JP4946015B2 - Operation method of fuel cell power generator - Google Patents
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Description
本発明は、電気化学反応により電気エネルギーを得る燃料電池発電装置の異常を検出し、異常の種類と異常発生時の運転工程とに応じて制御運転を行う燃料電池発電装置の運転方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a fuel cell power generation apparatus that detects an abnormality of a fuel cell power generation apparatus that obtains electric energy through an electrochemical reaction and performs a control operation according to the type of abnormality and the operation process when the abnormality occurs.
燃料電池は、燃料の有する化学エネルギーを、機械エネルギーや熱エネルギーを経由することなく直接電気エネルギーに変換する発電装置であり、高いエネルギー効率を得ることができる。 A fuel cell is a power generator that directly converts chemical energy of fuel into electrical energy without passing through mechanical energy or thermal energy, and can achieve high energy efficiency.
燃料電池は、電解質層を挟んで一対の電極を配置し、一方の電極（アノード側）に水素を含有する燃料ガスを供給すると共に、他方の電極（カソード側）に酸素を含有する酸化ガス（空気）を供給ことで、両極間で起きる電気化学反応を利用して起電力を発生させる。 In a fuel cell, a pair of electrodes are arranged with an electrolyte layer in between, a fuel gas containing hydrogen is supplied to one electrode (anode side), and an oxidizing gas containing oxygen is supplied to the other electrode (cathode side) ( By supplying air), an electromotive force is generated by utilizing an electrochemical reaction that occurs between the two electrodes.
燃料電池で起きる電気化学反応式は以下の通りである。ここで、（１）式はアノード側に於ける反応、（２）式はカソード側に於ける反応であり、燃料電池全体では、（３）式に示す反応が進行する。 The electrochemical reaction formula occurring in the fuel cell is as follows. Here, the equation (1) is a reaction on the anode side, the equation (2) is a reaction on the cathode side, and the reaction shown in the equation (3) proceeds in the entire fuel cell.
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ− ・・・（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ ・・・（２）
２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ ・・・（３）
燃料電池は、採用する電解質の違いにより、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型燃料電池に大別される。これらの燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池は、採用する電解質の性質から、二酸化炭素を含んだ酸化ガスや炭酸ガスを供給することが可能である。そのため、通常これらの燃料電池では、空気を酸化ガスとして用い、天然ガス等の炭化水素系の燃料ガスを水蒸気改質して生成した水素を含むガスを燃料ガスとして用いている。
H 2 → 2H + + 2e − (1)
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (2)
2H 2 + O 2 → 2H 2 O (3)
Fuel cells are roughly classified into polymer electrolyte fuel cells (PEFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and solid oxide fuel cells, depending on the electrolyte used. The Among these fuel cells, polymer electrolyte fuel cells, phosphoric acid fuel cells, and molten carbonate fuel cells supply carbon dioxide-containing oxidizing gas or carbon dioxide gas due to the nature of the electrolyte used. Is possible. Therefore, in these fuel cells, normally, air is used as an oxidizing gas, and a gas containing hydrogen generated by steam reforming a hydrocarbon fuel gas such as natural gas is used as a fuel gas.
このような燃料電池を備える燃料電池発電装置は、改質装置及び一酸化炭素（ＣＯ）変成器を備えており、この改質装置及びＣＯ変成器にて燃料ガスの改質を行ない燃料ガスを生成するようにしている。メタンガスを供給ガスとして使用する場合の改質装置における改質反応は、
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 （+２０６．１４ＫＪ／ｍｏｌ：吸熱反応）・・・（４）
となる。
A fuel cell power generation apparatus including such a fuel cell includes a reformer and a carbon monoxide (CO) converter, and the fuel gas is reformed by the reformer and the CO converter to generate fuel gas. It is trying to generate. The reforming reaction in the reformer when methane gas is used as the supply gas is
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (+206.14 KJ / mol: endothermic reaction) (4)
It becomes.
（４）式に示す通り、メタンガスを水素ガスを含むガスに改質する反応は吸熱反応である。そのため、メタンガスに水蒸気を添加したうえで、燃料電池からの燃料オフガスを燃焼させた燃焼排ガスから回収した熱を利用して、粒状改質触媒を６００〜７００℃に保つことにより、水素に富む改質ガスを生成する。 As shown in the equation (4), the reaction for reforming methane gas to a gas containing hydrogen gas is an endothermic reaction. Therefore, by adding water vapor to methane gas and utilizing the heat recovered from the combustion exhaust gas obtained by burning the fuel off-gas from the fuel cell, the granular reforming catalyst is maintained at 600 to 700 ° C. Generates quality gas.
そして、改質装置を出た改質ガスは、改質ガス中のＣＯを低減するためにＣＯ変成器に供給し、ここでＣＯと水蒸気とを変成反応させて、ＣＯを二酸化炭素（ＣＯ２）に変成させることで、改質ガス中の水素濃度を上げながらＣＯ濃度を１％以下に低減させている。そして、燃料電池がリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）の場合は、この改質ガスを燃料電池へ供給して発電を行なう。 Then, the reformed gas exiting the reformer is supplied to a CO converter to reduce CO in the reformed gas, where CO and water vapor are subjected to a shift reaction to convert CO into carbon dioxide (CO 2 The CO concentration is reduced to 1% or less while increasing the hydrogen concentration in the reformed gas. When the fuel cell is a phosphoric acid fuel cell (PAFC), the reformed gas is supplied to the fuel cell to generate power.
ＣＯ変成器におけるＣＯの変成反応は、次式の通りである。 The CO conversion reaction in the CO converter is as follows.
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2（−４１．１７ＫＪ／ｍｏｌ：発熱反応）・・・（５）
このＣＯ変成器による変成反応は発熱反応であるため、反応熱を冷却し、変成反応温度である１６０〜２５０℃に保つ必要がある。
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (−41.17 KJ / mol: exothermic reaction) (5)
Since the shift reaction by the CO shifter is an exothermic reaction, it is necessary to cool the reaction heat and maintain the shift reaction temperature at 160 to 250 ° C.
ところで、燃料電池発電装置は、複数の機器が組み合わされて構成されており、相互の影響因子も複雑に組み合わさっている。従って、機器の故障や劣化に伴う影響も様々であり、例えば、改質装置のバーナの火が消えた場合は、それ以降の改質反応を継続して行うことができないため、発電を継続して行うことができなくなる。 By the way, the fuel cell power generation apparatus is configured by combining a plurality of devices, and the mutual influencing factors are combined in a complicated manner. Therefore, there are various effects due to equipment failure and deterioration.For example, when the fire of the reformer burner goes out, the subsequent reforming reaction cannot be continued, so power generation is continued. Can not be done.
そのため、例えば、特許文献１（特開２００２−３５２８３９号公報）には、燃料電池発電装置の異常を検出した場合、予め設定されている複数の停止モードから当該異常状態に応じた停止モードを選択し、選択した停止モードに従って装置を停止させる技術が開示されている。
しかし、上述した文献に開示されている技術では、異常を検出した場合、停止動作へ移行する制御を行うように設定されているため、燃料電池発電装置は異常が検出される都度に停止されてしまい、安定した運転を行うことができなくなる。 However, in the technique disclosed in the above-described document, when an abnormality is detected, it is set to perform control for shifting to a stop operation. Therefore, the fuel cell power generator is stopped each time an abnormality is detected. As a result, stable operation cannot be performed.
また、燃料電池発電装置を頻繁に起動停止させると性能劣化が助長され、耐久性が低下する問題もある。 Further, when the fuel cell power generation device is frequently started and stopped, there is a problem that performance deterioration is promoted and durability is lowered.
従って、本発明の目的は、異常を検出したときの運転状態と検出した異常項目との組み合わせに応じて予め設定した制御運転へ自動的に移行させることで、異常状態に適合する最適な制御運転を行い、装置の性能劣化を抑制し、耐久性の向上を実現することのできる燃料電池発電装置の運転方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to automatically shift to a preset control operation according to the combination of the operation state when the abnormality is detected and the detected abnormality item, so that the optimum control operation suitable for the abnormal state is achieved. It is intended to provide a method of operating a fuel cell power generation apparatus that can suppress performance deterioration of the apparatus and realize improved durability.
上記目的を達成するために、第１の発明は、燃料ガスと空気との電気化学的反応により発電を行なう燃料電池を備えた燃料電池発電装置の運転方法において、異常の種類と、当該異常発生時の前記燃料電池発電装置の各運転工程との組み合わせ毎に対応する運転制御方法をあらかじめ設定し、前記各運転工程で異常を検出した際、前記設定された運転制御方法を行い、停止又は運転を制限した状態で継続させ、前記運転工程は、前記燃料電池発電装置の起動準備工程と、前記燃料電池の冷却水及び前記燃料ガスを改質するための改質装置を加熱する起動昇温工程と、燃料電池の発電工程と、燃料電池の停止工程とを少なくとも含むものであり、前記異常の種類は、冷却水の温度異常、改質装置の温度異常、系統の電圧異常、改質装置のバーナ失火、インバータ異常、熱利用設備故障、外部からの通常停止指令、外部からの緊急停止指令を少なくとも含むものであり、前記運転制御方法は、発電出力を低下させて運転を継続させる方法と、発電は継続するが、系統とは切り離して自立運転させる方法と、起動操作を中止する起動時通常停止方法と、発電させながら燃料電池を一定の温度になるまで冷却しその後停止させる発電通常停止方法と、直ちに発電を停止させる緊急停止方法とを少なくとも含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention provides a method for operating a fuel cell power generation apparatus including a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between fuel gas and air. The operation control method corresponding to each combination with each operation process of the fuel cell power generation device is set in advance, and when the abnormality is detected in each operation process, the set operation control method is performed, and the operation is stopped or operated The operation step includes a startup preparation step of the fuel cell power generation device, and a startup temperature raising step of heating the reforming device for reforming the cooling water and the fuel gas of the fuel cell And at least a fuel cell power generation process and a fuel cell stop process. The types of abnormality include cooling water temperature abnormality, reforming apparatus temperature abnormality, system voltage abnormality, reforming apparatus abnormality Burner Fire, inverter abnormality, heat utilization equipment failure, normal external stop command, external emergency stop command, the operation control method includes a method of reducing power generation output and continuing operation, Is continued, but it is independent from the system, is operated independently, the startup normal stop method is stopped, and the power generation normal stop method is that the fuel cell is cooled to a certain temperature while generating power and then stopped. And at least an emergency stop method of immediately stopping power generation.
このような構成では、異常が発生した場合、異常の種類と、当該異常発生時の燃料電池発電装置の各運転工程とに応じた運転制御方法を行い、停止又は運転を制限した状態で継続させるようにしたので、異常状態に適合する最適な制御運転が行われ、装置の性能劣化を抑制し、耐久性の向上を実現することができる。 In such a configuration, when an abnormality occurs, an operation control method is performed according to the type of abnormality and each operation process of the fuel cell power generation device at the time of the abnormality, and the operation is continued in a state where the operation is stopped or restricted. Since it did in this way, the optimal control driving | operation suitable for an abnormal condition is performed, the performance deterioration of an apparatus can be suppressed and durability improvement can be implement | achieved.
また、各運転工程と異常の種類に応じて運転制御方法を、発電出力を低下させて運転を継続させる方法と、発電は継続するが、系統とは切り離して自立運転させる方法と、起動操作を中止する起動時通常停止方法と、発電させながら燃料電池を一定の温度になるまで冷却しその後停止させる発電通常停止方法と、直ちに発電を停止させる緊急停止方法とを適用するようにしたので、異常状態に適合する最適な制御運転が行われ、装置の性能劣化を抑制し、耐久性の向上を実現することができる。 In addition, the operation control method according to each operation process and the type of abnormality, the method of continuing the operation by reducing the power generation output, the method of continuing the power generation but separating the system from the independent operation, and the starting operation The normal stop method at start-up to be stopped, the normal stop method to stop the power generation after cooling the fuel cell to a certain temperature while generating power, and the emergency stop method to stop power generation immediately are applied. Optimal control operation suitable for the state is performed, performance deterioration of the apparatus can be suppressed, and durability can be improved.
第２の発明は、第１の発明において、前記運転工程が発電工程であり、かつ、前記異常の種類が、改質装置の温度又は冷却水温度の異常である場合、発電出力を制限して運転を設定時間継続させると共に、前記設定時間経過後、前記異常状態が検出されているときは発電通常停止方法により運転を停止させることを特徴とする。 The second invention according to the first invention, the operation process is power generation process, and the kind of the abnormality, when the temperature or the cooling water temperature abnormality of the reformer, to limit the power output The operation is continued for a set time, and when the abnormal state is detected after the set time has elapsed, the operation is stopped by a power generation normal stop method.
このような構成では、発電工程で、かつ、異常の種類が、改質装置の温度又は冷却水温度の異常である場合は、発電出力を制限して運転を設定時間継続させると共に設定時間経過後、異常状態が検出されているときは発電通常停止方法により運転を自動的に停止させるようにしたので、無駄な運転が継続されず経済的である。 In such a configuration, when the power generation process is performed and the type of abnormality is a reformer temperature or a cooling water temperature abnormality, the power generation output is limited and the operation is continued for a set time and after the set time has elapsed. When the abnormal state is detected, the operation is automatically stopped by the power generation normal stop method, so that unnecessary operation is not continued and it is economical.
このように、本発明によれば、異常を検出したときの運転状態と検出した異常項目との組み合わせに応じて予め設定した制御運転へ自動的に移行させるようにしたので、異常状態に適合する最適な制御運転を行い、装置の性能劣化を抑制し、耐久性の向上を実現することができる。 As described above, according to the present invention, the control state is automatically shifted to the preset control operation in accordance with the combination of the operation state when the abnormality is detected and the detected abnormality item. Optimal control operation can be performed, performance deterioration of the apparatus can be suppressed, and durability can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１に固体高分子型燃料電池発電装置のシステムフローを示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system flow of the polymer electrolyte fuel cell power generator.
同図に示す固体高分子型燃料電池発電装置は、既に知られている構成であるため、個々では、同図に示すシステムフローに基づき、この燃料電池発電装置の動作について簡単に説明する。 Since the polymer electrolyte fuel cell power generator shown in the figure has a known configuration, the operation of this fuel cell power generator will be briefly described based on the system flow shown in the figure.
燃料ガス（本形態では、都市ガス）は脱硫器２へ導入されて燃料ガス内に含まれる硫黄成分が除去される。そして、硫黄成分が除去された燃料ガスがガス昇圧器１にて、改質用水蒸気とともに改質装置３の改質部３ａに供給されて、上述した（４）式に示す反応により水素リッチな改質ガスが生成される。 Fuel gas (in this embodiment, city gas) is introduced into the desulfurizer 2 to remove sulfur components contained in the fuel gas. Then, the fuel gas from which the sulfur component has been removed is supplied to the reforming unit 3a of the reformer 3 together with the reforming steam by the gas booster 1, and is rich in hydrogen by the reaction shown in the above-described equation (4). A reformed gas is generated.
この改質装置３は、燃焼筒３ｅを中心に改質部３ａとＣＯ変成部３ｂとＣＯ除去部３ｃとが同軸円筒状に配置されており、改質部３ａで生成された改質ガスは、ＣＯ変成部３ｂにおいて、上述した（５）式に示す反応により改質ガス中のＣＯ濃度が１％未満まで低減される。そして、ＣＯ編成部３ｂでＣＯ濃度が所定に低減された改質ガスがＣＯ除去部３ｃに供給され、選択酸化空気ブロワ４によって供給された空気との反応（２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２）で、ＣＯを選択酸化させ、ＣＯ濃度を更に１０ｐｐｍ未満に低減させる。そして、ＣＯ除去部３ｃでＣＯが所定に除去された改質ガスが燃料電池本体７の燃料極７ａに供給される。 In this reformer 3, a reformer 3a, a CO shifter 3b, and a CO remover 3c are arranged in a coaxial cylindrical shape around a combustion cylinder 3e, and the reformed gas generated in the reformer 3a is In the CO conversion part 3b, the CO concentration in the reformed gas is reduced to less than 1% by the reaction shown in the above-described equation (5). Then, the reformed gas whose CO concentration is reduced to a predetermined value by the CO knitting unit 3b is supplied to the CO removing unit 3c, and reacts with the air supplied by the selective oxidizing air blower 4 (2CO + O 2 → 2CO 2 ). Is selectively oxidized to further reduce the CO concentration to less than 10 ppm. Then, the reformed gas from which the CO has been removed by the CO removing unit 3 c is supplied to the fuel electrode 7 a of the fuel cell body 7.
燃料電池本体７は電解質層（図示せず）を挟んで燃料極７ａと空気極７ｂとが配設されており、更に冷却板７ｃを通過する純水により冷却すると共に加湿部７ｄが内蔵されている。この加湿部７ｄには、反応空気ブロワ８から空気が供給されており、供給された空気を加湿した後、空気極７ｂへ供給する。 The fuel cell main body 7 is provided with a fuel electrode 7a and an air electrode 7b with an electrolyte layer (not shown) interposed therebetween, and is further cooled by pure water passing through the cooling plate 7c and has a humidifying part 7d built therein. Yes. Air is supplied from the reaction air blower 8 to the humidifying unit 7d, and the supplied air is humidified and then supplied to the air electrode 7b.
燃料電池本体７では燃料極７ａに供給された改質ガスと空気極７ｂに供給された空気とを電気化学反応させて発電し、この発電出力をインバータユニット（図示せず）にて、所定電圧の交流電力に変換し電力系統に連係される。 In the fuel cell main body 7, the reformed gas supplied to the fuel electrode 7a and the air supplied to the air electrode 7b are electrochemically reacted to generate power, and this generated output is output to a predetermined voltage by an inverter unit (not shown). It is converted to AC power and is linked to the power system.
また、改質部３ａに供給する改質用水は、電池冷却水タンク２５に貯留されている純水（電池冷却水）を改質用水供給ポンプ９にて改質装置３へ送給するが、その際、蒸発部３ｆにて、ＣＯ除去部３ｃ、ＣＯ変成部３ｂを冷却しながら通過させることで吸熱し、水蒸気を発生させる。そして、この水蒸気を燃料ガスに混合して改質部３ａに供給する。 The reforming water supplied to the reforming unit 3a is supplied pure water (battery cooling water) stored in the battery cooling water tank 25 to the reforming device 3 by the reforming water supply pump 9. At that time, the evaporating unit 3f absorbs heat by passing through the CO removing unit 3c and the CO converting unit 3b while cooling, thereby generating water vapor. Then, the water vapor is mixed with the fuel gas and supplied to the reforming unit 3a.
また、各反応部３ａ〜３ｃでは、触媒による化学反応を行うため、燃料電池発電装置を起動させるに際しては、適正な温度、すなわち、改質部３ａは５００〜７００℃、ＣＯ変成部３ｂは２００〜３００℃、ＣＯ除去部３ｃは１００〜２５０℃に上昇するまで予熱する。通常運転時は燃料電池本体７の燃料極７ａからの燃料オフガスをバーナ３ｄへ供給し、燃料オフガスに含まれている余剰の水素をバーナ３ｄで燃焼させることで改質部３ａを加熱する。一方、起動時は燃料ガスをバーナ３ｄに供給して燃焼させることで昇温させる。尚、バーナ３ｄには燃焼空気ブロワ１０により燃焼用空気が供給される。 Moreover, since each reaction part 3a-3c performs a chemical reaction by a catalyst, when starting a fuel cell power generation device, appropriate temperature, ie, the reforming part 3a is 500-700 degreeC, and CO conversion part 3b is 200. -300 degreeC, the CO removal part 3c preheats until it raises to 100-250 degreeC. During normal operation, the fuel off-gas from the fuel electrode 7a of the fuel cell main body 7 is supplied to the burner 3d, and excess hydrogen contained in the fuel off-gas is burned by the burner 3d to heat the reforming unit 3a. On the other hand, at the time of start-up, the fuel gas is supplied to the burner 3d and burned to raise the temperature. Note that combustion air is supplied to the burner 3d by the combustion air blower 10.
次に、燃料電池の水冷却設備２１及び熱利用設備４１の動作について説明する。水冷却設備２１は、電池冷却水冷却器２２と、空気極出口空気冷却器２３と、排ガス冷却器２４と、純水を貯留する電池冷却水タンク２５と、電池冷却水循環ポンプ２６とを備えている。 Next, operations of the water cooling facility 21 and the heat utilization facility 41 of the fuel cell will be described. The water cooling facility 21 includes a battery cooling water cooler 22, an air electrode outlet air cooler 23, an exhaust gas cooler 24, a battery cooling water tank 25 for storing pure water, and a battery cooling water circulation pump 26. Yes.
燃料電池本体７は約８０℃で運転され、電池冷却水循環ポンプ２６によって、電池冷却水タンク２５に貯留されている純水を冷却板７ｃを通過させることで冷却して温度制御し、冷却水の受熱は電池冷却水冷却器２２によって回収される。 The fuel cell main body 7 is operated at about 80 ° C., and the pure water stored in the battery cooling water tank 25 is cooled by passing through the cooling plate 7 c by the battery cooling water circulation pump 26 to control the temperature. The received heat is recovered by the battery cooling water cooler 22.
電池冷却水冷却器２２、空気極出口空気冷却器２３、及び排ガス冷却器２４には、貯湯槽２７に連通する循環水ライン３２が挿通されており、貯湯槽２７に貯留されている冷却水が、温水循環ポンプ３３により循環水ライン３２を循環する。そして、この循環水ライン３２を流れる冷却水が各冷却器２２〜２４を通過する際に熱を回収し、貯湯槽２７に蓄熱する。この貯湯槽２７に貯留されている温水の一部が給湯や暖房に利用され、他の一部が温水循環ポンプ３３により循環水ライン３２へ供給され、その途中に介装されているラジエータ３４によって冷却されて、冷却水として利用される。 A circulating water line 32 communicating with the hot water storage tank 27 is inserted into the battery cooling water cooler 22, the air electrode outlet air cooler 23, and the exhaust gas cooler 24, and the cooling water stored in the hot water storage tank 27 is stored in the circulating water line 32. The circulating water line 32 is circulated by the hot water circulation pump 33. And when the cooling water which flows through this circulating water line 32 passes each cooler 22-24, heat | fever is collect | recovered and it heat-accumulates in the hot water storage tank 27. FIG. A part of the hot water stored in the hot water storage tank 27 is used for hot water supply and heating, and the other part is supplied to the circulating water line 32 by the hot water circulation pump 33, and by a radiator 34 interposed in the middle thereof. Cooled and used as cooling water.
一方、熱利用設備４１は、回収水タンク４２と、回収水ポンプ４３などを備えている。回収水タンク４２の上部に、空気極出口空気冷却器２３、及び排ガス冷却器２４が接続されており、各冷却器２３，２４で冷却された空気極７ｂからのオフ空気、及び改質装置３からの燃焼排ガスが回収水タンク４２の上部に導入され、このオフ空気、及び燃焼排ガスに含有されている水分が凝縮されて回収される。 On the other hand, the heat utilization equipment 41 includes a recovered water tank 42 and a recovered water pump 43. An air electrode outlet air cooler 23 and an exhaust gas cooler 24 are connected to an upper portion of the recovered water tank 42, and off-air from the air electrode 7 b cooled by the coolers 23 and 24, and the reformer 3. Combustion exhaust gas is introduced into the upper part of the recovered water tank 42, and the moisture contained in the off-air and the combustion exhaust gas is condensed and recovered.
この回収水タンク４２に貯留された回収水は、回収水ポンプ４３により水処理装置４５へ送給されて純水化された後、電池冷却水タンク２５へ補給される。回収水タンク４２に貯留される回収水の液面レベルは、水位センサ５１により監視されており、液面レベルが低下した場合には、市水（水道水）が補給水として供給され、また、液面レベルがオーバしたときは排水することで、液面レベルが一定の範囲に収まるように制御される。 The recovered water stored in the recovered water tank 42 is supplied to the water treatment device 45 by the recovered water pump 43 and purified, and then supplied to the battery cooling water tank 25. The level of the recovered water stored in the recovered water tank 42 is monitored by the water level sensor 51. When the liquid level decreases, city water (tap water) is supplied as makeup water, When the liquid level exceeds, the liquid level is controlled to be within a certain range by draining.
また、循環水ライン３２のラジエータ３４下流に、外部冷却水温Ｔｗｇを検出する冷却水温センサ５２と冷却水流量を検出する冷却水流量センサ５３とが配設されている。更に、改質装置３に、改質装置触媒温度Ｔｃを検出する改質装置触媒温度センサ５４、及びバーナ３ｄの燃焼温度（以下「バーナ温度」と称する）Ｔｂを検出するバーナ温度センサ５５が臨まされている。更に、電池冷却水タンク２５の上流に、電池冷却水温度Ｔｄを検出する電池冷却水温センサ５６が配設されている。 A cooling water temperature sensor 52 that detects the external cooling water temperature Twg and a cooling water flow rate sensor 53 that detects the cooling water flow rate are disposed downstream of the radiator 34 in the circulating water line 32. Further, the reformer 3 is provided with a reformer catalyst temperature sensor 54 for detecting the reformer catalyst temperature Tc and a burner temperature sensor 55 for detecting the combustion temperature (hereinafter referred to as “burner temperature”) Tb of the burner 3d. Has been. Further, a battery cooling water temperature sensor 56 for detecting the battery cooling water temperature Td is disposed upstream of the battery cooling water tank 25.
上述した燃料電池発電装置の運転制御は、図２に示す発電制御部１０１で制御される。この発電制御部１０１はマイクロコンピュータなどのコンピュータを主体に構成されており、燃料電池発電装置の運転状態を検出する各種センサ・スイッチ類で構成された運転状態検出部１０２からの検出信号に基づき、予め設定されている制御プログラムに従い、起動から停止までの一連の発電動作を制御する。 The above-described operation control of the fuel cell power generation apparatus is controlled by the power generation control unit 101 shown in FIG. The power generation control unit 101 is mainly configured by a computer such as a microcomputer, and based on detection signals from an operation state detection unit 102 including various sensors and switches for detecting the operation state of the fuel cell power generation device. According to a preset control program, a series of power generation operations from start to stop is controlled.
また、図３に示すように、発電制御部１０１は、動作異常を検出する異常検出部１０３、及び異常検出部１０３で異常が検出された場合、異常の程度に応じた制御レベルを判定し、判定した制御レベルに応じて、発電動作を制限し、或いは停止させる制御レベル判定部１０４を備えている。この異常検出部１０３の入力側には、運転状態検出部１０２に備えた、異常判定に必要なパラメータを検出するセンサ・スイッチ類が接続されている。すなわち、異常検出部１０３の入力側には冷却水温センサ５２、改質装置触媒温度センサ５４、系統電圧センサ５７、電池冷却水温センサ５６、バーナ温度センサ５５、インバータ電圧センサ５８、熱利用設備故障検出手段５９、通常停止スイッチＳＷ１、緊急停止スイッチＳＷ２が接続されている。 Further, as shown in FIG. 3, the power generation control unit 101 determines the control level according to the degree of abnormality when an abnormality is detected by the abnormality detection unit 103 that detects an operation abnormality and the abnormality detection unit 103. In accordance with the determined control level, a control level determination unit 104 that limits or stops the power generation operation is provided. Connected to the input side of the abnormality detection unit 103 are sensors / switches provided in the operation state detection unit 102 for detecting parameters necessary for abnormality determination. That is, the cooling water temperature sensor 52, the reformer catalyst temperature sensor 54, the system voltage sensor 57, the battery cooling water temperature sensor 56, the burner temperature sensor 55, the inverter voltage sensor 58, the heat utilization equipment failure detection are provided on the input side of the abnormality detection unit 103. Means 59, normal stop switch SW1, and emergency stop switch SW2 are connected.
ここで、系統電圧センサ５７は、燃料電池本体７と共に負荷に対して電力を供給している燃料電池外の電源の電圧Ｖｓを検出するものであり、インバータ電圧センサ５８はインバータユニット（図示せず）から出力されるインバータ電圧Ｖｉｖを検出するものである。また、熱利用設備故障検出手段５９は、貯湯槽２７の漏水など、熱利用設備４１全体の故障を検知するためのセンサ類の総称である。例えば、熱利用設備故障検出手段５９として貯湯槽２７の漏水を検出する漏水センサがある場合、この漏水センサで液面レベルの変化を検出し、液面レベルの減少割合が多き場合は漏水と判定する。 Here, the system voltage sensor 57 detects the voltage Vs of the power source outside the fuel cell that supplies power to the load together with the fuel cell body 7, and the inverter voltage sensor 58 is an inverter unit (not shown). ) To output the inverter voltage Viv. The heat utilization equipment failure detection means 59 is a general term for sensors for detecting a failure of the entire heat utilization equipment 41 such as water leakage in the hot water tank 27. For example, when there is a water leakage sensor that detects water leakage in the hot water storage tank 27 as the heat utilization equipment failure detection means 59, a change in the liquid level is detected by this water leakage sensor. To do.
図４には、発電制御部１０１で実行される起動から停止までの運転制御ルーチンが示されている。このルーチンでは、燃料電池発電装置の起動スイッチをＯＮすると、先ず、ステップＳ１の工程で起動準備モードが実行され、回収水タンク４２に市水（水道水）が補給される。そして、この回収水タンク４２に補給された市水の一部が、回収水ポンプ４３にて水処理装置４５へ送給され、ここで、純水化された後、電池冷却水タンク２５に電池冷却水として供給する。 FIG. 4 shows an operation control routine from start to stop executed by the power generation control unit 101. In this routine, when the start switch of the fuel cell power generator is turned on, first, the start preparation mode is executed in the step S1, and city water (tap water) is supplied to the recovered water tank 42. A part of the city water supplied to the recovered water tank 42 is supplied to the water treatment device 45 by the recovered water pump 43, and after being purified here, the battery is supplied to the battery cooling water tank 25. Supply as cooling water.
次いで、ステップＳ２へ進み、この工程で起動昇温モードが実行される。この起動昇温モードでは、電池冷却水タンク２５に貯留されている電池冷却水を、この電池冷却水タンク２５に内蔵するヒータ（図示せず）で加熱昇温し、更に、改質装置３のバーナ３ｄに燃料ガスを供給して燃焼させて改質装置３を加熱する。 Subsequently, it progresses to step S2, and starting temperature rising mode is performed at this process. In this startup temperature raising mode, the battery cooling water stored in the battery cooling water tank 25 is heated and heated by a heater (not shown) built in the battery cooling water tank 25, The reformer 3 is heated by supplying fuel gas to the burner 3d and burning it.
その後、ステップＳ３へ進み、この工程で改質昇温モードが実行される。この改質昇温モードでは、改質装置３のバーナ３ｄに燃料ガスや燃料オフガスを供給して燃焼させて、改質装置３内の雰囲気を所定温度まで昇温させる。 Then, it progresses to step S3 and reforming temperature rising mode is performed at this process. In this reforming temperature raising mode, fuel gas or fuel off-gas is supplied to the burner 3d of the reforming device 3 and burned to raise the atmosphere in the reforming device 3 to a predetermined temperature.
次いで、ステップＳ４へ進み、この工程で発電昇温モードを実行する。この発電昇温モードでは、燃料電池本体７を発電動作させ、そのときの発熱により改質装置３を更に昇温させる。その際、温水循環ポンプ３３は停止させておき、改質装置３からの放熱を抑制して電池冷却水の昇温を促進させる。 Subsequently, it progresses to step S4 and performs electric power generation temperature rising mode at this process. In this power generation temperature increase mode, the fuel cell body 7 is operated to generate power, and the reformer 3 is further heated by the heat generated at that time. At that time, the hot water circulation pump 33 is stopped and the heat release from the reformer 3 is suppressed to promote the temperature rise of the battery cooling water.
そして、ステップＳ５へ進み、この工程で発電モードを実行する。この発電モードでは通常の発電を実行し、電力系統の要求負荷に応じた電気出力を発電する。その際、発電に伴って発生する熱は、電池冷却水冷却器２２から、温水循環ポンプ３３の駆動により循環されている温水にて回収させ、貯湯槽２７に蓄熱する。 Then, the process proceeds to step S5, and the power generation mode is executed in this process. In this power generation mode, normal power generation is performed to generate an electrical output corresponding to the required load of the power system. At this time, the heat generated by the power generation is recovered from the battery cooling water cooler 22 by the hot water circulated by driving the hot water circulation pump 33 and stored in the hot water storage tank 27.
その後、ステップＳ６へ進み、この工程で停止スイッチＳＷ１がＯＮか否かを調べ、ＯＦＦの状態のときはステップＳ５へ戻り、通常の発電モードを継続させる。 Then, it progresses to step S6, it is investigated whether stop switch SW1 is ON by this process, and when it is an OFF state, it returns to step S5 and continues normal electric power generation mode.
一方、停止スイッチＳＷ１がＯＮされたときは、ステップＳ７へ進み、この工程で発電冷却モードを実行する。この発電冷却モードでは、燃料電池発電装置を停止する前に、燃料電池本体７を設定温度まで冷却するために、先ず、燃料電池本体７の発電量を減少させて発熱温度を低下させる。同時に、温水循環ポンプ３３で供給する温水流量を増加させ、電池冷却水冷却器２２の冷却効率を高め、燃料電池本体７を、予め設定されている温度まで強制的に冷却させる。 On the other hand, when the stop switch SW1 is turned on, the process proceeds to step S7, and the power generation cooling mode is executed in this step. In this power generation cooling mode, in order to cool the fuel cell main body 7 to the set temperature before stopping the fuel cell power generator, first, the power generation amount of the fuel cell main body 7 is decreased to lower the heat generation temperature. At the same time, the flow rate of hot water supplied by the hot water circulation pump 33 is increased, the cooling efficiency of the battery cooling water cooler 22 is increased, and the fuel cell body 7 is forcibly cooled to a preset temperature.
その後、ステップＳ８へ進み、この工程で停止準備モードを実行する。この停止準備モードでは、燃料ガスの供給を停止すると共に、反応空気ブロワ８を停止させて燃料電池本体７に供給する改質ガス、及び空気の供給を停止させる。また、燃料電池発電装置内に残留する可燃性ガスをパージするために、窒素ガス（図示せず）を装置に供給する。尚、本形態に示す固体高分子型燃料電池発電装置では、窒素ガスを供給せず、水蒸気と燃料ガスとを用いて残留可燃ガスをパージする場合もある。 Thereafter, the process proceeds to step S8, and the stop preparation mode is executed in this step. In the stop preparation mode, the supply of the fuel gas is stopped, and the reaction air blower 8 is stopped to stop the supply of the reformed gas and the air supplied to the fuel cell main body 7. Further, nitrogen gas (not shown) is supplied to the apparatus in order to purge the combustible gas remaining in the fuel cell power generator. In the polymer electrolyte fuel cell power generator shown in this embodiment, the residual combustible gas may be purged using water vapor and fuel gas without supplying nitrogen gas.
そして、ステップＳ９へ進み、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 And it progresses to step S9, and when all the apparatuses stop, a routine is complete | finished.
ところで、燃料電池発電装置を構成する機器が故障した場合、その都度、システムを停止させると、内部に残留するガスと水分とのバランスが崩れ、性能劣化が助長されてしまう。そのため、上述した異常検出部１０３では、各運転モード毎に異常の有無を調べ、異常が検出されたときは、制御レベル判定部１０４において制御レベルを判定し、制御レベルに応じた制御モードを実行させる。 By the way, when a device that constitutes the fuel cell power generation device fails, if the system is stopped each time, the balance between the gas remaining in the interior and the moisture is lost, and the performance deterioration is promoted. Therefore, the above-described abnormality detection unit 103 checks whether there is an abnormality for each operation mode, and when an abnormality is detected, the control level determination unit 104 determines the control level and executes the control mode according to the control level. Let
本形態では、制御レベルを、故障の程度の比較的軽いレベル１から故障の程度が比較的重いレベル６までの６段階に設定している。各制御レベルで実行される運転制御は以下の通りである。
・レベル１（１０％負荷軽減）
燃料電池本体７の発電出力を１０％低下させ、負荷軽減させて発電を継続させる。
・レベル２（最下限まで負荷低減）
燃料電池本体７の発電出力を最下限まで低下させて、発電を継続させる。
・レベル３（自立・待機）
燃料電池本体７は発電を継続させるが、電力系統とは切り離して自立運転させる。
・レベル４（起動時通常停止）
起動操作を中止して、システムを停止させる。
・レベル５（発電時通常停止）
燃料電池本体７は自立運転で発電を継続させるが、燃料電池本体７が一定温度に低下するまで冷却し、その後、システムを停止する。
・レベル６（緊急停止）
燃料電池本体７を冷却することなく直ちに発電を停止させ、全ての機器を停止させる。
In this embodiment, the control level is set to 6 levels from a relatively light level 1 that is a failure level to a relatively high level 6 that is a failure level. The operation control executed at each control level is as follows.
・ Level 1 (10% load reduction)
The power generation output of the fuel cell body 7 is reduced by 10%, the load is reduced, and power generation is continued.
・ Level 2 (load reduction to the lowest limit)
The power generation output of the fuel cell body 7 is reduced to the lowest limit, and power generation is continued.
・ Level 3 (independence / standby)
The fuel cell body 7 continues to generate power, but is operated independently from the power system.
・ Level 4 (Normal stop at startup)
Cancel the startup operation and stop the system.
・ Level 5 (normal stop during power generation)
The fuel cell main body 7 continues power generation in a self-sustaining operation, but cools until the fuel cell main body 7 drops to a certain temperature, and then stops the system.
・ Level 6 (Emergency stop)
Power generation is immediately stopped without cooling the fuel cell main body 7, and all devices are stopped.
上述した異常検出部１０１、及び制御レベル判定部１０４で実行される燃料電池発電装置の運転制御は、具体的には、図５〜図８のフローチャート従って処理される。 Specifically, the operation control of the fuel cell power generation apparatus executed by the abnormality detection unit 101 and the control level determination unit 104 described above is processed according to the flowcharts of FIGS.
各フローチャートは、上述した図２に示す運転制御フローチャートの各運転モードに対応して実行される。 Each flowchart is executed corresponding to each operation mode of the operation control flowchart shown in FIG.
先ず、図５に示す起動準備／起動昇温時異常判定ルーチンは、起動準備モード、及び起動昇温モードを実行している際に、バックグラウンドで設定演算周期毎に起動される。 First, the startup preparation / startup temperature rise abnormality determination routine shown in FIG. 5 is started in the background for each set calculation cycle when the startup preparation mode and the startup temperature rise mode are being executed.
このルーチンでは、先ず、ステップＳ１１〜ステップＳ２０で異常項目を調べ、何れかの項目で異常が検出された場合は、制御レベルをレベル４に設定する。すなわち、起動準備モード、及び起動昇温モードは、未だシステムが立ち上がったばかりであるため、異常を検知したとき起動操作を中止して、システムを停止させても、性能劣化が助長されることはないため、システムを安定した状態で停止させることができる。 In this routine, first, an abnormal item is checked in steps S11 to S20, and if an abnormality is detected in any item, the control level is set to level 4. In other words, since the system has just started up in the startup preparation mode and the startup temperature increase mode, even if the startup operation is stopped when the abnormality is detected and the system is stopped, performance degradation is not promoted. Therefore, the system can be stopped in a stable state.
このルーチンでは、ステップＳ１１で、冷却水温センサ５２で検出した循環水ライン３２を流れる温水のラジエータ３４で冷却された直後の温度（以下、「冷却水温度」と称する）Ｔｗｇと、高温判定温度Ｔｗｇｏとを比較し、Ｔｗｇ＜Ｔｗｇｏのときは正常と判定してステップＳ１２へ進む。また、Ｔｗｇ≧Ｔｗｇｏのときは冷却水温が高いと判定し、ステップＳ２１へジャンプする。 In this routine, in step S11, a temperature Twg (hereinafter referred to as “cooling water temperature”) Twg immediately after being cooled by the radiator 34 detected by the cooling water temperature sensor 52 through the circulating water line 32, and a high temperature determination temperature Twgo. When Twg <Twgo, it is determined as normal and the process proceeds to step S12. When Twg ≧ Twgo, it is determined that the cooling water temperature is high, and the process jumps to step S21.
ステップＳ１２では、改質装置触媒温度センサ５４で検出した改質装置触媒温度Ｔｃと高温判定温度Ｔｃｏとを比較し、Ｔｃ＜Ｔｃｏのときは正常と判定してステップＳ１３へ進む。また、Ｔｃ≧Ｔｃｏのときは改質装置触媒温度が高いと判定し、ステップＳ２１へジャンプする。 In step S12, the reformer catalyst temperature Tc detected by the reformer catalyst temperature sensor 54 is compared with the high temperature determination temperature Tco, and when Tc <Tco, it is determined to be normal and the process proceeds to step S13. When Tc ≧ Tco, it is determined that the reformer catalyst temperature is high, and the process jumps to step S21.
ステップＳ１３では、系統電圧センサ５７で検出した燃料電池外の電源の電圧Ｖｓと電圧異常判定温度Ｖｓｏとを比較し、Ｖｓ＜Ｖｓｏのときは正常と判定してステップＳ１４へ進む。また、Ｖｓ≧Ｖｓｏのときは電圧異常と判定してステップＳ２１へジャンプする。 In step S13, the voltage Vs of the power source outside the fuel cell detected by the system voltage sensor 57 is compared with the voltage abnormality determination temperature Vso, and when Vs <Vso, it is determined normal and the process proceeds to step S14. If Vs ≧ Vso, it is determined that the voltage is abnormal, and the process jumps to step S21.
ステップＳ１４では、電池冷却水温センサ５６で検出した電池冷却水タンク２の直上流の電池冷却水温Ｔｄと低温判定温度Ｔｄｌとを比較し、Ｔｄ＞Ｔｄｌのときは正常と判定してステップＳ１５へ進む。また、Ｔｄ≦Ｔｄｌのときは電池冷却水温異常と判定し、ステップＳ２１へジャンプする。 In step S14, the battery cooling water temperature Td immediately upstream of the battery cooling water tank 2 detected by the battery cooling water temperature sensor 56 is compared with the low temperature determination temperature Tdl. If Td> Tdl, it is determined normal and the process proceeds to step S15. . When Td ≦ Tdl, it is determined that the battery cooling water temperature is abnormal, and the process jumps to step S21.
ステップＳ１５では、バーナ温度センサ５５で検出したバーナ温度Ｔｂと失火判定温度Ｔｂｏとを比較し、Ｔｂ＞Ｔｂｏのときは正常と判定してステップＳ１６へ進む。また、Ｔｂ≦Ｔｂｏのときはバーナ失火と判定して、ステップＳ２１へジャンプする。 In step S15, the burner temperature Tb detected by the burner temperature sensor 55 is compared with the misfire determination temperature Tbo. If Tb> Tbo, it is determined normal and the process proceeds to step S16. If Tb ≦ Tbo, it is determined that the burner has misfired, and the process jumps to step S21.
ステップＳ１６では、インバータ電圧センサ５８で検出したインバータ電圧Ｖｉｖと異常判定電圧Ｖｉｖｏとを比較し、Ｖｉｖ＜Ｖｉｖｏのときは正常と判定してステップＳ１７へ進む。また、Ｖｉｖ≧Ｖｉｖｏのときはインバータ異常と判定して、ステップＳ２１へジャンプする。 In step S16, the inverter voltage Viv detected by the inverter voltage sensor 58 is compared with the abnormality determination voltage Vivo. If Viv <Vivo, it is determined normal and the process proceeds to step S17. When Viv ≧ Vivo, it is determined that the inverter is abnormal, and the process jumps to step S21.
ステップＳ１７では、熱利用設備故障検出手段５９で故障が検出されたか否かを調べ、故障が検出されないときはステップＳ１８へ進み、故障が検出されたときはステップＳ２１へ進む。 In step S17, it is checked whether or not a failure is detected by the heat utilization facility failure detection means 59. If no failure is detected, the process proceeds to step S18, and if a failure is detected, the process proceeds to step S21.
ステップＳ１８では、電池冷却水温センサ５６で検出した電池冷却水温Ｔｄと高温判定温度Ｔｄｈとを比較し、Ｔｄ＜Ｔｄｈのときは正常と判定してステップＳ１９へ進む。また、Ｔｄ≧Ｔｄｈのときは電池冷却水温異常と判定し、ステップＳ２１へジャンプする。 In step S18, the battery cooling water temperature Td detected by the battery cooling water temperature sensor 56 is compared with the high temperature determination temperature Tdh. If Td <Tdh, it is determined normal and the process proceeds to step S19. When Td ≧ Tdh, it is determined that the battery cooling water temperature is abnormal, and the process jumps to step S21.
ステップＳ１９，Ｓ２０では、通常停止スイッチＳＷ１、或いは緊急停止スイッチＳＷ２がＯＮされたか否かを調べ、何れもＯＦＦのときは、そのままルーチンを抜ける。一方、通常停止スイッチＳＷ１と緊急停止スイッチＳＷ２との少なくとも一方がＯＮされたとき、すなわち停止指令が出力されたときはステップＳ２１へジャンプする。 In steps S19 and S20, it is checked whether or not the normal stop switch SW1 or the emergency stop switch SW2 is turned on. If both are turned off, the routine is directly exited. On the other hand, when at least one of the normal stop switch SW1 and the emergency stop switch SW2 is turned on, that is, when a stop command is output, the routine jumps to step S21.
そして、上述したステップＳ１１〜Ｓ２０の何れかからステップＳ２１へ進むと、制御レベルをレベル４に設定し、レベル４の制御処理、すなわち、起動操作を中止し、システムを停止させた後、ルーチンを終了する。 Then, when the process proceeds from any of steps S11 to S20 described above to step S21, the control level is set to level 4, the control process of level 4, that is, the starting operation is stopped, the system is stopped, and the routine is executed. finish.
また、図６に示す改質昇温モード時異常判定ルーチンは、改質昇温モードを実行している際に、バックグラウンドで設定演算周期毎に起動される。 In addition, the reforming temperature increase mode abnormality determination routine shown in FIG. 6 is started in the background for each set calculation cycle when the reforming temperature increase mode is being executed.
このルーチンでは、先ず、ステップＳ３１で、緊急停止スイッチＳＷ２がＯＮか否かを調べ、ＯＦＦのときはステップＳ３２へ進む。また、ＯＮのとき、すなわち、緊急停止指令が出力されたときはステップＳ４１へジャンプし、制御レベルをレベル６に設定し、レベル６の制御処理、すなわち、燃料電池本体７を冷却することなく直ちに発電を停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 In this routine, first, in step S31, it is checked whether or not the emergency stop switch SW2 is ON. If it is OFF, the process proceeds to step S32. Further, when ON, that is, when an emergency stop command is output, the routine jumps to step S41, the control level is set to level 6, and the control process of level 6, that is, without immediately cooling the fuel cell main body 7, is performed. When the power generation is stopped and all devices are stopped, the routine is terminated.
また、ステップＳ３１からステップＳ３２へ進むと、このステップＳ３２〜Ｓ４０は、図５に示す起動準備／起動昇温時異常判定ルーチンのステップＳ１１〜Ｓ１９と同様の処理を行い、全てがＮＯの場合は、そのままルーチンを抜ける。一方、何れかのステップがＹＥＳのときは、ステップＳ４２へ進み、制御レベルをレベル４に設定し、レベル４の制御処理、すなわち、起動操作を中止し、システムを停止させた後、ルーチンを終了する。 Further, when proceeding from step S31 to step S32, these steps S32 to S40 perform the same processing as steps S11 to S19 of the startup preparation / startup temperature rise abnormality determination routine shown in FIG. Then exit the routine. On the other hand, if any step is YES, the process proceeds to step S42, the control level is set to level 4, the control process of level 4, that is, the starting operation is stopped, the system is stopped, and the routine is ended. To do.
また、図７に示す発電昇温モード時異常判定ルーチンは、発電昇温モードを実行している際に、バックグラウンドで設定演算周期毎に起動される。 Further, the abnormality determination routine at the time of the power generation temperature increase mode shown in FIG. 7 is started at every set calculation cycle in the background when the power generation temperature increase mode is being executed.
このルーチンでは、先ず、ステップＳ５１で、電池冷却水温センサ５６で検出した電池冷却水温Ｔｄと低温判定温度Ｔｄｌとを比較し、Ｔｄ＞Ｔｄｌのときは正常と判定してステップＳ５２へ進む。また、Ｔｄ≦Ｔｄｌのときは電池冷却水温異常と判定し、ステップＳ６１へジャンプする。 In this routine, first, in step S51, the battery cooling water temperature Td detected by the battery cooling water temperature sensor 56 is compared with the low temperature determination temperature Tdl. If Td> Tdl, it is determined to be normal, and the process proceeds to step S52. When Td ≦ Tdl, it is determined that the battery cooling water temperature is abnormal, and the process jumps to step S61.
ステップＳ５２では、バーナ温度センサ５５で検出したバーナ温度Ｔｂと失火判定温度Ｔｂｏとを比較し、Ｔｂ＞Ｔｂｏのときは正常と判定してステップＳ５３へ進む。また、Ｔｂ≦Ｔｂｏのときはバーナ失火と判定して、ステップＳ６１へジャンプする。 In step S52, the burner temperature Tb detected by the burner temperature sensor 55 is compared with the misfire determination temperature Tbo. When Tb> Tbo, it is determined normal and the process proceeds to step S53. If Tb ≦ Tbo, it is determined that the burner has misfired, and the process jumps to step S61.
ステップＳ５３では、インバータ電圧センサ５８で検出したインバータ電圧Ｖｉｖと異常判定電圧Ｖｉｖｏとを比較し、Ｖｉｖ＜Ｖｉｖｏのときは正常と判定してステップＳ５４へ進む。また、Ｖｉｖ≧Ｖｉｖｏのときはインバータ異常と判定して、ステップＳ６１へジャンプする。 In step S53, the inverter voltage Viv detected by the inverter voltage sensor 58 is compared with the abnormality determination voltage Vivo. If Viv <Vivo, it is determined normal and the process proceeds to step S54. If Viv ≧ Vivo, it is determined that the inverter is abnormal, and the process jumps to step S61.
ステップＳ５４では、緊急停止スイッチＳＷ２がＯＮか否かを調べ、ＯＦＦのときはステップＳ５５へ進む。また、ＯＮのとき、すなわち、緊急停止指令が出力されたときはステップＳ６１へ進む。 In step S54, it is checked whether or not the emergency stop switch SW2 is ON. If it is OFF, the process proceeds to step S55. Further, when ON, that is, when an emergency stop command is output, the process proceeds to step S61.
そして、ステップＳ５１〜Ｓ５４の何れかからステップＳ６１へ進むと、制御レベルをレベル６に設定し、レベル６の制御処理、すなわち、燃料電池本体７を冷却することなく直ちに発電を停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 Then, when the process proceeds from any of steps S51 to S54 to step S61, the control level is set to level 6, and the power generation is immediately stopped without cooling the level 6 control process, that is, the fuel cell main body 7, When the equipment stops, the routine ends.
一方、ステップＳ５５では、冷却水温センサ５２で検出した冷却水温度Ｔｗｇと、高温判定温度Ｔｗｇｏとを比較し、Ｔｗｇ＜Ｔｗｇｏのときは正常と判定してステップＳ５６へ進む。また、Ｔｗｇ≧Ｔｗｇｏのときは冷却水温が高いと判定し、ステップＳ６２へジャンプする。 On the other hand, in step S55, the cooling water temperature Twg detected by the cooling water temperature sensor 52 is compared with the high temperature determination temperature Twgo, and when Twg <Twgo, it is determined to be normal and the process proceeds to step S56. When Twg ≧ Twgo, it is determined that the coolant temperature is high, and the process jumps to step S62.
ステップＳ５６では、改質装置触媒温度センサ５４で検出した改質装置触媒温度Ｔｃと高温判定温度Ｔｃｏとを比較し、Ｔｃ＜Ｔｃｏのときは正常と判定してステップＳ５７へ進む。また、Ｔｃ≧Ｔｃｏのときは改質装置触媒温度が高いと判定し、ステップＳ６２へジャンプする。 In step S56, the reformer catalyst temperature Tc detected by the reformer catalyst temperature sensor 54 is compared with the high temperature determination temperature Tco. If Tc <Tco, it is determined normal and the process proceeds to step S57. When Tc ≧ Tco, it is determined that the reformer catalyst temperature is high, and the process jumps to step S62.
ステップＳ５７では、系統電圧センサ５７で検出した燃料電池外の電源の電圧Ｖｓと電圧異常判定温度Ｖｓｏとを比較し、Ｖｓ＜Ｖｓｏのときは正常と判定してステップＳ５８へ進む。また、Ｖｓ≧Ｖｓｏのときは電圧異常と判定してステップＳ６２へジャンプする。 In step S57, the voltage Vs of the power source outside the fuel cell detected by the system voltage sensor 57 is compared with the voltage abnormality determination temperature Vso. If Vs <Vso, it is determined normal and the process proceeds to step S58. If Vs ≧ Vso, it is determined that the voltage is abnormal, and the process jumps to step S62.
ステップＳ５８では熱利用設備故障検出手段５９で故障が検出されたか否かを調べ、故障が検出されないときはステップＳ５９へ進み、故障が検出されたときはステップＳ６２へ進む。 In step S58, it is checked whether or not a failure is detected by the heat utilization equipment failure detection means 59. If no failure is detected, the process proceeds to step S59, and if a failure is detected, the process proceeds to step S62.
ステップＳ５９では、電池冷却水温センサ５６で検出した電池冷却水温Ｔｄと高温判定温度Ｔｄｈとを比較し、Ｔｄ＜Ｔｄｈのときは正常と判定してステップＳ６０へ進む。また、Ｔｄ≧Ｔｄｈのときは電池冷却水温異常と判定し、ステップＳ６２へジャンプする。 In step S59, the battery cooling water temperature Td detected by the battery cooling water temperature sensor 56 is compared with the high temperature determination temperature Tdh, and when Td <Tdh, it is determined normal and the process proceeds to step S60. If Td ≧ Tdh, it is determined that the battery cooling water temperature is abnormal, and the process jumps to step S62.
ステップＳ６０では、通常停止スイッチＳＷ１がＯＮされたか否かを調べ、ＯＦＦのときは、そのままルーチンを抜ける。一方、通常停止スイッチＳＷ１がＯＮの通常停止指令が出力されたときはステップＳ６２へジャンプする。 In step S60, it is checked whether or not the normal stop switch SW1 is turned on. If it is turned off, the routine is directly exited. On the other hand, when the normal stop command with the normal stop switch SW1 being ON is output, the routine jumps to step S62.
そして、ステップＳ５５〜Ｓ６０の何れかからステップＳ６２へ進むと、制御レベルをレベル５に設定し、レベル５の制御処理、すなわち、燃料電池本体７は自立運転で発電を継続させて燃料電池本体７が一定温度に低下するまで冷却し、燃料電池本体７が一定温度に低下した後、システムを停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 Then, when the process proceeds from any of steps S55 to S60 to step S62, the control level is set to level 5, and the control process of level 5, that is, the fuel cell main body 7 continues the power generation in the self-sustained operation, and the fuel cell main body 7 Is cooled to a constant temperature, the fuel cell body 7 is lowered to a constant temperature, the system is stopped, and when all the devices are stopped, the routine is terminated.
また、図８に示す発電モード時異常判定ルーチンは、発電モードを実行している際に、バックグラウンドで設定演算周期毎に起動される。 Further, the power generation mode abnormality determination routine shown in FIG. 8 is started in the background for each set calculation cycle when the power generation mode is being executed.
このルーチンでのステップＳ７１〜Ｓ７４では、図７に示すステップＳ５１〜Ｓ５４と同一の処理を行う。そして、ステップＳ７１〜Ｓ７４の何れかからステップＳ８１へ進むと、制御レベルをレベル６に設定し、レベル６の制御処理、すなわち、燃料電池本体７を冷却することなく直ちに発電を停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 In steps S71 to S74 in this routine, the same processing as steps S51 to S54 shown in FIG. 7 is performed. Then, when the process proceeds from any of steps S71 to S74 to step S81, the control level is set to level 6, and the power generation is immediately stopped without cooling the level 6 control process, that is, the fuel cell main body 7, When the equipment stops, the routine ends.
一方、ステップＳ７４からステップＳ７５へ進むと、熱利用設備故障検出手段５９で故障が検出されたか否かを調べ、故障が検出されないときはステップＳ７６へ進み、故障が検出されたときはステップＳ８２へジャンプする。 On the other hand, when the process proceeds from step S74 to step S75, it is checked whether or not a failure has been detected by the heat utilization equipment failure detection means 59. If no failure is detected, the process proceeds to step S76, and if a failure is detected, the process proceeds to step S82. Jump.
ステップＳ７６では、通常停止スイッチＳＷ１がＯＮされたか否かを調べ、ＯＦＦのときは、ステップＳ７７へ進み、ＯＮの通常停止指令が出力されたときときはステップＳ８２へジャンプする。 In step S76, it is checked whether or not the normal stop switch SW1 is turned on. If the normal stop switch SW1 is OFF, the process proceeds to step S77. If an ON normal stop command is output, the process jumps to step S82.
そして、ステップＳ７５或いはＳ７６からステップＳ８２へ進むと、制御レベルをレベル５に設定し、レベル５の制御処理、すなわち、燃料電池本体７は自立運転で発電を継続させて燃料電池本体７が一定温度に低下するまで冷却し、燃料電池本体７が一定温度に低下した後、システムを停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 Then, when the process proceeds from step S75 or S76 to step S82, the control level is set to level 5, and the control process of level 5, that is, the fuel cell main body 7 continues power generation in a self-sustained operation so The fuel cell body 7 is cooled to a certain temperature, and after the fuel cell body 7 has dropped to a certain temperature, the system is stopped. When all the devices are stopped, the routine is terminated.
一方、ステップＳ７６からステップＳ７７へ進むと、系統電圧センサ５７で検出した燃料電池外の電源の電圧Ｖｓと電圧異常判定温度Ｖｓｏとを比較し、Ｖｓ＜Ｖｓｏのときは正常と判定してステップＳ７８へ進む。また、Ｖｓ≧Ｖｓｏのときは電圧異常と判定してステップＳ８３へジャンプする。 On the other hand, when the process proceeds from step S76 to step S77, the voltage Vs of the power source outside the fuel cell detected by the system voltage sensor 57 is compared with the voltage abnormality determination temperature Vso, and when Vs <Vso, it is determined normal and step S78 is determined. Proceed to If Vs ≧ Vso, it is determined that the voltage is abnormal, and the process jumps to step S83.
ステップＳ８３では、制御レベルをレベル３に設定し、レベル３の制御処理、すなわち、燃料電池本体７の発電は継続させるが、電力系統とは切り離して自立運転させた後、ルーチンを抜ける。 In step S83, the control level is set to level 3 and the level 3 control process, that is, the power generation of the fuel cell main body 7 is continued.
ステップＳ７８では、改質装置触媒温度センサ５４で検出した改質装置触媒温度Ｔｃと高温判定温度Ｔｃｏとを比較し、Ｔｃ＜Ｔｃｏのときは正常と判定してステップＳ７９へ進む。また、Ｔｃ≧Ｔｃｏのときは改質装置触媒温度が高いと判定し、ステップＳ８４へジャンプする。 In step S78, the reformer catalyst temperature Tc detected by the reformer catalyst temperature sensor 54 is compared with the high temperature determination temperature Tco. If Tc <Tco, it is determined normal and the process proceeds to step S79. When Tc ≧ Tco, it is determined that the reformer catalyst temperature is high, and the process jumps to step S84.
ステップＳ７９では、電池冷却水温センサ５６で検出した電池冷却水温Ｔｄと高温判定温度Ｔｄｈとを比較し、Ｔｄ＜Ｔｄｈのときは正常と判定してステップＳ８０へ進む。また、Ｔｄ≧Ｔｄｈのときは電池冷却水温異常と判定し、ステップＳ８４へジャンプする。 In step S79, the battery cooling water temperature Td detected by the battery cooling water temperature sensor 56 is compared with the high temperature determination temperature Tdh. If Td <Tdh, it is determined normal and the process proceeds to step S80. When Td ≧ Tdh, it is determined that the battery cooling water temperature is abnormal, and the process jumps to step S84.
ステップＳ７８或いはＳ７９からステップＳ８４へ進むと、制御レベルをレベル２に設定し、レベル２の制御処理、すなわち、燃料電池本体７の発電出力を最下限まで低下させた状態で発電を継続させた後、ルーチンを抜ける。 After proceeding from step S78 or S79 to step S84, after setting the control level to level 2 and continuing power generation with the level 2 control processing, that is, with the power generation output of the fuel cell body 7 lowered to the lowest limit , Exit the routine.
また、ステップＳ７９からステップＳ８０へ進むと、冷却水温センサ５２で検出した冷却水温度Ｔｗｇと、高温判定温度Ｔｗｇｏとを比較し、Ｔｗｇ＜Ｔｗｇｏのときは正常と判定して、そのままルーチンを抜ける。また、Ｔｗｇ≧Ｔｗｇｏのときは冷却水温が高いと判定し、ステップＳ８５へジャンプし、制御レベルをレベル１に設定し、レベル１の制御処理、すなわち、燃料電池本体７の発電出力を１０％低下させて負荷を軽減させた後、ルーチンを抜ける。 Further, when the process proceeds from step S79 to step S80, the coolant temperature Twg detected by the coolant temperature sensor 52 is compared with the high temperature determination temperature Twgo, and when Twg <Twgo, it is determined to be normal, and the routine is directly exited. Further, when Twg ≧ Twgo, it is determined that the cooling water temperature is high, the process jumps to step S85, the control level is set to level 1, and the control process of level 1, that is, the power generation output of the fuel cell body 7 is reduced by 10%. After reducing the load, exit the routine.
このように、制御レベルがレベル１〜３のときは、燃料電池発電装置を停止することなく、発電動作に制限を加えた状態で継続させるようにしたので、性能劣化の進行を抑制し、耐久性を向上させることができる。この場合、設定時間経過後も状況に変化が無いときは、通常停止動作へ移行して自動的に停止させるようにしても良い。自動停止させることで、無駄な運転が継続されず経済的である。 Thus, when the control level is level 1 to 3, since the fuel cell power generation device is continued without being stopped, the power generation operation is continued in a restricted state. Can be improved. In this case, when there is no change in the situation even after the set time has elapsed, the operation may be automatically stopped by shifting to the normal stop operation. By automatically stopping, it is economical that unnecessary operation is not continued.
また、図９に示す発電冷却モード時異常判定ルーチンは、発電モードを実行している際に、バックグラウンドで設定演算周期毎に起動される。 Further, the abnormality determination routine in the power generation / cooling mode shown in FIG. 9 is started for each set calculation cycle in the background when the power generation mode is being executed.
このルーチンでは、先ず、ステップＳ９１では、バーナ温度センサ５５で検出したバーナ温度Ｔｂと失火判定温度Ｔｂｏとを比較し、Ｔｂ＞Ｔｂｏのときは正常と判定してステップＳ９２へ進む。また、Ｔｂ≦Ｔｂｏのときはバーナ失火と判定して、ステップＳ１０１へジャンプする。 In this routine, first, in step S91, the burner temperature Tb detected by the burner temperature sensor 55 is compared with the misfire determination temperature Tbo. When Tb> Tbo, it is determined to be normal, and the process proceeds to step S92. If Tb ≦ Tbo, it is determined that the burner has misfired, and the process jumps to step S101.
ステップＳ９２では、インバータ電圧センサ５８で検出したインバータ電圧Ｖｉｖと異常判定電圧Ｖｉｖｏとを比較し、Ｖｉｖ＜Ｖｉｖｏのときは正常と判定してステップＳ９３へ進む。また、Ｖｉｖ≧Ｖｉｖｏのときはインバータ異常と判定して、ステップＳ１０１へジャンプする。 In step S92, the inverter voltage Viv detected by the inverter voltage sensor 58 is compared with the abnormality determination voltage Vivo. If Viv <Vivo, it is determined normal and the process proceeds to step S93. If Viv ≧ Vivo, it is determined that the inverter is abnormal, and the process jumps to step S101.
ステップＳ９３では、緊急停止スイッチＳＷ２がＯＮか否かを調べ、ＯＦＦのときはステップＳ９４へ進む。また、ＯＮの緊急停止指令が出力されたときはステップＳ１０１へ進む。 In step S93, it is checked whether or not the emergency stop switch SW2 is ON. If it is OFF, the process proceeds to step S94. Further, when an ON emergency stop command is output, the process proceeds to step S101.
そして、ステップＳ９１〜Ｓ９３の何れかからステップＳ１０１へ進むと、制御レベルをレベル６に設定し、レベル６の制御処理、すなわち、燃料電池本体７を冷却することなく直ちに発電を停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 Then, when the process proceeds from any of steps S91 to S93 to step S101, the control level is set to level 6, and the power generation is immediately stopped without cooling the level 6 control process, that is, the fuel cell main body 7, When the equipment stops, the routine ends.
一方、ステップＳ９３からステップＳ９４へ進むと、冷却水温センサ５２で検出した冷却水温度Ｔｗｇと、高温判定温度Ｔｗｇｏとを比較し、Ｔｗｇ＜Ｔｗｇｏのときは正常と判定してステップＳ９５へ進む。また、Ｔｗｇ≧Ｔｗｇｏのときは冷却水温が高いと判定し、ステップＳ１０２へジャンプする。 On the other hand, when the process proceeds from step S93 to step S94, the coolant temperature Twg detected by the coolant temperature sensor 52 is compared with the high temperature determination temperature Twgo, and when Twg <Twgo, it is determined normal and the process proceeds to step S95. When Twg ≧ Twgo, it is determined that the cooling water temperature is high, and the process jumps to step S102.
ステップＳ９５では、改質装置触媒温度センサ５４で検出した改質装置触媒温度Ｔｃと高温判定温度Ｔｃｏとを比較し、Ｔｃ＜Ｔｃｏのときは正常と判定してステップＳ９６へ進む。また、Ｔｃ≧Ｔｃｏのときは改質装置触媒温度が高いと判定し、ステップＳ１０２へジャンプする。 In step S95, the reformer catalyst temperature Tc detected by the reformer catalyst temperature sensor 54 is compared with the high temperature determination temperature Tco, and when Tc <Tco, it is determined to be normal and the process proceeds to step S96. When Tc ≧ Tco, it is determined that the reformer catalyst temperature is high, and the process jumps to step S102.
ステップＳ９６では、系統電圧センサ５７で検出した燃料電池外の電源の電圧Ｖｓと電圧異常判定温度Ｖｓｏとを比較し、Ｖｓ＜Ｖｓｏのときは正常と判定してステップＳ９７へ進む。また、Ｖｓ≧Ｖｓｏのときは電圧異常と判定してステップＳ１０２へジャンプする。 In step S96, the voltage Vs of the power source outside the fuel cell detected by the system voltage sensor 57 is compared with the voltage abnormality determination temperature Vso, and when Vs <Vso, it is determined normal and the process proceeds to step S97. If Vs ≧ Vso, it is determined that the voltage is abnormal, and the process jumps to step S102.
ステップＳ９７では、電池冷却水温センサ５６で検出した電池冷却水温Ｔｄと低温判定温度Ｔｄｌとを比較し、Ｔｄ＞Ｔｄｌのときは正常と判定してステップＳ９８へ進む。また、Ｔｄ≦Ｔｄｌのときは電池冷却水温異常と判定し、ステップＳ１０２へジャンプする。 In step S97, the battery cooling water temperature Td detected by the battery cooling water temperature sensor 56 is compared with the low temperature determination temperature Tdl, and when Td> Tdl, it is determined normal and the process proceeds to step S98. When Td ≦ Tdl, it is determined that the battery cooling water temperature is abnormal, and the process jumps to step S102.
ステップＳ９８では、熱利用設備故障検出手段５９で故障が検出されたか否かを調べ、故障が検出されないときはステップＳ９９へ進み、故障が検出されたときはステップＳ１０２へ進む。 In step S98, it is checked whether or not a failure is detected by the heat utilization facility failure detection means 59. If no failure is detected, the process proceeds to step S99, and if a failure is detected, the process proceeds to step S102.
ステップＳ９９では、電池冷却水温センサ５６で検出した電池冷却水温Ｔｄと高温判定温度Ｔｄｈとを比較し、Ｔｄ＜Ｔｄｈのときは正常と判定してステップＳ１００へ進む。また、Ｔｄ≧Ｔｄｈのときは電池冷却水温異常と判定し、ステップＳ１０２へジャンプする。 In step S99, the battery cooling water temperature Td detected by the battery cooling water temperature sensor 56 is compared with the high temperature determination temperature Tdh, and when Td <Tdh, it is determined normal and the process proceeds to step S100. When Td ≧ Tdh, it is determined that the battery cooling water temperature is abnormal, and the process jumps to step S102.
ステップＳ１００では、通常停止スイッチＳＷ１がＯＮされたか否かを調べ、ＯＦＦのときは、そのままルーチンを抜ける。一方、通常停止スイッチＳＷ１がＯＮの通常停止指令が出力されたときはステップＳ１０２へジャンプする。 In step S100, it is checked whether or not the normal stop switch SW1 is turned on. If it is turned off, the routine is directly exited. On the other hand, when the normal stop command with the normal stop switch SW1 being ON is output, the routine jumps to step S102.
そして、ステップＳ９４〜Ｓ１００の何れかからステップＳ１０２へ進むと、制御レベルをレベル５に設定し、レベル５の制御処理、すなわち、燃料電池本体７は自立運転で発電を継続させて燃料電池本体７が一定温度に低下するまで冷却し、燃料電池本体７が一定温度に低下した後、システムを停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。 Then, when the process proceeds from any one of steps S94 to S100 to step S102, the control level is set to level 5, and the control process of level 5, that is, the fuel cell main body 7 continues the power generation in the self-sustained operation, and the fuel cell main body 7 Is cooled to a constant temperature, the fuel cell body 7 is lowered to a constant temperature, the system is stopped, and when all the devices are stopped, the routine is terminated.
また、図１０に示す停止準備モード時異常判定ルーチンは、停止準備モードを実行している際に、バックグラウンドで設定演算周期毎に起動される。 Further, the abnormality determination routine in the stop preparation mode shown in FIG. 10 is started in the background for each set calculation cycle when the stop preparation mode is being executed.
このルーチンは、先ずステップＳ１１１でバーナ温度センサ５５で検出したバーナ温度Ｔｂと失火判定温度Ｔｂｏとを比較し、Ｔｂ＞Ｔｂｏのときは正常と判定してステップＳ１１２へ進む。また、Ｔｂ≦Ｔｂｏのときはバーナ失火と判定して、ステップＳ１１３へジャンプする。 In this routine, first, the burner temperature Tb detected by the burner temperature sensor 55 in step S111 is compared with the misfire determination temperature Tbo. If Tb> Tbo, it is determined to be normal, and the process proceeds to step S112. If Tb ≦ Tbo, it is determined that the burner has misfired, and the process jumps to step S113.
ステップＳ１１２では、緊急停止スイッチＳＷ２がＯＮか否かを調べ、ＯＦＦのときは、そのままルーチンを抜ける。また、ＯＮの緊急停止指令が出力されたときはステップＳ１１３へ進む。 In step S112, it is checked whether or not the emergency stop switch SW2 is ON. If it is OFF, the routine is directly exited. Further, when the ON emergency stop command is output, the process proceeds to step S113.
そして、ステップＳ１１１或いはＳ１１２からステップＳ１１３へ進むと、制御レベルをレベル６に設定し、レベル６の制御処理、すなわち、燃料電池本体７を冷却することなく直ちに発電を停止させ、全ての機器が停止したとき、ルーチンを終了する。停止準備モードでは、燃料電池発電装置を停止させようとしているため、緊急停止させても性能劣化が進行することはない。 Then, when proceeding from step S111 or S112 to step S113, the control level is set to level 6, and the power generation is immediately stopped without cooling the level 6 control process, that is, the fuel cell body 7, and all the devices are stopped. If so, the routine ends. In the stop preparation mode, since the fuel cell power generation device is to be stopped, performance deterioration does not proceed even if the fuel cell power generation device is stopped in an emergency.
このように、本形態では、システムに異常が生じた場合、常に停止させるのではなく、そのときの運転モードと異常状態に応じて制御レベルを設定し、異常の度合いが比較的軽度の場合は（レベル１〜３）、発電動作に制限を加えた状態で運転を継続させるようにしたので、性能劣化の進行を抑制し、耐久性を向上させることができる。 As described above, in this embodiment, when an abnormality occurs in the system, the control level is set according to the operation mode and the abnormal state at that time, and the degree of abnormality is relatively light. (Levels 1 to 3) Since the operation is continued in a state where the power generation operation is restricted, the progress of the performance deterioration can be suppressed and the durability can be improved.
１：ガス昇圧器
２：脱硫器
３：改質装置
３ａ：改質部
３ｂ：ＣＯ変成部
３ｃ：ＣＯ除去部
３ｄ：バーナ
３ｅ： 燃焼筒
３ｆ： 蒸発部
４：選択酸化空気ブロワ
７：燃料電池本体
７ａ：燃料極
７ｂ：空気極
７ｃ：冷却板
７ｄ：加湿部
８：反応空気ブロワ
９：改質用水供給ポンプ
２１：水冷却設備
２２：電池冷却水冷却器
２３：空気極出口空気冷却器
２４：排ガス冷却器
２５：電池冷却水タンク
２６：電池冷却水循環ポンプ
２７：貯湯槽
３２：循環水ライン
３３：温水循環ポンプ
３４：ラジエータ
４１：熱利用設備
４２：回収水タンク
４３：回収水ポンプ
４５：水処理装置
５１：水位センサ
５２：冷却水温センサ
５３：冷却水流量センサ
５４：改質装置触媒温度センサ
５５：バーナ温度センサ
５６：電池冷却水温センサ
Ｔｃ：改質装置触媒温度
Ｔｄ：電池冷却水温度
Ｔｗｇ：外部冷却水温
1: Gas booster 2: Desulfurizer 3: Reforming device 3a: Reforming unit 3b: CO conversion unit 3c: CO removing unit 3d: Burner 3e: Combustion cylinder 3f: Evaporating unit 4: Selective oxidized air blower 7: Fuel cell Main body 7a: Fuel electrode 7b: Air electrode 7c: Cooling plate 7d: Humidifier 8: Reaction air blower 9: Reforming water supply pump 21: Water cooling equipment 22: Battery cooling water cooler 23: Air electrode outlet air cooler 24 : Exhaust gas cooler 25: battery cooling water tank 26: battery cooling water circulation pump 27: hot water tank 32: circulating water line 33: hot water circulation pump 34: radiator 41: heat utilization equipment 42: recovered water tank 43: recovered water pump 45: Water treatment device 51: Water level sensor 52: Cooling water temperature sensor 53: Cooling water flow rate sensor 54: Reforming device catalyst temperature sensor 55: Burner temperature sensor 56: Battery cooling water temperature sensor Tc: Reforming device catalyst temperature Td The battery cooling water temperature Twg: external cooling water temperature
Claims (2)
異常の種類と、当該異常発生時の前記燃料電池発電装置の各運転工程との組み合わせ毎に対応する運転制御方法をあらかじめ設定し、
前記各運転工程で異常を検出した際、前記設定された運転制御方法を行い、停止又は運転を制限した状態で継続させ、
前記運転工程は、前記燃料電池発電装置の起動準備工程と、前記燃料電池の冷却水及び前記燃料ガスを改質するための改質装置を加熱する起動昇温工程と、燃料電池の発電工程と、燃料電池の停止工程とを少なくとも含むものであり、
前記異常の種類は、冷却水の温度異常、改質装置の温度異常、系統の電圧異常、改質装置のバーナ失火、インバータ異常、熱利用設備故障、外部からの通常停止指令、外部からの緊急停止指令を少なくとも含むものであり、
前記運転制御方法は、発電出力を低下させて運転を継続させる方法と、発電は継続するが、系統とは切り離して自立運転させる方法と、起動操作を中止する起動時通常停止方法と、発電させながら燃料電池を一定の温度になるまで冷却しその後停止させる発電通常停止方法と、直ちに発電を停止させる緊急停止方法とを少なくとも含むことを特徴とする燃料電池発電装置の運転方法。 In a method for operating a fuel cell power generation apparatus including a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between fuel gas and air,
Set in advance an operation control method corresponding to each combination of the type of abnormality and each operation process of the fuel cell power generation device at the time of occurrence of the abnormality,
When an abnormality is detected in each of the operation steps, the set operation control method is performed, and the operation is continued in a state where the operation is stopped or limited ,
The operation step includes a startup preparation step of the fuel cell power generation device, a startup temperature raising step of heating a reformer for reforming the cooling water and the fuel gas of the fuel cell, and a power generation step of the fuel cell. And at least a fuel cell stopping step,
The types of abnormality include cooling water temperature abnormality, reformer temperature abnormality, system voltage abnormality, reformer burner misfire, inverter abnormality, heat utilization equipment failure, external normal stop command, emergency from outside Including at least a stop command,
The operation control method includes a method of reducing the power generation output and continuing the operation, a method of continuing power generation but separating the system from the independent operation, a normal stop method at start-up for stopping the start-up operation, and power generation. An operation method of a fuel cell power generator comprising at least a power generation normal stop method for cooling the fuel cell to a constant temperature and then stopping the fuel cell, and an emergency stop method for immediately stopping power generation.
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