JP2929034B2 - Molten carbonate fuel cell power generator - Google Patents

Molten carbonate fuel cell power generator

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JP2929034B2
JP2929034B2 JP2249312A JP24931290A JP2929034B2 JP 2929034 B2 JP2929034 B2 JP 2929034B2 JP 2249312 A JP2249312 A JP 2249312A JP 24931290 A JP24931290 A JP 24931290A JP 2929034 B2 JP2929034 B2 JP 2929034B2
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宏▲吉▼ 上松
知士 疋田
憲一 篠崎
重人 中川
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換させるエネルギー部門で用いる燃焼電池の
発電装置に関するもので、特に、溶融炭酸塩型燃料電池
発電装置に関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a power generation device for a combustion battery used in an energy sector for directly converting chemical energy of fuel into electric energy, and in particular, a molten carbonate fuel cell. It relates to a power generator.

[従来の技術] 従来の溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電装置のう
ち、天然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の代表
的な例としては、第6図に系統図を示す如く、電解質板
1をカソード2とアノード3の両電極で挟んでなるセル
をセパレータを介して積層してスタックとした構成の燃
焼電池Iのカソード2には、圧縮機4で圧縮した後、冷
却器5で冷却し更に圧縮機6で圧縮した空気Aを、空気
予熱器7で予熱して空気供給ライン8により供給すると
共に、空気の一部を分岐ライン9により改質器10の燃焼
室へ供給するようにしてあり、、カソード2から排出さ
れたカソードガスは、カソードガス出口ライン11を通っ
てタービン12へ導かれ、更に上記空気予熱器7を通して
大気へ排出されるようにしてある。一方、燃焼電池Iの
アノード3には、天然ガス(CH4)NGを燃料ガス予熱器1
3、14、脱硫器15を経て改質器10に導いて改質した後、
改質ガスを天然ガスFGとして燃料ガス供給ライン16より
供給すると共に、アノード3から排出されたアノードガ
スは、熱交換器17、上記天然ガス予熱器14、蒸発器18、
天然ガス予熱器13を通した後、凝縮器19で冷却し凝縮し
て気液分離機20に導き、ここで、アノードガス中のH2O
を分離し、ガスはブロワ21にて昇圧した後、上記熱交換
器17へのライン22を通して改質器10の燃焼室側へ導か
れ、該改質器10からカソード2へ供給されるようにして
あり、又、分離されたH2Oはポンプ23で加圧されて給水
加熱器24へ送られ、ここで加熱されて蒸気としてライン
25、上記蒸発器18を経て改質器10の入口側で天然ガスNG
と混ぜられるようにしてある。26はカソードリサイクル
用ブロワである。
[Prior Art] As a typical example of a natural gas reforming molten carbonate fuel cell power generator among conventional power generators using a molten carbonate fuel cell, as shown in a system diagram in FIG. The cathode 2 of the combustion battery I having a structure in which the electrolyte plate 1 is sandwiched between the cathode 2 and the anode 3 and both of which are stacked with a separator interposed therebetween is compressed by the compressor 4 and then cooled. Air A cooled by 5 and further compressed by a compressor 6 is preheated by an air preheater 7 and supplied by an air supply line 8 and a part of the air is supplied to a combustion chamber of a reformer 10 by a branch line 9. The cathode gas discharged from the cathode 2 is led to a turbine 12 through a cathode gas outlet line 11 and further discharged to the atmosphere through the air preheater 7. On the other hand, natural gas (CH 4 ) NG is supplied to the anode 3 of the combustion battery I by the fuel gas preheater 1.
After reforming by introducing to the reformer 10 via 3, 14 and the desulfurizer 15,
The reformed gas is supplied from the fuel gas supply line 16 as the natural gas FG, and the anode gas discharged from the anode 3 is supplied to the heat exchanger 17, the natural gas preheater 14, the evaporator 18,
After passing through the natural gas preheater 13, it is cooled and condensed in the condenser 19 and led to the gas-liquid separator 20, where H 2 O in the anode gas is
After the gas is pressurized by the blower 21, the gas is led to the combustion chamber side of the reformer 10 through the line 22 to the heat exchanger 17, and is supplied from the reformer 10 to the cathode 2. The separated H 2 O is pressurized by a pump 23 and sent to a feed water heater 24, where it is heated and vaporized as steam.
25, natural gas NG at the inlet side of the reformer 10 via the evaporator 18
So that it can be mixed with 26 is a cathode recycling blower.

溶融炭酸塩型燃料電池を運転して発電を行わせるとき
は、天然ガス(CH4)が改質されてアノード3に供給さ
れるが、改質器10では、 CH4+H2O→CO+3H2 の反応が行われる。
When the molten carbonate fuel cell is operated to generate power, natural gas (CH 4 ) is reformed and supplied to the anode 3. In the reformer 10, CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 Is performed.

燃料電池Iのカソード2側では、 CO2+1/2O2+2e-→CO3 -- の反応が行われて、炭酸イオンCO3 --が生成され、この
炭酸イオンCO3 --が電解質板1中を通してアノード3へ
達する。アノード3側では、改質器10で改質された燃料
ガスが供給されて上記炭酸イオンCO3 --と接触するの
で、 CO3 --+H2→CO2+H2O+2e- CO3 --+CO→2CO2+2e- の反応が行われ、アノードガスとして5CO2+3H2Oが排出
されることになる。
At the cathode 2 side of the fuel cell I, CO 2 + 1 / 2O 2 + 2e - → CO 3 - the reaction is performed, the carbonate ion CO 3 - is produced, the carbonate ion CO 3 - electrolyte plate 1 It reaches the anode 3 through the inside. The anode 3 side and reformed fuel gas is supplied by the reformer 10 above carbonate ion CO 3 - it comes into contact with, CO 3 - + H 2 → CO 2 + H 2 O + 2e - CO 3 - + CO → 2CO 2 + 2e - reaction is carried out in, 5CO 2 + 3H 2 O is to be discharged as the anode gas.

[発明が解決しようとする課題] ところが、上記した溶融炭酸塩型燃料電池発電装置に
おいて、発電システムの送電端効率を高めるためには、
アノード3での燃料利用率を高める必要があるが、電池
のセル積層方向では第4図に示す如く各段のセルが必ず
しも均一になるわけではなく、又、1セル面内でも第5
図に示す如く、電極面積が大きくなると燃料の流量配分
が不均一になることがある。それらの流量不均一は、燃
料利用率の高い条件ではセルの一部分に燃料不足を生じ
させ、電圧低下の原因となる。したがって、従来、電池
を安定した状態で運転しようとすると、燃料利用率を或
る値以下にしなければならなかった。しかも、従来の発
電装置では、電池の発熱をカソードの顕熱を利用して冷
却していることから、燃料電池Iの入口温度を余り高く
することができず、そのため、アノード入口において炭
素析出を防止するためにS/C(水蒸気/炭素)比を小さ
くすることができず、電池入口温度570℃程度で通常S/C
=3程度が採用されているのが実状である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned molten carbonate fuel cell power generator, in order to increase the power transmission end efficiency of the power generation system,
Although it is necessary to increase the fuel utilization rate at the anode 3, the cells in each stage are not necessarily uniform in the cell stacking direction of the battery as shown in FIG.
As shown in the figure, when the electrode area is large, the fuel flow distribution may be uneven. These non-uniform flow rates cause a shortage of fuel in a portion of the cell under conditions of high fuel utilization, causing a voltage drop. Therefore, conventionally, in order to operate the battery in a stable state, the fuel utilization rate has to be reduced to a certain value or less. Moreover, in the conventional power generation device, the heat generated by the battery is cooled by using the sensible heat of the cathode, so that the inlet temperature of the fuel cell I cannot be made too high. The S / C (steam / carbon) ratio cannot be reduced to prevent this.
In fact, about = 3 is adopted.

そこで、本発明は、燃料電池発電装置におけるトータ
ルとしての燃料利用率を向上させてワンパスの燃料利用
率が低くても送電端効率を高められるようにすると共
に、燃料の流量配分を改善できるようにし、又、電池の
運転温度を高くし、且つ改質原料ガスの改質に必要な水
蒸気量を低減できるようにし、更に、アノードガス中に
含まれる未反応分を改質器で燃焼させて得られた熱を水
蒸気発生に用いて回収蒸気量を増大させることができる
ようにしようとするものである。
Therefore, the present invention is to improve the fuel utilization rate as a whole in a fuel cell power generator so that the efficiency of the power transmission end can be increased even when the one-pass fuel utilization rate is low, and to improve the fuel flow distribution. In addition, the operating temperature of the battery is increased, and the amount of water vapor required for reforming the reforming raw material gas can be reduced. Further, unreacted components contained in the anode gas are burned by the reformer to obtain the gas. It is intended to increase the amount of recovered steam by using the generated heat for generating steam.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記課題を解決するために、複数個の溶融
炭酸塩型燃料電池と複数の改質器を設置して、上流側の
改質器の改質室、上流側の燃料電池のアノード、下流側
の改質器の改質室、下流側の燃料電池のアノードの順に
ガスが流れるよう直列に接続し、且つ下流側の燃料電池
のアノードとカソードの各出口側のみを下流側の改質器
の燃焼室に触媒燃焼器を介して接続し、更に、上記下流
側の改質器の燃焼室の燃焼熱を上流側の改質器の燃焼室
の加熱源として用いるように上流側及び下流側の各改質
器の燃焼室同士をラインで接続した構成とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a plurality of molten carbonate fuel cells and a plurality of reformers, and performs reforming of an upstream reformer. Chamber, the anode of the upstream fuel cell, the reforming chamber of the downstream reformer, and the anode of the downstream fuel cell are connected in series so that the gas flows in that order, and the anode and the cathode of the downstream fuel cell are connected. Only each outlet side is connected to the combustion chamber of the downstream reformer via a catalytic combustor, and further, the combustion heat of the combustion chamber of the downstream reformer is transferred to the combustion chamber of the upstream reformer. The combustion chambers of the upstream and downstream reformers are connected by lines so as to be used as a heating source.

更に、複数個の溶融炭酸塩型燃料電池と複数の改質器
を設置して、上流側の改質器の改質室、上流側の燃料電
池のアノード、下流側の改質器の改質室、下流側の燃料
電池のアノードの順にガスが流れるよう直列に接続し、
且つ上記上流側の燃料電池のカソードから排出されたカ
ソードガスを上流側の改質器の燃焼室へ導入させるよう
カソードガス出口ラインを接続すると共に、該上流側の
改質器の燃焼室から排出された排ガスを下流側の燃料電
池のカソードへ供給するよう排ガスラインを設け、上記
下流側の燃料電池のアノードとカソードの各出口側のみ
を下流側の改質器の燃焼室に触媒燃焼器を介して接続し
た構成とし、又、この構成に、下流側の改質器の燃焼室
の熱を水蒸気発生の熱源とするよう排ガスラインを蒸気
発生装置に通すようにし、発生した水蒸気の一部を原料
改質用として上流側の改質器入口側へ供給するよう水蒸
気ラインを配してなる構成とする。
Furthermore, a plurality of molten carbonate fuel cells and a plurality of reformers are installed, and the reforming chamber of the upstream reformer, the anode of the upstream fuel cell, and the reforming of the downstream reformer are provided. Chamber, connected in series so that gas flows in the order of the anode of the fuel cell on the downstream side,
A cathode gas outlet line is connected to introduce the cathode gas discharged from the cathode of the upstream fuel cell into the combustion chamber of the upstream reformer, and the cathode gas is discharged from the combustion chamber of the upstream reformer. An exhaust gas line is provided to supply the exhaust gas to the cathode of the downstream fuel cell, and only the outlets of the anode and the cathode of the downstream fuel cell are provided with a catalytic combustor in the combustion chamber of the downstream reformer. In this configuration, the exhaust gas line is passed through a steam generator so that the heat of the combustion chamber of the downstream reformer is used as a heat source for generating steam. A steam line is provided so as to supply to the upstream reformer inlet side for raw material reforming.

[作用] 複数個の燃料電池を直列に接続して上流側の燃料電池
のアノードに改質器の改質室で改質された燃料ガスを供
給すると、上流側の燃料電池のアノードでは燃料利用率
が低くても未利用の燃料は下流側の燃料電池のアノード
で利用されるので、トータルとしての燃料利用率を高め
ることができ、又、アノード側がガス流量が少ないので
ガスの流量配分が不均一になるが、燃料電池が直列配置
であると、アノードを通過するガス量が多くなるので、
ガスの流量配分が改善される。一方、下流側の燃料電池
のアノードからのアノードガスとカソードからのカソー
ドガスの一部だけを改質器の燃焼室に供給し、しかも触
媒燃焼器を経て供給することから、温度が高く、顕熱改
質を行うことができる。複数個の改質器と複数個の燃料
電池を交互に設置して、上流側改質器の改質室、上流側
の燃料電池のアノード、下流側改質器の改質室、下流側
の燃料電池のアノードの順に直列に接続すると、上流側
の燃料電池のアノードではアノード反応で燃料ガス中の
水素が消費され、且つ生成された改質に必要な水蒸気が
下流側改質器の改質室に供給されるので、下流側改質器
の改質率を高くすることができ、これに伴い、原料に供
給する改質用水蒸気量を低減化できて、S/C比を小さく
することができる。更に、上流側の燃料電池のカソード
から出たカソードガスの顕熱を上流側改質器の熱源とし
て利用することにより、当該上流側改質器を冷却器とし
てカソードガスを中間冷却できるので、燃料電池を直列
配置とした場合に上流側燃料電池のカソード出口側に設
置する冷却器を省略できる。又、下流側改質器で下流側
の燃料電池のアノードで未反応分を燃焼させた熱を水蒸
気発生に投入することにより回収水蒸気量を増大させる
ことができる。
[Operation] When a plurality of fuel cells are connected in series and the fuel gas reformed in the reforming chamber of the reformer is supplied to the anode of the upstream fuel cell, the anode of the upstream fuel cell uses fuel. Even if the rate is low, the unused fuel is used at the anode of the fuel cell on the downstream side, so that the fuel utilization rate as a whole can be increased, and since the gas flow rate at the anode side is small, the gas flow rate distribution is improper. However, if the fuel cells are arranged in series, the amount of gas passing through the anode increases,
The gas flow distribution is improved. On the other hand, only a part of the anode gas from the anode of the downstream fuel cell and a part of the cathode gas from the cathode are supplied to the combustion chamber of the reformer, and are supplied through the catalytic combustor. Thermal reforming can be performed. A plurality of reformers and a plurality of fuel cells are alternately installed, and the reforming chamber of the upstream reformer, the anode of the upstream fuel cell, the reforming chamber of the downstream reformer, and the downstream When connected in series in the order of the anode of the fuel cell, the anode of the fuel cell on the upstream side consumes hydrogen in the fuel gas by the anode reaction, and the generated steam required for reforming is reformed in the downstream reformer. Since it is supplied to the chamber, the reforming rate of the downstream reformer can be increased, and accordingly, the amount of steam for reforming supplied to the raw material can be reduced and the S / C ratio can be reduced. Can be. Further, by utilizing the sensible heat of the cathode gas emitted from the cathode of the upstream fuel cell as a heat source of the upstream reformer, the cathode gas can be intercooled using the upstream reformer as a cooler, so that the fuel When the batteries are arranged in series, a cooler installed on the cathode outlet side of the upstream fuel cell can be omitted. Further, the amount of recovered steam can be increased by inputting the heat generated by burning the unreacted components at the anode of the downstream fuel cell in the downstream reformer to the steam generation.

[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は電解質板1をカソード2とアノード3の両電
極で両面から挟んでカソード2側に酸化ガスとして空気
Aを、又、アノード3側に燃料ガスFGをそれぞれ供給す
るようにしてあるセルを図示しないセパレータを介し積
層してスタックとした構成の溶融炭酸塩型燃料電池を2
個直列に接続した場合について示す。
FIG. 1 shows a cell in which an electrolyte plate 1 is sandwiched between both electrodes of a cathode 2 and an anode 3 to supply air A as an oxidizing gas to the cathode 2 and a fuel gas FG to the anode 3 side. Are stacked to form a stack by interposing a separator (not shown)
The case of connecting them in series will be described.

すなわち、燃料電池IとIIを設置して、上流側の燃料
電池Iのアノード3と下流側の燃料電池IIのアノード3
とを直列に接続すると共に、上記燃料電池Iのアノード
3と入口側に改質器30で改質された燃料ガスFGの供給ラ
イン31を接続し、改質原料ガスとしての天然ガスNGが、
天然ガス供給ライン32上の脱硫器33で脱硫された後、天
然ガス予熱器34を経て改質器30の改質室30aに供給され
ると、該改質器30の改質室30aで改質された上流側の燃
料電池Iのアノード3に供給されるようにし、直列に接
続された燃料電池IとIIのアノード3で順に燃料が利用
されて、下流側の燃料電池IIのアノード3から排出され
たアノードガスが改質器30の燃焼室30bへアノードガス
出口ライン35にて触媒燃焼器61を経て供給されるように
する。一方、酸化ガスとしての空気Aはフィルタ36を通
り、空気供給ライン37上の空気ブロワ38で加圧され、空
気予熱器39で加熱されて上流側となる燃料電池Iのカソ
ード2に供給されるようにし、該燃料電池Iのカソード
2を出たカソードガスは、冷却器40で冷却されて下流側
の燃料電池IIのカソード2へ供給されるようにし、該燃
料電池IIのカソード2から排出された高温のカソードガ
スは、カソードガス出口ライン41より分岐させて一部を
出口分岐ライン42より上記触媒燃焼器61を経て上記改質
器30の燃焼室30bへ導入させるようにすると共に、残り
のカソードガスをカソードガス出口ライン41より上記空
気予熱器39を経て大気へ放出されるようにし、一部はリ
サイクル用のカソードガスブロワ43にて空気供給ライン
37に戻してリサイクルさせるようにする。又、上記改質
器30の燃焼室30bから排出されたガスを排ガスライン44
より蒸気過熱器45、蒸気発生器46、改質用蒸気発生器4
7、凝縮器48を経て気液分離器49へ導くようにし、該気
液分離器49には、上水H2Oを水処理装置50で処理して供
給するようにしてあって、気液分離器49で分離された水
は、上水H2Oと共に給水ポンプ51で加圧されて上記蒸気
発生器46、改質用蒸気発生器47へ導かれるようにし、且
つ上記蒸気発生器46で発生した水蒸気は水蒸気回収ライ
ン52より回収できるようにすると共に、上記改質用蒸気
発生器47で発生した水蒸気は蒸気過熱器45で過熱されて
水蒸気ライン53より天然ガス供給ライン32に導くように
し、又余剰の改質用蒸気は凝縮器48の上流側へ戻すよう
にし、更に、上記気液分離器49で分離されたガスは、空
気供給ライン37に吸収されるよう気液分離器49の頂部と
空気供給ライン37の空気ブロワ38入口側とを接続する。
尚上記改質器30の燃焼室30bでは、燃焼が起らずに加熱
ガスが通過するだけの場合もある。
That is, the fuel cells I and II are installed, and the anode 3 of the fuel cell I on the upstream side and the anode 3 of the fuel cell II on the downstream side are installed.
Are connected in series, and a supply line 31 for the fuel gas FG reformed by the reformer 30 is connected to the anode 3 and the inlet side of the fuel cell I, and natural gas NG as a reforming raw material gas is
After being desulfurized by the desulfurizer 33 on the natural gas supply line 32 and then supplied to the reforming chamber 30a of the reformer 30 via the natural gas preheater 34, it is reformed in the reforming chamber 30a of the reformer 30. The fuel is supplied to the anode 3 of the fuel cell I on the upstream side, and the fuel is sequentially used by the anodes 3 of the fuel cells I and II connected in series, from the anode 3 of the fuel cell II on the downstream side. The discharged anode gas is supplied to the combustion chamber 30b of the reformer 30 through the catalytic combustor 61 at the anode gas outlet line 35. On the other hand, the air A as the oxidizing gas passes through the filter 36, is pressurized by the air blower 38 on the air supply line 37, is heated by the air preheater 39, and is supplied to the cathode 2 of the fuel cell I on the upstream side. In this way, the cathode gas that has exited the cathode 2 of the fuel cell I is cooled by the cooler 40 and supplied to the cathode 2 of the fuel cell II on the downstream side, and is discharged from the cathode 2 of the fuel cell II. The high-temperature cathode gas is branched from the cathode gas outlet line 41 and a part is introduced into the combustion chamber 30b of the reformer 30 through the catalytic combustor 61 from the outlet branch line 42, and the remaining portion is introduced. The cathode gas is discharged from the cathode gas outlet line 41 to the atmosphere through the air preheater 39, and a part of the air is supplied to the air supply line by a cathode gas blower 43 for recycling.
Return to 37 for recycling. Further, the gas discharged from the combustion chamber 30b of the reformer 30 is supplied to an exhaust gas line 44.
More steam superheater 45, steam generator 46, reforming steam generator 4
7, through the condenser 48 so as to guide the gas-liquid separator 49, the gas-liquid separator 49, the clean water H 2 O to each other so as to supply treated with the water treatment device 50, gas-liquid The water separated by the separator 49 is pressurized by the feed water pump 51 together with the tap water H 2 O, and guided to the steam generator 46, the reforming steam generator 47, and the steam generator 46. The generated steam can be recovered from the steam recovery line 52, and the steam generated by the reforming steam generator 47 is superheated by the steam superheater 45 to be led from the steam line 53 to the natural gas supply line 32. The excess reforming steam is returned to the upstream side of the condenser 48, and the gas separated by the gas-liquid separator 49 is supplied to the gas-liquid separator 49 so as to be absorbed by the air supply line 37. The top portion is connected to the air supply line 37 on the air blower 38 inlet side.
Incidentally, in the combustion chamber 30b of the reformer 30, there is a case where only the heating gas passes without combustion.

天然ガスNGが改質器30で燃料ガスFGに改質されると、
該燃料ガスFGは、上流側の燃料電池Iのアノード3に供
給され、ここで、カソード2側での反応により生成され
て電解質板1を通り泳動して来た炭酸塩CO3 --と反応が
行われて燃料が利用される。上流側の燃料電池Iのアノ
ード3を排出されたアノードガスは、そのまま下流側の
燃料電池IIのアノード3に供給され、ここで、上流側の
アノード3で未利用の燃料を利用した反応が行われて排
出される。この際、燃料電池IとIIのアノード3が直列
にしてあるため、個々のアノード3での燃料利用率が低
くてもトータルの燃料利用率を高くすることができる。
たとえば、燃料電池IとIIのアノード3での燃料利用率
Vfをともに70%とすると、 燃料電池Iでは、 100%×0.7=70% 燃料電池IIでは、(100−70)%×0.7=21% となり、トータルでは91%という高い燃料利用率が得ら
れることになる。このように燃料利用率を高くすること
ができることから、システムの送電端効率を高くすると
が可能となるが、この場合に、直列接続した複数の燃料
電池I,IIのワンパスの燃料利用率は上記した如く高くす
る必要がないので、第4図や第5図に示す如くセルの積
層方向、セル面内での燃料の流量配分に不均一が生じて
いても、部分的に燃料不足を来たして電圧低下を招くこ
とはない。
When natural gas NG is reformed into fuel gas FG in the reformer 30,
Fuel gas FG is supplied to the anode 3 of the fuel cell I of the upstream side, where it is produced by reaction at the cathode 2 side carbonate electrolyte plate 1 came to as electrophoretic CO 3 - and reaction Is performed and fuel is used. The anode gas discharged from the anode 3 of the fuel cell I on the upstream side is supplied to the anode 3 of the fuel cell II on the downstream side as it is, where the reaction using unused fuel is performed at the anode 3 on the upstream side. Are discharged. At this time, since the anodes 3 of the fuel cells I and II are connected in series, the total fuel utilization can be increased even if the fuel utilization at each anode 3 is low.
For example, the fuel utilization at anode 3 of fuel cells I and II
Assuming that both Vf are 70%, in fuel cell I, 100% × 0.7 = 70% In fuel cell II, (100−70)% × 0.7 = 21%, and a high fuel utilization rate of 91% is obtained in total. Will be. Since the fuel utilization rate can be increased in this way, it is possible to increase the power transmission end efficiency of the system.In this case, the fuel utilization rate of one-pass of the plurality of fuel cells I and II connected in series is as described above. As described above, it is not necessary to increase the height of the fuel cell. Therefore, as shown in FIG. 4 and FIG. No voltage drop occurs.

又、燃料電池のアノードに供給されるガス量はカソー
ドガスに比較して通常流量が少ないので、流量配分の不
均一が劣っているが、燃料電池IとIIを直列配置する
と、燃料電池の並列配置の場合に比して各セルを通過す
るアノードガス量は直列配置の方が増大する。したがっ
て、アノードガスの流量配分が改善されることになる。
又、上記のように燃料電池を直列配置にすると、上流側
燃料電池Iのカソード2出口側に冷却器40を設置して該
冷却器40で冷却したカソードガスを下流側燃料電池IIの
カソード2に供給することにより上流側のカソードガス
量をそのまま下流側のカソードへ流せるので、燃料電池
を並列に配置した場合に各カソードにガスを流すトータ
ルガス量に比してトータルのカソードガス流量を少なく
することが可能となり、かかるカソードガス量の減少に
伴いカソードガス中のCO2濃度が高くなり電池電圧が上
がると共にリサイクル用のカソードガスブロワ動力も削
減できることになる。更に又、燃料電池I,IIの直列配置
として、燃料電池の並列配置の場合のトータルのガス流
量の同じ量のカソードガス流量とすると、直列配置の方
がガス流量が増大するので、このガス流量が多い分だけ
電池セルの入口側の出口側の温度差を小さくできる。
今、電池セルの出口温度は、電解質ロスの関係で燃料電
池I,IIを直列に配置した場合も並列に配置した場合も同
じであるとすると、直列に配置した場合は、電池セルを
通過するガス量が並列配置より増大し、上記のように入
口側と出口側の温度差を小さくできることから、電池セ
ルの入口側温度が高くなる。これにより電池の運転温度
が高くなり、電池電圧を高くすることができる。又、電
池の運転温度が高いほど、アノード入口での炭素析出反
応(2CO→CO2+C)が起こりにくいので、電池の運転温
度を高くしてS/C比を低くすることができ、これに伴
い、改質に必要な水蒸気量を少なくしてS/C比を小さく
してもアノード入口での炭素析出の懸念がないことか
ら、改質用水蒸気量を低減できてシステムの効率を高め
ることができる。
In addition, the flow rate of the gas supplied to the anode of the fuel cell is generally smaller than that of the cathode gas, so that the distribution of the flow rate is not uniform. However, when the fuel cells I and II are arranged in series, the fuel cells are arranged in parallel. The amount of anode gas passing through each cell is greater in the series arrangement than in the arrangement. Therefore, the flow distribution of the anode gas is improved.
When the fuel cells are arranged in series as described above, a cooler 40 is installed on the outlet side of the cathode 2 of the upstream fuel cell I, and the cathode gas cooled by the cooler 40 is supplied to the cathode 2 of the downstream fuel cell II. The amount of cathode gas on the upstream side can be directly supplied to the cathode on the downstream side by supplying the gas to the downstream side.Therefore, when the fuel cells are arranged in parallel, the total cathode gas flow rate is smaller than the total gas amount flowing through each cathode. With the decrease in the amount of cathode gas, the CO 2 concentration in the cathode gas increases, the battery voltage increases, and the power of the cathode gas blower for recycling can be reduced. Furthermore, assuming that the cathode gas flow rate is the same as the total gas flow rate when the fuel cells I and II are arranged in series and the fuel cells are arranged in parallel, the gas flow rate increases in the series arrangement. Therefore, the temperature difference between the inlet side and the outlet side of the battery cell can be reduced by the amount.
Now, assuming that the outlet temperature of the battery cell is the same whether the fuel cells I and II are arranged in series or arranged in parallel due to electrolyte loss, if the fuel cells I and II are arranged in series, they pass through the battery cell. Since the gas amount increases as compared with the parallel arrangement and the temperature difference between the inlet side and the outlet side can be reduced as described above, the inlet side temperature of the battery cell increases. As a result, the operating temperature of the battery increases, and the battery voltage can be increased. Also, as the operating temperature of the battery is higher, the carbon deposition reaction (2CO → CO 2 + C) at the anode inlet is less likely to occur, so that the operating temperature of the battery can be increased to lower the S / C ratio. Therefore, even if the amount of steam required for reforming is reduced and the S / C ratio is reduced, there is no concern about carbon deposition at the anode inlet, so the amount of steam for reforming can be reduced and the efficiency of the system increased. Can be.

又、改質器30の燃焼室30bから排出されたガスの顕熱
は、水蒸気発生のため蒸気過熱器45、蒸気発生器46、改
質用蒸気発生器47の順に投入されて水蒸気発生に利用さ
れ、発生した水蒸気は水蒸気ライン53より天然ガスNG中
に混入される。
The sensible heat of the gas discharged from the combustion chamber 30b of the reformer 30 is supplied to a steam superheater 45, a steam generator 46, and a reforming steam generator 47 in order to generate steam, and is used for steam generation. The generated steam is mixed into the natural gas NG through the steam line 53.

第2図は本発明の実施例を示すもので、第1図に示し
たと同様に燃料電池IとIIを直列に接続した構成におい
て、改質器30のほかに、別の改質器54を設置して、上流
側の改質器30の改質室30a、上流側の燃料電池Iのアノ
ード3、下流側の改質器54の改質室54a、下流側の燃料
電池IIのアノード3の順で直列に接続されるように、改
質器30の改質室30aと燃料電池Iのアノード3の入口側
を燃料ガス供給ライン31にて、燃料電池Iのアノード3
の出口側と改質器54の改質室54aの入口側とを、途中に
炭酸塩スクラバー56を備えたアノードガス出口ライン55
にて、又、改質器54の改質室54a出口側と下流側の燃料
電池IIのアノード3入口側とを燃料ガス供給ライン57に
てそれぞれ接続し、且つ下流側の燃料電池IIのアノード
3から排出されたアノードガスが下流側の改質器54の燃
焼室54bへアノードガス出口ライン35にて触媒燃焼器61
を経て供給されるようにし、更に、上流側改質器30の加
熱源として下流側改質器54の燃焼熱を用いるよう上流側
及び下流側の各改質器30と54の燃焼室30bと54b同士をラ
イン58で接続し、上流側改質器30から出たガスの顕熱を
水蒸気発生に用いるよう排ガスライン44を配した構成と
する。その他の構成は第1図に示すものと同じであり、
第1図に示したものと同一のものには同一符号が付して
ある。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. In a configuration in which fuel cells I and II are connected in series similarly to FIG. 1, another reformer 54 is provided in addition to the reformer 30. The reforming chamber 30a of the reformer 30 on the upstream side, the anode 3 of the fuel cell I on the upstream side, the reforming chamber 54a of the reformer 54 on the downstream side, and the anode 3 of the fuel cell II on the downstream side A fuel gas supply line 31 connects the reforming chamber 30a of the reformer 30 and the inlet side of the anode 3 of the fuel cell I to the anode 3 of the fuel cell I so that they are connected in series in this order.
Between the outlet side of the reformer 54 and the inlet side of the reforming chamber 54a of the reformer 54.
Also, the outlet side of the reforming chamber 54a of the reformer 54 and the inlet side of the anode 3 of the downstream fuel cell II are connected by a fuel gas supply line 57, respectively, and the anode of the downstream fuel cell II is connected. The anode gas discharged from the reactor 3 is supplied to the combustion chamber 54b of the reformer 54 on the downstream side via the anode gas outlet line 35 in the catalytic combustor 61.
And the combustion chamber 30b of each of the upstream and downstream reformers 30 and 54 to use the heat of combustion of the downstream reformer 54 as a heating source of the upstream reformer 30. 54b are connected to each other by a line 58, and an exhaust gas line 44 is arranged so that sensible heat of the gas discharged from the upstream reformer 30 is used for steam generation. Other configurations are the same as those shown in FIG.
The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

第2図に示す実地例によると、複数個の改質器30,54
を設置して原料ガスが上流側の改質器30から燃料電池I
のアノード3を経て下流側の改質器54へと流れることに
なるため、第1図で示す実地例で得られた利点のほか
に、上流側の改質器30では下流側の改質器54に比して改
質率が低くてもよく、そのため、上流側の改質器30の熱
源は、図示の如き下流側改質器54の燃焼熱を利用するこ
と以外に、別の熱源を用いるようにすることも可能とな
り、又、下流側の改質器54では高い改質率が要求される
が、上流側の燃料電池Iのアノード3で反応により水素
H2が消費され且つ反応で生じた改質に必要な水蒸気H2O
が下流側改質器54の改質室54aに供給されることにな
り、しかも、該改質器54では下流側の燃料電池IIのアノ
ード3から排出されたアノードガス中の未反応分を燃焼
させて熱源とするので、改質加熱温度が高く下流側の改
質器54では改質率を高くすることができる。又、上記上
流側燃料電池Iのアノード3から改質に必要な水蒸気が
下流側改質器54に供給されることから、原料に供給する
改質用水蒸気の量を低減させることができて、S/C比を
小さくすることができることになる。このS/C比を小さ
くすると燃料電池のアノード入口で炭素析出が懸念され
るが、電池の運転温度を高くし炭素析出反応が起こりに
くいようにしている。
According to the practical example shown in FIG. 2, a plurality of reformers 30, 54
And the raw material gas is supplied from the upstream reformer 30 to the fuel cell I.
Flows through the anode 3 to the reformer 54 on the downstream side. In addition to the advantages obtained in the practical example shown in FIG. The reforming rate may be lower than that of the upstream reformer 54.Therefore, the heat source of the upstream reformer 30 uses another heat source besides utilizing the combustion heat of the downstream reformer 54 as shown in the figure. It is also possible to use it. Further, although a high reforming rate is required in the downstream reformer 54, hydrogen is generated by the reaction at the anode 3 of the fuel cell I on the upstream side.
H 2 is consumed and steam H 2 O required for reforming generated in the reaction
Is supplied to the reforming chamber 54a of the downstream reformer 54, and the reformer 54 burns unreacted components in the anode gas discharged from the anode 3 of the fuel cell II on the downstream side. Since this is used as the heat source, the reforming heating temperature is high, and the reforming rate can be increased in the reformer 54 on the downstream side. Further, since the steam required for reforming is supplied from the anode 3 of the upstream fuel cell I to the downstream reformer 54, the amount of reforming steam supplied to the raw material can be reduced, The S / C ratio can be reduced. If this S / C ratio is reduced, carbon deposition may occur at the anode inlet of the fuel cell. However, the operating temperature of the cell is increased to prevent the carbon deposition reaction from occurring.

第3図は本発明の別の実施例を示すもので、第2図に
示す実施例と同様に複数個の改質器30及び54と複数個の
燃料電池I及びIIを交互に設置して、上流側改質器30の
改質室30aと上流側燃料電池Iのアノード3と下流側改
質器54の改質室54aと下流側燃料電池IIのアノード3と
を直列に接続させた構成において、上流側燃料電池Iの
カソード2のカソードガス出口ライン59を上流側改質器
30の燃焼室30bに接続すると共に、該改質器30の燃焼室3
0bと下流側燃料電池IIのカソード2入口側とを排ガスラ
イン60にて接続したものであり、その他の構成は第2図
に示す実施例のものと同じであり、同一のものには同一
の符号が付してある。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. As in the embodiment shown in FIG. 2, a plurality of reformers 30 and 54 and a plurality of fuel cells I and II are alternately installed. A configuration in which the reforming chamber 30a of the upstream reformer 30, the anode 3 of the upstream fuel cell I, the reforming chamber 54a of the downstream reformer 54, and the anode 3 of the downstream fuel cell II are connected in series. , The cathode gas outlet line 59 of the cathode 2 of the upstream fuel cell I is connected to the upstream reformer
30 and the combustion chamber 3 of the reformer 30.
0b and the cathode 2 inlet side of the downstream fuel cell II are connected by an exhaust gas line 60, and the other configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG. The code is attached.

第3図に示す実施例によると、第2図に示す実施例で
得られる利点のほかに、上流側改質器30は下流側改質器
54に比較して改質率が低くてよいことから、上流側改質
器30の熱源に上流側の燃料電池Iのカソードガスの顕熱
を利用するようにして、該改質器30から排ガスを下流側
の燃料電池IIのカソード2に供給するようにしてあるの
で、上流側改質器30での改質に必要な熱源として、上流
側の燃料電池Iのカソードガスの顕熱を利用することに
より、改質のための加熱用燃料の低減化を図ることがで
きると同時に、燃料電池の冷却効果をもつカソードガス
が上流側改質器30を中間冷却器として冷却されてから下
流側の燃料電池IIのカソード2へ供給されることから、
前記各実施例における冷却器40を省略した上で前記各実
施例におけると同様の作用効果を奏し得られ、更に、こ
の実施例では、下流側改質器54の改質に要する熱量が少
ないので、加熱源を水蒸気発生に利用でき、蒸気発生量
が多くなって、回収蒸気量を増大させることができる。
According to the embodiment shown in FIG. 3, in addition to the advantages obtained in the embodiment shown in FIG.
Since the reforming rate may be lower than that in the case of 54, the sensible heat of the cathode gas of the upstream fuel cell I is used as the heat source of the upstream reformer 30 so that the exhaust gas Is supplied to the cathode 2 of the fuel cell II on the downstream side, so that the sensible heat of the cathode gas of the fuel cell I on the upstream side is used as a heat source required for reforming in the upstream reformer 30. By this, it is possible to reduce the heating fuel for reforming, and at the same time, the cathode gas having the cooling effect of the fuel cell is cooled using the upstream reformer 30 as an intermediate cooler, Since it is supplied to the cathode 2 of the fuel cell II,
After omitting the cooler 40 in each of the above-described embodiments, the same operation and effect as those in the above-described embodiments can be obtained.Furthermore, in this embodiment, since the amount of heat required for the reforming of the downstream reformer 54 is small, In addition, a heating source can be used for generating steam, and the amount of generated steam increases, so that the amount of recovered steam can be increased.

なお、本発明は、上記した実施例のみに限定されるも
のではなく、たとえば、複数個の燃料電池として2個の
燃料電池I,IIを示し、複数個の改質器として2個の改質
器30,54を示したが、これらを3個もしくはそれ以上設
置して直列に接続するようにしてもよく、又、第2図の
実施例において上流側改質器30の燃焼室30b入口側には
別の熱源を供給できるようにして、下流側改質器54の燃
焼室54bの出口側に排ガスライン44を接続するようにし
てもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更を加え得ることは勿論である。
Note that the present invention is not limited to only the above-described embodiment. For example, two fuel cells I and II are shown as a plurality of fuel cells, and two reformers are shown as a plurality of reformers. Although the reactors 30 and 54 are shown, three or more of them may be installed and connected in series. In the embodiment of FIG. 2, the inlet side of the combustion chamber 30b of the upstream reformer 30 is used. It may be possible to supply another heat source, and the exhaust gas line 44 may be connected to the outlet side of the combustion chamber 54b of the downstream reformer 54, as long as it does not deviate from the gist of the present invention. Of course, various changes can be made.

[発明の効果] 以上述べた如く、本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電
装置によれば、複数個の燃料電池と複数個の改質器を設
置して、上流側改質器の改質室、上流側燃料電池のアノ
ード、下流側改質器の改質室、下流側燃料電池のアノー
ドの順で直列に接続し、上流側改質器で改質された燃料
ガスを各アノードで順に利用した後、上記下流側改質器
の燃料に導入させるようにしてあるので、1つ1つの燃
料電池アノードでの燃料利用率を高くすることなくトー
タルとしての燃料利用率を高めることができて、発電端
効率を高めることができ、又、各電池セルを通過するア
ノードガス量は、燃料電池を並列配置した場合よりも直
列配置の方が増大するので、通常カソードガスに比較し
て流量が少なく流量配分の均一性が劣っているアノード
ガスの流量配分を改善することができ、更に、下流側の
燃料電池のアノードからのアノードガスとカソードから
のカソードガスの一部だけを改質器の燃焼室へ触媒燃焼
器を経て供給することにより、顕熱改質ができる。又、
燃料電池を直列配置にして、上流側と下流側のカソード
との間に冷却器を置く構成とすると、燃料電池の並列配
置の場合より各電池セルを通過させる場合のガス量のト
ータル量を減少できることから、このガス量の減少に伴
いガス中のCO2濃度が高くなって電池電圧を上げること
が可能となり、又、リサイクル用のカソードガスブロワ
の動力も削減できることになると共に、上記燃料電池の
並列配置におけるトータルのカソードガス量と同じ量の
カソードガス量を燃料電池の直列配置で流すようにすれ
ば、各電池セルを通過するカソードガス量を増大でき、
その結果、電池入口温度を高くできて入口出口の温度差
を小さくし電池の運転温度を高くすることができ、これ
に伴い電池電圧を高くできて効率の向上が図れると共
に、、改質に必要な水蒸気を低減させてS/C(水蒸気/
炭素)比を小さくすると、燃料電池アノード入口で炭素
析出反応が生じるおそれがあるが、上記電池の運転温度
を高くすることから炭素析出反応が生じにくく、S/C比
を小さくすることができ、アノードでの燃料濃度が高ま
り且つ蒸気消費量を減少し得てシステムの効率を高める
ことが可能となる。又、前記したように、上流側改質器
の改質室、上流側燃料電池のアノード、下流側改質器の
改質室、下流側燃料電池のアノードの順に原料ガスが流
れるようにすることにより、上流側改質器の改質率は低
くてよいので、改質用熱源として何でも使用できると共
に、上流側の燃料電池のアノード反応により水素が消費
され且つ反応で生成され水蒸気が下流側改質器に改質用
として供給されることになるので、該下流側改質器で改
質率を高くすることができ、且つ同時に改質用の水蒸気
量を減少できることから、S/C比を小さくすることがで
きる。更に、上流側の改質器の熱源として、上流側の燃
料電池のカソードガスの顕熱を利用するようにしたり、
下流側の改質器の燃焼室から排出された排ガスの顕熱を
利用するようにした構成とすることにより、改質器での
加熱用燃料の低減化を図ることができ、又、上流側の改
質器の燃焼室からの排ガスを下流側の燃焼電池のカソー
ドへ供給するようにした構成とすることにより、カソー
ドガスが上記改質器で冷却されることから、上流側及び
下流側のカソード間に設置する冷却器を省略して同様の
効果が得られるようにできる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the molten carbonate fuel cell power generator of the present invention, a plurality of fuel cells and a plurality of reformers are installed, and the reforming of the upstream reformer is performed. Chamber, the anode of the upstream fuel cell, the reforming chamber of the downstream reformer, and the anode of the downstream fuel cell are connected in series in this order, and the fuel gas reformed in the upstream reformer is sequentially turned on at each anode. After utilization, the fuel is introduced into the fuel of the downstream reformer, so that the fuel utilization as a whole can be increased without increasing the fuel utilization at each fuel cell anode. In addition, the efficiency of the power generation end can be increased, and the amount of anode gas passing through each battery cell is greater in a series arrangement than in a case where fuel cells are arranged in parallel. Anode gas with low uniformity of flow distribution By further supplying only a part of the anode gas from the anode of the downstream fuel cell and a part of the cathode gas from the cathode to the combustion chamber of the reformer through the catalytic combustor, Sensible heat reforming. or,
When the fuel cells are arranged in series and the cooler is placed between the upstream and downstream cathodes, the total amount of gas when passing through each battery cell is reduced compared to the case where the fuel cells are arranged in parallel. Since the amount of gas can be reduced, the concentration of CO 2 in the gas increases with the decrease in the amount of gas, so that the cell voltage can be increased.In addition, the power of the cathode gas blower for recycling can be reduced, and the fuel cell can be used. If the same amount of cathode gas as the total amount of cathode gas in the parallel arrangement is made to flow in the series arrangement of the fuel cells, the amount of cathode gas passing through each battery cell can be increased,
As a result, the battery inlet temperature can be increased, the temperature difference between the inlet and outlet can be reduced, and the operating temperature of the battery can be increased.Accordingly, the battery voltage can be increased, the efficiency can be improved, and the temperature required for reforming can be improved. S / C (steam /
If the (carbon) ratio is reduced, a carbon deposition reaction may occur at the fuel cell anode inlet, but the carbon deposition reaction is less likely to occur due to the higher operating temperature of the cell, and the S / C ratio can be reduced. The fuel concentration at the anode can be increased and the steam consumption can be reduced, thereby increasing the efficiency of the system. In addition, as described above, the source gas flows in the order of the reforming chamber of the upstream reformer, the anode of the upstream fuel cell, the reforming chamber of the downstream reformer, and the anode of the downstream fuel cell. As a result, the reforming rate of the upstream reformer may be low, so that anything can be used as a heat source for reforming, and hydrogen is consumed by the anode reaction of the upstream fuel cell and generated by the reaction, and steam is generated by the downstream reaction. Since it is supplied to the reformer for reforming, the reforming rate can be increased in the downstream reformer, and the amount of steam for reforming can be reduced at the same time. Can be smaller. Further, as a heat source of the upstream reformer, the sensible heat of the cathode gas of the upstream fuel cell may be used,
By using the sensible heat of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the downstream reformer, the heating fuel in the reformer can be reduced, and The exhaust gas from the combustion chamber of the reformer is configured to be supplied to the cathode of the downstream combustion cell, so that the cathode gas is cooled by the reformer. The same effect can be obtained by omitting the cooler provided between the cathodes.

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

第1図は本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の一実
施例の概略を示す系統図、第2図は本発明の他の実施例
の概略を示す系統図、第3図は本発明の更に他の実施例
の概略を示す系統図、第4図は燃料電池の各段セルでの
燃料流量配分の不均一の状態を示す図、第5図は1段の
セルでの燃料の流量配分を示す図、第6図は従来の天然
ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池発電システムの系統構成
の一例を示す概略図である。 I,II……溶融炭酸塩型燃料電池(燃料電池)、2……カ
ソード、3……アノード、30……上流側の改質器(改質
器)、30a……改質室、30b……燃焼室、31……燃料ガス
供給ライン、35……アノードガス出口ライン、37……空
気供給ライン、41……カソードガス出口ライン、42……
出口分岐ライン、43……リサイクル用カソードガスブロ
ワ、44……排ガスライン、45……蒸気過熱器、46……蒸
気発生器(蒸気発生装置)、47……改質用蒸気発生器
(蒸気発生装置)、53……水蒸気ライン、54……下流側
の改質器、54a……改質室、54b……燃焼室、55……アノ
ードガス出口ライン、57……燃料ガス供給ライン、58…
…ライン、60……排ガスライン、61……触媒燃焼器。
FIG. 1 is a system diagram showing an outline of an embodiment of a molten carbonate fuel cell power generator according to the present invention, FIG. 2 is a system diagram showing an outline of another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing still another embodiment of the fuel cell system, FIG. 4 is a diagram showing a non-uniform state of fuel flow distribution in each cell of the fuel cell, and FIG. 5 is a fuel flow in a single cell. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a system configuration of a conventional natural gas reforming molten carbonate fuel cell power generation system. I, II: molten carbonate fuel cell (fuel cell), 2: cathode, 3: anode, 30: upstream reformer (reformer), 30a: reforming chamber, 30b ... combustion chamber, 31 ... fuel gas supply line, 35 ... anode gas outlet line, 37 ... air supply line, 41 ... cathode gas outlet line, 42 ...
Outlet branch line, 43: Cathode gas blower for recycling, 44: Exhaust gas line, 45: Steam superheater, 46: Steam generator (steam generator), 47: Steam generator for reforming (steam generation) ), 53 ... steam line, 54 ... downstream reformer, 54a ... reforming chamber, 54b ... combustion chamber, 55 ... anode gas outlet line, 57 ... fuel gas supply line, 58 ...
... line, 60 ... exhaust gas line, 61 ... catalytic combustor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 弘正 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社東京第二工場内 (72)発明者 羽島 聡 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社東京第二工場内 (72)発明者 上松 宏▲吉▼ 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社東京第二工場内 (72)発明者 疋田 知士 神奈川県横浜市港北区日吉2丁目10番21 号 (72)発明者 篠崎 憲一 大阪府大阪市中央区平野4丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 中川 重人 愛知県東海市新宝町507―2 東邦瓦斯 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−149663(JP,A) 特開 昭63−126173(JP,A) 特開 平2−170368(JP,A) 特開 平1−105475(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 8/00 - 8/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiromasa Morimoto 3-1-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawa Shima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Tokyo Second Plant (72) Inventor Satoshi Hajima 3-Toyosu, Koto-ku, Tokyo No. 1-115, Ishikawa Shima-Harima Heavy Industries Co., Ltd., Tokyo No. 2 Factory (72) Inventor Hiroshi Agematsu 3-1-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawa Shima-Harima Heavy Industries Co., Ltd., Tokyo No. 2 Factory (72) Inventor Satoshi Hikita 2-10-21 Hiyoshi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Inventor Kenichi Shinozaki 4-1-2, Hirano, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Osaka Gas Co., Ltd. (72) Shigeru Nakagawa, inventor 507-1 Shinhocho, Tokai City, Aichi Prefecture Toho Gas Co., Ltd. (56) References JP-A-59-149663 (JP, A) JP-A-63-126173 (JP, A) JP-A-2-170368 ( P, A) JP flat 1-105475 (JP, A) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 6, DB name) H01M 8/00 - 8/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数個の溶融炭酸塩型燃料電池と複数の改
質器を設置して、上流側の改質器の改質室、上流側の燃
料電池のアノード、下流側の改質器の改質室、下流側の
燃料電池のアノードの順にガスが流れるよう直列に接続
し、且つ下流側の燃料電池のアノードとカソードの各出
口側のみを下流側の改質器の燃焼室に触媒燃焼器を介し
て接続し、更に、上記下流側の改質器の燃焼室の燃焼熱
を上流側の改質器の燃焼室の加熱源として用いるように
上流側及び下流側の各改質器の燃焼室同士をラインで接
続した構成を有することを特徴とする溶融炭酸塩型燃料
電池発電装置。
1. A plurality of molten carbonate fuel cells and a plurality of reformers are installed, a reforming chamber of an upstream reformer, an anode of an upstream fuel cell, and a downstream reformer. Are connected in series so that gas flows in the order of the reforming chamber and the anode of the downstream fuel cell, and only the respective outlets of the anode and cathode of the downstream fuel cell are connected to the combustion chamber of the downstream reformer. Connected via a combustor, and each of the upstream and downstream reformers so that the combustion heat of the combustion chamber of the downstream reformer is used as a heating source of the combustion chamber of the upstream reformer. Wherein the combustion chambers are connected by a line.
【請求項2】複数個の溶融炭酸塩型燃料電池と複数の改
質器を設置して、上流側の改質器の改質室、上流側の燃
料電池のアノード、下流側の改質器の改質室、下流側の
燃料電池のアノードの順にガスが流れるよう直列に接続
し、且つ上記上流側の燃料電池のカソードから排出され
たカソードガスを上流側の改質器の燃焼室へ導入させる
ようカソードガス出口ラインを接続すると共に、該上流
側の改質器の燃焼室から排出された排ガスを下流側の燃
料電池のカソードへ供給するよう排ガスラインを設け、
上記下流側の燃料電池のアノードとカソードの各出口側
のみを下流側の改質器の燃焼室に触媒燃焼器を介して接
続した構成を有することを特徴とする溶融炭酸塩型燃料
電池発電装置。
2. A plurality of molten carbonate fuel cells and a plurality of reformers are installed, a reforming chamber of an upstream reformer, an anode of an upstream fuel cell, and a downstream reformer. Are connected in series so that gas flows in the order of the reforming chamber and the anode of the downstream fuel cell, and the cathode gas discharged from the cathode of the upstream fuel cell is introduced into the combustion chamber of the upstream reformer. A cathode gas outlet line is connected so that the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the upstream reformer is supplied to the cathode of the downstream fuel cell, and an exhaust gas line is provided.
A molten carbonate fuel cell power generator having a configuration in which only the outlets of the anode and cathode of the downstream fuel cell are connected to the combustion chamber of the downstream reformer via a catalytic combustor. .
【請求項3】複数個の溶融炭酸塩型燃料電池と複数の改
質器を設置して、上流側の改質器の改質室、上流側の燃
焼電池のアノード、下流側の改質器の改質室、下流側の
燃焼電池のアノードの順にガスが流れるよう直列に接続
し、且つ上記上流側の燃焼電池のカソードガスを上流側
の改質器の燃焼室へ導入させるようカソードガス出口ラ
インを接続すると共に、該上流側の改質器の燃焼室から
排出された排ガスを下流側の燃焼電池のカソードへ供給
するよう排ガスラインを設け、上記下流側の燃焼電池の
アノードとカソードの各出口側のみを下流側の改質器の
燃焼室に触媒燃焼器を介して接続し、更に、下流側の改
質器の燃焼室の熱を水蒸気発生の熱源とするよう排ガス
ラインを蒸気発生装置に通すようにし、発生した水蒸気
の一部を原料改質用として上流側の改質器入口側へ供給
するよう水蒸気ラインを配してなる構成を有することを
特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。
3. A plurality of molten carbonate fuel cells and a plurality of reformers are installed, a reforming chamber of an upstream reformer, an anode of an upstream combustion cell, and a downstream reformer. The cathode gas outlet is connected in series so that the gas flows in the order of the reforming chamber and the anode of the downstream combustion cell, and the cathode gas of the upstream combustion cell is introduced into the combustion chamber of the upstream reformer. Along with connecting the lines, an exhaust gas line is provided so as to supply exhaust gas discharged from the combustion chamber of the upstream reformer to the cathode of the downstream combustion cell, and each of the anode and cathode of the downstream combustion cell is provided. Only the outlet side is connected to the combustion chamber of the downstream reformer via the catalytic combustor, and further, the exhaust gas line is connected to the steam generator so that the heat of the combustion chamber of the downstream reformer is used as a heat source for generating steam. Through steam, and part of the generated steam is reformed as raw material Molten carbonate fuel cell power plant characterized by having a disposing composed constituting steam line to supply the upstream to the reformer inlet side as.
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