JP2002274806A - Process and device for heating reformer - Google Patents
Process and device for heating reformerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は、炭化水素ガスを
水素ガスを含む改質ガスに改質する改質器の加熱方法と
加熱装置に関する。The present invention relates to a method and apparatus for heating a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】 改質器で炭化水素ガスを水素ガスを含
む改質ガスに改質するためには、改質器を高温に加熱す
る必要がある。従来の改質器の加熱装置の一例を図３を
参照して説明する。図３は改質器によって改質された改
質ガスを燃料電池に供給して発電するシステムの一部を
示している。図３に示す燃料電池発電システムは、改質
器４２と、燃料電池３６と、バーナ４６で主に構成され
ている。改質器４２は、原燃料ガス（炭化水素ガス）を
加熱して水素リッチな改質ガスを生成する。燃料電池３
６は、改質器４２で生成された水素リッチな改質ガスを
使って発電する。バーナ４６は、ガスと、燃焼ファン４
６ｃによって供給された一次空気を混合室４６ｂで混合
して予混合ガスとし、バーナ部４６ａで全一次燃焼さ
せ、その燃焼熱で改質器４２を加熱して改質反応を促進
する。2. Description of the Related Art In order to reform a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas in a reformer, it is necessary to heat the reformer to a high temperature. An example of a conventional reformer heating device will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a part of a system for generating electricity by supplying a reformed gas reformed by a reformer to a fuel cell. The fuel cell power generation system shown in FIG. 3 mainly includes a reformer 42, a fuel cell 36, and a burner 46. The reformer 42 generates a hydrogen-rich reformed gas by heating the raw fuel gas (hydrocarbon gas). Fuel cell 3
6 generates power using the hydrogen-rich reformed gas generated in the reformer 42. The burner 46 is provided with gas and the combustion fan 4.
The primary air supplied by 6c is mixed in a mixing chamber 46b to form a premixed gas, which is subjected to full primary combustion in a burner 46a, and the reforming heat is heated by the combustion heat to promote the reforming reaction.
【０００３】ここで、バーナ４６に供給されるガスには
３種類ある。１つ目は、改質器４２で生成された改質ガ
スであって、燃料電池３６を通過しない改質ガスであ
る。改質器４２の運転開始から一定時間の間は、改質器
４２の温度が上昇しないため、改質ガスの成分が安定し
ない。改質ガスの成分が安定せず、改質ガス中の水素の
量が安定しない状態の改質ガスを燃料電池３６に供給し
ても効率的な発電を行えない。このため、改質器４２の
運転開始から一定時間の間に生成された改質ガスは、燃
料電池３６を通さずにバーナ４６に戻し、改質器４２を
加熱するための燃料として利用する。なお、改質ガスを
バーナ４６に供給する場合は、安全弁ＳＶ１を開放し、
安全弁ＳＶ２とＳＶ３を遮断する。２つ目は、燃料電池
３６を通過したオフガスである。燃料電池３６で発電に
利用できる水素は最大でも改質ガス中の水素の約７５〜
８０％程度であり、残りの約２０〜２５％の水素は利用
されないまま燃料電池３６を通過する。このため、オフ
ガスを改質器４２を加熱するための燃料として用いるこ
とで、オフガスの有効利用を図る。なお、このオフガス
も、燃料電池３６の発電開始から一定時間の間は、ガス
成分が安定しないという特性を持っている。オフガスを
バーナ４６に供給する場合は、安全弁ＳＶ１を遮断し、
安全弁ＳＶ２とＳＶ３を開放する。３つ目は、都市ガス
やプロパンガス等の炭化水素を含む原燃料ガスである。
この原燃料ガスは、バーナ４６に上記したオフガスが供
給されるまでは主たる燃料として供給され、オフガスが
供給され始めた後は補助の燃料として供給される。な
お、原燃料ガスの供給量は比例弁ＲＶで調整される。Here, there are three types of gas supplied to the burner 46. The first is the reformed gas generated by the reformer 42 and does not pass through the fuel cell 36. During a certain period of time from the start of the operation of the reformer 42, the temperature of the reformer 42 does not rise, so that the components of the reformed gas are not stable. Even if the reformed gas in which the components of the reformed gas are not stable and the amount of hydrogen in the reformed gas is not stable is supplied to the fuel cell 36, efficient power generation cannot be performed. Therefore, the reformed gas generated during a certain period of time from the start of operation of the reformer 42 is returned to the burner 46 without passing through the fuel cell 36, and is used as fuel for heating the reformer 42. When supplying the reformed gas to the burner 46, the safety valve SV1 is opened,
The safety valves SV2 and SV3 are shut off. The second is off-gas that has passed through the fuel cell 36. The maximum amount of hydrogen that can be used for power generation in the fuel cell 36 is about 75% of the hydrogen in the reformed gas.
About 80%, and the remaining about 20 to 25% of hydrogen passes through the fuel cell 36 without being used. Therefore, by using the off-gas as a fuel for heating the reformer 42, the off-gas is effectively used. The off-gas also has a characteristic that the gas component is not stable for a certain period of time from the start of power generation of the fuel cell 36. When supplying off-gas to the burner 46, the safety valve SV1 is shut off,
The safety valves SV2 and SV3 are opened. The third is a raw fuel gas containing a hydrocarbon such as city gas or propane gas.
The raw fuel gas is supplied as a main fuel until the above-mentioned off-gas is supplied to the burner 46, and is supplied as an auxiliary fuel after the off-gas starts to be supplied. The supply amount of the raw fuel gas is adjusted by the proportional valve RV.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】 改質器４２を加熱す
るバーナ４６に、一次空気比が高いブンゼン燃焼方式ま
たは全一次燃焼方式のバーナを用いると、空気過剰率を
低く設定することができるために燃焼温度を高くするこ
とができる。このために、効率よく改質器４２を加熱で
きる。しかしながら、バーナ４６に供給されるガスのう
ち、燃料電池３６に供給できないガス成分が不安定でか
つ水素濃度の高い改質ガスを全一次燃焼方式のバーナ４
６で燃焼させると、逆火（燃焼速度が混合気の流速を上
回って火炎がバーナ部４６ａ内に侵入する現象）が生じ
やすいという問題があった。全一次燃焼方式は燃焼に必
要な空気全てを燃焼前にガスと混合させることから燃焼
速度が速く、そのうえ成分が安定していないとはいえ水
素を多量に含んだ改質ガスやオフガスを燃焼させるの
で、燃焼速度が非常に速くなってしまうからである。ま
た、配管Ａ、Ｂをオフガスが流れて全一次燃焼方式のバ
ーナ４６へ供給されるまでには時間差がある。配管Ａ、
Ｂ内にはエアが入っている場合もあり、オフガスとして
の発熱量が予測できない。このため、全一次燃焼方式の
バーナ４６での発生熱量が極端に落ち込み、リフトや失
火等の燃焼不良が生じやすいという問題もあった。この
ように従来の改質器加熱技術では、燃焼効率の高いにも
かかわらず、一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または
全一次燃焼方式のバーナを利用しにくいという問題があ
った。上記した問題のうち、改質器の運転開始直後に発
生する改質ガスを燃焼させるのに燃焼効率の高いバーナ
を利用しにくいという問題は、燃料電池に水素リッチな
改質ガスを供給する改質器に限られず、炭化水素ガスを
水素ガスを含む改質ガスに改質する改質器に共通する問
題である。例えば、得られた水素を燃料電池以外で用い
るために使用される改質器にも同じ問題が存在する。If the burner 46 for heating the reformer 42 is a Bunsen combustion system or a primary combustion system having a high primary air ratio, the excess air ratio can be set low. The combustion temperature can be increased. Therefore, the reformer 42 can be efficiently heated. However, of the gas supplied to the burner 46, the gas component that cannot be supplied to the fuel cell 36 is unstable and has a high hydrogen concentration.
When the fuel is burned at 6, the flashback (the phenomenon that the combustion speed exceeds the flow rate of the air-fuel mixture and the flame enters the burner portion 46a) tends to occur. The all-primary combustion method mixes all the air required for combustion with the gas before combustion, so the combustion speed is high, and even though the components are not stable, it burns reformed gas and off-gas containing a large amount of hydrogen Therefore, the burning speed becomes extremely high. Further, there is a time difference between the time when the off-gas flows through the pipes A and B and the time when the off-gas is supplied to the burner 46 of the all primary combustion system. Piping A,
B may contain air in some cases, and the calorific value as off-gas cannot be predicted. For this reason, the amount of heat generated in the burner 46 of the all-primary combustion system is extremely reduced, and there is a problem that poor combustion such as lift and misfire is likely to occur. As described above, the conventional reformer heating technology has a problem that it is difficult to use a Bunsen combustion type or all-primary combustion type burner having a high primary air ratio despite high combustion efficiency. Among the above-mentioned problems, the problem that it is difficult to use a burner having high combustion efficiency to burn the reformed gas generated immediately after the start of the operation of the reformer is due to the problem of supplying a hydrogen-rich reformed gas to the fuel cell. The problem is not limited to reformers, but is a problem common to reformers that reform hydrocarbon gas into reformed gas containing hydrogen gas. For example, the same problem exists in a reformer used to use the obtained hydrogen in a device other than a fuel cell.
【０００５】本発明は、上記の問題を解決し、一次空気
比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼方式のバー
ナを用いて効率的に改質器を加熱することができ、しか
も、ガス成分が安定しない間の改質ガスやオフガスを安
全に燃焼させて改質器を加熱する技術を実現する。The present invention solves the above-mentioned problems, and can efficiently heat a reformer using a Bunsen combustion type or all-primary combustion type burner having a high primary air ratio. A technology for safely burning reformed gas and off-gas during unstable times to heat the reformer is realized.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段および作用と効果】 本発
明の一つの加熱方法は、炭化水素ガスを水素ガスを含む
改質ガスに改質する改質器の加熱方法であり、炭化水素
ガスを一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または全一次
燃焼方式の第１バーナに供給して改質器を加熱する工程
と、改質器の運転開始時からガス成分が安定するまでの
間の改質ガスを一次空気比が低いブンゼン燃焼方式また
は全二次燃焼方式の第２バーナに供給する工程を有する
（請求項１）。ここで、「一次空気比が高いブンゼン燃
焼方式」とは、一次空気比が約０．７〜１．０の場合を
いい、「一次空気比が低いブンゼン燃焼方式」とは、一
次空気比が約０〜０．５の場合をいう。第１バーナは、
一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼方
式であるため、燃焼効率が高いというメリットがある。
反面、逆火しやすいというデメリットもある。一方、第
２バーナは、一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または
全二次燃焼方式であるため、逆火等の燃焼不良が生じる
可能性は小さいというメリットがある。本加熱方法によ
ると、炭化水素ガスを第１バーナに供給して改質器を加
熱することで、改質器の加熱効率を高くすることができ
る。炭化水素ガスの場合、一次空気比が高いブンゼン燃
焼方式または全一次燃焼方式で燃焼させても、燃焼不良
は生じない。また、第２バーナに供給する改質ガスの成
分が不安定でも、一次空気比が低いブンゼン燃焼方式ま
たは全二次燃焼方式で燃焼させるために、燃焼不良は生
じない。Means for Solving the Problems, Functions and Effects One heating method of the present invention is a heating method for a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing a hydrogen gas. Heating the reformer by supplying it to a first burner of a Bunsen combustion system or a full primary combustion system having a high primary air ratio, and a reformed gas from the start of operation of the reformer until the gas component is stabilized. Is supplied to a second burner of a Bunsen combustion system or a full secondary combustion system having a low primary air ratio (claim 1). Here, “the Bunsen combustion method having a high primary air ratio” means a case where the primary air ratio is about 0.7 to 1.0, and “the Bunsen combustion method having a low primary air ratio” means that the primary air ratio is low. It means the case of about 0 to 0.5. The first burner is
The Bunsen combustion system or the all-primary combustion system having a high primary air ratio has the advantage of high combustion efficiency.
On the other hand, there is a disadvantage that it easily flashes back. On the other hand, since the second burner is of the Bunsen combustion type or the all-secondary combustion type having a low primary air ratio, there is an advantage that the possibility of occurrence of poor combustion such as flashback is small. According to this heating method, the heating efficiency of the reformer can be increased by supplying the hydrocarbon gas to the first burner and heating the reformer. In the case of hydrocarbon gas, combustion failure does not occur even if the gas is burned by the Bunsen combustion method or the all-primary combustion method having a high primary air ratio. Further, even if the component of the reformed gas supplied to the second burner is unstable, combustion is not caused by the Bunsen combustion method or the all-secondary combustion method having a low primary air ratio, so that combustion failure does not occur.
【０００７】本発明の他の一つの加熱方法は、改質器の
運転開始時からガス成分が安定するまでの間の改質ガス
を一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼
方式の第２バーナに供給する工程と、ガス成分が安定し
た後の改質ガスを燃料電池に供給し、燃料電池を通過し
たオフガスを一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または
全一次燃焼方式の第１バーナに供給して改質器を加熱す
る工程を有する（請求項２）。本加熱方法によると、改
質器の運転開始時から改質ガス成分が安定するまでの間
の改質ガスを第２バーナに供給することで、逆火を生じ
にくくすることができる。また、改質ガス成分が安定し
た後の改質ガスを燃料電池に供給し、燃料電池から通過
したオフガスを第１バーナに供給して改質器を加熱する
ことで、改質器の加熱効率を高くすることができる。According to another heating method of the present invention, the reformed gas from the start of the operation of the reformer until the gas component is stabilized is supplied to a Bunsen combustion system or a secondary combustion system having a low primary air ratio. A step of supplying the reformed gas after the gas component is stabilized to the fuel cell, and supplying the off-gas passing through the fuel cell to the first burner of the Bunsen combustion system or the all primary combustion system having a high primary air ratio. And a step of heating the reformer by supplying the water to the reactor (claim 2). According to the present heating method, the flashback can be made less likely to occur by supplying the second burner with the reformed gas from the start of the operation of the reformer until the reformed gas component is stabilized. Further, the reformed gas after the reformed gas component is stabilized is supplied to the fuel cell, and the off-gas passed from the fuel cell is supplied to the first burner to heat the reformer, thereby increasing the heating efficiency of the reformer. Can be higher.
【０００８】上記の加熱方法では、改質器の運転開始か
らの経過時間及び／または改質器の温度に関する指標に
基づいて、第２バーナへの改質ガスの供給を停止するこ
とが好ましい（請求項３）。この加熱方法によると、簡
単な方法で改質ガスの成分が安定するまでの間は第２バ
ーナを用い、安定した後には燃焼効率の高い第１バーナ
を用いることができる。In the above heating method, it is preferable that the supply of the reformed gas to the second burner is stopped based on an index relating to the elapsed time from the start of the operation of the reformer and / or the temperature of the reformer. Claim 3). According to this heating method, the second burner can be used until the components of the reformed gas are stabilized by a simple method, and after the components are stabilized, the first burner with high combustion efficiency can be used.
【０００９】本発明の他の一つの加熱方法は、改質ガス
を燃料電池に供給開始した時から燃料電池通過後のオフ
ガス成分が安定するまでの間にオフガスを一次空気比が
低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼方式の第２バー
ナに供給する工程と、ガス成分が安定した後のオフガス
を一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼
方式の第１バーナに供給して改質器を加熱する工程を有
する（請求項４）。本加熱方法によると、改質ガスを燃
料電池に供給開始した時からガス成分が安定するまでの
間に燃料電池を通過したガス成分が不安定なオフガスを
第２バーナに供給するのでリフトや失火等の燃焼不良を
生じにくくすることができる。また、オフガス成分が安
定した後のオフガスを第１バーナに供給して改質器を加
熱することで、改質器の加熱効率を高くすることができ
る。Another heating method according to the present invention is a Bunsen combustion system having a low primary air ratio during the period from the start of supplying the reformed gas to the fuel cell to the stabilization of the offgas component after passing through the fuel cell. Or a step of supplying the second burner of the all-secondary combustion system, and supplying the off-gas after the gas component is stabilized to the first burner of the Bunsen combustion system or the all-primary combustion system having a high primary air ratio so as to control the reformer. There is a step of heating (claim 4). According to this heating method, the gas component that has passed through the fuel cell is supplied to the second burner from the time when the supply of the reformed gas to the fuel cell is started until the gas component is stabilized. Etc. can be made less likely to occur. Further, by supplying the off-gas after the off-gas component is stabilized to the first burner to heat the reformer, the heating efficiency of the reformer can be increased.
【００１０】上記の加熱方法では、燃料電池の運転開始
からの経過時間に基づいて、第２バーナへのオフガスの
供給を停止することが好ましい（請求項５）。この加熱
方法によると、簡単な方法でオフガスのガス成分が安定
するまでは第２バーナを利用し、安定した後は燃焼効率
の高い第１バーナを利用することができる。In the above-mentioned heating method, it is preferable that the supply of the off-gas to the second burner is stopped based on the elapsed time from the start of operation of the fuel cell. According to this heating method, the second burner can be used until the gas component of the off-gas is stabilized by a simple method, and after stabilization, the first burner with high combustion efficiency can be used.
【００１１】本発明の他の一つの加熱方法は、改質器の
運転開始時からガス成分が安定するまでの間の改質ガス
を一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼
方式の第２バーナに供給する工程と、ガス成分が安定し
た後の改質ガスを燃料電池に供給し、改質ガスを燃料電
池に供給開始した時からガス成分が安定するまでの間に
燃料電池を通過したオフガスを前記第２バーナに供給す
る工程と、ガス成分が安定した後のオフガスを一次空気
比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼方式の第１
バーナに供給して改質器を加熱する工程を有する（請求
項６）。本加熱方法によると、成分が安定するまでの間
の改質ガスまたはオフガスを第２バーナに供給すること
で、逆火、あるいはリフトや失火等の燃焼不良の発生を
防止することができる。また、オフガス成分が安定した
後のオフガスを第１バーナに供給して改質器を加熱する
ことで、改質器の加熱効率を高くすることができる。According to another heating method of the present invention, the reformed gas from the start of operation of the reformer to the time when the gas component is stabilized is supplied to a Bunsen combustion system having a low primary air ratio or a total secondary combustion system. Supplying the reformed gas after the gas component is stabilized to the fuel cell, and supplying the reformed gas to the fuel cell from the start of supplying the reformed gas to the fuel cell until the gas component is stabilized. Supplying the passed off-gas to the second burner; and supplying the off-gas after the gas component is stabilized to the first of the Bunsen combustion system or the all primary combustion system having a high primary air ratio.
There is a step of heating the reformer by supplying it to the burner (claim 6). According to the present heating method, by supplying the reformed gas or the off-gas to the second burner until the components are stabilized, it is possible to prevent the occurrence of combustion failure such as flashback or lift or misfire. Further, by supplying the off-gas after the off-gas component is stabilized to the first burner to heat the reformer, the heating efficiency of the reformer can be increased.
【００１２】上記の加熱方法では、オフガスを第２バー
ナに供給開始した後に第２バーナの点火を再度行うこと
が好ましい（請求項７）。第２バーナに供給するガスを
改質ガスからオフガスに切替える場合、第２バーナに供
給されるガスは、改質ガスからはオフガスに直接に切替
わるのではなく、オフガス流路内に滞留していたエア等
がオフガスに先立って供給される。この結果、第２バー
ナに供給されるガスは、改質ガスからエア、エアからオ
フガスの順に切替わる。第２バーナにエアが供給される
間に、第２バーナが失火する場合も多い。この加熱方法
によると、オフガスを第２バーナに供給し始めた後に第
２バーナの点火を再度行うことから、エア等によって失
火しても、オフガスを燃焼させることができる。[0012] In the above heating method, it is preferable that the ignition of the second burner is performed again after the supply of the off-gas to the second burner is started. When the gas supplied to the second burner is switched from the reformed gas to the off gas, the gas supplied to the second burner does not directly switch from the reformed gas to the off gas, but stays in the off gas flow path. Air or the like is supplied prior to the off-gas. As a result, the gas supplied to the second burner is switched in the order of reformed gas to air and air to off gas. While the air is supplied to the second burner, the second burner often misfires. According to this heating method, the ignition of the second burner is performed again after the supply of the offgas to the second burner, so that the offgas can be burned even if it is misfired by air or the like.
【００１３】本発明は、また、炭化水素ガスを水素ガス
を含む改質ガスに改質する改質器の新たな加熱装置を実
現した。この加熱装置は、一次空気比が高いブンゼン燃
焼方式または全一次燃焼方式の第１バーナと、一次空気
比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼方式の第２
バーナと、炭化水素ガスを第１バーナに供給する第１配
管と、改質ガスを第２バーナに供給する第２配管を備え
る（請求項８）。本加熱装置によると、第１配管を通じ
て炭化水素ガスを第１バーナに供給して改質器を加熱す
ることで、改質器の加熱効率を高くすることができる。
また、改質器の運転開始時から改質ガス成分が安定する
までの間の改質ガスを第２配管を通じて第２バーナに供
給して改質器を加熱することで、逆火を生じにくくする
ことができる。The present invention has also realized a new heating device for a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas. This heating device has a first burner of a Bunsen combustion system or a full primary combustion system having a high primary air ratio and a second burner of a Bunsen combustion system or a full secondary combustion system having a low primary air ratio.
A burner, a first pipe for supplying hydrocarbon gas to the first burner, and a second pipe for supplying reformed gas to the second burner are provided (claim 8). According to this heating device, the heating efficiency of the reformer can be increased by supplying the hydrocarbon gas to the first burner through the first pipe and heating the reformer.
In addition, by supplying the reformed gas from the start of the operation of the reformer to the time when the reformed gas component is stabilized through the second pipe to the second burner and heating the reformer, flashback does not easily occur. can do.
【００１４】本発明の他の一つの加熱装置は、第１バー
ナと、第２バーナと、改質ガスを第２バーナに供給する
第２配管と、改質ガスを燃料電池に供給する第３配管
と、燃料電池を通過したオフガスを第１バーナに供給す
る第５配管と、第２配管と第３配管の一方を開放して他
方を遮断する切替え弁を備える（請求項９）。本加熱装
置によると、改質器の運転開始時から改質ガス成分が安
定するまでの間の改質ガスを、第２配管を通じて第２バ
ーナに供給することで、逆火を生じにくくすることがで
きる。また、改質ガス成分が安定した後の改質ガスを第
３配管を通じて燃料電池に供給し、燃料電池を通過した
オフガスを第５配管を通じて第１バーナに供給して改質
器を加熱することで、改質器の加熱効率を高くすること
ができる。Another heating device of the present invention comprises a first burner, a second burner, a second pipe for supplying reformed gas to a second burner, and a third pipe for supplying reformed gas to a fuel cell. The fuel cell system further includes a pipe, a fifth pipe that supplies the off gas that has passed through the fuel cell to the first burner, and a switching valve that opens one of the second pipe and the third pipe and shuts off the other. According to the present heating device, by supplying the reformed gas from the start of the operation of the reformer to the time when the reformed gas component is stabilized to the second burner through the second pipe, it is possible to prevent a flashback from occurring. Can be. Also, the reformed gas after the reformed gas component is stabilized is supplied to the fuel cell through the third pipe, and the off-gas passing through the fuel cell is supplied to the first burner through the fifth pipe to heat the reformer. Thus, the heating efficiency of the reformer can be increased.
【００１５】上記の加熱装置では、改質ガス成分が安定
した時に切替え弁を切替えて第２配管を遮断して第３配
管を開放することが好ましい（請求項１０）。この加熱
装置のように切替え弁を切替えることで、各ガスの各バ
ーナへの供給を適切に行うことができる。In the above heating device, it is preferable that the switching valve be switched to shut off the second pipe and open the third pipe when the reformed gas component is stabilized. By switching the switching valve like this heating device, it is possible to appropriately supply each gas to each burner.
【００１６】本発明の他の一つの加熱装置は、第１バー
ナと、第２バーナと、燃料電池を通過したオフガスを第
２バーナに供給する第４配管と、オフガスを第１バーナ
に供給する第５配管と、第４配管と第５配管の一方を開
放して他方を遮断する切替え弁を備える（請求項１
１）。本加熱装置によると、改質ガスを燃料電池に供給
開始した時からオフガス成分が安定するまでの間に燃料
電池から通過したオフガスを第４配管を通じて第２バー
ナに供給することで、逆火を生じにくくすることができ
る。また、オフガス成分が安定した後のオフガスを第５
配管を通じて第１バーナに供給して改質器を加熱するこ
とで、改質器の加熱効率を高くすることができる。Another heating device of the present invention comprises a first burner, a second burner, a fourth pipe for supplying off-gas passing through the fuel cell to the second burner, and supplying off-gas to the first burner. A fifth pipe, and a switching valve that opens one of the fourth pipe and the fifth pipe and shuts off the other;
1). According to the present heating device, the off-gas that has passed from the fuel cell during the period from when the supply of the reformed gas to the fuel cell is started until the off-gas component is stabilized is supplied to the second burner through the fourth pipe, thereby causing a flashback. It can be made hard to occur. Further, the off-gas after the off-gas component is stabilized is referred to as the fifth off-gas.
By heating the reformer by supplying it to the first burner through a pipe, the heating efficiency of the reformer can be increased.
【００１７】上記の加熱装置では、オフガス成分が安定
した時に切替え弁を切替えて第４配管を遮断して第５配
管を開放することが好ましい（請求項１２）。この加熱
装置のように切替え弁を切替えることで、オフガスの各
バーナへの供給を適切に行うことができる。In the above heating apparatus, it is preferable that the switching valve be switched to shut off the fourth pipe and open the fifth pipe when the off-gas component is stabilized. By switching the switching valve like this heating device, it is possible to appropriately supply the off-gas to each burner.
【００１８】本発明の他の一つの加熱装置は、第１バー
ナと、第２バーナと、改質ガスを第２バーナに供給する
第２配管と、改質ガスを燃料電池に供給する第３配管
と、燃料電池を通過したオフガスを第２バーナに供給す
る第４配管と、オフガスを第１バーナに供給する第５配
管と、第２配管と第３配管の一方を開放して他方を遮断
する第１切替え弁と、第４配管と第５配管の一方を開放
して他方を遮断する第２切替え弁を備える（請求項１
３）。本発明の加熱装置によると、成分が安定するまで
の間の改質ガスまたはオフガスを、それぞれ第２配管と
第４配管を通じて第２バーナに供給することで、逆火を
生じにくくすることができる。また、オフガス成分が安
定した後のオフガスを、第５配管を通じて第１バーナに
供給して改質器を加熱することで、改質器の加熱効率を
高くすることができる。Another heating apparatus of the present invention comprises a first burner, a second burner, a second pipe for supplying reformed gas to the second burner, and a third pipe for supplying reformed gas to the fuel cell. A pipe, a fourth pipe for supplying the off-gas passing through the fuel cell to the second burner, a fifth pipe for supplying the off-gas to the first burner, and one of the second and third pipes is opened and the other is cut off And a second switching valve that opens one of the fourth and fifth pipes and shuts off the other.
3). According to the heating device of the present invention, by supplying the reformed gas or the off-gas until the components are stabilized to the second burner through the second pipe and the fourth pipe, respectively, it is possible to suppress the occurrence of flashback. . Further, by supplying the off-gas after the off-gas component is stabilized to the first burner through the fifth pipe and heating the reformer, the heating efficiency of the reformer can be increased.
【００１９】上記の加熱装置では、改質ガス成分が安定
した時に第１切替え弁を切替えて第２配管を遮断して第
３配管を開放し、オフガス成分が安定した時に第２切替
え弁を切替えて第４配管を遮断して第５配管を開放する
ことが好ましい。（請求項１４）。本発明の加熱装置の
ように切替え弁を切替えることで、各ガスの各バーナへ
の供給を適切に行うことができる。In the above heating apparatus, when the reformed gas component is stabilized, the first switching valve is switched to shut off the second pipe and open the third pipe, and when the off-gas component is stabilized, the second switching valve is switched. It is preferable that the fourth pipe be shut off to open the fifth pipe. (Claim 14). By switching the switching valve as in the heating device of the present invention, it is possible to appropriately supply each gas to each burner.
【００２０】上記の加熱装置では、第１切替え弁を切替
えた時から所定時間の間、点火動作を行なう点火装置を
備えることが好ましい（請求項１５）。本加熱装置によ
ると、点火装置によって第１切替え弁を切替えた時から
所定時間点火を行うことから、エア等が流入して失火し
ていても、オフガスを燃焼させることができる。Preferably, the heating device includes an ignition device for performing an ignition operation for a predetermined time from when the first switching valve is switched (claim 15). According to the present heating device, the ignition is performed for a predetermined time from the time when the first switching valve is switched by the ignition device, so that the off-gas can be burned even if air or the like has flowed in and misfired.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】 本発明を具現化した好適な実施
例について、図を参照して説明する。まず、本実施例の
燃料電池発電システムの構成を図１を参照して説明す
る。図１に示すように、原燃料ガス供給ユニット２２
は、改質器バーナ４６と改質器４２の両方に向けてプロ
パンガス等の炭化水素系燃料から構成される原燃料ガス
を供給する。改質器バーナ４６には、第１配管２３ａ
と、この第１配管２３ａに設けられた元弁Ｖ２と、安全
弁ＳＶ１と、比例弁ＲＶを通じて原燃料ガス供給され
る。一方、改質器４２へ向けて供給される原燃料ガス
は、元弁Ｖ１を通じてまず脱硫器２４に入る。脱硫器２
４は、原燃料ガス中の硫黄成分を除去する部分である。
この硫黄成分が元で生成された二酸化硫黄は改質器４２
の触媒活性を無くさせるため、硫黄成分を除去する必要
がある。脱硫器２４から出た原燃料ガスは水と混合され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the raw fuel gas supply unit 22
Supplies a raw fuel gas composed of a hydrocarbon-based fuel such as propane gas to both the reformer burner 46 and the reformer 42. The first pipe 23a is connected to the reformer burner 46.
The raw fuel gas is supplied through the main valve V2, the safety valve SV1, and the proportional valve RV provided in the first pipe 23a. On the other hand, the raw fuel gas supplied to the reformer 42 first enters the desulfurizer 24 through the main valve V1. Desulfurizer 2
Reference numeral 4 denotes a portion for removing a sulfur component in the raw fuel gas.
The sulfur dioxide generated based on this sulfur component is supplied to the reformer 42.
It is necessary to remove the sulfur component in order to eliminate the catalytic activity. The raw fuel gas discharged from the desulfurizer 24 is mixed with water.
【００２２】水と混合された原燃料ガスは改質器４２に
入り、水は水蒸気となる。改質器４２は、原燃料ガスを
加熱して水素リッチな改質ガスを生成する部分である。
改質反応は触媒を使用した熱分解反応であり、生成され
た改質ガスは、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４の
成分から構成される。コールドスタートの場合、１０分
程度で改質が始まり、水素リッチな改質ガスが徐々に生
成される。そして約１時間ほど経過すると、改質器４２
は約７００〜８００℃に昇温され、成分の安定した改質
ガスが生成される。The raw fuel gas mixed with water enters the reformer 42, and the water becomes steam. The reformer 42 is a part that heats the raw fuel gas to generate a hydrogen-rich reformed gas.
The reforming reaction is a thermal decomposition reaction using a catalyst, and the generated reformed gas is composed of components of H 2 , H 2 O, CO, CO 2 , and CH 4 . In the case of a cold start, reforming starts in about 10 minutes, and a hydrogen-rich reformed gas is gradually generated. After about one hour, the reformer 42
Is raised to about 700 to 800 ° C., and a reformed gas having stable components is generated.
【００２３】改質器４２から出た改質ガスはシフト部３
０に入る。シフト部３０は、生成された改質ガス（約１
％のＣＯを含む）の温度を約２００〜３００℃にするこ
とで、ＣＯを酸化させＣＯ２にすることによってＣＯ濃
度を低下させる部分である。ＣＯは燃料電池３６を被毒
し性能を低下させるため、燃料電池３６が固体高分子型
の場合、ＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に抑える必要があ
る。シフト部３０から出た改質ガスは選択酸化部３２に
入る。選択酸化部３２は、改質ガスの温度を約１００〜
２００℃に下げるとともに少量の空気を入れることでＣ
Ｏだけをさらに酸化させ、ＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に
する部分である。シフト部３０だけではＣＯ濃度が充分
に下がらないからである。The reformed gas output from the reformer 42 is supplied to the shift unit 3
Enter 0. The shift unit 30 controls the generated reformed gas (about 1
% Of CO) at about 200 to 300 ° C. to oxidize CO to CO 2 to reduce the CO concentration. Since CO poisons the fuel cell 36 and lowers the performance, when the fuel cell 36 is a polymer electrolyte type, the CO concentration needs to be suppressed to 10 ppm or less. The reformed gas output from the shift unit 30 enters the selective oxidation unit 32. The selective oxidation unit 32 controls the temperature of the reformed gas to about 100 to
By lowering to 200 ° C and adding a small amount of air, C
This is a portion where only O is further oxidized to reduce the CO concentration to 10 ppm or less. This is because the CO concentration is not sufficiently reduced only by the shift unit 30.
【００２４】選択酸化部３２から出た改質ガスは第３配
管２３ｃと安全弁ＳＶ５を通じて燃料電池３６に入る
か、あるいは第２配管２３ｂと安全弁ＳＶ４を通じて水
供給ユニット３８に入る。燃料電池３６では、改質器４
２で生成された水素リッチな改質ガスと空気中の酸素を
元に発電する。空気は燃料電池３６に接続されたエアー
ポンプ３４によって供給される。燃料電池３６からはオ
フガスが出され、このオフガスは第４配管２３ｄ（この
部分は第５配管２３ｅと共用している）と安全弁ＳＶ６
を通じて水供給ユニット３８に入る。水供給ユニット３
８は、改質ガスまたはオフガス中の水分が改質器バーナ
４６や後記するパイロットバーナ５４に入らないように
するためのトラップの役割を果たす。また、水供給ユニ
ット３８は、ウォータポンプ２８を介して改質器４２に
水を供給する役割も果たす。水供給ユニット３８から出
たオフガスは第４配管２３ｄと安全弁ＳＶ３を通じてパ
イロットバーナ５４に供給されるか、あるいは第５配管
２３ｅと安全弁ＳＶ２を通じて改質器バーナ４６に供給
される。The reformed gas discharged from the selective oxidation section 32 enters the fuel cell 36 through the third pipe 23c and the safety valve SV5, or enters the water supply unit 38 through the second pipe 23b and the safety valve SV4. In the fuel cell 36, the reformer 4
Power is generated based on the hydrogen-rich reformed gas generated in Step 2 and oxygen in the air. Air is supplied by an air pump 34 connected to a fuel cell 36. An off-gas is discharged from the fuel cell 36, and the off-gas is supplied to the fourth pipe 23d (this part is shared with the fifth pipe 23e) and the safety valve SV6.
Through the water supply unit 38. Water supply unit 3
Reference numeral 8 serves as a trap for preventing moisture in the reformed gas or off-gas from entering the reformer burner 46 or a pilot burner 54 described later. Further, the water supply unit 38 also serves to supply water to the reformer 42 via the water pump 28. The off-gas from the water supply unit 38 is supplied to the pilot burner 54 through the fourth pipe 23d and the safety valve SV3, or is supplied to the reformer burner 46 through the fifth pipe 23e and the safety valve SV2.
【００２５】改質器バーナ４６は全一次燃焼方式であ
り、バーナ部（セラミックバーナ）４６ａと、混合室４
６ｂと、燃焼ファン４６ｃを備えており、バーナ部４６
ａの炎を検知するフレームロッド４４が取り付けられて
いる。改質器バーナ４６は、ガスと、燃焼ファン４６ｃ
によって供給された一次空気を混合室４６ｂで混合して
予混合ガスとし、バーナ部４６ａで全一次燃焼させ、そ
の燃焼熱を改質器４２に加えて改質反応を促進する。一
方、パイロットバーナ５４は全二次燃焼方式であり、バ
ーナ部（３本のブンゼンバーナ）５４ａと、混合室５４
ｂと、燃焼ファン５４ｃを備えており、バーナ部５４ａ
の炎を検知するフレームロッド５２が取り付けられてい
る。パイロットバーナ５４は、ノズル（図示省略）から
噴出したガスと、その周囲の空気（二次空気）を混合し
て燃焼させる。なお、改質器バーナ４６とパイロットバ
ーナ５４には、点火装置であるスパーカ５０が接続され
ている。The reformer burner 46 is of an all primary combustion type, and includes a burner section (ceramic burner) 46a and a mixing chamber 4a.
6b and a combustion fan 46c.
A frame rod 44 for detecting the flame a is attached. The reformer burner 46 includes a gas and a combustion fan 46c.
Is mixed in a mixing chamber 46b to form a premixed gas, which is subjected to all primary combustion in a burner 46a, and the combustion heat is applied to a reformer 42 to promote a reforming reaction. On the other hand, the pilot burner 54 is of an all-secondary combustion type, and includes a burner section (three Bunsen burners) 54a and a mixing chamber 54.
b, and a combustion fan 54c.
A frame rod 52 for detecting the flame of the frame is attached. The pilot burner 54 mixes the gas ejected from the nozzle (not shown) with the surrounding air (secondary air) and burns it. A sparker 50 as an ignition device is connected to the reformer burner 46 and the pilot burner 54.
【００２６】上記した安全弁ＳＶ１〜ＳＶ３、比例弁Ｒ
Ｖ、燃焼ファン４６ｃ、５４ｃ、フレームロッド４４、
５２、スパーカ５０等は、電子基板５８に接続されてい
る。この電子基板５８はメイン基板４０に接続されてい
る。電子基板５８は、メイン基板４０からの運転開始・
停止信号に応じて燃料電池発電システムの運転を開始・
停止する。また、メイン基板４０からの必要インプット
信号に応じて、比例弁ＲＶに供給する電流の量や、改質
器バーナ４６の燃焼ファン４６ｃの回転数を調整する。
また、メイン基板４０からの燃焼モード切替信号に応じ
て、各安全弁ＳＶ１〜ＳＶ３の開放・遮断状態を切替え
る。The above-described safety valves SV1 to SV3, the proportional valve R
V, combustion fans 46c, 54c, frame rod 44,
52, the sparker 50 and the like are connected to the electronic substrate 58. This electronic board 58 is connected to the main board 40. The electronic board 58 starts operation from the main board 40.
Start operation of fuel cell power generation system in response to stop signal
Stop. In addition, the amount of current supplied to the proportional valve RV and the number of revolutions of the combustion fan 46c of the reformer burner 46 are adjusted in accordance with a required input signal from the main board 40.
In addition, according to the combustion mode switching signal from the main board 40, the open / close state of each of the safety valves SV1 to SV3 is switched.
【００２７】次に、本実施例の燃料電池発電システムの
動作を図２のタイミングチャートを主に参照して説明す
る。図２に示すように、時間Ｔ１に、図１に示すメイン
基板４０から電子基板５８に運転開始信号が送られる
と、改質器バーナ４６は燃焼ファン４６ｃにより、また
パイロットバーナ５４は燃焼ファン５４ｃにより、それ
ぞれ混合室４６ｂ、５４ｂ内の未燃ガスを追い出すため
にプリパージが行われる。時間Ｔ２には、点火動作が開
始され、点火時の爆発的点火を防止するためにまず緩点
火での点火動作が行われる。この結果、各燃焼ファン４
６ｃ、５４ｃは緩点火における回転数で回転する。時間
Ｔ３には、各ガス弁（安全弁ＳＶ１、ＳＶ３、ＳＶ４、
比例弁ＲＶ、元弁Ｖ１、Ｖ２）が開放されるとともに、
スパーカ５０が作動して改質器バーナ４６とパイロット
バーナ５４の点火が行われる。この結果、改質器４２に
は元弁Ｖ１を通じて原燃料ガスが供給される。一方、改
質器バーナ４６には、第１配管２３ａと、元弁Ｖ２、安
全弁ＳＶ１、比例弁ＲＶを通じて原燃料ガスが供給され
て燃焼が開始される。パイロットバーナ５４には、第２
配管２３ｂと、安全弁ＳＶ４、ＳＶ３を通じて改質器４
２で生成された改質ガス（燃料電池３６に供給される前
のガス）が供給されて燃焼が開始される。Next, the operation of the fuel cell power generation system of this embodiment will be described mainly with reference to the timing chart of FIG. As shown in FIG. 2, when the operation start signal is sent from the main board 40 shown in FIG. 1 to the electronic board 58 at time T1, the reformer burner 46 is driven by the combustion fan 46c, and the pilot burner 54 is driven by the combustion fan 54c. As a result, prepurge is performed to expel unburned gas in the mixing chambers 46b and 54b, respectively. At time T2, the ignition operation is started. First, an ignition operation with gentle ignition is performed to prevent explosive ignition at the time of ignition. As a result, each combustion fan 4
6c and 54c rotate at the rotation speed in slow ignition. At time T3, each gas valve (safety valve SV1, SV3, SV4,
The proportional valve RV and the main valves V1, V2) are opened,
The sparker 50 operates to ignite the reformer burner 46 and the pilot burner 54. As a result, the raw fuel gas is supplied to the reformer 42 through the main valve V1. On the other hand, raw fuel gas is supplied to the reformer burner 46 through the first pipe 23a, the main valve V2, the safety valve SV1, and the proportional valve RV, and combustion is started. The pilot burner 54 has a second
The reformer 4 is connected through the pipe 23b and the safety valves SV4 and SV3.
The reformed gas (the gas before being supplied to the fuel cell 36) generated in Step 2 is supplied to start combustion.
【００２８】なお、この時点では安全弁ＳＶ５、ＳＶ６
は遮断状態となっているため、燃料電池３６に改質ガス
は供給されていない。このため、燃料電池３６からはオ
フガスは出されていない。また、この時点では安全弁Ｓ
Ｖ２は遮断状態となっているため、改質器４２で生成さ
れた改質ガスは改質器バーナ４６には供給されていな
い。At this time, the safety valves SV5, SV6
Is in a shut-off state, so that no reformed gas is supplied to the fuel cell 36. Therefore, no off-gas is discharged from the fuel cell 36. At this time, the safety valve S
Since V2 is in the cutoff state, the reformed gas generated in the reformer 42 is not supplied to the reformer burner 46.
【００２９】時間Ｔ４に改質器バーナ４６のフレームロ
ッド（ＦＲ）４４が炎を検知してオンすると、電子基板
５８は、改質器バーナ４６が最大の燃焼状態となるよう
に各部を制御する。具体的には、改質器バーナ４６の燃
焼ファン４６ｃを最大ガス量の燃焼状態になる回転数と
し、比例弁ＲＶに最大電流を流す。同様に、時間Ｔ５に
パイロットバーナ５４のフレームロッド５２が炎を検知
してオンすると、電子基板５８は、パイロットバーナ５
４の燃焼ファン５４ｃを全二次に近い燃焼状態になる回
転数とするとともに、スパーカ５０を停止する。時間Ｔ
５以後に、改質器４２の温度が上昇してくると、目標に
到達するのに必要なガス量がメイン基板４０で演算され
る。そして、その必要なガス量に応じた必要インプット
信号が電子基板５８に適宜送られる。この信号に応じて
電子基板５８は、比例弁ＲＶに流す電流の量や改質器バ
ーナ４６の燃焼ファン４６ｃの回転数を適宜制御する。When the flame rod (FR) 44 of the reformer burner 46 detects a flame at time T4 and turns on, the electronic substrate 58 controls each part so that the reformer burner 46 is in the maximum combustion state. . Specifically, the combustion fan 46c of the reformer burner 46 is set to the number of revolutions at which the combustion state becomes the maximum gas amount, and the maximum current flows through the proportional valve RV. Similarly, when the flame rod 52 of the pilot burner 54 detects a flame at time T5 and turns on, the electronic board 58 moves the pilot burner 5
The rotation speed of the combustion fan 54c of No. 4 is set to a combustion state close to the second order, and the sparker 50 is stopped. Time T
After 5, when the temperature of the reformer 42 rises, the amount of gas required to reach the target is calculated by the main substrate 40. Then, a required input signal corresponding to the required gas amount is sent to the electronic board 58 as appropriate. In response to this signal, the electronic substrate 58 appropriately controls the amount of current flowing through the proportional valve RV and the rotation speed of the combustion fan 46c of the reformer burner 46.
【００３０】その後、改質器４２で生成される改質ガス
の成分が安定したと検知された時間Ｔ６において、メイ
ン基板４０から電子基板５８に燃焼モード切替信号が送
られる。本実施例では、改質器４２の温度によって改質
ガス成分が安定したことを検知する。具体的には、改質
器４２の温度が所定温度（約７００〜８００℃が好適で
ある）になったこと検知した時点でメイン基板４０から
燃焼モード切替信号が送られる。なお、メイン基板４０
で改質器４２の運転開始からの時間が所定時間（約５０
〜７０分が好適である）計時された時点で改質ガス成分
が安定したと検知して燃焼モード切替信号を送ってもよ
い。また、所定値内の温度変動幅（例えば基準値を７５
０℃とした場合に、基準値に対し約±５０℃以内の変動
幅）が所定時間（例えば約５分程度）続いた場合に改質
ガス成分が安定したと検知して燃焼モード切替信号を送
ってもよい。Thereafter, at time T6 when the component of the reformed gas generated in the reformer 42 is detected to be stable, a combustion mode switching signal is sent from the main substrate 40 to the electronic substrate 58. In this embodiment, it is detected from the temperature of the reformer 42 that the reformed gas component is stabilized. More specifically, a combustion mode switching signal is sent from the main substrate 40 when it is detected that the temperature of the reformer 42 has reached a predetermined temperature (approximately 700 to 800 ° C. is preferable). The main board 40
The time from the start of operation of the reformer 42 is a predetermined time (approximately 50
It is possible to detect that the reformed gas component has become stable at the time when the time is measured and send a combustion mode switching signal. Further, a temperature fluctuation range within a predetermined value (for example, a reference value of 75
When the temperature is 0 ° C., if the fluctuation range within about ± 50 ° C. with respect to the reference value continues for a predetermined time (eg, about 5 minutes), it is detected that the reformed gas component is stable, and the combustion mode switching signal is output. You may send it.
【００３１】このように時間Ｔ６に電子基板５８が燃焼
モード切替信号を受信すると、電子基板５８は、他の制
御基板（図示省略）に制御信号を送り、その制御基板は
安全弁ＳＶ４を遮断し、安全弁ＳＶ５とＳＶ６を開放す
るように制御する。この結果、燃料電池３６を通過した
オフガスが、第３配管２３ｃと第４配管２３ｄを通じて
パイロットバーナ５４に供給される。即ち、パイロット
バーナ５４に供給されるガスは、燃料電池３６に入る前
の改質ガスから、燃料電池３６を通過したオフガスに切
替えられる。When the electronic board 58 receives the combustion mode switching signal at time T6, the electronic board 58 sends a control signal to another control board (not shown), and the control board shuts off the safety valve SV4. Control is performed to open the safety valves SV5 and SV6. As a result, the off-gas that has passed through the fuel cell 36 is supplied to the pilot burner 54 through the third pipe 23c and the fourth pipe 23d. That is, the gas supplied to the pilot burner 54 is switched from the reformed gas before entering the fuel cell 36 to the off-gas passing through the fuel cell 36.
【００３２】パイロットバーナ５４に供給するガスをオ
フガスに切替えても、パイロットバーナ５４には、オフ
ガスが直ちに流入せずにオフガス流路内に滞留していた
エア等がまず流入するのが通常である。このため、時間
Ｔ６にパイロットバーナ５４に供給されるガスがオフガ
スに切替えられた後は、上記エア等によってパイロット
バーナ５４は失火する場合がある。このため、本実施例
では、時間Ｔ６にパイロットバーナ５４に供給されるガ
スがオフガスに切替えられた後の所定時間、スパーカ５
０によってパイロットバーナ５４の点火を再度行う。こ
れにより、エア等が流入してパイロットバーナ５４が失
火していても、オフガスを燃焼させることができる。そ
して、パイロットバーナ５４内にオフガスが供給され、
時間Ｔ７でパイロットバーナ５４が再度点火して、パイ
ロットバーナ５４のフレームロッド５２が炎を検知して
オンすると、スパーカ５０が停止する。Even if the gas supplied to the pilot burner 54 is switched to off-gas, it is normal that air or the like that has stayed in the off-gas flow path first flows into the pilot burner 54 without immediately flowing the off-gas. . For this reason, after the gas supplied to the pilot burner 54 is switched to off gas at the time T6, the pilot burner 54 may be misfired by the air or the like. For this reason, in the present embodiment, the sparker 5 is stopped for a predetermined time after the gas supplied to the pilot burner 54 is switched to off gas at the time T6.
If 0, the pilot burner 54 is ignited again. Thus, even if air or the like flows in and the pilot burner 54 is misfired, off-gas can be burned. Then, off-gas is supplied into the pilot burner 54,
At time T7, the pilot burner 54 is ignited again, and when the flame rod 52 of the pilot burner 54 detects the flame and turns on, the sparker 50 stops.
【００３３】その後、上記した改質ガスの場合と同様
に、改質器４２から通過したオフガスの成分が安定した
と検知された時間Ｔ８において、メイン基板４０から電
子基板５８に燃焼モード切替信号が送られる。本実施例
では、メイン基板４０で燃料電池３６の運転開始からの
時間が所定時間（約１０〜５０分が好適である）計時さ
れた時点でオフガス成分が安定したと推定して燃焼モー
ド切替信号を送る。このように時間Ｔ８に電子基板５８
が燃焼モード切替信号を受信すると、電子基板５８は、
安全弁ＳＶ２を開放し、安全弁ＳＶ３を遮断するように
制御する。この結果、燃料電池３６を通過したオフガス
は、第５配管２３ｅを通じて改質器バーナ４６に供給さ
れる。即ち、オフガスの供給先がパイロットバーナ５４
から改質器バーナ４６に切替えられる。Thereafter, as in the case of the reformed gas described above, at time T8 when the component of the off-gas passed from the reformer 42 is detected to be stable, a combustion mode switching signal is sent from the main substrate 40 to the electronic substrate 58. Sent. In this embodiment, when the time from the start of operation of the fuel cell 36 on the main board 40 is measured for a predetermined time (approximately 10 to 50 minutes is preferable), it is estimated that the off-gas component has become stable, and the combustion mode switching signal Send. Thus, at time T8, the electronic substrate 58
When the electronic board 58 receives the combustion mode switching signal,
Control is performed so as to open the safety valve SV2 and shut off the safety valve SV3. As a result, the off-gas that has passed through the fuel cell 36 is supplied to the reformer burner 46 through the fifth pipe 23e. That is, the off-gas supply destination is the pilot burner 54.
Is switched to the reformer burner 46.
【００３４】時間Ｔ８での安全弁ＳＶ２とＳＶ３の切替
え動作によって改質器バーナ４６が失火するおそれがあ
るため、予備動作としてスパーカ５０を作動させる。同
時に、燃焼が停止したパイロットバーナ５４は燃焼ファ
ン５４ｃにより混合室５４ｂ内の未燃ガス等を追い出す
ためにポストパージが行われる。その後、時間Ｔ９にメ
イン基板４０から電子基板５８に運転停止信号が送られ
ると、この信号に応じて電子基板５８は各弁（安全弁Ｓ
Ｖ１、ＳＶ２、ＳＶ５、ＳＶ６、比例弁ＲＶ）を遮断
し、燃料電池発電システムの運転を停止する。ただし、
時間Ｔ９からＴ１０にかけて改質器バーナ４６では、燃
焼ファン４６ｃによりポストパージを行う。Since the reformer burner 46 may be misfired by the switching operation of the safety valves SV2 and SV3 at the time T8, the sparker 50 is operated as a preliminary operation. At the same time, the post-purge is performed on the pilot burner 54 whose combustion has been stopped in order to drive out unburned gas and the like in the mixing chamber 54b by the combustion fan 54c. Thereafter, when an operation stop signal is sent from the main board 40 to the electronic board 58 at a time T9, the electronic board 58 responds to this signal to cause each of the valves (the safety valve S) to operate.
V1, SV2, SV5, SV6, and the proportional valve RV) are shut off, and the operation of the fuel cell power generation system is stopped. However,
From time T9 to T10, post-purge is performed in the reformer burner 46 by the combustion fan 46c.
【００３５】以上、本発明の実施例の燃料電池発電シス
テムについて説明したが、本発明の適用範囲は上記の実
施例になんら限定されるものではない。すなわち、本発
明は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施し
た形態で実施することができる。Although the fuel cell power generation system according to the embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited to the above embodiment. That is, the present invention can be implemented in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.
【図１】本実施例の燃料電池発電システムを示した図。FIG. 1 is a diagram showing a fuel cell power generation system according to an embodiment.
【図２】同システムのタイミングチャートを示した図。FIG. 2 is a diagram showing a timing chart of the system.
【図３】従来の燃料電池発電システムの一部を示した
図。FIG. 3 is a diagram showing a part of a conventional fuel cell power generation system.
Ｖ１、Ｖ２：元弁 ＳＶ１〜ＳＶ６：安全弁 ＲＶ：比例弁 ２２：原燃料ガス供給ユニット ２３ａ〜ｅ：第１〜第５配管 ２４：脱硫器 ２８：ウォータポンプ ３０：シフト部 ３２：選択酸化部 ３４：エアーポンプ ３６：燃料電池 ３８：水供給ユニット ４０：メイン基板 ４２：改質器 ４４：フレームロッド（改質器バーナ用） ４６：改質器バーナ（第１バーナの一例） ４６ａ：バーナ部、４６ｂ：混合室、４６ｃ：燃焼ファ
ン ５０：スパーカ ５２：フレームロッド（パイロットバーナ用） ５４：パイロットバーナ（第２バーナの一例） ５４ａ：バーナ部、５４ｂ：混合室、５４ｃ：燃焼ファ
ン ５８：電子基板V1, V2: Main valves SV1 to SV6: Safety valve RV: Proportional valve 22: Raw fuel gas supply unit 23a to e: First to fifth piping 24: Desulfurizer 28: Water pump 30: Shift unit 32: Selective oxidation unit 34 : Air pump 36: fuel cell 38: water supply unit 40: main substrate 42: reformer 44: frame rod (for reformer burner) 46: reformer burner (one example of first burner) 46 a: burner section, 46b: mixing chamber, 46c: combustion fan 50: sparker 52: frame rod (for pilot burner) 54: pilot burner (an example of a second burner) 54a: burner section, 54b: mixing chamber, 54c: combustion fan 58: electronic substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K017 AA01 AA02 AB02 AB05 AB07 AE03 3K068 AA01 AB21 AB35 EA03 4G040 EA03 EA05 EB03 EB12 EB43 EB44 4G140 EA03 EA05 EB03 EB12 EB43 EB44 5H027 AA02 BA01 BA09 BA17 KK42 MM13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)
Claims (15)
に改質する改質器の加熱方法であり、 炭化水素ガスを一次空気比が高いブンゼン燃焼方式また
は全一次燃焼方式の第１バーナに供給して改質器を加熱
する工程と、 改質器の運転開始時からガス成分が安定するまでの間の
改質ガスを一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全
二次燃焼方式の第２バーナに供給する工程を有する改質
器の加熱方法。1. A heating method for a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas, comprising: a first burner of a Bunsen combustion system or an all-primary combustion system having a high primary air ratio of the hydrocarbon gas. Heating the reformer by supplying the reformed gas from the start of the operation of the reformer until the gas component is stabilized. A method for heating a reformer, comprising a step of supplying to two burners.
に改質して燃料電池に供給する改質器の加熱方法であ
り、 改質器の運転開始時からガス成分が安定するまでの間の
改質ガスを一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全
二次燃焼方式の第２バーナに供給する工程と、 ガス成分が安定した後の改質ガスを燃料電池に供給し、
燃料電池を通過したオフガスを一次空気比が高いブンゼ
ン燃焼方式または全一次燃焼方式の第１バーナに供給し
て改質器を加熱する工程を有する改質器の加熱方法。2. A method of heating a reformer, which reforms a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas and supplies the reformed gas to a fuel cell, from a start of operation of the reformer until a gas component is stabilized. Supplying the reformed gas between the second burner of the Bunsen combustion system or the all-secondary combustion system having a low primary air ratio, and supplying the reformed gas after the gas component is stabilized to the fuel cell;
A method for heating a reformer, comprising: supplying an off-gas passing through a fuel cell to a first burner of a Bunsen combustion system or a full primary combustion system having a high primary air ratio to heat the reformer.
または改質器の温度に関する指標に基づいて、第２バー
ナへの改質ガスの供給を停止する請求項１または２に記
載の改質器の加熱方法。3. Elapsed time from the start of operation of the reformer and / or
The method for heating a reformer according to claim 1 or 2, wherein the supply of the reformed gas to the second burner is stopped based on an index relating to the temperature of the reformer.
に改質して燃料電池に供給する改質器の加熱方法であ
り、 改質ガスを燃料電池に供給開始した時から燃料電池通過
後のオフガス成分が安定するまでの間にオフガスを一次
空気比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼方式の
第２バーナに供給する工程と、 ガス成分が安定した後のオフガスを一次空気比が高いブ
ンゼン燃焼方式または全一次燃焼方式の第１バーナに供
給して改質器を加熱する工程を有する改質器の加熱方
法。4. A heating method of a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas and supplying the reformed gas to a fuel cell, wherein the reformed gas passes through the fuel cell from a time when the supply of the reformed gas to the fuel cell is started. Supplying the off-gas to the second burner of the Bunsen combustion system or the all-secondary combustion system having a low primary air ratio until the subsequent off-gas component is stabilized; and A method for heating a reformer, comprising a step of heating a reformer by supplying it to a first burner of a high Bunsen combustion system or an all-primary combustion system.
づいて、第２バーナへのオフガスの供給を停止する請求
項４に記載の改質器の加熱方法。5. The method for heating a reformer according to claim 4, wherein the supply of the off-gas to the second burner is stopped based on an elapsed time from the start of operation of the fuel cell.
に改質して燃料電池に供給する改質器の加熱方法であ
り、 改質器の運転開始時からガス成分が安定するまでの間の
改質ガスを一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全
二次燃焼方式の第２バーナに供給する工程と、 ガス成分が安定した後の改質ガスを燃料電池に供給し、
改質ガスを燃料電池に供給開始した時からガス成分が安
定するまでの間に燃料電池を通過したオフガスを前記第
２バーナに供給する工程と、 ガス成分が安定した後のオフガスを一次空気比が高いブ
ンゼン燃焼方式または全一次燃焼方式の第１バーナに供
給して改質器を加熱する工程を有する改質器の加熱方
法。6. A method of heating a reformer, which reforms a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas and supplies the reformed gas to a fuel cell, wherein the heating is performed from the start of the operation of the reformer until the gas component is stabilized. Supplying the reformed gas between the second burner of the Bunsen combustion system or the all-secondary combustion system having a low primary air ratio, and supplying the reformed gas after the gas component is stabilized to the fuel cell;
Supplying the off-gas that has passed through the fuel cell to the second burner from the start of supplying the reformed gas to the fuel cell to the time when the gas component is stabilized; And heating the reformer by supplying it to the first burner of the Bunsen combustion system or the all-primary combustion system, which has a high temperature.
に第２バーナの点火を再度行う請求項６に記載の改質器
の加熱方法。7. The method according to claim 6, wherein the ignition of the second burner is performed again after the supply of the off-gas to the second burner is started.
に改質する改質器の加熱装置であり、 一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼方
式の第１バーナと、 一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼方
式の第２バーナと、 炭化水素ガスを第１バーナに供給する第１配管と、 改質ガスを第２バーナに供給する第２配管を備えた改質
器の加熱装置。8. A heating device for a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas, comprising: a first burner of a Bunsen combustion system or an all-primary combustion system having a high primary air ratio; A second burner of a Bunsen or full secondary combustion type having a low ratio, a first pipe for supplying hydrocarbon gas to the first burner, and a second pipe for supplying reformed gas to the second burner; Powder heating device.
に改質して燃料電池に供給する改質器の加熱装置であ
り、 一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼方
式の第１バーナと、 一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼方
式の第２バーナと、 改質ガスを第２バーナに供給する第２配管と、 改質ガスを燃料電池に供給する第３配管と、 燃料電池を通過したオフガスを第１バーナに供給する第
５配管と、 第２配管と第３配管の一方を開放して他方を遮断する切
替え弁を備えた改質器の加熱装置。9. A heating device for a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas and supplying the reformed gas to a fuel cell, wherein the device is a Bunsen combustion system or a primary combustion system having a high primary air ratio. A first burner, a second burner of a Bunsen combustion type or a full secondary combustion type having a low primary air ratio, a second pipe for supplying reformed gas to the second burner, and a third pipe for supplying reformed gas to the fuel cell A heating device for a reformer, comprising: a pipe; a fifth pipe that supplies an off-gas passing through the fuel cell to a first burner; and a switching valve that opens one of a second pipe and a third pipe and shuts off the other.
を切替えて第２配管を遮断して第３配管を開放する請求
項９に記載の改質器の加熱装置。10. The reformer heating device according to claim 9, wherein the switching valve is switched to shut off the second pipe and open the third pipe when the reformed gas component is stabilized.
スに改質して燃料電池に供給する改質器の加熱装置であ
り、 一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼方
式の第１バーナと、 一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼方
式の第２バーナと、 燃料電池を通過したオフガスを第２バーナに供給する第
４配管と、 オフガスを第１バーナに供給する第５配管と、 第４配管と第５配管の一方を開放して他方を遮断する切
替え弁を備えた改質器の加熱装置。11. A heating device for a reformer that reforms a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas and supplies the reformed gas to a fuel cell, wherein the device is a Bunsen combustion system or a primary combustion system having a high primary air ratio. 1 burner, 2nd burner of Bunsen combustion system or all secondary combustion system with low primary air ratio, 4th piping which supplies off gas which passed fuel cell to 2nd burner, and supplies off gas to 1st burner A heating device for a reformer, comprising: a fifth pipe; and a switching valve that opens one of the fourth pipe and the fifth pipe and shuts off the other.
を切替えて第４配管を遮断して第５配管を開放する請求
項１１に記載の改質器の加熱装置。12. The reformer heating apparatus according to claim 11, wherein the switching valve is switched to shut off the fourth pipe and open the fifth pipe when the off-gas component is stabilized.
スに改質して燃料電池に供給する改質器の加熱装置であ
り、 一次空気比が高いブンゼン燃焼方式または全一次燃焼方
式の第１バーナと、 一次空気比が低いブンゼン燃焼方式または全二次燃焼方
式の第２バーナと、 改質ガスを第２バーナに供給する第２配管と、 改質ガスを燃料電池に供給する第３配管と、 燃料電池を通過したオフガスを第２バーナに供給する第
４配管と、 オフガスを第１バーナに供給する第５配管と、 第２配管と第３配管の一方を開放して他方を遮断する第
１切替え弁と、 第４配管と第５配管の一方を開放して他方を遮断する第
２切替え弁を備えた改質器の加熱装置。13. A heating device for a reformer for reforming a hydrocarbon gas into a reformed gas containing hydrogen gas and supplying the reformed gas to a fuel cell, wherein the heating device is a Bunsen combustion system or a primary combustion system having a high primary air ratio. A first burner, a second burner of a Bunsen combustion type or a full secondary combustion type having a low primary air ratio, a second pipe for supplying reformed gas to the second burner, and a third pipe for supplying reformed gas to the fuel cell A pipe, a fourth pipe for supplying the off-gas passing through the fuel cell to the second burner, a fifth pipe for supplying the off-gas to the first burner, and opening one of the second and third pipes and shutting off the other And a second switching valve that opens one of the fourth and fifth pipes and shuts off the other.
え弁を切替えて第２配管を遮断して第３配管を開放し、
オフガス成分が安定した時に第２切替え弁を切替えて第
４配管を遮断して第５配管を開放する請求項１３に記載
の改質器の加熱装置。14. When the reformed gas component is stabilized, the first switching valve is switched to shut off the second pipe and open the third pipe,
14. The heating device for a reformer according to claim 13, wherein the second switching valve is switched to shut off the fourth pipe and open the fifth pipe when the off-gas component is stabilized.
間の間、点火動作を行なう点火装置を備えた請求項１４
に記載の改質器の加熱装置。15. An ignition device for performing an ignition operation for a predetermined time from when the first switching valve is switched.
A heating device for a reformer according to item 1.
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