JPH10302820A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
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- JPH10302820A JPH10302820A JP9106966A JP10696697A JPH10302820A JP H10302820 A JPH10302820 A JP H10302820A JP 9106966 A JP9106966 A JP 9106966A JP 10696697 A JP10696697 A JP 10696697A JP H10302820 A JPH10302820 A JP H10302820A
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来それぞれ独立に必要とされていた高温リ
サイクルブロワと空気ブロワの機能を単一のブロアで果
たすことができ、これにより更に低コスト化を図ること
ができ、かつ起動時に必要であった起動用加熱器を小型
化し、これにより更に低コスト化を図ることができる燃
料電池発電設備を提供する。 【解決手段】 燃料電池のカソード排ガス７を空気６と
混合してカソード入口側に循環させるカソードリサイク
ルライン７ａ〜７ｄと、カソードリサイクルラインに設
けられた高温リサイクルブロア１７ｂと、カソード排ガ
スに混合する空気ライン６に設けられた空気流量調節弁
６ａとを備え、供給空気量を空気流量調節弁で制御し、
カソードガスのリサイクル量を高温リサイクルブロアで
制御する。また、改質器を通過した燃焼排ガスを燃料電
池のカソード入口側に供給するＣＯ 2 リサイクルライン
に起動用加熱器とを備え、この加熱器によりＣＯ2 リサ
イクルラインにＮ2 ガスを循環させて加熱して起動す
る。
サイクルブロワと空気ブロワの機能を単一のブロアで果
たすことができ、これにより更に低コスト化を図ること
ができ、かつ起動時に必要であった起動用加熱器を小型
化し、これにより更に低コスト化を図ることができる燃
料電池発電設備を提供する。 【解決手段】 燃料電池のカソード排ガス７を空気６と
混合してカソード入口側に循環させるカソードリサイク
ルライン７ａ〜７ｄと、カソードリサイクルラインに設
けられた高温リサイクルブロア１７ｂと、カソード排ガ
スに混合する空気ライン６に設けられた空気流量調節弁
６ａとを備え、供給空気量を空気流量調節弁で制御し、
カソードガスのリサイクル量を高温リサイクルブロアで
制御する。また、改質器を通過した燃焼排ガスを燃料電
池のカソード入口側に供給するＣＯ 2 リサイクルライン
に起動用加熱器とを備え、この加熱器によりＣＯ2 リサ
イクルラインにＮ2 ガスを循環させて加熱して起動す
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。
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溶融炭酸塩型燃料
電池を用いた発電設備では、図２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１０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１１とを備えており、改質
器１０で作られたアノードガス２は燃料電池１１に供給
され、燃料電池内でその大部分（例えば８０％）を消費
した後、アノード排ガス４として触媒燃焼器２０に供給
される。触媒燃焼器２０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）がカソード排ガス７
により燃焼し、高温の燃焼ガスとなって改質器１０の加
熱室Ｈに入り、改質室Ｒｅを加熱し改質室の燃料を改質
する。加熱室Ｈを出た燃焼排ガス５は空気予熱器１３ｂ
で加圧空気６により冷却された後、ＣＯ2 リサイクルブ
ロア１７ｃで加圧され、空気予熱器１３ｂで予熱された
加圧空気６と合流してカソードガス３に供給される。Ｃ
Ｏ2 リサイクルブロア１７ｃは、改質器で発生したＣＯ
2 ガスを燃料電池のカソード側に供給してカソード反応
に利用するようになっている。
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では、図２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１０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１１とを備えており、改質
器１０で作られたアノードガス２は燃料電池１１に供給
され、燃料電池内でその大部分（例えば８０％）を消費
した後、アノード排ガス４として触媒燃焼器２０に供給
される。触媒燃焼器２０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）がカソード排ガス７
により燃焼し、高温の燃焼ガスとなって改質器１０の加
熱室Ｈに入り、改質室Ｒｅを加熱し改質室の燃料を改質
する。加熱室Ｈを出た燃焼排ガス５は空気予熱器１３ｂ
で加圧空気６により冷却された後、ＣＯ2 リサイクルブ
ロア１７ｃで加圧され、空気予熱器１３ｂで予熱された
加圧空気６と合流してカソードガス３に供給される。Ｃ
Ｏ2 リサイクルブロア１７ｃは、改質器で発生したＣＯ
2 ガスを燃料電池のカソード側に供給してカソード反応
に利用するようになっている。
【０００３】燃料電池内でその一部が反応したカソード
ガス（カソード排ガス７）は、高温ブロア１７ｂにより
燃料電池の上流側に一部が循環され、残りの一部７ａは
改質器に燃焼用空気として供給され、残り７ｂはタービ
ン圧縮機１２で圧力を回収され、排熱回収装置１９によ
る熱回収後に系外に排出される。なお、図２において、
１３ａは燃料予熱器、１４は脱硫器、１５は逆止弁、１
６は加熱器、１７ｄは空気ブロア、１８は熱風発生炉で
ある。
ガス（カソード排ガス７）は、高温ブロア１７ｂにより
燃料電池の上流側に一部が循環され、残りの一部７ａは
改質器に燃焼用空気として供給され、残り７ｂはタービ
ン圧縮機１２で圧力を回収され、排熱回収装置１９によ
る熱回収後に系外に排出される。なお、図２において、
１３ａは燃料予熱器、１４は脱硫器、１５は逆止弁、１
６は加熱器、１７ｄは空気ブロア、１８は熱風発生炉で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した溶融炭酸塩型
燃料電池発電設備では、高効率、低コスト化は商用化の
ための最大の課題である。そのため、図２に示した燃料
電池発電設備では、スタック（燃料電池１１）のカソー
ドへの高水分排ガスの導入により高効率への改善が既に
なされているが、更なる効率向上と低コスト化が要望さ
れている。
燃料電池発電設備では、高効率、低コスト化は商用化の
ための最大の課題である。そのため、図２に示した燃料
電池発電設備では、スタック（燃料電池１１）のカソー
ドへの高水分排ガスの導入により高効率への改善が既に
なされているが、更なる効率向上と低コスト化が要望さ
れている。
【０００５】本発明は、かかる要望に応えるために創案
されたものである。すなわち、本発明の主目的は、空気
ブロアは発電時には使用せず、起動時の空気供給時のみ
の運転でプラントコストを高くする要因の１つとなって
いることに着眼し、従来それぞれ独立に必要とされてい
た高温リサイクルブロアと空気ブロアの機能を、単一の
ブロアで果たすことができ、これにより更に低コスト化
を図ることができる燃料電池発電設備を提供することに
ある。また本発明の別の目的は、起動時に必要であった
起動用加熱器を小型化し、これにより更に低コスト化を
図ることができる燃料電池発電設備を提供することにあ
る。
されたものである。すなわち、本発明の主目的は、空気
ブロアは発電時には使用せず、起動時の空気供給時のみ
の運転でプラントコストを高くする要因の１つとなって
いることに着眼し、従来それぞれ独立に必要とされてい
た高温リサイクルブロアと空気ブロアの機能を、単一の
ブロアで果たすことができ、これにより更に低コスト化
を図ることができる燃料電池発電設備を提供することに
ある。また本発明の別の目的は、起動時に必要であった
起動用加熱器を小型化し、これにより更に低コスト化を
図ることができる燃料電池発電設備を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料電
池のアノード排ガスを燃焼後に改質器に供給する燃料電
池発電設備において、燃料電池のカソード排ガスを空気
と混合してカソード入口側に循環させるカソードリサイ
クルラインと、該カソードリサイクルラインに設けられ
た高温リサイクルブロアと、カソード排ガスに混合する
空気ラインに設けられた空気流量調節弁とを備え、供給
空気量を空気流量調節弁で制御し、カソードガスのリサ
イクル量を高温リサイクルブロアで制御するようになっ
ている、ことを特徴とする燃料電池発電設備が提供され
る。
池のアノード排ガスを燃焼後に改質器に供給する燃料電
池発電設備において、燃料電池のカソード排ガスを空気
と混合してカソード入口側に循環させるカソードリサイ
クルラインと、該カソードリサイクルラインに設けられ
た高温リサイクルブロアと、カソード排ガスに混合する
空気ラインに設けられた空気流量調節弁とを備え、供給
空気量を空気流量調節弁で制御し、カソードガスのリサ
イクル量を高温リサイクルブロアで制御するようになっ
ている、ことを特徴とする燃料電池発電設備が提供され
る。
【０００７】上述した本発明の構成によれば、従来の空
気ブロアが省略され、その位置に高温リサイクルブロア
が設置されている。また、カソード排ガスに混合する空
気ラインには空気流量調節弁が設けられているので、こ
の空気流量調節弁により、燃料電池に供給する空気量を
制御し、同時に高温リサイクルブロアによりカソードリ
サイクルライン内を循環する全ガス量を制御して燃料電
池の入口温度を調節することができる。従って、高温リ
サイクルブロアと空気ブロアの機能を、単一の高温リサ
イクルブロアだけで果たすことができ、これにより更に
低コスト化を図ることができる。
気ブロアが省略され、その位置に高温リサイクルブロア
が設置されている。また、カソード排ガスに混合する空
気ラインには空気流量調節弁が設けられているので、こ
の空気流量調節弁により、燃料電池に供給する空気量を
制御し、同時に高温リサイクルブロアによりカソードリ
サイクルライン内を循環する全ガス量を制御して燃料電
池の入口温度を調節することができる。従って、高温リ
サイクルブロアと空気ブロアの機能を、単一の高温リサ
イクルブロアだけで果たすことができ、これにより更に
低コスト化を図ることができる。
【０００８】本発明の好ましい実施形態によれば、改質
器を通過した燃焼排ガスを燃料電池のカソード入口側に
供給するＣＯ2 リサイクルラインと、該ＣＯ2 リサイク
ルラインには設けられたＣＯ2 リサイクルブロア及び起
動用加熱器とを備え、加熱器によりＣＯ2 リサイクルラ
インの窒素ガスを加熱するようになっている。
器を通過した燃焼排ガスを燃料電池のカソード入口側に
供給するＣＯ2 リサイクルラインと、該ＣＯ2 リサイク
ルラインには設けられたＣＯ2 リサイクルブロア及び起
動用加熱器とを備え、加熱器によりＣＯ2 リサイクルラ
インの窒素ガスを加熱するようになっている。
【０００９】この構成により、起動時にＣＯ2 リサイク
ルブロアによりＣＯ2 リサイクルライン内をＮ2 循環を
行い、Ｎ2 ガスはプラント停止時に使用するＮ2 パージ
ガス系統（都市ガスライン）を利用することができる。
また、ＣＯ2 リサイクルラインに加熱器とを備えたこと
により、ＣＯ2 リサイクルラインのガス流量が小さいこ
とから、起動用加熱器を小型化しコストダウンを図るこ
とかできる。
ルブロアによりＣＯ2 リサイクルライン内をＮ2 循環を
行い、Ｎ2 ガスはプラント停止時に使用するＮ2 パージ
ガス系統（都市ガスライン）を利用することができる。
また、ＣＯ2 リサイクルラインに加熱器とを備えたこと
により、ＣＯ2 リサイクルラインのガス流量が小さいこ
とから、起動用加熱器を小型化しコストダウンを図るこ
とかできる。
【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、本発
明による燃料電池発電設備の全体構成図である。この図
において、高温リサイクルブロア１７ｂは従来の空気ブ
ロアの位置に配置されており、空気ブロア（図２の１７
ｄ）は省略されている。また、この高温リサイクルブロ
ア１７ｂにより燃料電池１１のカソード排ガス７を空気
６と混合してカソード入口側に循環させるようにカソー
ドリサイクルライン７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが設けら
れ、そのライン７ｄには、流量調節弁９ａと遮断弁９ｂ
が設けられている。更に、カソード排ガスに混合する空
気ライン６には空気流量調節弁６ａ、オリフィス６ｂが
設けられている。流量調節弁９ａ、遮断弁９ｂ及び空気
流量調節弁６ａは、プラント全体の出力指令により制御
される。
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、本発
明による燃料電池発電設備の全体構成図である。この図
において、高温リサイクルブロア１７ｂは従来の空気ブ
ロアの位置に配置されており、空気ブロア（図２の１７
ｄ）は省略されている。また、この高温リサイクルブロ
ア１７ｂにより燃料電池１１のカソード排ガス７を空気
６と混合してカソード入口側に循環させるようにカソー
ドリサイクルライン７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが設けら
れ、そのライン７ｄには、流量調節弁９ａと遮断弁９ｂ
が設けられている。更に、カソード排ガスに混合する空
気ライン６には空気流量調節弁６ａ、オリフィス６ｂが
設けられている。流量調節弁９ａ、遮断弁９ｂ及び空気
流量調節弁６ａは、プラント全体の出力指令により制御
される。
【００１１】上述した構成により、カソード排ガス７に
混合する空気ライン６に空気流量調節弁６ａが設けられ
ているので、この空気流量調節弁６ａにより、燃料電池
１１に供給する空気量を制御し、同時に高温リサイクル
ブロア１７ｂによりカソードリサイクルライン７ａ〜７
ｄ内を循環する全ガス量を制御して燃料電池１１の入口
温度を調節することができる。この温度は温度センサＴ
ｘで検出され、制御装置により監視することができる。
従って、従来の高温リサイクルブロアと空気ブロアの機
能を、単一の高温リサイクルブロア１７ｂだけで果たす
ことができ、これにより更に低コスト化を図ることがで
きる。
混合する空気ライン６に空気流量調節弁６ａが設けられ
ているので、この空気流量調節弁６ａにより、燃料電池
１１に供給する空気量を制御し、同時に高温リサイクル
ブロア１７ｂによりカソードリサイクルライン７ａ〜７
ｄ内を循環する全ガス量を制御して燃料電池１１の入口
温度を調節することができる。この温度は温度センサＴ
ｘで検出され、制御装置により監視することができる。
従って、従来の高温リサイクルブロアと空気ブロアの機
能を、単一の高温リサイクルブロア１７ｂだけで果たす
ことができ、これにより更に低コスト化を図ることがで
きる。
【００１２】図１の燃料電池発電設備は、更に、改質器
１０を通過した燃焼排ガスを燃料電池１１のカソード入
口側に供給するＣＯ2 リサイクルライン５ａ，５ｂ，５
ｃと、このＣＯ2 リサイクルライン５ｂ，５ｃに設けら
れたＣＯ2 リサイクルブロア１７ｃ及び起動用加熱器１
６とを備えている。この構成により、起動時にＮ2 パー
ジガス系統２１からライン２、４を介してＮ2 ガスを供
給し、ＣＯ2 リサイクルブロア１７ｃによりＣＯ2 リサ
イクルライン５ａ〜５ｃと触媒燃焼器２０を介してＮ2
循環を行い、同時にＣＯ2 リサイクルラインの加熱器１
６によりＮ2 ガスを加熱して昇温することができる。ま
た、ＣＯ2 リサイクルラインに加熱器１６とを備えたこ
とにより、ＣＯ2 リサイクルラインのガス流量が小さい
ことから、起動用加熱器を小型化しコストダウンを図る
ことかできる。
１０を通過した燃焼排ガスを燃料電池１１のカソード入
口側に供給するＣＯ2 リサイクルライン５ａ，５ｂ，５
ｃと、このＣＯ2 リサイクルライン５ｂ，５ｃに設けら
れたＣＯ2 リサイクルブロア１７ｃ及び起動用加熱器１
６とを備えている。この構成により、起動時にＮ2 パー
ジガス系統２１からライン２、４を介してＮ2 ガスを供
給し、ＣＯ2 リサイクルブロア１７ｃによりＣＯ2 リサ
イクルライン５ａ〜５ｃと触媒燃焼器２０を介してＮ2
循環を行い、同時にＣＯ2 リサイクルラインの加熱器１
６によりＮ2 ガスを加熱して昇温することができる。ま
た、ＣＯ2 リサイクルラインに加熱器１６とを備えたこ
とにより、ＣＯ2 リサイクルラインのガス流量が小さい
ことから、起動用加熱器を小型化しコストダウンを図る
ことかできる。
【００１３】更に図１の燃料電池発電設備では、触媒燃
焼器２０を出た燃焼ガスの温度を温度センサＴｘで検出
し、この温度を一定に保持するように圧縮空気をカソー
ド排ガスに混合するようになっている。また、出力指令
に応じてタービン圧縮機１２の回転速度及びタービンを
バイパスするガス量を制御するようになっている。その
他の構成は、図２に示した従来の燃料電池発電設備と同
様である。
焼器２０を出た燃焼ガスの温度を温度センサＴｘで検出
し、この温度を一定に保持するように圧縮空気をカソー
ド排ガスに混合するようになっている。また、出力指令
に応じてタービン圧縮機１２の回転速度及びタービンを
バイパスするガス量を制御するようになっている。その
他の構成は、図２に示した従来の燃料電池発電設備と同
様である。
【００１４】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。
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。
【００１５】
【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池発電
設備は、従来それぞれ独立に必要とされていた高温リサ
イクルブロアと空気ブロアの機能を単一のブロアで果た
すことができ、これにより更に低コスト化を図ることが
でき、かつ起動時に必要であった起動用加熱器を小型化
し、これにより更に低コスト化を図ることができる、等
の優れた効果を有する。
設備は、従来それぞれ独立に必要とされていた高温リサ
イクルブロアと空気ブロアの機能を単一のブロアで果た
すことができ、これにより更に低コスト化を図ることが
でき、かつ起動時に必要であった起動用加熱器を小型化
し、これにより更に低コスト化を図ることができる、等
の優れた効果を有する。
【図１】本発明による燃料電池発電設備の全体構成図で
ある。
ある。
【図２】従来の燃料電池発電設備の全体構成図である。
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 ５ 燃焼排ガス ５ａ，５ｂ，５ｃ 燃焼排ガスライン ６ 空気ライン ６ａ 空気流量調節弁 ６ｂ オリフィス ７ カソード排ガス ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ カソード排ガスライン ８ 水蒸気 １０ 改質器 １１ 燃料電池 １２ タービン圧縮機 １３ａ 燃料予熱器 １３ｂ 空気予熱器 １４ 脱硫器 １５ 逆止弁 １６ 加熱器 １７ａ 燃料ブロア １７ｂ 高温ブロア １７ｃ ＣＯ2 リサイクルブロア １７ｄ 空気ブロア １８ 熱風発生炉 １９ 排熱回収装置 ２０ 触媒燃焼器 ２１ Ｎ2 パージガス系統
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電池のアノード排ガスを燃焼後に改
質器に供給する燃料電池発電設備において、 燃料電池のカソード排ガスを空気と混合してカソード入
口側に循環させるカソードリサイクルラインと、該カソ
ードリサイクルラインに設けられた高温リサイクルブロ
アと、カソード排ガスに混合する空気ラインに設けられ
た空気流量調節弁とを備え、 供給空気量を空気流量調節弁で制御し、カソードガスの
リサイクル量を高温リサイクルブロアで制御するように
なっている、ことを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項２】 改質器を通過した燃焼排ガスを燃料電池
のカソード入口側に供給するＣＯ2 リサイクルライン
と、該ＣＯ2 リサイクルラインに設けられたＣＯ2 リサ
イクルブロア及び起動用加熱器とを備え、該加熱器によ
りＣＯ2 リサイクルラインの窒素ガスを加熱するように
なっている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電
池発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9106966A JPH10302820A (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9106966A JPH10302820A (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 燃料電池発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10302820A true JPH10302820A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14447067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9106966A Pending JPH10302820A (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10302820A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100356681B1 (ko) * | 1999-12-14 | 2002-10-18 | 한국전력공사 | 연료전지 발전시스템의 승온장치 |
| JP2008535159A (ja) * | 2005-03-25 | 2008-08-28 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド | 燃料組成が変化する燃料によって動作する燃料電池システムと共に使用するためのガス流量制御構体 |
| JP2013191572A (ja) * | 2008-11-18 | 2013-09-26 | Tokyo Gas Co Ltd | Ｍｃｆｃ発電システムとその運転方法 |
-
1997
- 1997-04-24 JP JP9106966A patent/JPH10302820A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100356681B1 (ko) * | 1999-12-14 | 2002-10-18 | 한국전력공사 | 연료전지 발전시스템의 승온장치 |
| JP2008535159A (ja) * | 2005-03-25 | 2008-08-28 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド | 燃料組成が変化する燃料によって動作する燃料電池システムと共に使用するためのガス流量制御構体 |
| US8389136B2 (en) | 2005-03-25 | 2013-03-05 | Fuelcell Energy, Inc. | Gas flow control assembly for use with fuel cell systems operating on fuels with varying fuel composition |
| JP2013191572A (ja) * | 2008-11-18 | 2013-09-26 | Tokyo Gas Co Ltd | Ｍｃｆｃ発電システムとその運転方法 |
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