JPH03400A

JPH03400A - 安全弁の保護装置

Info

Publication number: JPH03400A
Application number: JP1133726A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kisamori; 木佐森　演行; Akira Omori; 明大森
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1991-01-07

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】「産業上の利用分野」本発明は、安全弁の保護装置に係り、特に、燃料電池等
における高温状態の可燃性ガス搬送系に接続される安全
弁から、可燃性ガスが放出される場合の爆発防止を行な
うものである。

「従来の技術とその課題」燃料電池におけるアノードガスとして、例えば７００℃
程度の可燃性ガスが使用され、その搬送系のガス設定圧
力を越えた場合に、安全弁を作動させて大気中に放出す
るようにしている。

しかし、アノードガス（可燃性ガス　）は、Ｈ７、ＣＯ
ガス等の可燃性ガスを主成分としており、かつ、高温状
態で燃料電池に供給されることにより、アノードガス供
給系の途中に設けた安全弁が作動して、高温状態のアノ
ードガスが大気中に直接放出した場合には、アノードガ
スのａ度、温度、空気または酸素との混合比等の条件が
、水素等の可燃性ガスの爆発限界の範囲内であると、安
全弁の放出ラインで爆発現象が生じることになるので、
これを防止することが重要課題である。

本発明は、可燃性搬送系に安全弁が設置され、かつ、そ
のオフガスが大気中に導かれる場合に、爆発現象を確実
に防止することを目的としているものである。

［課題を解決するための手段」本発明は、可燃性ガス搬送系の安全弁におけるガス放出
部に接続されるオフガス排出管と、該オフガス排出管に
接続され前記ガス放出部の近傍に不活性ガスを供給充満
させる不活性ガス供給系とを具備する構成の安全弁の保
護装置としている。

「作用」不活性ガス供給系から不活性ガスを供給して、安全弁に
おけるガス放出部の近傍及びオフガス排出管の内部を不
活性ガス雰囲気にしておくと、可燃性ガス搬送系の可燃
性ガスの圧力が上昇して設定圧力を越えて安全弁が作動
した場合に、安全弁から可燃性ガスが酸素の無い雰囲気
に噴出し、さらに、不活性ガスと混合して希釈されて濃
度が低下し、かつ、混合により温度が低下する。

また、混合ガスがオフガス排出管により外部に導かれる
途中でも、混合ガスの希釈と冷却とが行なわれ、爆発限
界範囲外の発火点未満の温度及び混合比として、大気中
に放出するものである。

「実施例」以下、図面を参照して、本発明に係る安全弁の保護装置
の実施例を説明する。

第１図は、溶融炭酸塩型の燃料電池プラントに適用した
全体構成例を示している。

第１図において、符号Ａは保護装置の要部、ｌは燃料電
池、２は可燃性ガス搬送系（アノードガス供給系）、３
は予熱器、４は酸化ガス供給系、５は予熱器、６及び７
は余剰ガス排出系、８は安全弁、９はガス放出部゛、Ｉ
Ｏはオフガス排出管、１１は煙突、１２は不活性ガス供
給系、１３は開閉弁を示している。

まず、燃料電池Ｉに直接関連する箇所について説明する
と、可燃性ガス排出系２は、例えば５５％のＨ，ガス、
１５％のＣＯガス、５％のＣＯｔガス、水蒸気等を含み
、その搬送途中に予熱器３が設けられて、この予熱器３
により例えば７００℃程度まで加熱して、燃料電池ｌに
供給されるもので、一方、酸化ガス供給系４においても
、その搬送途中に予熱器５が設けられて、空気やＯ，ガ
スを高温状態として燃料電池Ｉに供給するものとしてお
り、燃料電池１における反応後の余剰ガスは、低温状態
となって余剰ガス排出系６・７から大気中に排出される
。

次いで保護装置ｔＡについて説明すると、可燃性ガス搬
送系２の途中に、その搬送ガスの設定圧力を越えたとき
に作動させる安全弁８が設けられ、該安全弁８における
ガス放出部９には、例えばステンレス鋼管からなるオフ
ガス排出管ＩＯが接続され、該オフガス排出管ＪＯの内
部でかつガス放出部９の近傍には、不活性ガス供給系１
１が接続される。

そして、オフガス排出管ＩＯは、その口径が例えば５０
Ａ１その長さが例えば２０ｍ以上となる設定がなされて
、前記煙突１１に接続される。前記不活性ガス供給系ｉ
ｔは、例えばＮ、ガスをガス放出部９の近傍に供給して
常時充満させた状態とするものである。

なお、第１図において符号１４は、建屋内と建屋外（外
気）とを区画している隔壁である。

しかして、可燃性ガス搬送系２の作動に先立って（燃料
電池１の運転開始前）、不活性ガス供給系１２を作動さ
せ、開閉弁１３を開いてオフガス排出管１０の内部にＮ
、ガスを充満させて、安全弁８のガス放出部９の近傍を
不活性ガス雰囲気にした後、可燃性ガス搬送系２及びそ
の予熱器３を作動させて、高温状態とした可燃性ガスを
燃料電池Ｉに供給して発電を行なうのであるが、何等か
の原因で可燃性ガス搬送系２の内部圧力が高くなって、
安全弁８が作動した場合には、高温状態の可燃性ガスが
、ガス放出部９からオフガス排出管ＩＯの中に噴出して
、充満状態のＮ、ガスと混合する。このガスの混合によ
り、可燃性ガスの温度が低下するとと乙に、Ｎ、ガスに
よって希釈がなされて濃度が低くなった状態で、オフガ
ス排出管ｌＯの中を煙突１１まで導かれて、その途中で
オフガス排出管ｌＯとの接触及びその外側への熱放散に
より、温度がさらに低下した状態とされて、煙突１１か
ら大気中に放出される。

したがって、安全弁８から放出した可燃性ガスのガス量
、温度、Ｈ，ガス等の温度、オフガス排出管１０に充満
したＮｔガス量、オフガス排出管ＩＯの長さ等に基づい
て、大気中に爆発限界外のガス放出が行なわれるもので
ある。

く計算例〉第１表に示すように、可燃性ガスのうち、Ｈ。

ガスが最も危険性が高いため、Ｈ，ガスについて検討す
る。

第２表（配管長さと温度との関係）第１表（水素ガスの性質）ここで、可燃性ガス量を３ＯＮｍ’／時間、可燃性ガス温度を７００℃、外気温度を２０℃、オフガス排出管をステンレス調、オフガス排出管の口径を５０Ａ１不活性ガスをＮ、ガスとして、オフガス排出管の内部に噴出した可燃性ガスの
温度変化を計算した結果、第２表に示す関係が得られた
。

この計算例から明らかなように、オフガス排出管を長く
することが非常に有効であり、不活性ガス雰囲気中に可
燃性ガスが噴出した場合、その噴出部分、つまり、安全
弁のガス放出部の近傍及びオフガス排出管の内部では、
空気及び酸素の存在を皆無として希釈し、第１表に示す
水素ガスの爆発限界外（その他の可燃性ガスの爆発限界
外）とする条件に導き、オフガス排出管を挿通ずる間に
、混合ガスを放散熱により冷却することにより、水素ガ
ス及び他の可燃性ガスの発火点未満の低い温度に導いて
、煙突から大気中に放出することができるようになる。

第２表例では、７００℃の可燃性ガスがオフガス排出管
を経由すると、その出口で３２℃まで温度が下がり、こ
のとき、水素ガスの空気中における発火点の５３０℃に
対して著しく低くなり、十分な安全性を有していること
が明らかである。

なお、第１図の実施例では、安全弁が燃料電池の可燃性
ガス供給系に接続されている場合としたが、この例に限
らず、−船釣な可燃性ガスの搬送系に安全弁を設けた場
合もに適用可能である。

また、不活性°ガス供給系１２は、オフガス排出管１０
の中を不活性ガス雰囲気に保持し得る程度に作動させれ
ば良く、不活性ガスを少量ずつ供給したり間欠的に供給
したりすることができる。

「発明の効果」以上説明したように、本発明に係る安全弁の保護装置は
、安全弁が可燃性ガス搬送系に接続されている場合、ガ
ス放出部にオフガス排出管と不活性ガス供給系とを接続
して、ガス放出部の近傍に不活性ガスを供給充満させる
ようにしているため、安全弁が作動した場合に、可燃性
ガスが不活性ガスと混合して希釈され、また、オフガス
排出管によって外気まで導かれる間に、オフガス排出管
の長さに基づいて温度が発火点未満にまで下げられて、
可燃性ガスが爆発限界に達することを防ぎ、安全性を高
めることができる等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る安全弁の保護装置の一実施例を示
す全体構成図である。Ａ・・・・・保護装置、！・・・・・・燃料電池、２・・・・・・可燃性ガス搬送系（アノードガス供給系
）、３・・・・・・予熱器、４・・・・・・酸化ガス供給系、５・・・・・・予熱器、６・・・・・・余剰ガス排出系、７・・・・・・余剰ガス排出系、８・・・・・・安全弁、９・・・・・・ガス放出部、ｌＯ・・・・・・オフガス排出管、１１・・・・・・煙突、１２・・・・・・不活性ガス供給系、１３・・・・・・開閉弁、１４・・・・・・隔壁。

Claims

【特許請求の範囲】

可燃性ガス搬送系の安全弁におけるガス放出部に接続さ
れるオフガス排出管と、該オフガス排出管に接続され前
記ガス放出部の近傍に不活性ガスを供給充満させる不活
性ガス供給系とを具備することを特徴とする安全弁の保
護装置。