JPH10125341A - 燃料電池発電設備の圧力設定方法 - Google Patents

燃料電池発電設備の圧力設定方法

Info

Publication number
JPH10125341A
JPH10125341A JP8275645A JP27564596A JPH10125341A JP H10125341 A JPH10125341 A JP H10125341A JP 8275645 A JP8275645 A JP 8275645A JP 27564596 A JP27564596 A JP 27564596A JP H10125341 A JPH10125341 A JP H10125341A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
atmospheric temperature
change
fuel cell
set value
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
Application number
JP8275645A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoaki Miura
智亮 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP8275645A priority Critical patent/JPH10125341A/ja
Publication of JPH10125341A publication Critical patent/JPH10125341A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気温度の変化に対応してプラント各部の運
転圧力を一括して調圧することができる燃料電池発電設
備の圧力設定方法を提供する。 【解決手段】 運転モード設定器12により複数の基準
大気温度からいずれかの基準大気温度tを設定し、変化
率制限器14により基準大気温度の変化率を所定の範囲
に制限し、この制限された基準大気温度t’により各部
の圧力設定値Pの変化分ΔPを個別の関数FXにより算
出し、各部の電池容器圧力設定値と加算して各部の圧力
設定値P’とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、天然ガス等を燃料とし
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。
【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燃料電池発電設
備(以下、単に燃料電池発電設備という)では、図3に
示すように天然ガス等の燃料ガス1を水素を含むアノー
ドガス2に改質する改質器8と、アノードガス2と酸素
を含むカソードガス3とから発電する燃料電池9とを備
えており、改質器8で作られたアノードガス2は燃料電
池9に供給され、燃料電池8のアノード側Aでその大部
分(例えば80%)を消費した後、アノード排ガス4と
してアノードブロア4aにより改質器8の燃焼室に供給
される。改質器8ではアノード排ガス中の可燃成分(水
素、一酸化炭素、メタン等)が燃焼し、高温の燃焼ガス
により改質管8aを加熱し管内の燃料ガス1を改質す
る。改質器8の燃焼室を出た燃焼排ガス5は加圧空気6
と合流してカソードガス3となり、燃料電池9のカソー
ド側Cに供給される。また、カソード側Cを通過したカ
ソード排ガス7は、その一部がリサイクルブロア7aに
より燃料電池9の上流側にリサイクルされ、残りは、タ
ービン圧縮機10に導かれる。タービン圧縮機10は、
タービン10a,圧縮機10b,補助燃焼器10c等か
らなり、カソード排ガス7の圧力を回収して圧縮機10
bを駆動し、圧縮空気6を供給するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した燃料電池発電
設備は、通常,加圧下で運転され、燃料電池容器圧力
調節弁11a,アノード排ガス圧力調節弁11b,
カソード排ガス圧力調節弁11c,アノード排ガス放
出圧力調節弁11d,アノード出口極間差圧制御弁
(図示せず),圧縮機バイパス弁11e,タービン
バイパス弁11f,等の各圧力調節弁を制御して各機器
を保護しプラントの圧力バランスを保持するようになっ
ている。
【0004】上述した燃料電池発電設備を年間を通じて
運転する場合、夏期の大気温度上昇により空気密度が減
少するため、圧縮機吐出圧力および流量が計画値を維持
できない場合がある。従って、計画を満足できないと予
想される大気温度以上では、プラントの運転圧力を下げ
て運転することが必要となる。このため基準圧力である
燃料電池容器圧力を下げ、これに連動して各部の圧力設
定値を微調整する必要が生じるが、従来はこれらの操作
をすべて運転員が手動で行っていた。
【0005】すなわち、燃料電池発電設備の運用に際
し、大気温度の上昇により圧縮機特性が変化するため、
大気温度が高い場合には、圧縮機の特性により吐出圧力
・流量が計画値を満たさなくなり、プラント運用圧力を
下げて運転する必要がある。このため、従来は、燃料電
池容器圧力、圧縮機吐出圧力、アノード/カソード出口
圧力等プロセスラインの各部圧力設定値を手動で変更す
ることにより対応していた。しかし、運転員の手動によ
る微調整は、運転員に対する負担も大きく、また操作ミ
スにより圧力バランスを崩し、プラントトリップに至る
おそれがあった。
【0006】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、大
気温度の変化に対応してプラント各部の運転圧力を一括
して調圧することができる燃料電池発電設備の圧力設定
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電池容
器圧力と基準大気温度を設定し、該基準大気温度により
各部の圧力設定値の変化分ΔPをそれぞれの関数FXに
より算出し、各部の圧力設定値に変化分ΔPを加算して
圧力設定値とする、ことを特徴とする燃料電池発電設備
の圧力設定方法が提供される。
【0008】また、本発明によれば、モード設定器によ
り複数の基準大気温度からいずれかの基準大気温度を設
定し、変化率制限器により基準大気温度の変化率を所定
の範囲に制限し、この制限された基準大気温度により各
部の圧力設定値の変化分ΔPを個別の関数FXにより算
出し、各部の電池容器圧力設定値と加算して各部の圧力
設定値とする。
【0009】上記本発明の方法によれば、大気温度の変
化時に、CRT上の運転モード設定器により複数の基準
大気温度(例えば15℃,33℃,40℃)から運転員
がいずれかの基準大気温度を設定するだけで、プラント
各部の圧力設定部へ分岐し、プラント各部の特性に応じ
た圧力設定を一括して自動的に調圧できる。従って、本
発明により、燃料電池発電設備の年間を通じての運用が
容易に行えるようになり、操作性が向上すると共に、運
転員の操作が基本的には1つの設定器(運転モード)の
みとなり、負担が軽減するばかりでなく、操作ミスによ
るプラントトリップ等を未然に防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図1は、タ
ービン圧縮機の特性図である。この図において、横軸は
流量、縦軸は圧力比、図中の各曲線は、大気温度一定の
場合の流量−圧力比特性を示している。なお、外気を圧
縮する場合には、圧力比は吐出圧力に相当する。この図
において通常運転時における動作点(仕様点)を例え
ば、6ata,3500kg/h(図中A点)とする
と、25℃の曲線上で流量を減らせば圧力が上昇し、流
量を増やせば逆に圧力が低下する。なお、図中の斜線部
はサージング領域であり、この領域での運転はできな
い。
【0011】図1から明らかなように、大気温度が上昇
して例えば26℃以上となると、6ata,3500k
g/hを維持できなくなり、同一流量を保持するために
は圧力を5.9ata程度にする必要がある。更に大気
温度が高く、例えば40℃の時には、流量を約3350
kg/h,基準圧力を約5.6ata程度にする必要が
ある。従来は、かかる基準圧力の調整と、それに伴う各
部の圧力設定値の微調整をすべて運転員が手動で行って
いた。
【0012】図2は、本発明の方法を示す制御ブロック
図である。この図において、運転モード設定器12は、
複数の基準大気温度(例えば15℃,33℃,40℃)
が予め設定されており、運転員がいずれかの基準大気温
度を選択して設定するようになっている。また、電池容
器圧力設定器13は、プラントの基準圧力となる電池容
器内圧力を設定する設定器であり、定常運転時には例え
ば6ataの一定値に設定される。
【0013】図2における14は変化率制限器、15は
関数演算器、16は加算回路、17は差分回路であり、
電池容器圧力設定器13と運転モード設定器12により
電池容器圧力Pと基準大気温度tを設定し、基準大気温
度tにより電池容器の圧力設定値Pの変化分ΔPを関数
演算器15により算出し、電池容器圧力設定器13によ
る電池容器圧力Pに変化分ΔPを加算回路16で加算し
て修正圧力設定値P’とし、この修正圧力設定値P’と
圧力検出器PXによる検出圧力P1との差を差分回路1
7により求め、この差に応じて燃料電池容器圧力調節弁
11aを制御するようになっている。また、この際に、
変化率制限器14により基準大気温度tの変化率を所定
の範囲の補正基準大気温度t’に制限し、急激な設定変
更による圧力のアンバランスが生じないようにしてい
る。
【0014】また、同様に、設定された電池容器圧力P
と補正基準大気温度t’に基づき、電池容器の圧力設定
値Pの変化分ΔPを関数演算器15により算出し、電池
容器圧力設定器13による電池容器圧力Pに変化分ΔP
を加算回路16で加算して修正圧力設定値P’とし、こ
の修正圧力設定値P’と圧力検出器PXによる検出圧力
P2との差を差分回路17により求め、この差に応じて
アノード排ガス圧力調節弁11bを制御する。
【0015】その他のカソード排ガス圧力調節弁11
c,アノード排ガス放出圧力調節弁11d,アノード出
口極間差圧制御弁(図示せず),圧縮機バイパス弁11
e,タービンバイパス弁11f,等の各圧力調節弁の制
御も、設定された電池容器圧力Pと補正基準大気温度
t’に基づき、自動的に変更される。すなわち、基準大
気温度t’により各部の圧力設定値の変化分ΔPをそれ
ぞれの関数FXにより算出し、各部の圧力設定値に変化
分ΔPを加算して圧力設定値とする。
【0016】上述した本発明の方法によれば、大気温度
の変化時に、CRT上の運転モード設定器により複数の
基準大気温度(例えば15℃,33℃,40℃)から運
転員がいずれかの基準大気温度を設定するだけで、プラ
ント各部の圧力設定部へ分岐し、プラント各部の特性に
応じた圧力設定を一括して自動的に調圧できる。従っ
て、本発明により、燃料電池発電設備の年間を通じての
運用が容易に行えるようになり、操作性が向上すると共
に、運転員の操作が基本的には1つの設定器(運転モー
ド)のみとなり、負担が軽減するばかりでなく、オペミ
スによるプラントトリップ等を防止することができる。
【0017】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0018】
【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池発電
設備の圧力設定方法は、大気温度の変化に対応してプラ
ント各部の運転圧力を一括して調圧することができ、燃
料電池発電設備の年間を通じての運用が容易に行えるよ
うになり、操作性が向上すると共に、運転員の操作が基
本的には1つの設定器(運転モード)のみとなり、負担
が軽減するばかりでなく、操作ミスによるプラントトリ
ップ等を未然に防止することができる等の優れた効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】タービン圧縮機の特性図である。
【図2】本発明の方法を示す制御ブロック図である。
【図3】従来の燃料電池発電設備の構成図である。
【符号の説明】
1 燃料ガス 2 アノードガス 3 カソードガス 4 アノード排ガス 4a アノードブロア 5 燃料排ガス 6 加圧空気 7 カソード排ガス 7a リサイクルブロア 8 改質器 8a 改質管 9 燃料電池 10 タービン圧縮機 10a タービン 10b 圧縮機 10c 補助燃焼器 11a〜11f 圧力調節弁 12 運転モード設定器 13 電池容器圧力設定器 14 変化率制限器 15 関数演算器 16 加算回路 17 差分回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池容器圧力と基準大気温度を設定し、
    該基準大気温度により各部の圧力設定値の変化分ΔPを
    それぞれの関数FXにより算出し、各部の圧力設定値に
    変化分ΔPを加算して圧力設定値とする、ことを特徴と
    する燃料電池発電設備の圧力設定方法。
  2. 【請求項2】 モード設定器により複数の基準大気温度
    からいずれかの基準大気温度を設定し、変化率制限器に
    より基準大気温度の変化率を所定の範囲に制限し、この
    制限された基準大気温度により各部の圧力設定値の変化
    分ΔPを個別の関数FXにより算出し、各部の電池容器
    圧力設定値と加算して各部の圧力設定値とする、ことを
    特徴とする燃料電池発電設備の圧力設定方法。
JP8275645A 1996-10-18 1996-10-18 燃料電池発電設備の圧力設定方法 Pending JPH10125341A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8275645A JPH10125341A (ja) 1996-10-18 1996-10-18 燃料電池発電設備の圧力設定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8275645A JPH10125341A (ja) 1996-10-18 1996-10-18 燃料電池発電設備の圧力設定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10125341A true JPH10125341A (ja) 1998-05-15

Family

ID=17558358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8275645A Pending JPH10125341A (ja) 1996-10-18 1996-10-18 燃料電池発電設備の圧力設定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10125341A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7851099B2 (en) 2003-11-28 2010-12-14 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method for fuel cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7851099B2 (en) 2003-11-28 2010-12-14 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method for fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7456517B2 (en) Methods and apparatus for controlled solid oxide fuel cell (SOFC)/turbine hybrid power generation
EP0975425B1 (en) Control unit and method for controlling a gas generating apparatus
US5961928A (en) Gas generating system and method
JPS63276878A (ja) 空冷式燃料電池の制御装置
JPH10125341A (ja) 燃料電池発電設備の圧力設定方法
JPH0624129B2 (ja) 燃料電池発電プラント
JP2000314326A (ja) ガスタービンシステム
JPH07123050B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池発電プラント
JPH05335029A (ja) 燃料電池発電システム
JPH11135139A (ja) 燃料電池とガスタービンの複合発電装置
JPS5975571A (ja) 燃料電池発電システムにおける運転方法
JPH01112671A (ja) 燃料電池発電プラントの運転方法及び燃料電池発電プラント
JPS58166675A (ja) 改質器の燃焼制御方法
JPH088108B2 (ja) 燃料電池発電プラント
JPH02297866A (ja) 燃料電池発電装置
JPS58133771A (ja) 燃料電池発電プラント制御システム
JPS6039771A (ja) 燃料電池装置
JPH0794199A (ja) 燃料電池発電装置
JPS61227371A (ja) 燃料電池発電システム
JPS6298571A (ja) 燃料電池発電システムの制御方法
JPS6297268A (ja) 燃料電池発電プラントの制御装置
JPS6180765A (ja) 燃料電池発電システムの制御方法
JPS59149672A (ja) 燃料電池プラント
JP2000260446A (ja) 燃料電池発電装置
JPS6180764A (ja) 燃料電池発電システムの制御方法