JPH065302A - 燃料電池発電設備の保温施工方法 - Google Patents

燃料電池発電設備の保温施工方法

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JPH065302A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電設備を小型にし、かつ放熱損出を低減さ
せてプラント効率を高めることができる燃料電池発電設
備の保温施工方法を提供する。 【構成】 保温施工した底部56の上面に保温が必要な
複数の機器10、20、30、40等を少なくとも保温
に必要な間隔を隔てて据え付け、複数の機器を配管で連
結し、複数の機器及び配管をまとめて囲む外枠50を底
部の上面に取り付け、次いで、複数の機器及び配管と外
枠との間に保温材の粒子を充填する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電設備の保
温施工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率、かつ
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備は、都市部のビルやマンション
等に分散して設置し、都市ガスを燃料として発電と冷暖
房を行うことにより、従来の送電に伴うロスが大幅に低
減でき、かつ80%以上の熱効率を発揮できるシステム
として脚光を浴びている。
【0003】かかる発電設備は、改質器と燃料電池を備
え、改質器により天然ガスを水素を含むアノードガスに
改質し、このアノードガスと空気とから燃料電池により
発電し、その余熱により温水を製造するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる発電設
備は、その特徴を十分に発揮するには、改質器と燃料電
池の他に、種々の機器、例えば脱硫器、燃料予熱器、空
気予熱器、触媒燃焼器、凝縮器、気液分離器等を必要と
する。このため、発電設備全体が大型になる問題があっ
た。
【0005】また、従来の保温施工方法では、保温を必
要とする機器や配管等をそれぞれ成形した保温材と繊維
状の保温材で囲み、そのまわりを薄い外装板で覆い、更
にバンド等で外装板を固定していた。しかし、かかる方
法では、各機器のまわりに保温施工するための作業スペ
ースを必要とするため、発電設備全体が更に大型になる
問題があった。
【0006】一方、上述した分散型の発電設備は、ビル
等に設置するために小型であることが強く要望されるた
め、各機器をできるだけ密接に配置することが不可欠と
なる。このため、高温(例えば700°C以上)に達す
る機器であっても十分な保温ができず、放熱損失が大き
くなり、プラント効率が低下する問題があった。
【0007】本発明は、かかる問題を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明は、発電設備を
小型にし、かつ放熱損出を低減させてプラント効率を高
めることができる燃料電池発電設備の保温施工方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池発
電設備の保温施工方法は、保温施工した底部の上面に保
温が必要な複数の機器を少なくとも保温に必要な間隔を
隔てて据え付け、前記複数の機器を配管で連結し、前記
複数の機器及び配管をまとめて囲む外枠を前記底部の上
面に取り付け、次いで、前記複数の機器及び配管と前記
外枠との間に保温材の粒子を充填する、ことからなる。
【0009】本発明の好ましい実施例によれば、前記保
温材の粒子は、セラミック粒子であり、かつ粗い粒子と
微細な粒子との混合物である。また、前記外枠は取り付
け前に保温施工されているのが好ましい。更に、前記複
数の機器は、燃料ガスを水素を含むアノードガスに改質
する改質器と、前記アノードガスと酸素を含むカソード
ガスとから発電する燃料電池と、燃料電池を出たアノー
ド排ガスを燃焼させる触媒燃焼器と、改質器を出た高温
のアノードガスと改質器に供給する低温の燃料ガスとの
間で熱を交換する熱交換器とからなることが好ましい。
また、前記燃料電池は溶融炭酸塩型燃料電池であり、前
記改質器はプレート型改質器であることが好ましい。
【0010】
【作用】本発明によれば、保温施工した底部の上面に保
温が必要な複数の機器を据え付け、この複数の機器を配
管で連結した後、所定の試験、例えば耐圧・気密試験、
作動試験、等を行う。複数の機器は、互いに少なくとも
保温に必要な間隔を隔てている。次いで、複数の機器及
び配管をまとめて囲む外枠を前記底部の上面に取り付け
る。この外枠は取り付け前に保温施工されているのが良
い。次いで、前記複数の機器及び配管と前記外枠との間
に保温材の粒子を充填する。この保温材の粒子は、セラ
ミック粒子であり、かつ粗い粒子と微細な粒子との混合
物であるのが良い。
【0011】この方法により、従来の施工方法のよう
に、各機器のまわりに保温施工するための作業スペース
を必要とせず、できる限り密接して配置することがで
き、設備全体を小型にすることができる。また、外枠と
各機器の間には保温材が充填されるため、従来以上に厚
く完全な保温性能を得ることができ、放熱損失が少なく
なり、プラント効率を高めることができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図1は、本発明による方法を実施するた
めの発電設備を示す全体構成図である。この図におい
て、発電設備は、燃料ガスを水素を含むアノードガスに
改質する改質器10と、前記アノードガスと酸素を含む
カソードガスとから発電する燃料電池20と、アノード
排ガスを燃焼させる触媒燃焼器30と、改質器10を出
た高温のアノードガスと改質器10に供給する低温の燃
料ガスとの間で熱を交換する熱交換器すなわち燃料予熱
器40とを備える。更に、本発電設備は、燃料ガス中に
含まれる硫黄分を除去する脱硫器12と、空気を予熱す
る空気予熱器14と、排ガス中の水分を凝縮する凝縮器
16と、凝縮した水分を分離する気液分離器18とを備
えている。
【0013】硫黄分を含む天然ガス等の燃料ガスは脱硫
器12により脱硫された後、ライン1を通って燃料加熱
器40に供給され、この燃料予熱器40で加熱されて改
質器10に供給される。
【0014】改質器10は、触媒燃焼器30から燃焼ガ
スライン6を介して供給される高温の燃焼ガスが完全燃
焼する燃焼室Coと、燃焼室からの伝熱により燃料ガス
を改質する改質室Reとからなる。改質器10は、燃焼
室Coと改質室Reを平面状にし、これを複数積層させ
たプレート型改質器であるのが良い。改質室Re内には
改質触媒が充填され、燃焼室Coで発生した高温の燃焼
ガスにより燃料ガスを水素を含む高温のアノードガスに
改質する。放熱により温度が下がった燃焼排ガスは、燃
焼排ガスライン7を介して空気予熱器14に供給されて
空気を加熱し、次いで、凝縮器16及び気液分離器18
により水分が除去される。一方、改質器10を出た高温
のアノードガスは、アノードガスライン2を介して燃料
予熱器40に供給され、この燃料予熱器40で冷却さ
れ、燃料電池20に供給される。
【0015】燃料電池20は、アノードガスが通過する
アノード側Aと、カソードガスが通過するカソード側C
とからなり、アノードガス中の水素、一酸化炭素と、カ
ソードガス中の酸素、二酸化炭素とから化学反応により
電気を発生するようになっている。燃料電池20は、溶
融炭酸塩型燃料電池であるのが良い。
【0016】燃料電池20を出たアノード排ガスとカソ
ード排ガスはアノード排ガスライン4及びカソード排ガ
スライン5を介して触媒燃焼器30に供給される。この
触媒燃焼器30内には、ハニカム状のニッケルを主成分
とする燃焼触媒が充填されており、アノード排ガスに含
まれる未燃分をカソード排ガスに含まれる酸素により燃
焼させるようになっている。この触媒燃焼器30で発生
した高温の燃焼ガスはライン6を介して改質器10の燃
焼室Coに供給される。
【0017】なお、触媒燃焼器30を用いずに、改質器
10の燃焼室でアノード排ガスを直接燃焼させる場合も
ある。
【0018】燃料電池20のカソードガスライン3には
空気源(図示せず)から空気ライン8、空気予熱器14
を介して空気が供給される。この空気ライン8には凝縮
器16及び気液分離器18により水分が除去された燃焼
排ガスの一部が供給され、電池の反応に必要な二酸化炭
素を供給するようになっている。
【0019】更に、燃料電池のカソード側Cを通過した
カソード排ガスの一部はカソード循環ライン9を介して
カソードライン3に循環される。このカソード循環ライ
ン9には通常、熱交換器(図示せず)、ブロア22が設
けられ、循環するカソードガスの温度、流量を制御でき
るようになっている。
【0020】上記発電設備では、改質器10、燃料電池
20、触媒燃焼器30、燃料予熱器40、及びそれらの
間の配管が、特に高温であり十分な保温施工を必要とす
る。このため、これらの機器を共通の外枠内に格納する
のが良い。すなわち、例えば図1において、一点鎖線で
囲んだ機器及び配管のすべてを1つの外枠50内に格納
する。
【0021】その他の機器、例えば、図1における脱硫
器12、空気予熱器14、凝縮器16、及び気液分離器
18は、比較的運転温度が低いため外枠50内に格納し
なくても良い。
【0022】図2は図1で一点鎖線で囲んだ機器及び配
管を共通の外枠50に格納した状態を示す模式的断面図
である。この図に示すように、外枠50には保温材の粒
子を内部に充填するための投入口52と、保温材の粒子
を取り出すための取出口54とが設けられている。投入
口52は外枠50の上部に設けられ、取出口54は下部
に設けられるのがよい。粒子の充填は、空気輸送等を用
いてもよく、或いは単に内部にコンベア等で投入しても
良い。充填した粒子は、適当な方法、例えば振動や棒突
き等で適当な密度にする。また、図に示すように、制御
弁のアクチュエータ部や電動機等は制御と放熱のため
に、外枠の外側に出るように外枠を作っておく。
【0023】本発電設備の保温施工は、以下の手順で行
う。まず、保温施工した底部56の上面に保温が必要な
複数の機器10、20、30、40等を少なくとも保温
に必要な間隔を隔てて据え付ける。この間隔は外枠内が
完全に保温材で充填された状態で必要な最小寸法にすれ
ばよく、特に保守や作業のための空間を必要としない。
【0024】次いで、前記複数の機器10、20、3
0、40等を配管で連結する。各機器の作動試験や、耐
圧試験等はこの段階で行うのが良い。次いで、前記複数
の機器及び配管をまとめて囲む外枠50を前記底部56
の上面に取り付ける。この外枠50は取り付け前に例え
ば内面が保温性能の高い保温材、例えば、シリカウール
やカオール等で十分に保温施工されているのが良い。
【0025】次いで、前記複数の機器及び配管と前記外
枠との間に保温材の粒子を充填する。この保温材の粒子
は、700〜800°Cの高温に耐える保温材、例え
ば、セラミック、シリカ、ケイ酸カルシウム、パーライ
ト等の粒子であり、かつ粗い粒子と微細な粒子との混合
物であるのが良い。これにより、粒子の充填率を調節
し、必要な保温性能を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明による保温施工方法により、従来
の施工方法のように、各機器のまわりに保温施工するた
めの作業スペースを必要とせず、できる限り密接して配
置することができ、設備全体を小型にすることができ
る。また、外枠と各機器の間には保温材が充填されるた
め、従来以上に厚く完全な保温性能を得ることができ、
放熱損失が少なくなり、プラント効率を高めることがで
きる。
【0027】従って、本発明により発電設備を小型に
し、かつ放熱損出を低減させてプラント効率を高めるこ
とができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による発電装置を示す全体構成図であ
る。
【図2】図1で一点鎖線で囲んだ機器及び配管を共通の
外枠に格納した状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 燃料ガスライン 2 アノードガスライン 3 カソードガスライン 4 アノード排ガスライン 5 カソード排ガスライン 6 燃焼ガスライン 7 燃焼排ガスライン 8 カソードガスライン 9 カソード循環ライン 10 改質器 12 脱硫器 14 空気予熱器 16 凝縮器 18 気液分離器 20 燃料電池 30 触媒燃焼器 40 燃料予熱器 50 外枠 56 外枠の底部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 保温施工した底部の上面に保温が必要な
    複数の機器を少なくとも保温に必要な間隔を隔てて据え
    付け、 前記複数の機器を配管で連結し、 前記複数の機器及び配管をまとめて囲む外枠を前記底部
    の上面に取り付け、 次いで、前記複数の機器及び配管と前記外枠との間に保
    温材の粒子を充填する、ことからなる燃料電池発電設備
    の保温施工方法。
  2. 【請求項2】 前記保温材の粒子は、セラミック粒子で
    あり、かつ粗い粒子と微細な粒子との混合物である、こ
    とを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記外枠は取り付け前に保温施工されて
    いる、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記複数の機器は、燃料ガスを水素を含
    むアノードガスに改質する改質器と、前記アノードガス
    と酸素を含むカソードガスとから発電する燃料電池と、
    燃料電池を出たアノード排ガスを燃焼させる触媒燃焼器
    と、改質器を出た高温のアノードガスと改質器に供給す
    る低温の燃料ガスとの間で熱を交換する熱交換器とから
    なる、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記燃料電池は溶融炭酸塩型燃料電池で
    あり、前記改質器はプレート型改質器である、ことを特
    徴とする請求項4に記載の方法。
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