JPH04342961A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
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- JPH04342961A JPH04342961A JP3213255A JP21325591A JPH04342961A JP H04342961 A JPH04342961 A JP H04342961A JP 3213255 A JP3213255 A JP 3213255A JP 21325591 A JP21325591 A JP 21325591A JP H04342961 A JPH04342961 A JP H04342961A
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 17
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電設備に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置は
、たとえば、図２に示すような構成からなっている。 図２において、１は原燃料ガスライン、２は蒸気ライン
、３は熱交換器、４は改質器、５はアノード入口ライン
、６はアノードＡおよびカソードＣなどを有する燃料電
池本体、７は該電池本体６を含む燃料電池ユニット、８
はアノード出口ライン、９は熱交換器、１０は気水分離
器、１１はブロワ、１２は改質器燃焼排ガスライン、１
３は熱交換器、１４はカソード入口ライン、１５はカソ
ード出口ライン、１６は後述する排ガスタービンである
。また１８はタービン排気ライン、１９は排熱回収ボイ
ラ、２０は水ライン、２１給水処理装置、２２はポンプ
、２３はカソードガス循環ライン、２４は循環ブロワ、
２５は後述する空気圧縮機、２６は吸入空気ライン、２
７は圧縮空気ライン、２８はタービン入口ライン、２９
は後述する補助燃焼器、３０は補助燃料供給ライン、３
１は補助空気ライン、３２は発電機である。すなわち、
図２に示した燃料電池発電装置においては、原燃料ガス
は原燃料ガスライン１からシステムに供給され、蒸気ラ
イン２から供給される蒸気と混合して熱交換器３を経由
して予熱後に改質器４に入り、Ｈ２を主成分とするガス
に改質され、アノード入口ライン５を通じて燃料電池ユ
ニット７の燃料電池本体６のアノード極に送入される。 アノード極出口ガスは可燃物、水蒸気を含むもので、ア
ノード出口ライン８に設けた熱交換器９を通じて冷却さ
れ、気水分離器１０によって気水分離される。この結果
、ガスは単位重量当りの発熱量が増加し、燃焼しやすく
なる。液は水であり、回収して水ライン２０、給水処理
装置２１、ポンプ２２を通じて排熱回収ボイラ１９に送
られて蒸気になり、蒸気ライン２を通じて原燃料改質用
蒸気となる。なお水量が不十分であれば、外部から水を
補給する。
、たとえば、図２に示すような構成からなっている。 図２において、１は原燃料ガスライン、２は蒸気ライン
、３は熱交換器、４は改質器、５はアノード入口ライン
、６はアノードＡおよびカソードＣなどを有する燃料電
池本体、７は該電池本体６を含む燃料電池ユニット、８
はアノード出口ライン、９は熱交換器、１０は気水分離
器、１１はブロワ、１２は改質器燃焼排ガスライン、１
３は熱交換器、１４はカソード入口ライン、１５はカソ
ード出口ライン、１６は後述する排ガスタービンである
。また１８はタービン排気ライン、１９は排熱回収ボイ
ラ、２０は水ライン、２１給水処理装置、２２はポンプ
、２３はカソードガス循環ライン、２４は循環ブロワ、
２５は後述する空気圧縮機、２６は吸入空気ライン、２
７は圧縮空気ライン、２８はタービン入口ライン、２９
は後述する補助燃焼器、３０は補助燃料供給ライン、３
１は補助空気ライン、３２は発電機である。すなわち、
図２に示した燃料電池発電装置においては、原燃料ガス
は原燃料ガスライン１からシステムに供給され、蒸気ラ
イン２から供給される蒸気と混合して熱交換器３を経由
して予熱後に改質器４に入り、Ｈ２を主成分とするガス
に改質され、アノード入口ライン５を通じて燃料電池ユ
ニット７の燃料電池本体６のアノード極に送入される。 アノード極出口ガスは可燃物、水蒸気を含むもので、ア
ノード出口ライン８に設けた熱交換器９を通じて冷却さ
れ、気水分離器１０によって気水分離される。この結果
、ガスは単位重量当りの発熱量が増加し、燃焼しやすく
なる。液は水であり、回収して水ライン２０、給水処理
装置２１、ポンプ２２を通じて排熱回収ボイラ１９に送
られて蒸気になり、蒸気ライン２を通じて原燃料改質用
蒸気となる。なお水量が不十分であれば、外部から水を
補給する。
【０００４】排ガスタービン１６は空気圧縮機２５およ
び発電機３２を駆動する。空気圧縮機２５は吸入空気ラ
イン２６から空気を吸入し、吐出空気は圧縮空気ライン
２７を通じて吐出され、その一部はカソード入口側に供
給し、もう一部は後述する補助燃焼器２９に供給し、そ
の他は改質器４の燃焼用として熱交換器１３により予熱
して改質器４に供給する。カソード出口ガスの一部はカ
ード出口ライン１５から分岐し、循環ブロワ２４によリ
カソード入口ライン１４の温度を設計値に維持するとと
もに、ＣＯ２成分を補給するためにカソード入口側に循
環させている。
び発電機３２を駆動する。空気圧縮機２５は吸入空気ラ
イン２６から空気を吸入し、吐出空気は圧縮空気ライン
２７を通じて吐出され、その一部はカソード入口側に供
給し、もう一部は後述する補助燃焼器２９に供給し、そ
の他は改質器４の燃焼用として熱交換器１３により予熱
して改質器４に供給する。カソード出口ガスの一部はカ
ード出口ライン１５から分岐し、循環ブロワ２４によリ
カソード入口ライン１４の温度を設計値に維持するとと
もに、ＣＯ２成分を補給するためにカソード入口側に循
環させている。
【０００５】ここで、排ガスタービン１６は、カソード
出口ライン１５からの一部のカソードガスがタービン入
口ライン２８に至リ、それによって駆動されるようにな
っているが、プラントの停止時または起動時には、もち
ろんのこと、負荷時または低負荷時には、排ガスタービ
ン１６の出力が、空気圧縮機２５および発電機３２を駆
動する必要動力よリ下回るので、その時は、排ガスター
ビン１６の上流側に設けられた補助燃焼器２９に、補助
燃料供給ライン３０から補助燃料を供給し、補助空気ラ
イン３１から圧縮空気を供給して燃焼させ、その燃焼ガ
スをカソード出口ライン１５からのカソードガスと混合
させて、タービン入口ライン２８から排ガスタービン１
６に供給する。このようにして、排ガスタービン１６で
不足する駆動源のガスを補給するようになっている。
出口ライン１５からの一部のカソードガスがタービン入
口ライン２８に至リ、それによって駆動されるようにな
っているが、プラントの停止時または起動時には、もち
ろんのこと、負荷時または低負荷時には、排ガスタービ
ン１６の出力が、空気圧縮機２５および発電機３２を駆
動する必要動力よリ下回るので、その時は、排ガスター
ビン１６の上流側に設けられた補助燃焼器２９に、補助
燃料供給ライン３０から補助燃料を供給し、補助空気ラ
イン３１から圧縮空気を供給して燃焼させ、その燃焼ガ
スをカソード出口ライン１５からのカソードガスと混合
させて、タービン入口ライン２８から排ガスタービン１
６に供給する。このようにして、排ガスタービン１６で
不足する駆動源のガスを補給するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来の技術では、排ガスタービン１６の上流側に
補助燃焼器２９があり、システムが複雑化し、火を使う
ので安全性を低下させるとともに、点火消火もあり、運
転操作性が悪いという問題点があった。また補助燃焼器
２９はサイズもかなりのものとなり、コンパクト性を要
求される燃料電池発電プラントでは、スペースを食うと
ともに、コストがかかり、設備費が嵩むという問題点が
あった。しかも、補助燃焼器２９の点火時の部分負荷時
のプラント熱効率が低く、補助燃焼器２９に供給した燃
料分のエネルギーは排ガスタービン１６によって電気エ
ネルギーとして回収するが、熱サイクル的に熱効率が低
いので、結果として部分負荷効率が悪くなるという問題
点があった。
示した従来の技術では、排ガスタービン１６の上流側に
補助燃焼器２９があり、システムが複雑化し、火を使う
ので安全性を低下させるとともに、点火消火もあり、運
転操作性が悪いという問題点があった。また補助燃焼器
２９はサイズもかなりのものとなり、コンパクト性を要
求される燃料電池発電プラントでは、スペースを食うと
ともに、コストがかかり、設備費が嵩むという問題点が
あった。しかも、補助燃焼器２９の点火時の部分負荷時
のプラント熱効率が低く、補助燃焼器２９に供給した燃
料分のエネルギーは排ガスタービン１６によって電気エ
ネルギーとして回収するが、熱サイクル的に熱効率が低
いので、結果として部分負荷効率が悪くなるという問題
点があった。
【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、安全性およ
び運転操作性がよくなり、またシステムの単純化および
コンパクト化が可能となり、しかも全負荷、とくに、部
分負荷での熱効率が向上する燃料電池発電設備を提供す
ることを目的とするものである。
うとするものである。すなわち、本発明は、安全性およ
び運転操作性がよくなり、またシステムの単純化および
コンパクト化が可能となり、しかも全負荷、とくに、部
分負荷での熱効率が向上する燃料電池発電設備を提供す
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するする
ために、本発明の燃料電池発電設備は、燃料電池発電シ
ステムに空気を供給する空気圧縮機を駆動する排ガスタ
ービンに、発電と電動の両方可能な発電機兼用電動機が
連結されているものとした。
ために、本発明の燃料電池発電設備は、燃料電池発電シ
ステムに空気を供給する空気圧縮機を駆動する排ガスタ
ービンに、発電と電動の両方可能な発電機兼用電動機が
連結されているものとした。
【０００９】
【作用】本発明によれば、排ガスタービンに、発電と電
動の両方が可能な発電機兼用電動機が連結されているの
で、排ガスタービンの出力が十分大きくなるプラントの
高負荷時には、前記発電機兼用電動機を発電機として発
電させ、逆に、停止中や起動時あるいは無負荷時または
低負荷時のように、排ガスタービンの出力が空気圧縮機
を駆動する所要動力を下回った時には、前記発電機兼用
電動機に電力を供給してそれを電動機として働かせて排
ガスタービンの不足動力を補なうことができる。したが
って、従来のような補助燃焼器を廃止することができる
ので、従来の技術の問題点が解消される。
動の両方が可能な発電機兼用電動機が連結されているの
で、排ガスタービンの出力が十分大きくなるプラントの
高負荷時には、前記発電機兼用電動機を発電機として発
電させ、逆に、停止中や起動時あるいは無負荷時または
低負荷時のように、排ガスタービンの出力が空気圧縮機
を駆動する所要動力を下回った時には、前記発電機兼用
電動機に電力を供給してそれを電動機として働かせて排
ガスタービンの不足動力を補なうことができる。したが
って、従来のような補助燃焼器を廃止することができる
ので、従来の技術の問題点が解消される。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示している。図１
において、符号１ないし１６および１８ないし２８は、
図２で説明したものと同様である。そして、１７は発電
と電動の両方が可能な発電機兼用電動機であり、排ガス
タービン１６に連結されている。
において、符号１ないし１６および１８ないし２８は、
図２で説明したものと同様である。そして、１７は発電
と電動の両方が可能な発電機兼用電動機であり、排ガス
タービン１６に連結されている。
【００１１】図１に示すように構成された燃料電池発電
設備においては、排ガスタービン１６の出力が十分大き
くなるプラントの高負荷時には、発電機兼用電動機１７
を発電機として発電させる。逆に、停止中や起動時ある
いは無負荷時または低負荷時のように、排ガスタービン
１６の出力が空気圧縮機２５を駆動する所要動力を下回
った時には、発電機兼用電動機１７に電力を供給してそ
れを電動機として働かせて排ガスタービン１６の不足動
力を補なうことができる。
設備においては、排ガスタービン１６の出力が十分大き
くなるプラントの高負荷時には、発電機兼用電動機１７
を発電機として発電させる。逆に、停止中や起動時ある
いは無負荷時または低負荷時のように、排ガスタービン
１６の出力が空気圧縮機２５を駆動する所要動力を下回
った時には、発電機兼用電動機１７に電力を供給してそ
れを電動機として働かせて排ガスタービン１６の不足動
力を補なうことができる。
【００１２】したがって、図１に示すように構成された
燃料電池発電設備においては、従来のような補助燃焼器
２９を廃止することができるので、システムが単純化さ
れ、燃焼を伴なう機器が減少し、安全性が向上し、かつ
、プラントの所要スペースが減少し、コンパクト化およ
び設備費の低減を図ることができる。しかも、点火消火
が不要となって、排ガスタービン１６と空気圧縮機２５
と発電機兼用電動機１７の系の起動操作が容易となる。 すなわち、従来のシステムでは、排ガスタービンと空気
圧縮機の系の自立運転させるまでの操作が複雑であると
ともに、自立運転点も約８０％負荷相当と高く、約８０
％未満では、補助燃料を使って不必要に高負荷相当の条
件にして空気圧縮機を運転しなければならなかったので
、熱効率が低かったが、図１に示すように、排ガスター
ビン１６に発電機兼用電動機１７を連結し、補助燃焼器
をなくしているので、とくに、部分負荷時の熱効率が向
上する。
燃料電池発電設備においては、従来のような補助燃焼器
２９を廃止することができるので、システムが単純化さ
れ、燃焼を伴なう機器が減少し、安全性が向上し、かつ
、プラントの所要スペースが減少し、コンパクト化およ
び設備費の低減を図ることができる。しかも、点火消火
が不要となって、排ガスタービン１６と空気圧縮機２５
と発電機兼用電動機１７の系の起動操作が容易となる。 すなわち、従来のシステムでは、排ガスタービンと空気
圧縮機の系の自立運転させるまでの操作が複雑であると
ともに、自立運転点も約８０％負荷相当と高く、約８０
％未満では、補助燃料を使って不必要に高負荷相当の条
件にして空気圧縮機を運転しなければならなかったので
、熱効率が低かったが、図１に示すように、排ガスター
ビン１６に発電機兼用電動機１７を連結し、補助燃焼器
をなくしているので、とくに、部分負荷時の熱効率が向
上する。
【００１３】なお図１では、排ガスタービン１６を駆動
するガスがカソード出口ライン１５からのカソード出口
ガスとしているが、ある種のりん酸型燃料電池発電装置
のように、改質器４の燃焼ガスライン１２とタービン入
口ライン２８を接続した配管構成にして、改質器４の排
ガスを使用しても、同様な効果が得られる。
するガスがカソード出口ライン１５からのカソード出口
ガスとしているが、ある種のりん酸型燃料電池発電装置
のように、改質器４の燃焼ガスライン１２とタービン入
口ライン２８を接続した配管構成にして、改質器４の排
ガスを使用しても、同様な効果が得られる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料電池発電システムに空気を供給する空気圧縮機を駆
動する排ガスタービンに、発電と電動の両方可能な発電
機兼用電動機が連結されているので、排ガスタービンの
出力が十分大きくなるプラントの高負荷時には、前記発
電機兼用電動機を発電機として発電させ、逆に、停止中
や起動時あるいは無負荷時または低負荷時のように、排
ガスタービンの出力が空気圧縮機を駆動する所要動力を
下回った時には、前記発電機兼用電動機に電力を供給し
てそれを電動機として働かせて排ガスタービンの不足動
力として補なうことができる。
燃料電池発電システムに空気を供給する空気圧縮機を駆
動する排ガスタービンに、発電と電動の両方可能な発電
機兼用電動機が連結されているので、排ガスタービンの
出力が十分大きくなるプラントの高負荷時には、前記発
電機兼用電動機を発電機として発電させ、逆に、停止中
や起動時あるいは無負荷時または低負荷時のように、排
ガスタービンの出力が空気圧縮機を駆動する所要動力を
下回った時には、前記発電機兼用電動機に電力を供給し
てそれを電動機として働かせて排ガスタービンの不足動
力として補なうことができる。
【００１５】したがって、従来では、排ガスタービンの
上流側に補助燃焼器を設ける必要があったが、本発明で
は、その必要がなくなって、システムが単純化され、燃
焼に伴なう機器が減少し、安全性が向上するとともにコ
ンパクト化ならびに設備費の低減を図ることができる。 また運転操作性がよくなるとともに、全負荷、とくに、
部分負荷での熱効率が向上する。
上流側に補助燃焼器を設ける必要があったが、本発明で
は、その必要がなくなって、システムが単純化され、燃
焼に伴なう機器が減少し、安全性が向上するとともにコ
ンパクト化ならびに設備費の低減を図ることができる。 また運転操作性がよくなるとともに、全負荷、とくに、
部分負荷での熱効率が向上する。
【図１】本発明の一実施例を示した説明図である。
【図２】従来の技術の一例を示した説明図である。
４： 改質器
１５： カソード出口ライン
１６： 排ガスタービン
１７： 発電機兼用電動機
２５： 空気圧縮機
２７： 圧縮空気ライン
２８： タービン入口ライン
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料電池発電システムに空気を供給す
る空気圧縮機を駆動する排ガスタービンに、発電と電動
の両方可能な発電機兼用電動機が連結されていることを
特微とする、燃料電池発電設備。 - 【請求項２】 排ガスタービンの駆動源となる排ガス
が、カソード出口ガスである請求項１記載の燃料電池発
電設備。 - 【請求項３】 排ガスタービンの駆動源となる排ガス
が、改質器の排ガスである請求項１記載の燃料電池発電
設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03213255A JP3104316B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03213255A JP3104316B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 燃料電池発電設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342961A true JPH04342961A (ja) | 1992-11-30 |
| JP3104316B2 JP3104316B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=16636074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03213255A Expired - Fee Related JP3104316B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3104316B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0629013A2 (de) * | 1993-06-07 | 1994-12-14 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems |
| JPH07170613A (ja) * | 1993-07-08 | 1995-07-04 | Daimler Benz Ag | 燃料電池車両及びその始動方法 |
| WO1996007560A1 (en) * | 1994-09-07 | 1996-03-14 | Westinghouse Electric Corporation | Fuel cell powered propulsion system |
| US5532573A (en) * | 1994-09-07 | 1996-07-02 | Westinghouse Electric Corporation | Reconfigurable hybrid power generation system |
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| CN108417860A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-08-17 | 中通客车控股股份有限公司 | 一种燃料电池发电效率综合提升系统及控制方法 |
| CN116979091A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-31 | 成都岷山绿氢能源有限公司 | 一种基于sofc的高效能源转化系统及运行方法 |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP03213255A patent/JP3104316B2/ja not_active Expired - Fee Related
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