JP7312123B2 - 水素供給システム、水素供給方法 - Google Patents
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Description
脱硫器60は、常温下で原料ガスを吸着剤に流通させることで吸着剤が硫黄化合物を吸着し、硫黄化合物を除去する常温脱硫方式の脱硫器である。脱硫器60は、原料ガスとして都市ガスを供給するための原料供給管P1の途中に配置されている。
改質器12は、脱硫処理された都市ガスと改質用の水とを混合しつつ加熱し、混合ガスを発生させる予熱流路22と、水蒸気改質反応によって、混合ガスから水素を主成分とする改質ガスG1を生成する改質触媒層24とを備える。また、改質器12は、改質反応の熱源となる燃焼部28を備える。改質ガスG1は、水素を主成分とし、他に一酸化炭素、水蒸気、メタン等を含んでいる。
昇圧前水分離部30は、上部が気体室30aとされ、下部が液体室30bとされている。気体室30aには、改質ガス排出管P3の下流端が接続されている。また、気体室30aには、連絡流路管P4の上流端が接続されている。液体室30bの底部には、改質ガス水配管P8Aが接続されている。改質ガスG2中の水蒸気は、昇圧前水分離部30の上流側に配置された熱交換器HE1において冷却されることによって凝縮される。凝縮により改質ガスG2から分離された水は、液体室30bに貯留され、改質ガス水配管P8Aへ送出される。
圧縮機14には、昇圧前水分離部30からの改質ガスG2が流れる連絡流路管P4と、昇圧後水分離部32へ供給される改質ガスG2が流れる連絡流路管P5とが接続されている。圧縮機14は、昇圧前水分離部30から供給された改質ガスG2を圧縮して昇圧し、昇圧後水分離部32へ供給する。
昇圧後水分離部32は、上部が気体室32aとされ、下部が液体室32bとされている。気体室32aには、連絡流路管P5の下流端が接続されている。また、気体室32aには、連絡流路管P6の上流端が接続されている。液体室32bの底部には、改質ガス水配管P8Bが接続されている。改質ガスG2中の水蒸気は、昇圧後水分離部32の上流側に配置された熱交換器HE2において冷却されることによって凝縮される。凝縮により改質ガスG2から分離された水は、液体室32bに貯留され、改質ガス水配管P8Bへ送出される。
水素精製器16には、昇圧後水分離部32から送出された改質ガスG2が流れる連絡流路管P6の下流端が接続されている。水素精製器16には、PSA(Pressure Swing Adsorption)装置が使用される。この水素精製器16により改質ガスG2が水素ガス(製品水素ガス)と水素以外の不純物を含むオフガスとに分離される。水素精製器16には、製品水素配管P11が接続されており、精製された製品水素ガスは製品水素配管P11へ送出される。製品水素配管P11は、工場等の供給対象施設へ水素ガスを供給する。オフガスは、後述するオフガス管P7へ送出される。
燃焼排ガス水分離部34は、図1に示されるように、上部が気体室34aとされ、下部が液体室34bとされている。気体室34aには、ガス排出管P10の下流端が接続されている。また、気体室34aには、外部排出管P12が接続されている。液体室34bの底部には、燃焼排ガス水配管P8Cが接続されている。
次に、水素製造装置10の作用について説明する。
次に、製品水素配管P11、水素ホルダ120、水素貯留部130、連結管140、及び減圧弁150等について説明する。
製品水素配管P11は、図2に示されるように、水素製造装置10で製造された水素ガスを、工場等の供給対象施設(水素需要部)へ供給する管である。製品水素配管P11には、メイン圧力計110が設けられている。メイン圧力計110は水素製造装置10から送出された水素ガスの圧力を測定する。メイン圧力計110は、後述する制御部170と接続されており、測定した水素ガスの圧力データを制御部170へ出力する。以下、ここで測定された水素ガスの圧力を「メイン圧PPM」と称する。なお、メイン圧力計110は、水素製造装置10内に配置されていてもよい(製品水素配管P11へ水素ガスを送出する同様の圧力部分)。
水素貯留部130は、図2に示されるように、水素ガスが充填された複数のカードル128を備えている。カードル128の内圧(以下「カードル圧PPK」と称する)は、後述する減圧弁150が開状態のときのメイン圧PPMから推定され、後述する制御部170のROM174、または、ストレージ178に、経時的に記憶される。
減圧弁150は、図2に示されるように、連結管140の途中に設けられている。減圧弁150は、図3に示されるように、水素ガスが流入する一次室150aと、流出する水素ガスが一旦貯留される二次室150bと、一次室150a及び二次室150bを連通する連通口150cとを有している。さらに、減圧弁150は、調整ねじ150dと、調整スプリング150eと、ダイアフラム150fと、ステム150gと、棒状のコネクタ150hと、小スプリング150jとを備えている。
水素供給システムSを制御する制御部170は、図5に示されるように、CPU(CenTral Processing UniT:プロセッサ)172、ROM(Read Only Memory)174、RAM(Random Access Memory)176、ストレージ178、及びインタフェース180を含んで構成されている。また、各構成は、バス182を介して相互に通信可能に接続されている。
図2に示されるように、製品水素配管P11において水素ホルダ120に対して下流側の部分には、減圧弁190が設けられている。この減圧弁190は、水素ホルダ120から供給対象施設に向けて送出された水素ガスを減圧する。なお、減圧弁190の設定値は、水素ホルダ120に貯留されている水素ガスの圧力の規定範囲の下限値よりも低い値とされている。
次に、本実施形態の水素供給システムSにおける、水素製造装置10、水素貯留部130からの水素ガスの送出、及び、補充調整処理について説明する。
以上説明したように、本実施形態の水素供給システムSでは、カードル圧PPKが補充直前残量値C1になるまで(補充直前残量値C1より高い場合)は、水素ガスの要求量に対して、水素製造装置10で製造した水素ガスの供給を優先し不足分を水素貯留部130から供給する。一般的に、水素ガスのコストは、オンサイトの水素製造装置10で製造したものが、カードルを設置して供給する場合よりも低い。したがって、本実施形態では水素ガスのコストを低く抑えることができる。
110 メイン圧力計(内圧検知部、圧力測定部)
120 水素ホルダ
130 水素貯留部
140 連結管(補充供給路)
170 制御部(水素送出量制御部)
S 水素供給システム
S10 補充タイミング推定処理
S16 供給量調整処理
P11 製品水素配管(水素供給路)
PPK カードル圧
Claims (7)
- 原料ガスを改質して水素ガスを製造し、連続的に水素需要部へ前記水素ガスを供給する水素製造装置と、
水素ガスを貯留し、前記水素需要部へ前記水素製造装置と異なる水素ガス源として水素ガスを供給する水素貯留部と、
前記水素需要部からの水素ガスの要求量に対して、前記水素製造装置からの供給を優先し不足分を前記水素貯留部から供給するように、前記水素製造装置及び前記水素貯留部からの水素送出量を制御する水素送出量制御部と、
前記水素貯留部の内圧を検知する内圧検知部と、
を有し、
前記水素送出量制御部は、前記内圧検知部で検知された前記水素貯留部の内圧に基づいて前記水素貯留部への水素ガスの補充タイミングを予測すると共に、前記水素貯留部から前記水素需要部へ供給する水素ガス量を、前記補充タイミングが補充不可期間から外れるように調整する、
水素供給システム。 - 前記水素送出量制御部は、前記補充タイミングが前記補充不可期間に当たると予測された場合に、前記水素製造装置から前記水素需要部へ供給する水素ガス量を減少させて前記水素貯留部から前記水素需要部へ供給する水素ガス量を増加させ、前記水素貯留部への水素ガスの補充タイミングが補充不可期間から外れるように調整する、
請求項1に記載の水素供給システム。 - 前記水素製造装置から前記水素需要部へ前記水素ガスを送出する水素供給路と、
前記水素供給路におけるガス圧力を測定する圧力測定部と、
前記水素供給路に設けられ、水素ガスを一時貯留する水素ホルダと、
前記水素貯留部から前記水素ホルダへ水素ガスを供給する補充供給路と、
を有し、
前記内圧検知部は、前記圧力測定部で測定されたガス圧力に基づいて前記水素貯留部の内圧を検知する、請求項1または請求項2に記載の水素供給システム。 - 前記補充不可期間は、ユーザーによる入力、水素ガス補充者の営業外時間、天気情報、の少なくとも1つに基づいて設定される、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の水素供給システム。
- 原料ガスを改質して水素ガスを製造する水素製造装置、及び、前記水素製造装置と異なる外部から供給された水素ガスを貯留する水素貯留部、から水素需要部へ水素を供給する水素供給方法であって、
前記水素需要部からの水素ガスの要求量に対して、前記水素製造装置からの供給を優先し不足分を前記水素貯留部から供給するように、前記水素製造装置及び前記水素貯留部からの水素送出量を制御すると共に、
前記水素貯留部の内圧に基づいて、前記水素貯留部から前記水素需要部へ供給する水素ガス量を、前記水素貯留部への水素ガスの補充タイミングが補充不可期間から外れるように調整する、水素供給方法。 - 前記調整前における前記水素貯留部への水素ガスの補充タイミングを予測し、予想された補充タイミングが前記補充不可期間に当たると予測された場合に、前記水素製造装置から前記水素需要部へ供給する水素ガス量を減少させて前記水素貯留部から前記水素需要部へ供給する水素ガス量を増加させ、前記水素貯留部への水素ガスの補充タイミングが供給タイミング日から外れるように調整する、
請求項5に記載の水素供給方法。 - 前記補充不可期間は、ユーザーによる入力、水素ガス補充者の営業外時間、天気情報、の少なくとも1つに基づいて設定される、請求項5または請求項6のいずれか1項に記載の水素供給方法。
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JP2007100906A (ja) | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Toho Gas Co Ltd | 水素供給ステーション |
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