JP3042751B2 - 改質装置の起動方法 - Google Patents
改質装置の起動方法Info
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池用改質装置の
起動方法に関する。より詳しくは、本発明は燃料電池発
電プラントの起動時昇温過程において熱交換器型改質器
を迅速に所定温度まで昇温する方法に関する。
起動方法に関する。より詳しくは、本発明は燃料電池発
電プラントの起動時昇温過程において熱交換器型改質器
を迅速に所定温度まで昇温する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電は、発電効率が高く環境に
対する影響が少ない発電方式として注目されている。燃
料電池は、原理的には、水素と酸素とをそれぞれ燃料極
（水素極あるいはアノードとも呼ばれる）および空気極
（酸素極あるいはカソードとも呼ばれる）に連続的に供
給し、両極間に電解質を配置することによって、両極に
接続した外部回路に直流の電流を取り出すものである。
対する影響が少ない発電方式として注目されている。燃
料電池は、原理的には、水素と酸素とをそれぞれ燃料極
（水素極あるいはアノードとも呼ばれる）および空気極
（酸素極あるいはカソードとも呼ばれる）に連続的に供
給し、両極間に電解質を配置することによって、両極に
接続した外部回路に直流の電流を取り出すものである。
【０００３】燃料電池には、電解質として何を用いるか
によって、アルカリ型（ＡＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦ
Ｃ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）などの方式がある。こ
れらはいずれも燃料極に水素（純水素又は粗製水素）を
供給する点では同じであるが、当該水素に二酸化炭素あ
るいは一酸化炭素の混入が許されるかどうかという点に
おいて相違する。すなわち、アルカリ型の場合には、二
酸化炭素は電解質である水酸化カリウムの機能を低下さ
せ、一酸化炭素は触媒として用いられている白金を被毒
させることから、いずれも燃料電池の性能を劣化させる
ことになり、混入は許されない。このため、この型では
実質的に純水素を燃料ガスとして用いなくてはならない
という難点がある。一方、リン酸型の場合には、一酸化
炭素はやはり触媒として用いられている白金を被毒させ
るので混入が許されないが、二酸化炭素の混入は問題な
いため、一酸化炭素を一酸化炭素変成器でスチームと反
応させて二酸化炭素及び水素に変えることにより、粗製
水素が使用可能である。さらに、溶融炭酸塩型の場合に
は、白金触媒を用いないためいずれの混入も全く問題な
いばかりか、一酸化炭素はアノードで生成される水分と
上記一酸化炭素変成反応により水素を発生するので燃料
としても有効に利用される。また、溶融炭酸塩型は作動
温度が約６５０℃の高温型燃料電池であるため、その排
熱を単に熱として供給するだけでなく、その高温の排熱
を利用してボトミングサイクルにおける発電を行うこと
ができるため、全体としての発電効率をきわめて高いも
のにすることができる。なお燃料電池としては、上記以
外にも高温型の固体電解質型（ＳＯＦＣ）や低温型の高
分子型（ＰＦＣ）などが知られており、それぞれ特徴を
持っているが基本的な原理は同じである。
によって、アルカリ型（ＡＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦ
Ｃ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）などの方式がある。こ
れらはいずれも燃料極に水素（純水素又は粗製水素）を
供給する点では同じであるが、当該水素に二酸化炭素あ
るいは一酸化炭素の混入が許されるかどうかという点に
おいて相違する。すなわち、アルカリ型の場合には、二
酸化炭素は電解質である水酸化カリウムの機能を低下さ
せ、一酸化炭素は触媒として用いられている白金を被毒
させることから、いずれも燃料電池の性能を劣化させる
ことになり、混入は許されない。このため、この型では
実質的に純水素を燃料ガスとして用いなくてはならない
という難点がある。一方、リン酸型の場合には、一酸化
炭素はやはり触媒として用いられている白金を被毒させ
るので混入が許されないが、二酸化炭素の混入は問題な
いため、一酸化炭素を一酸化炭素変成器でスチームと反
応させて二酸化炭素及び水素に変えることにより、粗製
水素が使用可能である。さらに、溶融炭酸塩型の場合に
は、白金触媒を用いないためいずれの混入も全く問題な
いばかりか、一酸化炭素はアノードで生成される水分と
上記一酸化炭素変成反応により水素を発生するので燃料
としても有効に利用される。また、溶融炭酸塩型は作動
温度が約６５０℃の高温型燃料電池であるため、その排
熱を単に熱として供給するだけでなく、その高温の排熱
を利用してボトミングサイクルにおける発電を行うこと
ができるため、全体としての発電効率をきわめて高いも
のにすることができる。なお燃料電池としては、上記以
外にも高温型の固体電解質型（ＳＯＦＣ）や低温型の高
分子型（ＰＦＣ）などが知られており、それぞれ特徴を
持っているが基本的な原理は同じである。
【０００４】リン酸型や溶融炭酸塩型燃料電池のアノー
ドに供給される粗製水素は、一般に天然ガス（主成分は
メタン）を原料としてこれにスチームを反応させて作
る。このときの反応はたとえば次式（１）または（２）
に従うと考えられる。 ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ2 （１） ＣＨ4 ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ４Ｈ2 （２） これらの反応は吸熱反応であり、通常は触媒の存在下に
６００℃〜１０００℃で行われる。上記反応を行わせる
装置が改質器であり、一般に触媒を充填した反応管（触
媒管）に原料ガス（天然ガスとスチーム）を流通させ、
バーナーまたは触媒燃焼により生成した高温の燃焼ガス
で触媒管外部から加熱する熱交換器型の構造になってい
る。燃焼させるガスとしては、通常、燃料電池のアノー
ド側からの排ガス（電池反応では供給されたすべての水
素を利用できるわけではないので未利用の水素が残って
いる）を利用するが、水素含有量が少なく発熱量が低い
場合には自燃させることが困難なので通常のバーナー燃
焼でなく触媒燃焼が用いられる。
ドに供給される粗製水素は、一般に天然ガス（主成分は
メタン）を原料としてこれにスチームを反応させて作
る。このときの反応はたとえば次式（１）または（２）
に従うと考えられる。 ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ2 （１） ＣＨ4 ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ４Ｈ2 （２） これらの反応は吸熱反応であり、通常は触媒の存在下に
６００℃〜１０００℃で行われる。上記反応を行わせる
装置が改質器であり、一般に触媒を充填した反応管（触
媒管）に原料ガス（天然ガスとスチーム）を流通させ、
バーナーまたは触媒燃焼により生成した高温の燃焼ガス
で触媒管外部から加熱する熱交換器型の構造になってい
る。燃焼させるガスとしては、通常、燃料電池のアノー
ド側からの排ガス（電池反応では供給されたすべての水
素を利用できるわけではないので未利用の水素が残って
いる）を利用するが、水素含有量が少なく発熱量が低い
場合には自燃させることが困難なので通常のバーナー燃
焼でなく触媒燃焼が用いられる。
【０００５】図１は溶融炭酸塩型燃料電池発電システム
のフロースキームの一例を示す。燃料電池本体１はカソ
ード１１、アノード１２及び溶融炭酸塩（炭酸カリウム
と炭酸リチウムの共融組成物）を含浸保持する電解質板
１３からなる。カソード１１には空気（酸素を含む）が
コンプレッサー３２により供給され、同時に燃焼排ガス
（二酸化炭素を含む）が改質器２から空気予熱器２３を
経て供給される。またアノード１２に供給される改質ガ
ス（水素を含む）は、脱硫器３１で硫黄分を除去された
原料天然ガスと排熱回収ボイラー３６で生成したスチー
ムとが、プロセスフィード予熱器４１を経た後、改質器
の触媒管２１内に導入され、そこで改質反応により製造
される。カソード１１からのカソード排ガス（未反応分
の酸素及び二酸化炭素を含む）は溶融炭酸塩ミスト除去
のためのＭＣスクラバー１４を通過した後、その一部が
カソード循環ブロワー１６によりカソードへ循環され、
残りはボトミングサイクル用の補助燃焼バーナー３３、
ガスタービン３４（ジェネレーター３５と直結してい
る）及び排熱回収ボイラー３６を経て排出される。一
方、アノード１２からのアノード排ガス（反応生成物の
スチーム及び二酸化炭素と未反応分の水素を含む）はＭ
Ｃスクラバー１５を通過し、次いでプロセスフィード予
熱器４１、ガス／ガス熱交換器４２及びガス冷却器４３
を通過して冷却され、セパレーター４４で水分が分離除
去された後（分離された水分は純水装置４６及び排熱回
収ボイラー３６を経て改質ガス製造用スチームとな
る）、アノード排ガスブロワー４５及びガス／ガス熱交
換器４２を経て触媒燃焼器２２に導入され、そこでコン
プレッサー３２から空気予熱器２３を経て供給される空
気と混合し燃焼して高温の燃焼ガスとなり、改質器２で
改質反応のための加熱用に用いられた後、さらに所定量
の空気と混合されて上記したように燃料電池１のカソー
ド１１にリサイクルされる。このようにアノード排ガス
は改質器における加熱用燃料として用いられ、未反応水
素が有効利用される。またアノード排ガス中には二酸化
炭素が含まれるため、特に溶融炭酸塩型の場合には、そ
の燃焼排ガスをさらにカソードにリサイクルすることに
よってカソード反応に必要な二酸化炭素を供給すること
ができる。
のフロースキームの一例を示す。燃料電池本体１はカソ
ード１１、アノード１２及び溶融炭酸塩（炭酸カリウム
と炭酸リチウムの共融組成物）を含浸保持する電解質板
１３からなる。カソード１１には空気（酸素を含む）が
コンプレッサー３２により供給され、同時に燃焼排ガス
（二酸化炭素を含む）が改質器２から空気予熱器２３を
経て供給される。またアノード１２に供給される改質ガ
ス（水素を含む）は、脱硫器３１で硫黄分を除去された
原料天然ガスと排熱回収ボイラー３６で生成したスチー
ムとが、プロセスフィード予熱器４１を経た後、改質器
の触媒管２１内に導入され、そこで改質反応により製造
される。カソード１１からのカソード排ガス（未反応分
の酸素及び二酸化炭素を含む）は溶融炭酸塩ミスト除去
のためのＭＣスクラバー１４を通過した後、その一部が
カソード循環ブロワー１６によりカソードへ循環され、
残りはボトミングサイクル用の補助燃焼バーナー３３、
ガスタービン３４（ジェネレーター３５と直結してい
る）及び排熱回収ボイラー３６を経て排出される。一
方、アノード１２からのアノード排ガス（反応生成物の
スチーム及び二酸化炭素と未反応分の水素を含む）はＭ
Ｃスクラバー１５を通過し、次いでプロセスフィード予
熱器４１、ガス／ガス熱交換器４２及びガス冷却器４３
を通過して冷却され、セパレーター４４で水分が分離除
去された後（分離された水分は純水装置４６及び排熱回
収ボイラー３６を経て改質ガス製造用スチームとな
る）、アノード排ガスブロワー４５及びガス／ガス熱交
換器４２を経て触媒燃焼器２２に導入され、そこでコン
プレッサー３２から空気予熱器２３を経て供給される空
気と混合し燃焼して高温の燃焼ガスとなり、改質器２で
改質反応のための加熱用に用いられた後、さらに所定量
の空気と混合されて上記したように燃料電池１のカソー
ド１１にリサイクルされる。このようにアノード排ガス
は改質器における加熱用燃料として用いられ、未反応水
素が有効利用される。またアノード排ガス中には二酸化
炭素が含まれるため、特に溶融炭酸塩型の場合には、そ
の燃焼排ガスをさらにカソードにリサイクルすることに
よってカソード反応に必要な二酸化炭素を供給すること
ができる。
【０００６】上記燃料電池発電システムを起動するため
には、燃料電池本体を所定の運転温度（約６５０℃）に
まで昇温するとともに、改質器を改質反応が可能な温度
まで昇温しなければならない。図１に示すような往復流
型（例えばバヨネット型）の触媒管を有する改質器の場
合には、一般に触媒管入口部Ａで３００℃、触媒管先端
部Ｂで７００℃というのが改質反応を開始するのに必要
な温度とされ、起動時においてはこの温度まで改質器を
迅速に昇温することが強く要望される。
には、燃料電池本体を所定の運転温度（約６５０℃）に
まで昇温するとともに、改質器を改質反応が可能な温度
まで昇温しなければならない。図１に示すような往復流
型（例えばバヨネット型）の触媒管を有する改質器の場
合には、一般に触媒管入口部Ａで３００℃、触媒管先端
部Ｂで７００℃というのが改質反応を開始するのに必要
な温度とされ、起動時においてはこの温度まで改質器を
迅速に昇温することが強く要望される。
【０００７】ここで、図１に即して従来の溶融炭酸塩型
燃料電池発電システムの起動時昇温過程を説明する。ま
ず窒素ガスを、アノード排ガスブロワー４５からガス／
ガス熱交換器４２、窒素ガス循環弁５１、プロセスフィ
ード予熱器４１、改質器触媒管２１、アノードバイパス
弁５２、プロセスフィード予熱器４１、ガス／ガス熱交
換器４２、ガス冷却器４３、セパレーター４４を経てア
ノード排ガスブロワー４５に戻る流路を通して循環させ
る。一方、天然ガスを脱硫器３１から天然ガス導入弁５
３を通して触媒燃焼器２２に導入し、空気をコンプレッ
サー３２から空気予熱器２３を通してやはり触媒燃焼器
２２に導入することにより、天然ガスを触媒燃焼させて
燃焼ガスを改質器２のシェル側に通す。この燃焼ガスは
改質器２から空気予熱器２３、カソード１１、ＭＣスク
ラバー１４、補助燃焼バーナー３３、ガスタービン３４
及び排熱回収ボイラーを経て排出される。かくして、燃
料電池本体やカソード／アノード排ガス系とともに、改
質器を中心とする燃料改質系が昇温される。
燃料電池発電システムの起動時昇温過程を説明する。ま
ず窒素ガスを、アノード排ガスブロワー４５からガス／
ガス熱交換器４２、窒素ガス循環弁５１、プロセスフィ
ード予熱器４１、改質器触媒管２１、アノードバイパス
弁５２、プロセスフィード予熱器４１、ガス／ガス熱交
換器４２、ガス冷却器４３、セパレーター４４を経てア
ノード排ガスブロワー４５に戻る流路を通して循環させ
る。一方、天然ガスを脱硫器３１から天然ガス導入弁５
３を通して触媒燃焼器２２に導入し、空気をコンプレッ
サー３２から空気予熱器２３を通してやはり触媒燃焼器
２２に導入することにより、天然ガスを触媒燃焼させて
燃焼ガスを改質器２のシェル側に通す。この燃焼ガスは
改質器２から空気予熱器２３、カソード１１、ＭＣスク
ラバー１４、補助燃焼バーナー３３、ガスタービン３４
及び排熱回収ボイラーを経て排出される。かくして、燃
料電池本体やカソード／アノード排ガス系とともに、改
質器を中心とする燃料改質系が昇温される。
【０００８】上記のように改質器の昇温に必要な熱は、
触媒燃焼器やバーナーなどの供熱装置で燃料ガスを空気
と混合して燃焼させ、その燃焼ガスを改質器のシェル側
に導入することにより供給する。このときの空気比（空
気／燃料ガスの混合比率）は通常運転時における燃焼ガ
ス温度を前提に当該供熱装置に対して設計された値であ
り、通常運転時においては触媒管内で改質反応（吸熱反
応）が生じていることを考慮して空気比（すなわち燃焼
ガスの温度及び流量）が設定されている。ところが、起
動時には未だ触媒管内には天然ガスは導入されておらず
従って改質反応も生じていないため、同一の条件では触
媒管（特に先端部）が過熱されることになるのである。
この過熱を防止するため、従来は触媒管先端部の温度が
設計温度に近付いた時点で燃焼量を下げて燃焼ガス流量
を絞っている。
触媒燃焼器やバーナーなどの供熱装置で燃料ガスを空気
と混合して燃焼させ、その燃焼ガスを改質器のシェル側
に導入することにより供給する。このときの空気比（空
気／燃料ガスの混合比率）は通常運転時における燃焼ガ
ス温度を前提に当該供熱装置に対して設計された値であ
り、通常運転時においては触媒管内で改質反応（吸熱反
応）が生じていることを考慮して空気比（すなわち燃焼
ガスの温度及び流量）が設定されている。ところが、起
動時には未だ触媒管内には天然ガスは導入されておらず
従って改質反応も生じていないため、同一の条件では触
媒管（特に先端部）が過熱されることになるのである。
この過熱を防止するため、従来は触媒管先端部の温度が
設計温度に近付いた時点で燃焼量を下げて燃焼ガス流量
を絞っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼ガ
ス流量を絞った場合には触媒管、改質器各部及び改質器
入出力系への伝熱量が減少するので、特に触媒管の入口
部がなかなか昇温しないという難点がある。
ス流量を絞った場合には触媒管、改質器各部及び改質器
入出力系への伝熱量が減少するので、特に触媒管の入口
部がなかなか昇温しないという難点がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、燃
焼量を下げる代わりに、改質器の起動工程初期には供熱
装置において通常運転時より高い空気比を採用して比較
的低温の燃焼ガスを大量に改質器に流すことにより、上
記難点を解決するものである。
焼量を下げる代わりに、改質器の起動工程初期には供熱
装置において通常運転時より高い空気比を採用して比較
的低温の燃焼ガスを大量に改質器に流すことにより、上
記難点を解決するものである。
【００１１】
【作用および実施例】従来の方法及び本発明の方法で改
質器を昇温した場合の、触媒管入口及び触媒管先端部の
温度の推移の例をそれぞれ図２及び図３に示す。従来の
方法で昇温した場合では、図２に示すように、当初空気
比を１．５とし、約１時間後に触媒管先端部温度が７０
０℃に達して燃焼量を下げた時点で空気比を設計値の２
に上げているが、実質的には一定の空気比で燃焼を行っ
ているといってよい。一方、本発明の方法で昇温した場
合では、図３に示すように、当初空気比を４．５とし、
約３０分ごとに段階的に空気比を下げ、最終的には設計
値の２に落としている。このときの触媒管の温度上昇の
様子をみてみると、従来の方法では触媒管先端部温度は
急激に上昇するが触媒管入口温度はなかなか上昇せず、
結局、天然ガスとスチームとを触媒管に導入して改質運
転を開始したのは昇温開始から３時間２０分ほど経過し
た時点である。これに対し、本発明の方法では触媒管先
端部と触媒管入口温度が同調して上昇し、約２時間で改
質運転を開始している。このように本発明の方法では、
改質器の起動工程の初期に比較的低温の燃焼ガスを大量
に流すことにより触媒管の先端部のみが集中的に加熱さ
れるのを防止し、触媒管各部の温度上昇を同調させて各
部がほぼ同時に所定温度に達するようにし、これにより
昇温に要する時間を短縮するのである。なお、起動工程
の終期において通常運転時の空気比に戻すのは、燃焼ガ
スの流量は落としても温度を上げることにより所定温度
への到達を早めるためである。
質器を昇温した場合の、触媒管入口及び触媒管先端部の
温度の推移の例をそれぞれ図２及び図３に示す。従来の
方法で昇温した場合では、図２に示すように、当初空気
比を１．５とし、約１時間後に触媒管先端部温度が７０
０℃に達して燃焼量を下げた時点で空気比を設計値の２
に上げているが、実質的には一定の空気比で燃焼を行っ
ているといってよい。一方、本発明の方法で昇温した場
合では、図３に示すように、当初空気比を４．５とし、
約３０分ごとに段階的に空気比を下げ、最終的には設計
値の２に落としている。このときの触媒管の温度上昇の
様子をみてみると、従来の方法では触媒管先端部温度は
急激に上昇するが触媒管入口温度はなかなか上昇せず、
結局、天然ガスとスチームとを触媒管に導入して改質運
転を開始したのは昇温開始から３時間２０分ほど経過し
た時点である。これに対し、本発明の方法では触媒管先
端部と触媒管入口温度が同調して上昇し、約２時間で改
質運転を開始している。このように本発明の方法では、
改質器の起動工程の初期に比較的低温の燃焼ガスを大量
に流すことにより触媒管の先端部のみが集中的に加熱さ
れるのを防止し、触媒管各部の温度上昇を同調させて各
部がほぼ同時に所定温度に達するようにし、これにより
昇温に要する時間を短縮するのである。なお、起動工程
の終期において通常運転時の空気比に戻すのは、燃焼ガ
スの流量は落としても温度を上げることにより所定温度
への到達を早めるためである。
【００１２】本発明の方法では、改質器の起動工程の初
期には供熱装置において通常運転時より高い空気比（当
初は通常時の２〜５倍）を採用する。ここでいう起動工
程とは供熱装置での燃焼を開始する時点から改質器の触
媒管に原料天然ガスとスチームを導入して改質反応を開
始する時点までの期間をいう。通常運転時より高い空気
比を採用する当該初期の期間は起動工程全体の２分の１
以上であることが好ましく、３分の２以上であることが
より好ましく、４分の３以上であることが最も好まし
い。また、起動工程の終期において通常運転時の空気比
に戻す場合には、その終期の期間は１０分以上でないと
効果が少ないが、４０分を超えないことが好ましい。な
お、図３に示すように起動工程の開始から終了までの間
に段階的に空気比を下げていくことは好適な態様であ
る。
期には供熱装置において通常運転時より高い空気比（当
初は通常時の２〜５倍）を採用する。ここでいう起動工
程とは供熱装置での燃焼を開始する時点から改質器の触
媒管に原料天然ガスとスチームを導入して改質反応を開
始する時点までの期間をいう。通常運転時より高い空気
比を採用する当該初期の期間は起動工程全体の２分の１
以上であることが好ましく、３分の２以上であることが
より好ましく、４分の３以上であることが最も好まし
い。また、起動工程の終期において通常運転時の空気比
に戻す場合には、その終期の期間は１０分以上でないと
効果が少ないが、４０分を超えないことが好ましい。な
お、図３に示すように起動工程の開始から終了までの間
に段階的に空気比を下げていくことは好適な態様であ
る。
【００１３】本発明において、供熱装置において通常運
転時よりも高い空気比を採用するということは、当該高
い空気比で燃焼させることを意味するのみならず、燃焼
自体は通常運転時の空気比で行い、燃焼ガスに所定量の
空気を混合することも含む意味である。その場合には、
供熱装置が広範囲の空気比での燃焼に対応する必要がな
くなるため、設計が容易になる。
転時よりも高い空気比を採用するということは、当該高
い空気比で燃焼させることを意味するのみならず、燃焼
自体は通常運転時の空気比で行い、燃焼ガスに所定量の
空気を混合することも含む意味である。その場合には、
供熱装置が広範囲の空気比での燃焼に対応する必要がな
くなるため、設計が容易になる。
【００１４】図１では改質器としてバヨネット型触媒管
のような往復流型の触媒管を有するものを用いている
が、本発明の方法で昇温する改質器は必ずしもこれに限
られるものではなく、供熱装置により生成した燃焼ガス
で触媒管を加熱する熱交換器型の改質器であれば各種の
ものに適用できる。また供熱装置としても、バーナーや
触媒燃焼器等の各種燃焼装置が採用できる。さらに供熱
装置で燃焼させるガスも、必ずしも天然ガスに限られる
ものではない。
のような往復流型の触媒管を有するものを用いている
が、本発明の方法で昇温する改質器は必ずしもこれに限
られるものではなく、供熱装置により生成した燃焼ガス
で触媒管を加熱する熱交換器型の改質器であれば各種の
ものに適用できる。また供熱装置としても、バーナーや
触媒燃焼器等の各種燃焼装置が採用できる。さらに供熱
装置で燃焼させるガスも、必ずしも天然ガスに限られる
ものではない。
【００１５】なお、本発明は改質器（並びにそれに付随
する燃料改質系の機器及び配管）の昇温方法に関するも
のであり、燃料電池本体の昇温との時間的関係あるいは
系統的関係は一応問わないものである。燃料電池本体の
昇温は燃料電池の形式によって作動温度が異なり、また
燃料改質系と燃料電池本体との間のシステムフローも異
なるため、改質器の昇温との関係を一律に論ずることは
できない。また溶融炭酸塩型に絞っても、図１に示すよ
うに改質器からの燃焼排ガスをそのまま燃料電池本体の
カソードに供給して燃料電池本体の昇温を同時に並行し
て行う場合もあれば、燃料電池本体の昇温は別途設けた
供熱装置を用いて行う場合もある。本発明の方法はそれ
らのいずれの場合にも適用可能である。
する燃料改質系の機器及び配管）の昇温方法に関するも
のであり、燃料電池本体の昇温との時間的関係あるいは
系統的関係は一応問わないものである。燃料電池本体の
昇温は燃料電池の形式によって作動温度が異なり、また
燃料改質系と燃料電池本体との間のシステムフローも異
なるため、改質器の昇温との関係を一律に論ずることは
できない。また溶融炭酸塩型に絞っても、図１に示すよ
うに改質器からの燃焼排ガスをそのまま燃料電池本体の
カソードに供給して燃料電池本体の昇温を同時に並行し
て行う場合もあれば、燃料電池本体の昇温は別途設けた
供熱装置を用いて行う場合もある。本発明の方法はそれ
らのいずれの場合にも適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、改質器触媒管及び改質
器入出力系（プロセスフィード予熱器、空気予熱器、出
口マニホールド等）の迅速な昇温を達成することができ
る。
器入出力系（プロセスフィード予熱器、空気予熱器、出
口マニホールド等）の迅速な昇温を達成することができ
る。
【図１】溶融炭酸塩型燃料電池発電システムのフロース
キームの例を示す。
キームの例を示す。
【図２】従来の方法による改質器の起動過程を示す。
【図３】本発明の方法による改質器の起動過程を示す。
１ 燃料電池 １１ カソード（空気極） １２ アノード（燃料極） １３ 電解質板 １４ ＭＣスクラバー １５ ＭＣスクラバー １６ カソード循環ブロワー ２ 改質器 ２１ 触媒管 ２２ 触媒燃焼器 ２３ 空気予熱器 ３１ 脱硫器 ３２ 空気コンプレッサー ３３ 補助燃焼バーナー ３４ ガスタービン ３５ ジェネレーター ３６ 排熱回収ボイラー ４１ プロセスフィード予熱器 ４２ ガス／ガス熱交換器 ４３ ガス冷却器 ４４ セパレーター ４５ アノード排ガスブロワー ４６ 純水装置 ５１ 窒素循環弁 ５２ アノードバイパス弁 ５３ 天然ガス導入弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−90305（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−349510（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−77421（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 3/38 H01M 8/04 H01M 8/06
Claims (12)
- 【請求項１】 加熱用燃焼ガスを供給する供熱装置を有
する燃料電池用熱交換器型改質器の起動方法において、
起動工程の初期には該供熱装置において通常運転時より
高い空気比を採用することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 起動工程の終期には通常運転時の空気比
を採用する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 該起動工程の初期が起動工程全体の２分
の１以上の期間である請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 該起動工程の初期が起動工程全体の３分
の２以上の期間である請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 該起動工程の初期が起動工程全体の４分
の３以上の期間である請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 該起動工程の終期が１０分以上である請
求項２記載の方法。 - 【請求項７】 該起動工程の終期が４０分以下である請
求項６記載の方法。 - 【請求項８】 該起動工程の開始から終了までの間に空
気比を段階的に下げていく請求項１乃至７のいずれか記
載の方法。 - 【請求項９】 該空気比で供熱装置での燃焼を行わせる
請求項１乃至８のいずれか記載の方法。 - 【請求項１０】 該空気比より低い空気比で供熱装置で
の燃焼を行わせ、燃焼ガスに空気を混合して結果的に該
空気比に設定する請求項１乃至８のいずれか記載の方
法。 - 【請求項１１】 該供熱装置が触媒燃焼器である請求項
１乃至１０のいずれか記載の方法。 - 【請求項１２】 該燃料電池が溶融炭酸塩型である請求
項１乃至１１のいずれか記載の方法。
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| JP6060570A JP3042751B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 改質装置の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6060570A JP3042751B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 改質装置の起動方法 |
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|---|---|
| JPH07267604A JPH07267604A (ja) | 1995-10-17 |
| JP3042751B2 true JP3042751B2 (ja) | 2000-05-22 |
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ID=13146058
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP6060570A Expired - Fee Related JP3042751B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 改質装置の起動方法 |
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| Country | Link |
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| JP4975259B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2012-07-11 | パナソニック株式会社 | 燃料電池発電装置、燃料電池発電装置の運転方法、プログラム、および記録媒体 |
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-
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- 1994-03-30 JP JP6060570A patent/JP3042751B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07267604A (ja) | 1995-10-17 |
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