JP2000348744A - 余剰蒸気を利用可能な燃料電池発電設備 - Google Patents
余剰蒸気を利用可能な燃料電池発電設備Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維
持したままで、隣接設備から発生する余剰蒸気を最小限
の追加設備で有効活用することができ、かつ燃料電池発
電設備全体の発電出力と発電効率の両方を大幅に高める
ことができる燃料電池発電設備を提供する。 【解決手段】 改質器１０、燃料電池１１、圧力回収設
備及び排熱回収蒸気発生装置１５を備え、燃料電池を加
圧運転して発電し、その排ガスから圧力回収して発電
し、かつ水蒸気を発生させて改質器に供給する燃料電池
発電設備において、圧力回収設備が、燃料電池の排ガス
で発電するエキスパンダー発電機２２と、余剰蒸気で空
気を圧縮するスチームターボコンプレッサ２４と、ブロ
アで空気を圧縮するバックアップ用空気ブロア２６とか
らなる。
持したままで、隣接設備から発生する余剰蒸気を最小限
の追加設備で有効活用することができ、かつ燃料電池発
電設備全体の発電出力と発電効率の両方を大幅に高める
ことができる燃料電池発電設備を提供する。 【解決手段】 改質器１０、燃料電池１１、圧力回収設
備及び排熱回収蒸気発生装置１５を備え、燃料電池を加
圧運転して発電し、その排ガスから圧力回収して発電
し、かつ水蒸気を発生させて改質器に供給する燃料電池
発電設備において、圧力回収設備が、燃料電池の排ガス
で発電するエキスパンダー発電機２２と、余剰蒸気で空
気を圧縮するスチームターボコンプレッサ２４と、ブロ
アで空気を圧縮するバックアップ用空気ブロア２６とか
らなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、余剰蒸気を利用可
能な燃料電池発電設備に関する。
能な燃料電池発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率かつ環
境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴
を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システム
として注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行わ
れている。
境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴
を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システム
として注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行わ
れている。
【０００３】特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備（燃料電池発電プラント）で
は、図２に示すように天然ガス等の燃料ガス１を水素を
含むアノードガス２に改質する改質器１０と、アノード
ガス２と酸素を含むカソードガス３とから発電する燃料
電池１１とを備えており、改質器１０で作られたアノー
ドガス２は燃料電池１１に供給され、燃料電池内でその
大部分（例えば８０％）を消費した後、アノード排ガス
４として燃焼器１７に供給される。燃焼器２０ではアノ
ード排ガス中の可燃成分（水素、一酸化炭素、メタン
等）がカソード排ガス７の一部７ａにより燃焼し、高温
の燃焼ガスとなって改質器１０の加熱室Ｈに入り、改質
室Ｒｅを加熱し改質室の燃料を改質する。加熱室Ｈを出
た燃焼排ガス５はカソードブロア１６で加圧され、加圧
空気６と合流してカソードガス３となる。
料電池を用いた発電設備（燃料電池発電プラント）で
は、図２に示すように天然ガス等の燃料ガス１を水素を
含むアノードガス２に改質する改質器１０と、アノード
ガス２と酸素を含むカソードガス３とから発電する燃料
電池１１とを備えており、改質器１０で作られたアノー
ドガス２は燃料電池１１に供給され、燃料電池内でその
大部分（例えば８０％）を消費した後、アノード排ガス
４として燃焼器１７に供給される。燃焼器２０ではアノ
ード排ガス中の可燃成分（水素、一酸化炭素、メタン
等）がカソード排ガス７の一部７ａにより燃焼し、高温
の燃焼ガスとなって改質器１０の加熱室Ｈに入り、改質
室Ｒｅを加熱し改質室の燃料を改質する。加熱室Ｈを出
た燃焼排ガス５はカソードブロア１６で加圧され、加圧
空気６と合流してカソードガス３となる。
【０００４】燃料電池内でその一部が反応したカソード
ガス（カソード排ガス７）の一部はリサイクルラインを
介してカソードの上流側に供給され、残り７ｂは、ガス
タービン発電機１２で圧力を回収され、排熱回収蒸気発
生装置１５(Heat Recovery Steam Generator: ＨＲＳ
Ｇ) による熱回収後に系外に排出される。なお、図２に
おいて、８は水蒸気ライン、１３は燃料予熱器、１４は
ガスタービン用燃焼器である。
ガス（カソード排ガス７）の一部はリサイクルラインを
介してカソードの上流側に供給され、残り７ｂは、ガス
タービン発電機１２で圧力を回収され、排熱回収蒸気発
生装置１５(Heat Recovery Steam Generator: ＨＲＳ
Ｇ) による熱回収後に系外に排出される。なお、図２に
おいて、８は水蒸気ライン、１３は燃料予熱器、１４は
ガスタービン用燃焼器である。
【０００５】溶融炭酸塩型の燃料電池１１はアノードと
カソードとからなり、次のような電極反応が行われる。 アノード反応（負極反応）Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋２ｅ．．（１） カソード反応（正極反応）ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ→ＣＯ3 2- ．．（２）
カソードとからなり、次のような電極反応が行われる。 アノード反応（負極反応）Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋２ｅ．．（１） カソード反応（正極反応）ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ→ＣＯ3 2- ．．（２）
【０００６】アノードでは、（１）式により水素ガスと
ＣＯ3 2-とから水と炭酸ガスと電荷が生成され、カソー
ドでは、（２）式により炭酸ガスと酸素と電荷とからＣ
Ｏ3 2-が生成される。（１）式右辺はアノードから排出
されるアノード排ガス４の成分を表しており、炭酸ガス
が含まれている。また（２）式左辺はカソードに供給さ
れるカソードガスの成分を表しており、同じく炭酸ガス
が含まれている。このため上述したこのカソードブロア
１６により、改質器で発生したＣＯ2 ガスを燃料電池の
カソード側に供給してカソード反応に利用するようにな
っている。
ＣＯ3 2-とから水と炭酸ガスと電荷が生成され、カソー
ドでは、（２）式により炭酸ガスと酸素と電荷とからＣ
Ｏ3 2-が生成される。（１）式右辺はアノードから排出
されるアノード排ガス４の成分を表しており、炭酸ガス
が含まれている。また（２）式左辺はカソードに供給さ
れるカソードガスの成分を表しており、同じく炭酸ガス
が含まれている。このため上述したこのカソードブロア
１６により、改質器で発生したＣＯ2 ガスを燃料電池の
カソード側に供給してカソード反応に利用するようにな
っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の燃料電
池発電設備では、燃料電池とガスタービンの両方で発電
するコージェネレーション設備の場合でも、燃料電池の
発電出力に比べてガスタービンの発電出力が小さい問題
点があった。例えば、燃料電池の定格出力が約３６５ｋ
ＷＡＣに達する２５０ｋＷ級プラントの場合でも、ガス
タービン発電機の出力は約３９ｋＷに過ぎず、そのた
め、送電端効率も最大で約４４．５％であった。
池発電設備では、燃料電池とガスタービンの両方で発電
するコージェネレーション設備の場合でも、燃料電池の
発電出力に比べてガスタービンの発電出力が小さい問題
点があった。例えば、燃料電池の定格出力が約３６５ｋ
ＷＡＣに達する２５０ｋＷ級プラントの場合でも、ガス
タービン発電機の出力は約３９ｋＷに過ぎず、そのた
め、送電端効率も最大で約４４．５％であった。
【０００８】一方、電力を必要とする設備に隣接して設
置するオンサイト型発電設備では、隣接設備（工場やプ
ラント）から余剰蒸気が大量に発生する場合が多く、こ
の余剰蒸気を有効活用することが望まれているが、従来
の燃料電池発電設備では、余剰蒸気の活用の途がなく、
そのまま無駄に放出するか、小型の蒸気タービンを用い
て発電するしか手段がなかった。しかし、蒸気タービン
で発電する場合でも、大型の設備（蒸気タービン、発電
機、凝縮設備等）が必要となり、コストがかかるばかり
でなく、蒸気タービン発電自体の発電効率が低い（例え
ば約３０％）、問題点があった。
置するオンサイト型発電設備では、隣接設備（工場やプ
ラント）から余剰蒸気が大量に発生する場合が多く、こ
の余剰蒸気を有効活用することが望まれているが、従来
の燃料電池発電設備では、余剰蒸気の活用の途がなく、
そのまま無駄に放出するか、小型の蒸気タービンを用い
て発電するしか手段がなかった。しかし、蒸気タービン
で発電する場合でも、大型の設備（蒸気タービン、発電
機、凝縮設備等）が必要となり、コストがかかるばかり
でなく、蒸気タービン発電自体の発電効率が低い（例え
ば約３０％）、問題点があった。
【０００９】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、上
述したＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持し
たままで、隣接設備から発生する余剰蒸気を最小限の追
加設備で有効活用することができ、かつ燃料電池発電設
備全体の発電出力と発電効率の両方を大幅に高めること
ができる燃料電池発電設備を提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、上
述したＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持し
たままで、隣接設備から発生する余剰蒸気を最小限の追
加設備で有効活用することができ、かつ燃料電池発電設
備全体の発電出力と発電効率の両方を大幅に高めること
ができる燃料電池発電設備を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、改質器
（１０）、燃料電池（１１）、圧力回収設備、及び排熱
回収蒸気発生装置（１５）を備え、燃料電池を加圧運転
して発電し、その排ガスから圧力回収して発電し、かつ
水蒸気を発生させて改質器に供給する燃料電池発電設備
において、前記圧力回収設備が、燃料電池の排ガスで発
電するエキスパンダー発電機（２２）と、余剰蒸気で空
気を圧縮するスチームターボコンプレッサ（２４）と、
ブロアで空気を圧縮するバックアップ用空気ブロア（２
６）とからなる、ことを特徴とする燃料電池発電設備が
提供される。
（１０）、燃料電池（１１）、圧力回収設備、及び排熱
回収蒸気発生装置（１５）を備え、燃料電池を加圧運転
して発電し、その排ガスから圧力回収して発電し、かつ
水蒸気を発生させて改質器に供給する燃料電池発電設備
において、前記圧力回収設備が、燃料電池の排ガスで発
電するエキスパンダー発電機（２２）と、余剰蒸気で空
気を圧縮するスチームターボコンプレッサ（２４）と、
ブロアで空気を圧縮するバックアップ用空気ブロア（２
６）とからなる、ことを特徴とする燃料電池発電設備が
提供される。
【００１１】上記本発明の構成によれば、従来のガスタ
ービン発電機１２の代わりに、エキスパンダー発電機
（２２）、スチームターボコンプレッサ（２４）及びバ
ックアップ用空気ブロア（２６）を備えるので、余剰蒸
気が十分ある場合には、バックアップ用空気ブロア（２
６）を停止し、スチームターボコンプレッサ（２４）で
必要な圧縮空気を供給し、エキスパンダー発電機（２
２）で発電することにより、従来の設備で空気圧縮に消
費していたエネルギをエキスパンダー発電機（２２）で
余分に発電することができる。この場合、上述した同じ
条件（燃料電池の定格出力が約３６５ｋＷＡＣに達する
２５０ｋＷ級プラント）で、エキスパンダー発電機の出
力が約７２ｋＷに達し、送電端効率も約５２．３％まで
向上させることができる。
ービン発電機１２の代わりに、エキスパンダー発電機
（２２）、スチームターボコンプレッサ（２４）及びバ
ックアップ用空気ブロア（２６）を備えるので、余剰蒸
気が十分ある場合には、バックアップ用空気ブロア（２
６）を停止し、スチームターボコンプレッサ（２４）で
必要な圧縮空気を供給し、エキスパンダー発電機（２
２）で発電することにより、従来の設備で空気圧縮に消
費していたエネルギをエキスパンダー発電機（２２）で
余分に発電することができる。この場合、上述した同じ
条件（燃料電池の定格出力が約３６５ｋＷＡＣに達する
２５０ｋＷ級プラント）で、エキスパンダー発電機の出
力が約７２ｋＷに達し、送電端効率も約５２．３％まで
向上させることができる。
【００１２】また、余剰蒸気が不足する場合には、バッ
クアップ用空気ブロア（２６）を駆動して、スチームタ
ーボコンプレッサ（２４）で供給する圧縮空気を補うこ
とができる。この場合に、空気ブロアの駆動動力が消費
されるため、エキスパンダー発電機の出力が相殺されて
しまうが、送電端効率を約４０％に維持することができ
る。
クアップ用空気ブロア（２６）を駆動して、スチームタ
ーボコンプレッサ（２４）で供給する圧縮空気を補うこ
とができる。この場合に、空気ブロアの駆動動力が消費
されるため、エキスパンダー発電機の出力が相殺されて
しまうが、送電端効率を約４０％に維持することができ
る。
【００１３】更に、本発明の構成では、改質器（１０）
及び燃料電池（１１）に流れるガス組成は全く変化しな
いので、ＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持
することができる。従って、隣接設備から余剰蒸気が発
生する場合には、この余剰蒸気を最小限の追加設備で有
効活用することができ、かつ燃料電池発電設備全体の発
電出力と発電効率の両方を大幅に高めることができる。
及び燃料電池（１１）に流れるガス組成は全く変化しな
いので、ＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持
することができる。従って、隣接設備から余剰蒸気が発
生する場合には、この余剰蒸気を最小限の追加設備で有
効活用することができ、かつ燃料電池発電設備全体の発
電出力と発電効率の両方を大幅に高めることができる。
【００１４】本発明の好ましい実施形態によれば、排熱
回収蒸気発生装置（１５）で発生した水蒸気の一部と隣
接設備から供給される水蒸気をスチームターボコンプレ
ッサ（２４）の蒸気タービンに供給する余剰蒸気供給ラ
イン（２１）を備える。この構成により、排熱回収蒸気
発生装置（１５）で発生する水蒸気量が多い場合にはそ
の一部を余剰蒸気として利用でき、隣接設備から余剰蒸
気が発生する場合にはこれを合わせて余剰蒸気として有
効活用できる。
回収蒸気発生装置（１５）で発生した水蒸気の一部と隣
接設備から供給される水蒸気をスチームターボコンプレ
ッサ（２４）の蒸気タービンに供給する余剰蒸気供給ラ
イン（２１）を備える。この構成により、排熱回収蒸気
発生装置（１５）で発生する水蒸気量が多い場合にはそ
の一部を余剰蒸気として利用でき、隣接設備から余剰蒸
気が発生する場合にはこれを合わせて余剰蒸気として有
効活用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通の
部材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。図
１は、本発明の燃料電池発電設備の全体構成図である。
この図に示すように、本発明の燃料電池発電設備は、従
来のガスタービン発電機１２の代わりに、エキスパンダ
ー発電機２２、スチームターボコンプレッサ２４及びバ
ックアップ用空気ブロア２６を備える。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通の
部材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。図
１は、本発明の燃料電池発電設備の全体構成図である。
この図に示すように、本発明の燃料電池発電設備は、従
来のガスタービン発電機１２の代わりに、エキスパンダ
ー発電機２２、スチームターボコンプレッサ２４及びバ
ックアップ用空気ブロア２６を備える。
【００１６】エキスパンダー発電機２２は、タービンＴ
と発電機Ｇからなり、燃料電池１１と排熱回収蒸気発生
装置１５を結ぶ排ガスラインに設置され、燃料電池１１
の排ガスが有する圧力を膨張させてタービンＴを駆動し
て発電する。従って、従来のガスタービン発電機１２や
ターボチャージャのように圧縮動力を消費しないので、
排ガスのエネルギを最大源に回収することができる。こ
の場合、２５０ｋＷ級の燃料電池発電プラントで、エキ
スパンダー発電機により約７２ｋＷの発電を行うことが
できる。
と発電機Ｇからなり、燃料電池１１と排熱回収蒸気発生
装置１５を結ぶ排ガスラインに設置され、燃料電池１１
の排ガスが有する圧力を膨張させてタービンＴを駆動し
て発電する。従って、従来のガスタービン発電機１２や
ターボチャージャのように圧縮動力を消費しないので、
排ガスのエネルギを最大源に回収することができる。こ
の場合、２５０ｋＷ級の燃料電池発電プラントで、エキ
スパンダー発電機により約７２ｋＷの発電を行うことが
できる。
【００１７】スチームターボコンプレッサ２４は、蒸気
タービンＴはコンプレッサＣとからなり、燃料電池１１
に圧縮空気６を供給するラインに設置され、余剰蒸気で
空気を圧縮する。また、排熱回収蒸気発生装置１５と蒸
気タービンＴを結ぶ余剰蒸気供給ライン２１が設けら
れ、このライン２１には、同時に隣接設備（例えば工場
やプラント）からも余剰蒸気２０が供給されるようにな
っている。排熱回収蒸気発生装置１５からの余剰蒸気の
圧力は、燃料電池発電設備の運転圧力（例えば約４ａｔ
ａ）以上である。また、隣接設備からの余剰蒸気の圧力
は、通常高く、例えば約１６ａｔａ程度である。そのた
め、水蒸気の逆流を防ぐために、ライン２１と隣接設備
からの供給ラインに、それぞれ逆止弁２１ａ，２１ｂが
設置されている。かかるスチームターボコンプレッサ２
４を設置することにより、余剰蒸気が十分ある場合に
は、余剰蒸気を用いてスチームターボコンプレッサ２４
だけで必要な圧縮空気を燃料電池１１に供給することが
できる。
タービンＴはコンプレッサＣとからなり、燃料電池１１
に圧縮空気６を供給するラインに設置され、余剰蒸気で
空気を圧縮する。また、排熱回収蒸気発生装置１５と蒸
気タービンＴを結ぶ余剰蒸気供給ライン２１が設けら
れ、このライン２１には、同時に隣接設備（例えば工場
やプラント）からも余剰蒸気２０が供給されるようにな
っている。排熱回収蒸気発生装置１５からの余剰蒸気の
圧力は、燃料電池発電設備の運転圧力（例えば約４ａｔ
ａ）以上である。また、隣接設備からの余剰蒸気の圧力
は、通常高く、例えば約１６ａｔａ程度である。そのた
め、水蒸気の逆流を防ぐために、ライン２１と隣接設備
からの供給ラインに、それぞれ逆止弁２１ａ，２１ｂが
設置されている。かかるスチームターボコンプレッサ２
４を設置することにより、余剰蒸気が十分ある場合に
は、余剰蒸気を用いてスチームターボコンプレッサ２４
だけで必要な圧縮空気を燃料電池１１に供給することが
できる。
【００１８】バックアップ用空気ブロア２６は、コンプ
レッサ又はブロアとこれを駆動する電動機とからなる。
この空気ブロア２６は、スチームターボコンプレッサ２
４をバイパスして燃料電池１１に圧縮空気６を供給する
ラインに設置されている。また、スチームターボコンプ
レッサ２４との間の逆流を防ぐために、スチームターボ
コンプレッサ２４の空気吐出側と空気ブロア２６の空気
吸引側に、それぞれ逆止弁２１ｃ，２１ｄが設置されて
いる。かかる空気ブロア２６は、余剰蒸気が十分ある場
合には停止し、スチームターボコンプレッサ２４のみで
必要な圧縮空気を供給するが、余剰蒸気が不足する特別
の場合に、駆動してスチームターボコンプレッサ２４で
供給する圧縮空気を補うようになっている。
レッサ又はブロアとこれを駆動する電動機とからなる。
この空気ブロア２６は、スチームターボコンプレッサ２
４をバイパスして燃料電池１１に圧縮空気６を供給する
ラインに設置されている。また、スチームターボコンプ
レッサ２４との間の逆流を防ぐために、スチームターボ
コンプレッサ２４の空気吐出側と空気ブロア２６の空気
吸引側に、それぞれ逆止弁２１ｃ，２１ｄが設置されて
いる。かかる空気ブロア２６は、余剰蒸気が十分ある場
合には停止し、スチームターボコンプレッサ２４のみで
必要な圧縮空気を供給するが、余剰蒸気が不足する特別
の場合に、駆動してスチームターボコンプレッサ２４で
供給する圧縮空気を補うようになっている。
【００１９】なお、図１において、７ｃはカソードガス
のリサイクルラインを流れるカソード排ガスの一部、１
８ｃはカソードガスリサイクルラインの流量を調節する
流量調節弁である。その他の構成は、図２と同様であ
る。
のリサイクルラインを流れるカソード排ガスの一部、１
８ｃはカソードガスリサイクルラインの流量を調節する
流量調節弁である。その他の構成は、図２と同様であ
る。
【００２０】上述した構成によれば、隣接設備の余剰蒸
気を動力源とするスチームターボコンプレッサ２４を用
いて、燃料電池の空気供給を行い、また余剰蒸気が発生
しないときはバックアップブロア２６にて空気供給を行
うことができる。
気を動力源とするスチームターボコンプレッサ２４を用
いて、燃料電池の空気供給を行い、また余剰蒸気が発生
しないときはバックアップブロア２６にて空気供給を行
うことができる。
【００２１】すなわち、隣接設備で従来使用せずに捨て
ていた余剰蒸気を燃料電池の空気供給に用いることで、
隣接設備の蒸気が余剰の時、燃料電池発電設備で大きな
発電電力が得られる。また試算の結果、余剰蒸気が発生
せず燃料電池発電設備の発電効率が低下した場合でも、
送電端効率４０％（ＨＨＶ）を満足することができる。
従って、システム全体としてみると発電効率を向上さ
せ、より大きな熱電比を達成することができる。
ていた余剰蒸気を燃料電池の空気供給に用いることで、
隣接設備の蒸気が余剰の時、燃料電池発電設備で大きな
発電電力が得られる。また試算の結果、余剰蒸気が発生
せず燃料電池発電設備の発電効率が低下した場合でも、
送電端効率４０％（ＨＨＶ）を満足することができる。
従って、システム全体としてみると発電効率を向上さ
せ、より大きな熱電比を達成することができる。
【００２２】
【実施例】（表１）は、本発明の燃料電池発電設備を従
来例と比較した熱物質収支計算結果の一例である。この
表は、２５０ｋＷ級の燃料電池発電プラントであり、Ｃ
ａｓｅ９は図２に示した従来例、Ｃａｓｅ１〜３は、本
発明の例である。また、Ｃａｓｅ１は、１６ａｔａの余
剰蒸気を６ａｔａまで減圧して供給する場合、Ｃａｓｅ
２は、１６ａｔａの余剰蒸気を１．５ａｔａまで減圧し
て供給する場合、Ｃａｓｅ３は、余剰蒸気が発生せず、
バックアップブロアのみで空気供給を行う場合である。
来例と比較した熱物質収支計算結果の一例である。この
表は、２５０ｋＷ級の燃料電池発電プラントであり、Ｃ
ａｓｅ９は図２に示した従来例、Ｃａｓｅ１〜３は、本
発明の例である。また、Ｃａｓｅ１は、１６ａｔａの余
剰蒸気を６ａｔａまで減圧して供給する場合、Ｃａｓｅ
２は、１６ａｔａの余剰蒸気を１．５ａｔａまで減圧し
て供給する場合、Ｃａｓｅ３は、余剰蒸気が発生せず、
バックアップブロアのみで空気供給を行う場合である。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１から明らかなように、Ｃａｓｅ１で
は、送電端出力は４０８ｋＷであり、０．９ｔ／ｈの余
剰蒸気があれば、バックアップブロアなしで空気供給が
可能である。また、この場合の燃料電池供給燃料に対す
る発電効率は送電端で約５２％（ＨＨＶ）となる。また
Ｃａｓｅ２でも、送電端出力は４０８ｋＷであり、１．
９ｔ／ｈの余剰蒸気があれば、バックアップブロアなし
で空気供給が可能である。また、この場合の燃料電池供
給燃料に対する発電効率も送電端で約５２％（ＨＨＶ）
となる。更にＣａｓｅ３では、送電端出力は約３１１ｋ
Ｗとなるが、燃料電池供給燃料に対する発電効率も送電
端で約４０％（ＨＨＶ）を維持できる。
は、送電端出力は４０８ｋＷであり、０．９ｔ／ｈの余
剰蒸気があれば、バックアップブロアなしで空気供給が
可能である。また、この場合の燃料電池供給燃料に対す
る発電効率は送電端で約５２％（ＨＨＶ）となる。また
Ｃａｓｅ２でも、送電端出力は４０８ｋＷであり、１．
９ｔ／ｈの余剰蒸気があれば、バックアップブロアなし
で空気供給が可能である。また、この場合の燃料電池供
給燃料に対する発電効率も送電端で約５２％（ＨＨＶ）
となる。更にＣａｓｅ３では、送電端出力は約３１１ｋ
Ｗとなるが、燃料電池供給燃料に対する発電効率も送電
端で約４０％（ＨＨＶ）を維持できる。
【００２５】すなわち、２５０ｋＷ級の燃料電池発電プ
ラントを設置する隣接設備（工場やプラント）からは、
２ｔ／ｈ程度の余剰蒸気が発生する場合が多いことか
ら、この余剰蒸気を利用することにより、本発明の構成
により、大きな発電出力が得られ、かつ送電端効率も非
常に高くできることがわかる。また、余剰蒸気がない場
合に発電出力が低下するが、４０％の発電効率を維持で
きることから、システム全体でみると熱電比を向上さ
せ、発電効率を上げる効果があることがわかる。
ラントを設置する隣接設備（工場やプラント）からは、
２ｔ／ｈ程度の余剰蒸気が発生する場合が多いことか
ら、この余剰蒸気を利用することにより、本発明の構成
により、大きな発電出力が得られ、かつ送電端効率も非
常に高くできることがわかる。また、余剰蒸気がない場
合に発電出力が低下するが、４０％の発電効率を維持で
きることから、システム全体でみると熱電比を向上さ
せ、発電効率を上げる効果があることがわかる。
【００２６】更に、本発明の構成では、改質器１０及び
燃料電池１１に流れるガス組成は全く変化しないので、
ＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持すること
ができる。
燃料電池１１に流れるガス組成は全く変化しないので、
ＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持すること
ができる。
【００２７】なお本発明は、上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更が可能である。
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更が可能である。
【００２８】
【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池発電
設備は、ＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持
したままで、隣接設備から発生する余剰蒸気を最小限の
追加設備で有効活用することができ、かつ燃料電池発電
設備全体の発電出力と発電効率の両方を大幅に高めるこ
とができる、等の優れた効果を有する。
設備は、ＣＯ2 リサイクル等の燃料電池システムを維持
したままで、隣接設備から発生する余剰蒸気を最小限の
追加設備で有効活用することができ、かつ燃料電池発電
設備全体の発電出力と発電効率の両方を大幅に高めるこ
とができる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明の燃料電池発電設備の全体構成図であ
る。
る。
【図２】従来の燃料電池発電設備の全体構成図である。
１ 燃料ガス ２ アノードガス ３ カソードガス ４ アノード排ガス ５ 燃焼排ガス ６ 空気ライン ７ カソード排ガス ７ａ，７ｂ カソード排ガスライン ８ 水蒸気ライン １０ 改質器 １１ 燃料電池 １２ ガスタービン １３ 燃料予熱器 １４ ガスタービン用燃焼器 １５ 排熱回収蒸気発生装置（ＨＲＳＧ） １６ カソードブロア １７ 燃料器 １８ リサイクル流量調節弁 ２０ 隣接設備からの余剰蒸気 ２１ 余剰蒸気供給ライン ２１ａ〜２１ｃ ２２ エキスパンダー発電機 ２４ スチームターボコンプレッサ ２６ バックアップ用空気ブロア
Claims (2)
- 【請求項１】 改質器（１０）、燃料電池（１１）、圧
力回収設備、及び排熱回収蒸気発生装置（１５）を備
え、燃料電池を加圧運転して発電し、その排ガスから圧
力回収して発電し、かつ水蒸気を発生させて改質器に供
給する燃料電池発電設備において、 前記圧力回収設備が、燃料電池の排ガスで発電するエキ
スパンダー発電機（２２）と、余剰蒸気で空気を圧縮す
るスチームターボコンプレッサ（２４）と、ブロアで空
気を圧縮するバックアップ用空気ブロア（２６）とから
なる、ことを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項２】 排熱回収蒸気発生装置（１５）で発生し
た水蒸気の一部と隣接設備から供給される水蒸気をスチ
ームターボタービン（２４）の蒸気タービンに供給する
余剰蒸気供給ライン（２１）を備える、ことを特徴とす
る請求項１に記載の燃料電池発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154110A JP2000348744A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 余剰蒸気を利用可能な燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154110A JP2000348744A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 余剰蒸気を利用可能な燃料電池発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000348744A true JP2000348744A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15577154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11154110A Pending JP2000348744A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 余剰蒸気を利用可能な燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000348744A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015098853A (ja) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | コンバインド発電システム及びコンバインド発電システムの運転方法 |
-
1999
- 1999-06-01 JP JP11154110A patent/JP2000348744A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015098853A (ja) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | コンバインド発電システム及びコンバインド発電システムの運転方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060524 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080606 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080617 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081020 |