(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）と、該ＳＯＦＣから排出された排燃料ガスおよび排空気によって駆動されるガスタービン発電装置とを備えたＳＯＦＣ複合発電装置であって、
前記ＳＯＦＣに燃料を供給する燃料ガス供給系統に接続されたパージガスを供給するパージガス供給系統と、
前記ＳＯＦＣと前記ガスタービン発電装置との間に設けられた排燃料ガス供給系統に対して分岐するように接続され、排燃料ガスを外部へ排出する排燃料ガス排出系統と、
前記排燃料ガス供給系統と前記燃料ガス供給系統との間に接続された再循環系統と、
該再循環系統に設けられて前記排燃料ガス供給系統から前記燃料ガス供給系統へと流体を流す電動式の再循環ブロアと、
を備え、
前記パージガス供給系統は、第１パージガス供給系統と、該第１パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに該第１パージガス供給系統よりも通気流量が小さい第２パージガス供給系統と、を備え、
前記排燃料ガス排出系統は、第１排燃料ガス排出系統と、該第１排燃料ガス排出系統に対して並列に接続されるとともに該第１排燃料ガス排出系統よりも通気流量が小さい第２排燃料ガス排出系統と、を備え、
前記第１パージガス供給系統および前記第１排燃料ガス排出系統のそれぞれには、非通電時に全開となるノルマルオープンの弁が設けられ、前記第１排燃料ガス排出系統および前記第２排燃料ガス排出系統の下流側には、前記ＳＯＦＣから排出された排空気を用いて排燃料ガスを焼却処理する触媒式燃焼器が設けられていることを特徴とするＳＯＦＣ複合発電装置。
【請求項２】
前記触媒式燃焼器は、前記ＳＯＦＣからの排空気および／または前記ガスタービン発電装置からの燃焼排ガスによって予熱されることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＦＣ複合発電装置。
【請求項３】
空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）と、該ＳＯＦＣから排出された排燃料ガスおよび排空気によって駆動されるガスタービン発電装置とを備えたＳＯＦＣ複合発電装置であって、
前記ＳＯＦＣに燃料を供給する燃料ガス供給系統に接続されたパージガスを供給するパージガス供給系統と、
前記ＳＯＦＣと前記ガスタービン発電装置との間に設けられた排燃料ガス供給系統に対して分岐するように接続され、排燃料ガスを外部へ排出する排燃料ガス排出系統と、
前記排燃料ガス供給系統と前記燃料ガス供給系統との間に接続された再循環系統と、
該再循環系統に設けられて前記排燃料ガス供給系統から前記燃料ガス供給系統へと流体を流す電動式の再循環ブロアと、
を備え、
前記パージガス供給系統は、第１パージガス供給系統と、該第１パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに該第１パージガス供給系統よりも通気流量が小さい第２パージガス供給系統と、を備え、
前記排燃料ガス排出系統は、第１排燃料ガス排出系統と、該第１排燃料ガス排出系統に対して並列に接続されるとともに該第１排燃料ガス排出系統よりも通気流量が小さい第２排燃料ガス排出系統と、を備え、
前記第１パージガス供給系統および前記第１排燃料ガス排出系統のそれぞれには、非通電時に全開となるノルマルオープンの弁が設けられ、前記第１排燃料ガス排出系統および前記第２排燃料ガス排出系統の下流側には、前記ＳＯＦＣから排出された排空気を用いて排燃料ガスを焼却処理する触媒式燃焼器が設けられるＳＯＦＣ複合発電装置の運転方法であって、
緊急停止には、第１パージガス供給系統および第１排燃料ガス排出系統を使用し、
起動時または前記緊急停止を伴わない通常の停止時には、第２パージガス供給系統および第２排燃料ガス排出系統を用いることを特徴とするＳＯＦＣ複合発電装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池・ガスタービンコンバインド発電システムに用いられて好適なＳＯＦＣ複合発電装置およびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  以下、単に「ＳＯＦＣ」という。）は、用途の広い高効率な燃料電池として知られている。
このＳＯＦＣは、イオン導電率を高めるために作動温度が高くされているので、ガスタービンの圧縮機から吐出され、かつガスタービンの排ガス熱を利用して高温とされた吐出空気を空気極側に供給する空気（酸化剤）として使用できる。また、ＳＯＦＣで利用できなかった高温の燃料をガスタービンの燃焼器の燃料として使用できる等、ガスタービンとの相性がよい。
【０００３】
発電システムとしてＳＯＦＣとガスタービンとを組み合わせたコンバインド発電システムには、一般的に排燃料ガスを再循環させる電動式のブロアが使用されていて、排燃料ガスの再利用を図っている。
【０００４】
ＳＯＦＣの停止方法として、特許文献１には、固体酸化物形燃料電池の運転停止時には、空気分離装置で得られ液体窒素貯蔵タンクに貯蔵した窒素ガスを燃料極に供給し充満させるので、固体酸化物形燃料電池の運転停止時に燃料極を酸化させることがない方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池システムによれば、固体酸化物形燃料電池の運転が停止されている場合であっても、遮断部により発電セルと酸化剤供給部との間の流体の流れを遮断するとともに、加圧部により耐圧容器の内部を加圧状態に保つことができるうえ、発電室燃料側の圧力を一定に保つことが出来る起動および停止を繰り返す運転に対応する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２０９４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４６９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＯＦＣとガスタービンとを組み合わせたコンバインド発電システムにおいて、通常の停止時には、排燃料ガスの再循環流路に電動式の再循環ブロアを使用し、少ない流量のパージガスで冷却しながら停止させているが、電源喪失となる緊急時には、再循環ブロアを起動することが出来なくなり、ＳＯＦＣ内の排燃料ガスの再循環が停止する。このような場合であっても、ＳＯＦＣを損傷することなく、燃料電池自体の冷却を行うことができる停止方法が求められている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、システムの緊急停止時や通常の起動停止時に生じる、ＳＯＦＣ発電装置内の燃料ガスと空気の差圧を適性に保つことができ、これにより、ＳＯＦＣの損傷を回避して、システムを安定的に運用することができるＳＯＦＣ複合発電装置およびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のＳＯＦＣ複合発電装置およびその運転方法は以下の手段を採用する。
空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）と、該ＳＯＦＣから排出された排燃料ガスおよび排空気によって駆動されるガスタービン発電装置とを備えたＳＯＦＣ複合発電装置であって、前記ＳＯＦＣに燃料を供給する燃料ガス供給系統に接続されたパージガスを供給するパージガス供給系統と、前記ＳＯＦＣと前記ガスタービン発電装置との間に設けられた排燃料ガス供給系統に対して分岐するように接続され、排燃料ガスを外部へ排出する排燃料ガス排出系統と、前記排燃料ガス供給系統と前記燃料ガス供給系統との間に接続された再循環系統と、該再循環系統に設けられて前記排燃料ガス供給系統から前記燃料ガス供給系統へと流体を流す電動式の再循環ブロアと、を備え、前記パージガス供給系統は、第１パージガス供給系統と、該第１パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに該第１パージガス供給系統よりも通気流量が小さい第２パージガス供給系統と、を備え、前記排燃料ガス排出系統は、第１排燃料ガス排出系統と、該第１排燃料ガス排出系統に対して並列に接続されるとともに該第１排燃料ガス排出系統よりも通気流量が小さい排燃料ガス排出系統と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
パージガス供給系統と、排燃料ガス排出系統には、それぞれ並列となる二系統を備えている。
トリップ時のような電源喪失を伴う緊急停止時には、電動式の再循環ブロアを用いることができず、また早急な冷却のために多くのパージガスをＳＯＦＣへ流す必要がある為、通気流量が多い第１パージガス供給系統および第１排燃料ガス排出系統を用いる。
また、通常の起動時や停止時には、電動式の再循環ブロアを用いることができるので、通気流量が小さい第２パージガス供給系統および第２排燃料ガス排出系統を用いる。
このように、通気流量の多い第１パージガス供給系統および第１排燃料ガス排出系統とを組み合わせて用い、また、通気流量の少ない第２パージガス供給系統および第２排燃料ガス排出系統とを組み合わせて用いることにより、ＳＯＦＣ内の燃料系と空気系との差圧を一定に維持することができる。
また、緊急停止時や通常の起動停止時に用いるパージガスを大流量と小流量とで切り換えることができるので、システムを安定的に運用することができる。
【００１１】
さらに、本発明にかかるＳＯＦＣ複合発電装置では、第１パージガス供給系統および第１排燃料ガス排出系統のそれぞれには、非通電時に全開となるノルマルオープンの弁が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
電動式の再循環ブロアを用いている為、電源喪失に伴う緊急停止時には再循環ブロアが使用出来なくなる。通気流量が多い第１パージガス供給系統および第１排燃料ガス排出系統に、非通電時に全開となるノルマルオープンの弁が設けられている。これにより、電源喪失に伴う緊急停止が発生した場合でも、自動で弁を開弁させることができる。
【００１３】
さらに、本発明にかかるＳＯＦＣ複合発電装置では、前記第１排燃料ガス排出系統および前記第２排燃料ガス排出系統の下流側には、前記ＳＯＦＣから排出された排空気を用いて排燃料ガスを焼却処理する触媒燃焼器が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
第１排燃料ガス排出系統および前記第２排燃料ガス排出系統の下流側に、触媒式の燃焼器が設けられ、媒式燃焼器によって排燃料ガスを燃焼させている。あらかじめ排燃料ガスを燃焼させるためのバーナ・トーチ等を必要としないことから、触媒式であれば、電源や燃焼用のガスが不要となる。
【００１５】
さらに、本発明にかかるＳＯＦＣ複合発電装置では、前記触媒式燃焼器は、前記ＳＯＦＣからの排空気および／または前記ガスタービン発電装置からの燃焼排ガスによって予熱されることを特徴とする。
【００１６】
ＳＯＦＣからの排空気および／またはガスタービン発電装置からの燃焼排ガスにより、触媒式燃焼器が予熱される。触媒式燃焼器が高温まで昇温する為、緊急停止時にも触媒燃焼器が即座に動作することができる。
【００１７】
さらに、本発明にかかるＳＯＦＣ複合発電装置およびその運転方法では、空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）と、該ＳＯＦＣから排出された排燃料ガスおよび排空気によって駆動されるガスタービン発電装置とを備えたＳＯＦＣ複合発電装置であって、前記ＳＯＦＣに燃料を供給する燃料ガス供給系統に接続されたパージガスを供給するパージガス供給系統と、前記ＳＯＦＣと前記ガスタービン発電装置との間に設けられた排燃料ガス供給系統に対して分岐するように接続され、排燃料ガスを外部へ排出する排燃料ガス排出系統と、前記排燃料ガス供給系統と前記燃料ガス供給系統との間に接続された再循環系統と、該再循環系統に設けられて前記排燃料ガス供給系統から前記燃料ガス供給系統へと流体を流す電動式の再循環ブロアと、を備え、前記パージガス供給系統は、第１パージガス供給系統と、該第１パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに該第１パージガス供給系統よりも通気流量が小さい第２パージガス供給系統と、を備え、前記排燃料ガス排出系統は、第１排燃料ガス排出系統と、該第１排燃料ガス排出系統に対して並列に接続されるとともに該第１排燃料ガス排出系統よりも通気流量が小さい排燃料ガス排出系統と、を備え、が備えられたＳＯＦＣ複合発電装置の運転方法であって、緊急停止には、第１パージガス供給系統および第１排燃料ガス排出系統を使用し、起動時または前記緊急停止を伴わない通常の停止時には、第２パージガス供給系統および第２排燃料ガス排出系統を用いることを特徴とする。
【００１８】
パージガス供給系統と燃料ガス排出系統に、並列となる二系統を備え、一方の通気流量が他方よりも多く流される。これによりパージガス供給量が多い場合の、燃料系の内圧（空気系に対する差圧）上昇の原因であった排気ラインの圧損を防ぐことができる。電源喪失などの緊急時に、再循環ブロアを起動できない状態となっても、パージガスを多く流すことができるため、ＳＯＦＣ複合発電装置の運転を安定化させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電源喪失などの緊急停止時や通常の起動停止時に用いるパージガスを大流量と小流量とで切り換えることができる。電源喪失などの緊急時に、再循環ブロアを起動できない状態となった場合でも、パージガスをＳＯＦＣ複合発電装置へ供給できる。
これらのことから、ＳＯＦＣ複合発電システムを安定的に運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るＳＯＦＣ複合発電システムの概略図である。
【図２】第２実施形態に係るＳＯＦＣ複合発電システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係るＳＯＦＣ複合発電装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
図１に記載されているＳＯＦＣ複合発電システム１０Ａは、図示されない空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）１３と、ＳＯＦＣ１３から排出された排燃料ガス３１Ａおよび排空気１８Ｂによって駆動されるガスタービン発電装置１１とを設けている。
【００２２】
ＳＯＦＣ１３に燃料を供給する燃料ガス供給系統Ｌ５に接続されたパージガス７０を電源喪失などの緊急停止時に供給する第１パージガス供給系統４１と、通常の起動時や停止時に供給する第２パージガス供給系統４２が設けられている。
【００２３】
ＳＯＦＣ１３とガスタービン発電装置１１との間に設けられた排燃料ガス供給系統Ｌ６
に対して分岐するように排燃料ガス３１Ａを外部へ排出する排燃料ガス排出系統Ｌ７と、燃料ガス供給系統Ｌ５との間に接続された再循環系統Ｌ８が設けられている。
また再循環系統Ｌ８には、排燃料ガス供給系統Ｌ７から燃料ガス供給系統Ｌ５へと流体を流す電動式の再循環ブロア３３が設けられている。なお、再循環ブロワの３３の設置位置については、排燃料ガス供給系統Ｌ６中、排燃料ガス供給系統Ｌ７と分岐部より下流側且つ再循環系統Ｌ８との分岐前に設置してもよい。図１および２では、排燃料ガス供給系統Ｌ６から再循環系統Ｌ８分岐後に排燃料ガス供給系統Ｌ７が分岐しているが、この場合排燃料ガス供給系統Ｌ７分岐後再循環系統Ｌ８が分岐する。
【００２４】
パージガス供給系統は、第１パージガス供給系統４１と、第１パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに第１パージガス供給系統４１よりも通気流量が小さい第２パージガス供給系統４２が設けられている。排燃料ガス排出系統Ｌ７は、第１排燃料ガス排出系統５１と、第１排燃料ガス排出系統５１に対して並列に接続されている。また、第１排燃料ガス排出系統５１よりも通気流量が小さい第２排燃料ガス排出系統５２が設けられている。
【００２５】
ＳＯＦＣ複合発電システム（以下、単に「発電システム」という。）１０Ａには、ガスタービン１７と、ガスタービン１７により駆動されるガスタービン発電装置１１と、ＳＯＦＣ１３と、が備えられている。
【００２６】
この発電システム１０Ａは、ＳＯＦＣ１３による発電と、ガスタービン１７による発電とを組み合わせて、高い発電効率を得るように構成したものである。
【００２７】
次に上記構成のＳＯＦＣ複合発電装置の動作について説明する。
ガスタービン１７には、空気１８を圧縮する圧縮機１４と、燃焼ガス１５を生成するガスタービン燃焼器１６と、ガスタービン燃焼器１６から供給された燃焼ガス１５を膨張させて回転するタービン１７と、が備えられている。空気１８を空気導入ラインＬ１により導入して圧縮する圧縮機１４は、ガスタービン１７と同軸に連結されている。発電機１２は、ガスタービン１７と同軸に連結されている。
【００２８】
圧縮機１４で圧縮され、吐出された吐出空気１８Ａは、吐出空気流路（空気供給ライン）Ｌ２を通ってＳＯＦＣ１３の空気極の導入部に供給される。
この吐出空気１８ＡはＳＯＦＣ１３で酸化剤として用いられた後、ＳＯＦＣ１３の空気極側から排出空気１８Ｂとして排出される。この排出空気１８Ｂは、排出空気流路（排出空気供給ライン）Ｌ３を通ってガスタービン燃焼器１６に供給される。
【００２９】
吐出空気流路Ｌ２には、圧縮機１４側から順に、ガスタービン１７からの排燃焼ガス１５Ａと吐出空気１８Ａとを熱交換させるエアヒータ（ＡＨ）１９と、ＳＯＦＣ１３とガスタービン発電装置１１とを切り離すノルマルクローズの自動弁２１が介装されている。なお、本実施形態では省略しているが、排出空気流路Ｌ３の排出空気１８Ｂと吐出空気１８Ａとを熱交換させる空気熱交換器１９と、吐出空気１８Ａを昇温するための機器（燃焼器等）とを設けるようにしてもよい。また、エアヒータ（ＡＨ）１９は省略してもよい。
排出空気流路Ｌ３には、ＳＯＦＣ１３とガスタービン１１とを切り離すノルマルクローズの自動弁２２が備えられている。
【００３０】
また、ＳＯＦＣ１３の燃料極には、燃料ガス流路Ｌ５から燃料ガス３１、例えば都市ガス（天然ガス）等が供給される。この燃料ガス３１はＳＯＦＣ１３で還元剤として一部が用いられた後、ＳＯＦＣ１３の燃料極側から排燃料ガス３１Ａとして排出される。この排燃料ガス３１Ａは、排燃料ガス流路Ｌ６を通ってガスタービン燃焼器１６に供給される。
なお、本実施形態では省略しているが、燃料ガス流路Ｌ５には、排燃料ガス流路Ｌ６の排燃料ガス３１Ａから熱回収する燃料ガス熱交換器を備えるようにしてもよい。
【００３１】
また、排燃料ガス流路Ｌ６には、排燃料ガス３１Ａの圧力を調整するノルマルクローズの自動弁３２が備えられている。また、排燃料ガス流路Ｌ６から排燃料ガス３１Ａを燃料ガス流路Ｌ５側に再循環させる再循環ブロア３３が介装された再循環流路Ｌ８が備えられており、排燃料ガス３１Ａの再利用を図っている。
【００３２】
ガスタービン燃焼器１６では、排出空気流路Ｌ３からの排出空気１８Ｂを用いて排燃料ガス流路Ｌ６から供給される排燃料ガス３１Ａ及び別途供給される燃料ガス３４、たとえば、都市ガス（天然ガス）を燃焼させ、生成した高温高圧の燃焼ガス１５をタービン１７へ供給する。
【００３３】
燃焼ガス１５の供給を受けたタービン１７では、燃焼ガス１５が膨張する際のエネルギーで回転して軸出力を発生する。この軸出力は、主として図示しない発電機１２の駆動に使用されて電気エネルギーに変換されるが、一部は圧縮機１４の駆動源として使用される。燃焼ガス１５は、タービン１７で仕事をした後にはエアヒータ１９で吐出空気１８Ａと熱交換すべく、排燃焼ガス１５Ａとして排出される。また、本実施形態では省略しているが、排燃焼ガス１５Ａから熱エネルギーを回収する装置（温水発生装置、ボイラ等）を設置しても良い。
【００３４】
なお、上述のように、ＳＯＦＣ１３から排出された排燃料ガス３１Ａの一部を再びＳＯＦＣ１３の燃料極側に戻し、残りの排燃料ガスの一部をガスタービン燃焼器１６に送るように構成されていてもよいし、ＳＯＦＣ１３から排出された排燃料ガス３１Ａの全てをガスタービン燃焼器１６側に送る構成とされていてもよい。
【００３５】
ここで、本実施形態では、パージガス供給手段７１としては、パージガスボンベ７１ａと、パージガスボンベ７１ａからパージガス７０を燃料ガス流路Ｌ５とに供給する第１パージガス供給系統４１が設けられている。第１パージガス供給系統４１には、ノルマルオープンの自動弁７５を介装している。また、パージガス供給ラインＬ１１と、パージガス供給ラインＬ１１のノルマルオープンの自動弁７５の前流側に介装された第３のオリフィス８３と、第３のオリフィス８３の前後に減圧弁７３及び背圧弁７４が設けられている。
通常の起動停止時に用いる第２パージガス供給系統４２と並列に、緊急停止時に用いる第１パージガス供給系統４１が設けられ、パージガス７０の流量を大流量と小流量とで切り換えることができる。
【００３６】
トリップなどによる電源喪失等による緊急停止時には、ノルマルオープンの自動弁５４・６３を開くと共に、ノルマルクローズの自動弁３５・３２・２２・２１を閉とする。
そして、パージガス供給手段７１から燃料ガス流路Ｌ５にパージガス７０を第１パージガス供給系統４１を用いて供給し、分岐排出空気流路Ｌ４の第１のオリフィス８１を介して排出される排出空気１８Ｂに、パージガス７０を第２のオリフィス８２を介して合流させつつ、同一箇所から合流したガスを降圧させつつ、合流した箇所よりも下流側に設置された触媒式燃焼器８９を介して外部に排出するようにしている。
【００３７】
ここで、電源喪失時等による緊急停止時のパージガス７０の供給は、パージガスボンベ７１ａからとし、ノルマルオープンの自動弁７５が開となることで、パージガス７０を供給するようにしている。
パージガス７０の供給流量は、第３のオリフィス８３の前後に設けた減圧弁７３及び背圧弁７４を調整して圧力を規定することで、一定流量通気できる系統としている。
【００３８】
ここで、ノルマルオープンの自動弁とは、計装空気若しくは電源が断となる際に、開となるバルブをいう。
また、ノルマルクローズの自動弁とは、計装空気若しくは電源が断となる際に、閉となるバルブをいう。
【００３９】
本実施形態では、空気の外部からの供給は行わず、ＳＯＦＣ容器１３Ａ内の空気（加圧分）をブローするようにしている。
また、排出空気１８Ｂの降圧速度は、分岐排出空気流路Ｌ４に介装した第１のオリフィス８１により調整するようにしている。
【００４０】
また、燃料ガス３１Ａ側においては、排燃料ガス流路Ｌ６からノルマルオープンの自動弁５４を介装している。
そして、排燃料ガス流路Ｌ６の下流側を、分岐排出空気流路Ｌ４と、の第１のオリフィス８１の上流側と合流部８５で接続し、空気出口と燃料出口を同圧とするようにしている。
なお、排燃料ガス流路Ｌ６のノルマルオープンの自動弁５４の下流側に第２のオリフィス８２を設置し、通気するパージガス７０の圧損分だけ燃料側の圧力が、空気側の圧力と同圧以上の状態とするようにしている。
パージガス量と作用させたい差圧から第２のオリフィス８２の径を選定し、作用させる差圧は、ＳＯＦＣ１３の破損に至らない範囲とするのが好ましい。
【００４１】
パージガスの準備する量としては、系内をパージするのに必要な量とし、冷却に必要な時間を掛けて通気することとしている。
降圧中に燃料側のパージが終了し、ガス流れが悪くなった場合でも、ＳＯＦＣ１３の燃料側の圧力は、空気出口部（空気側の第１のオリフィス８１上部）と同圧となるため、ＳＯＦＣ１３の破損には至らないものとなる。
【００４２】
また、燃料ガス流路Ｌ５の燃料側系統内にパージガス７０を通気し、ＳＯＦＣ容器１３Ａ内の空気（加圧分）をブローすることで空気１８の熱量分を排気させ、最低限の冷却を行うようにしている。
【００４３】
トリップなどの電源喪失による発電システムの緊急停止時には、第１パージガス供給系統４１を用いる。第１パージガス供給系統４１は、第２パージガス供給系統４２と比べ、多くのガス量を流すことができる。例えば、第１パージガス供給系統４１のパージガス流量は、第２パージガス供給系統４２と比べて１０倍の流量を流すことができる。
【００４４】
緊急停止時に燃料を排出するため、第１排燃料ガス排出経路５１を用いる。緊急停止時には、電源を喪失している可能性があることから、制御装置が使用できないので、大量のパージガスを供給すると共に、多くの流量を通過させられる第１排燃料ガス排出経路５１を用いることで、燃料の迅速なパージを可能とする。
【００４５】
この結果、本実施形態によれば、トリップなどの電源喪失による発電システムの緊急停止などの場合でも、大量のパージガス７０によるパージ及び冷却を実施することが可能となる。
【００４６】
これに対して、通常の停止の場合には、燃料を排出するため、第２排燃料ガス排出系統５２を用いる。
通常の停止時には、制御装置が使用できる状態であるので、パージガス７０のガス量や燃料側の内圧をより細かく調整可能となる。また、パージガス供給系統も同様に制御可能であることから、緊急停止時に用いられる流量の大きい第１パージガス供給系統４１ではなく、第２パージガス供給系統４１を開くことでパージする。
また、通常運転用に不活性供給ガスライン（図示せず）を別途設置している場合には、その不活性ガス供給ラインからガスを供給するようにしてもよい。
【００４７】
また、合流部８５において、排燃料ガス３１Ａと空気１８とによる燃焼を防止するため、排燃料流量と排空気流量の比率を考慮して（爆発範囲外とする）パージガス流量を設定するようにするのが好ましい。
【００４８】
これに対し、合流部８５に触媒等を設置し、排燃料ガス３１Ａを触媒燃焼処理するようにする。触媒式燃焼器８９を設置することで、あらかじめ排燃料ガスを燃焼させるためのバーナ・トーチ等を必要としないことから、触媒式であれば、電源や燃焼用のガスが不要となる。
【００４９】
この際、燃料側への逆火を防止するため、第２のオリフィス８２フレームアレスタ等の逆火防止装置を設置するのが好ましい。
なお、このフレームアレスタの設置により、適度な差圧が発生する場合には、第２のオリフィスを不要とすることもできる。
【００５０】
また、パージガス７０の投入位置を再循環流路Ｌ８若しくは再循環ブロワ本体とし、再循環ブロワ３３のラインパージ、軸封・冷却の機能を兼ねるようにしてもよい。この際、再循環ブロワ３３の前段側にはノルマルクローズの自動弁を設置するようにして、ラインを閉とすればよい。
【００５１】
さらに、停止後の再起動に備えて、ＳＯＦＣ１３を高温状態で保持したい場合には、燃料側にパージに必要な分のガスを通気させた後、封じ込め状態とするようにすればよい。
具体的には、ノルマルオープンの自動弁７５、５４を閉としてパージガスを封印させる。
【００５２】
空気側の操作も同様であり、停止後の再起動に備えて、ＳＯＦＣ１３を高温状態で保持したい場合には、空気側を封じ込め状態とするようにすればよい。具体的には、ノルマルオープンの自動弁６３を閉としてパージガスを封印させる。
【００５３】
本実施形態によれば以下の効果を奏する。
通常の停止操作及びインターロック発生時における緊急停止操作を兼ね備えた制御が可能となり、電源喪失による発電システムの緊急停止のような場合においてもパージ、冷却が可能となる。
【００５４】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態に示した発電システムに冷却空気を供給する空気供給ラインＬ１２を追加したものとなっている。したがって、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付しその説明を省略する。
第１実施形態の発電システム１０Ａでは、吐出空気１８Ａのみで冷却しているが、本実施形態では、別途空気を供給するようにしている。
【００５５】
本実施形態に係る発電システム１０Ｂでは、第１実施形態において、さらに吐出空気流路（空気供給ライン）Ｌ２に冷却空気９１をブロア９２により外部から供給する自動弁９３を介装した空気供給ラインＬ１２を設けている。
【００５６】
そして、常圧まで降温後にブロワ９２等の送風機から冷却空気９１を投入し、内部の冷却促進を図るようにしている。
【符号の説明】
【００５７】
１０Ａ、１０Ｂ  ＳＯＦＣ複合発電システム
１１  ガスタービン発電装置
１３  固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）
１４  圧縮機
１５  燃焼ガス
１６  ガスタービン燃焼器
１７  タービン
１８  空気
１８Ａ  吐出空気
１８Ｂ  排空気
２１、２２  自動弁
３１  燃料ガス
３１Ａ  排燃料ガス
４１  第１パージガス供給系統
４２  第２パージガス供給系統
５１  第１排燃料ガス排出系統
５２  第２排燃料ガス排出系統
５４  第１排燃料ガス排出弁
７６  第１パージガス供給弁
８１  第１のオリフィス
８２  第２のオリフィス
８３  第３のオリフィス
８９  触媒式燃焼器
【図１】
0005787791.tif 000002
【図２】
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