发电系统以及发电系统的运转方法_3

文档序号:8417723阅读:来源:国知局
炉92供给,且通过使燃料气体排气L3和燃料气体L5在锅炉92内燃烧来产生蒸气。由此,能够由锅炉92产生发电系统10中所需的蒸气,并向各个部分供给。另外,蒸气产生部76通过使由第二分支线路104供给的燃料气体排气L3燃烧,从而能够使燃料气体排气L3所包含的卡路里成为用于产生蒸气的热量。由此,能够有效地利用燃料气体排气L3所包含的卡路里。
[0063]空气加热部78具备空气升温用喷烧器94、第三分支线路106、第三控制阀116、第五燃料气体供给线路128、以及控制阀138。空气升温用喷烧器94配置在第二压缩空气供给线路31上。空气升温用喷烧器94通过使所供给的燃料燃烧,从而加热第二压缩空气供给线路31内的压缩空气A2。空气加热部78能够使用具备使燃料气体排气L3点火而燃料的点火源的所谓喷烧器、或通过氧化等反应使燃料气体排气L3燃烧的燃烧催化剂来作为使燃料气体排气L3燃烧的空气升温用喷烧器94。优选空气加热部78使再循环鼓风机50的出口、或鼓风机48的出口的线路与第三分支线路106连接。由此,能够将具有更高压力的燃料气体排气L3向空气升温用喷烧器94提供。
[0064]第三分支线路106的一方的端部与燃料气体排气排出线路72连接,且另一方的端部与空气升温用喷烧器94连接。第三控制阀116设置在第三分支线路106上。第三控制阀116通过对开闭进行切换来切换第三分支线路106的燃料气体排气L3的流通,且通过调节开度来控制流过第三分支线路106的燃料气体排气L3的流量。第五燃料气体供给线路128与空气升温用喷烧器94连接,且向空气升温用喷烧器94供给燃料气体L6。控制阀138设置在第五燃料气体供给线路128上,且通过调节开闭以及开度的至少一方来调节向空气升温用喷烧器94供给的燃料气体L6的量。
[0065]空气加热部78通过使由第三分支线路106供给的燃料气体排气L3和由第五燃料气体供给线路128供给的燃料气体L6在空气升温用喷烧器94中燃烧来加热压缩空气A2。由此,能够进一步增高向SOFC13供给的压缩空气A2的温度。另外,向SOFC13供给的压缩空气A2作为排放空气而向燃气轮机11供给。由此,能够通过燃气轮机11、废热回收锅炉51回收在空气加热部78中加热压缩空气A2后的热量。由此,能够有效地利用燃料气体排气L3所包含的卡路里。
[0066]燃料气体加热部80具备水浴加热器96、第四分支线路108、第四控制阀118、第二燃料气体供给线路41、以及控制阀42。水浴加热器96配置在第二燃料气体供给线路41上。水浴加热器96通过使所供给的燃料气体排气燃烧来加热第二燃料气体供给线路41内的燃料气体L2。
[0067]在此,图3是示出燃料气体加热部的水浴加热器的简要结构图。如图3所示,水浴加热器96具有燃烧器140、容器142以及燃烧气体配管144。另外,燃烧器140与第四分支线路108以及燃烧气体配管144连接。燃烧器140将通过使由第四分支线路108供给的燃料气体排气L3燃烧而生成的燃烧气体向燃烧气体配管144供给。容器142是在内部填充有水等载热体的箱。容器142在填充有载热体的内部配置有第二燃料气体供给线路41和燃烧气体配管144。燃烧气体配管144的一方的端部与燃烧器140连接,而另一方的端部开放。燃烧气体配管144的两端之间的部分配置在容器142的内部。
[0068]水浴加热器96使燃料气体排气在燃烧器140中燃烧,且生成的燃烧气体在燃烧气体配管144中流动。由此,燃烧气体在容器142的内部流动。水浴加热器96通过流过燃烧气体配管144的燃烧气体来加热载热体,且加热后的载热体对流过第二燃料气体供给线路41的燃料气体进行加热。这样,水浴加热器96通过将燃烧气体的热量经由载热体向燃料气体传递来加热燃料气体。水浴加热器96通过经由载热体来加热燃料气体,从而能够在防止燃料气体在第二燃料气体供给线路41中燃烧的同时对燃料气体进行加热。
[0069]第四分支线路108的一方的端部与燃料气体排气排出线路72连接,另一方的端部与水浴加热器96连接。第四控制阀118设置在第四分支线路108上。第四控制阀118通过对开闭进行切换来切换第四分支线路108的燃料气体排气L3的流通,且通过调节开度来控制流过第四分支线路108的燃料气体排气L3的流量。
[0070]燃料气体加热部80通过使由第四分支线路108供给的燃料气体排气L3在水浴加热器96中燃烧来加热燃料气体L2。由此,能够进一步增高向SOFC13供给的燃料气体L2的温度。另外,向SOFC13供给的燃料气体L2作为燃料气体排气而向燃气轮机11供给。由此,能够通过燃气轮机11、废热回收锅炉51回收在燃料气体加热部80中加热燃料气体后的热量。由此,能够有效地利用燃料气体排气L3所包含的卡路里。需要说明的是,燃料气体加热部80也可以在供给燃料气体排气的路径以外设置向水浴加热器96供给燃料气体的路径。
[0071 ]另外,发电系统10具备:配置在燃料气体排气供给线路45的燃气轮机11附近(在本实施例中为比控制阀47靠下游侧处)的开闭阀(开闭控制阀)64;对在燃料排放线路43中流动的燃料气体排气L3的流量进行检测的流量检测部66 ;以及对在燃料气体排气供给线路45中流动的燃料气体排气L3的状态进行检测的状态检测部68。
[0072]开闭阀64配置在比与燃料气体排气排出线路72连结的位置靠下游侧、且比燃烧器22靠上游侧处。开闭阀64通过对开闭进行切换,从而能够对是否将燃料气体排气L3向燃烧器22供给进行切换。
[0073]流量检测部66配置在燃料排放线路43的比与燃料气体再循环线路49连结的部分靠下游侧、且比分支为排出线路44和燃料气体排气供给线路45的部分靠上游侧处。流量检测部66是对流过所设置的位置的燃料排放线路43的燃料气体排气L3的流量进行检测的检测装置。流量检测部66例如检测流过燃料排放线路43的燃料气体排气L3的压力,并通过对压力的检测结果进行运算处理来计算出流量。需要说明的是,在本实施方式中,燃料气体排气的状态也包含流过燃料排放线路43的燃料气体排气L3的流量。
[0074]状态检测部68配置在燃料气体排气供给线路45的比鼓风机48靠下游侧、且比与燃料气体排气排出线路72连结的位置靠上游侧处。状态检测部68是对流过所设置的位置的燃料气体排气供给线路45的燃料气体排气L3的卡路里进行检测的检测装置。需要说明的是,状态检测部68只要是能够对流过所设置的位置的燃料气体排气供给线路45的燃料气体排气L3的状态进行检测的检测装置即可,例如也可以使用对燃料气体排气L3的温度进行检测的温度检测装置。此处,燃料气体排气L3的状态是指能够判断在流过燃料气体排气供给线路45的期间燃料气体排气L3中是否产生了排水的各种条件。需要说明的是,优选状态检测部68配置在燃料气体排气供给线路45的燃烧器22侧、即接近与燃料气体排气排出线路72连结的位置的一侧。由此,通过在燃料气体排气供给线路45中流动,从而能够以更高的准确率检测燃料气体排气L3中产生的变化。
[0075]发电系统10的控制装置(控制部)62在开始从SOFC13向燃料排放线路43供给燃料气体排气L3时、即打开控制阀47之后,基于流量检测部66以及状态检测部68的至少一方的结果来驱动加热机构70。另外,控制装置62也基于流量检测部66以及状态检测部68的至少一方的结果来控制开闭阀64的开闭。由此,能够对是否将燃料气体排气向燃烧器22供给进行切换。
[0076]以下,利用图4以及图5对上述本实施例的发电系统10的驱动方法进行说明。图4是示出本实施例的发电系统的驱动动作的一例的流程图。图5是表示对本实施例的发电系统的燃料气体排气的流动进行控制的阀的动作的时刻的时序图。图4所示的驱动动作能够通过控制装置(控制部)62基于各个部分的检测结果执行运算处理而实现。另外,发电系统10还在执行图4所示的处理的过程中,并行地执行使用了燃料气体再循环线路49的燃料气体排气的循环。此处,图4是在SOFC13起动时执行的控制的一个例子。如图5所示,控制装置62在开始进行图4的控制之前,关闭燃料气体排气供给线路45的控制阀47、燃料气体排气排出线路72的控制阀73以及燃料气体排气供给线路45的开闭阀64。此处,本实施例的发电系统10基本上将控制阀46维持为关闭,从而不从排出线路44排出燃料气体排气。
[0077]首先,控制装置62进行将燃料气体排气供给线路45的控制阀47从关闭向打开切换的控制(步骤S12)。例如,当使燃料气体排气L3在燃料气体再循环线路49中循环时,通过利用控制装置62使控制阀47从关闭向打开切换,从而开始向燃料气体排气供给线路45供给燃料气体排气L3。控制装置62能够利用流量检测部66的检测结果来判断路径中的燃料气体排气L3的流量。此处,如图5的tl所示,控制装置62进行在将燃料气体排气供给线路45的控制阀47设为打开的同时,也将燃料气体排气排出线路72的控制阀73设为打开的控制。另外,控制装置62将燃料气体排气供给线路45的开闭阀64维持为关闭。由此,成为将燃料气体排气L3向加热机构70供给的状态。
[0078]控制装置62在开始向燃料气体排气供给线路45供给燃料气体排气L3之后,进行驱动燃料气体排气供给线路45的鼓风机48的控制(步骤S14)。鼓风机48将流过燃料气体排气供给线路45的燃料气体排气L3向与燃料气体排气排出线路72的连结部输送。
[0079]接着,控制装置62确定燃料气体排气L3的供给对象(步骤S16)。具体而言,控制装置62从加热机构70的废气加热部74、蒸气产生部76、空气加热部78以及燃料气体加热部80中确定燃料气体排气的供给对象。控制装置62在确定供给对象后,进行将供给对象的线路(分支线路)的控制阀从关闭向打开切换的控制(步骤S18)。由此,能够向确定了的加热机构70的供给对象供给燃料气体排气L3。
[0080]接下来,控制装置62通过状态检测部68检测燃料气体排气L3的状态(步骤S20),判断燃料气体排气L3的状态是否稳定(步骤S22)。S卩,控制装置62判断流过燃料气体排气供给线路45的燃料气体排气L3的成分是否稳定。控制装置62例如在通过状态检测部68检测燃料气体排气L3的卡路里的情况下,若卡路里处于规定的范围内,则判断为状态稳定。另外,状态检测部68还能够测量燃料气体
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