JP2012119244A - Fuel cell system - Google Patents

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弘樹 藤岡
Kunihiro Ukai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine whether the amount of air supplied from an air supply section to a hydrogen generation device in a fuel cell system is appropriate.SOLUTION: There are included an air supply unit 19 which supplies air to a selective oxidation unit 17 according to an instruction value of air supply amount, a selective oxidation temperature detection unit 26 which detects the temperature of the selective oxidation unit, and an operation control unit 16 which outputs an instruction value of air supply amount to the air supply unit based on the selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detection unit. The operation control unit, for a preset period after a given power generation amount which the fuel cell has is generated, runs the fuel cell without tracking a change in electric power load and actuates the air supply unit with a preset instruction value. If a temperature difference between a predicated selective oxidation temperature predicted from the instruction value and the detected selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detection unit is equal to or greater than a prescribed temperature difference, the operation control unit determines that an amount of air corresponding to the preset instruction value is not supplied from the air supply unit as instructed.

Description

本発明は、化石原料等から一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成する水素生成装置を備えた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system including a hydrogen generator that generates a hydrogen-containing gas having a low carbon monoxide concentration from a fossil raw material or the like.

分散型エネルギー供給源として、小型装置でも高効率な発電を可能とする燃料電池スタック(以下、単に「燃料電池」という)を用いた燃料電池システムの開発が進められている。燃料電池システムは、発電部の本体である燃料電池に、水素含有ガスと酸素含有ガスとを供給して、水素と酸素との電気化学反応を進行させて発生させた化学的なエネルギーを、電気的なエネルギーとして取り出して発電するシステムである。   Development of a fuel cell system using a fuel cell stack (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) that enables high-efficiency power generation even with a small device as a distributed energy supply source is in progress. A fuel cell system supplies a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas to a fuel cell, which is the main body of a power generation unit, and proceeds with an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen to generate chemical energy. This is a system that generates electricity by taking it out as natural energy.

一般的に、水素含有ガスはインフラストラクチャーから供給されていない。そこで、従来の燃料電池システムは、既存のインフラストラクチャーから供給される都市ガス又はLPG等を原料とし、Ru触媒やNi触媒を用いて600〜700℃の温度で水蒸気との改質反応させる改質部を備えた、水素生成装置が設けられている。なお、改質反応により得られる水素含有ガスには、通常、原料に由来する一酸化炭素が含まれ、その濃度が高いと、燃料電池の発電特性を低下させる。そこで、水素生成装置には、改質部の他に、200℃〜350℃の温度で一酸化炭素と水蒸気との変成反応を進行させて一酸化炭素を低減させる、Cu−Zn系触媒や貴金属系触媒を備える変成部、及び、100℃〜200℃の温度で一酸化炭素を選択的に酸化反応させてさらに一酸化炭素を低減させる、Ru触媒やPt触媒を備える選択酸化部等の反応部が設けられる。また、燃料電池システムの効率向上のため、燃料電池の発電時にアノードから排出される水素含有ガス(以下、「アノードオフガス」という)を水素生成装置で燃焼させ、改質反応に用いられることが多い。   In general, hydrogen-containing gas is not supplied from the infrastructure. Therefore, a conventional fuel cell system uses a city gas or LPG supplied from an existing infrastructure as a raw material, and reforms with a steam reaction at a temperature of 600 to 700 ° C. using a Ru catalyst or a Ni catalyst. A hydrogen generation apparatus having a section is provided. Note that the hydrogen-containing gas obtained by the reforming reaction usually contains carbon monoxide derived from the raw material, and when the concentration is high, the power generation characteristics of the fuel cell are degraded. Therefore, in addition to the reforming unit, the hydrogen generator has a Cu—Zn-based catalyst or a noble metal that reduces carbon monoxide by advancing a transformation reaction between carbon monoxide and water vapor at a temperature of 200 ° C. to 350 ° C. And a reaction section such as a selective oxidation section equipped with a Ru catalyst or a Pt catalyst, which selectively reduces carbon monoxide by selectively oxidizing carbon monoxide at a temperature of 100 ° C. to 200 ° C. Is provided. Further, in order to improve the efficiency of the fuel cell system, a hydrogen-containing gas (hereinafter referred to as “anode off gas”) discharged from the anode during power generation of the fuel cell is often burned by a hydrogen generator and used for the reforming reaction. .

さて、水素生成装置は、上述のように、改質部、変成部、選択酸化部等で構成されており、定常時、過渡期において、一定量の水素及び一酸化炭素濃度の低い水素を生成するためには、各反応部における触媒の温度を一定範囲内に厳密に制御する必要がある。そこで、改質部、変成部、選択酸化部の下流側近傍に温度検出器を設置し、改質部においてはその温度検出器の検出温度に基づいて改質部の加熱量を増減、選択酸化部においてはその温度検出器の検出温度に基づいてその上流側に設けた冷却器の冷却量を増減することで各反応部の温度を適正に制御する構成がとられている(例えば、特許文献1参照)。また、変成部の温度検出器の検出温度に基づいて予熱蒸発器への水供給量を増減、あるいは、加熱部への燃焼用空気供給郎を増減することで変成部の温度を適正に制御する構成がとられている(例えば、特許文献2参照)。   As described above, the hydrogen generator is composed of a reforming unit, a shift unit, a selective oxidation unit, and the like, and generates a certain amount of hydrogen and hydrogen with a low carbon monoxide concentration in a steady state and a transitional period. In order to achieve this, it is necessary to strictly control the temperature of the catalyst in each reaction section within a certain range. Therefore, a temperature detector is installed near the downstream side of the reforming unit, the transformation unit, and the selective oxidation unit. In the reforming unit, the heating amount of the reforming unit is increased or decreased based on the temperature detected by the temperature detector, and the selective oxidation is performed. In the unit, the temperature of each reaction unit is appropriately controlled by increasing or decreasing the cooling amount of the cooler provided on the upstream side based on the temperature detected by the temperature detector (for example, Patent Documents). 1). Also, the temperature of the shift section is appropriately controlled by increasing or decreasing the amount of water supplied to the preheating evaporator or increasing or decreasing the combustion air supply to the heating section based on the temperature detected by the temperature detector of the shift section. The structure is taken (for example, refer patent document 2).

特開2001−180905号公報JP 2001-180905 A 特開2008−019159号公報JP 2008-0119159 A

しかしながら、空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量を計測する流量計など空気流量計測手段の異常により、空気指示値に対応する空気供給量が水素生成装置に適正に供給されなければ、一定量の水素及び一酸化炭素濃度の低い水素を生成することはできない。そして、選択酸化部の過昇温、あるいは、一酸化炭素による燃料電池の被毒に繋がり、発電運転の継続が不可能になる。さらには、燃料電池システムの故障に繋がる。   However, if the air supply amount corresponding to the air indication value is not properly supplied to the hydrogen generation device due to an abnormality in the air flow measurement means such as a flow meter that measures the air supply amount supplied from the air supply unit to the hydrogen generation device. A certain amount of hydrogen and hydrogen with a low carbon monoxide concentration cannot be produced. This leads to overheating of the selective oxidation unit or poisoning of the fuel cell with carbon monoxide, making it impossible to continue the power generation operation. Furthermore, it leads to failure of the fuel cell system.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡便でかつ速やかに空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が適正であるかを把握できる燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of grasping whether or not the air supply amount supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is appropriate easily and quickly. And

上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムでは、原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、改質部の温度を検出する改質温度検出部と、改質部に原料供給量指示値に応じた原料を供給する原料供給部と、改質部に水供給量指示値に応じた水を供給する水供給部と、改質部により生成された水素含有ガス中の一酸化炭素濃度を低減させる変成部と、変成部の温度を検出する変成温度検出部と、変成部により低減された水素含有ガス中の一酸化炭素濃度をさらに低減させる選択酸化部と、選択酸化部に空気供給量指示値に応じた空気を供給する空気供給部と、選択酸化部の温度を検出する選択酸化温度検出部と、選択酸化部で一酸化炭素濃度が低減された水素含有ガスと酸素含有ガスが供給されて発電し、電力供給先の電力負荷の変化に追従して発電する燃料電池と、選択酸化部で一酸化炭素濃度が低減された水素含有ガスのうち燃料電池で消費されなかった残りの水素含有ガスを燃焼させて改質部の改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて空気供給部へ空気供給量指示値を出力する運転制御部とを備え、運転制御部は、燃料電池が有する任意の発電量を発電した後の予め設定される期間、燃料電池を電力負荷の変化に追従させず動作させ、空気供給部を予め設定される指示値で動作させ、指示値から予想される予想選択酸化温度と選択酸化温度検出部で検出される検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上であれば、予め設定される指示値に対応する空気が空気供給部から指示通りに供給されていないと判断する構成としたものである。   In order to solve the above-described problems, in the fuel cell system of the present invention, a reforming unit that supplies a raw material and water and generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction, and a reforming temperature detection that detects the temperature of the reforming unit Generated by a reforming unit, a raw material supply unit that supplies a raw material according to a raw material supply amount instruction value to the reforming unit, a water supply unit that supplies water according to a water supply amount instruction value to the reforming unit, A shift section for reducing the carbon monoxide concentration in the generated hydrogen-containing gas, a shift temperature detection section for detecting the temperature of the shift section, and further reducing the carbon monoxide concentration in the hydrogen-containing gas reduced by the shift section A selective oxidation unit; an air supply unit that supplies air to the selective oxidation unit according to an air supply amount instruction value; a selective oxidation temperature detection unit that detects a temperature of the selective oxidation unit; and a carbon monoxide concentration in the selective oxidation unit. Reduced hydrogen-containing gas and oxygen-containing gas are supplied. A fuel cell that generates power following changes in the power load at the power supply destination, and a remaining hydrogen-containing gas that has not been consumed by the fuel cell among the hydrogen-containing gas whose carbon monoxide concentration has been reduced by the selective oxidation unit. Combustion unit that supplies the heat required for the reforming reaction of the reforming unit and operation control that outputs an air supply amount instruction value to the air supply unit based on the selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detection unit The operation control unit operates the fuel cell without following the change in the power load for a preset period after generating any amount of power generated by the fuel cell, and the air supply unit is preset. If the temperature difference between the predicted selective oxidation temperature expected from the indicated value and the detected selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detection unit is equal to or greater than the predetermined temperature difference, the preset indicated value Air corresponding to Those where the structure is determined not to be supplied to indicate street.

これによって、簡便でかつ速やかに空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が適正であるかを把握できることとなる。   As a result, it is possible to grasp whether or not the air supply amount supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is appropriate simply and quickly.

本発明の燃料電池システムによれば、空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が適正であるかを判断することができる。   According to the fuel cell system of the present invention, it is possible to determine whether the air supply amount supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is appropriate.

本発明の実施の形態1における燃料電池システムの概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における水素生成装置の特徴的な動作の1サイクルを模式的に示すフローチャートThe flowchart which shows typically 1 cycle of the characteristic operation | movement of the hydrogen generator in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における水素生成装置の特徴的な動作の1サイクルを模式的に示すフローチャートThe flowchart which shows typically 1 cycle of the characteristic operation | movement of the hydrogen generator in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における水素生成装置の特徴的な動作の1サイクルを模式的に示すフローチャートThe flowchart which shows typically 1 cycle of the characteristic operation | movement of the hydrogen generator in Embodiment 1 of this invention.

第1の発明は、原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、改質部の温度を検出する改質温度検出部と、改質部に原料供給量指示値に応じた原料を供給する原料供給部と、改質部に水供給量指示値に応じた水を供給する水供給部と、改質部により生成された水素含有ガス中の一酸化炭素濃度を低減させる変成部と、変成部の温度を検出する変成温度検出部と、変成部により低減された水素含有ガス中の一酸化炭素濃度をさらに低減させる選択酸化部と、選択酸化部に空気供給量指示値に応じた空気を供給する空気供給部と、選択酸化部の温度を検出する選択酸化温度検出部と、選択酸化部で一酸化炭素濃度が低減された水素含有ガスと酸素含有ガスが供給されて発電し、電力供給
先の電力負荷の変化に追従して発電する燃料電池と、選択酸化部で一酸化炭素濃度が低減された水素含有ガスのうち燃料電池で消費されなかった残りの水素含有ガスを燃焼させて改質部の改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて空気供給部へ空気供給量指示値を出力する運転制御部とを備え、運転制御部は、燃料電池が有する任意の発電量を発電した後の予め設定される期間、燃料電池を電力負荷の変化に追従させず動作させ、空気供給部を予め設定される指示値で動作させ、指示値から予想される予想選択酸化温度と選択酸化温度検出部で検出される検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上であれば、予め設定される指示値に対応する空気が空気供給部から指示通りに供給されていないと判断する構成としたものである。これによって、簡便でかつ速やかに空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が適正であるかを把握できることとなる。
According to a first aspect of the present invention, there are provided a reforming section for supplying a raw material and water to generate a hydrogen-containing gas by a reforming reaction, a reforming temperature detecting section for detecting the temperature of the reforming section, and a raw material supply amount to the reforming section. A raw material supply unit that supplies a raw material according to the indicated value, a water supply unit that supplies water according to the water supply amount indicated value to the reforming unit, and carbon monoxide in the hydrogen-containing gas generated by the reforming unit A transformation section for reducing the concentration, a transformation temperature detection section for detecting the temperature of the transformation section, a selective oxidation section for further reducing the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-containing gas reduced by the transformation section, and air in the selective oxidation section An air supply unit that supplies air according to the supply amount instruction value, a selective oxidation temperature detection unit that detects the temperature of the selective oxidation unit, and a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas whose carbon monoxide concentration is reduced in the selective oxidation unit Is generated to follow the changes in the power load at the power supply destination. The heat required for the reforming reaction of the reforming unit by burning the remaining hydrogen-containing gas that has not been consumed in the fuel cell out of the hydrogen-containing gas whose carbon monoxide concentration has been reduced in the selective oxidation unit And an operation control unit that outputs an air supply amount instruction value to the air supply unit based on the selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detection unit. The operation control unit has a fuel cell Expected to be expected from the indicated value by operating the fuel cell without following the change in the power load and operating the air supply unit at the indicated value set in advance for a preset period after generating any power generation amount If the temperature difference between the selective oxidation temperature and the detected selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detection unit is greater than or equal to a predetermined temperature difference, air corresponding to a preset instruction value is supplied from the air supply unit as instructed. And the structure to judge that Those were. As a result, it is possible to grasp whether or not the air supply amount supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is appropriate simply and quickly.

第2の発明は、特に、第1の発明の運転制御部を、予想選択酸化温度と検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上のときであって、予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が高い場合、予め設定される指示値に対応する空気が空気供給部から多く供給されていると判断し、予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が低い場合、予め設定される指示値に対応する空気が空気供給部から少なく供給されていると判断するものである。これによって、簡便でかつ速やかに空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量の増減を適正に把握できることとなる。   In particular, the operation control unit according to the second aspect of the present invention may be configured such that the temperature difference between the predicted selective oxidation temperature and the detected selective oxidation temperature is equal to or greater than a predetermined temperature difference, and the detected selective oxidation is performed based on the predicted selective oxidation temperature. When the temperature is higher, it is determined that a large amount of air corresponding to the preset indicated value is supplied from the air supply unit, and when the detected selective oxidation temperature is lower than the expected selective oxidation temperature, the predetermined value is set in advance. It is determined that a small amount of air corresponding to the indicated value is supplied from the air supply unit. As a result, it is possible to appropriately grasp the increase or decrease in the amount of air supplied from the air supply unit to the hydrogen generator simply and quickly.

第3の発明は、特に、第1の発明の運転制御部を、予想選択酸化温度と検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上のときであって、予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が高い場合、空気供給部への指示値を減量するよう制御し、予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が低い場合、空気供給部への指示値を増量するよう制御するものである。これによって、空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が適正であるかを判断し、空気指示値に対応する空気供給量を補正することができる。その結果、一定量の水素及び一酸化炭素濃度の低い水素を生成することができる。また、選択酸化部の過昇温、あるいは、一酸化炭素による燃料電池の被毒、さらには、燃料電池システムの故障を未然に防ぐことができる。さらには、流量計などの空気流量計測手段が不要となり、燃料電池システムのコストダウンを図ることができる。   In particular, the operation control unit according to the first aspect of the present invention may be configured so that the temperature difference between the predicted selective oxidation temperature and the detected selective oxidation temperature is equal to or greater than a predetermined temperature difference, When the temperature is higher, control to decrease the indicated value to the air supply unit, and control to increase the indicated value to the air supply unit when the detected selective oxidation temperature is lower than the expected selective oxidation temperature It is. Accordingly, it is possible to determine whether the air supply amount supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is appropriate, and to correct the air supply amount corresponding to the air instruction value. As a result, a certain amount of hydrogen and hydrogen with a low carbon monoxide concentration can be generated. In addition, it is possible to prevent overheating of the selective oxidation unit, poisoning of the fuel cell due to carbon monoxide, and failure of the fuel cell system. Furthermore, air flow measurement means such as a flow meter is not required, and the cost of the fuel cell system can be reduced.

第4の発明は、特に、第1の発明の運転制御部を、予想選択酸化温度と検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上のとき、空気供給部からの空気供給量が異常であると判断し警報を出力するものである。これによって、空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が異常であるかを判断し、警報を外部出力することができる。   In the fourth aspect of the invention, in particular, when the temperature difference between the predicted selective oxidation temperature and the detected selective oxidation temperature is equal to or greater than a predetermined temperature difference, the air supply amount from the air supply unit is abnormal. It judges that there is, and outputs an alarm. Accordingly, it is possible to determine whether the amount of air supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is abnormal and to output an alarm to the outside.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態をより具体的に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
〈燃料電池システムの構成〉
図1は、本発明に係る燃料電池システムの実施の形態1を示す概略構成図である。
(Embodiment 1)
<Configuration of fuel cell system>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing Embodiment 1 of a fuel cell system according to the present invention.

燃料電池システム100は、水素含有ガスを生成させる水素生成装置1と、水素生成装置1から供給された水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池8と、水素生成装置1から燃料電池8へ切換弁9Aを介して水素ガスを供給する水素ガス供給経路12と、燃料電池8で排出されるアノードオフガスを水素生成装置1の燃焼部2へ切換弁9Bを介して供給するオフガス供給経路14とを備えている。切換弁9Aは燃料電池バイパス経路23により切換弁9Bに接続されている。なお、一般的な固体高分子型の燃料電池8と同等の構成なので、その他の構成の詳細な説明は省略する。   The fuel cell system 100 includes a hydrogen generator 1 that generates a hydrogen-containing gas, a fuel cell 8 that generates power using the hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator 1, and a switch from the hydrogen generator 1 to the fuel cell 8. Hydrogen gas supply path 12 for supplying hydrogen gas via valve 9A, and off-gas supply path 14 for supplying anode off-gas discharged from fuel cell 8 to combustion section 2 of hydrogen generator 1 via switching valve 9B I have. The switching valve 9A is connected to the switching valve 9B by the fuel cell bypass path 23. In addition, since it is a structure equivalent to the general solid polymer type fuel cell 8, detailed description of another structure is abbreviate | omitted.

水素生成装置1は、水素生成装置1に水を供給する水供給部3と、硫黄成分を含む炭化水素系の原料を通過させて、原料に含まれる硫黄成分を吸着して除去する脱硫部5と、脱硫部5を通過させた後の原料と水供給部3から供給される水とを用いて水素含有ガスを生成させる改質器22と、脱硫部5に供給される原料の流量(原料流量)を制御するための原料供給部4と、原料供給部4や水供給部3の動作を制御する運転制御部16とを備えている。   The hydrogen generator 1 includes a water supply unit 3 that supplies water to the hydrogen generator 1 and a desulfurization unit 5 that allows a hydrocarbon-based raw material containing a sulfur component to pass therethrough and adsorbs and removes the sulfur component contained in the raw material. A reformer 22 that generates a hydrogen-containing gas using the raw material after passing through the desulfurization unit 5 and the water supplied from the water supply unit 3, and the flow rate of the raw material supplied to the desulfurization unit 5 (raw material) A raw material supply unit 4 for controlling the flow rate) and an operation control unit 16 for controlling operations of the raw material supply unit 4 and the water supply unit 3.

改質器22は、螺旋状で、水供給部3から供給される水を蒸発させるとともに、原料と水蒸気の混合ガスを予熱する水蒸気発生部15と、原料と水蒸気との改質反応を進行させる改質部20と、改質部20で生成した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを変成反応させて、水素含有ガスの一酸化炭素濃度を低減させる変成部13を有している。また、変成部13を通過した後の水素含有ガス中に残留する一酸化炭素を、空気供給部19から変成部13を通過した後の水素含有ガスに供給される空気を用いて、主に酸化させて除去する選択酸化部17とを有している。改質部20にはRu系の改質触媒、変成部13にはCu−Zn系の変成触媒、選択酸化部17にはRu系の選択酸化触媒が設けられている。また、改質部20における改質触媒(あるいは水素含有ガス)の温度(反応温度)を検出する改質温度検出部21、変成部13における変成触媒(あるいは水素含有ガス)の温度(反応温度)を検出する変成温度検出部24、選択酸化部17における選択酸化触媒(あるいは水素含有ガス)の温度(反応温度)を検出する選択酸化温度検出部26を備えている。   The reformer 22 is spiral, evaporates the water supplied from the water supply unit 3, and advances the reforming reaction between the raw material and water vapor, and the water vapor generation unit 15 that preheats the mixed gas of the raw material and water vapor. The reforming unit 20 includes a shift unit 13 that performs a shift reaction of carbon monoxide and water vapor in the hydrogen-containing gas generated in the reforming unit 20 to reduce the carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas. Further, the carbon monoxide remaining in the hydrogen-containing gas after passing through the shifter 13 is mainly oxidized using air supplied from the air supply unit 19 to the hydrogen-containing gas after passing through the shifter 13. And a selective oxidation portion 17 to be removed. The reforming section 20 is provided with a Ru-based reforming catalyst, the shift section 13 is provided with a Cu—Zn-based shift catalyst, and the selective oxidation section 17 is provided with a Ru-based selective oxidation catalyst. Further, a reforming temperature detection unit 21 that detects the temperature (reaction temperature) of the reforming catalyst (or hydrogen-containing gas) in the reforming unit 20, and the temperature (reaction temperature) of the shift catalyst (or hydrogen-containing gas) in the shift unit 13. Is provided with a shift temperature detector 24 for detecting the temperature, and a selective oxidation temperature detector 26 for detecting the temperature (reaction temperature) of the selective oxidation catalyst (or hydrogen-containing gas) in the selective oxidation unit 17.

また、改質器22は、改質部20における改質反応に必要な反応熱を供給するための燃焼部2を備えている。燃焼部2は、加熱源となる燃焼ガスを燃焼させるバーナー、及び燃焼部2に燃料用空気を供給する、燃焼空気供給部となる燃焼ファン18を有している。燃焼部2で燃焼させる燃焼ガスは、水素ガス供給経路12から燃料電池バイパス経路23を介して、あるいは燃料電池8を経てオフガス供給経路14から燃焼部2に供給される。改質器22によって生成された水素含有ガスは、水素ガス供給経路12を介して燃料電池8に供給される。   The reformer 22 includes a combustion unit 2 for supplying reaction heat necessary for the reforming reaction in the reforming unit 20. The combustion unit 2 includes a burner that burns combustion gas that serves as a heating source, and a combustion fan 18 that serves as a combustion air supply unit that supplies fuel air to the combustion unit 2. Combustion gas burned in the combustion unit 2 is supplied to the combustion unit 2 from the hydrogen gas supply path 12 via the fuel cell bypass path 23 or via the fuel cell 8 from the off-gas supply path 14. The hydrogen-containing gas generated by the reformer 22 is supplied to the fuel cell 8 through the hydrogen gas supply path 12.

また、改質部20と水蒸気発生部15は、燃焼部2で発生させた燃焼排ガスから、内筒11の壁面を介して熱を供給される構成となっている。また、水蒸気発生部15は、中筒25の壁面を介して変成部13、選択酸化部17と熱交換が行われる構成となっている。なお、改質部20、変成部13及び選択酸化部17の構成において、一般的な構成と同様な構成部分についての図示、及び詳細な説明は省略する。   In addition, the reforming unit 20 and the steam generation unit 15 are configured to be supplied with heat from the flue gas generated in the combustion unit 2 through the wall surface of the inner cylinder 11. In addition, the steam generation unit 15 is configured to exchange heat with the transformation unit 13 and the selective oxidation unit 17 through the wall surface of the middle cylinder 25. In addition, in the structure of the modification part 20, the transformation part 13, and the selective oxidation part 17, the illustration about the same structure part as a general structure and detailed description are abbreviate | omitted.

脱硫部5に供給される炭化水素系の原料は、炭化水素等の少なくとも炭素及び水素元素から構成される有機化合物を含む原料であればよく、例えばメタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、LPG等である。ここでは、原料の供給源として都市ガスのガスインフラライン6を用い、そのガスインフラライン6に脱硫部5が接続されている。脱硫部5は、上流側及び下流側に配置された脱硫接続部7に着脱可能な形状を有しており、脱硫部5の硫黄成分に対する吸着量が飽和して吸着特性が低下すると、新しい脱硫部5に交換できる構成となっている。本実施の形態における脱硫部5には、都市ガス中の付臭成分である硫黄化合物を吸着させる、ゼオライト系吸着除去剤が充填されている。また、脱硫接続部7は、原料の流通を制御する弁機能も有し、例えば構成に電磁弁が設けられる。なお、脱硫部5は、水添脱硫を用いた構成としてもよい。   The hydrocarbon-based raw material supplied to the desulfurization section 5 may be a raw material containing an organic compound composed of at least carbon and hydrogen elements such as hydrocarbons, for example, city gas mainly composed of methane, natural gas, LPG or the like. Here, a city gas gas infrastructure line 6 is used as a raw material supply source, and a desulfurization section 5 is connected to the gas infrastructure line 6. The desulfurization part 5 has a shape that can be attached to and detached from the desulfurization connection part 7 disposed on the upstream side and the downstream side. When the adsorption amount of the desulfurization part 5 with respect to the sulfur component is saturated and the adsorption characteristic is lowered, a new desulfurization is performed. It can be exchanged for part 5. The desulfurization section 5 in the present embodiment is filled with a zeolite-based adsorption / removal agent that adsorbs a sulfur compound, which is an odorous component in city gas. Moreover, the desulfurization connection part 7 also has a valve function which controls the distribution | circulation of a raw material, for example, an electromagnetic valve is provided in a structure. In addition, the desulfurization part 5 is good also as a structure using hydrodesulfurization.

水供給部3は、流量調節機能を有するポンプを有している。原料供給部4は、脱硫部5と改質器22とを接続する原料供給経路10に配置され、改質器22に供給される原料の流量を制御することによって、ガスインフラライン6から脱硫部5に供給される原料の流
量を制御している。なお、原料供給部4は、脱硫部5に供給される原料の流量を制御できればよく、原料供給部4の下流側に配置されていてもよい。本実施の形態では、原料供給部4はブースターポンプを有しており、例えば入力する電流パルス、入力電力等を制御することにより、脱硫部5に供給される原料の流量を調節する機能を有している。
The water supply unit 3 has a pump having a flow rate adjusting function. The raw material supply unit 4 is disposed in the raw material supply path 10 that connects the desulfurization unit 5 and the reformer 22, and controls the flow rate of the raw material supplied to the reformer 22, thereby desulfurizing unit from the gas infrastructure line 6. The flow rate of the raw material supplied to 5 is controlled. In addition, the raw material supply part 4 should just be able to control the flow volume of the raw material supplied to the desulfurization part 5, and may be arrange | positioned downstream of the raw material supply part 4. FIG. In the present embodiment, the raw material supply unit 4 has a booster pump, and has a function of adjusting the flow rate of the raw material supplied to the desulfurization unit 5 by controlling, for example, input current pulses, input power, and the like. is doing.

運転制御部16は、改質器22の水素含有ガスの運転動作を制御する制御部であり、ここでは、原料供給部4から改質器22に供給される原料の供給量、水供給部3から改質器22に供給される水の供給量、空気供給部19から改質器22に供給される空気の供給量などの制御、脱硫接続部7や切換弁9A、9Bなどの動作の制御を行う。また、燃料電池8の運転動作も制御する(詳細な動作説明は省略する)。なお、運転制御部16は、半導体メモリーやCPU等により、改質器22の運転動作シーケンス、原料積算流量など運転情報等を記憶し、状況に応じた適切な動作条件を演算し、かつ、水供給部3や原料供給部4、空気供給部19等の運転に必要な構成に動作条件を指令する。   The operation control unit 16 is a control unit that controls the operation of the hydrogen-containing gas in the reformer 22. Here, the supply amount of the raw material supplied from the raw material supply unit 4 to the reformer 22, the water supply unit 3. Control of the amount of water supplied to the reformer 22 from the air, control of the amount of air supplied from the air supply unit 19 to the reformer 22, and control of the operation of the desulfurization connection unit 7 and the switching valves 9A and 9B I do. Further, the operation of the fuel cell 8 is also controlled (detailed explanation of the operation is omitted). The operation control unit 16 stores the operation information such as the operation sequence of the reformer 22, the raw material integrated flow rate, and the like using a semiconductor memory, a CPU, etc., calculates an appropriate operation condition according to the situation, and The operating conditions are commanded to the components required for operation of the supply unit 3, the raw material supply unit 4, the air supply unit 19, and the like.

〈燃料電池システムの運転動作〉
次に、燃料電池システム100の起動動作、発電時の運転動作、及び停止動作を、水素生成装置1の動作を中心にして説明する。
<Operation of fuel cell system>
Next, the start-up operation of the fuel cell system 100, the operation operation during power generation, and the stop operation will be described focusing on the operation of the hydrogen generator 1.

停止状態から水素生成装置1を起動させる場合、運転制御部16からの指令により、原料は原料供給部4から原料供給経路10を通して改質器22へ供給される。水蒸気発生部15、改質部20、変成部13、選択酸化部17を経た原料は、水素ガス供給経路12、燃料電池バイパス経路23を介してオフガス供給経路14から燃焼部2へ供給され、燃焼部2で着火されて改質器22の加熱が開始する。   When the hydrogen generator 1 is started from the stopped state, the raw material is supplied from the raw material supply unit 4 to the reformer 22 through the raw material supply path 10 according to a command from the operation control unit 16. The raw material that has passed through the steam generation unit 15, the reforming unit 20, the transformation unit 13, and the selective oxidation unit 17 is supplied from the off-gas supply path 14 to the combustion unit 2 via the hydrogen gas supply path 12 and the fuel cell bypass path 23, and burned. It is ignited in the part 2 and heating of the reformer 22 is started.

燃焼部2での加熱開始の後に、水供給部3を動作させて改質器22に水を供給し、水と原料との改質反応を開始させる。本実施の形態では、メタンを主成分とする都市ガス(13A)を原料とする。水供給部3からの水供給量は、都市ガスの平均分子式中の炭素原子数1モルに対して水蒸気が3モル程度になるように制御される(S/Cで3程度)。さらに、空気供給部19を動作させて改質器22に空気を供給する。空気供給部19からの空気供給量は、水素含有ガスに含まれる酸素量が一酸化炭素の約2倍のモル数となるよう制御される。改質器22では、改質部20で水蒸気改質反応、変成部13で変成反応、選択酸化部17で一酸化炭素の選択酸化反応を進行させる。この時、改質温度検出部21で検出される温度に基づいて、改質部20、変成部13,選択酸化部17が各反応に適した温度になるように、燃焼部2の燃焼を制御する。   After the start of heating in the combustion unit 2, the water supply unit 3 is operated to supply water to the reformer 22, and the reforming reaction between water and the raw material is started. In the present embodiment, city gas (13A) containing methane as a main component is used as a raw material. The amount of water supplied from the water supply unit 3 is controlled so that water vapor is about 3 moles per mole of carbon atoms in the average molecular formula of city gas (S / C is about 3). Further, the air supply unit 19 is operated to supply air to the reformer 22. The amount of air supplied from the air supply unit 19 is controlled so that the amount of oxygen contained in the hydrogen-containing gas is about twice the number of moles of carbon monoxide. In the reformer 22, a steam reforming reaction is progressed in the reforming unit 20, a shift reaction is performed in the shift unit 13, and a selective oxidation reaction of carbon monoxide is advanced in the selective oxidation unit 17. At this time, based on the temperature detected by the reforming temperature detection unit 21, the combustion of the combustion unit 2 is controlled so that the reforming unit 20, the conversion unit 13, and the selective oxidation unit 17 have temperatures suitable for each reaction. To do.

一酸化炭素濃度を所定濃度(本実施の形態では、ドライガスベースで20ppm以下)まで低減させた後、切換弁9A、9Bを動作させ、水素ガス供給経路12を通して水素含有ガスを燃料電池8に供給することで、燃料電池8において発電動作が行われる。また、燃料電池8で排出されるアノードオフガスは、オフガス供給経路14を通り、燃焼部2へ供給される。なお、発電運転の際には、運転制御部16は、改質温度検出部21の検出温度が所定温度となるよう、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、及び燃焼ファン18の動作を制御することで原料供給量、水供給量、空気供給量、燃焼空気供給量を制御する。   After the carbon monoxide concentration is reduced to a predetermined concentration (in this embodiment, 20 ppm or less on a dry gas basis), the switching valves 9A and 9B are operated, and the hydrogen-containing gas is supplied to the fuel cell 8 through the hydrogen gas supply path 12. By supplying the fuel cell 8, a power generation operation is performed. Further, the anode offgas discharged from the fuel cell 8 passes through the offgas supply path 14 and is supplied to the combustion unit 2. During the power generation operation, the operation control unit 16 causes the raw material supply unit 4, the water supply unit 3, the air supply unit 19, and the combustion fan 18 so that the temperature detected by the reforming temperature detection unit 21 becomes a predetermined temperature. The raw material supply amount, the water supply amount, the air supply amount, and the combustion air supply amount are controlled by controlling the operation.

燃料電池システム100の運転を停止させる場合、運転制御部16からの指令により、切換弁9A、9Bを動作させて、燃料電池8に供給している水素含有ガスを、燃料電池バイパス経路23を通して燃焼部2に供給する。その後、水供給部3と原料供給部4と空気供給部19の動作を停止させて、水と原料と空気の供給を停止させ、水素生成装置1の動作を停止させる。なお、水素生成装置1の停止動作には、切換弁9A、9Bを動作させて改質器22を封止する動作や、改質器22が降温して体積減少する量に相当する量の原料
を供給する動作等の、改質器22内に外気の混入を極力防止する動作を併設して行うことが好ましい。
When stopping the operation of the fuel cell system 100, the switching valves 9A and 9B are operated according to a command from the operation control unit 16, and the hydrogen-containing gas supplied to the fuel cell 8 is combusted through the fuel cell bypass path 23. Supply to part 2. Thereafter, the operations of the water supply unit 3, the raw material supply unit 4, and the air supply unit 19 are stopped, the supply of water, the raw material, and the air is stopped, and the operation of the hydrogen generator 1 is stopped. The hydrogen generator 1 is stopped by operating the switching valves 9A and 9B to seal the reformer 22, or the amount of the raw material corresponding to the amount of the volume of the reformer 22 that is lowered and the volume is reduced. It is preferable to carry out an operation for preventing contamination of outside air as much as possible in the reformer 22, such as an operation for supplying the air.

次に、本発明の実施の形態1に係る水素生成装置1の特徴的な動作について、図1及び図2、図3、図4を参照しながら説明する。   Next, characteristic operations of the hydrogen generator 1 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4.

図2、図3、図4は、本発明の実施の形態1に係る水素生成装置1の特徴的な動作の1サイクルを模式的に示すフローチャートである。なお、実際には、燃料電池システム100の発電運転の際、例えば、図2、図3、図4に示す1サイクルの動作が断続することなく連続して実行される。   2, 3 and 4 are flowcharts schematically showing one cycle of characteristic operations of the hydrogen generator 1 according to Embodiment 1 of the present invention. Actually, during the power generation operation of the fuel cell system 100, for example, the operation of one cycle shown in FIGS. 2, 3, and 4 is continuously executed without being intermittent.

さて、水素生成装置1において水素含有ガスの生成が開始されると、燃料電池システム100が備える運転制御部16は、電力負荷の変化に追従するよう水素含有ガスの生成量を制御する。具体的には、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、燃焼ファン18の動作を制御することで原料供給量、水供給量、空気供給量、燃焼空気供給量を制御し、電力負荷に応じた量の水素含有ガスを生成するとともに、改質温度検出部21の検出温度を所定温度に制御する。   Now, when the production | generation of hydrogen containing gas is started in the hydrogen production | generation apparatus 1, the operation control part 16 with which the fuel cell system 100 is provided controls the production amount of hydrogen containing gas so that the change of an electric power load may be tracked. Specifically, the raw material supply amount, the water supply amount, the air supply amount, and the combustion air supply amount are controlled by controlling the operations of the raw material supply unit 4, the water supply unit 3, the air supply unit 19, and the combustion fan 18. An amount of hydrogen-containing gas corresponding to the electric power load is generated, and the temperature detected by the reforming temperature detector 21 is controlled to a predetermined temperature.

この動作に対して、本実施の形態1では、電力負荷の変化への追従制御を停止し(ステップS1)、追従制御停止の直前の電力負荷において固定発電運転を行う。このとき、運転制御部16は、電力負荷毎に予め設定されている指示値で、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、燃焼ファン18を動作させる(ステップS2)。ここで、各供給部の動作が正常であれば、各指示値1に対する各供給量1は同等である(指示値1=供給量1)。そして、選択酸化温度検出部26で検出される選択酸化温度が安定したときの選択酸化温度Tを取得する。このとき、同時に改質温度検出部21で検出される改質温度T、変成温度検出部24で検出される変成温度Tを取得する(ステップS3)。 In contrast to this operation, in the first embodiment, the follow-up control to the change in the power load is stopped (step S1), and the fixed power generation operation is performed at the power load immediately before the follow-up control is stopped. At this time, the operation control part 16 operates the raw material supply part 4, the water supply part 3, the air supply part 19, and the combustion fan 18 with the instruction value preset for every electric power load (step S2). Here, if the operation of each supply unit is normal, each supply amount 1 for each instruction value 1 is equivalent (instruction value 1 = supply amount 1). Then, to obtain the selective oxidation temperature T P of when selective oxidation temperature detected by selective oxidation temperature detection unit 26 is stabilized. At the same time reforming temperature T R to be detected by the reforming temperature detector 21 obtains the shift temperature T S that is detected by the shift temperature detection section 24 (step S3).

そして、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度(各指示値1から予想される選択酸化温度より所定値以上高い温度)T以上であるか否かを判定する(ステップS4A)。ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度T以上ではないと判定した場合(ステップS4AでNO)、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度T(各指示値1から予想される選択酸化温度より所定値以上低い温度)以下であるか否かを判定する(ステップS4B)。ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度T以下ではないと判定した場合(ステップS4BでNO)、選択酸化温度T、及び、改質温度T、変成温度Tを再び取得する。 Then, the operation control unit 16, the selective oxidation temperature T P is (a temperature higher than a predetermined value than the selective oxidation temperature to be expected from the indicated value 1) upper temperature limit previously set in the storage unit of the operation control unit 16 T H or It is determined whether or not (step S4A). Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is not a pre-set the maximum temperature T H than in the storage unit of the operation control unit 16 (NO at step S4A), selective oxidation temperature T P Is lower than the lower limit temperature T L (temperature lower than the selective oxidation temperature expected from each indicated value 1 by a predetermined value or more) preset in the storage unit of the operation control unit 16 (step S4B). Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P not less preset as the lower limit temperature T L in the storage unit of the operation control unit 16 (NO in step S4B), selective oxidation temperature T P And the reforming temperature T R and the modification temperature T S are acquired again.

一方、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度T以上であると判定した場合(ステップS4AでYES)、空気供給部19、原料供給部4、水供給部3の少なくとも一方の指示値1に対して供給量1が供給されていない(指示値1≠供給量1)と判断し、さらに選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度THH(各指示値1から予想される選択酸化温度より所定値以上高い温度)以上であるか否かを判定する(ステップS5A)。ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度THH以上であると判定した場合(ステップS5AでYES)、異常と判断し、アラームを出力する(ステップS6)。一方、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度THH以上ではないと判定した場合(ステップS5AでNO)、改質温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される改質下限温度TRL0以上かつ改質上限温度TRH0以下であるか否かを判定する(ステップS7A)。 On the other hand, the operation control unit 16, (YES at step S4A) selective oxidation temperature T if P is determined to be the upper limit temperature T H than is preset in the storage unit of the operation control unit 16, the air supply unit 19, the raw material It is determined that the supply amount 1 is not supplied with respect to at least one instruction value 1 of the supply unit 4 and the water supply unit 3 (instruction value 1 ≠ supply amount 1), and the selective oxidation temperature TP is set to the operation control unit 16. It is determined whether or not the temperature is equal to or higher than an upper limit temperature T HH (temperature higher than a selective oxidation temperature expected from each indicated value 1) by a predetermined value (step S5A). Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is set in advance as the upper limit temperature T HH than in the storage unit of the operation control unit 16 (YES at step S5A), it is determined as abnormal, An alarm is output (step S6). On the other hand, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is not a pre-set the upper limit temperature T HH than in the storage unit of the operation control unit 16 (NO at step S5A), reforming temperature T R is or modifying the lower limit temperature T RL0 is preset in the storage unit of the operation control section 16 and equal to or lower than the reforming upper limit temperature T RH0 (step S7A).

そして、ステップS7AでNOと判定した場合、原料供給部4、水供給部3の少なくとも一方の指示値1に対して供給量1が供給されていない(指示値1≠供給量1)と判断し、フローチャートAへステップする。なお、ここでは、選択酸化部17、及び、空気供給部19を中心に説明するため、フローチャートAの説明は省略する。一方、ステップS7AでYESと判定した場合、変成温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される変成下限温度TSL0以上かつ変成上限温度TSH0以下であるか否かを判定する(ステップS8A)。そして、ステップS8AでNOと判定した場合、原料供給部4、水供給部3の少なくとも一方の指示値1に対して供給量1が供給されていない(指示値1≠供給量1)と判断し、フローチャートBへステップする。なお、ここでは、選択酸化部17、及び、空気供給部19を中心に説明するため、フローチャートBの説明は省略する。 If NO is determined in step S7A, it is determined that the supply amount 1 is not supplied with respect to at least one instruction value 1 of the raw material supply unit 4 and the water supply unit 3 (instruction value 1 ≠ supply amount 1). Step to flowchart A. Here, since the description will focus on the selective oxidation unit 17 and the air supply unit 19, the description of the flowchart A will be omitted. On the other hand, if it is determined YES in step S7A, determines metamorphic T S metamorphic lower limit temperature T SL 0 or more and not shift the upper limit temperature T SH0 less either be pre-set in the storage unit of the operation control section 16 ( Step S8A). If NO is determined in step S8A, it is determined that the supply amount 1 is not supplied with respect to at least one instruction value 1 of the raw material supply unit 4 and the water supply unit 3 (instruction value 1 ≠ supply amount 1). Step to flowchart B. Here, since the description will focus on the selective oxidation unit 17 and the air supply unit 19, the description of the flowchart B will be omitted.

一方、ステップS8AでYESと判定した場合、空気供給部19への指示値を下げ、空気供給量を減量する(ステップS9A)。ここで、空気供給部19からの空気供給量の減量は、予め設定される減量データに従い実行される。   On the other hand, when it determines with YES by step S8A, the instruction value to the air supply part 19 is lowered | hung and air supply amount is reduced (step S9A). Here, the reduction of the air supply amount from the air supply unit 19 is executed according to preset reduction data.

そして、運転制御部16は、ステップS9Aにおいて空気供給部19からの空気が減量された後、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度TH0(各指示値1から予想される選択酸化温度より所定値以上高い温度)以下ではないと判定した場合(ステップS10AでNO)、再び空気供給部19への指示値を下げ、空気供給量を減量する(ステップS9A)。一方、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度TH0以下であると判定した場合(ステップS10AでYES)、さらに、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TLL以下であるか否かを判定する(ステップS11A)。 Then, after the air from the air supply unit 19 is reduced in step S9A, the operation control unit 16 sets the selective oxidation temperature T P to the upper limit temperature T H0 (each indicated value) preset in the storage unit of the operation control unit 16. If it is determined that the temperature is not less than a predetermined oxidation temperature expected from 1) (NO in step S10A), the instruction value to the air supply unit 19 is lowered again to decrease the air supply amount (step S9A). ). On the other hand, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is equal to or less than the upper limit temperature T H0 set in advance in the storage unit of the operation control unit 16 (YES in step S10A), further, the selective oxidation temperature T P is the operation control unit 16 It is determined whether or not the temperature is equal to or lower than a lower limit temperature T LL preset in the storage unit (step S11A).

ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TLL以下であると判定した場合(ステップS11AでYES)、異常と判断し、アラームを出力する(ステップS12)。一方、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TLL以下ではないと判定した場合(ステップS11AでNO)、さらに、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上かつ上限温度TH0以下であるか否かを判定する(ステップS13A)。ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上かつ上限温度TH0以下ではないと判定した場合(ステップS13AでNO)、空気供給部19への指示値を上げ、空気供給量を増量する(ステップS14A)。 Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is below the lower limit temperature T LL previously set in the storage unit of the operation control unit 16 (YES in step S11A), and determined to be abnormal, An alarm is output (step S12). On the other hand, if it is determined that the selected oxidation temperature T P not less preset as the lower limit temperature T LL in the storage unit of the operation control unit 16 (NO in step S11A), further, the selective oxidation temperature T P is the operation control unit 16 It is determined whether or not the temperature is lower than the lower limit temperature T L0 and lower than the upper limit temperature T H0 preset in the storage unit (step S13A). Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P not more than the lower limit temperature T L0 or more and the upper limit temperature T H0 is preset in the storage unit of the operation control unit 16 (NO in step S13A) Then, the instruction value to the air supply unit 19 is increased, and the air supply amount is increased (step S14A).

ここで、空気供給部19からの空気供給量の増量は、予め設定される増量データに従い実行される。そして、再び選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TH0以下であるか否かを判定する(ステップS10A)。一方、運転制御部16が、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上かつ上限温度TH0以下であると判定した場合(ステップS13AでYES)、このときの空気供給部19への指示値を供給量1における新指示値1と設定する(新指示値1≒供給量1)(ステップS15A)。 Here, the increase in the air supply amount from the air supply unit 19 is executed in accordance with preset increase data. Then, equal to or lower than the lower limit temperature T H0 set in advance in the storage unit of the selected oxidation temperature T P is the operation control unit 16 again (step S10A). On the other hand, when the operation control unit 16 determines that the selective oxidation temperature T P is below the lower limit temperature T L0 or more and the upper limit temperature T H0 is preset in the storage unit of the operation control unit 16 (YES in step S13A), The instruction value to the air supply unit 19 at this time is set to the new instruction value 1 for the supply amount 1 (new instruction value 1≈supply amount 1) (step S15A).

一方、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度T以下であると判定した場合(ステップS4BでYES)、空気供給部19、原料供給部4、水供給部3の少なくとも一方の指示値1に対して供給量1が供給されていない(指示値1≠供給量1)と判断し、さらに選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TLL(各指示値1から予想される選択酸化温度より所定値以上低い温度)以下であるか否かを判定する(ステップS5B)。 On the other hand, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is below the lower limit temperature T L to advance is set in the storage unit of the operation control unit 16 (YES at step S4B), the air supply unit 19, the raw material It is determined that the supply amount 1 is not supplied with respect to at least one instruction value 1 of the supply unit 4 and the water supply unit 3 (instruction value 1 ≠ supply amount 1), and the selective oxidation temperature TP is set to the operation control unit 16. It is determined whether or not the temperature is equal to or lower than a lower limit temperature T LL (a temperature lower than the selective oxidation temperature expected from each indicated value 1 by a predetermined value or more) (step S5B).

ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TLL以下であると判定した場合(ステップS5BでYES)、異常と判断し、アラームを出力する(ステップS6)。一方、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TLL以下ではないと判定した場合(ステップS5BでNO)、改質温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される改質下限温度TRL0以上かつ改質上限温度TRH0以下であるか否かを判定する(ステップS7B)。そして、ステップS7BでNOと判定した場合、原料供給部4、水供給部3の少なくとも一方の指示値1に対して供給量1が供給されていない(指示値1≠供給量1)と判断し、フローチャートAへステップする。 Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is below the lower limit temperature T LL previously set in the storage unit of the operation control unit 16 (YES at step S5B), it is determined as abnormal, An alarm is output (step S6). On the other hand, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P not less preset as the lower limit temperature T LL in the storage unit of the operation control unit 16 (NO at step S5B), reforming temperature T R is It is determined whether or not the reforming lower limit temperature TRL0 is not less than the reforming upper limit temperature TRH0 and not more than the reforming upper limit temperature TRH0 that is preset in the storage unit of the operation control unit 16 (step S7B). If NO is determined in step S7B, it is determined that the supply amount 1 is not supplied with respect to at least one instruction value 1 of the raw material supply unit 4 and the water supply unit 3 (instruction value 1 ≠ supply amount 1). Step to flowchart A.

なお、ここでは、選択酸化部17、及び、空気供給部19を中心に説明するため、フローチャートAの説明は省略する。一方、ステップS7BでYESと判定した場合、変成温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される変成下限温度TSL0以上かつ変成上限温度TSH0以下であるか否かを判定する(ステップS8B)。そして、ステップS8BでNOと判定した場合、原料供給部4、水供給部3の少なくとも一方の指示値1に対して供給量1が供給されていない(指示値1≠供給量1)と判断し、フローチャートBへステップする。なお、ここでは、選択酸化部17、及び、空気供給部19を中心に説明するため、フローチャートBの説明は省略する。 Here, since the description will focus on the selective oxidation unit 17 and the air supply unit 19, the description of the flowchart A will be omitted. On the other hand, if it is determined YES at step S7B, determines metamorphic T S metamorphic lower limit temperature T SL 0 or more and not shift the upper limit temperature T SH0 less either be pre-set in the storage unit of the operation control section 16 ( Step S8B). And when it determines with NO by step S8B, it determines with the supply amount 1 not being supplied with respect to the instruction value 1 of at least one of the raw material supply part 4 and the water supply part 3 (instruction value 1 ≠ supply amount 1). Step to flowchart B. Here, since the description will focus on the selective oxidation unit 17 and the air supply unit 19, the description of the flowchart B will be omitted.

一方、ステップS8BでYESと判定した場合、空気供給部19への指示値を上げ、空気供給量を増量する(ステップS9B)。ここで、空気供給部19からの空気供給量の増量は、予め設定される増量データに従い実行される。   On the other hand, when it determines with YES by step S8B, the instruction value to the air supply part 19 is raised and air supply amount is increased (step S9B). Here, the increase in the air supply amount from the air supply unit 19 is executed in accordance with preset increase data.

そして、運転制御部16は、ステップS9Bにおいて空気供給部19からの空気が増量された後、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0(各指示値1から予想される選択酸化温度より所定値以上低い温度)以上ではないと判定した場合(ステップS10BでNO)、再び空気供給部19への指示値を上げ、空気供給量を増量する(ステップS9B)。一方、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上であると判定した場合(ステップS10BでYES)、さらに、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度THH以上であるか否かを判定する(ステップS11B)。 Then, the operation control unit 16, after the air from the air supply unit 19 is increased in step S9B, preset as the lower limit temperature T L0 (the instruction value in the storage unit of the selected oxidation temperature T P is the operation control unit 16 If it is determined that the temperature is not equal to or greater than the selective oxidation temperature expected from 1) (NO in step S10B), the instruction value to the air supply unit 19 is increased again to increase the air supply amount (step S9B). ). On the other hand, if it is determined that the selective oxidation temperature T P is the lower limit temperature T L0 or more set in advance in the storage unit of the operation control unit 16 (YES in step S10B), further, the selective oxidation temperature T P is the operation control unit 16 It is determined whether or not the temperature is equal to or higher than an upper limit temperature THH preset in the storage unit (step S11B).

ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度THH以上であると判定した場合(ステップS11BでYES)、異常と判断し、アラームを出力する(ステップS12)。一方、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される上限温度THH以上ではないと判定した場合(ステップS11BでNO)、さらに、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上かつ上限温度TH0以下であるか否かを判定する(ステップS13B)。ここで、運転制御部16は、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上かつ上限温度TH0以下ではないと判定した場合(ステップS13BでNO)、空気供給部19への指示値を下げ、空気供給量を減量する(ステップS14B)。 Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is set in advance as the upper limit temperature T HH than in the storage unit of the operation control unit 16 (YES in step S11B), it is determined to be abnormal, An alarm is output (step S12). On the other hand, if it is determined that the selected oxidation temperature T P is not a pre-set the upper limit temperature T HH than in the storage unit of the operation control unit 16 (NO in step S11B), further, the selective oxidation temperature T P is the operation control unit 16 It is determined whether or not the temperature is not less than the lower limit temperature T L0 and not more than the upper limit temperature T H0 preset in the storage unit (step S13B). Here, the operation control unit 16, if it is determined that the selected oxidation temperature T P not more than the lower limit temperature T L0 or more and the upper limit temperature T H0 is preset in the storage unit of the operation control unit 16 (NO in step S13B) Then, the instruction value to the air supply unit 19 is lowered, and the air supply amount is reduced (step S14B).

ここで、空気供給部19からの空気供給量の減量は、予め設定される減量データに従い実行される。そして、再び選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上であるか否かを判定する(ステップS10B)。一方、運転制御部16が、選択酸化温度Tが運転制御部16の記憶部に予め設定される下限温度TL0以上かつ上限温度TH0以下であると判定した場合(ステップS13BでYES)、このときの空気供給部19への指示値を供給量1における新指示値1と設定する(新指示値1≒供
給量1)(ステップS15B)。
Here, the reduction of the air supply amount from the air supply unit 19 is executed according to preset reduction data. Then, it is determined whether the re-selective oxidation temperature T P is the lower limit temperature T L0 or more set in advance in the storage unit of the operation control unit 16 (step S10B). On the other hand, when the operation control unit 16 determines that the selective oxidation temperature T P is below the lower limit temperature T L0 or more and the upper limit temperature T H0 is preset in the storage unit of the operation control unit 16 (YES in step S13B), The instruction value to the air supply unit 19 at this time is set to a new instruction value 1 for the supply amount 1 (new instruction value 1≈supply amount 1) (step S15B).

このように、本実施の形態に係る水素生成装置1は、空気供給部19、原料供給部4、水供給部3における指示値と供給量のずれを補正する点で、従来の水素生成装置1の動作と異なっている。   As described above, the hydrogen generator 1 according to the present embodiment corrects the deviation between the indicated value and the supply amount in the air supply unit 19, the raw material supply unit 4, and the water supply unit 3. The operation is different.

ここで、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、燃焼ファン18を各指示値1で動作させたとき、改質温度T、変成温度T、選択酸化温度Tが指示値1から予想される改質温度、変成温度、選択酸化温度より高くなる、あるいは低くなる理由を説明する(ステップS4A、ステップS4B)。 Here, when the raw material supply unit 4, the water supply unit 3, the air supply unit 19, and the combustion fan 18 are operated at each indicated value 1, the reforming temperature T R , the transformation temperature T S , and the selective oxidation temperature T P are indicated. The reason why the temperature becomes higher or lower than the reforming temperature, the transformation temperature, and the selective oxidation temperature expected from the value 1 will be described (steps S4A and S4B).

まず、改質温度T、変成温度T、選択酸化温度Tが指示値1から予想される改質温度、変成温度、選択酸化温度より高くなる、あるいは低くなるとき、原料供給部4から供給される原料供給量が原料指示値に対して供給されていない、水供給部3から供給される水供給量が水指示値に対して供給されていない、あるいは、空気供給部19から供給される空気供給量が空気指示値に対して供給されていないことが考えられる。 First, when the reforming temperature T R , the modification temperature T S , and the selective oxidation temperature TP are higher or lower than the reforming temperature, the modification temperature, and the selective oxidation temperature expected from the indicated value 1, the raw material supply unit 4 The supplied raw material supply amount is not supplied with respect to the raw material instruction value, the water supply amount supplied from the water supply unit 3 is not supplied with respect to the water instruction value, or is supplied from the air supply unit 19. It is conceivable that the air supply amount is not supplied to the air indication value.

ここで、燃焼ファン18の場合は、燃焼ファン空気供給量が燃焼ファン空気指示値に対して供給されているか否かを燃焼ファン電圧と燃焼ファン回転数との関係から確認することができる。なお、例えば、燃焼ファン18の上流側、あるいは、下流側に燃焼ファン空気流量計を設置し、燃焼ファン空気供給量が燃焼ファン空気指示値に対して供給されているかを確認してもよい。   Here, in the case of the combustion fan 18, it can be confirmed from the relationship between the combustion fan voltage and the combustion fan rotational speed whether or not the combustion fan air supply amount is supplied with respect to the combustion fan air instruction value. For example, a combustion fan air flow meter may be installed on the upstream side or the downstream side of the combustion fan 18 to check whether the supply amount of the combustion fan air is supplied with respect to the combustion fan air instruction value.

では、まず、空気供給部19から供給される空気供給量が空気指示値に対して供給されていない場合を説明する。   First, a case where the air supply amount supplied from the air supply unit 19 is not supplied with respect to the air indication value will be described.

選択酸化部17における空気と一酸化炭素との反応は発熱反応であり、発熱量は空気供給量に依存する。よって、空気供給量が空気供給量1より少量であったときは、選択酸化温度は下降し、逆に、空気供給量が空気供給量1より多量であったとき、選択酸化温度は上昇する。   The reaction between air and carbon monoxide in the selective oxidation unit 17 is an exothermic reaction, and the calorific value depends on the air supply amount. Therefore, when the air supply amount is smaller than the air supply amount 1, the selective oxidation temperature decreases. Conversely, when the air supply amount is larger than the air supply amount 1, the selective oxidation temperature increases.

一方、空気供給部19から供給される空気供給量が空気指示値に対して供給されていなくても、空気指示値と空気供給量との差異が少量であれば、改質温度TR、変成温度Tの温度変化には殆ど影響はない。それは、選択酸化部17における空気と一酸化炭素との反応は発熱反応であり、空気供給量により選択酸化部17の温度は多少変動するが、改質温度、変成温度に比べると選択酸化温度は十分に低いからである。また、空気指示値と空気供給量との差異が多量(空気指示値>空気供給量)である場合は、選択酸化部17において空気と一酸化炭素との反応が低減され、一酸化炭素を除去できないため、燃料電池8が一酸化炭素により被毒され、発電運転の継続が不可能となるからである。また、空気指示値と空気供給量との差異が多量(空気指示値<空気供給量)である場合は、空気と一酸化炭素との反応は発熱反応であるため、選択酸化部17の温度は上昇し、一定温度を超えると、水素含有ガス中の水素がメタン化し、選択酸化部17の温度は過昇温する。したがって、この場合も水素生成装置1の運転、及び発電運転の継続が不可能となるからである。 On the other hand, even if the air supply amount supplied from the air supply unit 19 is not supplied with respect to the air indication value, if the difference between the air indication value and the air supply amount is small, the reforming temperature TR , not little effect on the temperature change of the temperature T P. The reaction between air and carbon monoxide in the selective oxidation unit 17 is an exothermic reaction, and the temperature of the selective oxidation unit 17 slightly varies depending on the air supply amount, but the selective oxidation temperature is lower than the reforming temperature and the transformation temperature. This is because it is low enough. When the difference between the air indication value and the air supply amount is large (air indication value> air supply amount), the reaction between air and carbon monoxide is reduced in the selective oxidation unit 17 to remove carbon monoxide. This is because the fuel cell 8 is poisoned by carbon monoxide because it cannot be performed, and the power generation operation cannot be continued. When the difference between the air indication value and the air supply amount is large (air indication value <air supply amount), the reaction between the air and carbon monoxide is an exothermic reaction, so the temperature of the selective oxidation unit 17 is When the temperature rises and exceeds a certain temperature, hydrogen in the hydrogen-containing gas is methanated, and the temperature of the selective oxidation unit 17 is excessively raised. Therefore, also in this case, it is impossible to continue the operation of the hydrogen generator 1 and the power generation operation.

次に、原料供給部4から供給される原料供給量が原料指示値に対して供給されていない、あるいは、水供給部3から供給される水供給量が水指示値に対して供給されていない場合を説明する。   Next, the raw material supply amount supplied from the raw material supply unit 4 is not supplied to the raw material instruction value, or the water supply amount supplied from the water supply unit 3 is not supplied to the water instruction value. Explain the case.

まず、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料
供給量が原料供給量1、水供給量が水供給量1より少量であったとき、改質温度は上昇する。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが低いほど吸熱反応が進行せず、吸熱量が小さくなるからである。
First, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is 1, and the water supply amount is smaller than the water supply amount 1. The reforming temperature rises. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and as the S / C is lower, the endothermic reaction does not proceed and the endothermic amount becomes smaller.

また、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1により多量で、水供給量が水供給量1であったとき、改質温度は上昇する。これは、原料供給量が増加することにより生成される水素含有ガスの発熱量が増加し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が増加するからである。また、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが低いほど吸熱反応が進行せず、吸熱量が小さくなるからである。   Further, when the raw material supply unit 4 was operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 was operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount was larger than the raw material supply amount 1, and the water supply amount was 1. Sometimes the reforming temperature rises. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the increase in the raw material supply amount increases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 increases. Further, the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and the lower the S / C, the more the endothermic reaction does not proceed and the endothermic amount becomes smaller.

逆に原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1、水供給量が水供給量1より多量であったとき、改質温度は下降する。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが高いほど吸熱反応が進行し、吸熱量が大きくなるからである。   Conversely, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is 1 and the water supply amount is larger than the water supply amount 1. The reforming temperature decreases. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and the higher the S / C, the more the endothermic reaction proceeds and the endothermic amount increases.

また、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より少量で、水供給量が水供給量1であったとき、改質温度は下降する。これは、原料供給量が減少することにより生成される水素含有ガスの発熱量が減少し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が減少するからである。また、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが高いほど吸熱反応が進行し、吸熱量が大きくなるからである。   Further, when the raw material supply unit 4 was operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 was operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount was smaller than the raw material supply amount 1, and the water supply amount was the water supply amount 1. When the reforming temperature falls. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the decrease in the raw material supply amount decreases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 decreases. Also, the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and the higher the S / C, the more the endothermic reaction proceeds and the endothermic amount increases.

ここで、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より少量、かつ、水供給量が水供給量1より少量であったときは、原料供給量、水供給量のどちらかが少量のときに比べると、改質温度は大きく変化しない。これは、原料供給量が減少することにより生成される水素含有ガスの発熱量が減少し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が減少するが、原料供給量と水供給量とがともに減少するため、改質触媒上における原料と水の吸熱反応における吸熱量が小さくなるためである。   Here, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is smaller than the raw material supply amount 1, and the water supply amount is smaller than the water supply amount 1. When the amount is small, the reforming temperature does not change greatly compared to when either the raw material supply amount or the water supply amount is small. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the decrease in the raw material supply amount decreases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 decreases, but both the raw material supply amount and the water supply amount decrease. Therefore, the endothermic amount in the endothermic reaction between the raw material and water on the reforming catalyst is reduced.

逆に、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より多量、かつ、水供給量が水供給量1より多量であったときは、原料供給量、水供給量のどちらかが多量のときに比べると、改質温度は大きく変化しない。これは、原料供給量が増加することにより生成される水素含有ガスの発熱量が増加し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が増加するが、原料供給量と水供給量とがともに増加するため、改質触媒上における原料と水の吸熱反応における吸熱量が大きくなるからである。   Conversely, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is larger than the raw material supply amount 1, and the water supply amount is larger than the water supply amount 1. When the amount is large, the reforming temperature does not change much compared to when either the raw material supply amount or the water supply amount is large. This is because the heat generation amount of the hydrogen-containing gas generated by the increase in the raw material supply amount increases and the heat generation amount of the off-gas from the fuel cell 8 increases, but both the raw material supply amount and the water supply amount increase. Therefore, the endothermic amount in the endothermic reaction between the raw material and water on the reforming catalyst is increased.

一方、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1、水供給量が水供給量1より少量であったとき、変成温度は上昇する。これは、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が減少するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と変成部13との熱交換が抑制されるためである。また、変成部13の上流に位置する改質部20の温度が上昇するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが低いほど吸熱反応が進行せず、吸熱量が小さくなるからである。   On the other hand, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is 1, and the water supply amount is smaller than the water supply amount 1. The metamorphic temperature rises. This is because the amount of water supplied to the steam generation unit 15 is reduced, so that heat exchange between the steam generation unit 15 and the shift unit 13 performed via the middle cylinder 25 is suppressed. Moreover, it is because the temperature of the reforming part 20 located upstream of the transformation part 13 rises. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and as the S / C is lower, the endothermic reaction does not proceed and the endothermic amount becomes smaller.

また、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1により多量で、水供給量が水供給量1であったとき、変成温度は上昇する。これは、原料供給量が増加することにより生成される水素含有ガスの発熱量が増
加し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が増加するからである。また、変成部13の上流に位置する改質部20の温度が上昇するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが低いほど吸熱反応が進行せず、吸熱量が小さくなるからである。
Further, when the raw material supply unit 4 was operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 was operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount was larger than the raw material supply amount 1, and the water supply amount was 1. When the transformation temperature rises. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the increase in the raw material supply amount increases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 increases. Moreover, it is because the temperature of the reforming part 20 located upstream of the transformation part 13 rises. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and as the S / C is lower, the endothermic reaction does not proceed and the endothermic amount becomes smaller.

逆に原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1、水供給量が水供給量1より多量であったとき、変成温度は下降する。これは、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が増加するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と変成部13との熱交換が促進されるためである。また、変成部13の上流に位置する改質部20の温度が下降するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが高いほど吸熱反応が進行し、吸熱量が大きくなるからである。   Conversely, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is 1 and the water supply amount is larger than the water supply amount 1. The metamorphic temperature decreases. This is because the amount of water supplied to the steam generation unit 15 increases, and heat exchange between the steam generation unit 15 and the shift unit 13 performed via the middle cylinder 25 is promoted. Moreover, it is because the temperature of the reforming part 20 located upstream of the transformation part 13 falls. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and the higher the S / C, the more the endothermic reaction proceeds and the endothermic amount increases.

また、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より少量で、水供給量が水供給量1であったとき、変成温度は下降する。これは、原料供給量が減少することにより生成される水素含有ガスの発熱量が減少し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が減少するからである。また、変成部13の上流に位置する改質部20の温度が下降するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが高いほど吸熱反応が進行し、吸熱量が大きくなるからである。   Further, when the raw material supply unit 4 was operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 was operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount was smaller than the raw material supply amount 1, and the water supply amount was the water supply amount 1. When the metamorphic temperature falls. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the decrease in the raw material supply amount decreases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 decreases. Moreover, it is because the temperature of the reforming part 20 located upstream of the transformation part 13 falls. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and the higher the S / C, the more the endothermic reaction proceeds and the endothermic amount increases.

ここで、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より少量、かつ、水供給量が水供給量1より少量であったときは、原料供給量、水供給量のどちらかが少量のときに比べると、変成温度は大きく変化しない。これは、原料供給量が減少することにより生成される水素含有ガスの発熱量が減少し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が減少するが、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が減少するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と変成部13との熱交換が抑制されるためである。また、同時に、変成部13の上流に位置する改質部20の温度が大きく下降しないからである。これは、原料供給量と水供給量とがともに減少するため、改質触媒上における原料と水の吸熱反応における吸熱量が小さくなるためである。   Here, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is smaller than the raw material supply amount 1, and the water supply amount is smaller than the water supply amount 1. When the amount is small, the transformation temperature does not change significantly compared to when either the raw material supply amount or the water supply amount is small. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the decrease in the raw material supply amount decreases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 decreases, but the water supply amount supplied to the water vapor generating unit 15 decreases. This is because the heat exchange between the steam generation unit 15 and the transformation unit 13 performed via the middle cylinder 25 is suppressed. At the same time, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the transformation unit 13 does not drop greatly. This is because both the raw material supply amount and the water supply amount decrease, and the endothermic amount in the endothermic reaction between the raw material and water on the reforming catalyst becomes small.

逆に、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より多量、かつ、水供給量が水供給量1より多量であったときは、原料供給量、水供給量のどちらかが多量のときに比べると、変成温度は大きく変化しない。これは、原料供給量が増加することにより生成される水素含有ガスの発熱量が増加し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が増加するが、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が増加するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と変成部13との熱交換が促進されるためである。また、同時に、変成部13の上流に位置する改質部20の温度が下降するからである。これは、原料供給量と水供給量とがともに増加するため、改質触媒上における原料と水の吸熱反応における吸熱量が大きくなるからである。   Conversely, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is larger than the raw material supply amount 1, and the water supply amount is larger than the water supply amount 1. When the amount is large, the transformation temperature does not change much compared to when either the raw material supply amount or the water supply amount is large. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the increase in the raw material supply amount increases and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 increases, but the water supply amount supplied to the water vapor generation unit 15 This is because the heat exchange between the steam generation unit 15 and the transformation unit 13 performed through the middle cylinder 25 is promoted. At the same time, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the transformation unit 13 decreases. This is because both the raw material supply amount and the water supply amount increase, and the endothermic amount in the endothermic reaction between the raw material and water on the reforming catalyst increases.

一方、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1、水供給量が水供給量1より少量であったとき、選択酸化温度は上昇する。これは、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が減少するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と選択酸化部17との熱交換が抑制されるためである。また、選択酸化部17の上流に位置する改質部20の温度が上昇するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが低いほど吸熱反応が進行せず、吸熱量が小さくなるからである。   On the other hand, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is 1, and the water supply amount is smaller than the water supply amount 1. The selective oxidation temperature increases. This is because the amount of water supplied to the steam generation unit 15 is reduced, so that heat exchange between the steam generation unit 15 and the selective oxidation unit 17 performed via the middle cylinder 25 is suppressed. In addition, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the selective oxidation unit 17 increases. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and as the S / C is lower, the endothermic reaction does not proceed and the endothermic amount becomes smaller.

また、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料
供給量が原料供給量1により多量で、水供給量が水供給量1であったとき、選択酸化温度は上昇する。これは、原料供給量が増加することにより生成される水素含有ガスの発熱量が増加し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が増加するからである。また、選択酸化部17の上流に位置する改質部20の温度が上昇するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが低いほど吸熱反応が進行せず、吸熱量が小さくなるからである。
Further, when the raw material supply unit 4 was operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 was operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount was larger than the raw material supply amount 1, and the water supply amount was 1. When the selective oxidation temperature rises. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the increase in the raw material supply amount increases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 increases. In addition, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the selective oxidation unit 17 increases. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and as the S / C is lower, the endothermic reaction does not proceed and the endothermic amount becomes smaller.

逆に原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1、水供給量が水供給量1より多量であったとき、選択酸化温度は下降する。これは、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が増加するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と選択酸化部17との熱交換が促進されるためである。また、選択酸化部17の上流に位置する改質部20の温度が下降するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが高いほど吸熱反応が進行し、吸熱量が大きくなるからである。   Conversely, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is 1 and the water supply amount is larger than the water supply amount 1. The selective oxidation temperature decreases. This is because the amount of water supplied to the steam generation unit 15 is increased, and heat exchange between the steam generation unit 15 and the selective oxidation unit 17 performed through the middle cylinder 25 is promoted. In addition, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the selective oxidation unit 17 decreases. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and the higher the S / C, the more the endothermic reaction proceeds and the endothermic amount increases.

また、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より少量で、水供給量が水供給量1であったとき、選択酸化温度は下降する。これは、原料供給量が減少することにより生成される水素含有ガスの発熱量が減少し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が減少するからである。また、選択酸化部17の上流に位置する改質部20の温度が下降するからである。これは、改質触媒上における原料と水の改質反応は吸熱反応であり、S/Cが高いほど吸熱反応が進行し、吸熱量が大きくなるからである。   Further, when the raw material supply unit 4 was operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 was operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount was smaller than the raw material supply amount 1, and the water supply amount was the water supply amount 1. When the selective oxidation temperature falls. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the decrease in the raw material supply amount decreases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 decreases. In addition, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the selective oxidation unit 17 decreases. This is because the reforming reaction of the raw material and water on the reforming catalyst is an endothermic reaction, and the higher the S / C, the more the endothermic reaction proceeds and the endothermic amount increases.

ここで、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より少量、かつ、水供給量が水供給量1より少量であったときは、原料供給量、水供給量のどちらかが少量のときに比べると、選択酸化温度は大きく変化しない。これは、原料供給量が減少することにより生成される水素含有ガスの発熱量が減少し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が減少するが、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が減少するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と選択酸化部17との熱交換が抑制されるためである。また、同時に、選択酸化部17の上流に位置する改質部20の温度が大きく下降しないからである。これは、原料供給量と水供給量とがともに減少するため、改質触媒上における原料と水の吸熱反応における吸熱量が小さくなるためである。   Here, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is smaller than the raw material supply amount 1, and the water supply amount is smaller than the water supply amount 1. When the amount is small, the selective oxidation temperature does not change much compared to when either the raw material supply amount or the water supply amount is small. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the decrease in the raw material supply amount decreases, and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 decreases, but the water supply amount supplied to the water vapor generating unit 15 decreases. This is because the heat exchange between the steam generation unit 15 and the selective oxidation unit 17 performed via the middle cylinder 25 is suppressed. At the same time, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the selective oxidation unit 17 does not drop greatly. This is because both the raw material supply amount and the water supply amount decrease, and the endothermic amount in the endothermic reaction between the raw material and water on the reforming catalyst becomes small.

逆に、原料供給部4を原料指示値1、水供給部3を水指示値1で動作させたときの原料供給量が原料供給量1より多量、かつ、水供給量が水供給量1より多量であったときは、原料供給量、水供給量のどちらかが多量のときに比べると、選択酸化温度は大きく変化しない。これは、原料供給量が増加することにより生成される水素含有ガスの発熱量が増加し、燃料電池8からのオフガスの発熱量が増加するが、水蒸気発生部15へ供給される水供給量が増加するため、中筒25を介して行われる水蒸気発生部15と選択酸化部17との熱交換が促進されるためである。また、同時に、選択酸化部17の上流に位置する改質部20の温度が下降するからである。これは、原料供給量と水供給量とがともに増加するため、改質触媒上における原料と水の吸熱反応における吸熱量が大きくなるからである。   Conversely, when the raw material supply unit 4 is operated at the raw material instruction value 1 and the water supply unit 3 is operated at the water instruction value 1, the raw material supply amount is larger than the raw material supply amount 1, and the water supply amount is larger than the water supply amount 1. When the amount is large, the selective oxidation temperature does not change much compared to when either the raw material supply amount or the water supply amount is large. This is because the calorific value of the hydrogen-containing gas produced by the increase in the raw material supply amount increases and the calorific value of the off gas from the fuel cell 8 increases, but the water supply amount supplied to the water vapor generation unit 15 This is because the heat exchange between the steam generation unit 15 and the selective oxidation unit 17 performed through the middle cylinder 25 is promoted. At the same time, the temperature of the reforming unit 20 located upstream of the selective oxidation unit 17 decreases. This is because both the raw material supply amount and the water supply amount increase, and the endothermic amount in the endothermic reaction between the raw material and water on the reforming catalyst increases.

なお、本実施の形態1では、選択酸化温度T、改質温度T、変成温度Tの上限値をT、THH、TH0、TRH0、TSH0、下限値をT、TLL、TL0、TRL0、TSL0としたが、例えば、空気供給部19、原料供給部4、水供給部3、燃焼ファン18を各指示値1で動作させ、空気供給部19.原料供給部4、水供給部3の少なくとも一方の指示値(供給量)をずらしたとき、選択酸化部(過昇温)、あるいは、燃料電池(被毒)、水素含有ガス中の水素量、一酸化炭素濃度、または、改質部20、変成部13
、選択酸化部17の各触媒、あるいは改質器22の構造体等に、例えば発電効率低下などの不具合を生じさせ得る空気指示値、原料指示値、水指示値を予め実験、シミュレーション等で算出しておき、空気供給部19、原料供給部4、水供給部3をその空気指示値、原料指示値、水指示値、燃焼ファン18を指示値1で動作させ、安定した時の選択酸化温度、改質温度、変成温度を上限値、下限値と設定してもよい。
In the first embodiment, the upper limit values of the selective oxidation temperature T P , the reforming temperature T R , and the transformation temperature T S are T H , T HH , T H0 , T RH0 , T SH0 , and the lower limit value is T L. Although T LL , T L0 , T RL0 , and T SL0 are used, for example, the air supply unit 19, the raw material supply unit 4, the water supply unit 3, and the combustion fan 18 are operated at each indicated value 1, and the air supply unit 19. When the indicated value (supply amount) of at least one of the raw material supply unit 4 and the water supply unit 3 is shifted, the selective oxidation unit (overheating), the fuel cell (poisoning), the amount of hydrogen in the hydrogen-containing gas, Carbon monoxide concentration, or reforming section 20 and metamorphic section 13
In addition, an air instruction value, a raw material instruction value, and a water instruction value that may cause problems such as a decrease in power generation efficiency in each catalyst of the selective oxidation unit 17 or the structure of the reformer 22 are calculated in advance through experiments, simulations, and the like. In addition, the air supply unit 19, the raw material supply unit 4, and the water supply unit 3 are operated at the air indication value, the raw material indication value, the water indication value, and the combustion fan 18 at the indication value 1, and the selective oxidation temperature when stabilized. The reforming temperature and the modification temperature may be set as the upper limit value and the lower limit value.

次に、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、燃焼ファン18を各指示値1で動作させたとき、選択酸化温度Tが指示値1から予想される選択酸化温度より高くなる(T≧THH)、あるいは低くなる(T≦TLL)とき、異常と判断し、アラームを出力する理由を説明する(ステップS5A、ステップS5B)。 Next, when the raw material supply unit 4, the water supply unit 3, the air supply unit 19, and the combustion fan 18 are operated at each indicated value 1, the selective oxidation temperature TP is higher than the selective oxidation temperature expected from the indicated value 1. When (T P ≧ T HH ) or low (T P ≦ T LL ), it is determined that there is an abnormality and the reason for outputting an alarm will be described (steps S5A and S5B).

まず、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、燃焼ファン18を各指示値1で動作させたとき、選択酸化温度Tが指示値1から予想される選択酸化温度より高くなる(T≧THH)場合であるが、前述のとおり、空気指示値と空気供給量との差異が多量(空気指示値<空気供給量)であることが考えられ、場合によっては、選択酸化部17の温度は過昇温し、水素生成装置1の運転、及び発電運転の継続が不可能となるからである。 First, the raw material supply section 4, the water supply unit 3, the air supply unit 19, when the combustion fan 18 is operated at the indicated value 1 is higher than the selected oxidation temperature in which the selective oxidation temperature T P is predicted from the indicated value 1 (T P ≧ T HH) is a case, as described above, it is considered the difference between the air indicated value and the air supply amount is a large amount (air indicated value <air supply amount), optionally, selective oxidation This is because the temperature of the unit 17 is excessively increased, and the operation of the hydrogen generator 1 and the continuation of the power generation operation are impossible.

一方、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、燃焼ファン18を各指示値1で動作させたとき、変成温度Tが指示値1から予想される変成温度より低くなる(T≦TLL)場合であるが、前述のとおり、空気指示値と空気供給量との差異が多量(空気指示値>空気供給量)であることが考えられ、場合によっては、一酸化炭素を除去できず、燃料電池8が一酸化炭素により被毒され、発電運転の継続が不可能となるからである。 On the other hand, the raw material supply section 4, the water supply unit 3, the air supply unit 19, when the combustion fan 18 is operated at the indicated value 1, metamorphic T P is lower than the metamorphic temperature expected from the indicated value of 1 (T P ≦ T LL ), but as described above, the difference between the air indication value and the air supply amount is considered to be large (air indication value> air supply amount). This is because the fuel cell 8 is poisoned by carbon monoxide and cannot be continuously operated.

なお、アラームを出力した場合、燃料電池8、および水素生成装置1の運転を停止すればよい。また、サービスメンテナンス会社と顧客宅の燃料電池8とをオンラインで接続し、アラーム出力時にサービスメンテナンス会社に通報するようにしてもよい。また、選択酸化温度の上限値THH、下限値TLLを何通りか設定することで、軽度の異常であれば、サービスマンが故障部品を入手し顧客宅に出向くまでの期間、継続運転をしてもよい。もちろん、異常を監視した上で継続運転を行うため、安全性は確保できる。なお、ここではステップS5A、ステップ5Bについて説明したが、ステップS11A、ステップ11Bも同様の理由である。 When the alarm is output, the operation of the fuel cell 8 and the hydrogen generator 1 may be stopped. In addition, the service maintenance company and the fuel cell 8 at the customer's house may be connected online, and the service maintenance company may be notified when an alarm is output. In addition, by setting some upper limit value THH and lower limit value TLL for the selective oxidation temperature, if there is a slight abnormality, continuous operation is performed until the service person obtains the failed part and goes to the customer's home. May be. Of course, safety is ensured because continuous operation is performed after monitoring the abnormality. In addition, although step S5A and step 5B were demonstrated here, step S11A and step 11B are the same reasons.

次に、原料供給部4、水供給部3、空気供給部19、燃焼ファン18を各指示値1で動作させたとき、選択酸化温度Tが指示値1から予想される選択酸化温度より高くなるとき、選択酸化指示値を下げ、選択酸化温度Tが指示値1から予想される選択酸化温度より低くなるとき、選択酸化指示値を上げる理由を説明する(ステップS9A、ステップS9B)。 Next, when the raw material supply unit 4, the water supply unit 3, the air supply unit 19, and the combustion fan 18 are operated at each indicated value 1, the selective oxidation temperature TP is higher than the selective oxidation temperature expected from the indicated value 1. when made, lowering the selective oxidation instruction value, when the selective oxidation temperature T P is lower than the selected oxidation temperature to be expected from the indicated value 1, it explains why increasing the selective oxidation instruction value (step S9A, step S9B).

まず、選択酸化温度Tが指示値1から予想される選択酸化温度より高くなる場合、前述のとおり空気供給量が空気供給量1より多量であることが考えられる。よって、空気指示値を下げることで、空気供給量を減量させる。このとき、同時に選択酸化温度は下降する。逆に、選択酸化温度Tが指示値1から予想される選択酸化温度より低くなる場合、前述のとおり空気供給量が空気供給量1より少量であることが考えられる。よって、空気指示値を上げることで、空気供給量を増量させる。このとき、同時に選択酸化温度は上昇する。 First, when the selective oxidation temperature TP is higher than the selective oxidation temperature expected from the indicated value 1, it is considered that the air supply amount is larger than the air supply amount 1 as described above. Therefore, the air supply amount is reduced by lowering the air instruction value. At this time, the selective oxidation temperature simultaneously decreases. Conversely, when the selective oxidation temperature TP is lower than the selective oxidation temperature expected from the indicated value 1, it is conceivable that the air supply amount is smaller than the air supply amount 1 as described above. Therefore, the air supply amount is increased by increasing the air instruction value. At this time, the selective oxidation temperature rises at the same time.

そして、選択酸化温度が、予め設定した選択酸化部の過昇温、あるいは、一酸化炭素による燃料電池の被毒、さらには、燃料電池システムの故障を未然に防ぐことができる選択酸化温度域であるTL0≦T≦TH0(ステップS13A、ステップS13B)に到達したときの空気指示値を、空気供給量1に対する新空気指示値1として新たに設定する(
ステップS15A、ステップS15B)ことで、空気指示値に対する空気供給量のずれを正常値と同等、あるいはそれに近い値に補正することができる。
The selective oxidation temperature is within a selective oxidation temperature range that can prevent overheating of the selective oxidation section set in advance, poisoning of the fuel cell by carbon monoxide, and further failure of the fuel cell system. there T L0 ≦ T P ≦ T H0 ( step S13A, step S13B) the air indicated value when it reaches the newly set as a new air instruction value 1 for air supply amount 1 (
By step S15A and step S15B), the deviation | shift of the air supply amount with respect to an air instruction | indication value can be correct | amended to a value equivalent to a normal value or a value close | similar to it.

その結果、一定量の水素及び一酸化炭素濃度の低い水素を生成することができる。また、選択酸化部の過昇温、あるいは、一酸化炭素による燃料電池の被毒、さらには、燃料電池システムの故障を未然に防ぐことができる。   As a result, a certain amount of hydrogen and hydrogen with a low carbon monoxide concentration can be generated. In addition, it is possible to prevent overheating of the selective oxidation unit, poisoning of the fuel cell due to carbon monoxide, and failure of the fuel cell system.

なお、実施の形態1では改質温度検出部21、あるいは、変成温度検出部24を設けているが、将来センサーレス化が進んだ場合においても、改質温度検出部21で検出される改質温度、あるいは、変成温度検出部24で検出される変成温度のいずれかにより、原料供給部4、水供給部3からの原料供給量、水供給量が適正であるかを判断し、原料指示値に対応する原料供給量、水指示値に対応する水供給量を補正することができる、または、原料供給部4、水供給部3からの原料供給量、水供給量が異常であるかを判断し、アラームを外部出力することができるため、一定量の水素及び一酸化炭素濃度の低い水素を生成することができ、さらには、水素生成装置の故障を未然に防ぐことができることはいうまでもない。   In the first embodiment, the reforming temperature detection unit 21 or the transformation temperature detection unit 24 is provided, but the reforming detected by the reforming temperature detection unit 21 even when sensorlessness is advanced in the future. Based on either the temperature or the transformation temperature detected by the transformation temperature detection unit 24, it is determined whether the raw material supply amount and the water supply amount from the raw material supply unit 4 and the water supply unit 3 are appropriate, and the raw material indication value It is possible to correct the raw material supply amount corresponding to the water supply amount and the water supply amount corresponding to the water indication value, or determine whether the raw material supply amount from the raw material supply unit 4 and the water supply unit 3 and the water supply amount are abnormal. However, since an alarm can be output to the outside, it is possible to generate a certain amount of hydrogen and hydrogen with a low carbon monoxide concentration, and it is possible to prevent failure of the hydrogen generator. Absent.

本発明は、空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が適正であるかを判断し、さらに空気指示値に対応する空気供給量を補正することができ、一定量の水素及び一酸化炭素濃度の低い水素を生成することができる。また、空気供給部から水素生成装置に供給される空気供給量が異常であるかを判断し、アラームを外部出力することができ、選択酸化部の過昇温、あるいは、一酸化炭素による燃料電池の被毒、さらには、燃料電池システムの故障を未然に防ぐことができる。さらには、流量計などの空気流量計測手段が不要となり、コストダウンを図ることができる燃料電池システムに有用である。   The present invention can determine whether the air supply amount supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is appropriate, and can correct the air supply amount corresponding to the air indication value. Hydrogen with a low carbon oxide concentration can be produced. In addition, it is possible to judge whether or not the amount of air supplied from the air supply unit to the hydrogen generator is abnormal, and to output an alarm to the outside, overheating of the selective oxidation unit, or a fuel cell using carbon monoxide Poisoning and further failure of the fuel cell system can be prevented. Furthermore, an air flow rate measuring means such as a flow meter is not required, which is useful for a fuel cell system capable of reducing costs.

1 水素生成装置
2 燃焼部
3 水供給部
4 原料供給部
5 脱硫部
6 ガスインフラライン
7 脱硫接続部
8 燃料電池
9A、9B 切換弁
10 原料供給経路
11 内筒
12 水素ガス供給経路
13 変成部
14 オフガス供給経路
15 水蒸気発生部
16 運転制御部
17 選択酸化部
18 燃焼ファン
19 空気供給部
20 改質部
21 改質温度検出部
22 改質器
23 燃料電池バイパス経路
24 変成温度検出部
25 中筒
26 選択酸化温度検出部
100 燃料電池システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen generator 2 Combustion part 3 Water supply part 4 Raw material supply part 5 Desulfurization part 6 Gas infrastructure line 7 Desulfurization connection part 8 Fuel cell 9A, 9B Switching valve 10 Raw material supply path 11 Inner cylinder 12 Hydrogen gas supply path 13 Metamorphic part 14 Off-gas supply path 15 Water vapor generation section 16 Operation control section 17 Selective oxidation section 18 Combustion fan 19 Air supply section 20 Reforming section 21 Reforming temperature detection section 22 Reformer 23 Fuel cell bypass path 24 Transformation temperature detection section 25 Middle cylinder 26 Selective oxidation temperature detector 100 Fuel cell system

Claims (4)

原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、
前記改質部の温度を検出する改質温度検出部と、
前記改質部に原料供給量指示値に応じた原料を供給する原料供給部と、
前記改質部に水供給量指示値に応じた水を供給する水供給部と、
前記改質部により生成された前記水素含有ガス中の一酸化炭素濃度を低減させる変成部と、
前記変成部の温度を検出する変成温度検出部と、
前記変成部により低減された前記水素含有ガス中の一酸化炭素濃度をさらに低減させる選択酸化部と、
前記選択酸化部に空気供給量指示値に応じた空気を供給する空気供給部と、
前記選択酸化部の温度を検出する選択酸化温度検出部と、
前記選択酸化部で一酸化炭素濃度が低減された前記水素含有ガスと酸素含有ガスが供給されて発電し、電力供給先の電力負荷の変化に追従して発電する燃料電池と、
前記選択酸化部で一酸化炭素濃度が低減された前記水素含有ガスのうち前記燃料電池で消費されなかった残りの前記水素含有ガスを燃焼させて前記改質部の改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、
前記選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて前記空気供給部へ前記空気供給量指示値を出力する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、前記燃料電池が有する任意の発電量を発電した後の予め設定される期間、前記燃料電池を電力負荷の変化に追従させず動作させ、前記空気供給部を予め設定される指示値で動作させ、前記指示値から予想される予想選択酸化温度と前記選択酸化温度検出部で検出される検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上であれば、予め設定される指示値に対応する空気が前記空気供給部から指示通りに供給されていないと判断する燃料電池システム。
A reforming unit that is supplied with raw material and water and generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction;
A reforming temperature detection unit for detecting the temperature of the reforming unit;
A raw material supply unit that supplies the reforming unit with a raw material according to a raw material supply amount instruction value;
A water supply unit for supplying water according to a water supply amount instruction value to the reforming unit;
A metamorphic section that reduces the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-containing gas produced by the reforming section;
A transformation temperature detection unit for detecting the temperature of the transformation unit;
A selective oxidation unit that further reduces the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-containing gas reduced by the shift unit;
An air supply unit for supplying air according to an air supply amount instruction value to the selective oxidation unit;
A selective oxidation temperature detection unit for detecting a temperature of the selective oxidation unit;
A fuel cell that generates power by supplying the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas with a reduced carbon monoxide concentration in the selective oxidation unit, and that generates power following a change in a power load of a power supply destination; and
Of the hydrogen-containing gas whose carbon monoxide concentration is reduced in the selective oxidation unit, the remaining hydrogen-containing gas that has not been consumed in the fuel cell is burned to generate heat necessary for the reforming reaction of the reforming unit. A combustion section to supply;
An operation control unit that outputs the air supply amount instruction value to the air supply unit based on the selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detection unit;
The operation control unit operates the fuel cell without following a change in power load for a preset period after generating an arbitrary power generation amount of the fuel cell, and the air supply unit is preset. If the temperature difference between the predicted selective oxidation temperature expected from the indicated value and the detected selective oxidation temperature detected by the selective oxidation temperature detecting unit is greater than or equal to a predetermined temperature difference, the instruction is set in advance. A fuel cell system that determines that the air corresponding to the value is not supplied as instructed from the air supply unit.
前記運転制御部は、
予想選択酸化温度と検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上のときであって、
予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が高い場合、予め設定される指示値に対応する空気が前記空気供給部から多く供給されていると判断し、
予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が低い場合、予め設定される指示値に対応する空気が前記空気供給部から少なく供給されていると判断する
請求項1に記載の燃料電池システム。
The operation controller is
When the temperature difference between the expected selective oxidation temperature and the detected selective oxidation temperature is equal to or greater than a predetermined temperature difference,
When the detected selective oxidation temperature is higher than the expected selective oxidation temperature, it is determined that a large amount of air corresponding to a preset instruction value is supplied from the air supply unit,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the detected selective oxidation temperature is lower than the expected selective oxidation temperature, it is determined that a small amount of air corresponding to a preset instruction value is supplied from the air supply unit.
前記運転制御部は、
予想選択酸化温度と検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上のときであって、
予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が高い場合、前記空気供給部への指示値を減量するよう制御し、
予想選択酸化温度より検出選択酸化温度の方が低い場合、前記空気供給部への指示値を増量するよう制御する
請求項1に記載の燃料電池システム。
The operation controller is
When the temperature difference between the expected selective oxidation temperature and the detected selective oxidation temperature is equal to or greater than a predetermined temperature difference,
If the detected selective oxidation temperature is higher than the expected selective oxidation temperature, control to reduce the indicated value to the air supply unit,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the detected selective oxidation temperature is lower than the expected selective oxidation temperature, control is performed so as to increase an instruction value to the air supply unit.
前記運転制御部は、
予想選択酸化温度と検出選択酸化温度との温度差が所定温度差以上のとき、
前記空気供給部からの空気供給量が異常であると判断し警報を出力する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
The operation controller is
When the temperature difference between the expected selective oxidation temperature and the detected selective oxidation temperature is equal to or greater than the predetermined temperature difference,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the air supply amount from the air supply unit is determined to be abnormal and an alarm is output.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150130379A1 (en) * 2012-04-09 2015-05-14 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Ground fault detecting circuit and power converting device including the same
JP2018170950A (en) * 2017-03-29 2018-11-01 大阪瓦斯株式会社 Power generating system
EP4156350A4 (en) * 2020-05-22 2024-08-07 Nissan Motor Fuel cell system and method for controlling fuel cell system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150130379A1 (en) * 2012-04-09 2015-05-14 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Ground fault detecting circuit and power converting device including the same
US9606163B2 (en) * 2012-04-09 2017-03-28 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Ground fault detecting circuit and power converting device including the same
JP2018170950A (en) * 2017-03-29 2018-11-01 大阪瓦斯株式会社 Power generating system
JP7086652B2 (en) 2017-03-29 2022-06-20 大阪瓦斯株式会社 Power generation system
EP4156350A4 (en) * 2020-05-22 2024-08-07 Nissan Motor Fuel cell system and method for controlling fuel cell system

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