(57)【要約】【課題】ＩＧＣＣ等に使用されているガスタービン等の既存技術を用いて複合発電効率を向上させることができるガス化燃料電池複合発電システムを提供する。【解決手段】炭素質固体燃料をガス化炉１０でガス化してガス精製部２０により精製した燃料ガスを供給し、固体酸化物形燃料電池３０による発電と、ガスタービン４０を発電機の駆動源とする発電とを行い、ガスタービン４０から排出される燃焼排ガスの排熱を利用して発生した蒸気を導入して運転する蒸気タービン５１を発電機の駆動源とする発電とを行うガス化燃料電池複合発電システムにおいて、燃料ガス供給系統Ｆは、前記ガス精製部(２０)から前記燃料ガスが固体酸化物形燃料電池３０に接続されて燃料ガスを供給する燃料電池ガス供給系統Ｆｓと、ガスタービン４０に接続されて燃料ガスを供給するガスタービンガス供給系統Ｆｇとそれぞれに分岐されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質固体燃料をガス化炉でガス化してガス精製部により精製した燃料ガスを供給し、固体酸化物形燃料電池による発電と、ガスタービンを発電機の駆動源とする発電と、前記ガスタービンから排出される燃焼排ガスの排熱を利用して発生した蒸気を導入して運転する蒸気タービンを発電機の駆動源とする発電とを行うガス化燃料電池複合発電システムにおいて、
前記燃料ガスの供給系統は、前記ガス精製部から前記燃料ガスが前記固体酸化物形燃料電池に接続されて前記燃料ガスを供給する燃料電池ガス供給系統と、前記ガスタービンに接続されて前記燃料ガスを供給するガスタービンガス供給系統とのそれぞれに分岐されていることを特徴とするガス化燃料電池複合発電システム。
【請求項２】
前記燃料電池ガス供給系統が、前記燃料ガスを常圧に減圧して前記固体酸化物形燃料電池へ供給する圧力調整器を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガス化燃料電池複合発電システム。
【請求項３】
前記固体酸化物形燃料電池から発電後に排出される未燃の前記燃料ガスを燃焼させて未燃ガス燃焼排ガスを排出する未燃ガス燃焼器を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス化燃料電池複合発電システム。
【請求項４】
炭素質固体燃料をガス化炉でガス化してガス精製部により精製した燃料ガスを供給し、固体酸化物形燃料電池による発電と、ガスタービンを発電機の駆動源とする発電とを行い、前記ガスタービンから排出される燃焼排ガスの排熱を利用して発生した蒸気を導入して運転する蒸気タービンを発電機の駆動源とする発電とを行うガス化燃料電池複合発電システムの運転方法であって、
前記燃料ガスの供給系統は、前記ガス精製部から前記燃料ガスを固体酸化物形燃料電池に接続する燃料電池ガス供給系統と前記ガスタービンに接続するガスタービンガス供給系統とのそれぞれに分岐させ、
前記固体酸化物形燃料電池及び前記ガスタービンに対し前記燃料ガスをそれぞれに供給して運転することを特徴とするガス化燃料電池複合発電システムの運転方法。
【請求項５】
前記燃料電池ガス供給系統に圧力調整器を設け、前記燃料ガスを常圧に減圧して前記固体酸化物形燃料電池へ供給することを特徴とする請求項４に記載のガス化燃料電池複合発電システムの運転方法。
【請求項６】
前記固体酸化物形燃料電池から発電後に排出される未燃の前記燃料ガスを燃焼させる未燃ガス燃焼器を設け、前記ガスタービンから排出される燃焼排ガスに加えて、前記未燃ガス燃焼器から排出される未燃ガス燃焼排ガスを前記蒸気の生成に利用して運転することを特徴とする請求項４または５に記載のガス化燃料電池複合発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石炭をガス化した燃料を用いる石炭ガス化燃料電池複合発電システム（ＩＧＦＣ；Integrated  Coal  Gasification  Fuel  Cell  Combined  Cycle）のように、ガス化炉で炭素質固体燃料をガス化した燃料ガスを用いる燃料電池を含んで複合発電を行うガス化燃料電池複合発電システム及びその運転方法に関する。ここで言う炭素質固体燃料には、石炭、石油コークスの他、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
近年、火力発電の需要は増加傾向にあるが、環境問題等を考慮するとより高効率な火力発電が求められる。
火力発電プラントの将来的なプラント高効率化技術のひとつとして、例えば下記の特許文献１に開示された石炭ガス化燃料電池複合発電プラントが知られている。この従来技術は、石炭ガス化複合発電設備（Integrated  Gasification  Combined Cycle／以下、「ＩＧＣＣ」と呼ぶ）に、固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」と呼ぶ）のような燃料電池を組み合わせた構成とされ、石炭ガス化燃料電池複合発電システム（以下、「ＩＧＦＣ」と呼ぶ）とも呼ばれている。
【０００３】
すなわち、ＩＧＦＣは、炭素質固体燃料をガス化プラントに供給してガス化した燃料ガスを用いることにより、ＳＯＦＣにおける発電に加えて、ガスタービン及び蒸気タービンで発電機を駆動して発電する複合発電システムである。
従来のＩＧＦＣは、例えば図２に示すように、石炭をガス化するガス化炉１０と、ガス化炉１０で生成された燃料ガス（石炭ガス化ガス）に必要な処置を施して精製するガス精製部２０と、を備えている。ガス精製部２０で生成された燃料ガスは、ＳＯＦＣ３０に供給されて発電を行い、さらに、ＳＯＦＣ３０の排気ガス（未燃の燃料ガス）が発電機Ｇを駆動するガスタービン４０の燃焼器４１に燃料として供給される。なお、ガスタービン４０は、主な構成要素として、上述した燃焼器４１に加えて圧縮機４２及びタービン４３を備えている。
【０００４】
また、ガスタービン４０で仕事をした燃焼排ガスは、排熱を回収して蒸気を生成する排熱回収ボイラ（以下、「ＨＲＳＧ」と呼ぶ）５０へ供給される。このＨＲＳＧ５０で生成された蒸気は、発電機Ｇを駆動する蒸気タービン５１へ供給される。なお、図示の発電機Ｇは、ガスタービン４０及び蒸気タービン５１と同軸に連結されているが、ガスタービン４０及び蒸気タービン５１に各々専用の発電機を連結して発電する構成としてもよい。
従って、図示のＩＧＦＣは、ＳＯＦＣ３０による発電と、ガスタービン４０及び蒸気タービン５１を駆動源とする発電機Ｇによる発電とが組み合わされた複合発電設備となる。
なお、図中の符号６０は酸素製造装置、７０は抽気空気昇圧機、５２は煙突である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−４８８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のＩＧＦＣは、ＳＯＦＣ３０の空気極に対して、ガスタービン４０の圧縮機４２で加圧・高温化した空気の一部または全部の供給を受けることが一般的である。さらに、ＳＯＦＣ３０の空気極に供給された空気は、ＳＯＦＣ３０での反応に一定量の酸素を消費した後、ガスタービン４０の燃焼用空気として、通常の大気より低い酸素濃度で燃焼器４１に供給される。すなわち、ＩＧＦＣの空気系統は、ＳＯＦＣ３０とガスタービン４０とが直列に接続された構成となっている。
【０００７】
また、ガスタービン４０に供給される燃料ガスにおいても、ＳＯＦＣ３０から排出される未燃の燃料ガスを使用するため、燃料ガス発熱量は、ＳＯＦＣ３０の発電状況に応じた影響を受けて変動することとなる。
このため、ＩＧＦＣのＳＯＦＣ３０やガスタービン４０には、下記のような設計・運転上の制約（課題）が指摘されている。
【０００８】
第１の制約は、ガスタービン４０で使用する燃料ガス発熱量である。
ＳＯＦＣ３０での発電に伴い、ガスタービン４０に供給される燃料ガスには、燃料ガス発熱量の低下が生じることとなる。発熱量の低下した燃料を用いてガスタービン４０の性能を一定に維持する（ガスタービン燃焼器燃焼温度を一定に保つ）ためには、ガスタービン入口での燃料ガス量を増加させる必要があり、すなわち、ガス化炉１０へ供給する石炭入熱を増加させる必要がある。しかし、石炭入熱の増加に伴い、例えば石炭搬送用イナートガスや酸素等のように、系外から流入するガスの流量も増加するため、プラント性能、特にプラント効率向上への効果は限定的、もしくは相殺されて効果なしとなる可能性もある。
【０００９】
第２の制約は、ガスタービン４０の燃焼器必要酸素濃度である。
ガスタービン４０の燃焼器４１で燃料ガスを完全燃焼させるために必要な酸素は、ガスタービン４０の圧縮機４２から導入する空気により供給するのが一般的である。一方、燃焼器４１には、安定燃焼させるための最低酸素濃度が決まっている。しかし、ＩＧＦＣにおいては、例えば特許文献１に開示された構成のように、ＳＯＦＣ３０で酸素を消費した空気が供給されることもあるため、ＳＯＦＣ３０の運転条件によっては最低酸素濃度を下回る可能性がある。
【００１０】
第３の制約は、ＳＯＦＣ３０における高圧運転時の差圧制御である。
ＳＯＦＣ３０は、高い圧力で運転する程性能が良くなることが知られている。しかし、現状のシステムにおいてＳＯＦＣ３０を高圧運転させるためには、ガスタービン抽気空気をさらに昇圧させる必要がある。このため、圧縮機動力が大き過ぎることや材質により温度制限があるため、熱回収のためにシステムが複雑になってしまう。さらに、ＩＧＦＣシステムでは、ガス化炉から供給される燃料ガス圧力に変動があるため、差圧制御はより難しくなる。
【００１１】
また、ガスタービン４０の上流にＳＯＦＣ３０を組み合わせたＩＧＦＣのシステムは、ＳＯＦＣ３０における燃料利用率が高い程プラント効率も高くなる。しかし、従来構成のシステムでは、上述した第１から第３の制約を受けることになるため、ガスタービン４０とＳＯＦＣ３０の性能を同時に最大限引き出すことは困難になる。このため、ガスタービン４０等の構成機器に対して予めＩＧＦＣ専用の新設計をするか、あるいは、システム中に追加機器を設置するなど、何らかの対策が必要となる。
【００１２】
このような背景から、上述した制約を解決することで既存技術のガスタービン等を用いて性能を最大限に引き出し、高いプラント効率による複合発電を可能にするガス化燃料電池複合発電システム及びその運転方法の開発が望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＩＧＣＣ等に使用されているガスタービン等の既存技術を用いて複合発電効率を向上させることができるガス化燃料電池複合発電システム及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るガス化燃料電池複合発電システムは、炭素質固体燃料をガス化炉でガス化してガス精製部により精製した燃料ガスを供給し、固体酸化物形燃料電池による発電と、ガスタービンを発電機の駆動源とする発電とを行い、前記ガスタービンから排出される燃焼排ガスの排熱を利用して発生した蒸気を導入して運転する蒸気タービンを発電機の駆動源とする発電とを行うガス化燃料電池複合発電システムにおいて、前記燃料ガスの供給系統は、前記ガス精製部から前記燃料ガスが固体酸化物形燃料電池に接続されて前記燃料ガスを供給する燃料電池ガス供給系統と、前記ガスタービンに接続されて前記燃料ガスを供給するガスタービンガス供給系統のそれぞれに分岐されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このようなガス化燃料電池複合発電システムによれば、燃料ガスの供給系統は、前記ガス精製部から前記燃料ガスが固体酸化物形燃料電池に接続されて燃料ガスを供給する燃料電池ガス供給系統と、ガスタービンに接続されて燃料ガスを供給するガスタービンガス供給系統のそれぞれに分岐されているので、固体酸化物形燃料電池とガスタービンとの間で燃料ガスの相関関係をなくすことができる。すなわち、燃料ガスの供給系統は、燃料電池ガス供給系統及びガスタービンガス供給系統が並列に設けられ、従って、固体酸化物形燃料電池及びガスタービンの双方において、ガス火炉でガス化した精製後の燃料ガスをそれぞれに導入して使用することが可能になる。
【００１５】
上記のガス化燃料電池複合発電システムにおいて、前記燃料電池ガス供給系統は、前記燃料ガスを常圧に減圧して前記固体酸化物形燃料電池へ供給する圧力調整器を備えていることが好ましく、これにより、固体酸化物形燃料電池の常圧運転が可能になる。
この場合、圧力調整器にエキスパンダーを採用し、動力回収をしてもよい。
【００１６】
上記のガス化燃料電池複合発電システムにおいて、前記固体酸化物形燃料電池から発電後に排出される未燃の前記燃料ガスを燃焼させて未燃ガス燃焼排ガスを排出する未燃ガス燃焼器を備えていることが好ましく、これにより、未燃ガス燃焼排ガスの排熱を有効利用した蒸気生成が可能となってプラント効率を向上させることができる。
この場合、未燃ガス燃焼器として、触媒燃焼器を採用してもよい。
【００１７】
本発明に係るガス化燃料電池複合発電システムの運転方法は、炭素質固体燃料をガス化炉でガス化してガス精製部により精製した燃料ガスを供給し、固体酸化物形燃料電池による発電と、ガスタービンを発電機の駆動源とする発電とを行い、前記ガスタービンから排出される燃焼排ガスの排熱を利用して発生した蒸気を導入して運転する蒸気タービンを発電機の駆動源とする発電とを行うガス化燃料電池複合発電システムの運転方法であって、前記燃料ガスの供給系統は、前記ガス精製部から前記燃料ガスを固体酸化物形燃料電池に接続する燃料電池ガス供給系統と前記ガスタービンに接続するガスタービンガス供給系統のそれぞれに分岐させ、前記固体酸化物形燃料電池及び前記ガスタービンに対し前記燃料ガスをそれぞれに供給して運転することを特徴とするものである。
【００１８】
このようなガス化燃料電池複合発電システムの運転方法によれば、燃料ガスの供給系統は、前記ガス精製部から前記燃料ガスを固体酸化物形燃料電池に接続する燃料電池ガス供給系統とガスタービンに接続するガスタービンガス供給系統のそれぞれに分岐させ、固体酸化物形燃料電池及びガスタービンに対し燃料ガスをそれぞれに供給して運転するので、固体酸化物形燃料電池とガスタービンとの間で燃料ガスの相関関係をなくすことができる。すなわち、燃料ガスの供給系統は、燃料電池ガス供給系統及びガスタービンガス供給系統が並列に設けられ、従って、固体酸化物形燃料電池及びガスタービンの双方において、ガス火炉でガス化した精製後の燃料ガスをそれぞれに導入して使用することが可能になる。
【００１９】
上記のガス化燃料電池複合発電システムの運転方法において、前記燃料電池ガス供給系統に圧力調整器を設け、前記燃料ガスを常圧に減圧して前記固体酸化物形燃料電池へ供給することが好ましく、これにより、固体酸化物形燃料電池を常圧で運転することが可能になる。
【００２０】
上記のガス化燃料電池複合発電システムの運転方法において、前記固体酸化物形燃料電池から発電後に排出される未燃の前記燃料ガスを燃焼させる未燃ガス燃焼器を設け、前記ガスタービンから排出される燃焼排ガスに加えて、前記未燃ガス燃焼器から排出される未燃ガス燃焼排ガスの排熱を前記蒸気の生成に利用して運転することが好ましく、これにより、未燃ガスの有効利用によるプラント効率の向上が可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
上述した本発明によれば、固体酸素型燃料電池及びガスタービンの燃料ガス供給系統が各々独立しているので、既存技術のガスタービン等を用いて性能を最大限に引き出すことが可能になり、高いプラント効率による複合発電を実現できる。すなわち、ＩＧＦＣに適した専用のガスタービンを新たに開発しなくても、例えばＩＧＣＣに使用されている既存のガスタービンを用いることで、複合発電効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るガス化燃料電池複合発電システム及びその運転方法の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】従来のガス化燃料電池複合発電システムを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るガス化燃料電池複合発電システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態のガス化燃料電池複合発電システムは、石炭（炭化水素燃料）をガス化して得られる燃料を用いて複合発電をする石炭ガス化燃料電池複合発電システム（以下、「ＩＧＦＣ」と呼ぶ）であり、ガス化炉でガス化して精製した燃料ガスを用いる燃料電池を含んでいる。なお、ガス化炉でガス化する炭素質固体燃料は、本実施形態の石炭に限定されることはなく、例えば間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料にも適用可能である。
【００２４】
図１に示すＩＧＦＣは、石炭をガス化炉１０でガス化してガス精製部２０により精製した燃料ガスを供給し、固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」と呼ぶ）３０による発電と、ガスタービン４０を発電機Ｇの駆動源とする発電とを行い、ガスタービン４０から排出される燃焼排ガスの排熱を利用して発生した蒸気を導入して運転する蒸気タービン５１を発電機Ｇの駆動源とする発電とを組み合わせて、複合発電を行うように構成されている。
そして、ガス火炉１０でガス化された石炭ガス化ガスは、ガス精製部２０において必要な脱硫等の各種処理を施すことにより、ＳＯＦＣ３０及びガスタービン４０の運転に使用する燃料ガスとなる。
【００２５】
この燃料ガスは、燃料ガス供給系統Ｆの配管流路を通ってＳＯＦＣ３０及びガスタービン４０へ供給される。具体的に説明すると、燃料ガス供給系統Ｆは、ガス精製部２０の下流側において、ＳＯＦＣ３０に接続されて燃料ガスを供給するための燃料電池ガス供給系統Ｆｓと、ガスタービン４０に接続されて燃料ガスを供給するためのガスタービンガス供給系統Ｆｇのそれぞれに分岐されている。
そして、燃料電池ガス供給系統Ｆｓには、ＳＯＦＣ３０の上流側に圧力調整器３１が設けられている。この圧力調整器３１は、燃料ガスを常圧に減圧してＳＯＦＣ３０へ供給する装置であり、例えば動力回収が可能となるエキスパンダー等が好適である。常圧とは、大気圧に後流設備の圧力損失を考慮した圧力とする。
【００２６】
ＳＯＦＣ３０は、燃料ガス及び酸化剤（例えば、空気あるいは酸素富化空気）の供給を受けて電解質を介した電気化学反応により発電するものである。本実施形態では、圧力調整器３１を介して常圧で供給される燃料ガスと、大気から導入する空気とを用いて、常圧運転による発電が行われる。
ＳＯＦＣ３０で発電に使用された燃料ガス及び空気は、未燃の燃料ガス（可燃性ガス）を含む排気ガスとして排出され、ＳＯＦＣ３０と排熱回収ボイラ（以下、「ＨＲＳＧ」と呼ぶ）５０との間を接続している排気ガス系統Ｅｓを通って流れる。この排気ガス系統Ｅｓには、未燃の燃料ガスを燃焼させて未燃ガス燃焼排ガスを排出するように、未燃ガス燃焼器３２が設けられている。この場合、未燃ガス燃焼排ガスの温度は、蒸気による熱回収が可能な温度（例えば６００℃程度）まであげればよい。
【００２７】
上述した未燃ガス燃焼排ガスは、後述するガスタービン４０の燃焼排ガスとともにＨＲＳＧ５０へ供給される。この結果、未燃ガス燃焼排ガスは、蒸気生成の熱源として有効利用されるので、プラント効率（発電効率）の向上に貢献する。
なお、未燃ガス燃焼器３２は、触媒燃焼器を採用することも可能である。
【００２８】
ガスタービン４０は、燃焼器４１と、圧縮機４２と、タービン４３とを具備して構成される。燃焼器４１は、圧縮機４２から直接圧縮空気の供給を受けて燃料ガスを燃焼させ、高温高圧の燃焼排ガスを生成する。この燃焼排ガスがタービン４３へ供給されることにより、タービン４３を回転させて軸出力を発生する。この場合、燃焼器４１の上流側に圧力調整弁４４を設置することで、燃焼器４１に供給するガス燃料の圧力を一定に保つことができる。なお、タービン４３で発生させた軸出力は、同軸に連結された発電機Ｇを駆動するので、ガスタービン４０を駆動源とする発電が行われる。
また、上述したガスタービン４０の軸出力は、その一部が圧縮機４２の継続運転に使用される。
【００２９】
タービン４３で仕事をした燃焼排ガスは、まだ十分な熱量を保有しているので、燃焼排ガス系統Ｅｇを介してＨＲＳＧ５０へ供給される。ＨＲＳＧ５０では、ガスタービン４０から供給される燃焼排ガスと、未燃ガス燃焼器３２から供給される未燃ガス燃焼排ガスとを熱源にして、水と熱交換して蒸気を生成する。この蒸気は蒸気タービン５１に供給されるので、蒸気タービン５１を駆動源とする発電機Ｇによる発電が行われる。また、蒸気の生成に使用された燃焼排ガス及び未燃ガス燃焼排ガスは、必要に応じて適宜排ガス処理を施した後、煙突５２から大気へ放出される。
なお、図示の発電機Ｇは、ガスタービン４０及び蒸気タービン５１と同軸に連結されているが、ガスタービン４０及び蒸気タービン５１に各々専用の発電機を連結して発電する構成としてもよい。
【００３０】
ところで、上述したガスタービン４０の圧縮機４２では、圧縮した空気の一部が抽気される。この空気は、抽気空気昇圧機７０により所望の圧力に昇圧してガス化炉１０に供給され、石炭のガス化に使用される。
また、ガス化炉１０における石炭のガス化に使用する酸素や窒素（イナートガス）を製造するため、酸素製造装置（以下、「ＡＳＵ」と呼ぶ）６０が設けられている。このＡＳＵ６０で製造された酸素は、抽気空気昇圧機７０で昇圧した空気に合流させることで、ガス化炉１０へ投入してガス化に使用する酸素富化空気とする。
【００３１】
上述したように、本実施形態のＩＧＦＣは、ガス精製部２０の出口に接続された燃料ガス供給系統Ｆが、ＳＯＦＣ３０に接続されて燃料ガスを供給するための燃料電池ガス供給系統Ｆｓと、ガスタービン４０に接続されて燃料ガスを直接供給するためのガスタービンガス供給系統Ｆｇのそれぞれに分岐され、ＳＯＦＣ３０とガスタービン４０とを並列に接続する燃料ガスの供給系統となっている。
従って、ＳＯＦＣ３０及びガスタービン４０に対して、燃料ガスをそれぞれに供給する運転方法が可能となり、ＳＯＦＣ３０とガスタービン４０との間で燃料ガスの相関関係をなくすことができる。
【００３２】
すなわち、燃料電池ガス供給系統Ｆｓ及びガスタービンガス供給系統Ｆｇが並列に設けられているので、ＳＯＦＣ３０及びガスタービン４０の双方において、ガス火炉１０でガス化した精製後の燃料ガスをそれぞれに導入して使用する運転が可能になる。
この結果、従来技術で説明したＩＧＦＣにおいて、ＳＯＦＣ３０から排出される未燃の燃料ガスがガスタービン４０に供給される場合のように、燃料ガスの発熱量がＳＯＦＣ３０の発電状況に応じて変動するようなことはなく、安定した発熱量を維持できる。
【００３３】
また、ガスタービン４０の燃焼器４１で燃料ガスを燃焼させる空気についても、ＳＯＦＣ３０で発電に使用したものを導入するのではなく、圧縮機４２から直接導入するようになっているので、ＳＯＦＣ３０の運転に伴う影響を受けて最低酸素濃度を下回るようなこともない。
従って、燃料電池ガス供給系統Ｆｓ及びガスタービンガス供給系統Ｆｇを並列にすることで、ガスタービン４０に関する第１及び第２の制約が解消される。
【００３４】
さらに、ガス精製部２０から供給される燃料ガスの供給系統について、燃料電池ガス供給系統Ｆｓ及びガスタービンガス供給系統Ｆｇのそれぞれに分岐して運用するためには、ＳＯＦＣ３０及びガスタービン４０のガス供給系統毎に供給するガス圧力の調整が重要となる。
そこで、本実施形態において、ＳＯＦＣ側の燃料電池ガス供給系統Ｆｓには、減圧用の圧力調整器３１を設置し、かつ、ガスタービン４０側のガスタービンガス供給系統Ｆｇには、燃焼器４１の入口に圧力調整弁４４を設置したので、分岐する二つのガス供給系統では、圧力制御を容易に実施することができる。また、ＳＯＦＣ３０を常圧運転により発電するようにしたので、ＳＯＦＣ３０に関する第３の制約も解消される。
【００３５】
また、上述したガスタービンガス供給系統Ｆｇは、ガスタービン４０からＨＲＳＧ５０及び蒸気タービン５１による発電系統について、既存のＩＧＣＣと同様の構成及び運転方法をそのまま採用することができる。従って、既存のＩＧＣＣを利用して、ＳＯＦＣ３０の追設によりＩＧＦＣに改造することが容易になるという利点もある。
すなわち、技術的に先行しているＩＧＣＣのプラントについては、将来的に既設のＩＧＣＣを利用してＩＧＦＣに改造することが容易になるので、最小限の追加コストで出力及び効率を向上させることが可能になる。
【００３６】
具体的に説明すると、例えば空気吹きのガス化炉１０を備えたＩＧＣＣプラントの設備をそのまま利用し、ガス化炉１０を酸素吹きにして運転することで、設備体格を変えることなくガス化炉入熱を増加させることができる。従って、入熱の増加分に対応するＳＯＦＣ３０をガスタービン４０と並列に追設することで、ＩＧＣＣプラントからＩＧＦＣプラントへ変更する改造が可能である。
【００３７】
このように、上述した本実施形態によれば、ＳＯＦＣ３０及びガスタービン４０の燃料ガス供給系統が各々独立しているので、既存技術のガスタービン４０等を用いて性能を最大限に引き出す運転が可能になり、高いプラント効率による複合発電を実現できる。換言すれば、ＩＧＦＣに適した専用のガスタービン４０を新たに開発しなくても、例えばＩＧＣＣに使用されている既存のガスタービン４０をそのまま転用して使用することにより、あるいは、ガスタービン４０を備えた既存のＩＧＣＣを改造することにより、ＩＧＦＣの複合発電効率を向上させることが可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、例えばガス化炉１０が酸素富化空気吹きまたは酸素吹き等に限定されないなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０    ガス化炉
２０    ガス精製部
３０    固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）
３１    圧力調整器
３２    未燃ガス燃焼器
４０    ガスタービン
４１    燃焼器
４２    圧縮機
４３    タービン
４４    圧力調整弁
５０    排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
５１    蒸気タービン
６０    酸素製造装置（ＡＳＵ）
７０    抽気空気昇圧機
Ｆ    燃料ガス供給系統
Ｆｓ    燃料電池ガス供給系統
Ｆｇ    ガスタービンガス供給系統
Ｅｓ    排気ガス系統
Ｅｇ    燃焼排ガス系統
Ｇ    発電機
【図１】
2015050162.tif 000003
【図２】
2015050162.tif 000004