JP2000268840A - Degradation diagnostic method for fuel cell power- generation device and its reforming device and recording medium containing program for executing the diagnostic method - Google Patents

Degradation diagnostic method for fuel cell power- generation device and its reforming device and recording medium containing program for executing the diagnostic method

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JP2000268840A
JP2000268840A JP11073085A JP7308599A JP2000268840A JP 2000268840 A JP2000268840 A JP 2000268840A JP 11073085 A JP11073085 A JP 11073085A JP 7308599 A JP7308599 A JP 7308599A JP 2000268840 A JP2000268840 A JP 2000268840A
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reforming
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deterioration
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To judge the replacement timing of a reform catalyst by performing degradation judgement of a reforming device momentarily at the side and continuously. SOLUTION: A fuel cell power-generating device is equipped of a reforming device 8 and a cell stack 21, and a temp. sensor measurses the temp. of the catalyst filled layer of a reforming device. Upon receiving the temp. sensing signal from the temp. sensor 6, a degradation judging means 5 judges the degraded condition of the reforming device 8 by putting the given temp. of the reforming catalyst filled layer in reference to the pre-determined temp. value and the reference data concerning the methane inverting rate of the reforming device 8.

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、改質装置で燃料と
水蒸気を反応させ水素をつくり、この水素をセルスタッ
クで酸素と反応させて発電を行う燃料電池発電装置およ
びその改質装置の劣化診断法ならびにそれを実行するた
めのプログラムが記録された記録媒体において、改質ガ
スの分析を行うことなしに、その場で瞬時に且つ連続的
に改質装置の劣化状態を診断し、改質触媒の取替時期の
判定を行うことが可能な燃料電池発電装置およびその改
質装置の劣化診断方法ならびにそれを実行するためのプ
ログラムが記録された記録媒体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generator for generating electricity by reacting fuel and steam in a reformer to produce hydrogen, and reacting the hydrogen with oxygen in a cell stack to deteriorate the reformer. Diagnosis of the deterioration state of the reformer instantaneously and continuously on the recording medium on which a diagnostic method and a program for executing the method are recorded without analyzing the reformed gas, and performing reforming. The present invention relates to a fuel cell power generator capable of determining a catalyst replacement time, a method for diagnosing deterioration of a reformer thereof, and a recording medium on which a program for executing the method is recorded.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、燃料電池発電装置の従来例とし
て、都市ガスを燃料としたリン酸型燃料電池発電装置の
構成を示している。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a configuration of a phosphoric acid type fuel cell power generator using city gas as fuel as a conventional example of a fuel cell power generator.

【0003】すなわち、この従来技術による燃料電池発
電装置の主な構成要素は、脱硫装置、エジェクタ、改質
装置、シフトコンバータ、セルスタック、変換装置、凝
縮器、ポンプ、気水分離器、空気ブロア、蒸発器、排熱
利用システム、センサ、流量制御弁、遮断弁および配管
類である。
That is, the main components of the fuel cell power generator according to the prior art are a desulfurizer, an ejector, a reformer, a shift converter, a cell stack, a converter, a condenser, a pump, a steam separator, an air blower. , Evaporator, exhaust heat utilization system, sensor, flow control valve, shut-off valve and piping.

【0004】図2において、1は原燃料ガス、2は改質
ガス、3は遮断弁、4は都市ガス、7は脱硫装置、8は
改質装置、9は改質装置バーナ、11はシフトコンバー
タ、12は燃焼用空気、13は燃料極排ガス、14は改
質装置バーナ燃焼排ガス、15は空気ブロア、16は発
電用空気、17は外気、18は燃料極、19は電解質、
20は酸化剤極、21はセルスタック、22は電圧セン
サ、23は電流センサ、24は変換装置、25は負荷、
26は電池冷却水、27は気水分離器、28は気水分離
器ヒータ、29は触媒充填層、30は流量制御弁、31
は改質用水蒸気、33は蒸発器、34は排熱回収用水蒸
気、35は排熱利用システム、36は冷媒、37は酸化
剤極排ガス、38は凝縮器、39は排ガス、40は凝縮
水、41は改質装置温度測定用温度センサ、43は補給
水ポンプ、44は補給水、45は流量制御弁、46は流
量制御弁、48は改質部、49は圧カセンサ、50は燃
料電池出力、52は流量制御弁、53はエジェクタ、5
4は流量制御弁、55は液面センサ、56はポンプ、5
7は遮断弁、58は凝縮水、59は起動用バーナ、60
は遮断弁、61は改質装置起動用バーナ空気、62は遮
断弁、63は冷却器、64は温度センサ、65は遮断弁
である。
In FIG. 2, 1 is a raw fuel gas, 2 is a reformed gas, 3 is a shutoff valve, 4 is a city gas, 7 is a desulfurizer, 8 is a reformer, 9 is a reformer burner, and 11 is a shift. Converter, 12 for combustion air, 13 for fuel electrode exhaust gas, 14 for reformer burner combustion exhaust gas, 15 for air blower, 16 for power generation air, 17 for outside air, 18 for fuel electrode, 19 for electrolyte,
20 is an oxidizer electrode, 21 is a cell stack, 22 is a voltage sensor, 23 is a current sensor, 24 is a converter, 25 is a load,
26 is battery cooling water, 27 is a steam separator, 28 is a steam separator heater, 29 is a catalyst packed bed, 30 is a flow control valve, 31
Is steam for reforming, 33 is an evaporator, 34 is steam for exhaust heat recovery, 35 is an exhaust heat utilization system, 36 is a refrigerant, 37 is an oxidant electrode exhaust gas, 38 is a condenser, 39 is an exhaust gas, and 40 is condensed water. , 41 is a temperature sensor for measuring the reformer temperature, 43 is a makeup water pump, 44 is makeup water, 45 is a flow control valve, 46 is a flow control valve, 48 is a reforming section, 49 is a pressure sensor, and 50 is a fuel cell. Output, 52 is a flow control valve, 53 is an ejector, 5
4 is a flow control valve, 55 is a liquid level sensor, 56 is a pump,
7 is a shutoff valve, 58 is condensed water, 59 is a starter burner, 60
Is a shutoff valve, 61 is a burner air for starting the reformer, 62 is a shutoff valve, 63 is a cooler, 64 is a temperature sensor, and 65 is a shutoff valve.

【0005】以下、図2を用いて、この従来技術による
燃料電池発電装置の作用について説明する。
[0005] The operation of this conventional fuel cell power generator will be described below with reference to FIG.

【0006】まず、遮断弁3を開け、都市ガス4を脱硫
触媒(コバルト−モリブデン系触媒と酸化亜鉛吸着剤)
が充填された脱硫装置7に供給することにより、この脱
硫装置7で改質装置8及びセルスタック21の燃料極1
8の触媒の劣化原因となる都市ガス4中の腐臭剤に含ま
れる硫黄分を吸着除去する。
First, the shut-off valve 3 is opened, and the city gas 4 is supplied with a desulfurization catalyst (a cobalt-molybdenum catalyst and a zinc oxide adsorbent).
Is supplied to the desulfurization device 7 filled with the fuel, and the desulfurization device 7 allows the reforming device 8 and the fuel electrode 1 of the cell stack 21 to be supplied.
Sulfur contained in the deodorant in the city gas 4 which causes deterioration of the catalyst 8 is adsorbed and removed.

【0007】遮断弁57は、燃料電池発電装置の起動時
のみ開き、起動用バーナ59に都市ガス4が供給され
る。
The shut-off valve 57 is opened only when the fuel cell power generator is started, and the city gas 4 is supplied to the starting burner 59.

【0008】また、遮断弁60も燃料電池発電装置の起
動時のみ開き、起動用バーナ59にに空気ブロア15に
より起動用バーナ空気61が供給される。
The shut-off valve 60 is also opened only when the fuel cell power generator is started, and the starter burner air 61 is supplied to the starter burner 59 by the air blower 15.

【0009】起動用バーナ59では、燃料電池発電装置
の起動時に、都市ガス4が燃焼し、改質装置8の昇温が
行われる。
In the starter burner 59, when the fuel cell power generator is started, the city gas 4 burns, and the temperature of the reformer 8 is raised.

【0010】起動時以外は、遮断弁57と遮断弁60は
閉じておく。
The shut-off valves 57 and 60 are kept closed except during startup.

【0011】都市ガス供給量は、電圧センサ22と電流
センサ23で検出した燃料電池出力50と改質装置温度
測定用温度センサ41で検出した改質装置温度から予め
設定された燃料電池出力50及び改質装置温度と流量制
御弁52の開度(すなわち、都市ガス供給量)の関係に
基づいて、流量制御弁52の開度を調節することによっ
て、都市ガス供給量を燃料電池出力50と改質装置温度
に見合った値に設定する。
The supply amount of city gas is determined based on the fuel cell output 50 detected by the voltage sensor 22 and the current sensor 23 and the reformer temperature detected by the reformer temperature measuring temperature sensor 41 and the fuel cell output 50 set in advance. By adjusting the opening of the flow control valve 52 based on the relationship between the reformer temperature and the opening of the flow control valve 52 (that is, the supply of city gas), the city gas supply is changed to the fuel cell output 50. To a value appropriate for the quality equipment temperature.

【0012】脱硫装置7で硫黄分が吸着除去された都市
ガス4は、エジェクタ53で気水分離器27から供給さ
れた改質用水蒸気31と混合され、改質触媒(通常はニ
ッケル系触媒)が充填された改質装置8の改質部48に
供給される。
The city gas 4 from which the sulfur content has been adsorbed and removed by the desulfurizer 7 is mixed with the reforming steam 31 supplied from the steam separator 27 by the ejector 53, and the reforming catalyst (usually a nickel-based catalyst) Is supplied to the reforming section 48 of the reforming apparatus 8 in which is filled.

【0013】エジェクタ53への改質用水蒸気供給量
は、予め設定された流量制御弁52の開度(すなわち、
改質装置8への都市ガス供給量)とエジェクタ53の開
度(すなわち、改質用水蒸気供給量)の関係に基づい
て、エジェクタ53の開度を調節することによって、予
め設定された所定のスチームカーボン比となるように制
御する。
The supply amount of the reforming steam to the ejector 53 is determined by the preset opening degree of the flow control valve 52 (that is,
By adjusting the opening of the ejector 53 based on the relationship between the amount of city gas supplied to the reformer 8 and the opening of the ejector 53 (that is, the amount of steam for reforming), a predetermined predetermined amount is set. Control is performed to obtain a steam carbon ratio.

【0014】改質装置8では、燃料ガスである都市ガス
4の水蒸気改質が行われ、水素リッチな改質ガス2がつ
くられる。
In the reformer 8, steam reforming of the city gas 4 as a fuel gas is performed, and a hydrogen-rich reformed gas 2 is produced.

【0015】都市ガスの主成分であるメタンの水蒸気改
質反応は次式で表される。
The steam reforming reaction of methane, which is a main component of city gas, is represented by the following equation.

【0016】(メタンの水蒸気改質反応)(Steam reforming reaction of methane)

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】この水素リッチな改質ガスには、セルスタ
ック21の燃料極18の触媒の劣化原因となる一酸化炭
素が含まれているので、改質ガスはシフト触媒(銅一亜
鉛系触媒)が充填されたシフトコンバータ11に送ら
れ、次式に示すシフト反応により改質ガス中の一酸化炭
素が二酸化炭素に変換される。
Since the hydrogen-rich reformed gas contains carbon monoxide which causes deterioration of the catalyst of the fuel electrode 18 of the cell stack 21, the reformed gas is a shift catalyst (copper-zinc based catalyst). Is supplied to the shift converter 11 filled with the gas, and the carbon monoxide in the reformed gas is converted into carbon dioxide by a shift reaction represented by the following equation.

【0019】(シフト反応)(Shift reaction)

【0020】[0020]

【数2】 (Equation 2)

【0021】シフトコンバータ11により、改質ガス中
の一酸化炭素濃度は1%以下まで低減される。
The shift converter 11 reduces the concentration of carbon monoxide in the reformed gas to 1% or less.

【0022】シフトコンバータ11を出た改質ガスは、
セルスタック21の燃料極18に供給され、燃料電池の
発電に利用される。
The reformed gas leaving the shift converter 11 is
The fuel is supplied to the fuel electrode 18 of the cell stack 21 and used for power generation of the fuel cell.

【0023】また、シフトコンバータ11出口ガスの一
部は脱硫装置7にリサイクルされ、リサイクルガス中の
水素が脱硫反応に使用される。
A part of the gas at the outlet of the shift converter 11 is recycled to the desulfurizer 7, and the hydrogen in the recycled gas is used for the desulfurization reaction.

【0024】リサイクルガスの供給量は、予め設定され
た流量制御弁52の開度(すなわち、改質装置8への都
市ガス供給量)と流量制御弁54の開度(すなわち、リ
サイクルガス供給量)の関係に基づき、流量制御弁54
の開度を調節することによって、予め設定された所定の
供給量になるように制御する。
The supply amount of the recycled gas is determined by the preset opening degree of the flow control valve 52 (ie, the supply amount of the city gas to the reformer 8) and the opening degree of the flow control valve 54 (ie, the supply amount of the recycled gas). ), The flow control valve 54
By controlling the degree of opening, control is performed so that a predetermined supply amount is set in advance.

【0025】一方、セルスタック21の酸化剤極20に
は、遮断弁65を開け空気ブロア15を用いて取り込ん
だ外気17を発電用空気16として供給する。
On the other hand, to the oxidizer electrode 20 of the cell stack 21, the shut-off valve 65 is opened and the outside air 17 taken in by using the air blower 15 is supplied as power generation air 16.

【0026】発電用空気16の供給量は、電圧センサ2
2と電流センサ23で検出した燃料電池出力50から予
め設定された燃料電池出力50と流量制御弁46の開度
(すなわち、発電用空気供給量)の関係に基づいて、流
量制御弁46の開度を調節し、燃料電池出力50に見合
った値に制御する。
The supply amount of the power generation air 16 is determined by the voltage sensor 2
2 and the fuel cell output 50 detected by the current sensor 23, the opening of the flow control valve 46 is determined based on the relationship between the preset fuel cell output 50 and the opening of the flow control valve 46 (i.e., the air supply amount for power generation). The fuel cell output is adjusted to a value corresponding to the fuel cell output 50.

【0027】セルスタック21の燃料極18では、
(3)式に示す反応により、改質ガス中の水素が水素イ
オンと電子に変わる。
At the fuel electrode 18 of the cell stack 21,
By the reaction shown in the equation (3), hydrogen in the reformed gas is converted into hydrogen ions and electrons.

【0028】(燃料極反応)(Fuel electrode reaction)

【0029】[0029]

【数3】 (Equation 3)

【0030】水素イオンは電解質19の内部を拡散し、
酸化剤極20に到達する。
The hydrogen ions diffuse inside the electrolyte 19,
The oxidizer electrode 20 is reached.

【0031】一方、電子は外部回路を流れ、燃料電池出
力50として取り出される。
On the other hand, electrons flow through an external circuit and are taken out as a fuel cell output 50.

【0032】酸化剤極では、(4)式に示す反応によ
り、燃料極18から電解質19の中を拡散してきた水素
イオン、燃料極18から外部回路を通じて移動してきた
電子、および空気中の酸素が三相界面で反応し、水が生
成される。
At the oxidant electrode, hydrogen ions diffused from the fuel electrode 18 into the electrolyte 19, electrons transferred from the fuel electrode 18 through an external circuit, and oxygen in the air are reacted by the reaction shown in the equation (4). Reacts at the three-phase interface to produce water.

【0033】(酸化剤極反応)(Oxidant electrode reaction)

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】(3)式と(4)式をまとめると、セルス
タック21での全電池反応は、(5)式に示す水素と酸
素から水ができる単純な反応として表すことができる。
Summarizing the equations (3) and (4), the whole battery reaction in the cell stack 21 can be expressed as a simple reaction in which water is produced from hydrogen and oxygen as shown in the equation (5).

【0036】(電池反応)(Battery reaction)

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【0038】発電によって得られた燃料電池出力50
は、変換装置24で電圧変換あるいは直流一交流変換が
行われた後に、負荷25に供給される。
Fuel cell output 50 obtained by power generation
Is supplied to the load 25 after voltage conversion or DC-AC conversion is performed by the converter 24.

【0039】燃料極18では、改質ガス中の水素がすべ
て(3)式に示した電極反応で消費されるわけではな
く、全体の80%程度の水素が使われるだけである。
At the fuel electrode 18, not all of the hydrogen in the reformed gas is consumed by the electrode reaction shown in the equation (3), but only about 80% of the total hydrogen is used.

【0040】残りの約20%の水素が、未反応水素とし
て燃料極排ガス中に残存する。
About 20% of the remaining hydrogen remains in the anode exhaust gas as unreacted hydrogen.

【0041】これは、燃料極18で改質ガス中の水素を
すべて電極反応で消費しようとすると、ガス出口付近で
局所的に水素が不足し、水素の代わりに燃料極基板のカ
ーボンが反応しセルスタック21が劣化するためであ
る。
This is because, when all of the hydrogen in the reformed gas is consumed by the electrode reaction at the fuel electrode 18, the hydrogen is locally insufficient near the gas outlet, and the carbon on the fuel electrode substrate reacts instead of hydrogen. This is because the cell stack 21 deteriorates.

【0042】未反応水素を含む燃料極排ガス13は、改
質装置バーナ9に俳給され、バーナ撚斜として使用され
る。
The fuel electrode exhaust gas 13 containing unreacted hydrogen is supplied to the reformer burner 9 and used as a burner twist.

【0043】(1)式に示したメタンの水蒸気改質反応
は吸熱反応であるので、外部から反応熱を改質装置8の
改質部48に与える必要がある。
Since the methane steam reforming reaction shown in the equation (1) is an endothermic reaction, it is necessary to externally supply heat of reaction to the reforming section 48 of the reformer 8.

【0044】このため、改質装置バーナ9で燃料極排ガ
ス13中の水素を遮断弁62を開けて空気ブロア15に
より供給した燃焼用空気12とともに燃焼させることに
より、改質装置8の改質部48の温度を最大700℃程
度まで昇温する。
For this reason, the reformer burner 9 burns hydrogen in the fuel electrode exhaust gas 13 together with the combustion air 12 supplied by the air blower 15 by opening the shut-off valve 62, whereby the reformer 8 of the reformer 8 is burned. The temperature of 48 is increased up to about 700 ° C.

【0045】燃焼用空気12の供給量は、改質装置温度
測定用温度センサ41で検出した改質装置温度から予め
設定された改質装置温度と流量制御弁45の開度(すな
わち、燃焼用空気供給量)の関係に基づいて、流量制御
弁45の開度を調節することによって制御する。
The supply amount of the combustion air 12 is determined based on the reformer temperature preset from the reformer temperature detected by the reformer temperature measuring temperature sensor 41 and the opening degree of the flow control valve 45 (that is, the combustion air temperature). The control is performed by adjusting the opening degree of the flow control valve 45 based on the relationship of the air supply amount).

【0046】また、燃料極排ガス13中の未反応水素の
燃焼反応により生成した水蒸気と未反応水蒸気を含む改
質装置バーナ燃焼排ガス14と(5)式に示した電池反
応により生成した水蒸気を含む酸化剤極排ガス37は凝
縮器38に送られ、水蒸気が凝縮水40として除去され
た後に、排ガス39として大気中に放出される。
The reformer burner combustion exhaust gas 14 containing unreacted steam and steam generated by the combustion reaction of unreacted hydrogen in the fuel electrode exhaust gas 13 and steam generated by the cell reaction shown in equation (5) The oxidant electrode exhaust gas 37 is sent to a condenser 38, where water vapor is removed as condensed water 40, and then released to the atmosphere as exhaust gas 39.

【0047】凝縮水40は、気水分離器27に戻され、
電池冷却水26、改質用水蒸気31、排熱回収用水蒸気
34等に利用される。
The condensed water 40 is returned to the steam separator 27,
It is used for battery cooling water 26, reforming steam 31, steam for exhaust heat recovery 34, and the like.

【0048】(5)式に示した電池反応は発熱反応であ
るので、セルスタック21の温度は、発電時間の経過と
ともに上昇する。
Since the battery reaction shown in the equation (5) is an exothermic reaction, the temperature of the cell stack 21 increases as the power generation time elapses.

【0049】セルスタック21の温度上昇が起こると、
電解質の水素イオン伝導率が上がるために抵抗が減少し
出力特性が一時的に向上するが、劣化が起こり易くなり
寿命低下が生じる。
When the temperature of the cell stack 21 rises,
Although the resistance is reduced and the output characteristics are temporarily improved due to an increase in the hydrogen ion conductivity of the electrolyte, the deterioration is apt to occur and the life is shortened.

【0050】そこで、気水分離器27から電池冷却水2
6を冷却器63に供給し、セルスタック21の冷却を行
う。
Then, the battery cooling water 2 is supplied from the steam-water separator 27.
6 is supplied to the cooler 63 to cool the cell stack 21.

【0051】セルスタック21の作動温度は、寿命と性
能の両方を勘案して190℃前後に設定されるのが一般
的である。
The operating temperature of the cell stack 21 is generally set at around 190 ° C. in consideration of both the life and the performance.

【0052】電池冷却水26の供給量は、温度センサ6
4で検出した電池冷却水セルスタック出口温度が予め設
定された所定の温度範囲となるように、流量制御弁30
の開度を調節することによって制御する。
The supply amount of the battery cooling water 26 depends on the temperature sensor 6
4 so that the outlet temperature of the battery cooling water cell stack detected in Step 4 falls within a predetermined temperature range set in advance.
Is controlled by adjusting the degree of opening.

【0053】セルスタック21を出た電池冷却水26
は、水と水蒸気の混合物の形で気水分離器27に戻され
る。
The battery cooling water 26 exiting the cell stack 21
Is returned to the steam separator 27 in the form of a mixture of water and steam.

【0054】起動時および圧カセンサ49で気水分離器
圧力が予め設定された所定の圧力より低下したことを検
出した場合には、予め設定された所定の電力を圧カセン
サ49で気水分離器圧力が予め設定された所定の圧力を
越えたことを検出するまで気水分離器ヒータ28に供給
し、水蒸気を発生させる。
At the time of start-up and when the pressure sensor 49 detects that the pressure of the steam / water separator has dropped below a predetermined pressure, the preset predetermined power is applied to the steam / water separator by the pressure sensor 49. The water is supplied to the steam separator heater 28 until it detects that the pressure exceeds a predetermined pressure, and generates steam.

【0055】また、液面センサ55で気水分離器27の
水位が予め設定された所定の水位よりも低下したことを
検出した場合には、液面センサ55で気水分離器27の
水位が予め設定された所定の水位になったことを検出す
るまで、補給水ポンプ43を動作させて気水分離器27
に補給水44を供給する。
When the liquid level sensor 55 detects that the water level of the steam-water separator 27 has dropped below a predetermined water level, the liquid level sensor 55 changes the water level of the steam-water separator 27 to a predetermined level. The makeup water pump 43 is operated to operate the steam-water separator 27 until it detects that a predetermined water level has been reached.
Is supplied with makeup water 44.

【0056】セルスタック21から気水分離器27に供
給された水蒸気あるいは気水分離器27で発生させた水
蒸気のうち、改質用水蒸気31として使用する以外の水
蒸気は、排熱回収用水蒸気34として蒸発器33に供給
され、排熱利用システム35の冷媒35の蒸発に使われ
る。
Of the steam supplied from the cell stack 21 to the steam separator 27 or the steam generated by the steam separator 27, steam other than the steam used for the reforming steam 31 is the steam 34 for exhaust heat recovery. Is supplied to the evaporator 33 and used for evaporating the refrigerant 35 of the exhaust heat utilization system 35.

【0057】蒸発器33で凝縮した排熱回収用水蒸気3
4の凝縮水58は、気水分離器27に戻される。
Exhaust heat recovery steam 3 condensed in evaporator 33
4 condensed water 58 is returned to the steam separator 27.

【0058】[0058]

【発明が解決しようとする課題】次に、上述したような
従来の技術による燃料電池発電装置の問題点について説
明する。
Next, problems of the fuel cell power generator according to the prior art as described above will be described.

【0059】すなわち、従来の技術によるの燃料電池発
電装置では、改質装置の劣化状態を診断するためには、
改質装置出口にガスクロマトグラフ等の高価なガス分析
装置を接続して連続的に改質ガスをサンプリングしてガ
ス分析を行うか、あるいは、定期的に容器に改質装置出
口における改質ガスをサンプリングしてガス分析装置の
あるところまでもっていってガス分析を行うことによっ
て、改質ガス中のメタン量(メタンスリップ量)から改
質装置8のメタン転化率を求め、改質装置8の劣化状態
を診断するとともに、改質触媒の取替時期を判定してい
た。
That is, in the fuel cell power generator according to the prior art, in order to diagnose the deterioration state of the reformer,
An expensive gas analyzer such as a gas chromatograph is connected to the outlet of the reformer to continuously sample the reformed gas for gas analysis, or to periodically place the reformed gas at the outlet of the reformer in a container. By sampling and bringing the gas analyzer to a certain place and performing gas analysis, the methane conversion rate of the reformer 8 is obtained from the amount of methane (methane slip amount) in the reformed gas, and the deterioration of the reformer 8 is determined. In addition to diagnosing the condition, the time for replacing the reforming catalyst was determined.

【0060】図10は、参考のために、200kWリン
酸型燃料電池発電装置を用いて、都市ガスを燃料として
200kW定格出力での発電を行った場合の、改質装置
8のメタン転化率と改質装置8の改質触媒の劣化量の関
係を示している。
FIG. 10 shows, for reference, the methane conversion rate and the methane conversion rate of the reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator was used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. 4 shows the relationship between the amount of deterioration of the reforming catalyst of the reforming device 8.

【0061】改質装置出口での改質ガス中のメタン量を
検出し改質装置8のメタン転化率を計算することにより
メタン転化率あるいは図10を用いてメタン転化率から
換算した改質触媒の劣化量を求めると、メタン転化率の
低下あるいは改質触媒の劣化量の増加から改質装置8の
改質部48の劣化状態の診断が可能であり、得られたメ
タン転化率あるいは改質触媒の劣化量と発電時間の関係
からメタン転化率の低下速度あるいは改質触媒の劣化速
度を求め、セルスタック21の発電に悪影響を及ぼさな
いメタン転化率の下限値、あるいは改質触媒の改質触媒
の劣化量の上限値に至るまでの期間を計算することによ
って改質触媒の取替時期を判定することができる。
By detecting the amount of methane in the reformed gas at the outlet of the reformer and calculating the methane conversion of the reformer 8, the methane conversion or the reforming catalyst converted from the methane conversion using FIG. The deterioration of the reforming unit 48 of the reforming device 8 can be diagnosed based on the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. The lowering rate of the methane conversion rate or the deterioration rate of the reforming catalyst is determined from the relationship between the amount of catalyst deterioration and the power generation time, and the lower limit value of the methane conversion rate that does not adversely affect the power generation of the cell stack 21 or the reforming of the reforming catalyst The replacement time of the reforming catalyst can be determined by calculating the period up to the upper limit of the catalyst deterioration amount.

【0062】しかし、これらの方法では、ガス分析に時
間がかかりその場で瞬時に改質装置の劣化状態の診断を
行うことが不可能であり、また、改質装置の劣化診断の
ために高価なガス分析装置が必要となり、さらに、その
場で連続的に改質装置の劣化状態を診断するためには燃
料電池発電装置に対して専用のガス分析装置が必要とな
り、あるいは、ガス分析装置のあるところまでサンプリ
ングガスをもっていかなければならないので劣化診断に
時間がかかる等の問題点があった。
However, in these methods, it takes a long time for gas analysis, and it is impossible to diagnose the deterioration state of the reformer instantly on the spot. In order to continuously diagnose the deterioration state of the reformer on the spot, a dedicated gas analyzer is required for the fuel cell power generator, or a gas analyzer is required. Since the sampling gas must be taken to a certain point, there is a problem that it takes a long time for deterioration diagnosis.

【0063】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、改質ガスのサンプリン
グと分析に長時間を要し改質装置の劣化診断を瞬時に行
うことが不可能であり、また、改質装置の劣化診断のた
めに高価なガス分析装置が必要となり、さらに、改質装
置の劣化診断をその場で連続的に行おうとすると燃料電
池発電装置に対して専用のガス分析装置が必要となり、
あるいは、ガス分析装置のあるところまでサンプリング
ガスをもっていかなければならないので劣化診断に時間
がかかる等の従来の技術によるの燃料電池発電装置の問
題点を解決し、その場で瞬時に且つ連続的に改質装置の
劣化診断を行い改質触媒の取替時期を判定することが可
能な燃料電池発電装置およびその改質装置の劣化診断方
法ならびにそれを実行するプログラムが記録された記録
媒体を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to take a long time for sampling and analysis of reformed gas and to instantly diagnose deterioration of a reformer. It is impossible, and an expensive gas analyzer is required for the deterioration diagnosis of the reformer. Further, if the deterioration diagnosis of the reformer is to be continuously performed on the spot, the fuel cell power generator is not suitable. A special gas analyzer is required,
Alternatively, the problem of the fuel cell power generator according to the conventional technology, such as deterioration diagnosis taking time because the sampling gas must be taken to a certain place of the gas analyzer, is solved instantaneously and continuously on the spot. Provided is a fuel cell power generator capable of performing a deterioration diagnosis of a reformer to determine a time for replacing a reforming catalyst, a method of diagnosing deterioration of the reformer, and a recording medium on which a program for executing the method is recorded. It is in.

【0064】[0064]

【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池発
電装置では、上記課題を解決するために、改質装置触媒
充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質装置バーナ
燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出
口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出口温度のい
ずれか一つ、あるいは一つ以上を検出し、改質装置の劣
化状態の診断と改質触媒の取替時期の判定を行うことを
最も主要な特徴とする。
In the fuel cell power generator according to the present invention, in order to solve the above problems, the temperature of the packed bed of the reformer catalyst, the temperature of the outer wall of the reformer reforming tube, and the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner. Detects one or more of the reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, and reformed gas reformer outlet temperature, and diagnoses and modifies the deterioration state of the reformer. The most important feature is to determine the replacement time of the high quality catalyst.

【0065】そして、本発明による燃料電池発電装置
は、従来の技術による燃料電池発電装置とは、改質装置
触媒充填層温度測定用温度センサ、改質装置改質管外壁
温度測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス温度
測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置
出口温度測定用温度センサ、改質ガス温度測定用温度セ
ンサ、改質ガス改質装置出口温度測定用温度センサを1
個以上設置するとともに、劣化診断手段、寿命診断手
段、および照合データ選択手段を設置し、検出した温度
を信号に変換して劣化診断手段に送信し、検出した温度
を、照合データ選択手段で改質装置温度測定用温度セン
サで検出され信号に変換して送信された改質装置温度に
対して選択され劣化診断手段に送信された予め決められ
た検出温度(改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管
外壁温度,改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バ
ーナ燃焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質
ガス改質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以
上)と改質装置のメタン転化率の関係の照合データと劣
化診断手段において照合することによって改質装置のメ
タン転化率あるいはメタン転化率から換算した改質触媒
の劣化量を求め、メタン転化率の低下あるいは改質触媒
の劣化量の増加から、ガスクロマトグラフ等の高価なガ
ス分析装置を用いて長時間を要する改質装置出口におけ
る改質ガスの分析作業を行うことなしに、その場で瞬時
に改質装置の劣化状態を診断するとともに、寿命診断手
段において、改質装置触媒充填層温度測定用温度セン
サ、改質装置改質管外壁温度測定用温度センサ、改質装
置バーナ燃焼排ガス温度測定用温度センサ、改質装置バ
ーナ燃焼排ガス改質装置出口温度測定用温度センサ、改
質ガス温度測定用温度センサ、改質ガス改質装置出口温
度測定用温度センサのいずれか1個、あるいは1個以上
で検出した改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外
壁温度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バー
ナ燃焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガ
ス改質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上
を、劣化診断手段で予め決められた検出温度(改質装置
触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質装置バ
ーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装
置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出口温度
のいずれか一つ、あるいは一つ以上)と改質装置のメタ
ン転化率の関係の照合データと照合することによって求
めたメタン転化率あるはメタン転化率から換算した改質
触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率の低下
速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、発電に悪影響
を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの期間、
あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの期間を
計算することによって、改質触媒の取替時期を判定する
ことを可能にしたという点が異なる。
The fuel cell power generator according to the present invention is different from the fuel cell power generator according to the prior art in that a temperature sensor for measuring the temperature of the catalyst packed bed of the reformer, a temperature sensor for measuring the outer wall temperature of the reformer reforming tube, A temperature sensor for measuring the temperature of the reformer burner flue gas, a temperature sensor for measuring the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer, a temperature sensor for measuring the temperature of the reformed gas, and a temperature sensor for measuring the outlet temperature of the reformer gas. 1
And the deterioration diagnosis means, the life diagnosis means and the verification data selection means are installed.The detected temperature is converted into a signal and transmitted to the deterioration diagnosis means, and the detected temperature is revised by the verification data selection means. The reformer temperature detected by the temperature sensor for measuring the reformer temperature is converted into a signal, and is transmitted to the deterioration diagnostic means. Temperature of reformer tube outer wall, reformer burner flue gas temperature, reformer burner flue gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature The above is compared with the comparison data of the relationship between the methane conversion rate of the reformer and the deterioration diagnosis means to obtain the methane conversion rate of the reformer or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate, and In order to reduce the conversion rate or increase the amount of deterioration of the reforming catalyst, without using an expensive gas analyzer such as a gas chromatograph, it is necessary to analyze the reformed gas at the outlet of the reformer, which requires a long time. The deterioration condition of the reformer is diagnosed instantaneously at the site, and the life diagnosing means includes a temperature sensor for measuring the temperature of the packed bed of the reformer catalyst, a temperature sensor for measuring the outer wall temperature of the reformer reforming pipe, and the combustion of the reformer burner. One of a temperature sensor for measuring exhaust gas temperature, a temperature sensor for measuring outlet temperature of reformer burner combustion exhaust gas reformer, a temperature sensor for measuring temperature of reformed gas, and a temperature sensor for measuring outlet temperature of reformed gas reformer; Alternatively, the reformer catalyst packed bed temperature, the reformer reformer outer tube temperature, the reformer burner combustion exhaust gas temperature, the reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, the reformer gas Any one or more of the temperature and the outlet temperature of the reformed gas reformer are detected by a deterioration diagnosis means in advance at a detected temperature (reformer catalyst packed bed temperature, reformer reformer outer wall temperature, Any one or more of reformer burner flue gas temperature, reformer burner flue gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature) and methane of reformer The rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of degradation of the reforming catalyst from the relationship between the methane conversion rate or the conversion amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate and the power generation time obtained by collation with the conversion rate relation matching data In the period up to the lower limit of methane conversion that does not adversely affect power generation,
Another difference is that it is possible to determine the time to replace the reforming catalyst by calculating the period up to the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst.

【0066】そして、具体的には、本発明の一態様によ
ると、上記課題を解決するための手段として、燃料と水
蒸気を反応させ水素をつくるための改質触媒を充填した
改質管を有する改質装置と、この改質装置でつくられた
水素を酸素と反応させて発電を行うための電解質をサン
ドイッチした燃料極と酸化剤極からなるセルを積層した
セルスタックとを有する燃料電池発電装置において、前
記改質装置の改質触媒充填層の温度を測定する改質装置
触媒充填層温度測定用温度センサと、この改質装置触媒
充填層温度測定用温度センサからの温度検出信号を受
け、前記改質装置触媒充填層温度測定用温度センサによ
り検出された改質装置触媒充填層温度を予め決められた
改質装置触媒充填層温度と前記改質装置のメタン転化率
の関係の照合データと照合することによって前記改質装
置の劣化状態を診断する劣化診断手段と、を有すること
を特徴とする燃料電池発電装置が提供される。
Specifically, according to one aspect of the present invention, as means for solving the above problems, there is provided a reforming tube filled with a reforming catalyst for reacting fuel with steam to produce hydrogen. A fuel cell power generator having a reformer and a cell stack in which cells composed of a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and an oxidizer electrode for generating power by reacting hydrogen produced by the reformer with oxygen are stacked. In the reformer catalyst packed bed temperature measurement temperature sensor for measuring the temperature of the reforming catalyst packed bed of the reformer, receiving a temperature detection signal from this reformer catalyst packed bed temperature measurement temperature sensor, Comparison data of the relationship between the reformer catalyst packed bed temperature determined by the reformer catalyst packed bed temperature measuring temperature sensor and the predetermined reformer catalyst packed bed temperature and the methane conversion rate of the reformer. The fuel cell power plant for the deterioration diagnosis means for diagnosing a deterioration state of the reformer, characterized by having a is provided by matching.

【0067】また、本発明の別の態様によると、上記課
題を解決するための手段として、燃料と水蒸気を反応さ
せ水素をつくるための改質触媒を充填した改質管を有す
る改質装置と、この改質装置でつくられた水素を酸素と
反応させて発電を行うための電解質をサンドイッチした
燃料極と酸化剤極からなるセルを積層したセルスタック
とを有する燃料電池発電装置の改質装置の劣化診断方法
において、前記改質装置の触媒充填層の温度を検出する
ステップと、検出した改質装置触媒充填層温度を予め決
められた改質装置触媒充填層温度と前記改質装置のメタ
ン転化率の関係の照合データと照合することによって前
記改質装置の劣化状態を診断するステップと、を有する
ことを特徴とする燃料電池発電装置の改質装置の劣化診
断方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a reforming apparatus having a reforming pipe filled with a reforming catalyst for reacting fuel with steam to produce hydrogen. , A reformer for a fuel cell power generator having a fuel cell sandwiched with an electrolyte for generating power by reacting hydrogen produced by the reformer with oxygen and a cell stack in which cells composed of oxidizer electrodes are stacked Detecting the temperature of the catalyst-packed bed of the reformer, and detecting the detected reformer catalyst-packed bed temperature with a predetermined reformer catalyst-packed bed temperature and methane of the reformer. Diagnosing a deterioration state of the reformer by collating with conversion data of a conversion rate relationship. .

【0068】また、本発明の別の態様によると、上記課
題を解決するための手段として、燃料と水蒸気を反応さ
せ水素をつくるための改質触媒を充填した改質管を有す
る改質装置と、この改質装置でつくられた水素を酸素と
反応させて発電を行うための電解質をサンドイッチした
燃料極と酸化剤極からなるセルを積層したセルスタック
とを有する燃料電池発電装置の改質装置の劣化診断方法
において、前記改質装置の改質部に設けた1個以上の改
質装置触媒充填層温度測定用温度センサ、改質装置改質
管外壁温度測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガ
ス温度測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス改
質装置出口温度測定用温度センサ、改質ガス温度測定用
温度センサ、改質ガス改質装置出口温度測定用温度セン
サで、改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温
度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃
焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改
質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上を検
出するステップと、前記各温度センサからの温度検出信
号を劣化診断部に送信するステップと、前記各温度セン
サからの温度検出信号を受信した劣化診断部で、改質装
置温度測定用温度センサで検出した改質装置温度が信号
に変換されて送信された改質装置温度に対応して照合デ
ータ選択手段で選択され送信された予め決められた検出
温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合データ
として、改質装置触媒充填層温度と前記改質装置のメタ
ン転化率の関係の照合データ、改質装置改質管外壁温度
と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合データ、改
質装置バーナ燃焼排ガス温度と前記改質装置のメタン転
化率の関係の照合データ、改質装置バーナ燃焼排ガス改
質装置出口温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の
照合データ、改質ガス温度と前記改質装置のメタン転化
率の関係の照合データ、改質ガス改質装置出口温度と前
記改質装置のメタン転化率の関係の照合データのうちい
ずれか一つ、あるいは一つ以上と照合するステップと、
これらの照合結果に基づいて、前記改質装置のメタン転
化率あるいはメタン転化率から換算した改質触媒の劣化
量を求め、前記改質装置のメタン転化率の低下あるいは
改質触媒の劣化量の増加から前記改質装置の改質部の劣
化状態を診断するステップと、を有することを特徴とす
る燃料雷池発電装置の改質装置の劣化診断方法が提供さ
れる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a reforming apparatus having a reforming tube filled with a reforming catalyst for reacting fuel with steam to produce hydrogen. , A reformer for a fuel cell power generator having a fuel cell sandwiched with an electrolyte for generating power by reacting hydrogen produced by the reformer with oxygen and a cell stack in which cells composed of oxidizer electrodes are stacked In the method for diagnosing deterioration of a reformer, at least one temperature sensor for measuring the temperature of the packed bed of the reformer, the temperature sensor for measuring the temperature of the outer wall of the reformer reforming tube, and the burner for the reformer provided in the reformer of the reformer Combustion exhaust gas temperature measurement temperature sensor, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature measurement temperature sensor, reformed gas temperature measurement temperature sensor, reformed gas reformer exit temperature measurement temperature sensor, reformer Touch Any one of packed bed temperature, reformer reformer tube outer wall temperature, reformer burner combustion exhaust gas temperature, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature Detecting one or more than one, transmitting a temperature detection signal from each of the temperature sensors to a deterioration diagnosis unit, and receiving a temperature detection signal from each of the temperature sensors. The reformer temperature detected by the temperature sensor for measuring the device temperature is converted into a signal, and the predetermined detected temperature selected and transmitted by the collation data selection means in correspondence with the transmitted reformer temperature and the reformer temperature. As reference data of the relationship between the methane conversion rate of the apparatus, reference data of the relation between the catalyst packed bed temperature of the reformer and the methane conversion rate of the reformer, the outer wall temperature of the reformer reforming pipe, and the methane conversion of the reformer. Rate relation Collation data of the relationship between the reformer burner combustion exhaust gas temperature and the methane conversion rate of the reformer, and the collation of the relationship between the reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer. Data, collation data of the relationship between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer, one of the collation data of the relationship between the reformed gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer, Or matching one or more,
Based on these collation results, the methane conversion rate of the reformer or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is obtained, and the reduction of the methane conversion rate of the reformer or the deterioration amount of the reforming catalyst is calculated. Diagnosing a deterioration state of the reforming unit of the reformer from the increase. A method of diagnosing deterioration of the reformer of the fuel lightning pond power generator is provided.

【0069】また、本発明の別の態様によると、上記課
題を解決するための手段として、燃料と水蒸気を反応さ
せ水素をつくるための改質触媒を充填した改質管を有す
る改質装置と、この改質装置でつくられた水素を酸素と
反応させて発電を行うための電解質をサンドイッチした
燃料極と酸化剤極からなるセルを積層したセルスタック
とを有する燃料電池発電装置の改質装置の劣化診断方法
を実行するためのプログラムが記録された記録媒体であ
って、前記改質装置の改質部に設けた1個以上の改質装
置触媒充填層温度測定用温度センサ、改質装置改質管外
壁温度測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス温
度測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装
置出口温度測定用温度センサ、改質ガス温度測定用温度
センサ、改質ガス改質装置出口温度測定用温度センサ
で、改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温
度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃
焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改
質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上を検
出するステップと、前記各温度センサからの温度検出信
号を劣化診断部に送信するステップと、前記各温度セン
サからの温度検出信号を受信した劣化診断部で、改質装
置温度測定用温度センサで検出した改質装置温度が信号
に変換されて送信された改質装置温度に対応して照合デ
ータ選択手段で選択され送信された予め決められた検出
温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合データ
として、改質装置触媒充填層温度と前記改質装置のメタ
ン転化率の関係の照合データ、改質装置改質管外壁温度
と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合データ、改
質装置バーナ燃焼排ガス温度と前記改質装置のメタン転
化率の関係の照合データ、改質装置バーナ燃焼排ガス改
質装置出口温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の
照合データ、改質ガス温度と前記改質装置のメタン転化
率の関係の照合データ、改質ガス改質装置出口温度と前
記改質装置のメタン転化率の関係の照合データのうちい
ずれか一つ、あるいは一つ以上と照合するステップと、
これらの照合結果に基づいて、前記改質装置のメタン転
化率あるいはメタン転化率から換算した改質触媒の劣化
量を求め、前記改質装置のメタン転化率の低下あるいは
改質触媒の劣化量の増加から前記改質装置の改質部の劣
化状態を診断するステップと、を有することを特徴とす
る燃料雷池発電装置の改質装置の劣化診断方法を実行す
るためのプログラムが記録された記録媒体が提供され
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided a reforming apparatus having a reforming tube filled with a reforming catalyst for reacting fuel with steam to produce hydrogen. , A reformer for a fuel cell power generator having a fuel cell sandwiched with an electrolyte for generating power by reacting hydrogen produced by the reformer with oxygen and a cell stack in which cells composed of oxidizer electrodes are stacked A storage medium storing a program for executing a method for diagnosing deterioration of a reformer, comprising: a temperature sensor for measuring a temperature of a catalyst-packed bed of at least one reformer provided in a reformer of the reformer; Temperature sensor for measuring the temperature of the outer wall of the reforming tube, temperature sensor for measuring the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner, temperature sensor for measuring the outlet temperature of the reformer burner combustion exhaust gas, temperature sensor for measuring the temperature of the reformed gas, reformed gas Temperature sensor for measuring the outlet temperature of the reformer, the temperature of the packed bed of the reformer, the temperature of the outer wall of the reformer reforming pipe, the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner, the temperature of the outlet of the reformer burner exhaust gas, the temperature of the reformed gas Temperature, any one of the reformed gas reformer outlet temperature, or detecting one or more, and transmitting a temperature detection signal from each of the temperature sensors to the deterioration diagnosis unit, and from each of the temperature sensors Deterioration diagnosis unit that receives the temperature detection signal of the above, the reformer temperature detected by the temperature sensor for measuring the temperature of the reformer is converted into a signal and selected by the collation data selector in accordance with the transmitted reformer temperature The collation data of the relationship between the predetermined detected temperature transmitted and the methane conversion rate of the reformer, the collation data of the relationship between the reformer catalyst packed bed temperature and the methane conversion rate of the reformer, apparatus Data of the relationship between the outer wall temperature of the gas pipe and the methane conversion rate of the reformer, the verification data of the relationship between the temperature of the flue gas of the reformer burner and the conversion rate of methane of the reformer, the reformer burner flue gas reformer Matching data of the relationship between the outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer, matching data of the relationship between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer, the outlet temperature of the reformed gas reformer and the temperature of the reformer. Collating with any one or more of collation data of the relationship of methane conversion,
Based on these collation results, the methane conversion rate of the reformer or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is obtained, and the reduction of the methane conversion rate of the reformer or the deterioration amount of the reforming catalyst is calculated. Diagnosing a deterioration state of the reforming unit of the reformer from the increase. A recording medium on which a program for executing a method of diagnosing deterioration of the reformer of the fuel thunder pond power generator is recorded. Is provided.

【0070】[0070]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明による
燃料電池発電装置の実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a fuel cell power generator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0071】図1は、本発明による燃料電池発電装置の
一実施の形態を表す構成図を示している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a fuel cell power generator according to the present invention.

【0072】図1において、上述した図2と同一のもの
は同一符号で表し、これらのものについてはその説明を
省略する。
In FIG. 1, the same components as those in FIG. 2 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0073】図3は、本発明による燃料電池発電装置の
詳細を説明する改質装置の拡大図を示している。
FIG. 3 is an enlarged view of a reformer for explaining details of the fuel cell power generator according to the present invention.

【0074】図1および図3を用いて本発明による燃料
電池発電装置の一実施の形態を説明する。
An embodiment of the fuel cell power generator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3.

【0075】本実施の形態による燃料電池発電装置は、
図2に示した従来の技術による燃料電池発電装置とは、
図1および図3に示したように、改質装置8に改質装置
触媒充填層温度測定用温度センサ6、改質装置改質管外
壁温度測定用温度センサ32、改質装置バーナ燃焼排ガ
ス温度測定用温度センサ10、改質装置バーナ燃焼排ガ
ス改質装置出口温度測定用温度センサ47、改質ガス温
度測定用温度センサ66、改質ガス改質装置出口温度測
定用温度センサ51を1個以上新たに設けた点と、改質
装置温度測定用温度センサ41で検出した改質装置温度
が信号に変換されて送信され改質装置温度に対応して予
め決められた改質装置触媒充填層温度と改質装置8のメ
タン転化率の関係、改質装置改質管外壁温度と改質装置
8のメタン転化率の関係、改質装置バーナ燃焼排ガス温
度と改質装置8のメタン転化率の関係、改質装置バーナ
燃焼排ガス改質装置出口温度と改質装置8のメタン転化
率の関係、改質ガス温度と改質装置8のメタン転化率の
関係、改質ガス改質装置出口温度と改質装置8のメタン
転化率の関係のいずれか一つ、あるいは一つ以上を照合
データとして選択する照合データ選択手段67、各温度
センサ6、32、10、47、66、51で検出した改
質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質
装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス
改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出
口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上の信号を受
け、照合データ選択手段67で、選択され送信された予
め決められた改質装置触媒充填層温度と改質装置8のメ
タン転化率の関係の照合データ、改質装置改質管外壁温
度と改質装置8のメタン転化率の関係の照合データ、改
質装置バーナ燃焼排ガス温度と改質装置8のメタン転化
率の関係の照合データ、改質装置バーナ燃焼排ガス改質
装置出口温度と改質装置8のメタン転化率の関係の照合
データ、改質ガス温度と改質装置8のメタン転化率の関
係の照合データ、改質ガス改質装置出口温度と改質装置
8のメタン転化率の関係の照合データのいずれか一つ、
あるいは一つ以上と照合することによって改質装置8の
メタン転化率あるいはメタン転化率から換算した改質触
媒の劣化量を求め、メタン転化率の低下あるいは改質触
媒の劣化量の増加から改質装置8の改質部48の劣化状
態を診断する劣化診断手段5、各温度センサで検出した
改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改
質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガ
ス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置
出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上を、劣化診
断手段5において照合データ選択手段67で選択され送
信された予め決められた検出温度(改質装置触媒充填層
温度、改質装置改質管外壁温度、改質装置バーナ燃焼排
ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温
度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出口温度のいずれ
か一つ、あるいは一つ以上)と改質装置8のメタン転化
率の関係の照合データと照合することによって求められ
送信されたメタン転化率あるはメタン転化率から換算し
た改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率
の低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、発電に
悪影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの
期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの
期間を計算することによって、改質触媒の取替時期を判
定する寿命診断手段68を新たに設けた点が異なる。
The fuel cell power generator according to the present embodiment
The conventional fuel cell power generator shown in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 3, the reformer 8 has a temperature sensor 6 for measuring the temperature of the catalyst packed bed of the reformer, a temperature sensor 32 for measuring the outer wall temperature of the reformer pipe, and the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner. At least one temperature sensor for measurement 10, a temperature sensor 47 for measuring the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer, a temperature sensor 66 for measuring the temperature of the reformed gas, and a temperature sensor 51 for measuring the outlet temperature of the reformed gas reformer. The newly provided point and the reformer temperature detected by the reformer temperature measuring temperature sensor 41 are converted to a signal and transmitted, and the reformer catalyst packed bed temperature is determined in advance corresponding to the reformer temperature. And the relationship between the methane conversion rate of the reformer 8, the relationship between the outer wall temperature of the reformer reforming tube and the methane conversion rate of the reformer 8, and the relationship between the combustion exhaust gas temperature of the reformer burner and the methane conversion rate of the reformer 8. , Reformer burner flue gas reformer The relationship between the outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer 8, the relationship between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer 8, and the relationship between the reformed gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer 8. Check data selecting means 67 for selecting any one or more than one as check data, the temperature of the reformer catalyst packed bed detected by each of the temperature sensors 6, 32, 10, 47, 66, 51, Signal of one or more of the temperature of the outer wall of the heat pipe, the temperature of the reformer burner flue gas, the temperature of the reformer burner flue gas reformer outlet, the temperature of the reformed gas, and the temperature of the reformed gas reformer outlet In response, the collation data selection means 67 selects and transmits the collation data of the relationship between the predetermined reformer catalyst packed bed temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 which are selected and transmitted, and the outer wall temperature of the reformer reforming pipe. Relationship between methane conversion rate of reformer 8 Verification data, verification data of the relationship between the reformer burner combustion exhaust gas temperature and the methane conversion rate of the reformer 8, and verification data of the relation between the reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 One of verification data of a relationship between a reformed gas temperature and a methane conversion rate of the reformer 8; and verification data of a relation between a reformed gas reformer outlet temperature and a methane conversion rate of the reformer 8.
Alternatively, the methane conversion rate of the reformer 8 or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is determined by comparing with one or more, and the reforming is performed based on the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. A deterioration diagnosing means 5 for diagnosing a deterioration state of the reforming section 48 of the apparatus 8, a reformer catalyst packed bed temperature detected by each temperature sensor, a reformer reforming tube outer wall temperature, a reformer burner combustion exhaust gas temperature, One or more of the reformer burner flue gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, and reformed gas reformer outlet temperature are selected and transmitted by the collation data selection means 67 in the deterioration diagnosis means 5. Predetermined detected temperatures (reformer catalyst packed bed temperature, reformer reformer outer wall temperature, reformer burner combustion exhaust gas temperature, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature , One or more of the outlet temperatures of the reformer 8) and the methane conversion rate or methane conversion rate obtained and transmitted by collation with the collation data of the relationship between the methane conversion rate and the methane conversion rate of the reformer 8. From the relationship between the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from and the power generation time, the rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is obtained, and the period up to the lower limit of the methane conversion rate that does not adversely affect power generation, or The difference is that a lifetime diagnosis unit 68 for determining the time to replace the reforming catalyst is newly provided by calculating the period up to the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst.

【0076】ここで、照合データ選択手段67には、予
め決められた検出温度(改質装置触媒充填層温度、改質
装置改質管外壁温度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、
改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス
温度、改質ガス改質装置出口温度のいずれか一つ、ある
いは一つ以上)と改質装置8のメタン転化率の関係の照
合データが、後述する図4乃至図9等に基づいて予め作
られて保存されているものとする。
Here, the collation data selecting means 67 stores predetermined detection temperatures (reformer catalyst packed bed temperature, reformer reformer outer tube temperature, reformer burner combustion exhaust gas temperature,
Verification data of the relationship between the reformer burner flue gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature, or more) and the methane conversion rate of the reformer 8 Is created and stored in advance based on FIG. 4 to FIG.

【0077】また、寿命診断手段68で、改質触媒の取
替時期を判定することができるのは、後述するように、
図10で求めた改質触媒の劣化量を経時的にプロットし
ておき、、その劣化の時間的傾向から改質触媒の取替時
期を推定することができることに基づいており、このよ
うに改質触媒の劣化量を経時的にプロットする機能を寿
命診断手段68に持たせているものとする。
The reason why the life diagnosing means 68 can determine the time for replacing the reforming catalyst is as described below.
The deterioration amount of the reforming catalyst obtained in FIG. 10 is plotted with time, and the time for replacing the reforming catalyst can be estimated from the time trend of the deterioration. It is assumed that the life diagnosing means 68 has a function of plotting the deterioration amount of the quality catalyst over time.

【0078】そして、劣化診断手段5、照合データ選択
手段67、寿命診断手段68は、具体的には、パーソナ
ルコンピュータ(PC)等により、予め所定の記録媒体
に記録された劣化診断プログラムに基づいて実行される
ものとする。
The deterioration diagnosing means 5, the collation data selecting means 67, and the life diagnosing means 68 are specifically based on a deterioration diagnosing program previously recorded on a predetermined recording medium by a personal computer (PC) or the like. Shall be executed.

【0079】次に、本実施の形態による燃料電池発電装
置の作用について、図11に示す上記劣化診断プログラ
ムに基づくフローチャートを参照して説明する。
Next, the operation of the fuel cell power generator according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0080】本実施の形態による燃料電池発電装置で
は、まず、改質装置8の改質部48に設けた1個以上の
改質装置触媒充填層温度測定用温度センサ6、改質装置
改質管外壁温度測定用温度センサ32、改質装置バーナ
燃焼排ガス温度測定用温度センサ10、改質装置バーナ
燃焼排ガス改質装置出口温度測定用温度センサ47、改
質ガス温度測定用温度センサ66、改質ガス改質装置出
口温度測定用温度センサ51で、改質装置触媒充填層温
度、改質装置改質管外壁温度、改質装置バーナ燃焼排ガ
ス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度、
改質ガス温度、改質ガス改質装置出口温度のいずれか一
つ、あるいは一つ以上を検出する(ステップS1)。
In the fuel cell power generator according to the present embodiment, first, at least one temperature sensor 6 for measuring the temperature of the catalyst packed bed of the reformer provided in the reformer 48 of the reformer 8, the reformer reformer A temperature sensor 32 for measuring the pipe outer wall temperature, a temperature sensor 10 for measuring the temperature of the reformer burner flue gas, a temperature sensor 47 for measuring the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer, a temperature sensor 66 for measuring the temperature of the reformed gas, Temperature sensor 51 for measuring the outlet temperature of the reforming gas reformer, the temperature of the packed bed of the reformer catalyst, the outer wall temperature of the reformer reforming tube, the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner, the temperature of the outlet of the reformer burner combustion exhaust gas. ,
One or more of the reformed gas temperature and the outlet temperature of the reformed gas reformer are detected (step S1).

【0081】そして、各温度センサから、これらの温度
検出信号を劣化診断手段5に送信する(ステップS
2)。
Then, these temperature sensors transmit these temperature detection signals to the deterioration diagnosis means 5 (step S).
2).

【0082】次に、これらの温度検出信号を受信した劣
化診断部5で、改質装置温度測定用温度センサ41で検
出した改質装置温度が信号に変換されて送信された改質
装置温度に対応して照合データ選択手段67で選択され
送信された予め決められた検出温度と改質装置8のメタ
ン転化率の関係の照合データ、すなわち、改質装置触媒
充填層温度と改質装置8のメタン転化率の関係の照合デ
ータ、改質装置改質管外壁温度と改質装置8のメタン転
化率の関係の照合データ、改質装置バーナ燃焼排ガス温
度と改質装置8のメタン転化率の関係の照合データ、改
質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度と改質装置8
のメタン転化率の関係の照合データ、改質ガス温度と改
質装置8のメタン転化率の関係の照合データ、改質ガス
改質装置出口温度と改質装置8のメタン転化率の関係の
照合データのうちいずれか一つ、あるいは一つ以上と照
合する(ステップS3)。
Next, the deterioration diagnosing unit 5 receiving these temperature detection signals converts the reformer temperature detected by the reformer temperature measuring temperature sensor 41 into a signal and converts it into a transmitted reformer temperature. Corresponding collation data of the relationship between the predetermined detected temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 correspondingly selected and transmitted by the collation data selector 67, that is, the temperature of the reformer catalyst packed bed temperature and the reformer 8 Reference data on the relationship between the methane conversion rates, reference data on the relationship between the outer wall temperature of the reformer reforming pipe and the methane conversion rate of the reformer 8, and the relationship between the combustion exhaust gas temperature of the reformer burner and the methane conversion rate of the reformer 8 Collation data, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature and reformer 8
Of the relationship between the methane conversion rate of the reformer, the comparison data of the relationship between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer 8, and the comparison of the relationship between the outlet temperature of the reformed gas reformer and the methane conversion rate of the reformer 8 It is checked against any one or more of the data (step S3).

【0083】これによって、改質装置8のメタン転化率
あるいはメタン転化率から換算した改質触媒の劣化量を
求め、メタン転化率の低下あるいは改質触媒の劣化量の
増加から改質装置8の改質部48の劣化状態を診断する
(ステップS4)。
In this way, the methane conversion rate of the reformer 8 or the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is obtained. The state of deterioration of the reforming section 48 is diagnosed (step S4).

【0084】すなわち、寿命診断手段68では、各温度
センサで検出した改質装置触媒充填層温度、改質装置改
質管外壁温度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装
置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、
改質ガス改質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一
つ以上を、劣化診断手段5において照合データ選択手段
67で選択され送信された予め決められた検出温度(改
質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質
装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス
改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出
口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上)と改質装置
8のメタン転化率の関係の照合データと照合することに
よって求めたメタン転化率あるはメタン転化率から換算
した改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化
率の低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、発電
に悪影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまで
の期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまで
の期間を計算する(ステップS5)。
That is, the life diagnosis means 68 detects the reformer catalyst packed bed temperature, the reformer reformer tube outer wall temperature, the reformer burner combustion exhaust gas temperature, and the reformer burner combustion exhaust gas reforming detected by each temperature sensor. Equipment outlet temperature, reformed gas temperature,
Any one or more of the outlet temperatures of the reformed gas reformer are determined by the deterioration diagnostic means 5 at a predetermined detection temperature (reformer catalyst packed bed temperature selected and transmitted by the collation data selecting means 67). , Reformer reformer tube outer wall temperature, reformer burner combustion exhaust gas temperature, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature, or One or more) and the conversion data of the methane conversion rate of the reformer 8 and the methane conversion rate obtained by checking the data, or the methane conversion rate based on the relationship between the power generation time and the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate. Calculate the period of time until the lower limit of the methane conversion rate that does not adversely affect power generation or the period of time until the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst is obtained, by determining the rate of reduction of the conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst. Step S5).

【0085】そして、これによって求められたメタン転
化率の下限値に至るまでの期間、あるいは改質触媒の劣
化量の上限値に至るまでの期間に基づいて、改質触媒の
取替時期を判定する(ステップS6)。
Then, the replacement time of the reforming catalyst is determined based on the period up to the lower limit of the methane conversion rate or the period up to the upper limit of the deterioration amount of the reforming catalyst. (Step S6).

【0086】このようにして、本実施の形態による燃料
電池発電装置では改質触媒の取替時期を判定すること
が、従来の技術による燃料電池発電装置とは異なる。
Thus, the fuel cell power generator according to the present embodiment differs from the fuel cell power generator according to the prior art in determining the time for replacing the reforming catalyst.

【0087】図4は、200kWリン酸型燃料電池発電
装置を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出
力での発電を行った場合の、改質装置8の触媒充填層
(Ni−A1203触媒とRU−Al203触媒の二層
構造触媒充填層を採用、以下同じ)の原燃料ガス入口、
触媒充填層の全長の20%の位置(原燃料ガス入口から
換算、以下同じ)、触媒充填層の全長の40%の位置、
触媒充填層の全長の60%の位置、触媒充填層の全長の
80%の位置、及び触媒充填層の改質ガス出口の6カ所
の改質装置触媒充填層温度と改質装置8のメタン転化率
の関係を示している。
FIG. 4 shows a catalyst packed bed (Ni-A1203 catalyst and Ni-A1203 catalyst) of the reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. A two-layer catalyst packed bed of RU-Al203 catalyst, the same applies hereinafter) raw fuel gas inlet,
20% of the total length of the catalyst packed bed (converted from the raw fuel gas inlet, the same applies hereinafter), 40% of the total length of the catalyst packed bed,
Reformer catalyst packed bed temperature and methane conversion of reformer 8 at 60% of the full length of the catalyst packed bed, at 80% of the full length of the catalyst packed bed, and at six reformed gas outlets of the catalyst packed bed. The relationship between the rates is shown.

【0088】図4から、メタン転化率の減少とともに、
改質装置触媒充填層温度は変化することが分かる。
From FIG. 4, it can be seen that with the decrease in the methane conversion,
It can be seen that the reformer catalyst packed bed temperature changes.

【0089】従って、改質装置触媒充填層温度測定用温
度センサ6で改質装置触媒充填層温度を検出し、図4に
示した改質装置触媒充填層温度と改質装置8のメタン転
化率の関係を照合データとして照合することによって改
質装置8のメタン転化率あるいは図10を用いてメタン
転化率から換算した改質触媒の劣化量を求めると、メタ
ン転化率の低下あるいは改質触媒の劣化量の増加から改
質装置8の改質部48の劣化状態を診断することが可能
であり、得られたメタン転化率あるいはメタン転化率か
ら図10に示した関係を用いて換算した改質触媒の劣化
量と発電時間の関係からメタン転化率の低下速度あるい
は改質触媒の劣化速度を求め、燃料電池の発電に悪影響
を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの期間、
あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの期間を
計算することによって改質触媒の取替時期を判定するこ
とができる。
Accordingly, the temperature of the reformer catalyst packed bed temperature is detected by the temperature sensor 6 for measuring the temperature of the reformer catalyst packed bed, and the temperature of the reformer catalyst packed bed and the methane conversion rate of the reformer 8 shown in FIG. Is obtained as collation data to determine the methane conversion rate of the reformer 8 or the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate using FIG. It is possible to diagnose the state of deterioration of the reforming section 48 of the reformer 8 from the increase in the amount of deterioration, and the obtained methane conversion rate or the reforming converted from the methane conversion rate using the relationship shown in FIG. From the relationship between the amount of catalyst deterioration and the power generation time, the rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is determined, and the period up to the lower limit of the methane conversion rate that does not adversely affect the power generation of the fuel cell,
Alternatively, the replacement time of the reforming catalyst can be determined by calculating the period until the deterioration amount of the reforming catalyst reaches the upper limit value.

【0090】なお、改質装置触媒充填層温度測定用温度
センサ6を2個以上設置し、検出した温度の平均値を改
質装置触媒充填層温度としてもよい。
It is to be noted that two or more temperature sensors 6 for measuring the temperature of the catalyst packed bed of the reformer may be provided, and the average value of the detected temperatures may be used as the temperature of the catalyst packed bed of the reformer.

【0091】また、改質装置内に2本以上改質管が設置
され、2カ所以上触媒充填層がある場合には、各触媒充
填層毎に改質装置触媒充填層温度測定用温度センサ6を
設置することによって改質装置触媒充填層温度を検出
し、図4に示した改質装置触媒充填層温度と改質装置の
メタン転化率の関係を照合データとして照合することに
よって改質管毎のメタン転化率あるいは図10を用いて
メタン転化率から換算した改質触媒の劣化量を求める
と、メタン転化率の低下あるいは改質触媒の劣化量の増
加から各改質管毎の改質触媒の劣化状態の診断が可能で
あり、得られたメタン転化率あるいは図10に示した関
係を用いてメタン転化率から換算した改質触媒の劣化量
と発電時間の関係からメタン転化率の低下速度あるいは
改質触媒の劣化速度を求め、改質管毎に燃料電池の発電
に悪影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまで
の期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまで
の期間を計算することによって、各改質管毎の改質触媒
の取替時期を判定することができる。
When two or more reforming tubes are installed in the reformer and there are two or more catalyst packed beds, a temperature sensor 6 for measuring the temperature of the reformed catalyst packed bed is provided for each catalyst packed bed. Is installed to detect the temperature of the packed bed of the reformer, and the relationship between the temperature of the packed bed of the reformer and the conversion rate of methane of the reformer shown in FIG. When the amount of deterioration of the reforming catalyst calculated from the methane conversion rate or the methane conversion rate using FIG. 10 is obtained, the reforming catalyst for each reforming pipe is determined from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. It is possible to diagnose the deterioration state of the methane conversion rate, and the rate of decrease of the methane conversion rate from the relationship between the obtained methane conversion rate or the conversion amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate using the relationship shown in FIG. 10 and the power generation time. Alternatively, the deterioration rate of the reforming catalyst For each reforming tube, by calculating the period up to the lower limit of the methane conversion rate that does not adversely affect the power generation of the fuel cell, or the period up to the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst, The timing for replacing the reforming catalyst for each reforming tube can be determined.

【0092】図5は、同様に、200kWリン酸型燃料
電池発電装置を用いて、都市ガスを燃料として200k
W定格出力での発電を行った場合の、改質装置8の触媒
充填層の原燃料ガス入口、触媒充填層の全長の20%の
位置(原燃料ガス入口から換算、以下同じ)、触媒充填
層の全長の40%の位置、触媒充填層の全長の60%の
位置、触媒充填層の全長の80%の位置、及び触媒充填
層の改質ガス出口の6カ所の改質装置改質管外壁温度と
改質装置の改質触媒の劣化量の関係を示している。
FIG. 5 similarly shows a 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator using city gas as fuel.
When power is generated at the W rated output, the raw fuel gas inlet of the catalyst packed bed of the reformer 8, the position of 20% of the total length of the catalyst packed bed (converted from the raw fuel gas inlet, the same applies hereinafter), the catalyst filling 40% of the total length of the bed, 60% of the full length of the catalyst packed bed, 80% of the full length of the packed catalyst bed, and 6 reformer reforming tubes at the reformed gas outlet of the packed catalyst bed The relationship between the outer wall temperature and the amount of deterioration of the reforming catalyst of the reformer is shown.

【0093】図5から、メタン転化率の低下とともに、
改質装置改質管外壁温度は変化することが分かる。
From FIG. 5, it can be seen that the methane conversion rate decreases and
It can be seen that the outer wall temperature of the reformer reforming tube changes.

【0094】従って、改質装置改質管外壁温度測定用温
度センサ32で改質装置改質管外壁温度を検出し、図5
に示した改質装置改質管外壁温度と改質装置8のメタン
転化率の関係を照合データとして照合することによって
改質装置8のメタン転化率あるいは図10を用いてメタ
ン転化率から換算した改質触媒の劣化量を求めると、メ
タン転化率の低下あるいは改質触媒の劣化量の増加から
改質装置8の改質部48の劣化状態の診断が可能であ
り、得られたメタン転化率あるいはメタン転化率から図
10に示した関係を用いて換算した改質触媒の劣化量と
発電時間の関係からメタン転化率の低下速度あるいは改
質触媒の劣化速度を求め、燃料電池の発電に悪影響を及
ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの期間、ある
いは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの期間を計算
することによって改質触媒の取替時期を判定することが
できる。
Therefore, the temperature sensor 32 for measuring the temperature of the outer wall of the reformer reforming tube is used to detect the temperature of the outer wall of the reformer reforming tube.
The conversion between the methane conversion rate of the reformer 8 or the methane conversion rate using FIG. 10 was performed by collating the relationship between the outer wall temperature of the reformer reformer tube and the methane conversion rate of the reformer 8 shown in FIG. When the deterioration amount of the reforming catalyst is obtained, it is possible to diagnose the deterioration state of the reforming unit 48 of the reformer 8 from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. Alternatively, the rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is determined from the relationship between the amount of deterioration of the reforming catalyst and the power generation time converted from the methane conversion rate using the relationship shown in FIG. The replacement time of the reforming catalyst can be determined by calculating the period up to the lower limit of the methane conversion rate, which does not affect the above, or the period up to the upper limit of the deterioration amount of the reforming catalyst.

【0095】なお、改質装置改質管外壁温度測定用温度
センサ32を2個以上設置し、検出した温度の平均値を
改質装置改質管外壁温度としてもよい。
It is to be noted that two or more temperature sensors 32 for measuring the temperature of the outer wall of the reformer reforming pipe may be provided, and the average value of the detected temperatures may be used as the outer wall temperature of the reformer reforming pipe.

【0096】また、改質装置内に2本以上改質管が設置
されている場合には、各触媒充填層毎に改質装置改質管
外壁温度測定用温度センサ32を設置することによって
改質装置改質管外壁温度を検出し、図5に示した改質装
置改質管外壁温度と改質装置8のメタン転化率の関係を
照合データとして照合することによって各改質管毎のメ
タン転化率あるいは図10を用いてメタン転化率から換
算した改質触媒の劣化量を求めると、メタン転化率の低
下あるいは改質触媒の劣化量の増加から各改質管毎の改
質触媒の劣化状態の診断が可能であり、得られたメタン
転化率あるいはメタン転化率から図10に示した関係を
用いて換算した改質触媒の劣化量と発電時間の関係から
メタン転化率の低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を
求め、改質管毎に燃料電池の発電に悪影響を及ぼさない
メタン転化率の下限値に至るまでの期間、あるいは改質
触媒の劣化量の上限値に至るまでの期間を計算すること
によって、各改質管毎の改質触媒の取替時期を判定する
ことができる。
When two or more reforming tubes are installed in the reformer, the temperature is improved by installing a temperature sensor 32 for measuring the outer wall temperature of the reformer reforming tube for each catalyst packed bed. The reformer tube outer wall temperature is detected, and the relationship between the reformer reformer tube outer wall temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 shown in FIG. When the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate using the conversion rate or FIG. 10 is obtained, the deterioration of the reforming catalyst in each reforming pipe is determined from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. Diagnosis of the state is possible, and from the relationship between the obtained methane conversion rate or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate using the relationship shown in FIG. The degradation rate of the quality catalyst, and By calculating the period up to the lower limit of the methane conversion rate that does not adversely affect the power generation of the fuel cell or the period up to the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst, the reforming of each reforming tube is performed. The catalyst replacement time can be determined.

【0097】図6は、また、200kWリン酸型燃料電
池発電装置を用いて、都市ガスを燃料として200kW
定格出力での発電を行った場合の、改質装置8の触媒充
填層の原燃料ガス入口、触媒充填層の全長の20%の位
置(原燃料ガス入口から換算、以下同じ)、触媒充填層
の全長の40%の位置、触媒充填層の全長の60%の位
置、触媒充填層の全長の80%の位置、及ぴ触媒充填層
の改質ガス出口の6カ所の改質装置バーナ燃焼排ガス温
度と改質装置8のメタン転化率の関係を示している。
FIG. 6 shows a 200 kW phosphoric acid type fuel cell power generator using city gas as fuel.
When power is generated at the rated output, the raw fuel gas inlet of the catalyst packed bed of the reformer 8, the position of 20% of the total length of the catalyst packed bed (converted from the raw fuel gas inlet, the same applies hereinafter), the catalyst packed bed 40% of the total length of the catalyst packed bed, 60% of the total length of the catalyst packed bed, 80% of the total length of the catalyst packed bed, and the reformer burner flue gas at 6 places at the reformed gas outlet of the catalyst packed bed The relationship between the temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 is shown.

【0098】図6から、メタン転化率の低下とともに、
改質装置バーナ燃焼排ガス温度は変化することが分か
る。
FIG. 6 shows that the methane conversion rate decreased and
It can be seen that the reformer burner flue gas temperature changes.

【0099】従って、改質装置バーナ燃焼排ガス温度測
定用温度センサ10で改質装置バーナ燃焼排ガス温度を
検出し、図6に示した改質装置バーナ燃焼排ガス温度と
改質装置8のメタン転化率の関係を照合データとして照
合することによって改質装置8のメタン転化率あるいは
図10を用いてメタン転化率から換算した改質触媒の劣
化量を求めると、メタン転化率の低下あるいは改質触媒
の劣化量の増加から改質装置8の改質部48の劣化状態
の診断が可能であり、得られたメタン転化率あるいはメ
タン転化率から図10に示した関係を用いて換算した改
質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率の低
下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、燃料電池の
発電に悪影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至る
までの期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至る
までの期間を計算することによって改質触媒の取替時期
を判定することができる。
Accordingly, the temperature of the reformer burner flue gas is detected by the reformer burner flue gas temperature measurement temperature sensor 10, and the reformer burner flue gas temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 shown in FIG. Is obtained as collation data to determine the methane conversion rate of the reformer 8 or the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate using FIG. The deterioration state of the reforming section 48 of the reformer 8 can be diagnosed from the increase in the deterioration amount, and the obtained methane conversion rate or the conversion rate of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate using the relationship shown in FIG. From the relationship between the amount of deterioration and the power generation time, the rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is determined, and there is a period until the lower limit of the methane conversion rate does not adversely affect the power generation of the fuel cell It can determine the replacement timing of the reforming catalyst by calculating the period up to the upper limit of the amount of degradation of the reforming catalyst.

【0100】なお、改質装置バーナ燃焼排ガス温度測定
用温度センサ10を2個以上設置し、検出した温度の平
均値を改質装置バーナ燃焼排ガス温度としてもよい。
Incidentally, two or more temperature sensors 10 for measuring the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner may be provided, and the average value of the detected temperatures may be used as the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner.

【0101】図7は、さらに、200kWリン酸型燃料
電池発電装置を用いて、都市ガスを燃料として200k
W定格出力での発電を行った場合の、改質装置バーナ燃
焼排ガス改質装置出口温度と改質装置8のメタン転化率
の関係を示している。
FIG. 7 further shows a 200 kW phosphoric acid type fuel cell power generator using city gas as fuel.
4 shows the relationship between the reformer burner flue gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 when power is generated at the W rated output.

【0102】図7から、メタン転化率の低下とともに、
改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度は上昇する
ことが分かる。
From FIG. 7, it can be seen that as the methane conversion rate decreases,
It can be seen that the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer rises.

【0103】従って、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装
置出口温度測定用温度センサ47を設置することによっ
て改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度を検出
し、図7に示した改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出
口温度と改質装置8のメタン転化率の関係を照合データ
として照合することによって改質装置8のメタン転化率
あるいは図10を用いてメタン転化率から換算した改質
触媒の劣化量を求めると、メタン転化率の低下あるいは
改質触媒の劣化量の増加から改質装置8の改質部48の
劣化状態の診断が可能であり、得られたメタン転化率あ
るいはメタン転化率から図10に示した関係を用いて換
算した改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転
化率の低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、燃
料電池の発電に悪影響を及ぼさないメタン転化率の下限
値に至るまでの期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限
値に至るまでの期間を計算することによって改質触媒の
取替時期を判定することができる。
Therefore, by installing the temperature sensor 47 for measuring the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer, the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer is detected, and the reformer burner shown in FIG. 7 is detected. The methane conversion rate of the reforming apparatus 8 or the conversion rate of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate using FIG. 10 by collating the relationship between the exhaust gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reforming apparatus 8 as collation data. When the deterioration amount is obtained, it is possible to diagnose the deterioration state of the reforming unit 48 of the reformer 8 from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst, and obtain the obtained methane conversion rate or methane conversion rate. From the relationship between the amount of deterioration of the reforming catalyst and the power generation time converted using the relationship shown in FIG. 10, the rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is determined, which has a negative effect on the power generation of the fuel cell. Can determine the replacement timing of the reforming catalyst by calculating the time to reach the lower limit value of the methane conversion rate that does not adversely or period up to the upper limit of the amount of degradation of the reforming catalyst.

【0104】なお、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置
出口温度測定用温度センサ47を2個以上設置し、検出
した温度の平均値を改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置
出口温度としてもよい。
Incidentally, two or more temperature sensors 47 for measuring the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer outlet temperature may be provided, and the average value of the detected temperatures may be used as the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer.

【0105】図8は、200kWリン酸型燃料電池発電
装置を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出
力での発電を行った場合の、改質装置8の触媒充填層の
原燃料ガス入口、触媒充填層の全長の20%の位置(原
燃料ガス入口から換算、以下同じ)、触媒充填層の全長
の40%の位置、触媒充填層の全長の60%の位置、触
媒充填層の全長の80%の位置、及ぴ触媒充填層の改質
ガス出口の6カ所の改質ガス温度と改質装置8のメタン
転化率の関係を示している。
FIG. 8 shows a raw fuel gas inlet of the catalyst packed bed of the reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid type fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. 20% of the total length of the catalyst packed bed (converted from the raw fuel gas inlet, the same applies hereinafter), 40% of the total length of the catalyst packed bed, 60% of the total length of the catalyst packed bed, The relationship between the methane conversion rate of the reformer 8 and the temperature of the reformed gas at the 80% position and at the six reformed gas outlets of the catalyst packed bed is shown.

【0106】図8から、メタン転化率の低下とともに、
改質ガス温度は変化することが分かる。
FIG. 8 shows that the methane conversion rate decreased and
It can be seen that the reformed gas temperature changes.

【0107】従って、改質ガス温度測定用温度センサ6
6で改質ガス温度を検出し、図8に示した改質ガス温度
と改質装置8のメタン転化率の関係を照合データとして
照合することによって改質装置8のメタン転化率あるい
は図10を用いてメタン転化率から換算した改質触媒の
劣化量を求めると、メタン転化率の低下あるいは改質触
媒の劣化量の増加から改質装置8の改質部48の劣化状
態の診断が可能であり、得られたメタン転化率あるいは
メタン転化率から図10に示した関係を用いて換算した
改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率の
低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、燃料電池
の発電に悪影響を及ぽさないメタン転化率の下限値に至
るまでの期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至
るまでの期間を計算することによって改質触媒の取替時
期を判定することができる。
Therefore, the temperature sensor 6 for measuring the reformed gas temperature
The temperature of the reformed gas is detected at 6 and the relationship between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 shown in FIG. When the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is obtained, the deterioration state of the reforming unit 48 of the reforming device 8 can be diagnosed from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. Based on the obtained methane conversion rate or the conversion rate of methane converted from the methane conversion rate using the relationship shown in FIG. 10 and the power generation time, the rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is determined. And calculate the period up to the lower limit of the methane conversion rate, which does not adversely affect the power generation of the fuel cell, or the period up to the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst. Determining replacement time It can be.

【0108】なお、改質ガス温度測定用温度センサ66
を2個以上設置し、検出した温度の平均値を改質ガス温
度としてもよい。
The temperature sensor 66 for measuring the temperature of the reformed gas.
May be installed, and the average value of the detected temperatures may be used as the reformed gas temperature.

【0109】また、改質装置内に2本以上改質管が設置
され、2カ所以上触媒充填層がある場合には、各触媒充
填層毎に改質ガス温度測定用温度センサ66を設置する
ことによって改質ガス温度を検出し、第8図に示した改
質ガス温度と改質装置8のメタン転化率の関係を照合デ
ータとして照合することによって改質管毎のメタン転化
率あるいは図10を用いてメタン転化率から換算した改
質触媒の劣化量を求めると、メタン転化率の低下あるい
は改質触媒の劣化量の増加から各改質管毎の改質触媒の
劣化状態の診断が可能であり、得られたメタン転化率あ
るいはメタン転化率から図10に示した関係を用いて換
算した改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転
化率の低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、改
質管毎に燃料電池の発電に悪影響を及ぼさないメタン転
化率の下限値に至るまでの期間、あるいは改質触媒の劣
化量の上限値に至るまでの期間を計算することによっ
て、各改質管毎の改質触媒の取替時期を判定することが
できる。
When two or more reforming tubes are provided in the reformer and there are two or more catalyst packed beds, a temperature sensor 66 for measuring the temperature of the reformed gas is provided for each catalyst packed bed. Thus, the temperature of the reformed gas is detected, and the relationship between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 shown in FIG. When the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is calculated using, the deterioration state of the reforming catalyst for each reforming pipe can be diagnosed from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. From the relationship between the obtained methane conversion rate or the conversion amount of the methane converted from the methane conversion rate using the relationship shown in FIG. 10 and the power generation time, the reduction rate of the methane conversion rate or the degradation rate of the reforming catalyst For each reforming tube By calculating the period up to the lower limit of the methane conversion rate that does not adversely affect power generation or the period up to the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst, the amount of the reforming catalyst in each reforming tube can be calculated. The replacement time can be determined.

【0110】図9は、最後に、200kWリン酸型燃料
電池発電装置を用いて、都市ガスを燃料として200k
W定格出力での発電を行った場合の、改質ガス改質装置
出口温度と改質装置8のメタン転化率の関係を示してい
る。
FIG. 9 shows a 200 kW phosphoric acid-type fuel cell power generator using city gas as fuel.
4 shows the relationship between the outlet temperature of the reformed gas reformer and the methane conversion rate of the reformer 8 when power is generated at the W rated output.

【0111】図9から、メタン転化率の低下とともに、
改質ガス改質装置出口温度は上昇することが分かる。
FIG. 9 shows that the methane conversion rate decreased and
It can be seen that the outlet temperature of the reformed gas reformer rises.

【0112】従って、改質ガス改質装置出口温度測定用
温度センサ51で改質ガス改質装置出口温度を検出し、
図9に示した改質ガス改質装置出口温度と改質装置8の
メタン転化率の関係を照合データとして照合することに
よって改質装置8のメタン転化率あるいは図10を用い
てメタン転化率から換算した改質触媒の劣化量を求める
と、メタン転化率の低下あるいは改質触媒の劣化量の増
加から改質装置8の改質部48の劣化状態の診断が可能
であり、得られたメタン転化率あるいはメタン転化率か
ら図10に示した関係を用いて換算した改質触媒の劣化
量と発電時間の関係からメタン転化率の低下速度あるい
は改質触媒の劣化速度を求め、燃料電池の発電に悪影響
を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの期間、
あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの期間を
計算することによって改質触媒の取替時期を判定するこ
とができる。
Therefore, the outlet temperature of the reformed gas reformer is detected by the temperature sensor 51 for measuring the outlet temperature of the reformed gas reformer,
The relationship between the reformed gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer 8 shown in FIG. 9 is collated as collation data to obtain the methane conversion rate of the reformer 8 or the methane conversion rate using FIG. By obtaining the converted amount of the deterioration of the reforming catalyst, it is possible to diagnose the deterioration state of the reforming section 48 of the reformer 8 from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the amount of deterioration of the reforming catalyst. The rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is obtained from the relationship between the amount of power generation and the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the conversion rate or methane conversion rate using the relationship shown in FIG. The period up to the lower limit of methane conversion that does not adversely affect
Alternatively, the replacement time of the reforming catalyst can be determined by calculating the period until the deterioration amount of the reforming catalyst reaches the upper limit value.

【0113】なお、改質ガス改質装置出口温度測定用温
度センサ51を2個以上設置し、検出した温度の平均値
を改質ガス改質装置出口温度としてもよい。
It is to be noted that two or more temperature sensors 51 for measuring the outlet temperature of the reformed gas reformer may be provided, and the average value of the detected temperatures may be used as the outlet temperature of the reformed gas reformer.

【0114】以上説明したように、本発明の燃料電池発
電装置によれば、改質装置触媒充填層温度測定用温度セ
ンサ、改質装置改質管外壁温度測定用温度センサ、改質
装置バーナ燃焼排ガス温度測定用温度センサ、改質装置
バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度測定用温度センサ、
改質ガス温度測定用温度センサ、改質ガス改質装置出口
温度測定用温度センサを1個以上設置するとともに、劣
化診断手段、寿命診断手段、及ぴ照合データ選択手段を
設置し、検出した改質装置触媒充填層温度、改質装置改
質管外壁温度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装
置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、
改質ガス改質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一
つ以上を信号に変換して劣化診断手段に送信し、検出し
た温度を、照合データ選択手段で改質装置温度測定用温
度センサで検出され信号に変換して送信された改質装置
温度に対して選択され劣化診断手段に送信された予め決
められた改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁
温度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ
燃焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス
改質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上と
改質装置のメタン転化率の関係の照合データと劣化診断
手段において照合することによって改質装置のメタン転
化率あるいはメタン転化率から換算した改質触媒の劣化
量を求め、メタン転化率の低下あるいは改質触媒の劣化
量の増加から改質装置の劣化状態を診断するとともに、
寿命診断手段において、改質装置触媒充填層温度測定用
温度センサ、改質装置改質管外壁温度測定用温度セン
サ、改質装置バーナ燃焼排ガス温度測定用温度センサ、
改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度測定用温度
センサ、改質ガス温度測定用温度センサ、改質ガス改質
装置出口温度測定用温度センサのいずれか1個、あるい
は1個以上で検出した改質装置触媒充填層温度、改質装
置改質管外壁温度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改
質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温
度、改質ガス改質装置出口温度のいずれか一つ、あるい
は一つ以上を、劣化診断手段で予め決められた検出温度
(改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、
改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排
ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装
置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上)と改質
装置のメタン転化率の関係と照合することによって求め
送信されたメタン転化率あるはメタン転化率から換算し
た改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率
の低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、発電に
悪影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの
期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの
期間を計算することによって、(1)改質触媒の取替時
期を判定するので、改質装置の劣化状態の診断のための
ガスクロマトグラフ等の高価なガス分析装置を用いた長
時間を要する改質ガスの分析作業が不要となり、(2)
その場で瞬時に且つ連続的に改質装置の劣化状態の診断
が可能となり、(3)改質触媒の劣化状態を常に把握し
改質触媒の取替時期を前もって知ることができるので改
質装置性能の低下が起こる前に改質触媒の取替が可能で
ある、という効果がある。
As described above, according to the fuel cell power generator of the present invention, the temperature sensor for measuring the temperature of the catalyst packed bed of the reformer, the temperature sensor for measuring the outer wall temperature of the reformer reforming pipe, and the burner of the reformer burner. Temperature sensor for measuring exhaust gas temperature, temperature sensor for measuring outlet temperature of reformer burner combustion exhaust gas reformer,
At least one temperature sensor for measuring the temperature of the reformed gas and one or more temperature sensors for measuring the temperature at the outlet of the reformed gas reformer, and deterioration diagnosis means, life diagnosis means, and verification data selection means are installed. Temperature of the catalyst packed bed of reformer, temperature of outer wall of reformer reformer tube, temperature of flue gas of reformer burner, temperature of reformer burner flue gas reformer outlet, temperature of reformer gas,
One of the reformed gas reformer outlet temperatures, or one or more of them, is converted to a signal and transmitted to the deterioration diagnostic means, and the detected temperature is compared with the reforming device temperature measuring temperature sensor by the collation data selecting means. Predetermined reformer catalyst packed bed temperature, reformer reformer tube outer wall temperature, and reformer which are selected with respect to the reformer temperature which is detected and converted into a signal and transmitted to the deterioration diagnosis means. Relationship between any one or more of burner combustion exhaust gas temperature, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature, and methane conversion rate of reformer The methane conversion rate of the reformer or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is obtained by comparing the comparison data with the comparison data of the deterioration diagnosis means, and from the decrease in the methane conversion rate or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst, Reform With diagnosing the state of deterioration of the location,
In the life diagnosing means, a temperature sensor for measuring the temperature of the reformer catalyst packed bed temperature, a temperature sensor for measuring the outer wall temperature of the reformer reforming pipe, a temperature sensor for measuring the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner,
Detected by one or more of the temperature sensor for measuring the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer, the temperature sensor for measuring the temperature of the reformed gas, and the temperature sensor for measuring the outlet temperature of the reformed gas reformer Reformer catalyst packed bed temperature, reformer reformer tube outer wall temperature, reformer burner combustion exhaust gas temperature, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature One or more than one of the detected temperatures (reformer catalyst packed bed temperature, reformer reformer outer tube temperature,
Any one or more of reformer burner flue gas temperature, reformer burner flue gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, reformed gas reformer outlet temperature) and methane of reformer The rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of degradation of the reforming catalyst is determined from the relationship between the conversion rate of the methane converted from the methane conversion rate or the methane conversion rate and the power generation time. (1) Replacement of the reforming catalyst by calculating the period up to the lower limit of the methane conversion rate that does not adversely affect the power generation or the period up to the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst Since the timing is determined, it is not necessary to perform a time-consuming analysis operation of the reformed gas using an expensive gas analyzer such as a gas chromatograph for diagnosing the deterioration state of the reformer, and (2)
Diagnosis of the deterioration state of the reformer can be performed instantaneously and continuously on the spot. (3) Since the deterioration state of the reforming catalyst can be always grasped and the time for replacing the reforming catalyst can be known in advance, the reforming can be performed. There is an effect that the reforming catalyst can be replaced before the performance of the apparatus deteriorates.

【0115】[0115]

【発明の効果】従って、以上説明したように、本発明に
よれば、改質ガスのサンプリングと分析に長時間を要し
改質装置の劣化診断を瞬時に行うことが不可能であり、
また、改質装置の劣化診断のために高価なガス分析装置
が必要となり、さらに改質装置の劣化診断をその場で連
続的に行おうとすると燃料電池発電装置に対して専用の
ガス分析装置が必要となり、あるいは、ガス分析装置の
あるところまでサンプリングガスをもっていかなければ
ならないので劣化診断に時間がかかる等の従来の技術に
よるの燃料電池発電装置の問題点を解決し、その場で瞬
時に且つ連続的に改質装置の劣化診断を行い改質触媒の
取替時期を判定することが可能な燃料電池発電装置およ
びその改質装置の劣化診断方法ならびにそれを実行する
ためのプログラムが記録された記録媒体を提供すること
ができる。
Therefore, as described above, according to the present invention, it takes a long time to sample and analyze the reformed gas, and it is impossible to diagnose deterioration of the reformer instantaneously.
In addition, an expensive gas analyzer is required for the deterioration diagnosis of the reformer, and if the deterioration diagnosis of the reformer is to be continuously performed on the spot, a dedicated gas analyzer is required for the fuel cell power generator. It is necessary, or it is necessary to take the sampling gas to the place where the gas analyzer is located. A fuel cell power generator capable of continuously performing deterioration diagnosis of a reformer and determining a time for replacing a reforming catalyst, a deterioration diagnosis method for the reformer, and a program for executing the method are recorded. A recording medium can be provided.

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

【図1】図1は、本発明の一実施の形態による燃料電池
発電装置の構成を示す接続図である。
FIG. 1 is a connection diagram showing a configuration of a fuel cell power generator according to one embodiment of the present invention.

【図2】図2は、従来の技術による燃料電池発電装置の
構成を示す接続図である。
FIG. 2 is a connection diagram showing a configuration of a conventional fuel cell power generator.

【図3】図3は、本発明による燃料電池発電装置の詳細
を説明する改質装置の拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a reformer illustrating details of a fuel cell power generator according to the present invention.

【図4】図4は、200kWリン酸型燃料電池発電装置
を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出力で
の発電を行った場合の改質装置8の触媒充填層における
各位置での改質装置触媒充填層温度と改質装置8のメタ
ン転化率の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing reforming at each position in the catalyst packed bed of the reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a temperature of a catalyst packed bed of a reformer and a methane conversion rate of a reformer.

【図5】図5は、200kWリン酸型燃料電池発電装置
を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出力で
の発電を行った場合の改質装置8の触媒充填層における
各位置での改質装置改質管外壁温度と改質装置のメタン
転化率の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing reforming at each position in a catalyst packed bed of a reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid-type fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the outer wall temperature of the reformer and the methane conversion rate of the reformer.

【図6】図6は、200kWリン酸型燃料電池発電装置
を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出力で
の発電を行った場合の改質装置8の触媒充填層における
各位置での改質装置バーナ燃焼排ガス温度と改質装置8
のメタン転化率の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a modification at each position in the catalyst packed bed of the reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid type fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. Reformer 8
It is a figure which shows the relationship of the methane conversion of this.

【図7】図7は、200kWリン酸型燃料電池発電装置
を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出力で
の発電を行った場合の改質装置バーナ燃焼排ガス改質装
置出口温度と改質装置8のメタン転化率の関係を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature and reformer when a 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between methane conversion rates of a device 8;

【図8】図8は、200kWリン酸型燃料電池発電装置
を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出力で
の発電を行った場合の改質装置8の触媒充填層における
各位置での改質ガス温度と改質装置8のメタン転化率の
関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a reform at each position in the catalyst packed bed of the reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a raw gas temperature and a methane conversion rate of a reformer 8.

【図9】図9は、200kWリン酸型燃料電池発電装置
を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出力で
の発電を行った場合の改質ガス改質装置出口温度と改質
装置8のメタン転化率の関係を示す図である。
FIG. 9 is a graph showing the outlet temperature of the reformed gas reformer and the temperature of the reformer 8 when the 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. It is a figure which shows the relationship of a methane conversion.

【図10】図10は、200kWリン酸型燃料電池発電
装置を用いて、都市ガスを燃料として200kW定格出
力での発電を行った場合の改質装置8のメタン転化率と
改質装置8の改質触媒の劣化量の関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the methane conversion rate of the reformer 8 and the methane conversion rate of the reformer 8 when a 200 kW phosphoric acid fuel cell power generator is used to generate power at a rated output of 200 kW using city gas as fuel. It is a figure which shows the relationship of the deterioration amount of a reforming catalyst.

【図11】図11は、本実施の形態による燃料電池発電
装置の作用を説明する劣化診断方法ならびにそれを実行
するために記録媒体に記録されたプログラムに基づくフ
ローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a deterioration diagnosis method for explaining the operation of the fuel cell power generator according to the present embodiment, and a program recorded on a recording medium for executing the method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.原燃料ガス 2.改質ガス 3.遮断弁 4.都市ガス 5.劣化診断手段 6.改質装置触媒充填層温度測定用温度センサ 7.脱硫装置 8.改質装置 9.改質装置バーナ 10.改質装置バーナ燃焼排ガス温度測定用温度センサ 11.シフトコンバータ 12.燃焼用空気 13.燃料極排ガス 14.改質装置バーナ燃焼排ガス 15.空気ブロア 16.発電用空気 17.外気 18.燃料極 19.電解質 20.酸化剤極 21.セルスタック 22.電圧センサ 23.電流センサ 24.変換装置 25.負荷 26.電池冷却水 27.気水分離器 28.気水分離器ヒータ 29.触媒充填層 30.流量制御弁 31.改質用水蒸気 32.改質装置改質管外壁温度測定用温度センサ 33.蒸発器 34.排熱回収用水蒸気 35.排熱利用システム 36.冷媒 37.酸化剤極排ガス 38.凝縮器 39.排ガス 40.凝縮水 41.改質装置温度測定用温度センサ 42.改質管 43.補給水ポンプ 44.補給水 45.流量制御弁 46.流量制御弁 47.改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度測定
用温度センサ 48.改質部 49.圧カセンサ 50.燃料電池出力 51.改質ガス改質装置出口温度測定用温度センサ 52.流量制御弁 53.エジェクタ 54.流量制御弁 55.液面センサ 56.ポンプ 57.遮断弁 58.凝縮水 59.起動用バーナ 60.遮断弁 61.改質装置起動用バーナ空気 62.遮断弁 63.冷却器 64.温度センサ 65.遮断弁 66.改質ガス温度測定用温度センサ 67.照合データ選択手段 68.寿命診断手段
1. Raw fuel gas 2. 2. Reformed gas Shut-off valve 4. City gas 5. 5. Deterioration diagnosis means 6. Temperature sensor for measuring the temperature of the packed bed of the reformer catalyst 7. Desulfurization device Reformer 9. Reformer burner 10. 10. Temperature sensor for measuring combustion exhaust gas temperature of reformer burner Shift converter 12. Combustion air 13. Fuel electrode exhaust gas 14. 14. Reactor burner combustion exhaust gas Air blower 16. Air for power generation 17. Outside air 18. Fuel electrode 19. Electrolyte 20. Oxidizer electrode 21. Cell stack 22. Voltage sensor 23. Current sensor 24. Conversion device 25. Load 26. Battery cooling water 27. Steam separator 28. Steam-water separator heater 29. Catalyst packed layer 30. Flow control valve 31. Steam for reforming 32. Temperature sensor for measuring outer wall temperature of reformer reformer tube 33. Evaporator 34. Steam for exhaust heat recovery 35. Waste heat utilization system 36. Refrigerant 37. Oxidizer exhaust gas 38. Condenser 39. Exhaust gas 40. Condensed water 41. Temperature sensor for measuring reformer temperature 42. Reforming tube 43. Makeup water pump 44. Makeup water 45. Flow control valve 46. Flow control valve 47. Temperature sensor for measuring outlet temperature of reformer burner flue gas reformer outlet 48. Reforming unit 49. Pressure sensor 50. Fuel cell output 51. Temperature sensor for measuring outlet temperature of reformed gas reformer 52. Flow control valve 53. Ejector 54. Flow control valve 55. Liquid level sensor 56. Pump 57. Shut-off valve 58. Condensed water 59. Start-up burner 60. Shut-off valve 61. Burner air for starting reformer 62. Shut-off valve 63. Cooler 64. Temperature sensor 65. Shut-off valve 66. Temperature sensor for measuring reformed gas temperature 67. Verification data selection means 68. Lifetime diagnosis means

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくるた
めの改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置において、 前記改質装置の改質触媒充填層の温度を測定する改質装
置触媒充填層温度測定用温度センサと、 この改質装置触媒充填層温度測定用温度センサからの温
度検出信号を受け、前記改質装置触媒充填層温度測定用
温度センサにより検出された改質装置触媒充填層温度を
予め決められた改質装置触媒充填層温度と前記改質装置
のメタン転化率の関係の照合データと照合することによ
って前記改質装置の劣化状態を診断する劣化診断手段
と、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置。
1. A reformer having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel and steam, and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. A fuel cell power generator having a fuel electrode sandwiching an electrolyte for sandwiching and a cell stack in which cells composed of an oxidizer electrode are stacked, wherein a reformer catalyst-packed layer for measuring the temperature of the reformer catalyst-packed layer of the reformer is provided. A temperature sensor for measuring temperature, a temperature detection signal from the temperature sensor for measuring the temperature of the packed bed of the reformer catalyst, and the temperature of the packed bed of the reformer catalyst detected by the temperature sensor for measuring the packed bed temperature of the reformer. Degradation diagnosis means for diagnosing the degradation state of the reformer by collating the predetermined value with collation data of the relationship between the reformer catalyst packed bed temperature and the methane conversion rate of the reformer. Fuel cell power generation apparatus characterized by.
【請求項2】 前記改質装置の温度を測定する改質装置
温度測定用温度センサと、 この改質装置温度測定用温度センサからの温度検出信号
を受け、前記改質装置温度測定用温度センサにより検出
された改質装置温度により予め決められた複数の改質装
置触媒充填層温度と前記改質装置のメタン転化率の関係
の照合データの中から一つを選択して前記劣化診断手段
に送信する照合データ選択手段と、 を有することを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電
装置。
2. A reforming device temperature measuring temperature sensor for measuring the temperature of the reforming device, and a temperature detecting signal from the reforming device temperature measuring temperature sensor, the reforming device temperature measuring temperature sensor receiving the temperature detection signal from the reforming device temperature measuring temperature sensor. And selecting one of the collation data of the relationship between the methane conversion rate of the reformer and a plurality of reformer catalyst packed bed temperatures predetermined by the reformer temperature detected by the The fuel cell power generator according to claim 1, further comprising: verification data selecting means for transmitting.
【請求項3】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくるた
めの改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置において、 前記改質装置の改質管外壁の温度を測定する改質装置改
質管外壁温度測定用温度センサと、 この改質装置改質管外壁温度測定用温度センサからの温
度検出信号を受け、前記改質装置改質管外壁温度測定用
温度センサにより検出した改質装置改質管外壁温度を予
め決められた改質装置改質管外壁温度と前記改質装置の
メタン転化率の関係の照合データと照合することによっ
て前記改質装置の劣化状態を診断する劣化診断手段と、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置。
3. A reforming apparatus having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel with steam and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reforming apparatus with oxygen. Fuel cell power generator having a fuel cell and a cell stack in which cells composed of an oxidant electrode are stacked with an electrolyte sandwiched therebetween for reforming, wherein a temperature of a reforming tube outer wall of the reformer is measured. A temperature sensor for measuring temperature, and a temperature detection signal from the temperature sensor for measuring outer wall temperature of the reformer reforming tube, and the reformer reforming tube detected by the temperature sensor for measuring outer wall temperature of the reforming device reforming tube. Degradation diagnosis means for diagnosing the degradation state of the reformer by comparing the outer wall temperature with a predetermined comparison data of the relationship between the outer wall temperature of the reformer reforming tube and the methane conversion rate of the reformer. Having Fuel cell power generation system according to claim.
【請求項4】 前記改質装置の温度を測定する改質装置
温度測定用温度センサと、 この改質装置温度測定用温度センサからの温度検出信号
を受け、前記改質装置温度測定用温度センサにより検出
された改質装置温度により予め決められた複数の改質装
置改質管外壁温度と前記改質装置のメタン転化率の関係
の照合データの中からーつを選択して前記劣化診断手段
に送信する照合データ選択手段と、 を有することを特徴とする請求項3記載の燃料電池発電
装置。
4. A reformer temperature measuring temperature sensor for measuring the temperature of the reformer, and a temperature sensor for receiving a temperature detection signal from the reformer temperature measuring temperature sensor. The degradation diagnostic means by selecting one of a plurality of collation data of the relationship between the outer wall temperature of the reformer reforming pipe and the methane conversion rate of the reformer determined in advance by the reformer temperature detected by 4. The fuel cell power generator according to claim 3, further comprising: verification data selecting means for transmitting the data to the power generation apparatus.
【請求項5】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくるた
めの改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置において、 前記改質装置のバーナ燃焼排ガスの温度を測定する改質
装置バーナ燃焼排ガス温度測定用温度センサと、 この改質装置バーナ燃焼排ガス温度測定用温度センサか
らの温度検出信号を受け、前記改質装置バーナ燃焼排ガ
ス温度測定用温度センサにより検出した改質装置バーナ
燃焼排ガス温度を予め決められた改質装置バーナ燃焼排
ガス温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合デ
ータと照合することによって前記改質装置の劣化状態を
診断する劣化診断手段と、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置。
5. A reformer having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel and steam, and generating electricity by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. Cell fuel cell power generator having a fuel electrode sandwiched with electrolytes and a cell stack formed by laminating cells composed of oxidizer electrodes, wherein the temperature of the burner combustion exhaust gas of the reformer is measured. A temperature sensor for detecting the temperature of the reformer burner flue gas temperature measurement temperature sensor, and predetermining the reformer burner flue gas temperature detected by the reformer burner flue gas temperature measurement temperature sensor. The deterioration state of the reformer is diagnosed by comparing the temperature of the reformer burner flue gas with the comparison data of the relationship between the methane conversion rate of the reformer and the reference data. A fuel cell power generator, comprising:
【請求項6】 前記改質装置の温度を測定する改質装置
温度測定用温度センサと、 この改質装置温度測定用温度センサからの温度検出信号
を受け、前記改質装置温度測定用温度センサにより検出
された改質装置温度により予め決められた複数の改質装
置バーナ燃焼排ガス温度と前記改質装置のメタン転化率
の関係の照合データの中から一つを選択して前記劣化診
断手段に送信する照合データ選択手段と、 を有することを特徴とする請求項5記載の燃料電池発電
装置。
6. A reformer temperature measuring temperature sensor for measuring the temperature of the reformer, and a temperature sensor for receiving a temperature detection signal from the reformer temperature measuring temperature sensor. A plurality of reformer burner combustion exhaust gas temperatures determined in advance by the reformer temperature detected by the method and one of collation data of the relationship between the methane conversion rate of the reformer is selected, and the deterioration diagnostic means is selected. The fuel cell power generator according to claim 5, further comprising: verification data selecting means for transmitting.
【請求項7】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくるた
めの改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置において、 前記改質装置のバーナ燃焼排ガスの改質装置出口温度を
測定する改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度測
定用温度センサと、 この改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度測定用
温度センサからの温度検出信号を受け、前記改質装置バ
ーナ燃焼排ガス改質装置出口温度測定用温度センサによ
り検出された改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温
度を予め決められた改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置
出口温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合デ
ータと照合することによって前記改質装置の劣化状態を
診断する劣化診断手段と、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置。
7. A reformer having a reforming tube filled with a reforming catalyst for reacting fuel with steam to produce hydrogen, and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. Fuel cell power generator having a fuel electrode sandwiched with electrolytes and a cell stack in which cells composed of oxidizer electrodes are stacked, wherein a reformer burner for measuring a reformer outlet temperature of a burner combustion exhaust gas of the reformer is provided. A temperature sensor for measuring the outlet temperature of the flue gas reformer; and a temperature detection signal from the temperature sensor for measuring the outlet temperature of the flue gas reformer of the reformer. The reformer burner flue gas reformer outlet temperature detected by the temperature sensor for the reformer burner flue gas reformer outlet temperature and the metamer of the reformer are determined in advance. And a deterioration diagnosing means for diagnosing the deterioration state of the reformer by comparing the data with the comparison data of the conversion ratio.
【請求項8】 前記改質装置の温度を測定する改質装置
温度測定用温度センサと、 この改質装置温度測定用温度センサからの温度検出信号
を受け、前記改質装置温度測定用温度センサにより検出
された改質装置温度により予め決められた複数の改質装
置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度と前記改質装置の
メタン転化率の関係の照合データの中からーつを選択し
前記劣化診断手段に送信する照合データ選択手段と、 を有することを特徴とする請求項7記載の燃料電池発電
装置。
8. A reformer temperature measuring temperature sensor for measuring the temperature of the reformer, and a temperature sensor for receiving the temperature detection signal from the reformer temperature measuring temperature sensor. A plurality of reformer burner combustion exhaust gas reformer exit temperatures determined in advance by the reformer temperature detected by the reformer temperature and methane conversion rate of the reformer. The fuel cell power generator according to claim 7, further comprising: verification data selection means for transmitting to the diagnosis means.
【請求項9】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくるた
めの改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置において、 改質ガスの温度を測定する改質ガス温度測定用温度セン
サと、 この改質ガス温度測定用温度センサからの温度検出信号
を受け、前記改質ガス温度測定用温度センサにより検出
した改質ガス温度を予め決められた改質ガス温度と前記
改質装置のメタン転化率の関係の照合データと照合する
ことによって前記改質装置の劣化状態を診断する劣化診
断手段と、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置。
9. A reformer having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel with steam and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. A fuel cell power generator having a fuel electrode having an electrolyte sandwiched between the fuel electrode and a cell stack having a stack of oxidizer electrodes, a temperature sensor for measuring the temperature of the reformed gas, A relationship between a predetermined reformed gas temperature and a methane conversion rate of the reformer, wherein the temperature of the reformed gas detected by the temperature sensor for measuring reformed gas temperature is received from the temperature sensor for measuring gas temperature. And a deterioration diagnosing means for diagnosing the deterioration state of the reformer by comparing with the comparison data of (1).
【請求項10】 前記改質装置の温度を測定する改質装
置温度測定用温度センサと、 この改質装置温度測定用温度センサからの温度検出信号
を受け、前記改質装置温度測定用温度センサにより検出
された改質装置温度により予め決められた複数の改質ガ
ス温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合デー
タの中からーつを選択して前記劣化診断手段に送信する
照合データ選択手段と、 を有することを特徴とする請求項9記載の燃料電池発電
装置。
10. A reformer temperature measuring temperature sensor for measuring the temperature of the reformer, and a temperature sensor for receiving a temperature detection signal from the reformer temperature measuring temperature sensor. A collation for selecting one of collation data of a relationship between a plurality of reformed gas temperatures determined in advance by the reformer temperature detected and a methane conversion rate of the reformer and transmitting the selected data to the deterioration diagnosis means. 10. The fuel cell power generator according to claim 9, comprising: data selection means.
【請求項11】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置において、 改質ガス改質装置出口温度を測定する改質ガス改質装置
出口温度測定用温度センサと、 この改質ガス改質装置出口温度測定用温度センサからの
温度検出信号を受け、前記改質ガス改質装置出口温度測
定用温度センサにより検出した改質ガス改質装置出口温
度を予め決められた改質ガス改質装置出口温度と前記改
質装置のメタン転化率の関係の照合データと照合するこ
とによって前記改質装置の劣化状態を診断する劣化診断
手段と、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置。
11. A reformer having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel and steam, and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. Fuel cell power generator having a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and a cell stack in which cells composed of an oxidant electrode are stacked for measuring the outlet temperature of the reformed gas reformer for measuring the outlet temperature of the reformed gas reformer A temperature sensor, receives a temperature detection signal from the reformed gas reformer outlet temperature measuring temperature sensor, and detects the reformed gas reformer outlet temperature detected by the reformed gas reformer outlet temperature measuring temperature sensor. Degradation diagnosis means for diagnosing a degradation state of the reformer by collating with predetermined collation data of a relationship between a reformed gas reformer outlet temperature and a methane conversion rate of the reformer. Fuel cell power generation apparatus characterized by.
【請求項12】 前記改質装置の温度を測定する改質装
置温度測定用温度センサと、 この改質装置温度測定用温度センサからの温度検出信号
を受け、前記改質装置温度測定用温度センサにより検出
された改質装置温度により予め決められた複数の改質ガ
ス改質装置出口温度と前記改質装置のメタン転化率の関
係の照合データの中からーつを選択して前記劣化診断手
段に送信する照合データ選択手段と、を有することを特
徴とする請求項11記載の燃料電池発電装置。
12. A temperature sensor for measuring the temperature of the reforming device for measuring the temperature of the reforming device, and a temperature sensor for measuring the temperature of the reforming device which receives a temperature detection signal from the temperature sensor for measuring the temperature of the reforming device. The degradation diagnostic means by selecting one of a plurality of collation data of the relationship between the reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer determined in advance by the reformer temperature detected by 12. The fuel cell power generator according to claim 11, further comprising: a collation data selecting unit that transmits the data to the power generation device.
【請求項13】 前記劣化診断手段からメタン転化率あ
るいメタン転化率から換算した改質触媒の劣化量が送信
され、メタン転化率あるいはメタン転化率から換算した
改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率の
低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、燃料電池
の発電に悪影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至
るまでの期間、あるいは改質触媒の改質触媒の劣化量の
上限値に至るまでの期間を計算することによって改質触
媒の取替時期を判定する寿命診断手段を有することを特
徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の燃料電池
発電装置。
13. A methane conversion rate or a deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate is transmitted from the deterioration diagnosis means, and the methane conversion rate or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate and the power generation time The rate of decrease in the methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is calculated from the relationship, and the period until the lower limit of the methane conversion rate does not adversely affect the power generation of the fuel cell, or the deterioration of the reforming catalyst of the reforming catalyst The fuel cell power generator according to any one of claims 1 to 12, further comprising a life diagnosis unit that determines a replacement time of the reforming catalyst by calculating a period until the amount reaches the upper limit value.
【請求項14】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置の改質装置の劣化診断方法において、 前記改質装置の触媒充填層の温度を検出するステップ
と、 検出した改質装置触媒充填層温度を予め決められた改質
装置触媒充填層温度と前記改質装置のメタン転化率の関
係の照合データと照合することによって前記改質装置の
劣化状態を診断するステップと、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置の改質装置
の劣化診断方法。
14. A reforming apparatus having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel with steam and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reforming apparatus with oxygen. A method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator having a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and a cell stack formed by laminating cells composed of oxidizer electrodes for detecting a temperature of a catalyst packed layer of the reformer Step, the state of deterioration of the reformer by comparing the detected reformer catalyst packed bed temperature with collation data of a predetermined relationship between the reformer catalyst packed bed temperature and the methane conversion rate of the reformer. Diagnosing the deterioration of the reformer of the fuel cell power generator, comprising the steps of:
【請求項15】 前記改質装置の温度を検出するステッ
プと、 検出した改質装置温度により予め決められた複数の改質
装置触媒充填層温度と前記改質装置のメタン転化率の関
係の照合データの中から一つを選択するステップと、 を有することを特徴とする請求項14記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法。
15. A step of detecting the temperature of the reformer, and collating a relationship between a plurality of reformer catalyst packed bed temperatures determined in advance by the detected reformer temperature and a methane conversion rate of the reformer. The method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator according to claim 14, comprising: selecting one of the data.
【請求項16】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置の改質装置の劣化診断方法において、 前記改質装置の改質管外壁温度を検出するステップと、 検出した改質装置改質管外壁温度を予め決められた改質
装置改質管外壁温度と前記改質装置のメタン転化率の関
係の照合データと照合することによって前記改質装置の
劣化状態を診断するステップと、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置の改質装置
の劣化診断方法。
16. A reformer having a reforming tube filled with a reforming catalyst for reacting fuel with steam to produce hydrogen, and generating electricity by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. A method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator having a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and a cell stack formed by stacking cells composed of oxidizer electrodes for detecting a temperature of an outer wall of a reformer tube of the reformer. Step, by comparing the detected reformer reforming tube outer wall temperature with predetermined collation data of the relationship between the reformer reforming tube outer wall temperature and the methane conversion rate of the reformer, Diagnosing a deterioration state of the fuel cell power generator.
【請求項17】 前記改質装置の温度を検出するステッ
プと、 検出した改質装置温度により予め決められた複数の改質
装置改質管外壁温度と前記改質装置のメタン転化率の関
係の照合データの中から一つを選択するステップと、 を有することを特徴とする請求項16記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法。
17. A step of detecting a temperature of the reformer, and a relation between a plurality of reformer reformer outer wall temperatures predetermined by the detected reformer temperature and a methane conversion rate of the reformer. The method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator according to claim 16, comprising: selecting one of the collation data.
【請求項18】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置の改質装置の劣化診断方法において、 前記改質装置のバーナ燃焼排ガス温度を検出するステッ
プと、 検出した改質装置バーナ燃焼排ガス温度を予め決められ
た改質装置バーナ燃焼排ガス温度と前記改質装置のメタ
ン転化率の関係の照合データと照合することによって前
記改質装置の劣化状態を診断するステップと、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置の改質装置
の劣化診断方法。
18. A reformer having a reformer tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel and steam, and generating electricity by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. A method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generation device having a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and a cell stack in which cells composed of oxidizer electrodes are stacked for detecting a burner combustion exhaust gas temperature of the reformer By comparing the detected reformer burner flue gas temperature with predetermined collation data of the relationship between the reformer burner flue gas temperature and the methane conversion rate of the reformer, the deterioration state of the reformer is determined. Diagnosing a deterioration of the reformer of the fuel cell power generator, comprising the steps of:
【請求項19】 前記改質装置の温度を検出するステッ
プと、 検出した改質装置温度により予め決められた複数の改質
装置バーナ燃焼排ガス温度と前記改質装置のメタン転化
率の関係の照合データの中から一つを選択するステップ
と、 を有することを特徴とする請求項18記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法。
19. A step of detecting a temperature of the reformer, and collating a relationship between a plurality of reformer burner combustion exhaust gas temperatures determined in advance by the detected reformer temperature and a methane conversion rate of the reformer. 19. The method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator according to claim 18, comprising: selecting one of the data.
【請求項20】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置の改質装置の劣化診断方法において、 前記改質装置のバーナ燃焼排ガス改質装置出口温度を検
出するステップと、 検出した改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度を
予め決められた改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口
温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合データ
と照合することによって前記改質装置の劣化状態を診断
するステップと、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置の改質装置
の劣化診断方法。
20. A reformer having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel and steam, and generating electricity by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. A method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator having a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and a cell stack formed by laminating cells comprising oxidizer electrodes for the burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature of the reformer Detecting the temperature of the reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature and the collation data of the relationship between the predetermined reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer. Diagnosing a deterioration state of the reformer by collating; a method of diagnosing deterioration of the reformer of the fuel cell power generation apparatus.
【請求項21】 前記改質装置の温度を検出するステッ
プと、 検出した改質装置温度により予め決められた複数の改質
装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口温度と前記改質装置
のメタン転化率の関係の照合データの中から一つを選択
するステップと、 を有することを特徴とする請求項20記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法。
21. A step of detecting a temperature of the reformer, a plurality of reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperatures predetermined by the detected reformer temperature, and a methane conversion rate of the reformer. 21. The method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator according to claim 20, further comprising the step of selecting one from the collation data of the relationship of.
【請求項22】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックを有する燃料電
池発電装置の改質装置の劣化診断方法において、 改質ガス温度を検出するステップと、 検出した改質ガス温度を予め決められた改質ガス温度と
前記改質装置のメタン転化率の関係の照合データと照合
することによって前記改質装置の劣化状態を診断するス
テップと、 を有することを特徴とする燃料電池発電装置の改質装置
の劣化診断方法。
22. A reforming apparatus having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel and steam, and generating electricity by reacting the hydrogen produced by the reforming apparatus with oxygen. Detecting a reformed gas temperature in a method of diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generation device having a cell stack in which a cell composed of a fuel electrode and an oxidizer electrode sandwiched by an electrolyte is stacked, Diagnosing the deterioration state of the reformer by comparing the gas temperature with collation data of a predetermined relationship between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer. A method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator.
【請求項23】 前記改質装置の温度を検出するステッ
プと、 検出した改質装置温度により予め決められた複数の改質
ガス温度と改質装置のメタン転化率の関係の照合データ
の中から一つを選択するステップと、 を有することを特徴とする請求項22記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法。
23. A step of detecting a temperature of the reformer; and a plurality of collation data of a relationship between a plurality of reformed gas temperatures predetermined by the detected reformer temperature and a methane conversion rate of the reformer. The method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator according to claim 22, comprising the step of selecting one.
【請求項24】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置の改質装置の劣化診断方法において、 改質ガス改質装置出口温度を検出するステップと、 検出した改質ガス改質装置出口温度を予め決められた改
質ガス改質装置出口温度と前記改質装置のメタン転化率
の関係の照合データと照合することによって前記改質装
置の劣化状態を診断するステップと、 を有することを特徴とする燃料雷池発電装置の改質装置
の劣化診断方法。
24. A reforming apparatus having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel and steam, and generating electricity by reacting the hydrogen produced by the reforming apparatus with oxygen. Detecting a reformed gas reformer outlet temperature in a method of diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generation device having a fuel cell sandwiching an electrolyte and a cell stack in which cells composed of an oxidizer electrode are stacked. Deterioration state of the reformer by comparing the detected reformed gas reformer outlet temperature with predetermined collation data of the relationship between the reformed gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer. Diagnosing the deterioration of the reformer of the fuel thunder pond power generator.
【請求項25】 前記改質装置温度を検出するステップ
と、 検出した改質装置温度により予め決められた複数の改質
ガス改質装置出口温度と前記改質装置のメタン転化率の
関係の照合データ中から一つを選択するステップと、 を有することを特徴とする請求項24記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法。
25. A step of detecting the reformer temperature, and collating a relationship between a plurality of reformed gas reformer outlet temperatures predetermined by the detected reformer temperature and a methane conversion rate of the reformer. The method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator according to claim 24, comprising: selecting one from data.
【請求項26】 前記メタン転化率あるいはメタン転化
率から換算した改質触媒の劣化量と発電時間の関係から
メタン転化率の低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を
求め、燃料電池の発電に悪影響を及ぼさないメタン転化
率の下限値に至るまでの期間、あるいは改質触媒の劣化
量の上限値に至るまでの期間を計算することによって改
質触媒の取替時期を判定することを特徴とする請求項1
4乃至.25のいずれかに記載の燃料電池発電装置の改
質装置の劣化診断方法。
26. A rate of decrease in the methane conversion rate or a rate of deterioration of the reforming catalyst is determined from the relationship between the methane conversion rate or the deterioration amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate and the power generation time, and adversely affects the power generation of the fuel cell. Determining the replacement time of the reforming catalyst by calculating the period up to the lower limit value of the methane conversion rate that does not affect the amount or the period up to the upper limit value of the amount of deterioration of the reforming catalyst. Claim 1
4 to. 25. The method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generator according to any one of 25.
【請求項27】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置の改質装置の劣化診断方法において、 前記改質装置の改質部に設けた1個以上の改質装置触媒
充填層温度測定用温度センサ、改質装置改質管外壁温度
測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス温度測定
用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口
温度測定用温度センサ、改質ガス温度測定用温度セン
サ、改質ガス改質装置出口温度測定用温度センサで、改
質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質
装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス
改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出
口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上を検出するス
テップと、 前記各温度センサからの温度検出信号を劣化診断部に送
信するステップと、 前記各温度センサからの温度検出信号を受信した劣化診
断部で、改質装置温度測定用温度センサで検出した改質
装置温度が信号に変換されて送信された改質装置温度に
対応して照合データ選択手段で選択され送信された予め
決められた検出温度と前記改質装置のメタン転化率の関
係の照合データとして、改質装置触媒充填層温度と前記
改質装置のメタン転化率の関係の照合データ、改質装置
改質管外壁温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の
照合データ、改質装置バーナ燃焼排ガス温度と前記改質
装置のメタン転化率の関係の照合データ、改質装置バー
ナ燃焼排ガス改質装置出口温度と前記改質装置のメタン
転化率の関係の照合データ、改質ガス温度と前記改質装
置のメタン転化率の関係の照合データ、改質ガス改質装
置出口温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合
データのうちいずれか一つ、あるいは一つ以上と照合す
るステップと、 これらの照合結果に基づいて、前記改質装置のメタン転
化率あるいはメタン転化率から換算した改質触媒の劣化
量を求め、前記改質装置のメタン転化率の低下あるいは
改質触媒の劣化量の増加から前記改質装置の改質部の劣
化状態を診断するステップと、 を有することを特徴とする燃料雷池発電装置の改質装置
の劣化診断方法。
27. A reformer having a reformer tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel with steam and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reformer with oxygen. A method for diagnosing deterioration of a reforming device of a fuel cell power generation device having a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and a cell stack formed by laminating cells composed of oxidizer electrodes, comprising: Temperature sensor for measuring the temperature of the reformer catalyst packed bed temperature, temperature sensor for measuring the temperature of the outer wall of the reformer reforming tube, temperature sensor for measuring the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner, and the outlet temperature of the reformer burner combustion exhaust gas. Temperature sensor for measurement, temperature sensor for measuring reformed gas temperature, temperature sensor for measuring outlet temperature of reformed gas reformer, temperature of packed bed of reformer catalyst, outer wall temperature of reformer reformer tube, burner of reformer burner Exhaust gas temperature Detecting any one or more of the reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, the reformed gas temperature, and the reformed gas reformer outlet temperature; and detecting the temperature from each of the temperature sensors. Transmitting a signal to a deterioration diagnosis unit; and a deterioration diagnosis unit that receives a temperature detection signal from each of the temperature sensors, in which the reformer temperature detected by the temperature sensor for measuring reformer temperature is converted into a signal and transmitted. As the comparison data of the relationship between the predetermined detected temperature and the methane conversion rate of the reformer, which is selected and transmitted by the collation data selection means corresponding to the reformer temperature, the reformer catalyst packed bed temperature and The collation data of the relationship between the methane conversion rate of the reformer, the collation data of the relationship between the outer wall temperature of the reformer reforming pipe and the methane conversion rate of the reformer, the reformer burner combustion exhaust gas temperature and the Meta Verification data on the relationship between the conversion rates of the reformer, verification data on the relationship between the outlet temperature of the reformer burner flue gas reformer and the methane conversion rate of the reformer, and the relation between the reformed gas temperature and the methane conversion rate of the reformer. Collation data, a step of collating with one or more of collation data of a relationship between a reformed gas reformer outlet temperature and a methane conversion rate of the reformer, based on these collation results Calculating the methane conversion rate of the reformer or the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate, and determining the deterioration rate of the reformer from the decrease in the methane conversion rate of the reformer or the increase in the deterioration amount of the reforming catalyst. Diagnosing the deterioration state of the reforming unit.
【請求項28】 寿命診断手段では、各温度センサで検
出した改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温
度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃
焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改
質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上を、
前記劣化診断手段において前記照合データ選択手段で選
択され送信された予め決められた検出温度として改質装
置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質装置
バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス改質
装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出口温
度のいずれか一つ、あるいは一つ以上と前記改質装置の
メタン転化率の関係の照合データと照合することによっ
て求めたメタン転化率あるはメタン転化率から換算した
改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率の
低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、発電に悪
影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの期
間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの期
間を計算するステップと、 これらの求められたメタン転化率の下限値に至るまでの
期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの
期間に基づいて、改質触媒の取替時期を判定するステッ
プと、 を有することを特徴とする請求項27記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法。
28. The life diagnosis means, wherein the reformer catalyst packed bed temperature detected by each temperature sensor, the reformer reformer tube outer wall temperature, the reformer burner combustion exhaust gas temperature, the reformer burner combustion exhaust gas reformer. Outlet temperature, reformed gas temperature, one or more of the reformed gas reformer outlet temperature,
As the predetermined detection temperatures selected and transmitted by the collation data selecting means in the deterioration diagnosis means, the reformer catalyst packed bed temperature, the reformer reforming tube outer wall temperature, the reformer burner combustion exhaust gas temperature, the reforming Apparatus burner flue gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, any one or more of reformed gas reformer outlet temperature and collation with collation data of the relationship of methane conversion rate of the reformer The rate of decrease in methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is determined from the relationship between the methane conversion rate or the conversion amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate and the power generation time, and methane that does not adversely affect power generation is determined. Calculating a period until reaching the lower limit of the conversion rate or a period until reaching the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst; 28. The fuel cell according to claim 27, further comprising: determining a replacement time of the reforming catalyst based on a period until the fuel cell reaches the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst. A method for diagnosing deterioration of a reformer of a battery power generator.
【請求項29】 燃料と水蒸気を反応させ水素をつくる
ための改質触媒を充填した改質管を有する改質装置と、 この改質装置でつくられた水素を酸素と反応させて発電
を行うための電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤
極からなるセルを積層したセルスタックとを有する燃料
電池発電装置の改質装置の劣化診断方法を実行するため
のプログラムが記録された記録媒体であって、 前記改質装置の改質部に設けた1個以上の改質装置触媒
充填層温度測定用温度センサ、改質装置改質管外壁温度
測定用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス温度測定
用温度センサ、改質装置バーナ燃焼排ガス改質装置出口
温度測定用温度センサ、改質ガス温度測定用温度セン
サ、改質ガス改質装置出口温度測定用温度センサで、改
質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質
装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス
改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出
口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上を検出するス
テップと、 前記各温度センサからの温度検出信号を劣化診断部に送
信するステップと、 前記各温度センサからの温度検出信号を受信した劣化診
断部で、改質装置温度測定用温度センサで検出した改質
装置温度が信号に変換されて送信された改質装置温度に
対応して照合データ選択手段で選択され送信された予め
決められた検出温度と前記改質装置のメタン転化率の関
係の照合データとして、改質装置触媒充填層温度と前記
改質装置のメタン転化率の関係の照合データ、改質装置
改質管外壁温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の
照合データ、改質装置バーナ燃焼排ガス温度と前記改質
装置のメタン転化率の関係の照合データ、改質装置バー
ナ燃焼排ガス改質装置出口温度と前記改質装置のメタン
転化率の関係の照合データ、改質ガス温度と前記改質装
置のメタン転化率の関係の照合データ、改質ガス改質装
置出口温度と前記改質装置のメタン転化率の関係の照合
データのうちいずれか一つ、あるいは一つ以上と照合す
るステップと、 これらの照合結果に基づいて、前記改質装置のメタン転
化率あるいはメタン転化率から換算した改質触媒の劣化
量を求め、前記改質装置のメタン転化率の低下あるいは
改質触媒の劣化量の増加から前記改質装置の改質部の劣
化状態を診断するステップと、 を有することを特徴とする燃料雷池発電装置の改質装置
の劣化診断方法を実行するためのプログラムが記録され
た記録媒体。
29. A reforming apparatus having a reforming tube filled with a reforming catalyst for producing hydrogen by reacting fuel with steam and generating hydrogen by reacting the hydrogen produced by the reforming apparatus with oxygen. A storage medium storing a program for executing a method for diagnosing deterioration of a reformer of a fuel cell power generation apparatus having a fuel electrode sandwiched with an electrolyte and a cell stack formed by laminating cells composed of oxidizer electrodes for the purpose of the present invention. A temperature sensor for measuring the temperature of one or more reformer catalyst packed beds provided in the reforming section of the reformer, a temperature sensor for measuring the temperature of the outer wall of the reformer reforming tube, and a temperature sensor for measuring the temperature of the combustion exhaust gas of the reformer burner. Temperature sensor, reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature measurement temperature sensor, reformed gas temperature measurement temperature sensor, reformed gas reformer outlet temperature measurement temperature sensor, reformer catalyst packed bed temperature, Reform Any one or more of the following: the outer wall temperature of the reforming pipe, the reformer burner combustion exhaust gas temperature, the reformer burner combustion exhaust gas reformer outlet temperature, the reformed gas temperature, and the reformed gas reformer outlet temperature. Detecting the temperature detection signal from each of the temperature sensors to the deterioration diagnosis unit; and receiving the temperature detection signal from each of the temperature sensors in the deterioration diagnosis unit. The predetermined detection temperature selected and transmitted by the collation data selection means corresponding to the reformer temperature transmitted by converting the reformer temperature detected in the signal and the methane conversion rate of the reformer As the collation data of the relationship, collation data of the relationship between the reformer catalyst packed bed temperature and the methane conversion rate of the reformer, collation data of the relationship between the reformer reforming tube outer wall temperature and the methane conversion rate of the reformer , Data of the relationship between the reformer burner flue gas temperature and the methane conversion rate of the reformer, verification data of the relationship between the reformer burner flue gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer, reformed gas Matching data of the relationship between the temperature and the methane conversion rate of the reformer, any one of the comparison data of the relationship between the reformed gas reformer outlet temperature and the methane conversion rate of the reformer, or one or more. Collating, based on these collation results, determining the methane conversion rate of the reformer or the amount of deterioration of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate, and reducing or lowering the methane conversion rate of the reformer. Diagnosing the deterioration state of the reforming section of the reformer from the increase in the amount of catalyst deterioration. Recording medium on which beam has been recorded.
【請求項30】 寿命診断手段では、各温度センサで検
出した改質装置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温
度、改質装置バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃
焼排ガス改質装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改
質装置出口温度のいずれか一つ、あるいは一つ以上を、
前記劣化診断手段において前記照合データ選択手段で選
択され送信された予め決められた検出温度として改質装
置触媒充填層温度、改質装置改質管外壁温度、改質装置
バーナ燃焼排ガス温度、改質装置バーナ燃焼排ガス改質
装置出口温度、改質ガス温度、改質ガス改質装置出口温
度のいずれか一つ、あるいは一つ以上と前記改質装置の
メタン転化率の関係の照合データと照合することによっ
て求めたメタン転化率あるはメタン転化率から換算した
改質触媒の劣化量と発電時間の関係からメタン転化率の
低下速度あるいは改質触媒の劣化速度を求め、発電に悪
影響を及ぼさないメタン転化率の下限値に至るまでの期
間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの期
間を計算するステップと、 これらの求められたメタン転化率の下限値に至るまでの
期間、あるいは改質触媒の劣化量の上限値に至るまでの
期間に基づいて、改質触媒の取替時期を判定するステッ
プと、 を有することを特徴とする請求項29記載の燃料電池発
電装置の改質装置の劣化診断方法を実行するためのプロ
グラムが記録された記録媒体。
30. A life diagnosing means, wherein a reformer catalyst packed bed temperature detected by each temperature sensor, a reformer reformer tube outer wall temperature, a reformer burner combustion exhaust gas temperature, a reformer burner combustion exhaust gas reformer. Outlet temperature, reformed gas temperature, one or more of the reformed gas reformer outlet temperature,
As the predetermined detection temperatures selected and transmitted by the collation data selecting means in the deterioration diagnosis means, the reformer catalyst packed bed temperature, the reformer reforming tube outer wall temperature, the reformer burner combustion exhaust gas temperature, the reforming Apparatus burner flue gas reformer outlet temperature, reformed gas temperature, any one or more of reformed gas reformer outlet temperature and collation with collation data of the relationship of methane conversion rate of the reformer The rate of decrease in methane conversion rate or the rate of deterioration of the reforming catalyst is determined from the relationship between the methane conversion rate or the conversion amount of the reforming catalyst converted from the methane conversion rate and the power generation time, and methane that does not adversely affect power generation is determined. Calculating a period until reaching the lower limit of the conversion rate or a period until reaching the upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst; 30. The fuel cell according to claim 29, further comprising: determining a time to replace the reforming catalyst based on a period until the reforming catalyst reaches an upper limit of the amount of deterioration of the reforming catalyst. A recording medium on which a program for executing a method for diagnosing deterioration of a reformer of a battery power generator is recorded.
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