JP2000082477A - Fuel cell generation plant - Google Patents

Fuel cell generation plant

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JP2000082477A
JP2000082477A JP10250674A JP25067498A JP2000082477A JP 2000082477 A JP2000082477 A JP 2000082477A JP 10250674 A JP10250674 A JP 10250674A JP 25067498 A JP25067498 A JP 25067498A JP 2000082477 A JP2000082477 A JP 2000082477A
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JP
Japan
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fuel cell
exhaust
exhaust gas
hot water
fuel
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JP10250674A
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Japanese (ja)
Inventor
Motohiro Takahashi
元洋 高橋
Maki Ishizawa
真樹 石沢
Masaki Yamamoto
昌樹 山本
Shigeru Okada
茂 岡田
Tsuneo Uekusa
常雄 植草
Shisei Waratani
至誠 藁谷
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Toshiba Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Power and Building Facilities Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Power and Building Facilities Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell generation plant capable of efficiently recovering heat from exhaust gas. SOLUTION: An exhaust heat recovery heat exchanger 19 is arranged at the upstream side of an exhaust gas condenser 13, so as to supply fuel exhaust gas 11 exhausted from a reformer 3 and exhaust air 12 exhausted from a fuel cell mainbody 1. In this exhaust heat recovery heat exchanger 19, the exhaust heat of the fuel exhaust gas 11 and exhaust air 12 is recovered to extract hot water 20 at a temperature of 85 deg.C or so to be supplied to a single utility absorption refrigerator 21.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電プラ
ントに係り、特に、燃料電池本体からの排熱を温水とし
て回収して冷凍機などの温水利用装置に供給する燃料電
池発電プラントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power plant, and more particularly to a fuel cell power plant that recovers exhaust heat from a fuel cell main body as hot water and supplies it to a hot water utilization device such as a refrigerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池発電プラントは、天然ガスなど
の燃料を改質して得られる水素と空気中の酸素とを電気
化学的に反応させることにより直接発電するものであ
り、高い発電効率が得られるものである。しかも、大気
汚染物質の排出が少なく、かつ、騒音も低いという環境
性にも優れた発電システムとして評価されている。
2. Description of the Related Art A fuel cell power plant generates electricity directly by electrochemically reacting hydrogen obtained by reforming a fuel such as natural gas with oxygen in the air. It is obtained. Moreover, it has been evaluated as a power generation system that emits little air pollutants and has low environmental noise, and has excellent environmental performance.

【0003】このような燃料電池発電プラントの一例
を、図5を用いて説明する。この図において、燃料電池
本体1は、電解質としてのリン酸を含浸したマトリック
ス(図示しない)を、燃料ガスが供給される燃料極(ア
ノード)1aと空気が供給される空気極(カソード)1
bとで挟むことによって単位セルを形成し、この単位セ
ルを多数枚積層して構成したものである。
An example of such a fuel cell power plant will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a fuel cell body 1 includes a matrix (not shown) impregnated with phosphoric acid as an electrolyte, a fuel electrode (anode) 1a to which fuel gas is supplied, and an air electrode (cathode) 1 to which air is supplied.
A unit cell is formed by sandwiching the unit cell with the unit b, and a large number of the unit cells are stacked.

【0004】また、天然ガスなどの原燃料2は、改質器
3の反応部3aに供給され、ここで改質反応により水素
リッチの改質ガス4に改質された後に、上記燃料極1a
に供給される。一方、反応用空気5は、ブロワ等の空気
供給装置6により、燃料電池本体1の空気極1bに供給
される。そして、燃料電池本体1において、改質ガス4
中の水素と反応用空気5の酸素とが反応し、電気が発生
するようになっている。
A raw fuel 2 such as natural gas is supplied to a reaction section 3a of a reformer 3, where it is reformed into a hydrogen-rich reformed gas 4 by a reforming reaction.
Supplied to On the other hand, the reaction air 5 is supplied to the air electrode 1b of the fuel cell main body 1 by an air supply device 6 such as a blower. Then, in the fuel cell body 1, the reformed gas 4
The hydrogen contained therein reacts with the oxygen in the reaction air 5 to generate electricity.

【0005】また、燃料電池本体1において、発電と同
時に反応熱が生じるため、燃料電池本体1の運転温度を
約200℃程度に保つことを目的として、冷却板1cが
設けられている。この冷却板1cは、電池冷却水7が供
給されることによって冷却を行うようになっている。こ
の電池冷却水7は、燃料電池本体1の出口では二相流と
なり、水蒸気分離器8によって蒸気と水とに分離され
る。そして、この水蒸気分離器8で蒸気が分離された電
池冷却水7は、ポンプ9により加圧され、冷却器10で
冷却された後に、燃料電池本体1に供給されるようにな
っている。
In the fuel cell body 1, since heat of reaction is generated at the same time as power generation, a cooling plate 1c is provided for the purpose of keeping the operating temperature of the fuel cell body 1 at about 200 ° C. The cooling plate 1c performs cooling by supplying the battery cooling water 7. The cell cooling water 7 has a two-phase flow at the outlet of the fuel cell main body 1, and is separated into steam and water by the steam separator 8. The battery cooling water 7 from which the steam has been separated by the steam separator 8 is pressurized by a pump 9 and cooled by a cooler 10 before being supplied to the fuel cell main body 1.

【0006】一方、燃料電池本体1の燃料極1aにおい
て反応を終えた改質ガス4は、改質器3のバーナ部3b
に供給される。そして、この改質ガス4に残っている未
反応分の水素が、バーナ部3bで燃焼することによって
反応部3aの加熱源となり、改質ガス4は燃料排ガス1
1として改質器3から排出される。また、燃料電池本体
1の空気極1bにおいて反応を終えた反応用空気5は、
排空気12として排出される。
On the other hand, the reformed gas 4 which has completed the reaction at the fuel electrode 1 a of the fuel cell body 1 is supplied to the burner 3 b of the reformer 3.
Supplied to Unreacted hydrogen remaining in the reformed gas 4 becomes a heat source for the reaction section 3a by burning in the burner section 3b, and the reformed gas 4
It is discharged from the reformer 3 as 1. Further, the reaction air 5 that has completed the reaction at the air electrode 1b of the fuel cell body 1 is
It is exhausted as exhaust air 12.

【0007】上記燃料排ガス11と排空気12とは、そ
れぞれ排ガス凝縮器13に供給され、排ガス凝縮器13
で冷却された後、プラント排ガス14と凝縮水15とに
分離される。そして、通常、プラント排ガス14はその
まま大気に放出され、凝縮水15はプラント内で再利用
される。一方、排ガス凝縮器13の低温側には二次冷却
水16が通水されており、燃料排ガス11及び排空気1
2から回収された熱は、この二次冷却水16によって排
熱利用熱交換器17に供給され、排熱利用熱交換器17
によって熱交換された後、外部の温水利用設備18へ供
給されるようになっている。
[0007] The fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12 are supplied to an exhaust gas condenser 13, respectively.
After the cooling, the water is separated into plant exhaust gas 14 and condensed water 15. Then, usually, the plant exhaust gas 14 is directly discharged to the atmosphere, and the condensed water 15 is reused in the plant. On the other hand, the secondary cooling water 16 is passed through the low temperature side of the exhaust gas condenser 13, and the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 1
2 is supplied to the waste heat utilizing heat exchanger 17 by the secondary cooling water 16,
After the heat exchange, the heat is supplied to an external hot water utilization facility 18.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の燃料
電池発電プラントにおいて使用されている排ガス凝縮器
13は、燃料排ガス11及び排空気12中に含まれる水
蒸気を凝縮して回収することを主目的としていた。その
ため、二次冷却水16には一定の流量が必要であり、そ
れを減少させることが困難であった。従って、排熱利用
熱交換器17における排熱利用のための温水の温度を高
くすることができないという問題があった。すなわち、
従来の燃料電池発電プラントでは、燃料排ガス11及び
排空気12からの熱回収を効率よく行うことが困難であ
った。
The main purpose of the exhaust gas condenser 13 used in the conventional fuel cell power plant is to condense and recover the water vapor contained in the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12. And had Therefore, the secondary cooling water 16 needs a constant flow rate, and it has been difficult to reduce the flow rate. Therefore, there is a problem that the temperature of the hot water for utilizing the exhaust heat in the exhaust heat utilizing heat exchanger 17 cannot be increased. That is,
In a conventional fuel cell power plant, it has been difficult to efficiently recover heat from the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12.

【0009】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
排ガスからの熱回収を効率よく行うことができる燃料電
池発電プラントを提供することにある。
The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art.
An object of the present invention is to provide a fuel cell power plant capable of efficiently recovering heat from exhaust gas.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の発明は、アノードとカソードとを
備え水素と空気中の酸素とから電気を発生させる燃料電
池本体と、燃料を水素リッチの改質ガスに改質して前記
アノードに供給すると共に、前記燃料電池本体における
反応後の改質ガスの未反応水素を燃焼させて燃料排ガス
として排出する改質器と、前記カソードに空気を供給す
る空気供給装置と、前記燃料排ガス及び前記燃料電池本
体における反応後の排空気に含まれる水蒸気を凝縮回収
する排ガス用熱交換器とを備えた燃料電池発電プラント
において、前記改質器から排出される前記燃料排ガス
と、前記燃料電池本体における反応後の排空気とが供給
され、それらの排熱を温水として回収すると共に、前記
排熱の回収後の前記燃料排ガス及び前記排空気を前記排
ガス用熱交換器に供給する排熱回収熱交換器と、前記温
水を温水利用装置に供給する温水供給手段とを具備する
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a fuel cell main body having an anode and a cathode and generating electricity from hydrogen and oxygen in the air; Reformer for reforming into a hydrogen-rich reformed gas and supplying the reformed gas to the anode, and burning the unreacted hydrogen of the reformed gas after the reaction in the fuel cell main body and discharging it as fuel exhaust gas; A fuel cell power plant comprising: an air supply device that supplies air to the fuel cell; and an exhaust gas heat exchanger that condenses and recovers water vapor contained in the fuel exhaust gas and the exhaust air after the reaction in the fuel cell body. The fuel exhaust gas discharged from the vessel and the exhaust air after the reaction in the fuel cell main body are supplied, and the exhaust heat is recovered as hot water, and the exhaust heat after the recovery of the exhaust heat is supplied. Charge and exhaust gas and exhaust heat recovery heat exchanger for supplying the exhaust air to the heat exchanger for the exhaust gas, is characterized in that it comprises a hot water supply means for supplying the hot water to the hot water utilization device.

【0011】請求項1記載の発明によれば、改質器から
排出される燃料排ガスと燃料電池本体から排出される排
空気とを、排ガス用熱交換器に供給する前に排熱回収熱
交換器に供給し、排熱回収熱交換器においてそれらの排
熱を温水として回収するため、排熱利用のための温水の
温度を上昇させるために温水の流量を減少させることが
できる。従って、排ガスからの熱回収を効率よく行うこ
とができる。そして、温水の温度を適当な温度に調節す
る事によって、例えば単効用吸収式冷凍機などの温水利
用装置に温水を供給して作動させることができる。
According to the first aspect of the present invention, the exhaust heat recovery heat exchange is performed before the fuel exhaust gas discharged from the reformer and the exhaust air discharged from the fuel cell body are supplied to the exhaust gas heat exchanger. In order to increase the temperature of the hot water for utilizing the waste heat, the flow rate of the hot water can be reduced in order to supply the waste heat to the heat exchanger and recover the waste heat in the waste heat recovery heat exchanger. Therefore, heat can be efficiently recovered from the exhaust gas. Then, by adjusting the temperature of the hot water to an appropriate temperature, the hot water can be supplied to a hot water utilization device such as a single-effect absorption refrigerator to be operated.

【0012】請求項2記載の発明による燃料電池発電プ
ラントは、請求項1記載の発明において、前記排ガス用
熱交換器が、前記燃料排ガス及び前記排空気を冷却水に
直接接触させることにより水蒸気を凝縮回収する直接接
触式熱交換器であることを特徴としている。
[0012] In the fuel cell power plant according to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the exhaust gas heat exchanger directly contacts the fuel exhaust gas and the exhaust air with cooling water to generate steam. It is a direct contact heat exchanger for condensation and recovery.

【0013】請求項2記載の発明によれば、排ガス用熱
交換器として、燃料排ガス及び排空気が直接冷却水に接
触する直接接触式熱交換器を用いるため、高い伝熱特性
を得ることができ、排ガス用熱交換器の小型化を実点す
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, since a direct contact heat exchanger in which the fuel exhaust gas and the exhaust air directly contact the cooling water is used as the exhaust gas heat exchanger, high heat transfer characteristics can be obtained. As a result, the size of the exhaust gas heat exchanger can be reduced.

【0014】請求項3記載の発明による燃料電池発電プ
ラントは、請求項1または2記載の発明において、前記
燃料電池本体内に冷却水を供給することによって該燃料
電池本体を冷却する冷却器を備え、前記温水供給手段
が、前記温水を前記冷却器に供給し、該冷却器において
前記燃料電池本体から回収された冷却水と熱交換させた
後に、前記温水を前記温水利用装置に供給することを特
徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel cell power plant according to the first or second aspect, further comprising a cooler for cooling the fuel cell main body by supplying cooling water into the fuel cell main body. Supplying the hot water to the hot water utilization device after supplying the hot water to the cooler and exchanging heat with the cooling water recovered from the fuel cell body in the cooler. Features.

【0015】請求項3記載の発明によれば、排熱回収熱
交換器において取り出された温水を、燃料電池本体を冷
却するための冷却器に供給し、冷却器において燃料電池
本体から回収された冷却水の排熱を回収した後、温水利
用装置に供給する。このため、排熱回収効率をより向上
させることができる。
According to the third aspect of the present invention, the hot water taken out in the exhaust heat recovery heat exchanger is supplied to a cooler for cooling the fuel cell main body, and is recovered from the fuel cell main body in the cooler. After recovering the exhaust heat of the cooling water, it is supplied to the hot water utilization device. For this reason, the exhaust heat recovery efficiency can be further improved.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、本発明による燃料電池発
電プラントの実施の形態について図面を参照して説明す
る。なお、図5に示す従来の燃料電池発電プラントと同
一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a fuel cell power plant according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The same members as those of the conventional fuel cell power plant shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0017】[1.第1の実施の形態]図1は、本発明
の第1の実施の形態による燃料電池発電プラントのシス
テム構成図である。本実施の形態による燃料電池発電プ
ラントでは、図1に示すように、排ガス凝縮器13の上
流に排熱回収熱交換器19が配置されている。すなわ
ち、この排熱回収熱交換器19には、改質器3から排出
される燃料排ガス11と燃料電池本体1から排出される
排空気12とが供給されるようになっている。また、排
熱回収熱交換器19は、上記燃料排ガス11と排空気1
2とを高温熱源として、85℃程度の温水20を取り出
すように構成されている。
[1. First Embodiment] FIG. 1 is a system configuration diagram of a fuel cell power plant according to a first embodiment of the present invention. In the fuel cell power plant according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, an exhaust heat recovery heat exchanger 19 is arranged upstream of the exhaust gas condenser 13. That is, the exhaust heat recovery heat exchanger 19 is supplied with the fuel exhaust gas 11 discharged from the reformer 3 and the exhaust air 12 discharged from the fuel cell body 1. Further, the exhaust heat recovery heat exchanger 19 is provided between the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 1.
2 is used as a high-temperature heat source to extract hot water 20 of about 85 ° C.

【0018】更に、本実施の形態では、温水利用装置と
しての単効用吸収式冷凍機21が配置されており、上記
排熱回収熱交換器19において取り出された温水20
が、温水供給手段としての図示しない配管によって供給
され、この温水20を熱源として作動するようになって
いる。また、単効用吸収式冷凍機21に供給された温水
20は、温水供給手段としてのポンプ22を介して再び
排熱回収熱交換器19に戻されるようになっている。
Further, in the present embodiment, a single-effect absorption refrigerator 21 as a hot water utilization device is disposed, and the hot water 20 extracted in the exhaust heat recovery heat exchanger 19 is provided.
Is supplied by a pipe (not shown) as hot water supply means, and the hot water 20 operates as a heat source. The hot water 20 supplied to the single-effect absorption refrigerator 21 is returned to the exhaust heat recovery heat exchanger 19 again via the pump 22 as hot water supply means.

【0019】以上のような構成による本実施の形態によ
れば、以下のような作用効果が得られる。すなわち、燃
料電池本体1の燃料極1aにおいて反応を終えた改質ガ
ス4が、改質器3のバーナ部3bに供給され、この改質
ガス4内の未反応の水素がバーナ部3bで燃焼し、改質
ガス4が燃料排ガス11として改質器3から排出され
る。一方、燃料電池本体1の空気極1bにおいて反応を
終えた反応用空気5は、排空気12として排出される。
According to the present embodiment having the above configuration, the following operation and effect can be obtained. That is, the reformed gas 4 that has completed the reaction at the fuel electrode 1a of the fuel cell body 1 is supplied to the burner section 3b of the reformer 3, and the unreacted hydrogen in the reformed gas 4 is burned by the burner section 3b. Then, the reformed gas 4 is discharged from the reformer 3 as the fuel exhaust gas 11. On the other hand, the reaction air 5 that has completed the reaction at the air electrode 1 b of the fuel cell main body 1 is discharged as exhaust air 12.

【0020】そして、これら燃料排ガス11及び排空気
12は、排熱回収熱交換器19に供給され、この排熱回
収熱交換器19において冷却された後、排ガス23とし
て排ガス凝縮器13に供給される。上記排熱回収熱交換
器19では、燃料排ガス11及び排空気12を高温熱源
として85℃程度の温水20が取り出され、単効用吸収
式冷凍機21に供給される。これによって、空調などに
使用される単効用吸収式冷凍機21が作動する。
The fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12 are supplied to an exhaust heat recovery heat exchanger 19, cooled in the exhaust heat recovery heat exchanger 19, and then supplied to the exhaust gas condenser 13 as exhaust gas 23. You. In the exhaust heat recovery heat exchanger 19, hot water 20 of about 85 ° C. is taken out using the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12 as high-temperature heat sources and supplied to the single-effect absorption refrigerator 21. Thus, the single-effect absorption refrigerator 21 used for air conditioning or the like operates.

【0021】このように、本実施の形態では、燃料排ガ
ス11及び排空気12からの排熱回収が排熱回収熱交換
器19において行われるため、単効用吸収式冷凍機21
に供給される温水20の流量を変更することができる。
すなわち、従来のように排ガス凝縮器13において排熱
利用のための排熱回収を行わず、二次冷却水16とは別
に温水20を回収するため、温水20の流量を減少させ
ることによって排熱利用のための温水20の温度を高く
することができる。
As described above, in the present embodiment, since the exhaust heat recovery from the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12 is performed in the exhaust heat recovery heat exchanger 19, the single-effect absorption refrigerator 21
Can be changed.
That is, since the exhaust heat is not recovered in the exhaust gas condenser 13 for utilizing the exhaust heat as in the related art, and the hot water 20 is recovered separately from the secondary cooling water 16, the exhaust heat is reduced by reducing the flow rate of the hot water 20. The temperature of the hot water 20 for use can be raised.

【0022】ここで、排熱回収熱交換器19において、
燃料排ガス11及び排空気12側と温水20側との熱交
換状態における温度差を適切とするため、排熱回収熱交
換器19の出口で排ガス23中の水蒸気が凝縮しない程
度に熱回収するように、温水20の流量を設定すること
が望ましい。そして、この温水20の流量を適切に設定
することにより、取り出される温水20の温度を85℃
程度として、単効用吸収式冷凍機21を作動させること
ができる。
Here, in the exhaust heat recovery heat exchanger 19,
In order to make the temperature difference in the heat exchange state between the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12 side and the hot water 20 side appropriate, heat is recovered at the outlet of the exhaust heat recovery heat exchanger 19 to such an extent that water vapor in the exhaust gas 23 does not condense. Then, it is desirable to set the flow rate of the hot water 20. By appropriately setting the flow rate of the hot water 20, the temperature of the hot water 20 to be taken out is set to 85 ° C.
As a degree, the single-effect absorption refrigerator 21 can be operated.

【0023】以上のように、本実施の形態によれば、排
熱回収熱交換器19を設けたことによって高温の温水2
0を取り出すことができ、これによって単効用吸収式冷
凍機21を作動させることが可能となる。すなわち、燃
料排ガス11及び排空気12からの熱回収を効率よく行
うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the provision of the exhaust heat recovery heat exchanger 19 makes it possible to
0 can be taken out, whereby the single-effect absorption refrigerator 21 can be operated. That is, heat recovery from the fuel exhaust gas 11 and the exhaust air 12 can be performed efficiently.

【0024】[2.第2の実施の形態]図2は、本発明
の第2の実施の形態による燃料電池発電プラントのシス
テム構成図である。本実施の形態による燃料電池発電プ
ラントでは、図2に示すように、排ガス凝縮器13の代
わりに直接接触式熱交換器24が配置されている。この
直接接触式熱交換器24では、排熱回収熱交換器19か
らの排ガス23が冷却水25と直接接触し、これによっ
て排ガス23中の水蒸気が凝縮して回収されるようにな
っている。この凝縮した水蒸気を含む冷却水25は、ポ
ンプ26を介して取り出された後、凝縮水15と冷却水
25とに分離され、凝縮水15はプラント内で再利用さ
れ、冷却水25は直接接触式熱交換器24に戻されるよ
うに構成されている。更に、直接接触式熱交換器24に
残されるプラント排ガス14は、従来と同様、そのまま
大気に放出されるようになっている。
[2. Second Embodiment] FIG. 2 is a system configuration diagram of a fuel cell power plant according to a second embodiment of the present invention. In the fuel cell power plant according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, a direct contact heat exchanger 24 is arranged instead of the exhaust gas condenser 13. In the direct contact heat exchanger 24, the exhaust gas 23 from the exhaust heat recovery heat exchanger 19 comes into direct contact with the cooling water 25, whereby the water vapor in the exhaust gas 23 is condensed and recovered. The cooling water 25 containing the condensed water vapor is taken out through a pump 26 and then separated into the condensed water 15 and the cooling water 25. The condensed water 15 is reused in the plant, and the cooling water 25 is directly contacted. It is configured to be returned to the heat exchanger 24. Further, the plant exhaust gas 14 left in the direct contact heat exchanger 24 is directly discharged to the atmosphere as in the conventional case.

【0025】以上のような構成による本実施の形態によ
れば、以下のような作用効果が得られる。すなわち、改
質器3から排出される燃料排ガス11と燃料電池本体1
から排出される排空気12は、排熱回収熱交換器19に
供給されて冷却された後、排ガス23として直接接触式
熱交換器24に供給される。ここで、排熱回収熱交換器
19において温水20が取り出されるが、それについて
は上述した第1の実施の形態と同様であるため説明を省
略する。
According to the present embodiment having the above configuration, the following operation and effect can be obtained. That is, the fuel exhaust gas 11 discharged from the reformer 3 and the fuel cell body 1
The exhaust air 12 discharged from is supplied to an exhaust heat recovery heat exchanger 19 and cooled, and then supplied as an exhaust gas 23 to a direct contact heat exchanger 24. Here, the hot water 20 is taken out in the exhaust heat recovery heat exchanger 19, but the description is omitted because it is the same as in the first embodiment.

【0026】そして、直接接触式熱交換器24に供給さ
れた排ガス23は、直接接触式熱交換器24内の冷却水
25と直接接触する。そして、排ガス23中の水蒸気が
凝縮し、この水蒸気を含む冷却水25が直接接触式熱交
換器24から排出される。この冷却水25のうち凝縮水
15はプラント内で再利用され、冷却水25は再び直接
接触式熱交換器24内に戻される。
The exhaust gas 23 supplied to the direct contact heat exchanger 24 comes into direct contact with the cooling water 25 in the direct contact heat exchanger 24. Then, the steam in the exhaust gas 23 is condensed, and the cooling water 25 containing the steam is discharged from the direct contact heat exchanger 24. Of the cooling water 25, the condensed water 15 is reused in the plant, and the cooling water 25 is returned to the direct contact heat exchanger 24 again.

【0027】以上のように、本実施の形態によれば、上
述した第1の実施の形態によって得られる効果が同様に
得られると共に、排ガス23の凝縮器として直接接触式
熱交換器24を設けたことにより、排ガス23が冷却水
25と直接接触するため、隔壁型の熱交換器に比較して
高い伝熱特性を得ることができ、凝縮器の小型化を実現
することができる。
As described above, according to the present embodiment, the effect obtained by the above-described first embodiment is similarly obtained, and the direct contact heat exchanger 24 is provided as a condenser for the exhaust gas 23. As a result, the exhaust gas 23 comes into direct contact with the cooling water 25, so that higher heat transfer characteristics can be obtained as compared with a partition type heat exchanger, and the size of the condenser can be reduced.

【0028】[3.第3の実施の形態]図3は、本発明
の第3の実施の形態による燃料電池発電プラントのシス
テム構成図である。本実施の形態による燃料電池発電プ
ラントでは、図3に示すように、排熱回収熱交換器19
から取り出された温水20が冷却器10に供給されるよ
うになっている。この冷却器10は、従来から、燃料電
池本体1の運転温度を適切な値に維持するために設けら
れた冷却板1cに対し、電池冷却水7を供給するために
配置されている。本実施の形態において、この冷却器1
0は、燃料電池本体1において発生する排熱を回収した
電池冷却水7から排熱を回収することによって、温水2
0の温度を上昇させた後、単効用吸収式冷凍機21に供
給するようになっている。
[3. Third Embodiment] FIG. 3 is a system configuration diagram of a fuel cell power plant according to a third embodiment of the present invention. In the fuel cell power plant according to the present embodiment, as shown in FIG.
The hot water 20 taken out of the refrigerator is supplied to the cooler 10. The cooler 10 is conventionally provided to supply the battery cooling water 7 to a cooling plate 1c provided for maintaining the operating temperature of the fuel cell main body 1 at an appropriate value. In the present embodiment, the cooler 1
0 indicates that the hot water 2 is recovered by recovering the exhaust heat from the battery cooling water 7 which has recovered the exhaust heat generated in the fuel cell body 1.
After the temperature of 0 is raised, it is supplied to the single-effect absorption refrigerator 21.

【0029】以上のような構成による本実施の形態によ
れば、以下のような作用効果が得られる。すなわち、燃
料電池本体1において、改質ガス4中の水素と反応用空
気5の酸素とが反応して電気が発生する際に反応熱が生
じるが、冷却板1cによって燃料電池本体1の運転温度
が適正な値に保たれるようになっている。すなわち、冷
却板1cに供給される電池冷却水7は、燃料電池本体1
内の排熱を回収し、水蒸気分離器8によって蒸気と水と
に分離される。そして、この蒸気が分離された電池冷却
水7は、ポンプ9によって加圧された後、冷却器10に
よって冷却され、冷却板1cに供給される。
According to the present embodiment having the above configuration, the following operation and effect can be obtained. That is, in the fuel cell main body 1, reaction heat is generated when hydrogen in the reformed gas 4 reacts with oxygen in the reaction air 5 to generate electricity, but the operating temperature of the fuel cell main body 1 is controlled by the cooling plate 1c. Is maintained at an appropriate value. That is, the battery cooling water 7 supplied to the cooling plate 1c is
The exhaust heat in the inside is recovered and separated into steam and water by the steam separator 8. Then, the battery cooling water 7 from which the vapor has been separated is pressurized by the pump 9, then cooled by the cooler 10, and supplied to the cooling plate 1c.

【0030】一方、改質器3から排出される燃料排ガス
11と燃料電池本体1から排出される排空気12は、排
熱回収熱交換器19に供給されて冷却された後、排ガス
凝縮器13に供給される。ここで、排熱回収熱交換器1
9において取り出された温水20は、冷却器10に供給
される。
On the other hand, the fuel exhaust gas 11 discharged from the reformer 3 and the exhaust air 12 discharged from the fuel cell main body 1 are supplied to an exhaust heat recovery heat exchanger 19 where they are cooled. Supplied to Here, the exhaust heat recovery heat exchanger 1
The hot water 20 taken out at 9 is supplied to the cooler 10.

【0031】この冷却器10において、上述した電池冷
却水7は温水20と熱交換される。すなわち、電池冷却
水7は、温水20により、燃料電池本体1から回収した
排熱が回収されることによって冷却される。そして、電
池冷却水7から排熱を回収することにより温度が上昇し
た温水20は、単効用吸収式冷凍機21に供給される。
これによって、単効用吸収式冷凍機21が作動する。
In the cooler 10, the above-mentioned battery cooling water 7 exchanges heat with hot water 20. In other words, the battery cooling water 7 is cooled by recovering the exhaust heat recovered from the fuel cell main body 1 by the hot water 20. Then, the warm water 20 whose temperature has been raised by collecting exhaust heat from the battery cooling water 7 is supplied to the single-effect absorption refrigerator 21.
As a result, the single-effect absorption refrigerator 21 operates.

【0032】以上のように、本実施の形態によれば、排
熱回収熱交換器19から取り出した温水20を、燃料電
池本体1から排熱を回収するために設けられた冷却器1
0に供給し、電池冷却水7と熱交換させることによっ
て、排熱回収効率を更に向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the hot water 20 extracted from the exhaust heat recovery heat exchanger 19 is supplied to the cooler 1 provided for recovering the exhaust heat from the fuel cell body 1.
0, and the heat exchange with the battery cooling water 7 can further improve the exhaust heat recovery efficiency.

【0033】[4.第4の実施の形態]図4は、本発明
の第4の実施の形態による燃料電池発電プラントのシス
テム構成図である。本実施の形態による燃料電池発電プ
ラントでは、図4に示すように、図2に示す第2の実施
の形態と同様に、排熱回収熱交換器19の下流に直接接
触式熱交換器24が配置されている。また、図3に示す
第3の実施の形態と同様に、排熱回収熱交換器19から
取り出された温水20が冷却器10に供給されるように
なっている。
[4. Fourth Embodiment] FIG. 4 is a system configuration diagram of a fuel cell power plant according to a fourth embodiment of the present invention. In the fuel cell power plant according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, a direct contact heat exchanger 24 is provided downstream of the exhaust heat recovery heat exchanger 19, as in the second embodiment shown in FIG. Are located. Further, similarly to the third embodiment shown in FIG. 3, the hot water 20 extracted from the exhaust heat recovery heat exchanger 19 is supplied to the cooler 10.

【0034】すなわち、直接接触式熱交換器24におい
て、排ガス23が冷却水25と直接接触することによっ
て排ガス23中の水蒸気が凝縮して回収される。そし
て、この水蒸気を含む冷却水25が取り出され、凝縮水
15と冷却水25とに分離された後、冷却水25のみが
直接接触式熱交換器24に戻され、凝縮水15がプラン
ト内で再利用される。
That is, in the direct contact heat exchanger 24, when the exhaust gas 23 comes into direct contact with the cooling water 25, the water vapor in the exhaust gas 23 is condensed and recovered. Then, after the cooling water 25 containing the water vapor is taken out and separated into the condensed water 15 and the cooling water 25, only the cooling water 25 is returned to the direct contact heat exchanger 24, and the condensed water 15 is separated in the plant. Reused.

【0035】一方、排熱回収熱交換器19において取り
出された温水20は、冷却器10において電池冷却水7
と熱交換され、燃料電池本体1から回収された排熱を回
収することによって温度が上昇した後、単効用吸収式冷
凍機21に供給される。
On the other hand, the hot water 20 extracted in the exhaust heat recovery heat exchanger 19 is supplied to the battery cooler 7 in the cooler 10.
After the heat is exchanged with the exhaust gas and the exhaust heat recovered from the fuel cell main body 1 is recovered, the temperature is increased, and then supplied to the single-effect absorption refrigerator 21.

【0036】以上のように、本実施の形態の形態によれ
ば、直接接触式熱交換器24を設けたことにより、排ガ
ス23の凝縮器を小型化することができると共に、排熱
回収熱交換器19から取り出した温水20を冷却器10
において更に熱交換させるため、排熱回収効率を更に向
上させることができる。
As described above, according to the embodiment, by providing the direct contact heat exchanger 24, the condenser of the exhaust gas 23 can be downsized, and the exhaust heat recovery heat exchange can be performed. The hot water 20 taken out of the vessel 19 is cooled
In this case, since the heat is further exchanged, the exhaust heat recovery efficiency can be further improved.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料電池本体における反応後に排出される燃焼排ガス及
び排空気から、効率良く排熱が回収され、それによって
単効用吸収式冷凍機などの温水利用装置を作動すること
ができる。
As described above, according to the present invention,
Exhaust heat is efficiently recovered from the combustion exhaust gas and exhaust air discharged after the reaction in the fuel cell main body, whereby a hot water utilization device such as a single-effect absorption refrigerator can be operated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による燃料電池発電
プラントを示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel cell power plant according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態による燃料電池発電
プラントを示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a fuel cell power plant according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態による燃料電池発電
プラントを示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a fuel cell power plant according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態による燃料電池発電
プラントを示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a fuel cell power plant according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来の燃料電池発電プラントを示す構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional fuel cell power plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料電池本体 1a…燃料極 1b…空気極 1c…冷却板 2…原燃料 3…改質器 3a…反応部 3b…バーナ部 4…改質ガス 5…反応用空気 6…空気供給装置 7…電池冷却水 8…水蒸気分離器 9…ポンプ 10…冷却器 11…燃焼排ガス 12…排空気 13…排ガス凝縮器 14…プラント排ガス 15…凝縮水 16…二次冷却水 17…排熱利用熱交換器 18…温水利用設備 19…排熱回収熱交換器 20…温水 21…単効用吸収式冷凍機 22…ポンプ 23…排ガス 24…直接接触式熱交換器 25…冷却水 26…ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell main body 1a ... Fuel electrode 1b ... Air electrode 1c ... Cooling plate 2 ... Raw fuel 3 ... Reformer 3a ... Reactor 3b ... Burner part 4 ... Reformed gas 5 ... Reaction air 6 ... Air supply device 7 ... Battery cooling water 8 ... Steam separator 9 ... Pump 10 ... Cooler 11 ... Combustion exhaust gas 12 ... Exhaust air 13 ... Exhaust gas condenser 14 ... Plant exhaust gas 15 ... Condensed water 16 ... Secondary cooling water 17 ... Exhaust heat utilization heat exchange 18: Hot water utilization equipment 19: Exhaust heat recovery heat exchanger 20: Hot water 21: Single-effect absorption refrigerator 22 ... Pump 23 ... Exhaust gas 24 ... Direct contact heat exchanger 25 ... Cooling water 26 ... Pump

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 元洋 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 石沢 真樹 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 山本 昌樹 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 岡田 茂 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 植草 常雄 東京都港区芝浦三丁目4番1号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 藁谷 至誠 東京都港区芝浦三丁目4番1号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 Fターム(参考) 5H027 AA02 BA01 BC11 CC06 DD06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Motohiro Takahashi 2-4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Keihin Plant, Toshiba Corporation (72) Maki Ishizawa 3-19, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Masaki Yamamoto 3-19-2, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Within Telegraph and Telephone Corporation (72) Shigeru Okada 3-19, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Tsuneo Uekusa 3-4-1 Shibaura, Minato-ku, Tokyo (72) Within NTT Facilities Corporation (72) Inventor Shigenori Waratani 3-chome, Shibaura, Minato-ku, Tokyo No. 1 F-term in NTT Facilities (Reference) 5H027 AA02 BA01 BC11 CC06 DD06

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アノードとカソードとを備え水素と空気
中の酸素とから電気を発生させる燃料電池本体と、燃料
を水素リッチの改質ガスに改質して前記アノードに供給
すると共に、前記燃料電池本体における反応後の改質ガ
スの未反応水素を燃焼させて燃料排ガスとして排出する
改質器と、前記カソードに空気を供給する空気供給装置
と、前記燃料排ガス及び前記燃料電池本体における反応
後の排空気に含まれる水蒸気を凝縮回収する排ガス用熱
交換器とを備えた燃料電池発電プラントにおいて、 前記改質器から排出される前記燃料排ガスと、前記燃料
電池本体における反応後の排空気とが供給され、それら
の排熱を温水として回収すると共に、前記排熱の回収後
の前記燃料排ガス及び前記排空気を前記排ガス用熱交換
器に供給する排 熱回収熱交換器と、前記温水を温水利用装置に供給する
温水供給手段とを具備することを特徴とする燃料電池発
電プラント。
A fuel cell main body having an anode and a cathode for generating electricity from hydrogen and oxygen in the air; a fuel reformed into a hydrogen-rich reformed gas and supplied to the anode; A reformer that burns unreacted hydrogen of the reformed gas after reaction in the battery body and discharges it as fuel exhaust gas, an air supply device that supplies air to the cathode, and a fuel exhaust gas and after reaction in the fuel cell body. A fuel cell power plant comprising an exhaust gas heat exchanger for condensing and recovering water vapor contained in the exhaust air of the fuel cell, wherein the fuel exhaust gas discharged from the reformer, and the exhaust air after reaction in the fuel cell body. And recovers the exhaust heat thereof as hot water and supplies the fuel exhaust gas and the exhaust air after the recovery of the exhaust heat to the exhaust gas heat exchanger. And exchangers, fuel cell power plant, characterized in that it comprises a hot water supply means for supplying the hot water to the hot water utilization device.
【請求項2】 前記排ガス用熱交換器は、前記燃料排ガ
ス及び前記排空気を冷却水に直接接触させることにより
水蒸気を凝縮回収する直接接触式熱交換器であることを
特徴とする請求項1記載の燃料電池発電プラント。
2. The heat exchanger for exhaust gas is a direct contact heat exchanger that condenses and recovers steam by bringing the fuel exhaust gas and the exhaust air into direct contact with cooling water. A fuel cell power plant as described.
【請求項3】 前記燃料電池本体内に冷却水を供給する
ことによって該燃料電池本体を冷却する冷却器を備え、 前記温水供給手段は、前記温水を前記冷却器に供給し、
該冷却器において前記燃料電池本体から回収された冷却
水と熱交換させた後に、前記温水を前記温水利用装置に
供給することを特徴とする請求項1または2記載の燃料
電池発電プラント。
3. A cooling device for cooling the fuel cell main body by supplying cooling water into the fuel cell main body, wherein the hot water supply means supplies the hot water to the cooler,
3. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the hot water is supplied to the hot water utilization device after heat exchange with the cooling water recovered from the fuel cell main body in the cooler. 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006507639A (en) * 2002-11-22 2006-03-02 インテリジェント エナジー リミテッド Thermal energy control in electrochemical fuel cells

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006507639A (en) * 2002-11-22 2006-03-02 インテリジェント エナジー リミテッド Thermal energy control in electrochemical fuel cells
DE10324463A1 (en) * 2003-05-30 2004-12-30 Eaw - Energieanlagenbau Gmbh Westenfeld Heat transfer device
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