JPH02260369A

JPH02260369A - 燃料電池発電プラント

Info

Publication number: JPH02260369A
Application number: JP1078444A
Authority: JP
Inventors: Sakae Iwashita; 栄岩下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-23

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、燃料電池本体からの排空気および排燃料を合
流させた後に、排空気と排燃料共用のベント弁を介して
排ガスベントラインへ導き、これを器外に排出させるよ
うにした燃料電池発電プラントに関する。

（従来の技術）燃料電池は、燃料の有している化学的エネルギーを直接
電気的エネルギーに変換するものである。この場合、燃
料電池本体には、通常電解質層を挟んで一対の電極すな
わち燃料極および空気極が配設されており、前記画電極
の間から電気エネルギーを取出せるようにしたものであ
り、燃料極に燃料供給装置からの燃料が供給され、かつ
、空気極には空気供給装置からの空気が供給されている
限り高い変換効率で電気エネルギーを取出すことができ
る。

前記空気極に供給された空気は排空気ラインを介して燃
料改質器に流入させ、また前記燃料極に供給された燃料
は排燃料ラインを介して燃料改質器に流入させ、この燃
料改質器で排空気と排燃料を合流させた後、排空気と排
燃料共用のベント弁を介して排ガスベントラインに導き
、これを大気中に排出させるようにした燃料電池発電プ
ラントは従来公知である。

第２図は、この種従来の燃料電池発電プラントの一例を
示すブロック図である。空気供給装置は、タービン１に
より回転駆動され、大気中の空気を吸入して圧縮空気を
得る圧縮器２から構成されている。燃料電池本体３には
、後述する燃料供給装置からの燃料を供給する燃料極４
と、前記圧縮器２からの圧縮空気を酸化剤として供給す
る空気極５を備え、これらを電気化学的に反応させて発
電を行なうものである。

前記燃料供給装置は、燃焼室１０とこの内部に配設され
た改質管７とからなる燃焼改質器６とから構成されてい
る。燃焼室１０は、前記燃料極４の排出側に設けられて
いる排燃料ライン８からの排燃料と、前記空気極５の排
出側に設けられている排空気ライン９からの排空気を燃
焼し、高温加熱ガスを得るものである。また、改質管７
は、該内部に改質反応触媒層が充填されており、天然ガ
ス（ＮＧ）と水蒸気の混合ガスを改質管７の内部に導入
するとともに、この改質管７の外周側に、前記燃焼室１
０により得られる高温加熱ガスを通過させることにより
、改質管７の内部にある混合ガスは改質され、この改質
ガスは前記燃料極４に供給される。

しかして、改質管７内の混合ガスを改質するために、燃
焼室１０の高温加熱ガスを使用した後の燃焼排ガスは、
燃焼排ガスライン１１を介して補助燃焼器１２に導入さ
れる。また、補助燃焼器１２には、天然ガスと、補助燃
焼空気流量調節弁１３を開状態としたとき前記圧縮器２
から導入される圧縮空気一部を混合して燃焼させること
により燃焼排ガスが得られる。この燃焼排ガスと前記燃
料改質器６からの燃焼排ガスは混合され、この混合ガス
は前記タービン１へその駆動源として排出している。

以上のような構成の燃料電池発電プラントには、各種の
制御を行なうために以下のような複数の弁１４，１５，
１６，１７，１８．２０，２１゜２２．２４、燃焼排ガ
スライン圧力検出器２３および排ガスベントライン１９
が配設されている。

すなわち、前記燃料極４の上流側には電池燃料遮断弁１
４および燃料極パージ用窒素供給弁２４がそれぞれ配設
されている。前記空気極５の上流側には電池空気遮断弁
１５および空気パージ用窒禦供給弁１６がそれぞれ配設
されている。また、前記補助燃焼器１２の上流側すなわ
ち燃焼排ガスライン１１の出口側には、改質系−空気系
アイソレート弁１７が配設されている。前記燃焼排ガス
ライン１１の出口側は、排ガスベントライン１つにより
分岐され、この排ガスベントライン１９の途中には排空
気と排燃料共用のベント弁１８が配設されている。改質
管７の入口側には、改質用天然ガス遮断弁２０および改
質管側パージ用窒素供給弁２１が配設され、改質管７の
出口側と前記排ガスベントライン１９の間を連絡するラ
インには改質管側ベント弁２２が配設されている。燃焼
排ガスライン１１の入口側には燃焼排ガスライン圧力検
出器２３が配設されている。

このような燃料電池発電プラントにおいて、プラント停
止直後空気極５に対して窒素パージを行なうと同時に、
燃料極４の上流にある電池燃料遮断弁１４及び空気極５
の上流にある電池空気遮断弁１５を閉じ、空気極パージ
用窒素供給弁１６を開き、空気極５の窒素パージを行な
うと共に、燃焼排ガスライン１１上にある改質系−空気
系アイソレート弁１７を閉じ、その上流の燃焼排ガスラ
イン１１から分岐したベント弁１８を開いて燃焼排ガス
ライン圧力を一定に維持するように排ガスベントライン
１９へ放出する。

又、空気極５の窒素パージが終了し、空気極５、排空気
ライン９、燃焼室１０及び燃焼排ガスライン１１内に残
存空気がなくなった後、燃料゛極バージ用窒素供給弁２
４を開いて燃料極の窒素パージと続き、この際にも燃焼
排ガスライン１１から分岐したベント弁１８を開いて可
燃性ガスを排ガスベントライン１９へ放出する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前記排ガスベントライン１９には、例え
ばプラント停止直後前記空気極５の窒素パージを行なう
ために、改質用天然ガス遮断弁２０を閉じ、改質管側パ
ージ用窒素供給弁２１を開くと共に、改質管側ベント弁
２２を開いて放出された可燃性ガス等、プラント各部か
ら可燃性ガスが流入するため、排ガスベントライン１９
内に、空気と可燃性ガスが混在し、燃焼もしくは爆発を
起す危険がある。

そこで本発明は、燃料電池本体の空気極の窒素パージの
際に可燃性ガスの存在する排ガスベントラインへの空気
の流入をなくし、可燃性ガスと空気の混合を避け、排ガ
スベントライン内での燃焼もしくは爆発の危険のない安
全な燃料電池発電プラントを提供することを目的とする
。

［発明の構成］（課題を解決するための手段〕本発明は前記目的を達成するため、燃料電池本体の空気
極に対して空気を供給する空気供給装置と、前記燃料電
池本体の燃料極に対して燃料を供給する燃料供給装置を
有し、かつ前記燃料電池本体にそれぞれ独立した排空気
ラインおよび排燃料ラインを有し、この両ラインからの
排空気および排燃料を合流させた後に排空気と排燃料共
用のベント弁を介して排ガスベントラインに導くととも
に、これを器外に放出させるようにした燃料電池発電プ
ラントにおいて、前記ベント弁とは別に大気放出のため
のバイパスベント弁を前記排ガスベントラインに連設し
、プラント停止時に前記燃料電池本体の空気極に対して
の窒素パージを行なう際に前記ノ５イバスベント弁を開
状態として前記排空気を器外に排出させるようにしたこ
とを特徴とするものである。

（作用）本発明によれば、燃料電池本体の排空気ラインと排燃料
ラインの合流後に設けられた排ガスベントラインへ通ず
るベント弁に、大気放出のためのバイパスベント弁を連
設し、かつプラント停止時の燃料電池本体の空気極の窒
素パージの際に前記バイパスベント弁を開くことにより
、排ガスベントラインへの空気の流入をなくことができ
、プラント各部から集まって（る可燃性ガスの存在する
排ガスベントライン内での空気と可燃性ガスの混合を避
けることができ、これにより燃焼もしくは爆発の危険を
回避することができる。

（実施Ｎ）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図は前述した第２図における排ガスベントライン１
９へのベント弁１８とは別に、大気中（器外）に放出の
ためのバイパスベント弁２５を設けたものである。すわ
ち、ベント弁１８と同じ燃焼排ガスライン１１から分岐
した排ガスベントライン１９の途中をさらに分岐した支
管２６に前記バイパスベント弁２５を設けたものである
。以上の意思外は第２図と同一であるので、同一部分に
は同一番号を付してその説明を省略する。

このような構成の燃料電池発電プラントにおいて、プラ
ント停止直後の燃料電池本体３に有する空気極５に対し
て窒素パージを行なう時には、燃焼排ガスライン１１上
にある改質系−空気系アイソレート弁１７を閉じ、バイ
パス弁２５を開いて燃焼排ガスライン圧力検出器２３の
検出値を一定に維持するように大気へ放出する。又、同
時に改質管７の窒素パージによって改質管７側の可燃性
ガスは排がスペントライン１９へ放出される。

そして、空気極５の窒素パージが終了し、空気極５、排
空気ライン９、燃焼室１０及び燃焼排ガスライン１１内
に残存空気がなくなった後、燃料極パージ用窒素供給弁
２４を開くと、燃料極４の窒素パージと続くが、その時
にはバイパスベント弁２５を閉じ、ベント弁１８にて排
ガスベントライン１９へ可燃性ガスを放出する。従って
、プラント停止時の燃料電池本体３の空気極５の窒素パ
ージの際に、排ガスベントライン１９への空気の流入を
なくし、プラント各部から集まってくる可燃性ガスの存
在する排ガスベントライン１９内での空気と可燃性ガス
の混合を避けることができ、これにより燃焼もしくは爆
発の危険を回避できる。

以上述べた実施例では、燃料改質器６の燃焼室１０にて
燃料電池本体３の排燃料ライン８と排空気ライン９が合
流する、いわゆる排空気燃焼方式の場合ついて説明した
が、これに代えて排空気ライン９が燃焼室１０をバイパ
スして直接燃焼排ガスライン１１につながるプラント構
成であっても前述の実施例と同様の効果が得られること
は言うまでもない。

［発明の効果］以上述べた本発明によれば、燃料電池本体の排空気ライ
ンと排燃料ラインの合流後に設けられた排ガスベントラ
インへ通ずるベント弁に、大気放出のためのバイパスベ
ント弁を連設し、かつプラント停止時の燃料電池本体の
空気極の窒素パージの際に前記バイパスベント弁を開く
ことにより、燃料電池本体の空気極の窒素パージの際に
可燃性ガスの存在する排ガスベントラインへの空気の流
入をなくし、可燃性ガスと空気の混合を避け、排ガスベ
ントライン内での燃焼もしくは爆発の危険のない安全な
燃料電池発電プラントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料電池発電プラントの一実施例
を示すブロック図、第２図は従来の燃料電池発電プラン
トの一例を示すブロック図である。１・・・タービン、２・・・圧縮器、３・・・燃料電池
本体、４・・・燃料極、５・・・空気極、６・・・燃料
改質器、７・・・改質管、８・・・排燃料ライン、９・
・・排空気ライン、１０・・・燃焼室、１１・・・燃焼
排ガスライン、１２・・・補助燃焼器、１３・・・補助
燃焼器空気流量調節弁、１４・・・電池燃料遮断弁、１
５・・・電池空気遮断弁、１６・・・空気極パージ用窒
素供給弁、１７・・・改質軽−空気軽アイソレート弁、
１８・・・ベント弁、１゛９・・・排ガスベントライン
、２０・・・改質用天然ガス遮断弁、２１・・・改質管
側パージ用窒素供給弁、２２・・・改質管側ベント弁、
２３・・・燃焼排ガスライン圧力、２４・・・燃焼器バ
ージ用窒素供給弁、２５・・・バイパスベント弁、２６
・・・支管。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】燃料電池本体の空気極に対して空気を供給する空気供給
装置と、前記燃料電池本体の燃料極に対して燃料を供給
する燃料供給装置を有し、かつ前記燃料電池本体にそれ
ぞれ独立した排空気ラインおよび排燃料ラインを有し、
この両ラインからの排空気および排燃料を合流させた後
に排空気と排燃料共用のベント弁を介して排ガスベント
ラインに導くとともに、これを器外に放出させるように
した燃料電池発電プラントにおいて、前記ベント弁とは別に大気放出のためのバイパスベント
弁を前記排ガスベントラインに連設し、プラント停止時
に前記燃料電池本体の空気極に対しての窒素パージを行
なう際に前記バイパスベント弁を開状態として前記排空
気を器外に排出させるようにしたことを特徴とする燃料
電池発電プラント。