JP5183119B2

JP5183119B2 - Power generation system

Info

Publication number: JP5183119B2
Application number: JP2007205691A
Authority: JP
Inventors: 充生豊田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP2009043487A

Description

本発明は、発電システムに関し、特にアノードとカソードとを有する燃料電池を備え、この燃料電池の酸化剤として発電所排ガス等の二酸化炭素を含むガスを利用する発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a power generation system including a fuel cell having an anode and a cathode, and using a gas containing carbon dioxide such as exhaust gas from a power plant as an oxidant for the fuel cell.

火力発電所は、石炭や液化天然ガス等の燃料をボイラで燃焼させて水蒸気を生成し、この水蒸気によってタービンを駆動して発電を行う。火力発電所は、この発電に伴って二酸化炭素を、例えば、１５％程度含む排ガスを排出する。火力発電所から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素は、地球温暖化の原因物質となるため、従来から、大気中での二酸化炭素残存量を低減する試みが行われている。 Thermal power plants generate steam by burning fuel such as coal and liquefied natural gas in a boiler, and generate power by driving a turbine with the steam. The thermal power plant emits exhaust gas containing about 15% of carbon dioxide, for example, along with this power generation. Since carbon dioxide contained in exhaust gas discharged from a thermal power plant is a causative substance of global warming, attempts have been made to reduce the amount of carbon dioxide remaining in the atmosphere.

火力発電所から発生する二酸化炭素を低減させる技術としては、多孔質のカソードに火力発電所の排ガスを供給して電気化学反応を行わせ、二酸化炭素を炭酸イオンとして二酸化炭素を低減する二酸化炭素分離方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２２３４７５号公報 As a technology to reduce carbon dioxide generated from a thermal power plant, carbon dioxide separation that reduces carbon dioxide using carbon dioxide as carbonate ions is performed by supplying exhaust gas from the thermal power plant to a porous cathode and performing an electrochemical reaction. A method is known (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-11-223475

ここで、二酸化炭素をカソードからアノードへと分解するためには、アノードに供給するための水素ガスが必要である。従来、水素ガスは、例えば、外部から供給された水を水蒸気化し、この水蒸気とメタンを含む天然ガス等とを反応させて生成していた。 Here, in order to decompose carbon dioxide from the cathode to the anode, hydrogen gas for supplying the anode is required. Conventionally, hydrogen gas has been generated, for example, by steaming water supplied from the outside and reacting the water vapor with natural gas containing methane.

しかし、火力発電所から排出される大量の発電所排ガスに応じた水素を用意するためには、大量の水蒸気が必要であり、仮に、水蒸気が不足すると、アノードに対する水素の供給が安定せず、また、水蒸気生成のための熱源を別に設けると、エネルギーロスとなるため、二酸化炭素の回収の効率が低下する可能性がある。 However, in order to prepare hydrogen corresponding to a large amount of exhaust gas discharged from a thermal power plant, a large amount of water vapor is required. If water vapor is insufficient, the supply of hydrogen to the anode is not stable, In addition, if a separate heat source for generating water vapor is provided, energy loss occurs, which may reduce the efficiency of carbon dioxide recovery.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、二酸化炭素を含むガスを利用して発電を行いつつ、このガスに含まれる二酸化炭素を効率的に回収できる発電システムを提供することである。 This invention is made | formed in view of such a problem, The subject of this invention can collect | recover the carbon dioxide contained in this gas efficiently, performing electric power generation using the gas containing a carbon dioxide. It is to provide a power generation system.

本発明者らは、カソードから排出されたカソード排ガスから水を回収し、この水を電気分解して水素ガスを生成することによって、二酸化炭素を含むガスを酸化剤にして発電を行いつつ、アノードに水素ガスを安定して供給できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors collect water from the cathode exhaust gas discharged from the cathode, and electrolyze the water to generate hydrogen gas. The present inventors have found that hydrogen gas can be stably supplied to the present invention and have completed the present invention.

本発明は、以下の解決手段により、前記課題を解決する。
請求項１の発明は、二酸化炭素ガスを含むガスが供給されるカソードと、水素ガスが供給されるアノードとを有する燃料電池と、前記アノードから排出されたアノード排ガスから、前記アノード排ガスに含まれる二酸化炭素ガスの一部を液化又は固体化して回収する二酸化炭素回収装置と、前記アノードと前記二酸化炭素回収装置との間に設けられ、前記二酸化炭素回収装置に供給される前記アノード排ガスを予め冷却する冷却器と、前記カソードから排出されたカソード排ガスから水を回収する水回収装置と、前記水回収装置で回収された水を電気分解して前記アノードに供給される前記水素ガスを生成する水電解装置とを備える発電システムである。 The present invention solves the above problems by the following means.
The invention according to claim 1 is included in the anode exhaust gas from a fuel cell having a cathode supplied with a gas containing carbon dioxide gas and an anode supplied with hydrogen gas, and an anode exhaust gas discharged from the anode. A carbon dioxide recovery device that recovers a part of carbon dioxide gas by liquefaction or solidification, and the anode exhaust gas that is provided between the anode and the carbon dioxide recovery device and is supplied to the carbon dioxide recovery device is cooled in advance. And a water recovery device for recovering water from the cathode exhaust gas discharged from the cathode, and water for electrolyzing the water recovered by the water recovery device to generate the hydrogen gas supplied to the anode A power generation system including an electrolyzer.

請求項１に記載の発電システムは、燃料電池が、例えば、火力発電所等から排出される二酸化炭素ガスを含むガスを酸化剤として発電を行いつつ、二酸化炭素を分離して取り出す。そして、二酸化炭素回収装置が、この二酸化炭素を液化又は固体化して回収する。 In the power generation system according to claim 1, the fuel cell separates and extracts carbon dioxide while performing power generation using, for example, a gas containing carbon dioxide gas discharged from a thermal power plant or the like as an oxidant. Then, the carbon dioxide recovery device recovers the carbon dioxide by liquefying or solidifying it.

ここで、アノード排ガスの温度は、燃料電池の種類にもよるが、例えば、６００℃以上であるが、請求項１に記載の発電システムは、アノード排ガスを予め冷却する冷却器を備えているので、二酸化炭素回収装置の負荷を軽減でき、二酸化炭素を効率的に回収することができる。 Here, although the temperature of the anode exhaust gas depends on the type of the fuel cell, for example, it is 600 ° C. or higher. However, the power generation system according to claim 1 includes a cooler that cools the anode exhaust gas in advance. The load of the carbon dioxide recovery device can be reduced, and carbon dioxide can be efficiently recovered.

また、水回収部によってカソード排ガスに含まれる水を回収するとともに、水電解装置がこの水からアノードに供給される水素を生成するから、アノードに対して安定して水素を供給することができる。したがって、二酸化炭素の回収効率が向上する。 In addition, the water recovery unit recovers water contained in the cathode exhaust gas, and the water electrolysis device generates hydrogen supplied from the water to the anode, so that hydrogen can be stably supplied to the anode. Therefore, the carbon dioxide recovery efficiency is improved.

請求項２の発明は、請求項１に記載の発電システムにおいて、前記カソードと前記水回収装置の間に設けられ、循環水と前記カソード排ガスとの熱交換を行うことによって、前記水回収装置に供給される前記カソード排ガスを予め降温させるとともに前記循環水を水蒸気化する熱交換器と、前記熱交換器から排出された水蒸気を液化する液化装置と、前記液化装置で液化された循環水を前記冷却器を通して前記熱交換器に戻す循環ポンプとをさらに備え、前記冷却器は、前記循環水を冷媒として前記アノード排ガスの冷却を行うことを特徴とする発電システムである。 According to a second aspect of the present invention, in the power generation system according to the first aspect, the water recovery device is provided between the cathode and the water recovery device, and performs heat exchange between the circulating water and the cathode exhaust gas. The cathode exhaust gas to be supplied is cooled in advance and the heat exchanger for steaming the circulating water, the liquefaction device for liquefying the water vapor discharged from the heat exchanger, and the circulating water liquefied by the liquefaction device are The power generation system further includes a circulation pump that returns the heat to the heat exchanger through a cooler, and the cooler cools the anode exhaust gas using the circulating water as a refrigerant.

請求項２に記載の発電システムは、熱交換器が循環水によってカソード排ガスを予め降温させるので、水回収装置に対する負荷が軽減される。また、循環水は、熱交換器で水蒸気化された後、液化装置で液化され、循環ポンプによって冷却器に供給され、冷却器は、この循環水によってアノード排ガスを冷却する。請求項２に記載の発電システムは、このように循環水を循環させることによって、アノード排ガス、カソード排ガスをそれぞれ冷却、降温させるから、効率がよい。また、循環水を冷却器でアノード排ガスと熱交換し、さらに熱交換器でカソード排ガスと熱交換することにより水蒸気を生成するため、効率的に水蒸気を生成でき、さらに発電効率が向上する。 In the power generation system according to the second aspect, since the heat exchanger lowers the temperature of the cathode exhaust gas in advance by circulating water, the load on the water recovery device is reduced. Further, the circulating water is vaporized by the heat exchanger, then liquefied by the liquefaction device, and supplied to the cooler by the circulation pump, and the cooler cools the anode exhaust gas by this circulating water. The power generation system according to claim 2 is efficient because the anode exhaust gas and the cathode exhaust gas are cooled and cooled by circulating the circulating water in this way. Moreover, since water vapor | steam is produced | generated by heat-exchanging circulating water with anode exhaust gas with a cooler, and also heat-exchanging with cathode exhaust gas with a heat exchanger, water vapor | steam can be produced | generated efficiently and electric power generation efficiency improves further.

請求項３の発明は、請求項２に記載の発電システムにおいて、前記熱交換器から排出された水蒸気を利用して発電を行う蒸気発電部をさらに備えることを特徴とする発電システムである。 According to a third aspect of the present invention, in the power generation system according to the second aspect, the power generation system further includes a steam power generation unit that generates power using the water vapor discharged from the heat exchanger.

請求項３に記載の発電システムは、循環水を利用して発電を行うので、さらに発電効率が向上する。 Since the power generation system according to claim 3 generates power using the circulating water, the power generation efficiency is further improved.

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の発電システムにおいて、前記燃料電池は、前記アノードと前記カソードとの間に配置され、溶融炭酸塩を電解質として用いた電解質板を備えることを特徴とする発電システムである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power generation system according to any one of the first to third aspects, the fuel cell is disposed between the anode and the cathode, and a molten carbonate is used as an electrolyte. A power generation system comprising the electrolyte plate used.

請求項４に記載の発電システムは、溶融炭酸塩形燃料電池によって発電を行うので、発電効率がよい。 Since the power generation system according to the fourth aspect generates power with the molten carbonate fuel cell, the power generation efficiency is good.

本発明に係る発電システムによれば、二酸化炭素ガスを含むガスを利用して発電を行いつつ、このガスに含まれる二酸化炭素を効率的に回収することができる。 According to the power generation system of the present invention, carbon dioxide contained in this gas can be efficiently recovered while performing power generation using a gas containing carbon dioxide gas.

以下、本発明を適用した発電システムの実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、実施形態の発電システムの構成を示す図である。
図２は、図１に示す発電システムに備えられたＭＣＦＣ（ＭｏｌｔｅｎＣａｒｂｏｎａｔｅＦｕｅｌＣｅｌｌ）の構造を示す図である。 Hereinafter, an embodiment of a power generation system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
Drawing 1 is a figure showing the composition of the power generation system of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of an MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) provided in the power generation system illustrated in FIG. 1.

実施形態の発電システム１０は、火力発電所１００から排出される発電所排ガス（石炭炊きボイラ１０１から排出される燃焼ガス）を燃料電池（ＭＣＦＣ２３）に供給することによって発電を行うとともに、発電所排ガスに含まれる二酸化炭素ガスを液化して回収するものである。発電所から排出される発電所排ガスの温度は、例えば、１００℃程度となっており、この中には、二酸化炭素が、例えば、１５％程度含まれている。 The power generation system 10 of the embodiment generates power by supplying power plant exhaust gas (combustion gas discharged from the coal-fired boiler 101) discharged from the thermal power plant 100 to the fuel cell (MCFC 23), and power plant exhaust gas. The carbon dioxide gas contained in is liquefied and recovered. The temperature of the power plant exhaust gas discharged from the power plant is, for example, about 100 ° C., and carbon dioxide is included, for example, about 15%.

発電システム１０は、図１に示すように、第１発電部２０、水電解装置３０、水回収部４０、第２発電部５０、カソードリサイクルブロワ６０、第３発電部７０、及び、二酸化炭素回収部８０を備えている。発電システム１０を形成するこれらの各要素は、配管等によって接続されており、発電所排ガス、水蒸気、水素ガス、アノード排ガス、カソード排ガス等の各気体、及び、水等の液体は、配管を介して上記各要素間を移動する。 As shown in FIG. 1, the power generation system 10 includes a first power generation unit 20, a water electrolysis device 30, a water recovery unit 40, a second power generation unit 50, a cathode recycling blower 60, a third power generation unit 70, and carbon dioxide recovery. Part 80 is provided. These elements forming the power generation system 10 are connected by piping or the like. Gases such as power plant exhaust gas, water vapor, hydrogen gas, anode exhaust gas, and cathode exhaust gas, and liquids such as water pass through the piping. Move between the above elements.

第１発電部２０は、火力発電所１００から排出される発電所排ガスを酸化剤として発電を行う部分であり、燃料予熱器２１、改質器２２（改質室２２ａ、加熱室２２ｂ）、ＭＣＦＣ２３（カソード２３ａ、アノード２３ｂ）、及び、触媒燃焼室２４を備えている。 The first power generation unit 20 is a part that generates power using the power plant exhaust gas discharged from the thermal power plant 100 as an oxidant, and includes a fuel preheater 21, a reformer 22 (reforming chamber 22a, heating chamber 22b), and MCFC 23. (Cathode 23a, Anode 23b) and catalytic combustion chamber 24 are provided.

ここで、本実施形態の発電システム１０において、燃料予熱器２１に燃料を供給するためのラインは、２系統用意されている。このうち、１系統は、水電解装置３０において生成された水素を燃料予熱器２１に供給するようになっている。また、他の１系統は、天然ガスを後述する蒸気タービン７１からの水蒸気と混合して燃料予熱器２１に供給するようになっている。 Here, in the power generation system 10 of this embodiment, two lines for supplying fuel to the fuel preheater 21 are prepared. Among these systems, one system supplies hydrogen generated in the water electrolysis device 30 to the fuel preheater 21. In the other system, natural gas is mixed with water vapor from a steam turbine 71 described later and supplied to the fuel preheater 21.

燃料予熱器２１は、後述する水電解装置３０から供給される水素ガスを、例えば、３８０℃程度に昇温する部分である。燃料予熱器２１において昇温された水素ガスは、後述する改質室２２ａに供給される。燃料予熱器２１は、天然ガスを燃料とする場合は、天然ガスと水蒸気との混合ガスを、改質室２２ａ出口の水素ガスと熱交換することにより、例えば、３８０℃程度に昇温する。 The fuel preheater 21 is a part that raises the temperature of hydrogen gas supplied from a water electrolysis apparatus 30 to be described later to, for example, about 380 ° C. The hydrogen gas heated in the fuel preheater 21 is supplied to a reforming chamber 22a described later. When the natural gas is used as the fuel, the fuel preheater 21 raises the temperature to, for example, about 380 ° C. by exchanging the mixed gas of the natural gas and water vapor with the hydrogen gas at the outlet of the reforming chamber 22a.

改質器２２は、触媒を有する改質室２２ａを備えている。この改質室２２ａは、水電解水素を通過させることにより、所定の温度（例えば６３０℃程度）にまで加熱する。天然ガスを燃料とする場合は、燃料予熱器２１から供給される天然ガスに含まれるメタンと水蒸気とを反応させて水素ガスを生成し、（（式１）参照）水素ガス生成装置として機能する。また、改質器２２は、加熱室２２ｂを備え、改質室２２ａは、この加熱室２２ｂによって、水電解水素の加熱あるいは天然ガスの改質反応に適した所定の温度（例えば、７８０℃程度）以上に保たれる。 The reformer 22 includes a reforming chamber 22a having a catalyst. The reforming chamber 22a is heated to a predetermined temperature (for example, about 630 ° C.) by passing water electrolytic hydrogen. When natural gas is used as fuel, methane and water vapor contained in the natural gas supplied from the fuel preheater 21 are reacted to generate hydrogen gas (see (Equation 1)), which functions as a hydrogen gas generator. . The reformer 22 includes a heating chamber 22b. The reforming chamber 22a has a predetermined temperature (for example, about 780 ° C.) suitable for heating water electrolysis hydrogen or a reforming reaction of natural gas. ) Be kept above.

ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ_２・・・（式１） CH ₄ + H ₂ O → CO + 3H ₂ (Formula 1)

改質室２２ａからの水素ガスは、燃料予熱器２１に戻されて、例えば、５８０℃程度に降温された後、後述するＭＣＦＣ２３のアノード２３ｂに供給される。 The hydrogen gas from the reforming chamber 22a is returned to the fuel preheater 21, and is cooled to about 580 ° C., for example, and then supplied to the anode 23b of the MCFC 23 described later.

燃料予熱器２１は、後述する水電解装置３０から供給される水素ガスを、例えば、５８０℃程度に昇温する部分である。燃料予熱器２１において昇温された水素ガスは、後述するＭＣＦＣ２３のアノード２３ｂに供給される。 The fuel preheater 21 is a part that raises the temperature of hydrogen gas supplied from a water electrolysis device 30 to be described later to about 580 ° C., for example. The hydrogen gas heated in the fuel preheater 21 is supplied to an anode 23b of the MCFC 23 described later.

ＭＣＦＣ２３は、図２に示すように、カソード２３ａとアノード２３ｂとを備えるとともに、これらの電極の間に溶融炭酸塩を電解質として用いた電解質板２３ｃが備えられた溶融炭酸塩形燃料電池である。ＭＣＦＣ２３は、例えば、６５０℃程度で作動するようになっている。 As shown in FIG. 2, the MCFC 23 is a molten carbonate fuel cell including a cathode 23a and an anode 23b, and an electrolyte plate 23c using a molten carbonate as an electrolyte between these electrodes. The MCFC 23 is configured to operate at about 650 ° C., for example.

カソード２３ａは、後述するカソードリサイクルブロワ６０によって供給される混合ガス（発電所排ガス及び空気）に含まれる酸素及び二酸化炭素ガスから、（式２）に示す電気化学反応によって炭酸イオンを生成し、水蒸気と未反応ガスとを含むカソード排ガスを排出する。カソード２３ａから排出されるカソード排ガスの温度は、例えば、６５０℃程度である。 The cathode 23a generates carbonate ions from the oxygen and carbon dioxide gas contained in the mixed gas (power plant exhaust gas and air) supplied by the cathode recycle blower 60, which will be described later, by the electrochemical reaction shown in (Formula 2), And exhaust gas of cathode containing unreacted gas. The temperature of the cathode exhaust gas discharged from the cathode 23a is, for example, about 650 ° C.

１／２Ｏ_２＋ＣＯ_２＋２ｅ⁻→ＣＯ_３ ^２−・・・（式２） 1 / 2O ₂ + CO ₂ + 2e ⁻ → CO ₃ ²⁻ (Formula 2)

カソード排ガスは、適宜その一部が後述する触媒燃焼室２４に供給される。また、カソード排ガスは、他の一部がカソードリサイクルブロワ６０に戻される。これは、カソード２３ａに導入されるガス量を増加させて、発熱反応を行うＭＣＦＣ２３が過熱することを防止するためである。 A part of the cathode exhaust gas is appropriately supplied to a catalytic combustion chamber 24 described later. The cathode exhaust gas is partly returned to the cathode recycling blower 60. This is to prevent the MCFC 23 that performs an exothermic reaction from being overheated by increasing the amount of gas introduced into the cathode 23a.

触媒燃焼室２４及びカソードリサイクルブロワ６０に供給されない残りのカソード排ガスは、後述する水回収部４０に供給される。 The remaining cathode exhaust gas not supplied to the catalyst combustion chamber 24 and the cathode recycle blower 60 is supplied to a water recovery unit 40 described later.

アノード２３ｂは、カソード２３ａによって生成された炭酸イオンと、燃料予熱器２１から供給された水素とを反応（（式３）参照）させ、水蒸気や未反応ガスを含むアノード排ガスを排出する。アノード排ガスの温度は、アノード２３ｂの出口付近で、例えば、６５６℃程度となっている。 The anode 23b reacts the carbonate ions generated by the cathode 23a with the hydrogen supplied from the fuel preheater 21 (see (Equation 3)), and discharges the anode exhaust gas containing water vapor and unreacted gas. The temperature of the anode exhaust gas is, for example, about 656 ° C. near the outlet of the anode 23b.

Ｈ_２＋ＣＯ_３ ^２−→ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻・・・（式３） H ₂ + CO ₃ ²⁻ → CO ₂ + H ₂ O + 2e ⁻ (Formula 3)

アノード排ガスは、適宜その一部が後述する触媒燃焼室２４に供給される。また、触媒燃焼室２４に供給されないアソード排ガスは、後述する二酸化炭素回収部８０に備えられた熱交換器８１に供給される。 A part of the anode exhaust gas is appropriately supplied to a catalytic combustion chamber 24 described later. Further, the asode exhaust gas not supplied to the catalytic combustion chamber 24 is supplied to a heat exchanger 81 provided in a carbon dioxide recovery unit 80 described later.

触媒燃焼室２４は、アノード排ガスに含まれる未反応水素及びカソード排ガスに含まれる未反応酸素を混合燃焼する部分であり、これらのガスは、燃焼後、例えば、７９０℃程度となり、前述した改質器２２の加熱室２２ｂに供給される。この加熱室２２ｂに供給された混合燃焼後のガスは、後述するカソードリサイクルブロワ６０に戻される。 The catalytic combustion chamber 24 is a part that mixes and burns unreacted hydrogen contained in the anode exhaust gas and unreacted oxygen contained in the cathode exhaust gas, and these gases become, for example, about 790 ° C. after the combustion, and the above-described reforming is performed. It is supplied to the heating chamber 22 b of the vessel 22. The gas after the mixed combustion supplied to the heating chamber 22b is returned to the cathode recycle blower 60 described later.

水電解装置３０は、アノード２３ｂに燃料として供給される水素ガスを生成する部分である。水電解装置３０は、後述する気水分離器４３に接続されており、気水分離器４３から排出された水が供給される。水電解装置３０は、この水を電気分解することによって、アノード２３ｂに供給される水素ガスを生成するようになっている。 The water electrolysis apparatus 30 is a part that generates hydrogen gas supplied as fuel to the anode 23b. The water electrolysis apparatus 30 is connected to a steam / water separator 43 described later, and water discharged from the steam / water separator 43 is supplied. The water electrolysis apparatus 30 generates hydrogen gas supplied to the anode 23b by electrolyzing the water.

水回収部４０は、カソード２３ａから排出されたカソード排ガスに含まれる水蒸気を液化して回収する部分であり、補助燃焼室４１、排熱回収ボイラ４２、及び、気水分離器４３を備えている。 The water recovery unit 40 is a part that liquefies and recovers water vapor contained in the cathode exhaust gas discharged from the cathode 23a, and includes an auxiliary combustion chamber 41, an exhaust heat recovery boiler 42, and a steam / water separator 43. .

補助燃焼室４１は、カソード排ガスの温度が低い場合に天然ガスを補助燃料にしてカソード排ガスを昇温するものである。なお、補助燃焼室４１には、発電システム１０の起動時等、カソード排ガスの温度が特に低い場合、火力発電所１００から排出される発電所排ガスと空気との混合気が導入される。 The auxiliary combustion chamber 41 raises the temperature of the cathode exhaust gas using natural gas as an auxiliary fuel when the temperature of the cathode exhaust gas is low. In addition, when the temperature of the cathode exhaust gas is particularly low, such as when the power generation system 10 is started, an air-fuel mixture of power plant exhaust gas and air discharged from the thermal power plant 100 is introduced into the auxiliary combustion chamber 41.

この補助燃焼室４１を通過したカソード排ガスは、後述する第２発電部５０に備えられたガスタービン５１へ通過して、排熱回収ボイラ４２に供給される。ガスタービン５１については、後に説明する。 The cathode exhaust gas that has passed through the auxiliary combustion chamber 41 passes through a gas turbine 51 provided in the second power generation unit 50 described later, and is supplied to the exhaust heat recovery boiler 42. The gas turbine 51 will be described later.

排熱回収ボイラ４２は、補助燃焼室４１を通過したカソード排ガス（例えば、５００℃程度）と、後述する冷却器８２から排出された循環水（例えば、１５℃程度）との熱交換を行って、循環水を水蒸気化する熱交換器である。これによって、補助燃焼室４１を通過したカソード排ガスは、例えば、１９３℃程度に降温される。ここで、本明細書において、単に水（循環水を含む）といった場合は、液体の水を意味し、気体の水蒸気とは区別するものとする。 The exhaust heat recovery boiler 42 performs heat exchange between the cathode exhaust gas (for example, about 500 ° C.) that has passed through the auxiliary combustion chamber 41 and circulating water (for example, about 15 ° C.) discharged from the cooler 82 described later. It is a heat exchanger for steaming circulating water. As a result, the cathode exhaust gas that has passed through the auxiliary combustion chamber 41 is cooled to about 193 ° C., for example. Here, in this specification, when it is simply referred to as water (including circulating water), it means liquid water and is distinguished from gaseous water vapor.

排熱回収ボイラ４２で生成された水蒸気は、後述する第３発電部７０に備えられた蒸気タービン７１に送られる。蒸気タービン７１については、後に説明する。 The steam generated in the exhaust heat recovery boiler 42 is sent to a steam turbine 71 provided in a third power generation unit 70 described later. The steam turbine 71 will be described later.

気水分離器４３は、補助燃焼室４１及び排熱回収ボイラ４２を通過し、予め降温されたカソード排ガスを、さらに、例えば、１５℃程度に冷却して、カソード排ガスに含まれる水分を分離する水回収装置である。水分を分離した後のカソード排ガスは、排ガスとして、例えば、大気中に放出される。 The steam separator 43 passes through the auxiliary combustion chamber 41 and the exhaust heat recovery boiler 42 and further cools the cathode exhaust gas, which has been cooled in advance, to about 15 ° C., for example, to separate moisture contained in the cathode exhaust gas. It is a water recovery device. The cathode exhaust gas after the moisture is separated is released into the atmosphere as exhaust gas, for example.

気水分離器４３によって取り出された水は、循環ポンプ７５によって前述の水電解装置３０に供給され、電気分解される。 The water taken out by the steam separator 43 is supplied to the water electrolysis apparatus 30 by the circulation pump 75 and electrolyzed.

第２発電部５０は、カソード２３ａから排出されるカソード排ガスを利用して発電を行う部分であり、ガスタービン５１、コンプレッサ５２、及び、ジェネレータ５３を備えている。 The second power generation unit 50 is a part that generates power using cathode exhaust gas discharged from the cathode 23 a, and includes a gas turbine 51, a compressor 52, and a generator 53.

ガスタービン５１は、補助燃焼室４１から排熱回収ボイラ４２に向けて供給されるカソード排ガスを利用して駆動される。 The gas turbine 51 is driven using cathode exhaust gas supplied from the auxiliary combustion chamber 41 toward the exhaust heat recovery boiler 42.

コンプレッサ５２は、ガスタービン５１に連動して駆動される。このコンプレッサ５２は、火力発電所１００から排出される発電所排ガスと空気とを混合し、この混合ガスをカソード２３ａに供給するものである。 The compressor 52 is driven in conjunction with the gas turbine 51. The compressor 52 mixes power plant exhaust gas discharged from the thermal power plant 100 and air, and supplies this mixed gas to the cathode 23a.

ジェネレータ５３は、ガスタービン５１に連動して駆動されることによって発電を行うようになっている。このジェネレータ５３は、例えば、カソードリサイクルブロワ６０に備えられた電動モータＭに電気を供給する。 The generator 53 generates power by being driven in conjunction with the gas turbine 51. For example, the generator 53 supplies electricity to the electric motor M provided in the cathode recycling blower 60.

カソードリサイクルブロワ６０は、電動モータＭを備えた送風装置であり、コンプレッサ５２から排出された混合ガス、カソード２３ａから排出されたカソード排ガスの一部、及び、触媒燃焼室２４から排出されたガスをカソード２３ａに供給するようになっている。 The cathode recycle blower 60 is an air blower equipped with an electric motor M, and mixes the mixed gas discharged from the compressor 52, a part of the cathode exhaust gas discharged from the cathode 23a, and the gas discharged from the catalyst combustion chamber 24. It supplies to the cathode 23a.

第３発電部７０は、循環水を適宜、水蒸気化又は液化させながら循環させながら発電を行う部分であり、蒸気タービン７１、コンプレッサ７２、ジェネレータ７３、凝縮器７４、循環ポンプ７５を備えている。 The third power generation unit 70 is a part that generates power while circulating the circulated water as appropriate while being steamed or liquefied, and includes a steam turbine 71, a compressor 72, a generator 73, a condenser 74, and a circulation pump 75.

蒸気タービン７１は、排熱回収ボイラ４２に接続されており、排熱回収ボイラ４２から排出された水蒸気が供給される。蒸気タービン７１は、この水蒸気を利用して駆動される。蒸気タービン７１を駆動した水蒸気は、水電解水素を燃料とする場合は、後述する凝縮器に送られ、液化された後、循環ポンプ７５によって水電解装置３０へと供給される。天然ガスを燃料とする場合は、天然ガスと混合して第１発電部２０に備えられた燃料予熱器２１に供給される。この水蒸気は、改質室２２ａにおいて天然ガスを改質して水素ガスを生成する。 The steam turbine 71 is connected to the exhaust heat recovery boiler 42 and is supplied with the steam discharged from the exhaust heat recovery boiler 42. The steam turbine 71 is driven using this water vapor. When water electrolysis hydrogen is used as fuel, the water vapor that drives the steam turbine 71 is sent to a condenser to be described later, liquefied, and then supplied to the water electrolysis device 30 by a circulation pump 75. When natural gas is used as fuel, it is mixed with natural gas and supplied to the fuel preheater 21 provided in the first power generation unit 20. This steam reforms the natural gas in the reforming chamber 22a to generate hydrogen gas.

コンプレッサ７２は、蒸気タービン７１に連動して駆動される。前述のコンプレッサ５２とこのコンプレッサ７２は、協働して火力発電所１００から排出される発電所排ガスと空気とを混合し、この混合ガスをカソード２３ａに供給する。 The compressor 72 is driven in conjunction with the steam turbine 71. The compressor 52 and the compressor 72 described above cooperate to mix the power plant exhaust gas discharged from the thermal power plant 100 and air, and supply the mixed gas to the cathode 23a.

ジェネレータ７３は、蒸気タービン７１に連動して駆動されることによって発電を行うようになっており、蒸気タービン７１と協働して蒸気発電部として機能する。このジェネレータ７３が発電する電気の使用用途は、特に限定されない。 The generator 73 generates power by being driven in conjunction with the steam turbine 71, and functions as a steam power generation unit in cooperation with the steam turbine 71. The usage of electricity generated by the generator 73 is not particularly limited.

凝縮器７４は、蒸気タービン７１を通過した水蒸気を冷却して液化（凝縮）する液化装置である。 The condenser 74 is a liquefaction device that cools and liquefies (condenses) the water vapor that has passed through the steam turbine 71.

循環ポンプ７５は、凝縮器７４から排出された水を後述する二酸化炭素回収部８０に備えられた冷却器８２に供給するものである。冷却器８２に供給された水は、冷却器８２を通過して水回収部４０に備えられた排熱回収ボイラ４２に導入され、ここで水蒸気化される。この水蒸気は、前述の蒸気タービン７１を駆動して凝縮器７４に戻され、液化される。 The circulation pump 75 supplies water discharged from the condenser 74 to a cooler 82 provided in a carbon dioxide recovery unit 80 described later. The water supplied to the cooler 82 passes through the cooler 82 and is introduced into the exhaust heat recovery boiler 42 provided in the water recovery unit 40, where it is steamed. The steam is driven back to the condenser 74 by driving the steam turbine 71 described above and liquefied.

このように、第３発電部７０は、循環ポンプ７５によって水を循環させることによって蒸気タービン７１を駆動して発電を行うようになっている。この循環される循環水は、冷却器８２において冷媒としても機能する。 In this manner, the third power generation unit 70 generates power by driving the steam turbine 71 by circulating water with the circulation pump 75. The circulating water that is circulated also functions as a refrigerant in the cooler 82.

二酸化炭素回収部８０は、アノード排ガスに含まれる二酸化炭素ガスを液化して回収する部分であり、熱交換器８１、冷却器８２、及び、二酸化炭素回収装置８３を備えている。熱交換器８１は、アノード２３ｂと冷却器８２との間に、冷却器８２は、熱交換器８１と二酸化炭素回収装置８３との間にそれぞれ設けられている。 The carbon dioxide recovery unit 80 is a part that liquefies and recovers carbon dioxide gas contained in the anode exhaust gas, and includes a heat exchanger 81, a cooler 82, and a carbon dioxide recovery device 83. The heat exchanger 81 is provided between the anode 23 b and the cooler 82, and the cooler 82 is provided between the heat exchanger 81 and the carbon dioxide recovery device 83.

ここで、本明細書において、熱交換器８１がアノード２３ｂと冷却器８２との間に設けられているとは、アノード排ガスが流れる方向に沿って、アノード２３ｂ、熱交換器８１、冷却器８２が、この順番で設けられていることを意味し、実際に熱交換器８１がアノード２３ｂと冷却器８２との間に配置されていることを意味するものではない。冷却器８２についても同様とする。 Here, in this specification, that the heat exchanger 81 is provided between the anode 23b and the cooler 82 means that the anode 23b, the heat exchanger 81, and the cooler 82 along the direction in which the anode exhaust gas flows. Means that the heat exchanger 81 is provided in this order, and does not mean that the heat exchanger 81 is actually disposed between the anode 23b and the cooler 82. The same applies to the cooler 82.

熱交換器８１は、アノード２３ｂから排出された、例えば、６３６℃程度のアノード排ガスの熱と、後述する二酸化炭素回収装置８３から戻された、例えば、３０℃程度のリターンガスの熱とを交換する部分であり、リターンガスを昇温するとともに、アノード排ガスを降温させるようになっている。 The heat exchanger 81 exchanges the heat of the anode exhaust gas, for example, about 636 ° C. discharged from the anode 23b, and the heat of the return gas, for example, about 30 ° C. returned from the carbon dioxide recovery device 83 described later. The temperature of the return gas is raised and the temperature of the anode exhaust gas is lowered.

冷却器８２は、熱交換器８１によって降温されたアノード排ガスをさらに冷却する部分であり、アノード排ガスは、例えば、３０℃程度に冷却される。アノード排ガスに含まれる水蒸気は、これによって液化し、アノード排ガスから除去される。 The cooler 82 is a part for further cooling the anode exhaust gas cooled by the heat exchanger 81, and the anode exhaust gas is cooled to about 30 ° C., for example. The water vapor contained in the anode exhaust gas is thereby liquefied and removed from the anode exhaust gas.

ここで、前述のように、第３発電部７０の発電に利用される循環水は、循環ポンプ７５によって、この冷却器８２に供給される。冷却器８２は、この循環水とアノード排ガスとの熱交換を行うことによって（場合により、他の冷媒を併用することによって）、アノード排ガスを冷却するようになっている。 Here, as described above, the circulating water used for power generation by the third power generation unit 70 is supplied to the cooler 82 by the circulation pump 75. The cooler 82 cools the anode exhaust gas by exchanging heat between the circulating water and the anode exhaust gas (in some cases, using another refrigerant in combination).

二酸化炭素回収装置８３は、図示しない耐圧容器を備え、冷却器８２から排出されたアノード排ガスは、この耐圧容器内に収容される。二酸化炭素回収装置８３は、耐圧容器内に収容された二酸化炭素ガスを加圧・冷却することによって、アノード排ガスに含まれる二酸化炭素ガスを液化して回収することができるようになっている。 The carbon dioxide recovery device 83 includes a pressure vessel (not shown), and the anode exhaust gas discharged from the cooler 82 is accommodated in the pressure vessel. The carbon dioxide recovery device 83 can liquefy and recover the carbon dioxide gas contained in the anode exhaust gas by pressurizing and cooling the carbon dioxide gas accommodated in the pressure vessel.

これに対し、二酸化炭素回収装置８３で回収されない水素ガス等の未反応ガスを含むアノード排ガス（例えば、３０℃程度）は、リターンガスとして前述の熱交換器８１に戻され、アノード２３ｂから排出されたアノード排ガス（例えば、６３６℃程度）と熱交換を行うことによって、例えば、５８０℃程度に昇温される。 In contrast, anode exhaust gas (for example, about 30 ° C.) containing unreacted gas such as hydrogen gas that is not recovered by the carbon dioxide recovery device 83 is returned to the heat exchanger 81 as a return gas and discharged from the anode 23b. By performing heat exchange with the anode exhaust gas (for example, about 636 ° C.), the temperature is raised to, for example, about 580 ° C.

この昇温されたリターンガスは、第１発電部２０に設けられた触媒燃焼室２４に戻され、カソード排ガスに含まれる酸素と混合燃焼させることにより、例えば、７９０℃程度にとなる。この昇温されたリターンガスは、加熱室２２ｂに供給され、燃料予熱器２１から改質室２２ａに供給された水電解水素の加熱、あるいは、天然ガス及び水蒸気の改質反応のための熱源とされた後、カソードリサイクルブロワ６０に供給され、カソードリサイクルブロワ６０によって、再びカソード２３ａに戻される。 The heated return gas is returned to the catalytic combustion chamber 24 provided in the first power generation unit 20 and mixed with oxygen contained in the cathode exhaust gas to reach, for example, about 790 ° C. The heated return gas is supplied to the heating chamber 22b, and heat source for water electrolysis hydrogen supplied from the fuel preheater 21 to the reforming chamber 22a or a heat source for the reforming reaction of natural gas and steam. Then, it is supplied to the cathode recycle blower 60 and returned to the cathode 23 a again by the cathode recycle blower 60.

このようにアノード２３ｂから排出されたアノード排ガスは、その一部が二酸化炭素回収部８０とカソード２３ａとを介して循環され、カソードリサイクルブロワ６０は、ガス循環手段の一部として機能する。 A part of the anode exhaust gas discharged from the anode 23b is circulated through the carbon dioxide recovery unit 80 and the cathode 23a, and the cathode recycle blower 60 functions as part of the gas circulation means.

次に、本実施形態の発電システム１０によって火力発電所１００から排出される二酸化炭素ガスを回収する際の流れを説明する。 Next, the flow at the time of recovering the carbon dioxide gas discharged from the thermal power plant 100 by the power generation system 10 of the present embodiment will be described.

火力発電所１００に備えられた石炭炊きボイラ１０１から排出された発電所排ガスは、コンプレッサ５２、７２によって空気と混合され、この混合ガスがＭＣＦＣ２３に備えられたカソード２３ａに供給される。 The power plant exhaust gas discharged from the coal-fired boiler 101 provided in the thermal power plant 100 is mixed with air by the compressors 52 and 72, and this mixed gas is supplied to the cathode 23a provided in the MCFC 23.

カソード２３ａに供給された混合ガスは、ＭＣＦＣ２３において酸化剤として使用され、ＭＣＦＣ２３は、これによって発電を行い、アノード２３ｂから二酸化炭素ガスを含むアノード排ガスを排出する。アノード２３ｂから排出されたアノード排ガスは、二酸化炭素回収部８０に供給され、二酸化炭素回収部８０は、アノード排ガスに含まれる二酸化炭素ガスを液化して回収する。 The mixed gas supplied to the cathode 23a is used as an oxidant in the MCFC 23, and the MCFC 23 generates electric power and discharges anode exhaust gas containing carbon dioxide gas from the anode 23b. The anode exhaust gas discharged from the anode 23b is supplied to the carbon dioxide recovery unit 80, and the carbon dioxide recovery unit 80 liquefies and recovers the carbon dioxide gas contained in the anode exhaust gas.

ここで、ＭＣＦＣ２３は、発電反応後において、発電反応前よりもガス中の二酸化炭素濃度が高濃度になるという二酸化炭素濃縮機能を有しており（図２参照）、アノード排ガスには、発電所排ガスに含まれていた二酸化炭素が濃縮される。このアノード排ガスは、二酸化炭素回収装置８３によって液化されて回収される。 Here, the MCFC 23 has a carbon dioxide concentration function in which the carbon dioxide concentration in the gas becomes higher after the power generation reaction than before the power generation reaction (see FIG. 2). The carbon dioxide contained in the exhaust gas is concentrated. The anode exhaust gas is liquefied and recovered by the carbon dioxide recovery device 83.

本実施形態の発電システム１０では、アノード排ガスに含まれる二酸化炭素ガスを液化することによって、発電システム１０に供給される発電所排ガスに含まれる二酸化炭素ガスの、約４０％を二酸化炭素回収装置８３で回収できる。この二酸化炭素回収装置８３において回収された二酸化炭素（液体）の使用用途は、特に限定されず、例えば、他の工業用途に用いてもよいし、海底（海中）に隔離してもよい。 In the power generation system 10 of the present embodiment, the carbon dioxide gas contained in the anode exhaust gas is liquefied, so that about 40% of the carbon dioxide gas contained in the power plant exhaust gas supplied to the power generation system 10 is about the carbon dioxide recovery device 83. Can be recovered. The usage application of the carbon dioxide (liquid) recovered in the carbon dioxide recovery device 83 is not particularly limited, and may be used for other industrial applications or may be isolated on the seabed (in the sea).

以上説明した実施形態の発電システム１０は、以下の効果を得ることができる。
（１）火力発電所１００から排出される発電所排ガスは、二酸化炭素ガスの他にも水蒸気や窒素ガス等の各種成分を含んでいるが、ＭＣＦＣ２３の二酸化炭素濃縮機能によってアノード排ガスに二酸化炭素が濃縮されるので、発電所排ガスから容易かつ効率的に二酸化炭素を回収することができる。 The power generation system 10 of the embodiment described above can obtain the following effects.
(1) The power plant exhaust gas discharged from the thermal power plant 100 contains various components such as water vapor and nitrogen gas in addition to the carbon dioxide gas, but carbon dioxide is added to the anode exhaust gas by the carbon dioxide concentration function of the MCFC 23. Since it is concentrated, carbon dioxide can be easily and efficiently recovered from the power plant exhaust gas.

（２）二酸化炭素ガスを二酸化炭素回収装置８３で回収する前段階で、熱交換器８１及び冷却器８２によってアノード排ガスを予め冷却するので、二酸化炭素回収装置８３に対する負荷を軽減できる。 (2) Since the anode exhaust gas is cooled in advance by the heat exchanger 81 and the cooler 82 before the carbon dioxide gas is recovered by the carbon dioxide recovery device 83, the load on the carbon dioxide recovery device 83 can be reduced.

（３）アノード２３ｂに供給される水素ガスを、水回収部４０で回収した水を電気分解して生成するので、水素ガスを安定して生成できる。したって、二酸化炭素の回収効率及び発電効率が向上する。 (3) Since the hydrogen gas supplied to the anode 23b is generated by electrolyzing the water recovered by the water recovery unit 40, the hydrogen gas can be generated stably. Therefore, the carbon dioxide recovery efficiency and power generation efficiency are improved.

（４）水電解装置３０によって水素を生成するので、安価な夜間電力を利用することができるとともに、昼間は天然ガスを利用することにより、電力系統の昼間と夜間の負荷平準化に寄与できる。 (4) Since hydrogen is generated by the water electrolysis device 30, inexpensive nighttime power can be used, and natural gas can be used during the daytime, which contributes to daytime and nighttime load leveling of the power system.

（５）水電解装置３０によって水素を生成するので、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーを利用して環境負荷を低減できるとともに、天然ガスと併用することにより、自然エネルギーの不安定な出力を平滑化できる。 (5) Since hydrogen is generated by the water electrolysis device 30, it is possible to reduce the environmental load by using natural energy such as solar power generation and wind power generation, and when natural gas is used in combination, unstable output of natural energy Can be smoothed.

（６）熱交換器８１は、冷却器８２及び二酸化炭素回収装置８３で冷却されたリターンガス（３０℃程度）を利用してアノード２３ｂから排出されたアノード排ガスを降温させるので、効率がよい。 (6) Since the heat exchanger 81 uses the return gas (about 30 ° C.) cooled by the cooler 82 and the carbon dioxide recovery device 83 to lower the temperature of the anode exhaust gas discharged from the anode 23b, the heat exchanger 81 has high efficiency.

（７）二酸化炭素回収装置８３で回収されなかった未反応ガスをリターンガスとしてＭＣＦＣ２３に戻すので、リターンガス中の未反応水素を有効に利用できる。 (7) Since the unreacted gas that has not been recovered by the carbon dioxide recovery device 83 is returned to the MCFC 23 as a return gas, the unreacted hydrogen in the return gas can be used effectively.

（８）アノード排ガス及びカソード排ガスをそれぞれ降温させる循環水を利用して発電を行う第３発電部７０を備えるので、さらに発電効率が向上する。 (8) Since the third power generation unit 70 that generates power using circulating water for cooling the anode exhaust gas and the cathode exhaust gas is provided, the power generation efficiency is further improved.

（９）燃料電池として、特に発電効率が高いＭＣＦＣ２３を使用したので、発電効率がよい。 (9) Since the MCFC 23 having a particularly high power generation efficiency is used as the fuel cell, the power generation efficiency is good.

［変形形態］
本発明は、以上説明した実施形態に記載した構成に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。 [Deformation]
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment described above, and various modifications and changes are possible, and these are also included in the technical scope of the present invention.

（１）本発明の発電システムの構成は、実施形態に記載したものに限らず、適宜変更が可能である。例えば、実施形態の二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素ガスを液化して回収するものであったが、これに限らず、例えば、二酸化炭素を固体化（ドライアイス化）して回収するものであってもよい。 (1) The configuration of the power generation system of the present invention is not limited to that described in the embodiment, and can be changed as appropriate. For example, the carbon dioxide recovery device of the embodiment is for recovering by liquefying carbon dioxide gas. However, the present invention is not limited to this. For example, the carbon dioxide recovery device recovers carbon dioxide by solidification (dry ice). May be.

（２）二酸化炭素の回収方法は、実施形態に記載した方法に限らず、例えば、化学吸収法（アミン法等）、吸着法（ＰＳＡ法等）、膜分離法（高分子膜等）等の、その他の公知の二酸化炭素回収方法を用いてもよい。 (2) The method for recovering carbon dioxide is not limited to the method described in the embodiment. For example, a chemical absorption method (amine method, etc.), an adsorption method (PSA method, etc.), a membrane separation method (polymer membrane, etc.), etc. Other known carbon dioxide recovery methods may be used.

（３）火力発電所から排出される発電所排ガスは、例えば、石炭を燃焼して発生させたものであっても天然ガスを燃焼して発生させたものであってもよい。また、その他の燃料を燃焼させて発生させたものであってもよい。 (3) The power plant exhaust gas discharged from the thermal power plant may be generated, for example, by burning coal or by burning natural gas. Further, it may be generated by burning other fuel.

（４）本発明の発電システムは、火力発電所排ガス以外であっても、化学プラントや清掃工場等、二酸化炭素を含むガスの排出源と組合せ、それらの排ガスから二酸化炭素を回収してもよい。 (4) The power generation system of the present invention may recover carbon dioxide from such exhaust gas in combination with an exhaust source of carbon dioxide-containing gas, such as a chemical plant or a cleaning plant, even if it is not a thermal power plant exhaust gas. .

実施形態の発電システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation system of embodiment. 図１に示す発電システムに備えられたＭＣＦＣの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of MCFC with which the electric power generation system shown in FIG. 1 was equipped.

Explanation of symbols

１０発電システム
２０第１発電部
２３ＭＣＦＣ
２３ａカソード
２３ｂアノード
３０水電解装置
４０水回収部
４２排熱回収ボイラ
４３気水分離器
５０第２発電部
６０カソードリサイクルブロワ
７０第３発電部
８０二酸化炭素回収部
８１熱交換器
８２冷却器
８３二酸化炭素回収装置
１００火力発電所 10 Power Generation System 20 First Power Generation Unit 23 MCFC
23a Cathode 23b Anode 30 Water Electrolyzer 40 Water Recovery Unit 42 Waste Heat Recovery Boiler 43 Gas / Water Separator 50 Second Power Generation Unit 60 Cathode Recycle Blower 70 Third Power Generation Unit 80 Carbon Dioxide Recovery Unit 81 Heat Exchanger 82 Cooler 83 Dioxide Carbon recovery equipment 100 Thermal power plant

Claims

A fuel cell having a cathode supplied with a gas containing carbon dioxide gas and an anode supplied with hydrogen gas;
A carbon dioxide recovery device for recovering a part of carbon dioxide gas contained in the anode exhaust gas by liquefaction or solidification from the anode exhaust gas discharged from the anode;
A cooler that is provided between the anode and the carbon dioxide recovery device and precools the anode exhaust gas supplied to the carbon dioxide recovery device;
A water recovery device for recovering water from the cathode exhaust gas discharged from the cathode;
A water electrolysis device for electrolyzing water recovered by the water recovery device to generate the hydrogen gas supplied to the anode ;
Provided between the cathode and the water recovery device, by performing heat exchange between the circulating water and the cathode exhaust gas, the cathode exhaust gas supplied to the water recovery device is cooled in advance and the circulating water is steamed. A heat exchanger to
A liquefaction device for liquefying the water vapor discharged from the heat exchanger;
A circulation pump for returning the circulated water liquefied by the liquefaction device to the heat exchanger through the cooler;
With
The cooler cools the anode exhaust gas using the circulating water as a refrigerant.
Power generation systems that characterized the.

The power generation system according to claim 1 ,
A power generation system, further comprising: a steam power generation unit that generates power using steam discharged from the heat exchanger.

The power generation system according to claim 1 or claim 2 ,
The fuel cell includes an electrolyte plate that is disposed between the anode and the cathode and uses molten carbonate as an electrolyte.