JP5371554B2 - 固体酸化物形燃料電池システム - Google Patents
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Description
前記貯湯システムは、熱を温水として蓄熱する貯湯タンクと、前記貯湯タンクからの循環水と前記固体酸化物形燃料電池からの排気ガスとの間で熱交換する熱交換器と、前記貯湯タンクからの循環水を前記熱交換器を通して循環するための循環流路と、前記循環流路に配設された循環ポンプと、前記循環流路の前記熱交換器よりも上流側に配設された放熱手段と、を備えており、
通常の運転状態で運転する通常運転モードの運転と前記通常運転モードよりも水蒸気の回収が多い運転状態で運転する水回収モードの運転とが選択できるように構成され、前記水回収タンクの水の水位が低水位まで低下すると、前記制御手段は、前記通常運転モードの運転から前記水回収運転モードの運転に切り換えるように制御し、
前記水回収運転モードの運転において、前記貯湯タンクにおける蓄熱状態が所定蓄熱状態以上であるときには、前記制御手段は、前記循環ポンプ及び前記放熱手段を作動させて前記循環流路を通して流れる循環水の熱を放熱し、また前記固体酸化物形燃料電池が劣化状態にあるときには、前記制御手段は、前記流量制御手段を制御して前記改質器に送給される原燃料の供給量を少なくして前記固体酸化物形燃料電池の発電出力を低下させることを特徴とする。
前記貯湯システムは、熱を温水として蓄熱する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに水を供給する水供給流路と、前記貯湯タンクからの循環水と前記固体酸化物形燃料電池からの排気ガスとの間で熱交換する熱交換器と、前記貯湯タンクからの循環水を前記熱交換器を通して循環するための循環流路と、前記循環流路に配設された循環ポンプと、前記循環流路に接続された排水流路と、前記排水流路に配設された排水弁とを備えており、
通常の運転状態で運転する通常運転モードの運転と前記通常運転モードよりも水蒸気の回収が多い運転状態で運転する水回収モードの運転とが選択できるように構成され、前記水回収タンクの水の水位が低水位まで低下すると、前記制御手段は、前記通常運転モードの運転から前記水回収運転モードの運転に切り換えるように制御し、
前記水回収運転モードの運転において、前記貯湯タンクにおける蓄熱状態が所定蓄熱状態以上であるときには、前記制御手段は、前記循環ポンプを作動させるとともに前記排水弁を開状態にして前記貯湯タンクからの循環水を前記循環流路及び前記排水流路を通して外部に排水し、また前記固体酸化物形燃料電池が劣化状態にあるときには、前記制御手段は、前記流量制御手段を制御して前記改質器に送給される原燃料の供給量を少なくして前記固体酸化物形燃料電池の発電出力を低下させることを特徴とする。
また、水回収運転モードの運転において、貯湯タンクにおける蓄熱状態が所定蓄熱状態以上であるときには、放熱手段を作動させて循環流路を通して流れる循環水の熱を放熱するので、循環水の入口温度を下げて熱交換器における熱交換効率を上げて排気ガス中の水蒸気の回収を高めることができ、また固体酸化物形燃料電池が劣化状態にあるときには、流量制御手段を制御して改質器に送給される原燃料の供給量を少なくして固体酸化物形燃料電池の発電出力を低下させるので、排気ガス量を抑えて熱交換器通過後の排気ガス温度を低下させることで排気ガス中の水蒸気の回収を高めることができ、このように固体酸化物形燃料電池システムの運転状況に応じて稼働状態を選択し、その運転状況に応じて水の回収を高めることができる。
また、水回収運転モードの運転において、貯湯タンクにおける蓄熱状態が所定蓄熱状態以上であるときには、排水弁を開状態にして貯湯タンクからの循環水を外部に排水するので、この循環水の排出によって新たな水が水供給流路を通して貯湯タンクに供給され、この新たな水が循環流路を通して流れるようになり、これによって、入口温度を下げて熱交換器における熱交換効率を上げて排気ガス中の水蒸気の回収を高めることができ、また固体酸化物形燃料電池が劣化状態にあるときには、流量制御手段を制御して改質器に送給される原燃料の供給量を少なくして固体酸化物形燃料電池の発電出力を低下させるので、排気ガス量を抑えて熱交換器通過後の排気ガス温度を低下させることで排気ガス中の水蒸気の回収を高めることができ、このようにしても、その運転状況に応じて水の回収を高めることができる。
4 改質器
6 固体酸化物形燃料電池
8 送風装置
50,50A 凝縮回収手段
51,51A 水回収タンク
52 水送給手段
54 熱交換器
56,56A 不純物除去手段
60 貯湯システム
64 貯湯タンク
82,84 オーバーフロー手段
90 水位検知手段
100,100A 制御手段
104 モード切換手段
106 運転判定手段
124 補給流路
Claims (4)
- 原燃料を水蒸気改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元によって発電を行う固体酸化物形燃料電池と、酸化材を前記固体酸化物形燃料電池に送給するための送風装置と、前記改質器に送給される原燃料の供給量を制御するための流量制御弁と、前記流量制御弁及び前記送風装置の動作を制御するための制御手段と、前記固体酸化物形燃料電池から発生する排気ガスの熱を蓄熱するための貯湯システムと、前記固体酸化物形燃料電池からの排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮して回収するための凝縮回収手段と、前記凝縮回収手段により回収された水を貯めるための水回収タンクと、前記水回収タンクに回収された水を前記改質器に送給するための水送給手段と、を備えており、
前記貯湯システムは、熱を温水として蓄熱する貯湯タンクと、前記貯湯タンクからの循環水と前記固体酸化物形燃料電池からの排気ガスとの間で熱交換する熱交換器と、前記貯湯タンクからの循環水を前記熱交換器を通して循環するための循環流路と、前記循環流路に配設された循環ポンプと、前記循環流路の前記熱交換器よりも上流側に配設された放熱手段と、を備えており、
通常の運転状態で運転する通常運転モードの運転と前記通常運転モードよりも水蒸気の回収が多い運転状態で運転する水回収モードの運転とが選択できるように構成され、前記水回収タンクの水の水位が低水位まで低下すると、前記制御手段は、前記通常運転モードの運転から前記水回収運転モードの運転に切り換えるように制御し、
前記水回収運転モードの運転において、前記貯湯タンクにおける蓄熱状態が所定蓄熱状態以上であるときには、前記制御手段は、前記循環ポンプ及び前記放熱手段を作動させて前記循環流路を通して流れる循環水の熱を放熱し、また前記固体酸化物形燃料電池が劣化状態にあるときには、前記制御手段は、前記流量制御手段を制御して前記改質器に送給される原燃料の供給量を少なくして前記固体酸化物形燃料電池の発電出力を低下させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。 - 原燃料を水蒸気改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元によって発電を行う固体酸化物形燃料電池と、酸化材を前記固体酸化物形燃料電池に送給するための送風装置と、前記改質器に送給される原燃料の供給量を制御するための流量制御弁と、前記流量制御弁及び前記送風装置の動作を制御するための制御手段と、前記固体酸化物形燃料電池から発生する排気ガスの熱を蓄熱するための貯湯システムと、前記固体酸化物形燃料電池からの排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮して回収するための凝縮回収手段と、前記凝縮回収手段により回収された水を貯めるための水回収タンクと、前記水回収タンクに回収された水を前記改質器に送給するための水送給手段と、を備えており、
前記貯湯システムは、熱を温水として蓄熱する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに水を供給する水供給流路と、前記貯湯タンクからの循環水と前記固体酸化物形燃料電池からの排気ガスとの間で熱交換する熱交換器と、前記貯湯タンクからの循環水を前記熱交換器を通して循環するための循環流路と、前記循環流路に配設された循環ポンプと、前記循環流路に接続された排水流路と、前記排水流路に配設された排水弁とを備えており、
通常の運転状態で運転する通常運転モードの運転と前記通常運転モードよりも水蒸気の回収が多い運転状態で運転する水回収モードの運転とが選択できるように構成され、前記水回収タンクの水の水位が低水位まで低下すると、前記制御手段は、前記通常運転モードの運転から前記水回収運転モードの運転に切り換えるように制御し、
前記水回収運転モードの運転において、前記貯湯タンクにおける蓄熱状態が所定蓄熱状態以上であるときには、前記制御手段は、前記循環ポンプを作動させるとともに前記排水弁を開状態にして前記貯湯タンクからの循環水を前記循環流路及び前記排水流路を通して外部に排水し、また前記固体酸化物形燃料電池が劣化状態にあるときには、前記制御手段は、前記流量制御手段を制御して前記改質器に送給される原燃料の供給量を少なくして前記固体酸化物形燃料電池の発電出力を低下させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記排水流路には、前記水回収タンクに水を補給するための補給流路が接続され、前記排水流路と前記補給流路との接続部に流路切換弁が配設され、前記流路切換弁は、前記貯湯タンクからの循環水を外部に排水する第1の切換状態にあるときには前記排水流路を連通し、また前記貯湯タンクからの循環水を前記水回収タンクに補給する第2の切換状態にあるときには前記排水流路と前記補給流路とを接続することを特徴とする請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記循環流路には、前記水回収タンクに水を補給するための補給流路が設けられ、前記循環流路と前記補給流路との接続部に流路切換弁が配設され、前記流路切換弁は、前記貯湯タンクからの循環水を循環する第1の切換状態にあるときには前記循環流路を連通し、また前記貯湯タンクからの循環水を前記水回収タンクに補給する第2の切換状態にあるときには前記前記循環流路と前記補給流路とを接続することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
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