JP2665547B2 - Molten carbonate fuel cell system and its control method - Google Patents
Molten carbonate fuel cell system and its control methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は溶融炭酸塩型燃料電池
（以下、ＭＣＦＣと言うことがある。）システムに係
り、特に、急速な負荷変動を安定して行うのに好適なＭ
ＣＦＣシステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molten carbonate fuel cell (hereinafter, may be referred to as "MCFC") system, and particularly to an MFC suitable for stably performing a rapid load change.
Related to the CFC system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来方式によるＭＣＦＣシステムを図５
に示す。改質原料である天然ガスは脱硫器１、原料ガス
配管３２を経由して燃料予熱器６で予熱され、原料ガス
配管３３に供給される。原料ガス配管３３において天然
ガスは排熱回収熱交換器１８で発生し、スチーム配管３
１を通って供給されるスチームと混合され改質器反応部
２へ供給される。改質器反応部２で発生したＨ2リッチ
の改質ガスは改質ガス配管３４を通ってＭＣＦＣアノー
ド３に供給される。また、外部より導入される空気が空
気圧縮機１４で加圧され、空気配管３５、３６を通って
ＭＣＦＣカソード４に供給される。ＭＣＦＣカソード４
に供給される空気中のＯ2が前記ＭＣＦＣアノード３に
供給されるＨ2と電気化学反応を起こして、直流電流を
生じ、この直流電流を直交変換装置２１で交流電流に変
換して交流電力を外部に供給する。また、ＭＣＦＣアノ
ード３において改質ガス中のＨ2とカソード４より溶融
炭酸塩電解質５４を通じてリサイクル供給されるＣＯ3
2-との反応によりＣＯ2とＨ2Ｏが生じ、Ｈ2が消費され
る。2. Description of the Related Art A conventional MCFC system is shown in FIG.
Shown in The natural gas as the reforming raw material is preheated by the fuel preheater 6 via the desulfurizer 1 and the raw gas pipe 32, and is supplied to the raw gas pipe 33. In the raw material gas pipe 33, natural gas is generated in the exhaust heat recovery heat exchanger 18, and the steam pipe 3
The steam is supplied to the reformer reactor 2 after being mixed with the steam supplied through the reactor 1. The H 2 -rich reformed gas generated in the reformer reactor 2 is supplied to the MCFC anode 3 through the reformed gas pipe 34. Further, air introduced from the outside is pressurized by the air compressor 14 and supplied to the MCFC cathode 4 through the air pipes 35 and 36. MCFC cathode 4
O 2 in the air supplied to the MCFC causes an electrochemical reaction with H 2 supplied to the MCFC anode 3 to generate a DC current. To the outside. In the MCFC anode 3, H 2 in the reformed gas and CO 3 recycled from the cathode 4 through the molten carbonate electrolyte 54 are supplied.
The reaction with 2- produces CO 2 and H 2 O, consuming H 2 .
【０００３】ＭＣＦＣアノード３からの排ガスはアノー
ド排ガス配管３８を通って燃料予熱器６で冷却され、次
にアノード排ガス配管３９を通ってガス−ガス熱交換器
７で冷却され、さらにアノード排ガス配管４０を通って
ガス冷却器８で冷却される。冷却後のＭＣＦＣアノード
３からの排ガスは、アノード排ガス配管４１を通って気
水分離器９で凝縮水を分離され、アノード排ガス配管４
２からアノード循環ブロワ１０で昇圧され、次いでアノ
ード排ガス配管４３を通ってガス−ガス熱交換器７を通
って予熱され、アノード排ガス配管４４から改質器燃焼
部１１へ供給される。気水分離器９で分離された凝縮水
は水処理装置２０を経由してポンプ１９により排熱回収
熱交換装置１８に供給利用される。また、空気圧縮機１
４で外部より供給された空気は空気配管３５、３７を経
由して空気予熱器１２で予熱された後、空気配管４６を
通って改質器燃焼部１１へ供給されるものと、空気配管
３５、３６を経由して燃焼ガス配管４９を通ってＭＣＦ
Ｃカソード４へ供給されるものと、空気配管４５を経由
して補助燃焼器１６に供給されるものとに３分割され
る。The exhaust gas from the MCFC anode 3 passes through the anode exhaust pipe 38 and is cooled by the fuel preheater 6, then passes through the anode exhaust pipe 39 and is cooled by the gas-gas heat exchanger 7. Through the gas cooler 8. Exhaust gas from the cooled MCFC anode 3 passes through an anode exhaust gas pipe 41 to be separated into condensed water by a steam-water separator 9.
The pressure is increased from 2 by the anode circulation blower 10, then preheated through the anode exhaust gas pipe 43, through the gas-gas heat exchanger 7, and supplied from the anode exhaust gas pipe 44 to the reformer combustion section 11. The condensed water separated by the steam separator 9 is supplied to a waste heat recovery heat exchange device 18 by a pump 19 via a water treatment device 20. Also, the air compressor 1
The air supplied from the outside at 4 is preheated by the air preheater 12 via the air pipes 35 and 37 and then supplied to the reformer combustion section 11 through the air pipe 46 and the air pipe 35. , 36 through the combustion gas pipe 49 and the MCF
One is supplied to the C cathode 4 and the other is supplied to the auxiliary combustor 16 via the air pipe 45.
【０００４】改質器燃焼部１１においてアノード排ガス
配管４４より供給されたアノード排ガス（ガス組成の一
例を挙げれば、可燃分組成はＨ2：９．５２ｖｏｌ％、
ＣＯ：４．９４ｖｏｌ％、不燃分組成はＣＯ2：６３．
０２ｖｏｌ％、ＣＨ4：０．６８ｖｏｌ％、Ｈ2Ｏ：２
１．８４ｖｏｌ％である。）と空気配管３７、空気配管
４６を通って供給された予熱空気は燃焼されて、燃焼ガ
スは燃焼ガス配管４７を通って空気予熱器１２で燃焼用
空気に顕熱を供給した後、燃焼ガス配管４８を通り、空
気配管３５、３６からの空気と合流し、ＭＣＦＣカソー
ド４に供給される。ＭＣＦＣカソード４において燃焼ガ
スと空気に含有されるＯ2とＣＯ2が発電に伴う電気化学
反応によりＣＯ3 2-（炭酸イオン）を生成する。The anode exhaust gas supplied from the anode exhaust pipe 44 in the reformer combustion section 11 (to give an example of a gas composition, the combustible component composition is H 2 : 9.52 vol%,
CO: 4.94 vol%, non-combustible component composition: CO 2 : 63.
02vol%, CH 4: 0.68vol% , H 2 O: 2
1.84 vol%. ) And the preheated air supplied through the air pipe 37 and the air pipe 46 are burned, and the combustion gas passes through the combustion gas pipe 47 to supply sensible heat to the combustion air in the air preheater 12, and then the combustion gas After passing through the pipe 48, the air merges with the air from the air pipes 35 and 36 and is supplied to the MCFC cathode 4. In the MCFC cathode 4, O 2 and CO 2 contained in the combustion gas and air generate CO 3 2- (carbonate ion) by an electrochemical reaction accompanying power generation.
【０００５】ＭＣＦＣカソード４から排出された排空気
はカソード排空気配管５０を通り補助燃焼器１６で天然
ガスを含有するＯ2により燃焼して、タービン１５で圧
縮機１４を駆動する動力と発電機１７で発電する電力が
回収される。燃焼排ガスはその後、カソード排空気配管
５１を通り排熱回収熱交換器１８でプロセススチームを
発生する熱を回収し、系外へ排出される。スチームは配
管３１を経由して改質器反応部２に供給され、天然ガス
の水蒸気改質反応による水素生成反応に利用される。な
お、ＭＣＦＣアノード３とカソード４の出口に接続する
各配管３８、５０にそれぞれ設けられるＭＣスクラバー
５により、アノード３またはカソード４より飛散する溶
融炭酸塩電解質が吸着除去される。また、カソード４の
出口に接続するカソード排空気配管５０とカソード４の
入口に接続する燃焼ガス配管４９とを結んでカソード４
と並列にカソード循環ブロワ１３を備えた流路５５があ
り、このカソード循環ブロワ１３により、カソード排空
気の一部が反応制御および電池の温度制御のためにカソ
ード４に循環供給される。The exhaust air discharged from the MCFC cathode 4 passes through a cathode exhaust air pipe 50 and is burned by O 2 containing natural gas in an auxiliary combustor 16, and a power for driving a compressor 14 by a turbine 15 and a generator The power generated at 17 is recovered. Thereafter, the combustion exhaust gas passes through the cathode exhaust air pipe 51, recovers heat generated in the process steam in the exhaust heat recovery heat exchanger 18, and is discharged outside the system. The steam is supplied to the reformer reactor 2 via the pipe 31 and is used for a hydrogen generation reaction by a steam reforming reaction of natural gas. The molten carbonate electrolyte scattered from the anode 3 or the cathode 4 is adsorbed and removed by the MC scrubber 5 provided in each of the pipes 38 and 50 connected to the outlets of the MCFC anode 3 and the cathode 4. Further, a cathode exhaust air pipe 50 connected to the outlet of the cathode 4 and a combustion gas pipe 49 connected to the inlet of the cathode 4 are connected to form a cathode 4.
There is a flow path 55 provided with the cathode circulation blower 13 in parallel with the cathode circulation blower 13, and a part of the cathode exhaust air is circulated and supplied to the cathode 4 for reaction control and battery temperature control.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、負荷
変動（特に最大負荷より最小負荷への負荷減少）に対し
ての改質器の応答性とシステムバランスへの配慮が十分
でなかった。特に負荷減少時における改質器ハードシス
テムバランスの両方への配慮が下記の理由で不十分であ
った。改質器の概略構造を図２に示す。改質器は改質触
媒を充填した二重管構造の反応管２８と低カロリーのア
ノード排ガスを燃焼させる触媒燃焼部２９と伝熱促進粒
子を充填した伝熱部３０および反応管２８、触媒燃焼部
２９および伝熱部３０を囲む耐火断熱材３１と耐火断熱
材３１の外周を覆うケーシング３２より構成される。In the above prior art, sufficient consideration was not given to the responsiveness of the reformer to load fluctuations (especially the load reduction from the maximum load to the minimum load) and the system balance. In particular, considerations for both the reformer hard system balance and the load reduction were insufficient for the following reasons. FIG. 2 shows a schematic structure of the reformer. The reformer includes a reaction tube 28 having a double tube structure filled with a reforming catalyst, a catalytic combustion portion 29 for burning low calorie anode exhaust gas, a heat transfer portion 30 and a reaction tube 28 filled with heat transfer promoting particles, and a catalytic combustion. It comprises a refractory heat insulating material 31 surrounding the portion 29 and the heat transfer portion 30 and a casing 32 covering the outer periphery of the refractory heat insulating material 31.
【０００７】上記改質器の運転中に負荷を最大値より最
小値付近まで急減させると、下記に示す理由により改質
器のハード（特に反応管２８）が激しい状態にさらされ
る。すなわち、最大負荷時において触媒燃焼部２９は約
１０００℃であり、約８００℃の反応管２８内部の反応
部へ触媒燃焼部２９から必要な反応熱を与えている。
今、負荷が１００％の定格より３０％の最低負荷まで急
激に減少すると、まず反応管２８内部の反応部の負荷が
３０％まで減少する。同時に改質器の触媒燃焼部２９の
燃焼量が、システム側より３０％に制約される。しか
し、このとき触媒燃焼部２９の周囲に設置された断熱材
３１の内壁近傍および反応管２８先端近傍の伝熱促進粒
子は約１０００℃に加熱、蓄熱されており、この蓄熱分
が燃焼ガスを介して反応管２８および反応管２８内部の
反応部に伝熱するため、反応温度および反応管２８の温
度は図６に示す通りに上昇し、反応管壁温度が設計温度
近くあるいはそれ以上に上昇し、材料的に厳しい状態と
なる。If the load is rapidly reduced from the maximum value to the vicinity of the minimum value during the operation of the reformer, the hardware of the reformer (particularly, the reaction tube 28) is exposed to a severe condition for the following reason. That is, at the time of the maximum load, the temperature of the catalytic combustion section 29 is about 1000 ° C., and necessary reaction heat is applied from the catalytic combustion section 29 to the reaction section inside the reaction tube 28 at about 800 ° C.
Now, when the load suddenly decreases from the rated load of 100% to the minimum load of 30%, first, the load of the reaction section inside the reaction tube 28 decreases to 30%. At the same time, the amount of combustion in the catalytic combustion section 29 of the reformer is restricted to 30% from the system side. However, at this time, the heat transfer promoting particles near the inner wall of the heat insulating material 31 installed around the catalytic combustion unit 29 and near the tip of the reaction tube 28 are heated and stored at about 1000 ° C. The reaction temperature and the temperature of the reaction tube 28 rise as shown in FIG. 6 because the heat is transferred to the reaction tube 28 and the reaction section inside the reaction tube 28 through the reaction tube 28, and the wall temperature of the reaction tube rises to near or above the design temperature. Then, the material becomes severe.
【０００８】かかる状況に対応するため、従来は図５に
示すシステムのアノード排ガス配管４４中の改質器燃焼
部１１への配管部分の供給調節弁２６とシステム系外に
通じる配管部分に供給調節弁２７をそれぞれ設けてお
き、負荷減少初期に調節弁２６により改質器燃焼部１１
（図２の触媒燃焼部２９と同一）へ供給するアノード排
ガスを絞り込み、余剰となるアノード排ガスを調節弁２
７よりシステム系外に放出する方法が採用されている。
上記方式のシステムでの負荷減少開始時にアノード排ガ
スを一部、調節弁２７よりシステム系外に放出した運転
時における改質器内部の温度の時間の経過による変化を
図７に示す。この方式によると改質器の反応管２８（図
２）の管壁温度はその管壁設計温度以下に保つことがで
き、その結果、反応管２８およびその内部の反応部の蓄
熱による温度上昇を抑制することができる。In order to cope with such a situation, conventionally, the supply control valve 26 of the pipe section to the reformer combustion section 11 in the anode exhaust pipe 44 of the system shown in FIG. Valves 27 are provided respectively, and the reformer combustion unit 11 is controlled by the control valve 26 at the initial stage of load reduction.
(Same as the catalytic combustion unit 29 in FIG. 2).
7, a method of discharging to the outside of the system is adopted.
FIG. 7 shows the change over time in the temperature inside the reformer during operation in which a part of the anode exhaust gas is discharged from the control valve 27 to the outside of the system at the start of the load reduction in the system of the above-described system. According to this method, the tube wall temperature of the reaction tube 28 (FIG. 2) of the reformer can be kept at or below the tube wall design temperature. As a result, the temperature rise due to the heat storage of the reaction tube 28 and the internal reaction section is reduced. Can be suppressed.
【０００９】しかしながら、ＭＣＦＣは、そのカソード
４において前述の如くＣＯ2を必要とし、ＣＯ2の供給源
はアノード排ガスであるため、これを放出するとＭＣＦ
Ｃカソード４における反応の継続を維持できなくなる。
そこで本発明の目的は、負荷変動に対しての改質器の応
答性とシステムバランスを保つ燃料電池システムを開発
することである。However, the MCFC requires CO 2 at its cathode 4 as described above, and the source of CO 2 is the anode exhaust gas.
The continuation of the reaction at the C cathode 4 cannot be maintained.
Therefore, an object of the present invention is to develop a fuel cell system that maintains the responsiveness of the reformer to a load change and the system balance.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成によって達成される。すなわち、水素と酸素の反応
より電力を発生する溶融炭酸塩型燃料電池本体と、改質
原料とスチームとの水蒸気改質反応により前記燃料電池
での発電に必要な水素を発生する反応部と前記水蒸気改
質反応の熱源に前記燃料電池アノードより排出するアノ
ード排ガスの燃料熱を利用する燃焼部を有する改質器と
を備えた構成からなる溶融炭酸塩型燃料電池システムに
おいて、アノード排ガス用配管に改質器反応部への改質
原料と熱交換のための熱交換器と凝縮水分離装置と圧縮
器とを順次設け、圧縮器後流側のアノード排ガス用配管
を３つの配管に分岐し、一方を改質器燃焼部入口、一方
を改質器反応部入口、残りを触媒燃焼部を介して燃料電
池カソードに接続して、それぞれの配管の流量調節が可
能な機構を備え、さらに改質器反応部入口に接続する前
記分岐アノード排ガス用配管には前記熱交換器部分で高
温化した改質器反応部への改質原料供給用の配管を改質
器反応部入口より前流側で接続したことを特徴とする溶
融炭酸塩型燃料電池システムである。ここで、触媒燃焼
部を介して燃料電池カソードに接続した配管には触媒燃
焼器を介設することができる。The above object of the present invention is achieved by the following constitution. That is, a molten carbonate fuel cell body that generates electric power from a reaction between hydrogen and oxygen, a reaction section that generates hydrogen necessary for power generation in the fuel cell by a steam reforming reaction between a reforming raw material and steam, and In a molten carbonate fuel cell system comprising a reformer having a combustion section utilizing fuel heat of anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode as a heat source of a steam reforming reaction, Reforming to reformer reaction section
Heat exchanger and condensate separator and compression for heat exchange with raw material
And an anode exhaust gas pipe on the downstream side of the compressor is branched into three pipes, one of which is connected to a reformer combustion section inlet, the other is connected to a reformer reaction section inlet, and the rest is connected to a catalyst combustion section. connected to the fuel cell cathode, before the flow rate regulation of each pipe provided with a mechanism capable, further connected to the reformer reaction portion inlet
The branch anode exhaust pipe is high in the heat exchanger section.
Reforming piping for supply of reforming material to the heated reformer reactor
A molten carbonate fuel cell system characterized by being connected upstream of a reactor reaction section inlet . Here, a catalytic combustor can be provided in a pipe connected to the fuel cell cathode via the catalytic combustion unit.
【００１１】また、本発明の上記目的は次の構成によっ
ても達成される。すなわち、水素と酸素の反応より電力
を発生する溶融炭酸塩型燃料電池本体と、改質原料とス
チームとの水蒸気改質反応により前記燃料電池での発電
に必要な水素を発生する反応部と前記水蒸気改質反応の
熱源に前記燃料電池アノードより排出するアノード排ガ
スの燃料熱を利用する燃焼部を有する改質器とを備えた
構成からなる溶融炭酸塩型燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池アノードより排出するアノード排ガスを改
質器反応部へ供給される改質原料と熱交換により冷却し
て凝縮水を分離し、圧縮した後に改質器燃焼部入口に供
給する部分と改質器反応部へ供給される前記熱交換によ
り高温化した改質原料と混合させて改質器反応部入口に
供給する部分と前記燃料電池カソードに供給する部分に
３分割して供給可能にし、前記燃料電池システムの運転
負荷減少指令に基づき、制御開始時には改質器燃焼部入
口へ供給するアノード排ガスの供給量を停止または絞
り、同時に改質器反応部入口と燃料電池カソードにそれ
ぞれアノード排ガスを供給し、設定時間経過後に改質器
燃焼部入口へのアノード排ガス供給量を負荷減少後の設
定値になるようにし、同時に改質器反応部入口および前
記燃料電池カソードにはアノード排ガスの供給を停止す
ることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池システムの制
御方法である。ここで、制御開始時には改質器燃焼部へ
供給するアノード排ガス量の減少比率を負荷減少比率に
対応する値以上に減少させ、余剰のアノード排ガス量を
改質器反応部と、前記燃料電池カソードへ供給する制御
方法とすることができる。また、燃料電池カソードに供
給するアノード排ガスは、燃料電池カソードに供給する
前に燃焼させ、前記燃料電池での反応に必要な二酸化炭
素を補給する制御方法も採用できる。The above object of the present invention is also achieved by the following constitution. That is, a molten carbonate fuel cell body that generates electric power from a reaction between hydrogen and oxygen, a reaction section that generates hydrogen necessary for power generation in the fuel cell by a steam reforming reaction between a reforming raw material and steam, and A molten carbonate fuel cell system comprising: a reformer having a combustion unit that utilizes fuel heat of anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode as a heat source of a steam reforming reaction;
The anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode is modified.
The heat exchange with the reforming raw material supplied to the reformer reaction section, the condensed water is separated by cooling, and after compression, the part supplied to the reformer combustion section inlet and the heat exchange supplied to the reformer reaction section By
And a portion to be supplied to the reformer reactor inlet and a portion to be supplied to the fuel cell cathode, which are mixed with the reformed raw material having a higher temperature and supplied to the fuel cell cathode. At the start of the control, the supply amount of the anode exhaust gas to be supplied to the reformer combustion section inlet is stopped or throttled. At the same time, the anode exhaust gas is supplied to the reformer reaction section inlet and the fuel cell cathode, respectively. The molten carbonate type wherein the supply of the anode exhaust gas to the inlet of the reactor is set to a set value after the load is reduced, and the supply of the anode exhaust gas to the inlet of the reformer reactor and the cathode of the fuel cell is stopped at the same time. This is a control method of the fuel cell system. Here, at the start of the control, the reduction rate of the amount of anode exhaust gas supplied to the reformer combustion section is reduced to a value corresponding to the load reduction rate or more, and the amount of excess anode exhaust gas is reduced by the reformer reaction section and the fuel cell cathode. A control method for supplying the liquid to the apparatus. Further, a control method of burning the anode exhaust gas to be supplied to the fuel cell cathode before supplying the anode exhaust gas to the fuel cell cathode and replenishing carbon dioxide required for the reaction in the fuel cell can also be adopted.
【００１２】また、本発明の上記目的は次の構成によっ
ても達成される。すなわち、水素と酸素の反応より電力
を発生する溶融炭酸塩型燃料電池本体と、改質原料とス
チームとの水蒸気改質反応により前記燃料電池での発電
に必要な水素を発生する反応部と前記水蒸気改質反応の
熱源に前記燃料電池アノードより排出するアノード排ガ
スの燃料熱を利用する燃焼部を有する改質器とを備えた
構成からなる溶融炭酸塩型燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池アノードより排出するアノード排ガスを改
質器反応部へ供給される改質原料と熱交換により冷却し
て凝縮水を分離し、圧縮した後に改質器燃焼部入口に供
給する部分と改質器反応部へ供給される前記熱交換によ
り高温化した改質原料と混合させて改質器反応部入口に
供給する部分と前記燃料電池カソードに供給する部分に
３分割して供給可能にし、負荷減少指令があると、前記
燃料電池システムの改質器反応部の反応温度検出値に基
づき、制御開始時には改質器燃焼部入口へ供給するアノ
ード排ガスの供給量を停止または絞り、同時に改質器反
応部入口と燃料電池カソードにそれぞれアノード排ガス
を供給し、負荷減少時に一時的に上昇した反応温度が設
定値に回復した時点で改質器燃焼部入口へのアノード排
ガス供給量を改質器反応部の反応温度を検知して、アノ
ード排ガス量を制御する流量制御器の設定値になるよう
にし、同時に改質器反応部入口および前記燃料電池カソ
ードにはアノード排ガスの供給を停止することを特徴と
する溶融炭酸塩型燃料電池システムの制御方法である。
ここで、また、制御開始時には改質器燃焼部へ供給する
アノード排ガス量の減少比率を負荷減少比率に対応する
値以上に減少させ、余剰のアノード排ガス量を改質器反
応部と、前記燃料電池カソードへ供給する制御方法とす
ることができる。前記燃料電池カソードに供給するアノ
ード排ガスは、燃料電池カソードに供給する前に燃焼さ
せ、前記燃料電池での反応に必要な二酸化炭素を補給す
る制御方法を採用することができる。The above object of the present invention is also achieved by the following constitution. That is, a molten carbonate fuel cell body that generates electric power from a reaction between hydrogen and oxygen, a reaction section that generates hydrogen necessary for power generation in the fuel cell by a steam reforming reaction between a reforming raw material and steam, and A molten carbonate fuel cell system comprising: a reformer having a combustion unit that utilizes fuel heat of anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode as a heat source of a steam reforming reaction;
The anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode is modified.
The heat exchange with the reforming raw material supplied to the reformer reaction section, the condensed water is separated by cooling, and after compression, the part supplied to the reformer combustion section inlet and the heat exchange supplied to the reformer reaction section By
And a portion to be supplied to the inlet of the reformer reaction section and a portion to be supplied to the fuel cell cathode by mixing with the reformed raw material which has become higher in temperature. At the start of control, the supply amount of anode exhaust gas supplied to the reformer combustion section inlet is stopped or throttled based on the reaction temperature detection value of the reformer reaction section, and at the same time, the anode is supplied to the reformer reaction section inlet and the fuel cell cathode, respectively. When the exhaust gas is supplied and the reaction temperature temporarily increased at the time of load reduction recovers to the set value, the anode exhaust gas supply amount to the reformer combustion section inlet is detected by detecting the reaction temperature of the reformer reaction section, A molten carbonate type wherein the supply of the anode exhaust gas to the inlet of the reformer reaction section and the fuel cell cathode is stopped at the same time as the set value of the flow controller for controlling the exhaust gas amount. A method of controlling charge cell system.
Here, at the start of the control, the reduction ratio of the amount of anode exhaust gas supplied to the reformer combustion unit is reduced to a value corresponding to the load reduction ratio, and the amount of excess anode exhaust gas is reduced by the reformer reaction unit and the fuel. It can be a control method for supplying to the battery cathode. A control method of burning the anode exhaust gas supplied to the fuel cell cathode before supplying the anode exhaust gas to the fuel cell cathode and supplying carbon dioxide necessary for the reaction in the fuel cell can be adopted.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の作用を以下に示す。冷却して凝縮水を
分離した後のアノード排ガス（図１のＭＣＦＣアノード
循環ブロワ１０出口における排ガス）の温度は１２３℃
であり、Ｈ2とＣＯを主な可燃成分として少量含み、Ｃ
Ｏ2を主成分とするガスである。この比較的低温のアノ
ード排ガスを（１）改質器燃焼部へ供給するもの、
（２）高温の改質原料に混合させ改質器反応部へ供給す
るもの、（３）ＭＣＦＣカソードへ供給する空気と共に
燃焼させて、十分な量のＣＯ2を生成されて、これをＭ
ＣＦＣカソードへ供給するものに分割する方法は下記の
３つの理由でＭＣＦＣシステムの負荷減少操作に伴う改
質器反応部の反応温度上昇の問題点を低減または解決す
る。 改質器燃焼部へ供給するアノード排ガス（燃料）量を
負荷減少初期に、相当負荷以上に絞り込み、あるいは供
給カットすることにより、改質器燃焼部への熱供給の停
止と断熱材および伝熱部の冷却を図ることができる。 低温の（例えば１３０℃付近）のアノード排ガスを高
温（例えば４５０℃）の改質原料に混合し、改質器反応
部入口温度を下げて反応部を冷却することにより、改質
反応温度上昇を抑制することができる。 アノード排ガスを改質原料に混合することにより、改
質反応部流量が減少することを抑制でき、また、反応管
内側の伝熱係数が低下することを抑制することで、反応
管を冷却する効果を維持することができる。 改質器燃焼部で余剰となるアノード排ガスを触媒燃焼
器等で燃焼させてＣＯ2を生成させた後、改質器燃焼部
に供給することなく、ＭＣＦＣカソードへ供給すること
によるカソードへのＣＯ2量を安定して供給することが
できる。The operation of the present invention will be described below. The temperature of the anode exhaust gas (exhaust gas at the outlet of the MCFC anode circulation blower 10 in FIG. 1) after cooling to separate condensed water is 123 ° C.
Containing a small amount of H 2 and CO as main flammable components;
It is a gas containing O 2 as a main component. (1) supplying the relatively low-temperature anode exhaust gas to the reformer combustion section;
(2) a material to be mixed with a high-temperature reforming raw material and supplied to a reformer reaction section; and (3) a sufficient amount of CO 2 is generated by burning with air supplied to an MCFC cathode.
The method of splitting the feed to the CFC cathode reduces or solves the problem of increasing the reaction temperature in the reformer reactor due to the load reduction operation of the MCFC system for the following three reasons. At the beginning of load reduction, the amount of anode exhaust gas (fuel) supplied to the reformer combustion section is reduced to a considerable load or cut, and the supply of heat to the reformer combustion section is stopped. The part can be cooled. A low temperature (for example, around 130 ° C.) anode exhaust gas is mixed with a high temperature (for example, 450 ° C.) reforming raw material, and the reforming reaction temperature rise is reduced by lowering the reformer reaction section inlet temperature and cooling the reaction section. Can be suppressed. By mixing the anode exhaust gas with the reforming raw material, it is possible to suppress a decrease in the flow rate of the reforming reaction section, and to suppress a decrease in the heat transfer coefficient inside the reaction tube, thereby cooling the reaction tube. Can be maintained. The excess anode exhaust gas in the reformer combustion section is combusted in a catalytic combustor or the like to generate CO 2, and then supplied to the MCFC cathode without being supplied to the reformer combustion section. Two quantities can be supplied stably.
【００１４】[0014]
【実施例】本発明の一実施例のＭＣＦＣシステムの構成
を図１に示す。図１のＭＣＦＣシステムにおいては図５
で説明した従来のＭＣＦＣシステムの部材と同一の部材
については同一符号を用いているのでそれらの説明は省
略する。本実施例のＭＣＦＣシステムは図５に示したそ
れとは、アノード排ガス配管系に違いがある。すなわ
ち、アノード循環ブロワ１０から出るアノード排ガス用
の配管４３を３分割し、（１）改質器燃焼部１１へアノ
ード排ガスを供給するアノード排ガス配管４４と（２）
改質器反応部２へアノード排ガスを供給する原料ガス配
管３３へ接続するアノード排ガス配管５２と（３）空気
圧縮機１４で加圧された空気をＭＣＦＣカソード４に供
給する燃焼ガスと混合するための空気配管３６内に介設
される触媒燃焼器２５にそれぞれ接続する。また、前記
アノード排ガス配管４３を３分割した後の各々の配管４
４、５２、５３には調節弁２２、２３、２４がそれぞれ
設置される。FIG. 1 shows the configuration of an MCFC system according to an embodiment of the present invention. In the MCFC system of FIG. 1, FIG.
The same reference numerals are used for the same members as those of the conventional MCFC system described above, and the description thereof is omitted. The MCFC system of this embodiment is different from that shown in FIG. 5 in the anode exhaust gas piping system. In other words, the anode exhaust pipe 43 coming out of the anode circulation blower 10 is divided into three parts, and (1) an anode exhaust pipe 44 for supplying the anode exhaust gas to the reformer combustion unit 11 and (2)
(3) for mixing the air pressurized by the air compressor 14 with the combustion gas supplied to the MCFC cathode 4, and the anode exhaust gas pipe 52 connected to the raw material gas pipe 33 that supplies the anode exhaust gas to the reformer reactor 2. Are connected to the catalytic combustor 25 interposed in the air pipe 36 of FIG. Each of the anode exhaust pipes 43 is divided into three parts,
Control valves 22, 23, and 24 are provided at 4, 52, and 53, respectively.
【００１５】本実施例におけるアノード循環ブロワ１０
出口におけるアノード排ガスの温度は１２３℃であり、
その組成は次の通りである。 Ｈ2：９．５２ｖｏｌ％、 ＣＯ：４．９４ｖｏ
ｌ％、ＣＯ2：６３．０２ｖｏｌ％、 ＣＨ4：０．６
８ｖｏｌ％、Ｈ2Ｏ：２１．８４ｖｏｌ％ 上記組成からなり、負荷減少時に１２３℃のアノード排
ガスを上記（１）〜（３）のように３分割することで、
それぞれ次のような作用効果を奏する。 アノード排ガス配管４４より改質器燃焼部１１へ供給
する排ガス量は改質器燃焼部１１へ供給するアノード排
ガス量を負荷減少初期に、相当負荷以上に絞り込み、あ
るいは供給カットすることにより、該燃焼部１１への熱
供給の停止と断熱材および伝熱部の冷却を図ることがで
きる。 アノード排ガス配管５２内の１２３℃のアノード排ガ
スを４５０℃に予熱された原料ガス配管３３内の改質原
料に混合することで、改質器反応部２の入口温度を下
げ、該反応部２を冷却することによる、反応温度上昇を
抑制することができる。 アノード排ガス配管５２内のアノード排ガスを前記
のように改質原料に混合することにより、改質器反応部
２の流量が減少することを抑制でき、また、改質反応管
２８（図２）内側の伝熱係数が低下することを抑制する
ことで、該反応管２８を冷却する効果を維持することが
できる。 改質器燃焼部１１で余剰となるアノード排ガスを触媒
燃焼器２５で燃焼させ、ＣＯ2を生成させた後、改質器
反応部１１に供給しないで、ＭＣＦＣカソード４へ供給
することによる該カソード４へＣＯ2を安定量供給する
ことができる。The anode circulation blower 10 in the present embodiment
The temperature of the anode exhaust gas at the outlet is 123 ° C.,
The composition is as follows. H 2 : 9.52 vol%, CO: 4.94 vo
1%, CO 2 : 63.02 vol%, CH 4 : 0.6
8 vol%, H 2 O: 21.84 vol% The anode exhaust gas having the above composition and having a temperature of 123 ° C. when the load is reduced is divided into three as described in (1) to (3) above.
Each has the following effects. The amount of exhaust gas supplied to the reformer combustion section 11 from the anode exhaust gas pipe 44 is reduced or cut to a considerable load at the beginning of the load reduction of the amount of anode exhaust gas supplied to the reformer combustion section 11, thereby reducing the combustion. The heat supply to the section 11 can be stopped and the heat insulating material and the heat transfer section can be cooled. By mixing the anode exhaust gas of 123 ° C. in the anode exhaust gas pipe 52 with the reforming raw material in the raw material gas pipe 33 preheated to 450 ° C., the inlet temperature of the reformer reactor 2 is lowered, and the reactor 2 is cooled. Cooling can suppress an increase in the reaction temperature. By mixing the anode exhaust gas in the anode exhaust gas pipe 52 with the reforming raw material as described above, it is possible to suppress a decrease in the flow rate of the reformer reactor 2 and to reduce the flow rate in the reforming reaction tube 28 (FIG. 2). By suppressing the heat transfer coefficient from decreasing, the effect of cooling the reaction tube 28 can be maintained. After the excess anode exhaust gas is burned in the catalytic combustor 25 in the reformer combustion unit 11 to generate CO 2 , the cathode is supplied to the MCFC cathode 4 without being supplied to the reformer reaction unit 11. 4 can be supplied with a stable amount of CO 2 .
【００１６】本実施例のＭＣＦＣシステムの負荷を１０
０％から３０％に減少させる場合の調節弁２２、２３、
２４の制御後フローを図３に示す。１００％の負荷で作
動しているＭＣＦＣシステムは、調節弁２２のみ開と
し、調節弁２３、２４は閉とする（ステップ１）。その
ため、通常の運転状態でシステムが稼働する。３０％へ
の負荷変更指令があると調節弁２２を閉じ、調節弁２３
と調節弁２４を開放する（ステップ２）。特に、調節弁
２２を閉じることで、アノード排ガス配管４４より改質
器燃焼部１１へ供給する排ガス量は改質器燃焼部１１へ
供給するアノード排ガス（燃料）量を負荷減少初期に相
当負荷以上に絞り込み、あるいは供給カットする。ま
た、調節弁２２〜２４の操作に独立して負荷減少指令が
あると改質器燃焼部１１へ供給する燃焼用空気供給量を
減少させる（ステップ３）。調節弁２３を開放すること
で、改質器反応管２８（図２）への改質原料供給量を減
少させる（ステップ４）等の効果がある。設定時間が経
過すると、調節弁２３、２４を閉じ（ステップ６）、調
節弁２２を３０％の負荷に合うように調整する（ステッ
プ７）。The load of the MCFC system of this embodiment is set to 10
Control valves 22, 23 when decreasing from 0% to 30%,
FIG. 3 shows a flow after the control in step S24. In the MCFC system operating at 100% load, only the control valve 22 is opened, and the control valves 23 and 24 are closed (step 1). Therefore, the system operates in a normal operation state. When there is a load change command to 30%, the control valve 22 is closed and the control valve 23 is closed.
And the control valve 24 is opened (step 2). In particular, when the control valve 22 is closed, the amount of exhaust gas supplied to the reformer combustion unit 11 from the anode exhaust gas pipe 44 becomes equal to or greater than the amount of anode exhaust gas (fuel) supplied to the reformer combustion unit 11 in the initial stage of load reduction. Or supply cut. If there is a load reduction command independent of the operation of the control valves 22 to 24, the supply amount of combustion air supplied to the reformer combustion unit 11 is reduced (step 3). Opening the control valve 23 has the effect of reducing the supply amount of the reforming raw material to the reformer reaction tube 28 (FIG. 2) (step 4). After the elapse of the set time, the control valves 23 and 24 are closed (step 6), and the control valve 22 is adjusted to meet a load of 30% (step 7).
【００１７】図４（ａ）には負荷減少開始時からの経過
時間とともに変化するアノード排ガスの各配管への分配
比を示す。実線は調節弁２２で制御される改質器燃焼部
１１へ供給されるアノード排ガス流量である。また、破
線は調節弁２３で制御される改質器反応部２へ供給され
るアノード排ガス流量である。また、一点鎖線は調節弁
２４で制御される触媒燃焼器２５を経てカソード４へ供
給されるアノード排ガス流量である。図４（ｂ）には改
質器反応部２へ供給される改質原料とアノード排ガスの
合計値の経過時間による変化を示し、斜線部分がそのう
ちのアノード排ガス流量である。上記実施例は負荷減少
指令にしたがって作動するアノード排ガス流量等の制御
を行うシステムを説明したが、本発明は改質器反応部２
の温度を直接測定することにより、この改質器反応部２
の温度に基づいて前記調節弁２２〜２４を前記操作方法
と同様に操作する手法を用いることもできる。FIG. 4A shows the distribution ratio of the anode exhaust gas to each pipe which changes with the lapse of time from the start of the load reduction. The solid line is the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the reformer combustion unit 11 controlled by the control valve 22. The broken line indicates the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the reformer reactor 2 controlled by the control valve 23. The dashed line indicates the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the cathode 4 via the catalytic combustor 25 controlled by the control valve 24. FIG. 4B shows a change in the total value of the reforming raw material and the anode exhaust gas supplied to the reformer reaction section 2 with the passage of time, and the hatched portion shows the anode exhaust gas flow rate. Although the above-described embodiment has described the system for controlling the flow rate of the anode exhaust gas which operates in accordance with the load reduction command, the present invention relates to the reformer reaction unit 2.
Of the reformer reactor 2 by directly measuring the temperature of the
It is also possible to use a method of operating the control valves 22 to 24 based on the temperature in the same manner as the operation method.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明は下記の効果により、ＭＣＦＣシ
ステムの急激な負荷減少に柔軟に対応できる。すなわ
ち、 （１）改質器燃焼部へ供給する燃料の停止による燃焼部
の入熱継続抑制 （２）改質器反応部へ低温のアノード排ガスを供給する
こと、および反応部を通過するガス量を増加することに
よる反応部、および反応管の冷却。 （３）アノード排ガスを燃焼後カソードへ供給すること
によるカソードでのＣＯ2の欠乏の抑制。The present invention can flexibly cope with a sudden load reduction of the MCFC system by the following effects. (1) Suppression of continuation of heat input to the combustion section by stopping fuel supply to the reformer combustion section (2) Supply of low-temperature anode exhaust gas to the reformer reaction section and gas amount passing through the reaction section The cooling of the reaction section, and the reaction tube by increasing the temperature. (3) Suppression of CO 2 deficiency at the cathode by supplying anode exhaust gas to the cathode after combustion.
【図１】 本発明の一実施例によるＭＣＦＣシステムを
示す図。FIG. 1 is a diagram showing an MCFC system according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施例で用いられる改質器概略構造
図。FIG. 2 is a schematic structural diagram of a reformer used in an embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の一実施例のアノード排ガス調節用の
調節弁の操作のフロー図。FIG. 3 is a flowchart of the operation of a control valve for controlling an anode exhaust gas according to an embodiment of the present invention.
【図４】 図３の方法に対応したアノード排ガス流量の
経過時間変化を示すグラフの図。FIG. 4 is a graph showing changes in the flow rate of anode exhaust gas over time corresponding to the method of FIG. 3;
【図５】 従来方式によるＭＣＦＣシステムを示す図。FIG. 5 is a diagram showing an MCFC system according to a conventional method.
【図６】 従来方式による負荷減少時の改質器挙動（ア
ノード排ガスブリード無）を示すグラフの図。FIG. 6 is a graph showing the behavior of the reformer (no anode exhaust gas bleed) when the load is reduced according to the conventional method.
【図７】 従来方式による負荷減少時の改質器挙動（ア
ノード排ガスブリード有）を示すグラフの図。FIG. 7 is a graph showing a reformer behavior (with anode exhaust gas bleed) when the load is reduced according to the conventional method.
２…改質器反応部、３…ＭＣＦＣアノード、４…ＭＣＦ
Ｃカソード、１０…アノード循環ブロワ、１１…改質器
燃焼部、１４…空気圧縮機、２２、２３、２４…調節
弁、２５…触媒燃焼器、２８…改質反応管、４３、４
４、５２、５３…アノード排ガス配管2: Reactor reaction section, 3: MCFC anode, 4: MCF
C cathode, 10: anode circulation blower, 11: reformer combustion section, 14: air compressor, 22, 23, 24: control valve, 25: catalytic combustor, 28: reforming reaction tube, 43, 4
4, 52, 53 ... anode exhaust gas pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−267273（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−225065（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−80968（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-267273 (JP, A) JP-A-1-225065 (JP, A) JP-A-62-80968 (JP, A)
Claims (8)
融炭酸塩型燃料電池本体と、改質原料とスチームとの水
蒸気改質反応により前記燃料電池での発電に必要な水素
を発生する反応部と前記水蒸気改質反応の熱源に前記燃
料電池アノードより排出するアノード排ガスの燃料熱を
利用する燃焼部を有する改質器とを備えた構成からなる
溶融炭酸塩型燃料電池システムにおいて、 アノード排ガス用配管に改質器反応部への改質原料と熱
交換のための熱交換器と凝縮水分離装置と圧縮器とを順
次設け、圧縮器後流側のアノード排ガス用配管を３つの
配管に分岐し、一方を改質器燃焼部入口、一方を改質器
反応部入口、残りを触媒燃焼部を介して燃料電池カソー
ドに接続して、それぞれの配管の流量調節が可能な機構
を備え、さらに改質器反応部入口に接続する前記分岐ア
ノード排ガス用配管には前記熱交換器部分で高温化した
改質器反応部への改質原料供給用の配管を改質器反応部
入口より前流側で接続したことを特徴とする溶融炭酸塩
型燃料電池システム。1. A molten carbonate fuel cell main body that generates electric power by a reaction between hydrogen and oxygen, and a reaction that generates hydrogen required for power generation in the fuel cell by a steam reforming reaction between a reforming raw material and steam. A molten carbonate fuel cell system comprising: a reformer having a combustion section that uses fuel heat of anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode as a heat source of the steam reforming reaction. Raw material and heat to the reactor of the reformer
Heat exchanger, condensate separator and compressor
Next, the anode exhaust pipe on the downstream side of the compressor is branched into three pipes, one for the inlet of the reformer combustion section, one for the inlet of the reformer reaction section, and the rest for the fuel cell cathode via the catalytic combustion section. connected to the branch a of the flow rate regulation of each pipe provided with a mechanism capable, further connected to the reformer reaction portion inlet
The temperature of the node exhaust pipe became high in the heat exchanger
Piping to supply reforming raw material to the reformer reaction section
A molten carbonate fuel cell system characterized by being connected upstream of an inlet .
接続した配管には触媒燃焼器を介設したことを特徴とす
る請求項１記載の溶融炭酸塩型燃料電池システム。2. The molten carbonate fuel cell system according to claim 1, wherein a catalyst combustor is provided in a pipe connected to the fuel cell cathode through a catalytic combustion unit.
融炭酸塩型燃料電池本体と、改質原料とスチームとの水
蒸気改質反応により前記燃料電池での発電に必要な水素
を発生する反応部と前記水蒸気改質反応の熱源に前記燃
料電池アノードより排出するアノード排ガスの燃料熱を
利用する燃焼部を有する改質器とを備えた構成からなる
溶融炭酸塩型燃料電池システムにおいて、 前記燃料電池アノードより排出するアノード排ガスを改
質器反応部へ供給される改質原料と熱交換により冷却し
て凝縮水を分離し、圧縮した後に改質器燃焼部入口に供
給する部分と改質器反応部へ供給される前記熱交換によ
り高温化した改質原料と混合させて改質器反応部入口に
供給する部分と前記燃料電池カソードに供給する部分に
３分割して供給可能にし、前記燃料電池システムの運転
負荷減少指令に基づき、制御開始時には改質器燃焼部入
口へ供給するアノード排ガスの供給量を停止または絞
り、同時に改質器反応部入口と燃料電池カソードにそれ
ぞれアノード排ガスを供給し、設定時間経過後に改質器
燃焼部入口へのアノード排ガス供給量を負荷減少後の設
定値になるようにし、同時に改質器反応部入口および前
記燃料電池カソードにはアノード排ガスの供給を停止す
ることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池システムの制
御方法。3. A molten carbonate fuel cell main body for generating electric power by a reaction between hydrogen and oxygen, and a reaction for generating hydrogen required for power generation in the fuel cell by a steam reforming reaction between a reforming raw material and steam. A molten carbonate fuel cell system comprising a fuel cell and a reformer having a combustion unit that uses fuel heat of anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode as a heat source of the steam reforming reaction. Improved anode exhaust gas discharged from the battery anode
The heat exchange with the reforming raw material supplied to the reformer reaction section, the condensed water is separated by cooling, and after compression, the part supplied to the reformer combustion section inlet and the heat exchange supplied to the reformer reaction section By
And a portion to be supplied to the reformer reactor inlet and a portion to be supplied to the fuel cell cathode, which are mixed with the reformed raw material having a higher temperature and supplied to the fuel cell cathode. At the start of the control, the supply amount of the anode exhaust gas to be supplied to the reformer combustion section inlet is stopped or throttled. At the same time, the anode exhaust gas is supplied to the reformer reaction section inlet and the fuel cell cathode, respectively. The molten carbonate type wherein the supply of the anode exhaust gas to the inlet of the reactor is set to a set value after the load is reduced, and the supply of the anode exhaust gas to the inlet of the reformer reactor and the cathode of the fuel cell is stopped at the same time. A control method for a fuel cell system.
アノード排ガス量の減少比率を負荷減少比率に対応する
値以上に減少させ、余剰のアノード排ガス量を改質器反
応部と、前記燃料電池カソードへ供給することを特徴と
する請求項３記載の溶融炭酸塩型燃料電池システムの制
御方法。4. When the control is started, the reduction rate of the amount of anode exhaust gas to be supplied to the reformer combustion section is reduced to a value corresponding to the load reduction rate or more, and the amount of excess anode exhaust gas is reduced by the reformer reaction section and the fuel 4. The method of controlling a molten carbonate fuel cell system according to claim 3, wherein the supply is performed to a battery cathode.
ド排ガスは、燃料電池カソードに供給する前に燃焼さ
せ、前記燃料電池での反応に必要な二酸化炭素を補給す
ることを特徴とする請求項３または４記載の溶融炭酸塩
型燃料電池システムの制御方法。5. An anode exhaust gas supplied to the fuel cell cathode is burned before being supplied to the fuel cell cathode, and carbon dioxide required for a reaction in the fuel cell is supplied. 5. The method for controlling a molten carbonate fuel cell system according to 4.
融炭酸塩型燃料電池本体と、改質原料とスチームとの水
蒸気改質反応により前記燃料電池での発電に必要な水素
を発生する反応部と前記水蒸気改質反応の熱源に前記燃
料電池アノードより排出するアノード排ガスの燃料熱を
利用する燃焼部を有する改質器とを備えた構成からなる
溶融炭酸塩型燃料電池システムにおいて、 前記燃料電池アノードより排出するアノード排ガスを改
質器反応部へ供給される改質原料と熱交換により冷却し
て凝縮水を分離し、圧縮した後に改質器燃焼部入口に供
給する部分と改質器反応部へ供給される前記熱交換によ
り高温化した改質原料と混合させて改質器反応部入口に
供給する部分と前記燃料電池カソードに供給する部分に
３分割して供給可能にし、負荷減少指令があると、前記
燃料電池システムの改質器反応部の反応温度検出値に基
づき、制御開始時には改質器燃焼部入口へ供給するアノ
ード排ガスの供給量を停止または絞り、同時に改質器反
応部入口と燃料電池カソードにそれぞれアノード排ガス
を供給し、負荷減少時に一時的に上昇した反応温度が設
定値に回復した時点で改質器燃焼部入口へのアノード排
ガス供給量を改質器反応部の反応温度を検知して、アノ
ード排ガス量を制御する流量制御器の設定値になるよう
にし、同時に改質器反応部入口および前記燃料電池カソ
ードにはアノード排ガスの供給を停止することを特徴と
する溶融炭酸塩型燃料電池システムの制御方法。6. A molten carbonate fuel cell main body that generates electric power from a reaction between hydrogen and oxygen, and a reaction that generates hydrogen required for power generation in the fuel cell by a steam reforming reaction between a reforming raw material and steam. A molten carbonate fuel cell system comprising a fuel cell and a reformer having a combustion unit that uses fuel heat of anode exhaust gas discharged from the fuel cell anode as a heat source of the steam reforming reaction. Improved anode exhaust gas discharged from the battery anode
The heat exchange with the reforming raw material supplied to the reformer reaction section, the condensed water is separated by cooling, and after compression, the part supplied to the reformer combustion section inlet and the heat exchange supplied to the reformer reaction section By
And a portion to be supplied to the inlet of the reformer reaction section and a portion to be supplied to the fuel cell cathode by mixing with the reformed raw material which has become higher in temperature. At the start of control, the supply amount of anode exhaust gas supplied to the reformer combustion section inlet is stopped or throttled based on the reaction temperature detection value of the reformer reaction section, and at the same time, the anode is supplied to the reformer reaction section inlet and the fuel cell cathode, respectively. When the exhaust gas is supplied and the reaction temperature temporarily increased at the time of load reduction recovers to the set value, the anode exhaust gas supply amount to the reformer combustion section inlet is detected by detecting the reaction temperature of the reformer reaction section, A molten carbonate type wherein the supply of the anode exhaust gas to the inlet of the reformer reaction section and the fuel cell cathode is stopped at the same time as the set value of the flow controller for controlling the exhaust gas amount. Control method of the charge the battery system.
アノード排ガス量の減少比率を負荷減少比率に対応する
値以上に減少させ、余剰のアノード排ガス量を改質器反
応部と、前記燃料電池カソードへ供給することを特徴と
する請求項６記載の溶融炭酸塩型燃料電池システムの制
御方法。7. When the control is started, the reduction rate of the amount of anode exhaust gas supplied to the reformer combustion unit is reduced to a value corresponding to the load reduction ratio or more, and the amount of excess anode exhaust gas is reduced by the reformer reaction unit and the fuel. The method for controlling a molten carbonate fuel cell system according to claim 6, wherein the molten carbonate fuel cell system is supplied to a battery cathode.
ド排ガスは、燃料電池カソードに供給する前に燃焼さ
せ、前記燃料電池での反応に必要な二酸化炭素を補給す
ることを特徴とする請求項６または７記載の溶融炭酸塩
型燃料電池システムの制御方法。8. The fuel cell according to claim 6, wherein the anode exhaust gas supplied to the fuel cell cathode is burned before being supplied to the fuel cell cathode to replenish carbon dioxide required for the reaction in the fuel cell. 8. The method for controlling a molten carbonate fuel cell system according to claim 7.
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