JPH09213354A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
- Publication number
- JPH09213354A JPH09213354A JP8016630A JP1663096A JPH09213354A JP H09213354 A JPH09213354 A JP H09213354A JP 8016630 A JP8016630 A JP 8016630A JP 1663096 A JP1663096 A JP 1663096A JP H09213354 A JPH09213354 A JP H09213354A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- exhaust gas
- fuel cell
- pipe
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改質効率及びプラント効率の向上を図る。
【解決手段】 燃料電池3のアノード排ガスGEA及びカ
ソード排ガスGECを改質器1の燃焼室1bに供給してカ
ソード排ガスGECの熱によりアノード排ガスGEA中の可
燃成分を燃焼させるようにした燃料電池発電設備におい
て、カソード排ガスGECの一部を混合ガス循環管25の
上流側にバイパスさせることにより、アノード排ガスG
EAとカソード排ガスGECの改質器1における燃焼室1b
での空燃比を略1:1.2程度にする。
ソード排ガスGECを改質器1の燃焼室1bに供給してカ
ソード排ガスGECの熱によりアノード排ガスGEA中の可
燃成分を燃焼させるようにした燃料電池発電設備におい
て、カソード排ガスGECの一部を混合ガス循環管25の
上流側にバイパスさせることにより、アノード排ガスG
EAとカソード排ガスGECの改質器1における燃焼室1b
での空燃比を略1:1.2程度にする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料
電池を用いた燃料電池発電設備に関するものである。
電池を用いた燃料電池発電設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率で且つ
環境への影響が少い、等従来の発電装置にはない特長を
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。
環境への影響が少い、等従来の発電装置にはない特長を
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。
【0003】而して、溶融炭酸塩型燃料電池を用いた従
来の燃料電池発電設備の一例は図2に示されている。
来の燃料電池発電設備の一例は図2に示されている。
【0004】図中、1は改質室1aと燃焼室1bを有す
る改質器、2は燃料ガス予熱器、3はアノード極3aと
カソード極3bを一つの組み合わせとして複数層積重ね
形成した溶融炭酸塩型の燃料電池であり、改質器1及び
燃料ガス予熱器2並びに燃料電池3は図2において仮想
線で表わされている所定の圧力容器4内に収納されてい
る。
る改質器、2は燃料ガス予熱器、3はアノード極3aと
カソード極3bを一つの組み合わせとして複数層積重ね
形成した溶融炭酸塩型の燃料電池であり、改質器1及び
燃料ガス予熱器2並びに燃料電池3は図2において仮想
線で表わされている所定の圧力容器4内に収納されてい
る。
【0005】改質器1における改質室1aの入口側に
は、都市ガス等の燃料ガスGFを改質室1aへ送給し得
るよう、中途部に上流側から下流側へ向けて燃料ガス送
給ブロワ5、脱硫器6、燃料ガス予熱器2を順次接続し
た燃料ガス送給管7が接続されている。
は、都市ガス等の燃料ガスGFを改質室1aへ送給し得
るよう、中途部に上流側から下流側へ向けて燃料ガス送
給ブロワ5、脱硫器6、燃料ガス予熱器2を順次接続し
た燃料ガス送給管7が接続されている。
【0006】改質器1における改質室1aの出口側に
は、中途部に燃料ガス予熱器2を接続したアノードガス
送給管8が接続され、アノードガス送給管8の先端は燃
料電池3のアノード極3aに接続されている。而して、
改質室1aで燃料ガスGFを改質して得られた、水素、
一酸化炭素、メタン等の可燃成分を含むアノードガスG
Aはアノードガス送給管8を通って燃料電池3のアノー
ド極3a入口側へ送給されるようになっている。
は、中途部に燃料ガス予熱器2を接続したアノードガス
送給管8が接続され、アノードガス送給管8の先端は燃
料電池3のアノード極3aに接続されている。而して、
改質室1aで燃料ガスGFを改質して得られた、水素、
一酸化炭素、メタン等の可燃成分を含むアノードガスG
Aはアノードガス送給管8を通って燃料電池3のアノー
ド極3a入口側へ送給されるようになっている。
【0007】燃料電池3におけるアノード極3aの出口
側と改質器1における燃焼室1bの入口側とは、アノー
ド極3aから排出されたアノード排ガスGEAが改質器1
における燃焼室1bへ送給されるよう、アノード排ガス
送給管9により接続され、アノード排ガス送給管9の中
途部には、アノード排ガスGEAが燃焼室1b側からアノ
ード極3a側へ逆流しないよう、逆止弁10が接続され
ている。
側と改質器1における燃焼室1bの入口側とは、アノー
ド極3aから排出されたアノード排ガスGEAが改質器1
における燃焼室1bへ送給されるよう、アノード排ガス
送給管9により接続され、アノード排ガス送給管9の中
途部には、アノード排ガスGEAが燃焼室1b側からアノ
ード極3a側へ逆流しないよう、逆止弁10が接続され
ている。
【0008】燃料電池3におけるカソード極3bの出口
側と改質器1における燃焼室1bの入口側とは、カソー
ド極3bから排出されたカソード排ガスGECが改質器1
における燃焼室1bへ送給されるよう、カソード排ガス
送給管11により接続され、カソード排ガス送給管11
の中途部には、カソード排ガスGECが燃焼室1b側から
カソード極3b側へ逆流しないよう、逆止弁12が接続
されている。
側と改質器1における燃焼室1bの入口側とは、カソー
ド極3bから排出されたカソード排ガスGECが改質器1
における燃焼室1bへ送給されるよう、カソード排ガス
送給管11により接続され、カソード排ガス送給管11
の中途部には、カソード排ガスGECが燃焼室1b側から
カソード極3b側へ逆流しないよう、逆止弁12が接続
されている。
【0009】改質器1における燃焼室1bの出口側には
燃焼室1bから排出された燃焼排ガスGEXを下流側へ送
給するための燃焼排ガス送給管13が接続され、燃焼排
ガス送給管13の下流端には混合器14が接続されてい
る。
燃焼室1bから排出された燃焼排ガスGEXを下流側へ送
給するための燃焼排ガス送給管13が接続され、燃焼排
ガス送給管13の下流端には混合器14が接続されてい
る。
【0010】燃焼排ガス送給管13の中途部には、燃焼
排ガスGEXの一部を抽出するガスタービン駆動ガス送給
管15が接続され、ガスタービン駆動ガス送給管15の
先端は、圧縮機17を駆動するためのガスタービン16
に接続されている。
排ガスGEXの一部を抽出するガスタービン駆動ガス送給
管15が接続され、ガスタービン駆動ガス送給管15の
先端は、圧縮機17を駆動するためのガスタービン16
に接続されている。
【0011】ガスタービン駆動ガス送給管15には、後
述の加熱器28からの熱風排ガスGEHをガスタービン駆
動ガス送給管15へ流入させて燃焼排ガスGEXと混合
し、ガスタービン駆動ガスGEDを生成させるよう、熱風
排ガス送給管18が接続されている。
述の加熱器28からの熱風排ガスGEHをガスタービン駆
動ガス送給管15へ流入させて燃焼排ガスGEXと混合
し、ガスタービン駆動ガスGEDを生成させるよう、熱風
排ガス送給管18が接続されている。
【0012】ガスタービン16には、ガスタービン16
から排気されたタービン排ガスGETを排熱回収装置19
へ送給し得るようタービン排ガス送給管20が接続さ
れ、ガスタービン駆動ガス送給管15の熱風排ガス送給
管18接続部よりも下流側中途部とタービン排ガス送給
管20の中途部は、バイパス管21により接続されてい
る。
から排気されたタービン排ガスGETを排熱回収装置19
へ送給し得るようタービン排ガス送給管20が接続さ
れ、ガスタービン駆動ガス送給管15の熱風排ガス送給
管18接続部よりも下流側中途部とタービン排ガス送給
管20の中途部は、バイパス管21により接続されてい
る。
【0013】サイレンサ22を通って圧縮機17内へ導
入され圧縮されて生成された圧縮空気ACは、前記混合
器14へ送給されるよう、圧縮機17と混合器14は圧
縮空気送給管23により接続され、混合器14では、燃
焼排ガス送給管13から送給された二酸化炭素主体の燃
焼排ガスGEXと圧縮空気送給管23から送給された圧縮
空気ACを混合して二酸化炭素と空気の混合した混合ガ
スGMを生成し得るようになっている。
入され圧縮されて生成された圧縮空気ACは、前記混合
器14へ送給されるよう、圧縮機17と混合器14は圧
縮空気送給管23により接続され、混合器14では、燃
焼排ガス送給管13から送給された二酸化炭素主体の燃
焼排ガスGEXと圧縮空気送給管23から送給された圧縮
空気ACを混合して二酸化炭素と空気の混合した混合ガ
スGMを生成し得るようになっている。
【0014】圧縮空気送給管23の中途部には、圧縮空
気抽出管24が接続され、圧縮空気送給管23から圧縮
空気抽出管24へ抽出された圧縮空気ACの一部は、圧
縮空気抽出管24から圧力容器4内へ導入し得るように
なっている。
気抽出管24が接続され、圧縮空気送給管23から圧縮
空気抽出管24へ抽出された圧縮空気ACの一部は、圧
縮空気抽出管24から圧力容器4内へ導入し得るように
なっている。
【0015】混合器14の出口側と燃料電池3における
カソード極3bの入口側とは、混合ガス循環管25によ
り接続されており、混合ガス循環管25には、上流側か
ら下流側へ向けて、低温ブロワ26及びカソード極3b
側から混合器14側へ混合ガスGMが逆流しないように
した逆止弁27、並びに加熱器28が順次接続されてい
る。
カソード極3bの入口側とは、混合ガス循環管25によ
り接続されており、混合ガス循環管25には、上流側か
ら下流側へ向けて、低温ブロワ26及びカソード極3b
側から混合器14側へ混合ガスGMが逆流しないように
した逆止弁27、並びに加熱器28が順次接続されてい
る。
【0016】前記加熱器28には熱風発生炉29で発生
した熱風WHを送給して混合ガス循環管25内を流れる
混合ガスGMを熱風WHにより加熱し、カソードガスGC
を生成し得るようになっており、混合ガス循環管25内
を送給される混合ガスGMを加熱してカソードガスGCと
した後の熱風排ガスGEHは、前述のように加熱器28か
ら排出され、熱風排ガス送給管18を通ってガスタービ
ン駆動ガス送給管15へ導入し得るようになっている。
した熱風WHを送給して混合ガス循環管25内を流れる
混合ガスGMを熱風WHにより加熱し、カソードガスGC
を生成し得るようになっており、混合ガス循環管25内
を送給される混合ガスGMを加熱してカソードガスGCと
した後の熱風排ガスGEHは、前述のように加熱器28か
ら排出され、熱風排ガス送給管18を通ってガスタービ
ン駆動ガス送給管15へ導入し得るようになっている。
【0017】排熱回収装置19の蒸気出口側に接続した
蒸気管30は、タービン排ガス送給管20からのタービ
ン排ガスGETにより排熱回収装置19で加熱され生成さ
れた蒸気VPを燃料ガス送給管7内に送給し得るよう、
燃料ガス送給管7の脱硫器6接続部と燃料ガス予熱器2
接続部との間に圧力容器4の外部で接続されている。
蒸気管30は、タービン排ガス送給管20からのタービ
ン排ガスGETにより排熱回収装置19で加熱され生成さ
れた蒸気VPを燃料ガス送給管7内に送給し得るよう、
燃料ガス送給管7の脱硫器6接続部と燃料ガス予熱器2
接続部との間に圧力容器4の外部で接続されている。
【0018】なお、図中、31はガスタービン16側か
ら燃焼排ガス送給管13側へガスタービン駆動ガスGED
が逆流しないよう、ガスタービン駆動ガス送給管15の
熱風排ガス送給管18接続部よりも燃焼排ガスGEX流れ
方向上流側に接続された逆止弁、32はガスタービン駆
動ガス送給管15側から加熱器28側へ熱風排ガスGEH
が逆流しないよう、熱風排ガス送給管18に接続された
逆止弁、33はバイパス管21に接続した流量制御弁、
34は圧縮空気抽出管24に接続した流量制御弁であ
る。
ら燃焼排ガス送給管13側へガスタービン駆動ガスGED
が逆流しないよう、ガスタービン駆動ガス送給管15の
熱風排ガス送給管18接続部よりも燃焼排ガスGEX流れ
方向上流側に接続された逆止弁、32はガスタービン駆
動ガス送給管15側から加熱器28側へ熱風排ガスGEH
が逆流しないよう、熱風排ガス送給管18に接続された
逆止弁、33はバイパス管21に接続した流量制御弁、
34は圧縮空気抽出管24に接続した流量制御弁であ
る。
【0019】上述の燃料電池発電設備での発電は次のよ
うに行われる。
うに行われる。
【0020】すなわち、燃料ガス送給ブロワ5により加
圧されて燃料ガス送給管7内を送られて来た燃料ガスG
Fは、脱硫器6で脱硫され、脱硫された燃料ガスGFに
は、排熱回収装置19から蒸気管30を介して送給され
て来た蒸気VPが吹き込まれ、蒸気VPを吹き込まれた燃
料ガスGFは、燃料ガス予熱器2で予熱されて改質器1
の改質室1a内へ導入される。
圧されて燃料ガス送給管7内を送られて来た燃料ガスG
Fは、脱硫器6で脱硫され、脱硫された燃料ガスGFに
は、排熱回収装置19から蒸気管30を介して送給され
て来た蒸気VPが吹き込まれ、蒸気VPを吹き込まれた燃
料ガスGFは、燃料ガス予熱器2で予熱されて改質器1
の改質室1a内へ導入される。
【0021】燃料ガスGFとしては、都市ガスのように
水素、一酸化炭素、酸素等可燃成分を多量に含むガスを
用いる。又燃料ガスGFに蒸気VPを吹き込むのは、改質
器1で燃料ガスGF中の可燃成分が炭化することなく、
改質が円滑に行われるようにするためである。
水素、一酸化炭素、酸素等可燃成分を多量に含むガスを
用いる。又燃料ガスGFに蒸気VPを吹き込むのは、改質
器1で燃料ガスGF中の可燃成分が炭化することなく、
改質が円滑に行われるようにするためである。
【0022】一方、燃料電池3のアノード極3aから排
出された、水素や一酸化炭素等を若干含むアノード排ガ
スGEAはアノード排ガス送給管9を通り、又カソード極
3bから排出された、二酸化炭素や空気を含むカソード
排ガスGECはカソード排ガス送給管11を通り、夫々改
質器1の燃焼室1bへ導入され、燃焼室1bではカソー
ド排ガスGECの熱によりアノード排ガスGEA中の可燃成
分が燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。
出された、水素や一酸化炭素等を若干含むアノード排ガ
スGEAはアノード排ガス送給管9を通り、又カソード極
3bから排出された、二酸化炭素や空気を含むカソード
排ガスGECはカソード排ガス送給管11を通り、夫々改
質器1の燃焼室1bへ導入され、燃焼室1bではカソー
ド排ガスGECの熱によりアノード排ガスGEA中の可燃成
分が燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。
【0023】このため燃焼ガスの熱により燃焼室1bを
介して改質室1aが加熱され、燃料ガス送給管7から改
質室1a内に導入された燃料ガスGFは、改質室1aの
熱により加熱され、改質されてアノードガスGAが生成
され、生成されたアノードガスGAは改質器1の改質室
1aから送出され、アノードガス送給管8から燃料ガス
予熱器2へ導入され、該燃料ガス予熱器2において、ア
ノードガスGAの熱により、燃料ガス送給管7内を送給
されて来た燃料ガスGFを加熱し、しかる後、燃料電池
3のアノード極3aへ送給される。
介して改質室1aが加熱され、燃料ガス送給管7から改
質室1a内に導入された燃料ガスGFは、改質室1aの
熱により加熱され、改質されてアノードガスGAが生成
され、生成されたアノードガスGAは改質器1の改質室
1aから送出され、アノードガス送給管8から燃料ガス
予熱器2へ導入され、該燃料ガス予熱器2において、ア
ノードガスGAの熱により、燃料ガス送給管7内を送給
されて来た燃料ガスGFを加熱し、しかる後、燃料電池
3のアノード極3aへ送給される。
【0024】改質器1の燃焼室1bで生成された燃焼ガ
スは、燃料ガスGFを加熱して改質した後、二酸化炭素
等を含む燃焼排ガスGEXとして燃焼室1bから燃焼排ガ
ス送給管13へ排出され、下流側へ送給される。
スは、燃料ガスGFを加熱して改質した後、二酸化炭素
等を含む燃焼排ガスGEXとして燃焼室1bから燃焼排ガ
ス送給管13へ排出され、下流側へ送給される。
【0025】而して、燃焼排ガスGEXの一部は、途中
で、ガスタービン駆動ガス送給管15へ送られ、残りの
燃焼排ガスGEXは全て燃焼排ガス送給管13を経て混合
器14へ送給される。
で、ガスタービン駆動ガス送給管15へ送られ、残りの
燃焼排ガスGEXは全て燃焼排ガス送給管13を経て混合
器14へ送給される。
【0026】ガスタービン駆動ガス送給管15へ導入さ
れた一部の燃焼排ガスGEXは、ガスタービン駆動ガス送
給管15内を通ってガスタービン16方向へ送給され
る。
れた一部の燃焼排ガスGEXは、ガスタービン駆動ガス送
給管15内を通ってガスタービン16方向へ送給され
る。
【0027】一方、熱風発生炉29で発生した熱風WH
は、加熱器28へ送給され、混合ガス循環管25を通っ
て加熱器28へ送給された混合ガスGMを加熱し、しか
る後加熱器28から熱風排ガスGEHとして熱風排ガス送
給管18へ排出され、熱風排ガス送給管18からガスタ
ービン駆動ガス送給管15内へ導入され、ガスタービン
駆動ガス送給管15内を流れる燃焼排ガスGEXと合流し
て混合し、ガスタービン駆動ガスGEDが生成される。
は、加熱器28へ送給され、混合ガス循環管25を通っ
て加熱器28へ送給された混合ガスGMを加熱し、しか
る後加熱器28から熱風排ガスGEHとして熱風排ガス送
給管18へ排出され、熱風排ガス送給管18からガスタ
ービン駆動ガス送給管15内へ導入され、ガスタービン
駆動ガス送給管15内を流れる燃焼排ガスGEXと合流し
て混合し、ガスタービン駆動ガスGEDが生成される。
【0028】而して、生成したガスタービン駆動ガスG
EDは、更にガスタービン駆動ガス送給管15を下流側へ
向い送られてガスタービン16に導入され、ガスタービ
ン16を駆動する。
EDは、更にガスタービン駆動ガス送給管15を下流側へ
向い送られてガスタービン16に導入され、ガスタービ
ン16を駆動する。
【0029】又、ガスタービン16を駆動した後抽気さ
れたタービン排ガスGETは、タービン排ガス送給管20
を経て排熱回収装置19へ送られ、排熱回収装置19に
おいて水を加熱し、蒸気VPを生成させる。
れたタービン排ガスGETは、タービン排ガス送給管20
を経て排熱回収装置19へ送られ、排熱回収装置19に
おいて水を加熱し、蒸気VPを生成させる。
【0030】水や蒸気により排熱を回収されたタービン
排ガスGETは排熱回収装置19から外部へ放出され、排
熱回収装置19で生成された蒸気VPは、前述したごと
く蒸気管30を通って燃料ガス送給管7へ送給され、燃
料ガス送給管7中の燃料ガスGFに吹き込まれる。
排ガスGETは排熱回収装置19から外部へ放出され、排
熱回収装置19で生成された蒸気VPは、前述したごと
く蒸気管30を通って燃料ガス送給管7へ送給され、燃
料ガス送給管7中の燃料ガスGFに吹き込まれる。
【0031】ガスタービン16に対して並列配置された
流量制御弁33は、ガスタービン16の負荷に対応して
開閉調整される。すなわち、ガスタービン16の負荷が
高く、ガスタービン駆動ガスGEDを全量、ガスタービン
16へ送給する場合には、流量制御弁33は全閉状態で
運転が行われ、ガスタービン16の負荷が低く、ガスタ
ービン駆動ガスGEDを全量、ガスタービン16へ送給す
る必要のない場合には、負荷に対応して流量制御弁33
を開き、ガスタービン駆動ガスGEDの一部をガスタービ
ン16へ導入せず、バイパス管21を通してタービン排
ガス送給管20へバイパスさせ、運転を行う。
流量制御弁33は、ガスタービン16の負荷に対応して
開閉調整される。すなわち、ガスタービン16の負荷が
高く、ガスタービン駆動ガスGEDを全量、ガスタービン
16へ送給する場合には、流量制御弁33は全閉状態で
運転が行われ、ガスタービン16の負荷が低く、ガスタ
ービン駆動ガスGEDを全量、ガスタービン16へ送給す
る必要のない場合には、負荷に対応して流量制御弁33
を開き、ガスタービン駆動ガスGEDの一部をガスタービ
ン16へ導入せず、バイパス管21を通してタービン排
ガス送給管20へバイパスさせ、運転を行う。
【0032】ガスタービン駆動ガスGEDによりガスター
ビン16が駆動されると圧縮機17も駆動されるため、
サイレンサ22を経て圧縮機17内に導入された空気は
圧縮空気ACとして圧縮機17から圧縮空気送給管23
へ吐出される。
ビン16が駆動されると圧縮機17も駆動されるため、
サイレンサ22を経て圧縮機17内に導入された空気は
圧縮空気ACとして圧縮機17から圧縮空気送給管23
へ吐出される。
【0033】而して、前述の圧力容器4内を高圧に保持
するために圧縮空気ACを圧力容器4に導入する必要の
ある場合は、流量制御弁34が開き、圧縮空気ACの一
部は、圧縮空気抽出管24を通って圧力容器4へ導入さ
れる。圧縮空気ACを圧力容器4内に入れるのは、燃料
電池3を構成する各部品の厚さが薄いにも拘らず、燃料
電池3の内圧が高いため、燃料電池3が内圧により破損
するのを防止するためである。
するために圧縮空気ACを圧力容器4に導入する必要の
ある場合は、流量制御弁34が開き、圧縮空気ACの一
部は、圧縮空気抽出管24を通って圧力容器4へ導入さ
れる。圧縮空気ACを圧力容器4内に入れるのは、燃料
電池3を構成する各部品の厚さが薄いにも拘らず、燃料
電池3の内圧が高いため、燃料電池3が内圧により破損
するのを防止するためである。
【0034】又、圧縮空気ACは、圧縮空気送給管23
を通って混合器14へ導入され、混合器14では、燃焼
排ガス送給管13からの燃焼排ガスGEXと圧縮空気送給
管23からの圧縮空気ACが混合して二酸化炭素及び酸
素等を含む混合ガスGMが生成される。
を通って混合器14へ導入され、混合器14では、燃焼
排ガス送給管13からの燃焼排ガスGEXと圧縮空気送給
管23からの圧縮空気ACが混合して二酸化炭素及び酸
素等を含む混合ガスGMが生成される。
【0035】混合器14で生成された混合ガスGMは、
低温ブロワ26に吸入されると共に加圧されて吐出さ
れ、混合ガス循環管25を通って加熱器28へ導入さ
れ、加熱器28において熱風発生炉29で生成されて送
給されて来た熱風WHにより加熱され、更に混合ガス循
環管25を下流に向って送給され、カソードガスGCと
して燃料電池3のカソード極3bへ導入される。加熱器
28から排出された熱風排ガスGEHは前述のごとくガス
タービン16の駆動に供される。
低温ブロワ26に吸入されると共に加圧されて吐出さ
れ、混合ガス循環管25を通って加熱器28へ導入さ
れ、加熱器28において熱風発生炉29で生成されて送
給されて来た熱風WHにより加熱され、更に混合ガス循
環管25を下流に向って送給され、カソードガスGCと
して燃料電池3のカソード極3bへ導入される。加熱器
28から排出された熱風排ガスGEHは前述のごとくガス
タービン16の駆動に供される。
【0036】而して、燃料電池3のアノード極3aにア
ノードガスGAが導入され、カソード極3bにカソード
ガスGCが導入されると、各極3a,3bでは従来周知
の所定の化学反応が生じて発電が行われ、発電された電
気は所定の手段で外部へ取り出される。この際アノード
極3aでは可燃成分の約80%が消費されるが、改質器
1の燃焼室1bでは、残りの約20%の可燃成分が燃焼
するため、その熱により前述のごとく改質器1では燃料
ガスGFの改質が行われることになる。
ノードガスGAが導入され、カソード極3bにカソード
ガスGCが導入されると、各極3a,3bでは従来周知
の所定の化学反応が生じて発電が行われ、発電された電
気は所定の手段で外部へ取り出される。この際アノード
極3aでは可燃成分の約80%が消費されるが、改質器
1の燃焼室1bでは、残りの約20%の可燃成分が燃焼
するため、その熱により前述のごとく改質器1では燃料
ガスGFの改質が行われることになる。
【0037】又、アノード排ガス送給管9とカソード排
ガス送給管11は燃焼室1b内の部分で連通しているた
め、アノード極3aとカソード極3bの流路も連通する
ことになる。従ってアノード排ガス送給管9とカソード
排ガス送給管11の圧力損失を略同じになるように管
9,11の径を決定することにより、圧力制御弁を設け
なくてもアノード極3aの流路内圧力とカソード極3b
の流路内圧力を略同一にすること、すなわちバルブレス
でのスタック極間差圧制御を行うことができる。
ガス送給管11は燃焼室1b内の部分で連通しているた
め、アノード極3aとカソード極3bの流路も連通する
ことになる。従ってアノード排ガス送給管9とカソード
排ガス送給管11の圧力損失を略同じになるように管
9,11の径を決定することにより、圧力制御弁を設け
なくてもアノード極3aの流路内圧力とカソード極3b
の流路内圧力を略同一にすること、すなわちバルブレス
でのスタック極間差圧制御を行うことができる。
【0038】
【発明が解決しようとする課題】一般に燃料と空気の比
である空燃比は1:1.2程度が望ましい。しかしなが
ら前述の従来の燃料電池発電設備では、燃料電池3のカ
ソード極3bから改質器1の燃焼室1bへ送給されるカ
ソード排ガスGEC中の空気量は、燃料電池3のアノード
極3aから改質器1の燃焼室1bへ送給されるアノード
排ガスGEA中の可燃成分の量に比べて非常に多く、空燃
比は1:3〜4になり、空燃比が大きいと、燃焼室1b
で生成される燃焼ガスの温度が、良好な改質効率を得る
ための温度750〜800℃に比べて500〜600℃
と低くなり、その結果改質器1の改質効率が低下すると
共にプラント効率も悪くなるという問題がある。
である空燃比は1:1.2程度が望ましい。しかしなが
ら前述の従来の燃料電池発電設備では、燃料電池3のカ
ソード極3bから改質器1の燃焼室1bへ送給されるカ
ソード排ガスGEC中の空気量は、燃料電池3のアノード
極3aから改質器1の燃焼室1bへ送給されるアノード
排ガスGEA中の可燃成分の量に比べて非常に多く、空燃
比は1:3〜4になり、空燃比が大きいと、燃焼室1b
で生成される燃焼ガスの温度が、良好な改質効率を得る
ための温度750〜800℃に比べて500〜600℃
と低くなり、その結果改質器1の改質効率が低下すると
共にプラント効率も悪くなるという問題がある。
【0039】なお、改質率は、(一酸化炭素の重量+水
素の重量)/メタンの重量で表わされ、プラント効率
は、(燃料電池3で得られた電力kw)/(燃料電池3
へ投入された燃料ガスGFの流量)で表わされる。
素の重量)/メタンの重量で表わされ、プラント効率
は、(燃料電池3で得られた電力kw)/(燃料電池3
へ投入された燃料ガスGFの流量)で表わされる。
【0040】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池のア
ノード極からのアノード排ガスを改質器の燃焼室へ送給
する管路と、燃料電池のカソード極からのカソード排ガ
スを改質器の燃焼室へ送給する管路と、改質器の燃焼室
からの燃焼排ガスの一部をガスタービンへ導入する管路
と、改質器の燃焼室からの燃焼排ガスの残りを前記ガス
タービンにより駆動される圧縮機からの圧縮空気と混合
して前記燃料電池のカソード極へカソードガスとして循
環させる循環管路とを備えた燃料電池発電設備におい
て、前記カソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給する管
路と循環管路とをカソード排ガスの一部を循環管路へ送
給するバイパス管路により接続したものである。
ノード極からのアノード排ガスを改質器の燃焼室へ送給
する管路と、燃料電池のカソード極からのカソード排ガ
スを改質器の燃焼室へ送給する管路と、改質器の燃焼室
からの燃焼排ガスの一部をガスタービンへ導入する管路
と、改質器の燃焼室からの燃焼排ガスの残りを前記ガス
タービンにより駆動される圧縮機からの圧縮空気と混合
して前記燃料電池のカソード極へカソードガスとして循
環させる循環管路とを備えた燃料電池発電設備におい
て、前記カソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給する管
路と循環管路とをカソード排ガスの一部を循環管路へ送
給するバイパス管路により接続したものである。
【0041】本発明では、バイパス管路にカソード排ガ
スの流量を制御する手段を設けると良く、該手段として
は流量制御弁或いはオリィフィスを用いることができ
る。
スの流量を制御する手段を設けると良く、該手段として
は流量制御弁或いはオリィフィスを用いることができ
る。
【0042】本発明においては、改質器の燃焼室におけ
る空燃比を最適な状態にすることができ、このため燃焼
室で生成される燃焼ガスの温度を燃料ガスの改質に好適
な温度とすることができる。
る空燃比を最適な状態にすることができ、このため燃焼
室で生成される燃焼ガスの温度を燃料ガスの改質に好適
な温度とすることができる。
【0043】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。
図面を参照しつつ説明する。
【0044】図1は本発明の実施の形態の一例である。
而して、本発明の実施の形態においては、カソード排ガ
ス送給管11のカソード極3bと逆止弁12との間の中
途部に、カソード排ガスバイパス管35の後端を接続
し、カソード排ガスバイパス管35の先端を混合ガス循
環管25の混合器14と低温ブロワ26との間の中途部
に接続するようにしている。カソード排ガスバイパス管
35の中途部には、流量制御弁36又はオリィフィス
(図1では流量制御弁を示す)を設ける。又逆止弁27
は混合ガス循環管25の混合器14接続側端部とカソー
ド排ガスバイパス管35接続部との間に設ける。
而して、本発明の実施の形態においては、カソード排ガ
ス送給管11のカソード極3bと逆止弁12との間の中
途部に、カソード排ガスバイパス管35の後端を接続
し、カソード排ガスバイパス管35の先端を混合ガス循
環管25の混合器14と低温ブロワ26との間の中途部
に接続するようにしている。カソード排ガスバイパス管
35の中途部には、流量制御弁36又はオリィフィス
(図1では流量制御弁を示す)を設ける。又逆止弁27
は混合ガス循環管25の混合器14接続側端部とカソー
ド排ガスバイパス管35接続部との間に設ける。
【0045】而して、本実施の形態例においては、流量
制御弁36を有するカソード排ガスバイパス管35を設
けることと逆止弁27の設置位置を変えること以外は、
図2に示す設備と同一であるので説明は省略する。
制御弁36を有するカソード排ガスバイパス管35を設
けることと逆止弁27の設置位置を変えること以外は、
図2に示す設備と同一であるので説明は省略する。
【0046】本実施の形態例においては、燃料電池3の
アノード極3aから改質器1の燃焼室1bに送給される
アノード排ガスGEA中の可燃成分の量に対応して流量制
御弁36の開度を適宜調整し、燃料電池3のカソード極
3bから改質器1の燃焼室1bへ送給するカソード排ガ
スGECの単位時間当りの流量を調整することができる。
このため改質器1の燃焼室1bへ送給されるアノード排
ガスGEA中の可燃成分とカソード排ガスGEC中の空気と
の比である空燃比を略1:1.2程度にすることがで
き、その結果、改質器1における燃焼ガスは、改質にと
って望ましい780〜800℃の温度になり、従って改
質率が向上すると共にプラント効率も向上する。
アノード極3aから改質器1の燃焼室1bに送給される
アノード排ガスGEA中の可燃成分の量に対応して流量制
御弁36の開度を適宜調整し、燃料電池3のカソード極
3bから改質器1の燃焼室1bへ送給するカソード排ガ
スGECの単位時間当りの流量を調整することができる。
このため改質器1の燃焼室1bへ送給されるアノード排
ガスGEA中の可燃成分とカソード排ガスGEC中の空気と
の比である空燃比を略1:1.2程度にすることがで
き、その結果、改質器1における燃焼ガスは、改質にと
って望ましい780〜800℃の温度になり、従って改
質率が向上すると共にプラント効率も向上する。
【0047】カソード排ガスバイパス管35から混合ガ
ス循環管25へ導入されたカソード排ガスGECは燃焼排
ガスGEX、圧縮空気ACと混合して混合ガスGMが形成さ
れ、形成された混合ガスGMは燃料電池3のカソード極
3bへ送給される。
ス循環管25へ導入されたカソード排ガスGECは燃焼排
ガスGEX、圧縮空気ACと混合して混合ガスGMが形成さ
れ、形成された混合ガスGMは燃料電池3のカソード極
3bへ送給される。
【0048】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。
【0049】
【発明の効果】本発明の燃料電池発電設備によれば、請
求項1〜4の何れにおいても改質率が向上すると共にプ
ラント効率が向上し、又アノード極の流路内圧力とカソ
ード極の流路内圧力をバルブを用いることなく行う、い
わゆるバルブレスでのスタック極間差圧制御を行うこと
ができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
求項1〜4の何れにおいても改質率が向上すると共にプ
ラント効率が向上し、又アノード極の流路内圧力とカソ
ード極の流路内圧力をバルブを用いることなく行う、い
わゆるバルブレスでのスタック極間差圧制御を行うこと
ができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図1】本発明の燃料電池発電設備における実施の形態
の一例の全体構成図である。
の一例の全体構成図である。
【図2】従来の燃料電池発電設備の一例の全体構成図で
ある。
ある。
1 改質器 1b 燃焼室 3 燃料電池 3a アノード極 3b カソード極 9 アノード排ガス送給管(管路) 11 カソード排ガス送給管(管路) 15 ガスタービン駆動ガス送給管(管路) 16 ガスタービン 17 圧縮機 25 混合ガス循環管(循環管路) 35 カソード排ガスバイパス管(バイパス管路) 36 流量制御弁(手段) GEA アノード排ガス GEC カソード排ガス GEX 燃焼排ガス AC 圧縮空気 GC カソードガス
Claims (4)
- 【請求項1】 燃料電池のアノード極からのアノード排
ガスを改質器の燃焼室へ送給する管路と、燃料電池のカ
ソード極からのカソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給
する管路と、改質器の燃焼室からの燃焼排ガスの一部を
ガスタービンへ導入する管路と、改質器の燃焼室からの
燃焼排ガスの残りを前記ガスタービンにより駆動される
圧縮機からの圧縮空気と混合して前記燃料電池のカソー
ド極へカソードガスとして循環させる循環管路とを備え
た燃料電池発電設備において、 前記カソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給する管路と
循環管路とをカソード排ガスの一部を循環管路へ送給す
るバイパス管路により接続したことを特徴とする燃料電
池発電設備。 - 【請求項2】 バイパス管路にカソード排ガスの流量を
制御する手段を設けた請求項1に記載の燃料電池発電設
備。 - 【請求項3】 カソード排ガスの流量を制御する手段を
流量制御弁とした請求項2に記載の燃料電池発電設備。 - 【請求項4】 カソード排ガスの流量を制御する手段を
オリィフィスとした請求項2に記載の燃料電池発電設
備。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8016630A JPH09213354A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8016630A JPH09213354A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 燃料電池発電設備 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09213354A true JPH09213354A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11921692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8016630A Pending JPH09213354A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09213354A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017117517A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
JP2020047399A (ja) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | 株式会社デンソー | 燃料電池装置 |
JP2022512552A (ja) * | 2018-10-22 | 2022-02-07 | エイヴィエル リスト ゲーエムベーハー | 燃料電池システム及びその作動方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6110876A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
JPH05266906A (ja) * | 1991-06-04 | 1993-10-15 | Toshiba Corp | 燃料電池発電設備 |
JPH0629038A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-02-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備の温度制御方法及び装置 |
JPH0778626A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-03-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
JPH07320761A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
-
1996
- 1996-02-01 JP JP8016630A patent/JPH09213354A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6110876A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
JPH05266906A (ja) * | 1991-06-04 | 1993-10-15 | Toshiba Corp | 燃料電池発電設備 |
JPH0629038A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-02-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備の温度制御方法及び装置 |
JPH0778626A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-03-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
JPH07320761A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017117517A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
JP2020047399A (ja) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | 株式会社デンソー | 燃料電池装置 |
JP2022512552A (ja) * | 2018-10-22 | 2022-02-07 | エイヴィエル リスト ゲーエムベーハー | 燃料電池システム及びその作動方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6257724B2 (ja) | 多段燃焼器及び燃料電池システムを始動するための方法 | |
JP4344322B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池システム | |
CZ264690A3 (en) | Process for producing electric power and apparatus for making the same | |
JP2005276836A (ja) | 燃料電池−ガスタービン複合システムの起動及び過渡運転のための方法及びシステム | |
JPH10507867A (ja) | 燃料電池設備及び燃料電池設備の運転方法 | |
CN101473482B (zh) | 燃料电池设备中的预热装置 | |
KR20190077052A (ko) | 블록-내 연료 전지 개질화를 위한 개량된 연료 전지 사이클을 갖춘 통합형 연료 전지 블럭 | |
JPH09231989A (ja) | 燃料電池発電設備 | |
JPH09213354A (ja) | 燃料電池発電設備 | |
JPH0729587A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP2005203223A (ja) | 高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム | |
CN104919156A (zh) | 氢气冲洗式燃烧室 | |
JP5134186B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池を用いたコンバインド発電システム | |
JPH07208200A (ja) | タービンコンプレッサ用燃焼装置と燃焼方法 | |
JP3564812B2 (ja) | 燃料電池発電設備 | |
JP3573239B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP4158131B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
WO2009061299A1 (en) | Catalytic burning of fuel cell anode exhaust upstream of homogeneous burning of startup reformate | |
JPH0888016A (ja) | 燃料電池発電設備 | |
JP3882307B2 (ja) | 燃料電池発電設備 | |
JPH09219207A (ja) | 燃料電池発電設備 | |
JP2882019B2 (ja) | 燃料電池 | |
JPH0737599A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP3601734B2 (ja) | 燃料電池発電設備 | |
JPH0757755A (ja) | 燃料電池発電装置の起動方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040928 |