JPH0828232B2

JPH0828232B2 - 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置

Info

Publication number: JPH0828232B2
Application number: JP1199094A
Authority: JP
Inventors: 宏▲吉▼ 上松
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH0364865A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換させるエネルギー部門で用いる燃料電池の
うち、溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置に関するもので
ある。

［従来の技術］現在までに提案されている溶融炭酸塩型燃料電池は、
電解質としての溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませて
なるタイル（電解質板）を、カソード（酸素極）とアノ
ード（燃料極）の両電極で両面から挟み、カソード側に
酸化ガスを供給すると共にアノード側に燃料ガスを供給
することによりカソードとアノードとの間で発生する電
位差により発電が行われるようにしたものを１セルと
し、各セルをセパレータを介し多層に積層してスタック
とするようにしてある。

かかる構成の溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電装置
において、燃料ガスに天然ガスを用いる場合の従来一般
的なシステム系統構成としては、第８図に示す如きもの
がある。すなわち、タイル１を両側からカソード２とア
ノード３とで挟んでなる燃料電池Ｉのカソード２には酸
化ガスを供給するため、空気Ａを圧縮機４で圧縮させた
後、冷却器５で冷却し、更に圧縮機６で圧縮して空気予
熱器７で予熱し、ライン８によりカソード２に供給する
と共に、一部を改質器10に分岐ライン９により供給し、
カソード２から排出されたカソード出口ガスCGはライン
11を経てタービン12に導き、更に、上記空気予熱器７を
通して排出されるようにしてある。一方、燃料電池Ｉの
アノード３から排出されたアノード出口ガスAGには水分
が含まれているため、このアノード出口ガス中の水分を
一旦ガスと分離した後に、分離した水H₂Oを系統内に入
れるという手法を採ることが常識化されている。そのた
めに、燃料電池のアノード３から排出されたアノード出
口ガスAGは、冷却されたガスとの熱交換器13を通した
後、天然ガスNGと熱交換させる予熱器14、蒸発器15を経
て冷却器16に導き、ここで凝縮させて気液分離機17にて
ガスと水とに分離し、ガスはブロワ18にて上記熱交換器
13へのライン19を通して改質器10の燃焼室側へ導くよう
にすると共に、水H₂Oはポンプ20で加圧されて給水加熱
器21へ送られ、ここで加熱されて蒸気としてライン22よ
り蒸発器15を経て改質器10の入口側に供給されて天然ガ
スNGと混ぜられるようにしてあり、改質器10で製造され
た燃料は配管23により燃料電池Ｉのアノード３に、又、
改質器10の燃焼室から排出された炭酸ガスを含むガスは
ライン24より上記ライン８の空気とともに燃料電池Ｉの
カソード２にそれぞれ供給されるようにしてある。25は
脱硫器である。

しかし、上述した従来の天然ガスを燃料とする溶融炭
酸塩型燃料電池発電装置では、改質器で多量の燃料を必
要とし、それが発電効率を低下させる主な原因となって
いた。又、排熱から蒸気を回収し、その蒸気を改質原料
として使用させるようにするために、アノード出口ガス
中の水分を一旦ガスと分離した後、再び水分を蒸発させ
て蒸気として改質器10の入口へ供給するようにしてある
ため、自ら回収した蒸気を系統内で消費してしまうこと
から排熱を有効に使用できないばかりでなく、システム
としての熱効率も下がると同時に、設備的にも蒸発器1
5、凝縮器16、給水加熱器21等が不可欠で構成が複雑と
なっている。

かかる問題点を解消するものとして、近年、第９図に
示す如き構成の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置が提案さ
れている。この発電装置は、改質器10の改質原料として
蒸気を使うことに代えて、燃料電池Ｉのアノード３から
排出されたアノード出口ガスを使用するようにしたもの
で、天然ガスNGをブロワ26で加圧した後、予熱器27、脱
硫器25を経て改質室のみからなる改室器28に導くように
し、更に、改質器28から予熱器27、ブロワ29を経て燃料
電池Ｉのアノード３に供給するようにし、該アノード３
から排出されたアノード出口ガスAGを直接上記改質器28
の入口側に導いて天然ガスとともに改質器28に供給させ
るようにすると共に、上記アノード出口ガスAGの一部
を、ライン８途中に設けた触媒燃焼器30に導くように
し、該触媒燃焼器30から空気Ａとともに燃料電池Ｉのカ
ソード２へ供給させるようにしてあり、アノード出口ガ
スの顕熱のみで天然ガスの改質を行わせるようにしたも
のである。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記蒸気に代えてアノード出口ガスを使用
し且つアノード出口ガスAGの顕熱のみで改質を行わせる
ようにしたものでは、改質器における多量の燃料消費及
び蒸気を改質原料とする方式の諸問題を解消できる利点
はあるが、反面、次のような問題がある。すなわち、アノード出口ガスのみの顕熱で改質器の反応熱をま
かなおうとすると、大量のアノードガス循環が必要で、
改質ガス中の燃料濃度（H₂、CO₂）が希薄になり、電池
の性能が落ち、発電効率が下がること、改質温度が燃料電池の運転温度より低くなるので、
改質率が高くとれないこと、アノード出口ガスを改質原料としての天然ガスNGに
直接混合させるだけでは、改質器内の温度はアノード出
口ガスの顕熱消費で入口側に比して出口側が低くなる温
度パターンとなり、改質率が悪くなる。

等の問題がある。

そこで、本発明は、従来の改質器で多量の燃料を消費
する欠点を除去した上で、改質器での改質温度が入口よ
りも出口側で低くなるパターンを改善すると共に、発電
効率、改質率の向上が図れるようにしようとするもので
ある。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記課題を解決するために、燃料を改質器
で改質した後、燃料電池のアノードに供給するように
し、一方、空気を予熱して燃料電池のカソードに供給す
るようにしてある溶融炭酸塩型燃料電池発電装置におい
て、上記燃料電池のカソードから排出されたカソード出
口ガスを直接改質器の熱源として、又はカソード出口ガ
スをそのまま触媒燃焼器に導き、そこでアノード出口ガ
スを燃焼させてカソード出口ガス温度以上の高温ガスと
して改質器の熱源として改質器の加熱室側に供給するよ
うにした構成とし、又、改質器内に、改質原料の自己顕
熱を消費して改質反応を起こさせるゾーンと、他の熱源
により加熱させて改質反応を起こさせるゾーンを有する
構成とし、前者のゾーンにはアノード出口ガスを改質原
料の一部として供給するようにして、600℃以上の高温
の改質原料を供給させるようにする。

［作用］カソードから排出された高温のカソード出口ガスを改
質器の加熱室に熱源として供給させて、該カソード出口
ガスが持つ顕熱を改質反応に必要な熱源の一部として利
用するため、改質器の加熱のための燃料を著しく節約す
るか不要とし、且つ改質反応の温度を高くすることがで
きて、改質率を高めることができ、又、アノード出口ガ
スとカソード出口ガスを直接触媒燃焼器に導くようにす
ると、アノードとカソードの各電極間差圧制御を不要に
でき、これにより差圧制御のための高温部のバルブを不
要にできる。更に、改質器内に設けた自己顕熱消費ゾー
ンには600℃以上の高温改質原料を供給し、他の熱源に
よる加熱ゾーンに高温のカソード出口ガスを供給させる
と、自己顕熱消費ゾーンで低下した改質温度を、他の熱
源による加熱ゾーンで温度上昇が図られて改質率を向上
させることができる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、改質器10
を、燃料を燃焼させて改質反応を行わせるようにした従
来方式や、アノード出口ガスの顕熱のみで改質反応を行
わせるようにした方式に代えて、内部に改質用触媒10c
を充填した改質室10aと、該改質室10aへ導入する改質原
料の入口側を残して中間部分から改質ガスの取出側にか
けて伝熱隔壁を介し重合させてその内部に高温ガスを流
通させるようにしてある加熱室10bとからなる構成と
し、且つ上記改質室10aへの改質原料の入口側で且つ加
熱室10bと重合していない領域を、改質原料の顕熱を熱
源として反応を行わせる自己顕熱消費ゾーンＸとすると
共に、上記改質室10aの加熱室10bと重合する領域を、加
熱室６に供給される高温ガスによって加熱されて反内が
行われる加熱ゾーンＹとし、自己顕熱消費ゾーンＸで
は、入口より導入された高温の改質原料の顕熱を熱源に
使用して改質用触媒10cにより反応を行わせた後、加熱
室10bに供給される高温ガスの熱を改質室10aに伝熱させ
て改質用触媒10cにより反応を行わせるようにしたもの
を用いるようにする。タイル１を両面からカソード２と
アノード３の各電極で挟んでなる燃料電池Ｉのカソード
２には酸化ガスを、又、アノード３には燃料ガスをそれ
ぞれ供給するようにするため、途中にブロワ31、天然ガ
ス予熱器32、図示しない脱硫器を有する天然ガス供給ラ
イン33を上記構成を有する改質器10の改質室10aの入口
側に接続して、天然ガスNGを昇圧し、予熱して改質器10
の改質室10aへ導入させるようにし、該改質器10で改質
された燃料ガスは、上記天然ガス予熱器32で天然ガスNG
の予熱に供した後、ブロワ34で昇圧させ、供給ライン35
より燃料電池Ｉのアノード３に供給させるようにし、一
方、空気Ａは、圧縮機４、冷却器５、圧縮機６、空気予
熱器７を経てライン８より従来方式と同様に燃料電池Ｉ
のカソード２に供給するようにし、上記カソード２から
排出されたカソード出口ガスCGの一部は、カソード出口
ガスライン36より分岐した分岐ライン37より上記改質器
10の加熱室10bに直接導入させると共に、残りは、ター
ビン12、空気予熱器７を経て大気へ排出されるようにす
るが、本発明では、上記燃料電池Ｉのアノード３から排
出されたアノード出口ガスAGは、アノード出口ガスライ
ン38により触媒燃焼器30にそのまま導入させると共に、
一部のアノード出口ガスAGを分岐ライン45により上記天
然ガス供給ライン33の途中に導入させて、アノード出口
ガスの一部と天然ガスNGとを混合して改質室10aに導入
させるようにし、一方、燃料電池Ｉのカソード２から排
出されたカソード出口ガスCGはカソード出口ガスライン
36よりタービン12を経て排出させるが、一部を分岐ライ
ン37により改質器10の加熱室10bに供給し、改質器10の
加熱室10bから排出されたカソード出口ガスCGは、出口
ライン39により上記触媒燃焼器30へ導入させ、該触媒燃
焼器30でアノード出口ガスを燃焼させて、カソード出口
ガスCGよりも高温にしたガスをブロワ40で昇圧させた
後、循環ライン41により燃料電池Ｉのカソード２の供給
側へ供給できるようにする。

上記改質器10は、前記したように改質室10aの入口側
は自己顕熱消費ゾーンＸ、その他の部分は加熱室10bが
伝熱隔壁を介して隣接されている加熱ゾーンＹとしてあ
り、且つ改質室10a内には改質用触媒が充填してあるの
で、改質室10aに導入された改質原料としての天然ガスN
Gは高温（600℃以上）のアノード出口ガスAGの一部と混
合されているので、自己顕熱消費ゾーンＸでアノード出
口ガスの顕熱を熱源として改質反応が行われ、次いで加
熱ゾーンＹにて、天然ガスNGは、加熱室10bに導入され
る高温のカソード出口ガスの顕熱を熱源として伝熱隔壁
を介し改質室10a内に伝達されることにより加熱され、
改質室10a内の改質用触媒10cにより反応が行われて改質
され、改質ガスが燃料ガスとして燃料電池Ｉのアノード
３に供給されることになる。

今、改質原料として天然ガス及びアノード出口ガスの
一部が改質器10の改質室10aに導入され、そこで、先
ず、自己顕熱を消費して改質反応が行われ、自らの温度
は低下する。次いで、燃料電池Ｉのカソード２から高温
のカソード出口ガスCGが分岐ライン37より改質器10の加
熱室10bへ高温のまま導入されると、加熱室10b内の高温
のカソード出口ガスCGの顕熱が伝熱隔壁10cを介して改
質室10aへ伝熱されることにより、上記改質室10a内に導
入された天然ガスNG及びアノード出口ガスの一部が加熱
され、改質室10a内の改質用触媒10cによって反応が行わ
れ、改質原料が改質ガスに改質させられる。改質器10で
天然ガスNG及びアノード出口ガスの一部の加熱に供した
加熱室10b内のカソード出口ガスCGは、燃料電池Ｉのア
ノード３からのアノード出口ガスAGの残りの部分ととも
に触媒燃焼器30へ送られ、ここでアノード出口ガス中の
未燃分が燃焼用触媒の存在下でカソード出口ガスCGによ
り燃焼させられ、高温のガスがブロワ40で昇圧されて循
環ライン41よりカソード２へ供給されることになる。

上記改質器10での改質原料の温度変化パターンは、第
２図の如くであり、自己顕熱の消費により一度低下した
温度を、加熱流体、すなわち、高温のカソード出口ガス
CGにより再び高くすることができ、改質率を高くするこ
とができる。

第１図の実施例によると、第９図に示す従来方式と同
様に、改質器10の改質原料として、排熱回収による水蒸
気を使用することのない構成としてあるので、排熱回収
による蒸気を自己消費する必要がないので、回収蒸気量
を増大できると共に、自己消費のための設備を不要にで
きること、改質器10に排熱回収蒸気を付加しないため、
アノード出口ガス中のH₂O濃度を低くでき、熱回収後も
ドレーンが発生せず、したがって、そのための水処理が
不要となること、等の利点を有する上に、改質温度を高
くできて、改質率を向上させることができる。

次に、第３図は本発明の別の実施例を示すもので、改
質器10の加熱室10bを、カソード出口ガスCGのみによる
第１加熱室10dと、触媒燃焼器30からの高温ガスHGによ
る第２加熱室10eとに区画し、各区画ごとに流体の入口
と出口とを設け、更に、燃料電池Ｉのカソード２から排
出されたカソード出口ガスCGの一部を分岐ライン37によ
り加熱室10bの第１加熱室10dに導入させると共に、上記
カソード出口ガスの残りとアノード３からのアノード出
口ガスAGの一部をカソード出口ガスライン36とアノード
出口ガスライン38により触媒燃焼室30に供給し、ここで
燃焼用触媒の存在下にて燃焼を行わせて、得られた高温
のガスHGをライン43にて加熱室10bの第２加熱室10eに導
入させるようにし、更に、上記第１加熱室10dから排出
されたカソード出口ガスCGは、ライン42より排出させる
ようにし、第２加熱室10eから排出されたガスは、途中
にブロワ40を有する循環ライン44によりカソード２へ供
給されるようにして、第１図に示した加熱ゾーンＹを、
第１加熱ゾーンY₁と第２加熱ゾーンY₂とに分ける。図
中、第１図と同一のものには同一符号が付してある。

第３図の実施例によると、改質器10の改質室10aに導
入された改質原料としての天然ガスNG及びアノード排ガ
スの一部は、先ず、自己顕熱消費ゾーンＸにて、供給さ
れた改質原料の顕熱で改質反応を行わせ、次いで、第１
加熱ゾーンY₁となる第１加熱室10dでカソード出口ガスC
Gの顕熱で加熱されて改質用触媒により改質反応を行わ
せ、更に、第２加熱ゾーンY₂となる第２加熱室10eで触
媒燃焼器30で生成された高温ガスHGの熱により天然ガス
NG及びアノード出口ガスの一部を加熱して改質用触媒10
cにより改質反応を行わせることができる。これにより
改質器10での改質温度は、第４図に示す如く、入口より
も出口を高くすることができて、改質率を向上させるこ
とができ、又、アノード出口ガスAGとカソード出口ガス
CGを高温のまま触媒燃焼器30を介して改質器10の熱源に
利用するようにしてあるので、改質器10で必要な燃料が
最小となり、燃料電池での燃料利用率を高めることがで
きて、熱効率を高めることができ、更に、上記アノード
出口ガスとカソード出口ガスを、触媒燃焼器30に直接導
いているため、アノード３とカソード２の電極間差圧制
御を不要にすることができ、これに伴い差圧制御のため
に設けていた高温部のバルブをも不要にでき、プラント
の信頼性を向上させることができる、等の利点を有す
る。

第５図は本発明の別の実施例を示すもので、第１図に
示した実施例では、カソード出口ガスCGを改質器10の加
熱室10bに供給させて、該加熱室10bから排出されたカソ
ード出口ガスCGを触媒燃焼器30に導いてアノード出口ガ
スAGを燃焼させるようにした場合を示したが、上記加熱
室10bには燃料電池Ｉのアノード３から排出されたアノ
ード出口ガスAGの一部とカソード２から排出されたカソ
ード出口ガスCGの一部とを触媒燃焼器30を介しライン43
より供給させるようにすると共に、上記加熱室10bから
排出されたガスは、途中にブロワ40を有する循環ライン
44を通して燃料電池Ｉのカソード２に供給させるように
したもので、その他の構成は第１図の実施例と同じであ
り、同一の部分には同一の符号が付してある。

アノード出口ガスAGの一部は、カソード出口ガスCGの
一部とともに触媒燃焼器30へ導かれ、ここで燃焼されて
高温となったガスHGが熱源としてライン43より改質器10
の加熱室10bへ供給され、一方、アノード出口ガスの一
部は、そのまま天然ガス供給ライン33に供給されるの
で、改質器10の自己顕熱消費ゾーンＸでは、アノード出
口ガス及び予熱された天然ガスNGの顕熱のみで、第９図
に示す従来方式と同様に改質用触媒により改質反応を行
わせ、次いで、加熱室10bに供給される高温ガスHGの顕
熱を熱源とする加熱ゾーンＹで改質用触媒10cにより改
質反応が行われる。この場合、改質温度のパターンは、
第６図に示す如くである。従来の第９図に示す方式のよ
うにアノード出口ガスの顕熱のみで天然ガスを加熱させ
て反応を行わせるようにした場合、改質温度が燃料電池
の運転温度より低くなると共に、入口から出口に至るほ
ど温度の低下が見られるが、本発明では、次の段階で加
熱ゾーンＹにて、触媒燃焼器30からの高温ガスの顕熱を
熱源として天然ガスを加熱するので、改質温度は第６図
に示す如く上昇させられ、改質率を向上させることがで
きる。又、改質器10の熱源の一部としてアノード出口ガ
スの顕熱を使うのは、改質器10の入口側の自己顕熱消費
ゾーンＸという限られた範囲内であるため、改質された
ガス中の燃料濃度が希薄になることがなくなり、したが
って、燃料電池の性能が落ちることはなく、発電効率が
下がることもない。

なお、上記の各実施例では、改質器10の改質室10aに
導入される改質原料にアノード出口ガスAGの一部を混入
させ、該アノード出口ガスの顕熱を利用して自己顕熱消
費ゾーンＸで改質反応を行わせるようにした場合を例示
したが、上記アノード出口ガスAGの利用は一例であっ
て、これに限定されるものではなく、たとえば、第７図
に第１図の変形として一例を示す如く、アノード出口ガ
スAGを蒸発器15で熱を与えた後、冷却器16を経て気液分
離機17へ導き、ここでガスと水H₂Oに分離し、水はポン
プ20にて圧送し、上記蒸発器15で蒸気にした後、ライン
22により天然ガス供給ライン33の途中に混入させるよう
にして、排熱回収蒸気の熱を利用して自己顕熱消費ゾー
ンＸでの反応を行わせるようにすることも可能である。
なお、上記気液分離機17で分離されたガスの全部は、ブ
ロワ18で昇圧された後、ライン19により触媒燃焼器30へ
導入され、ここで燃焼されて高温ガスが得られることに
なる。上記第７図に示した排熱回収蒸気を利用するため
の系統は、第３図や第５図に示す実施例にも同様に採用
することができる。

上記のように、アノード出口ガスAGの顕熱を利用して
自己顕熱消費ゾーンＸで改質反応を行わせるものに代え
て、排熱回収蒸気を上記アノード出口ガスと同様に改質
原料に混入させてその熱を利用するような系統にする
と、気液分離機17で水と分離されたアノード出口ガスの
全部が触媒燃焼器30で燃焼させられることになり、カソ
ード出口ガス温度以上の高温ガスとして取り出されるこ
とになる。

［発明の効果］本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置は、上述した
如き構成を有しているので、以下の如き優れた効果を奏
し得る。

（ｉ）溶融炭酸塩型燃料電池のカソードから排出され
たカソード出口ガスの持つ顕熱を改質の熱源として利用
すべくカソード出口ガスラインと改質器の加熱室とをラ
インにて接続して、カソード出口ガスを上記加熱室へ供
給するようにし、且つ上記改質器の加熱室で改質の熱源
として使用されて該加熱室から取り出されたカソード出
口ガスを、アノード出口ガスとともに触媒燃焼器へ導
き、該触媒燃焼器からのCO₂を含む高温ガスをカソード
に供給させるようにした構成としてあるので、改質器の
加熱用燃料を節減又は不要とすることができ、且つ改質
温度を燃料電池の運転温度近く又はそれ以上に保つこと
ができて改質率を高くすることができる。

（ii）改質器の改質室を、改質原料の顕熱を利用して
改質反応を行わせる自己顕熱消費ゾーンと、他の熱源に
よって加熱されて改質反応を行わせる加熱ゾーンとを有
する構成とし、自己顕熱消費ゾーンで顕熱消費により下
がった改質温度を、加熱ゾーンで高温ガスの熱により高
めるようにするので、改質器に導入された改質原料をそ
のまま加熱流体で加熱する通常の改質器の場合は運転温
度が1200℃以上になるが、この点、本発明では、自己顕
熱消費ゾーンで下がった改質温度を高めるために用いる
高温ガスは、800℃以下のものでよいため、改質器の温
度が最大800℃となり、改質器の運転温度を低くするこ
とができ、これにより加熱室に供給する高温ガス生成の
ための燃料の消費量を最小にすることができる。

（iii）カソードからのカソード出口ガスの一部又は
全部をアノードから排出されたアノード出口ガスととも
に触媒燃焼器へ直接導き、ここで燃焼させて得られた高
温ガスの顕熱を改質器の熱源に使用するように高温ガス
を改質器の加熱室に供給するようにし、更に、改質器の
加熱室で改質の熱源として使用されて該加熱室から取り
出されたCO₂を含むガスをカソードに供給するようにし
てあるので、溶融炭酸塩型燃料電池発電装置において改
質温度をより高め得られて改質率を高めることができる
と共に、改質器で必要な燃料が最小になり、燃料電池で
の燃料利用率を高めることができ、熱効率が高められ、
又、上記のようにカソード出口ガスとアノード出口ガス
を触媒燃焼器へ直接導くようにしてあるので、カソード
とアノードの両電極間差圧制御が不要となる。

（iv）アノード出口ガスとカソード出口ガスの両方の
顕熱を改質器の熱源の少なくとも一部に使用するので、
従来のアノード出口ガスの顕熱のみを利用している方式
に比して、改質温度を出口側で高くすることができて、
改質率の向上が図れると共に、アノード出口ガスの顕熱
は副次的な範囲にとどめて大量のアノード出口ガスを循
環させる必要がないので、燃料電池のアノードに供給さ
れる改質ガス中の燃料（H₂、CO₂）濃度が希薄になるこ
とがなく、電池性能は維持でき、発電効率の低下も避け
られる。

（ｖ）上記（iv）において、最も高温のアノード出口
ガスは熱交換することなく、そのまま利用するので、ガ
スの持つ顕熱を最も有効に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統構成図、第２図は
第１図の実施例による場合の改質温度変化パターンを示
す図、第３図及び第５図はいずれも本発明の別の実施例
を示す系統構成図、第４図及び第６図は、第３図及び第
５図の場合における改質温度変化パターンを示す図、第
７図は本発明の更に別の例を示す系統構成図、第８図及
び第９図はいずれも従来の燃料電池発電システム系統構
成図である。Ｉ……燃料電池、２……カソード、３……アノード、4,
6……圧縮機、７……空気予熱器、10……改質器、10a…
…改質室、10b……加熱室、30……触媒燃焼器、36……
カソード出口ガスライン、37……分岐ライン、38……ア
ノード出口ガスライン、43……ライン、NG……天然ガス
（改質ガス）、Ａ……空気、Ｘ……自己顕熱消費ゾー
ン、Ｙ……加熱ゾーン、AG……アノード出口ガス、CG…
…カソード出口ガス、HG……高温ガス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】改質原料を改質して燃料電池のアノードに
供給すると共に、空気を圧縮した後予熱して燃料電池の
カソードに供給するようにしてある溶融炭酸塩型燃料電
池発電装置において、上記燃料電池のカソードから排出
されたカソード出口ガスを持つ顕熱を改質の熱源として
利用すべくカソード出口ガスラインと改質器の加熱室と
をラインにて接続して、カソード出口ガスを上記加熱室
へ供給するようにし、且つ上記改質器の加熱室で改質の
熱源として使用されて該加熱室から取り出されたカソー
ド出口ガスを、アノード出口ガスとともに触媒燃焼器へ
導き、該触媒燃焼器からのCO₂を含む高温ガスをカソー
ドに供給させるようにしたことを特徴とする溶融炭酸塩
型燃料電池発電装置。
【請求項２】改質器の改質室を、改質原料の顕熱を利用
して改質反応を行わせる自己顕熱消費ゾーンと、他の熱
源によって加熱させて改質反応を行わせる加熱ゾーンと
を設けた構成とし、上記自己顕熱消費ゾーンにはアノー
ド出口ガスを改質原料の一部として供給するよう分岐ラ
インを接続し、且つ上記加熱ゾーンと重合する加熱室に
カソード出口ガスを導くようにした請求項（１）記載の
溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。
【請求項３】改質原料を改質して燃料電池のアノードに
供給すると共に、空気を圧縮した後予熱して燃料電池の
カソードに供給するようにしてある溶融炭酸塩型燃料電
池発電装置において、カソード出口ガスを直接触媒燃焼
器に導き、該触媒燃焼器に導入されたアノード出口ガス
を燃焼させてカソード出口ガス温度以上の高温ガスとし
て改質器の加熱室へ導き、そこでカソード出口ガスの顕
熱と共に触媒燃焼器における燃焼熱もその一部の熱源と
するよう触媒燃焼器と加熱室とをラインで接続させ、更
に、上記改質器の加熱室から取り出されたCO₂を含むガ
スをカソードに供給させるようにしたことを特徴とする
溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。
【請求項４】改質器の改質室を、改質原料の顕熱を利用
して改質反応を行わせる自己顕熱消費ゾーンと、他の熱
源によって加熱させて改質反応を行わせる加熱ゾーンと
を設けた構成とし、上記自己顕熱消費ゾーンにはアノー
ド出口ガスを改質原料の一部として供給するよう分岐ラ
インを接続し、且つ上記加熱ゾーンには少なくともアノ
ード出口ガスとカソード出口ガスを触媒燃焼器を介して
導入するよう上記加熱ゾーンを形成する加熱室と触媒燃
焼器とをラインにて接続してなる請求項（３）記載の溶
融炭酸塩型燃料電池発電装置。