JP5220445B2 - 固体酸化物形燃料電池発電システム - Google Patents
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- セル集合体である電池モジュールと、該電池モジュール内に電池反応後のアノードガスとカソードガスとを混合して燃焼を行うための燃焼室とを備え、該燃焼室で燃焼した燃焼ガスの熱エネルギーを利用して該電池モジュールのカソードへ供給する空気を予熱する第一の熱交換器と、該第一の熱交換器を通過した該燃焼ガスの熱エネルギーを利用して原燃料を改質する改質部とを備えた固体酸化物形燃料電池発電システムであって、該第一の熱交換器の空気側出口部に予熱された該空気の温度を調整するための予熱空気温度調節部を設置し、該第一の熱交換器の燃焼ガス側出口に該空気を予熱した後の該燃焼ガスの温度を調整するための燃焼ガス温度調節部を設置したことを特徴とする固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記第一の熱交換器の前記空気側入口に導入する空気を、予熱されるべき所定の流量に制御するための制御手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記予熱空気温度調節部が、予熱された前記空気と空気冷却用媒体とが熱交換する第二の熱交換器であり、前記燃焼ガス温度調節部が、前記空気を予熱した後の前記燃焼ガスと燃焼ガス冷却用媒体とが熱交換される第三の熱交換器であることを特徴とする請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記空気冷却用媒体および前記燃焼ガス冷却用媒体が空気であることを特徴とする請求項3記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器および前記第三の熱交換器を一体化した構造とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 少なくとも前記電池モジュールのセル温度計測値、前記第二の熱交換器の出口の予熱空気温度計測値および前記カソードへ供給する空気の流量計測値に基づいて、前記空気冷却用媒体の流量を調節するセル温度制御手段と、少なくとも前記改質部の温度計測値、前記燃焼ガス温度調節部の出口の燃焼ガス温度計測値および前記カソードへ供給する空気の流量計測値に基づいて、前記燃料ガス冷却用媒体の流量を調節する改質温度制御手段とを備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記セル温度制御手段が、少なくとも前記電池モジュールのセル温度計測値、および前記第二の熱交換器の出口の予熱空気温度計測値を用いた演算処理による推定に基づいて、前記空気冷却用媒体の流量を制御し、前記改質温度制御手段が、少なくとも前記改質部の温度計測値、前記燃焼ガス温度調節部の出口の燃焼ガス温度計測値を用いた演算処理による推定に基づいて、前記燃焼ガス冷却用媒体の流量を制御することを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記カソードへ供給する空気の一部を、前記第一の熱交換器を通さずにバイパスさせる空気流路と、該空気流路に流量調節弁とを設置し、前記改質温度制御手段が該空気流路の該流量調節弁の制御を行うことを特徴とする請求項6または7に記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記空気冷却用媒体および前記燃焼ガス冷却用媒体が、前記第二の熱交換器および前記第三の熱交換器で熱交換した後、熱回収されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに固体酸化物形燃料電池発電システム。
- 前記改質部を出た前記燃焼ガスと水とを熱交換し、該水から温水および/または水蒸気に生成する排熱回収熱交換器を備え、前記第二の熱交換器および前記第三の熱交換器を出た前記空気冷却用媒体および前記燃焼ガス冷却用媒体が該排熱回収熱交換器の上流側で前記燃焼ガスと混合された後、該排熱回収熱交換器に導かれることを特徴とする請求項9記載の固体酸化物形燃料電池発電システム。
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