JP3602698B2 - 燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に供給する燃料を、非常時等の必要な際に自動的にかつ無瞬断で主燃料から予備燃料へ切替えることにより、燃料電池を継続的に運転させて電力を安定供給する燃料切替え型燃料電池発電装置において、特に再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数の比（以下、Ｓ／Ｃ比と称する）が急激に低くなって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止できるようにした燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、燃料電池発電装置は、常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした燃料を水素ガスに改質し、この水素ガスを空気中の酸素と電気化学的に反応させて、電気エネルギーに変換するものである。
【０００３】
一方、このような常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした燃料を使用している燃料電池発電装置が、万一の大地震や配管破断等によって燃料の供給が遮断停止した時、この燃料電池発電装置による発電が行なえなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、最近では、発電を継続して行なうために、燃料を自動的に常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系から、この主燃料供給系の燃料と異なる貯蔵に便利なＬＰＧ，ナフサ，灯油等の非常用の予備燃料を供給する予備燃料供給系に自動的に切替えて、燃料電池の継続した発電運転を行なう方法が考えられてきている。
【０００５】
そして、このような自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置に関するものとしては、例えば“特願平３−９５５４２号”、“特願平５−２２００９７号”等の提案が既になされている。
【０００６】
図７は、この種の従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の一例を示す概要図である。
図７において、常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料は、燃料中のイオウ分を取り除くためにリサイクル改質ガスと混合され、熱交換器１４で加熱された後に脱硫装置１を通過し、水蒸気と混合されて改質器２で改質触媒により改質される。
【０００７】
改質器２を出たガスは、ＣＯ変成器３を通過した後に、燃料電池本体４に入る。
燃料電池本体４を出た水素を含んだ排ガスは、改質器２に戻り、バーナで燃焼して改質器２を加熱する。
【０００８】
この時、負荷電流検出センサー６１で検出される燃料電池本体４の出力電流、すなわち負荷５電流を、信号ａとして制御装置１３に入力し、それに相当する燃料流量、改質ガスリサイクル流量、改質用水蒸気量となるように、それぞれ主燃料流量調節弁６、改質ガスリサイクル流量調節弁７、改質用蒸気流量調節弁８に信号Ａを送り、開度を複合的に制御する。
【０００９】
また、改質器２温度が設定した温度になっているかどうかは、改質器温度検出センサー６２で監視し、信号ｂとして制御装置１３に入力し、必要に応じて信号Ｂにより、主燃料流量調節弁６、改質ガスリサイクル流量調節弁７、改質用蒸気流量調節弁８の開閉度を補正する。
【００１０】
これら一連の調節弁の操作は、主燃料であるメタンについて最適となるように、前述のように制御装置１３で制御される。
一方、通常使用している主燃料が、地震や配管破断等の事故によって不意に供給が停止した場合には、主燃料供給異常センサー９１で異常信号ｃを制御装置１３に送り、信号Ｃにより速やかに主燃料遮断弁９を閉じ、信号Ｄにより予備燃料遮断弁１０を開くと共に、制御装置１３であらかじめ記憶してあるデータを基に、予備燃料の必要水蒸気量を計算して、改質用蒸気流量調節弁８開度での不足水蒸気量を割り出し、開くべき改質用蒸気パイパス遮断弁の個数を決定して、信号Ｅを改質用蒸気バイパス遮断弁１１，１２に送る（図７では、改質用蒸気バイパス遮断弁を２弁並設する場合の例を示しているが、通常、多数弁として、水蒸気量のきめ細かい流量制御ができるようにしてある）。このようにして、予備燃料に最適となるように切り替える。
【００１１】
また、主燃料供給異常センサー９１からの主燃料供給停止信号だけでなく、操作者が燃料切り替え信号を送ることによっても、自動的に予備燃料に切り替えることができる。
【００１２】
これにより、無瞬断で予備燃料に適した条件で、燃料供給系の運転を継続することができる。
図８は、この種の従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の他の例を示す概要図であり、図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００１３】
すなわち、図８では、図７における改質用蒸気パイパス遮断弁１１，１２に代えて、改質用蒸気バイパス流量調節弁１１１を設置し、予備燃料切り替え時には、制御装置１３にあらかじめ記憶してあるデータを基に、予備燃料の必要水蒸気量を計算し、改質用蒸気流量調節弁８の開度での不足水蒸気量を割り出して開度を決定し、信号Ｆを改質用水蒸気パイパス流量調節弁１１１に送って、予備燃料に最適な水蒸気量となるように切り替える。
【００１４】
ところで、このような自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置においては、通常使用している主燃料が停止した場合、燃料を自動的に主燃料を供給する主燃料供給系から非常用の予備燃料を供給する予備燃料供給系に瞬時に切替えると共に、燃料流量、改質ガスリサイクル流量、改質用水蒸気量、改質器温度を予備燃料に最適な値に変更することにより、燃料切替え後も燃料電池の発電運転が継続される。
【００１５】
一方、都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料と、ＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料とでは、単位体積当たりの発熱量が異なる。
例えば、メタン（ＣＨ４ ）を主成分とした主燃料と、プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）を主成分とした予備燃料の場合では、主燃料の方が単位体積当たりの発熱量が約３倍高く、予備燃料から主燃料への燃料切替えを行なう場合には、燃料流量を約３倍に増加させる必要がある。
【００１６】
また、主燃料と予備燃料とでは、改質に必要な水蒸気量も異なる。
例えば、メタン（ＣＨ４ ）を主成分とした主燃料と、プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）を主成分とした予備燃料の場合では、主燃料は、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が２．５〜４であるのに対して、予備燃料は、Ｓ／Ｃ比が４〜４．５であることから、予備燃料から主燃料への燃料切替えを行なうのに、燃料流量を約１／１．２ 〜 １／２．０倍に絞る必要がある。
【００１７】
従って、メタン（ＣＨ４ ）を主成分とした主燃料から、プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）を主成分とした予備燃料への燃料切替えを行なう場合には、それまで供給していた主燃料流量の約１／３倍の予備燃料流量を供給すればよい。
【００１８】
このため、例えば図９に示すような運転スケジュールで、瞬時に燃料切替えを行なっても、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比は高めになる傾向であり、改質触媒の炭素析出が起きるというような問題はない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、逆に、予備燃料から主燃料への燃料切替えを行なう場合には、それまで供給していた予備燃料流量の約３倍の主燃料流量を供給しなけれはならず、瞬時に燃料切替えを行なうと、燃料電池発電装置の燃料処理系内（燃料切替えバルブから改質器２手前までの脱硫装置１、熱交換器１４、およびその間の配管系内）に残留した予備燃料が、今までの約３倍の流量で押し出されて、そのまま改質器２内の改質管内触媒層に入ることになる。
【００２０】
このため、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下する原因になるという問題がある。
【００２１】
なお、ここで、予備燃料流量に対する主燃料流量の比率は、燃料切替えを行なう実際の主燃料、予備燃料の種類によって異なる。
本発明の目的は、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能であり、しかも同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することが可能な燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系、および主燃料供給系の主燃料と異なるＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系からなる燃料供給系と、燃料供給系から供給される燃料を蒸気と混合し改質触媒により水素ガスに改質する改質器と、改質器で発生した水素ガスを酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体とを備えて構成される燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法において、
請求項１の発明では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するようにしている。
【００２３】
従って、請求項１の発明の燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００２４】
また、請求項１の発明では、上記スケジュール制御として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうようにしている。
【００２５】
従って、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量をそれぞれスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００２６】
また、請求項２の発明では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御し、スケジュール制御として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、この予備燃料の燃料流量を徐々に減少させる一定時間、主燃料の流量を、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧するまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させるようにしている。
【００２７】
従って、請求項２の発明の燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量をそれぞれスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００２８】
さらに、請求項３の発明では、上記請求項１又は請求項２の発明の燃料電池発電装置の燃料切替え方法において、上記スケジュール制御として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させる一定時間、蒸気の流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気の流量まで減少させるようにしている。
【００２９】
従って、請求項３の発明の燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、蒸気の流量をスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００３４】
一方、請求項４の発明の燃料電池発電装置では、都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系、および主燃料供給系の主燃料と異なるＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系からなる燃料供給系と、燃料供給系から供給される燃料を蒸気と混合し改質触媒により水素ガスに改質する改質器と、改質器で発生した水素ガスを酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させる燃料切替え機能、および燃料切替え後に再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するスケジュール制御機能を有する燃料切替え手段とを備え、スケジュール制御としては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう。
【００３５】
従って、請求項４の発明の燃料電池発電装置においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方を、燃料切替え手段でスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００３６】
以上により、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することができる。
しかも、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による燃料電池発電装置の系統構成例を示す概要図であり、図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態の燃料電池発電装置は、図１に示すように、図７における主燃料遮断弁９および予備燃料遮断弁１０に代えて、主燃料流量調節弁１５および予備燃料流量調節弁１６を設置すると共に、改質用蒸気流量調節弁８に代えて、蒸気流量調節弁１７を設置し、また主燃料流量調節弁６の手前に、主燃料、予備燃料の比率が検知できる燃料ガス検知器１８を設置し、この燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３へ入力するようにしている。
【００３９】
さらに、制御装置１３は、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激にある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御系で制御するようにした燃料切替え機能を備えている。
【００４０】
ここで、スケジュール制御系の機能としては、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下にならないようにするために、主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御を行なう機能と、蒸気流量調節弁１７の開度制御を行なう機能とがある。
【００４１】
主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御を行なう機能としては、制御装置１３にあらかじめ主燃料流量、および予備燃料流量のスケジュール制御系を入力しておき、それに従って主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御装置１３からの制御信号Ｃ，Ｄにより制御する機能、
あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率のスケジュール制御系に従って、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御装置１３からの制御信号Ｃ，Ｄにより制御する機能がある。
【００４２】
一方、蒸気流量調節弁１７の開度制御を行なう機能としては、制御装置１３にあらかじめ蒸気流量のスケジュール制御系を入力しておき、それに従って蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆにより制御する機能、あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆにより制御する機能がある。
【００４３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４４】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料流量、および予備燃料流量のスケジュール制御系に従って、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御信号Ｃ，Ｄにより制御するか、あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を基に、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率のスケジュール制御系に従って、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御信号Ｃ，Ｄにより制御する。
【００４５】
これにより、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量を制御して、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００４６】
一方、制御装置１３にあらかじめ入力してある蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御信号Ｆにより制御するか、あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を基に、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御信号Ｆにより制御する。
【００４７】
これにより、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、蒸気の流量を制御して、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００４８】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００４９】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００５０】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう機能を持たせている。
【００５２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図２を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５３】
図２は本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸に燃料流量をそれぞれ示している。
【００５４】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、燃料処理系内（図１の予備燃料調節弁１６から改質器２手前までの脱硫装置１、熱交換器１４、およびその間の配管系内）に残留している予備燃料が、改質器２内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間の間、（Ａ）主燃料の燃料流量の増加、（Ｂ）予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう。
【００５５】
ここで、図２中の一定時間とは、燃料処理系内に残留している予備燃料が、改質器内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間のことであり、残留ガスの容積をあらかじめ計算しておき、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下にならないように、図１の制御装置１３にて制御する。
【００５６】
前述したように、燃料電池発電装置の発電に必要な主燃料流量は、予備燃料流量の約２〜３倍であり、燃料切替え復旧する際に必要な主燃料流量を急激に入れると、燃料処理系内に残留している予備燃料が主燃料により押し出されて、改質器２内の改質管内触媒層にすぐに到達してしまい、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるＳ／Ｃ比が急激に低くなるという問題がある。
【００５７】
この点、本実施の形態のように、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうことにより、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるＳ／Ｃ比が、ある規定値以下とならないようにすることができる。
【００５８】
すなわち、図１の主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御を、図２に従って行なうことにより、主燃料が燃料処理系内に残留している予備燃料を急激に押し出し、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるＳ／Ｃ比が急激に低くなることによって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのが防止することができる。
【００５９】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００６０】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００６１】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させる機能を持たせている。
【００６３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図３を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６４】
図３は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸に燃料流量をそれぞれ示している。
【００６５】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、燃料処理系内に残留している予備燃料が、改質器２内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間の間、（Ｂ）予備燃料の燃料流量の徐々に減少させ、その間、（Ａ）主燃料の燃料流量を（Ｂ）予備燃料の燃料流量とほぼ同等程度流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させる。
【００６６】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図２の場合と異なり、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、図１の制御装置１３にて、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がなく、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００６７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００６８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００６９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００７０】
また、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がない。
【００７１】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させる機能を持たせている。
【００７２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図４を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７３】
図４は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸に蒸気流量をそれぞれ示している。
【００７４】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、燃料処理系内に残留している予備燃料が、改質器２内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間の間、燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆによって制御する。
【００７５】
この場合、図示している通り、実際には、蒸気流量を、燃料切替え復旧前まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量か、多少多めに流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで徐々に減少させることになる。
【００７６】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図２および図３の場合と異なり、燃料切替え復旧直後に、蒸気流量調節弁１７を開度制御し、主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御は行なわないようにして、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００７７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００７８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００７９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００８０】
（第５の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうと共に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させる機能を持たせている。
【００８１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図５を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法、図２および図４に示す第２および第４の実施の形態と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８２】
図５は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料流量および蒸気流量を同時に制御する運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸の上側に燃料流量を、縦軸の下側に蒸気流量をそれぞれ示している。
【００８３】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図２に示す第２の実施の形態における燃料流量の運転スケジュールと、図４に示す第４の実施の形態における蒸気流量の運転スケジュールとを同時に行なうようにしており、前述の場合と同様にして、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００８４】
また、この場合には、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、前述したように燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなり、図１の主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくすることができ、各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することができる。
【００８５】
なお、例えば単純に予備燃料（プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）（Ｓ／Ｃ＝４．０））から、主燃料（エタン（ＣＨ４ ）（Ｓ／Ｃ＝３．０））に燃料切替え復旧する際には、予備燃料流量をＧｙ、主燃料流量をＧｓとすると、予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する途中過程での必要蒸気流量Ｇｎの変化は、以下のような式で表わすことができる。
【００８６】
必要蒸気流量Ｇｎ＝Ｇｙ×３×４．０＋Ｇｓ×３．０
この場合、蒸気流量の制御方法としては、例えば図１の蒸気流量調節弁１７の開度制御を、制御装置１３にあらかじめ蒸気流量のスケジュール制御系を入力しておき、それに従って蒸気流量調節弁１７をその制御信号Ｆにより制御する方法、
あるいは、燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある、主燃料と予備燃料との比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆにより制御する方法がある。
【００８７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうと共に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００８８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００８９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００９０】
また、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなるため、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくして、これらの各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することが可能となる。
【００９１】
（第６の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させると共に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させる機能を持たせている。
【００９２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図６を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法、図３および図４に示す第２および第４の実施の形態と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９３】
図６は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料流量および蒸気流量を同時に制御する運転スケジュールの他の例を示す図であり、横軸に時間、縦軸の上側に燃料流量を、縦軸の下側に蒸気流量をそれぞれ示している。
【００９４】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図３に示す第３の実施の形態における燃料流量の運転スケジュールと、図４に示す第４の実施の形態における蒸気流量の運転スケジュールとを同時に行なうようにしており、前述の場合と同様にして、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００９５】
また、この場合には、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、前述したように燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなり、図１の主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくすることができ、各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することができる。
【００９６】
さらに、この場合には、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、図１の制御装置１３にて、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がなく、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００９７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させると共に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００９８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００９９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【０１００】
また、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなるため、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくして、これらの各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することが可能となる。
【０１０１】
さらに、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がない。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法によれば、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【０１０３】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【０１０４】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【０１０５】
また、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせるようにしているので、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がない。
【０１０６】
さらに、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、燃料流量の単独制御、および蒸気流量の単独制御を同時に行なうようにしているので、各々の流量変動幅が小さくなって、各々の流量調節弁の開度幅を小さくすることができるため、各々の流量調節弁を小形化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法の第１の実施の形態を示す概要図。
【図２】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第２の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図３】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第３の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図４】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第４の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図５】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第５の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図６】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第６の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図７】従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の一例を示す概要図。
【図８】従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の他の例を示す概要図。
【図９】従来の燃料電池発電装置における主燃料から予備燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図。
【符号の説明】
１…脱硫装置、
２…改質器、
３…Ｃ０変成器、
４…燃料電池本体、
５…負荷、
６…主燃料流量調節弁、
７…改質ガスリサイクル流量調節弁、
８…改質用蒸気流量調節弁、
９…主燃料遮断弁、
１０…予備燃料遮断弁、
１１…改質用蒸気バイパス遮断弁、
１２…改質用蒸気バイパス遮断弁、
１３…制御装置、
１４…熱交換器、
１５…主燃料流量調節弁、
１６…予備燃料流量調節弁、
１７…蒸気流量調節弁、
１８…燃料ガス検知器、
６１…負荷電流検出センサー、
６２…改質器温度検出センサー、
９１…主燃料供給異常センサー、
１１１…改質用蒸気バイパス流量調節弁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に供給する燃料を、非常時等の必要な際に自動的にかつ無瞬断で主燃料から予備燃料へ切替えることにより、燃料電池を継続的に運転させて電力を安定供給する燃料切替え型燃料電池発電装置において、特に再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数の比（以下、Ｓ／Ｃ比と称する）が急激に低くなって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止できるようにした燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、燃料電池発電装置は、常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした燃料を水素ガスに改質し、この水素ガスを空気中の酸素と電気化学的に反応させて、電気エネルギーに変換するものである。
【０００３】
一方、このような常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした燃料を使用している燃料電池発電装置が、万一の大地震や配管破断等によって燃料の供給が遮断停止した時、この燃料電池発電装置による発電が行なえなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、最近では、発電を継続して行なうために、燃料を自動的に常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系から、この主燃料供給系の燃料と異なる貯蔵に便利なＬＰＧ，ナフサ，灯油等の非常用の予備燃料を供給する予備燃料供給系に自動的に切替えて、燃料電池の継続した発電運転を行なう方法が考えられてきている。
【０００５】
そして、このような自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置に関するものとしては、例えば“特願平３−９５５４２号”、“特願平５−２２００９７号”等の提案が既になされている。
【０００６】
図７は、この種の従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の一例を示す概要図である。
図７において、常用の都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料は、燃料中のイオウ分を取り除くためにリサイクル改質ガスと混合され、熱交換器１４で加熱された後に脱硫装置１を通過し、水蒸気と混合されて改質器２で改質触媒により改質される。
【０００７】
改質器２を出たガスは、ＣＯ変成器３を通過した後に、燃料電池本体４に入る。
燃料電池本体４を出た水素を含んだ排ガスは、改質器２に戻り、バーナで燃焼して改質器２を加熱する。
【０００８】
この時、負荷電流検出センサー６１で検出される燃料電池本体４の出力電流、すなわち負荷５電流を、信号ａとして制御装置１３に入力し、それに相当する燃料流量、改質ガスリサイクル流量、改質用水蒸気量となるように、それぞれ主燃料流量調節弁６、改質ガスリサイクル流量調節弁７、改質用蒸気流量調節弁８に信号Ａを送り、開度を複合的に制御する。
【０００９】
また、改質器２温度が設定した温度になっているかどうかは、改質器温度検出センサー６２で監視し、信号ｂとして制御装置１３に入力し、必要に応じて信号Ｂにより、主燃料流量調節弁６、改質ガスリサイクル流量調節弁７、改質用蒸気流量調節弁８の開閉度を補正する。
【００１０】
これら一連の調節弁の操作は、主燃料であるメタンについて最適となるように、前述のように制御装置１３で制御される。
一方、通常使用している主燃料が、地震や配管破断等の事故によって不意に供給が停止した場合には、主燃料供給異常センサー９１で異常信号ｃを制御装置１３に送り、信号Ｃにより速やかに主燃料遮断弁９を閉じ、信号Ｄにより予備燃料遮断弁１０を開くと共に、制御装置１３であらかじめ記憶してあるデータを基に、予備燃料の必要水蒸気量を計算して、改質用蒸気流量調節弁８開度での不足水蒸気量を割り出し、開くべき改質用蒸気パイパス遮断弁の個数を決定して、信号Ｅを改質用蒸気バイパス遮断弁１１，１２に送る（図７では、改質用蒸気バイパス遮断弁を２弁並設する場合の例を示しているが、通常、多数弁として、水蒸気量のきめ細かい流量制御ができるようにしてある）。このようにして、予備燃料に最適となるように切り替える。
【００１１】
また、主燃料供給異常センサー９１からの主燃料供給停止信号だけでなく、操作者が燃料切り替え信号を送ることによっても、自動的に予備燃料に切り替えることができる。
【００１２】
これにより、無瞬断で予備燃料に適した条件で、燃料供給系の運転を継続することができる。
図８は、この種の従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の他の例を示す概要図であり、図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００１３】
すなわち、図８では、図７における改質用蒸気パイパス遮断弁１１，１２に代えて、改質用蒸気バイパス流量調節弁１１１を設置し、予備燃料切り替え時には、制御装置１３にあらかじめ記憶してあるデータを基に、予備燃料の必要水蒸気量を計算し、改質用蒸気流量調節弁８の開度での不足水蒸気量を割り出して開度を決定し、信号Ｆを改質用水蒸気パイパス流量調節弁１１１に送って、予備燃料に最適な水蒸気量となるように切り替える。
【００１４】
ところで、このような自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置においては、通常使用している主燃料が停止した場合、燃料を自動的に主燃料を供給する主燃料供給系から非常用の予備燃料を供給する予備燃料供給系に瞬時に切替えると共に、燃料流量、改質ガスリサイクル流量、改質用水蒸気量、改質器温度を予備燃料に最適な値に変更することにより、燃料切替え後も燃料電池の発電運転が継続される。
【００１５】
一方、都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料と、ＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料とでは、単位体積当たりの発熱量が異なる。
例えば、メタン（ＣＨ４ ）を主成分とした主燃料と、プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）を主成分とした予備燃料の場合では、主燃料の方が単位体積当たりの発熱量が約３倍高く、予備燃料から主燃料への燃料切替えを行なう場合には、燃料流量を約３倍に増加させる必要がある。
【００１６】
また、主燃料と予備燃料とでは、改質に必要な水蒸気量も異なる。
例えば、メタン（ＣＨ４ ）を主成分とした主燃料と、プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）を主成分とした予備燃料の場合では、主燃料は、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が２．５〜４であるのに対して、予備燃料は、Ｓ／Ｃ比が４〜４．５であることから、予備燃料から主燃料への燃料切替えを行なうのに、燃料流量を約１／１．２ 〜 １／２．０倍に絞る必要がある。
【００１７】
従って、メタン（ＣＨ４ ）を主成分とした主燃料から、プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）を主成分とした予備燃料への燃料切替えを行なう場合には、それまで供給していた主燃料流量の約１／３倍の予備燃料流量を供給すればよい。
【００１８】
このため、例えば図９に示すような運転スケジュールで、瞬時に燃料切替えを行なっても、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比は高めになる傾向であり、改質触媒の炭素析出が起きるというような問題はない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、逆に、予備燃料から主燃料への燃料切替えを行なう場合には、それまで供給していた予備燃料流量の約３倍の主燃料流量を供給しなけれはならず、瞬時に燃料切替えを行なうと、燃料電池発電装置の燃料処理系内（燃料切替えバルブから改質器２手前までの脱硫装置１、熱交換器１４、およびその間の配管系内）に残留した予備燃料が、今までの約３倍の流量で押し出されて、そのまま改質器２内の改質管内触媒層に入ることになる。
【００２０】
このため、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下する原因になるという問題がある。
【００２１】
なお、ここで、予備燃料流量に対する主燃料流量の比率は、燃料切替えを行なう実際の主燃料、予備燃料の種類によって異なる。
本発明の目的は、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能であり、しかも同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することが可能な燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系、および主燃料供給系の主燃料と異なるＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系からなる燃料供給系と、燃料供給系から供給される燃料を蒸気と混合し改質触媒により水素ガスに改質する改質器と、改質器で発生した水素ガスを酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体とを備えて構成される燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法において、
請求項１の発明では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するようにしている。
【００２３】
従って、請求項１の発明の燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００２４】
また、請求項１の発明では、上記スケジュール制御として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうようにしている。
【００２５】
従って、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量をそれぞれスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００２６】
また、請求項２の発明では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御し、スケジュール制御として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、この予備燃料の燃料流量を徐々に減少させる一定時間、主燃料の流量を、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧するまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させるようにしている。
【００２７】
従って、請求項２の発明の燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量をそれぞれスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００２８】
さらに、請求項３の発明では、上記請求項１又は請求項２の発明の燃料電池発電装置の燃料切替え方法において、上記スケジュール制御として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させる一定時間、蒸気の流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気の流量まで減少させるようにしている。
【００２９】
従って、請求項３の発明の燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、蒸気の流量をスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００３４】
一方、請求項４の発明の燃料電池発電装置では、都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系、および主燃料供給系の主燃料と異なるＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系からなる燃料供給系と、燃料供給系から供給される燃料を蒸気と混合し改質触媒により水素ガスに改質する改質器と、改質器で発生した水素ガスを酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させる燃料切替え機能、および燃料切替え後に再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するスケジュール制御機能を有する燃料切替え手段とを備え、スケジュール制御としては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう。
【００３５】
従って、請求項４の発明の燃料電池発電装置においては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方を、燃料切替え手段でスケジュール制御することにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００３６】
以上により、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することができる。
しかも、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による燃料電池発電装置の系統構成例を示す概要図であり、図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態の燃料電池発電装置は、図１に示すように、図７における主燃料遮断弁９および予備燃料遮断弁１０に代えて、主燃料流量調節弁１５および予備燃料流量調節弁１６を設置すると共に、改質用蒸気流量調節弁８に代えて、蒸気流量調節弁１７を設置し、また主燃料流量調節弁６の手前に、主燃料、予備燃料の比率が検知できる燃料ガス検知器１８を設置し、この燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３へ入力するようにしている。
【００３９】
さらに、制御装置１３は、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激にある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御系で制御するようにした燃料切替え機能を備えている。
【００４０】
ここで、スケジュール制御系の機能としては、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下にならないようにするために、主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御を行なう機能と、蒸気流量調節弁１７の開度制御を行なう機能とがある。
【００４１】
主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御を行なう機能としては、制御装置１３にあらかじめ主燃料流量、および予備燃料流量のスケジュール制御系を入力しておき、それに従って主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御装置１３からの制御信号Ｃ，Ｄにより制御する機能、
あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率のスケジュール制御系に従って、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御装置１３からの制御信号Ｃ，Ｄにより制御する機能がある。
【００４２】
一方、蒸気流量調節弁１７の開度制御を行なう機能としては、制御装置１３にあらかじめ蒸気流量のスケジュール制御系を入力しておき、それに従って蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆにより制御する機能、あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆにより制御する機能がある。
【００４３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４４】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料流量、および予備燃料流量のスケジュール制御系に従って、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御信号Ｃ，Ｄにより制御するか、あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を基に、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率のスケジュール制御系に従って、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６の開度を制御信号Ｃ，Ｄにより制御する。
【００４５】
これにより、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量を制御して、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００４６】
一方、制御装置１３にあらかじめ入力してある蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御信号Ｆにより制御するか、あるいは燃料ガス検知器１８からの出力信号を基に、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御信号Ｆにより制御する。
【００４７】
これにより、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、蒸気の流量を制御して、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００４８】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００４９】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００５０】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう機能を持たせている。
【００５２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図２を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５３】
図２は本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸に燃料流量をそれぞれ示している。
【００５４】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、燃料処理系内（図１の予備燃料調節弁１６から改質器２手前までの脱硫装置１、熱交換器１４、およびその間の配管系内）に残留している予備燃料が、改質器２内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間の間、（Ａ）主燃料の燃料流量の増加、（Ｂ）予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう。
【００５５】
ここで、図２中の一定時間とは、燃料処理系内に残留している予備燃料が、改質器内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間のことであり、残留ガスの容積をあらかじめ計算しておき、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比がある規定値以下にならないように、図１の制御装置１３にて制御する。
【００５６】
前述したように、燃料電池発電装置の発電に必要な主燃料流量は、予備燃料流量の約２〜３倍であり、燃料切替え復旧する際に必要な主燃料流量を急激に入れると、燃料処理系内に残留している予備燃料が主燃料により押し出されて、改質器２内の改質管内触媒層にすぐに到達してしまい、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるＳ／Ｃ比が急激に低くなるという問題がある。
【００５７】
この点、本実施の形態のように、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうことにより、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるＳ／Ｃ比が、ある規定値以下とならないようにすることができる。
【００５８】
すなわち、図１の主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御を、図２に従って行なうことにより、主燃料が燃料処理系内に残留している予備燃料を急激に押し出し、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるＳ／Ｃ比が急激に低くなることによって、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのが防止することができる。
【００５９】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００６０】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００６１】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させる機能を持たせている。
【００６３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図３を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６４】
図３は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸に燃料流量をそれぞれ示している。
【００６５】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、燃料処理系内に残留している予備燃料が、改質器２内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間の間、（Ｂ）予備燃料の燃料流量の徐々に減少させ、その間、（Ａ）主燃料の燃料流量を（Ｂ）予備燃料の燃料流量とほぼ同等程度流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させる。
【００６６】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図２の場合と異なり、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、図１の制御装置１３にて、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がなく、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００６７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００６８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００６９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００７０】
また、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がない。
【００７１】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させる機能を持たせている。
【００７２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図４を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７３】
図４は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸に蒸気流量をそれぞれ示している。
【００７４】
すなわち、図１に示す燃料電池発電装置において、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際には、燃料処理系内に残留している予備燃料が、改質器２内の改質管内触媒層に到達するまでの一定時間の間、燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある主燃料、予備燃料の比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆによって制御する。
【００７５】
この場合、図示している通り、実際には、蒸気流量を、燃料切替え復旧前まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量か、多少多めに流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで徐々に減少させることになる。
【００７６】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図２および図３の場合と異なり、燃料切替え復旧直後に、蒸気流量調節弁１７を開度制御し、主燃料流量調節弁１５、および予備燃料流量調節弁１６の開度制御は行なわないようにして、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００７７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００７８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００７９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００８０】
（第５の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうと共に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させる機能を持たせている。
【００８１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図５を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法、図２および図４に示す第２および第４の実施の形態と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８２】
図５は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料流量および蒸気流量を同時に制御する運転スケジュールの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸の上側に燃料流量を、縦軸の下側に蒸気流量をそれぞれ示している。
【００８３】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図２に示す第２の実施の形態における燃料流量の運転スケジュールと、図４に示す第４の実施の形態における蒸気流量の運転スケジュールとを同時に行なうようにしており、前述の場合と同様にして、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００８４】
また、この場合には、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、前述したように燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなり、図１の主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくすることができ、各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することができる。
【００８５】
なお、例えば単純に予備燃料（プロパン（Ｃ３ Ｈ８ ）（Ｓ／Ｃ＝４．０））から、主燃料（エタン（ＣＨ４ ）（Ｓ／Ｃ＝３．０））に燃料切替え復旧する際には、予備燃料流量をＧｙ、主燃料流量をＧｓとすると、予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する途中過程での必要蒸気流量Ｇｎの変化は、以下のような式で表わすことができる。
【００８６】
必要蒸気流量Ｇｎ＝Ｇｙ×３×４．０＋Ｇｓ×３．０
この場合、蒸気流量の制御方法としては、例えば図１の蒸気流量調節弁１７の開度制御を、制御装置１３にあらかじめ蒸気流量のスケジュール制御系を入力しておき、それに従って蒸気流量調節弁１７をその制御信号Ｆにより制御する方法、
あるいは、燃料ガス検知器１８からの出力信号を制御装置１３に入力し、制御装置１３にあらかじめ入力してある、主燃料と予備燃料との比率に対応する蒸気流量のスケジュール制御系に従って、蒸気流量調節弁１７の開度を制御装置１３からの制御信号Ｆにより制御する方法がある。
【００８７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、主燃料の燃料流量の増加、および予備燃料の燃料流量の減少を、主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なうと共に、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間蒸気流量を今まで流していた予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００８８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００８９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【００９０】
また、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなるため、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくして、これらの各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することが可能となる。
【００９１】
（第６の実施の形態）
本実施の形態の燃料電池発電装置では、前記第１の実施の形態の燃料電池発電装置におけるスケジュール制御系の機能として、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させると共に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させる機能を持たせている。
【００９２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の燃料電池発電装置における燃料切替え方法について、図６を用いて説明する。
なお、前述した図７および図８に示す従来の燃料電池発電装置における燃料切替え方法、図３および図４に示す第２および第４の実施の形態と同一部分についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９３】
図６は、本実施の形態の燃料電池発電装置における、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料流量および蒸気流量を同時に制御する運転スケジュールの他の例を示す図であり、横軸に時間、縦軸の上側に燃料流量を、縦軸の下側に蒸気流量をそれぞれ示している。
【００９４】
すなわち、本実施の形態の運転スケジュールにより運転する場合は、前述した図３に示す第３の実施の形態における燃料流量の運転スケジュールと、図４に示す第４の実施の形態における蒸気流量の運転スケジュールとを同時に行なうようにしており、前述の場合と同様にして、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００９５】
また、この場合には、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、前述したように燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなり、図１の主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくすることができ、各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することができる。
【００９６】
さらに、この場合には、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、図１の制御装置１３にて、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がなく、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が、ある規定値以下にならないようにすることができる。
【００９７】
上述したように、本実施の形態では、非常時等の必要な際に、主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、燃料処理系内に残留している予備燃料が改質器２に到達するまでの一定時間の間、予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、その間主燃料の燃料流量を予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させると共に、主燃料の燃料流量に見合った蒸気流量まで減少させるようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器２内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【００９８】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前述したように改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【００９９】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【０１００】
また、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、燃料流量の単独制御、あるいは蒸気流量の単独制御を行なう場合に比べて、各々の流量変動幅が小さくなるため、主燃料流量調節弁１５、予備燃料流量調節弁１６、および蒸気流量調節弁１７の開度幅を小さくして、これらの各流量調節弁１５，１６，１７を小形化することが可能となる。
【０１０１】
さらに、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせているため、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がない。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法によれば、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、Ｓ／Ｃ比がある規定値以下とならないように、主燃料および予備燃料の流量、または蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するようにしているので、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中のＳ／Ｃ比が急激に低くなるのを防止することが可能となる。
【０１０３】
これにより、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、改質触媒の炭素析出が起き、改質触媒が割れて、改質性能が低下するのを防止することができ、改質触媒を長時間劣化させることなく運転することが可能となり、予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧後も、燃料電池発電装置の安定した運転を継続することができる。
【０１０４】
しかも、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、予備燃料から主燃料に自動的に切替えるようにしているので、同一運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧運転することができる。
【０１０５】
また、燃料切替え復旧直後に、主燃料の燃料流量をそれまで流れていた予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を一定時間流すように、主燃料の燃料流量を一定時間タイマー機能を持たせるようにしているので、主燃料の燃料流量の増加、予備燃料の燃料流量の減少を、両燃料流量を監視しながら特別な制御をする必要がない。
【０１０６】
さらに、再度予備燃料から主燃料に燃料切替え復旧する際の燃料流量、および蒸気流量の変化を、燃料流量の単独制御、および蒸気流量の単独制御を同時に行なうようにしているので、各々の流量変動幅が小さくなって、各々の流量調節弁の開度幅を小さくすることができるため、各々の流量調節弁を小形化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料電池発電装置およびその燃料切替え方法の第１の実施の形態を示す概要図。
【図２】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第２の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図３】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第３の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図４】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第４の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図５】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第５の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図６】本発明による燃料電池発電装置の燃料切替え方法の第６の実施の形態を示す運転スケジュール図。
【図７】従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の一例を示す概要図。
【図８】従来の自動燃料切替え手段を備えた燃料電池発電装置の系統構成の他の例を示す概要図。
【図９】従来の燃料電池発電装置における主燃料から予備燃料へ燃料切替え復旧する際の運転スケジュールの一例を示す図。
【符号の説明】
１…脱硫装置、
２…改質器、
３…Ｃ０変成器、
４…燃料電池本体、
５…負荷、
６…主燃料流量調節弁、
７…改質ガスリサイクル流量調節弁、
８…改質用蒸気流量調節弁、
９…主燃料遮断弁、
１０…予備燃料遮断弁、
１１…改質用蒸気バイパス遮断弁、
１２…改質用蒸気バイパス遮断弁、
１３…制御装置、
１４…熱交換器、
１５…主燃料流量調節弁、
１６…予備燃料流量調節弁、
１７…蒸気流量調節弁、
１８…燃料ガス検知器、
６１…負荷電流検出センサー、
６２…改質器温度検出センサー、
９１…主燃料供給異常センサー、
１１１…改質用蒸気バイパス流量調節弁。
Claims (4)
- 都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系、および前記主燃料供給系の主燃料と異なるＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系からなる燃料供給系と、前記燃料供給系から供給される燃料を蒸気と混合し改質触媒により水素ガスに改質する改質器と、前記改質器で発生した水素ガスを酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体とを備えて構成される燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法において、
非常時等の必要な際に、前記主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前記改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、前記主燃料および予備燃料の流量、または前記蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御し、
前記スケジュール制御としては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前記主燃料の燃料流量の増加、および前記予備燃料の燃料流量の減少を、前記主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう
ことを特徴とする燃料電池発電装置の燃料切替え方法。 - 都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系、および前記主燃料供給系の主燃料と異なるＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系からなる燃料供給系と、前記燃料供給系から供給される燃料を蒸気と混合し改質触媒により水素ガスに改質する改質器と、前記改質器で発生した水素ガスを酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体とを備えて構成される燃料切替え型燃料電池発電装置の燃料切替え方法において、
非常時等の必要な際に、前記主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させた後、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前記改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、前記主燃料および予備燃料の流量、または前記蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御し、
前記スケジュール制御としては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前記予備燃料の燃料流量を徐々に減少させ、この前記予備燃料の燃料流量を徐々に減少させる一定時間、前記主燃料の流量を、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧するまで流れていた前記予備燃料の燃料流量とほぼ同等の流量を流した後に、前記主燃料の燃料流量を正規の流量に増加させる
ことを特徴とする燃料電池発電装置の燃料切替え方法。 - 請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電装置の燃料切替え方法において、
前記スケジュール制御としては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前記予備燃料の燃料流量を徐々に減少させる一定時間、前記蒸気の流量を今まで流していた前記予備燃料に見合った流量とほぼ同等の流量を流した後に、前記主燃料の燃料流量に見合った前記蒸気の流量まで減少させる
ことを特徴とする燃料電池発電装置の燃料切替え方法。 - 都市ガス，ＬＮＧ等のメタンを主成分とした主燃料を供給する主燃料供給系、および前記主燃料供給系の主燃料と異なるＬＰＧ，ナフサ，灯油等の予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系からなる燃料供給系と、
前記燃料供給系から供給される燃料を蒸気と混合し改質触媒により水素ガスに改質する改質器と、
前記改質器で発生した水素ガスを酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーに変換する燃料電池本体と、
非常時等の必要な際に、前記主燃料から予備燃料への燃料切替えを行なって発電運転を継続させる燃料切替え機能、および前記燃料切替え後に再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前記改質器内の改質管内触媒層入口におけるプロセスガス中の水蒸気分子数と炭素原子数との比（Ｓ／Ｃ比）がある規定値以下とならないように、前記主燃料および予備燃料の流量、または前記蒸気の流量の少なくとも一方をスケジュール制御するスケジュール制御機能を有する燃料切替え手段と
を備え、
前記スケジュール制御としては、再度予備燃料から主燃料へ燃料切替え復旧する際に、前記主燃料の燃料流量の増加、および前記予備燃料の燃料流量の減少を、前記主燃料および予備燃料の両燃料流量を監視しながら緩やかに行なう
ことを特徴とする燃料電池発電装置。
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