JP3626838B2 - Power generation system for solid oxide fuel cell - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電時の燃料電池本体への水流を防止するようにした固体電解質型燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cells) の発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図2に従来の固体電解質型燃料電池の発電システムの概略を示す。
【0003】
図2に示すように、固体電解質型燃料電池(以下「SOFC」という)1の内管側には水(H2 O),一酸化炭素(CO)等の気体燃料を、外管側には空気供給管2に空気が供給され発電装置3に内蔵している加熱器により、約900℃に加熱され発電を行っている。また、発電に必要な燃料は図示しない燃料供給手段から燃料供給管4を介して供給され、その流量はマスフローコントローラ5により一定流量となうようコントロールされる。一方、空気は図示しない空気供給手段から空気供給管8により供給され、その流量はマスフローコントローラ9により一定流量となうようコントロールされる。
発電後の未反応燃料と空気とは燃料排出管6及び空気排出管10を介して各々煙突19及び煙突20へ供給され、大気へ放出される。
【0004】
SOFC発電は、一般に燃料と空気との差圧(燃料−空気)を+50mmAq程度で運転するが、特に加圧運転時は、空気側の圧力(P)を空気排出管10に設置された圧力調整弁11により所定圧とし、燃料と空気との差圧(DP)を燃料排出管6に設置された差圧調整弁7により燃料−空気≒50mmAqとなるようにコントロールしている。
【0005】
SOFC1は発電により、水蒸気が発生するが、特に燃料側排ガス中の水蒸気濃度が高く、差圧調整弁7の前流側でドレン化すると差圧調整がドレンの影響を受け差動不良となる。この為、差圧調整弁7の前流側にシールポット12を設置している。
【0006】
発電後の未反応燃料と高濃度の水蒸気とを含んだ高温のガスは、燃料排出管6を介してシールポット12内に入り、シールポット12内の水21によりバブリング急冷され、水蒸気をドレン化しガスのみがシールポット12上部の空間部22から燃料排出管6へ排出され、差圧調整弁7のドレンによる作動不良を回避している。
【0007】
上記シールポット12内部にはレベルスイッチ13,14が設置されており、該レベルスイッチ14が作動するとドレン排出弁18が開となり、一方のレベルスイッチ13が作動するとドレン排出弁18が閉となり、自動的にシールポット内ドレンを排出するシステムとなっている。また、図中符号17はレベル計を図示し、弁15,16を開にすることにより、シールポット12内の水位を目視で確認できるようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシステムでは、差圧調整弁7の作動不良、或いは空気圧力の急激な変動により、差圧調整弁7が閉となった場合、シールポット12の空間部22の圧力が急上昇し、このため、シールポット12内の水21が発電装置3側の燃料排出管6へ逆流し、高温のSOFC1内へ流入して、水蒸気爆発等によりSOFC1の破壊或いは性能劣化に要因となる、という問題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の固体電解質型燃料電池の発電システムは、
空気供給手段及び燃料供給手段を有し固体電解質型燃料電池を備えた発電装置と、該発電装置からの燃料側排ガスを排出する燃料排出手段に設置され、燃料と空気との差圧を調整する差圧調整弁と、該差圧調整弁の前流に設置され、上記燃料側排ガス中の水蒸気を除去するシールポットとを備えた固体電解質型燃料電池の発電システムにおいて、
上記シールポットは、上記燃料側排ガスを内部の水にバブリングし、該燃料側排ガス中の水蒸気をドレン化し、該水蒸気が除去された燃料側排ガスを後流へ供給する機能を有し、上記発電装置と上記シールポットとの間には、ドレンポットが介装されていることを特徴とする。
また、上記固体電解質型燃料電池の発電システムにおいて、
上記シールポットは、内部にレベルスイッチが設置され、該レベルスイッチがドレン排出弁と連動して内部のドレンを自動排出することにより、内部の水位を所定レベルに維持することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる固体電解質型燃料電池の発電システムの実施形態を説明する。
【0011】
図1に本発明の実施形態にかかる固体電解質型燃料電池の発電システムの概略を示す。
図1に示すように、本発明の固体電解質型燃料電池の発電システムは、図示しない空気供給手段及び燃料供給手段より各々燃料を供給する燃料供給管4及び空気を供給する空気供給管8を有する固体電解質型燃料電池(SOFC)1を備えた発電装置3と、該発電装置3から燃料排出管6を介して煙突19へ排出される燃料側排ガス中の水蒸気を除去するシールポット12とを備えた固体電解質型燃料電池の発電システムにおいて、上記発電装置3と上記シールポット12との間(上記シールポット12の前流側)にドレンポット31を介装してなるものである。
【0012】
上記発電装置3には、図示しない燃料供給手段から燃料供給管4により気体燃料が供給され、一方、図示しない空気供給手段から空気供給管8により空気が供給され、共にその流量はマスフローコントローラ5,9により一定流量となるようコントロールされている。また、発電後の未反応燃料と空気とは差圧調整弁7を介装する燃料排出管6及び圧力調整弁11を介装する空気排出管10を介して各々煙突19及び煙突20へ供給され、大気へ放出される。
発電後の未反応燃料と高濃度の水蒸気とを含んだ高温の排出ガスは、燃料排出管6を介してシールポット12内に入り、シールポット12内の水21によりバブリング急冷され、水蒸気をドレン化しガスのみがシールポット12上部の空間部22から燃料排出管6へ排出され、差圧調整弁7のドレンによる作動不良を回避している。
本実施の形態では、さらに、上記発電装置3と上記シールポット12との間(上記シールポット12の前流側)にドレンポット31を介装しており、空気側圧力の急激な変動によりシールポット12内の水21が逆流した場合でも、上記ドレンポット31で逆流水を吸収できるようにしている。
【0013】
上記シールポット12からの逆流水を捕集するドレンポット31は、その上部に燃料排出管6,6が連結されており、上記シールポット12のように排出ガスが水21をくぐらないようになっている。
また、ドレンポット31の側面には捕集した水のレベルを計測するレベル計32が設けられており、該レベル計32の上下に設けられた弁33,34を開けることで内部の水量を目視により確認できるようにしている。
さらに、ドレンポット31の下部には排出弁35が設けられており、該排出弁34を開にすることにより逆流して溜まった水を排出できるようにしている。
【0014】
このように、シールポット12の前流側にドレンポット31を設置し、空気側圧力の急激な変動によりシールポット12内の水21が逆流した場合でも、上記ドレンポット31で逆流水を吸収できることとなり、直接SOFC1内へ水が逆流することが防止され、従来のような水蒸気爆発等によりSOFC1の破壊或いは性能劣化に要因となることが防止される。
従って、SOFC1の保護が可能となり、該SOFC1の連続的な発電が可能となる。
【0015】
【発明の効果】
本発明は、空気供給手段及び燃料供給手段を有し、固体電解質型燃料電池を備えた発電装置と、該発電装置からの燃料側排ガスを排出する燃料排出手段に設置され、燃料と空気との差圧を調整する差圧調整弁と、該差圧調整弁の前流に設置され、燃料側排ガス中の水蒸気を除去するシールポットとを備えた固体電解質型燃料電池の発電システムにおいて、シールポットは、燃料側排ガスを内部の水にバブリングし、該燃料側排ガス中の水蒸気をドレン化し、該水蒸気が除去された燃料側排ガスを後流へ供給する機能を有し、発電装置と上記シールポットとの間には、ドレンポットが介装されているので、従来とは異なり、空気側圧力の急激な変動によりシールポット内の水が逆流しても上記ドレンポットで逆流水を吸収できることとなり、SOFC内へ逆流することが防止され、従来のような水蒸気爆発等によりSOFCの破壊或いは性能劣化に要因となることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる固体電解質型燃料電池の発電システムの概略図である。
【図2】従来技術にかかる固体電解質型燃料電池の発電システムの概略図である。
【符号の説明】
1 固体電解質型燃料電池
2 空気供給管
3 発電装置
4 燃料供給管
5 マスフローコントローラ
6 燃料排出管
7 差圧調整弁
8 空気供給管
9 マスフローコントローラ
10 空気排出管
11 圧力調整弁
12 シールポット
13,14 レベルスイッチ
15,16 弁
17 レベル計
18 ドレン排出弁
19,20 煙突
21 水
22 空間部
31 ドレンポット
32 レベル計
33,34 弁
35 排出弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation system for a solid oxide fuel cell (SOFC) that prevents water flow to a fuel cell main body during fuel cell power generation.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows an outline of a conventional power generation system for a solid oxide fuel cell.
[0003]
As shown in FIG. 2, gaseous fuel such as water (H 2 O), carbon monoxide (CO), etc. is provided on the inner tube side of the solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOFC”) 1, and the outer tube side thereof. Air is supplied to the
The unreacted fuel and air after power generation are supplied to the
[0004]
SOFC power generation is generally operated with a differential pressure between fuel and air (fuel-air) of about +50 mm Aq , but the pressure (P) on the air side is the pressure installed in the
[0005]
Although the SOFC 1 generates water vapor by power generation, the water vapor concentration in the fuel-side exhaust gas is particularly high, and if the drain is formed on the upstream side of the differential pressure regulating valve 7, the differential pressure adjustment is affected by the drain, resulting in a differential failure. For this reason, the
[0006]
High-temperature gas containing unreacted fuel and high-concentration water vapor after power generation enters the
[0007]
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional system, when the differential pressure regulating valve 7 is closed due to the malfunction of the differential pressure regulating valve 7 or the rapid fluctuation of the air pressure, the pressure of the
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A power generation system for a solid oxide fuel cell of the present invention that solves the above problems
Installed in a power generation apparatus having a solid electrolyte fuel cell having an air supply means and a fuel supply means, and a fuel discharge means for discharging fuel side exhaust gas from the power generation apparatus, and adjusts a differential pressure between fuel and air In a power generation system for a solid oxide fuel cell, comprising: a differential pressure regulating valve; and a seal pot installed upstream of the differential pressure regulating valve to remove water vapor in the fuel side exhaust gas,
The seal pot has a function of bubbling the fuel side exhaust gas into internal water, draining water vapor in the fuel side exhaust gas, and supplying the fuel side exhaust gas from which the water vapor has been removed to the downstream, between the device and the seal pot, characterized in that the drain pot is interposed.
In the power generation system of the solid oxide fuel cell,
The seal pot has a level switch installed therein, and the level switch automatically discharges the internal drain in conjunction with the drain discharge valve, thereby maintaining the internal water level at a predetermined level.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a power generation system of a solid oxide fuel cell according to the present invention will be described.
[0011]
FIG. 1 shows an outline of a power generation system of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the power generation system for a solid oxide fuel cell according to the present invention includes a fuel supply pipe 4 for supplying fuel and an
[0012]
The
High-temperature exhaust gas containing unreacted fuel and high-concentration water vapor after power generation enters the
In the present embodiment, a drain pot 31 is further interposed between the
[0013]
The drain pot 31 for collecting the backflow water from the
Further, a
Further, a
[0014]
Thus, even if the drain pot 31 is installed on the upstream side of the
Therefore, the SOFC 1 can be protected, and the SOFC 1 can be continuously generated.
[0015]
【The invention's effect】
The present invention has an air supply means and a fuel supply means, and is installed in a power generation apparatus having a solid oxide fuel cell and a fuel discharge means for discharging fuel-side exhaust gas from the power generation apparatus . a differential pressure control valve for adjusting the pressure difference, is installed in the upstream of the difference pressure regulating valve, in the solid electrolyte type fuel cell power generation system that includes a seal pot for removing water vapor in the fuel side exhaust gas, seal pot Has a function of bubbling the fuel-side exhaust gas into the internal water, draining the water vapor in the fuel-side exhaust gas, and supplying the fuel-side exhaust gas from which the water vapor has been removed to the downstream, the power generator and the seal pot Since a drain pot is interposed between them , unlike the conventional case, even if the water in the seal pot flows backward due to abrupt fluctuations in the air side pressure, the drain pot can absorb the backflow water, S It is prevented from flowing back into the FC, to become a factor in the destruction or performance deterioration of the SOFC is prevented by conventional Such steam explosion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a power generation system of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a power generation system of a solid oxide fuel cell according to the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid oxide
Claims (2)
該発電装置からの燃料側排ガスを排出する燃料排出手段に設置され、燃料と空気との差圧を調整する差圧調整弁と、
該差圧調整弁の前流に設置され、上記燃料側排ガス中の水蒸気を除去するシールポットとを備えた固体電解質型燃料電池の発電システムにおいて、
上記シールポットは、上記燃料側排ガスを内部の水にバブリングし、該燃料側排ガス中の水蒸気をドレン化し、該水蒸気が除去された燃料側排ガスを後流へ供給する機能を有し、
上記発電装置と上記シールポットとの間には、ドレンポットが介装されていることを特徴とする固体電解質型燃料電池の発電システム。A power generation apparatus including a solid oxide fuel cell having air supply means and fuel supply means;
A differential pressure adjusting valve that is installed in a fuel discharge means for discharging the fuel side exhaust gas from the power generation device and adjusts a differential pressure between fuel and air;
In a power generation system for a solid oxide fuel cell, which is installed upstream of the differential pressure regulating valve and includes a seal pot for removing water vapor in the fuel-side exhaust gas,
The seal pot has a function of bubbling the fuel-side exhaust gas into the internal water, draining water vapor in the fuel-side exhaust gas, and supplying the fuel-side exhaust gas from which the water vapor has been removed to the downstream,
A power generation system for a solid oxide fuel cell , wherein a drain pot is interposed between the power generation device and the seal pot.
上記シールポットは、内部にレベルスイッチが設置され、該レベルスイッチがドレン排出弁と連動して内部のドレンを自動排出することにより、内部の水位を所定レベルに維持することを特徴とする固体電解質型燃料電池の発電システム。The seal pot has a level switch installed therein, and the level switch automatically discharges the internal drain in conjunction with the drain discharge valve to maintain the internal water level at a predetermined level. Type fuel cell power generation system.
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JP21608497A JP3626838B2 (en) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | Power generation system for solid oxide fuel cell |
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-
1997
- 1997-08-11 JP JP21608497A patent/JP3626838B2/en not_active Expired - Lifetime
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