JP2719354B2 - 発電プラントの改質用水蒸気供給システム - Google Patents
発電プラントの改質用水蒸気供給システムInfo
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- JP2719354B2 JP2719354B2 JP63178801A JP17880188A JP2719354B2 JP 2719354 B2 JP2719354 B2 JP 2719354B2 JP 63178801 A JP63178801 A JP 63178801A JP 17880188 A JP17880188 A JP 17880188A JP 2719354 B2 JP2719354 B2 JP 2719354B2
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- reforming
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はりん酸型燃料電池発電プラントにおける燃料
改質用水蒸気の供給システムに関するものである。
改質用水蒸気の供給システムに関するものである。
（ロ） 従来の技術 第４図は一般的な発電プラントのフロー図を示す。
図において（１）は改質器（RF）及びCO変成器（SH）
を含む燃料処理装置、（FC）は空気極ガス室（Ｐ）、燃
料極ガス室（Ｎ）及び冷却ガス室（Ｃ）を有する燃料電
池である。
を含む燃料処理装置、（FC）は空気極ガス室（Ｐ）、燃
料極ガス室（Ｎ）及び冷却ガス室（Ｃ）を有する燃料電
池である。
天然ガス等の原料ガス（２）は、エジエクタ（３）で
水蒸気と混合されて改質器（RF）の反応部（４）に送ら
れ改質ガス（５）を生成する。この改質ガスは、その中
に含まれた一酸化炭素及び水蒸気は、CO変成器（SH）と
気水分離器（６）で夫々除去し、水蒸主成分の燃料ガス
（７）として燃料極ガス室（Ｎ）に供給され、空気極ガ
ス室（Ｐ）に供給される空気（８）との間で電池反応が
行はれる。
水蒸気と混合されて改質器（RF）の反応部（４）に送ら
れ改質ガス（５）を生成する。この改質ガスは、その中
に含まれた一酸化炭素及び水蒸気は、CO変成器（SH）と
気水分離器（６）で夫々除去し、水蒸主成分の燃料ガス
（７）として燃料極ガス室（Ｎ）に供給され、空気極ガ
ス室（Ｐ）に供給される空気（８）との間で電池反応が
行はれる。
電池反応による発熱は、冷却ガス熱交換器（９）及び
ブロア（10）を経て冷却ガス室（Ｃ）に循環する冷却ガ
ス（11）により除去され、電池を規定作動温度（約200
℃）に維持する。
ブロア（10）を経て冷却ガス室（Ｃ）に循環する冷却ガ
ス（11）により除去され、電池を規定作動温度（約200
℃）に維持する。
さて従来技術では前記改質に必要な水蒸気は、全てエ
ジエクタ（３）の駆動用として圧力4Kg/cm2G以上の高圧
水蒸気として供給されていた。この高圧水蒸気は、燃料
電池（FC）の排熱を利用して生成したもので、冷却ガス
用熱交換器（９）で例えば約150℃の湯水（12）を排冷
却ガス（温度約170℃）と熱交換させ、圧力4Kg/cm2G、1
500℃の高圧水蒸気としていた。しかし、冷却ガスがも
たらす排熱は、流量が大きいけれども温度が低いため、
多量の高圧水蒸気を発生させることができない。そのた
め燃料電池の負荷が急増した場合、原料ガスの増加に伴
ってS/C比が所定範囲（3.5〜４）となるよう水蒸気流量
を増加させねばならないのにかゝわらず、これに追従で
きない。依って燃料ガスの発生が不足して、負荷の応答
性に欠けるという問題があった。
ジエクタ（３）の駆動用として圧力4Kg/cm2G以上の高圧
水蒸気として供給されていた。この高圧水蒸気は、燃料
電池（FC）の排熱を利用して生成したもので、冷却ガス
用熱交換器（９）で例えば約150℃の湯水（12）を排冷
却ガス（温度約170℃）と熱交換させ、圧力4Kg/cm2G、1
500℃の高圧水蒸気としていた。しかし、冷却ガスがも
たらす排熱は、流量が大きいけれども温度が低いため、
多量の高圧水蒸気を発生させることができない。そのた
め燃料電池の負荷が急増した場合、原料ガスの増加に伴
ってS/C比が所定範囲（3.5〜４）となるよう水蒸気流量
を増加させねばならないのにかゝわらず、これに追従で
きない。依って燃料ガスの発生が不足して、負荷の応答
性に欠けるという問題があった。
尚改質器（RF）のバーナー（13）の発熱量をおさえる
ため、前記150℃の高圧水蒸気は、改質ガス冷却用熱交
換器（14）で500℃の改質ガスと熱交換して400℃に過熱
後エジエクタ（３）に送られる。
ため、前記150℃の高圧水蒸気は、改質ガス冷却用熱交
換器（14）で500℃の改質ガスと熱交換して400℃に過熱
後エジエクタ（３）に送られる。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は負荷変動による改質用水蒸気量の増加要求に
対する流量の応答性を向上させ、前記問題点を解消する
ものである。
対する流量の応答性を向上させ、前記問題点を解消する
ものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は改質器を含む燃料電池発電プラントにおい
て、原料ガスの改質に用いる水蒸気を高圧と低圧の２系
統に分けて供給することを特徴とする。即ち、１系統は
原料ガスを導入するエジエクタ駆動用として必要な高圧
（4Kg/cm2G）水蒸気であり、他の１系統は導入原料ガス
流量に応じてS/C比が所定範囲に維持されるよう、エジ
エクタの吐出側に制御供給される低圧（1Kg/cm2G）水蒸
気である。
て、原料ガスの改質に用いる水蒸気を高圧と低圧の２系
統に分けて供給することを特徴とする。即ち、１系統は
原料ガスを導入するエジエクタ駆動用として必要な高圧
（4Kg/cm2G）水蒸気であり、他の１系統は導入原料ガス
流量に応じてS/C比が所定範囲に維持されるよう、エジ
エクタの吐出側に制御供給される低圧（1Kg/cm2G）水蒸
気である。
高圧水蒸気は流量比較的小なるも温度の高い改質器系
からの排熱によりエジエクタ駆動に必要な限度で生成さ
せ、低圧水蒸気は温度低いが流量大なる電池冷却系から
の排熱で大量に生成させる。
からの排熱によりエジエクタ駆動に必要な限度で生成さ
せ、低圧水蒸気は温度低いが流量大なる電池冷却系から
の排熱で大量に生成させる。
（ホ） 作用 本発明による改質用水蒸気供給システムでは、エジエ
クタ駆動に必要な一定量の高圧水蒸気により安定したエ
ジエクタ性能が得られると共に、導入原料ガス量に応じ
てS/C比が所定範囲になるよう、低圧水蒸気をエジエク
タ吐出部に制御供給するものであるため、負荷の急増に
対して水蒸気流量を迅速に対応させることができる。
クタ駆動に必要な一定量の高圧水蒸気により安定したエ
ジエクタ性能が得られると共に、導入原料ガス量に応じ
てS/C比が所定範囲になるよう、低圧水蒸気をエジエク
タ吐出部に制御供給するものであるため、負荷の急増に
対して水蒸気流量を迅速に対応させることができる。
（ヘ） 実施例 以下本発明は実施例を詳細に説明するが、該当個所は
第４図と同一記号を付した。
第４図と同一記号を付した。
第１図において、高圧水蒸気の生成系統は、改質器
（RF）の煙道ガス（15）（約600℃）により熱交換器（1
5）′で150℃の温水（16）を熱交換して圧力4Kg/cm2G、
温度150℃の水蒸気とし、これを改質ガス冷却用第１熱
交換器（14）で改質ガス（温度約500℃）により400℃に
過熱される。この4Kg/cm2G400℃の高圧水蒸気（HS）
は、一定流量でエジエクタ（３）の駆動用として供給さ
れ、原料ガス（２）の導入を行う。
（RF）の煙道ガス（15）（約600℃）により熱交換器（1
5）′で150℃の温水（16）を熱交換して圧力4Kg/cm2G、
温度150℃の水蒸気とし、これを改質ガス冷却用第１熱
交換器（14）で改質ガス（温度約500℃）により400℃に
過熱される。この4Kg/cm2G400℃の高圧水蒸気（HS）
は、一定流量でエジエクタ（３）の駆動用として供給さ
れ、原料ガス（２）の導入を行う。
一方低圧水蒸気の生成系統は、温度120℃の温水（1
2）を冷却ガス用熱交換器（９）で冷却排ガス（約180
℃）と熱交換して圧力1Kg/cm2G温度120℃の水蒸気とす
る。この水蒸気は低圧であるため多量に生成することが
でき、これを改質ガス冷却用第２熱交換器（14）′で45
0℃の改質ガスとの熱交換により約400℃に過熱される。
この1Kg/cm2G、400℃の低圧水蒸気（LS）は、調整弁（1
7）を介してエジエクター（３）の吐出側に供給され
る。この供給量は、全水蒸気量のS/C比が約４程度にな
るよう調整弁（17）で制御される。
2）を冷却ガス用熱交換器（９）で冷却排ガス（約180
℃）と熱交換して圧力1Kg/cm2G温度120℃の水蒸気とす
る。この水蒸気は低圧であるため多量に生成することが
でき、これを改質ガス冷却用第２熱交換器（14）′で45
0℃の改質ガスとの熱交換により約400℃に過熱される。
この1Kg/cm2G、400℃の低圧水蒸気（LS）は、調整弁（1
7）を介してエジエクター（３）の吐出側に供給され
る。この供給量は、全水蒸気量のS/C比が約４程度にな
るよう調整弁（17）で制御される。
負荷変動特に負荷の急激な増大時、原料ガス（２）の
導入量を調整弁（18）で増大させるが、エジエクタ駆動
用高圧水蒸気（HS）の流量は一定にしたまゝで、エジエ
クタ吐出部に供給する低圧水蒸気（LS）の流量を増大さ
せる。低圧水蒸気は生成量が多いので速かにこの増大に
応することができる。
導入量を調整弁（18）で増大させるが、エジエクタ駆動
用高圧水蒸気（HS）の流量は一定にしたまゝで、エジエ
クタ吐出部に供給する低圧水蒸気（LS）の流量を増大さ
せる。低圧水蒸気は生成量が多いので速かにこの増大に
応することができる。
このように２系統から供給された水蒸気と原料ガスの
混合ガスは、改質器（RF）の反応部（４）に入って500
℃の改質ガスとなり、２つの熱交換器（14）（14）′を
通して180℃に降温した後、CO変成器（SH）で電極触媒
に有害なCOを、又気水分離器（６）で過剰の水蒸気を夫
々除去し、燃料ガス（７）として燃料極ガス室（Ｎ）に
供給される。
混合ガスは、改質器（RF）の反応部（４）に入って500
℃の改質ガスとなり、２つの熱交換器（14）（14）′を
通して180℃に降温した後、CO変成器（SH）で電極触媒
に有害なCOを、又気水分離器（６）で過剰の水蒸気を夫
々除去し、燃料ガス（７）として燃料極ガス室（Ｎ）に
供給される。
第２図の他実施例ではエジエクタ駆動用の高圧水蒸気
は、150℃の温水（16）を改質ガス冷却用第１熱交換器
（14）で500℃の改質ガスとの熱交換により、圧力4Kg/c
m2G程度150℃の水蒸気として後、改質器（RF）の煙道ガ
ス（15）で過熱して生成される。
は、150℃の温水（16）を改質ガス冷却用第１熱交換器
（14）で500℃の改質ガスとの熱交換により、圧力4Kg/c
m2G程度150℃の水蒸気として後、改質器（RF）の煙道ガ
ス（15）で過熱して生成される。
又第３図は第１図の実施例で低圧水蒸気を過熱しない
場合を示し、この場合は改質器（RF）のバーナー（13）
における発熱量を増大する必要があり、発電プラント内
で利用可能な排熱がある限り好ましい方法ではない。
場合を示し、この場合は改質器（RF）のバーナー（13）
における発熱量を増大する必要があり、発電プラント内
で利用可能な排熱がある限り好ましい方法ではない。
（ト） 発明の効果 上述の如く本発明によれば改質器を含む燃料電池発電
システムにおいて、原料ガスの改質に用いる水蒸気をエ
ジエクタ駆動用に必要な高圧水蒸気と、原料ガスの導入
量に応じてエジエクター吐出側に制御供給される低圧水
蒸気との２系統にわけたものであるから、従来のように
改質用水蒸気をすべてエジエクター駆動用の高圧水蒸気
として供給す方式に比し、改質用水蒸気を多量に生成で
きるため負荷の急増による原料ガス導入量の増大に応じ
て水蒸気量を迅速に増加でき、改質器の負荷追従性を著
しく改善することが可能となる。
システムにおいて、原料ガスの改質に用いる水蒸気をエ
ジエクタ駆動用に必要な高圧水蒸気と、原料ガスの導入
量に応じてエジエクター吐出側に制御供給される低圧水
蒸気との２系統にわけたものであるから、従来のように
改質用水蒸気をすべてエジエクター駆動用の高圧水蒸気
として供給す方式に比し、改質用水蒸気を多量に生成で
きるため負荷の急増による原料ガス導入量の増大に応じ
て水蒸気量を迅速に増加でき、改質器の負荷追従性を著
しく改善することが可能となる。
特に高圧水蒸気は、流量小であるが温度と高い改質系
排ガスでエジエクタ駆動に必要量だけ生成し、一方低圧
水蒸気は温度低いが流量の多い燃料電池冷却ガス系で多
量に生成可能であるから、負荷追従性と制御性の向上か
ら見て、本発明による改質用水蒸気の２系統供給方式は
すぐれた効果を発揮する。
排ガスでエジエクタ駆動に必要量だけ生成し、一方低圧
水蒸気は温度低いが流量の多い燃料電池冷却ガス系で多
量に生成可能であるから、負荷追従性と制御性の向上か
ら見て、本発明による改質用水蒸気の２系統供給方式は
すぐれた効果を発揮する。
第１図は本発明改質用水蒸気供給システムを備える燃料
電池発電プラントのフロー図、第２図及び第３図は同上
の他実施例を示すフロー図、第４図は従来の改質用水蒸
気供給システムを備える燃料電池発電プラントのフロー
図である。 RF:改質器、SH:CO変成器、FC:燃料電池、N:燃料極ガス
室、 P:空気極ガス室、C:冷却ガス室、2:原料ガス、3:エジエ
クタ、5:改質ガス、 11:冷却ガス、9:冷却ガス用熱交換器、 14、14′：改質ガス冷却用熱交換器、15:煙道ガス、1
5′：煙道ガス用熱交換器、 HS:高圧水蒸気、LS:低圧水蒸気
電池発電プラントのフロー図、第２図及び第３図は同上
の他実施例を示すフロー図、第４図は従来の改質用水蒸
気供給システムを備える燃料電池発電プラントのフロー
図である。 RF:改質器、SH:CO変成器、FC:燃料電池、N:燃料極ガス
室、 P:空気極ガス室、C:冷却ガス室、2:原料ガス、3:エジエ
クタ、5:改質ガス、 11:冷却ガス、9:冷却ガス用熱交換器、 14、14′：改質ガス冷却用熱交換器、15:煙道ガス、1
5′：煙道ガス用熱交換器、 HS:高圧水蒸気、LS:低圧水蒸気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 進藤 浩二 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 土井 豊 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】改質器及びCO変成器を含む燃料処理装置
と、炭化水素原料ガスを前記処理装置で改質・変成した
水素主成分ガスを還元剤として用いる燃料電池を備える
発電プラントの改質用水蒸気供給システムであって、高
圧水蒸気を発生する手段と低圧水蒸気を発生する手段と
を有し、前記改質器に前記原料ガスを導入するエジエク
タに、エジエクタ駆動用として前記高圧水蒸気を供給す
ると共にエジエクタ吐出側に、前記低圧水蒸気を供給す
ることを特徴とする発電プラントの改質用水蒸気供給シ
ステム。 - 【請求項２】前記高圧水蒸気の供給量はほゞ一定で、前
記原料ガスの導入量に応じてS/C比が所定範囲に維持さ
れるよう、前記低圧水蒸気の供給量を制御せしめること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発電プラント
の改質用水蒸気供給システム。 - 【請求項３】前記高圧水蒸気は前記改質器系の排熱で、
前記低圧水蒸気は、前記燃料電池冷却系排熱で夫々水蒸
気化されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の発電プラントの改質用水蒸気供給システム。 - 【請求項４】前記高圧水蒸気が、前記改質器の煙道ガス
で水蒸気化されついで改質器で生成した改質ガスにより
過熱して生成されたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載の発電システムの改質用水蒸気供給
システム。 - 【請求項５】前記高圧水蒸気が前記改質ガスで水蒸気化
されついで改質器の煙道ガスで過熱して生成されたもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の発
電システムの改質用水蒸気供給システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178801A JP2719354B2 (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 発電プラントの改質用水蒸気供給システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178801A JP2719354B2 (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 発電プラントの改質用水蒸気供給システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0334260A JPH0334260A (ja) | 1991-02-14 |
| JP2719354B2 true JP2719354B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=16054886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63178801A Expired - Lifetime JP2719354B2 (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 発電プラントの改質用水蒸気供給システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2719354B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3583857B2 (ja) * | 1996-03-26 | 2004-11-04 | 三洋電機株式会社 | 水素貯蔵利用装置 |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP63178801A patent/JP2719354B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0334260A (ja) | 1991-02-14 |
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