JPH01283773A - 燃料電池改質器用燃焼装置 - Google Patents
燃料電池改質器用燃焼装置Info
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- JPH01283773A JPH01283773A JP63112826A JP11282688A JPH01283773A JP H01283773 A JPH01283773 A JP H01283773A JP 63112826 A JP63112826 A JP 63112826A JP 11282688 A JP11282688 A JP 11282688A JP H01283773 A JPH01283773 A JP H01283773A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は燃料電池発電装置装置の原料改質器用の燃@
装置に関するものである。
装置に関するものである。
筐ず、第4図は例えばGRニレポートFCR−6868
(1985生2月発行)に記載されているリン酸型帽料
電池発電装置を簡略模式化して示した構成図である。
(1985生2月発行)に記載されているリン酸型帽料
電池発電装置を簡略模式化して示した構成図である。
燃料電池発1!装置の始動は改質装置noo)炉内iB
lの改質反応管not)を原料ガス(通常は都市ガス(
18A)またはメタノール)の改質に必要な所定の温度
1で温昇する為に、改質装置r70(+)の燃焼器(7
θ2)により始動予熱燃料(都市ガス(18A)) n
tg)を燃焼させる。反応管r?01)が所定の温度に
なった時点で、原料ガスと水蒸気の混合気(711)を
反応管(701)に導入し、改質反応を行なう。改質後
の水素富化された改質ガス(7131はCO転化器(7
03)に導入することにより、未反応のCOと水蒸気を
反応させ史に水素を発生させ燃料1!池本体(7G4)
VC2xカiル。
lの改質反応管not)を原料ガス(通常は都市ガス(
18A)またはメタノール)の改質に必要な所定の温度
1で温昇する為に、改質装置r70(+)の燃焼器(7
θ2)により始動予熱燃料(都市ガス(18A)) n
tg)を燃焼させる。反応管r?01)が所定の温度に
なった時点で、原料ガスと水蒸気の混合気(711)を
反応管(701)に導入し、改質反応を行なう。改質後
の水素富化された改質ガス(7131はCO転化器(7
03)に導入することにより、未反応のCOと水蒸気を
反応させ史に水素を発生させ燃料1!池本体(7G4)
VC2xカiル。
改質ガス(718)が燃料電池本体の燃料極側(704
−1)に導入された時点で、空気掩測(704−2)
K導入される酸化剤の空気(714)と電解質を介して
反応し水素成分を消費して゛電気出力を得る。
−1)に導入された時点で、空気掩測(704−2)
K導入される酸化剤の空気(714)と電解質を介して
反応し水素成分を消費して゛電気出力を得る。
燃料電池本体(704)によって消費される水素成分に
完全には消費されず、未消費水素を含む電池オフガス(
715)として排出される。リン酸卆燃料1!池の場合
、電池オフガス(q*5)の水素含[率i約2a%(ウ
ェストペース)程度であり。
完全には消費されず、未消費水素を含む電池オフガス(
715)として排出される。リン酸卆燃料1!池の場合
、電池オフガス(q*5)の水素含[率i約2a%(ウ
ェストペース)程度であり。
残りは水分及び二酸化炭素の不活性成分である。
この1に龍オフガス(715)は水素濃度として捷だロ
エ燃範囲の低カロリーロI燃ガスであり、これ?再び改
’!装置(700)の・零焼器(702)に戻して、改
質炉の改質反応の温度維持及び反11i5熱の給供に再
利用することが出来る。
エ燃範囲の低カロリーロI燃ガスであり、これ?再び改
’!装置(700)の・零焼器(702)に戻して、改
質炉の改質反応の温度維持及び反11i5熱の給供に再
利用することが出来る。
この低カロリーオフガスク凌が行なえる時点では改質炉
の始動予熱炉焼は既に停止させことが出来、エネルギー
の利用の観点から併動なシステムとなっている。
の始動予熱炉焼は既に停止させことが出来、エネルギー
の利用の観点から併動なシステムとなっている。
通常、犠焼装置では、安全上その他の観点から両人の瑛
矧及び・墜焼(火炎)の有無を常に監視している必要が
ある。特VC燃料電池発電製置の改質器用燃焼装置に於
いては、前述の曲り発イ時V″i電也オフガス(715
) (+−利用した水素燃料の低カロリー・燃焼であり
、この水素燃焼の場合。
矧及び・墜焼(火炎)の有無を常に監視している必要が
ある。特VC燃料電池発電製置の改質器用燃焼装置に於
いては、前述の曲り発イ時V″i電也オフガス(715
) (+−利用した水素燃料の低カロリー・燃焼であり
、この水素燃焼の場合。
層火叉び火炎検知は難しく簡便には出来なかつた。その
為従来のこの柿の燃焼装置では、メインバーナ以外にパ
イロットバーナを併備し、このパイロットバーナに都市
ガス等の在米の燃料音用いて、パイロットバーナによっ
てメインバーナに宥火し、そしてパイロットバーナ炎の
何派を紫外線を利用した炎検知装置で監視し間接的にイ
ンバーナの火炎検知を行なっている。しかしながらこの
紫外線の炎検知装置は高価であり、父、わざわざパイロ
ットバーナを併塘しなければならずこの椰の燃焼装置と
してけ辻蚊的大規模なものとならざるを才ない。その他
にも改質装置炉内の温度をモニターし所定の温に低下と
なった1JII台には火炎が無いと判断する向様な間接
的な方法もある。この場合炉内の鵡容敏が大きく、凹ら
かの県因によって火炎が消えてもその検知1でかなりV
C時r11を要し、その間口■燃未然ガスの放出や自然
再着火時の爆発等非常に危険な状況に陥いる。
為従来のこの柿の燃焼装置では、メインバーナ以外にパ
イロットバーナを併備し、このパイロットバーナに都市
ガス等の在米の燃料音用いて、パイロットバーナによっ
てメインバーナに宥火し、そしてパイロットバーナ炎の
何派を紫外線を利用した炎検知装置で監視し間接的にイ
ンバーナの火炎検知を行なっている。しかしながらこの
紫外線の炎検知装置は高価であり、父、わざわざパイロ
ットバーナを併塘しなければならずこの椰の燃焼装置と
してけ辻蚊的大規模なものとならざるを才ない。その他
にも改質装置炉内の温度をモニターし所定の温に低下と
なった1JII台には火炎が無いと判断する向様な間接
的な方法もある。この場合炉内の鵡容敏が大きく、凹ら
かの県因によって火炎が消えてもその検知1でかなりV
C時r11を要し、その間口■燃未然ガスの放出や自然
再着火時の爆発等非常に危険な状況に陥いる。
この発明はかかる間顕点に鑑みてなされたもので、燃料
電池発電装置において廉価で且つ簡便な燃焼検知装置を
備えた改3j器用燃焼装置を提供することを目的とする
。
電池発電装置において廉価で且つ簡便な燃焼検知装置を
備えた改3j器用燃焼装置を提供することを目的とする
。
この発明VC係る燃料I!電池改質器燃焼装置は、炭化
水素系燃料?電池オフガスに混入して炉焼づせ、燃焼器
との間に電圧を印加した電極を燃焼器の火炎中に仲人し
、炉焼器と電極との間を流れる微小電流の値を検知する
ものである。
水素系燃料?電池オフガスに混入して炉焼づせ、燃焼器
との間に電圧を印加した電極を燃焼器の火炎中に仲人し
、炉焼器と電極との間を流れる微小電流の値を検知する
ものである。
この発明に係る・燃料!池改頁器用燃色装置においては
、炉焼器と電極との間を流れる微小電流の値を検知する
ことによって、宥火及び火炎検知が行える。
、炉焼器と電極との間を流れる微小電流の値を検知する
ことによって、宥火及び火炎検知が行える。
以下第1図の一実w!、例VC基づいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例の燃焼装置の構成を示す断
面図である。改質炉の側壁(圃とN壁(121と炉内+
Bl上壁l]υに囲まれ、燃焼空間1cIを凹形になる
様燃廃室壁1】ea力によって形成し、その燃焼′室阜
州1171の側郡Oaにメインバーナを復数個対回する
様に取りつけである。インバーナは多数の細い燃料パイ
プ(401)の近傍に開けられた多数の燃焼用空気噴出
穴(502)から成りそれぞれ偶梗’+51によって形
成づれる燃料室IFlと空気室間とに連なっており第1
図の実施例では空気室間とバーナ空気側の間には個々の
バーナへの空気量配分が均一になる様調幣穴r501)
が設けである。
面図である。改質炉の側壁(圃とN壁(121と炉内+
Bl上壁l]υに囲まれ、燃焼空間1cIを凹形になる
様燃廃室壁1】ea力によって形成し、その燃焼′室阜
州1171の側郡Oaにメインバーナを復数個対回する
様に取りつけである。インバーナは多数の細い燃料パイ
プ(401)の近傍に開けられた多数の燃焼用空気噴出
穴(502)から成りそれぞれ偶梗’+51によって形
成づれる燃料室IFlと空気室間とに連なっており第1
図の実施例では空気室間とバーナ空気側の間には個々の
バーナへの空気量配分が均一になる様調幣穴r501)
が設けである。
グ樟室IC+の側壁に取り付けられるバーナ群のいづれ
かに一つづつVCそれぞれ宥火用の放電電極51+(!
−火炎検知用の電極四が自装置され、火炎検知用の電極
(ロ)はバーナ面上VC形成される火炎r200)VC
挿入されている。父、この電極(9)の龍端は電気的V
C′醒(原及び電流計(801)に接続され炉体外哨(
鳩−図ではt121と)共通に接地されている。
かに一つづつVCそれぞれ宥火用の放電電極51+(!
−火炎検知用の電極四が自装置され、火炎検知用の電極
(ロ)はバーナ面上VC形成される火炎r200)VC
挿入されている。父、この電極(9)の龍端は電気的V
C′醒(原及び電流計(801)に接続され炉体外哨(
鳩−図ではt121と)共通に接地されている。
電流計の出力ri燃料電池発′ル装置の制御器に入力さ
れており、この電流1直によって火炎の何派及びその状
暢等金検知する。
れており、この電流1直によって火炎の何派及びその状
暢等金検知する。
燃料電、1lI2発電装置の始動、すなわち改質装置の
始動予熱は空気源(たとえげ送風機より空気配管(50
11)を通して燃焼用空気1alが供給さγL。
始動予熱は空気源(たとえげ送風機より空気配管(50
11)を通して燃焼用空気1alが供給さγL。
燃料配管C408)より都市ガスif)が供給され放電
を極611のスパークによって着火し、バーナ面上に火
炎(200)が形成される。この時燃料(f+は通常在
米の炭化水素系であり、火炎検出用電極(ロ)には炎電
流が流れ着火検知が正常に行なわれる。
を極611のスパークによって着火し、バーナ面上に火
炎(200)が形成される。この時燃料(f+は通常在
米の炭化水素系であり、火炎検出用電極(ロ)には炎電
流が流れ着火検知が正常に行なわれる。
改質炉が改質反応π十分な所定の温度に達すると原料ガ
スと水蒸気が反応管に導入され、改質され水素分ケ多量
に含む改質ガスが発電セルに送られ発電が開始される。
スと水蒸気が反応管に導入され、改質され水素分ケ多量
に含む改質ガスが発電セルに送られ発電が開始される。
それ以後は燃料配管(403)には発゛邂セルからの未
消費水素を含む低カロリー゛市池オフガスが供給される
ことになり、この電池オフガスの低カロリー燃焼によっ
て改質反応の熱供給を行なうことになる。この予然然児
とオフガス燃焼の切り換えの際、予熱燃焼は停止し、バ
ーナ上には火炎が存在しなくなる場合もあるが、この時
には放電電極60のスパークにより再び容易にオフガス
に着火可能である。
消費水素を含む低カロリー゛市池オフガスが供給される
ことになり、この電池オフガスの低カロリー燃焼によっ
て改質反応の熱供給を行なうことになる。この予然然児
とオフガス燃焼の切り換えの際、予熱燃焼は停止し、バ
ーナ上には火炎が存在しなくなる場合もあるが、この時
には放電電極60のスパークにより再び容易にオフガス
に着火可能である。
さて、前述の」mり電池オフガスの成分は可燃成分とし
ては水素がほとんどでそれ以外は二酸化炭素(Co 、
l及び水蒸気である。オフガス燃焼はいわば水素ガスの
燃焼であり、この場合電圧を印加した火炎検出!極には
ほとんど炎電流に流れない。
ては水素がほとんどでそれ以外は二酸化炭素(Co 、
l及び水蒸気である。オフガス燃焼はいわば水素ガスの
燃焼であり、この場合電圧を印加した火炎検出!極には
ほとんど炎電流に流れない。
在米の燃料で炎電流が流れるのは、在米の燃料の大部分
が炭化水素系燃料であり次式…の反応で火炎中にイオン
化学種が生成されるからである。水素燃焼で炎電流 が流れないのけ水素火炎中にはCHラジカルが存在せず
それによるCHO+イオンの生成が無い為である。そこ
で電池オフガス燃焼時vcH1炭化水素系燃J!+を混
入きせることにより、上記反応が進行し、炎電流が流れ
ることになる。発明者らによる第1図VC示’f燃焼器
での試験によれば第2図に示す通りである。
が炭化水素系燃料であり次式…の反応で火炎中にイオン
化学種が生成されるからである。水素燃焼で炎電流 が流れないのけ水素火炎中にはCHラジカルが存在せず
それによるCHO+イオンの生成が無い為である。そこ
で電池オフガス燃焼時vcH1炭化水素系燃J!+を混
入きせることにより、上記反応が進行し、炎電流が流れ
ることになる。発明者らによる第1図VC示’f燃焼器
での試験によれば第2図に示す通りである。
第2図は燃料ガス中のH,燃焼殴とCH4燃焼酸の比及
び炎電流との関係を示す特性図である。水素分の発熱量
に対して、炭化水素系燃料、例えばメタン(18にガス
)を発熱酸換算で数パーセント以上混入すれば、検知可
能以上の炎電流が流れることを確認している。
び炎電流との関係を示す特性図である。水素分の発熱量
に対して、炭化水素系燃料、例えばメタン(18にガス
)を発熱酸換算で数パーセント以上混入すれば、検知可
能以上の炎電流が流れることを確認している。
炎電流の容性は非常に速く1着火の検知や、不測の火炎
の消滅といった事態にも、直ちに対B可能で、安全性の
面からすげやく燃料供給全が止し、爆発等の危険な状況
を未然に回礎できる。又、この炎′に流による着火、燃
焼検知はオフガス燃焼時のみならず、始動予熱の都市ガ
ス燃焼時にも1間様に利用できるものである。
の消滅といった事態にも、直ちに対B可能で、安全性の
面からすげやく燃料供給全が止し、爆発等の危険な状況
を未然に回礎できる。又、この炎′に流による着火、燃
焼検知はオフガス燃焼時のみならず、始動予熱の都市ガ
ス燃焼時にも1間様に利用できるものである。
第8図は、この発明の一実施例に係る燃料電池発電装置
の改質用燃焼装置を材構成図である。
の改質用燃焼装置を材構成図である。
・撚焼器に導入される以前の′@池オフガス配管より圧
力i、!通管(BO2)を曹してオフガス供給圧をガバ
ナ(601)に7JOえ、炎検知用に混入する都市ガス
燃料の供給圧を調整し、混入都市ガス流量制限オリフィ
スraoa) 2用いることによりオフガス流量と炎検
知用都市ガス流量の混入割合r4「に気出力によって変
化するオフガス流量に応じて、一定に保つ工夫がなされ
ている。
力i、!通管(BO2)を曹してオフガス供給圧をガバ
ナ(601)に7JOえ、炎検知用に混入する都市ガス
燃料の供給圧を調整し、混入都市ガス流量制限オリフィ
スraoa) 2用いることによりオフガス流量と炎検
知用都市ガス流量の混入割合r4「に気出力によって変
化するオフガス流量に応じて、一定に保つ工夫がなされ
ている。
ガバナ(801) lI+:加える圧力はオフガス供給
圧力の代わりに、改質炉内圧力でも良い。さらにはオフ
ガスの流量とその水素濃/fk測定しそのオフガス燃焼
@に対して別途流量調節器で炎検知用炭化水素系燃料の
流量を調整しても同様の効果が期待できる。向、第3図
では炎検知用電極に印加する電圧源と炎xiのl5tl
I定回路は燃料電池発電装置の制御器(8001に内蔵
されているとしている。
圧力の代わりに、改質炉内圧力でも良い。さらにはオフ
ガスの流量とその水素濃/fk測定しそのオフガス燃焼
@に対して別途流量調節器で炎検知用炭化水素系燃料の
流量を調整しても同様の効果が期待できる。向、第3図
では炎検知用電極に印加する電圧源と炎xiのl5tl
I定回路は燃料電池発電装置の制御器(8001に内蔵
されているとしている。
以上説明した様に、fP焼器火炎中に(圧金印710し
た電極を挿入し、電池オフガスに炭化水素系#、料を混
入してオフガス燃焼させることにより流れる炎電流?着
火及び火炎の有無等墜焼状聾の検知に利用することによ
り、兼価で且つ簡便に、安全性の確保並びに改質用燃焼
装置の安′ポな動作が行なわれる。
た電極を挿入し、電池オフガスに炭化水素系#、料を混
入してオフガス燃焼させることにより流れる炎電流?着
火及び火炎の有無等墜焼状聾の検知に利用することによ
り、兼価で且つ簡便に、安全性の確保並びに改質用燃焼
装置の安′ポな動作が行なわれる。
l1図はこの発明の一実施例の燃P+電池改買壜用燃焼
装置の断面図%第2図は燃料ガス中のH,燃焼喰とCH
4燃焼はの比及び炎電流との関係を示す特性図、第3図
はこの発明の一実施例に係る燃p+電池改質器用燃焼装
置の構成図、第4図はリン酸型燃料電池発電装置の構成
図である。 図において、11制31は改質炉の僑・体、囚は空気室
、(B)は燃焼壁、(200)は火炎、(401)は炎
孔をなす燃M青、r!H)1)は燃焼用空気の噴出穴1
、)υは放電!極、(9)は電極、(801)は電流計
、(608)は混入都市ガス流量制限オリフィスである
。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す・
装置の断面図%第2図は燃料ガス中のH,燃焼喰とCH
4燃焼はの比及び炎電流との関係を示す特性図、第3図
はこの発明の一実施例に係る燃p+電池改質器用燃焼装
置の構成図、第4図はリン酸型燃料電池発電装置の構成
図である。 図において、11制31は改質炉の僑・体、囚は空気室
、(B)は燃焼壁、(200)は火炎、(401)は炎
孔をなす燃M青、r!H)1)は燃焼用空気の噴出穴1
、)υは放電!極、(9)は電極、(801)は電流計
、(608)は混入都市ガス流量制限オリフィスである
。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す・
Claims (1)
- 燃料電池本体からの水素成分を含む排ガスである電池オ
フガスを改質用熱供給の燃料に利用する燃料電池発電装
置において、燃焼器との間に電圧を印加した電極を上記
燃焼器の火炎中に挿入し、炭化水素系燃料を電池オフガ
スに混入して燃焼させ、上記電極を流れる微小電流の値
により着火及び燃焼状態を検知することを特徴とした燃
料電池改質器用燃焼装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63112826A JPH01283773A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 燃料電池改質器用燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63112826A JPH01283773A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 燃料電池改質器用燃焼装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01283773A true JPH01283773A (ja) | 1989-11-15 |
Family
ID=14596505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63112826A Pending JPH01283773A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 燃料電池改質器用燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01283773A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001201046A (ja) * | 2000-01-18 | 2001-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃焼装置及び燃料電池発電システム |
JP2004116934A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用改質器バーナの着火方法およびこの方法による燃料電池システム |
JP2006196203A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Casio Comput Co Ltd | 電源システム、電源システムの制御装置および電源システムの制御方法 |
US7135050B2 (en) | 2000-08-25 | 2006-11-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen generator |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP63112826A patent/JPH01283773A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001201046A (ja) * | 2000-01-18 | 2001-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃焼装置及び燃料電池発電システム |
US7135050B2 (en) | 2000-08-25 | 2006-11-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen generator |
JP2004116934A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用改質器バーナの着火方法およびこの方法による燃料電池システム |
JP2006196203A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Casio Comput Co Ltd | 電源システム、電源システムの制御装置および電源システムの制御方法 |
JP4513572B2 (ja) * | 2005-01-11 | 2010-07-28 | カシオ計算機株式会社 | 電源システム、電源システムの制御装置および電源システムの制御方法 |
US7887967B2 (en) | 2005-01-11 | 2011-02-15 | Casio Computer Co., Ltd. | Power source system and control method thereof |
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