JPH05190191A - Fuel cell type power generation plant - Google Patents

Fuel cell type power generation plant

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JPH05190191A
JPH05190191A JP4003561A JP356192A JPH05190191A JP H05190191 A JPH05190191 A JP H05190191A JP 4003561 A JP4003561 A JP 4003561A JP 356192 A JP356192 A JP 356192A JP H05190191 A JPH05190191 A JP H05190191A
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JP
Japan
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exhaust gas
plant
fuel cell
auxiliary burner
thermal energy
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JP4003561A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Matsui
宏 松井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
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Abstract

PURPOSE:To improve the plant efficiency by reducing the rated discharged air quantity of a turbine compressor or the fuel flow rate to an auxiliary burner by mixing the plant exhaust gas into the auxiliary burner combustion air. CONSTITUTION:A plant exhaust gas system C is branched to a plant exhaust gas system 30 for directly feeding the plant exhaust gas 22 into an auxiliary burner 6 and a plant exhaust gas branched system 31, and a portion of the exhaust gas 22 is mixed into the auxiliary burner combustion air 27. Accordingly, the oxygen left in the exhaust gas 22 can be effectively utilized for the combustion in the auxiliary burner 6, and the rated discharged air quantity of a turbine compressor 7 can be reduced by reducing supply of fresh air into the burner 6 from a compressor 14. Accordingly, the combustion quantity in the burner 6 can be reduced, and the plant efficiency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電プラントに
係り、特にプラント効率をより向上させるようにした燃
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, and more particularly to a fuel cell power generation plant designed to further improve plant efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の一般的な燃料電池発電プラントの
概略フローを図7に示す。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a schematic flow of a conventional general fuel cell power plant.

【0003】この燃料電池発電プラントにおいて、1は
燃料電池本体、2は改質器、3は高温一酸化炭素変成
器、4は低温一酸化炭素変成器、5は水分分離機能を有
する熱交換器、6は補助バーナ、7はタービン圧縮機を
夫々示す。
In this fuel cell power plant, 1 is a fuel cell main body, 2 is a reformer, 3 is a high temperature carbon monoxide shift converter, 4 is a low temperature carbon monoxide shift converter, and 5 is a heat exchanger having a water separation function. , 6 are auxiliary burners, and 7 is a turbine compressor.

【0004】燃料電池発電プラントは改質ガス系Aを備
え、この改質ガス系Aは原燃料である天然ガス8と蒸気
9とをある特定の割合で混合した原料ガス10を生成
し、この原料ガス10は改質器2、高温一酸化炭素変成
器3、低温一酸化炭素変成器4などを順次通過しながら
化学反応を行って、水素、二酸化炭素および水蒸気を主
成分とする改質ガス11となる。この改質ガス11は、
水分分離機能を有する熱交換器5によって余分な水分が
除去されて電池燃料ガス12となり、燃料電池本体1の
燃料極13に供給される。
The fuel cell power plant is equipped with a reformed gas system A, which produces a raw material gas 10 in which natural gas 8 as a raw fuel and steam 9 are mixed at a specific ratio. The raw material gas 10 undergoes a chemical reaction while sequentially passing through a reformer 2, a high temperature carbon monoxide shift converter 3, a low temperature carbon monoxide shift converter 4, etc., and a reformed gas containing hydrogen, carbon dioxide and steam as main components. It will be 11. This reformed gas 11 is
Excess water is removed by the heat exchanger 5 having a water separation function to form the cell fuel gas 12, which is supplied to the fuel electrode 13 of the fuel cell body 1.

【0005】一方、燃料電池発電プラントに備えられる
空気系Bは、タービン圧縮機7の圧縮機14によって大
気より吸い込まれて圧縮され、圧縮された空気の一部
は、電池空気15として燃料電池本体1の空気極16に
供給され、この電池空気15に含まれている酸素と前記
電池燃料ガス12に含まれている水素とが燃料電池本体
1で化学反応して水ができる際に電気が取り出される。
On the other hand, the air system B provided in the fuel cell power plant is sucked from the atmosphere by the compressor 14 of the turbine compressor 7 and compressed, and a part of the compressed air is used as the cell air 15 in the fuel cell main body. 1 is supplied to the air electrode 16 and oxygen contained in the cell air 15 and hydrogen contained in the cell fuel gas 12 chemically react with each other in the fuel cell main body 1 to generate water. Be done.

【0006】また、燃料電池発電プラントはプラント排
ガス系Cを備え、このプラント排ガス系Cは、燃料電池
本体1で反応を行って比較的水分が少なくなった燃料極
排ガス17を燃料極13から改質器バーナ21に排出す
る一方、この改質器バーナ21には燃料電池本体1で酸
素を消費した空気極排ガス18と前記タービン圧縮機1
4により供給される空気19とが混合した改質器バーナ
空気20が案内され、燃料極排ガス17は改質器バーナ
空気20と混合して改質器バーナ21において燃焼さ
れ、この時に発生する燃焼熱によって改質器2における
改質反応に必要な熱エネルギーが供給される。
Further, the fuel cell power generation plant is provided with a plant exhaust gas system C, and the plant exhaust gas system C converts the fuel electrode exhaust gas 17 having a relatively low water content by the reaction in the fuel cell main body 1 from the fuel electrode 13. The reformer burner 21 is discharged to the reformer burner 21, while the reformer burner 21 consumes oxygen in the fuel cell main body 1 and exhausts the air electrode 18 and the turbine compressor 1.
The reformer burner air 20 mixed with the air 19 supplied from the fuel cell 4 is guided, and the anode exhaust gas 17 is mixed with the reformer burner air 20 and burned in the reformer burner 21. The heat supplies the thermal energy required for the reforming reaction in the reformer 2.

【0007】このようにして改質器2に熱エネルギーを
供給した後のプラント排ガス22は、まだかなりの高温
ガスであり、前記タービン圧縮機7の動力としての熱エ
ネルギーとして回収するため、前記補助バーナ6に送ら
れ、この補助バーナ6の燃焼ガスと混合されて補助バー
ナ排ガス23として前記タービン圧縮機7のタービン2
4に供給される。この補助バーナ排ガス23の熱エネル
ギーは、前記タービン24によって機械エネルギーに変
換されて前記圧縮機14の動力となり、最後に燃料電池
発電プラント外に排出される。
The plant exhaust gas 22 after the thermal energy is supplied to the reformer 2 in this way is still a considerably high temperature gas and is recovered as thermal energy as the power of the turbine compressor 7. It is sent to the burner 6 and mixed with the combustion gas of the auxiliary burner 6 to form the auxiliary burner exhaust gas 23 as the turbine 2 of the turbine compressor 7.
4 is supplied. The thermal energy of the auxiliary burner exhaust gas 23 is converted into mechanical energy by the turbine 24 to become the power of the compressor 14, and finally discharged outside the fuel cell power plant.

【0008】一方、燃料電池発電プラントのプラント負
荷が低くなると、前記燃料電池本体1で消費される電池
燃料ガス12及び電池空気15の流量が減少し、かつ改
質器2で改質される原料ガス10の流量も減少する。こ
の流量減少によって、原料ガス10の改質のために必要
な熱エネルギーも減少するため、前記改質器バーナ21
での燃焼量も低下する。従って、プラント負荷が低くな
ると、プラント排ガス22の流量及びプラント排ガス2
2が持つ熱エネルギーも減少するので、それだけでは前
記圧縮機14の動力を賄うことができなくなる。
On the other hand, when the plant load of the fuel cell power plant decreases, the flow rates of the cell fuel gas 12 and the cell air 15 consumed in the fuel cell body 1 decrease, and the raw material reformed in the reformer 2 The flow rate of gas 10 also decreases. Due to this decrease in the flow rate, the thermal energy required for reforming the raw material gas 10 also decreases, so the reformer burner 21
The amount of combustion at is also reduced. Therefore, when the plant load decreases, the flow rate of the plant exhaust gas 22 and the plant exhaust gas 2
Since the heat energy of 2 also decreases, the power of the compressor 14 cannot be supplied by itself.

【0009】この時に不足する熱エネルギーは、補助バ
ーナ6において天然ガス25または電池燃料ガスを分岐
した燃料ガス26を前記圧縮機14からの補助バーナ燃
焼用空気27によって燃焼させることにより補給され
る。また、この時、燃料電池本体1や改質器バーナ21
へ供給される電池空気15及び空気19が減少する分だ
け圧縮機14の空気が余剰となり、この余剰な空気がバ
イパス空気28として燃料電池発電プラントをバイパス
して補助バーナ6に供給され、タービン24で動力とし
て回収される。
The thermal energy which is insufficient at this time is supplemented by burning the natural gas 25 or the fuel gas 26 obtained by branching the cell fuel gas in the auxiliary burner 6 by the auxiliary burner combustion air 27 from the compressor 14. At this time, the fuel cell body 1 and the reformer burner 21
The air in the compressor 14 becomes surplus as much as the amount of battery air 15 and air 19 supplied to the auxiliary burner 6 bypasses the fuel cell power plant as bypass air 28 and is supplied to the turbine 24. Is recovered as power.

【0010】このような燃料電池発電プラントにおい
て、プラント起動時や昇温時には、補助バーナ6への燃
料ガス26や改質器バーナ21への燃料極排ガス17が
まだ発生していないため、補助バーナ6及び改質器バー
ナ21では、それぞれプラント原燃料である天然ガス2
5,29を燃焼させることによってタービン圧縮機7及
び改質器2での昇温や改質に必要な熱エネルギーを供給
するようなされていた。
In such a fuel cell power plant, the fuel gas 26 to the auxiliary burner 6 and the fuel electrode exhaust gas 17 to the reformer burner 21 have not yet been generated at the time of plant startup or temperature rise. 6 and the reformer burner 21 use natural gas 2 which is the raw fuel for the plant, respectively.
By burning 5 and 29, the heat energy required for temperature rise and reforming in the turbine compressor 7 and the reformer 2 is supplied.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池発電プ
ラントにおいては、補助バーナ6で天然ガス25或いは
電池燃料ガス12から分岐された燃料ガス26を燃焼さ
せる場合、全てフレッシュ空気27を使用してこれを行
っていた。従って、燃焼に必要な空気は、全てタービン
圧縮機7から供給するようなされている。そのために必
要な空気流量分だけタービン圧縮機7の定格吐出空気量
を大きくする必要があったので、タービン圧縮機7の駆
動動力が大きくなって、プラント効率の向上を図るため
の障害となっていた。
In the conventional fuel cell power plant, when the auxiliary gas burner 6 burns the fuel gas 26 branched from the natural gas 25 or the cell fuel gas 12, the fresh air 27 is used. I was doing this. Therefore, all the air required for combustion is supplied from the turbine compressor 7. For this reason, it was necessary to increase the rated discharge air amount of the turbine compressor 7 by the amount of air flow required, so that the driving power of the turbine compressor 7 was increased, which was an obstacle for improving the plant efficiency. It was

【0012】また、従来の燃料電池発電プラントのよう
に、水分分離機能を有する熱交換器5において余分な水
分を除去された電池燃料ガス12を分岐した燃料ガス2
6を補助バーナ6で燃焼させる場合、除去された水分の
持つエネルギーの分だけ燃料ガスが余分に必要であった
ので、その分プラント効率が低下してしまうといった問
題点があった。
Further, as in the conventional fuel cell power plant, the fuel gas 2 obtained by branching the cell fuel gas 12 from which excess water has been removed in the heat exchanger 5 having a water separating function.
When 6 is burned by the auxiliary burner 6, an extra fuel gas is required by the amount of energy of the removed water, so that there is a problem that the plant efficiency is reduced accordingly.

【0013】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、プラントへ空気を供給するタービン圧縮機の定
格吐出空気量を小さくしたり、或いはタービン圧縮機を
駆動するために必要な熱エネルギーを補給する補助バー
ナへの燃料流量を低減させることによってプラント効率
を向上させた燃料電池発電プラントを提供することを目
的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and the thermal energy required to reduce the rated discharge air amount of the turbine compressor for supplying air to the plant or to drive the turbine compressor. An object of the present invention is to provide a fuel cell power plant in which the plant efficiency is improved by reducing the fuel flow rate to the auxiliary burner for replenishing the fuel.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る燃料電池発電プラントは、プラント排
ガスの熱エネルギーによって駆動されるタービン圧縮機
と、このプラント排ガスの熱エネルギーだけでは前記タ
ービン圧縮機を駆動するために必要な熱エネルギーが賄
えない時に不足する熱エネルギーを前記タービン圧縮機
に補給する補助バーナとを具備する燃料電池発電プラン
トにおいて、前記プラント排ガスの全部または一部を補
助バーナ燃焼用空気に混合させるプラント排ガス分岐系
統を備えたものであり、前記プラント排ガス分岐系統内
には、前記補助バーナ燃焼用空気に前記プラント排ガス
を強制的に混合させる送気手段を介装するようにするこ
ともできる。
In order to achieve the above object, a fuel cell power plant according to the present invention comprises a turbine compressor driven by thermal energy of plant exhaust gas, and the turbine only by the thermal energy of this plant exhaust gas. In a fuel cell power plant comprising an auxiliary burner for replenishing the turbine compressor with insufficient thermal energy when the thermal energy required to drive the compressor cannot be covered, the plant exhaust gas is wholly or partially supplemented. A plant exhaust gas branch system for mixing with burner combustion air is provided, and an air supply means for forcibly mixing the auxiliary burner combustion air with the plant exhaust gas is provided in the plant exhaust gas branch system. You can also do so.

【0015】また、前記と同様な燃料電池発電プラント
において、水分分離前の改質ガスを前記補助バーナに導
く改質ガス分岐系統を備えたり、この改質ガス分岐系統
の他に前記プラント排ガス分岐系統を備えることもで
き、さらに、前記と同様にこのプラント排ガス分岐系統
内に、前記補助バーナ燃焼用空気に前記プラント排ガス
を強制的に混合させる送気手段を介装するようにするこ
ともできる。
Further, in the same fuel cell power generation plant as described above, a reformed gas branch system for guiding the reformed gas before water separation to the auxiliary burner may be provided, or in addition to this reformed gas branch system, the plant exhaust gas branch system. It is also possible to provide a system, and it is also possible to interpose, in the same manner as described above, an air supply means for forcibly mixing the plant exhaust gas with the auxiliary burner combustion air in the plant exhaust gas branch system. ..

【0016】[0016]

【作用】上記のように構成した本発明によれば、プラン
ト排ガスの全部または一部を補助バーナ燃焼用空気に混
合させるプラント排ガス分岐系統を備えることにより、
プラント排ガスに残存する酸素を積極的に利用し、この
プラント排ガス中に残存する酸素を補助バーナでの燃焼
に有効に活用することができる。残存酸素を有効に活用
することにより、この酸素に見合った分だけタービン圧
縮機から補助バーナへのフレッシュな空気の供給を減少
させることが可能となり、タービン圧縮機の定格吐出空
気量を小さくすることができる。
According to the present invention configured as described above, by providing the plant exhaust gas branching system for mixing all or part of the plant exhaust gas with the auxiliary burner combustion air,
It is possible to positively utilize the oxygen remaining in the plant exhaust gas and effectively utilize the oxygen remaining in the plant exhaust gas for combustion in the auxiliary burner. By effectively utilizing the residual oxygen, it is possible to reduce the supply of fresh air from the turbine compressor to the auxiliary burner by an amount commensurate with this oxygen, and to reduce the rated discharge air amount of the turbine compressor. You can

【0017】また、水分分離前の改質ガスを前記補助バ
ーナに導く改質ガス分岐系統を備えることにより、かな
り余分の蒸気が含まれている水分分離前の改質ガスを補
助バーナへ燃料ガスとして供給することができ、これに
よって、この改質ガス(燃料ガス)に含まれる蒸気が持
つエネルギー分だけ余分にタービン圧縮機でエネルギー
の回収を図って、補助バーナでの燃焼量を燃料ガスに含
まれる蒸気分だけ減少させることができる。
Further, by providing the reformed gas branch system for guiding the reformed gas before water separation to the auxiliary burner, the reformed gas before water separation containing a considerable amount of steam is supplied to the auxiliary burner as fuel gas. As a result, the turbine compressor is used to recover energy by the amount of energy contained in the steam contained in the reformed gas (fuel gas), and the combustion amount in the auxiliary burner is converted into fuel gas. The amount of vapor contained can be reduced.

【0018】[0018]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図1乃至図6を参
照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0019】図1は本発明に係る燃料電池発電プラント
の第1の実施例を示す概略フロー図であり、図7に示す
従来の燃料電池発電プラントと同じ構成には同一符号を
付して説明を省略する。異なる点は、以下の通りであ
る。
FIG. 1 is a schematic flow chart showing a first embodiment of a fuel cell power generation plant according to the present invention. The same components as those of the conventional fuel cell power generation plant shown in FIG. Is omitted. Differences are as follows.

【0020】この実施例の燃料電池発電プラントは、プ
ラント排ガス22を補助バーナ6に直接供給されるプラ
ント排ガス系統30とプラント排ガス分岐系統31とに
プラント排ガス系Cを分岐し、このプラント排ガス分岐
系統31を補助バーナ6の上流側の補助バーナ燃焼用空
気27に接続して、プラント排ガス22の一部を補助バ
ーナ燃焼用空気27に混入するよう構成したものであ
る。
In the fuel cell power plant of this embodiment, the plant exhaust gas system C is branched into a plant exhaust gas system 30 and a plant exhaust gas branch system 31 in which the plant exhaust gas 22 is directly supplied to the auxiliary burner 6, and this plant exhaust gas branch system is used. 31 is connected to the auxiliary burner combustion air 27 on the upstream side of the auxiliary burner 6 so that a part of the plant exhaust gas 22 is mixed into the auxiliary burner combustion air 27.

【0021】なお、補助バーナ6に直接供給されるプラ
ント排ガス系統30は必ずしも必要でなく、全てのプラ
ント排ガス22をプラント排ガス分岐系統30を介して
補助バーナ燃焼用空気27に供給することもできる。
The plant exhaust gas system 30 directly supplied to the auxiliary burner 6 is not always necessary, and all the plant exhaust gas 22 can be supplied to the auxiliary burner combustion air 27 through the plant exhaust gas branch system 30.

【0022】この実施例の場合、プラント排ガス系Cの
プラント排ガス22の一部または全部を補助バーナ燃焼
用空気27に混合することにより、この排ガス22中に
残存する酸素を補助バーナ6での燃焼に有効に活用する
ことができる。排ガス22中に残存する酸素を有効に活
用することにより、この酸素に見合った分だけ圧縮機1
4から補助バーナ6へのフレッシュな空気の供給を減少
させて、タービン圧縮機7の定格吐出空気量を小さくす
ることができる。
In this embodiment, by mixing a part or all of the plant exhaust gas 22 of the plant exhaust gas system C with the auxiliary burner combustion air 27, the oxygen remaining in the exhaust gas 22 is burned in the auxiliary burner 6. Can be used effectively. By effectively utilizing the oxygen remaining in the exhaust gas 22, the compressor 1 is commensurate with this oxygen.
It is possible to reduce the supply of fresh air from the auxiliary burner 6 to the rated discharge air amount of the turbine compressor 7.

【0023】このように、タービン圧縮機7の定格吐出
空気量を小さくすることにより、圧縮機14の所要動力
も小さくでき、これによって、補助バーナ6でのタービ
ン圧縮機7の駆動に必要な燃焼量を減少させてプラント
効率の向上を図ることができる。
As described above, by reducing the rated discharge air amount of the turbine compressor 7, the required power of the compressor 14 can also be reduced, whereby the combustion required for driving the turbine compressor 7 by the auxiliary burner 6 is reduced. The amount can be reduced to improve plant efficiency.

【0024】また図2は、図1に示す燃料電池発電プラ
ントの第1の実施例の変形例を示すもので、プラント排
ガス系Cのプラント排ガス分岐系統31内に、プラント
排ガス22を補助バーナ燃焼用空気27に強制的に混合
させる送気手段としてプラント排ガス昇圧ブロワ32を
介装したものである。
FIG. 2 shows a modification of the first embodiment of the fuel cell power generation plant shown in FIG. 1, in which the plant exhaust gas 22 is supplemented with the auxiliary burner combustion in the plant exhaust gas branch system 31 of the plant exhaust gas system C. A plant exhaust gas pressurizing blower 32 is interposed as an air feeding means for forcibly mixing with the working air 27.

【0025】このように昇圧ブロワ32を介装すること
により、プラント排ガス22の圧力が補助バーナ燃焼用
空気27の圧力より低い場合などにプラント排ガス22
を強制的に補助バーナ燃焼用空気27と混合させること
ができる。
By thus interposing the booster blower 32, when the pressure of the plant exhaust gas 22 is lower than the pressure of the auxiliary burner combustion air 27, the plant exhaust gas 22 is discharged.
Can be forcibly mixed with the auxiliary burner combustion air 27.

【0026】なお、図3に示すように、図2における昇
圧ブロワ32の代わりに、エゼクタ34を具備し、その
エゼクタ効果によって、補助バーナ燃焼用空気27中に
プラント排ガス22を積極的に誘引してプラント排ガス
22を燃焼用空気27に混入させるようにすることもで
きる。
As shown in FIG. 3, an ejector 34 is provided in place of the booster blower 32 in FIG. 2, and the ejector effect of the ejector 34 positively attracts the plant exhaust gas 22 into the auxiliary burner combustion air 27. It is also possible to mix the plant exhaust gas 22 with the combustion air 27.

【0027】図4は燃料電池発電プラントの第2の実施
例を示す概略フロー図であり、本実施例は、改質ガス系
Aの水分分離機能を有する熱交換器5の上流側に、蒸気
を多く含んだ改質ガス11を分岐させて補助バーナ6の
燃料として供給する改質ガス分岐系統34を備えたもの
である。
FIG. 4 is a schematic flow chart showing a second embodiment of the fuel cell power plant. In this embodiment, steam is provided upstream of the heat exchanger 5 having a water separation function of the reformed gas system A. The reformed gas branch system 34 for branching the reformed gas 11 containing a large amount and supplying it as fuel for the auxiliary burner 6 is provided.

【0028】この実施例の場合、蒸気を除去する水分分
離機能を有する熱交換器5より上流側の改質ガス11を
改質ガス分岐系統34に案内し、蒸気を多く含んだ改質
ガス11を補助バーナ6に燃料として供給することがで
きるため、蒸気が除去された燃料ガスを燃焼させる従来
の場合に比べて、改質ガス11(燃料ガス)に含まれる
蒸気が持つエネルギーを活用し、このエネルギー分だけ
余分にタービンでのエネルギーの回収を行うことができ
る。
In the case of this embodiment, the reformed gas 11 upstream of the heat exchanger 5 having a moisture separating function for removing steam is guided to the reformed gas branch system 34, and the reformed gas 11 containing a large amount of steam is introduced. Since it can be supplied to the auxiliary burner 6 as fuel, the energy contained in the steam contained in the reformed gas 11 (fuel gas) is utilized as compared with the conventional case of burning the fuel gas from which steam has been removed, It is possible to recover energy in the turbine in excess of this energy.

【0029】このように、補助バーナ6の燃料として蒸
気を多く含んだ改質ガスを供給して改質ガス(燃料ガ
ス)に含まれる蒸気が持つエネルギー分だけ余分にター
ビンでのエネルギーの回収を図ることにより、補助バー
ナ6での燃焼量を燃料ガスに含まれる蒸気分だけ減少さ
せてプラント効率の向上に繋げることができる。
As described above, the reformed gas containing a large amount of steam is supplied as the fuel of the auxiliary burner 6 and the energy of the steam contained in the reformed gas (fuel gas) is excessively recovered by the turbine. By doing so, the amount of combustion in the auxiliary burner 6 can be reduced by the amount of vapor contained in the fuel gas, leading to an improvement in plant efficiency.

【0030】なお、熱交換器5の直前で改質ガス系Aか
ら改質ガス分岐系統34を分岐する以外に、図5に示す
ように、改質器2の出口側、高温一酸化炭素変成器3の
入口側および出口側、並びに低温一酸化炭素変成器4の
入口側のいずれかに所望の場所から改質ガス分岐系統3
5,36,37あるいは38を分岐させ、分岐された改
質ガス分岐系統を補助バーナ6に接続してもよい。この
場合にも、補助バーナ6への改質ガス燃料39として蒸
気を多く含んだ改質ガスを供給することができる。
In addition to the branching of the reformed gas branch system 34 from the reformed gas system A immediately before the heat exchanger 5, as shown in FIG. The reformed gas branching system 3 from any desired position on either the inlet side or the outlet side of the reactor 3 or the inlet side of the low temperature carbon monoxide shift converter 4.
It is also possible to branch 5, 36, 37 or 38 and connect the branched reformed gas branch system to the auxiliary burner 6. Also in this case, the reformed gas containing a large amount of steam can be supplied to the auxiliary burner 6 as the reformed gas fuel 39.

【0031】図6は燃料電池発電プラントの第3の実施
例を示す概略フロー図で、本実施例では図1に示す燃料
電池発電プラントの第1の実施例と図4に示す第2の実
施例を併用したものである。
FIG. 6 is a schematic flow chart showing a third embodiment of the fuel cell power plant. In this embodiment, the first embodiment of the fuel cell power plant shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG. This is a combination of examples.

【0032】この燃料電池発電プラントはプラント排ガ
ス系Cのプラント排ガス22を補助バーナ6に直接供給
されるプラント排ガス系統30とプラント排ガス分岐系
統31とに分岐し、このプラント排ガス分岐系統31を
補助バーナ6の上流側の補助バーナ燃焼用空気27に接
続して、プラント排ガス22の一部あるいは全部を補助
バーナ燃焼用空気27に混入するように構成するととも
に、改質ガス系Aの熱交換器5の上流側に、改質ガス分
岐系統34を接続し、この改質ガス分岐系統34に改質
ガス11の一部を案内して補助バーナ6の燃料として供
給するようにしたものである。
In this fuel cell power plant, the plant exhaust gas 22 of the plant exhaust gas system C is branched into a plant exhaust gas system 30 and a plant exhaust gas branch system 31 which are directly supplied to the auxiliary burner 6, and this plant exhaust gas branch system 31 is used as an auxiliary burner. 6 is connected to the auxiliary burner combustion air 27 on the upstream side so that a part or all of the plant exhaust gas 22 is mixed into the auxiliary burner combustion air 27, and the heat exchanger 5 of the reformed gas system A is used. The reformed gas branch system 34 is connected upstream of the reformed gas branch system 34, and a part of the reformed gas 11 is guided to the reformed gas branch system 34 to be supplied as fuel for the auxiliary burner 6.

【0033】この実施例の場合、前記第1の実施例の有
する効果と第2の実施例の有する効果の双方が得られ
る。即ち、圧縮機14から補助バーナ6へのフレッシュ
空気の流量を少なくするとともに、改質ガスに含まれる
蒸気が持つエネルギー分だけ余分にタービンでエネルギ
ーを回収することができる。
In the case of this embodiment, both the effects of the first embodiment and the effects of the second embodiment can be obtained. That is, the flow rate of the fresh air from the compressor 14 to the auxiliary burner 6 can be reduced, and the energy can be recovered by the turbine in excess of the energy of the steam contained in the reformed gas.

【0034】この燃料電池発電プラントは前記第1及び
第2の実施例の双方の効果を合算させて、補助バーナ6
におけるタービン圧縮機7の駆動に必要な燃焼量を大幅
に減少させて、更にプラント効率を向上させることがで
きる。
In this fuel cell power plant, the effects of both the first and second embodiments are summed up to obtain the auxiliary burner 6
In this case, the combustion amount required to drive the turbine compressor 7 can be significantly reduced, and the plant efficiency can be further improved.

【0035】なお、本発明の実施例では、本発明に直接
関係ない機器およびプロセスフローについては、図示を
省略したものもあるが、燃料電池発電プラントに本来あ
るべき機器及びプロセスフローが図示されていないとし
ても、燃料電池発電プラントにこれらの機器等が備えら
れていないということではない。例えば、燃料電池発電
プラントにおいては、温度制御のために種々の熱交換器
類が必要となるが、これらの熱交換器類が燃料電池発電
プラントに配備されていることは当然のことである。
In the embodiments of the present invention, some equipments and process flows that are not directly related to the present invention are omitted, but the equipments and process flows that should be present in a fuel cell power plant are shown. If not, it does not mean that the fuel cell power plant is not equipped with these devices. For example, in a fuel cell power plant, various heat exchangers are required for temperature control, but it is natural that these heat exchangers are provided in the fuel cell power plant.

【0036】また、燃料電池発電プラントは、一例とし
て、天然ガスを使用した燃料電池発電プラントについて
説明したが、これは他の燃料についてもそのまま置き換
えることができる。本発明の燃料電池発電プラントで
は、プラント原燃料として天然ガス、ナフサ、メタノー
ルなどの種々の燃料が使用でき、プラント原燃料が天然
ガスに限定されるものではないことも勿論である。
Further, as the fuel cell power generation plant, the fuel cell power generation plant using natural gas has been described as an example, but other fuels can be replaced as they are. In the fuel cell power plant of the present invention, various fuels such as natural gas, naphtha, and methanol can be used as the plant raw fuel, and it goes without saying that the plant raw fuel is not limited to natural gas.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
プラント排ガスの一部または全部を補助バーナ上流側の
補助バーナ燃焼用空気に混入させることにより、タービ
ン圧縮機の定格吐出空気量を小さく済ませて圧縮機の所
要動力を小さくさせるか、または、蒸気を多く含んだ改
質ガスを補助バーナの燃料として供給することによって
改質ガスに含まれる蒸気のエネルギー分だけ余分にター
ビンでのエネルギーの回収を図ることができ、補助バー
ナでのタービン圧縮機の駆動に必要な燃焼量を従来に比
べて減少させてプラント効率の向上を図ることができ
る。
Since the present invention has the above-mentioned structure,
By mixing part or all of the plant exhaust gas with the auxiliary burner combustion air on the upstream side of the auxiliary burner, the rated discharge air amount of the turbine compressor can be reduced to reduce the required power of the compressor, or the steam can be reduced. By supplying a large amount of reformed gas as fuel for the auxiliary burner, it is possible to recover the energy in the turbine in excess of the energy of the steam contained in the reformed gas, and drive the turbine compressor in the auxiliary burner. It is possible to improve the plant efficiency by reducing the amount of combustion required for the above compared to the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る燃料電池発電プラントの第1の実
施例を示す概略フロー図。
FIG. 1 is a schematic flow chart showing a first embodiment of a fuel cell power plant according to the present invention.

【図2】図1の変形例を示す概略フロー図。FIG. 2 is a schematic flowchart showing a modified example of FIG.

【図3】図1の他の変形例を示す概略フロー図。FIG. 3 is a schematic flowchart showing another modification of FIG.

【図4】本発明に係る燃料電池発電プラントの第2の実
施例を示す概略フロー図。
FIG. 4 is a schematic flow chart showing a second embodiment of the fuel cell power plant according to the present invention.

【図5】図4の変形例を示す概略フロー図。5 is a schematic flow chart showing a modified example of FIG.

【図6】本発明に係る燃料電池発電プラントの第3の実
施例を示す概略フロー図。
FIG. 6 is a schematic flow chart showing a third embodiment of the fuel cell power plant according to the present invention.

【図7】従来の燃料電池発電プラントを示す概略フロー
図。
FIG. 7 is a schematic flow diagram showing a conventional fuel cell power plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池本体 2 改質器 3 高温一酸化炭素変成器 4 低温一酸化炭素変成器 5 水分分離機能を有する熱交換機 6 タービン圧縮機 10 原料ガス 11 改質ガス 12 電池燃料ガス 14 圧縮機 15 電池空気 21 改質器バーナ 22 プラント排ガス 24 タービン 27 補助バーナ燃焼用空気 30 プラント排ガス系統 31 プラント排ガス分岐系統 32 昇圧ブロア(送気手段) 33 エゼクタ(送気手段) 34,35,36,37,38 改質ガス分岐系統 A 改質ガス系 B 空気系 C プラント排ガス系 1 Fuel cell main body 2 Reformer 3 High temperature carbon monoxide shifter 4 Low temperature carbon monoxide shifter 5 Heat exchanger having water separation function 6 Turbine compressor 10 Raw material gas 11 Reformed gas 12 Battery fuel gas 14 Compressor 15 Battery Air 21 Reformer burner 22 Plant exhaust gas 24 Turbine 27 Auxiliary burner combustion air 30 Plant exhaust gas system 31 Plant exhaust gas branch system 32 Booster blower (air supply means) 33 Ejector (air supply means) 34, 35, 36, 37, 38 Reformed gas branch system A Reformed gas system B Air system C Plant exhaust system

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラント排ガスの熱エネルギーによって
駆動されるタービン圧縮機と、このプラント排ガスの熱
エネルギーだけでは前記タービン圧縮機を駆動するため
に必要な熱エネルギーが賄えない時に不足する熱エネル
ギーを前記タービン圧縮機に補給する補助バーナとを具
備する燃料電池発電プラントにおいて、前記プラント排
ガスの全部または一部を補助バーナ燃焼用空気に混合さ
せるプラント排ガス分岐系統を備えたことを特徴とする
燃料電池発電プラント。
1. A turbine compressor driven by the thermal energy of a plant exhaust gas, and a thermal energy shortage when the thermal energy required to drive the turbine compressor cannot be covered only by the thermal energy of the plant exhaust gas. In a fuel cell power plant including an auxiliary burner for supplying the turbine compressor, a fuel cell comprising a plant exhaust gas branching system for mixing all or part of the plant exhaust gas with auxiliary burner combustion air. Power plant.
【請求項2】 前記プラント排ガス分岐系統内に、前記
補助バーナ燃焼用空気に前記プラント排ガスを強制的に
混合させる送気手段を介装したことを特徴とする請求項
1記載の燃料電池発電プラント。
2. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein an air supply unit for forcibly mixing the auxiliary burner combustion air with the plant exhaust gas is provided in the plant exhaust gas branching system. ..
【請求項3】 プラント排ガスの熱エネルギーによって
駆動されるタービン圧縮機と、このプラント排ガスの熱
エネルギーだけでは前記タービン圧縮機を駆動するため
に必要な熱エネルギーが賄えない時に不足する熱エネル
ギーを前記タービン圧縮機に補給する補助バーナとを具
備する燃料電池発電プラントにおいて原燃料を改質して
燃料電池本体の燃料極に供給する改質ガス系を設ける一
方、この改質ガス系の水分分離前の改質ガスを前記補助
バーナに導く改質ガス分岐系統を備えたことを特徴とす
る燃料電池発電プラント。
3. A turbine compressor driven by the thermal energy of the plant exhaust gas, and a thermal energy shortage when the thermal energy required to drive the turbine compressor cannot be covered by the thermal energy of the plant exhaust gas alone. In a fuel cell power plant equipped with an auxiliary burner for replenishing the turbine compressor, a reformed gas system for reforming raw fuel and supplying it to a fuel electrode of a fuel cell body is provided, while water separation of the reformed gas system is performed. A fuel cell power plant comprising a reformed gas branch system for guiding the former reformed gas to the auxiliary burner.
【請求項4】 プラント排ガスの熱エネルギーによって
駆動されるタービン圧縮機と、このプラント排ガスの熱
エネルギーだけでは前記タービン圧縮機を駆動するため
に必要な熱エネルギーが賄えない時に不足する熱エネル
ギーを前記タービン圧縮機に補給する補助バーナとを具
備する燃料電池発電プラントにおいて、原燃料を改質し
て燃料電池本体の燃料極に供給する改質ガス系を設ける
一方、前記プラント排ガスの全部または一部を補助バー
ナ燃焼用空気に混合させるプラント排ガス分岐系統と、
前記改質ガス系の水分分離前の改質ガスを前記補助バー
ナに導く改質ガス分岐系統とを備えたことを特徴とする
燃料電池発電プラント。
4. A turbine compressor driven by the thermal energy of plant exhaust gas, and a thermal energy shortage when the thermal energy required to drive the turbine compressor cannot be covered only by the thermal energy of this plant exhaust gas. In a fuel cell power plant including an auxiliary burner for replenishing the turbine compressor, a reformed gas system that reforms raw fuel and supplies it to a fuel electrode of a fuel cell main body is provided, while all or one of the plant exhaust gas is provided. A plant exhaust gas branching system that mixes a part with auxiliary burner combustion air,
A reformed gas branching system for guiding the reformed gas before water separation of the reformed gas system to the auxiliary burner, a fuel cell power plant.
【請求項5】 前記プラント排ガス分岐系統内に、前記
補助バーナ燃焼用空気に前記プラント排ガスを強制的に
混合させる送気手段を介装したことを特徴とする請求項
4記載の燃料電池発電プラント。
5. The fuel cell power plant according to claim 4, wherein an air supply means for forcibly mixing the plant exhaust gas with the auxiliary burner combustion air is provided in the plant exhaust gas branch system. ..
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013530815A (en) * 2010-04-30 2013-08-01 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method for reducing CO2 emission in combustion flow and industrial plant using the same

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