JPH01186568A - 燃料電池発電プラント - Google Patents

燃料電池発電プラント

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Publication number
JPH01186568A
JPH01186568A JP63003723A JP372388A JPH01186568A JP H01186568 A JPH01186568 A JP H01186568A JP 63003723 A JP63003723 A JP 63003723A JP 372388 A JP372388 A JP 372388A JP H01186568 A JPH01186568 A JP H01186568A
Authority
JP
Japan
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air
plant
instrumentation
nitrogen gas
fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP63003723A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomio Nagumo
南雲 富夫
Toshio Kasano
笠野 利夫
Minoru Izumitani
泉谷 稔
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04228Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
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    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計装用空気の喪失、動力電源喪失等の異常時
における燃料電池発電プラントの運転。
停止に関する。
〔従来の技術〕
従来、計装用空気の喪失、動力電源喪失等の異常時に燃
料電池発電プラントの運転を停止するためフェイルセー
フで閉となる遮断弁やフェイルセーフで開となる放出弁
を設け、これらの弁の作動により燃料電池本体の電極間
の差圧を所定の範囲内に抑えるようにしたものが知られ
ており、例えば、特開昭59−186273号公報によ
り開示されている。
しかし、こうした異常時に計装用空気の供給が中断され
ると、プラントの運転、停止に係る制御系はその機能を
喪失し、制御不能となるが、従来能の空気供給源より計
装用空気を補給するといったバックアップのシステムは
考慮されていなかった。
以下、従来の方式を第2図に示す燃料電池発電プラント
の計装用空気供給システムの系統図1こより説明すると
1図において29は計装用空気供給装置、30は計装用
空気配管、38.39は弁で計装用空気配管30はプラ
ントの運転に係る制御系への第1配管30aとプラント
の停止に係る制御系への第2配管30bに分岐し、計装
用空気供給源に異常が発生した場合プラントの制御は不
従来技術では計装用空気の喪失、動力電源の喪失等の異
常時に、プラントの制御、特にプラントの停止に不可欠
の重要な制御、即ち燃料電池本体の燃料極と空気極との
極間差圧を抑えるための差圧制御、燃料改質器内の燃料
改質管と燃焼部の差圧を制限値内に抑えるための窒素ガ
スによる可燃ガスの放出制御等が不能となるといった問
題があった・ 本発明は、プラントの異常時における計装用空気供給の
ためのバックアップシステムを確立し、プラントの安定
運転を確保し、動力電源の肖失時においても安全にプラ
ントを停止させることができるような燃料電池発電プラ
ントを提供すること本発明では、空気供給遮断弁と減圧
弁を介して起動用空気供給装置と計装用空気配管を結ぶ
第1の計装用空気バックアップ配管と、窒素ガス供給遮
断弁と減圧弁を介して窒素ガス供給設備と上記計装用空
気配管を結ぶ第2の計装用空気バックアップ配管とを設
け、プラントの異常時にこれら第1および第2の計装用
空気バックアップ用配管を通して上記起動用空気供給装
置および上記窒素ガス供給装置より上記計装用空気配管
へ空気および窒素ガスを送り込み、プラントの運転、停
止に係る制御系への計装用空気を確保するようにしたこ
とを特徴とする。
〔作用〕
本発明では、第1の計装用空気バックアップ用配管に空
気供給遮断弁を介在させ、また第2の計装用空気バック
アップ用配管に窒素ガス供給遮断弁を介在させ、計装用
空気が喪失した場合、計装用空気供給装置よりの異常信
号により上記空気供給遮断弁を開路して起動用空気供給
装置よりの空気を上記第1の計装用空気バックアップ用
配管を通して計装用空気配管に送り込み、これで不足す
る分は上記窒素ガス供給遮断弁を開路して窒素ガス供給
設備よりの窒素ガスを上記第2の計装用空気バックアッ
プ用配管を通して上記計装用空気配管に補給し、プラン
トの運転、停止に係る制御系への計装用空気の供給を確
保する。また、プラントの動力電源が喪失した場合、上
記窒素ガス供給遮断弁が開略し、上記窒素ガス供給設備
よりの窒素ガスを上記第2の計装用空気バックアップ用
配管を通して上記計装用空気配管に送り込み、プラント
の運転に係る制御系への上記窒素ガスの供給は遮断し、
プラントの停止に係る制御系のみに上記窒素ガスを供給
してプラントを安全に制御する。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。第1図は本実施例を示す燃料電池発電プラントの系
統構成図である。図において、1は燃料電池本体で燃料
極2.空気極3および電解室4により構成されている。
5は燃料改質器で燃料改質管6および燃焼部7より構成
され、外部よりの原燃料は燃料改質器5の燃料改質管6
に供給され、燃料改質管6で改質された燃料は燃料電池
本体1の燃料極2に供給される。燃料改質器5の燃焼部
7には燃料極2より排出される残余のガスと酸化剤とし
ての空気が供給されて燃料改質¥t6を加熱するが、プ
ラントの起動時には原燃料が供給されるようになってい
る。8は補助燃焼器、9はタービン、10はタービン9
により駆動されるコンプレッサで、補助燃焼器8は原燃
料とコンプレッサ10よりの空気が供給され、燃料改質
器5の燃焼部7よりの燃焼排ガスにより燃焼度を加減し
てタービンを運転する。また、コンプレッサ10よりの
空気は補助燃焼器8のほか、燃、料電池本体1の空気極
3および燃料改質器5の燃焼部7に供給される。11は
タービン9の起動用空気供給装置、12は起動用空気供
給遮断弁で、常時は閉路しておりタービン9の起動時に
開路し、起動用空気供給装置11よりの空気で起動時の
タービン9の助走を行なうようにしている。13〜16
は原燃料を燃料改質器5の燃料改質管6と燃焼部7およ
び補助燃焼器8へ供給する配管系に設けられた原燃料供
給遮断弁、17は燃料改質器5の燃料改質管6より送り
出される改質燃料ガスの供給を遮断するための電池燃料
供給遮断弁、18は上記改質燃料ガスの放出弁、19は
燃料電池本体1の燃料極2より送り出される残余の可燃
ガスの流出を抑え燃料電池本体の電極間差圧を調節する
制御弁、20は燃料改質器5の燃料部7よりの燃焼排ガ
スを補助燃焼器8へ供給する配管系に設けられた排ガス
供給遮断弁、21は上記燃焼排ガスの放出弁、22〜2
4はコンプレッサ10よりの空気を燃料電池本体1の空
気極3.燃料改質器5の燃料改質管6および補助燃焼器
8へ供給する配管系に設けられた空気供給遮断弁、25
は窒素ガス供給設備、26〜28はプラントの緊急停止
時に窒素ガスを燃料電池本体1の空気極3.燃料改質器
5の燃料改質管6および補助燃焼器8へ供給する配管系
に饅けられた窒素ガス供給遮断弁、29は計装用空気供
給装置、30は計装用空気配管。
31は選択弁で、計装用空気配管30はプラントの運転
に係る制御系への第1配管30aとプラントの停止に係
る制御系への第2配管30bに分岐し、第1配管30a
には選択弁31が設けられている。32は起動用空気供
給装置11と計装用空気配管30を結ぶ第1の計装用空
気バックアップ用配管、33はこの配管系に設けられ、
空気を遮断するための空気遮断弁、34は減圧弁、35
は窒素ガス供給設備25と計装用空気配管30を結ぶ第
2の計装用空気バックアップ用配管、36はこの配管系
に設けられ、窒素ガスの供給を遮断するための窒素ガス
供給遮断弁、37は減圧弁である。
以上の如く構成された燃料電池発電プラントは通常の運
転状態において、原燃料供給遮断弁13〜16.電池燃
料供給遮断弁17.制御弁19゜排ガス供給遮断弁20
、および空気供給遮断弁22〜24をすべて開路する。
原燃料は燃料改質器5の燃料改質管6と燃焼部7および
補助燃焼器8に供給される一方、タービン9の運転によ
りコンプレッサ10が作動し、コンプレッサ10より送
り出された空気は燃料電池本体1の空気極3゜燃料改質
器5の燃焼部7および補助燃焼器8に供給され、また燃
料改質器5の燃料改質管6により改質された改質燃料ガ
スが燃料電池本体1の燃料極2に供給されて燃料電池の
電極反応が進行する。
この状態では、窒素ガス供給遮断弁26〜28および放
出弁18〜21は閉路しているが、プラントを停止する
場合、窒素ガス供給遮断弁26〜28を開路し、窒素ガ
ス供給設備25からの窒素ガスを燃料電池本体1の空気
極3.燃料改質器5の燃料改質管6および補助燃焼器8
に供給し、窒素ガスによる可燃ガスのパージを行ない、
放出弁18.21を開路し、その他の弁を閉路する。−
方、計装用空気供給装置29よりの空気は、計装用空気
配管30の第2配管30bを通ってプラントの停止に係
る制御系に供給され、燃料電池本体1の燃料極2および
空気極3の極間差圧を所定値内に抑えるための制御、燃
料改質器5の燃料改質管6と燃焼部7の差圧を制限値内
に抑えるための窒素ガスによる可燃ガスの放出制御等を
行ない、安全にプラントを停止させる。
このように、プラントの運転、停止のため、その制御系
に計装用空気を供給しているが、プラントの停止に際し
て上記制御は欠かすことのできないものであり、プラン
トの異常時においても計装用空気の供給を確保する必要
がある。
以上の如く、本実施例の燃料電池発電プラントでは異常
時に計装用空気を計装用空気配管30に送り込むための
第1および第2の計装用空気バックアップ用配管31お
よび35を設け、起動用空気供給装置11よりの空気お
よび窒素ガス供給設備25よりの窒素ガスをプラントの
運転、停止に係る制御系に供給するようにしたので異常
時にプラントを安全に停止させることが可能となる。
以下、その作動について説明する。
プラントの正常運転時は計装用空気供給装置29より空
気がプラントの運転、停止に係る制御系へ供給されてい
るが、計装用空気供給装置29に異常が発生し、計装用
空気が喪失すると異常信号により起動用空気供給装置1
1が起動し、空気供給遮断弁33を開路し、第1の計装
用空気バックアップ用配管32を通して計装用空気配管
30に空気を送り込む。起動用空気供給袋@11よりの
空気で不足する場合は、窒素ガス供給遮断弁を開路して
、第2の計装用空気バックアップ用配管35を通して窒
素ガス供給設備25よりの窒素ガスを計装用空気配管3
0に送り込んで不足分を補充し、プラントの運転、制御
系への計装用空気の供給を確保する。
また、プラントの動力電源が喪失した場合、窒素ガス供
給設備25よりの窒素ガスのみによる計装用空気の補給
となるので、可燃ガスのパージに必要な窒素ガスの供給
を確保するため、選択弁30を閉路して、プラントの運
転に係る制御系への窒素ガスの流入を抑制し、計装用空
気配管30の第2配管30bのみに窒素ガスを送り込み
安全にプラントを停止させる。
このようにして1本発明によれば計装用空気供給装置2
9に異常が発生しても、別の供給源より計装用空気を補
給することが可能となり、プラントの運転、停止に係る
制御系を作動させ安全にプラントを運転、停止させるこ
とができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、燃料電池発電プラントの異常時におけ
る計装用空気供給のためのバックアップシステムを確立
し、プラントの安定運転を確保し、プラントの動力電源
の喪失時においても安全にプラントを停止させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による燃料電池発電プラントの一実施例
を示す系統構成図、第2図は従来の燃料電池発電プラン
トにおける計装用空気供給システムの系統図である。 1・・・燃料電池本体、2・・・燃料極、3・・・空気
極、5・・・燃料改質器、6・・・、燃料改質管、7・
・・燃焼部、8・・・補助燃焼器、9・・・タービン、
10・・・コンプレッサ、11・・・起動用空気供給装
置、13〜16・・・原燃料供給遮断弁、17・・・電
池燃料供給遮断弁、22〜24・・・空気供給遮断弁、
25・・・窒素ガス供給設備、26〜28・・・窒素ガ
ス供給遮断弁、29・・・計装用空気供給装置、30・
・・計装用空気配管、31・・・選択弁、32・・・第
1の計装用空気バックアップ用配管、33・・・空気供
給遮断弁、35・・・第2の計装用空気バックアップ用
配管、36・・・窒素ガス供給遮断弁。 高2−図 3只

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、タービンと、該タービンにより駆動され、加圧され
    た空気を供給するコンプレッサと、原燃料を通す燃料改
    質管と該燃料改質管を加熱する燃焼部とを有する燃料改
    質器と、上記燃料改質管により改質された改質燃料ガス
    が供給される燃料極と上記コンプレッサよりの空気が供
    給される空気極とを有する燃料電池本体と、上記原燃料
    と上記コンプレッサよりの空気および上記燃料改質器の
    燃焼部よりの燃焼排ガスが供給され、上記タービンへ供
    給する燃料の燃焼度を加減する補助燃焼器と、上記ター
    ビンの起動用空気を供給する起動用空気供給装置と、計
    装用空気配管を通してプラントの運転、停止に係る制御
    系へ空気を供給する計装用空気供給装置と、プラントの
    停止時、窒素ガスを上記燃料電池本体と上記燃料改質器
    の燃料改質管および上記補助燃焼器に供給する窒素ガス
    供給設備とを備えた燃料電池発電プラントにおいて、空
    気供給遮断弁を介して上記起動用空気供給装置と上記計
    装用空気配管を結ぶ第1の計装用空気バックアップ用配
    管と、窒素ガス供給遮断弁を介して上記窒素ガス供給設
    備と上記計装用空気配管を結ぶ第2の計装用空気バック
    アップ用配管とを設け、プラントの異常時にこれら第1
    および第2の計装用空気バックアップ用配管を通して上
    記起動用空気供給装置および上記窒素ガス供給装置より
    上記計装用空気配管へ空気および窒素ガスを送り込み、
    プラントの運転、停止に係る制御系への計装用空気を確
    保するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラン
    ト。 2、上記プラントの異常時のうち、上記計装用空気供給
    装置の故障により計装用空気が喪失した場合、まず上記
    第1の計装用空気バックアップ用配管により上記起動用
    空気供給装置より上記計装用空気配管に空気を送り込み
    、その不足分は上記第2の計装用空気バックアップ用配
    管により上記窒素ガス供給設備より上記計装用配管に窒
    素ガスを送り込むようにした特許請求範囲第1項記載の
    燃料電池発電プラント。 3、上記プラントの異常時のうち、プラントの動力電源
    が喪失した場合、上記第2の計装用空気バックアップ用
    配管により上記窒素ガス供給設備より上記計装用空気配
    管に窒素ガスを送り込み、該窒素ガスをプラントの停止
    に係る制御系のみに供給するようにした特許請求範囲第
    1項記載の燃料電池発電プラント。
JP63003723A 1988-01-13 1988-01-13 燃料電池発電プラント Pending JPH01186568A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5702994A (en) * 1991-10-05 1997-12-30 Besma Beschichtungsmassen Gmbh Moldable film for fastening to a base and shielding from radiation or for insulation of electrically conducting parts
JP2007502003A (ja) * 2003-08-08 2007-02-01 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション 燃料電池の排出浄化のための方法及び装置

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