JP2809561B2 - Phosphoric acid fuel cell power generator - Google Patents

Phosphoric acid fuel cell power generator

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JP2809561B2
JP2809561B2 JP4201060A JP20106092A JP2809561B2 JP 2809561 B2 JP2809561 B2 JP 2809561B2 JP 4201060 A JP4201060 A JP 4201060A JP 20106092 A JP20106092 A JP 20106092A JP 2809561 B2 JP2809561 B2 JP 2809561B2
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water
converter
fuel cell
temperature
cooling
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潔 都留
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はリン酸型燃料電池発電装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phosphoric acid fuel cell power generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は例えば特開平1−265461号
公報に示された従来のリン酸型燃料電池発電装置を示す
系統図である。図において1は燃料とスチ−ムを反応さ
せて水素を得る改質器、2、3はこの改質器1により改
質されたガス(以下、改質ガスという)と燃料との熱交換
を行い、燃料の予熱を行う熱交換器、4は改質器1によ
り改質された改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水素に
変えるCO変成器であり、このCO変性器4は反応熱の
除去のため水冷式となっている。5は改質ガス中の水素
と酸化性ガスとしての空気より直流電流を得るリン酸型
の燃料電池、6は改質器1にスチ−ムを供給すると共
に、燃料電池5とCO変成器4を冷却するための加圧水
を得る水蒸気分離器、7は燃料電池5とCO変成器4を
冷却する冷却水を循環させるポンプ、8は燃料中に含ま
れる硫黄を除去する脱硫器、9は燃料電池5により発生
した直流電流を交流電力に変える直交変換装置である。
10は水蒸気分離器より取り出したスチ−ムより熱回収
するための高位熱回収装置であり、凝縮された水が系内
に戻される。11は市水及び凝縮水の水処理装置であ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a system diagram showing a conventional phosphoric acid type fuel cell power generator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-265461, for example. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reformer for reacting fuel with steam to obtain hydrogen, and reference numerals 2 and 3 denote heat exchange between the fuel reformed by the reformer 1 (hereinafter referred to as reformed gas) and the fuel. And a heat exchanger 4 for preheating the fuel, a CO converter 4 for converting carbon monoxide contained in the reformed gas reformed by the reformer 1 into hydrogen, and the CO reformer 4 It is water-cooled to remove water. Reference numeral 5 denotes a phosphoric acid type fuel cell that obtains a direct current from hydrogen in the reformed gas and air as an oxidizing gas, and 6 supplies a steam to the reformer 1 and a fuel cell 5 and a CO converter 4. , A pump for circulating cooling water for cooling the fuel cell 5 and the CO converter 4, 8 a desulfurizer for removing sulfur contained in the fuel, 9 a fuel cell 5 is a quadrature conversion device that converts the direct current generated by 5 into AC power.
Reference numeral 10 denotes a high-level heat recovery device for recovering heat from the steam taken out of the steam separator, and condensed water is returned to the system. 11 is a water treatment device for city water and condensed water.

【0003】次に動作について説明する。改質器1は、
LNGなどの炭化水素と水蒸気分離器6から供給される
水蒸気を原料として水素リッチなガスである改質ガスを
作る。この改質ガス中にはCOがかなり多く含まれてお
り、このCOは燃料電池5への触媒毒となる。そのため
CO濃度を低く(例えば1%以下程度)する必要があり、
CO変成器4が用いられる。CO変成器4内の反応は
Next, the operation will be described. The reformer 1
A reformed gas, which is a hydrogen-rich gas, is produced using hydrocarbons such as LNG and steam supplied from the steam separator 6 as raw materials. This reformed gas contains a considerable amount of CO, and this CO becomes a catalyst poison to the fuel cell 5. Therefore, it is necessary to lower the CO concentration (for example, about 1% or less),
A CO transformer 4 is used. The reaction in the CO converter 4

【0004】 CO+HO → CO+H −−−−式1[0004] CO + H 2 O → CO 2 + H 2

【0005】で表される発熱反応であり、CO濃度を下
げると同時に水素を生成する効果もある。改質ガスは熱
交換器2、3によりCO変成器4中の低温CO変成触媒
(図示省略)の動作温度(170℃〜280℃)まで降温さ
れた後、CO変成器4に導入される。CO変成器4の改
質ガスの入口部は燃料ガス予熱器3の出口と、CO変成
器4の改質ガス出口部は燃料電池5の燃料極5aの入口
部にそれぞれ接続されている。またCO変成器4の冷却
水の入口部はポンプ7に、出口部は水蒸気分離器6の蒸
気部(上部)に接続されている。水蒸気分離器6の加圧水
部6aよりポンプ7により循環される加圧水がCO変成
器4に導入され、触媒で発生した熱が除去され水蒸気分
離器6へ導入される。低温CO変成触媒上の反応は、そ
の温度が低すぎる場合(160℃以下)はほとんど反応が
起きず、また温度が高すぎる場合は、式1の平衡が左に
片寄るためにCO濃度があまり下がらない。そのためC
O濃度を1%程度以下にするためには、CO変成器4の
出口付近の触媒温度を200℃程度以下にしたほうが良
い。
This is an exothermic reaction represented by the following formula, and has the effect of producing hydrogen at the same time as lowering the CO concentration. The reformed gas is converted into a low-temperature CO conversion catalyst in the CO converter 4 by the heat exchangers 2 and 3.
After the temperature is lowered to the operating temperature (170 ° C. to 280 ° C.) (not shown), it is introduced into the CO transformer 4. The reformed gas inlet of the CO converter 4 is connected to the outlet of the fuel gas preheater 3, and the reformed gas outlet of the CO converter 4 is connected to the fuel electrode 5 a of the fuel cell 5. The inlet of the cooling water of the CO converter 4 is connected to the pump 7, and the outlet is connected to the steam (upper) of the steam separator 6. The pressurized water circulated by the pump 7 from the pressurized water section 6a of the steam separator 6 is introduced into the CO converter 4, where the heat generated by the catalyst is removed and introduced into the steam separator 6. In the reaction on the low-temperature CO conversion catalyst, if the temperature is too low (160 ° C. or less), almost no reaction occurs, and if the temperature is too high, the equilibrium of the formula 1 is biased to the left, so that the CO concentration decreases too much. Absent. Therefore C
In order to reduce the O concentration to about 1% or less, it is preferable to set the catalyst temperature near the outlet of the CO converter 4 to about 200 ° C. or less.

【0006】燃料電池5の反応熱は水蒸気分離器6より
の加圧水により除去され、水蒸気分離器6へ導入され
る。これら熱の一部は、改質器へ供給する水蒸気を加圧
水から生成するために用いられる。残りの熱はスチ−ム
として取り出され高位熱回収装置10で熱を回収する。
ここでスチ−ムは凝縮され、水は系内に90℃程度で戻
される。水蒸気分離器6の加圧水は、燃料電池用冷却水
や改質器へのスチ−ム供給源としての役割を持つため、
その温度は165〜180℃程度に保たれる。市水及び
凝縮水は、水処理装置11で不純物を除いた純水として
水蒸気分離器に供給される。
The heat of reaction of the fuel cell 5 is removed by pressurized water from the steam separator 6 and is introduced into the steam separator 6. Some of this heat is used to generate steam to be supplied to the reformer from the pressurized water. The remaining heat is taken out as steam and recovered by the high-order heat recovery device 10.
Here, the steam is condensed and water is returned to the system at about 90 ° C. Since the pressurized water of the steam separator 6 has a role as a steam supply source to the cooling water for the fuel cell and the reformer,
The temperature is maintained at about 165 to 180 ° C. The city water and the condensed water are supplied to the steam separator as pure water from which impurities are removed by the water treatment device 11.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のリン酸型燃料電
池発電装置は以上のように構成されていたので、CO変
成器としては、冷却水の供給温度が水蒸気分離器の飽和
水の温度と同じであるため、常に一定であり、通常16
5〜180℃の範囲にある。CO変成器4の入口付近の
触媒は反応による発熱量が大きく、温度も200℃〜2
80℃程度であるため、冷却水との温度差が大きく、充
分冷却されるが、CO変成器4の出口付近の触媒は、C
O変成器4出口のCO濃度を下げたい場合、先に述べた
ように反応温度を160〜200℃程度まで下げる必要
があり、この冷却水の温度では冷却水と触媒の温度差が
小さいため冷却能力が小さく、CO変成器出口の改質ガ
ス中のCO濃度が低くならないか、それを補うために伝
熱面積を充分に取るためにCO変成器4のサイズが大き
くなるという問題点があった。
Since the conventional phosphoric acid type fuel cell power generator is configured as described above, the supply temperature of the cooling water for the CO converter is equal to the temperature of the saturated water of the steam separator. Since they are the same, they are always constant, usually 16
It is in the range of 5-180 ° C. The catalyst near the inlet of the CO converter 4 generates a large amount of heat due to the reaction, and has a temperature of 200 ° C to 2 ° C.
Since the temperature is about 80 ° C., the temperature difference from the cooling water is large and the cooling water is sufficiently cooled.
If it is desired to lower the CO concentration at the outlet of the O-transformer 4, it is necessary to lower the reaction temperature to about 160 to 200 ° C. as described above. There is a problem that the capacity is small and the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO converter does not become low, or the size of the CO converter 4 becomes large in order to take a sufficient heat transfer area to make up for it. .

【0008】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、CO変成器を小形化した燃料電池
発電装置を得ることを目的としている。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and has as its object to obtain a fuel cell power generator in which a CO transformer is downsized.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るリン酸型燃料電池発電装置は、水蒸気分離器によって
得られた水と、燃料電池から排出されるガスから得られ
た凝縮水を用いてCO変成器を冷却するCO変成器の冷
却系を備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a phosphoric acid-type fuel cell power generation apparatus which converts water obtained by a steam separator and condensed water obtained from gas discharged from a fuel cell. The cooling system of the CO transformer which cools the CO transformer by using is provided.

【0010】この発明の請求項2に係るリン酸型燃料電
池発電装置は、水蒸気分離器によって得られた水と、高
位熱回収装置からの回収水を用いてCO変成器を冷却す
るCO変成器を備えている。
[0010] A phosphoric acid type fuel cell power generator according to claim 2 of the present invention is a CO transformer that cools a CO transformer using water obtained by a steam separator and water recovered from a high-level heat recovery device. It has.

【0011】[0011]

【作用】請求項1の発明における冷却系は、水蒸気分離
器より導かれた水と、燃料電池の排出ガスから得られる
所望の低い温度レベルの凝縮水を併用することにより、
CO変成器を熱交換効率良く冷却する。
The cooling system according to the first aspect of the present invention uses water guided from the steam separator and condensed water at a desired low temperature level obtained from the exhaust gas of the fuel cell in combination.
The CO transformer is cooled with good heat exchange efficiency.

【0012】請求項2の発明における冷却系は、水蒸気
分離器より導かれた水と、高位熱回収装置から導かれた
温度が所望値のレベルに下げられている凝縮水を併用す
ることにより、CO変成器を熱交換効率良く冷却する。
[0012] The cooling system according to the second aspect of the present invention uses the water guided from the steam separator and the condensed water whose temperature guided from the high-order heat recovery unit is reduced to a desired level. The CO transformer is cooled with good heat exchange efficiency.

【0013】[0013]

【実施例】実施例1. 図1は、請求項1の発明の一実施例による燃料電池発電
装置を概略的に示す系統図である。図において1、2、
3、4、5、6、7、8、9、10、11は、上述した
従来装置と同一であるから説明を省略する。12はCO
変成器4の冷却系であり、CO変成器4の冷却水の入口
4aとポンプ7の出口7aに接続された管路12a、水処
理装置11と前記入口4aを接続する管路12bなどから
構成され、燃料電池5の排出ガスから得られた凝縮器の
凝縮水51、52、及び市水14などの低温水を導入す
るように構成されている。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a system diagram schematically showing a fuel cell power generator according to one embodiment of the present invention. In the figure, 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and 11 are the same as those of the above-described conventional device, and thus description thereof is omitted. 12 is CO
It is a cooling system of the transformer 4 and includes a pipe 12a connected to the cooling water inlet 4a of the CO transformer 4 and the outlet 7a of the pump 7, a pipe 12b connecting the water treatment device 11 to the inlet 4a, and the like. The condensed water 51 and 52 of the condenser obtained from the exhaust gas of the fuel cell 5 and low-temperature water such as city water 14 are introduced.

【0014】次に動作について説明する。CO変成器4
の冷却系12の冷却水は、水蒸気分離器6からの加圧水
と、水処理装置11からの供給水との混合流体である。
水処理装置11からの供給水は凝縮水51、52と市水
14から成り、プラントからの排ガスの温度を50℃程
度まで冷却し、凝縮水51、52を充分回収すれば、市
水14の供給はほとんど不要である。市水及び凝縮水は
脱気(主に二酸化炭素)を行うために、90℃程度まで水
処理装置11内であらかじめ昇温されている。水蒸気分
離器6からの加圧水が165〜180℃であるため、水
蒸気分離器6からの加圧水の流量が一定ならば、混合す
る市水14及び凝縮水51、52の量が増すほどCO変
成器4の冷却水の温度が低くなる。供給される市水及び
凝縮水の量は、ほぼ負荷に比例するため、負荷が高いほ
どCO変成器冷却水の温度が低くなる。またCO変成器
における反応による発熱量もほぼ負荷に比例するため、
触媒温度などが高くなるが、負荷が高いほどCO変成器
4に供給される冷却水の温度が低くなることは冷却に効
果的である。
Next, the operation will be described. CO transformer 4
The cooling water of the cooling system 12 is a mixed fluid of the pressurized water from the steam separator 6 and the supply water from the water treatment device 11.
The water supplied from the water treatment device 11 is composed of the condensed waters 51 and 52 and the city water 14. If the temperature of the exhaust gas from the plant is cooled to about 50 ° C. and the condensed waters 51 and 52 are sufficiently collected, the city water 14 Supply is almost unnecessary. The city water and the condensed water are preliminarily heated to about 90 ° C. in the water treatment device 11 in order to perform degassing (mainly carbon dioxide). Since the pressure of the pressurized water from the steam separator 6 is 165 to 180 ° C., if the flow rate of the pressurized water from the steam separator 6 is constant, the larger the amount of the city water 14 and the condensed water 51 and 52 to be mixed, the larger the CO converter 4 The temperature of the cooling water decreases. Since the amount of supplied city water and condensed water is almost proportional to the load, the higher the load, the lower the temperature of the CO transformer cooling water. Also, since the calorific value of the reaction in the CO converter is almost proportional to the load,
Although the catalyst temperature and the like increase, it is effective for cooling that the temperature of the cooling water supplied to the CO converter 4 decreases as the load increases.

【0015】このようにCO変成器4内の熱交換を良く
することにより、触媒温度を適温に保つことでCO変成
器出口の改質ガス中のCO濃度を低減させることができ
ると共に、CO変成器4の小形化が可能となる。またプ
ラントの運転継続に必要な市水及び凝縮水を用いてCO
変成器冷却水の温度を下げているため、冷却のために新
たな水を供給する場合と違い、熱効率の低下は無い。
By improving the heat exchange in the CO converter 4 in this manner, the catalyst temperature can be maintained at an appropriate temperature, so that the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO converter can be reduced. The size of the vessel 4 can be reduced. In addition, using city water and condensed water necessary for continuous operation of the plant, CO
Since the temperature of the transformer cooling water is lowered, there is no decrease in thermal efficiency unlike the case where new water is supplied for cooling.

【0016】実施例2. 図2は請求項2の発明の一実施例による燃料電池発電装
置を示す系統図である。図2において、1、2、3、
4、5、6、7、8、9、10、11は上述した従来装
置と同一である。12は冷却系であり、CO変成器4の
冷却水の入口4aとポンプ7の出口7aに接続された管路
12a、高位熱回収装置10と接続されている管路12c
などから構成されている。
Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a system diagram showing a fuel cell power generator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 are the same as the above-mentioned conventional apparatus. Reference numeral 12 denotes a cooling system, which is a pipe 12a connected to the inlet 4a of the cooling water of the CO converter 4 and the outlet 7a of the pump 7, and a pipe 12c connected to the high-level heat recovery device 10.
It is composed of

【0017】次に動作について説明する。CO変成器4
の冷却系12の冷却水は、水蒸気分離器6からの加圧水
と、高位熱回収装置10からの供給水との混合流体であ
る。高位熱回収装置10からの供給水は、水蒸気分離器
6の余剰スチ−ムを凝縮した水から成り、通常90℃程
度である。一方、水蒸気分離器6からの加圧水が165
〜180℃であるため、水蒸気分離器6からの加圧水の
流量が一定ならば、混合する高位熱回収装置10からの
回収水の量が増すほど、CO変成器6の冷却水の温度が
低くなる。高位熱回収装置10からの回収水は、ほぼ負
荷に比例するため、負荷が高いほどCO変成器4の温度
が低くなる。またCO変成器4における反応による発熱
量も、ほぼ負荷に比例するため触媒温度などが高くなる
が、負荷が高いほどCO変成器4に供給される冷却水の
温度が低くなることは冷却に効果的である。
Next, the operation will be described. CO transformer 4
The cooling water of the cooling system 12 is a mixed fluid of the pressurized water from the steam separator 6 and the supply water from the high-order heat recovery device 10. The supply water from the high-order heat recovery device 10 is composed of water obtained by condensing the excess steam of the steam separator 6, and is usually about 90 ° C. On the other hand, the pressurized water from the steam separator 6 is 165
If the flow rate of the pressurized water from the steam separator 6 is constant, the temperature of the cooling water of the CO converter 6 decreases as the amount of the recovered water from the high-level heat recovery device 10 increases, since the temperature is about 180 ° C. . Since the recovered water from the high-level heat recovery device 10 is almost proportional to the load, the higher the load, the lower the temperature of the CO converter 4. The amount of heat generated by the reaction in the CO converter 4 is almost proportional to the load, so that the catalyst temperature and the like increase. However, the higher the load, the lower the temperature of the cooling water supplied to the CO converter 4 is. It is a target.

【0018】このように、CO変成器4内の熱交換を良
くすることにより触媒温度を適温に保つことで、CO変
成器4出口の改質ガス中のCO濃度を低減させることが
できると共に、CO変成器4の小型化が可能となる。ま
た高位熱回収装置10からの回収水を用いてCO変成器
4の冷却水の温度を下げているため、冷却のために新た
な水を供給する場合と違い、熱効率の低下は無い。
As described above, by keeping the catalyst temperature at an appropriate temperature by improving the heat exchange inside the CO converter 4, the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO converter 4 can be reduced, and The size of the CO transformer 4 can be reduced. Further, since the temperature of the cooling water of the CO converter 4 is lowered by using the recovered water from the high-level heat recovery device 10, there is no decrease in the thermal efficiency unlike the case where new water is supplied for cooling.

【0019】参考例1. 図3はここの発明の参考例1による燃料電池発電装置を
示す系統図である。図3において1、2、3、4、5、
6、7、8、9、10、11は上述した従来装置と同一
である。13はCO変成器4の出口部近傍に設けられた
温度センサ、14は水処理装置11からCO変成器4へ
の供給水のラインの途中に設けられた流量調節弁、15
は高位熱回収装置10からCO変成器4への供給水のラ
インの途中に設けられた流量調節弁である。CO変成器
4の冷却水の入口4aはポンプ7の出口に接続されてい
るのみでなく、高位熱回収装置10並びに水処理装置1
1とも接続されている。16は温度センサ13の出力に
応じて、調節弁14、15の開度を制御する制御装置で
ある。
Reference Example 1 FIG. 3 is a system diagram showing a fuel cell power generator according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3, 1, 2, 3, 4, 5,
Reference numerals 6, 7, 8, 9, 10, and 11 are the same as those of the conventional device described above. 13 is a temperature sensor provided near the outlet of the CO converter 4, 14 is a flow control valve provided in the middle of a line of water supplied from the water treatment device 11 to the CO converter 4, 15
Is a flow control valve provided in the middle of the line of the supply water from the high-order heat recovery device 10 to the CO converter 4. The inlet 4a of the cooling water of the CO converter 4 is not only connected to the outlet of the pump 7, but also the high-order heat recovery unit 10 and the water treatment unit 1.
1 is also connected. Reference numeral 16 denotes a control device that controls the opening of the control valves 14 and 15 according to the output of the temperature sensor 13.

【0020】次に動作について説明する。CO変成器4
の冷却水として、水蒸気分離器6からの加圧水の他に水
処理装置11からの供給水と、高位熱回収装置10から
の供給水を混合して利用する。水処理装置11からの供
給水と高位熱回収装置10からの供給水の量は調節弁1
4、15によって調節が可能である。CO変成器4の冷
却水として利用しない分は水蒸気分離器6に直接送られ
る。水処理装置11からの供給水と高位熱回収装置10
からの供給水は90℃程度であるが、水蒸気分離器6か
らの加圧水が165〜180℃であるため、水蒸気分離
器6のからの加圧水の流量が一定ならば水処理装置11
からの供給水と高位熱回収装置10からの供給水の量が
増すほどCO変成器4の温度が低くなる。CO変成器4
の触媒の動作温度は、160〜280℃であり、反応温
度が高いとCO濃度はあまり低くできず、逆に反応温度
が低すぎても触媒動作温度に達しなければ反応は進行し
ない。そのため少なくともCO変成器4出口近傍の触媒
温度を160〜200℃にすることがCO濃度を下げる
ために重要である。触媒温度をある範囲に保つには冷却
水温度は低すぎても高すぎてもいけない。
Next, the operation will be described. CO transformer 4
In addition to the pressurized water from the steam separator 6, the supply water from the water treatment device 11 and the supply water from the high-order heat recovery device 10 are used as the cooling water. The amount of water supplied from the water treatment device 11 and the amount of water supplied from the high-level heat recovery device 10 are controlled by the control valve 1.
Adjustment is possible by 4 and 15. The portion not used as cooling water for the CO converter 4 is sent directly to the steam separator 6. Water supplied from water treatment device 11 and high-level heat recovery device 10
Is about 90 ° C., but the pressure of the pressurized water from the steam separator 6 is 165 to 180 ° C. Therefore, if the flow rate of the pressurized water from the steam separator 6 is constant, the water treatment apparatus 11
The temperature of the CO converter 4 decreases as the amount of water supplied from the high-temperature heat recovery device 10 increases. CO transformer 4
The operating temperature of the catalyst is 160 to 280 ° C., and if the reaction temperature is high, the CO concentration cannot be too low. Conversely, if the reaction temperature is too low, the reaction does not proceed unless the catalyst operation temperature is reached. Therefore, it is important to set the catalyst temperature at least in the vicinity of the outlet of the CO converter 4 to 160 to 200 ° C. in order to lower the CO concentration. The cooling water temperature must not be too low or too high to keep the catalyst temperature in a certain range.

【0021】請求項1の発明及び請求項2の発明の実施
例の動作で説明したように、負荷が高いほど低温の供給
水量が増えることで、冷却水温度を下げることができる
が、急激な負荷変動時などは水処理装置11や高位熱回
収装置10からの水の遅れなどがあり、CO変成器4冷
却水温度がその負荷と適合しない場合があるが、この参
考例においては、CO変成器4出口近傍の改質ガス温度
を温度センサ13が検知し、改質ガス温度が所定レベル
よりも高いときには、調節弁14または/及び調節弁1
5の開度を大とし、低いときには開度を小とするように
制御装置16が制御することにより、低温供給水量を加
減し、CO変成器4の冷却水の温度を変えて最適なCO
変成器内の熱交換ができるようにした。
As described in the operation of the first and second embodiments of the present invention, the cooling water temperature can be lowered by increasing the low-temperature supply water amount as the load becomes higher, When the load fluctuates, there is a case where the temperature of the cooling water of the CO transformer 4 does not match the load due to a delay of water from the water treatment device 11 or the high-level heat recovery device 10, and the like. The temperature sensor 13 detects the temperature of the reformed gas near the outlet of the vessel 4, and when the temperature of the reformed gas is higher than a predetermined level, the control valve 14 and / or the control valve 1
The control unit 16 controls the opening degree of the CO 5 to be large and the opening degree to be small when the opening degree is low.
Heat exchange in the transformer was enabled.

【0022】このようにCO変成器4内の熱交換を良く
することにより触媒温度を適温に保つことでCO変成器
出口の改質ガス中のCO濃度を低減させることができる
と共にCO変成器の小型化が可能となる。なお、この参
考例では水処理装置11からの供給水ライン、高位熱回
収装置10からの供給水ラインの双方に調節弁を付けた
例を示したが、調節弁の設置を片方のみとしても良いの
は勿論である。またこの参考例では、CO変成器4出口
近傍の改質ガス温度により混合水量を変えたが、改質ガ
ス温度の代わりにCO変成器4内の触媒温度を用いても
同様の効果が得られる。
As described above, by improving the heat exchange in the CO converter 4 to maintain the catalyst temperature at an appropriate temperature, the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO converter can be reduced, and the CO converter The size can be reduced. Note that, in this reference example, an example is shown in which both the supply water line from the water treatment device 11 and the supply water line from the high-level heat recovery device 10 are provided with control valves, but the control valve may be installed on only one side. Of course. Further, in this reference example, the mixed water amount was changed depending on the reformed gas temperature near the outlet of the CO converter 4, but the same effect can be obtained by using the catalyst temperature in the CO converter 4 instead of the reformed gas temperature. .

【0023】参考例2. 図4この発明の他の参考例による燃料電池発電装置を示
す系統図である。図4において1、2、3、4、5、
6、7、8、9、10、11は上述した従来装置と同一
である。17はCO変成器4の出口部近傍に設けられた
COセンサ、18はこのCOセンサ17の出力に応じ
て、流量調節弁14または15の開度を調節する制御装
置である。CO変成器の冷却水の入口4aはポンプ7の
出口につながっているのみではなく、高位熱回収装置1
0並びに水処理装置11とも接続されている。
Reference Example 2 FIG. 4 is a system diagram showing a fuel cell power generator according to another embodiment of the present invention. In FIG. 4, 1, 2, 3, 4, 5,
Reference numerals 6, 7, 8, 9, 10, and 11 are the same as those of the conventional device described above. Reference numeral 17 denotes a CO sensor provided near the outlet of the CO converter 4, and reference numeral 18 denotes a control device that adjusts the opening of the flow control valve 14 or 15 in accordance with the output of the CO sensor 17. The inlet 4a of the cooling water of the CO converter is not only connected to the outlet of the pump 7, but also the high-
0 and the water treatment device 11.

【0024】次に動作について説明する。COセンサ1
7はCO変成器4の出口部4aの改質ガス中のCO濃度
をモニターし、設定レベルからの乖離の程度に応じて、
CO濃度が低くなる方向に流量調節弁14及び/又は1
5を調節することにより低温供給水量の加減を行い、C
O変成器冷却水の温度を変える。冷却水温度を変えるこ
とにより、CO変成器4内の熱交換を最適にし、触媒温
度を適温に保つことで、CO変成器出口部の改質ガス中
のCO濃度を低減させることができると共にCO変成器
の小型化が可能となる。その他の動作は参考例1と同じ
である。この参考例では水処理装置からの供給水ライ
ン、高位熱回収装置からの供給水ラインの双方に調節弁
を設けたが、調節弁の設置を片方のみとしても良いのは
参考例2と同じである。なお、COセンサ17は、CO
濃度を検知するものに限定されず、例えばCO分圧を検
知するものなどでもよい。また、CO変成器4内の触媒
温度、あるいはガス温度、出口部のガス温度を検知する
センサと、COセンサ17の出力により、流量調節弁1
4、15を制御することもできる。
Next, the operation will be described. CO sensor 1
7 monitors the CO concentration in the reformed gas at the outlet 4a of the CO converter 4 and, depending on the degree of deviation from the set level,
The flow control valve 14 and / or 1
5 to adjust the amount of low-temperature supply water,
Change the temperature of the O transformer cooling water. By changing the temperature of the cooling water, the heat exchange in the CO converter 4 is optimized, and by keeping the catalyst temperature at an appropriate temperature, the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO converter can be reduced, and the CO The transformer can be downsized. Other operations are the same as in the first embodiment. In this reference example, the control valve is provided on both the supply water line from the water treatment device and the supply water line from the high-level heat recovery device. However, it is the same as in reference example 2 that only one of the control valves may be installed. is there. Note that the CO sensor 17
It is not limited to the one that detects the concentration, but may be one that detects the partial pressure of CO, for example. In addition, a sensor for detecting the catalyst temperature or the gas temperature in the CO converter 4 and the gas temperature at the outlet portion, and the output of the CO sensor 17 allow the flow control valve 1
4 and 15 can also be controlled.

【0025】なお、上記各例で用いた市水は、公共水道
が好ましく用いられるが、これに限定されるものではな
く、私設の水道設備等でも差し支えないことは勿論であ
る。
The city water used in each of the above examples is preferably a public water supply, but is not limited to this, and it goes without saying that a private water supply system may be used.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1の発
明によれば、水蒸気分離器によって得られた水と、燃料
電池から排出されるガスから得られた凝縮水を用いてC
O変成器を冷却する冷却系を備えたことにより、CO変
成器出口の改質ガス中のCO濃度を低減し、CO変成器
を小型化したリン酸型燃料電池発電装置が得られるとと
もに、冷却のために新たな水を供給する場合と異なり、
熱効率の低下がない。
As described above, according to the first aspect of the present invention, C is obtained by using water obtained by the steam separator and condensed water obtained from gas discharged from the fuel cell.
By providing a cooling system for cooling the O-transformer, the concentration of CO in the reformed gas at the outlet of the CO-transformer is reduced, and a phosphoric acid-type fuel cell power generation device with a reduced size of the CO-transformer is obtained. Unlike supplying fresh water for
There is no decrease in thermal efficiency.

【0027】請求項2の発明によれば、水蒸気分離器に
よって得られた水と、高位熱回収装置からの回収水を用
いてCO変成器を冷却する冷却系を備えたことにより、
請求項1の発明と同様の効果がある。
According to the second aspect of the present invention, the cooling system for cooling the CO converter by using the water obtained by the steam separator and the recovered water from the high-level heat recovery device is provided.
There is an effect similar to that of the first aspect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 請求項1の発明の一実施例によるリン酸型燃
料電池発電装置の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 請求項2の発明の一実施例によるリン酸型燃
料電池発電装置の系統図である。
FIG. 2 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to an embodiment of the present invention.

【図3】 参考例1によるリン酸型燃料電池発電装置の
系統図である。
FIG. 3 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to Reference Example 1.

【図4】 参考例2によるリン酸型燃料電池発電装置の
系統図である。
FIG. 4 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to Reference Example 2.

【図5】 従来のリン酸型燃料電池発電装置の系統図で
ある。
FIG. 5 is a system diagram of a conventional phosphoric acid fuel cell power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 改質器、4 CO変成器、5 リン酸型の燃料電
池、6 水蒸気分離器、10 高位熱回収装置、12
冷却系、13 温度センサ、16 制御装置、17 C
Oセンサ、18 制御装置。
1 reformer, 4 CO shift converter, 5 phosphoric acid type fuel cell, 6 steam separator, 10 high-order heat recovery unit, 12
Cooling system, 13 temperature sensor, 16 controller, 17 C
O sensor, 18 control unit.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 改質器によって得られた改質ガス中の一
酸化炭素をHOと反応させるCO変成器、このCO変
成器を経た改質ガスと酸化性ガスを作用させて電力を得
る燃料電池、この燃料電池を冷却するための水を得ると
共に上記改質器に必要な水蒸気を得る水蒸気分離器、上
記燃料電池から排出されるガスから凝縮水を得る凝縮
器、上記水蒸気分離器によって得られた前記水と上記凝
縮器によって得た凝縮水を用いて上記CO変成器を冷却
する冷却系を備えたリン酸燃料電池発電装置。
1. A CO converter for reacting carbon monoxide in a reformed gas obtained by a reformer with H 2 O. An electric power is generated by allowing the reformed gas and the oxidizing gas passing through the CO converter to act. Fuel cell, water separator for obtaining water for cooling the fuel cell, and water vapor required for the reformer, condenser for obtaining condensed water from gas discharged from the fuel cell, and water vapor separator A phosphoric acid fuel cell power generator comprising a cooling system that cools the CO converter using the water obtained by the method and the condensed water obtained by the condenser.
【請求項2】 改質器によって得られた改質ガス中の一
酸化炭素をHOと反応させるCO変成器、このCO変
成器を経た改質ガスと酸化性ガスを作用させて電力を得
る燃料電池、この燃料電池を冷却するための加圧水を得
ると共に上記改質器に必要な水蒸気を得る水蒸気分離
器、この水蒸気分離器に接続され、余剰スチームから凝
縮水を得る高位熱回収装置、上記水蒸気分離器によって
得られた前記水と高位熱回収装置で回収された凝縮水を
用いて上記CO変成器を冷却する冷却系を備えたリン酸
型燃料電池発電装置。
2. A CO converter for reacting carbon monoxide in the reformed gas obtained by the reformer with H 2 O, and reacting the reformed gas and the oxidizing gas passed through the CO converter to generate electric power. A fuel cell to obtain, a steam separator to obtain pressurized water for cooling the fuel cell and obtain steam required for the reformer, a high-level heat recovery device connected to the steam separator to obtain condensed water from excess steam, A phosphoric acid fuel cell power generator comprising a cooling system for cooling the CO converter using the water obtained by the steam separator and the condensed water recovered by a high-level heat recovery device.
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