JP2002141096A - Fuel cell power generating system and its operating control method - Google Patents

Fuel cell power generating system and its operating control method

Info

Publication number
JP2002141096A
JP2002141096A JP2000336088A JP2000336088A JP2002141096A JP 2002141096 A JP2002141096 A JP 2002141096A JP 2000336088 A JP2000336088 A JP 2000336088A JP 2000336088 A JP2000336088 A JP 2000336088A JP 2002141096 A JP2002141096 A JP 2002141096A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
fuel cell
cell power
power generation
recovered
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000336088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ouchi
崇 大内
Tadashi Komatsu
正 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2000336088A priority Critical patent/JP2002141096A/en
Publication of JP2002141096A publication Critical patent/JP2002141096A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operating control method which controls water level fluctuation in each collected water tank, and aims at a maintenance-free fuel cell power generating system and alleviation of lack of collecting water without inhibiting life of a water treatment device, in a system cooling together collected water for a plurality of fuel cell power generating devices by a cooling machine. SOLUTION: In a fuel cell generating system equipped with an air-cooled cooler 55 cooling together each collected water 41c of a plurality of fuel cell power generating devices by air and a collected water circulating line 57 flowing back the cooled collected water to a produced water collecting device 41, each collected water tank 41a is provided with a water-level gage 90 to measure a water level in the tank, and moreover control valves 80a, 80b equipped with a controlling device to control a returning flow volume to the produced water collecting device to make a water level in each collected water tank to be at a given value based on a measured value of each water-level gage, are provided at a returning line to the produced water collecting device 41.

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】この発明は、生成水回収装置
を有する複数台の燃料電池発電装置における回収水を1
台の冷却器により一括冷却し、冷却された回収水を生成
水回収装置に還流する回収水循環ラインを備えた燃料電
池発電システムとその運転制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for collecting recovered water in a plurality of fuel cell power generators having a generated water recovery device.
The present invention relates to a fuel cell power generation system having a recovered water circulation line for collectively cooling by a cooler and returning the cooled recovered water to a product water recovery device, and an operation control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池発電装置に組み込まれる燃料電
池としては、電解質の種類、改質原料の種類等によって
異なる種々のタイプがあるが、例えば、天然ガスを改質
した二酸化炭素を含むガスを精製せずにそのまま使用で
きる等の利点を持っているリン酸高濃度水溶液を電解質
として用いたリン酸型燃料電池が知られている。
2. Description of the Related Art There are various types of fuel cells to be incorporated in a fuel cell power generator, depending on the type of electrolyte, the type of reforming material, and the like. For example, a gas containing carbon dioxide obtained by reforming natural gas is used. 2. Description of the Related Art A phosphoric acid fuel cell using a high-concentration aqueous solution of phosphoric acid as an electrolyte, which has an advantage that it can be used as it is without purification, is known.

【0003】このリン酸型燃料電池は、メタンガス等の
原燃料を水蒸気改質して得られた燃料ガス中の水素と空
気中の酸素とを、燃料電池の燃料極および空気極にそれ
ぞれ供給し、電気化学反応に基づいて発電を行う。原燃
料を燃料ガスに改質するには、原燃料としてのメタンに
水蒸気を加えて、水とメタンとの反応を触媒で促進して
行う燃料改質装置が用いられる。従って、燃料改質装置
には、燃料の改質に使用した水蒸気量に対応して水を補
給する必要がある。この水にはイオン交換式の水処理装
置等で不純物を除去したイオン交換水が用いられる。
In this phosphoric acid type fuel cell, hydrogen in fuel gas and oxygen in air obtained by steam reforming of a raw fuel such as methane gas are supplied to a fuel electrode and an air electrode of the fuel cell, respectively. And generate power based on an electrochemical reaction. In order to reform raw fuel into fuel gas, a fuel reforming apparatus is used in which water vapor is added to methane as raw fuel and the reaction between water and methane is promoted by a catalyst. Therefore, it is necessary to supply water to the fuel reformer in accordance with the amount of steam used for reforming the fuel. As this water, ion-exchanged water from which impurities have been removed by an ion-exchange type water treatment device or the like is used.

【0004】また、燃料電池発電装置に組み込まれるリ
ン酸型燃料電池では、発電時に熱を発生するため、冷却
する必要があるが、この冷却は、空冷または水冷により
行っている。水冷式の燃料電池発電装置では、熱を冷却
水により除去することによって、燃料電池本体を冷却
し、運転温度を維持しており、この冷却で得た熱の一部
を熱交換器で回収してユーザに供給することも行なわれ
ている。
A phosphoric acid type fuel cell incorporated in a fuel cell power generator generates heat during power generation, and therefore needs to be cooled. This cooling is performed by air cooling or water cooling. In a water-cooled fuel cell power generator, the operating temperature is maintained by cooling the fuel cell body by removing the heat with cooling water, and part of the heat obtained by this cooling is recovered by a heat exchanger. It is also provided to users.

【0005】図8は、従来のこの種の燃料電池発電装置
のガス系、冷却水系の基本的な系統図の例である(特開
平10−64566号公報参照)。
FIG. 8 is an example of a basic system diagram of a gas system and a cooling water system of this type of conventional fuel cell power generator (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-64566).

【0006】図8において、燃料電池1は、模式的に示
され、図示しないリン酸電解質層を挟持する燃料極2と
空気極3と、これらからなる単位セルの複数個を重ねる
毎に配設される冷却管4を有する冷却板5とから構成さ
れる。
[0008] In FIG. 8, a fuel cell 1 is schematically shown, and is provided with a fuel electrode 2 and an air electrode 3 sandwiching a phosphoric acid electrolyte layer (not shown), and each time a plurality of unit cells composed of these are stacked. And a cooling plate 5 having a cooling pipe 4 to be formed.

【0007】一方、燃料改質装置7は、燃料供給系8を
経て供給される天然ガス等の原燃料を、後述する水蒸気
分離器21で分離されて水蒸気供給系10を経て供給さ
れる水蒸気とともに、改質触媒下にて、図示しないバー
ナでの後述するオフガスの燃焼による燃焼熱により加熱
して、水素に富むガスに改質して改質ガスを生成する。
On the other hand, the fuel reformer 7 separates raw fuel such as natural gas supplied through a fuel supply system 8 together with steam separated by a steam separator 21 described later and supplied through a steam supply system 10. Under the reforming catalyst, the fuel gas is heated by combustion heat generated by the combustion of off-gas described later in a burner (not shown), and reformed into a hydrogen-rich gas to generate a reformed gas.

【0008】前記燃料電池1と燃料改質装置7とには、
燃料改質装置7で生成された改質ガスを燃料電池1の燃
料極2に供給する改質ガス供給系11と、燃料極2から
電池反応に寄与しない水素を含むオフガスを燃料改質装
置7のバーナに燃料として供給するオフガス供給系12
とが接続されている。
[0008] The fuel cell 1 and the fuel reformer 7 include:
A reformed gas supply system 11 that supplies the reformed gas generated by the fuel reformer 7 to the fuel electrode 2 of the fuel cell 1 and an off-gas containing hydrogen that does not contribute to the cell reaction from the fuel electrode 2 Off-gas supply system 12 for supplying fuel to burners
And are connected.

【0009】また、燃料改質装置7のバーナへは、燃焼
空気供給用のブロア17が接続されており、燃料改質装
置7から出た燃焼排ガスは、燃焼排ガス系18により生
成水回収装置41へと送られる。
Further, a blower 17 for supplying combustion air is connected to a burner of the fuel reforming device 7, and the combustion exhaust gas discharged from the fuel reforming device 7 is collected by a combustion exhaust gas system 18 into a generated water recovery device 41. Sent to.

【0010】また、燃料電池1には、空気極3に空気を
供給する反応空気ブロア13を備えた空気供給系14
と、電池反応後の空気を前記生成水回収装置41へ供給
する空気排出系15とが接続されている。
The fuel cell 1 has an air supply system 14 having a reaction air blower 13 for supplying air to the air electrode 3.
And an air discharge system 15 that supplies the air after the battery reaction to the product water recovery device 41.

【0011】燃料電池1の冷却板5の冷却管4には、燃
料電池1の発電時に冷却水を循環するため、水蒸気分離
器21、冷却水循環ポンプ22および冷却水冷却器とし
ての蒸気発生装置(ケトル型熱交換器)24を備えた冷
却水循環系20が、接続されている。
The cooling pipe 4 of the cooling plate 5 of the fuel cell 1 circulates cooling water during power generation of the fuel cell 1, so that a steam separator 21, a cooling water circulation pump 22, and a steam generator (cooling water cooler) are provided. A cooling water circulation system 20 including a kettle type heat exchanger) 24 is connected.

【0012】前記水蒸気分離器21では、燃料電池1の
冷却管4から排出される蒸気との二相流となった冷却水
を、水蒸気と冷却水とに分離する。ここで分離された水
蒸気は、前記燃料改質装置7に向かう原燃料に混入する
ように、前記水蒸気供給系10を経て、送出される。そ
の際、元圧の低い原燃料との混合を行うために、エゼク
タポンプ9を使用している。このエゼクタポンプ9は、
蒸気を駆動流体とするとともに、原燃料を被駆動流体と
する。
The steam separator 21 separates the cooling water, which has become a two-phase flow with the steam discharged from the cooling pipe 4 of the fuel cell 1, into steam and cooling water. The steam separated here is sent out through the steam supply system 10 so as to be mixed with the raw fuel toward the fuel reformer 7. At that time, an ejector pump 9 is used to mix with the raw fuel having a low original pressure. This ejector pump 9
The steam is used as the driving fluid, and the raw fuel is used as the driven fluid.

【0013】前記蒸気発生装置(ケトル型熱交換器)2
4は、燃料電池を冷却して戻ってきた冷却水から熱を奪
って冷却し、回収した熱を、すなわち、燃料電池の発電
時に発生した熱の一部を、蒸気として外部の廃熱利用設
備を介してユーザに供給する。熱媒が蒸気の場合には、
蒸気炊きの吸収式冷温水機が運転できるため、効率の高
い熱利用ができる。
The steam generator (kettle type heat exchanger) 2
Reference numeral 4 denotes an external waste heat utilization facility that cools the fuel cell and removes heat from the returned cooling water, cools and recovers the recovered heat, that is, a part of the heat generated during power generation of the fuel cell as steam. To the user via. When the heating medium is steam,
Since the steam-cooked absorption chiller / heater can be operated, highly efficient heat utilization can be achieved.

【0014】また、前記生成水回収装置41には、燃焼
排ガス系18、空気排出系15、プロセス排気系19が
接続されている。この生成水回収装置41には、その他
に、回収水循環用のポンプ42、回収水冷却器43およ
びノズル44からなる回収水生成循環系が接続されてい
る。前記回収水循環用のポンプ42は、該回収装置41
の底部に接続され、該底部に貯留された回収水の一部を
回収し、回収水冷却器43に送り込む。回収水冷却器4
3にはユーザ側冷却水系45が熱回収系として挿入され
ており、冷却された回収水をノズル44に供給する。ノ
ズル44は、前記冷却回収水を生成水回収装置41の上
部から散布して、生成水回収装置41内の生成水を含む
反応空気と、燃焼生成水を含む燃焼排ガスとに冷却水を
作用させ、好ましくは、図示しない後述する冷却水直接
接触式凝縮器において、気中の回収水を直接的に冷却し
て、それぞれの生成水を該回収装置41の底部に生成さ
せる。
The generated water recovery device 41 is connected to a flue gas system 18, an air discharge system 15, and a process exhaust system 19. In addition, to the generated water recovery device 41, a recovered water generation and circulation system including a recovered water circulation pump 42, a recovered water cooler 43, and a nozzle 44 is connected. The recovered water circulation pump 42 is
And collects a part of the collected water stored in the bottom and sends it to the collected water cooler 43. Recovered water cooler 4
A user-side cooling water system 45 is inserted in 3 as a heat recovery system, and supplies cooled recovery water to the nozzle 44. The nozzle 44 sprays the cooling recovery water from the upper part of the generated water recovery device 41 to cause the cooling water to act on the reaction air containing the generated water in the generated water recovery device 41 and the combustion exhaust gas containing the combustion generated water. Preferably, in a cooling water direct contact condenser (not shown), which will be described later, the recovered water in the air is directly cooled, and each generated water is generated at the bottom of the recovery device 41.

【0015】このように、反応空気オフガス中に含まれ
る水分(発電生成水)や燃料改質装置のバーナの燃焼排
ガス中に含まれる水分(燃焼生成水)を凝縮した回収水
を水蒸気改質用の補給水として用いることにより、水道
水より不純物が少なく、イオン交換式水処理装置の負荷
を軽減できる利点がある。
As described above, the recovered water obtained by condensing the water contained in the reaction air off-gas (power generation water) and the water contained in the combustion exhaust gas of the burner of the fuel reformer (combustion water) is used for steam reforming. There is an advantage that the use of the replenishing water has less impurities than tap water and can reduce the load on the ion-exchange type water treatment apparatus.

【0016】前述のようにして生成水回収装置41の底
部に貯留した回収水は、補給ポンプ46、水処理装置4
7が設けられた回収系を経て、前記水蒸気分離器21に
供給される。
The recovered water stored at the bottom of the generated water recovery device 41 as described above is supplied to the supply pump 46 and the water treatment device 4.
7 is supplied to the steam separator 21 through a recovery system provided with the steam separator 7.

【0017】回収水冷却器43には、前述のように、回
収水を冷却するためにユーザ側冷却水45が接続されて
いるが、生成水を回収するためには、この冷却水の温度
は、40℃以下にすることが望ましいために、熱エネル
ギーとしての価値は低く、通常は冷却塔やラジエータで
外気に放出して処理している。この回収水冷却器43と
その冷却系統に関しては、後に詳述する。
As described above, the user-side cooling water 45 is connected to the recovered water cooler 43 to cool the recovered water. , 40 ° C. or lower, and therefore, its value as thermal energy is low. Usually, the waste gas is discharged to the outside air by a cooling tower or a radiator for treatment. The recovered water cooler 43 and its cooling system will be described later in detail.

【0018】なお、図8中、符号26は、冷却水循環系
20において、冷却管4と冷却水冷却器24の流路と、
蒸気発生装置24と水蒸気分離器21との間の流路とを
短絡するバイパス配管であり、符号27はそのための三
方調節弁である。また、符号28は、水蒸気分離器21
内の気圧を測定する圧力計である。
In FIG. 8, reference numeral 26 denotes a cooling water circulation system 20 and a cooling pipe 4 and a flow path of a cooling water cooler 24.
This is a bypass pipe that short-circuits the flow path between the steam generator 24 and the steam separator 21, and reference numeral 27 is a three-way control valve for that purpose. Reference numeral 28 denotes the steam separator 21
It is a pressure gauge that measures the internal pressure.

【0019】次に、図7により、生成水回収装置を有す
る複数台の燃料電池発電装置における回収水を1台の冷
却器により一括冷却し、冷却された回収水を生成水回収
装置に還流する回収水循環ラインを備えた従来の燃料電
池発電システムとその運転制御方法に関して説明する。
Next, as shown in FIG. 7, the recovered water in a plurality of fuel cell power generators having the generated water recovery device is collectively cooled by one cooler, and the cooled recovered water is returned to the generated water recovery device. A conventional fuel cell power generation system having a recovered water circulation line and an operation control method thereof will be described.

【0020】電力の安定供給を確保する方法として、燃
料電池発電装置を複数台設置するケースがある。この場
合、冷却設備も発電装置台数分必要となる。しかしなが
ら、設置場所の制約などにより冷却設備を統合して大型
冷却設備を1台設置する場合が多い。この場合、図7に
示すように、複数台の燃料電池発電装置30A,30B
の生成水回収装置41における回収水が保有する排熱を
中間熱交換器60を介して、1台の冷却設備50で処理
を行う構成としている。
As a method for ensuring a stable supply of electric power, there is a case where a plurality of fuel cell power generators are installed. In this case, cooling equipment is required for the number of power generation devices. However, cooling equipment is often integrated and one large cooling equipment is installed due to restrictions on the installation location. In this case, as shown in FIG. 7, a plurality of fuel cell power generators 30A, 30B
The waste heat held by the recovered water in the generated water recovery device 41 is processed by a single cooling facility 50 via the intermediate heat exchanger 60.

【0021】この冷却設備50としては、発電装置内の
生成水回収装置は40℃程度の回収水が必要となるの
で、中間熱交換器60での温度ロスを考慮した場合、夏
季、冷却水水温を37℃程度まで冷却可能となる水冷式
クーリングタワーを採用するのが一般的である。
As for the cooling equipment 50, the generated water recovery device in the power generator requires recovered water of about 40 ° C. Therefore, considering the temperature loss in the intermediate heat exchanger 60, the cooling water It is common to employ a water-cooled cooling tower capable of cooling to about 37 ° C.

【0022】次に、図7に示す燃料電池発電装置30
A,30Bについて説明する。この図7は図8の水回収
装置41を詳しく示したものである。図7において、前
述の図8の燃料電池発電装置の構成部材と同じ機能を有
する構成部材には、同一番号を付して説明を省略する。
図7に示す生成水回収装置41は、下方に回収水41c
を収容する回収タンク41aを有し、この回収タンクに
連通してオーバーフロー管41dを備え、さらに、ノズ
ルの下方に、前述の冷却水直接接触式凝縮器41bを備
えている。
Next, the fuel cell power generator 30 shown in FIG.
A and 30B will be described. FIG. 7 shows the water recovery device 41 of FIG. 8 in detail. 7, components having the same functions as those of the components of the fuel cell power generator shown in FIG. 8 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The generated water recovery device 41 shown in FIG.
Is provided, and an overflow pipe 41d is provided in communication with the recovery tank. Further, below the nozzle, the above-mentioned cooling water direct contact condenser 41b is provided.

【0023】前記回収タンク41aから回収水41c
を、中間熱交換器60に通流して冷却し、さらに、中間
熱交換器60と水冷式クーリングタワーからなる冷却設
備50との間を、冷却水ポンプ50aにより循環して、
最終的には外気に放熱する。
The recovered water 41c is collected from the recovery tank 41a.
Is cooled by flowing through the intermediate heat exchanger 60, and further circulated between the intermediate heat exchanger 60 and the cooling equipment 50 composed of a water-cooled cooling tower by a cooling water pump 50a.
Finally, the heat is released to the outside air.

【0024】前記冷却水直接接触式凝縮器41bは、ラ
シヒリング等の充填層からなり、水蒸気を含む反応空気
オフガスと燃焼排ガスを充填層下部から上方に通流し、
一方上部から外部冷却設備50および中間熱交換器60
で冷却された40℃程度の回収水を散水して、充填層部
分でガスと冷却水を直接接触させながら、ガス中の水蒸
気分を凝縮・回収するものであり、簡単な構造で、回収
効率が向上する利点がある。
The cooling water direct contact condenser 41b is composed of a packed bed such as a Raschig ring, and allows the reaction air off-gas containing steam and the combustion exhaust gas to flow upward from the bottom of the packed bed.
On the other hand, from the top, the external cooling equipment 50 and the intermediate heat exchanger 60
Spraying the recovered water of about 40 ° C cooled in the above, and condensing and recovering the water vapor in the gas while directly contacting the gas and the cooling water in the packed bed part. There is an advantage of improving.

【0025】各水回収装置41の底部には、図7に図示
していないが、図8と同じく補給水ポンプ46で水蒸気
分離器21に供給し水蒸気改質用の補給水として用いる
ラインが接続されている。図7のオーバーフロー管41
dは、この水蒸気改質用の補給水と、水回収装置41に
おいてガス中の水蒸気分を回収した量の差分である余剰
回収水を系外に排出する機能を有する。
Although not shown in FIG. 7, a line which is supplied to the steam separator 21 by the makeup water pump 46 and used as makeup water for steam reforming is connected to the bottom of each water recovery device 41 as in FIG. Have been. The overflow pipe 41 of FIG.
“d” has a function of discharging surplus recovered water, which is a difference between the supply water for steam reforming and the amount of water vapor recovered in the gas in the water recovery device 41, to the outside of the system.

【0026】また、図7、図8に図示していないが余剰
回収水がない場合は、各回収水タンク41aの水位が下
がりすぎ、補給水ポンプ46が空引きするのでボールタ
ップ式、あるいはオン、オフ式の水位計を設け、外部から
市水を供給する。
Although not shown in FIGS. 7 and 8, when there is no excess recovered water, the water level of each recovered water tank 41a is too low and the makeup water pump 46 is emptied. An off-type water gauge is installed to supply city water from outside.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の外部
冷却設備50としては、下記の3つの冷却方式がある。
The above-mentioned external cooling equipment 50 has the following three cooling systems.

【0028】水と空気を充填層で直接接触させて冷却す
る開放式クーリングタワー方式(図7に示す方式)や、
内部水(冷却水)をチューブ内に通水し、外部水をチュー
ブに散布して、チューブ外壁の水の蒸発で熱を奪う密閉
式クーリングタワー方式、及び、冷却水をフィン付チュ
ーブ内に通水し、送風機によりチューブ外部を強制風冷
する空冷式冷却方式などである。
An open cooling tower system (a system shown in FIG. 7) in which water and air are brought into direct contact with a packed bed for cooling,
Internal water (cooling water) is passed through the tube, external water is sprayed on the tube, and a closed cooling tower system is used to remove heat by evaporating water on the outer wall of the tube, and cooling water is passed through the finned tube. An air-cooled cooling system in which the outside of the tube is forcibly air-cooled by a blower is used.

【0029】開放式クーリングタワー方式は、水と空気
を充填槽で直接接触させて冷却するので、高い伝熱性能
が得られるという長所があるが、冷却水側に腐食やスラ
リー、汚れを生じるという難点がある。また、クーリン
グタワー循環水中の不純物含有量を一定量以下に保つに
は、循環水の一部を系外に排出する強制ブローダウンが
必要であり、さらに、外気への飛散や蒸発に伴う損失を
補うために、循環水量の数%の水量を補給する必要があ
る。さらに加えてレジオネラ菌対策のために定期的な薬
品洗浄が必要となる。すなわち、この開放式クーリング
タワーは、イニシャルコストは低いが、ランニングコス
トが高くなるという欠点がある。
The open cooling tower system has the advantage that high heat transfer performance can be obtained because water and air are brought into direct contact with the filling tank for cooling, but the disadvantage is that corrosion, slurry and dirt are generated on the cooling water side. There is. Also, in order to keep the content of impurities in the cooling tower circulating water at a certain level or less, it is necessary to perform forced blowdown to discharge a part of the circulating water out of the system, and to compensate for the loss due to scattering and evaporation to the outside air. Therefore, it is necessary to replenish the water amount of several% of the circulating water amount. In addition, periodic chemical cleaning is required to prevent Legionella bacteria. That is, this open cooling tower has a disadvantage that the initial cost is low but the running cost is high.

【0030】密閉式クーリングタワー方式は、チューブ
の内部に冷却する水を通水し、チューブの外側に外部水
を散布してチューブの外壁での水の蒸発により熱を奪っ
て内部の水を冷却するので、内部の水の汚染は生じない
が、外部冷却用の散水の汚染が生じる。したがって、前
記開放式クーリングタワー方式に比較して、強制ブロー
ダウン量や水補給量は低減されるが、上記の対応措置を
講じる必要がある。
In the closed cooling tower system, cooling water is passed through the inside of a tube, external water is sprayed on the outside of the tube, and heat is removed by evaporation of water on the outer wall of the tube to cool the water inside. Therefore, contamination of water inside does not occur, but contamination of water for external cooling occurs. Therefore, the amount of forced blowdown and the amount of water replenishment are reduced as compared with the open cooling tower system, but the above countermeasures need to be taken.

【0031】空冷式冷却方式は、冷却する水をフィン付
きチューブ内に通水し、チューブの外部に送風機による
強制通風を行って風冷するので、冷却する水の汚染は無
くなり、上記密閉式クーリングタワー方式のような外部
散水の汚染の問題もないので、前二者に比べてメンテナ
ンスが大幅に低減される。また、必要な補給水量も、開
放式シスターンタンクを採用した場合でも、蒸発量の補
充程度でよく、前二者に比べて大幅に低減する。したが
って、空冷式冷却方式ではランニングコストの大幅低減
が可能である。
In the air-cooled cooling system, water to be cooled is passed through a tube with fins, and forced air is blown to the outside of the tube by a blower to cool the air. Since there is no problem of external water contamination as in the system, maintenance is greatly reduced as compared with the former two. In addition, even when an open-type cistern tank is employed, the required amount of replenishment water is sufficient to replenish the evaporation amount, which is significantly reduced as compared with the former two. Therefore, the running cost can be significantly reduced in the air-cooled cooling system.

【0032】上記から明らかなように、メンテナンスフ
リーを要求されるサイトや、病院などレジオネラ菌対策
が必要となるサイトでは、冷却設備に空冷式冷却器を採
用するのが望ましい。しかしながら、空冷式冷却器の場
合、夏期の冷却能力が不十分で、図7のシステムのよう
に、中間熱交換器60を介して回収水を冷却することは
できず、回収水を空冷式冷却器に直接供給して、直接冷
却する必要がある。
As is clear from the above, it is desirable to employ an air-cooled cooler for the cooling equipment at sites requiring maintenance-free or at sites such as hospitals where legionella countermeasures are required. However, in the case of the air-cooled cooler, the cooling capacity in summer is insufficient, and the recovered water cannot be cooled via the intermediate heat exchanger 60 as in the system of FIG. It needs to be supplied directly to the vessel and cooled directly.

【0033】しかしながら、図7のシステムのように、
燃料電池発電装置の生成水回収装置41における回収水
タンク41aと回収水循環系統が直接つながっているた
めに、回収水循環流量が変動すると、回収水タンク内の
水位が変動することとなる。
However, as in the system of FIG.
Since the recovered water tank 41a in the generated water recovery device 41 of the fuel cell power generation device is directly connected to the recovered water circulation system, if the recovered water circulation flow rate changes, the water level in the recovered water tank will change.

【0034】冷却設備(空冷式冷却器)と複数の燃料電
池発電装置との設置場所による配管圧損の影響や、冷却
水ポンプの機差により、回収水タンクの入出水量に差が
生じて、一方の回収水タンクではオーバーフローし、他
方の回収水タンクでは水補給が必要となる問題が発生す
る。
Due to the effect of piping pressure loss due to the installation location of the cooling equipment (air-cooled cooler) and the plurality of fuel cell power generators, and the difference in cooling water pumps, there is a difference in the amount of water flowing into and out of the recovered water tank. The overflow occurs in the recovered water tank, and the other recovered water tank needs to be refilled.

【0035】補給水を、イオン負荷の大きい市水により
行なう場合、補給水量の増大に応じて、イオン交換式水
処理装置の樹脂寿命が短くなるという問題がある。
When the make-up water is supplied from city water having a large ion load, there is a problem that the service life of the resin of the ion-exchange type water treatment apparatus becomes shorter as the amount of the make-up water increases.

【0036】この発明は、上記問題点を解消するために
なされたもので、この発明の課題は、複数台の燃料電池
発電装置における回収水を1台の冷却設備により一括冷
却するシステムにおいて、各回収水タンク内の水位変動
を抑制し、水処理装置の寿命を阻害することなしに、空
冷式冷却器を用いたメンテナンスフリーな燃料電池発電
システムを提供可能とし、かつ回収水不足の軽減を図っ
たその運転制御方法を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a system for collectively cooling recovered water in a plurality of fuel cell power generators by a single cooling facility. The water level fluctuation in the recovered water tank was suppressed, and a maintenance-free fuel cell power generation system using an air-cooled cooler could be provided without reducing the life of the water treatment device, and the shortage of recovered water was reduced. An object of the present invention is to provide an operation control method.

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明は、原燃料を水蒸気で改質して水素リッ
チな改質ガスを生成する改質装置と、この改質ガスと酸
化剤ガス(空気)とを電気化学的に反応させて発電する
燃料電池と、前記改質装置から排出される燃焼排ガスと
燃料電池から排出される排空気等の排気ガスを冷却水に
直接接触させることにより冷却して回収水タンクに水を
回収する生成水回収装置と、回収水循環用のポンプとを
有する複数台の燃料電池発電装置と、前記複数台の燃料
電池発電装置における各回収水を、冷却管内に通流して
冷却管の外側から空気により一括冷却する空冷式冷却器
と、前記ポンプにより回収水を前記空冷式冷却器に通流
し、冷却された回収水を前記生成水回収装置に還流する
回収水循環ラインとを備えた燃料電池発電システムであ
って、前記回収水循環ラインの前記空冷式冷却器への回
収水導入ラインおよび生成水回収装置への戻りライン
に、回収水の導入流量および戻り流量を計測する流量計
を設け、さらに、前記各流量計の計測値に基づき、前記
戻り流量が導入流量と同量となるように戻り流量を制御
する制御装置を備えた調節弁を、前記生成水回収装置へ
の戻りラインに設けたものとする(請求項1の発明)。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a reformer for reforming a raw fuel with steam to generate a hydrogen-rich reformed gas; A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting an oxidizing gas (air) with an exhaust gas such as combustion exhaust gas discharged from the reformer and exhaust air discharged from the fuel cell, and directly contacts cooling water A plurality of fuel cell power generators each having a generated water recovery device that cools and collects water in a recovery water tank by causing the water to be recovered, and a plurality of fuel cell power generators each having a pump for circulating recovered water. An air-cooled cooler that flows into the cooling pipe and collectively cools with air from the outside of the cooling pipe; and the collected water flows to the air-cooled cooler by the pump, and the cooled recovered water is sent to the generated water recovery device. Recirculated recovered water circulation line A fuel cell power generation system comprising: a flow rate for measuring an introduction flow rate and a return flow rate of the recovered water to a recovered water introduction line to the air-cooled cooler and a return line to a generated water recovery device in the recovered water circulation line. A control valve provided with a control device for controlling the return flow so that the return flow is equal to the introduction flow based on the measurement value of each of the flow meters, It is provided on the return line (the invention of claim 1).

【0038】上記により、流量計の測定誤差の範囲ま
で、水タンクの入出水量を同一とすることができる。生
成水回収装置により、上記測定誤差以上の余剰回収水を
回収することにより、外部からの水補給は不要となり、
イオン交換式水処理装置の負荷を軽減できるとともに、
空冷式冷却器の使用を可能としたため、前記のメンテナ
ンスフリーも実現可能となる。
As described above, the amount of incoming and outgoing water in the water tank can be the same up to the range of the measurement error of the flow meter. By collecting the excess recovered water with the above measurement error by the generated water recovery device, external water supply is not required,
The load on the ion exchange type water treatment equipment can be reduced,
Since the use of the air-cooled cooler is enabled, the maintenance-free operation can be realized.

【0039】また、下記請求項2または3の発明によっ
ても、前記請求項1の発明と実質的に同様の効果が得ら
れる。
Further, according to the second or third aspect of the invention, substantially the same effects as those of the first aspect can be obtained.

【0040】即ち、前記請求項1記載の燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記流量計と調節弁とに代えて、前記
各回収水タンクはタンク内の水位を計測する水位計を設
けてなり、さらに、前記各水位計の計測値に基づき、各
回収水タンク内の水位が所定の値となるように前記生成
水回収装置への戻り流量を制御する制御装置を備えた調
節弁を、前記生成水回収装置への戻りラインに設けたも
のとする(請求項2の発明)。この構成によれば、回収
水タンク内水位を検出し、この水位が一定となるように
回収水戻り水量を調節することができ、請求項1の発明
と同様な効果が得られる。
That is, in the fuel cell power generation system according to claim 1, each of the recovered water tanks is provided with a water level meter for measuring the water level in the tank, instead of the flow meter and the control valve. Based on the measured value of each of the water level gauges, the control valve provided with a control device for controlling the return flow rate to the generated water recovery device so that the water level in each recovered water tank becomes a predetermined value. It is provided on the return line to the device (the invention of claim 2). According to this configuration, the water level in the recovered water tank can be detected, and the recovered water return water amount can be adjusted so that the water level becomes constant, and the same effect as the first aspect of the invention can be obtained.

【0041】また、前記請求項2記載の燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記複数台の燃料電池発電装置におけ
る各回収水タンク内の水位を略同一レベルとするため
に、前記水位計と調節弁とに代えて、前記各回収水タン
クを相互に連結する水タンク連通管を設けたものとする
(請求項3の発明)。この構成によれば、回収水タンク
から出る水量と、回収水タンクに戻る水量のアンバラン
ンスにより回収水タンク内水位が変動した場合でも、各
回収水タンク間の連通管を介して保有水を移動すること
ができ、回収水タンク間の水位変動をレベリングするこ
とができる。
In the fuel cell power generation system according to the second aspect, the water level meter and the control valve are connected to the plurality of fuel cell power generation devices so that the water level in each of the recovered water tanks is substantially the same. Instead, a water tank communication pipe for interconnecting the collected water tanks is provided (the invention of claim 3). According to this configuration, even if the water level in the recovered water tank fluctuates due to the imbalance of the amount of water flowing out of the recovered water tank and the amount of water returning to the recovered water tank, the retained water is moved through the communication pipe between the recovered water tanks. And the level of water level fluctuation between the collected water tanks can be leveled.

【0042】燃料電池発電システムの運転制御方法とし
ては、各燃料電池発電装置における回収水不足の軽減の
観点から、下記請求項4ないし6の発明が好適である。
即ち、請求項2記載の燃料電池発電システムの運転制御
方法であって、前記複数台の燃料電池発電装置の内、一
台の燃料電池発電装置における回収水タンク内の水をオ
ーバーフローさせ、他の燃料電池発電装置における回収
水タンク内の水位が所定の値となるように、前記生成水
回収装置への戻り流量を前記調節弁により制御すること
とする(請求項4の発明)。
As the operation control method of the fuel cell power generation system, the following inventions 4 to 6 are preferable from the viewpoint of reducing the shortage of recovered water in each fuel cell power generation device.
That is, the operation control method of the fuel cell power generation system according to claim 2, wherein, among the plurality of fuel cell power generation devices, water in a recovery water tank in one fuel cell power generation device overflows, and The return flow rate to the generated water recovery device is controlled by the control valve so that the water level in the recovered water tank in the fuel cell power generation device becomes a predetermined value (the invention of claim 4).

【0043】前記方法によって、複数台の燃料電池発電
装置の余剰の回収水は、1台の燃料電池発電装置からの
みオーバーフローさせるので、装置によって水回収にア
ンバランスが発生しても回収水の不足は最小にできる。
According to the above-mentioned method, surplus recovered water from a plurality of fuel cell power generators overflows from only one fuel cell power generator. Can be minimized.

【0044】また、前記請求項4の発明の実施態様とし
て、下記請求項5の発明が好ましい。即ち、請求項4記
載の燃料電池発電システムの運転制御方法であって、オ
ーバーフローさせない前記他の燃料電池発電装置におけ
る回収水タンク内の水位は、当該調節弁の開度調節によ
り制御し、前記オーバーフローさせる燃料電池発電装置
に対応する調節弁は、常時はその弁開度を全開とし、前
記水位制御を行っている調節弁の少なくとも一つの弁開
度が全開に到達した際に、開度を低下させて流量を少な
くする制御を行うこととする。
As an embodiment of the fourth aspect of the present invention, the following fifth aspect of the present invention is preferable. That is, in the operation control method of the fuel cell power generation system according to claim 4, wherein the water level in the recovered water tank in the other fuel cell power generation device that does not overflow is controlled by adjusting the opening of the control valve, and the overflow is performed. The control valve corresponding to the fuel cell power generator to be controlled normally has its valve opening fully opened, and when at least one valve opening of the control valve performing the water level control reaches full opening, the opening is reduced. Then, control is performed to reduce the flow rate.

【0045】さらに、上記方法を実施するための具体的
な制御方法としては、下記請求項6の発明が好適であ
る。即ち、請求項4または5記載の燃料電池発電システ
ムの運転制御方法であって、調節弁は、PID制御装置
と、このPID制御装置が出力する弁の操作信号を弁開
度指令の信号に変換する変換器とを有する制御装置を備
え、前記オーバーフローさせない回収水タンク内の水位
計の計測値をこの制御装置に入力し、この入力値と所定
の基準水位とを比較して、この比較値に基づき出力する
前記PID制御装置の弁の操作信号を前記変換器により
弁開度指令の信号に変換し、各調節弁に対応する前記弁
開度指令値に基づき、各調節弁の開度制御を行うことと
する。
Further, as a specific control method for implementing the above method, the invention of the following claim 6 is preferable. That is, in the operation control method of the fuel cell power generation system according to claim 4 or 5, the control valve converts the PID control device and a valve operation signal output by the PID control device into a signal of a valve opening command. And a control device having a converter that performs a conversion.The measured value of the water level meter in the recovered water tank that does not overflow is input to the control device, and the input value is compared with a predetermined reference water level. The converter converts the operation signal of the valve of the PID control device into a signal of a valve opening command by the converter, and controls the opening of each control valve based on the valve opening command value corresponding to each control valve. I will do it.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施の形
態について以下にのべる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0047】図1は、請求項1の発明に関わる実施例を
示すシステム系統図であり、図7のシステムと同じ機能
部材には同一の番号を付して説明を省略する。
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment according to the first aspect of the present invention. The same functional members as those in the system of FIG.

【0048】図1に示すシステムにおいては、複数台の
燃料電池発電装置30A,30Bにおける各回収水41
cを、空冷式冷却器55の冷却管56内に、ポンプ42
により通流して、冷却管56の外側から冷却風により一
括冷却する。冷却された回収水は、回収水循環ライン5
7により、生成水回収装置41における冷却水直接接触
式冷却器41bに還流する。
In the system shown in FIG. 1, each recovered water 41 in a plurality of fuel cell power generators 30A, 30B
c into the cooling pipe 56 of the air-cooled cooler 55
, And are collectively cooled by cooling air from outside the cooling pipe 56. The cooled recovered water is supplied to a recovered water circulation line 5
By 7, the cooling water is returned to the cooling water direct contact cooler 41 b in the generated water recovery device 41.

【0049】また、回収水循環ライン57の空冷式冷却
器55への回収水導入ラインおよび生成水回収装置41
への戻りラインには、回収水の導入流量および戻り流量
を計測するための流量計70aおよび70bとを、各燃
料電池発電装置に対応して設ける。さらに、前記各流量
計70aおよび70bの計測値に基づき、戻り流量が導
入流量と同量となるように戻り流量を制御する図示しな
い制御装置を備えた調節弁80を、生成水回収装置41
への戻りラインに設ける。
Further, a recovered water introduction line to the air-cooled cooler 55 of the recovered water circulation line 57 and the generated water recovery device 41
Flow meters 70a and 70b for measuring the introduction flow rate and return flow rate of the recovered water are provided in the return line corresponding to each fuel cell power generator. Further, based on the measurement values of the respective flow meters 70a and 70b, the control valve 80 having a control device (not shown) for controlling the return flow so that the return flow becomes the same as the introduction flow is provided to the generated water recovery device 41.
On the return line to

【0050】かかる構成によれば、各流量計の測定誤差
まで、回収内タンクの入出水量が調節可能となり、その
結果、水タンクの水位変動が大幅に低減する。また、各
燃料電池発電装置内の生成水回収装置において、前記測
定誤差以上の余剰回収水を回収することにより、外部水
補給が必要なくなり、イオン交換式水処理装置の寿命を
阻害することなしに、メンテナンスフリーな空冷式冷却
器が使用可能となる。
According to this configuration, the amount of water flowing into and out of the collection tank can be adjusted up to the measurement error of each flow meter, and as a result, the fluctuation of the water level in the water tank is greatly reduced. Further, in the generated water recovery device in each fuel cell power generation device, by recovering excess recovered water exceeding the measurement error, external water replenishment is not required, and the life of the ion exchange type water treatment device is not hindered. Thus, a maintenance-free air-cooled cooler can be used.

【0051】図2は、請求項2の発明に関わる実施例を
示すシステム系統図である。図2に示すシステムは、各
回収水タンク41aが、タンク内の水位を計測する水位
計90を備えており、さらに、この各水位計の計測値に
基づき、各回収水タンク内の水位が所定の値となるよう
に、生成水回収装置41への戻り流量を制御する図示し
ない制御装置を備えた調節弁80A,80Bを、生成水
回収装置への戻りラインに設けてある。
FIG. 2 is a system diagram showing an embodiment according to the second aspect of the present invention. In the system shown in FIG. 2, each of the recovered water tanks 41a includes a water level gauge 90 for measuring the water level in the tank, and based on the measured value of each of the water level gauges, the water level in each of the recovered water tanks is determined. The control valves 80A and 80B provided with a control device (not shown) for controlling the return flow rate to the generated water recovery device 41 so as to have the value of are provided in the return line to the generated water recovery device.

【0052】図2に示すシステム構成によれば、図1に
示すシステムと同様な効果が得られるとともに、前述の
ように生成水回収装置にて余剰回収水を回収することな
しに、回収水タンク内の水位を一定に保持できるので、
より安定した水自立運転を維持することができる。
According to the system configuration shown in FIG. 2, the same effect as that of the system shown in FIG. 1 can be obtained, and the recovered water tank can be recovered without recovering the excess recovered water by the generated water recovery device as described above. Because the water level inside can be kept constant,
More stable water self-sustaining operation can be maintained.

【0053】図3は、請求項3の発明に関わる実施例を
示すシステム系統図である。図3に示すシステムは、各
回収水タンク41aを相互に連結する水タンク連通管1
00を設けた点に特徴があり、この構成によれば、回収
水タンク入出水量にアンバランスが発生して、回収水タ
ンク内の水位が変動した場合でも、水タンク連通管10
0を介して回収水タンク保有水が移動することができ、
回収水タンク内の水位変動の抑制が可能となる。また、
前記図1および図2のように、流量計測や流量制御を特
別に行なうことなしに、図1および図2のシステムと同
様な効果を得ることができる。
FIG. 3 is a system diagram showing an embodiment according to the third aspect of the present invention. The system shown in FIG. 3 is a water tank communication pipe 1 for interconnecting the recovered water tanks 41a.
In this configuration, even if the water level in the recovered water tank fluctuates due to imbalance in the amount of water flowing into and out of the recovered water tank, the water tank communication pipe 10
0, the recovered water tank holding water can move,
The water level fluctuation in the recovered water tank can be suppressed. Also,
As shown in FIGS. 1 and 2, the same effects as those of the systems in FIGS. 1 and 2 can be obtained without specially performing the flow rate measurement and the flow rate control.

【0054】次に、請求項4ないし6の発明に関わる実
施例について、前述の図2ならびに図4ないし図6に基
づき、以下に述べる。
Next, embodiments according to the fourth to sixth aspects of the present invention will be described below with reference to FIG. 2 and FIGS.

【0055】図4は、請求項4ないし6の発明に関わる
制御装置の制御ブロック図である。図4に示す制御装置
は、燃料電池発電装置全体を制御する制御装置としての
プログラマブルロジックコントローラ(PLC)に組込
まれて制御が実施される。
FIG. 4 is a control block diagram of the control device according to the fourth to sixth aspects of the present invention. The control device shown in FIG. 4 is incorporated in a programmable logic controller (PLC) as a control device for controlling the entire fuel cell power generation device, and the control is performed.

【0056】図2において、回収水循環用のポンプ42
の流量は、ポンプ出口に、図示しない手動バルブまたは
流量制限用の絞りを設けて調節するか、もしくは冷却水
ポンプの周波数制御を行って、所定流量を流すように調
節する。
In FIG. 2, a pump 42 for circulating recovered water
Is adjusted by providing a manual valve or a throttle for restricting the flow rate (not shown) at the pump outlet, or by controlling the frequency of the cooling water pump so as to flow at a predetermined flow rate.

【0057】また、図2において、燃料電池発電装置3
0Aは回収水タンク内水位を一定に調節する制御を行う
装置とし、この水位計90の計測値である水位Aは、前
記PLCに入力され、PLC内に定数として設定された
基準水位と比較し、PLCに組込まれたPID制御装置
により操作出力A(MV)が出力される。
In FIG. 2, the fuel cell power generator 3
0A is a device for controlling the water level in the recovered water tank to be constant, and the water level A, which is a measurement value of the water level gauge 90, is input to the PLC and compared with a reference water level set as a constant in the PLC. , An operation output A (MV) is output by a PID control device incorporated in the PLC.

【0058】この操作出力A(MV)は、変換器A,Bによ
り、図6に示す関係により、調節弁80A開度指令と調
節弁80B開度指令の信号に変換し,調節弁80Aおよ
び80Bを制御する。
The operation output A (MV) is converted by the converters A and B into signals of the control valve 80A opening command and the control valve 80B opening command according to the relationship shown in FIG. Control.

【0059】図6に示すように、調節弁80Aおよび8
0Bの動作は、燃料電池発電装置30A,30Bの運転
負荷などの状態により、燃料電池発電装置30Aにおけ
る水位が、低下傾向のときは、調節弁80Aを開く方向
に動作し、調節弁80Aが上限開度になっても水位が低
下傾向のときは、調節弁80Bを閉じる方向に動作し、
燃料電池発電装置30Aへの戻り回収水量が増加し水位
低下を押さえる方向に制御される。燃料電池発電装置3
0Aの水位が上昇傾向のときは逆の動作を行う。
As shown in FIG. 6, control valves 80A and 80A
When the water level in the fuel cell power generator 30A tends to decrease depending on the state of the operation load of the fuel cell power generators 30A and 30B, the operation of the control valve 80A is performed in a direction in which the control valve 80A is opened, and the control valve 80A operates at the upper limit. When the water level tends to decrease even when the opening degree is reached, the control valve 80B operates in the closing direction,
The amount of recovered water returned to the fuel cell power generation device 30A is controlled so as to increase and suppress a decrease in water level. Fuel cell power generator 3
When the water level at 0A is on the rise, the reverse operation is performed.

【0060】図5は、燃料電池発電装置を3台運転した
場合の制御ブロック図であり、燃料電池発電システム
は、図示を省略するが、そのシステム系統は、下記のと
おりである。即ち、燃料電池発電装置の構成は図2と同
じく、燃料電池発電装置30A,30Bと、図2には図
示していない燃料電池発電装置30Cの3台とする。こ
れら3台の装置における回収水41Cは、ポンプ42出
口で合流させ、各燃料電池発電装置30A,30B,3
0Cの回収水戻りライン側に調節弁80A,80B,8
0Cを設けて戻り水量の制御を行う。
FIG. 5 is a control block diagram when three fuel cell power generators are operated. The illustration of the fuel cell power generation system is omitted, but the system system is as follows. That is, the configuration of the fuel cell power generator is the same as that of FIG. 2, and three fuel cell power generators 30A and 30B and a fuel cell power generator 30C not shown in FIG. The recovered water 41C in these three devices is joined at the outlet of the pump 42, and the fuel cell power generation devices 30A, 30B, 3
Control valves 80A, 80B, 8 on the recovered water return line side of OC
0C is provided to control the amount of return water.

【0061】前記3台の燃料電池発電装置において、水
位を調整する燃料電池発電装置を30A,30Cとし、
回収水をオーバーフローさせる燃料電池発電装置を30
Bとする。
In the three fuel cell power generators, the fuel cell power generators for adjusting the water level are 30A and 30C,
30 fuel cell power generators to overflow collected water
B.

【0062】図5において、制御装置(PLC)には、
水位Aと水位Cの信号を入力し、それぞれの水位は基準
水位と比較しPLCに組込まれたPID制御装置により
操作出力A,C(MV)が出力される。操作出力A,C(MV)
は、変換器A,A´により調節弁80A,80Cの開度
指令に変換して出力する。また、操作出力A,Cはレベ
ルセレクタによってMVが大きい信号を選択し、変換器B
により調節弁80Bの開度指令に変換して出力する。
In FIG. 5, the control device (PLC) includes:
The signals of the water level A and the water level C are input, the respective water levels are compared with the reference water level, and the operation outputs A and C (MV) are output by the PID control device incorporated in the PLC. Operation output A, C (MV)
Is converted into an opening command for the control valves 80A and 80C by the converters A and A 'and output. For the operation outputs A and C, a signal having a large MV is selected by a level selector, and
, And is converted into an opening command for the control valve 80B and output.

【0063】操作出力(MV)と調節弁開度指令の関係は、
図6と同じく、水位制御する燃料電池発電装置30A,
30C側の調節弁80A,80Cとオーバーフローさせ
る燃料電池発電装置30B側の調節弁80Bとで操作出
力(MV)を分割している。
The relationship between the operation output (MV) and the control valve opening command is as follows.
As in FIG. 6, the fuel cell power generator 30A for controlling the water level,
The operation output (MV) is divided by the control valves 80A and 80C on the 30C side and the control valve 80B on the fuel cell power generation device 30B side to overflow.

【0064】オーバーフローさせる燃料電池発電装置3
0B側の調節弁80Bは、燃料電池発電装置30Aまた
は30Cの水位が低下傾向にあり、調節弁80Aまたは
80Cの開度が上限に達した後、調節弁80Bが閉じる
方向に働く。この場合、上限開度に達していない調節弁
80Aまたは80Cは、調節弁80Bが閉じる方向に働
いたことによる戻り回収水量の増加によって水位が上昇
する傾向になるが、この影響で調節弁80Aまたは80
Cが閉まる方向に働くので、水位は一定に制御される。
Fuel cell power generator 3 to overflow
The control valve 80B on the 0B side tends to lower the water level of the fuel cell power generator 30A or 30C, and works in the direction in which the control valve 80B closes after the opening of the control valve 80A or 80C reaches the upper limit. In this case, the control valve 80A or 80C that has not reached the upper limit opening tends to rise in water level due to an increase in the amount of recovered water recovered due to the operation of the control valve 80B in the closing direction. 80
Since C works in the closing direction, the water level is controlled to be constant.

【0065】上記制御方法によれば、前記流量計の誤差
によるオーバーフロー水量の誤差がなくなり、回収水が
余剰になった場合のみオーバーフローを行うこととな
り、外部からの補給水を最小にできる。また、燃料電池
発電装置の運転条件によっては、発電装置内で使用する
水量と回収水量のバランスが崩れ、回収水が不足する場
合があるが(詳細は特開平10−92455号公報参
照)、この発明の制御方法によれば、前記特開平10−
92455号に記載されるような特別な制御手段を設け
ることなしに、水の過不足が複数台の燃料電池発電装置
によって平均化され、回収水不足が最小にできる利点が
ある。
According to the above control method, the error of the overflow water amount due to the error of the flow meter is eliminated, and the overflow is performed only when the recovered water becomes excessive, so that the external supply water can be minimized. Also, depending on the operating conditions of the fuel cell power generator, the balance between the amount of water used in the power generator and the amount of recovered water may be lost, and the amount of recovered water may be insufficient (for details, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-92455). According to the control method of the present invention,
There is an advantage that the excess or deficiency of water can be averaged by a plurality of fuel cell power generators and the deficiency of recovered water can be minimized without providing a special control means as described in Japanese Patent No. 92455.

【0066】[0066]

【発明の効果】上記のとおり、この発明によれば、原燃
料を水蒸気で改質して水素リッチな改質ガスを生成する
改質装置と、この改質ガスと酸化剤ガス(空気)とを電
気化学的に反応させて発電する燃料電池と、前記改質装
置から排出される燃焼排ガスと燃料電池から排出される
排空気等の排気ガスを冷却水に直接接触させることによ
り冷却して回収水タンクに水を回収する生成水回収装置
と、回収水循環用のポンプとを有する複数台の燃料電池
発電装置と、前記複数台の燃料電池発電装置における各
回収水を、冷却管内に通流して冷却管の外側から空気に
より一括冷却する空冷式冷却器と、前記ポンプにより回
収水を前記空冷式冷却器に通流し、冷却された回収水を
前記生成水回収装置に還流する回収水循環ラインとを備
えた燃料電池発電システムであって、前記回収水循環ラ
インの前記空冷式冷却器への回収水導入ラインおよび生
成水回収装置への戻りラインに、回収水の導入流量およ
び戻り流量を計測する流量計を設け、さらに、前記各流
量計の計測値に基づき、前記戻り流量が導入流量と同量
となるように戻り流量を制御する制御装置を備えた調節
弁を、前記生成水回収装置への戻りラインに設けたもの
(請求項1の発明)とし、また、上記のものにおいて、
前記流量計と調節弁とに代えて、前記各回収水タンクは
タンク内の水位を計測する水位計を設けてなり、さら
に、前記各水位計の計測値に基づき、各回収水タンク内
の水位が所定の値となるように前記生成水回収装置への
戻り流量を制御する制御装置を備えた調節弁を、前記生
成水回収装置への戻りラインに設けたもの(請求項2の
発明)とし、さらに、前記のものにおいて、前記複数台
の燃料電池発電装置における各回収水タンク内の水位を
略同一レベルとするために、前記水位計と調節弁とに代
えて、前記各回収水タンクを相互に連結する水タンク連
通管を設けたもの(請求項3の発明)とすることによ
り、複数台の燃料電池発電装置における回収水を1台の
冷却設備により一括冷却するシステムにおいて、各回収
水タンク内の水位変動を抑制し、水処理装置の寿命を阻
害することなしに、空冷式冷却器を用いたメンテナンス
フリーな燃料電池発電システムを提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, a reformer for reforming a raw fuel with steam to generate a hydrogen-rich reformed gas, and a reforming gas and an oxidizing gas (air) are provided. A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting the same, and cools and recovers the exhaust gas such as the combustion exhaust gas discharged from the reformer and the exhaust air discharged from the fuel cell by directly contacting the cooling water. A generated water recovery device that collects water in a water tank, a plurality of fuel cell power generators having a pump for circulating recovered water, and each recovered water in the plurality of fuel cell power generators are passed through a cooling pipe. An air-cooled cooler that collectively cools with air from the outside of the cooling pipe, and a recovered water circulation line that allows the recovered water to flow through the air-cooled cooler by the pump and returns the cooled recovered water to the generated water recovery device. Equipped with fuel cell power generation A stem, wherein a recovered water introduction line to the air-cooled cooler of the recovered water circulation line and a return line to the generated water recovery device are provided with a flow meter for measuring an introduction flow rate and a return flow rate of the recovered water, A control valve provided with a control device for controlling the return flow rate so that the return flow rate is the same as the introduction flow rate based on the measurement value of each of the flow meters, provided in a return line to the generated water recovery device. (Invention of claim 1), and in the above,
Instead of the flow meter and the control valve, each of the recovered water tanks is provided with a water level meter for measuring the water level in the tank, and further, based on the measurement value of each of the water level meters, the water level in each of the recovered water tanks A control valve provided with a control device for controlling the return flow rate to the generated water recovery device so that the value becomes a predetermined value is provided in the return line to the generated water recovery device (the invention of claim 2). Further, in the above, in order to make the water level in each of the collected water tanks in the plurality of fuel cell power generators substantially the same level, the collected water tanks are replaced with the water level gauge and the control valve. By providing a water tank communication pipe interconnected to each other (the invention according to claim 3), in a system in which collective cooling of collected water in a plurality of fuel cell power generators by one cooling facility is performed, Fluctuation of water level in tank Suppressing, without inhibiting the life of the water treatment apparatus, it is possible to provide a maintenance-free fuel cell power generation system using the air-cooled condenser.

【0067】さらにまた、上記請求項2の燃料電池発電
システムの運転制御方法において、前記複数台の燃料電
池発電装置の内、一台の燃料電池発電装置における回収
水タンク内の水をオーバーフローさせ、他の燃料電池発
電装置における回収水タンク内の水位が所定の値となる
ように、前記生成水回収装置への戻り流量を前記調節弁
により制御すること(請求項4の発明)によって、水の
過不足が複数台の燃料電池発電装置によって平均化さ
れ、特別な制御手段を設けずに、回収水不足を最小にで
きる。
Further, in the operation control method of the fuel cell power generation system according to claim 2, the water in the recovery water tank in one fuel cell power generation device among the plurality of fuel cell power generation devices overflows, By controlling the return flow rate to the generated water recovery device by the control valve so that the water level in the recovered water tank in another fuel cell power generation device becomes a predetermined value (the invention of claim 4), The excess or deficiency is averaged by the plurality of fuel cell power generators, and the shortage of recovered water can be minimized without providing any special control means.

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

【図1】この発明の燃料電池発電システムの実施例を示
す概略系統図
FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment of a fuel cell power generation system according to the present invention.

【図2】この発明の燃料電池発電システムの異なる実施
例を示す概略系統図
FIG. 2 is a schematic system diagram showing a different embodiment of the fuel cell power generation system of the present invention.

【図3】この発明の燃料電池発電システムのさらに異な
る実施例を示す概略系統図
FIG. 3 is a schematic system diagram showing still another embodiment of the fuel cell power generation system of the present invention.

【図4】この発明に関わる制御装置の制御ブロック図FIG. 4 is a control block diagram of a control device according to the present invention.

【図5】燃料電池発電装置が3台の場合における制御装
置の制御ブロック図
FIG. 5 is a control block diagram of a control device when three fuel cell power generators are provided.

【図6】この発明に関わる調節弁開度指令とPID操作
出力との関係図
FIG. 6 is a relationship diagram between a control valve opening command and a PID operation output according to the present invention.

【図7】従来の燃料電池発電システムの一例を示す概略
系統図
FIG. 7 is a schematic system diagram showing an example of a conventional fuel cell power generation system.

【図8】従来の燃料電池発電装置の概略システム構成の
一例を示す図
FIG. 8 is a diagram showing an example of a schematic system configuration of a conventional fuel cell power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:燃料電池、7:改質装置、30A,30B:燃料電
池発電装置、41:生成水回収装置、41a:回収水タ
ンク、41b:冷却水直接接触式冷却器、41c:回収
水、41d:オーバーフロー管、42:ポンプ、55:
空気式冷却器、56:冷却管、57:回収水循環ライ
ン、70a,70b:流量計、80,80a,80b:
調節弁、90:水位計、100:水タンク連通管。
1: fuel cell, 7: reformer, 30A, 30B: fuel cell power generator, 41: generated water recovery device, 41a: recovered water tank, 41b: cooling water direct contact cooler, 41c: recovered water, 41d: Overflow pipe, 42: pump, 55:
Pneumatic cooler, 56: cooling pipe, 57: recovered water circulation line, 70a, 70b: flow meter, 80, 80a, 80b:
Control valve, 90: water level gauge, 100: water tank communication pipe.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】原燃料を水蒸気で改質して水素リッチな改
質ガスを生成する改質装置と、この改質ガスと酸化剤ガ
ス(空気)とを電気化学的に反応させて発電する燃料電
池と、前記改質装置から排出される燃焼排ガスと燃料電
池から排出される排空気等の排気ガスを冷却水に直接接
触させることにより冷却して回収水タンクに水を回収す
る生成水回収装置と、回収水循環用のポンプとを有する
複数台の燃料電池発電装置と、 前記複数台の燃料電池発電装置における各回収水を、冷
却管内に通流して冷却管の外側から空気により一括冷却
する空冷式冷却器と、 前記ポンプにより回収水を前記空冷式冷却器に通流し、
冷却された回収水を前記生成水回収装置に還流する回収
水循環ラインとを備えた燃料電池発電システムであっ
て、 前記回収水循環ラインの前記空冷式冷却器への回収水導
入ラインおよび生成水回収装置への戻りラインに、回収
水の導入流量および戻り流量を計測する流量計を設け、
さらに、前記各流量計の計測値に基づき、前記戻り流量
が導入流量と同量となるように戻り流量を制御する制御
装置を備えた調節弁を、前記生成水回収装置への戻りラ
インに設けたことを特徴とする燃料電池発電システム。
1. A reformer for reforming raw fuel with steam to produce a hydrogen-rich reformed gas, and generating electricity by electrochemically reacting the reformed gas with an oxidizing gas (air). Produced water recovery in which a fuel cell and a combustion exhaust gas discharged from the reformer and an exhaust gas such as exhaust air discharged from the fuel cell are brought into direct contact with cooling water to cool the water and collect water in a recovery water tank. A plurality of fuel cell power generators each having a device and a pump for circulating recovered water, and each of the collected water in the plurality of fuel cell power generators flows into a cooling pipe and is collectively cooled by air from outside the cooling pipe. An air-cooled cooler, and the recovered water is passed through the air-cooled cooler by the pump,
A recovered water circulation line for returning cooled recovered water to the generated water recovery device, comprising: a recovered water introduction line to the air-cooled cooler of the recovered water circulation line; and a generated water recovery device. In the return line to the, provided a flow meter to measure the introduction flow rate and return flow rate of the recovered water,
Further, based on the measurement value of each of the flow meters, a control valve provided with a control device for controlling the return flow rate so that the return flow rate is equal to the introduction flow rate is provided in a return line to the generated water recovery device. A fuel cell power generation system characterized in that:
【請求項2】請求項1記載の燃料電池発電システムにお
いて、前記流量計と調節弁とに代えて、 前記各回収水タンクはタンク内の水位を計測する水位計
を設けてなり、さらに、前記各水位計の計測値に基づ
き、各回収水タンク内の水位が所定の値となるように前
記生成水回収装置への戻り流量を制御する制御装置を備
えた調節弁を、前記生成水回収装置への戻りラインに設
けたことを特徴とする燃料電池発電システム。
2. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein each of the recovered water tanks is provided with a water level gauge for measuring a water level in the tank, instead of the flow meter and the control valve. A control valve having a control device for controlling a return flow rate to the generated water recovery device so that the water level in each recovered water tank becomes a predetermined value based on the measurement value of each water level gauge, A fuel cell power generation system, which is provided on a return line to a fuel cell.
【請求項3】請求項2記載の燃料電池発電システムにお
いて、前記複数台の燃料電池発電装置における各回収水
タンク内の水位を略同一レベルとするために、前記水位
計と調節弁とに代えて、前記各回収水タンクを相互に連
結する水タンク連通管を設けたことを特徴とする燃料電
池発電システム。
3. The fuel cell power generation system according to claim 2, wherein the water level gauge and the control valve are used in place of the water level gauge and the control valve so that the water level in each of the recovered water tanks in the plurality of fuel cell power generation devices is substantially the same. A fuel tank power generation system, wherein a water tank communication pipe connecting the respective recovered water tanks to each other is provided.
【請求項4】請求項2記載の燃料電池発電システムの運
転制御方法であって、前記複数台の燃料電池発電装置の
内、一台の燃料電池発電装置における回収水タンク内の
水をオーバーフローさせ、他の燃料電池発電装置におけ
る回収水タンク内の水位が所定の値となるように、前記
生成水回収装置への戻り流量を前記調節弁により制御す
ることを特徴とする燃料電池発電システムの運転制御方
法。
4. The operation control method for a fuel cell power generation system according to claim 2, wherein water in a recovery water tank in one of the plurality of fuel cell power generation devices is overflowed. Operating the fuel cell power generation system, wherein the control valve controls a return flow rate to the generated water recovery device so that a water level in a recovered water tank in another fuel cell power generation device has a predetermined value. Control method.
【請求項5】請求項4記載の燃料電池発電システムの運
転制御方法であって、オーバーフローさせない前記他の
燃料電池発電装置における回収水タンク内の水位は、当
該調節弁の開度調節により制御し、前記オーバーフロー
させる燃料電池発電装置に対応する調節弁は、常時はそ
の弁開度を全開とし、前記水位制御を行っている調節弁
の少なくとも一つの弁開度が全開に到達した際に、開度
を低下させて流量を少なくする制御を行うことを特徴と
する燃料電池発電システムの運転制御方法。
5. The operation control method for a fuel cell power generation system according to claim 4, wherein the water level in the recovered water tank in the other fuel cell power generation device that does not overflow is controlled by adjusting the opening of the control valve. The control valve corresponding to the fuel cell power generator to be overflowed always has its valve opening fully opened at all times, and opens when at least one of the control valves performing the water level control reaches the fully opened position. An operation control method for a fuel cell power generation system, characterized in that control is performed to reduce the flow rate and decrease the flow rate.
【請求項6】請求項4または5記載の燃料電池発電シス
テムの運転制御方法であって、調節弁は、PID制御装
置と、このPID制御装置が出力する弁の操作信号を弁
開度指令の信号に変換する変換器とを有する制御装置を
備え、前記オーバーフローさせない回収水タンク内の水
位計の計測値をこの制御装置に入力し、この入力値と所
定の基準水位とを比較して、この比較値に基づき出力す
る前記PID制御装置の弁の操作信号を前記変換器によ
り弁開度指令の信号に変換し、各調節弁に対応する前記
弁開度指令値に基づき、各調節弁の開度制御を行うこと
を特徴とする燃料電池発電システムの運転制御方法。
6. The operation control method for a fuel cell power generation system according to claim 4, wherein the control valve includes a PID control device and an operation signal of the valve output by the PID control device, the control signal being a command of a valve opening degree command. A control device having a converter for converting the signal into a signal; inputting a measured value of a water level meter in the recovered water tank which does not cause overflow to the control device; comparing the input value with a predetermined reference water level; The operation signal of the valve of the PID control device output based on the comparison value is converted into a signal of a valve opening command by the converter, and based on the valve opening command value corresponding to each control valve, the opening of each control valve is performed. An operation control method for a fuel cell power generation system, comprising performing degree control.
JP2000336088A 2000-11-02 2000-11-02 Fuel cell power generating system and its operating control method Pending JP2002141096A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000336088A JP2002141096A (en) 2000-11-02 2000-11-02 Fuel cell power generating system and its operating control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000336088A JP2002141096A (en) 2000-11-02 2000-11-02 Fuel cell power generating system and its operating control method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002141096A true JP2002141096A (en) 2002-05-17

Family

ID=18811719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000336088A Pending JP2002141096A (en) 2000-11-02 2000-11-02 Fuel cell power generating system and its operating control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002141096A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006031995A (en) * 2004-07-13 2006-02-02 Ebara Ballard Corp Fuel cell system and operation method of fuel cell system
US11664508B2 (en) 2020-12-22 2023-05-30 Toyota Idosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and method of controlling fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006031995A (en) * 2004-07-13 2006-02-02 Ebara Ballard Corp Fuel cell system and operation method of fuel cell system
US11664508B2 (en) 2020-12-22 2023-05-30 Toyota Idosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and method of controlling fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4482057B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell system
JP5295257B2 (en) Heat recovery device for fuel cell system
JP2006040597A (en) Gas supply system, energy supply system and gas supply method
BR112012026923B1 (en) electrical energy storage and restoration device
JP5381239B2 (en) Fuel cell system
JP3111628B2 (en) Fuel cell power generator
KR101413388B1 (en) Fuel cell system
KR20150049399A (en) Fuel cell system with excellent eliminating effect on freezing material throughout air purging and method of controlling the same
CN113793947B (en) Fuel cell waste heat utilization system and energy system
JP5383111B2 (en) Fuel cell
CN114583222A (en) Combined power generation system based on solid oxide fuel cell and internal combustion engine
JP5063189B2 (en) Fuel cell device
CN113611894A (en) Hydrogen fuel cell waste heat utilization system
JP2008300058A (en) Fuel cell device
JP2002141096A (en) Fuel cell power generating system and its operating control method
JP2811905B2 (en) Steam generator for fuel cell power generation system
JP3240840B2 (en) Method of adjusting cooling water temperature of fuel cell power generator
RU2327257C1 (en) Fuel element system
JPH1140180A (en) Fuel cell power plant and its operation control method
JPH08124587A (en) Fuel cell power generating plant
JP4217940B2 (en) Fuel cell power generation system and operation method thereof
JPH09147885A (en) Thermal power generation system for fuel cell
JP5534775B2 (en) Fuel cell cogeneration system
JP5282472B2 (en) Operation method of fuel cell power generation system
JP3994324B2 (en) Fuel cell power generator