JP3655268B2

JP3655268B2 - Fuel cell power plant

Info

Publication number: JP3655268B2
Application number: JP2002245265A
Authority: JP
Inventors: 宮隆雨; 津徹也船; 橋元洋高; 吉正寛秋; 田裕二永; 木聖之鈴
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP2003077502A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料電池発電プラントに係り、特に燃料電池本体を収容する格納容器にパージガスを供給する燃料電池発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に燃料電池発電プラントは、電池外部から燃料と酸化剤とを連続的に供給し、その燃料の酸化によって生ずる化学エネルギーを直接電気エネルギーに変化させるものである。
【０００３】
この燃料電池発電プラントは、通常、図５に示すように化学反応により電流を発生させる燃料電池本体１とこの燃料電池本体１に供給する燃料ガスを発生する改質器５とを備えている。
【０００４】
改質器５は改質管からなる改質部５ａとバーナからなる燃焼部５ｂとを備え、改質部５ａには改質用燃料と水蒸気との混合ガスが導入され、改質部５ａ内で加熱され、水素リッチなガスに改質され、導管１２を通じて燃料電池本体１の燃料極３に供給される。
【０００５】
燃料電池本体１は、燃料極３と酸化剤極４を備え、また、燃料電池本体１を収容する格納容器２により周囲環境から隔離されている。
【０００６】
酸化剤極４には酸素や空気等の酸化剤が導管１４から供給され、水素リッチガスと酸化剤とは燃料電池本体１の中で反応した後、それぞれ排燃料、排酸化剤となり導管１６，１７を通じて排出され、改質器５の燃焼部５ａに供給される。燃焼部５ａに導入された排燃料と排酸化剤は、燃焼部５ａ内で燃焼し、改質管５ａを加熱すると同時に排ガスを生成し、生成された排ガスは導管２０を通じて系外に放出される。
【０００７】
また、燃焼部５ｂからの排ガスの一部はパージガスとして導管２１を通じて格納容器２に供給される。格納容器２を通過したパージガスは導管１５を通じて排出され、排酸化剤の導管１７と合流する。
【０００８】
一般に燃料電池本体１の燃料極３と酸化剤極４には十分なガスシール性を持たせているが、長期運転による経年変化等により、燃料電池本体１から燃料や酸化剤が格納容器１内に漏出し滞溜する場合がある。この場合予期しない異常反応を生じる危険があるので、上述の様に、格納容器２は定期的にあるいは常時パージされるようになっている。
【０００９】
パージガスとしては燃料や酸化剤との反応性がない窒素等の不活性ガスが望ましいが、大量の窒素を高圧ガスとして貯蔵すること、又は極低温液体として貯蔵することは容易ではない。
【００１０】
そこで、上記の様に、このパージガスとして改質器５の燃焼部５ｂの排ガスを利用することが知られている（特開平２−２２６６６４号公報参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、改質器５の燃焼部５ｂからの排ガスは水分や残燃焼分の可燃性成分や酸素成分を一部含んでいる。プラントの負荷レベルにより改質器バーナの燃焼量が大きく異なるため、これらの残存成分は一般に負荷レベルに応じ、また過渡期にも大きく変動する。従って、プラントの運転状況によっては定常的にあるいは過渡的に排ガスの可燃性成分や酸素成分が基準値を超えてしまいこのため格納容器中のパージガスが燃料電池本体１中に漏入した燃料及び酸化剤と異常な反応をして危険をもたらす恐れがある。
【００１２】
そこで本発明の目的は、上記従来技術が有する問題を解消し、燃料電池本体１の格納容器２に供給されるパージガスの中に含まれる水分や可燃性成分や酸素成分を確実に除去し、格納容器を安全に効率的にパージすることを可能にした燃料電池発電プラントを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による燃料電池発電プラントは、燃料電池本体と、この燃料電池本体を収容する格納容器と、前記燃料電池本体に供給する改質ガスを生成する改質器とを有する燃料電池発電プラントであって、触媒燃焼器と除湿装置とを備え、前記改質器の燃焼部から排出される排ガスと前記改質器の改質部から排出される改質ガスとを前記触媒燃焼器中で燃焼させ、前記触媒燃焼器から排出される排ガスを前記除湿装置によって除湿した後パージガスとして前記格納容器へ供給することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
改質器の燃焼部から排出される排ガスと改質器の改質部から排出される改質ガスとを触媒燃焼器中で燃焼させ、この触媒燃焼器から排出される排ガスを除湿装置によって除湿した後パージガスとして格納容器へ供給する。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明による燃料電池発電プラントの実施例を図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明の第１実施例乃至第３実施例を図１乃至図４を参照して説明する。第１実施例乃至第３実施例は以下に記載するような従来の問題点を解決するものである。
【００１７】
すなわち、改質器５の燃焼部５ｂに供給される燃料極３からの排燃料の主成分が水素であることから燃焼部５ｂの燃焼排ガスは一般に水分含有率が１０〜２０％程度と高い。このようなガスを燃料電池本１の格納容器２のパージガスとして用いると、図６に示すようにパージガス入り口管２１あるいは格納容器２の局部における放熱によって、容易にガス中水分が凝縮しドレンが発生するという問題点があった。
【００１８】
例えば、系内の運転圧力がこのようなプラントでの一般的な値である５ａｔａであるとすると、パージガス中の２０％の水分分圧は１ａｔａとなり、１００℃の飽和圧に相当する。すなわち、パージガス入り口管２１や格納容器２の局部で１００℃以下になる箇所があればそこでドレンが発生することになる。
【００１９】
パージガス入り口管２１、ブロワ２３あるいは格納容器２（図６参照）の何れにおいてもドレンの発生は有害である。すなわち、バージガス入り口管２１でのドレン閉塞により、パージガス流がなくなると燃料電池本体の安全性の問題がある。
【００２０】
また、ブロワ２３のインペラに対しドレンアタックが生じるとブロワ破損の危険性がある。さらに格納容器２内で凝縮水が生じて一般に高電位にある燃料極３、空気極４と接地電位にある格納容器２との間の絶縁が不良になった場合には、異常な接地電流が流れるため発電運転は続けられない。したがって、パージガス中のドレン発生は、燃料電池発電プラントの信頼性を低下させる危険性があったのである。
【００２１】
以下に本発明の第１実施例乃至第３実施例を説明する。
まず、本発明の第１実施例を図１及び図２を参照して説明する。
図１において、燃料電池本体１は、燃料極３と空気極としての酸化剤極４とを有して成り、さらにこの燃料電池本体１を収容して周囲環境から隔離するために格納容器２が設けられている。燃料電池の発電運転中は燃料極３と空気極４との間に起電力が生じるため、一般にこれらの積層体である燃料電池本体１は大地に対し高電位にあるのに対し、格納容器２は安全のため接地され、大地電位にある。一方、改質器５は改質部５ａと燃焼部５ｂより構成され、改質部５ａへは導管１９を通じて天然ガスやメタノールなどの改質用燃料が水蒸気とともに供給されて水蒸気改質により水素リッチな改質ガスが生成される。この改質ガスはさらに導管１２を通じて、燃料極３に供給される。燃料電池本体１内ではこの改質ガスと、空気極４へ導管１４を通じて酸化剤として供給される空気とが反応した後、消費されずに残った分はそれぞれ排燃料と排空気として導管１５，１６を通じて排出される。改質器５の燃焼器５ｂは、燃焼による発生熱を水蒸気改質のための改質熱量として改質部５ａに与える機能を持つが、燃料電池プラントの効率を高めるために燃焼器５ｂ用の燃料として燃料極３の排燃料を導管１６ａを通じて供給する。燃焼部５ｂの燃焼用空気は導管１４ａにより供給される。燃焼部５ｂで燃焼した排ガスは導管２０を通じて系外へ排出されるが、その一部は燃料電池本体１の格納容器２へパージガス入り口管２１上のブロワ１１を経て供給され、格納容器１ｃを通過したパージガスは導管１２を通じて排出される。
ここまでは、図６に示す従来の燃料電池発電プラントの場合と同様である。
【００２２】
除湿装置２２の具体的な構成例としては、化学的な水分吸収剤や水分吸着剤、あるいは水分分離膜などを適用することができる。
【００２３】
パージガスとして格納容器２に供給する燃焼部５ｂの排ガスの一部を除湿装置２２に流通させる。除湿装置２０を流通した排ガスの含有水分率は低下するので、多量のドレンの発生を防止することができる。
【００２４】
除湿装置２２の除湿レベルを適切に選ぶことによって、パージガス中の水分飽和温度を常温以下にまで低下させることができる。この場合には、パージガス入り口管２１、ブロワ２３、または格納容器２の一部または全体で放熱による温度低下があったとしてもドレンが生じることがない。この結果、パージガス中のドレン発生を防止することができる。
【００２５】
図２において、パージ入り口管２１に触媒燃焼器２４と触媒燃焼器２４の下流側に除湿装置２２とが設けられている。
【００２６】
改質器５の燃焼部５ｂから排出される排ガスの一部が導管２１を通じて触媒燃焼器２４へ供給される。また、触媒燃焼器２４における燃焼用の燃料として、改質器５の改質部５ａから排出される改質ガスの一部が導管１２ｃを通じて触媒燃焼器２４へ供給される。そして燃焼部５ｂから排出される排ガス中に残存する酸素成分は触媒燃焼器２４の中で、改質部５ａから排出される改質ガスと反応して二酸化炭素等になる。なお、触媒燃焼器２４における燃焼用の燃料として、燃料電池本体１の燃料極３からの排燃料の一部を用いることも可能である。
【００２７】
触媒燃焼器２４から排出される排ガスを除湿装置２２およびブロワ２３を経て燃料電池本体１の格納容器２へパージガスとして供給する。
【００２８】
次に本実施例の作用について説明する。
一般に燃料電池発電プラントにおいて改質器５の燃焼部５ｂから排出される排ガスの一部を格納容器２のパージガスとして用いるためには、排ガス中の水分濃度や残留酸素濃度ができるだけ小さいことが望ましい。
【００２９】
一方、燃焼部５ｂにおける燃焼量はプラントの負荷レベルにより大きく異なり、また過渡的な変化によっても変動する。このため、燃焼部５ｂにおける安定した燃焼を常に行うためには、燃焼用の空気を導管１４ａを通じて相当量過剰に供給しなくてはならない場合がある。
【００３０】
この場合には燃焼部５ｂから排出される排ガス中の水分濃度や残存酸素濃度は、パージガスとして用いるのに適切なほどは小さくならない。
【００３１】
図２に示すように本実施例においては、パージガス入り口管２１に触媒燃焼器２４を設け、改質器５の燃焼部５ｂから排出される排ガス中の残留酸素成分を触媒燃焼器２４において消費する。この結果、触媒燃焼器２４から排出される排ガスを安全上十分な低濃度もしくは酸素成分を含まないパージガスとして格納容器２へ供給することができる。
【００３２】
なお、この場合において、触媒燃焼器２４での反応生成水がその排出ガスに加わる。このため、触媒燃焼器２４から排出される排出ガス中の含有水分率は改質器の燃焼部５ｂからの排ガス中の含有水分率よりも高くなり、ドレンが発生する危険性がさらに高まる。しかし、本実施例においては、触媒燃焼器２４の下流側に除湿装置２２を設けているので、除湿装置２２を出た後のパージガス中の含有水分率を低下させることができる。これによって、パージガス中のドレンが発生することを防止することができる。
【００３３】
本実施例の構成によれば、パージ入り口管２１に触媒燃焼器２４と触媒燃焼器２４の下流側に除湿装置２２とを設けたので、改質器５の燃焼部５ｂにおける安定した燃焼を行うために燃焼用の空気を導管１４ａを通じて相当量過剰に供給したとしても、触媒燃焼器２４から排出される排ガスを安全上十分な低濃度もしくは酸素成分を含まないパージガスとして格納容器２へ供給することができる。
また、この場合においてパージガス入り口管２１に触媒燃焼器２４を設けても下流側に除湿装置２２を設けているので、配管部、ブロワ２３、または格納容器２の内部でドレンによる悪影響を生じることがない。この結果、高い信頼性の実現を可能とした燃料電池発電プラントを提供することができる。
【００３４】
次に本発明の第２実施例を図３を参照して説明する。
図３に本発明に係る燃料電池発電プラントにおける除湿装置２２の他の具体的な構成例を示す。図３においては、パージガスを凝縮器２５、気水分離器２６、熱交換器２７に通流させることにより、ガス中水分の除去を行う構成としている。パージカスは凝縮器２５で冷却されて気水分離器２６でドレイン分離された後、熱交換器２７で再熱されて過熱ガスとして送出される。従って、下流側でドレンを生じる心配がない。
【００３５】
このような除湿装置２２の構成を用いることにより、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
次に本発明の第３実施例を図４を参照して説明する。
図４に本発明に係る燃料電池発電プラントにおける除湿装置２２のさらに他の具体的な構成例を示す。本実施例においては、図３における凝縮器２５と気水分離器２６の代わりにコンタクトクーラ２８が設けられている。この場合は、パージガスはコンタクトクーラ２８でドレン分離された後、熱交換器２７で再熱されて過熱ガスとして送出される。
【００３７】
このような除湿装置２２の構成を用いることにより、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パージ入り口管に触媒燃焼器と除湿装置とを設けたので、改質器の燃焼部における安定した燃焼を行うために燃焼用の空気を過剰に供給したとしても、触媒燃焼器から排出される排ガスを安全上十分な低濃度もしくは酸素成分を含まないパージガスとして格納容器へ供給することができ、またパージガス中の水分を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料電池発電プラントの第１実施例を説明するための系統図。
【図２】同燃料電池発電プラントの第１実施例を示す系統図。
【図３】本発明による燃料電池発電プラントに用いる除湿装置の具体的構成を示す第２実施例を示す図。
【図４】同燃料電池発電プラントに用いる除湿装置の他の具体的構成を示す第３実施例を示す図。
【図５】従来の燃料電池発電プラントを示す系統図。
【図６】従来の他の燃料電池発電プラントを示す系統図。
【符号の説明】
１燃料電池本体
２格納容器
３燃料極
４酸素剤極
５改質器
５ａ改質部
５ｂ燃焼部
１０ガス分離装置
１１ブロワ
１２導管
１２ａ導管
１２ｂ導管
１２ｃ導管
１２ｄ導管
１２ｅ導管
１３導管
１４導管
１５導管
１６導管
１７導管
１８導管
１９導管
２０導管
２１パージガス入り口管
２２除湿装置
２３ブロワ
２４触媒燃焼器
２５凝縮器
２６汽水分離器
２７熱交換器
２８コンタクトクーラ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a fuel cell power plant, and more particularly to a fuel cell power plant that supplies purge gas to a storage container that houses a fuel cell body.
[0002]
[Prior art]
In general, a fuel cell power plant supplies fuel and an oxidant continuously from the outside of the cell, and changes chemical energy generated by oxidation of the fuel directly into electric energy.
[0003]
As shown in FIG. 5, this fuel cell power plant generally includes a fuel cell main body 1 that generates current by a chemical reaction and a reformer 5 that generates fuel gas to be supplied to the fuel cell main body 1.
[0004]
The reformer 5 includes a reforming section 5a made of a reforming pipe and a combustion section 5b made of a burner. A mixed gas of reforming fuel and steam is introduced into the reforming section 5a, and the reformer 5a And is reformed into a hydrogen-rich gas and supplied to the fuel electrode 3 of the fuel cell body 1 through the conduit 12.
[0005]
The fuel cell body 1 includes a fuel electrode 3 and an oxidant electrode 4, and is isolated from the surrounding environment by a storage container 2 that houses the fuel cell body 1.
[0006]
Oxidizers such as oxygen and air are supplied from the conduit 14 to the oxidizer electrode 4, and the hydrogen rich gas and the oxidizer react in the fuel cell main body 1, and then become exhaust fuel and exhaust oxidizer, respectively. And is supplied to the combustion section 5 a of the reformer 5. Exhaust fuel and exhaust oxidant introduced into the combustion section 5a are combusted in the combustion section 5a to heat the reforming pipe 5a and simultaneously generate exhaust gas. The generated exhaust gas is discharged out of the system through the conduit 20. .
[0007]
A part of the exhaust gas from the combustion section 5b is supplied to the containment vessel 2 through the conduit 21 as a purge gas. The purge gas that has passed through the containment vessel 2 is discharged through the conduit 15 and joins the exhaust oxidant conduit 17.
[0008]
In general, the fuel electrode 3 and the oxidant electrode 4 of the fuel cell main body 1 have sufficient gas sealing properties. However, fuel and oxidant are contained in the containment vessel 1 from the fuel cell main body 1 due to changes over time due to long-term operation. May leak and stay. In this case, since there is a risk of causing an unexpected abnormal reaction, the containment vessel 2 is purged regularly or constantly as described above.
[0009]
The purge gas is preferably an inert gas such as nitrogen that has no reactivity with the fuel or oxidant, but it is not easy to store a large amount of nitrogen as a high-pressure gas or as a cryogenic liquid.
[0010]
Thus, as described above, it is known to use the exhaust gas of the combustion section 5b of the reformer 5 as the purge gas (see JP-A-2-226664).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the exhaust gas from the combustion section 5b of the reformer 5 partially contains moisture and residual combustible components and oxygen components. Since the amount of combustion of the reformer burner varies greatly depending on the load level of the plant, these remaining components generally vary greatly depending on the load level and also in the transition period. Therefore, depending on the operation state of the plant, the combustible component and the oxygen component of the exhaust gas exceed the reference value regularly or transiently. Therefore, the purge gas in the containment vessel leaks into the fuel cell body 1 and the oxidation. May react abnormally with drugs and cause danger.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to reliably remove moisture, combustible components and oxygen components contained in the purge gas supplied to the storage container 2 of the fuel cell main body 1 and store it. An object of the present invention is to provide a fuel cell power plant capable of safely and efficiently purging containers.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fuel cell power plant according to the present invention includes a fuel cell main body, a containment vessel that accommodates the fuel cell main body, and a reformer that generates reformed gas to be supplied to the fuel cell main body. A fuel cell power plant having a catalytic combustor and a dehumidifying device, the exhaust gas discharged from the combustion section of the reformer and the reformed gas discharged from the reformer of the reformer The exhaust gas discharged from the catalytic combustor after being burned in the catalytic combustor is dehumidified by the dehumidifier and then supplied to the storage container as a purge gas.
[0014]
[Action]
The exhaust gas discharged from the reformer combustion section and the reformed gas discharged from the reformer reformer are combusted in the catalyst combustor, and the exhaust gas discharged from the catalyst combustor is dehumidified by the dehumidifier. After that, the purge gas is supplied to the containment vessel.
[0015]
【Example】
Embodiments of a fuel cell power plant according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
First to third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The first to third embodiments solve the conventional problems as described below.
[0017]
That is, since the main component of the exhaust fuel from the fuel electrode 3 supplied to the combustion part 5b of the reformer 5 is hydrogen, the combustion exhaust gas of the combustion part 5b generally has a high moisture content of about 10 to 20%. When such a gas is used as the purge gas for the containment vessel 2 of the fuel cell main 1, moisture in the gas is easily condensed and drainage is generated by heat radiation at the purge gas inlet pipe 21 or the local portion of the containment vessel 2 as shown in FIG. 6. There was a problem of doing.
[0018]
For example, if the operating pressure in the system is 5ata, which is a typical value in such a plant, the 20% moisture partial pressure in the purge gas is 1ata, which corresponds to a saturation pressure of 100 ° C. That is, if there is a place where the temperature is 100 ° C. or lower in the purge gas inlet pipe 21 or the local part of the containment vessel 2, drainage is generated there.
[0019]
The generation of drain is harmful in any of the purge gas inlet pipe 21, the blower 23, and the storage container 2 (see FIG. 6). That is, if the purge gas flow disappears due to drain blockage at the barge gas inlet pipe 21, there is a problem of safety of the fuel cell main body.
[0020]
Further, if a drain attack occurs on the impeller of the blower 23, there is a risk of damage to the blower. Further, when condensed water is generated in the containment vessel 2 and the insulation between the fuel electrode 3 and the air electrode 4 that are generally at a high potential and the containment vessel 2 that is at the ground potential is poor, an abnormal ground current is generated. Because it flows, power generation operation cannot be continued. Therefore, the generation of drain in the purge gas has a risk of reducing the reliability of the fuel cell power plant.
[0021]
The first to third embodiments of the present invention will be described below.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, a fuel cell main body 1 includes a fuel electrode 3 and an oxidant electrode 4 as an air electrode. Further, a storage container 2 is provided to house the fuel cell main body 1 and isolate it from the surrounding environment. Is provided. Since an electromotive force is generated between the fuel electrode 3 and the air electrode 4 during the power generation operation of the fuel cell, the fuel cell main body 1 that is a laminate of these is generally at a high potential with respect to the ground, whereas the containment vessel 2 Is grounded for safety and is at ground potential. On the other hand, the reformer 5 is composed of a reforming section 5a and a combustion section 5b, and a reforming fuel such as natural gas or methanol is supplied to the reforming section 5a along with steam through a conduit 19, and is rich in hydrogen by steam reforming. A reformed gas is generated. The reformed gas is further supplied to the fuel electrode 3 through the conduit 12. In the fuel cell main body 1, after this reformed gas reacts with the air supplied as the oxidant to the air electrode 4 through the conduit 14, the remaining portions that are not consumed are exhausted fuel and exhausted air as the conduit 15, 16 is discharged. The combustor 5b of the reformer 5 has a function of giving the heat generated by combustion to the reforming unit 5a as a reforming heat amount for steam reforming. In order to increase the efficiency of the fuel cell plant, the combustor 5b The fuel discharged from the anode 3 is supplied as a fuel through the conduit 16a. Combustion air for the combustion section 5b is supplied through a conduit 14a. Exhaust gas combusted in the combustion section 5b is discharged out of the system through the conduit 20. A part of the exhaust gas is supplied to the storage container 2 of the fuel cell body 1 through the blower 11 on the purge gas inlet pipe 21 and passes through the storage container 1c. The purge gas thus discharged is discharged through the conduit 12.
The process up to this point is the same as that of the conventional fuel cell power plant shown in FIG.
[0022]
As a specific configuration example of the dehumidifier 22, a chemical moisture absorbent, a moisture adsorbent, a moisture separation membrane, or the like can be applied.
[0023]
A part of the exhaust gas of the combustion section 5 b supplied to the storage container 2 as purge gas is circulated through the dehumidifier 22. Since the moisture content of the exhaust gas flowing through the dehumidifier 20 is reduced, the generation of a large amount of drain can be prevented.
[0024]
By appropriately selecting the dehumidifying level of the dehumidifying device 22, the water saturation temperature in the purge gas can be lowered to a room temperature or lower. In this case, even if there is a temperature drop due to heat radiation in the purge gas inlet pipe 21, the blower 23, or a part or the whole of the containment vessel 2, no drainage occurs. As a result, drain generation in the purge gas can be prevented.
[0025]
In FIG. 2, the purge inlet pipe 21 is provided with a catalyst combustor 24 and a dehumidifier 22 on the downstream side of the catalyst combustor 24.
[0026]
Part of the exhaust gas discharged from the combustion section 5 b of the reformer 5 is supplied to the catalytic combustor 24 through the conduit 21. A part of the reformed gas discharged from the reforming section 5a of the reformer 5 is supplied to the catalyst combustor 24 through the conduit 12c as a combustion fuel in the catalyst combustor 24. The oxygen component remaining in the exhaust gas discharged from the combustion unit 5b reacts with the reformed gas discharged from the reforming unit 5a in the catalytic combustor 24 to become carbon dioxide or the like. Note that as the combustion fuel in the catalytic combustor 24, a part of the exhausted fuel from the fuel electrode 3 of the fuel cell main body 1 can be used.
[0027]
The exhaust gas discharged from the catalyst combustor 24 is supplied as purge gas to the storage container 2 of the fuel cell main body 1 through the dehumidifier 22 and the blower 23.
[0028]
Next, the operation of this embodiment will be described.
In general, in order to use a part of the exhaust gas discharged from the combustion section 5b of the reformer 5 as the purge gas for the containment vessel 2 in the fuel cell power plant, it is desirable that the moisture concentration and residual oxygen concentration in the exhaust gas be as small as possible.
[0029]
On the other hand, the amount of combustion in the combustion section 5b varies greatly depending on the load level of the plant and also fluctuates due to a transient change. For this reason, in order to always perform the stable combustion in the combustion part 5b, a considerable amount of combustion air may have to be supplied through the conduit 14a.
[0030]
In this case, the moisture concentration and residual oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion section 5b do not become small enough to be used as a purge gas.
[0031]
As shown in FIG. 2, in this embodiment, a catalytic combustor 24 is provided in the purge gas inlet pipe 21, and residual oxygen components in the exhaust gas discharged from the combustion section 5 b of the reformer 5 are consumed in the catalytic combustor 24. . As a result, the exhaust gas discharged from the catalyst combustor 24 can be supplied to the containment vessel 2 as a purge gas having a sufficiently low concentration or no oxygen component for safety.
[0032]
In this case, the reaction product water in the catalytic combustor 24 is added to the exhaust gas. For this reason, the moisture content in the exhaust gas discharged from the catalytic combustor 24 becomes higher than the moisture content in the exhaust gas from the combustion section 5b of the reformer, and the risk of generating drainage is further increased. However, in the present embodiment, since the dehumidifying device 22 is provided on the downstream side of the catalytic combustor 24, the moisture content in the purge gas after leaving the dehumidifying device 22 can be reduced. Thereby, it is possible to prevent the drain in the purge gas from being generated.
[0033]
According to the configuration of this embodiment, since the purge inlet pipe 21 is provided with the catalytic combustor 24 and the dehumidifying device 22 on the downstream side of the catalytic combustor 24, stable combustion is performed in the combustion section 5b of the reformer 5. Therefore, even if a considerable amount of combustion air is supplied through the conduit 14a, the exhaust gas discharged from the catalyst combustor 24 is supplied to the containment vessel 2 as a purge gas having a sufficiently low concentration or no oxygen component for safety. Can do.
In this case, even if the catalytic combustor 24 is provided in the purge gas inlet pipe 21, the dehumidifying device 22 is provided on the downstream side, so that there is an adverse effect due to drainage inside the piping part, the blower 23, or the containment vessel 2. Absent. As a result, a fuel cell power plant capable of realizing high reliability can be provided.
[0034]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows another specific configuration example of the dehumidifying device 22 in the fuel cell power plant according to the present invention. In FIG. 3, the purge gas is passed through the condenser 25, the steam separator 26, and the heat exchanger 27 to remove moisture in the gas. The purge residue is cooled by the condenser 25 and drain-separated by the steam separator 26, then reheated by the heat exchanger 27 and sent as superheated gas. Therefore, there is no fear of generating drain on the downstream side.
[0035]
By using such a configuration of the dehumidifying device 22, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0036]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows still another specific configuration example of the dehumidifying device 22 in the fuel cell power plant according to the present invention. In the present embodiment, a contact cooler 28 is provided instead of the condenser 25 and the steam separator 26 in FIG. In this case, the purge gas is drained by the contact cooler 28, then reheated by the heat exchanger 27 and sent as superheated gas.
[0037]
By using such a configuration of the dehumidifying device 22, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the purge combustor and the dehumidifier are provided in the purge inlet pipe, the combustion air is excessively supplied to perform stable combustion in the combustion section of the reformer. Even so, the exhaust gas discharged from the catalytic combustor can be supplied to the storage container as a purge gas having a low concentration or no oxygen component sufficient for safety, and moisture in the purge gas can be removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram for explaining a first embodiment of a fuel cell power plant according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a first embodiment of the fuel cell power plant.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment showing a specific configuration of a dehumidifier used in a fuel cell power plant according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment showing another specific configuration of the dehumidifier used in the fuel cell power plant.
FIG. 5 is a system diagram showing a conventional fuel cell power plant.
FIG. 6 is a system diagram showing another conventional fuel cell power plant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell main body 2 Containment vessel 3 Fuel electrode 4 Oxygen agent electrode 5 Reformer 5a Reformer 5b Combustion unit 10 Gas separator 11 Blower 12 Conduit 12a Conduit 12b Conduit 12c Conduit 12d Conduit 12e Conduit 13 Conduit 14 Conduit 15 Conduit 16 Conduit 17 Conduit 18 Conduit 19 Conduit 20 Conduit 21 Purge gas inlet tube 22 Dehumidifier 23 Blower 24 Catalytic combustor 25 Condenser 26 Brackish water separator 27 Heat exchanger 28 Contact cooler

Claims

A fuel cell power plant having a fuel cell main body, a storage container for housing the fuel cell main body, and a reformer for generating reformed gas to be supplied to the fuel cell main body, comprising a catalytic combustor and a dehumidifying device, The exhaust gas discharged from the combustion section of the reformer and the reformed gas discharged from the reformer section of the reformer are combusted in the catalytic combustor and discharged from the catalytic combustor. A fuel cell power plant characterized in that exhaust gas is dehumidified by the dehumidifier and then supplied as purge gas to the containment vessel.