JP2007265777A - Fuel cell power generation device - Google Patents
Fuel cell power generation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007265777A JP2007265777A JP2006088721A JP2006088721A JP2007265777A JP 2007265777 A JP2007265777 A JP 2007265777A JP 2006088721 A JP2006088721 A JP 2006088721A JP 2006088721 A JP2006088721 A JP 2006088721A JP 2007265777 A JP2007265777 A JP 2007265777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- reforming
- combustion
- temperature
- selective oxidation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 310
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 429
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 372
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 105
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 240
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 239
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 105
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 72
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 73
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 45
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 28
- 230000008859 change Effects 0.000 description 19
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 16
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 13
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 13
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 241000257465 Echinoidea Species 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012046 side dish Nutrition 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質室と、改質バーナにて燃焼用燃料を燃焼させて、前記改質室を改質処理可能なように加熱する燃焼室とを伝熱可能に並べて備えて、水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成部と、
その燃料ガス生成部にて生成された燃料ガスが供給されて発電する燃料電池と、
運転を制御する制御手段とが設けられ、
その制御手段が、通常運転モードにおいて、前記燃料電池の発電出力を目標出力に調節するように前記改質室への原燃料の供給量を調節し、且つ、前記改質室の温度が設定適正温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成された燃料電池発電装置に関する。
The present invention comprises a reforming chamber that generates a reforming treatment gas containing hydrogen gas as a main component by reforming a supplied hydrocarbon-based raw fuel and steam, and a combustion fuel in a reforming burner. A combustion gas generating section for generating a fuel gas mainly composed of hydrogen gas, comprising a combustion chamber that is combusted and heated so that the reforming chamber can be subjected to a reforming process;
A fuel cell that is supplied with the fuel gas generated in the fuel gas generator and generates power;
Control means for controlling the operation,
In the normal operation mode, the control means adjusts the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber so as to adjust the power generation output of the fuel cell to the target output, and the temperature of the reforming chamber is set appropriately. The present invention relates to a fuel cell power generator configured to adjust a supply amount of combustion fuel to the reforming burner so as to reach a temperature.
かかる燃料電池発電装置は、燃焼室において、改質バーナにて燃焼用燃料を燃焼させることにより改質室を改質処理可能なように加熱し、且つ、そのように加熱する状態で、改質室において、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成することにより、水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成し、その生成燃料ガスを燃料電池に供給して、その燃料電池にて発電させるように構成したものである。
そして、通常運転モードにおいては、燃料電池の発電出力を目標出力に調節するように改質室への原燃料の供給量を調節し、且つ、改質室の温度が設定適正温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成してある。
Such a fuel cell power generation apparatus heats the reforming chamber so that the reforming chamber can be reformed by burning the fuel for combustion in the reforming burner, and in such a state that the reforming is performed. In the chamber, a fuel gas mainly composed of hydrogen gas is generated by reforming the supplied hydrocarbon-based raw fuel and steam to produce a reformed gas mainly composed of hydrogen gas. The generated fuel gas is supplied to the fuel cell, and the fuel cell is configured to generate electric power.
In the normal operation mode, the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber is adjusted so that the power generation output of the fuel cell is adjusted to the target output, and the temperature of the reforming chamber is set to the set appropriate temperature. The supply amount of the fuel for combustion to the reforming burner is adjusted.
このような燃料電池発電装置において、従来は、改質室の温度を検出する改質温度センサを設け、その改質温度センサの検出情報に基づいて、改質室の温度が設定適正温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成していた(例えば、特許文献1参照。)。 In such a fuel cell power generation device, conventionally, a reforming temperature sensor for detecting the temperature of the reforming chamber is provided, and the temperature of the reforming chamber becomes a set appropriate temperature based on detection information of the reforming temperature sensor. In this way, the supply amount of the fuel for combustion to the reforming burner is adjusted (see, for example, Patent Document 1).
ところで、このような燃料電池発電装置は、燃焼室において改質バーナにて燃焼用燃料を燃焼させることにより発生する熱を改質室に伝熱させることにより、改質室を設定適正温度になるように加熱するものであるので、改質バーナに供給する燃焼用燃料の供給量を変更調節したとしても、その燃焼用燃料の供給量の変更調節が改質室の温度変化に反映されるまでには時間がかかり、改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節による改質室の温度調節の応答性が低い。 By the way, in such a fuel cell power generation device, the heat generated by burning the fuel for combustion in the reforming burner in the combustion chamber is transferred to the reforming chamber, so that the reforming chamber reaches a set appropriate temperature. Even if the amount of combustion fuel supplied to the reforming burner is changed and adjusted, the change adjustment of the amount of fuel supplied to the reforming burner is reflected in the temperature change in the reforming chamber. Takes a long time, and the responsiveness of adjusting the temperature of the reforming chamber by changing and adjusting the amount of fuel supplied to the reforming burner is low.
そして、従来では、改質室の温度を検出する改質温度センサの検出情報に基づいて、改質室の温度が設定適正温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するものであるので、改質室の温度が変動することに伴って、その温度変動に対応すべく改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を変更調節しても、その改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節による改質室の温度調節の応答性が低いことから、改質室の温度が調節されるまでには時間がかかることになって、改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節が過剰に行われてしまう傾向がある。従って、このように改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節が過剰に行われると、改質室の温度が変動し易くなるので、改質室における原燃料の改質処理を安定して行い難い、延いては、燃料ガスの生成を安定して行い難いという問題があった。
ちなみに、改質室における原燃料の改質処理が不安定になると、改質処理ガスの組成が変動し易く、延いては、燃料ガスの組成を適切に維持し難くなる。
Conventionally, based on the detection information of the reforming temperature sensor that detects the temperature of the reforming chamber, the amount of fuel supplied to the reforming burner is adjusted so that the temperature of the reforming chamber becomes the set appropriate temperature. Therefore, even if the supply amount of the fuel for combustion to the reforming burner is changed and adjusted to cope with the temperature fluctuation as the temperature of the reforming chamber fluctuates, Since the responsiveness of the temperature adjustment of the reforming chamber by adjusting the supply amount of combustion fuel is low, it takes time until the temperature of the reforming chamber is adjusted. There is a tendency for the fuel supply amount to be changed and adjusted excessively. Accordingly, if the change and adjustment of the amount of fuel supplied to the reforming burner is excessively performed in this way, the temperature of the reforming chamber tends to fluctuate, so that the reforming process of the raw fuel in the reforming chamber is stabilized. However, there is a problem that it is difficult to stably generate the fuel gas.
Incidentally, when the reforming process of the raw fuel in the reforming chamber becomes unstable, the composition of the reforming process gas tends to fluctuate, and it becomes difficult to maintain the composition of the fuel gas appropriately.
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転時間の経過に拘わらず、燃料ガスの生成を安定して行い得る燃料電池発電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell power generator capable of stably generating fuel gas regardless of the operating time.
本発明の燃料電池発電装置は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質室と、改質バーナにて燃焼用燃料を燃焼させて、前記改質室を改質処理可能なように加熱する燃焼室とを伝熱可能に並べて備えて、水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成部と、
その燃料ガス生成部にて生成された燃料ガスが供給されて発電する燃料電池と、
運転を制御する制御手段とが設けられ、
その制御手段が、通常運転モードにおいて、前記燃料電池の発電出力を目標出力に調節するように前記改質室への原燃料の供給量を調節し、且つ、前記改質室の温度が設定適正温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成されたものであって、
第1特徴構成は、前記改質室の温度を検出する改質室温度検出手段と前記燃焼室の温度を検出する燃焼室温度検出手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記通常運転モードにおいて、前記燃料電池の目標出力の大きさに応じた前記燃焼室の目標燃焼室温度を予め定めた出力対燃焼室温度情報と、前記燃料電池の目標出力とに基づいて目標燃焼室温度を求めて、前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記燃焼室の温度が求めた前記目標燃焼室温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成され、及び、
改質用調節モードに切り換え自在に構成されて、その改質用調節モードにおいて、前記燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように前記改質室への原燃料の供給量を調節して維持し、且つ、前記改質室温度検出手段の検出情報と前記燃焼室温度検出手段の検出情報とに基づいて、前記改質室の温度を前記設定適正温度にするための前記燃焼室の温度を求めるべく、前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を変更調節して、求めた前記燃焼室の温度に基づいて前記出力対燃焼室温度情報を修正するように構成されている点を特徴とする。
A fuel cell power generator according to the present invention includes a reforming chamber that generates a reforming treatment gas containing hydrogen gas as a main component by reforming a supplied hydrocarbon-based raw fuel and water vapor, and a reforming burner. Combustion fuel is burned and a combustion chamber that heats the reforming chamber so that it can be reformed is arranged side by side so that heat can be transferred, and fuel gas generation that generates fuel gas mainly composed of hydrogen gas And
A fuel cell that is supplied with the fuel gas generated in the fuel gas generator and generates power;
Control means for controlling the operation,
In the normal operation mode, the control means adjusts the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber so as to adjust the power generation output of the fuel cell to the target output, and the temperature of the reforming chamber is set appropriately. It is configured to adjust the amount of fuel supplied to the reforming burner so as to reach a temperature,
The first characteristic configuration is provided with reforming chamber temperature detection means for detecting the temperature of the reforming chamber and combustion chamber temperature detection means for detecting the temperature of the combustion chamber,
In the normal operation mode, the control means outputs a predetermined combustion chamber temperature information for the combustion chamber according to the magnitude of the target output of the fuel cell, and the target output of the fuel cell. The target combustion chamber temperature is obtained based on the combustion chamber temperature detection means, and based on the detection information of the combustion chamber temperature detection means, the combustion fuel to the reforming burner is set so that the temperature of the combustion chamber becomes the obtained target combustion chamber temperature. And is configured to adjust the supply amount of
It is configured to be switchable to the reforming adjustment mode, and in the reforming adjustment mode, the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber is set so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. The combustion for adjusting and maintaining the temperature of the reforming chamber to the set appropriate temperature based on the detection information of the reforming chamber temperature detection means and the detection information of the combustion chamber temperature detection means In order to obtain the temperature of the chamber, the supply amount of the fuel for combustion to the reforming burner is changed and adjusted, and the output versus combustion chamber temperature information is corrected based on the obtained temperature of the combustion chamber. It is characterized by that.
即ち、通常運転モードにおいては、燃料電池の目標出力の大きさに応じた燃焼室の目標燃焼室温度を予め定めた出力対燃焼室温度情報と、燃料電池の目標出力とに基づいて目標燃焼室温度を求めて、燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、燃焼室の温度が求めた目標燃焼室温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節する。
又、改質用調節モードに切り換えると、その改質用調節モードにおいては、燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室への原燃料の供給量を調節して維持し、且つ、改質室温度検出手段の検出情報と燃焼室温度検出手段の検出情報とに基づいて、改質室の温度を設定適正温度にするための燃焼室の温度を求めるべく、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を変更調節して、求めた燃焼室の温度に基づいて出力対燃焼室温度情報を修正する。
That is, in the normal operation mode, the target combustion chamber temperature is determined based on output-combustion chamber temperature information in which the target combustion chamber temperature of the combustion chamber according to the magnitude of the target output of the fuel cell is predetermined and the target output of the fuel cell. The temperature is obtained, and the amount of combustion fuel supplied to the reforming burner is adjusted based on the detection information of the combustion chamber temperature detecting means so that the temperature of the combustion chamber becomes the calculated target combustion chamber temperature.
In addition, when switching to the reforming adjustment mode, the supply amount of raw fuel to the reforming chamber is adjusted so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. To improve the temperature of the combustion chamber so that the temperature of the reforming chamber becomes the set appropriate temperature based on the detection information of the reforming chamber temperature detection means and the detection information of the combustion chamber temperature detection means. The supply amount of the combustion fuel to the quality burner is changed and adjusted, and the output-combustion chamber temperature information is corrected based on the obtained combustion chamber temperature.
つまり、燃料電池の目標出力が大きくなると、改質室における改質処理量が多くなるので、その改質室の温度を設定適正温度に維持するには、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を多くして燃焼室の温度を高くすることになり、燃料電池の目標出力と改質室を設定適正温度にするための燃焼室の温度との間には所定の関係がある。
そして、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を変更調節すると、その燃焼用燃料の供給量の変更調節が速やかに燃焼室の温度の変更調節に反映されるので、改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節による燃焼室の温度調節の応答性が高い。
In other words, as the target output of the fuel cell increases, the amount of reforming treatment in the reforming chamber increases, so in order to maintain the temperature of the reforming chamber at the set appropriate temperature, supply of combustion fuel to the reforming burner The amount is increased to raise the temperature of the combustion chamber, and there is a predetermined relationship between the target output of the fuel cell and the temperature of the combustion chamber for setting the reforming chamber to a set appropriate temperature.
If the supply amount of the combustion fuel to the reforming burner is changed and adjusted, the change adjustment of the combustion fuel supply amount is immediately reflected in the change adjustment of the temperature of the combustion chamber. Responsiveness of the temperature control of the combustion chamber by changing the fuel supply amount.
そこで、燃料電池の目標出力の大きさと改質室を設定適正温度にするための燃焼室の温度との関係を、予め出力対燃焼室温度情報として定める。
そして、通常運転モードにおいては、出力対燃焼室温度情報と燃料電池の目標出力とに基づいて目標燃焼室温度を求めて、燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、燃焼室の温度が求めた目標燃焼室温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するようにすることにより、改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節による燃焼室の温度調節の応答性が高いことから、改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節が過剰に行われるのを防止することができる。そして、このように改質バーナへの燃焼用燃料供給量の変更調節が過剰に行われるのを防止することができることにより、燃焼室の温度を、改質室の温度を設定適正温度にするための目標燃焼室温度に維持し易くなるので、改質室の温度変動を抑制して改質室の温度を設定適正温度に維持し易くなり、改質室における改質処理を安定化させることができる。
Therefore, the relationship between the magnitude of the target output of the fuel cell and the temperature of the combustion chamber for setting the reforming chamber to the set appropriate temperature is determined in advance as output versus combustion chamber temperature information.
In the normal operation mode, the target combustion chamber temperature is obtained based on the output versus combustion chamber temperature information and the target output of the fuel cell, and the combustion chamber temperature is obtained based on the detection information of the combustion chamber temperature detection means. Of combustion chamber temperature adjustment by adjusting the amount of fuel supplied to the reformer burner by adjusting the amount of fuel supplied to the reformer burner so that the target combustion chamber temperature reaches the target temperature Therefore, it is possible to prevent excessive change and adjustment of the amount of fuel supplied for combustion to the reforming burner. In addition, in this way, it is possible to prevent the change and adjustment of the fuel supply amount for combustion to the reforming burner from being excessively performed, so that the temperature of the combustion chamber is set to the setting appropriate temperature. Therefore, it is easy to maintain the reforming chamber temperature at the set appropriate temperature by suppressing the temperature fluctuation of the reforming chamber, and to stabilize the reforming process in the reforming chamber. it can.
ところで、改質室には、改質反応用触媒を充填してあり、その改質反応用触媒の触媒活性や改質反応用触媒の充填状態は、運転時間の経過に伴って変動するので、改質室を設定適正温度にするための燃焼室の温度が運転時間の経過に伴って変化する虞がある。 By the way, the reforming chamber is filled with a reforming reaction catalyst, and the catalytic activity of the reforming reaction catalyst and the charging state of the reforming reaction catalyst vary with the passage of operation time. There is a possibility that the temperature of the combustion chamber for setting the reforming chamber to the set appropriate temperature may change as the operation time elapses.
そこで、改質用調節モードに切り換え自在に構成して、その改質用調節モードにおいては、燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室への原燃料の供給量を調節して維持する状態で、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を変更調節して、その変更調節の間における改質室温度検出手段の検出情報と燃焼室温度検出手段の検出情報とに基づいて、改質室の温度を設定適正温度にするための燃焼室の温度を求める。
つまり、燃料電池のパラメータ修正用の目標出力に応じた量の原燃料を設定適正温度に維持する状態で改質処理できるように、改質室を加熱するための燃焼室の温度を求めることができる。
Therefore, the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber is configured so that it can be switched to the reforming adjustment mode, and in the reforming adjustment mode, the power generation output of the fuel cell is set to the target output for parameter correction. In this state, the amount of fuel supplied to the reforming burner is changed and adjusted, and the detection information of the reforming chamber temperature detection means and the detection information of the combustion chamber temperature detection means during the change adjustment Based on the above, the temperature of the combustion chamber for setting the temperature of the reforming chamber to the set appropriate temperature is obtained.
That is, it is possible to obtain the temperature of the combustion chamber for heating the reforming chamber so that the reforming process can be performed while maintaining the amount of raw fuel corresponding to the target output for parameter correction of the fuel cell at the set appropriate temperature. it can.
そして、そのようにして求めた燃焼室の温度に基づいて、出力対燃焼室温度情報を修正すると、その時点における改質反応用触媒の触媒活性や改質反応用触媒の充填状態を反映した出力対燃焼室温度情報とすることができる。 Then, when the output-to-combustion chamber temperature information is corrected based on the temperature of the combustion chamber thus obtained, the output reflecting the catalytic activity of the reforming reaction catalyst and the filling state of the reforming reaction catalyst at that time It can be used as combustion chamber temperature information.
そして、以降の通常運転モードにおいては、改質用調節モードにて修正した出力対燃焼室温度情報に基づいて、燃料電池の目標出力の大きさに応じた燃焼室の目標燃焼室温度を求めて、燃焼室の温度がその求めた目標燃焼室温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節することにより、運転時間の経過に拘わらず、改質室の温度変動を抑制して改質室の温度を設定適正温度に維持し易くなり、改質室における改質処理を安定化させることができ、延いては、燃料ガスの生成を安定化させることができる。
ちなみに、改質室における改質処理を安定化させることにより、改質処理ガスの組成を安定化させることができ、延いては、燃料ガスの組成を適切に維持することができる。
従って、運転時間の経過に拘わらず、燃料ガスの生成を安定して行い得る燃料電池発電装置を提供することができるようになった。
In the subsequent normal operation mode, the target combustion chamber temperature of the combustion chamber corresponding to the magnitude of the target output of the fuel cell is obtained based on the output-combustion chamber temperature information corrected in the reforming adjustment mode. By controlling the amount of fuel supplied to the reforming burner so that the combustion chamber temperature reaches the target combustion chamber temperature, the temperature fluctuation of the reforming chamber is suppressed regardless of the operating time. Thus, the temperature of the reforming chamber can be easily maintained at the set appropriate temperature, the reforming process in the reforming chamber can be stabilized, and the generation of fuel gas can be stabilized.
Incidentally, by stabilizing the reforming process in the reforming chamber, the composition of the reforming process gas can be stabilized, and the composition of the fuel gas can be maintained appropriately.
Therefore, it has become possible to provide a fuel cell power generator capable of stably generating fuel gas regardless of the passage of operating time.
第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記改質室にて改質処理された改質処理ガス中の一酸化炭素を選択酸化用送風手段にて供給される選択酸化用空気にて選択的に酸化する選択酸化室と、その選択酸化室の温度を検出する選択酸化室温度検出手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記通常運転モードにおいて、前記燃料電池の目標出力の大きさに応じた選択酸化用空気の目標流量を予め定めた出力対選択酸化用空気流量情報と、前記燃料電池の目標出力とに基づいて目標流量を求めて、前記選択酸化室に供給される選択酸化用空気の流量が求めた前記目標流量になるように前記選択酸化用送風手段の回転速度を調節するように構成され、及び、
選択酸化用調節モードに切り換え自在に構成されて、その選択酸化用調節モードにおいて、前記燃料電池の発電出力を前記パラメータ修正用の目標出力にするように前記改質室への原燃料の供給量を調節して維持し、且つ、前記選択酸化室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記選択酸化室の温度を設定適正温度にするための選択酸化用空気の流量を求めるべく、前記選択酸化用送風手段の回転速度を変更調節して、求めた選択酸化用空気の流量に基づいて前記出力対選択酸化用空気流量情報を修正するように構成されている点を特徴とする。
In addition to the first feature configuration, the second feature configuration is
A selective oxidation chamber that selectively oxidizes carbon monoxide in the reforming process gas reformed in the reforming chamber with selective oxidation air supplied by a selective oxidation blower, and the selective oxidation thereof And a selective oxidation chamber temperature detecting means for detecting the chamber temperature,
In the normal operation mode, the control means outputs a predetermined oxidation target air flow rate information in accordance with a target output magnitude of the fuel cell, and a target output of the fuel cell. And the rotational speed of the selective oxidation blowing means is adjusted so that the flow rate of the selective oxidation air supplied to the selective oxidation chamber becomes the calculated target flow rate. ,as well as,
The supply amount of the raw fuel to the reforming chamber is configured to be switchable to the selective oxidation adjustment mode, and in the selective oxidation adjustment mode, the power generation output of the fuel cell is set to the target output for parameter correction. The selective oxidation is performed in order to obtain the flow rate of the selective oxidation air for setting the temperature of the selective oxidation chamber to the set appropriate temperature based on the detection information of the selective oxidation chamber temperature detecting means. The rotational speed of the air blowing means is changed and adjusted, and the output vs. selective oxidation air flow rate information is corrected based on the obtained flow rate of selective oxidation air.
即ち、選択酸化室において、改質室にて改質処理された改質処理ガス中の一酸化炭素が選択酸化用送風手段にて供給される選択酸化用空気にて選択的に酸化されるので、一酸化炭素ガスの含有率がより小さい燃料ガスを生成することができる。 That is, in the selective oxidation chamber, carbon monoxide in the reformed gas that has been reformed in the reforming chamber is selectively oxidized by the selective oxidizing air supplied by the selective oxidizing air blowing means. A fuel gas having a smaller carbon monoxide gas content can be produced.
そして、通常運転モードにおいては、燃料電池の目標出力の大きさに応じた選択酸化用空気の目標流量を予め定めた出力対選択酸化用空気流量情報と、燃料電池の目標出力とに基づいて目標流量を求めて、選択酸化室に供給される選択酸化用空気の流量が求めた目標流量になるように選択酸化用送風手段の回転速度を調節する。
又、選択酸化用調節モードに切り換えると、その選択酸化用調節モードにおいては、燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室への原燃料の供給量を調節して維持し、且つ、選択酸化室温度検出手段の検出情報に基づいて、選択酸化室の温度を設定適正温度にするための選択酸化用空気の流量を求めるべく、選択酸化用送風手段の回転速度を変更調節して、求めた選択酸化用空気の流量に基づいて前記出力対選択酸化用空気流量情報を修正する。
In the normal operation mode, the target flow rate of the selective oxidation air corresponding to the magnitude of the target output of the fuel cell is determined based on the predetermined output versus selective oxidation air flow rate information and the target output of the fuel cell. The flow rate is obtained, and the rotational speed of the selective oxidation blower is adjusted so that the flow rate of the selective oxidation air supplied to the selective oxidation chamber becomes the obtained target flow rate.
In addition, when switching to the selective oxidation adjustment mode, in the selective oxidation adjustment mode, the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber is adjusted so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. The rotational speed of the selective oxidation blower means is maintained in order to obtain the flow rate of the selective oxidation air for maintaining the temperature of the selective oxidation chamber at the set appropriate temperature based on the detection information of the selective oxidation chamber temperature detection means. By changing and adjusting, the output versus selective oxidation air flow rate information is corrected based on the obtained flow rate of selective oxidation air.
つまり、燃料電池の目標出力が大きくなると、選択酸化室にて選択酸化処理する対象の改質処理ガスの量が多くなるので、選択酸化室に供給する選択酸化用空気の流量を多くする必要があり、燃料電池の目標出力と選択酸化処理を適切に行わせるための選択酸化用空気の流量との間には所定の関係がある。
そこで、そのような燃料電池の目標出力と選択酸化処理を適切に行わせるための選択酸化用空気の流量との関係を、予め、出力対選択酸化用空気流量情報として定める。
そして、通常運転モードにおいては、出力対選択酸化用空気流量情報と燃料電池の目標出力とに基づいて目標流量を求めて、選択酸化室への選択酸化用空気の流量が求めた目標流量になるように選択酸化用送風手段の回転速度を調節するようにすることにより、燃料電池の目標出力の変更調節に応じて、選択酸化室における選択酸化処理を適切に行わせることができる。
In other words, when the target output of the fuel cell increases, the amount of the reforming process gas to be selectively oxidized in the selective oxidation chamber increases, so it is necessary to increase the flow rate of the selective oxidation air supplied to the selective oxidation chamber. There is a predetermined relationship between the target output of the fuel cell and the flow rate of the selective oxidation air for appropriately performing the selective oxidation treatment.
Therefore, the relationship between the target output of such a fuel cell and the flow rate of the selective oxidation air for appropriately performing the selective oxidation process is determined in advance as output versus selective oxidation air flow rate information.
In the normal operation mode, the target flow rate is obtained based on the output versus selective oxidation air flow rate information and the target output of the fuel cell, and the flow rate of the selective oxidation air to the selective oxidation chamber becomes the obtained target flow rate. Thus, by adjusting the rotational speed of the selective oxidation blowing means, the selective oxidation treatment in the selective oxidation chamber can be appropriately performed in accordance with the change adjustment of the target output of the fuel cell.
ところで、選択酸化室へ供給する選択酸化用空気の流量調節は、例えば、選択酸化室へ選択酸化用空気を供給する選択酸化用送風手段における回転速度と送風量との関係を予め定めておいて、その関係に基づいて選択酸化用送風手段の回転速度を調節したり、あるいは、選択酸化室へ供給される選択酸化用空気の流量を検出する流量計を設けて、その流量計の検出情報に基づいて選択酸化用送風手段の回転速度を調節することにより行う。
しかしながら、運転時間の経過に伴って、選択酸化用送風手段の特性や流量計の特性が変動する虞があり、選択酸化用送風手段の制御条件が同じであっても、選択酸化室に供給される実際の選択酸化用空気の流量が変動する虞がある。
By the way, the flow rate adjustment of the selective oxidation air supplied to the selective oxidation chamber is performed by, for example, predetermining the relationship between the rotational speed and the blowing amount in the selective oxidation blowing means for supplying the selective oxidation air to the selective oxidation chamber. Based on the relationship, the flow rate of the selective oxidation air blowing means is adjusted, or a flow meter for detecting the flow rate of the selective oxidation air supplied to the selective oxidation chamber is provided. Based on this, the rotational speed of the selective oxidation blowing means is adjusted.
However, as the operating time elapses, the characteristics of the selective oxidation blowing means and the flowmeter may change, and even if the control conditions of the selective oxidation blowing means are the same, they are supplied to the selective oxidation chamber. The actual flow rate of selective oxidation air may fluctuate.
一方、選択酸化室において選択酸化処理を適切に行わせるには、選択酸化室の温度を所定の設定適切温度に維持する必要がある。 On the other hand, in order to appropriately perform the selective oxidation treatment in the selective oxidation chamber, it is necessary to maintain the temperature of the selective oxidation chamber at a predetermined set appropriate temperature.
そこで、選択酸化用調節モードに切り換え自在に構成して、その選択酸化用調節モードにおいては、燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室への原燃料の供給量を調節して維持する状態で、選択酸化用送風手段の回転速度を変更調節して、その変更調節の間における選択酸化室温度検出手段の検出情報に基づいて、選択酸化室の温度を設定適正温度にするための選択酸化用空気の流量を求める。ちなみに、選択酸化室への選択酸化用空気の流量調節を選択酸化用送風手段における回転速度と送風量との関係に基づいて行う場合は、選択酸化室の温度を設定適正温度にするための選択酸化用空気の流量は、選択酸化用送風手段の回転速度を代用して求め、選択酸化室への選択酸化用空気の流量調節を流量計の検出情報に基づいて行う場合は、選択酸化室の温度を設定適正温度にするための選択酸化用空気の流量は、流量計の検出値にて求める。 Therefore, the control mode can be switched to the selective oxidation adjustment mode. In the selective oxidation adjustment mode, the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber is set so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. Adjusting and maintaining the rotational speed of the selective oxidation blowing means, and adjusting the temperature of the selective oxidation chamber based on the detection information of the selective oxidation chamber temperature detection means during the change adjustment The flow rate of the selective oxidation air to obtain the temperature is obtained. By the way, when adjusting the flow rate of selective oxidation air to the selective oxidation chamber based on the relationship between the rotational speed and the amount of blown air in the selective oxidation blowing means, the selection for setting the temperature of the selective oxidation chamber to the set appropriate temperature The flow rate of the oxidizing air is obtained by substituting the rotational speed of the selective oxidizing air blowing means, and when the flow rate of the selective oxidizing air to the selective oxidizing chamber is adjusted based on the detection information of the flow meter, The flow rate of the selective oxidation air for setting the temperature to the set appropriate temperature is obtained from the detected value of the flow meter.
つまり、燃料電池のパラメータ修正用の目標出力に応じた量の原燃料を改質処理して生成される改質処理ガスを適切に選択酸化するための選択酸化用空気の流量を求めることができる。 That is, the flow rate of the selective oxidizing air for appropriately selectively oxidizing the reformed gas generated by reforming the amount of raw fuel corresponding to the target output for parameter correction of the fuel cell can be obtained. .
そして、そのようにして求めた選択酸化室の温度を設定適正温度にするための選択酸化用空気の流量に基づいて、出力対選択酸化用空気流量情報を修正すると、その時点における選択酸化用送風手段の特性や流量計の特性を反映した出力対選択酸化用空気流量情報とすることができる。 Then, based on the flow rate of the selective oxidation air for setting the temperature of the selective oxidation chamber thus obtained to the set appropriate temperature, if the output versus selective oxidation air flow rate information is corrected, the selective oxidation air flow at that time is corrected. It is possible to obtain output versus selective oxidation air flow rate information reflecting the characteristics of the means and the characteristics of the flowmeter.
そして、以降の通常運転モードにおいては、選択酸化用調節モードにて修正した出力対選択酸化用空気流量情報に基づいて、燃料電池の目標出力の大きさに応じた選択酸化用空気の流量を求めて、選択酸化室に供給される選択酸化用空気の流量がその求めた流量になるように選択酸化用送風手段の回転速度を調節することにより、運転時間の経過に拘わらず、選択酸化室において燃料電池の目標出力に応じて選択酸化処理を適切に行わせることができるようになる。
従って、運転時間の経過に拘わらず、より一層一酸化炭素ガス含有率の小さい燃料ガスの生成を安定して行うことができるようになった。
In the subsequent normal operation mode, the flow rate of the selective oxidation air corresponding to the magnitude of the target output of the fuel cell is obtained based on the output versus selective oxidation air flow rate information corrected in the selective oxidation adjustment mode. Thus, by adjusting the rotational speed of the selective oxidation blowing means so that the flow rate of the selective oxidation air supplied to the selective oxidation chamber becomes the determined flow rate, in the selective oxidation chamber, regardless of the elapsed time of operation. The selective oxidation treatment can be appropriately performed according to the target output of the fuel cell.
Therefore, it is possible to stably produce the fuel gas having a smaller carbon monoxide gas content regardless of the operation time.
第3特徴構成は、上記第1又は第2特徴構成に加えて、
前記制御手段が、前記通常運転モードにおいて、前記燃料電池の目標出力の大きさ又は前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に応じた前記改質バーナへ燃焼用空気を供給する燃焼用送風手段の目標回転速度を予め定めた出力対回転速度情報と、前記燃料電池の目標出力又は前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量とに基づいて目標回転速度を求めて、前記燃焼用送風手段を求めた前記目標回転速度に調節するように構成され、及び、
燃焼用調節モードに切り換え自在に構成されて、その燃焼用調節モードにおいて、前記燃料電池の発電出力を前記パラメータ修正用の目標出力にするように前記改質室への原燃料の供給量を調節して維持し且つ前記燃焼室の温度が前記出力対燃焼室温度情報と前記パラメータ修正用の目標出力とに基づいて求めた目標燃焼室温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節した状態に維持し、且つ、前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記燃焼室の温度を最高又は略最高にするための前記燃焼用送風手段の回転速度を求めるべく、前記燃焼用送風手段の回転速度を変更調節して、求めた前記燃焼用送風手段の回転速度に基づいて前記出力対回転速度情報を修正するように構成されている点を特徴とする。
In addition to the first or second feature configuration, the third feature configuration is
In the normal operation mode, the control means supplies combustion air to the reforming burner according to a target output level of the fuel cell or a supply amount of combustion fuel to the reforming burner. A target rotational speed based on predetermined output versus rotational speed information and a target output of the fuel cell or a supply amount of combustion fuel to the reforming burner, and the combustion air flow Configured to adjust the target rotational speed determined means; and
It is configured to be switchable to a combustion adjustment mode, and in the combustion adjustment mode, the supply amount of raw fuel to the reforming chamber is adjusted so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. And maintaining the combustion chamber temperature at the target combustion chamber temperature determined based on the output versus combustion chamber temperature information and the parameter correction target output. In order to determine the rotational speed of the combustion air blowing means for maintaining the supply amount in an adjusted state and making the temperature of the combustion chamber maximum or substantially maximum based on the detection information of the combustion chamber temperature detection means The rotation speed of the combustion air blowing means is changed and adjusted, and the output-rotation speed information is corrected based on the obtained rotation speed of the combustion air blowing means.
即ち、通常運転モードにおいては、燃料電池の目標出力の大きさ又は改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に応じた改質バーナへ燃焼用空気を供給する燃焼用送風手段の目標回転速度を予め定めた出力対回転速度情報と、燃料電池の目標出力又は改質バーナへの燃焼用燃料の供給量とに基づいて目標回転速度を求めて、燃焼用送風手段を求めた目標回転速度に調節する。
又、燃焼用調節モードに切り換えると、その燃焼用調節モードにおいては、燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室への原燃料の供給量を調節して維持し且つ燃焼室の温度が出力対燃焼室温度情報とパラメータ修正用の目標出力とに基づいて求めた目標燃焼室温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節した状態に維持し、且つ、燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、燃焼室の温度を最高又は略最高にするための燃焼用送風手段の回転速度を求めるべく、燃焼用送風手段の回転速度を変更調節して、求めた燃焼用送風手段の回転速度に基づいて出力対回転速度情報を修正する。
That is, in the normal operation mode, the target rotational speed of the combustion blower means for supplying combustion air to the reforming burner according to the target output level of the fuel cell or the amount of fuel supplied to the reforming burner is set. The target rotational speed is obtained based on the predetermined output versus rotational speed information and the target output of the fuel cell or the amount of fuel supplied to the reformer burner, and the combustion blowing means is adjusted to the obtained target rotational speed. To do.
When switching to the combustion adjustment mode, the supply amount of the raw fuel to the reforming chamber is adjusted and maintained so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. In addition, the amount of combustion fuel supplied to the reformer burner is adjusted so that the temperature of the combustion chamber becomes the target combustion chamber temperature obtained based on the output versus combustion chamber temperature information and the target output for parameter correction. The rotation speed of the combustion air blowing means is changed in order to obtain the rotation speed of the combustion air blowing means for maintaining or maximizing the temperature of the combustion chamber based on the detection information of the combustion chamber temperature detection means. Adjustment is made to correct the output versus rotational speed information based on the determined rotational speed of the combustion air blowing means.
つまり、燃料電池の目標出力が大きくなると、燃焼室の温度を燃料電池の目標出力に応じた目標燃焼室温度に維持するための改質バーナへの燃焼用燃料の供給量が多くなり、それに応じて、改質バーナへの燃焼用空気の供給量を多くする必要があり、燃料電池の目標出力の大きさ又は改質バーナへの燃焼用燃料の供給量と、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に応じた量の燃焼用空気を供給するための燃焼用送風手段の回転速度との間には所定の関係がある。
ちなみに、燃焼室にて改質バーナを燃焼させるに当たっては、燃焼室の温度が極力高くなるように燃焼させるのが、燃焼を安定化させて改質室を設定適正温度になるように適切に加熱するようにする上で好ましいことから、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に対する燃焼用空気の供給量は、燃焼室の温度が極力高くなるように設定するのが好ましい。
そこで、そのような燃料電池の目標出力の大きさ又は改質バーナへの燃焼用燃料の供給量と、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に応じた量の燃焼用空気を供給するための燃焼用送風手段の回転速度との関係を、燃焼室をその温度が極力高くなるように加熱できる状態で、予め、出力対回転速度情報として定める。
That is, when the target output of the fuel cell increases, the amount of fuel supplied to the reformer burner for maintaining the temperature of the combustion chamber at the target combustion chamber temperature corresponding to the target output of the fuel cell increases. Therefore, it is necessary to increase the amount of combustion air supplied to the reformer burner, the target output size of the fuel cell or the amount of fuel supplied to the reformer burner, and the fuel for combustion to the reformer burner There is a predetermined relationship between the rotational speed of the combustion air blowing means for supplying the combustion air in an amount corresponding to the supply amount.
By the way, when the reforming burner is burned in the combustion chamber, combustion is performed so that the temperature of the combustion chamber becomes as high as possible, but the combustion is stabilized and the reforming chamber is appropriately heated to reach the set appropriate temperature. For this reason, it is preferable to set the amount of combustion air supplied to the reforming burner so that the temperature of the combustion chamber is as high as possible.
Therefore, in order to supply combustion air in an amount corresponding to the target output size of such a fuel cell or the amount of fuel supplied to the reformer burner and the amount of fuel supplied to the reformer burner. The relationship with the rotational speed of the combustion air blowing means is determined in advance as output versus rotational speed information in a state where the combustion chamber can be heated so that its temperature becomes as high as possible.
そして、通常運転モードにおいては、出力対回転速度情報と燃料電池の目標出力とに基づいて目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように燃焼用送風手段の回転速度を調節することにより、燃料電池の目標出力の変更調節に応じて、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に応じた量の燃焼用空気を供給することができて、燃焼室の温度を燃料電池の目標出力に応じた目標燃焼室温度に維持することができる。 In the normal operation mode, the target rotational speed is obtained based on the output versus rotational speed information and the target output of the fuel cell, and the rotational speed of the combustion blower is adjusted so as to be the obtained target rotational speed. Thus, according to the change adjustment of the target output of the fuel cell, it is possible to supply an amount of combustion air corresponding to the amount of fuel supplied to the reforming burner, and to set the temperature of the combustion chamber of the fuel cell. The target combustion chamber temperature corresponding to the target output can be maintained.
ところで、運転時間の経過に伴って、燃焼用送風手段の特性が変動する虞があり、燃焼用送風手段の制御条件が同じであっても改質バーナに供給される実際の燃焼用空気の供給量が変動する虞がある。 By the way, there is a possibility that the characteristics of the combustion air blowing means may fluctuate as the operation time elapses, and the actual supply of combustion air supplied to the reforming burner even if the control conditions of the combustion air blowing means are the same. The amount may vary.
一方、改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に対して、燃焼用空気の供給量が予め設定した適正量であるか否かは、燃焼室の温度で分かり、燃焼用空気の供給量が適正量であれば、燃焼室の温度が最も高くなる。 On the other hand, whether or not the supply amount of combustion air is an appropriate amount set in advance with respect to the supply amount of combustion fuel to the reformer burner can be determined from the temperature of the combustion chamber. If the amount is appropriate, the temperature of the combustion chamber is the highest.
そこで、燃焼用調節モードに切り換え自在に構成して、その燃焼用調節モードにおいては、燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室への原燃料の供給量を調節して維持し且つ燃焼室の温度が出力対燃焼室温度情報とパラメータ修正用の目標出力とに基づいて求めた目標燃焼室温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節した状態に維持する状態で、燃焼用送風手段の回転速度を変更調節して、その変更調節の間における燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、燃焼室の温度を最高又は略最高にするための燃焼用送風手段の回転速度を求める。
つまり、燃料電池のパラメータ修正用の目標出力に応じた改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に対して、最適又は略最適の量の燃焼用空気を供給することができる燃焼用送風手段の回転速度を求めることができる。
Therefore, it is configured to be switchable to the combustion adjustment mode, and in the combustion adjustment mode, the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber is adjusted so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. The amount of combustion fuel supplied to the reformer burner is adjusted so that the combustion chamber temperature becomes the target combustion chamber temperature obtained based on the output versus combustion chamber temperature information and the target output for parameter correction. In such a state, the rotational speed of the combustion air blowing means is changed and adjusted, and the temperature of the combustion chamber is made highest or substantially highest based on the detection information of the combustion chamber temperature detecting means during the change and adjustment. The rotational speed of the combustion air blowing means is obtained.
That is, the combustion air blowing means that can supply the optimum or substantially optimum amount of combustion air to the amount of combustion fuel supplied to the reforming burner according to the target output for parameter correction of the fuel cell. The rotation speed can be obtained.
そして、そのようにして求めた燃焼室の温度を最高又は略最高にするための燃焼用送風手段の回転速度に基づいて、出力対回転速度情報を修正すると、その時点における燃焼用送風手段の特性を反映した出力対回転速度情報とすることができる。 Then, if the output-to-rotational speed information is corrected based on the rotational speed of the combustion air blowing means for making the temperature of the combustion chamber the highest or substantially the highest, the characteristics of the combustion air blowing means at that time Can be output vs. rotational speed information.
そして、以降の通常運転モードにおいては、燃焼用調節モードにて修正した出力対回転速度情報に基づいて、燃料電池の目標出力の大きさ又は改質バーナへの燃焼用燃料の供給量に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように燃焼用送風手段を調節することにより、運転時間の経過に拘わらず、改質バーナへ供給される燃焼用燃料に対して、改質バーナを安定燃焼させて改質室を適切に加熱するために適切な量の燃焼用空気を供給することができ、改質処理を安定化させることができるようになる。
従って、運転時間の経過に拘わらず、改質室における改質処理をより一層安定化させることができるので、燃料ガスの生成をより一層安定化させることができるようになった。
In the subsequent normal operation mode, the fuel cell target output magnitude or the amount of combustion fuel supplied to the reformer burner is determined based on the output versus rotational speed information corrected in the combustion adjustment mode. By obtaining the target rotational speed and adjusting the combustion air blowing means so that the obtained target rotational speed is obtained, the combustion fuel supplied to the reformer burner is improved regardless of the elapsed time. In order to stably burn the quality burner and appropriately heat the reforming chamber, an appropriate amount of combustion air can be supplied, and the reforming process can be stabilized.
Therefore, the reforming process in the reforming chamber can be further stabilized regardless of the elapse of the operation time, and the generation of fuel gas can be further stabilized.
第4特徴構成は、上記第3特徴構成に加えて、
前記パラメータ修正用の目標出力が複数段階に設定されている点を特徴とする。
In addition to the third feature configuration, the fourth feature configuration is
The target output for parameter correction is set in a plurality of stages.
即ち、前記改質用調節モード及び前記燃焼用調節モード夫々、あるいは、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モード夫々が、複数段階のパラメータ修正用の目標出力夫々にて行われるので、前記出力対燃焼室温度情報及び前記出力対回転速度情報、あるいは、前記出力対燃焼室温度情報、前記出力対選択酸化用空気流量情報及び前記出力対回転速度情報の夫々を、より広い範囲の燃料電池の目標出力にわたって適切に修正することができる。 That is, the reforming adjustment mode and the combustion adjustment mode, respectively, or the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode, respectively, each of target outputs for parameter correction in a plurality of stages. Therefore, the output versus combustion chamber temperature information and the output versus rotational speed information, or the output versus combustion chamber temperature information, the output versus selective oxidation air flow rate information, and the output versus rotational speed information, respectively. It can be appropriately corrected over the target output of a wider range of fuel cells.
そして、そのようにより広い範囲の燃料電池の目標出力にわたって適切に修正された出力対燃焼室温度情報及び出力対回転速度情報、あるいは、出力対燃焼室温度情報、出力対選択酸化用空気流量情報及び出力対回転速度情報を用いて、燃料ガス生成部を運転することにより、運転時間の経過に拘わらず、より広い範囲の燃料電池の目標出力において、改質室における改質処理を安定化させることができ、又、選択酸化室における選択酸化処理を安定化させることができる。
従って、運転時間の経過に拘わらず、燃料ガスの生成をより一層安定して行うことができ、又、より一層一酸化炭素ガスの含有率の小さい燃料ガスの生成をより一層安定して行うことができるようになった。
And the output-combustion chamber temperature information and output-rotation speed information appropriately corrected over the target output of such a wider range of fuel cells, or the output-combustion chamber temperature information, the output-comparison air flow information for selective oxidation, and By operating the fuel gas generation unit using the output vs. rotational speed information, the reforming process in the reforming chamber can be stabilized at the target output of a wider range of fuel cells regardless of the elapsed operating time. In addition, the selective oxidation treatment in the selective oxidation chamber can be stabilized.
Therefore, the fuel gas can be generated more stably regardless of the elapse of the operation time, and the fuel gas having a smaller carbon monoxide gas content can be generated more stably. Can now.
第5特徴構成は、上記第3又は第4特徴構成に加えて、
前記制御手段が、前記改質用調節モードを実行するときは、前記燃焼用調節モードを実行した後に、前記改質用調節モードを実行するように構成されている点を特徴とする。
In addition to the third or fourth feature configuration, the fifth feature configuration includes:
When the control means executes the reforming adjustment mode, the control means is configured to execute the reforming adjustment mode after executing the combustion adjustment mode.
即ち、燃焼用調節モードが実行された後に、改質用調節モードが実行されるので、燃焼用調節モードにより修正された出力対回転速度情報に基づいて目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように燃焼用送風手段の回転速度が調節される状態で、改質用調節モードが実行されることになる。 That is, since the reforming adjustment mode is executed after the combustion adjustment mode is executed, the target rotation speed is obtained based on the output versus rotation speed information corrected by the combustion adjustment mode, and the obtained target The reforming adjustment mode is executed in a state in which the rotation speed of the combustion air blowing means is adjusted so as to achieve the rotation speed.
つまり、改質バーナの燃焼を安定化するように燃焼用空気の供給量を調節することができる状態で、改質用調節モードを行って、出力対燃焼室温度情報を修正することができるので、その出力対燃焼室温度情報をより一層適切に修正することができる。
従って、運転時間の経過に拘わらず、燃料ガスの生成を更に安定化させることができるようになった。
That is, since the reforming adjustment mode is performed in a state in which the supply amount of the combustion air can be adjusted so as to stabilize the combustion of the reforming burner, the output versus combustion chamber temperature information can be corrected. The output versus combustion chamber temperature information can be more appropriately corrected.
Therefore, it is possible to further stabilize the generation of fuel gas regardless of the operation time.
第6特徴構成は、上記第3〜第6特徴構成のいずれかに加えて、
前記制御手段が、運転経過情報に基づいてパラメータ修正タイミングを判別して、そのパラメータ修正タイミングにて、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードのうちの少なくとも一つを実行するように構成されている点を特徴とする。
In addition to any of the third to sixth feature configurations described above, the sixth feature configuration is
The control means determines a parameter correction timing based on the operation progress information, and at the parameter correction timing, at least one of the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode. It is characterized in that it is configured to perform one.
即ち、運転経過情報に基づいてパラメータ修正タイミングになったか否かが判別されて、そのパラメータ修正タイミングになると、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードのうちの少なくとも一つが自動的に実行される。
つまり、改質用調節モード、選択酸化用調節モード及び燃焼用調節モードのうちのいずれかを実行する必要がある時期になると、パラメータ修正タイミングになると判別されるように構成することにより、不必要に、改質用調節モード、選択酸化用調節モード又は燃焼用調節モードが不必要に実行されることなく、必要な時期に自動的に実行されるようにすることができる。ちなみに、運転経過情報としては、燃料電池発電装置の運転時間を積算した積算運転時間や、改質室への原燃料の供給量を積算した積算原燃料供給量を用いることができる。
従って、人為的な操作を必要とすることなく、燃料電池発電装置の通常の運転に極力影響を与えないようにしながら、運転時間の経過に拘わらず燃料ガスの生成を安定化させることができるようになった。
That is, it is determined whether or not the parameter correction timing is reached based on the operation progress information. When the parameter correction timing is reached, the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode are selected. At least one is executed automatically.
In other words, it is unnecessary by configuring so that when it is time to execute any one of the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode, it is determined that the parameter correction timing is reached. In addition, the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, or the combustion adjustment mode can be automatically executed at a necessary time without unnecessary execution. Incidentally, as the operation progress information, an integrated operation time obtained by integrating the operation time of the fuel cell power generation device or an integrated raw fuel supply amount obtained by integrating the supply amount of raw fuel to the reforming chamber can be used.
Therefore, it is possible to stabilize the generation of the fuel gas regardless of the operating time without affecting the normal operation of the fuel cell power generation device as much as possible without requiring an artificial operation. Became.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図1及び図2に示すように、燃料電池発電装置は、炭化水素系の原燃料ガスを原料として水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成部Pと、その燃料ガス生成部Pにて生成された燃料ガスが供給されて発電する燃料電池Gと、運転を制御する制御手段としての制御部Cとを備えて構成してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell power generation apparatus includes a fuel gas generation unit P that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen gas using a hydrocarbon-based raw fuel gas as a raw material, and the fuel gas generation unit. The fuel cell G is configured to be supplied with the fuel gas generated in P and generate electric power, and the control unit C as control means for controlling operation.
前記燃料電池Gは、周知であるので詳細な説明及び図示は省略して簡単に説明すると、燃料電池Gは、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルの複数を積層状態に設けた固体高分子型に構成し、各セルの燃料極に前記燃料ガス生成部Pから燃料ガスを供給し、各セルの酸素極に反応用送風機36から空気を供給して、水素と酸素との電気化学的な反応により発電を行うように構成してある。
Since the fuel cell G is well known and will not be described in detail and illustrated briefly, the fuel cell G is, for example, a solid state in which a plurality of cells each having a solid polymer film as an electrolyte layer are provided in a stacked state. It is configured as a polymer type, and fuel gas is supplied from the fuel gas generation unit P to the fuel electrode of each cell, and air is supplied from the
燃料ガス生成部Pは、天然ガス等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫室1と、供給される水を加熱して蒸発させて水蒸気を生成する水蒸気生成室2と、脱硫室1で脱硫処理された原燃料ガスを水蒸気生成室2で生成された水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質室3と、改質バーナ17にて燃焼用燃料を燃焼させて、改質室3を改質処理可能なように加熱する燃焼室6と、改質室3から供給される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成処理する変成室4と、その変成室4から供給される改質処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスを選択的に酸化処理する選択酸化室5等を備えて構成して、一酸化炭素ガス含有量の少ない水素含有ガスを生成するように構成してある。
前記改質室3と前記燃焼室6とは、伝熱可能に並べて設けてある。
The fuel gas generation unit P includes a
The reforming
更に、燃料ガス生成部Pには、前記改質室3から排出される改質処理ガスを通流させて改質室3を加熱する改質室加熱用通流室7、前記燃焼室6から排出される燃焼排ガスを通流させてその燃焼排ガスにより前記水蒸気生成室2を加熱する加熱用排ガス通流室8、その加熱用排ガス通流室8から排出される燃焼排ガスを通流させてその燃焼排ガスにより前記変成室4を温調する温調用排ガス通流室9、前記改質室加熱用通流室7から排出される高温の改質処理ガスにより前記脱硫室1にて脱硫された脱硫後の原燃料ガスを加熱する脱硫後原燃料用熱交換器Ea、その脱硫後原燃料用熱交換器Eaにて熱交換後の改質処理ガスにより脱硫室1にて脱硫処理する原燃料ガスを加熱する脱硫前原燃料用熱交換器Eb、及び、前記温調用排ガス通流室9から排出される燃焼排ガスの排熱を前記改質バーナ17に供給される燃焼用燃料及び燃焼用空気に回収するエコノマイザEcを設けてある。
Further, the reforming chamber
前記脱硫後原燃料用熱交換器Eaは、前記改質室加熱用通流室7から排出された改質処理ガスを通流させる上流側熱交換用通流室10と、前記脱硫室1にて脱硫処理されて改質室3に供給する脱硫後の原燃料ガスを通流させる脱硫後原燃料通流室11とを熱交換自在に設けて構成し、前記脱硫前原燃料用熱交換部Ebは、前記上流側熱交換用通流室10から排出された改質処理ガスを通流させる下流側熱交換用通流室12と、前記脱硫室1にて脱硫処理する原燃料ガスを通流させる脱硫前原燃料通流室13とを熱交換自在に設けて構成してある。
The desulfurized raw fuel heat exchanger Ea is connected to the upstream heat
又、前記エコノマイザEcは、前記温調用排ガス通流室9から排出される燃焼排ガスを通流させる排熱源排ガス通流室14の一方側に、前記改質バーナ17に供給される燃焼用燃料を通流させる燃焼用燃料通流室15を、他方側に、前記改質バーナ17に供給される燃焼用空気を通流させる燃焼用空気通流室16を夫々、前記排熱源排ガス通流室14と熱交換自在に設けて構成してある。
Further, the economizer Ec supplies the combustion fuel supplied to the
図2に示すように、燃料ガス生成部Pは、流体を処理する処理室Sを形成する複数の扁平状の容器Bを横方向に積層状に並べ、それら複数の容器Bを容器並び方向に直交する方向での相対移動を許容する状態で前記容器並び方向両側から押し付け手段(図示省略)にて押し付けて構成してある。
前記容器Bは、図3ないし図5にも示すように、前記容器並び方向に位置する一対の容器形成部材51を、その周辺部を溶接接続して構成し、前記一対の容器形成部材51の少なくとも一方を、周辺部を接続代として中央部が膨出する皿状に形成してある。
As shown in FIG. 2, the fuel gas generation unit P arranges a plurality of flat containers B forming a processing chamber S for processing a fluid in a laterally stacked manner, and arranges the plurality of containers B in a container arrangement direction. It is configured to be pressed by pressing means (not shown) from both sides of the container arrangement direction in a state in which relative movement in the orthogonal direction is allowed.
As shown in FIGS. 3 to 5, the container B includes a pair of
そして、前記複数の容器Bにて形成される複数の処理室Sにより、前記脱硫、水蒸気生成、改質、変成、選択酸化、燃焼の各室1,2,3,4,5,6、及び、前記改質室加熱用、加熱用排ガス、冷却用排ガス、上流側熱交換用、脱硫後原燃料、下流側熱交換用、脱硫前原燃料用、排熱源排ガス、燃焼用燃料、燃焼用空気の各通流室7,8,9,10,11,12,13,14,15,16を構成してある。
And, by the plurality of processing chambers S formed in the plurality of containers B, the desulfurization, steam generation, reforming, transformation, selective oxidation,
この実施形態では、前記複数の容器Bを、前記一対の容器形成部材51の夫々を前記皿状の容器形成部材51とする状態に形成し、且つ、前記一対の容器形成部材51の間に仕切り部材52を位置させた状態で周辺部を溶接接続して、前記仕切り部材52の両側に前記処理室Sを備えるように構成してある。
そして、前記複数の容器Bのうちの一部を、前記皿状の容器形成部材51の背部に積層状態で位置させる一つの皿状の補助容器形成部材53を、その周辺部を隣接するものの背部に溶接することにより、前記容器並び方向に複数の処理室Sを形成する多処理室型の容器Bmに構成してある。この多処理室型の容器Bmを、図4及び図5に示す
又、前記複数の容器Bのうちの残部を、前記補助容器形成部材53を設けない基本型の容器Bsとしてある。この基本型の容器Bsを、図3に示す。
In this embodiment, the plurality of containers B are formed so that each of the pair of
Then, one dish-shaped auxiliary
前記皿状の容器形成部材51、仕切り部材52及び皿状の補助容器形成部材53は、夫々、ステンレス等の耐熱金属製であり、前記皿状の容器形成部材51及び皿状の補助容器形成部材53は、その耐熱金属からなる板材をプレス成形して皿状に形成する。
The dish-shaped
この実施形態では、7個の容器Bを並べて、水素含有ガス生成装置Pを構成してある。 尚、7個の容器Bの区別が明確になるように、便宜上、容器を示す符合Bの後に、図2において左からの並び順を示す符合1,2,3……………7を付す。
In this embodiment, seven containers B are arranged to constitute the hydrogen-containing gas generation device P. In addition, in order to clarify the distinction of the seven containers B, for the sake of convenience,
そして、この実施形態では、左から2個目の容器B2、4個目の容器B4、右端の容器B7を基本型の容器Bsとしてある。 In this embodiment, the second container B2, the fourth container B4, and the rightmost container B7 from the left are the basic containers Bs.
又、左端の容器B1は、一対の皿状の容器形成部材51のうち、左側の皿状の容器形成部材51の背部に前記補助容器形成部材53を設けて、3個の処理室Sを容器並び方向に並ぶ状態で備えた多処理室型の容器Bmとし、左から3個目の容器B3は、図4にも示すように、一対の皿状の容器形成部材51のうち、右側の皿状の容器形成部材51の背部に前記補助容器形成部材53を設けて、3個の処理室Sを容器並び方向に並ぶ状態で備えた多処理室型の容器Bmとし、左から5個目の容器B5は、図5にも示すように、一対の皿状の容器形成部材51の両方の背部夫々に前記補助容器形成部材53を設けて、4個の処理室Sを容器並び方向に並ぶ状態で備えた多処理室型の容器Bmとし、左から6個目の容器B6も、左から5個目の容器B5と同様に、4個の処理室Sを容器並び方向に並ぶ状態で備えた多処理室型の容器Bmとしてある。
The leftmost container B1 is provided with the auxiliary
図2に示すように、左端の容器B1(処理室Sを3個備えた多処理室型の容器Bm)において、左端の処理室Sにて前記燃焼用燃料通流室15を構成し、中央の処理室Sにて前記排熱源排ガス通流室14を構成し、右端の処理室Sにて前記燃焼用空気通流室16を構成して、この左端の容器B1にて前記エコノマイザEcを構成してある。
As shown in FIG. 2, in the leftmost container B1 (multi-processing chamber type container Bm having three processing chambers S), the combustion
左から2個目の容器B2(処理室Sを前記容器並び方向に2個備えた基本型の容器Bs)における左側の処理室Sにて前記加熱用排ガス通流室8を構成し、右側の処理室Sにて前記水蒸気生成室2を構成してある。
The exhaust gas flow chamber 8 for heating is configured in the left processing chamber S in the second container B2 from the left (basic-type container Bs having two processing chambers S in the container arrangement direction). The
図4にも示すように、左から3個目の容器B3(処理室Sを前記容器並び方向に3個備えた多処理室型の容器Bm)において、左端の処理室Sにて前記燃焼室6を構成し、中央の処理室Sにて前記改質室3を構成し、右端の処理室Sにて前記改質室加熱用通流室7を構成してある。
As shown in FIG. 4, in the third container B3 from the left (multi-processing chamber type container Bm having three processing chambers S in the container arrangement direction), the combustion chamber is disposed in the processing chamber S at the left end. 6, the reforming
つまり、左から3個目の容器B3の中央の処理室S内に、炭化水素系の原燃料ガスを水蒸気を用いて水素ガスを主成分とするガスに改質処理するルテニウム、ニッケル、白金等の改質反応用触媒19を充填して、その処理室Sを改質室3に構成してある。
That is, ruthenium, nickel, platinum, etc. for reforming the hydrocarbon-based raw fuel gas into a gas mainly composed of hydrogen gas using water vapor in the central processing chamber S of the third container B3 from the left The reforming
前記改質室3は、原燃料ガスと水蒸気とが混合状態で上端部から供給されて、下方側に向けて流動するように構成され、その改質室3として構成する処理室Sと前記改質室加熱用通流室7として構成する処理室Sとを仕切る皿状の容器形成部材51の下端部には、容器並び方向に隣接するそれら処理室Sを連通する流体通過部54を設けて、その流体通過部54を通して、前記改質室3にて改質処理された改質処理ガスを前記改質室加熱用通流室7に流入させるように構成してある。
そして、前記改質室3の下端部分における改質反応用触媒19の温度を検出するように改質室温度検出手段としての改質温度センサTrを設けてある。
The reforming
A reforming temperature sensor Tr as a reforming chamber temperature detecting means is provided so as to detect the temperature of the reforming
ちなみに、前記改質室3では、原燃料ガスがメタンガスを主成分とする天然ガスベースの都市ガス(13A)である場合は、改質反応用触媒19の触媒作用により、例えば600〜750°Cの範囲の改質処理温度の下で、メタンガスと水蒸気とを下記の反応式(1)にて改質反応させて、水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成させる。
Incidentally, in the reforming
又、左から3個目の容器B3の左端の処理室Sにて構成する燃焼室6内における下端部に、その燃焼室6内にて燃焼用燃料を燃焼させるように、前記改質用バーナ17を設けてある。
この改質用バーナ17は、図4にも示すように、複数の第1噴出孔17aを長手方向並べて列状に備えた第1噴出管17Aと複数の第2噴出孔17bを長手方向並べて列状に備えた第2噴出管17Bとを第1噴出孔17aの噴出方向と第2噴出孔17bの噴出方向とが交差するように並べて設けて構成してある。
更に、燃焼室6内における改質バーナ17よりも上方側に、白金、パラジウム等から成る燃焼触媒を保持させた燃焼触媒保持体18を配設してある。
そして、燃焼室6内の温度を検出するように、燃焼室温度検出手段としての燃焼温度センサTfを設けてある。
Further, the reforming burner is burned in the
As shown in FIG. 4, the reforming
Further, a combustion
And the combustion temperature sensor Tf as a combustion chamber temperature detection means is provided so that the temperature in the
前記改質バーナ17に着火して改質室3を改質処理可能な温度に加熱する起動時は、前記改質室3に供給するのと同様の原燃料ガスを燃焼用燃料として燃焼用空気と混合させた状態で第1噴出管17Aに供給して燃焼させるように構成し、前記燃料電池Gの燃料極から排出された排燃料ガスとしてのオフガスを燃焼用燃料として燃焼させる通常時は、そのオフガスを第2噴出管17Bに供給し且つ燃焼用空気を第1噴出管17Aに供給するように構成してある。
又、前記改質室3を改質処理可能なように加熱するには、オフガスだけでは不足する場合、その不足分を補うように、原燃料ガスを燃焼用燃料として、燃焼用空気に混合させた状態で、第1噴出管17Aに追加供給するように構成してある。
At the start-up time when the reforming
In addition, in order to heat the reforming
左から4個目の容器B4(基本型の容器Bs)における左側の処理室Sにて前記上流側熱交換用通流室10を構成し、右側の処理室Sにて前記脱硫後原燃料通流室11を構成して、この左から4個目の容器B4にて、前記脱硫後原燃料用熱交換器Eaを構成してある。
The upstream side heat
図5にも示すように、左から5個目の容器B5(処理室Sを前記容器並び方向に4個備えた多処理室型の容器Bm)において、左端及び左から2個目の処理室Sの夫々は、炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫反応用触媒20を充填して脱硫室1に構成し、左から3個目の処理室Sは、脱硫前原燃料通流室13に構成し、右端の処理室Sは、一酸化炭素ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成処理する酸化鉄系又は銅亜鉛系の変成反応用触媒21を充填して変成室4に構成してある。
ちなみに、詳細は後述するが、この左から5個目の容器B5にて構成する変成室4を1段目として、変成室4を4段に設けるので、以下、この左から5個目の容器B5にて構成する変成室4を1段目の変成室4と記載する場合がある。
As shown also in FIG. 5, in the fifth container B5 from the left (multi-processing chamber type container Bm having four processing chambers S in the container arrangement direction), the second processing chamber from the left end and the left. Each of S is filled with a
Incidentally, although details will be described later, since the
又、左端の処理室Sと左から2個目の処理室Sとを仕切る皿状の容器形成部材51、左から2個目の処理室Sと左から3個目の処理室Sとを仕切る仕切り部材52の夫々に、夫々の両側の処理室Sを連通する流体通過部54を設けてある。そして、左から2個目の処理室Sにて構成する脱硫室1を1段目とし、左端の処理室Sにて構成する脱硫室1を2段目として、脱硫対象の原燃料ガスを、脱硫前原燃料通流室13を通過させて予熱した後、1段目、2段目の順に各脱硫室1を通流させて、脱硫処理するように構成してある。
Further, the dish-shaped
又、脱硫前原燃料通流室13を構成する左から3個目の処理室Sと1段目の変成室4を構成する右端の処理室Sとを仕切る皿状の容器形成部材51を、伝熱壁として、その伝熱壁を通して、脱硫前原燃料通流室13を通流する脱硫対象の原燃料ガスと1段目の変成室4を通流する変成処理対象の改質処理ガスとを熱交換させるように構成してある。
つまり、1段目の変成室4を前記下流側熱交換用通流室12として兼用するように構成して、前記脱硫前原燃料通流室13と下流側熱交換用通流室12とにより、前記脱硫前原燃料用熱交換器Ebを構成してある。
In addition, a plate-shaped
That is, the first-
左から6個目の容器B6(処理室Sを前記容器並び方向に4個備えた多処理室型の容器Bm)において、左端の処理室Sを前記温調用排ガス通流室9に構成し、左から2個目、左から3個目及び右端の処理室Sの夫々は、前記変成反応用触媒21を充填して変成室4に構成してある。
In the sixth container B6 from the left (multi-processing chamber type container Bm having four processing chambers S in the container arrangement direction), the leftmost processing chamber S is configured as the temperature control exhaust gas flow chamber 9; Each of the second chamber from the left, the third chamber from the left, and the rightmost processing chamber S is configured in the
又、左から2個目の処理室Sと左から3個目の処理室Sを仕切る仕切り部材52、左から3個目の処理室Sと右端の処理室Sとを仕切る皿状の容器形成部材51夫々に、夫々の両側の処理室Sを連通する流体通過部54を設けてある。そして、左から2個目の処理室Sにて構成する変成室4を2段目とし、左から3個目の処理室Sにて構成する変成室4を3段目とし、右端の処理室Sにて構成する変成室4を4段目として、前記左から5個目の容器B5にて構成する1段目の変成室4からこの2段目の変成室4に外部のガス処理流路32にて改質処理ガスを供給して、改質処理ガスを2段目、3段目、4段目の順に各変成室4を通流させて、変成処理するように構成してある。
Further, a
ちなみに、前記変成室4では、変成反応用触媒21の触媒作用により、改質室3から供給される改質処理ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを、例えば、150〜400°Cの範囲の変成処理温度の下で、下記の反応式(2)にて変成反応させる。
Incidentally, in the
左から7個目、即ち右端の容器B7(基本型の容器Bs)において、左側の処理室Sは何にも用いずに伝熱調整用とし、右側の処理室Sは、一酸化炭素ガスを選択的に酸化処理する白金、ルテニウム、ロジウム等の貴金属系の選択酸化用触媒22を充填して前記選択酸化室5に構成してある。
In the seventh container from the left, that is, the rightmost container B7 (basic container Bs), the left processing chamber S is used for heat transfer adjustment without using anything, and the right processing chamber S contains carbon monoxide gas. The
この選択酸化室5は、前記変成室4にて変成処理された改質処理ガスと選択酸化用空気が混合状態で下端部から供給されて、上方側に向けて流動して上端部から排出するように構成され、選択酸化室5における下端部の選択酸化触媒22の温度を検出するように、選択酸化室温度検出手段としての下端選択酸化温度センサTbを設け、選択酸化室5における上下方向略中央部の選択酸化触媒22の温度を検出するように、中央選択酸化温度センサTmを設けてある。
The
ちなみに、前記選択酸化室5では、選択酸化反応用触媒22の触媒作用により、例えば80〜150°Cの選択酸化処理温度の下で、変成処理後の改質処理ガス中に残存している一酸化炭素ガスが選択酸化される。
Incidentally, in the
尚、容器Bの処理室Sに、前記改質反応用触媒19等の触媒を充填する場合は、扁平状の容器Bを上下方向に沿わせた姿勢で、処理室Sにおける底部よりもやや上方部にて触媒を受けるべく、多孔状の触媒受け板55を、その処理室Sを形成する皿状の容器形成部材51、仕切り部材52又は皿状の補助容器形成部材53に溶接にて取り付けてある。
When the processing chamber S of the container B is filled with a catalyst such as the reforming
そして、上述の7個の扁平状の容器Bを、夫々を上下方向に沿わせた姿勢で、左端の容器B1の外側、左端の容器B1と左から2個目の容器B2との間、左から2個目の容器B2と左から3個目の容器B3との間、左から3個目の容器B3と左から4個目の容器B4との間、左から4個目の容器B4と左から5個目の容器B5との間、及び、左から5個目の容器B5と左から6個目の容器B6との間の夫々に伝熱量調節用の断熱材23を配置した状態で密接状態に並べて設けて、前記押し付け手段により、それら密接状態の7個の容器Bを容器並び方向に直交する方向での相対移動を許容する状態で容器並び方向両側から押し付けるように構成し、更に、前記選択酸化室5を構成する右端の容器B7の側方に、その容器B7に向けて通風するように冷却用送風機26を設けて、その冷却用送風機26により、前記選択酸化室5を冷却するように構成してある。
Then, in the posture in which the above-described seven flat containers B are arranged in the vertical direction, the left side of the left end container B1 and the left end container B1 and the second container B2 from the left, Between the second container B2 and the third container B3 from the left, between the third container B3 from the left and the fourth container B4 from the left, and the fourth container B4 from the left In a state where the heat transfer amount adjusting
つまり、脱硫室1、改質室3、変成室4及び選択酸化室5のうち、改質室3が最も高温に維持する必要があり、選択酸化室5が最も低温に維持する必要がある。
そこで、改質室3とそれを加熱する燃焼室6とを伝熱可能に密接させて設け、その密接状態の改質室3及び燃焼室6における改質室3側に、脱硫室1、変成室4、選択酸化室5を記載順に改質室3の側から並んで位置し且つ改質室3及び燃焼室6から伝熱可能な状態で設け、密接状態の改質室3及び燃焼室6における燃焼室6側に、水蒸気生成室2を改質室3及び燃焼室6から伝熱可能な状態で設けてある。
That is, among the
Therefore, the reforming
そして、隣接するもの同士の間、即ち、改質室3と脱硫室1との間、脱硫室1と変成室4との間、変成室4と選択酸化室5との間、及び、燃焼室6と水蒸気生成室2との間のそれぞれの伝熱状態(伝熱量)を所定に設定して、改質室3を改質処理温度に維持するように改質バーナ17の燃焼量を調節し、且つ、選択酸化室5を選択酸化処理温度に維持するように冷却用送風機26の通風量を調節することにより、改質室3と選択酸化室5との間に位置する脱硫室1及び変成室4を、温度を制御しなくても成り行きにてそれぞれ脱硫処理温度、変成処理温度に維持することができ、並びに、水蒸気生成室2を成り行きにて水蒸気生成に適正な温度に維持することができるように構成してある。
And between adjacent ones, that is, between the reforming
以下、図1及び図2に基づいて、各容器Bにて形成される各処理室Sに流体を供給したり、各処理室Sから流体を排出するための、各処理室Sに対する流路の接続形態について説明する。尚、各処理室Sにおいては、流体を上部から供給して下方側に向けて通流させて下部から排出する、あるいは、流体を下部から供給して上方側に向けて通流させて上部から排出するように、流体を上下方向に通流させるように構成するので、各流路は、各処理室Sの上端部又は下端部に接続する。 Hereinafter, based on FIG. 1 and FIG. 2, a flow path for each processing chamber S for supplying a fluid to each processing chamber S formed in each container B and discharging a fluid from each processing chamber S will be described. A connection form will be described. In each processing chamber S, the fluid is supplied from the upper part and flows downward and discharged from the lower part, or the fluid is supplied from the lower part and flows upward and supplied from the upper part. Since the fluid is configured to flow in the vertical direction so as to be discharged, each flow path is connected to the upper end portion or the lower end portion of each processing chamber S.
発電用原燃料供給路31を前記脱硫前原燃料通流室13に接続し、前記2段目の脱硫室1と前記脱硫後原燃料通流室11とを、その脱硫後原燃料通流室11と前記改質室3とを、前記改質室加熱用通流室7と前記上流側熱交換用通流室10とを、その上流側熱交換用通流室10と前記下流側熱交換用通流室12を兼用する前記1段目の変成室4とを、その1段目の変成室4と前記2段目の変成室4とを、前記4段目の変成室4と前記選択酸化室5とを、夫々ガス処理流路32にて接続し、更に、その選択酸化室5と燃料電池Gの燃料ガス供給部とを燃料ガス流路33にて接続して、脱硫前原燃料通流室13、1段目、2段目の脱硫室1、脱硫後原燃料通流室11、改質室3、改質室加熱用通流室7、上流側熱交換用通流室10、1段目、2段目、3段目、4段目の変成室4、選択酸化室5を順に流れて、燃料電池Gに至るガス処理経路を形成してある。
A raw
前記発電用原燃料供給路31には、この発電用原燃料供給路31を通して改質処理用の原燃料ガスを圧送する改質用原燃料ポンプ27、及び、この改質用原燃料ポンプ27にて供給される原燃料ガスの流量を検出する改質用原燃料流量センサQを設けてある。
そして、改質用原燃料ポンプ27の回転速度を調節することにより、改質処理用の原燃料ガスの供給量を調節するように構成してある。
The power generation raw
The supply amount of the raw fuel gas for the reforming process is adjusted by adjusting the rotation speed of the reforming
又、前記4段目の変成室4と前記選択酸化室5とを接続するガス処理流路32には、選択酸化用送風手段としての選択酸化用送風機24から選択酸化用空気が供給される選択酸化用空気供給路25を接続して、変成室4にて変成処理された改質処理ガスに選択酸化用空気を混合させて前記選択酸化室5に供給するように構成してある。
Further, the selective oxidation air is supplied from the
つまり、原燃料ガスを1段目、2段目の脱硫室1にて脱硫処理し、その脱硫処理した原燃料ガスに、後述する水蒸気生成室2から水蒸気流路34にて供給される水蒸気を混合させ、その水蒸気を混合させた原燃料ガスを改質室3にて改質処理し、その改質処理ガスを1段目、2段目、3段目、4段目の変成室4にて変成処理し、その変成処理した改質処理ガスを選択酸化室5にて選択酸化処理して、一酸化炭素含有率の小さい水素含有ガスを生成し、その水素含有ガスを燃料ガスとして燃料ガス流路33を通じて燃料電池Gに供給するように構成してある。
That is, the raw fuel gas is desulfurized in the first-stage and second-
前記燃焼室6と前記加熱用排ガス通流室8とを、その加熱用排ガス通流室8と前記温調用排ガス通流室9とを、その温調用排ガス通流室9と前記エコノマイザEcの前記排熱源排ガス通流室14とを、夫々燃焼排ガス流路37にて接続して、燃焼室6から排出される燃焼排ガスを、加熱用排ガス通流室8、温調用排ガス通流室9、エコノマイザEcの排熱源排ガス通流室14の順に通流させるように構成してある。
The
前記燃料電池Gの前記燃料極から排出されるオフガスを前記改質バーナ17にて燃焼させる燃焼用燃料として導くオフガス路38にて、その燃料電池Gのオフガス排出部と前記エコノマイザEcの燃焼用ガス通流室15とを、その燃焼用ガス通流室15と前記改質バーナ17の第2噴出管17Bとを、夫々接続してある。
In an off
又、前記改質バーナ17に燃焼用空気を供給する燃焼用送風手段としての燃焼用送風機39と前記エコノマイザEcの前記燃焼用空気通流室16とを、その燃焼用空気通流室16と前記改質バーナ17の第1噴出管17Aとを、夫々燃焼用空気流路40にて接続してある。
Also, a
そして、前記エコノマイザEcにて、燃焼排ガスの排熱をオフガス及び燃焼用空気に回収して、それらオフガス及び燃焼用空気を予熱し、そのように予熱したオフガス及び燃焼用空気を前記改質バーナ17に供給して燃焼させるように構成してある。
Then, in the economizer Ec, the exhaust heat of the combustion exhaust gas is recovered to off gas and combustion air, the off gas and combustion air are preheated, and the preheated off gas and combustion air are converted into the reforming
更に、前記改質バーナ17の第1噴出管17Aには、原燃料ガスを燃焼用燃料として供給するバーナ用原燃料供給路41を接続してある。
このバーナ用原燃料供給路41には、このバーナ用原燃料供給路41を通して供給する原燃料ガスの供給量を調節するバーナ用原燃料調節弁V2を設けてある。
Further, a burner raw
The burner raw
尚、前記バーナ用原燃料供給路41と前記燃焼用空気流路40とは、前記第1噴出管17Aの手前で合流させた状態でその第1噴出管17Aに接続してあり、原燃料ガスを燃焼用空気と予混合した状態で第1噴出管17Aに供給するように構成してある。
The burner raw
改質処理用の水蒸気を生成するための改質用水を改質用水ポンプ42にて供給する改質用水供給流路43を前記水蒸気生成室2に接続し、前記加熱用排ガス通流室8による加熱により前記水蒸気生成室2にて生成された水蒸気を導く前記水蒸気流路34を、2段目の脱硫室1と前記脱硫後原燃料通流室11とを接続するガス処理流路32に接続して、脱硫室1にて脱硫された原燃料ガスに水蒸気を混合させるように構成してある。
A reforming
つまり、改質室3に隣接する処理室Sを、その改質室3を加熱するために燃焼用燃料を燃焼させる燃焼室6に構成し、互いに隣接する二つの処理室Sのうちの一方を、供給される水を加熱により蒸発させる水蒸気生成室2に構成し、他方を前記燃焼室6から排出される燃焼排ガスを前記水蒸気生成室2を加熱するために通流させる加熱用排ガス通流室8に構成し、前記水蒸気生成室2で生成された水蒸気が改質反応用として前記改質室3に供給されるように構成してある。
That is, the processing chamber S adjacent to the reforming
上述のように構成することにより、炭化水素系の原燃料と水蒸気を用いて一酸化炭素ガス含有量の少ない水素含有ガスを生成する燃料ガス生成部Pを、原燃料の改質処理用の水蒸気を生成する水蒸気生成部をも備えた状態で一体的に構成してある。
又、改質室3及び水蒸気生成室2夫々を加熱する必要があるものの、水は原燃料と水蒸気とが改質反応する温度よりも低い温度で蒸発することを利用して、燃焼室6を改質室3に隣接して設けて、その燃焼室6にて改質室3を高温に加熱し、その燃焼室6から排出される燃焼排ガスを水蒸気生成室2に隣接する加熱用排ガス通流室8に通流させて水蒸気生成室2を加熱するようにしてある。
つまり、一つの燃焼室6により、改質室3と水蒸気生成室2の両方を夫々に適した温度に加熱するので、装置の低廉化並びに消費エネルギーの低減化を図ることができる。
By comprising as mentioned above, the fuel gas production | generation part P which produces | generates hydrogen containing gas with little carbon monoxide gas content using hydrocarbon raw material fuel and water vapor | steam is made into the water vapor | steam for the reforming process of raw fuel It is comprised integrally in the state provided also with the water vapor | steam production | generation part which produces | generates.
Although it is necessary to heat each of the reforming
That is, since the
次に、前記制御部Cの制御動作について、説明する。
図6のフローチャートに示すように、制御部Cは、起動タイミングになると(ステップ#1)、改質バーナ17に着火して改質室3を改質用設定温度に加熱する起動運転モードを実行し(ステップ#2)、その起動運転モードが終了すると、燃料ガス生成部Pに改質用の原燃料ガスを供給して燃料ガスを生成すると共にその生成燃料ガスを燃料電池Gに供給して発電させる通常運転モードを実行し(ステップ#3)、その通常運転モードの実行中にパラメータ修正タイミングになると(ステップ#4)、燃料ガス生成部Pの運転を制御するためのパラメータを修正するパラメータ修正運転を実行し(ステップ#5)、停止タイミングになると(ステップ#6)、所定の停止処理を実行して(ステップ#7)、燃料ガス生成部P及び燃料電池Gの運転を停止する。
Next, the control operation of the control unit C will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 6, at the start timing (step # 1), the control unit C executes the start-up operation mode in which the reforming
例えば、この燃料電池発電装置を1日のうちの所定の運転時間帯に運転する場合は、その運転時間帯の開始時刻になると起動タイミングとなり、その運転時間帯の終了時刻になると停止タイミングになる。
ちなみに、前記改質用設定温度は、設定適正温度に相当するものであり、例えば、600〜750°Cの範囲内の所定の温度に設定する。
For example, when the fuel cell power generator is operated during a predetermined operation time of the day, the start timing is reached at the start time of the operation time zone, and the stop timing is reached at the end time of the operation time zone. .
Incidentally, the reforming set temperature corresponds to a set appropriate temperature, and is set to a predetermined temperature within a range of 600 to 750 ° C., for example.
又、この燃料電池発電装置の運転時間を積算した積算運転時間が設定時間(例えば300時間毎に設定する)に達すると、パラメータ修正タイミングになるように構成する。 Further, when the integrated operation time obtained by integrating the operation time of the fuel cell power generation device reaches a set time (for example, set every 300 hours), the parameter correction timing is set.
前記起動運転モードにおいては、燃焼用空気の供給量が起動用設定空気供給量となるように、燃焼用送風機39の回転速度を調節し、イグナイタ(図示省略)を作動させ、バーナ用の原燃料ガスの供給量が起動用設定燃料供給量になるように、バーナ用原燃料調節弁V2の開度を調節し、フレームロッド(図示省略)により改質バーナ17の着火を検出すると、イグナイタをオフし、その後、改質温度センサTrの検出情報に基づいて、改質反応用触媒19の温度が改質用設定温度(例えば、700°C)になると、起動運転モードを終了する。
In the start-up operation mode, the rotational speed of the
前記通常運転モードについて、説明を加える。
この通常運転モードにおいては、現在要求されている電力負荷に対して追従する目標出力を設定して、燃料電池Gの出力を目標出力(出力電流値)に調節する電主運転を実行する。
The normal operation mode will be further described.
In this normal operation mode, a main output is executed in which a target output that follows the currently requested power load is set and the output of the fuel cell G is adjusted to the target output (output current value).
図8に示すように、予め、燃料電池Gの目標出力とその目標出力を燃料電池Gにて出力するのに必要とする改質用の目標原燃料ガス流量との関係を、出力対原燃料ガス流量情報として、目標出力が大きくなるほど目標原燃料ガス流量が多くなる状態で設定してある。 As shown in FIG. 8, the relationship between the target output of the fuel cell G and the target raw fuel gas flow rate for reforming that is required to output the target output by the fuel cell G in advance is expressed as follows. As the gas flow rate information, the target raw fuel gas flow rate increases as the target output increases.
図9に示すように、予め、改質反応用触媒19を前記改質用設定温度に加熱するための燃焼室6の目標燃焼室温度を、燃料電池Gの目標出力に応じて、その目標出力が大きくなるほど目標燃焼室温度が高くなる状態で設定してある。この燃料電池Gの目標出力と燃焼室6の目標燃焼室温度との関係が、燃料電池Gの目標出力の大きさに応じた燃焼室6の燃焼室温度を定めた出力対燃焼室温度情報である。
つまり、燃料電池Gの目標出力が大きくなると、改質室4における原燃料ガスの改質処理量が多くなるので、その改質室4の温度を改質用設定温度に維持するには、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を多くして燃焼室6の温度を高くすることになり、前述のように出力対燃焼室温度情報を設定してある。
As shown in FIG. 9, the target combustion chamber temperature of the
That is, when the target output of the fuel cell G increases, the reforming amount of the raw fuel gas in the reforming
図10に示すように、改質用の原燃料ガス流量に対して所定のS/C(改質室3への原燃料ガス供給量に対する水蒸気供給量の比)となるように改質用水を供給するための改質用水ポンプ42の目標回転速度を、燃料電池Gの目標出力に応じて、その目標出力が大きくなるほど目標回転速度が高くなる状態で設定してある。以下、この燃料電池Gの目標出力と改質用水ポンプ42の目標回転速度との関係を、出力対改質用水ポンプ回転速度情報と記載する場合がある。ちなみに、S/Cは、例えば2.5〜3.0の範囲に設定する。
As shown in FIG. 10, the reforming water is supplied so that a predetermined S / C (ratio of the steam supply amount to the raw fuel gas supply amount to the reforming chamber 3) is obtained with respect to the reforming raw fuel gas flow rate. The target rotational speed of the reforming
図11に示すように、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた量の燃焼用空気を供給するための燃焼用送風機39の目標回転速度を、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じて、その燃焼用燃料の供給量が多くなるほど目標回転速度が高くなる状態で設定してある。この改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量と燃焼用送風機39の目標回転速度との関係が、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた燃焼用送風機39の目標回転速度を定めた出力対回転速度情報(以下、出力対燃焼用送風機回転速度情報と記載する)である。
つまり、燃料電池Gの目標出力が大きくなると、燃焼室6の温度を燃料電池Gの目標出力に応じた目標燃焼室温度に維持するための改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量が多くなり、それに応じて、改質バーナ17への燃焼用空気の供給量を多くする必要があり、前述のように、出力対燃焼用送風機回転速度情報を設定してある。
As shown in FIG. 11, the target rotational speed of the
That is, when the target output of the fuel cell G increases, the amount of combustion fuel supplied to the reforming
尚、燃焼室6にて改質バーナ17を燃焼させるに当たっては、燃焼室6の温度が極力高くなるように燃焼させるのが、燃焼を安定化させて改質室3を改質用設定温度になるように適切に加熱するようにする上で好ましい。そこで、改質バーナ17に供給する燃焼用空気の空気比が、燃焼室6をその温度を極力高くすべく加熱できるように改質バーナ17を燃焼させる空気比となるように、燃焼用空気の供給量を定めて、その燃焼用空気の供給量に基づいて、前記出力対燃焼用送風機回転速度情報を定めてある。
When the reforming
図12に示すように、選択酸化室5に供給される改質処理ガス中の一酸化炭素を選択酸化するのに適切な量の選択酸化用空気を供給するための選択酸化用送風機24の目標回転速度を、燃料電池Gの目標出力に応じて、その目標出力が大きくなるほど目標回転速度が高くなる状態で設定してある。以下、この燃料電池Gの目標出力と選択酸化用送風機24の目標回転速度との関係を、出力対選択酸化用送風機回転速度情報と記載する。
つまり、燃料電池Gの目標出力が大きくなると、選択酸化室5にて選択酸化処理する対象の改質処理ガスの量が多くなるので、選択酸化室5に供給する選択酸化用空気の流量を多くする、即ち、選択酸化用送風機24の回転速度を速くする必要があり、前述のように、出力対選択酸化用送風機回転速度情報を設定してある。
As shown in FIG. 12, the target of the
That is, when the target output of the fuel cell G increases, the amount of the reforming process gas to be selectively oxidized in the
尚、選択酸化用送風機24の回転速度と送風量との関係は予め決まっているので、選択酸化室5に供給される改質処理ガス中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化用空気の流量を、選択酸化用送風機24の回転速度で代用することができる。
従って、上述のように設定した出力対選択酸化用送風機回転速度情報は、燃料電池Gの目標出力の大きさに応じた選択酸化用空気の目標流量を予め定めた出力対選択酸化用流量情報に相当するものである。
Since the relationship between the rotational speed of the
Therefore, the output versus selective oxidation blower rotational speed information set as described above is obtained by setting the target flow rate of the selective oxidation air corresponding to the size of the target output of the fuel cell G to the predetermined output versus selective oxidation flow rate information. It is equivalent.
前記制御部Cは、通常運転モードにおいては、現在要求されている電力負荷に対して追従する目標出力を設定して、前記出力対原燃料ガス流量情報に基づいて設定目標出力に応じた目標原燃料ガス流量を求めて、改質用原燃料流量センサQにて検出される流量が求めた目標原燃料ガス流量になるように改質用原燃料ポンプ27の回転速度を調節し、前記出力対改質用水ポンプ回転速度情報に基づいて設定目標出力に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように改質用水ポンプ42を制御し、前記出力対燃焼室温度情報に基づいて設定目標出力に応じた目標燃焼室温度を求めて、燃焼温度センサTfの検出温度が求めた目標燃焼室温度になるようにバーナ用原燃料調節弁V2にて改質バーナ17への原燃料ガスの供給量を調節し(即ち、燃焼用燃料の供給量を調節し)、前記出力対燃焼用送風機回転速度情報に基づいて改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように燃焼用送風機39を制御し、前記出力対選択酸化用送風機回転速度情報に基づいて設定目標出力に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように選択酸化用送風機24を制御し、並びに、中央選択酸化温度センサTmの検出温度が選択酸化用設定温度(例えば、80〜150°C)になるように、冷却用送風機26の回転速度を調節する。
In the normal operation mode, the control unit C sets a target output that follows the currently requested power load, and based on the output versus raw fuel gas flow rate information, The fuel gas flow rate is obtained, and the rotational speed of the reforming
前記出力対燃焼用送風機回転速度情報に基づく燃焼用送風機39の回転速度の制御について、説明を加える。
燃料電池Gにおける燃料利用率は予め設定されており、目標出力及びバーナ用原燃料調節弁V2の制御情報に基づいて、改質バーナ17に供給されるオフガスと原燃料ガスとを合わせた燃焼用燃料の量を求めることができる。
従って、制御部Cは、現時点の目標出力についての改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量(オフガスと原燃料ガスとを合わせた量)を求めて、前記出力対燃焼用送風機回転速度情報に基づいて、その求めた燃焼用燃料の供給量に応じた燃焼用送風機39の目標回転速度を求め、その求めた目標回転速度になるように燃焼用送風機39の回転速度を調節する。
The control of the rotational speed of the
The fuel utilization rate in the fuel cell G is set in advance. Based on the target output and the control information of the burner raw fuel control valve V2, the fuel utilization rate is set for the combustion combining the off gas supplied to the reforming
Therefore, the control unit C obtains the supply amount of the combustion fuel to the reforming
次に、前記パラメータ修正運転について説明を加える。
前記制御部Cは、燃焼用調節モード、改質用調節モード及び選択酸化用調節モードの夫々に各別に切り換え自在なように構成してある。
そして、制御部Cは、前記燃焼用調節モードにおいて、燃料電池Gの発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室3への原燃料ガスの供給量を調節して維持し且つ燃焼室6の温度が前記出力対燃焼室温度情報と前記パラメータ修正用の目標出力とに基づいて求めた目標燃焼室温度になるように改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を調節した状態に維持し、且つ、燃焼温度センサTfの検出情報に基づいて、燃焼室6の温度を最高又は略最高にするための燃焼用送風機39の回転速度を求めるべく、燃焼用送風機39の回転速度を変更調節して、求めた燃焼用送風機39の回転速度に基づいて前記出力対燃焼用送風機回転速度情報を修正するように構成してある。
Next, the parameter correction operation will be described.
The controller C is configured to be switchable between a combustion adjustment mode, a reforming adjustment mode, and a selective oxidation adjustment mode.
In the combustion adjustment mode, the control unit C adjusts and maintains the supply amount of the raw fuel gas to the reforming
この燃焼用調節モードについて、説明を加える。
この燃焼用調節モードにおいては、前記出力対原燃料ガス流量情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標原燃料ガス流量を求めて、改質用原燃料流量センサQにて検出される流量が求めた目標原燃料ガス流量になるように改質用原燃料ポンプ27の回転速度を調節して維持し、前記出力対改質用水ポンプ回転速度情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように改質用水ポンプ42を制御して維持し、前記出力対燃焼室温度情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標燃焼室温度を求めて、燃焼温度センサTfの検出温度が求めた目標燃焼室温度になるようにバーナ用原燃料調節弁V2にて改質バーナ17への原燃料ガスの供給量を調節して維持し、前記出力対選択酸化用送風機回転速度情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように選択酸化用送風機24を制御して維持し、並びに、中央選択酸化温度センサTmの検出温度が選択酸化用設定温度になるように、冷却用送風機26の回転速度を調節する状態で、燃焼用送風機39の回転速度を変更調節して、改質バーナ17への燃焼用空気の供給量を変更調節する。
そして、そのように改質バーナ17への燃焼用空気の供給量を変更調節する間の、燃焼温度センサTfの検出情報に基づいて、燃焼室6の温度を最高にする燃焼用送風機39の回転速度を求める。
The combustion adjustment mode will be further described.
In this combustion adjustment mode, a target raw fuel gas flow rate corresponding to a target output for parameter correction is obtained based on the output versus raw fuel gas flow rate information and detected by the reforming raw fuel flow rate sensor Q. The rotational speed of the reforming
The rotation of the
要するに、改質室3への原燃料ガスの供給量、水蒸気生成室2への改質用水の供給量、及び、選択酸化室5への選択酸化用空気の供給量の夫々を、パラメータ修正用の目標出力に応じた量に維持し、且つ、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を、燃焼温度センサTfの検出温度がパラメータ修正用の目標出力に応じた目標燃焼室温度になるように調節した量に維持した状態で、改質バーナ17への燃焼用空気の供給量を変更調節するべく燃焼用送風機39の回転速度を変更調節することにより、燃焼室3の温度を変動させて、燃焼室3の温度が最高となる燃焼用送風機39の回転速度を求めることになる。
In short, the amount of raw fuel gas supplied to the reforming
例えば、図13の破線にて示すように、燃焼用送風機39の回転速度を変更調節することにより、燃焼室3の温度が変動した場合、その燃焼室3の温度がピークとなる燃焼用送風機39の回転速度を求めるのである。ちなみに、図13において、実線は、出力対燃焼用送風機回転速度情報を設定したときの燃焼用送風機39の回転速度と燃焼室3の温度との関係であり、燃焼室3の温度がピークとなる燃焼用送風機39の回転速度が変動している。
For example, as shown by a broken line in FIG. 13, when the temperature of the
そして、上述のように燃焼用調節モードを実行しているときの改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に対応する燃焼用送風機39の目標回転速度が、求めた燃焼用送風機39の回転速度となるように、図11に示す如く、実線にて示す出力対燃焼用送風機回転速度情報を、破線にて示すように修正するのである。
Then, the target rotational speed of the
又、前記制御部Cは、前記改質用調節モードにおいて、燃料電池Gの発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室3への原燃料ガスの供給量を調節して維持し、且つ、改質温度センサTrの検出情報と燃焼温度センサTfの検出情報とに基づいて、改質室3の温度を前記改質用設定温度にするための燃焼室6の温度を求めるべく、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を変更調節して、求めた燃焼室6の温度に基づいて前記出力対燃焼室温度情報を修正するように構成してある。
Further, the control unit C adjusts and maintains the supply amount of the raw fuel gas to the reforming
この改質用調節モードについて、説明を加える。
この改質用調節モードにおいては、前記出力対原燃料ガス流量情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標原燃料ガス流量を求めて、改質用原燃料流量センサQにて検出される流量が求めた目標原燃料ガス流量になるように改質用原燃料ポンプ27の回転速度を調節して維持し、前記出力対改質用水ポンプ回転速度情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように改質用水ポンプ42を制御して維持し、前記出力対選択酸化用送風機回転速度情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように選択酸化用送風機24を制御して維持し、並びに、中央選択酸化温度センサTmの検出温度が選択酸化用設定温度になるように、冷却用送風機26の回転速度を調節する状態で、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を変更調節すべくバーナ用原燃料調節弁V2の作動を制御し、且つ、前記出力対燃焼用送風機回転速度情報に基づいて、現時点の改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように燃焼用送風機39を制御する。
そして、そのように改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を変更調節する間の、改質温度センサTrの検出情報と燃焼温度センサTfの検出情報とに基づいて、改質室3の温度(具体的には、改質反応触媒19の温度)を改質用設定温度にするための燃焼室6の温度を求める。
This reforming adjustment mode will be further described.
In this reforming adjustment mode, a target raw fuel gas flow rate corresponding to a target output for parameter correction is obtained based on the output versus raw fuel gas flow rate information and detected by the reforming raw fuel flow rate sensor Q. The rotational speed of the reforming
Then, based on the detection information of the reforming temperature sensor Tr and the detection information of the combustion temperature sensor Tf while changing and adjusting the supply amount of the fuel for combustion to the reforming
要するに、改質室3への原燃料ガスの供給量、水蒸気生成室2への改質用水の供給量、及び、選択酸化室5への選択酸化用空気の供給量の夫々を、パラメータ修正用の目標出力に応じた量に維持する状態で、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を変更調節すると共に、燃焼用送風機39の回転速度を、出力対燃焼用送風機回転速度情報から求めた改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた回転速度に調節することにより、燃焼室3の温度を変動させて、改質室3の温度を改質用設定温度にするための燃焼室6の温度を求めることになる。
In short, the amount of raw fuel gas supplied to the reforming
そして、パラメータ修正用の目標出力に対応する目標燃焼室温度が、求めた燃焼室6の温度となるように、図9に示す如く、実線にて示す出力対燃焼室温度情報を破線にて示すように修正するのである。
Then, as shown in FIG. 9, the output versus combustion chamber temperature information indicated by a solid line is indicated by a broken line so that the target combustion chamber temperature corresponding to the target output for parameter correction becomes the obtained temperature of the
又、前記制御部Cは、前記選択酸化用調節モードにおいて、燃料電池Gの発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように改質室3への原燃料ガスの供給量を調節して維持し、且つ、下端選択酸化温度センサTbの検出情報に基づいて、選択酸化室5の温度を前記選択酸化用設定温度にするための選択酸化用空気の流量を求めるべく、選択酸化用送風機24の回転速度を変更調節して、求めた選択酸化用空気の流量に基づいて出力対選択酸化用空気流量情報としての出力対選択酸化用送風機回転速度情報を修正するように構成してある。
Further, the control unit C adjusts and maintains the supply amount of the raw fuel gas to the reforming
この選択酸化用調節モードについて、説明を加える。
この選択酸化用調節モードにおいては、前記出力対原燃料ガス流量情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標原燃料流量を求めて、改質用原燃料流量センサQにて検出される流量が求めた目標原燃料ガス流量になるように改質用原燃料ポンプ27の回転速度を調節して維持し、前記出力対改質用水ポンプ回転速度情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように改質用水ポンプ42を制御して維持し、前記出力対燃焼室温度情報に基づいてパラメータ修正用の目標出力に応じた目標燃焼室温度を求めて、燃焼温度センサTfの検出温度が求めた目標燃焼室温度になるようにバーナ用原燃料調節弁V2にて改質バーナ17への原燃料ガスの供給量を調節して維持し、並びに、前記出力対燃焼用送風機回転速度情報に基づいて改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた目標回転速度を求めて、その求めた目標回転速度になるように燃焼用送風機39を制御して維持する状態で、選択酸化用送風機24の回転速度を変更調節する。
そして、そのように選択酸化用送風機24の回転速度を変更調節する間の、下端選択酸化温度センサTbの検出情報に基づいて、選択酸化室5の温度を前記選択酸化用設定温度にするための選択酸化用送風機24の回転速度を求める。
This selective oxidation adjustment mode will be further described.
In this selective oxidation adjustment mode, a target raw fuel flow rate corresponding to a target output for parameter correction is obtained based on the output versus raw fuel gas flow rate information and detected by the reforming raw fuel flow rate sensor Q. The rotational speed of the reforming
And while changing and adjusting the rotational speed of the
要するに、改質室3への原燃料ガスの供給量、水蒸気生成室2への改質用水の供給量の夫々をパラメータ修正用の目標出力に応じた量に維持し、且つ、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量を、燃焼温度センサTfの検出温度がパラメータ修正用の目標出力に応じた目標燃焼室温度になるように調節すると共に、燃焼用送風機39の回転速度を、出力対燃焼用送風機回転速度情報から求めた改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた回転速度に調節する状態で、選択酸化室5への選択酸化用空気の供給量を変更調節するべく選択酸化用送風機24の回転速度を変更調節することにより、選択酸化室5の温度を変動させて、選択酸化室5の温度が選択酸化用設定温度となる選択酸化用送風機24の回転速度(即ち、選択酸化用空気の流量)を求めることになる。
In short, the supply amount of raw fuel gas to the reforming
そして、パラメータ修正用の目標出力に対応する選択酸化用送風機24の目標回転速度(即ち、選択酸化用空気の目標流量)となるように、図12に示す如く、実線にて示す出力対選択酸化用送風機回転速度情報を破線にて示すように修正するのである。
Then, as shown in FIG. 12, output versus selective oxidation as shown by a solid line so that the target rotational speed of the
次に、図7に示すフローチャートに基づいて、パラメータ修正運転について、説明を加える。
尚、パラメータ修正用の目標出力Pを、例えば、P1、P2、P3、P4の4段階に設定してある。ちなみに、燃料電池Gの発電出力の調節範囲が250〜1000Wの場合、パラメータ修正用の目標出力Pを、例えば、250W、500W、750W、1000Wの4段階に設定する。
Next, the parameter correction operation will be described based on the flowchart shown in FIG.
Note that the target output P for parameter correction is set in, for example, four stages of P1, P2, P3, and P4. Incidentally, when the adjustment range of the power generation output of the fuel cell G is 250 to 1000 W, the target output P for parameter correction is set to, for example, four stages of 250 W, 500 W, 750 W, and 1000 W.
パラメータ修正用の目標出力Pの段数を示す変数nを1に設定して(ステップ#11)、パラメータ修正用の目標出力PをP1として(ステップ#12)、燃焼用調節モード、改質用調節モード、選択酸化用調節モードを順次実行する(ステップ#13〜#15)。
続いて、ステップ#16において、nがパラメータ修正用の目標出力Pの設定段数N(例えば4)に達したか否かを判断して、達していない間は、ステップ#17にて、nを1ずつ増やして、パラメータ修正用の目標出力Pを1段ずつ上げて、各パラメータ修正用の目標出力Pにて、燃焼用調節モード、改質用調節モード、選択酸化用調節モードを順次実行し(ステップ#13〜#15)、nが設定段数Nに達するとリターンする。
The variable n indicating the number of stages of the target output P for parameter correction is set to 1 (step # 11), the target output P for parameter correction is set to P1 (step # 12), the combustion adjustment mode, the reform adjustment The mode and the selective oxidation adjustment mode are sequentially executed (steps # 13 to # 15).
Subsequently, in
つまり、複数段のパラメータ修正用の目標出力Pの夫々について、燃焼用調節モード、改質用調節モード、選択酸化用調節モードを記載順に順次実行する。 That is, the combustion adjustment mode, the reforming adjustment mode, and the selective oxidation adjustment mode are sequentially executed in the order of description for each of the target outputs P for parameter correction in a plurality of stages.
つまり、制御部Cを、前記改質用調節モードを実行するときは、前記燃焼用調節モードを実行した後に、前記改質用調節モードを実行するように構成してある。
又、制御部Cを、燃料電池発電装置の運転時間を積算した積算運転時間を運転経過情報として、その積算運転時間に基づいてパラメータ修正タイミングを判別して、そのパラメータ修正タイミングにて、改質用調節モード、選択酸化用調節モード及び燃焼用調節モードのうちの少なくとも一つを実行するように構成してある。
That is, when executing the reforming adjustment mode, the control unit C is configured to execute the reforming adjustment mode after executing the combustion adjustment mode.
Further, the control unit C determines the parameter correction timing based on the accumulated operation time using the accumulated operation time obtained by integrating the operation time of the fuel cell power generation device as the operation progress information, and at the parameter correction timing, the reforming is performed. At least one of the adjustment mode for selective use, the adjustment mode for selective oxidation, and the adjustment mode for combustion is configured to be executed.
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 上記の実施形態においては、パラメータ修正運転において、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードの全てを実行する場合について例示したが、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードのうちのいずれか1つ、又は、いずれか2つを実行するように構成しても良い。
又、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードを実行する順序は、上記の実施形態において例示した順序に限定されるものではないが、前記改質用調節モードは、前記燃焼用調節モードの後に実行するのが好ましい。
又、パラメータ修正タイミングになる毎に、実行する調節モードを異ならせても良い。
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described.
(A) In the above embodiment, the case where all of the adjustment mode for reforming, the adjustment mode for selective oxidation, and the adjustment mode for combustion are executed in the parameter correction operation is exemplified. Any one or two of the mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode may be executed.
Further, the order of executing the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode is not limited to the order illustrated in the above embodiment, but the reforming adjustment mode Is preferably performed after the combustion adjustment mode.
Further, the adjustment mode to be executed may be changed every time the parameter correction timing comes.
(ロ) 上記の実施形態においては、通常運転モードを中断して、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードを実行する場合について例示したが、通常運転モードにおいて、燃料電池Gの発電出力がパラメータ修正運転を実行するのに必要となる所定の時間以上にわたって一定となると予測されるときは、その発電出力が所定の時間以上にわたって一定となる通常運転モード中において、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードを実行するように構成しても良い。例えば、電力負荷を予測して、その予測電力負荷を出力するように燃料電池Gの発電出力を調節する場合、予測電力負荷が所定の時間以上にわたって一定となるときに、前記改質用調節モード、前記選択酸化用調節モード及び前記燃焼用調節モードを実行するように構成しても良い。 (B) In the above embodiment, the normal operation mode is interrupted, and the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode are executed. However, in the normal operation mode, When it is predicted that the power generation output of the fuel cell G will be constant over a predetermined time required for executing the parameter correction operation, during the normal operation mode in which the power generation output is constant over a predetermined time. The reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode may be executed. For example, when the power load is predicted and the power generation output of the fuel cell G is adjusted so as to output the predicted power load, when the predicted power load is constant over a predetermined time, the reforming adjustment mode The selective oxidation adjustment mode and the combustion adjustment mode may be executed.
(ハ) 前記選択酸化用空気供給路25に、そこを通流する選択酸化用空気の流量を検出する選択酸化用空気流量センサを設けて、選択酸化用空気の流量調節を、この選択酸化用空気流量センサの検出情報に基づいて選択酸化用送風機24の回転速度を調節することにより行うように構成しても良い。
この場合、前記出力対選択酸化用空気流量情報としては、上記の実施形態のように、選択酸化用空気の流量を選択酸化用送風機24の回転速度で代用した出力対選択酸化用送風機回転速度情報とするのではなく、目標出力の大きさに応じて、選択酸化用空気の目標流量そのものを定めることになる。
従って、通常運転モードにおいては、出力対選択酸化用空気流量情報に基づいて、設定した目標出力に応じた目標流量を求めて、選択酸化用空気流量センサの検出流量がその求めた目標流量になるように選択酸化用送風機24の回転速度を調節することになる。
又、選択酸化用調節モードにおいては、選択酸化用送風機24の回転速度を変更調節する間の、下端選択酸化温度センサTbの検出情報及び選択酸化用空気流量センサの検出情報に基づいて、選択酸化室5の温度を前記選択酸化用設定温度にするための選択酸化用空気の流量を求めることになる。
(C) The selective oxidation
In this case, as the output-to-selective oxidation air flow rate information, the output-to-selective oxidation fan rotational speed information obtained by substituting the selective oxidation air flow rate with the rotational speed of the
Therefore, in the normal operation mode, the target flow rate corresponding to the set target output is obtained based on the output versus selective oxidation air flow rate information, and the detected flow rate of the selective oxidation air flow rate sensor becomes the obtained target flow rate. Thus, the rotational speed of the
In the selective oxidation adjustment mode, the selective oxidation is performed based on the detection information of the lower end selective oxidation temperature sensor Tb and the detection information of the selective oxidation air flow rate sensor while changing and adjusting the rotational speed of the
(ニ) 前記出力対回転速度情報としては、上記の実施形態のように、改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量に応じた燃焼用送風機39の目標回転速度を定めたものに代えて、燃料電池Gの目標出力の大きさに応じた燃焼用送風機39の目標回転速度を定めたものとしても良い。
つまり、燃焼室6の温度を燃料電池Gの目標出力に応じた目標燃焼室温度にするために必要とする改質バーナ17への燃焼用燃料の供給量は、予め予測することができるので、前記出力対回転速度情報としては、燃料電池Gの目標出力の大きさに応じた燃焼用送風機39の目標回転速度を定めたものとすることができる。
(D) As the output-to-rotational speed information, the target rotational speed of the
That is, the amount of combustion fuel supplied to the reforming
(ホ) 制御部Cによりパラメータ修正タイミングを判別させるための運転経過情報としては、上記の実施形態において例示した燃料電池発電装置の積算運転時間に限定されるものではなく、例えば、改質室3への原燃料ガスの供給量を積算した積算原燃料ガス供給量を用いることができる。
又、制御部Cによるパラメータ修正タイミングの判別を、日時の経過に基づいて行うように構成しても良い。例えば、設定期間(例えば1ヶ月)毎にパラメータ修正タイミングになると判別するように構成しても良い。
又、制御部Cによりパラメータ修正タイミングを判別させて、そのパラメータ修正タイミングにて改質用調節モード、選択酸化用調節モード及び燃焼用調節モードのうちの少なくとも一つを自動的に実行させる構成に代えて、人為的な指令により、改質用調節モード、選択酸化用調節モード及び燃焼用調節モードのうちの少なくとも一つを実行させるように構成しても良い。
(E) The operation progress information for determining the parameter correction timing by the control unit C is not limited to the integrated operation time of the fuel cell power generation apparatus exemplified in the above embodiment. For example, the reforming
Further, the parameter correction timing by the control unit C may be determined based on the passage of time. For example, you may comprise so that it may discriminate | determine when parameter correction timing comes for every setting period (for example, 1 month).
Further, the control unit C determines the parameter correction timing and automatically executes at least one of the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode at the parameter correction timing. Alternatively, at least one of the reforming adjustment mode, the selective oxidation adjustment mode, and the combustion adjustment mode may be executed by an artificial command.
(ヘ) 炭化水素系の原燃料としては、上記の実施形態において例示した天然ガスベースの都市ガス(13A)に限定されるものではなく、プロパンガス、メタノール等のアルコール類等、種々のものを用いることができる。 (F) The hydrocarbon-based raw fuel is not limited to the natural gas-based city gas (13A) exemplified in the above embodiment, and various kinds of fuels such as alcohols such as propane gas and methanol are used. Can be used.
3 改質室
5 選択酸化室
6 燃焼室
17 改質バーナ
24 選択酸化用送風手段
39 燃焼用送風手段
C 制御手段
G 燃料電池
P 燃料ガス生成部
Tb 選択酸化室温度検出手段
Tf 燃焼室温度検出手段
Tr 改質室温度検出手段
3 reforming
Claims (6)
その燃料ガス生成部にて生成された燃料ガスが供給されて発電する燃料電池と、
運転を制御する制御手段とが設けられ、
その制御手段が、通常運転モードにおいて、前記燃料電池の発電出力を目標出力に調節するように前記改質室への原燃料の供給量を調節し、且つ、前記改質室の温度が設定適正温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成された燃料電池発電装置であって、
前記改質室の温度を検出する改質室温度検出手段と前記燃焼室の温度を検出する燃焼室温度検出手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記通常運転モードにおいて、前記燃料電池の目標出力の大きさに応じた前記燃焼室の目標燃焼室温度を予め定めた出力対燃焼室温度情報と、前記燃料電池の目標出力とに基づいて目標燃焼室温度を求めて、前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記燃焼室の温度が求めた前記目標燃焼室温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成され、及び、
改質用調節モードに切り換え自在に構成されて、その改質用調節モードにおいて、前記燃料電池の発電出力をパラメータ修正用の目標出力にするように前記改質室への原燃料の供給量を調節して維持し、且つ、前記改質室温度検出手段の検出情報と前記燃焼室温度検出手段の検出情報とに基づいて、前記改質室の温度を前記設定適正温度にするための前記燃焼室の温度を求めるべく、前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を変更調節して、求めた前記燃焼室の温度に基づいて前記出力対燃焼室温度情報を修正するように構成されている燃料電池発電装置。 A reforming chamber that generates a reforming treatment gas containing hydrogen gas as a main component by reforming and reacting a hydrocarbon-based raw fuel to be supplied with water vapor, and burning a combustion fuel in a reforming burner, A fuel gas generation unit that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen gas, and includes a combustion chamber that heats the reforming chamber so that the reforming treatment can be performed,
A fuel cell that is supplied with the fuel gas generated in the fuel gas generator and generates power;
Control means for controlling the operation,
In the normal operation mode, the control means adjusts the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber so as to adjust the power generation output of the fuel cell to the target output, and the temperature of the reforming chamber is set appropriately. A fuel cell power generator configured to adjust a supply amount of fuel for combustion to the reforming burner so as to reach a temperature,
Reforming chamber temperature detecting means for detecting the temperature of the reforming chamber and combustion chamber temperature detecting means for detecting the temperature of the combustion chamber are provided,
In the normal operation mode, the control means outputs a predetermined combustion chamber temperature information for the combustion chamber according to the magnitude of the target output of the fuel cell, and the target output of the fuel cell. The target combustion chamber temperature is obtained based on the combustion chamber temperature detection means, and based on the detection information of the combustion chamber temperature detection means, the combustion fuel to the reforming burner is set so that the temperature of the combustion chamber becomes the obtained target combustion chamber temperature. And is configured to adjust the supply amount of
It is configured to be switchable to the reforming adjustment mode, and in the reforming adjustment mode, the amount of raw fuel supplied to the reforming chamber is set so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. The combustion for adjusting and maintaining the temperature of the reforming chamber to the set appropriate temperature based on the detection information of the reforming chamber temperature detection means and the detection information of the combustion chamber temperature detection means In order to obtain the temperature of the chamber, the supply amount of the fuel for combustion to the reforming burner is changed and adjusted, and the output versus combustion chamber temperature information is corrected based on the obtained temperature of the combustion chamber. The fuel cell power generator.
前記制御手段が、前記通常運転モードにおいて、前記燃料電池の目標出力の大きさに応じた選択酸化用空気の目標流量を予め定めた出力対選択酸化用空気流量情報と、前記燃料電池の目標出力とに基づいて目標流量を求めて、前記選択酸化室に供給される選択酸化用空気の流量が求めた前記目標流量になるように前記選択酸化用送風手段の回転速度を調節するように構成され、及び、
選択酸化用調節モードに切り換え自在に構成されて、その選択酸化用調節モードにおいて、前記燃料電池の発電出力を前記パラメータ修正用の目標出力にするように前記改質室への原燃料の供給量を調節して維持し、且つ、前記選択酸化室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記選択酸化室の温度を設定適正温度にするための選択酸化用空気の流量を求めるべく、前記選択酸化用送風手段の回転速度を変更調節して、求めた選択酸化用空気の流量に基づいて前記出力対選択酸化用空気流量情報を修正するように構成されている請求項1記載の燃料電池発電装置。 A selective oxidation chamber that selectively oxidizes carbon monoxide in the reforming process gas reformed in the reforming chamber with selective oxidation air supplied by a selective oxidation blower, and the selective oxidation thereof And a selective oxidation chamber temperature detecting means for detecting the chamber temperature,
In the normal operation mode, the control means outputs a predetermined oxidation target air flow rate information in accordance with a target output magnitude of the fuel cell, and a target output of the fuel cell. And the rotational speed of the selective oxidation blowing means is adjusted so that the flow rate of the selective oxidation air supplied to the selective oxidation chamber becomes the calculated target flow rate. ,as well as,
The supply amount of the raw fuel to the reforming chamber is configured to be switchable to the selective oxidation adjustment mode, and in the selective oxidation adjustment mode, the power generation output of the fuel cell is set to the target output for parameter correction. The selective oxidation is performed in order to obtain the flow rate of the selective oxidation air for setting the temperature of the selective oxidation chamber to the set appropriate temperature based on the detection information of the selective oxidation chamber temperature detecting means. 2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the output speed of the selective oxidation air flow information is corrected based on the flow rate of the selective oxidation air obtained by changing and adjusting the rotational speed of the air blowing means. .
燃焼用調節モードに切り換え自在に構成されて、その燃焼用調節モードにおいて、前記燃料電池の発電出力を前記パラメータ修正用の目標出力にするように前記改質室への原燃料の供給量を調節して維持し且つ前記燃焼室の温度が前記出力対燃焼室温度情報と前記パラメータ修正用の目標出力とに基づいて求めた目標燃焼室温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節した状態に維持し、且つ、前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記燃焼室の温度を最高又は略最高にするための前記燃焼用送風手段の回転速度を求めるべく、前記燃焼用送風手段の回転速度を変更調節して、求めた前記燃焼用送風手段の回転速度に基づいて前記出力対回転速度情報を修正するように構成されている請求項1又は2記載の燃料電池発電装置。 In the normal operation mode, the control means supplies combustion air to the reforming burner according to a target output level of the fuel cell or a supply amount of combustion fuel to the reforming burner. A target rotational speed based on predetermined output versus rotational speed information and a target output of the fuel cell or a supply amount of combustion fuel to the reforming burner, and the combustion air flow Configured to adjust the target rotational speed determined means; and
It is configured to be switchable to a combustion adjustment mode, and in the combustion adjustment mode, the supply amount of raw fuel to the reforming chamber is adjusted so that the power generation output of the fuel cell becomes the target output for parameter correction. And maintaining the combustion chamber temperature at the target combustion chamber temperature determined based on the output versus combustion chamber temperature information and the parameter correction target output. In order to determine the rotational speed of the combustion air blowing means for maintaining the supply amount in an adjusted state and making the temperature of the combustion chamber maximum or substantially maximum based on the detection information of the combustion chamber temperature detection means The output speed versus rotational speed information is modified based on the calculated rotational speed of the combustion air blowing means by changing and adjusting the rotational speed of the combustion air blowing means. fuel Pond power generation equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006088721A JP5044130B2 (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Fuel cell power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006088721A JP5044130B2 (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Fuel cell power generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007265777A true JP2007265777A (en) | 2007-10-11 |
JP5044130B2 JP5044130B2 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=38638568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006088721A Expired - Fee Related JP5044130B2 (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Fuel cell power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5044130B2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61216259A (en) * | 1984-11-06 | 1986-09-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Control of fuel reformer for fuel cell |
JPH08152131A (en) * | 1994-11-25 | 1996-06-11 | Paloma Ind Ltd | Combistion device |
JPH11130403A (en) * | 1997-10-29 | 1999-05-18 | Fuji Electric Co Ltd | Method for controlling temperature of reformer for fuel cell |
JP2003243003A (en) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | Osaka Gas Co Ltd | Operation method for fuel cell system |
JP2004196610A (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Rinnai Corp | System using reformer |
JP2004247234A (en) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Solid polymer type fuel cell generator and its operating method |
JP2004296235A (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Osaka Gas Co Ltd | Reforming device for fuel cell |
-
2006
- 2006-03-28 JP JP2006088721A patent/JP5044130B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61216259A (en) * | 1984-11-06 | 1986-09-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Control of fuel reformer for fuel cell |
JPH08152131A (en) * | 1994-11-25 | 1996-06-11 | Paloma Ind Ltd | Combistion device |
JPH11130403A (en) * | 1997-10-29 | 1999-05-18 | Fuji Electric Co Ltd | Method for controlling temperature of reformer for fuel cell |
JP2003243003A (en) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | Osaka Gas Co Ltd | Operation method for fuel cell system |
JP2004196610A (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Rinnai Corp | System using reformer |
JP2004247234A (en) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Solid polymer type fuel cell generator and its operating method |
JP2004296235A (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Osaka Gas Co Ltd | Reforming device for fuel cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5044130B2 (en) | 2012-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5763405B2 (en) | Fuel cell system | |
KR100623572B1 (en) | Fuel reforming system and warmup method thereof | |
JP6066580B2 (en) | Fuel cell system | |
US8097371B2 (en) | Hydrogen generator, fuel cell system comprising the same, and operation method thereof | |
JP5044135B2 (en) | Fuel cell power generator | |
JP2008273763A (en) | Reformer and fuel cell system | |
JP2008108546A (en) | Fuel cell system | |
JP5551954B2 (en) | Fuel cell power generator | |
KR20090079517A (en) | Fuel Cell and Control Method Thereof | |
JP4614515B2 (en) | Fuel cell reformer | |
JP5324752B2 (en) | Hydrogen-containing gas generator | |
JP4747469B2 (en) | Combustion device | |
JP4527130B2 (en) | Reformer | |
JP4429032B2 (en) | Method for operating hydrogen-containing gas generator and hydrogen-containing gas generator | |
JP2007261871A (en) | Hydrogen-containing gas producing apparatus | |
JP4847772B2 (en) | Hydrogen-containing gas generator | |
JP2007109590A (en) | Reforming device for fuel cell, and fuel cell system equipped with the reforming device for fuel cell | |
JP5044130B2 (en) | Fuel cell power generator | |
JP2008269887A (en) | Fuel cell system | |
JP5249622B2 (en) | Method for starting hydrogen-containing gas generator | |
JP5285790B2 (en) | Fuel cell power generator | |
JP5643707B2 (en) | Hydrogen-containing gas generator | |
JP5274003B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5021895B2 (en) | Fuel cell power generation system | |
JP2018186079A (en) | High temperature operation fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120228 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120705 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120713 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5044130 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150720 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |