JPH04321704A - 燃料電池複合発電設備 - Google Patents
燃料電池複合発電設備Info
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- JPH04321704A JPH04321704A JP9048591A JP9048591A JPH04321704A JP H04321704 A JPH04321704 A JP H04321704A JP 9048591 A JP9048591 A JP 9048591A JP 9048591 A JP9048591 A JP 9048591A JP H04321704 A JPH04321704 A JP H04321704A
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title 1
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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]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，燃料電池，特に固体電
解質燃料電池とガス化プラントとをコンバインドした複
合発電設備に関する。
解質燃料電池とガス化プラントとをコンバインドした複
合発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は固体電解質燃料電池（以下ＳＯＦ
Ｃと記す）と石炭ガス化プラントを組合わせた従来の複
合発電設備の一例を示す系統図である。
Ｃと記す）と石炭ガス化プラントを組合わせた従来の複
合発電設備の一例を示す系統図である。
【０００３】まず、ロックホッパ１から原燃料として石
炭を，空気圧縮機１２から空気を，それぞれガス化炉２
に供給し，同ガス化炉２においてメタン等の燃料ガスを
生成させる。それからその燃料ガス中の粉塵を脱塵装置
３，硫黄分を脱硫装置４で、それぞれ取り除いた後，燃
料予熱器５によって、燃料ガスを作動温度近く（８００
℃〜１０００℃）まで加熱する。一方，空気圧縮機１３
により供給された空気（酸素を含むガス）を，空気予熱
器６によって同様に加熱する。このようにして加熱され
た燃料ガスと空気をＳＯＦＣ７に送給し，発電に供する
。
炭を，空気圧縮機１２から空気を，それぞれガス化炉２
に供給し，同ガス化炉２においてメタン等の燃料ガスを
生成させる。それからその燃料ガス中の粉塵を脱塵装置
３，硫黄分を脱硫装置４で、それぞれ取り除いた後，燃
料予熱器５によって、燃料ガスを作動温度近く（８００
℃〜１０００℃）まで加熱する。一方，空気圧縮機１３
により供給された空気（酸素を含むガス）を，空気予熱
器６によって同様に加熱する。このようにして加熱され
た燃料ガスと空気をＳＯＦＣ７に送給し，発電に供する
。
【０００４】次に，ＳＯＦＣ７で反応を終えた残りのガ
スと空気とを燃焼器１１で反応（燃焼）させ，その燃焼
ガスによってガスタービン１４を駆動し，更にその排熱
を排ガスボイラ１５で回収して，発生した蒸気により蒸
気タービン１７を駆動する。１６は煙突である。また、
前記ガス化炉２でも蒸気を発生させ，管路１８を経て上
記蒸気タービン１７に送給する。なおブロワ９，熱交換
器１０は，空気の一部を再循環するために設けられてい
る。
スと空気とを燃焼器１１で反応（燃焼）させ，その燃焼
ガスによってガスタービン１４を駆動し，更にその排熱
を排ガスボイラ１５で回収して，発生した蒸気により蒸
気タービン１７を駆動する。１６は煙突である。また、
前記ガス化炉２でも蒸気を発生させ，管路１８を経て上
記蒸気タービン１７に送給する。なおブロワ９，熱交換
器１０は，空気の一部を再循環するために設けられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の複合発電設
備においては，燃焼電池の排熱はボトミングサイクルで
回収し，燃料ガスと空気の加熱に利用するだけであった
。すなわち，燃料電池で発生する熱の大部分は無駄に捨
てられていた。したがって，どのようなガス化炉と組合
わせても効率が低く，最高でも５０％程度しか得られな
かった。
備においては，燃焼電池の排熱はボトミングサイクルで
回収し，燃料ガスと空気の加熱に利用するだけであった
。すなわち，燃料電池で発生する熱の大部分は無駄に捨
てられていた。したがって，どのようなガス化炉と組合
わせても効率が低く，最高でも５０％程度しか得られな
かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は，前記従来の課
題を解決するために，燃料電池と，該燃料電池に燃料ガ
スを供給するガス化炉と，前記燃料電池の排気を燃焼し
て得られる高温ガスにより駆動されるガスタービンと，
該ガスタービンの排熱を回収する排ガスボイラと，該排
ガスボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービ
ンと，前記燃料電池内に設けられて前記ガス化炉へ供給
される空気を加熱する第１の熱交換器と，同じく前記燃
料電池内に設けられて前記蒸気タービンに供給される蒸
気を加熱する第２の熱交換器と，前記ガスタービンの排
ガスの一部により前記ガス化炉に供給される原燃料を加
熱する第３の熱交換器とを具備してなることを特徴とす
る燃料電池複合発電設備を提案するものである。
題を解決するために，燃料電池と，該燃料電池に燃料ガ
スを供給するガス化炉と，前記燃料電池の排気を燃焼し
て得られる高温ガスにより駆動されるガスタービンと，
該ガスタービンの排熱を回収する排ガスボイラと，該排
ガスボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービ
ンと，前記燃料電池内に設けられて前記ガス化炉へ供給
される空気を加熱する第１の熱交換器と，同じく前記燃
料電池内に設けられて前記蒸気タービンに供給される蒸
気を加熱する第２の熱交換器と，前記ガスタービンの排
ガスの一部により前記ガス化炉に供給される原燃料を加
熱する第３の熱交換器とを具備してなることを特徴とす
る燃料電池複合発電設備を提案するものである。
【０００７】
【作用】本発明においては，第１および第３の熱交換器
により，ガス化炉に必要な高温を得るための熱の一部を
，燃料電池の排熱から供給するので，投入燃料の化学発
熱量を最大限にガスの化学熱として利用できる。また，
第２の熱交換器により燃料電池の余剰熱を蒸気の過熱に
用いるので，蒸気原動機サイクルの効率が向上するとと
もに，燃料電池は最適な運転温度で運転できる。そして
それにより，燃料電池内空気リサイクル等の温度制御が
不要になる。
により，ガス化炉に必要な高温を得るための熱の一部を
，燃料電池の排熱から供給するので，投入燃料の化学発
熱量を最大限にガスの化学熱として利用できる。また，
第２の熱交換器により燃料電池の余剰熱を蒸気の過熱に
用いるので，蒸気原動機サイクルの効率が向上するとと
もに，燃料電池は最適な運転温度で運転できる。そして
それにより，燃料電池内空気リサイクル等の温度制御が
不要になる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す系統図である
。
。
【０００９】本実施例では，燃料電池２７内に第１熱交
換器３１と第２熱交換器３２が設けられる。第１熱交換
器３１は，ガス化炉２に供給される空気を予熱する。第
２熱交換器３２は，蒸気タービン１７に供給される蒸気
を過熱する。また第３熱交換器３３を設け，ガスタービ
ン１４の排ガスの一部を用いて，ガス化炉２に供給され
る石炭を加熱する。
換器３１と第２熱交換器３２が設けられる。第１熱交換
器３１は，ガス化炉２に供給される空気を予熱する。第
２熱交換器３２は，蒸気タービン１７に供給される蒸気
を過熱する。また第３熱交換器３３を設け，ガスタービ
ン１４の排ガスの一部を用いて，ガス化炉２に供給され
る石炭を加熱する。
【００１０】石炭供給系（ロックホッパ１等）から供給
された石炭は，石炭加熱用熱交換器３３で３００℃〜６
００℃程度に加熱をされ，ガス化炉２に投入される。そ
こで１６００℃程度でガス化され，脱塵装置３で灰分，
更に脱硫装置４で硫黄分が、それぞれ取除かれて精製さ
れた燃料となる。そして燃料予熱器２５を通ってＳＯＦ
Ｃ２７に供給される。ガス化炉用空気は圧縮器１２によ
って加圧され，ガス化用空気予熱器３１を通って８００
〜１０００℃に加熱され，ガス化炉２に供給される。
された石炭は，石炭加熱用熱交換器３３で３００℃〜６
００℃程度に加熱をされ，ガス化炉２に投入される。そ
こで１６００℃程度でガス化され，脱塵装置３で灰分，
更に脱硫装置４で硫黄分が、それぞれ取除かれて精製さ
れた燃料となる。そして燃料予熱器２５を通ってＳＯＦ
Ｃ２７に供給される。ガス化炉用空気は圧縮器１２によ
って加圧され，ガス化用空気予熱器３１を通って８００
〜１０００℃に加熱され，ガス化炉２に供給される。
【００１１】燃料電池用空気は，圧縮器１３により加圧
され，ＳＯＦＣ２７に組み込まれている燃料電池用空気
予熱器２６を通って，ＳＯＦＣ２７に供給される。ＳＯ
ＦＣ２７の排気（空気，燃料）は，燃焼器１１に導かれ
て燃焼した後，ガスタービン１４を駆動して発電する。 ガスタービン１４の排気の大部分は，排熱ボイラ１５に
おいて蒸気を発生させた後，１２０℃〜１６０℃程度で
煙突１６から大気に放出される。ガスタービン排気の一
部は，石炭加熱用熱交換器３３に導かれ石炭を加熱する
。空気圧縮器１２，１３は，図示のようにガスタービン
と同軸としてもよいし，また配置上の都合では，別軸と
して電動機で駆動してもよい。
され，ＳＯＦＣ２７に組み込まれている燃料電池用空気
予熱器２６を通って，ＳＯＦＣ２７に供給される。ＳＯ
ＦＣ２７の排気（空気，燃料）は，燃焼器１１に導かれ
て燃焼した後，ガスタービン１４を駆動して発電する。 ガスタービン１４の排気の大部分は，排熱ボイラ１５に
おいて蒸気を発生させた後，１２０℃〜１６０℃程度で
煙突１６から大気に放出される。ガスタービン排気の一
部は，石炭加熱用熱交換器３３に導かれ石炭を加熱する
。空気圧縮器１２，１３は，図示のようにガスタービン
と同軸としてもよいし，また配置上の都合では，別軸と
して電動機で駆動してもよい。
【００１２】排熱ボイラ１５で発生した蒸気は，ＳＯＦ
Ｃ２７に組み込まれた蒸気過熱用熱交換器３２で５４０
℃程度に過熱されて蒸気タービン１７に送給され発電に
供される。蒸気としては，ガス化炉２で発生する蒸気も
，管路３８を経て，同時に蒸気過熱用熱交換器３２に供
給される。
Ｃ２７に組み込まれた蒸気過熱用熱交換器３２で５４０
℃程度に過熱されて蒸気タービン１７に送給され発電に
供される。蒸気としては，ガス化炉２で発生する蒸気も
，管路３８を経て，同時に蒸気過熱用熱交換器３２に供
給される。
【００１３】図２に示す従来の設備では，ＳＯＦＣの温
度を制御するのに空気再循環ブロワ９を用いていたが，
本実施例では第１，第２の熱交換器３１，３２を用いる
。
度を制御するのに空気再循環ブロワ９を用いていたが，
本実施例では第１，第２の熱交換器３１，３２を用いる
。
【００１４】本実施例では，排熱をより有効に利用する
ために，上記のとおり，第３の熱交換器３３を用い，ガ
スタービン出口のガスでガス化炉２に投入する石炭の温
度を上昇させることにより，ガスタービン１４の排熱を
化学熱へ転換する。また，ＳＯＦＣ７内に組込まれた第
１の熱交換器３１によりガス化炉２に供給する空気を予
熱する。すなわち，ガス化炉におけるガス化用の熱の一
部を燃料電池から供給する。このように，ガス化に用い
る熱エネルギーの一部を排熱により供給するので，ガス
化効率が向上する。従来はガス化効率が７０〜７５％で
あったのに対し、本実施例では，排熱から５０〜８０％
の熱を供給することにより，ガス化効率を８５〜９０％
程度とすることができる。
ために，上記のとおり，第３の熱交換器３３を用い，ガ
スタービン出口のガスでガス化炉２に投入する石炭の温
度を上昇させることにより，ガスタービン１４の排熱を
化学熱へ転換する。また，ＳＯＦＣ７内に組込まれた第
１の熱交換器３１によりガス化炉２に供給する空気を予
熱する。すなわち，ガス化炉におけるガス化用の熱の一
部を燃料電池から供給する。このように，ガス化に用い
る熱エネルギーの一部を排熱により供給するので，ガス
化効率が向上する。従来はガス化効率が７０〜７５％で
あったのに対し、本実施例では，排熱から５０〜８０％
の熱を供給することにより，ガス化効率を８５〜９０％
程度とすることができる。
【００１５】本実施例では，排熱回収系の効率を更に向
上させるために，第２の熱交換器３２を設け，燃料電池
７の排熱の残りの２０〜５０％を蒸気系の温度上昇に用
いる。これにより，コンバインドサイクルとしての効率
も向上する。すなわち，従来５０％程度と低かった石炭
ガス化コンバインドシステムの効率を，５５〜６０％程
度まで上げることができる。
上させるために，第２の熱交換器３２を設け，燃料電池
７の排熱の残りの２０〜５０％を蒸気系の温度上昇に用
いる。これにより，コンバインドサイクルとしての効率
も向上する。すなわち，従来５０％程度と低かった石炭
ガス化コンバインドシステムの効率を，５５〜６０％程
度まで上げることができる。
【００１６】本実施例ではまた，燃料電池用空気予熱器
２６および燃料予熱器２５をＳＯＦＣ２７に組込むこと
により，ＳＯＦＣ２７の排熱温度を上昇させ，ひいては
ガスタービン１４の入口温度を上昇させる。従来の設備
では，空気予熱器６がＳＯＦＣ２７の後流に配置されて
いたので，ＳＯＦＣ最高温度（９５０℃〜１０００℃程
度）で入口温度が制限され，結果的に燃焼器１１の入口
温度，すなわちガスタービン１４の入口温度が制限され
ていたのに対し，本実施例では燃焼器１１の入口温度を
ＳＯＦＣ２７の最高使用温度とすることができる。
２６および燃料予熱器２５をＳＯＦＣ２７に組込むこと
により，ＳＯＦＣ２７の排熱温度を上昇させ，ひいては
ガスタービン１４の入口温度を上昇させる。従来の設備
では，空気予熱器６がＳＯＦＣ２７の後流に配置されて
いたので，ＳＯＦＣ最高温度（９５０℃〜１０００℃程
度）で入口温度が制限され，結果的に燃焼器１１の入口
温度，すなわちガスタービン１４の入口温度が制限され
ていたのに対し，本実施例では燃焼器１１の入口温度を
ＳＯＦＣ２７の最高使用温度とすることができる。
【００１７】なお，熱交換を均一化するため，燃料予熱
器２５，燃料電池用空気予熱器２６，ガス化炉用空気予
熱器３１，蒸気・過熱用熱交換器３２等は均等に配分し
てＳＯＦＣ２７内に配置する必要がある。
器２５，燃料電池用空気予熱器２６，ガス化炉用空気予
熱器３１，蒸気・過熱用熱交換器３２等は均等に配分し
てＳＯＦＣ２７内に配置する必要がある。
【００１８】上記実施例では，ＳＯＦＣ（固体電解質燃
料電池）を用いる場合について説明したが，本発明はＭ
ＣＦＣ（溶融炭酸塩燃料電池）を用いても，同様の効果
を得ることができる。
料電池）を用いる場合について説明したが，本発明はＭ
ＣＦＣ（溶融炭酸塩燃料電池）を用いても，同様の効果
を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。
（１） 第１および第３の熱交換器により，ガス化
炉で必要な高温を得るための熱の一部を，燃料電池やガ
スタービンの排熱から供給するので，投入燃料の化学発
熱量を最大限にガスの化学熱として利用できる。 （２） 第２の熱交換器により燃料電池の余剰熱を
蒸気の過熱に用いるので，蒸気原動機サイクルの効率が
向上するとともに，燃料電池を最適な運転温度で運転で
きる。 （３） それにより，燃料電池内空気リサイクル等
の温度制御が不要になる。 （４） それにより従来５０％程度と低かった石炭
ガス化コンバインドシステムの効率が，５５〜６０％程
度まで向上する。
炉で必要な高温を得るための熱の一部を，燃料電池やガ
スタービンの排熱から供給するので，投入燃料の化学発
熱量を最大限にガスの化学熱として利用できる。 （２） 第２の熱交換器により燃料電池の余剰熱を
蒸気の過熱に用いるので，蒸気原動機サイクルの効率が
向上するとともに，燃料電池を最適な運転温度で運転で
きる。 （３） それにより，燃料電池内空気リサイクル等
の温度制御が不要になる。 （４） それにより従来５０％程度と低かった石炭
ガス化コンバインドシステムの効率が，５５〜６０％程
度まで向上する。
【図１】図１は本発明の一実施例を示す系統図である。
【図２】図２はＳＯＦＣと石炭ガス化プラントとを組合
わせた従来の複合発電設備の一例を示す系統図である。
わせた従来の複合発電設備の一例を示す系統図である。
１ ロックホッパ
２ ガス化炉
３ 脱塵装置
４ 脱硫装置
５，２５ 燃料予熱器
６，２６ （燃料電池用）空気予熱器７，２７ Ｓ
ＯＦＣ（固体電解質燃料電池）８ インバーター ９ 再循環ブロワ １０ 熱交換器 １１ 燃焼器 １２ ガス化炉用空気圧縮器 １３ ＳＯＦＣ用空気圧縮器 １４ ガスタービン １５ 排ガスボイラ １６ 煙突 １７ 蒸気タービン １８，３８ ガス化炉発生蒸気管路
ＯＦＣ（固体電解質燃料電池）８ インバーター ９ 再循環ブロワ １０ 熱交換器 １１ 燃焼器 １２ ガス化炉用空気圧縮器 １３ ＳＯＦＣ用空気圧縮器 １４ ガスタービン １５ 排ガスボイラ １６ 煙突 １７ 蒸気タービン １８，３８ ガス化炉発生蒸気管路
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電池と，該燃料電池に燃料ガスを
供給するガス化炉と，前記燃料電池の排気を燃焼して得
られる高温ガスにより駆動されるガスタービンと，該ガ
スタービンの排熱を回収する排ガスボイラと，該排ガス
ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと
，前記燃料電池内に設けられて前記ガス化炉へ供給され
る空気を加熱する第１の熱交換器と，同じく前記燃料電
池内に設けられて前記蒸気タービンに供給される蒸気を
加熱する第２の熱交換器と，前記ガスタービンの排ガス
の一部により前記ガス化炉に供給される原燃料を加熱す
る第３の熱交換器とを具備してなることを特徴とする燃
料電池複合発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048591A JPH04321704A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 燃料電池複合発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048591A JPH04321704A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 燃料電池複合発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04321704A true JPH04321704A (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=13999857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9048591A Withdrawn JPH04321704A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 燃料電池複合発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04321704A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100594113B1 (ko) * | 2005-04-14 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | Ｇｐｓ를 이용한 이동 통신 단말기에서의 효율적인 셀재선택 방법 |
| JP2011202520A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 石炭ガス化複合発電プラント |
| JP2019027317A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガス化複合発電設備及びその運転方法 |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP9048591A patent/JPH04321704A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100594113B1 (ko) * | 2005-04-14 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | Ｇｐｓ를 이용한 이동 통신 단말기에서의 효율적인 셀재선택 방법 |
| JP2011202520A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 石炭ガス化複合発電プラント |
| JP2019027317A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガス化複合発電設備及びその運転方法 |
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