作为还原剂的高温燃料气体和作为氧化剂的高温空气(氧化性气体)，并在规定的工作温度下反应从而进行发电。该SOFC13将空气极、固体电解质以及燃料极收纳在压力容器内而构成。通过在空气极接收被压缩机21压缩过的一部分压缩空气A2，在燃料极接收燃料气体而进行发电。另外，在此，作为供给SOFC13的燃料气体L2，使用例如液化天然气(LNG)、氢气(H2)以及一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)等烃类气体、通过煤炭等碳质原料的气化设备而制成的气体。另外，供给SOFC13的氧化性气体是含有约15%?30%氧气的气体，作为代表例，优选为空气，但是，除了空气之外，还可以使用燃烧废气与空气的混合气体、或者氧气与空气的混合气体等(以下，将供给SOFC13的氧化性气体称为“空气，，)。
[0036]该SOFC13，连接有从第I压缩空气供给管线26分叉出的第2压缩空气供给管线31，从而能够将被压缩机21压缩过的一部分压缩空气A2供至空气极的导入部。在该第2压缩空气供给管线31中，沿着空气的流动方向而设有能够调节所供给的空气量的控制阀32，以及能够对压缩空气A2进行增压的鼓风机(增压机)33。控制阀32设置在第2压缩空气供给管线31中的空气的流动方向的上游侧，鼓风机33设置在控制阀32的下游侧。SOFC13连接有用于排出空气极中使用过的废空气A3的废空气管线34。该废空气管线34分叉为将空气极中使用过的废空气A3排至外部的排出管线35，以及与燃烧器22连接的压缩空气循环管线36。排出管线35中设有能够调节排出的空气量的控制阀37，压缩空气循环管线36中设有能够调节循环的空气量的控制阀38。
[0037]另外，SOFC13设有向燃料极的导入部供给燃料气体L2的第2燃料气体供给管线41。第2燃料气体供给管线41中设有能够调节所供给的燃料气体量的控制阀42。SOFC13连接有排出燃料极中使用过的废燃料气L3的废燃料管线43。该废燃料管线43分叉为排至外部的排出管线44，以及与燃烧器22连接的废燃料气供给管线45。排出管线44设有可调节要排出的的燃料气体量的控制阀46，在废燃料气供给管线45上，沿废燃料气L3的流动方向设置着可调节要供应的燃料气体量的控制阀47以及能够对燃料进行增压的鼓风机48。控制阀47设置在废燃料气供给管线45中废燃料气L3的流动方向的上游侧，鼓风机48设置在控制阀47的下游侧。
[0038]另外，SOFC13设有将废燃料管线43与第2燃料气体供给管线41连接的燃料气体再循环管线49。燃料气体再循环管线49中设有再循环鼓风机50，该再循环鼓风机50使废燃料管线43中的废燃料气L3在第2燃料气体供给管线41中再循环。
[0039]蒸汽轮机14通过废热回收锅炉(HRSG) 51中生成的蒸汽而使涡轮机52进行旋转。该废热回收锅炉51，连接有来自燃气轮机11 (涡轮机23)的废气管线53，通过在空气与高温的废气G之间进行热交换，从而生成蒸汽S。在蒸汽轮机14 (涡轮机52)，其与废热回收锅炉51之间设有蒸汽供给管线54和供水管线55。而且，在供水管线55中设有冷凝器56和供水泵57。发电机15与涡轮机52设置在同一条轴上，从而能够通过涡轮机52旋转而进行发电。另外，在废热回收锅炉51中回收热量后的废气G，在将有害物质除去后被释放至大气中。
[0040]此处，对于本实施例的发电系统10的动作进行说明。在启动发电系统10时，按照燃气轮机11、蒸汽轮机14、SOFC13的顺序依次进行启动。
[0041]首先，在燃气轮机11中，压缩机21对空气A进行压缩，燃烧器22将压缩空气Al和燃料气体LI混合后进行燃烧，涡轮机23通过废气G进行旋转，随之发电机12开始发电。接着，在蒸汽轮机14中，通过由废热回收锅炉51生成的蒸汽S，涡轮机52旋转，随之发电机15开始发电。
[0042]接着，在SOFC13中，首先供给压缩空气A2，并在开始增压的同时开始进行加热。在将排出管线35的控制阀37和压缩空气循环管线36的控制阀38关闭，且使第2压缩空气供给管线31的鼓风机33停止的状态下，将控制阀32打开规定开度。于是，从第2压缩空气供给管线31向SOFC13侧供给被压缩机21压缩了的一部分压缩空气A2。由此，通过供给压缩空气A2而使SOFC13侧的压力升高。
[0043]另一方面，在SOFC13中，向燃料极侧供给燃料气体L2并开始进行增压。在将排出管线44的控制阀46和废燃料气供给管线45的控制阀47关闭，且使鼓风机48停止的状态下，打开第2燃料气体供给管线41的控制阀42，并且驱动燃料气体再循环管线49的再循环鼓风机50。于是，从第2燃料气体供给管线41向SOFC13侧供给燃料气体L2，并且通过燃料气体再循环管线49而使废燃料气L3再循环。由此，通过供给燃料气体L2而使SOFC13侧的压力升高。
[0044]然后，当SOFC13的空气极侧的压力变为压缩机21的出口压力时，将控制阀32全开，并且驱动鼓风机33。与此同时，将控制阀37打开，从而将来自SOFC13的废空气A3从排出管线35排出。于是，通过鼓风机33而向SOFC13侧供给压缩空气A2。与此同时，将控制阀46打开，从而将来自SOFC13的废燃料气L3从排出管线44排出。然后，当SOFC13中的空气极侧的压力和燃料极侧的压力达到目标压力时，SOFC13的增压完成。
[0045]然后，当SOFC13的反应(发电)变稳定，并且废空气A3和废燃料气L3的成分变稳定后，将控制阀37关闭，同时将控制阀38打开。于是，将来自SOFC13的废空气A3从压缩空气循环管线36供至燃烧器22。另外，将控制阀46关闭同时将控制阀47打开，驱动鼓风机48。于是，将来自SOFC13的废燃料气L3从废燃料气供给管线45供至燃烧器22。此时，减少从第I燃料气体供给管线27供至燃烧器22的燃料气体LI的量。
[0046]在此，发电机12在燃气轮机11的驱动下进行发电，SOFCl3进行发电，发电机15在蒸汽轮机14的驱动下进行发电，从而发电系统10变为稳态运行。
[0047]接着，使用图2对本实施方式的蒸汽轮机，具体为对废热回收锅炉51和涡轮机52的构成进行说明。图2是表示本发明的一个实施例涉及的发电系统中的废热回收锅炉和涡轮机的概略结构图。涡轮机52具备高压涡轮机52H、中压涡轮机521以及低压涡轮机52L。高压涡轮机52H由从废热回收锅炉51供应的高压蒸汽驱动。中压涡轮机521由从废热回收锅炉51供应的比供应至高压涡轮机52H的蒸汽压力低的蒸汽驱动。低压涡轮机52L由从废热回收锅炉51供应的比供应至中压涡轮机521的蒸汽压力低的蒸汽驱动。
[0048]废热回收锅炉51具有高压蒸汽循环机构70、中压蒸汽循环机构72、低压蒸汽循环机构74以及再热蒸汽循环机构79，其中，高压蒸汽循环机构70从排出自燃气轮机11的涡轮机23的废气中回收热量，生成蒸汽，并将所生成的蒸汽供应至高压涡轮机52H，中压蒸汽循环机构72从排出自燃气轮机11的废气中回收热量，生成比高压蒸汽循环机构70的蒸汽压力低的蒸汽，并将所生成的蒸汽供应至中压涡轮机521，低压蒸汽循环机构74从排出自燃气轮机11的废气中回收热量，生成比中压蒸汽循环机构72的蒸汽压力低的蒸汽，并将所生成的蒸汽供应至低压涡轮机52L，再热蒸汽循环机构79利用废气对从高压涡轮机52H排出的蒸汽再次进行升温，并将升温了的蒸汽供应至中压涡轮机521。
[0049]此外，废热回收锅炉51具有预热器76、高压泵78H、中压泵781以及低压泵78L。预热器76对利用供水管线55供应自冷凝器56的水进行预热。高压泵78H将利用预热器76预热后的水供应至高压蒸汽循环机构70。中压泵781将利用预热器76预热后的水供应至中压蒸汽循环机构72。低压泵78L将利用预热器76预热后的水供应至低压蒸汽循环机构74。
[0050]高压蒸汽循环机构70是将供应自预热器76的水用废气进行升温变成蒸汽之后，供应至高压涡轮机52H的机构，其具有高压汽包70D、高压省煤器70EC、高压蒸汽发生器70EV、高压过热器70SHa以及高压过热器70SHb。高压省煤器70EC、高压蒸汽发生器70EV、高压过热器70SHa以及高压过热器70SHb是具备换热管，且配置在废气G流动的管道内的热交换器，使在换热管内部流动的水或蒸汽与废气之间进行热交换，使水或蒸汽升温。后述的中压蒸汽循环机构72、低压蒸汽循环机构74也分别具备省煤器、蒸汽发生器、过热器以及过热器，但同样是热交换器。高压蒸汽循环机构70的各部通过管线(管道)进行连接，从预热器76朝向高压涡轮机52H，按高压省煤器70EC、高压汽包70D、高压过热器70SHa、高压过热器70SHb的顺序连接。此外，高压蒸汽循环机构70从废热回收锅炉51的废气的流动方向的下游侧朝向上游侧也按照上述顺序配置。高压蒸汽循环机构70通过高压泵78H将利用预热器76预热后的水输送至高压省煤器70EC，在利用高压省煤器70EC过热后，供应至高压汽包70D。高压汽包70D上连接着高压蒸汽发生器70EV。高压蒸汽发生器70EV的两端连接至高压汽包70D，通过使贮存于高压汽包70D中的水进行循环，同时利用废气使其升温，从而生成蒸汽。高压蒸汽发生器70EV中产生的蒸汽从高压汽包70D供应至高压过热器70SHa，进一步被过热。利用高压过热器70SHa过热后的蒸汽供往高压过热器70SHb，在进一步过热后，供往高压涡轮机52H。高压涡轮机52H由供应自高压蒸汽循环机构70的蒸汽驱动。
[0051]中压蒸汽循环机构72是将供应自预热器76的水利用废气进行升温变成蒸汽之后，供应至中压涡轮机521的机构，其具有中压汽包72D、中压省煤器72EC、中压蒸汽发生器72EV以及中压过热器72SH。中压蒸汽循环机构72的各部通过管线(管道)进行连接，从预热器76朝向中压涡轮机521，按中压省煤器72EC、中压汽包72D、中压过热器72SH的顺序连接。此外，中压蒸汽循环机构72从废热回收锅炉51的废气的流动方向的下游侧朝向上游侧也按照上述顺序配置。中压蒸汽循环机构72通过中压泵781将利用预热器76预热后的水输送至中压省煤器72EC，在利用中压省煤器72EC过热后，供应至中压汽包72D。