JP5369327B2 - Fuel reformer and its pretreatment method, fuel cell power generation system and its operation pretreatment method - Google Patents

Fuel reformer and its pretreatment method, fuel cell power generation system and its operation pretreatment method Download PDF

Info

Publication number
JP5369327B2
JP5369327B2 JP2009028861A JP2009028861A JP5369327B2 JP 5369327 B2 JP5369327 B2 JP 5369327B2 JP 2009028861 A JP2009028861 A JP 2009028861A JP 2009028861 A JP2009028861 A JP 2009028861A JP 5369327 B2 JP5369327 B2 JP 5369327B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
burner
exhaust gas
fuel
heat insulating
chlorine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009028861A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010184822A (en
JP2010184822A5 (en
Inventor
健 田畑
勝行 槇原
勇 武長
広美 佐々木
元貴 公野
克也 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Osaka Gas Co Ltd
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Eneos Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Osaka Gas Co Ltd
Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp
JXTG Nippon Oil and Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Osaka Gas Co Ltd, Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp, JXTG Nippon Oil and Energy Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2009028861A priority Critical patent/JP5369327B2/en
Publication of JP2010184822A publication Critical patent/JP2010184822A/en
Publication of JP2010184822A5 publication Critical patent/JP2010184822A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5369327B2 publication Critical patent/JP5369327B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、燃料改質装置およびその前処理方法並びに、この燃料改質装置が搭載される燃料電池発電システムおよびその運転前処理方法に関する。   The present invention relates to a fuel reformer and a pretreatment method thereof, a fuel cell power generation system on which the fuel reformer is mounted, and an operation pretreatment method thereof.

燃料電池発電システムは、燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて直接電気を取り出すものであり、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができると同時に、静かで有害排ガスを出さないという環境性に優れた特徴を有するシステムである。最近では、小型の固体高分子形燃料電池の開発が活発化し、家庭用燃料電池発電システムの普及も間近な状況となっている。   The fuel cell power generation system uses hydrogen as the fuel and oxygen as the oxidant to react electrochemically to directly extract electricity, which can extract electrical energy with high efficiency, and at the same time, quiet and harmful exhaust gas It is a system that has an environmentally friendly feature that does not emit light. Recently, the development of small solid polymer fuel cells has been activated, and the popularization of household fuel cell power generation systems has become imminent.

固体高分子形燃料電池発電システムでは、燃料改質装置において都市ガスやLPガスや灯油などの炭化水素系の原燃料から、水蒸気改質などの化学反応により水素リッチな改質ガスを製造し、燃料電池本体に供給し、発電を行っている。   In a polymer electrolyte fuel cell power generation system, hydrogen-rich reformed gas is produced by a chemical reaction such as steam reforming from a hydrocarbon-based raw fuel such as city gas, LP gas or kerosene in a fuel reformer, Power is supplied to the fuel cell body.

燃料改質装置は、原燃料中に付臭剤や不純物として含まれる硫黄化合物の除去を行う脱硫器、原燃料と水蒸気を混合した燃料ガスを水蒸気改質反応にて水素リッチな改質ガスにする改質器、改質器を出た改質ガス中の一酸化炭素(CO)をシフト反応により約0.5%以下に低減させるCO変成器、CO変成器から出た改質ガスの一酸化炭素(CO)を選択酸化反応により10ppm以下に低減させるCO選択酸化器、および各反応器の温度を適切にするための熱交換器から構成されている。   A fuel reformer is a desulfurizer that removes sulfur compounds contained as odorants and impurities in raw fuel, and a fuel gas that is a mixture of raw fuel and steam is converted into a hydrogen-rich reformed gas through a steam reforming reaction. Reformer, CO converter for reducing carbon monoxide (CO) in the reformed gas exiting the reformer to about 0.5% or less by a shift reaction, one reformed gas exiting from the CO converter It comprises a CO selective oxidizer that reduces carbon oxide (CO) to 10 ppm or less by a selective oxidation reaction, and a heat exchanger for making the temperature of each reactor appropriate.

改質器は、例えば特許文献1に開示されているように、改質触媒が充填された改質反応部、改質触媒を加熱するバーナ、およびバーナ燃焼空間などを有し、バーナ燃焼空間にはバーナ火炎または燃焼ガスからの放熱の防止や改質器容器の熱保護のために、バーナ断熱材が設置されている。   For example, as disclosed in Patent Document 1, the reformer includes a reforming reaction section filled with a reforming catalyst, a burner that heats the reforming catalyst, a burner combustion space, and the like. In order to prevent heat dissipation from the burner flame or combustion gas and to protect the heat of the reformer vessel, burner insulation is installed.

特開2003−139305号公報JP 2003-139305 A

バーナ断熱材はアルミナやシリカを主原料としたセラミックファイバー成形品からできている。このバーナ断熱材には、素材に元々含有される塩素分、または製造時に使用する水道水等に含まれている塩素分が100〜1000ppm程度含まれている場合がある。この塩素分は、バーナ燃焼でバーナ断熱材が高温に熱せられると塩素ガスや塩化ガスとして離脱し、塩素を含んだバーナ排ガスとなって、バーナ下流の熱回収熱交換器などに送られる。   The burner insulation is made of a ceramic fiber molded product made mainly of alumina or silica. This burner heat insulating material may contain about 100 to 1000 ppm of chlorine contained originally in the raw material or chlorine contained in tap water used at the time of manufacture. When the burner heat insulating material is heated to a high temperature by burner combustion, this chlorine component is released as chlorine gas or chloride gas, becomes burner exhaust gas containing chlorine, and is sent to a heat recovery heat exchanger or the like downstream of the burner.

熱回収熱交換器でバーナ排ガスが低温になった場合には、バーナ排ガスに塩素が含まれているために、塩素を含んだ凝縮水が生成する。塩素を含む凝縮水により、熱回収熱交換器や配管等のステンレス鋼材に錆、孔食、および応力腐食割れなどの腐食等が発生する。   When the burner exhaust gas becomes a low temperature by the heat recovery heat exchanger, the burner exhaust gas contains chlorine, so that condensed water containing chlorine is generated. Condensed water containing chlorine causes corrosion such as rust, pitting corrosion, and stress corrosion cracking in stainless steel materials such as heat recovery heat exchangers and piping.

錆、孔食、および腐食は、熱交換器の性能低下や水処理樹脂の寿命低下や配管閉塞、さらにバーナ排ガスの漏洩を生じさせる問題があった。   Rust, pitting corrosion, and corrosion have problems that cause deterioration in heat exchanger performance, water treatment resin life, piping blockage, and leakage of burner exhaust gas.

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料改質装置のバーナの下流に配置された熱回収熱交換器や配管の材料腐食を防止し、燃料電池発電システムを常に安定して運転することを可能にすることである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent material corrosion of a heat recovery heat exchanger and piping disposed downstream of a burner of a fuel reformer, and to generate fuel cell power. It is possible to always operate the system stably.

上記目的を達成するため本発明に係る燃料改質装置は、炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、塩素含有量が20ppm−w以下となるように製造されたバーナ断熱材を、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置した断熱部と、を有し、前記バーナ部から排出されるバーナ排ガス中に流出する塩素ガスを低減可能に構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel reforming apparatus according to the present invention comprises a reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas obtained by mixing a hydrocarbon-based raw fuel and steam into a hydrogen-rich gas, A burner part that heats the burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction part and a burner heat insulating material that is manufactured to have a chlorine content of 20 ppm-w or less are disposed so as to surround the burner combustion space. And a heat insulating part, wherein the chlorine gas flowing out into the burner exhaust gas discharged from the burner part can be reduced.

また、本発明に係る燃料電池発電システムは、炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置と、前記バーナ燃焼空間から排気されるバーナ排ガスを排気するバーナ排ガス系と、前記バーナ排ガス系に配置されて前記バーナ排ガス系内を流通する排ガスを冷却し凝縮水を除去した後に大気中に排気するバーナ排ガス凝縮器と、前記凝縮水の塩素濃度を測定する第1塩素分析手段と、を有することを特徴とする。   The fuel cell power generation system according to the present invention includes a reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas obtained by mixing a hydrocarbon-based raw fuel and water vapor into a hydrogen-rich gas, and the reforming reaction. A fuel reformer having a burner section that heats a burner combustion space that is disposed adjacent to the section, and a heat insulating section that includes a burner heat insulating material that is disposed so as to surround the burner combustion space, and from the burner combustion space A burner exhaust gas system that exhausts exhausted burner exhaust gas, a burner exhaust gas condenser that is disposed in the burner exhaust gas system and cools the exhaust gas flowing through the burner exhaust gas system to remove condensed water, and then exhausts it to the atmosphere; First chlorine analysis means for measuring the chlorine concentration of the condensed water.

また、本発明に係る燃料電池発電システムは、炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置と、前記バーナ燃焼空間から排気されるバーナ排ガスを排気するバーナ排ガス系と、前記バーナ排ガス系に配置されて前記バーナ排ガス系内を流通する排ガスを冷却し凝縮水を除去した後に大気中に排気するバーナ排ガス凝縮器と、前記バーナ排ガス系から分岐されて前記バーナ排ガス凝縮器をバイパスして、大気中にバーナ排ガスを排出するバーナ排ガスバイパス系と、前記バーナ排ガスバイパス系を流通するバーナ排ガスの塩素濃度を測定する第2塩素分析手段と、を有することを特徴とする。   The fuel cell power generation system according to the present invention includes a reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas obtained by mixing a hydrocarbon-based raw fuel and water vapor into a hydrogen-rich gas, and the reforming reaction. A fuel reformer having a burner section that heats a burner combustion space that is disposed adjacent to the section, and a heat insulating section that includes a burner heat insulating material that is disposed so as to surround the burner combustion space, and from the burner combustion space A burner exhaust gas system that exhausts exhausted burner exhaust gas, a burner exhaust gas condenser that is disposed in the burner exhaust gas system and cools the exhaust gas flowing through the burner exhaust gas system to remove condensed water, and then exhausts it to the atmosphere; A burner exhaust gas bypass system that branches off from the burner exhaust gas system and bypasses the burner exhaust gas condenser to discharge the burner exhaust gas into the atmosphere; and the burner exhaust gas bypasser And having a second chlorine analyzing means for measuring the chlorine concentration of the burner exhaust gas flowing through the system, the.

また、本発明に係る燃料改質装置の前処理方法は、炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置の前処理方法において、前記バーナ断熱材を加熱して前記バーナ断熱材に含有する塩素を熱分解し、この塩素を含むバーナ排ガスを発生させる断熱材加熱工程と、前記塩素を含む前記バーナ排気ガスを冷却して凝縮水を生成させる凝縮水生成工程と、前記凝縮水に含まれる塩素含有量を測定する塩素含有量測定工程と、前記塩素含有測定工程の後に、前記塩素含有量が所定量以下になることを判定する塩素含有量判定工程と、前記塩素含有量判定工程の後に、前記バーナ断熱材の加熱を停止する加熱停止工程と、を有することを特徴とする。   Further, the pretreatment method of the fuel reformer according to the present invention includes a reforming reaction section filled with a reforming catalyst that reforms a fuel gas obtained by mixing a hydrocarbon-based raw fuel and steam into a hydrogen-rich gas, A pretreatment of a fuel reformer having a burner section for heating a burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction section, and a heat insulating section provided with a burner heat insulating material disposed so as to surround the burner combustion space In the method, a heat insulating material heating step of heating the burner heat insulating material to thermally decompose chlorine contained in the burner heat insulating material and generating burner exhaust gas containing the chlorine, and cooling the burner exhaust gas containing the chlorine. The chlorine content is less than or equal to a predetermined amount after the condensed water generating step for generating condensed water, the chlorine content measuring step for measuring the chlorine content contained in the condensed water, and the chlorine containing measuring step. The A chlorine content determination step of constant, after the chlorine content determination step, characterized by having a a heating stop step of stopping the heating of the burner insulation.

また、本発明に係る燃料電池発電システムの運転前処理方法は、炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置と、前記バーナ燃焼空間から排気されるバーナ排ガスを排気するバーナ排ガス系と、を有する燃料電池発電システムの運転前処理方法において、前記バーナ断熱材を加熱して前記バーナ断熱材に含有する塩素を熱分解し、この塩素を含むバーナ排ガスを発生させる断熱材加熱工程と、前記バーナ排ガス系内を流通する前記バーナ排ガスに含まれる塩素含有量を測定する塩素含有量測定工程と、前記塩素含有測定工程の後に、前記塩素含有量が所定量以下になることを判定する塩素含有量判定工程と、前記塩素含有量判定工程の後に、前記バーナ断熱材の加熱を停止する加熱停止工程と、を有することを特徴とする。   The fuel cell power generation system pre-operation method according to the present invention includes a reforming reaction section filled with a reforming catalyst that reforms a fuel gas obtained by mixing a hydrocarbon-based raw fuel and water vapor into a hydrogen-rich gas. A fuel reformer having a burner section that heats a burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction section, and a heat insulation section that includes a burner heat insulating material disposed so as to surround the burner combustion space; A burner exhaust system for exhausting burner exhaust gas exhausted from the burner combustion space, in the pre-operation method of a fuel cell power generation system, heating the burner insulation and pyrolyzing chlorine contained in the burner insulation And a heat insulating material heating step for generating the burner exhaust gas containing chlorine, and a chlorine content for measuring the chlorine content contained in the burner exhaust gas circulating in the burner exhaust gas system. The heating of the burner insulation is stopped after the chlorine content determination step and the chlorine content determination step after the determination step and the chlorine content measurement step to determine that the chlorine content is below a predetermined amount. And a heating stop step.

本発明によれば、燃料電池発電システムは、燃料改質装置のバーナの下流に配置された熱回収熱交換器や配管の材料腐食を抑制し、燃料電池発電システムを常に安定して運転することが可能である。   According to the present invention, the fuel cell power generation system suppresses material corrosion of the heat recovery heat exchanger and the pipe disposed downstream of the burner of the fuel reformer, and always operates the fuel cell power generation system stably. Is possible.

本発明に係る燃料電池発電システムの第1の実施形態を示す系統構成図である。1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell power generation system according to the present invention. 本発明に係る燃料電池発電システムの第2の実施形態を示す系統構成図である。It is a system configuration | structure figure which shows 2nd Embodiment of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムの第3の実施形態を示す系統構成図である。It is a system configuration | structure figure which shows 3rd Embodiment of the fuel cell power generation system which concerns on this invention.

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は本発明に係る燃料電池発電システム1の第1の実施形態を示す系統構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell power generation system 1 according to the present invention.

本実施形態の燃料電池発電システム1は、燃料改質系1aおよび発電系1bを主な構成要素としている。燃料改質系1aは、原燃料Fを水素リッチな改質ガスに改質させる機能を有する。発電系1bは、燃料改質系1aで製造された改質ガス中の水素と空気中の酸素を反応させ、その反応で発生する電気を取り出す機能を有する。   The fuel cell power generation system 1 of this embodiment includes a fuel reforming system 1a and a power generation system 1b as main components. The fuel reforming system 1a has a function of reforming the raw fuel F into a hydrogen-rich reformed gas. The power generation system 1b has a function of reacting hydrogen in the reformed gas produced by the fuel reforming system 1a with oxygen in the air and taking out electricity generated by the reaction.

燃料改質系1aは、脱硫器2、改質器4、CO変成器12、およびCO選択酸化器15などの反応器と、原燃料Fを供給する原燃料供給装置31と、改質水Wを供給する改質水供給装置32などを有する。   The fuel reforming system 1 a includes a reactor such as a desulfurizer 2, a reformer 4, a CO converter 12, and a CO selective oxidizer 15, a raw fuel supply device 31 that supplies raw fuel F, and reformed water W A reforming water supply device 32 for supplying the water.

さらに、燃料改質系1aは、各反応器の反応温度を最適に調節するため、および熱効率を向上させたるために、複数の熱交換器を有している。これらの熱交換器には、例えば、燃料予熱器11、水蒸気発生器19、バーナ燃料予熱器20、バーナ空気予熱器21、バーナ排ガス凝縮器23などがある。これらの反応器、熱交換器、およびこれらを連結している配管の構成材料は、耐熱性および耐腐食性を考慮して、主にステンレス鋼製となっている。   Furthermore, the fuel reforming system 1a has a plurality of heat exchangers in order to optimally adjust the reaction temperature of each reactor and to improve the thermal efficiency. These heat exchangers include, for example, a fuel preheater 11, a steam generator 19, a burner fuel preheater 20, a burner air preheater 21, a burner exhaust gas condenser 23, and the like. The constituent materials of these reactors, heat exchangers, and pipes connecting them are mainly made of stainless steel in consideration of heat resistance and corrosion resistance.

燃料改質系1a内に配置される、脱硫器2、改質器4、CO変成器12、CO選択酸化器15、および上述の複数の熱交換器類は、軽量化およびコンパクト化のために一体化されている。この一体化された装置を燃料改質装置50と定義している。   The desulfurizer 2, the reformer 4, the CO converter 12, the CO selective oxidizer 15, and the plurality of heat exchangers described above disposed in the fuel reforming system 1 a are provided for weight reduction and compactness. It is integrated. This integrated device is defined as a fuel reformer 50.

改質器4は、改質触媒6が充填された改質反応部5と、改質触媒6を加熱するバーナ7と、バーナ燃焼空間8と、バーナ燃焼空間8の周囲に配置したバーナ断熱材9等を有している。バーナ燃焼空間8には、改質反応部5と互いに熱交換できるように、改質反応部5と接している部位がある。また、改質反応部5と接していない部位には、放熱を防止するためにバーナ断熱材9と接している。なお、改質器4の外周には、放熱を防止するために保温材10が設置されている。   The reformer 4 includes a reforming reaction section 5 filled with a reforming catalyst 6, a burner 7 for heating the reforming catalyst 6, a burner combustion space 8, and a burner heat insulating material disposed around the burner combustion space 8. 9 etc. The burner combustion space 8 has a portion in contact with the reforming reaction section 5 so that heat exchange with the reforming reaction section 5 can be performed. Further, a portion not in contact with the reforming reaction portion 5 is in contact with the burner heat insulating material 9 in order to prevent heat dissipation. A heat insulating material 10 is installed on the outer periphery of the reformer 4 to prevent heat dissipation.

本実施形態のバーナ断熱材9は、例えばアルミナ(Al)やシリカ(SiO)等を主原料としたセラミックファイバー成形品である。このバーナ断熱材9は、塩素含有量が20ppm−w(重量)以下になるように形成されている。セラミックファイバー成形品の塩素含有量は、原材料に含まれる塩化物や製造時に使用する水道水の塩素分の影響を受けている。このため、バーナ断熱材9の塩素含有量を、20ppm−w以下にするためには、塩化物を含まない原材料を使用することや、製造時に脱塩水を使用することや、製造時に焼成などにより脱塩することなどが好ましい。 The burner heat insulating material 9 of the present embodiment is a ceramic fiber molded product mainly made of alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), or the like. The burner heat insulating material 9 is formed so that the chlorine content is 20 ppm-w (weight) or less. The chlorine content of ceramic fiber molded products is affected by chlorides contained in raw materials and the chlorine content of tap water used during production. For this reason, in order to make the chlorine content of the burner heat insulating material 9 20 ppm-w or less, it is possible to use raw materials not containing chloride, use demineralized water at the time of manufacture, or calcination at the time of manufacture. Desalting is preferred.

さらに、燃料改質系1aには、原燃料供給系26、改質水供給系28、水蒸気供給系29、バーナ空気供給系30、CO選択酸化空気供給系14、およびバーナ排ガス系22などが配置されている。   Further, the fuel reforming system 1a includes a raw fuel supply system 26, a reformed water supply system 28, a steam supply system 29, a burner air supply system 30, a CO selective oxidation air supply system 14, a burner exhaust gas system 22, and the like. Has been.

原燃料供給系26は、原燃料供給装置31から原燃料Fを原燃料供給ブロア33などにより脱硫器2に供給する。改質水供給系28は、改質水供給装置32からの改質水Wを改質水ポンプ34などにより水蒸気発生器19に供給する。水蒸気供給系29は、水蒸気発生器19から発生する水蒸気が原燃料供給系26に合流するように形成される。   The raw fuel supply system 26 supplies the raw fuel F from the raw fuel supply device 31 to the desulfurizer 2 by the raw fuel supply blower 33 or the like. The reforming water supply system 28 supplies the reforming water W from the reforming water supply device 32 to the steam generator 19 by the reforming water pump 34 or the like. The steam supply system 29 is formed so that the steam generated from the steam generator 19 joins the raw fuel supply system 26.

バーナ空気供給系30は、バーナ空気ブロア35などにより外気を取り込んでバーナ7に空気を供給する。CO選択酸化空気供給系14は、CO選択酸化空気ブロア37などによりCO選択酸化器15の上流側に空気を供給する。バーナ排ガス系22はバーナ7からのバーナ排ガスをバーナ排ガス凝縮器23に供給する。バーナ排ガス凝縮器23にはドレン水タンク24と冷却水供給装置25が接続されている。   The burner air supply system 30 takes in outside air through the burner air blower 35 and supplies air to the burner 7. The CO selective oxidation air supply system 14 supplies air to the upstream side of the CO selective oxidizer 15 by a CO selective oxidation air blower 37 or the like. The burner exhaust gas system 22 supplies the burner exhaust gas from the burner 7 to the burner exhaust gas condenser 23. A drain water tank 24 and a cooling water supply device 25 are connected to the burner exhaust gas condenser 23.

本実施形態の燃料電池発電システム1の作用について以下に説明する。   The operation of the fuel cell power generation system 1 of this embodiment will be described below.

燃料電池発電システム1の起動運転時においては、炭化水素系の原燃料Fの一部は、改質反応部5の加熱に利用される。この炭化水素系の原燃料Fの一部は、原燃料供給ブロア33を駆動して起動用燃料遮断弁36を開き起動用燃料供給系27を流通して、バーナ空気供給系30から供給される空気と合流する。この後に、原燃料Fの一部は改質器4のバーナ7に供給され、バーナ燃焼空間8で燃焼反応させて改質反応部5を加熱する。   During the start-up operation of the fuel cell power generation system 1, a part of the hydrocarbon-based raw fuel F is used for heating the reforming reaction unit 5. Part of this hydrocarbon-based raw fuel F is supplied from the burner air supply system 30 by driving the raw fuel supply blower 33, opening the start-up fuel shut-off valve 36, and flowing through the start-up fuel supply system 27. Merge with air. Thereafter, a part of the raw fuel F is supplied to the burner 7 of the reformer 4, and the reforming reaction section 5 is heated by causing a combustion reaction in the burner combustion space 8.

改質反応部5に充填される改質触媒6が所定の温度まで加熱された後に、原燃料Fおよび改質水Wを供給開始する。先ずは、原燃料Fを脱硫器2に供給され、原燃料Fに含まれる硫黄化合物を脱硫器2に充填された脱硫触媒3で脱硫される。脱硫された原燃料Fは、水蒸気供給系29から供給される約120℃〜250℃の水蒸気と混合される。水蒸気と原燃料Fが混合された原燃料ガスは、燃料予熱器11に供給され、約400℃に加熱させた後に、改質器4の改質触媒6が充填された改質反応部5に供給される。   After the reforming catalyst 6 filled in the reforming reaction section 5 is heated to a predetermined temperature, the supply of the raw fuel F and the reforming water W is started. First, the raw fuel F is supplied to the desulfurizer 2, and the sulfur compound contained in the raw fuel F is desulfurized by the desulfurization catalyst 3 filled in the desulfurizer 2. The desulfurized raw fuel F is mixed with steam at about 120 ° C. to 250 ° C. supplied from the steam supply system 29. The raw fuel gas in which the steam and the raw fuel F are mixed is supplied to the fuel preheater 11, heated to about 400 ° C., and then fed to the reforming reaction section 5 filled with the reforming catalyst 6 of the reformer 4. Supplied.

改質触媒6では原燃料ガスを約700℃で水蒸気改質反応をさせて水素リッチな改質ガスを生成する。水蒸気改質反応は吸熱反応であり熱源はバーナ燃焼空間8を流れる燃焼ガスを用いている。改質反応部5で生成される水素リッチな改質ガスは、燃料予熱器11に供給されて、原燃料ガスとの熱交換により約250℃に冷却される。この後、改質ガスは、CO変成器12内に充填されたCO変成触媒13へ供給され、シフト反応によりCO濃度が0.5%以下程度に低減される。   In the reforming catalyst 6, the raw fuel gas is subjected to a steam reforming reaction at about 700 ° C. to generate a hydrogen-rich reformed gas. The steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the heat source uses combustion gas flowing through the burner combustion space 8. The hydrogen-rich reformed gas produced in the reforming reaction section 5 is supplied to the fuel preheater 11 and cooled to about 250 ° C. by heat exchange with the raw fuel gas. Thereafter, the reformed gas is supplied to the CO shift catalyst 13 filled in the CO shift converter 12, and the CO concentration is reduced to about 0.5% or less by the shift reaction.

CO変成器12でCO濃度を約0.5%以下程度に低減された改質ガスは、CO選択酸化空気供給系14を流通する空気と混合された後、CO選択酸化器15に充填されたCO選択酸化触媒16に供給される。CO選択酸化触媒16に供給された改質ガスは、CO選択酸化反応またはメタネーション反応によりCO濃度が数ppm程度に低減される。   The reformed gas whose CO concentration is reduced to about 0.5% or less by the CO converter 12 is mixed with the air flowing through the CO selective oxidizing air supply system 14 and then charged into the CO selective oxidizing device 15. It is supplied to the CO selective oxidation catalyst 16. The reformed gas supplied to the CO selective oxidation catalyst 16 has a CO concentration reduced to about several ppm by the CO selective oxidation reaction or methanation reaction.

燃料改質装置50で生成されたCO濃度が低減された水素リッチな改質ガスは、燃料電池本体17の燃料電池アノード極(図示せず)へ供給されて、燃料電池カソード極(図示せず)に流した空気中の酸素と化学反応し発電する。一方、アノード極で未反応となった燃料改質ガス(アノードオフガス)はアノードオフガス系18を介して改質器4のバーナ7に供給される。   The hydrogen-rich reformed gas with reduced CO concentration produced by the fuel reformer 50 is supplied to the fuel cell anode electrode (not shown) of the fuel cell body 17 and the fuel cell cathode electrode (not shown). ) To generate electricity through chemical reaction with oxygen in the air. On the other hand, the unreacted fuel reformed gas (anode offgas) at the anode electrode is supplied to the burner 7 of the reformer 4 via the anode offgas system 18.

バーナ7では、アノードオフガス系18から供給される燃料改質ガスとバーナ空気供給系30から供給される空気とが反応し燃焼する。これにより、バーナ燃焼空間8では、約1100〜1400℃の燃焼火炎および燃焼ガス等が生成する。この発生した燃焼ガス等はバーナ燃焼空間8を流れる際に改質反応部5を加熱する。また、バーナ断熱材9は、バーナ燃焼空間8から改質器4の外部への放熱を抑制している。このときバーナ断熱材9は燃焼ガスにより約500℃〜1000℃に達する。このため、バーナ断熱材9に含まれる塩素分は、熱分解して塩素ガスまたは塩化ガスとなって、バーナ断熱材9より離脱する。   In the burner 7, the fuel reformed gas supplied from the anode off-gas system 18 and the air supplied from the burner air supply system 30 react and burn. Thereby, in the burner combustion space 8, a combustion flame, combustion gas, etc. of about 1100-1400 degreeC are produced | generated. The generated combustion gas or the like heats the reforming reaction section 5 when flowing through the burner combustion space 8. Further, the burner heat insulating material 9 suppresses heat radiation from the burner combustion space 8 to the outside of the reformer 4. At this time, the burner heat insulating material 9 reaches about 500 ° C. to 1000 ° C. by the combustion gas. For this reason, the chlorine content contained in the burner heat insulating material 9 is thermally decomposed into chlorine gas or chlorinated gas and is separated from the burner heat insulating material 9.

バーナ断熱材9に含まれる塩素分は、バーナ断熱材9を離脱した後に、燃焼ガスに混入して塩素を含んだバーナ排ガスとなって水蒸気発生器19に供給される。ただし、本実施形態では、バーナ断熱材9の塩素含有量は予め20ppm−w以下のものを使用しているために、塩素ガスまたは塩化ガスの発生は微量となっている。   Chlorine contained in the burner heat insulating material 9 is released from the burner heat insulating material 9 and then mixed with the combustion gas to become burner exhaust gas containing chlorine and supplied to the steam generator 19. However, in this embodiment, since the chlorine content of the burner heat insulating material 9 is 20 ppm-w or less in advance, the generation of chlorine gas or chloride gas is very small.

なお、アノードオフガスによる燃焼が開始された後は、起動用燃料遮断弁36を閉じて、起動用燃料供給系27を流通して改質器4のバーナ7へ供給されていた原燃料Fを停止させる。   After the combustion by the anode off gas is started, the starting fuel cutoff valve 36 is closed, and the raw fuel F supplied to the burner 7 of the reformer 4 through the starting fuel supply system 27 is stopped. Let

改質反応部5と熱交換して約350℃〜500℃に低下したバーナ排ガスは、水蒸気発生器19に熱源として供給されて、改質水供給系28を流通する水を水蒸気に変化させる。この後に、バーナ排ガスは、約120〜180℃に低下して、バーナ燃料予熱器20およびバーナ空気予熱器21に供給される。バーナ排ガスは、バーナ燃料予熱器20およびバーナ空気予熱器21を流通する間に、アノードオフガスおよびバーナ用空気を予熱して約60〜100℃に低下して、燃料改質装置50から排出される。燃料改質装置50から排出されるバーナ排ガスは、バーナ排ガス系22を流通してバーナ排ガス凝縮器23に送られる。   The burner exhaust gas that has been subjected to heat exchange with the reforming reaction section 5 and lowered to about 350 ° C. to 500 ° C. is supplied as a heat source to the steam generator 19 to change the water flowing through the reforming water supply system 28 into steam. Thereafter, the burner exhaust gas is lowered to about 120 to 180 ° C. and supplied to the burner fuel preheater 20 and the burner air preheater 21. The burner exhaust gas is preheated to the anode off gas and the burner air while flowing through the burner fuel preheater 20 and the burner air preheater 21, is lowered to about 60 to 100 ° C., and is discharged from the fuel reformer 50. . The burner exhaust gas discharged from the fuel reformer 50 flows through the burner exhaust gas system 22 and is sent to the burner exhaust gas condenser 23.

バーナ排ガス凝縮器23の送られたバーナ排ガスは、冷却水供給装置25から供給される冷却水により露点温度以下の40℃程度に冷却され、凝縮水が除去される。凝縮水が除去されたバーナ排ガスは、大気中に放出される。バーナ排ガス凝縮器23で発生した凝縮水はドレン水タンク24に回収される。   The burner exhaust gas sent from the burner exhaust gas condenser 23 is cooled to about 40 ° C. below the dew point temperature by the cooling water supplied from the cooling water supply device 25, and the condensed water is removed. The burner exhaust gas from which the condensed water has been removed is released into the atmosphere. The condensed water generated in the burner exhaust gas condenser 23 is collected in the drain water tank 24.

バーナ排ガスの水凝縮はバーナ排ガス凝縮器23だけでなく、機器温度の低い冷起動時ではバーナ空気予熱器21でも発生する。しかし、バーナ排ガスに含まれる塩素分は微量であることから、凝縮水中の塩素量も微量となり、錆、孔食や応力腐食割れなどの腐食量は低減される。   The water condensation of the burner exhaust gas occurs not only in the burner exhaust gas condenser 23 but also in the burner air preheater 21 at the time of cold start where the equipment temperature is low. However, since the amount of chlorine contained in the burner exhaust gas is very small, the amount of chlorine in the condensed water is also small, and the amount of corrosion such as rust, pitting corrosion and stress corrosion cracking is reduced.

本実施形態によれば、改質器4のバーナ断熱材9の塩素含有量が予め少ないもの(20ppm―w以下)を使用することにより、バーナ断熱材9からバーナ排ガス中に流出する塩素量を低減させることが可能となる。これによりバーナ下流の熱交換器や配管の腐食を防止でき、長期間にわたって常に安定した運転を行うことが可能となる。   According to the present embodiment, the amount of chlorine flowing out from the burner heat insulating material 9 into the burner exhaust gas is reduced by using the burner heat insulating material 9 of the reformer 4 having a low chlorine content (20 ppm-w or less) in advance. It can be reduced. Thereby, corrosion of the heat exchanger and piping downstream of the burner can be prevented, and stable operation can always be performed over a long period of time.

[第2の実施形態]
本発明に係る燃料電池発電システム1の第2の実施形態について以下に説明する。なお、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図2は、本実施形態の系統構成図である。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the fuel cell power generation system 1 according to the present invention will be described below. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Embodiment, or a similar part, and duplication description is abbreviate | omitted. FIG. 2 is a system configuration diagram of the present embodiment.

本実施形態は、改質器4に組み込まれたバーナ断熱材9の塩素含有量が20ppm−w以上の場合であっても、燃料改質装置50を燃料電池発電システム1に搭載する前に、燃料改質装置50単体でバーナ断熱材9を高温に加熱して塩素含有量を20ppm−w以下まで低減させる機能を有している。   Even if this embodiment is a case where the chlorine content of the burner heat insulating material 9 incorporated in the reformer 4 is 20 ppm-w or more, before the fuel reformer 50 is mounted on the fuel cell power generation system 1, The fuel reformer 50 alone has a function of heating the burner insulation 9 to a high temperature to reduce the chlorine content to 20 ppm-w or less.

本実施形態では、燃料改質装置50、原料供給装置51、および第1塩素分析手段43aなどを主な構成要素としている。原料供給装置51には、燃料改質装置50が単体で運転できるように原燃料供給系26、改質水供給系28、バーナ空気供給系30、CO選択酸化空気供給系14、バーナ燃料供給系42などが配置されている。第1塩素分析手段43aは、燃料改質装置50の下流のバーナ排ガス系22に配置されている。   In the present embodiment, the fuel reformer 50, the raw material supply device 51, the first chlorine analysis means 43a, and the like are the main components. The raw material supply device 51 includes a raw fuel supply system 26, a reformed water supply system 28, a burner air supply system 30, a CO selective oxidation air supply system 14, and a burner fuel supply system so that the fuel reformer 50 can be operated alone. 42 etc. are arranged. The first chlorine analysis means 43 a is disposed in the burner exhaust gas system 22 downstream of the fuel reformer 50.

以下に、バーナ断熱材9を燃焼ガスにより加熱し、バーナ断熱材9を脱塩前処理する燃料改質装置50の運転方法について説明する。   Below, the operating method of the fuel reformer 50 which heats the burner heat insulating material 9 with combustion gas, and pre-demineralizes the burner heat insulating material 9 is demonstrated.

第2の実施形態の燃料改質装置50の運転方法において、第1の実施形態と異なる点は、燃料改質ガス(アノードオフガス)の替わりに原料供給系装置51のバーナ燃料供給装置40からバーナ燃料Bをバーナ燃料ブロワ41などによりバーナ燃料供給系42を流通してバーナ7に供給することである。   In the operation method of the fuel reformer 50 of the second embodiment, the difference from the first embodiment is that the burner fuel supply device 40 of the raw material supply system device 51 is replaced with the burner instead of the fuel reformed gas (anode off gas). The fuel B is supplied to the burner 7 through the burner fuel supply system 42 by the burner fuel blower 41 or the like.

バーナ断熱材9の脱塩前処理は、先ず、起動用燃料供給系27からの原燃料Fと、バーナ空気系30からの空気とを合流させて、バーナ7に供給する。原燃料Fと空気は、バーナ燃焼空間8で燃焼して、改質反応部5およびバーナ断熱材9を加熱する。改質反応部5が所定の温度まで加熱されたら、起動用燃料供給系27から供給される原燃料Fを停止する。   In the desalination pretreatment of the burner heat insulating material 9, first, the raw fuel F from the starting fuel supply system 27 and the air from the burner air system 30 are merged and supplied to the burner 7. The raw fuel F and air are combusted in the burner combustion space 8 to heat the reforming reaction section 5 and the burner heat insulating material 9. When the reforming reaction section 5 is heated to a predetermined temperature, the raw fuel F supplied from the starting fuel supply system 27 is stopped.

この後に、バーナ燃料供給系42からのバーナ燃料Bをバーナ7に供給し、バーナ燃焼空間8での燃焼を継続させる。バーナ断熱材9は、燃焼ガスにより約500℃〜1000℃に加熱される。この加熱によって、バーナ断熱材9に含まれる塩素分は、熱分解して塩素ガスまたは塩化ガスとなりバーナ断熱材9より離脱される。バーナ断熱材9より離脱した塩素分は、燃焼ガスに混入して塩素を含んだバーナ排ガスとなって下流の水蒸気発生器19に供給される。   Thereafter, the burner fuel B from the burner fuel supply system 42 is supplied to the burner 7, and the combustion in the burner combustion space 8 is continued. The burner heat insulating material 9 is heated to about 500 ° C. to 1000 ° C. by the combustion gas. By this heating, the chlorine content contained in the burner heat insulating material 9 is thermally decomposed into chlorine gas or chlorinated gas and is released from the burner heat insulating material 9. Chlorine separated from the burner heat insulating material 9 is mixed with the combustion gas and becomes burner exhaust gas containing chlorine, and is supplied to the downstream steam generator 19.

この塩素を含んだバーナ排ガスは、バーナ燃料予熱器20およびバーナ空気予熱器21で熱交換して60〜100℃に低下した後に、燃料改質装置50から排出される。燃料改質装置50から排出されたバーナ排ガスは、バーナ排ガス系22を流通してバーナ排ガス凝縮器23に送られる。   The burner exhaust gas containing chlorine is discharged from the fuel reformer 50 after the heat is exchanged by the burner fuel preheater 20 and the burner air preheater 21 and is lowered to 60 to 100 ° C. The burner exhaust gas discharged from the fuel reformer 50 flows through the burner exhaust gas system 22 and is sent to the burner exhaust gas condenser 23.

バーナ排ガス凝縮器23に送られたバーナ排ガスは、冷却水供給装置25からの冷却水により露点温度以下の40℃程度に冷却され、凝縮水が除去される。凝縮水が除去されたバーナ排ガスは、大気中に放出される。このとき、バーナ排ガス凝縮器23で発生した凝縮水は、ドレン水タンク24に回収される。この凝縮水の塩素濃度を、第1塩素分析手段43aにて測定する。この測定により、塩素含有量が20ppm−wまで低減したことを確認したときに、バーナ断熱材9の塩素含有量が20ppm−w以下になったと判断する。ここで、脱塩前処理の運転を終了させる。   The burner exhaust gas sent to the burner exhaust gas condenser 23 is cooled to about 40 ° C. below the dew point temperature by the cooling water from the cooling water supply device 25, and the condensed water is removed. The burner exhaust gas from which the condensed water has been removed is released into the atmosphere. At this time, the condensed water generated in the burner exhaust gas condenser 23 is collected in the drain water tank 24. The chlorine concentration of this condensed water is measured by the first chlorine analysis means 43a. When it is confirmed by this measurement that the chlorine content has been reduced to 20 ppm-w, it is determined that the chlorine content of the burner heat insulating material 9 has become 20 ppm-w or less. Here, the operation of the desalination pretreatment is terminated.

なお、バーナ断熱材9の脱塩前処理は、バーナ7により加熱できればよいため、バーナ7の燃料として起動用燃料供給系27の原燃料Fまたはバーナ燃料供給系42のバーナ燃料Bのいずれか一方のみを使用してもよい。   Note that the desalination pretreatment of the burner heat insulating material 9 is only required to be heated by the burner 7, so that either the raw fuel F of the starting fuel supply system 27 or the burner fuel B of the burner fuel supply system 42 is used as the fuel for the burner 7. Only may be used.

本実施形態によれば、塩素含有量が多いバーナ断熱材9を使用した場合において、燃料改質装置50を単体で運転することにより、バーナ断熱材9の脱塩前処理が可能となる。これにより、塩素含有量が20ppm−w以下に管理されたバーナ断熱材9を有する燃料改質装置50を、燃料電池発電システム1に搭載することができるので、バーナ下流の熱交換器や配管の腐食を防止でき、長期間にわたって常に安定した運転を行うことが可能となる。   According to the present embodiment, when the burner heat insulating material 9 having a high chlorine content is used, the fuel reformer 50 is operated as a single unit, so that the desalting pretreatment of the burner heat insulating material 9 can be performed. Thereby, since the fuel reformer 50 having the burner heat insulating material 9 whose chlorine content is controlled to 20 ppm-w or less can be mounted on the fuel cell power generation system 1, the heat exchanger and piping downstream of the burner can be installed. Corrosion can be prevented and stable operation can be performed for a long period of time.

[第3の実施形態]
本発明に係る燃料電池発電システム1の第3の実施形態について以下に説明する。なお、第1および第2の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図3は、本実施形態の系統構成図である。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the fuel cell power generation system 1 according to the present invention will be described below. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st and 2nd embodiment, or a similar part, and duplication description is abbreviate | omitted. FIG. 3 is a system configuration diagram of the present embodiment.

本実施形態では、燃料電池発電システム1に搭載された燃料改質装置50のバーナ断熱材9の塩素含有量が20ppm−w以上の場合であっても、バーナ断熱材9を高温に加熱して塩素含有量を20ppm−w以下まで低減させる機能を有している。   In this embodiment, even if the chlorine content of the burner heat insulating material 9 of the fuel reformer 50 mounted in the fuel cell power generation system 1 is 20 ppm-w or more, the burner heat insulating material 9 is heated to a high temperature. It has a function of reducing the chlorine content to 20 ppm-w or less.

本実施形態では、燃料電池発電システム1とバーナ排ガスバイパス系44と第2塩素分析手段43bから構成され、バーナ排ガスバイパス系44は燃料改質装置50の下流のバーナ排ガス系22からバーナ排ガスバイパス弁46を介して配置されている。バーナ排ガスバイパス系44には第2塩素分析手段43bが配置されている。   In the present embodiment, the fuel cell power generation system 1, the burner exhaust gas bypass system 44 and the second chlorine analysis means 43 b are configured. The burner exhaust gas bypass system 44 is connected to the burner exhaust gas bypass valve 22 from the burner exhaust gas system 22 downstream of the fuel reformer 50. 46 is arranged. In the burner exhaust gas bypass system 44, second chlorine analysis means 43b is arranged.

以下に、バーナ断熱材9を燃焼ガスにより高温に加熱し、バーナ断熱材を脱塩処理する燃料電池発電システム1の運転方法について説明する。
Below, the operating method of the fuel cell power generation system 1 which heats the burner heat insulating material 9 to high temperature with combustion gas, and desalinates the burner heat insulating material 9 is demonstrated.

燃料電池発電システム1の運転方法について第1の実施形態と異なる点は、脱塩処理時にバーナ排ガスバイパス系44を介してバーナ排ガスを燃料電池発電システム1の外に排出させることである。   The operation method of the fuel cell power generation system 1 is different from that of the first embodiment in that the burner exhaust gas is discharged out of the fuel cell power generation system 1 via the burner exhaust gas bypass system 44 during the desalting process.

バーナ断熱材9はバーナ7で燃焼させた高温の燃焼ガスにより約500℃〜1000℃に加熱される。この後に、バーナ断熱材9に含まれる塩素分は、熱分解して塩素ガスまたは塩化ガスとなりバーナ断熱材9より離脱する。バーナ断熱材9より離脱した塩素分は、燃焼ガスに混入して、塩素を含んだバーナ排ガスとなって下流の水蒸気発生器19に供給される。さらに、塩素を含んだバーナ排ガスは、バーナ燃料予熱器20およびバーナ空気予熱器21で熱交換して約60〜100℃に低下した後に、燃料改質装置50から排出される。燃料改質装置50から排出されたバーナ排ガスは、バーナ排ガスバイパス系44を流通して燃料電池発電システム1の外に排出される。このときバーナ排ガスバイパス弁46は開かれており、バーナ排ガス弁45は閉じられている。バーナ排ガスは、第2塩素分析手段43bにて塩素濃度を測定される。この測定により、塩素含有量が20ppm−wまで低減したことを確認したときに、バーナ断熱材9の塩素含有量が20ppm−w以下になったと判断する。ここで、脱塩処理の運転を終了する。   The burner heat insulating material 9 is heated to about 500 ° C. to 1000 ° C. by the high-temperature combustion gas burned by the burner 7. Thereafter, the chlorine content contained in the burner heat insulating material 9 is thermally decomposed to become chlorine gas or chlorinated gas and is separated from the burner heat insulating material 9. Chlorine separated from the burner heat insulating material 9 is mixed into the combustion gas, becomes burner exhaust gas containing chlorine, and is supplied to the downstream steam generator 19. Further, the burner exhaust gas containing chlorine is discharged from the fuel reformer 50 after the heat is exchanged by the burner fuel preheater 20 and the burner air preheater 21 and is lowered to about 60 to 100 ° C. The burner exhaust gas discharged from the fuel reformer 50 is discharged outside the fuel cell power generation system 1 through the burner exhaust gas bypass system 44. At this time, the burner exhaust gas bypass valve 46 is opened and the burner exhaust gas valve 45 is closed. The burner exhaust gas is measured for chlorine concentration by the second chlorine analysis means 43b. When it is confirmed by this measurement that the chlorine content has been reduced to 20 ppm-w, it is determined that the chlorine content of the burner heat insulating material 9 has become 20 ppm-w or less. Here, the operation of the desalting process is terminated.

本実施形態によれば、バーナ断熱材9の塩素含有量が多い場合においても、燃料改質装置50を燃料電池発電システム1に搭載した状態でバーナ断熱材9の脱塩処理が可能となる。   According to this embodiment, even when the chlorine content of the burner heat insulating material 9 is large, the desalting process of the burner heat insulating material 9 can be performed in a state where the fuel reformer 50 is mounted on the fuel cell power generation system 1.

脱塩処理時に発生した塩素を含んだバーナ排ガスは、燃料電池発電システム1のバーナ排ガス凝縮器23を流れる前に、燃料電池発電システム1の外に排出している。したがって、バーナ排ガス凝縮器23の腐食を防止でき、長期間にわたって常に安定した運転を行うことが可能となる。   The burner exhaust gas containing chlorine generated during the desalting treatment is discharged out of the fuel cell power generation system 1 before flowing through the burner exhaust gas condenser 23 of the fuel cell power generation system 1. Therefore, corrosion of the burner exhaust gas condenser 23 can be prevented, and stable operation can be performed for a long period of time.

[その他の実施形態]
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
[Other Embodiments]
The description of the above embodiment is an example for explaining the present invention, and does not limit the invention described in the claims. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.

1…燃料電池発電システム、1a…燃料改質系、1b…発電系、2…脱硫器、3…脱硫触媒、4…改質器、5…改質反応部、6…改質触媒、7…バーナ、8…バーナ燃焼空間、9…バーナ断熱材、10…保温材、11…燃料予熱器、12…CO変成器、13…CO変成触媒、14…CO選択酸化空気供給系、15…CO選択酸化器、16…CO選択酸化触媒、17…燃料電池本体、18…アノードオフガス系、19…水蒸気発生器、20…バーナ燃料予熱器、21…バーナ空気予熱器、22…バーナ排ガス系、23…バーナ排ガス凝縮器、24…ドレン水タンク、25…冷却水供給装置、26…原燃料供給系、27…起動用燃料供給系、28…改質水供給系、29…水蒸気供給系、30…バーナ空気供給系、31…原燃料供給装置、32…改質水供給装置、33…原燃料供給ブロワ、34…改質水ポンプ、35…バーナ空気ブロワ、36…起動用燃料遮断弁、37…CO選択酸化空気ブロワ、40…バーナ燃料供給装置、41…バーナ燃料ブロワ、42…バーナ燃料供給系、43a…第1塩素分析手段、43b…第2塩素分析手段、44…バーナ排ガスバイパス系、45…バーナ排ガス弁、46…バーナ排ガスバイパス弁、50…燃料改質装置、51…原料供給装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell power generation system, 1a ... Fuel reforming system, 1b ... Power generation system, 2 ... Desulfurizer, 3 ... Desulfurization catalyst, 4 ... Reformer, 5 ... Reformation reaction part, 6 ... Reformation catalyst, 7 ... Burner, 8 ... burner combustion space, 9 ... burner heat insulating material, 10 ... heat insulation material, 11 ... fuel preheater, 12 ... CO converter, 13 ... CO conversion catalyst, 14 ... CO selective oxidation air supply system, 15 ... CO selection Oxidizer, 16 ... CO selective oxidation catalyst, 17 ... fuel cell body, 18 ... anode off-gas system, 19 ... steam generator, 20 ... burner fuel preheater, 21 ... burner air preheater, 22 ... burner exhaust gas system, 23 ... Burner exhaust gas condenser, 24 ... Drain water tank, 25 ... Cooling water supply device, 26 ... Raw fuel supply system, 27 ... Starting fuel supply system, 28 ... Reformed water supply system, 29 ... Steam supply system, 30 ... Burner Air supply system, 31 ... Raw fuel supply device, 32 ... Modified Water feeder, 33 ... raw fuel supply blower 34 ... reforming water pump, 35 ... burner air blower, 36 ... startup fuel cutoff valve, 37 ... CO selective oxidation air blower, 40 ... burner fuel supply device, 41 ... burner Fuel blower, 42 ... burner fuel supply system, 43a ... first chlorine analysis means, 43b ... second chlorine analysis means, 44 ... burner exhaust gas bypass system, 45 ... burner exhaust gas valve, 46 ... burner exhaust gas bypass valve, 50 ... fuel reform Quality equipment, 51 ... Raw material supply equipment

Claims (6)

炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、
前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、
塩素含有量が20ppm−w以下となるように製造されたバーナ断熱材を、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置した断熱部と、
を有し、
前記バーナ部から排出されるバーナ排ガス中に流出する塩素ガスを低減可能に構成されていることを特徴とする燃料改質装置。
A reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas obtained by mixing a hydrocarbon-based raw fuel and water vapor into a hydrogen-rich gas;
A burner section for heating a burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction section;
A heat insulating portion in which a burner heat insulating material manufactured to have a chlorine content of 20 ppm-w or less is disposed so as to surround the burner combustion space ;
Have
A fuel reformer configured to reduce chlorine gas flowing out into burner exhaust gas discharged from the burner section.
前記バーナ断熱材は、焼成により脱塩処理し塩素含有量が20ppm−w以下になるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料改質装置。   2. The fuel reformer according to claim 1, wherein the burner heat insulating material is desalted by firing and has a chlorine content of 20 ppm-w or less. 炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置と、
前記バーナ燃焼空間から排気されるバーナ排ガスを排気するバーナ排ガス系と、
前記バーナ排ガス系に配置されて前記バーナ排ガス系内を流通する排ガスを冷却し凝縮水を除去した後に大気中に排気するバーナ排ガス凝縮器と、
前記凝縮水の塩素濃度を測定する第1塩素分析手段と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。
A reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas mixed with hydrocarbon-based raw fuel and steam into a hydrogen-rich gas, and a burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction section are heated. A fuel reformer having a burner part and a heat insulating part provided with a burner heat insulating material disposed so as to surround the burner combustion space;
A burner exhaust gas system for exhausting the burner exhaust gas exhausted from the burner combustion space;
A burner exhaust gas condenser that is disposed in the burner exhaust gas system and cools the exhaust gas flowing through the burner exhaust gas system to remove condensed water, and then exhausts it to the atmosphere;
First chlorine analysis means for measuring the chlorine concentration of the condensed water;
A fuel cell power generation system comprising:
炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置と、
前記バーナ燃焼空間から排気されるバーナ排ガスを排気するバーナ排ガス系と、
前記バーナ排ガス系に配置されて前記バーナ排ガス系内を流通する排ガスを冷却し凝縮水を除去した後に大気中に排気するバーナ排ガス凝縮器と、
前記バーナ排ガス系から分岐されて前記バーナ排ガス凝縮器をバイパスして、大気中にバーナ排ガスを排出するバーナ排ガスバイパス系と、
前記バーナ排ガスバイパス系を流通するバーナ排ガスの塩素濃度を測定する第2塩素分析手段と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。
A reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas mixed with hydrocarbon-based raw fuel and steam into a hydrogen-rich gas, and a burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction section are heated. A fuel reformer having a burner part and a heat insulating part provided with a burner heat insulating material disposed so as to surround the burner combustion space;
A burner exhaust gas system for exhausting the burner exhaust gas exhausted from the burner combustion space;
A burner exhaust gas condenser that is disposed in the burner exhaust gas system and cools the exhaust gas flowing through the burner exhaust gas system to remove condensed water, and then exhausts it to the atmosphere;
A burner exhaust gas bypass system that branches off from the burner exhaust gas system and bypasses the burner exhaust gas condenser to discharge the burner exhaust gas into the atmosphere;
Second chlorine analysis means for measuring the chlorine concentration of the burner exhaust gas flowing through the burner exhaust gas bypass system;
A fuel cell power generation system comprising:
炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置の前処理方法において、
前記バーナ断熱材を加熱して前記バーナ断熱材に含有する塩素を熱分解し、この塩素を含むバーナ排ガスを発生させる断熱材加熱工程と、
前記塩素を含む前記バーナ排気ガスを冷却して凝縮水を生成させる凝縮水生成工程と、
前記凝縮水に含まれる塩素含有量を測定する塩素含有量測定工程と、
前記塩素含有測定工程の後に、前記塩素含有量が所定量以下になることを判定する塩素含有量判定工程と、
前記塩素含有量判定工程の後に、前記バーナ断熱材の加熱を停止する加熱停止工程と、
を有することを特徴とする燃料改質装置の前処理方法。
A reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas mixed with hydrocarbon-based raw fuel and steam into a hydrogen-rich gas, and a burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction section are heated. In a pretreatment method for a fuel reformer having a burner part and a heat insulating part comprising a burner heat insulating material arranged so as to surround the burner combustion space,
A heat insulating material heating step for heating the burner heat insulating material to thermally decompose chlorine contained in the burner heat insulating material and generating burner exhaust gas containing the chlorine;
A condensed water generating step of generating condensed water by cooling the burner exhaust gas containing the chlorine;
A chlorine content measuring step for measuring the chlorine content contained in the condensed water;
After the chlorine content measurement step, a chlorine content determination step for determining that the chlorine content is a predetermined amount or less,
After the chlorine content determination step, a heating stop step of stopping heating of the burner heat insulating material,
A pretreatment method for a fuel reformer characterized by comprising:
炭化水素系の原燃料と水蒸気とを混合した燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質触媒が充填される改質反応部と、前記改質反応部に隣接配置されるバーナ燃焼空間を加熱するバーナ部と、前記バーナ燃焼空間を取り囲むように配置されるバーナ断熱材を具備する断熱部と、を有する燃料改質装置と、
前記バーナ燃焼空間から排気されるバーナ排ガスを排気するバーナ排ガス系と、
を有する燃料電池発電システムの運転前処理方法において、
前記バーナ断熱材を加熱して前記バーナ断熱材に含有する塩素を熱分解し、この塩素を含むバーナ排ガスを発生させる断熱材加熱工程と、
前記バーナ排ガス系内を流通する前記バーナ排ガスに含まれる塩素含有量を測定する塩素含有量測定工程と、
前記塩素含有測定工程の後に、前記塩素含有量が所定量以下になることを判定する塩素含有量判定工程と、
前記塩素含有量判定工程の後に、前記バーナ断熱材の加熱を停止する加熱停止工程と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システムの運転前処理方法。
A reforming reaction section filled with a reforming catalyst for reforming a fuel gas mixed with hydrocarbon-based raw fuel and steam into a hydrogen-rich gas, and a burner combustion space disposed adjacent to the reforming reaction section are heated. A fuel reformer having a burner part and a heat insulating part provided with a burner heat insulating material disposed so as to surround the burner combustion space;
A burner exhaust gas system for exhausting the burner exhaust gas exhausted from the burner combustion space;
In the pre-operation processing method of the fuel cell power generation system having
A heat insulating material heating step for heating the burner heat insulating material to thermally decompose chlorine contained in the burner heat insulating material and generating burner exhaust gas containing the chlorine;
A chlorine content measuring step for measuring the chlorine content contained in the burner exhaust gas flowing through the burner exhaust gas system;
After the chlorine content measurement step, a chlorine content determination step for determining that the chlorine content is a predetermined amount or less,
After the chlorine content determination step, a heating stop step of stopping heating of the burner heat insulating material,
A method for pre-operation of a fuel cell power generation system, comprising:
JP2009028861A 2009-02-10 2009-02-10 Fuel reformer and its pretreatment method, fuel cell power generation system and its operation pretreatment method Active JP5369327B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009028861A JP5369327B2 (en) 2009-02-10 2009-02-10 Fuel reformer and its pretreatment method, fuel cell power generation system and its operation pretreatment method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009028861A JP5369327B2 (en) 2009-02-10 2009-02-10 Fuel reformer and its pretreatment method, fuel cell power generation system and its operation pretreatment method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010184822A JP2010184822A (en) 2010-08-26
JP2010184822A5 JP2010184822A5 (en) 2011-07-14
JP5369327B2 true JP5369327B2 (en) 2013-12-18

Family

ID=42765717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009028861A Active JP5369327B2 (en) 2009-02-10 2009-02-10 Fuel reformer and its pretreatment method, fuel cell power generation system and its operation pretreatment method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5369327B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6877195B2 (en) * 2017-03-09 2021-05-26 大阪瓦斯株式会社 Manufacturing method of heat insulating material used for fuel cell system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6033202A (en) * 1983-07-29 1985-02-20 Ishii Tekkosho:Kk Continuous medium-pressure production of oil gas and its apparatus
JP3227887B2 (en) * 1993-03-24 2001-11-12 住友金属鉱山株式会社 Electrode element for chlorine gas detector and method for producing the same
JP3576284B2 (en) * 1995-08-25 2004-10-13 大阪瓦斯株式会社 Fuel reformer
JP3707599B2 (en) * 1999-12-20 2005-10-19 富士電機ホールディングス株式会社 Water treatment device for fuel cell power generator and operation method thereof
JP2004059359A (en) * 2002-07-26 2004-02-26 Osaka Gas Co Ltd Catalyst putting system for reformer and method for using the same
JP4174826B2 (en) * 2003-06-04 2008-11-05 横河電機株式会社 Residual chlorine meter
JP2006169026A (en) * 2004-12-15 2006-06-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of hydrogen producing apparatus and manufacturing method of fuel cell power generating system
JP4346575B2 (en) * 2005-03-30 2009-10-21 株式会社東芝 Fuel reformer and fuel cell system
JP2007308312A (en) * 2006-05-16 2007-11-29 Mitsubishi Electric Corp Multiple-fuel combustor
JP2007320816A (en) * 2006-06-02 2007-12-13 Mitsubishi Electric Corp Fuel treating apparatus
JP5132193B2 (en) * 2007-06-02 2013-01-30 日揮触媒化成株式会社 Porous silica particles and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010184822A (en) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100762685B1 (en) reformer and fuel cell system using the same
JP2006031989A (en) Method and system for power generation by solid oxide fuel cell
KR101563455B1 (en) Method and arrangement for utilizing recirculation for high temperature fuel cell system
JP2003282114A (en) Stopping method of fuel cell power generating device
JP2002093447A (en) Method for starting and stopping reformer for solid high polymer type fuel cell
JP4847117B2 (en) Fuel reforming system
JP2007053093A (en) Starting method of fuel cell system
KR100898881B1 (en) A combined heat and power plant and a rpocess for the operation thereof
JP3857022B2 (en) Method for starting and stopping a polymer electrolyte fuel cell
JP3903710B2 (en) Fuel reformer and polymer electrolyte fuel cell power generator using the same
JP2005166283A (en) Hydrogen manufacturing device for fuel cell
JP2003086210A (en) Solid high-polymer type fuel cell power generator and its operation method
JP4210912B2 (en) Fuel reformer and fuel cell power generator
JP2010024075A (en) Combustion device and fuel reforming apparatus
JP5369327B2 (en) Fuel reformer and its pretreatment method, fuel cell power generation system and its operation pretreatment method
WO2005077820A1 (en) Fuel reformer
JP2003187849A (en) Solid polymer fuel cell power generator
JP4136624B2 (en) Liquid fuel reforming method and apparatus
JP2012046395A (en) Hydrogen generator and fuel cell system
JP2005294207A (en) Fuel cell system
JP2005063697A (en) Fuel cell power generating system
JP2008282599A (en) Fuel-cell electric power generation system using methanol/dimethyl ether as material
US8236260B2 (en) Fuel processor for fuel cell
JP2007031185A (en) Fuel reforming apparatus
WO2005077822A1 (en) Fuel reforming apparatus and method for starting said fuel reforming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110209

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20110425

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110527

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121023

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130205

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130314

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130806

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130827

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130829

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130827

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5369327

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350