JPH03263765A - 燃料電池発電プラントの冷却水流量制御方法 - Google Patents
燃料電池発電プラントの冷却水流量制御方法Info
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- JPH03263765A JPH03263765A JP2060039A JP6003990A JPH03263765A JP H03263765 A JPH03263765 A JP H03263765A JP 2060039 A JP2060039 A JP 2060039A JP 6003990 A JP6003990 A JP 6003990A JP H03263765 A JPH03263765 A JP H03263765A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、燃料電池発電プラントにおいて、電池本体に
供給する冷却水の流量制御方法に関する。
供給する冷却水の流量制御方法に関する。
（従来の技術）
水冷式燃料電池発電プラントにおいては、第４図に示す
通り、冷却水ポンプ１により冷却水供給系統ａを通って
電池本体２に供給された冷却水は、電池本体２との熱交
換により蒸気／温水二相流となって冷却水戻り系統りに
より蒸気分離器３に戻り、蒸気と温水が分離されで、蒸
気は改質蒸気供給系統Ｃにより本図には示さない原燃料
を水素リッヂな燃料ガスに改質する燃料改質系統に供給
され、また、温水は降水管ｄにより冷却水ポンプ１に環
流される。
通り、冷却水ポンプ１により冷却水供給系統ａを通って
電池本体２に供給された冷却水は、電池本体２との熱交
換により蒸気／温水二相流となって冷却水戻り系統りに
より蒸気分離器３に戻り、蒸気と温水が分離されで、蒸
気は改質蒸気供給系統Ｃにより本図には示さない原燃料
を水素リッヂな燃料ガスに改質する燃料改質系統に供給
され、また、温水は降水管ｄにより冷却水ポンプ１に環
流される。
ところで、この様な冷ＬＩＪ水の供給系統において、従
来技術では、電池本体２への冷却水供給系統を一定とす
ることが提案されている。ぞして、この冷却水供給系統
は、燃料電池発電プラント負荷に封する電池本体２での
熱交換の結果、蒸気と温水の二相流となったｄ加水から
分離して得られる蒸気量ε、燃料改質系で必要な改質蒸
気惧とが等しい点、即ち、第３図（ａ）における両蒸気
鼠の変化を示す…Ｊ線の交点を選択して設計されている
。
来技術では、電池本体２への冷却水供給系統を一定とす
ることが提案されている。ぞして、この冷却水供給系統
は、燃料電池発電プラント負荷に封する電池本体２での
熱交換の結果、蒸気と温水の二相流となったｄ加水から
分離して得られる蒸気量ε、燃料改質系で必要な改質蒸
気惧とが等しい点、即ち、第３図（ａ）における両蒸気
鼠の変化を示す…Ｊ線の交点を選択して設計されている
。
しかし、第４図の様な従来技術は、低負荷域では、原燃
料改質のために必要な改質蒸気最に対し２、電池との熱
交換の結果得られる蒸気量が少な（なるため、電気ヒー
タ、燃焼式ヒータ等の助熱源を蒸気分離器３に付設する
ことが提案され”′Ｃ孔ハる。
料改質のために必要な改質蒸気最に対し２、電池との熱
交換の結果得られる蒸気量が少な（なるため、電気ヒー
タ、燃焼式ヒータ等の助熱源を蒸気分離器３に付設する
ことが提案され”′Ｃ孔ハる。
また、高負荷域では、逆に必要改質蒸気社に対し７、電
池本体２での熱交換により冷却水から得られる蒸装置が
人となるため、 ■過剰蒸気を燃料系に過剰蒸気υＦ Ｆ、、ｌｌ系統ｅ
を使用して排出する。
池本体２での熱交換により冷却水から得られる蒸装置が
人となるため、 ■過剰蒸気を燃料系に過剰蒸気υＦ Ｆ、、ｌｌ系統ｅ
を使用して排出する。
■電池冷加水戻り系統６中の蒸気ε温水山二柑流から、
各１″１荷状態に対し２必要な改質蒸気景を分離するこ
よができるように、電池冷却水戻り系統すの冷却水をそ
の湿り度に対応する飽和温度りするような冷却水温度制
御用の熱交換器４を設置する。
各１″１荷状態に対し２必要な改質蒸気景を分離するこ
よができるように、電池冷却水戻り系統すの冷却水をそ
の湿り度に対応する飽和温度りするような冷却水温度制
御用の熱交換器４を設置する。
εいう方法が提案されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記の様に冷却水供給流間を・−定にす
る従来技術の方法では、低負荷域で肋熱を行うと燃料電
池発電プラント低負荷域でのプラント効率の低下を招き
、また、高負荷域での余剰蒸気処理のために従来提案さ
れている方法のうち、冷却水温度制御熱交換器４による
方法は、燃事１電池プラントの設置面積の増大を招くこ
こ、熱交換器を付設するため経済的な手段色いえなし１
ごと、また、熱容量の大きい冷却水温度を制御するため
時定数が大きく迅速な応答性が期待できないなど０欠点
を有している。また、他の方法として提案されている過
剰蒸気排出系統ｅの付設は、燃料処理系統への過剰蒸気
注入点の下流側設備、例えば温度・湿分制御のため電池
本体人「］に設けられる燃料ガス接触式冷却器から系外
への凝縮水排出量を増加させ、これを処理再生する水処
理装置両設備規模を増大させる影響があるので、効果的
な方法とはいえない。
る従来技術の方法では、低負荷域で肋熱を行うと燃料電
池発電プラント低負荷域でのプラント効率の低下を招き
、また、高負荷域での余剰蒸気処理のために従来提案さ
れている方法のうち、冷却水温度制御熱交換器４による
方法は、燃事１電池プラントの設置面積の増大を招くこ
こ、熱交換器を付設するため経済的な手段色いえなし１
ごと、また、熱容量の大きい冷却水温度を制御するため
時定数が大きく迅速な応答性が期待できないなど０欠点
を有している。また、他の方法として提案されている過
剰蒸気排出系統ｅの付設は、燃料処理系統への過剰蒸気
注入点の下流側設備、例えば温度・湿分制御のため電池
本体人「］に設けられる燃料ガス接触式冷却器から系外
への凝縮水排出量を増加させ、これを処理再生する水処
理装置両設備規模を増大させる影響があるので、効果的
な方法とはいえない。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するた
めに提案されたもので、燃料電池発電プラントの低負荷
域における発電効率を増大きせる走共に、高角荷載にお
いて余剰蒸気を発生させることのない燃料電池発電プラ
ントの冷却水流量制御方法を提供することを目的とする
。
めに提案されたもので、燃料電池発電プラントの低負荷
域における発電効率を増大きせる走共に、高角荷載にお
いて余剰蒸気を発生させることのない燃料電池発電プラ
ントの冷却水流量制御方法を提供することを目的とする
。
Ｌ発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明の冷却水流量制御方法は、従来技術の欠点の基本
的原因であった燃料電池冷却水系統流最一定制御の代わ
りに、燃料電池発電プラン）・の負荷設定値に応じて電
池本体へ供給する冷却水の供給流量を、電池本体ε冷却
水間の熱交換により蒸気／温水二相流たされた冷却水か
ら分離きれて得られる改質蒸気供給系統が、前記燃料電
池発電プラントの負荷設定値に対応する改質反応必要蒸
気流量となるように可変制御することを特徴とするもの
である。
的原因であった燃料電池冷却水系統流最一定制御の代わ
りに、燃料電池発電プラン）・の負荷設定値に応じて電
池本体へ供給する冷却水の供給流量を、電池本体ε冷却
水間の熱交換により蒸気／温水二相流たされた冷却水か
ら分離きれて得られる改質蒸気供給系統が、前記燃料電
池発電プラントの負荷設定値に対応する改質反応必要蒸
気流量となるように可変制御することを特徴とするもの
である。
（作用）
上記の様な本発明の冷却水流量制御方法では、電池本体
への冷却水温がほぼと定の条件で冷却水流量を増加させ
ると、電池との交換熱のより太き（なる部分が温水の昇
温、即ち顕熱εして使用され、それだけ蒸気を生じさせ
る熱、即ち潜熱使用分が減少して発生蒸気の絶対祖が減
少し、一方、冷却水流量を減少させると顕熱使用分が減
少して潜熱使用分が増加するために発生蒸気の絶対亀が
増大する現象を利用することにより、冷却水供給流量を
制御することで、電池冷加水戻り系統す巾の蒸気と温水
の二相流から、改質反応に必要十分な徂の蒸気を得るこ
とができる。
への冷却水温がほぼと定の条件で冷却水流量を増加させ
ると、電池との交換熱のより太き（なる部分が温水の昇
温、即ち顕熱εして使用され、それだけ蒸気を生じさせ
る熱、即ち潜熱使用分が減少して発生蒸気の絶対祖が減
少し、一方、冷却水流量を減少させると顕熱使用分が減
少して潜熱使用分が増加するために発生蒸気の絶対亀が
増大する現象を利用することにより、冷却水供給流量を
制御することで、電池冷加水戻り系統す巾の蒸気と温水
の二相流から、改質反応に必要十分な徂の蒸気を得るこ
とができる。
（実施例）
本発明を、第１図の様な燃料電池発電プラントに適用し
た実施例により具体的に説明する。なお、萌記第４図の
従来技術と同一の部キイについては同一の符号を付し、
説明は省略する。
た実施例により具体的に説明する。なお、萌記第４図の
従来技術と同一の部キイについては同一の符号を付し、
説明は省略する。
本実施例においては、冷却水供給系統ａと改質蒸気供給
系統Ｃの各々に流量検出装置ＦＥ、ＩＦ：、力検出装置
？ｆＰ及び温度検出装置ｔＴが設けられている。
系統Ｃの各々に流量検出装置ＦＥ、ＩＦ：、力検出装置
？ｆＰ及び温度検出装置ｔＴが設けられている。
また、冷却水供給系統Ｃには冷却水流量調節弁５が付設
され、この冷ｉｌｌ水流員調整弁５はその開度を調整す
る冷却水流量制御装置６に接続されている。この冷却水
流量制御装置６は、前記冷却水供給系統ａと改質蒸気供
給系統Ｃに付設した流量検１１４装置ＦＥ、圧力検１１
１装置Ｐ及び温度検出装置丁の検出記号を入力とし、前
記冷却水流ｍ調節弁５の開度を調節するものである。
され、この冷ｉｌｌ水流員調整弁５はその開度を調整す
る冷却水流量制御装置６に接続されている。この冷却水
流量制御装置６は、前記冷却水供給系統ａと改質蒸気供
給系統Ｃに付設した流量検１１４装置ＦＥ、圧力検１１
１装置Ｐ及び温度検出装置丁の検出記号を入力とし、前
記冷却水流ｍ調節弁５の開度を調節するものである。
この様な構成を有する燃料電池発電プラントにおいては
、冷加水供給系統ａ、！ｌ：改質蒸気供給系統じにｆ＼
ｊ設した流量検出装置ＦＥにより、それぞれの系統内を
流れる冷却水或いは蒸気の体積流量が検出きれ、これら
検出値と両系統ａ、 Ｃにそれぞれ付設した圧力検１
１ｊ装置Ｐと温度検出装置１′からの検出値とが制御装
置６に人力され、この制御装置６において両系統ａ、ｃ
における質徂流愈が算定きれる。そして、この制御装置
０から山指令により、改質蒸気（ｊｔ給系統Ｃに流れる
蒸気分離器３で生成された改質蒸気供給系統が、改質反
応必要蒸気放置となるように冷却水流量調節弁５の開度
が設定され、冷却水供給系統ａ内を流れる冷却水流ｍが
制御される。
、冷加水供給系統ａ、！ｌ：改質蒸気供給系統じにｆ＼
ｊ設した流量検出装置ＦＥにより、それぞれの系統内を
流れる冷却水或いは蒸気の体積流量が検出きれ、これら
検出値と両系統ａ、 Ｃにそれぞれ付設した圧力検１
１ｊ装置Ｐと温度検出装置１′からの検出値とが制御装
置６に人力され、この制御装置６において両系統ａ、ｃ
における質徂流愈が算定きれる。そして、この制御装置
０から山指令により、改質蒸気（ｊｔ給系統Ｃに流れる
蒸気分離器３で生成された改質蒸気供給系統が、改質反
応必要蒸気放置となるように冷却水流量調節弁５の開度
が設定され、冷却水供給系統ａ内を流れる冷却水流ｍが
制御される。
即ち、発電プラント負荷が減少して、改質器へ供給する
改質蒸気流量を減少さ什る場合には、調節弁５の開度を
太き（して電池本体２・＼の冷却水温がほぼ一定の条件
で冷加水流量を増加させれば、電池との交換熱のより大
きくなる部分が温水の昇温に使用され、その分だけ蒸気
分離器３で蒸気を生にきせる熱が減少して、発生蒸気心
絶対鼠が減少−４る。−・力、発電プラン）・の高１１
荷時には、電池本体２の温度を一定εしたまま調整弁５
（７″３開度を小さくし２て冷却水放置を減少させると
、温水θ）昇温に使用きれる顕熱使用分が減少し７て、
蒸気分離器３で蒸気の発生に使用きれる潜熱使用分が増
加するため、発生蒸気の絶対像が増大し、改質器へ高負
荷に応じた多回の改質蒸気を供給することができる。
改質蒸気流量を減少さ什る場合には、調節弁５の開度を
太き（して電池本体２・＼の冷却水温がほぼ一定の条件
で冷加水流量を増加させれば、電池との交換熱のより大
きくなる部分が温水の昇温に使用され、その分だけ蒸気
分離器３で蒸気を生にきせる熱が減少して、発生蒸気心
絶対鼠が減少−４る。−・力、発電プラン）・の高１１
荷時には、電池本体２の温度を一定εしたまま調整弁５
（７″３開度を小さくし２て冷却水放置を減少させると
、温水θ）昇温に使用きれる顕熱使用分が減少し７て、
蒸気分離器３で蒸気の発生に使用きれる潜熱使用分が増
加するため、発生蒸気の絶対像が増大し、改質器へ高負
荷に応じた多回の改質蒸気を供給することができる。
その結果、本実施例によれば、第３図（ｂ）に示ず通り
、電池本体２から冷却水への熱交換可能量では必要改質
蒸気間が生成し得ないブランＬ負荷が非常に低い場合を
除いて、幅広いブランＬｆｌ荷範囲において、原燃料の
改質反応の必要員に見合った改質蒸装置が、他の補助熱
源などを使用することなく、電池本体ε冷却水との熱交
換器みにより生じた蒸気／温水二相流から分離して得ら
れる。
、電池本体２から冷却水への熱交換可能量では必要改質
蒸気間が生成し得ないブランＬ負荷が非常に低い場合を
除いて、幅広いブランＬｆｌ荷範囲において、原燃料の
改質反応の必要員に見合った改質蒸装置が、他の補助熱
源などを使用することなく、電池本体ε冷却水との熱交
換器みにより生じた蒸気／温水二相流から分離して得ら
れる。
（他の実施例）
なお、本発明は、上記の実施例に限定きれるものではな
く、第２図に示す様に、冷却水流量を制御する手段とし
て、前記第１図の冷却水放間調節ｊＦ５の代わりに、冷
却水ポンプ１の回転数を制御する冷却水ポンプ回転数制
御装置７を配許し、この回転数制御装置７によ−）て冷
却水ポンプ１の能力を可変制御することにより、冷却水
供給流聞を制御することもできる。その場合は、第１図
の実施例に比べ、冷ｉｌｌ水ポンプ１の駆動力を間転数
制御により低減できるという効果を有する。
く、第２図に示す様に、冷却水流量を制御する手段とし
て、前記第１図の冷却水放間調節ｊＦ５の代わりに、冷
却水ポンプ１の回転数を制御する冷却水ポンプ回転数制
御装置７を配許し、この回転数制御装置７によ−）て冷
却水ポンプ１の能力を可変制御することにより、冷却水
供給流聞を制御することもできる。その場合は、第１図
の実施例に比べ、冷ｉｌｌ水ポンプ１の駆動力を間転数
制御により低減できるという効果を有する。
［発明の効果１
以りの通り、本発明によれば、改質蒸気生Ｆ戊装置と改
質反応必要蒸気流［１ε一致する様に電池本体への冷却
水供給流量を可変制御するＬいう簡単な手段により、プ
ラント低負荷域におけるプラン（・効率の向上及び冷却
水温度制御熱交換器の削除などの優れた実用トの利点を
有する燃料電池発電プラントの冷却水流量制御装置を提
供することができる。
質反応必要蒸気流［１ε一致する様に電池本体への冷却
水供給流量を可変制御するＬいう簡単な手段により、プ
ラント低負荷域におけるプラン（・効率の向上及び冷却
水温度制御熱交換器の削除などの優れた実用トの利点を
有する燃料電池発電プラントの冷却水流量制御装置を提
供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す配管図、第２図は本発
明の他の実施例を示す配管図、第３図（ａ）は従来の方
法の改質蒸気供給系統と改質反応必要蒸気流聞の関係を
示すグラフ、第３図（ｂ）は本発明による改質蒸気生成
滞積と改質反応必要蒸気滞積の関係を示すグラフ、第４
図は従来技術−例を示す配管図である。 １・・・冷Ｊ、１１水ポンプ、２・・・電池本体、３・
・・蒸気分離器、４・・・冷却水温度制御熱交換器、５
・・・冷却水流量調節弁、６・・・冷却水流量制御装置
、７・・・冷却水ポンプ回転数制御装置、ａ・・・冷Ａ
ｌｌ水供給系統、ｂ・・・冷却水戻り系統、Ｃ・・・改
質蒸気供給系統、ｄ・・・降水管、ｅ・・・過剰蒸気排
出系統、ＦＥ・・・流量検出装置、Ｐ・・・ｆｆ力検出
装置、Ｔ・・・温度検出装置。
明の他の実施例を示す配管図、第３図（ａ）は従来の方
法の改質蒸気供給系統と改質反応必要蒸気流聞の関係を
示すグラフ、第３図（ｂ）は本発明による改質蒸気生成
滞積と改質反応必要蒸気滞積の関係を示すグラフ、第４
図は従来技術−例を示す配管図である。 １・・・冷Ｊ、１１水ポンプ、２・・・電池本体、３・
・・蒸気分離器、４・・・冷却水温度制御熱交換器、５
・・・冷却水流量調節弁、６・・・冷却水流量制御装置
、７・・・冷却水ポンプ回転数制御装置、ａ・・・冷Ａ
ｌｌ水供給系統、ｂ・・・冷却水戻り系統、Ｃ・・・改
質蒸気供給系統、ｄ・・・降水管、ｅ・・・過剰蒸気排
出系統、ＦＥ・・・流量検出装置、Ｐ・・・ｆｆ力検出
装置、Ｔ・・・温度検出装置。
Claims (1)
- 燃料電池発電プラントの負荷設定値に応じて電池本体へ
供給する冷却水の供給流量を、電池本体と冷却水間の熱
交換により蒸気／温水二相流とされた冷却水から分離さ
れて得られる改質蒸気生成流量が、前記燃料電池発電プ
ラントの負荷設定値に対応する改質反応必要蒸気流量と
なるように可変制御することを特徴とする燃料電池発電
プラントの冷却水流量制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2060039A JPH03263765A (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 燃料電池発電プラントの冷却水流量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2060039A JPH03263765A (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 燃料電池発電プラントの冷却水流量制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03263765A true JPH03263765A (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=13130537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2060039A Pending JPH03263765A (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 燃料電池発電プラントの冷却水流量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03263765A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2803773A1 (fr) * | 2000-01-19 | 2001-07-20 | Bosch Gmbh Robert | Dispositif de preparation d'un melange reactif pour un catalyseur de reforme d'un dispositif de pile a combustible et procede de mise en oeuvre |
| JP2003317761A (ja) * | 2002-04-24 | 2003-11-07 | Asia Pacific Fuel Cell Technology Ltd | 液体冷却式燃料電池システム |
-
1990
- 1990-03-13 JP JP2060039A patent/JPH03263765A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2803773A1 (fr) * | 2000-01-19 | 2001-07-20 | Bosch Gmbh Robert | Dispositif de preparation d'un melange reactif pour un catalyseur de reforme d'un dispositif de pile a combustible et procede de mise en oeuvre |
| JP2003317761A (ja) * | 2002-04-24 | 2003-11-07 | Asia Pacific Fuel Cell Technology Ltd | 液体冷却式燃料電池システム |
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