JP2006318938A - Solid electrolyte fuel cell system - Google Patents

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Yuichi Otani
雄一 大谷
Masaharu Watabe
正治 渡部
Hidetoshi Aiki
英鋭 相木
Koichi Takenobu
弘一 武信
Hiroshi Kishizawa
浩 岸沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolyte fuel cell system to improve efficiency. <P>SOLUTION: A part of exhaust fuel exhausted from an SOFC 11 is cooled by an exhaust fuel cooler 24, and then mixed with fuel charged from outside of the system by an exhaust fuel fan 25. The fuel mixed with the exhaust fuel is raisen in temperature by a fuel heater 26, and charged into the SOFC 11. In this way, the exhaust fuel is recycled, electric power generating efficiency is improved by reusing unreacted hydrogen in the exhaust fuel, and fuel quantity for the SOFC 11 is increased, suppressing a fuel temperature rise in an outlet of the SOFC 11, and improving durability and reliability of the SOFC 11, piping, and the like. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、固体電解質型燃料電池システムに係り、特に燃料電池本体から排出された燃料排ガスの一部を再循環させるシステムに関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell system, and more particularly to a system for recirculating a part of fuel exhaust gas discharged from a fuel cell main body.

固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いたコジェネレーションシステムの構成を図８に示す。ＳＯＦＣ１は、例えば脱硫装置２で脱硫された天然ガスを燃料とし、空気を酸化剤として１０００℃程度の高温下での反応により発電を行うものである。ＳＯＦＣ１から排出された高温の排ガスを排熱回収ボイラ３に導入することにより、ここで温水あるいは蒸気が製造され、各種用途に利用される。なお、ＳＯＦＣ１での反応に供される空気は排熱回収ボイラ３で予熱された後にＳＯＦＣ１に供給される。
このようなコジェネレーションシステムにより発電と共に熱利用を図ることが可能となる。 FIG. 8 shows the configuration of a cogeneration system using a solid oxide fuel cell (SOFC). The SOFC 1 uses, for example, natural gas desulfurized by the desulfurization apparatus 2 as a fuel and generates electricity by a reaction at a high temperature of about 1000 ° C. using air as an oxidant. By introducing the high-temperature exhaust gas discharged from the SOFC 1 into the exhaust heat recovery boiler 3, hot water or steam is produced here and used for various applications. The air used for the reaction in the SOFC 1 is preheated by the exhaust heat recovery boiler 3 and then supplied to the SOFC 1.
Such a cogeneration system makes it possible to use heat together with power generation.

しかしながら、ＳＯＦＣ１からの高温の排ガスを排熱回収ボイラ３に一度通すだけでは十分な熱回収を行うことができなかった。システムとしての効率が満足し得るものではなかった。特に、高圧の蒸発器にＳＯＦＣ１からの排ガスを導入して、例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ２、１７５℃程度の吸収冷凍機用蒸気を製造しようとしても、熱回収は満足し得るものではなく、コジェネレーションシステムとしての効率は低いものであった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、効率を向上させることができる固体電解質型燃料電池システムを提供することを目的とする。 However, sufficient heat recovery could not be performed only by passing the high-temperature exhaust gas from the SOFC 1 through the exhaust heat recovery boiler 3 once. The efficiency of the system was not satisfactory. In particular, even if an exhaust gas from SOFC1 is introduced into a high-pressure evaporator to produce, for example, 10 kgf / cm 2 , steam for an absorption refrigerator of about 175 ° C., heat recovery is not satisfactory, and a cogeneration system The efficiency of was low.
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a solid oxide fuel cell system capable of improving efficiency.

第１の発明に係る固体電解質型燃料電池システムは、固体電解質型燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるシステムにおいて、燃料電池から排出された排燃料の一部を冷却する冷却器と、冷却器で冷却された排燃料を供給燃料に混合させるための排燃料ファンと、排燃料が混合された供給燃料を昇温させる燃料加熱器とを備えたものである。
第２の発明に係る固体電解質型燃料電池システムは、固体電解質型燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるシステムにおいて、燃料電池から排出された排燃料と排空気とを混合して燃焼させる燃焼器と、燃焼器からの排ガスの熱を回収する熱交換器と、熱交換器から排出された排ガスをドライブガスとして燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるためのエゼクタとを備えたものである。
また、第３の発明に係る固体電解質型燃料電池システムは、固体電解質型燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるシステムにおいて、燃料電池から排出された排燃料と排空気とを混合して燃焼させる燃焼器と、燃焼器からの排ガスの熱を利用して水蒸気を製造する蒸発器と、蒸発器で製造された水蒸気をドライブガスとして燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるためのエゼクタとを備えたものである。 A solid oxide fuel cell system according to a first aspect of the present invention is a system for recirculating a part of exhaust fuel discharged from a solid oxide fuel cell to the fuel cell, wherein a part of the exhaust fuel discharged from the fuel cell is recycled. A cooler for cooling, an exhaust fuel fan for mixing the exhaust fuel cooled by the cooler with the supply fuel, and a fuel heater for raising the temperature of the supply fuel mixed with the exhaust fuel are provided.
A solid oxide fuel cell system according to a second aspect of the present invention is a system for recirculating part of exhaust fuel discharged from a solid oxide fuel cell to the fuel cell, wherein the exhaust fuel and exhaust air discharged from the fuel cell are A combustor that mixes and burns, a heat exchanger that recovers the heat of the exhaust gas from the combustor, and a part of the exhausted fuel that is discharged from the fuel cell using the exhaust gas discharged from the heat exchanger as a drive gas And an ejector for recirculation to the battery.
A solid oxide fuel cell system according to a third aspect of the invention is a system that recirculates a part of the exhausted fuel discharged from the solid oxide fuel cell to the fuel cell, and the exhausted fuel discharged from the fuel cell and the exhausted fuel. A combustor that mixes and combusts air, an evaporator that produces steam using heat of exhaust gas from the combustor, and exhaust fuel that is discharged from the fuel cell using steam produced by the evaporator as drive gas And an ejector for recirculating a part of the fuel cell to the fuel cell.

第１の発明によれば、燃料電池から排出された排燃料の一部を冷却器で冷却した後に排燃料ファンでこの排燃料を供給燃料に混合させるようにするため、排燃料の再循環を行うことが可能となり、排燃料中の未反応の水素を再利用することができ、発電効率が向上する。また、ＳＯＦＣの燃料量が増えることによりＳＯＦＣの出口の燃料温度が高くなることが抑制され、ＳＯＦＣ及び配管等の耐久性及び信頼性が向上する。
第２の発明によれば、熱交換器から排出された排ガスをドライブガスとしてエゼクタが燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるので、排燃料中の未反応の水素を再利用して発電効率を向上させることができると共にＳＯＦＣ１１の燃料量が増えることによりＳＯＦＣ１１の出口の燃料温度が高くなることが抑制され、ＳＯＦＣ１１及び配管等の耐久性及び信頼性が向上する。
また、第３の発明によれば、蒸発器で製造された水蒸気をドライブガスとしてエゼクタが燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるので、排燃料中の未反応の水素を再利用して発電効率を向上させることができると共にＳＯＦＣ１１の燃料量が増えることによりＳＯＦＣ１１の出口の燃料温度が高くなることが抑制され、ＳＯＦＣ１１及び配管等の耐久性及び信頼性が向上する。 According to the first aspect of the invention, since the exhaust fuel is mixed with the supplied fuel by the exhaust fuel fan after part of the exhaust fuel discharged from the fuel cell is cooled by the cooler, the exhaust fuel is recirculated. This makes it possible to reuse unreacted hydrogen in the exhausted fuel, thereby improving power generation efficiency. Further, an increase in the fuel amount of the SOFC suppresses an increase in the fuel temperature at the outlet of the SOFC, thereby improving durability and reliability of the SOFC and piping.
According to the second invention, the ejector recirculates part of the exhausted fuel discharged from the fuel cell to the fuel cell using the exhaust gas discharged from the heat exchanger as the drive gas. The power generation efficiency can be improved by reusing the fuel, and the fuel temperature at the outlet of the SOFC 11 is suppressed from increasing due to the increase in the fuel amount of the SOFC 11, thereby improving the durability and reliability of the SOFC 11 and piping.
According to the third aspect of the invention, the ejector recirculates part of the exhausted fuel discharged from the fuel cell to the fuel cell using the water vapor produced by the evaporator as the drive gas. It is possible to improve the power generation efficiency by reusing hydrogen, and the increase in the fuel amount of the SOFC 11 suppresses the fuel temperature at the outlet of the SOFC 11 from increasing, thereby improving the durability and reliability of the SOFC 11 and piping. .

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を示す。ＳＯＦＣ（固体電解質型燃料電池）１１の排燃料及び排空気の排出口に燃焼器１２が接続され、燃焼器１２の下流側に第２の空気予熱器１３、蒸発器１４及び第１の空気予熱器１５が順次接続されている。第１の空気予熱器１５の下流側にはコンプレッサ１６が配設され、コンプレッサ１６の出口がエゼクタ１７を介してＳＯＦＣ１１の燃料投入口に接続されている。エゼクタ１７にはＳＯＦＣ１１の排燃料ラインが接続されている。
また、第１の空気予熱器１５には、空気を供給するための空気ファン１８が接続され、第１の空気予熱器１５を出た空気ラインはＳＯＦＣ１１及びシステム全体からのヒートロス回収のためＳＯＦＣ１１内もしくは外部に設けられたインテーク空気熱交換器１９（図ではＳＯＦＣ内に配置されたものを示しているがＳＯＦＣ外部に設けても良い。以下同じ）及び第２の空気予熱器１３を介してＳＯＦＣ１１の空気投入口に接続されている。
なお、蒸発器１４はこの発明の第１の熱回収器を形成している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. A combustor 12 is connected to exhaust ports of exhaust fuel and exhaust air of a SOFC (solid oxide fuel cell) 11, and a second air preheater 13, an evaporator 14, and a first air preheater are disposed downstream of the combustor 12. The devices 15 are sequentially connected. A compressor 16 is disposed downstream of the first air preheater 15, and an outlet of the compressor 16 is connected to a fuel inlet of the SOFC 11 via an ejector 17. An exhaust fuel line of the SOFC 11 is connected to the ejector 17.
An air fan 18 for supplying air is connected to the first air preheater 15, and the air line exiting the first air preheater 15 is in the SOFC 11 for recovering heat loss from the SOFC 11 and the entire system. Alternatively, an intake air heat exchanger 19 provided outside (shown in FIG. 1 is disposed inside the SOFC, but may be provided outside the SOFC; the same shall apply hereinafter) and the SOFC 11 via the second air preheater 13. Connected to the air inlet.
The evaporator 14 forms the first heat recovery device of the present invention.

次に、この実施の形態１の動作について説明する。ＳＯＦＣ１１に燃料と空気とが供給され、１０００℃程度の高温下で反応が進んで発電が行われる。ＳＯＦＣ１１から排出された高温の排燃料と排空気は燃焼器１２に送られ、ここで未反応の水素が完全燃焼する。燃焼器１２から排出された高温の排ガスは第２の空気予熱器１３、蒸発器１４及び第１の空気予熱器１５でそれぞれ熱交換することにより降温された後、この排ガスの一部がコンプレッサ１６により圧縮され、外部から投入された燃料と共にドライブガスとしてエゼクタ１７に所定の圧力で供給される。これにより、ＳＯＦＣ１１から排出された排燃料の一部がエゼクタ１７へ吸引され、第１の空気予熱器１５を通った排ガス及び外部から投入された燃料と共にＳＯＦＣ１１に投入される。   Next, the operation of the first embodiment will be described. Fuel and air are supplied to the SOFC 11, and the reaction proceeds at a high temperature of about 1000 ° C. to generate power. High-temperature exhaust fuel and exhaust air discharged from the SOFC 11 are sent to the combustor 12, where unreacted hydrogen is completely combusted. The high-temperature exhaust gas discharged from the combustor 12 is cooled by heat exchange in the second air preheater 13, the evaporator 14, and the first air preheater 15, respectively. And is supplied to the ejector 17 at a predetermined pressure as a drive gas together with fuel supplied from the outside. As a result, part of the exhausted fuel discharged from the SOFC 11 is sucked into the ejector 17 and is supplied to the SOFC 11 together with the exhaust gas that has passed through the first air preheater 15 and the fuel that has been input from the outside.

一方、空気ファン１８によって外部から送り込まれた空気は第１の空気予熱器１５で予熱されてから、ＳＯＦＣ１１内のインテーク空気熱交換器１９で再度予熱され、さらに第２の空気予熱器１３で予熱された後にＳＯＦＣ１１に投入される。
また、蒸発器１４には水あるいは温水が供給され、ここで第２の空気予熱器１３から排出された高温の排ガスにより加熱されて水蒸気が製造される。この水蒸気は蒸気機関等で各種の用途に使用される。 On the other hand, the air sent from the outside by the air fan 18 is preheated by the first air preheater 15, then preheated again by the intake air heat exchanger 19 in the SOFC 11, and further preheated by the second air preheater 13. After that, it is thrown into the SOFC 11.
Further, water or hot water is supplied to the evaporator 14, where it is heated by the high-temperature exhaust gas discharged from the second air preheater 13 to produce water vapor. This water vapor is used for various purposes in a steam engine or the like.

このように、ＳＯＦＣ１１から排出された排燃料と排空気を燃焼器１２で燃焼させるので、未反応の水素がシステム外に排出されることがなく、システムの安全性が確保される。また、燃焼器１２から排出された高温の排ガスを第２の空気予熱器１３、蒸発器１４及び第１の空気予熱器１５でそれぞれ熱交換するように構成したので、排ガスの熱回収を十分に行うことができ、システムの効率が向上する。さらに、ＳＯＦＣ１１内のインテーク空気熱交換器１９で供給空気を予熱するので、熱損失が低減される。
また、排ガスを利用してエゼクタ１７により排燃料の一部を再循環させるので、排燃料中の未反応の水素を再利用して発電効率を向上させることができると共にＳＯＦＣ１１の燃料量が増えることによりＳＯＦＣ１１の出口の燃料温度が高くなることが抑制され、ＳＯＦＣ１１及び配管等の耐久性及び信頼性が向上する。 Thus, since the exhaust fuel and exhaust air discharged from the SOFC 11 are burned by the combustor 12, unreacted hydrogen is not discharged outside the system, and the safety of the system is ensured. Further, since the high-temperature exhaust gas discharged from the combustor 12 is configured to exchange heat with the second air preheater 13, the evaporator 14, and the first air preheater 15, respectively, the heat recovery of the exhaust gas is sufficiently performed. This can be done and the efficiency of the system is improved. Furthermore, since the supply air is preheated by the intake air heat exchanger 19 in the SOFC 11, heat loss is reduced.
Further, since a part of the exhausted fuel is recirculated by the ejector 17 using the exhaust gas, the unreacted hydrogen in the exhausted fuel can be reused to improve the power generation efficiency and the fuel amount of the SOFC 11 is increased. As a result, the fuel temperature at the outlet of the SOFC 11 is suppressed from increasing, and the durability and reliability of the SOFC 11 and piping and the like are improved.

実施の形態２．
実施の形態２に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を図２に示す。このシステムは、図１に示した実施の形態１のシステムにおいて、ＳＯＦＣ１１と燃焼器１２との間に第２の熱回収器となるもう一つの蒸発器２０を介在させたものである。
この蒸発器２０によりＳＯＦＣ１１から排出された高温の排燃料の熱を利用して水蒸気を製造することができると同時に、蒸発器２０で熱交換がなされるので燃焼器１２に導入される排燃料の温度が低減され、燃焼器１２内における燃焼温度が低減される。その結果、燃焼器１２や第２の空気予熱器１３及び第２の空気予熱器１５にＳＵＳ等の汎用材料を使用することができ、コストダウンを図ることが可能となる。 Embodiment 2. FIG.
The configuration of the solid oxide fuel cell system according to Embodiment 2 is shown in FIG. This system is obtained by interposing another evaporator 20 serving as a second heat recovery unit between the SOFC 11 and the combustor 12 in the system of the first embodiment shown in FIG.
Steam can be produced using the heat of the high-temperature exhaust fuel discharged from the SOFC 11 by the evaporator 20, and at the same time heat exchange is performed in the evaporator 20, so that the exhaust fuel introduced into the combustor 12 The temperature is reduced and the combustion temperature in the combustor 12 is reduced. As a result, a general-purpose material such as SUS can be used for the combustor 12, the second air preheater 13, and the second air preheater 15, and the cost can be reduced.

なお、蒸発器２０をＳＯＦＣ１１からの排燃料のラインではなく、排空気のラインに介在させることもできる。また、第２の熱回収器として蒸発器２０の代わりに温水加熱器や空気予熱器を用いてもよい。
図２においては、二つの蒸発器１４及び２０を直列に接続したが、これに限るものではなく、蒸発器１４及び２０をそれぞれ独立して使用することもできる。 The evaporator 20 can be interposed not in the exhaust fuel line from the SOFC 11 but in the exhaust air line. Moreover, you may use a warm water heater and an air preheater instead of the evaporator 20 as a 2nd heat recovery device.
In FIG. 2, the two evaporators 14 and 20 are connected in series. However, the present invention is not limited to this, and the evaporators 14 and 20 can be used independently.

実施の形態３．
実施の形態３に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を図３に示す。このシステムは、図１に示した実施の形態１のシステムにおいて、第１の空気予熱器１５の下流側の低温の排ガスを燃焼器１２内に導入して燃焼器１２内における燃焼温度を低減しようとするものである。これにより、燃焼器１２や第２の空気予熱器１３及び第２の空気予熱器１５にＳＵＳ等の汎用材料を使用することができ、コストダウンを図ることが可能となる。
なお、第１の空気予熱器１５の下流側の排ガス量が不足する場合には、図２に示されるように、コンプレッサ１６の出口側と燃焼器１２との間にエゼクタ２１を配置し、エゼクタ２１に第１の空気予熱器１５の下流側を接続することが好ましい。コンプレッサ１６により圧縮された排ガスにより、第１の空気予熱器１５の下流側の排ガスがエゼクタ２１へ吸引され、燃焼器１２に投入される。
なお、実施の形態２のシステムにおいて、第１の空気予熱器１５の下流側の排ガスを燃焼器１２内に導入するように構成してもよい。 Embodiment 3 FIG.
The configuration of the solid oxide fuel cell system according to Embodiment 3 is shown in FIG. In this system, the low temperature exhaust gas downstream of the first air preheater 15 is introduced into the combustor 12 in the system of the first embodiment shown in FIG. It is what. Thereby, general purpose materials, such as SUS, can be used for the combustor 12, the 2nd air preheater 13, and the 2nd air preheater 15, and it becomes possible to aim at cost reduction.
When the amount of exhaust gas on the downstream side of the first air preheater 15 is insufficient, an ejector 21 is disposed between the outlet side of the compressor 16 and the combustor 12 as shown in FIG. 21 is preferably connected to the downstream side of the first air preheater 15. With the exhaust gas compressed by the compressor 16, the exhaust gas on the downstream side of the first air preheater 15 is sucked into the ejector 21 and introduced into the combustor 12.
In the system according to the second embodiment, the exhaust gas on the downstream side of the first air preheater 15 may be introduced into the combustor 12.

実施の形態４．
実施の形態４に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を図４に示す。このシステムは、図３に示した実施の形態３のシステムにおいて、ＳＯＦＣ１１に投入される燃料と空気との間で熱交換させる空気／燃料熱交換器２２を設けたものである。このようにすることにより、ＳＯＦＣ１１に投入される燃料と空気の温度差が低減され、ＳＯＦＣ１１内に使用されているセラミック等の材料の耐久性が向上する。
空気／燃料熱交換器２２は、実施の形態１または２のシステムに組み込むこともできる。 Embodiment 4 FIG.
The configuration of the solid oxide fuel cell system according to Embodiment 4 is shown in FIG. This system is provided with an air / fuel heat exchanger 22 for exchanging heat between fuel and air introduced into the SOFC 11 in the system of the third embodiment shown in FIG. By doing so, the temperature difference between the fuel and air introduced into the SOFC 11 is reduced, and the durability of the material such as ceramic used in the SOFC 11 is improved.
The air / fuel heat exchanger 22 can also be incorporated into the system of the first or second embodiment.

実施の形態５．
実施の形態５に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を図５に示す。このシステムは、図４に示した実施の形態４のシステムにおいて、エゼクタ１７の上流側に燃料予熱器２３を配設し、エゼクタ１７により再循環される排燃料をこの燃料予熱器２３に導入するようにしたものである。これにより、システムの外部から投入された燃料は再循環される排燃料の熱によって予熱され、自己着火温度に達した時点で燃焼する。このため、エゼクタ１７での燃料の燃焼を防止することができ、システム運転の安全性が確保される。
この燃料予熱器２３は実施の形態４のシステムに限らず、実施の形態１〜３の各システムに適用することもできる。
なお、上記の実施の形態１〜５において、第１の熱回収器として蒸発器１４の代わりに温水加熱器を用いることもできる。 Embodiment 5. FIG.
The configuration of the solid oxide fuel cell system according to Embodiment 5 is shown in FIG. In this system of the fourth embodiment shown in FIG. 4, a fuel preheater 23 is disposed upstream of the ejector 17, and exhaust fuel recirculated by the ejector 17 is introduced into the fuel preheater 23. It is what I did. As a result, fuel input from the outside of the system is preheated by the heat of the recirculated exhaust fuel, and burns when it reaches the self-ignition temperature. For this reason, fuel combustion in the ejector 17 can be prevented, and the safety of system operation is ensured.
This fuel preheater 23 can be applied not only to the system of the fourth embodiment but also to each system of the first to third embodiments.
In the first to fifth embodiments, a hot water heater may be used as the first heat recovery device instead of the evaporator 14.

実施の形態６．
実施の形態６に係る固体電解質型燃料電池システムの要部構成を図６に示す。このシステムは、ＳＯＦＣ１１から排出される排燃料の一部を排燃料冷却器２４で冷却すると共にこの排燃料を排燃料ファン２５でシステムの外部から投入された燃料に混合し、さらに排燃料が混合された燃料を燃料加熱器２６で昇温させてＳＯＦＣ１１に投入するようにしたものである。このような構成とすることにより、実施の形態１〜５に示したエゼクタ１７の代わりに排燃料ファン２５を用いて排燃料を再循環させることができる。ただし、排燃料ファン２５が使用できる温度にまで排燃料を排燃料冷却器２４で冷却する必要がある。また、ＳＯＦＣ１１に投入するために、燃料加熱器２６で加熱している。 Embodiment 6 FIG.
FIG. 6 shows the main configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 6. In this system, a part of the exhaust fuel discharged from the SOFC 11 is cooled by the exhaust fuel cooler 24, and this exhaust fuel is mixed with the fuel input from the outside of the system by the exhaust fuel fan 25, and the exhaust fuel is further mixed. The heated fuel is heated by the fuel heater 26 and is then introduced into the SOFC 11. By adopting such a configuration, the exhaust fuel can be recirculated using the exhaust fuel fan 25 instead of the ejector 17 shown in the first to fifth embodiments. However, the exhaust fuel needs to be cooled by the exhaust fuel cooler 24 to a temperature at which the exhaust fuel fan 25 can be used. Further, the fuel heater 26 is used for heating to the SOFC 11.

実施の形態７．
実施の形態７に係る固体電解質型燃料電池システムの要部構成を図７に示す。このシステムは、第１の熱回収器である蒸発器１４で製造された水蒸気をドライブガスとしてエゼクタ１７に導入し、水蒸気の圧力によってＳＯＦＣ１１から排出された排燃料の一部をエゼクタ１７に吸引して再循環させるようにしたものである。エゼクタ１７の下流側あるいは上流側で外部から燃料が投入され、排燃料と共にＳＯＦＣ１１に供給される。 Embodiment 7 FIG.
FIG. 7 shows the main configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 7. In this system, the water vapor produced by the evaporator 14 as the first heat recovery device is introduced into the ejector 17 as a drive gas, and a part of the exhausted fuel discharged from the SOFC 11 is sucked into the ejector 17 by the pressure of the water vapor. And recirculated. Fuel is supplied from the outside on the downstream side or upstream side of the ejector 17 and supplied to the SOFC 11 together with the exhaust fuel.

この発明の実施の形態１に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 実施の形態２に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を示すブロック図である。6 is a block diagram showing a configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を示すブロック図である。6 is a block diagram showing a configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態４に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を示すブロック図である。6 is a block diagram showing a configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 4. FIG. 実施の形態５に係る固体電解質型燃料電池システムの構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 5. 実施の形態６に係る固体電解質型燃料電池システムの要部構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a main configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 6. 実施の形態７に係る固体電解質型燃料電池システムの要部構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a main configuration of a solid oxide fuel cell system according to Embodiment 7. 固体電解質型燃料電池を用いたコジェネレーションシステムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cogeneration system using a solid oxide fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１１ ＳＯＦＣ、１２ 燃焼器、１３ 第２の空気予熱器、１４，２０ 蒸発器、１５ 第１の空気予熱器、１６ コンプレッサ、１７，２１ エゼクタ、１８ 空気ファン、１９ インテーク空気熱交換器、２２ 空気／燃料熱交換器、２３ 燃料予熱器、２４ 排燃料冷却器、２５ 排燃料ファン、２６ 燃料加熱器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 SOFC, 12 Combustor, 13 2nd air preheater, 14,20 Evaporator, 15 1st air preheater, 16 Compressor, 17, 21 Ejector, 18 Air fan, 19 Intake air heat exchanger, 22 Air / Fuel heat exchanger, 23 Fuel preheater, 24 Waste fuel cooler, 25 Waste fuel fan, 26 Fuel heater.

Claims (3)

固体電解質型燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるシステムにおいて、
燃料電池から排出された排燃料の一部を冷却する冷却器と、
前記冷却器で冷却された排燃料を供給燃料に混合させるための排燃料ファンと、
排燃料が混合された供給燃料を昇温させる燃料加熱器と
を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池システム。 In a system for recirculating a part of the exhausted fuel discharged from the solid oxide fuel cell to the fuel cell,
A cooler for cooling part of the exhausted fuel discharged from the fuel cell;
An exhaust fuel fan for mixing the exhaust fuel cooled by the cooler with the supply fuel;
A solid oxide fuel cell system, comprising: a fuel heater that raises the temperature of the supplied fuel mixed with the exhaust fuel. 固体電解質型燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるシステムにおいて、
燃料電池から排出された排燃料と排空気とを混合して燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器からの排ガスの熱を回収する熱交換器と、
前記熱交換器から排出された排ガスをドライブガスとして燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるためのエゼクタと
を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池システム。 In a system for recirculating a part of the exhausted fuel discharged from the solid oxide fuel cell to the fuel cell,
A combustor for mixing and burning exhaust fuel and exhaust air discharged from a fuel cell;
A heat exchanger for recovering heat of exhaust gas from the combustor;
A solid oxide fuel cell system comprising: an ejector for recirculating a part of the exhausted fuel discharged from the fuel cell to the fuel cell using the exhaust gas discharged from the heat exchanger as drive gas. 固体電解質型燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるシステムにおいて、
燃料電池から排出された排燃料と排空気とを混合して燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器からの排ガスの熱を利用して水蒸気を製造する蒸発器と、
前記蒸発器で製造された水蒸気をドライブガスとして燃料電池から排出された排燃料の一部を燃料電池に再循環させるためのエゼクタと
を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池システム。 In a system for recirculating a part of the exhausted fuel discharged from the solid oxide fuel cell to the fuel cell,
A combustor for mixing and burning exhaust fuel and exhaust air discharged from a fuel cell;
An evaporator that produces water vapor using the heat of exhaust gas from the combustor;
A solid oxide fuel cell system comprising: an ejector for recirculating a part of the exhausted fuel discharged from the fuel cell to the fuel cell using water vapor produced by the evaporator as a drive gas.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011051544A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Wärtsilä Finland Oy Method and arrangement for controlling anode recirculation
JP2013243060A (en) * 2012-05-21 2013-12-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solid oxide fuel cell system and method for stopping solid oxide fuel cell system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11297336A (en) * 1998-04-09 1999-10-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Composite power generating system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11297336A (en) * 1998-04-09 1999-10-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Composite power generating system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011051544A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Wärtsilä Finland Oy Method and arrangement for controlling anode recirculation
JP2013509681A (en) * 2009-10-30 2013-03-14 ワルトシラ フィンランド オサケユキチュア Method and arrangement for controlling anode recirculation
US8580443B2 (en) 2009-10-30 2013-11-12 Convion Oy Method and arrangement for controlling anode recirculation for fuel cells using a steam jet ejector
KR101750578B1 (en) 2009-10-30 2017-06-23 콘비온 오와이 Method and arrangement for controlling anode recirculation
JP2013243060A (en) * 2012-05-21 2013-12-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solid oxide fuel cell system and method for stopping solid oxide fuel cell system

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