JP2003132927A - Carbon monoxide removing device for fuel cell generator and its operating method - Google Patents

Carbon monoxide removing device for fuel cell generator and its operating method

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JP2003132927A JP2001329347A JP2001329347A JP2003132927A JP 2003132927 A JP2003132927 A JP 2003132927A JP 2001329347 A JP2001329347 A JP 2001329347A JP 2001329347 A JP2001329347 A JP 2001329347A JP 2003132927 A JP2003132927 A JP 2003132927A
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光昭 中田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon monoxide removing device for a fuel cell generator which suppresses by-product methanation reaction amount on a partial load operation and prevent the efficiency decrease of the fuel cell generator owing to that. SOLUTION: The carbon monoxide removing device for the fuel cell generator containing therein a catalyst to reduce carbon monoxide amount included in a fuel gas including hydrogen and carbon monoxide by methanation-catalyzed reaction, has a means to change contacting amount of the fuel gas and the methanation catalyst.

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、水素を含有する
燃料ガスから、前記燃料ガス中に含まれる一酸化炭素
を、メタン化触媒反応を利用して低減する燃料電池発電
装置用一酸化炭素除去器に関し、特に供給ガス流量が減
少する際の、副生メタン化反応の抑制に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to removal of carbon monoxide from a hydrogen-containing fuel gas by utilizing a methanation catalytic reaction to reduce carbon monoxide contained in the fuel gas. The present invention relates to a reactor, and particularly to suppression of by-product methanation reaction when the supply gas flow rate decreases.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、例えば特開平5−251104
号公報に示された、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素
を、メタン化触媒反応を利用して低減する従来の一酸化
炭素除去器を用いた燃料電池発電システムの構成図であ
る。図9において、1は燃料極、2は改質器、3は一酸
化炭素変成器、3Fは一酸化炭素変成器3で得られた改
質ガス、4はメタン化反応器である。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-251104.
FIG. 3 is a configuration diagram of a fuel cell power generation system using a conventional carbon monoxide remover that reduces carbon monoxide contained in a fuel gas by utilizing a methanation catalytic reaction, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-242242. In FIG. 9, 1 is a fuel electrode, 2 is a reformer, 3 is a carbon monoxide shift converter, 3F is a reformed gas obtained by the carbon monoxide shift converter 3, and 4 is a methanation reactor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のメ
タン化触媒反応を利用した燃料電池発電装置用一酸化炭
素除去器では、燃料電池発電装置が発電量、供給燃料ガ
ス量を、全負荷運転に対して一時的に少なくする部分負
荷運転を行う際に、燃料水素を消費して生成する副生メ
タン化反応量が増大し、燃料電池発電装置の効率を低下
させるという問題点があった。
In the carbon monoxide remover for a fuel cell power generator using the conventional methanation catalytic reaction as described above, the fuel cell power generator sets the power generation amount and the supplied fuel gas amount to the full load. There was a problem that the amount of by-product methanation reaction generated by consuming fuel hydrogen was increased and the efficiency of the fuel cell power generation device was reduced when the partial load operation was temporarily reduced. .

【0004】この発明は、前記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、部分負荷運転を行う際の
副生メタン化反応量を抑制し、これによる燃料電池発電
装置の効率低下を防ぐことのできる燃料電池発電装置用
一酸化炭素除去器及び運転方法を提供することを目的と
するものである。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and suppresses the amount of by-product methanation reaction during partial load operation, which reduces the efficiency of the fuel cell power generator. It is an object of the present invention to provide a carbon monoxide remover for a fuel cell power generation device and an operating method capable of preventing the above.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器は、燃料ガスに対
するメタン化触媒の接触量を変化させる手段を持つこと
を特徴とするものであり、この手段を用いた場合、燃料
ガスのメタン化触媒反応量を変化させることが可能とな
る。本発明の請求項2に係る燃料電池発電装置用一酸化
炭素除去器は、メタン化触媒層における燃料ガス通過方
向に対し、途中部分で燃料ガスを取り出して一酸化炭素
除去器出口に送るバイパス手段を持つことを特徴とする
ものであり、この手段を用いた場合、燃料ガスに対する
メタン化触媒の接触量を変化させることが可能となる。
本発明の請求項3に係る燃料電池発電装置用一酸化炭素
除去器は、並行に接続した複数のメタン化反応部と、少
なくとも一つ以上のメタン化反応部に対する燃料ガス供
給量を変化させる手段を持つことを特徴とするものであ
り、この手段を用いた場合、燃料ガスに対するメタン化
触媒の接触量を変化させることが可能となる。本発明の
請求項4に係る運転方法は、燃料電池発電装置が燃料ガ
ス量を全負荷運転に対して少なくする部分負荷運転を行
う際に、燃料ガスに対するメタン化触媒の接触量を制限
するものである。本発明の請求項5に係る運転方法は、
燃料電池発電装置が燃料ガス量を全負荷運転に対して少
なくする部分負荷運転を行う際に、メタン化触媒層の途
中部分で燃料ガスを取り出して一酸化炭素除去器出口に
送る燃料ガスのバイパス手段を用いるものである。この
手段を用いた場合、燃料ガスに対するメタン化触媒の接
触量を制限することが可能となる。本発明の請求項6に
係る運転方法は、燃料電池発電装置が燃料ガス量を全負
荷運転に対して少なくする部分負荷運転を行う際に、並
行に接続した複数のメタン化反応部の、少なくとも一つ
以上のメタン化反応部に対する燃料ガス供給量を制限す
る手段を用いるものである。この手段を用いた場合、燃
料ガスに対するメタン化触媒の接触量を制限することが
可能となる。本発明の請求項7に係る燃料電池発電装置
用一酸化炭素除去器は、相互に独立して触媒層温度を調
整する複数の温度調節手段を持つことを特徴とするもの
であり、この手段を用いた場合、燃料ガスのメタン化触
媒層温度を変化させることが可能となる。本発明の請求
項8に係る燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器は、相
互に独立して触媒層温度を調整する複数の温度調節手段
を持ち、少なくともその一つは、メタン化触媒層におけ
る燃料ガス通過方向に対し、部分的に限定した範囲の触
媒層温度調節機能を持つことを特徴とするものであり、
この手段を用いた場合、燃料ガスの通過方向に対し限定
した範囲の触媒層温度を変化させることが可能となる。
本発明の請求項9に係る運転方法は、燃料電池発電装置
が燃料ガス量を全負荷運転に対して少なくする部分負荷
運転を行う際に、温度調節手段を用いてメタン化触媒温
度を下げるものである。本発明の請求項10に係る運転
方法は、燃料電池発電装置が燃料ガス量を全負荷運転に
対して少なくする部分負荷運転を行う際に、温度調節手
段を用いてメタン化触媒層における燃料ガス通過方向に
対し、限定した範囲のメタン化触媒温度を下げるもので
ある。本発明の請求項11に係る運転方法は、燃料電池
発電装置が燃料ガス量を全負荷運転に対して少なくする
部分負荷運転を行う際に、改質器に供給する原燃料流量
に対する水蒸気流量比を増加させるものである。この手
段を用いた場合、メタン化触媒温度を下げることが可能
である。本発明の請求項12に係る運転方法は、メタン
化反応部と、一酸化炭素燃焼部と、メタン化触媒反応部
と一酸化炭素燃焼部との中間に酸素含有ガス供給手段に
より構成される一酸化除去器と、を備えた燃料電池発電
装置であって、一酸化炭素除去器に供給される燃料ガス
が一定値を超えた場合に、メタン化触媒反応部と一酸化
炭素燃焼部との間に空気、または酸素を含有するガスを
導入するものである。本発明の請求項13に係る燃料電
池発電装置は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載
の燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器を備えてなる。
A carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 1 of the present invention is characterized by having means for changing the contact amount of a methanation catalyst with respect to a fuel gas. Therefore, when this means is used, it is possible to change the methanation catalytic reaction amount of the fuel gas. The carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 2 of the present invention is a bypass means for extracting the fuel gas at an intermediate portion with respect to the fuel gas passage direction in the methanation catalyst layer and sending it to the outlet of the carbon monoxide remover. When this means is used, the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas can be changed.
A carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 3 of the present invention comprises a plurality of methanation reaction parts connected in parallel, and a means for changing the amount of fuel gas supplied to at least one or more methanation reaction parts. When this means is used, the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas can be changed. The operating method according to claim 4 of the present invention limits the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas when the fuel cell power generator performs the partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than the full load operation. Is. A driving method according to claim 5 of the present invention is
When the fuel cell power generator performs partial load operation to reduce the amount of fuel gas compared to full load operation, it is a bypass of the fuel gas taken out at the middle part of the methanation catalyst layer and sent to the outlet of the carbon monoxide remover. It uses a means. When this means is used, it is possible to limit the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas. According to a sixth aspect of the present invention, when the fuel cell power generation device performs a partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than the full load operation, at least a plurality of methanation reaction parts connected in parallel is used. A means for limiting the amount of fuel gas supplied to one or more methanation reaction sections is used. When this means is used, it is possible to limit the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas. The carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 7 of the present invention is characterized by having a plurality of temperature adjusting means for adjusting the temperature of the catalyst layer independently of each other. When used, it is possible to change the temperature of the methanation catalyst layer of the fuel gas. A carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 8 of the present invention has a plurality of temperature adjusting means for adjusting the temperature of the catalyst layer independently of each other, at least one of which is provided in the methanation catalyst layer. It is characterized by having a catalyst layer temperature adjusting function in a partially limited range with respect to the fuel gas passage direction,
When this means is used, it becomes possible to change the catalyst layer temperature within a limited range with respect to the passage direction of the fuel gas.
In the operating method according to claim 9 of the present invention, the temperature of the methanation catalyst is lowered by using the temperature adjusting means when the fuel cell power generator performs the partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than the full load operation. Is. In the operating method according to claim 10 of the present invention, when the fuel cell power generation device performs the partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than the full load operation, the fuel gas in the methanation catalyst layer is used by using the temperature adjusting means. It lowers the methanation catalyst temperature in a limited range with respect to the passage direction. The operating method according to claim 11 of the present invention is the steam flow rate ratio to the raw fuel flow rate to be supplied to the reformer when the fuel cell power generator performs the partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than the full load operation. Is to increase. When this means is used, it is possible to lower the methanation catalyst temperature. According to a twelfth aspect of the present invention, in the operating method, the oxygen-containing gas supply means is provided between the methanation reaction section, the carbon monoxide combustion section, and the methanation catalytic reaction section and the carbon monoxide combustion section. A fuel cell power generation device comprising: an oxidizer and a carbon monoxide combustor when the fuel gas supplied to the carbon monoxide remover exceeds a certain value. Air or a gas containing oxygen is introduced into. A fuel cell power generator according to a thirteenth aspect of the present invention comprises the carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to any one of the first to third aspects.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は本発明の実
施の形態1による燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器
の構成図である。図において、1〜4は前記従来装置と
同一のものである。5はメタン化反応器4に含まれるメ
タン化触媒層の途中部分で燃料ガスを取り出して出口に
送るのに用いるバイパス弁、6はバイパスした燃料ガス
を流す配管、7は遮断弁である。メタン化触媒はアルミ
ナに担持されたRu触媒を用い、一酸化炭素除去器に充
填して使用している。メタン化反応の適正な触媒動作温
度は150℃〜300℃である。ここで燃料ガス中の一
酸化炭素は(1)式に示すメタン化反応により除去する
ことが可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. 1 is a configuration diagram of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 to 4 are the same as the conventional device. Reference numeral 5 is a bypass valve used to take out the fuel gas at an intermediate portion of the methanation catalyst layer included in the methanation reactor 4 and send it to the outlet, 6 is a pipe for flowing the bypassed fuel gas, and 7 is a shutoff valve. As the methanation catalyst, a Ru catalyst supported on alumina is used, which is filled in a carbon monoxide remover for use. A suitable catalyst operating temperature for the methanation reaction is 150 ° C to 300 ° C. Here, carbon monoxide in the fuel gas can be removed by the methanation reaction shown in the equation (1).

【0007】・CO+3H2→CH4+H2O ---(1)CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O --- (1)

【0008】しかし、同時に(2)式に示す副生メタン
化反応が生じ、改質器にて生成した水素を消費し燃料電
池発電装置の効率を低下させることになる。
However, at the same time, a by-product methanation reaction represented by the formula (2) occurs, and the hydrogen produced in the reformer is consumed to reduce the efficiency of the fuel cell power generator.

【0009】 ・CO2+4H2→CH4+2H2O ---(2)CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O --- (2)

【0010】表1に本反応器における、燃料模擬ガス
(水素80%、炭酸ガス20%、一酸化炭素0.5%)を
10%加湿して流した場合の一酸化炭素除去性能を示
す。メタン化反応の触媒層温度は225℃に設定した。
ここでガス濃度はドライガス基準である。燃料模擬ガス
の供給流量は、全負荷運転を模擬した空間速度(供給し
ているガス流量を触媒体積で除したもの[1/h])で
6000/hの場合と、部分負荷運転(供給燃料ガス流
量50%)を模擬した空間速度が3000/hの場合に
ついて、それぞれの反応特性を示す。
Table 1 shows the carbon monoxide removal performance in this reactor when a fuel simulation gas (80% hydrogen, 20% carbon dioxide, 0.5% carbon monoxide) was humidified and flowed at 10%. The catalyst layer temperature of the methanation reaction was set to 225 ° C.
Here, the gas concentration is based on dry gas. The supply flow rate of the fuel simulation gas is 6000 / h in the space velocity simulating the full load operation (gas flow rate being supplied divided by the catalyst volume [1 / h]) and the partial load operation (supply fuel The respective reaction characteristics are shown when the space velocity simulating a gas flow rate of 50%) is 3000 / h.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】表1より、従来のメタン化触媒反応を利用
した一酸化炭素除去器では、全負荷運転時に1.2%の
副生メタン化反応量があるのに対し、燃料ガスの供給流
量を半分にした部分負荷運転時には2.3%の副生メタ
ン化反応量があるのが分かる。 ここで副生メタンは
(2)式に示す反応により生成するものであるが、燃料
ガスの供給流量が減少する部分負荷時には相対的に燃料
ガスに対するメタン化触媒の接触量が増加するため、副
生メタン生成濃度が増加する。これにより、改質器にて
生成した水素を余分に消費し、燃料電池発電装置の効率
を低下させることになる。実施の形態1による一酸化炭
素除去器の場合、部分負荷運転時にはバイパス弁5を開
け、遮断弁7を閉じることにより、燃料ガスに対するメ
タン化触媒の接触量を減少させる。これにより部分負荷
運転時の空間速度を定格運転時の6000に近づけるこ
とが可能であり、副生メタン化反応量を抑制する機能を
持つ。
From Table 1, in the conventional carbon monoxide scavenger utilizing the methanation catalytic reaction, there is 1.2% by-product methanation reaction amount at full load operation, whereas the fuel gas supply flow rate is It can be seen that there is 2.3% by-product methanation reaction amount in the half-load operation. Here, the by-product methane is generated by the reaction shown in the equation (2), but the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas increases relatively at the time of partial load when the supply flow rate of the fuel gas decreases. The raw methane production concentration increases. As a result, the hydrogen generated in the reformer is excessively consumed, and the efficiency of the fuel cell power generator is reduced. In the case of the carbon monoxide remover according to the first embodiment, the bypass valve 5 is opened and the shutoff valve 7 is closed during the partial load operation to reduce the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas. This allows the space velocity during partial load operation to approach 6000 during rated operation, and has a function of suppressing the amount of by-product methanation reaction.

【0013】実施の形態2.図2は本発明の実施の形態
2による燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器の構成図
である。図において、1〜4は前記従来装置と同一のも
のである。5a〜5cはメタン化触媒層の途中部分で燃
料ガスを取り出して出口に送るのに用いるバイパス弁、
6a〜6cはバイパスした燃料ガスを流す配管、7は遮
断弁である。実施の形態2による一酸化炭素除去器の場
合、部分負荷運転時の燃料ガス供給量に応じてバイパス
弁5a〜5cを開け、遮断弁7を閉じることにより、燃
料ガスに対するメタン化触媒の接触量を減少させ、空間
速度を定格運転時の例えば6000/hに維持すること
が可能となる。表2に燃料ガス供給量に対するバイパス
弁の切り替え位置の関係を示す。これにより部分負荷時
に燃料ガス供給量が変化した場合でも、副生メタン化反
応量を一定に抑制する機能を持つ。
Embodiment 2. 2 is a configuration diagram of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a second embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 4 are the same as the conventional device. 5a to 5c are bypass valves used to take out fuel gas in the middle part of the methanation catalyst layer and send it to the outlet,
6a to 6c are pipes for flowing the bypassed fuel gas, and 7 is a shutoff valve. In the case of the carbon monoxide remover according to the second embodiment, by opening the bypass valves 5a to 5c and closing the shutoff valve 7 according to the fuel gas supply amount during the partial load operation, the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas is increased. And the space velocity can be maintained at, for example, 6000 / h during the rated operation. Table 2 shows the relationship between the fuel gas supply amount and the bypass valve switching position. As a result, even if the fuel gas supply amount changes during partial load, it has the function of suppressing the by-product methanation reaction amount to a constant value.

【0014】[0014]

【表2】 [Table 2]

【0015】実施の形態3.図3は本発明の実施の形態
3による燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器の構成図
である。図において、1〜3は前記従来装置と同一のも
のである。4a〜4bはメタン化反応部、7は遮断弁で
ある。本実施例では2つの独立した反応部を並列につな
ぎ、遮断弁7を備えていることにより、メタン化反応部
4aへの燃料供給を制限し、燃料ガスに対するメタン化
触媒の接触量を減少させることが可能となる。これによ
り、例えば燃料供給量が定格運転時の50%の部分負荷
運転時において空間速度を定格運転時の値(6000/
h)に近づけることが可能であり、副生メタン化反応量
を抑制する機能を持つ。
Embodiment 3. 3 is a configuration diagram of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a third embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 3 are the same as the conventional device. 4a-4b are methanation reaction parts, and 7 is a shutoff valve. In the present embodiment, two independent reaction parts are connected in parallel and the shutoff valve 7 is provided, so that the fuel supply to the methanation reaction part 4a is limited and the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas is reduced. It becomes possible. As a result, for example, during partial load operation where the fuel supply amount is 50% of the rated operation, the space velocity is the value at the rated operation (6000 /
It is possible to approach h) and has a function of suppressing the amount of by-product methanation reaction.

【0016】実施の形態4.図4は本発明の実施の形態
4による燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器の構成図
である。図において、1〜4は前記従来装置と同一のも
のである。メタン化反応器4は例えば一酸化炭素転化器
3との熱交換による温度調節手段を持ち、8は追加的な
温度調節手段である補助冷却部、9は例えば水等の冷却
媒体を流す補助冷却配管である。図5に、本触媒におけ
る燃料模擬ガス(水素80%、炭酸ガス20%、一酸化
炭素0.5%)を10%加湿して流した場合の一酸化炭
素除去性能の温度依存性を、全負荷運転を模擬した空間
速度で6000/hの場合と、部分負荷運転(供給燃料
模擬ガス流量50%)を模擬した空間速度が3000/
hの場合について示す。図5より、メタン化反応の触媒
層温度を225℃に設定した従来のメタン化触媒反応を
利用した一酸化炭素除去器では、燃料模擬ガスの供給流
量を半分にした部分負荷運転時には2.3%の副生メタ
ン化反応量があるのに対し、部分負荷運転時に補助冷却
部により200℃に触媒層温度を冷却することにより、
一酸化炭素を許容濃度まで除去しつつ副生メタン化反応
量を0.7%まで抑制できることが分かる。
Fourth Embodiment 4 is a configuration diagram of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, 1 to 4 are the same as the conventional device. The methanation reactor 4 has, for example, temperature adjusting means by heat exchange with the carbon monoxide converter 3, 8 is an auxiliary cooling section which is an additional temperature adjusting means, and 9 is auxiliary cooling in which a cooling medium such as water flows. It is piping. Fig. 5 shows the temperature dependence of the carbon monoxide removal performance when the fuel simulation gas (80% hydrogen, 20% carbon dioxide, 0.5% carbon monoxide) in this catalyst was humidified and flowed at 10%. The space velocity simulating the load operation is 6000 / h, and the space velocity simulating the partial load operation (supply fuel simulation gas flow rate 50%) is 3000 / h.
The case of h is shown. From FIG. 5, in the carbon monoxide remover using the conventional methanation catalytic reaction in which the catalyst layer temperature of the methanation reaction was set to 225 ° C., 2.3 was used during the partial load operation in which the supply flow rate of the fuel simulation gas was halved. % By-product methanation reaction amount, by cooling the catalyst layer temperature to 200 ° C. by the auxiliary cooling unit during partial load operation,
It can be seen that the amount of by-product methanation reaction can be suppressed to 0.7% while removing carbon monoxide to an allowable concentration.

【0017】実施の形態5.図6は本発明の実施の形態
5による燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器の構成図
である。図において、1〜4は前記従来装置と同一のも
のである。8は追加的な温度調節手段である補助冷却
部、9は例えば水等の冷却媒体を流す補助冷却配管であ
る。図6より、メタン化反応の触媒層温度を150℃以
下に設定した場合、副生メタンの反応はほとんど生じな
いことが分かる。したがって、メタン化触媒層の一部分
を補助冷却部によって150℃以下の温度に冷却するこ
とにより無機能化し、実質のメタン化触媒反応の空間速
度を上げることが可能である。表3に本反応器におけ
る、燃料模擬ガス(水素80%、炭酸ガス20%、一酸
化炭素0.5%)を10%加湿して流した場合の一酸化
炭素除去性能を示す。メタン化反応の触媒層温度は22
5℃に設定し、部分負荷時の補助冷却部の触媒層温度は
100℃に設定した。燃料模擬ガスの供給流量は、全負
荷運転を模擬した空間速度で6000/hの場合と、部
分負荷運転(供給燃料模擬ガス流量50%)を模擬した
空間速度が3000/hの場合について、それぞれの反
応特性を示す。
Embodiment 5. 6 is a configuration diagram of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, 1 to 4 are the same as the conventional device. Reference numeral 8 is an auxiliary cooling section which is an additional temperature adjusting means, and 9 is an auxiliary cooling pipe through which a cooling medium such as water flows. From FIG. 6, it can be seen that when the catalyst layer temperature of the methanation reaction is set to 150 ° C. or lower, the reaction of by-product methane hardly occurs. Therefore, a part of the methanation catalyst layer can be made nonfunctional by cooling it to a temperature of 150 ° C. or lower by the auxiliary cooling unit, and the space velocity of the substantial methanation catalyst reaction can be increased. Table 3 shows the carbon monoxide removal performance in this reactor when a fuel simulation gas (80% hydrogen, 20% carbon dioxide, 0.5% carbon monoxide) was humidified and flowed at 10%. The catalyst layer temperature of the methanation reaction is 22.
The temperature of the catalyst layer was set to 5 ° C., and the temperature of the catalyst layer of the auxiliary cooling section during partial load was set to 100 ° C. The supply flow rate of the fuel simulation gas is 6000 / h in the space velocity simulating the full load operation, and is 3000 / h in the space velocity simulating the partial load operation (supply fuel simulation gas flow rate 50%). The reaction characteristics of

【0018】[0018]

【表3】 [Table 3]

【0019】表3より、従来のメタン化触媒反応を利用
した一酸化炭素除去器では、全負荷運転時に1.2%の
副生メタン化反応量があるのに対し、燃料模擬ガスの供
給流量を半分にした部分負荷運転時には2.3%の副生
メタン化反応量があるのが分かる。この場合燃料電池発
電装置の効率を低下させることになる。これに対し、実
施の形態5による一酸化炭素除去器の場合、部分負荷運
転時には補助冷却部8に冷却媒体である水を流し、メタ
ン化触媒層を部分的に温度を下げることにより、メタン
化反応触媒を一部無機能化することで実質の空間速度を
定格運転時の6000/hに近づけることが可能であ
り、これにより副生メタン化反応量を抑制する機能を持
つ。
From Table 3, in the carbon monoxide remover using the conventional methanation catalytic reaction, there is 1.2% by-product methanation reaction amount at full load operation, whereas the supply flow rate of the fuel simulation gas is It can be seen that there is a 2.3% by-product methanation reaction amount in the partial load operation that halves the above. In this case, the efficiency of the fuel cell power generator is reduced. On the other hand, in the case of the carbon monoxide remover according to the fifth embodiment, during the partial load operation, water serving as a cooling medium is caused to flow through the auxiliary cooling unit 8 to partially lower the temperature of the methanation catalyst layer, so that the methanation is performed. By partially making the reaction catalyst non-functional, it is possible to make the actual space velocity close to 6000 / h at the time of rated operation, which has the function of suppressing the amount of by-product methanation reaction.

【0020】実施の形態6.図7は本発明の実施の形態
6による燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器の構成図
である。図において、1〜4は前記従来装置と同一のも
のである。4aはメタン化反応部、10は一酸化炭素燃
焼部、11は酸素含有ガス導入配管である。メタン化反
応部4aはアルミナに担持されたRu触媒の充填層から
なり、それに続く一酸化炭素燃焼部10にもRu触媒が
充填されている。図8に本反応器における、燃料模擬ガ
ス(水素80%、炭酸ガス20%、一酸化炭素0.5%)
を10%加湿して流した場合の一酸化炭素除去性能を示
す。メタン化反応部の触媒層温度は225℃に設定し、
燃料模擬ガス流量(空間速度)を変化させた場合の反応
特性を示す。空間速度が8000/hまでは酸素含有ガ
スである空気を導入することなく低一酸化炭素濃度まで
除去することが可能である。さらに、供給ガス流量が多
い場合にも、酸素含有ガス導入配管より、空気を導入
(空燃比=3)にすることによりCO濃度を十分低減できる
ことができることがわかった。 すなわち、本実施の形
態では、空間速度が8000/hの流量までは、一酸化
炭素の酸化反応を伴わないため、従来の低流量から一酸
化炭素の燃焼を伴う、一酸化炭素除去器に比較し、熱効
率の低下を防止することができることがわかった。一
方、空間速度が8000/hを越えた場合にも、空燃比
を適切な値にすることにより、電池運転可能なガスを供
給することができることがわかる。本実施の形態では、
メタン化、一酸化炭素により発生する熱は空気中へ放熱
していたが、吸熱反応である、改質反応部と熱交換する
構造の改質器では、より熱効率が向上することはいうま
でもない。本実施の形態で用いた触媒、触媒量では、空
間速度が8000にて、空気を入れ始めたが、異なる触
媒、触媒充填量ではこの値が上下することはいうまでも
ない。さらに、出口一酸化炭素濃度や流量を検出してこ
れらの増加に応じた空気の導入量を制御することも有効
であることはいうまでもない。本実施の形態では、酸素
含有ガスとして空気の導入の例を示したが、水蒸気はシ
フト反応を促進する分子であり、酸素と共に導入するこ
とにより、さらに一酸化炭素濃度を低減する効果がある
ことはいうまでもない。
Sixth Embodiment FIG. 7 is a configuration diagram of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, 1 to 4 are the same as the conventional device. 4a is a methanation reaction part, 10 is a carbon monoxide combustion part, and 11 is an oxygen-containing gas introduction pipe. The methanation reaction part 4a is composed of a packed layer of Ru catalyst supported on alumina, and the carbon monoxide combustion part 10 subsequent thereto is also packed with Ru catalyst. Fig. 8 shows a fuel simulation gas (80% hydrogen, 20% carbon dioxide, 0.5% carbon monoxide) in this reactor.
Shows the carbon monoxide removal performance when flowing 10% humidified. The catalyst layer temperature of the methanation reaction section is set to 225 ° C,
The reaction characteristics when the flow rate (space velocity) of the simulated fuel gas is changed are shown. Up to a space velocity of 8000 / h, it is possible to remove to a low carbon monoxide concentration without introducing air, which is an oxygen-containing gas. Furthermore, it was found that the CO concentration can be sufficiently reduced by introducing air (air-fuel ratio = 3) from the oxygen-containing gas introduction pipe even when the supply gas flow rate is high. That is, in the present embodiment, since the carbon monoxide oxidation reaction is not accompanied until the space velocity reaches the flow rate of 8000 / h, compared with the conventional carbon monoxide remover that involves the combustion of carbon monoxide from a low flow rate. However, it has been found that it is possible to prevent a decrease in thermal efficiency. On the other hand, even when the space velocity exceeds 8000 / h, it is understood that the gas capable of operating the battery can be supplied by setting the air-fuel ratio to an appropriate value. In this embodiment,
The heat generated by methanation and carbon monoxide was radiated to the air, but it goes without saying that a reformer with a structure that exchanges heat with the reforming reaction part, which is an endothermic reaction, will improve the thermal efficiency. Absent. With the catalyst and the catalyst amount used in the present embodiment, air started to be introduced at a space velocity of 8000, but it goes without saying that this value fluctuates with different catalysts and catalyst loading amounts. Furthermore, it goes without saying that it is also effective to detect the concentration and flow rate of carbon monoxide at the outlet and control the amount of air introduced according to these increases. In this embodiment mode, an example of introducing air as an oxygen-containing gas is shown; however, water vapor is a molecule that promotes a shift reaction, and when introduced together with oxygen, it has the effect of further reducing the carbon monoxide concentration. Needless to say.

【0021】本発明により、メタン化反応による一酸化
炭素除去の副反応により、部分負荷時に燃料水素を消費
して余分に生成するメタン量を抑制することができ、燃
料電池での水素利用率の上昇に伴う効率の低下を押さえ
られる利点がある。また、実施の形態6による場合、一
定の改質ガス流量以下の時にのみメタン化による一酸化
炭素除去を行う構成を取るため、メタン化触媒の使用量
を少なくすることができる。そのため一酸化炭素除去装
置の小型化を図ることができる。
According to the present invention, by the side reaction of carbon monoxide removal by the methanation reaction, it is possible to consume the fuel hydrogen at the time of partial load and suppress the amount of methane produced in excess, and to reduce the hydrogen utilization rate in the fuel cell. There is an advantage that the decrease in efficiency due to the increase can be suppressed. Further, according to the sixth embodiment, since the carbon monoxide is removed by methanation only when the flow rate of the reformed gas is less than a certain value, the amount of methanation catalyst used can be reduced. Therefore, the carbon monoxide removing device can be downsized.

【0022】[0022]

【発明の効果】請求項1の発明は、水素及び一酸化炭素
を含有する燃料ガスから、メタン化触媒反応により前記
燃料ガス中に含まれる一酸化炭素を低減する触媒を内部
に備えた燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器におい
て、燃料ガスに対するメタン化触媒の接触量を変化させ
る手段を持つことを特徴とする燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器であるので、燃料ガスのメタン化触媒反応
量を変化させることが可能となり、部分負荷運転を行う
際の副生メタン化反応量を抑制し、これによる燃料電池
発電装置の効率低下を防ぐことができる。
According to the invention of claim 1, a fuel cell is provided with a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas by a methanation catalytic reaction from the fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide. A carbon monoxide remover for a power generator, which has a means for changing the amount of contact of the methanation catalyst with respect to the fuel gas. It is possible to change the reaction amount, suppress the by-product methanation reaction amount when performing partial load operation, and prevent the efficiency of the fuel cell power generation device from decreasing due to this.

【0023】請求項2の発明は、前記手段として、メタ
ン化触媒層における燃料ガス通過方向に対し、途中部分
で燃料ガスを取り出して一酸化炭素除去器出口に送るバ
イパス手段を持つことを特徴とする請求項1記載の燃料
電池発電装置用一酸化炭素除去器であるので、燃料ガス
のメタン化触媒反応量を変化させることが可能となり、
部分負荷運転を行う際の副生メタン化反応量を抑制し、
これによる燃料電池発電装置の効率低下を防ぐことがで
きる。
According to the second aspect of the present invention, as the means, there is provided a bypass means for extracting the fuel gas at an intermediate portion in the fuel gas passage direction in the methanation catalyst layer and sending it to the outlet of the carbon monoxide remover. Since it is the carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 1, it becomes possible to change the methanation catalytic reaction amount of the fuel gas,
Suppresses the amount of by-product methanation reaction during partial load operation,
This can prevent the efficiency of the fuel cell power generator from being lowered.

【0024】請求項3の発明は、前記手段として、並行
に接続した複数のメタン化反応部と、少なくとも一つ以
上のメタン化反応部に対する燃料ガス供給量を変化させ
る手段を持つことを特徴とする請求項1記載の燃料電池
発電装置用一酸化炭素除去器であるので、燃料ガスのメ
タン化触媒反応量を変化させることが可能となり、部分
負荷運転を行う際の副生メタン化反応量を抑制し、これ
による燃料電池発電装置の効率低下を防ぐことができ
る。
According to the invention of claim 3, as the means, there are provided a plurality of methanation reaction sections connected in parallel and a means for changing the fuel gas supply amount to at least one or more methanation reaction sections. The carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 1, wherein the methanation catalytic reaction amount of the fuel gas can be changed, and the by-product methanation reaction amount at the time of partial load operation can be changed. It is possible to suppress the deterioration of the efficiency of the fuel cell power generation device.

【0025】請求項4の発明は、水素及び一酸化炭素を
含有する燃料ガスから、メタン化触媒反応により前記燃
料ガス中に含まれる一酸化炭素を低減する触媒を内部に
備えた燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器の運転方法
において、燃料電池発電装置が燃料ガス量を全負荷運転
に対して少なくする部分負荷運転を行う際に、燃料ガス
に対するメタン化触媒の接触量を制限する前記運転方法
であるので、燃料ガスのメタン化触媒反応量を変化させ
ることが可能となり、部分負荷運転を行う際の副生メタ
ン化反応量を抑制し、これによる燃料電池発電装置の効
率低下を防ぐことができる。
According to a fourth aspect of the invention, a fuel cell power generator is provided with a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide by a methanation catalytic reaction. In the method of operating a carbon monoxide remover for use in a fuel cell power generation device, when performing a partial load operation in which a fuel gas power generation amount is smaller than a full load operation, the operation for limiting the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas is performed. Since it is a method, it is possible to change the reaction amount of the methanation catalyst of the fuel gas, suppress the amount of the by-product methanation reaction during partial load operation, and prevent the efficiency of the fuel cell power generator from decreasing due to this. You can

【0026】請求項5の発明は、前記制限を行う手段と
して、メタン化触媒層の途中部分で燃料ガスを取り出し
て一酸化炭素除去器出口に送る燃料ガスのバイパス手段
を用いる請求項4記載の運転方法であるので、燃料ガス
に対するメタン化触媒の接触量を制限することが可能と
なり、部分負荷運転を行う際の副生メタン化反応量を抑
制し、これによる燃料電池発電装置の効率低下を防ぐこ
とができる。
According to a fifth aspect of the present invention, as the means for performing the restriction, a fuel gas bypass means for extracting the fuel gas in the middle portion of the methanation catalyst layer and sending the fuel gas to the outlet of the carbon monoxide remover is used. Since this is an operating method, it is possible to limit the amount of contact of the methanation catalyst with respect to the fuel gas, suppress the amount of by-product methanation reaction during partial load operation, and thereby reduce the efficiency of the fuel cell power generator. Can be prevented.

【0027】請求項6の発明は、前記制限を行う手段と
して、並行に接続した複数のメタン化反応部を持ち、少
なくとも一つ以上のメタン化反応部に対する燃料ガス供
給量を制限する手段を用いる請求項4記載の運転方法で
あるので、燃料ガスに対するメタン化触媒の接触量を制
限することが可能となり、部分負荷運転を行う際の副生
メタン化反応量を抑制し、これによる燃料電池発電装置
の効率低下を防ぐことができる。
According to the sixth aspect of the present invention, as the means for limiting, a means having a plurality of methanation reaction sections connected in parallel and limiting the amount of fuel gas supplied to at least one or more methanation reaction sections is used. According to the operating method of claim 4, it is possible to limit the contact amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas, suppress the amount of by-product methanation reaction during partial load operation, and thereby generate fuel cell power. It is possible to prevent the efficiency of the device from decreasing.

【0028】請求項7の発明は、水素及び一酸化炭素を
含有する燃料ガスから、メタン化触媒反応により前記燃
料ガス中に含まれる一酸化炭素を低減する触媒を内部に
備えた燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器において、
相互に独立して触媒層温度を調整する複数の温度調節手
段を持つことを特徴とする燃料電池発電装置用一酸化炭
素除去器であるので、燃料ガスのメタン化触媒層温度を
変化させることが可能となり、部分負荷運転を行う際の
副生メタン化反応量を抑制し、これによる燃料電池発電
装置の効率低下を防ぐことができる。
According to a seventh aspect of the present invention, a fuel cell power generator is provided with a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide by a methanation catalytic reaction. Carbon monoxide remover for
Since the carbon monoxide remover for a fuel cell power generator is characterized by having a plurality of temperature adjusting means for adjusting the catalyst layer temperature independently of each other, it is possible to change the methanation catalyst layer temperature of the fuel gas. This makes it possible to suppress the amount of by-product methanation reaction during the partial load operation, and prevent the efficiency of the fuel cell power generation device from decreasing due to this.

【0029】請求項8の発明は、前記温度調節手段の少
なくとも一つは、メタン化触媒層における燃料ガス通過
方向に対し、限定した範囲の触媒層温度調節機能を持つ
ことを特徴とする請求項7記載の燃料電池発電装置用一
酸化炭素除去器であるので、燃料ガスの通過方向に対し
限定した範囲の触媒層温度を変化させることが可能とな
り、部分負荷運転を行う際の副生メタン化反応量を抑制
し、これによる燃料電池発電装置の効率低下を防ぐこと
ができる。
The invention of claim 8 is characterized in that at least one of the temperature adjusting means has a catalyst layer temperature adjusting function within a limited range with respect to a fuel gas passage direction in the methanation catalyst layer. Since it is the carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to 7, it becomes possible to change the temperature of the catalyst layer within a limited range with respect to the passage direction of the fuel gas, and by-product methanation during partial load operation It is possible to suppress the reaction amount and prevent a decrease in efficiency of the fuel cell power generation device due to this.

【0030】請求項9の発明は、水素及び一酸化炭素を
含有する燃料ガスから、メタン化触媒反応により前記燃
料ガス中に含まれる一酸化炭素を低減する触媒を内部に
備えた燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器の運転方法
において、燃料電池発電装置が燃料ガス量を全負荷運転
に対して少なくする部分負荷運転を行う際に、温度調節
手段を用いてメタン化触媒温度を下げる前記運転方法で
あるので、部分負荷運転を行う際の副生メタン化反応量
を抑制し、これによる燃料電池発電装置の効率低下を防
ぐことができる。
According to a ninth aspect of the present invention, a fuel cell power generator is provided with a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide by a methanation catalytic reaction. In the method for operating a carbon monoxide remover for a fuel cell, the fuel cell power generator is configured to lower the methanation catalyst temperature by using a temperature adjusting means when performing a partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than a full load operation. Since it is a method, it is possible to suppress the amount of by-product methanation reaction during partial load operation, and to prevent the efficiency of the fuel cell power generation device from decreasing due to this.

【0031】請求項10の発明は、メタン化触媒層にお
ける燃料ガス通過方向に対し、限定した範囲のメタン化
触媒温度を下げる請求項9記載の運転方法であるので、
燃料ガスの通過方向に対し限定した範囲の触媒層温度を
変化させることが可能となり、部分負荷運転を行う際の
副生メタン化反応量を抑制し、これによる燃料電池発電
装置の効率低下を防ぐことができる。
The invention according to claim 10 is the operating method according to claim 9, wherein the methanation catalyst temperature is lowered within a limited range with respect to the fuel gas passage direction in the methanation catalyst layer.
It becomes possible to change the temperature of the catalyst layer within a limited range with respect to the direction of passage of the fuel gas, suppress the amount of by-product methanation reaction during partial load operation, and prevent the efficiency of the fuel cell power generator from decreasing due to this. be able to.

【0032】請求項11の発明は、前記温度調節手段と
して、改質器に供給する原燃料流量に対する水蒸気流量
比を増加させる請求項9記載の運転方法であるので、部
分負荷運転を行う際の副生メタン化反応量を抑制し、こ
れによる燃料電池発電装置の効率低下を防ぐことができ
る。
The invention according to claim 11 is the operating method according to claim 9, wherein the temperature adjusting means increases the steam flow rate ratio to the raw fuel flow rate supplied to the reformer, so that the partial load operation is performed. By suppressing the amount of by-product methanation reaction, it is possible to prevent a decrease in efficiency of the fuel cell power generation device due to this.

【0033】請求項12の発明は、水素及び一酸化炭素
を含有する燃料ガスからメタン化触媒反応により前記燃
料ガス中に含まれる一酸化炭素を低減する触媒を内部に
備えたメタン化反応部と、一酸化炭素燃焼部と、メタン
化反応部と一酸化炭素燃焼部との中間に酸素含有ガス供
給手段から構成される一酸化炭素除去器と、を備えた燃
料電池発電装置の運転方法であって、一酸化炭素除去器
に供給される燃料ガス流量が一定値を超えた場合に、メ
タン化反応部と一酸化炭素燃焼部との間に空気、または
酸素を含有するガスを導入する前記運転方法であるの
で、部分負荷運転を行う際の副生メタン化反応量を抑制
し、これによる燃料電池発電装置の効率低下を防ぐこと
ができる。また、装置の小型化も図ることができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a methanation reaction section having therein a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas by a methanation catalytic reaction from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide. A method of operating a fuel cell power generation device, comprising: a carbon monoxide combustion section; and a carbon monoxide remover comprising an oxygen-containing gas supply means between the methanation reaction section and the carbon monoxide combustion section. The operation of introducing air or a gas containing oxygen between the methanation reaction section and the carbon monoxide combustion section when the flow rate of the fuel gas supplied to the carbon monoxide remover exceeds a certain value. Since it is a method, it is possible to suppress the amount of by-product methanation reaction during partial load operation, and to prevent the efficiency of the fuel cell power generation device from decreasing due to this. Further, the device can be downsized.

【0034】請求項13の発明は、請求項1ないし3の
いずれか1項に記載の燃料電池発電装置用一酸化炭素除
去器を備えたことを特徴とする燃料電池発電装置である
ので、効率低下が防止された燃料電池発電装置を提供す
ることができる。
The invention of claim 13 is a fuel cell power generation device characterized by comprising the carbon monoxide remover for a fuel cell power generation device according to any one of claims 1 to 3; It is possible to provide a fuel cell power generation device in which the decrease is prevented.

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

【図1】 実施の形態1による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の構成を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a first embodiment.

【図2】 実施の形態2による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の構成を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a second embodiment.

【図3】 実施の形態3による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の構成を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a third embodiment.

【図4】 実施の形態4による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の構成を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a fourth embodiment.

【図5】 実施の形態4による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の反応特性を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining reaction characteristics of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a fourth embodiment.

【図6】 実施の形態5による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の構成を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a fifth embodiment.

【図7】 実施の形態6による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の構成を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a sixth embodiment.

【図8】 実施の形態6による燃料電池発電装置用一酸
化炭素除去器の反応特性を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining reaction characteristics of a carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to a sixth embodiment.

【図9】 従来のメタン化反応を利用した燃料電池発電
装置用一酸化炭素除去器の構成を説明するための図であ
る。
FIG. 9 is a view for explaining the configuration of a conventional carbon monoxide remover for a fuel cell power generator using a methanation reaction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料極、2 改質器、3 一酸化炭素変成器、3F
改質ガス、4 メタン化反応器、5 バイパス弁、6
バイパス配管、7 遮断弁、8 補助冷却部、9 補
助冷却配管、10 一酸化炭素燃焼部、11 酸素含有
ガス導入配管。
1 fuel electrode, 2 reformer, 3 carbon monoxide shift converter, 3F
Reformed gas, 4 methanation reactor, 5 bypass valve, 6
By-pass pipe, 7 shut-off valve, 8 auxiliary cooling part, 9 auxiliary cooling pipe, 10 carbon monoxide combustion part, 11 oxygen-containing gas introduction pipe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 洋司 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31 4H060 AA01 AA02 BB15 BB33 CC14 DD01 EE03 GG02 5H027 AA02 BA16 BA17 KK41 MM01   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoji Fujita             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31                 4H060 AA01 AA02 BB15 BB33 CC14                       DD01 EE03 GG02                 5H027 AA02 BA16 BA17 KK41 MM01

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素及び一酸化炭素を含有する燃料ガス
から、メタン化触媒反応により前記燃料ガス中に含まれ
る一酸化炭素を低減する触媒を内部に備えた燃料電池発
電装置用一酸化炭素除去器において、燃料ガスに対する
メタン化触媒の接触量を変化させる手段を持つことを特
徴とする燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器。
1. A method for removing carbon monoxide for a fuel cell power generator, comprising a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas by a methanation catalytic reaction, from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide. A carbon monoxide eliminator for a fuel cell power generator, comprising a means for changing the amount of contact of the methanation catalyst with respect to the fuel gas.
【請求項2】 前記手段として、メタン化触媒層におけ
る燃料ガス通過方向に対し、途中部分で燃料ガスを取り
出して一酸化炭素除去器出口に送るバイパス手段を持つ
ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置用一
酸化炭素除去器。
2. A bypass means for extracting the fuel gas at an intermediate portion of the fuel gas passage direction in the methanation catalyst layer and sending the fuel gas to the outlet of the carbon monoxide remover, as the means. Carbon monoxide eliminator for fuel cell power generators.
【請求項3】 前記手段として、並行に接続した複数の
メタン化反応部と、少なくとも一つ以上のメタン化反応
部に対する燃料ガス供給量を変化させる手段を持つこと
を特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置用一酸化
炭素除去器。
3. The means as claimed in claim 1, which has a plurality of methanation reaction sections connected in parallel, and means for changing the amount of fuel gas supplied to at least one or more methanation reaction sections. Carbon monoxide eliminator for fuel cell power generators.
【請求項4】 水素及び一酸化炭素を含有する燃料ガス
から、メタン化触媒反応により前記燃料ガス中に含まれ
る一酸化炭素を低減する触媒を内部に備えた燃料電池発
電装置用一酸化炭素除去器の運転方法において、燃料電
池発電装置が燃料ガス量を全負荷運転に対して少なくす
る部分負荷運転を行う際に、燃料ガスに対するメタン化
触媒の接触量を制限する前記運転方法。
4. A carbon monoxide removing device for a fuel cell power generator, which comprises a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas by a methanation catalytic reaction, from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide. In the operating method of the reactor, when the fuel cell power generator performs a partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than the full load operation, the operating amount of the methanation catalyst with respect to the fuel gas is limited.
【請求項5】 前記制限を行う手段として、メタン化触
媒層の途中部分で燃料ガスを取り出して一酸化炭素除去
器出口に送る燃料ガスのバイパス手段を用いる請求項4
記載の運転方法。
5. The fuel gas bypass means for extracting the fuel gas in the middle portion of the methanation catalyst layer and sending the fuel gas to the outlet of the carbon monoxide remover is used as the means for performing the restriction.
Driving method described.
【請求項6】 前記制限を行う手段として、並行に接続
した複数のメタン化反応部を持ち、少なくとも一つ以上
のメタン化反応部に対する燃料ガス供給量を制限する手
段を用いる請求項4記載の運転方法。
6. The means for limiting the fuel gas supply amount to at least one or more methanation reaction portions, the plurality of methanation reaction portions connected in parallel, as the means for limiting the fuel gas. how to drive.
【請求項7】 水素及び一酸化炭素を含有する燃料ガス
から、メタン化触媒反応により前記燃料ガス中に含まれ
る一酸化炭素を低減する触媒を内部に備えた燃料電池発
電装置用一酸化炭素除去器において、相互に独立して触
媒層温度を調整する複数の温度調節手段を持つことを特
徴とする燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器。
7. A carbon monoxide removing device for a fuel cell power generator, which comprises a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas by a methanation catalytic reaction from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide. A carbon monoxide eliminator for a fuel cell power generator, which has a plurality of temperature adjusting means for adjusting the temperature of the catalyst layer independently of each other.
【請求項8】 前記温度調節手段の少なくとも一つは、
メタン化触媒層における燃料ガス通過方向に対し、限定
した範囲の触媒層温度調節機能を持つことを特徴とする
請求項7記載の燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器。
8. At least one of the temperature control means comprises:
The carbon monoxide remover for a fuel cell power generator according to claim 7, which has a function of controlling the temperature of the catalyst layer in a limited range with respect to the fuel gas passage direction in the methanation catalyst layer.
【請求項9】 水素及び一酸化炭素を含有する燃料ガス
から、メタン化触媒反応により前記燃料ガス中に含まれ
る一酸化炭素を低減する触媒を内部に備えた燃料電池発
電装置用一酸化炭素除去器の運転方法において、燃料電
池発電装置が燃料ガス量を全負荷運転に対して少なくす
る部分負荷運転を行う際に、温度調節手段を用いてメタ
ン化触媒温度を下げる前記運転方法。
9. A carbon monoxide removing device for a fuel cell power generator, which comprises a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas by a methanation catalytic reaction, from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide. In the operating method of the reactor, when the fuel cell power generation device performs a partial load operation in which the fuel gas amount is smaller than the full load operation, the temperature adjusting means is used to lower the methanation catalyst temperature.
【請求項10】 メタン化触媒層における燃料ガス通過
方向に対し、限定した範囲のメタン化触媒温度を下げる
請求項9記載の運転方法。
10. The operating method according to claim 9, wherein the temperature of the methanation catalyst in a limited range is lowered with respect to the fuel gas passage direction in the methanation catalyst layer.
【請求項11】 前記温度調節手段として、改質器に供
給する原燃料流量に対する水蒸気流量比を増加させる請
求項9記載の運転方法。
11. The operating method according to claim 9, wherein the temperature adjusting means increases the steam flow rate ratio to the raw fuel flow rate supplied to the reformer.
【請求項12】 水素及び一酸化炭素を含有する燃料ガ
スからメタン化触媒反応により前記燃料ガス中に含まれ
る一酸化炭素を低減する触媒を内部に備えたメタン化反
応部と、一酸化炭素燃焼部と、メタン化反応部と一酸化
炭素燃焼部との中間に酸素含有ガス供給手段から構成さ
れる一酸化炭素除去器と、を備えた燃料電池発電装置の
運転方法であって、一酸化炭素除去器に供給される燃料
ガス流量が一定値を超えた場合に、メタン化反応部と一
酸化炭素燃焼部との間に空気、または酸素を含有するガ
スを導入する前記運転方法。
12. A methanation reaction section internally provided with a catalyst for reducing carbon monoxide contained in the fuel gas by a methanation catalytic reaction from a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide, and carbon monoxide combustion. A method for operating a fuel cell power generation device, comprising: a carbon monoxide removal unit configured to include an oxygen-containing gas supply unit between the methanation reaction unit and the carbon monoxide combustion unit. The above operating method, wherein air or a gas containing oxygen is introduced between the methanation reaction section and the carbon monoxide combustion section when the flow rate of the fuel gas supplied to the remover exceeds a certain value.
【請求項13】 請求項1ないし3のいずれか1項に記
載の燃料電池発電装置用一酸化炭素除去器を備えたこと
を特徴とする燃料電池発電装置。
13. A fuel cell power generation device comprising the carbon monoxide remover for a fuel cell power generation device according to any one of claims 1 to 3.
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