JP2010135127A - 燃料電池発電システムおよびその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池発電システムは、液体燃料を貯蔵する1次液体燃料タンク6と、脱硫器4の下流に配置されて脱硫器4から供給された液体燃料を気液分離して2次液体燃料タンク9に供給する改質燃料気液分離器11aと、脱硫器4の下流で2次液体燃料タンク9の上流で且つ改質燃料気液分離器11aと並列に配置されて脱硫器4から供給された液体燃料を気液分離して1次液体燃料タンク6へ供給するバイパス燃料気液分離器11bを有する。改質燃料気液分離器11a内の液体燃料がバイパス燃料気液分離器11bに向かって流通するように構成されたオーバーフロー配管24と、燃料気液分離器11a、11bそれぞれで液体燃料を気液分離して生成したガスを、バーナ燃焼部へ供給するように構成された気抜き配管12を有する。
【選択図】図1
Description
本発明の燃料電池発電システムに係る第1の実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、本実施形態の燃料電池発電システムの系統構成図である。図2は、図1の改質燃料気液分離器11aの詳細を示す斜視図である。図3は、図1のバイパス燃料気液分離器11bの詳細を示す斜視図である。図4は、図1の燃料電池発電システムを起動するときに係る燃料遮断弁21aおよび燃料バイパス弁21bの開閉動作を示すフロー図である。図5は、図1の燃料電池発電システムを停止するときに係る燃料遮断弁21aおよび燃料バイパス弁21bの開閉動作を示すフロー図である。
本発明に係る燃料電池発電システムの第2の実施形態について図6を用いて説明する。図6は、本実施形態の系統構成図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
本発明に係る燃料電池発電システムの第3の実施形態について図7を用いて説明する。図7は、本実施形態の系統構成図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
本発明に係る燃料電池発電システムの第4の実施形態について図8を用いて説明する。
本発明に係る燃料電池発電システムの第5の実施形態について図9および図10を用いて説明する。図9は、本実施形態の燃料電池発電システムの系統構成図である。図10は、図9の気液分離器11の詳細を示す正面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
上記の実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成はこれらの実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
Claims (11)
- 液体燃料を貯蔵する1次液体燃料タンクと、
前記1次液体燃料タンクから供給された前記液体燃料に含まれる硫黄化合物の含有量を低減させる脱硫器と、
前記脱硫器の下流に配置されて、前記液体燃料からガスを抽出する改質燃料気液分離器と、
前記改質燃料気液分離器でガスを抽出した残りの液体燃料を貯蔵する2次液体燃料タンクと、
前記2次液体燃料タンクに貯蔵された前記液体燃料から水素を含む改質ガスを生成させる改質装置と、
前記改質装置から供給された前記改質ガスを用いて発電する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体から排出された排ガスを取り込んで燃焼させて前記改質装置を加熱するバーナ燃焼部と、
前記脱硫器の下流で前記2次液体燃料タンクの上流で且つ前記改質燃料気液分離器と並列に配置されて、前記液体燃料からガスを抽出して、ガスを抽出した残りの液体燃料を前記1次液体燃料タンクへ戻すように構成されたバイパス燃料気液分離器と、
一方の端部が前記改質燃料気液分離器に接続されて、他方の端部が前記バイパス燃料気液分離器に接続されて、前記改質燃料気液分離器内の前記液体燃料の一部が前記バイパス燃料気液分離器に向かって流通可能に構成されたオーバーフロー配管と、
前記バイパス燃料気液分離器の液面が、前記バイパス燃料気液分離器およびオーバーフロー配管の接続部よりも低くなるように制御する液面制御手段と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。 - 前記改質燃料気液分離器は、
一方の端部が前記改質燃料気液分離器の壁面を貫通して内部に開口して、この開口位置は前記改質燃料気液分離器およびオーバーフロー配管の接続部よりも高くなるように形成されて、他方の端部が前記脱硫器に接続された第1燃料入口配管と、
一方の端部が前記改質燃料気液分離器の底部を貫通して内部に開口して、この開口位置は前記改質燃料気液分離器およびオーバーフロー配管の接続部よりも低くなるように形成されて、他方の端部が前記2次液体燃料タンクに接続された第1燃料出口配管と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電システム。 - 前記液面制御手段は、前記バイパス燃料気液分離器の側面に配置されて前記バイパス燃料気液分離器の液面を検知する液面検知装置を含み、この液面検知装置の検知結果に基づいて、前記バイパス燃料気液分離器の液面を制御するように構成されて、
前記バイパス燃料気液分離器は、
一方の端部が前記バイパス燃料気液分離器の壁面を貫通して内部に開口して、この開口位置は前記液面検知装置よりも高くなるように形成されて、他方の端部が前記脱硫器に接続された第2燃料入口配管と、
一方の端部が前記バイパス燃料気液分離器の底部を貫通して内部に開口してこの開口位置は前記液面検知装置よりも低くなるように形成されて、他方の端部が前記1次液体燃料タンクに接続された第2燃料出口配管と、
を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池発電システム。 - 前記液面制御手段は、
前記バイパス燃料気液分離器の側面に配置されて前記バイパス燃料気液分離器の液面を検知する第1液面検知装置と、
前記第1液面検知装置が配置された位置よりも高く且つ前記バイパス燃料気液分離器およびオーバーフロー配管の接続部よりも低い位置に配置された第2液面検知装置と、
を有し、
前記第1液面検知装置の検知結果に基づいて、前記バイパス燃料気液分離器の液面を制御するように構成されて、
前記第2液面検知装置が前記液面を検知したときに、前記脱硫器への前記液体燃料の供給を停止するように構成されていること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池発電システム。 - 液体燃料を貯蔵する1次液体燃料タンクと、
前記1次液体燃料タンクから供給された前記液体燃料に含まれる硫黄化合物の含有量を低減させる脱硫器と、
前記脱硫器の下流に配置されて、前記液体燃料からガスを抽出して、内部の液相を改質燃料気液分離部およびバイパス燃料気液分離部の2つの区画に仕切る堰が設けられて、この改質燃料気液分離部内の前記液体燃料の一部がこの堰の上端部を越えて前記バイパス燃料気液分離部に流通可能に構成されて、前記ガスが抽出されて前記バイパス燃料気液分離部に残った液体燃料を前記1次液体燃料タンクへ戻すように構成された気液分離器と、
前記改質燃料気液分離部でガスが抽出された前記液体燃料を貯蔵する2次液体燃料タンクと、
前記2次液体燃料タンクに貯蔵された前記液体燃料から水素を含む改質ガスを生成させる改質装置と、
前記改質装置から供給された前記改質ガスを用いて発電する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体から排出された排ガスを取り込んで燃焼させて前記改質装置を加熱するバーナ燃焼部と、
前記バイパス燃料気液分離部の液面が、前記堰の上端部よりも低くなるように制御する液面制御手段と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。 - 前記液面制御手段は、前記バイパス燃料気液分離部の側面に配置されて前記バイパス燃料気液分離部の液面を検知する液面検知装置を含み、この液面検知装置の検知結果に基づいて、前記バイパス燃料気液分離部の液面を制御するように構成されて、
前記気液分離器は、
一方の端部が前記改質燃料気液分離部の壁面を貫通して内部に開口して、この開口位置は前記堰の上端部よりも高くなるように形成されて、他方の端部が前記脱硫器に接続されるように形成された第1燃料入口配管と、
一方の端部が前記改質燃料気液分離部の底部を貫通して内部に開口して、この開口位置は前記堰の上端部よりも低くなるように形成されて、他方の端部が前記2次液体燃料タンクに接続されるように形成された第1燃料出口配管と、
一方の端部が前記バイパス燃料気液分離部の壁面を貫通して内部に開口して、この開口位置は前記堰の上端部よりも低く且つ前記液面検知装置よりも高くなるように形成されて、他方の端部が前記脱硫器に接続されるように形成された第2燃料入口配管と、
一方の端部が前記バイパス燃料気液分離部の底部を貫通して内部に開口して、この開口位置は前記液面検知装置よりも低くなるように形成されて、他方の端部が前記1次液体燃料タンクに接続されるように形成された第2燃料出口配管と、
を有することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池発電システム。 - 前記液面制御手段は、
前記バイパス燃料気液分離部の側面に配置されて前記バイパス燃料気液分離部の液面を検知する第1液面検知装置と、
前記第1液面検知装置が配置された位置よりも高く且つ前記堰の上端部よりも低い位置に配置された第2液面検知装置と、
を有し、
前記第1液面検知装置の検知結果に基づいて、前記バイパス燃料気液分離部の液面を制御するように構成されて、
前記第2液面検知装置が前記液面を検知したときに、前記脱硫器への前記液体燃料の供給を停止するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池発電システム。 - 前記液体燃料を気液分離して生成したガスが前記バーナ燃焼部に向かって流通する系統に、前記液体燃料が流れることを検知する液体燃料検知センサが配置されて、
前記液面制御手段は、前記液体燃料検知センサが前記系統内に前記液体燃料が流通したことを検知したときに、前記脱硫器への前記液体燃料の供給を停止するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。 - 脱硫器を加熱する脱硫器加熱工程と、
前記脱硫器が所定の温度まで加熱されているか否かを判定する脱硫器温度判定工程と、
液体燃料タンクから前記脱硫器に供給された液体燃料に含まれる硫黄化合物の含有量を低減させる脱硫工程と、
前記脱硫器温度判定工程で前記所定の温度に達していないと判定されているときに、前記脱硫器を流通した前記液体燃料をバイパス燃料気液分離器へ供給し、前記液体燃料から可燃性ガスを抽出する第1気液分離工程と、
前記第1気液分離工程の後に、気液分離された前記液体燃料を前記液体燃料タンクに戻す第1燃料リサイクル工程と、
前記脱硫器温度判定工程で前記所定の温度に達していると判定されているときに、前記脱硫器を流通した前記液体燃料を改質燃料気液分離器へ供給し、前記液体燃料から可燃性ガスを抽出する第2気液分離工程と、
前記第2気液分離工程の後に、前記可燃性ガスが抽出された前記液体燃料を、水素を含む改質ガスを生成させる改質装置へ供給する改質装置燃料供給工程と、
前記第2気液分離工程の後に、余剰液体燃料を前記液体燃料タンクに戻す第2燃料リサイクル工程と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。 - 前記脱硫工程の後に、前記可燃性ガスがバーナ燃焼部に向かって流通する流路内を前記液体燃料が流通したときに、前記脱硫器への前記液体燃料供給を停止する工程を有することを特徴とする請求項9に記載の燃料電池発電システムの運転方法。
- 前記脱硫工程の後に、前記バイパス燃料気液分離器の液位が、所定の液位を超えたときに、前記脱硫器への前記液体燃料供給を停止する工程を有することを特徴とする請求項9または請求項10に記載の燃料電池発電システムの運転方法。
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