JPH04294064A - Power-generating plant by fuel cell - Google Patents
Power-generating plant by fuel cellInfo
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Abstract
Description
［発明の目的］ [Purpose of the invention]
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は水素ガスを燃料とする燃
料電池発電プラントにおいて、水素ガスの有効利用を可
能にする燃料電池発電プラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generation plant using hydrogen gas as fuel, which enables effective use of hydrogen gas.
【０００２】0002
【従来の技術】従来の燃料電池発電プラントは図２に示
すように燃料電池本体２１と水蒸気改質器２２はガス分
離器２３、水素精製器２４を介して接続され、この燃料
電池本体２１には直交変換装置２５が接続されて構成さ
れている。2. Description of the Related Art In a conventional fuel cell power generation plant, as shown in FIG. 2, a fuel cell body 21 and a steam reformer 22 are connected via a gas separator 23 and a hydrogen purifier 24. is connected to an orthogonal transform device 25.
【０００３】燃料電池本体２１は水素ガス２６が流れる
燃料極２７と空気２８が流れる空気極２９とその両極間
に設けられた触媒層３０によって発電する方式のもので
、発生した直流電流は直交変換装置２５で交流に変換さ
れ送電される。The fuel cell main body 21 is of a type that generates electricity using a fuel electrode 27 through which hydrogen gas 26 flows, an air electrode 29 through which air 28 flows, and a catalyst layer 30 provided between the two electrodes, and the generated DC current is converted into orthogonal transformer. The device 25 converts it into alternating current and transmits it.
【０００４】燃料電池本体２１で使用される空気２８は
、大気中の空気をコンプレッサー３２により送り込まれ
たものを使用するが、水素ガス２６は、主として天然ガ
ス２３を水蒸気改質器２２にて改質して得られた改質ガ
ス（水素ガス、ＣＯガス、ＣＯ２ ガスの混合ガス）３
５からガス分離器２３、水素精製器２４により、分離、
精製された水素ガス２６を使用している。The air 28 used in the fuel cell main body 21 is atmospheric air fed by a compressor 32, but the hydrogen gas 26 is mainly produced by reforming natural gas 23 in a steam reformer 22. Reformed gas (mixed gas of hydrogen gas, CO gas, CO2 gas) obtained by
5, separated by a gas separator 23 and a hydrogen purifier 24,
Purified hydrogen gas 26 is used.
【０００５】前記水蒸気改質器２２では燃料電池本体２
１で燃料として使用後の水素ガスすなわち残留水素ガス
３８を燃焼させることによって、天然ガスを改質するた
めに必要な高温状態を作っている。この場合、水素ガス
を燃焼させているため排ガスは主に水蒸気である。In the steam reformer 22, the fuel cell main body 2
By burning the hydrogen gas after being used as fuel in step 1, that is, the residual hydrogen gas 38, a high temperature state necessary for reforming the natural gas is created. In this case, since hydrogen gas is burned, the exhaust gas is mainly water vapor.
【０００６】以上から分かるように燃料電池発電プラン
トは原燃料（主として天然ガス）から燃焼を伴わないで
直接発電するので排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ ）、
硫黄酸化物（ＳＯｘ ）等の含有量が非常に少なく地球
の環境性にすぐれたプラントである。As can be seen from the above, fuel cell power generation plants generate electricity directly from raw fuel (mainly natural gas) without combustion, so nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas,
This plant has very low content of sulfur oxides (SOx) and is environmentally friendly.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前記燃料電池発電プラ
ントでは前記のとおり水蒸気改質器の熱源として水素ガ
スを使用することによって、地球の環境性にすぐれたプ
ラントとしているが、その水素ガスは、エネルギーを投
入して天然ガスを改質して得られたものであり、また水
素ガスは多方面での需要が期待されている貴重な物質で
ある。このような水素ガスは単に燃焼させることに使用
せず、有効に使用することが望まれる。[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, the fuel cell power generation plant uses hydrogen gas as a heat source for the steam reformer, making it an environmentally friendly plant. Hydrogen gas is obtained by investing energy to reform natural gas, and hydrogen gas is a valuable substance that is expected to be in demand in many fields. It is desired that such hydrogen gas be used effectively, rather than simply being used for combustion.
【０００８】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、窒素酸化物、硫黄酸化物等の物質を排ガスと
して放出しない環境性にすぐれたプラントであるという
特徴を損ねないで、製造された水素ガスを有効に利用す
ることを可能にする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］[0008] The present invention has been made in consideration of the above points, and does not impair the feature of being an environmentally friendly plant that does not emit substances such as nitrogen oxides and sulfur oxides as exhaust gas. An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation plant that makes it possible to effectively utilize produced hydrogen gas. [Structure of the invention]
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、燃料電池本体、水蒸気改質器、ガス
分離器、水素精製器、および、直交変換装置を具備して
構成される燃料電池発電プラントにおいて、黒鉛減速ヘ
リウムガス冷却型高温ガス炉で発生した熱をヘリウム−
ヘリウム中間熱交換器を介して水蒸気改質器に導入して
成ることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] As a means for achieving the above object, the present invention comprises a fuel cell main body, a steam reformer, a gas separator, a hydrogen purifier, and an orthogonal conversion device. In a fuel cell power generation plant, heat generated in a graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas reactor is converted into helium gas.
It is characterized by being introduced into a steam reformer via a helium intermediate heat exchanger.
【００１０】0010
【作用】本発明に係る燃料電池発電プラントにおいては
、黒鉛減速ヘリウムガス冷却型高温ガス炉およびヘリウ
ム−ヘリウム中間熱交換器から高温のヘリウムガスが供
給される。供給された高温のヘリウムガスは水蒸気改質
器の熱源として使用される。したがって、燃料電池本体
を出た水素ガスを水蒸気改質器の熱源として燃焼させる
必要は無くなるため、その水素ガスを別の燃料電池発電
プラントの燃料として使用するあるいは他のプラントに
使用することができる。また、水素ガスを貯蔵し、水素
ガスを必要とする他の設備へ輸送し、使用するなど水素
ガスの有効利用が可能となる。[Operation] In the fuel cell power generation plant according to the present invention, high temperature helium gas is supplied from a graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas furnace and a helium-helium intermediate heat exchanger. The supplied high temperature helium gas is used as a heat source for the steam reformer. Therefore, there is no need to combust the hydrogen gas exiting the fuel cell body as a heat source for the steam reformer, so the hydrogen gas can be used as fuel for another fuel cell power generation plant or used in other plants. . In addition, it becomes possible to effectively utilize hydrogen gas, such as by storing hydrogen gas and transporting it to other equipment that requires it.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００１２】図１は、本発明に係る燃料電池発電プラン
トの一例を示すもので、この燃料電池発電プラントにお
いて、燃料電池本体１と水蒸気改質器２をガス分離器３
、水素精製器４を介して接続され、さらに燃料電池本体
１には直交変換装置５が接続されている。さらに黒鉛減
速ヘリウムガス冷却型高温ガス炉６前記水蒸気改質器２
とはヘリウム−ヘリウム中間熱交換器７と、蒸気発生器
８等を介して接続されている。FIG. 1 shows an example of a fuel cell power generation plant according to the present invention, in which a fuel cell main body 1 and a steam reformer 2 are connected to a gas separator 3.
, are connected via a hydrogen purifier 4, and an orthogonal conversion device 5 is further connected to the fuel cell main body 1. Further, the graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas reactor 6 and the steam reformer 2
is connected via a helium-helium intermediate heat exchanger 7, a steam generator 8, etc.
【００１３】この燃料電池発電プラントは、燃料として
水素ガスを使用し、燃料電池本体１において水素ガス９
と、空気１０と、触媒１１により発電し、発生した直流
電流を直交変換装置５で交流に変換し送電することは従
来ものと同じである。また、燃料電池本体１で使用され
る空気１０として大気中の空気をコンプレッサー１５を
介して使用することも従来ものと同じである。[0013] This fuel cell power generation plant uses hydrogen gas as fuel, and the fuel cell main body 1 generates hydrogen gas 9
, the air 10 and the catalyst 11 generate electricity, and the generated DC current is converted into AC by the orthogonal converter 5 and transmitted, which is the same as in the conventional system. Also, as in the conventional case, atmospheric air is used as the air 10 used in the fuel cell main body 1 via the compressor 15.
【００１４】しかし、この燃料電池発電プラントにおい
ては、黒鉛減速ヘリウムガス冷却型高温ガス炉６におい
て高温のヘリウムガスが得られる。この高温ヘリウムガ
スは黒鉛減速ヘリウムガス冷却型高温ガス炉６を出て、
ヘリウム−ヘリウム中間熱交換器７で二次側のヘリウム
ガスと熱交換し、さらに蒸気発生器８に入り、ここで水
と熱交換した後、黒鉛減速ヘリウムガス冷却型高温ガス
炉６に戻る。ヘリウム−ヘリウム中間熱交換器７で高温
になった二次側のヘリウムガスはヘリウム−ヘリウム中
間熱交換器７から水蒸気改質器２へ導かれ、天然ガス改
質の熱源として使用された後、ヘリウム−ヘリウム中間
熱交換器７へ戻る。However, in this fuel cell power plant, high-temperature helium gas is obtained in the graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas furnace 6. This high-temperature helium gas exits the graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas furnace 6,
It exchanges heat with helium gas on the secondary side in a helium-helium intermediate heat exchanger 7, then enters a steam generator 8, where it exchanges heat with water, and then returns to the graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas furnace 6. The helium gas on the secondary side that has reached a high temperature in the helium-helium intermediate heat exchanger 7 is led from the helium-helium intermediate heat exchanger 7 to the steam reformer 2, and is used as a heat source for natural gas reforming. Return to helium-helium intermediate heat exchanger 7.
【００１５】また、この燃料電池発電プラントにおいて
は、従来の燃料電池発電プラントと同様に、原燃料であ
る天然ガス１２を水蒸気改質器２にて改質し、得られた
改質ガス１３をガス分離器３、水素精製器４により、分
離、精製して得た水素ガス９を燃料電池本体に供給して
いる。しかしながら、従来の燃料電池発電プラントとは
異なり、水蒸気改質器２の熱源としては、前記のとおり
黒鉛減速ヘリウムガス冷却型高温ガス炉６およびヘリウ
ム−ヘリウム中間熱交換器７から供給された高温のヘリ
ウムガスを使用しているため、燃料電池本体１を出た残
留水素ガス１４は、水蒸気改質器２にて燃焼されないよ
うになっている。[0015] In addition, in this fuel cell power generation plant, the raw fuel natural gas 12 is reformed in the steam reformer 2, and the resulting reformed gas 13 is Hydrogen gas 9 separated and purified by a gas separator 3 and a hydrogen purifier 4 is supplied to the fuel cell main body. However, unlike conventional fuel cell power plants, the heat source for the steam reformer 2 is high-temperature gas supplied from the graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas furnace 6 and the helium-helium intermediate heat exchanger 7, as described above. Since helium gas is used, residual hydrogen gas 14 leaving the fuel cell main body 1 is not combusted in the steam reformer 2.
【００１６】したがって、この燃料電池発電プラントは
、水素ガスを他のプラントで使用するあるいは貯蔵して
、水素ガスを必要とする他の設備へ輸送して使用するな
ど水素ガスの有効利用を可能とすることができる。[0016] Therefore, this fuel cell power generation plant enables effective use of hydrogen gas, such as using the hydrogen gas in other plants or storing it and transporting it to other equipment that requires hydrogen gas. can do.
【００１７】また、この燃料電池発電プラントは、従来
のものと同様に、原燃料である天然ガスから燃焼を伴わ
ないで直接発電するので、窒素酸化物、硫黄酸化物等の
物質を排ガスとして放出しない地球の環境性にすぐれた
プラントである点は変らないものである。[0017] Also, like conventional power generation plants, this fuel cell power generation plant generates power directly from natural gas, which is the raw fuel, without combustion, so it does not emit substances such as nitrogen oxides and sulfur oxides as exhaust gas. What remains unchanged is that it is an environmentally friendly plant that does not disturb the environment.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、水蒸気改
質器の熱源として黒鉛減速ヘリウムガス冷却型高温ガス
炉およびヘリウム−ヘリウム中間熱交換器から供給され
た高温のヘリウムガスを使用しているため、地球の環境
性にすぐれたプラントであるという特徴を損ねないで、
製造した貴重な水素ガスの有効利用を可能とすることが
できる。As explained above, the present invention uses high-temperature helium gas supplied from a graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas furnace and a helium-helium intermediate heat exchanger as a heat source for a steam reformer. Therefore, without compromising the characteristics of a plant that is highly environmentally friendly,
It is possible to make effective use of the produced valuable hydrogen gas.
【図１】本発明の一実施例に係る燃料電池発電プラント
を示す概略系統図。FIG. 1 is a schematic system diagram showing a fuel cell power generation plant according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来の燃料電池発電プラントを示す概略系統図
。FIG. 2 is a schematic system diagram showing a conventional fuel cell power generation plant.
１…燃料電池本体、 ２…水蒸気改質器
、 ３…ガス分離器、４…水素精製器、
５…直交変換装置、６…黒鉛減速ヘリ
ウムガス冷却型高温ガス炉、７…ヘリウム−ヘリウム中
間熱交換器、８…蒸気発生器、 ９
…水素ガス、 １０…空気、１１…触媒
、 １２…天然ガス、
１３…改質ガス、１４…残留水素ガス。1...Fuel cell main body, 2...Steam reformer, 3...Gas separator, 4...Hydrogen purifier,
5... Orthogonal conversion device, 6... Graphite-moderated helium gas-cooled high-temperature gas furnace, 7... Helium-helium intermediate heat exchanger, 8... Steam generator, 9
...Hydrogen gas, 10...Air, 11...Catalyst, 12...Natural gas,
13...Reformed gas, 14...Residual hydrogen gas.
Claims (1)
離器、水素精製器、および直交変換装置を具備して構成
される燃料電池発電プラントにおいて、黒鉛減速ヘリウ
ムガス冷却型高温ガス炉で発生した熱をヘリウム−ヘリ
ウム中間熱交換器を介して水蒸気改質器に導入して成る
ことを特徴とする燃料電池発電プラント。Claim 1: In a fuel cell power generation plant consisting of a fuel cell main body, a steam reformer, a gas separator, a hydrogen purifier, and an orthogonal conversion device, A fuel cell power generation plant characterized in that the generated heat is introduced into a steam reformer via a helium-helium intermediate heat exchanger.
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