【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プラントを緊急停止する時に燃料電池に異常差圧を生じさせないようにした溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融炭酸塩型の燃料電池は、高効率で環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴を有しており、水力、火力、原子力に続く発電システムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究が進められている。
【０００３】
図４は天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の一例を示す図である。図示するように、発電設備は、天然ガスと水蒸気とを混合した燃料ガス１を水素を含むアノードガス２に改質する改質器３と、酸素を含むカソードガス４と前記アノードガス２とから発電する燃料電池５とを一般に備えており、改質器３で作られたアノードガス２は燃料電池５のアノードＡｎに供給され、燃料電池５内でその大部分を消費してアノード排ガス６となり、アノード排ガスライン７により燃焼用ガスとして改質器３の燃焼室Ｃｏに供給される。なお、燃料電池５は格納容器８に格納され可燃性ガス等の外部への漏洩を防止して安全性を高めている。
【０００４】
改質器３は燃料電池５を出たアノード排ガス６中の可燃成分（水素、一酸化炭素、メタン等）とカソード排ガス９の一部とで燃焼して高温の燃焼排ガス１０を生成する燃焼室Ｃｏと、内部に改質触媒が充填されていて燃焼室Ｃｏからの伝熱により燃料ガス１を改質する改質室Ｒｅとからなっており、改質室Ｒｅで改質された水素を含む高温のアノードガス２は、燃料加熱器１１を通り冷却されて燃料電池５のアノードＡｎに供給される。一方放熱により温度の下がった燃焼排ガス１０は排ガス供給ライン１２を通り空気予熱器１３で冷却され、凝縮器１４及び気水分離ドラム１５により水分が除去され、低温ブロワ１６により加圧され、空気１７と混合し、空気予熱器１３により加熱され、カソード循環ライン１８に入る。また、気水分離ドラム１５の出口には、燃焼排ガス１０の圧力が高い時に開く安全弁１９及び排ガス処理装置２０が接続されている。
【０００５】
カソードガス４は、燃料電池５のカソードＣａで一部が反応して高温のカソード排ガス９となり、カソード排ガスライン３４により空気１７を圧縮するタービン圧縮機２１に導かれて動力を回収した後、さらに排熱回収のため蒸気発生器２２で水蒸気を発生して系外に排出される。この水蒸気２３は蒸気ライン２４により燃料ガス供給ライン２５に送られ原料ブロワ２７から送られてくる原料ガス２６と混合して燃料ガス１となり改質器３に供給される。
【０００６】
前記燃料電池５のカソード排ガス９の一部は、カソード循環ライン１８により前記空気予熱器１３からの空気と合流して高温ブロワ２８により、カソードガス４として燃料電池５のカソードＣａに循環供給される。
【０００７】
また、タービン圧縮機２１の空気圧縮機Ｃで圧縮された空気１７は低温ブロワ１６の出口で燃焼排ガス１０と合流する。タービン圧縮機２１には空気ブロワ２９を有するバイパスライン３０が設けられており、タービン圧縮機２１の容量が不足した時のバックアップに使用される。
【０００８】
即ち、上記空気ブロワ２９は、図５に示すように、燃料電池５の起動時を含む低負荷運転時等のタービン圧縮機２１に送られるカソード排ガス９の流量が少ない時にも空気１７の要求量を満たすために、空気圧縮機Ｃの不足分を補うように作動させるものであり、よって空気ブロワ２９は起動と停止を繰り返すように運転されている。従って、前記空気ブロワ２９は、他の低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８に指示されている運転指令４２とは別に図示しない運転制御装置からの低負荷時運転指令４３によって制御されるようになっている。
【０００９】
図４において、原料ブロワ２７の出口には燃料供給弁３１が設けてあり、該燃料供給弁３１の出口にはＮ２供給弁３２を備えたＮ２ガスパージライン３３が接続されている。また、前記格納容器８には、低温ブロワ１６出口の排ガスが排ガス供給ライン３５を介して供給されており、また格納容器８は戻りライン３６を介してカソード循環ライン１８に接続されて、格納容器８内が所定の圧力に保持されるようになっている。
【００１０】
プラント稼動中は燃料供給弁３１は開となり、原料ブロワ２７により原料ガス２６が供給され、蒸気ライン２４から供給される水蒸気２３と混合して燃料ガス１となって改質器３の改質室Ｒｅに供給されている。なお、原料ガス２６としては天然ガスなどが用いられる。
【００１１】
溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置では、保護インターロック作動によるプラントの緊急停止指令が出されると、低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８、空気ブロワ２９の全てが直ちに停止されるようになっており、そしてプラント緊急停止指令が出されると、燃料供給弁３１は閉となり、配管及び改質器３の改質室Ｒｅ内をＮ２パージするためＮ２供給弁３２が開となりＮ２ガスがＮ２ガスパージライン３３により供給されるようになっている。
【００１２】
溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置では、差圧によるガスの漏洩によって高価な燃料電池５が破損する危険があり、そのために、燃料電池５のアノードＡｎ側とカソードＣａ側との間の差圧及びアノードＡｎ側と格納容器８内と間の差圧を許容値内に制御する必要がある。
【００１３】
図６は保護インターロック回路の一例を示すもので、燃料電池５のアノードＡｎ側とカソードＣａ側の差圧が許容値より大となった時、或いは格納容器８内とアノードＡｎ側との差圧が許容値より大となった時、及び燃料電池５の出口温度が設定温度より高くなった時、或いはその他のプラント緊急停止項目の何れかが生じた時は、プラント緊急停止指令３７が発せられるようになっており、且つプラント緊急停止指令３７が発せられると、ディレイタイマー３８とワイプアウト３９の組合わせにより、緊急停止指令４０を一定時間出力し、その後その緊急停止指令４０をクリアーにして、プラントの起動（ＯＮ作動）が可能な状態に復帰させるようにした停止指令回路４１を備えている。該停止指令回路４１からの緊急停止指令４０は、前記低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８、空気ブロワ２９の夫々に送られて、それらを同時に停止させるようにしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前記溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置では、図４に太い実線で示すように、燃料電池５のカソードＣａから出たカソード排ガス９が、タービン圧縮機２１に導かれて圧力を開放されるまでのカソード排ガスライン３４の長さは比較的短く、しかもカソード排ガス９の流量が多いためにカソード排ガスライン３４は大径となっている。
【００１５】
このため、緊急停止指令により高温ブロワ２８が停止されると、大径のカソード排ガスライン３４によりカソード排ガス９が直ちにタービン圧縮機２１に開放され、これにより燃料電池５のカソードＣａ側の圧力は直ちに低下する。また、プラント停止時には、低温ブロワ１６の停止と、カソード排ガス９の圧力低下により、格納容器８内の圧力も直ちに低下することになる。
【００１６】
一方、原料ブロワ２７が停止されて燃料供給弁３１が閉じられても、燃料ガス供給ライン２５内に残っている燃料ガス１は改質が行われて、所定の間アノードガス２が燃料電池５に供給され続けることになり、更に図４に破線で示すように、燃料電池５から出たアノード排ガス６は、アノード排ガスライン７を介して改質器３に導かれて燃焼により燃焼排ガス１０となり、更に排ガス供給ライン１２により、空気予熱器１３、凝縮器１４を介して気水分離ドラム１５に開放されるまでの距離が長く、しかも前記排ガス供給ライン１２を流れる燃焼排ガス１０は前記カソード排ガス９と比較して流量が少ないために小径となっている。
【００１７】
このために、プラント緊急停止指令３７が出て原料ブロワ２７が停止されても、燃料電池５に供給されるアノードガス２の流量が減少し、これにより燃料電池５から改質器３に供給されるアノード排ガス６の流量が減少し、更に改質器３から出た燃焼排ガス１０が気水分離ドラム１５に開放されて初めて圧力が低下するようになっているために、前記燃料電池５のアノードＡｎ側の圧力が低下するまでに長い時間が掛ってしまう。
【００１８】
この様に、プラント緊急停止時に、カソード排ガスライン３４のカソード排ガス９の圧力、及び格納容器８内の圧力は急速に低下するのに対して、アノード排ガスライン７のアノード排ガス６の圧力はなかなか低下せず、このために燃料電池５のアノードＡｎ側とカソードＣａ側との間の差圧、及び格納容器８内とアノードＡｎ側との間の差圧が許容値を超えてしまう危険を有していた。
【００１９】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、プラント緊急停止時における燃料電池のアノード側とカソード側との間及びアノード側と格納容器内との間の差圧を許容値内に保持することができるようにした溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の運転方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになしたもので、原料ブロワ２７からの原料ガス２６に水蒸気２３を加えた燃料ガス１を改質器３の改質室Ｒｅに導いて改質させ、改質した水素を含むアノードガス２を燃料電池５のアノードＡｎに供給すると共に、カソードガス４を燃料電池５のカソードＣａに供給することにより発電を行い、前記カソードＣａからのカソード排ガス９をタービン圧縮機２１のタービンＴに導き、また前記カソード排ガス９の一部を前記アノードＡｎからのアノード排ガス６と共に改質器３の燃焼室Ｃｏに導いて燃焼させることにより改質の熱源とし、改質器３からの燃焼排ガス１０を空気予熱器１３、凝縮器１４を介して気水分離ドラム１５に導き、タービン圧縮機２１における空気圧縮機Ｃと空気ブロワ２９からの空気１７を、前記気水分離ドラム１５を経て低温ブロワ１６により昇圧された燃焼排ガス１０及び前記カソード排ガス９の一部と共に、カソード循環ライン１８を介して高温ブロワ２８によりカソードガス４として燃料電池５のカソードＣａに供給し、更に低温ブロワ１６出口の排ガスの一部を格納容器８に導いて前記カソード循環ライン１８に戻すようにしている溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の運転方法であって、燃料電池５の通常運転時に前記空気ブロワ２９を所定の低速回転で運転しておき、プラント緊急停止指令３７の発生時に、低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８は直ちに停止させるが、前記空気ブロワ２９の回転は所定時間継続させて、燃料電池５のカソードＣａ側の急速な圧力低下を防止した後、空気ブロワ２９の回転を停止することを特徴とする溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の運転方法、に係るものである。
【００２１】
【作用】
燃料電池５の通常運転時、空気ブロワ２９を所定の低速回転で運転しておき、プラント緊急停止指令３７の発生時に、低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８は直ちに停止させるが、空気ブロワ２９は所定時間運転を継続させ、燃料電池５のカソードＣａ側の急速な圧力低下を防止し、プラント停止によりゆっくり圧力が低下するアノードＡｎ側の圧力に対して、空気ブロワ２９の回転を停止しても、アノードＡｎ側とカソードＣａ側及び格納容器８内との間の差圧が許容値内に保持できる状態になってから、空気ブロワ２９の回転を停止して、大きな差圧が発生することにより燃料電池５が損傷するのを防止する。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明を適用する溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の一例を示したものであり、図４と同一物には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
本発明を適用する溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置は、前記図１に示すように、原料ブロワ２７からの原料ガス２６に水蒸気２３を加えた燃料ガス１を改質器３に導いて改質させ、改質した水素を含むアノードガス２を燃料電池５のアノードＡｎに供給すると共に、カソードガス４を燃料電池５のカソードＣａに供給することにより発電を行うようにしている。
【００２５】
前記カソードＣａからのカソード排ガス９は、タービン圧縮機２１のタービンＴに導き、また前記カソード排ガス９の一部は前記アノードＡｎからのアノード排ガス６と共に改質器３の燃焼室Ｃｏに導いて燃焼させることにより改質の際の熱源としている。
【００２６】
改質器３の燃焼室Ｃｏからの燃焼排ガス１０は、空気予熱器１３、凝縮器１４を介して気水分離ドラム１５に導き、タービン圧縮機２１における空気圧縮機Ｃと空気ブロワ２９からの空気１７を、前記気水分離ドラム１５からの排ガスと共に、前記カソード排ガス９の循環を行うカソード循環ライン１８に導き、高温ブロワ２８によりカソードガス４として燃料電池５のカソードＣａに供給するようにしている。
【００２７】
上記構成を有した溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置において、前記空気ブロワ２９に、図２に示すように、定常運転時も所定の低速回転を行って所定の空気量Ｌ（例えば最大負荷時の全空気要求量の１０〜３０％程度）を供給し、これにより空気圧縮機Ｃの回転による空気との和によって要求量が達成されるように回転を制御する、常時運転指令４４を入力するようにしている。
【００２８】
また、図３に示す保護インターロック回路を設ける。図３の保護インターロック回路は、図６に示した従来装置と同様に、燃料電池５のアノードＡｎ側とカソードＣａ側の差圧が許容値より大となった時、或いは格納容器８内とアノードＡｎ側との差圧が許容値より大となった時、及び燃料電池５の出口温度が設定温度より高くなった時、或いはその他のプラント緊急停止項目の何れかが生じた時は、プラント緊急停止指令３７が発せられるようになっており、且つプラント緊急停止指令３７が発せられると、ディレイタイマー３８とワイプアウト３９の組合わせにより、緊急停止指令４０を一定時間出力し、その後その緊急停止指令４０をクリアーにして、プラントの起動（ＯＮ作動）が可能な状態に復帰させるようにした停止指令回路４１を備えている。
【００２９】
そして図３においては、前記停止指令回路４１からの緊急停止指令４０は、前記低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８の夫々に送られて、それらを同時に停止させるようになっている。
【００３０】
一方、前記プラント緊急停止指令３７をタイマー４５に導き、更に該タイマー４５を、ディレイタイマー３８とワイプアウト３９を組合わせた前記とは別の停止指令回路４６に接続し、該停止指令回路４６からの空気ブロワ停止指令４７を空気ブロワ２９に導くようにした停止遅延回路４８を備える。
【００３１】
次に上記実施例の作用を説明する。
【００３２】
燃料電池５の通常運転時は、空気ブロワ２９を常時運転指令４４により常に低速で運転するようにして、図２に示すように空気圧縮機Ｃと空気ブロワ２９との両者で空気１７の要求量を保持させるようにする。
【００３３】
プラント緊急停止指令３７の発生時には、図３に示すように停止指令回路４１からの緊急停止指令４０によって低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８は直ちに停止される。
【００３４】
一方、前記プラント緊急停止指令３７は停止遅延回路４８にも導かれるが、停止遅延回路４８にはタイマー４５が備えられているので、前記プラント緊急停止指令３７が発せられても所定の時間だけ前記プラント緊急停止指令３７の出力が停止され、これにより空気ブロワ２９は回転が継続される。前記タイマー４５に設定された時間経過後に、前記プラント緊急停止指令３７が停止指令回路４６に出され、これにより空気ブロワ停止指令４７が空気ブロワ２９に出力されて空気ブロワ２９の回転が停止される。
【００３５】
前記したように、前記プラント緊急停止指令３７の発生後、空気ブロワ２９の運転を所定時間継続させることにより、プラント停止時に燃料電池５のカソードＣａ側の圧力が急速に低下するのを防止することができる。この時、プラント停止によってゆっくり圧力が低下するアノードＡｎ側の圧力に対して、空気ブロワ２９の回転を停止しても、アノードＡｎ側とカソードＣａ側及び格納容器８内との差圧が許容値内に保持できる状態になるまでの所要時間を予め求めておき、この時間を前記タイマー４５に設定しておくことにより、大きな差圧の発生により燃料電池５が損傷するのを防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は燃料電池５の通常運転時、空気ブロワ２９を所定の低速回転で運転しておき、プラント緊急停止指令３７の発生時に、低温ブロワ１６、原料ブロワ２７、高温ブロワ２８は直ちに停止させるが、空気ブロワ２９は所定時間運転を継続させ、燃料電池５のカソードＣａ側の急速な圧力低下を防止し、プラント停止によりゆっくり圧力が低下するアノードＡｎ側の圧力に対して、空気ブロワ２９の回転を停止しても、アノードＡｎ側とカソードＣａ側及び格納容器８内との間の差圧が許容値内に保持できる状態になってから、空気ブロワ２９の回転を停止するようにしているので、プラント緊急停止時に大きな差圧が発生することによって燃料電池５が損傷する問題を防止できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の全体構成図である。
【図２】本発明における空気ブロワの運転方法を示す線図である。
【図３】本発明に用いる保護インターロック回路の一例を示す回路図である。
【図４】従来の溶融炭酸塩型の燃料電池発電装置の全体構成図である。
【図５】従来の空気ブロワの運転方法を示す線図である。
【図６】従来の保護インターロック回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 燃料ガス
２ アノードガス
３ 改質器
４ カソードガス
５ 燃料電池
６ アノード排ガス
８ 格納容器
９ カソード排ガス
１０ 燃焼排ガス
１３ 空気予熱器
１４ 凝縮器
１５ 気水分離ドラム
１６ 低温ブロワ
１７ 空気
１８ カソード循環ライン
２１ タービン圧縮機
２３ 水蒸気
２６ 原料ガス
２７ 原料ブロワ
２８ 高温ブロワ
２９ 空気ブロワ
３７ プラント緊急停止指令
Ａｎ アノード
Ｃａ カソード
Ｒｅ 改質室
Ｃｏ 燃焼室
Ｃ 空気圧縮機
Ｔ タービン[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for operating a molten carbonate type fuel cell power generator that prevents an abnormal differential pressure from being generated in a fuel cell when an emergency shutdown of a plant is performed.
[0002]
[Prior art]
Molten carbonate fuel cells have features that are not found in conventional power generation equipment, such as high efficiency and low environmental impact.They have attracted attention as a power generation system following hydro, thermal and nuclear power plants. Intensive research is being conducted in each country.
[0003]
FIG. 4 is a diagram showing an example of a molten carbonate fuel cell power generator using natural gas as fuel. As shown in the figure, the power generation equipment includes a reformer 3 for reforming a fuel gas 1 in which natural gas and steam are mixed into an anode gas 2 containing hydrogen, a cathode gas 4 containing oxygen, and the anode gas 2. The fuel cell 5 generally includes a fuel cell 5 for generating electric power. The anode gas 2 produced by the reformer 3 is supplied to the anode An of the fuel cell 5, and most of the anode gas 2 is consumed in the fuel cell 5 to become the anode exhaust gas 6. Is supplied to the combustion chamber Co of the reformer 3 as combustion gas by the anode exhaust gas line 7. The fuel cell 5 is housed in the storage container 8 to prevent flammable gas and the like from leaking to the outside to enhance safety.
[0004]
The reformer 3 burns combustible components (hydrogen, carbon monoxide, methane, etc.) in the anode exhaust gas 6 exiting the fuel cell 5 and a part of the cathode exhaust gas 9 to generate a high-temperature combustion exhaust gas 10. Co and a reforming chamber Re filled with a reforming catalyst and reforming the fuel gas 1 by heat transfer from the combustion chamber Co, including hydrogen reformed in the reforming chamber Re. The high-temperature anode gas 2 is cooled through the fuel heater 11 and supplied to the anode An of the fuel cell 5. On the other hand, the combustion exhaust gas 10 whose temperature has been lowered by the heat release passes through an exhaust gas supply line 12, is cooled by an air preheater 13, water is removed by a condenser 14 and a water / water separation drum 15, and is pressurized by a low temperature blower 16, And heated by the air preheater 13 and enters the cathode circulation line 18. A safety valve 19 and an exhaust gas treatment device 20 that open when the pressure of the combustion exhaust gas 10 is high are connected to the outlet of the steam separator 15.
[0005]
The cathode gas 4 partially reacts with the cathode Ca of the fuel cell 5 to become a high-temperature cathode exhaust gas 9, and is guided to the turbine compressor 21 that compresses the air 17 by the cathode exhaust gas line 34 to recover power. Steam is generated by the steam generator 22 for exhaust heat recovery and is discharged out of the system. The steam 23 is sent to the fuel gas supply line 25 by the steam line 24 and mixed with the source gas 26 sent from the source blower 27 to become the fuel gas 1 and supplied to the reformer 3.
[0006]
A part of the cathode exhaust gas 9 of the fuel cell 5 joins the air from the air preheater 13 through the cathode circulation line 18 and is circulated and supplied to the cathode Ca of the fuel cell 5 as the cathode gas 4 by the high-temperature blower 28. .
[0007]
Further, the air 17 compressed by the air compressor C of the turbine compressor 21 joins the combustion exhaust gas 10 at the outlet of the low-temperature blower 16. The turbine compressor 21 is provided with a bypass line 30 having an air blower 29, and is used as a backup when the capacity of the turbine compressor 21 becomes insufficient.
[0008]
That is, as shown in FIG. 5, even when the flow rate of the cathode exhaust gas 9 sent to the turbine compressor 21 is small, such as during a low load operation including the start-up of the fuel cell 5, the required amount of the air 17 In order to satisfy the above condition, the air compressor C is operated so as to compensate for the shortage, so that the air blower 29 is operated so as to be repeatedly started and stopped. Therefore, the air blower 29 is controlled by a low load operation command 43 from an operation control device (not shown) separately from the operation command 42 instructed by the other low temperature blower 16, the raw material blower 27, and the high temperature blower 28. It has become.
[0009]
4, the outlet of the raw material blower 27 is provided with a fuel supply valve 31, N 2 gas purge line 33 having a N 2 supply valve 32 to the outlet of the fuel supply valve 31 is connected. The exhaust gas at the outlet of the low-temperature blower 16 is supplied to the containment vessel 8 through an exhaust gas supply line 35, and the containment vessel 8 is connected to the cathode circulation line 18 via a return line 36, 8 is maintained at a predetermined pressure.
[0010]
During the operation of the plant, the fuel supply valve 31 is opened, and the raw material gas 26 is supplied by the raw material blower 27, mixed with the steam 23 supplied from the steam line 24 to become the fuel gas 1, and becomes the fuel gas 1, the reforming chamber of the reformer 3. Supplied to Re. It should be noted that natural gas or the like is used as the source gas 26.
[0011]
In the molten carbonate type fuel cell power generator, when a plant emergency stop command is issued by the protection interlock operation, all of the low temperature blower 16, the raw material blower 27, the high temperature blower 28, and the air blower 29 are immediately stopped. it is, and when the plant emergency stop command is issued, the fuel supply valve 31 is closed, N 2 supply valve 32 for N 2 purge piping and the reformer 3 of the reforming chamber Re is opened N 2 Gas is supplied by an N 2 gas purge line 33.
[0012]
In the molten carbonate fuel cell power generator, there is a risk that the expensive fuel cell 5 may be damaged due to gas leakage due to the differential pressure, and therefore, the differential pressure between the anode An side and the cathode Ca side of the fuel cell 5 In addition, it is necessary to control the pressure difference between the anode An side and the inside of the storage container 8 within an allowable value.
[0013]
FIG. 6 shows an example of the protection interlock circuit. When the pressure difference between the anode An side and the cathode Ca side of the fuel cell 5 becomes larger than an allowable value, or the difference between the inside of the storage container 8 and the anode An side. When the pressure becomes larger than the allowable value, when the outlet temperature of the fuel cell 5 becomes higher than the set temperature, or when any other plant emergency stop item occurs, the plant emergency stop command 37 is issued. When a plant emergency stop command 37 is issued, an emergency stop command 40 is output for a fixed time by a combination of the delay timer 38 and the wipe-out 39, and then the emergency stop command 40 is cleared. And a stop command circuit 41 for returning the plant to a state where it can be started (ON operation). The emergency stop command 40 from the stop command circuit 41 is sent to each of the low-temperature blower 16, the raw material blower 27, the high-temperature blower 28, and the air blower 29 to stop them at the same time.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the molten carbonate fuel cell power generator, as shown by the thick solid line in FIG. 4, the cathode exhaust gas 9 discharged from the cathode Ca of the fuel cell 5 is guided to the turbine compressor 21 until the pressure is released. The length of the cathode exhaust gas line 34 is relatively short, and the cathode exhaust gas line 34 has a large diameter because the flow rate of the cathode exhaust gas 9 is large.
[0015]
Therefore, when the high-temperature blower 28 is stopped by the emergency stop command, the cathode exhaust gas 9 is immediately opened to the turbine compressor 21 by the large-diameter cathode exhaust line 34, whereby the pressure on the cathode Ca side of the fuel cell 5 is immediately increased. descend. When the plant is stopped, the pressure in the containment vessel 8 is immediately reduced due to the stoppage of the low-temperature blower 16 and the decrease in the pressure of the cathode exhaust gas 9.
[0016]
On the other hand, even if the raw material blower 27 is stopped and the fuel supply valve 31 is closed, the fuel gas 1 remaining in the fuel gas supply line 25 is reformed, and the anode gas 2 remains in the fuel cell 5 for a predetermined time. The anode exhaust gas 6 discharged from the fuel cell 5 is guided to the reformer 3 through the anode exhaust gas line 7 to become the combustion exhaust gas 10 by combustion, as shown by the broken line in FIG. Further, the exhaust gas supply line 12 has a long distance until the exhaust gas is opened to the steam separator 15 via the air preheater 13 and the condenser 14, and the combustion exhaust gas 10 flowing through the exhaust gas supply line 12 is the cathode exhaust gas 9. The diameter is smaller because the flow rate is smaller than that of.
[0017]
For this reason, even if the plant emergency stop command 37 is issued and the raw material blower 27 is stopped, the flow rate of the anode gas 2 supplied to the fuel cell 5 decreases, and the anode gas 2 is supplied from the fuel cell 5 to the reformer 3. Since the flow rate of the anode exhaust gas 6 is reduced and the pressure of the fuel exhaust gas 10 discharged from the reformer 3 is reduced only after the exhaust gas is released to the steam separator 15, the anode of the fuel cell 5 is reduced. It takes a long time until the pressure on the An side decreases.
[0018]
As described above, at the time of the emergency stop of the plant, the pressure of the cathode exhaust gas 9 in the cathode exhaust gas line 34 and the pressure in the containment vessel 8 rapidly decrease, while the pressure of the anode exhaust gas 6 in the anode exhaust gas line 7 decreases. Therefore, there is a danger that the differential pressure between the anode An side and the cathode Ca side of the fuel cell 5 and the differential pressure between the inside of the storage container 8 and the anode An side exceed the allowable values. I was
[0019]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and maintains a differential pressure between an anode side and a cathode side of a fuel cell and between an anode side and an inside of a containment vessel within an allowable value during an emergency stop of a plant. It is an object of the present invention to provide a method of operating a molten carbonate type fuel cell power generator that can be operated.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to achieve the above object, and the fuel gas 1 obtained by adding steam 23 to the raw material gas 26 from the raw material blower 27 is led to the reforming chamber Re of the reformer 3 for reforming. The anode gas 2 containing the purified hydrogen is supplied to the anode An of the fuel cell 5 and the cathode gas 4 is supplied to the cathode Ca of the fuel cell 5 to generate power. A part of the cathode exhaust gas 9 together with the anode exhaust gas 6 from the anode An into the combustion chamber Co of the reformer 3 for combustion, thereby forming a heat source for reforming. 3 is led to the steam separator 15 via the air preheater 13 and the condenser 14, and the air from the air compressor C and the air blower 29 in the turbine compressor 21 is discharged. The fuel cell 5 is converted into a cathode gas 4 by a high-temperature blower 28 through a cathode circulation line 18 together with a portion of the combustion exhaust gas 10 and a portion of the cathode exhaust gas 9 pressurized by a low-temperature blower 16 via the steam separator 15. A method for operating a molten carbonate fuel cell power generator, which supplies the exhaust gas to the cathode Ca and further guides a part of the exhaust gas at the outlet of the low-temperature blower 16 to the containment vessel 8 and returns the exhaust gas to the cathode circulation line 18, The air blower 29 is operated at a predetermined low-speed rotation during the normal operation of the fuel cell 5, and when the plant emergency stop command 37 is issued, the low-temperature blower 16, the raw material blower 27, and the high-temperature blower 28 are immediately stopped. rotation of the blower 29 by continued for a predetermined time after to prevent rapid pressure drop in the cathode Ca side of the fuel cell 5, air blower How the operation of molten carbonate fuel cell power generating apparatus characterized by stopping the rotation of 9 relate to.
[0021]
[Action]
During normal operation of the fuel cell 5, the air blower 29 is operated at a predetermined low-speed rotation, and when the plant emergency stop command 37 is issued, the low-temperature blower 16, the raw material blower 27, and the high-temperature blower 28 are immediately stopped. Numeral 29 continues the operation for a predetermined time, prevents a rapid pressure drop on the cathode Ca side of the fuel cell 5, and stops the rotation of the air blower 29 with respect to the pressure on the anode An side, whose pressure decreases slowly due to the plant stop. However, after the pressure difference between the anode An side and the cathode Ca side and the inside of the storage container 8 can be maintained within an allowable value, the rotation of the air blower 29 is stopped, and a large pressure difference is generated. This prevents the fuel cell 5 from being damaged.
[0022]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 shows an example of a molten carbonate fuel cell power generation device to which the present invention is applied. The same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0024]
As shown in FIG. 1, the molten carbonate fuel cell power generation apparatus to which the present invention is applied converts the fuel gas 1 obtained by adding steam 23 to the raw material gas 26 from the raw material blower 27 to the reformer 3. The anode gas 2 containing the purified and reformed hydrogen is supplied to the anode An of the fuel cell 5, and the cathode gas 4 is supplied to the cathode Ca of the fuel cell 5 to generate power.
[0025]
The cathode exhaust gas 9 from the cathode Ca is led to the turbine T of the turbine compressor 21, and a part of the cathode exhaust gas 9 is led to the combustion chamber Co of the reformer 3 together with the anode exhaust gas 6 from the anode An for combustion. By doing so, it is used as a heat source during reforming.
[0026]
The flue gas 10 from the combustion chamber Co of the reformer 3 is led to the steam separator 15 via the air preheater 13 and the condenser 14, and the air from the air compressor C in the turbine compressor 21 and the air from the air blower 29. 17 together with the exhaust gas from the steam separator 15 is led to a cathode circulation line 18 for circulating the cathode exhaust gas 9, and is supplied to the cathode Ca of the fuel cell 5 as the cathode gas 4 by the high-temperature blower 28. .
[0027]
In the molten carbonate fuel cell power generator having the above-described configuration, the air blower 29 is rotated at a predetermined low speed even during a steady operation as shown in FIG. (About 10 to 30% of the total air demand of the air compressor C), thereby controlling the rotation of the air compressor C so that the demand is achieved by the sum of the air and the air. Like that.
[0028]
Further, a protection interlock circuit shown in FIG. 3 is provided. The protection interlock circuit of FIG. 3 is used when the pressure difference between the anode An side and the cathode Ca side of the fuel cell 5 becomes larger than an allowable value, or when the pressure inside the storage container 8 is increased, as in the conventional device shown in FIG. When the pressure difference between the anode An side becomes larger than the allowable value, when the outlet temperature of the fuel cell 5 becomes higher than the set temperature, or when any of the other plant emergency stop items occurs, the plant When an emergency stop command 37 is issued and the plant emergency stop command 37 is issued, an emergency stop command 40 is output for a certain period of time by a combination of the delay timer 38 and the wipe-out 39, and then the emergency stop is performed. A stop command circuit 41 is provided for clearing the command 40 and returning the plant to a state in which the plant can be started (ON operation).
[0029]
In FIG. 3, the emergency stop command 40 from the stop command circuit 41 is sent to each of the low-temperature blower 16, the raw material blower 27, and the high-temperature blower 28 to stop them at the same time.
[0030]
On the other hand, the plant emergency stop command 37 is led to a timer 45, and the timer 45 is connected to another stop command circuit 46 which is a combination of a delay timer 38 and a wipe-out 39. And a stop delay circuit 48 for guiding the air blower stop command 47 to the air blower 29.
[0031]
Next, the operation of the embodiment will be described.
[0032]
During normal operation of the fuel cell 5, the air blower 29 is always operated at a low speed in accordance with the always-on operation command 44, and as shown in FIG. To be held.
[0033]
When the plant emergency stop command 37 is generated, the low temperature blower 16, the raw material blower 27, and the high temperature blower 28 are immediately stopped by the emergency stop command 40 from the stop command circuit 41 as shown in FIG.
[0034]
On the other hand, the plant emergency stop command 37 is also guided to the stop delay circuit 48. However, since the stop delay circuit 48 is provided with the timer 45, even if the plant emergency stop command 37 is issued, The output of the plant emergency stop command 37 is stopped, and the air blower 29 continues to rotate. After the elapse of the time set in the timer 45, the plant emergency stop command 37 is output to the stop command circuit 46, whereby the air blower stop command 47 is output to the air blower 29, and the rotation of the air blower 29 is stopped. .
[0035]
As described above, the operation of the air blower 29 is continued for a predetermined time after the generation of the plant emergency stop command 37 to prevent the pressure on the cathode Ca side of the fuel cell 5 from rapidly dropping when the plant is stopped. Can be. At this time, even if the rotation of the air blower 29 is stopped, the pressure difference between the anode An side, the cathode Ca side, and the inside of the storage container 8 is an allowable value with respect to the pressure on the anode An side, where the pressure gradually decreases due to the plant stoppage. The time required until the fuel cell 5 can be held in advance is obtained in advance, and this time is set in the timer 45, so that the fuel cell 5 can be prevented from being damaged by the occurrence of a large differential pressure. .
[0036]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, during normal operation of the fuel cell 5, the air blower 29 is operated at a predetermined low-speed rotation, and when the plant emergency stop command 37 is generated, the low-temperature blower 16, the raw material blower 27 The high-temperature blower 28 is immediately stopped, but the air blower 29 continues to operate for a predetermined time to prevent a rapid pressure drop on the cathode Ca side of the fuel cell 5 and a pressure on the anode An side where the pressure drops slowly when the plant stops. On the other hand, even if the rotation of the air blower 29 is stopped, the pressure difference between the anode An side and the cathode Ca side and the inside of the storage container 8 can be maintained within an allowable value. Since the rotation is stopped, there is an excellent effect that it is possible to prevent the problem that the fuel cell 5 is damaged due to the generation of a large differential pressure during an emergency stop of the plant. That.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a molten carbonate type fuel cell power generation device for implementing a method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operation method of an air blower according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a protection interlock circuit used in the present invention.
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a conventional molten carbonate fuel cell power generator.
FIG. 5 is a diagram showing an operation method of a conventional air blower.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional protection interlock circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas 2 Anode gas 3 Reformer 4 Cathode gas 5 Fuel cell 6 Anode exhaust gas 8 Containment vessel 9 Cathode exhaust gas 10 Combustion exhaust gas 13 Air preheater 14 Condenser 15 Water / water separation drum 16 Low temperature blower 17 Air 18 Cathode circulation line 21 Turbine compressor 23 Steam 26 Raw material gas 27 Raw material blower 28 High temperature blower 29 Air blower 37 Plant emergency stop command An Anode Ca Cathode Re Reforming chamber Co Combustion chamber C Air compressor T Turbine
