JP2014137978A - 燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法 - Google Patents
燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014137978A JP2014137978A JP2013007777A JP2013007777A JP2014137978A JP 2014137978 A JP2014137978 A JP 2014137978A JP 2013007777 A JP2013007777 A JP 2013007777A JP 2013007777 A JP2013007777 A JP 2013007777A JP 2014137978 A JP2014137978 A JP 2014137978A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel cell
- oxidizing gas
- exhaust
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】燃料電池から排気される排燃料ガスをより適切に燃焼させる。
【解決手段】発電することにより排酸化性ガスと排燃料ガスとを排気する燃料電池11と、その排酸化性ガスより酸素濃度が高い酸素富化ガスを生成する空気分離装置3と、その排酸化性ガスとその酸素富化ガスとを混合することにより生成された混合酸化性ガスを供給する燃焼器用酸化性ガス供給配管32と、その混合酸化性ガスを用いてその排燃料ガスを燃焼させる燃焼器14とを備えている。このような燃料電池複合発電装置は、燃料電池11に酸素を供給する供給量を増加させることなく、燃焼器14に供給される酸素を増加させることができ、その燃焼器14がその排燃料ガスを適切に燃焼させることができる。
【選択図】図2
【解決手段】発電することにより排酸化性ガスと排燃料ガスとを排気する燃料電池11と、その排酸化性ガスより酸素濃度が高い酸素富化ガスを生成する空気分離装置3と、その排酸化性ガスとその酸素富化ガスとを混合することにより生成された混合酸化性ガスを供給する燃焼器用酸化性ガス供給配管32と、その混合酸化性ガスを用いてその排燃料ガスを燃焼させる燃焼器14とを備えている。このような燃料電池複合発電装置は、燃料電池11に酸素を供給する供給量を増加させることなく、燃焼器14に供給される酸素を増加させることができ、その燃焼器14がその排燃料ガスを適切に燃焼させることができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法に関し、特に、燃料電池から排気される排燃料ガスを燃焼させて利用する燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法に関する。
燃料電池を用いた複合発電装置は、例えば燃料電池から排気される排燃料ガスを燃焼させて利用する石炭ガス化燃料電池複合発電技術(IGFC、Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle)が知られている。その石炭ガス化燃料電池複合発電技術が適用された装置は、石炭ガス化炉と燃料電池とガスタービンと蒸気タービンと発電機とを備えている。その石炭ガス化炉は、石炭をガス化することにより燃料ガスを生成する。その燃料電池は、その燃料ガス中の水素(H2)、一酸化炭素(CO)等可燃性ガスの一部と空気、酸素富化空気等、酸素含有ガス中の酸素の一部とを用いて発電し、残存可燃性成分を有する排燃料ガスと残存酸素成分を有する排酸化性ガスとを排気する。そのガスタービン設備は、その排燃料ガスと排酸化性ガスを燃焼させることにより高温・高圧の燃焼排ガスを生成し、回転動力を生成する。その蒸気タービン設備は、その燃焼排ガスの熱を用いて生成された高圧の蒸気を用いて回転動力を生成する。その発電機は、そのガスタービン設備とその蒸気タービン設備とにより生成された回転動力を用いて発電する(特許文献1、2参照)。
このような石炭ガス化燃料電池複合発電技術は、燃料電池での発電により排酸化性ガスの酸素濃度が低下し、燃料電池の排燃料ガスの燃焼性が低下することから、運転性が悪化する他、石炭からエネルギーを取り出すプラント発電効率が低下することがある。
本発明の課題は、燃料電池から排気される排燃料ガスをより適切に燃焼させる燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法を提供することにある。
本発明による燃料電池を用いた複合発電装置は、燃料電池と空気分離装置と燃焼器用酸化性ガス供給配管と燃焼器とを備えている。燃料電池は、燃料ガスと酸素とを用いて発電することにより排酸化性ガスと排燃料ガスとを排気する。空気分離装置は、ガス中酸素純度が例えば90vol%以上の排酸化性ガスより酸素濃度が高い酸素富化ガスを生成する。燃焼器用酸化性ガス供給配管は、その排酸化性ガスとその酸素富化ガスとを混合することにより生成された混合酸化性ガスを輸送し供給する。燃焼器は、その混合酸化性ガスを用いてその排燃料ガスを燃焼させる。
このような燃料電池を用いた複合発電装置は、燃料電池の運転状態とは関係なく(運転状態に影響を受けることなく、独立に)、燃焼器に供給される酸素を増加させることができ、その燃焼器がその排燃料ガスを適切に燃焼させることができる。
本発明による燃料電池を用いた複合発電装置は、その排燃料ガスが燃焼することによりその燃焼器から排気される燃焼排ガスを用いて動力を生成するガスタービンと、その動力を用いて圧縮された圧縮ガスを生成する圧縮機と、その圧縮ガスをその燃料電池に供給する燃料電池用酸化性ガス供給配管とをさらに備えている。
このような燃料電池を用いた複合発電装置は、燃焼排ガスを用いることにより、燃料ガスからより高効率にエネルギーを取り出すことができる。
本発明による燃料電池を用いた複合発電装置は、その混合酸化性ガスをその燃料電池用酸化性ガス供給配管に供給するリサイクル配管をさらに備えている。その燃料電池用酸化性ガス供給配管は、その混合酸化性ガスとその圧縮ガスとを混合することにより酸化性ガスを生成する。このとき、その燃料電池は、その酸化性ガスに含有される酸素を用いて発電する。
このような燃料電池を用いた複合発電装置は、圧縮ガスだけを燃料電池に供給することに比較して、燃料電池に供給される酸素を増加させることができ、燃料電池がより高効率に発電することができる。
その空気分離装置は、その圧縮ガスからその酸素富化ガスを生成してもよい。
このような燃料電池を用いた複合発電装置は、圧縮ガスから酸素富化ガスを生成することにより、空気分離装置が備える圧縮ガス生成過程を省略することができ酸素富化ガスをより容易に生成することができる。
その燃焼器は、触媒燃焼によりその排燃料ガスを燃焼させてもよい。
このような燃料電池を用いた複合発電装置は、燃焼器に供給される酸素が少ない場合でも、その燃焼器が排燃料ガスを適切に燃焼させることができる。
本発明による複合発電装置は、上述による燃料電池を用いた複合発電装置と、その酸素富化ガスを用いて燃料をガス化させることによりその燃料ガスを生成するガス化炉とを備えている。
このようにガス化炉を備えた複合発電技術は、燃料電池を用いた複合発電装置がより高効率にエネルギーを生成できることにより、燃料からより高効率にエネルギーを取り出すことができる。さらに、このような燃料電池を用いた複合発電装置は、ガス化炉を備えた複合発電技術に適用されることにより、燃料をガス化させることに利用される酸素富化ガスを用いて、燃焼器に供給される混合酸化性ガス中の酸素をより容易に増加させることができる。
本発明による燃料電池を用いた複合発電方法は、燃料ガスと酸素とを用いて発電する燃料電池から排気される排酸化性ガスとその排酸化性ガスより酸素濃度が高い酸化性ガスとが混合された混合酸化性ガスを生成すること、その混合酸化性ガスを用いて、その燃料電池から排気される排燃料ガスを燃焼させることとを備えている。
このような燃料電池を用いた複合発電方法は、燃料電池の運転状態とは関係なく(運転状態に影響を受けることなく、独立に)、燃焼器に供給される酸素を増加させることができ、その燃焼器がその排燃料ガスを適切に燃焼させることができる。
本発明による燃料電池を用いた複合発電装置および燃料電池を用いた複合発電方法は、燃料電池から排気される排燃料ガスをより適切に燃焼させることができる。
図面を参照して、燃料電池を用いた複合発電装置の実施の形態が以下に記載される。その燃料電池11を用いた複合発電装置1は、図1に示されているように、複合発電装置10に適用されている。複合発電装置10は、燃料電池を用いた複合発電装置1の他に、ガス化炉2と空気分離装置3とを備えている。
ガス化炉2は、外部から供給される石炭と空気分離装置3から供給される酸素富化ガスを用いて燃料ガスを生成する。酸素富化ガスの酸素濃度は少なくとももとの空気の酸素濃度より高く、例えば90vol%以上である。すなわち、ガス化炉2は、ガス化炉本体5と熱交換器6と脱塵装置7と脱硫装置8とを備えている。ガス化炉本体5は、空気分離装置3から供給される酸素富化ガスを用いて石炭を還元雰囲気下で部分酸化させることにより、生成ガスを生成する。熱交換器6は、ガス化炉本体5により生成された生成ガスを冷却することにより、冷却後生成ガスを生成する。熱交換器6は、さらに、ガス化炉本体5により生成された生成ガスの熱を用いて、外部から供給される水を加熱することにより、水蒸気を生成する。
脱塵装置7は、熱交換器6により生成された冷却後生成ガスを脱塵することにより、脱塵後生成ガスを生成する。脱硫装置8は、脱塵装置7により生成された脱塵後生成ガスを脱硫することにより、脱硫後生成ガスを生成する。その脱硫後生成ガスは、ガス化炉2により生成される燃料ガスに一致している。
燃料電池11を用いた複合発電装置1は、ガス化炉2により生成された燃料ガスが供給されることにより、燃料電池11及びガスタービン15で発電すると同時に、圧縮機17にて大気吸込みの空気より圧縮ガスを生成する。
空気分離装置3は、燃料電池11を用いた複合発電装置1により生成された圧縮ガスもしくは別置の空気圧縮機からの空気を冷却液化して蒸留することにより、酸素富化ガスを生成する。その酸素富化ガスが酸素を含有する酸素濃度は、その圧縮ガスが酸素を含有する酸素濃度より大きい。
燃料電池11を用いた複合発電装置1は、燃料電池11とインバータ12と燃焼器14とガスタービン15と発電機16と圧縮機17とを備えている。インバータ12は、燃料電池11により発電された直流電力を交流電力に変換する。発電機16は、ガスタービン15により生成された回転動力を用いて発電する。
燃料電池11を用いた複合発電装置1は、さらに、排熱回収ボイラ21と蒸気タービン22と発電機23と復水器24とポンプ25とを備えている。排熱回収ボイラ21は、ガスタービン15から排気される燃焼排ガスの熱を用いて、ポンプ25から供給される水を加熱することにより、高温高圧の水蒸気を生成する。蒸気タービン22は、排熱回収ボイラ21により生成された水蒸気と石炭ガス化炉2の熱交換器6により生成された水蒸気とを用いて回転動力を生成する。発電機23は、蒸気タービン22により生成された回転動力を用いて発電する。復水器24は、蒸気タービン22から排気された水蒸気を凝縮させることにより、水を生成する。ポンプ25は、復水器24により生成された水を石炭ガス化炉2の熱交換器6と排熱回収ボイラ21とに供給する。
燃料電池11を用いた複合発電装置1は、図2に示されるように、さらに、燃料電池用圧縮機31と燃焼器用酸化性ガス供給配管32と燃料電池用酸化性ガス供給配管33とを備えている。燃料電池11は、固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)から形成されている。燃料電池11は、ガス化炉2により生成された燃料ガスと燃料電池用圧縮機31から供給される燃料電池用酸化性ガスとを用いて発電し、排燃料ガスと排酸化性ガスとを排気する。その排酸化性ガスの酸素濃度は、燃料電池用酸化性ガスが酸素を含有する酸素濃度より小さく、燃料電池用酸化性ガスの酸素濃度の約50%〜90%の範囲にある。
燃焼器用酸化性ガス供給配管32は、空気分離装置3と燃料電池11とを燃焼器14に接続する流路を形成している。燃焼器用酸化性ガス供給配管32は、燃料電池11から排気される排酸化性ガスと空気分離装置3により生成される酸素富化ガスとを混合することにより生成された燃焼器用酸化性ガスを供給する。排酸化性ガスと酸素富化ガスとを混合による燃焼器用酸化性ガスの生成は、燃焼器用酸化性ガス供給配管32内で行ってもよいし、別途に図示しない混合器で混合後に燃焼器用酸化性ガス供給配管32に導通してもよい。燃焼器14での高温高圧の燃焼排ガスは、燃焼器用酸化性ガスを用いて、燃料電池11により排気された排燃料ガスを燃焼させることにより、燃焼排ガスを生成する。
ガスタービン15は、燃焼器14により生成された燃焼排ガスを用いて、回転動力を生成する。圧縮機17は、ガスタービン15により生成された回転動力を用いて空気を圧縮することにより、圧縮ガスを生成する。圧縮機17により生成された圧縮ガスは、燃料電池11を用いた複合発電装置1により生成された圧縮ガスに一致し、空気分離装置3に供給されてもよい。
燃料電池用酸化性ガス供給配管33は、圧縮機17を燃料電池用圧縮機31に接続する流路を形成している。燃料電池用酸化性ガス供給配管33は、圧縮機17により生成された圧縮ガスを燃料電池用圧縮機31に供給する。燃料電池用圧縮機31は、燃料電池用酸化性ガス供給配管33から供給された圧縮ガスをさらに圧縮することにより、燃料電池用酸化性ガスを生成する。
ガス化炉2を備えた複合発電装置10が実行する動作は、燃料ガスを生成する動作と、燃料電池を用いた複合発電方法を実行する動作とを備えている。
その燃料ガスを生成する動作は、ガス化炉2により実行される。まず、ガス化炉本体5は、空気分離装置3から供給される酸素富化ガスを用いて微粉炭を還元雰囲気下で部分酸化させることにより、生成ガスを生成する。熱交換器6は、ガス化炉本体5により生成された生成ガスを冷却することにより、冷却後生成ガスを生成する。熱交換器6は、さらに、ガス化炉本体5により生成された生成ガスの熱を用いて、ポンプ25から供給される水を加熱することにより、水蒸気を生成する。脱塵装置7は、熱交換器6により生成された冷却後生成ガスを脱塵することにより、脱塵後生成ガスを生成する。脱硫装置8は、脱塵装置7により生成された脱塵後生成ガスを脱硫することにより、燃料ガスを生成する。
その複合発電方法は、燃料電池11を用いた複合発電装置1により実行される。燃料電池11は、ガス化炉2により生成された生成ガスと燃料電池用圧縮機31から供給される燃料電池用酸化性ガスとを用いて直流電力を発電し、排燃料ガスと排酸化性ガスとを排気する。インバータ12は、燃料電池11により発電された直流電力を交流電力に変換する。燃焼器用酸化性ガス供給配管32は、燃料電池11から排気される排酸化性ガスと空気分離装置3により生成される酸素富化ガスとを混合することにより生成された燃焼器用酸化性ガスを供給する。排酸化性ガスと酸素富化ガスとを混合による燃焼器用酸化性ガスの生成は、燃焼器用酸化性ガス供給配管32内で行ってもよいし、別途に図示しない混合器で混合後に燃焼器用酸化性ガス供給配管32に導通してもよい。燃焼器14は、燃焼器用酸化性ガス供給配管32により供給された燃焼器用酸化性ガスを用いて、燃料電池11により排気された排燃料ガスを燃焼させることにより、高温高圧の燃焼排ガスを生成する。
ガスタービン15は、燃焼器14により生成された燃焼排ガスを用いて、回転動力を生成する。発電機16は、ガスタービン15により生成された回転動力を用いて発電する。圧縮機17は、ガスタービン15により生成された回転動力を用いて空気を圧縮することにより、圧縮ガスを生成する。
燃料電池用酸化性ガス供給配管33は、圧縮機17により生成された圧縮ガスを燃料電池用圧縮機31に供給する。燃料電池用圧縮機31は、圧縮機17により生成された圧縮ガスをさらに圧縮することにより、燃料電池用酸化性ガスを生成する。
排熱回収ボイラ21は、ガスタービン15から排気される燃焼排ガスの熱を用いて、ポンプ25から供給される水を加熱することにより、高温高圧の水蒸気を生成する。蒸気タービン22は、排熱回収ボイラ21により生成された水蒸気とガス化炉2の熱交換器6により生成された水蒸気とを用いて回転動力を生成する。発電機23は、蒸気タービン22により生成された回転動力を用いて発電する。復水器24は、蒸気タービン22から排気された水蒸気を凝縮させることにより、水を生成する。ポンプ25は、復水器24により生成された水をガス化炉2の熱交換器6と排熱回収ボイラ21とに供給する。
このような燃料電池複合発電方法によれば、燃焼器14は、燃料電池11により排気される排酸化性ガスのみを用いて燃料電池11により排気される排燃料ガスを燃焼させる他の燃焼器に比較して、酸素がより多く供給され、その排燃料ガスをより確実に燃焼することができる。このため、燃料電池複合発電装置1は、その燃料ガスをより高効率にエネルギー(電力)に変換することができる。
燃焼器14に酸素が供給される供給量は、燃料電池11に燃料電池用酸化性ガスを供給する流量を増加させることにより、増加させることができる。しかしながらこのとき、燃料電池11は、排酸化性ガスを排気する排気量が増加し、燃焼器14は、燃焼排ガスを排気する排気量が増加する。ガスタービン15は、その燃焼排ガスの量がガスタービンの設計最大風量以上とならぬよう燃焼排ガス量の上限が定められており、回転動力を適切に生成することができないことがある。
一方、このような複合発電方法によれば、燃焼器14に燃焼器用酸化性ガスが供給される流量が増加する増加率は、燃焼器14に供給される酸素が増加する増加率に比較して、小さい。このため、燃料電池複合発電装置1は、ガスタービン15に供給される燃焼排ガスが設計最大風量以上に増加することが防止され、ガスタービン15がより適切に回転動力を生成することができる。
複合発電装置10は、燃料電池11を用いた複合発電装置1を備えることにより、石炭からより高効率にエネルギーを取り出すことができる。燃料電池11を用いた複合発電装置1は、複合発電装置10に適用されることにより、複合発電装置10が備える装置を利用することができる。このため、燃料電池11を用いた複合発電装置1は、複合発電装置10が備える空気分離装置3を利用することにより、燃焼器14に供給される酸素をより容易に増加させることができる。燃料電池11を用いた複合発電装置1は、さらに、燃焼器用酸化性ガス供給配管32に供給される酸素富化ガスを生成する空気分離装置3と別個に設ける必要がなく、その空気分離装置3を別個に備える他の燃料電池を用いた複合発電装置に比較して、より容易に作製されることができる。
なお、燃料電池11を用いた複合発電装置1は、複合発電装置10に適用されないで、単独で使用されることができる。このとき、燃料電池11を用いた複合発電装置1は、空気分離装置3と燃料電池11に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置とを備えている。燃料電池11を用いた複合発電装置1は、単独で使用される場合も、同様にして、燃料電池11から排気される排燃料ガスをより確実に燃焼することができ、その燃料ガスをより高効率にエネルギーに変換することができる。
なお、燃料電池11を用いた複合発電装置1は、弁とセンサと制御装置とをさらに備えることもできる。その弁は、空気分離装置3と燃焼器用酸化性ガス供給配管32とを接続する流路に設けられ、燃焼器用酸化性ガス供給配管32に酸素富化ガスが供給される量を増減する。そのセンサは、ガスタービン15の温度を測定する。その制御装置は、その温度に基づいて最適供給量を算出し、燃焼器用酸化性ガス供給配管32に酸素が単位時間あたりに供給される供給量がその最適供給量に等しくなるように、その弁をフィードバック制御する。
このような燃料電池11を用いた複合発電装置1は、燃焼器14からガスタービン15に供給される燃焼排ガスの量をより適切に増減させることができ、ガスタービン15に回転動力をより適切に生成させることができる。このような燃料電池複合発電装置は、さらに、その酸素富化ガスをその燃料電池用酸化性ガスに混合して燃料電池11に供給する他の燃料電池複合発電装置に比較して、燃焼器14からガスタービン15に供給される燃焼排ガスの量をより高速に増減させることができる。
燃料電池11を用いた複合発電装置1は、さらに、ガスタービン15を省略してもよい。圧縮機17は、他の動力を用いて圧縮ガスを生成する。このような燃料電池11を用いた複合発電装置1も、既述の実施の形態における燃料電池11を用いた複合発電装置1と同様にして、その排燃料ガスをより確実に燃焼することができる。
なお、燃焼器14は、燃料電池11から排気される排燃料ガスを触媒燃焼により燃焼させる触媒燃焼器に置換してもよい。このような触媒燃焼器が適用される燃料電池11を用いた複合発電装置1は、既述の実施の形態における燃料電池11を用いた複合発電装置1に比較して、燃料電池11から排気される排燃料ガスをより確実に燃焼することができる。
燃料電池を用いた複合発電装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における燃料電池11を用いた複合発電装置1がリサイクル配管をさらに備えている。リサイクル配管41は、燃焼器用酸化性ガス供給配管32のうちの分岐点42を燃料電池用酸化性ガス供給配管33に接続する流路を形成している。分岐点42は、空気分離装置3により生成された酸素富化ガスが燃焼器用酸化性ガス供給配管32に供給される合流点43より燃焼器14の側に形成されている。リサイクル配管41は、燃焼器用酸化性ガス供給配管32により供給される燃焼器用酸化性ガスを燃料電池用酸化性ガス供給配管33に供給する。その燃焼器用酸化性ガスは、燃料電池11から排気される排酸化性ガスと空気分離装置3により生成される酸素富化ガスとが混合されることにより、生成される。
このとき、燃料電池用酸化性ガス供給配管33は、リサイクル配管41から供給される燃焼器用酸化性ガスと圧縮機17により生成された圧縮ガスとを混合することにより、燃料電池用酸化性ガスを生成する。燃料電池用圧縮機31は、燃料電池用酸化性ガス供給配管33から供給された燃料電池用酸化性ガスを圧縮する。燃料電池11は、ガス化炉2により生成された燃焼ガスと燃料電池用圧縮機31により圧縮された燃料電池用酸化性ガスとを用いて発電する。
リサイクル配管41が適用された燃料電池11を用いた複合発電装置1は、既述の実施の形態における燃料電池11を用いた複合発電装置1と同様にして、燃料電池11から排気される排燃料ガスを燃焼器14がより確実に燃焼させることができ、ガスタービン15がより適切に回転動力を生成することができる。
このような燃料電池11を用いた複合発電装置1は、さらに、既述の実施の形態における燃料電池11を用いた複合発電装置1に比較して、燃料電池11に酸素が供給される量をより大きくすることができる。その結果、このような燃料電池11を用いた複合発電装置1は、燃料電池11がより高効率に発電することができる。
1 :燃料電池を用いた複合発電装置
2 :ガス化炉
3 :空気分離装置
10:複合発電装置
11:燃料電池
14:燃焼器
15:ガスタービン
32:燃焼器用酸化性ガス供給配管
33:燃料電池用酸化性ガス供給配管
41:リサイクル配管
2 :ガス化炉
3 :空気分離装置
10:複合発電装置
11:燃料電池
14:燃焼器
15:ガスタービン
32:燃焼器用酸化性ガス供給配管
33:燃料電池用酸化性ガス供給配管
41:リサイクル配管
Claims (7)
- 燃料ガスと酸化性ガスに含まれる酸素とを用いて発電することにより排酸化性ガスと排燃料ガスとを排気する燃料電池と、
前記排酸化性ガスより酸素濃度が高い酸素富化ガスを生成する空気分離装置と、
前記排酸化性ガスと前記酸素富化ガスとを混合することにより生成された前記排酸化性ガスより酸素濃度が高い混合酸化性ガスを供給する燃焼器用酸化性ガス供給配管と、
前記混合酸化性ガスを用いて前記排燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、
前記排燃料ガスが燃焼することにより前記燃焼器から排気される燃焼排ガスを用いて動力を生成するガスタービンと
を備える複合発電装置。 - 前記動力を用いて圧縮された圧縮ガスを生成する圧縮機と、
前記圧縮ガスを前記燃料電池に供給する燃料電池用酸化性ガス供給配管と
をさらに備える請求項1に記載の複合発電装置。 - 前記酸素富化ガスを用いて燃料をガス化させることにより前記燃料ガスを生成するガス化炉を備える請求項1または請求項2に記載の複合発電装置。
- 前記混合酸化性ガスを前記燃料電池用酸化性ガス供給配管に供給するリサイクル配管をさらに備え、
前記燃料電池用酸化性ガス供給配管は、前記混合酸化性ガスと前記圧縮ガスとを混合することにより酸化性ガスを生成し、
前記燃料電池は、前記酸化性ガスに含有される酸素を用いて発電する請求項2または請求項3に記載の複合発電装置。 - 前記空気分離装置は、前記圧縮ガスから前記酸素富化ガスを生成する請求項2から請求項4のうちのいずれか一項に記載される複合発電装置。
- 前記燃焼器は、触媒燃焼により前記排燃料ガスを燃焼させる請求項1から請求項5のうちのいずれか一項に記載される複合発電装置。
- 燃料ガスと酸素とを用いて発電する燃料電池から排気される排酸化性ガスと、前記排酸化性ガスより酸素濃度が高い酸化性ガスとが混合された混合酸化性ガスを生成すること、
前記混合酸化性ガスを用いて、前記燃料電池から排気される排燃料ガスを燃焼させること
とを備える複合発電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013007777A JP2014137978A (ja) | 2013-01-18 | 2013-01-18 | 燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013007777A JP2014137978A (ja) | 2013-01-18 | 2013-01-18 | 燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014137978A true JP2014137978A (ja) | 2014-07-28 |
Family
ID=51415364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013007777A Pending JP2014137978A (ja) | 2013-01-18 | 2013-01-18 | 燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014137978A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108301923A (zh) * | 2017-01-13 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 一种富氧燃烧与熔融碳酸盐燃料电池混合发电*** |
WO2019163991A1 (ja) * | 2018-02-26 | 2019-08-29 | 国立大学法人東京大学 | 燃料電池システム及びこれを用いた発電システム |
CN112031935A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于等离子催化的多级回热燃料电池燃气轮机混合发电*** |
-
2013
- 2013-01-18 JP JP2013007777A patent/JP2014137978A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108301923A (zh) * | 2017-01-13 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 一种富氧燃烧与熔融碳酸盐燃料电池混合发电*** |
WO2019163991A1 (ja) * | 2018-02-26 | 2019-08-29 | 国立大学法人東京大学 | 燃料電池システム及びこれを用いた発電システム |
JPWO2019163991A1 (ja) * | 2018-02-26 | 2021-03-04 | 国立大学法人 東京大学 | 燃料電池システム及びこれを用いた発電システム |
JP7246357B2 (ja) | 2018-02-26 | 2023-03-27 | 国立大学法人 東京大学 | 燃料電池システム及びこれを用いた発電システム |
CN112031935A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于等离子催化的多级回热燃料电池燃气轮机混合发电*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105518112B (zh) | 包括发电装置烟气的co2甲烷化的发电装置和甲烷化方法 | |
CN107829826B (zh) | 一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电***和方法 | |
JP2010059940A (ja) | 石炭ガス化複合発電設備 | |
JP2008291081A (ja) | ガス化設備 | |
JPH11297336A (ja) | 複合発電システム | |
US9719038B2 (en) | Gasifier start-up method, gasifier, and integrated gasification combined cycle facility | |
JP2016183640A (ja) | 石炭ガス化発電設備及び石炭ガス化複合発電設備 | |
JP2014137978A (ja) | 燃料電池を用いた複合発電装置および複合発電方法 | |
KR20140057103A (ko) | 석탄가스화 복합발전 연계형 연료전지 시스템 및 가스 공급 방법 | |
US9890331B2 (en) | Gasification facility | |
KR20090129603A (ko) | Finex와 corex 제선공정의 합성가스로부터순산소연소 가스터빈 복합발전을 이용한 이산화탄소 회수방법 | |
JP7292474B2 (ja) | Co2捕捉を伴うハイブリッド発電プラント | |
US20100199558A1 (en) | System and method for operating power generation systems | |
KR101372239B1 (ko) | 복합 발전 시스템 | |
JP2009215608A (ja) | 水素製造プラント | |
US9328631B2 (en) | Self-generated power integration for gasification | |
JP6545436B2 (ja) | Co2回収型クローズドサイクルガス化発電システム | |
JP6336257B2 (ja) | ガス化燃料電池複合発電システム及びその運転方法 | |
JP2011068893A5 (ja) | ||
JP2011089070A (ja) | ガス化発電システム | |
JP6301118B2 (ja) | ガス化燃料電池複合発電システム及びガス化燃料電池複合発電システムの運転方法 | |
JP2014101838A (ja) | 石炭ガス化複合発電設備 | |
JP5675297B2 (ja) | ガス化設備および石炭ガス化複合発電設備 | |
JP5606045B2 (ja) | ガス化設備 | |
JP2012159031A (ja) | ガス化炉ガス利用発電システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20150119 |