JPH05217593A - Fuel cell power generation plant - Google Patents
Fuel cell power generation plantInfo
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- JPH05217593A JPH05217593A JP4016914A JP1691492A JPH05217593A JP H05217593 A JPH05217593 A JP H05217593A JP 4016914 A JP4016914 A JP 4016914A JP 1691492 A JP1691492 A JP 1691492A JP H05217593 A JPH05217593 A JP H05217593A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、燃料極の燃料ガスと酸
化剤極の酸素の電気化学反応により電気エネルギーを発
生する燃料電池発電プラントに係り、特に燃料極と酸化
剤極を収納する格納容器のパージガスとして酸化剤極の
排ガスを利用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 plant for generating electric energy by an electrochemical reaction between fuel gas at a fuel electrode and oxygen at an oxidant electrode, and more particularly to a storage for housing the fuel electrode and the oxidant electrode. The present invention relates to a fuel cell power plant that uses exhaust gas from an oxidizer electrode as a purge gas for a container.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に燃料電池は、図６に示すように、
燃料極１、酸化剤極２、およびその間に配置される電解
質マトリックスから構成される。そして、これらは周囲
環境から隔離するために通常格納容器３に収納されてい
る。燃料極１には天然ガスなどの原燃料から生成される
水素に代表される燃料ガスが燃料ガス導入管４を通して
供給され、一方酸化剤極２には酸化剤導入管５を通して
空気などの酸化剤ガスが供給される。これら燃料ガスと
酸化剤ガスは燃料電池内で電気化学反応を行った後、そ
れぞれ燃料排ガスと酸化剤排ガスとして燃料極排出管６
と酸化剤極排出管７によって排出される。また、格納容
器３には、不活性ガス供給源８から供給弁９によりパー
ジガス導入管１０を通して窒素などの不活性ガスがパ−
ジガスとして供給され、パ−ジガス排出管１１を通って
格納容器３から排出される。2. Description of the Related Art Generally, a fuel cell is constructed as shown in FIG.
It is composed of a fuel electrode 1, an oxidant electrode 2, and an electrolyte matrix arranged therebetween. Then, these are usually housed in the storage container 3 in order to isolate them from the surrounding environment. A fuel gas represented by hydrogen generated from a raw fuel such as natural gas is supplied to the fuel electrode 1 through a fuel gas introduction pipe 4, while an oxidant such as air is supplied to the oxidizer electrode 2 through an oxidant introduction pipe 5. Gas is supplied. After these fuel gas and oxidant gas undergo an electrochemical reaction in the fuel cell, the fuel electrode exhaust pipe 6 is used as fuel exhaust gas and oxidant exhaust gas, respectively.
And the oxidant electrode discharge pipe 7. Further, in the storage container 3, an inert gas such as nitrogen is purged from the inert gas supply source 8 through the purge gas introduction pipe 10 by the supply valve 9.
It is supplied as digas and discharged from the storage container 3 through the purge gas discharge pipe 11.
【０００３】通常燃料電池の燃料極１および酸化剤極２
には十分なガスシ−ル性を持たせているが、長期運転に
よる経年変化などの要因によりこれら２つの極１、２内
のガスが格納容器内に漏出あるいは滞留して、不測の燃
焼反応などの予期せぬ危険が生じる恐れがある。このた
めに格納容器３は窒素などの不活性ガスによりパージさ
れ、主として燃料極１からの燃料ガスの漏出を防ぐため
に、内部の燃料極１などに対し高圧に維持されている
（以下、格納容器のパージガスを単にパージガスと記
す）。ここで格納容器のパージに窒素などの不活性ガス
を使用するのは、水素ガス等燃料ガスとの反応性が乏し
く安全性の観点から好ましいためである。A fuel electrode 1 and an oxidizer electrode 2 of a normal fuel cell
Has a sufficient gas sealability, but due to factors such as aging due to long-term operation, the gas in these two poles 1 and 2 leaks or stays in the containment vessel, causing unexpected combustion reactions, etc. Unexpected danger of may occur. For this reason, the containment vessel 3 is purged with an inert gas such as nitrogen, and is mainly maintained at a high pressure with respect to the internal fuel electrode 1 and the like in order to prevent leakage of the fuel gas from the fuel electrode 1 (hereinafter, the containment vessel). The purge gas in (1) is simply referred to as the purge gas). The use of an inert gas such as nitrogen for purging the storage container is preferable because it has low reactivity with a fuel gas such as hydrogen gas and is safe.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな窒素ガスをパージガスとして用いる従来の燃料電池
発電プラントでは、格納容器内のパージガスは内部の燃
料極などに対し高圧に維持しつつ、ガスの滞留を防ぐた
めに流れを作る必要があるため、大量の窒素ガスを必要
とし、このような大量の窒素ガスを高圧ガスとして、ま
たは極低温液体として貯蔵することは容易でなく、さら
に大量の窒素などの不活性ガスを使用することは経済的
に問題があった。However, in the conventional fuel cell power generation plant using such nitrogen gas as the purge gas, the purge gas in the containment vessel is kept at a high pressure with respect to the internal fuel electrode and the like, and the gas is accumulated. A large amount of nitrogen gas is required because it is necessary to create a flow to prevent such a large amount of nitrogen gas, and it is not easy to store such a large amount of nitrogen gas as a high-pressure gas or as a cryogenic liquid. The use of inert gas was economically problematic.
【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、格納容器へのパージガスに
予め貯蔵した窒素などの不活性ガスを用いず、燃料電池
発電プラント内部で発生するガスを加工することによっ
て代用し、経済性に優れ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 order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is generated inside a fuel cell power plant without using an inert gas such as nitrogen stored in advance as a purge gas in a containment vessel. An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation plant which is substituted by processing gas and has excellent economical efficiency.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、格納容器内に収納された燃料極と酸化剤極
にそれぞれ燃料ガスと酸化剤ガスを導入し電気化学反応
により電気エネルギーを発生する燃料電池を備えた燃料
電池発電プラントにおいて、酸化剤極の排出管に接続さ
れる分岐配管と、この分岐配管を介して酸化剤極の排出
ガスを導入し酸素含有量が所定値以下のガスを生成する
酸化剤排ガス処理装置と、この酸化剤排ガス処理装置に
よって生成されたガスをパージガスとして格納容器に供
給するパージガス供給配管と、酸化剤極の排出管から排
出ガスを取込み酸化剤排ガス処理装置で生成されたガス
をパージガスとして格納容器に送込むためのブロワとを
具備するパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けた
ことを特徴とする。The present invention achieves the above object.
In order to protect the fuel electrode and oxidizer electrode
Electrochemical reaction by introducing fuel gas and oxidant gas into
Fuel with a fuel cell that generates electrical energy by
In a battery power plant, connect it to the oxidizer electrode discharge pipe.
And the discharge of the oxidizer electrode through this branch pipe.
Introduce gas to generate gas with oxygen content below a specified value
Oxidizer exhaust gas treatment equipment and this oxidant exhaust gas treatment equipment
The generated gas is supplied to the containment vessel as a purge gas.
Exhaust gas is supplied from the purge gas supply pipe for supply and the exhaust pipe of the oxidizer electrode.
Gas generated by the oxidant exhaust gas treatment device
And a blower for sending
An oxidant exhaust gas treatment line for purge gas was installed
It is characterized by
【０００７】上記構成において、酸化剤排ガス処理装置
として、酸素吸着剤、酸素透過膜、酸素分離膜などによ
り酸素を他成分と分離する酸素分離装置、または酸素と
反応する化学反応剤により酸素を消費する酸化反応装置
などの酸素除去装置を用い、酸化剤排ガスの酸素を所定
値以下に低減または除去したガスをパージガスとして供
給する。In the above structure, the oxidant exhaust gas treatment device consumes oxygen by an oxygen adsorbent, an oxygen permeable membrane, an oxygen separation membrane that separates oxygen from other components, or a chemical reaction agent that reacts with oxygen. An oxygen removal device such as an oxidation reaction device is used to supply a gas in which oxygen in the oxidant exhaust gas is reduced or removed to a predetermined value or less as a purge gas.
【０００８】または、酸化剤排ガス処理装置として、窒
素吸着剤、窒素透過膜、窒素分離膜などにより窒素を他
成分と分離する窒素分離回収装置を用い、酸化剤排ガス
中の窒素を抽出してパージガスとして供給する。Alternatively, as the oxidant exhaust gas treatment device, a nitrogen separation / recovery device that separates nitrogen from other components by a nitrogen adsorbent, a nitrogen permeable membrane, a nitrogen separation membrane, etc. is used, and nitrogen in the oxidant exhaust gas is extracted and purge gas Supply as.
【０００９】または、酸化剤排ガス処理装置として、酸
化剤排ガスの酸素により別途供給される燃料を燃焼する
燃焼装置を用い、この燃焼装置からの排ガスをパージガ
スとして供給する。Alternatively, as the oxidant exhaust gas treatment device, a combustion device that burns a fuel separately supplied by oxygen of the oxidant exhaust gas is used, and the exhaust gas from this combustion device is supplied as a purge gas.
【００１０】[0010]
【作用】酸化剤ガスとして空気を用いた場合、酸化剤排
ガスは主に窒素と酸素であるが、この酸化剤排ガスは大
気中の空気に比べ酸素濃度が低く、パージガスとして酸
素成分を低減または除去する目的に適している。[Function] When air is used as the oxidant gas, the oxidant exhaust gas is mainly nitrogen and oxygen, but the oxygen concentration of the oxidant exhaust gas is lower than that of air in the atmosphere, and the oxygen component is reduced or removed as the purge gas. Suitable for the purpose.
【００１１】本発明では、酸化剤排ガス中の酸素成分を
低減または除去する酸素除去装置または酸化剤排ガス中
の窒素成分を取り出す窒素分離回収装置を設けることに
より、酸化剤排ガスから純窒素に近いパージガスが逐次
得られる。また、酸化剤排ガスを用いて燃料を燃焼させ
る燃焼装置を設けることにより、この燃焼によって発生
する燃焼生成ガスおよび酸素成分を低減または除去され
た酸化剤排ガスからなるパージガスが得られる。この燃
焼排ガス中には燃焼生成ガスと一部の未反応燃料成分が
含まれるが、燃料極から漏出するガスと反応しない成分
であればパージガスとして使用してもほとんど問題がな
い。According to the present invention, an oxygen removing device for reducing or removing the oxygen component in the oxidant exhaust gas or a nitrogen separating / recovering device for extracting the nitrogen component in the oxidant exhaust gas is provided so that the purge gas close to pure nitrogen is discharged from the oxidant exhaust gas. Is obtained sequentially. Further, by providing the combustion device that burns the fuel using the oxidant exhaust gas, the purge gas including the combustion product gas generated by this combustion and the oxidant exhaust gas in which the oxygen component is reduced or removed can be obtained. Although the combustion exhaust gas and a part of unreacted fuel components are contained in this combustion exhaust gas, there is almost no problem even if it is used as a purge gas as long as it is a component that does not react with the gas leaking from the fuel electrode.
【００１２】このようにして、酸化剤排ガスを処理して
得られる実質的に酸素を含まないガスを格納容器にパー
ジすることにより、従来における窒素ガスの大量貯蔵、
使用という問題が解決される。In this manner, by purging the storage container with the gas substantially free of oxygen obtained by treating the oxidant exhaust gas, the conventional large-scale storage of nitrogen gas,
The problem of use is solved.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。なお、全図面において共通する部分は同一の符号
を付し、重複する説明は省略する。 実施例１ 図１は本発明の第１実施例を示す図である。本実施例で
は、酸化剤極排出管７から分岐して格納容器３に至る分
岐配管２１と、この分岐配管２１に接続され酸化剤排ガ
スを導入して酸化剤排ガス中の酸素成分を所定値以下に
低減または除去してパージガス供給配管２３に排出する
酸素除去装置２２と、酸素除去装置２２を経た排ガスを
昇圧し格納容器３にパージガスとして送入するブロワー
２４とからなるパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを
設けている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are given to common portions in all the drawings, and overlapping description will be omitted. First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a branch pipe 21 that branches from the oxidizer electrode discharge pipe 7 to the storage container 3, and an oxidant exhaust gas that is connected to the branch pipe 21 is introduced to adjust the oxygen component in the oxidizer exhaust gas to a predetermined value or less. Purge gas oxidant exhaust gas treatment line comprising an oxygen removal device 22 that reduces or removes the exhaust gas to the purge gas supply pipe 23 and a blower 24 that pressurizes the exhaust gas that has passed through the oxygen removal device 22 and sends it to the containment vessel 3 as purge gas. Is provided.
【００１４】次に本実施例のパージガス用酸化剤排ガス
処理ラインの作用を説明する。Next, the operation of the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas of this embodiment will be described.
【００１５】酸化剤極２から酸化剤極排出管７を通って
排出される酸化剤排ガスは、分岐配管２１により酸素除
去装置２２に導入され、酸素除去装置２２において酸素
成分のみ除去される。一般に酸化剤排ガスの成分は主に
窒素と酸素であるため、酸素除去装置２２により主に窒
素成分が残る。このように酸化剤排ガス中の酸素を低減
または除去された主に窒素からなるガスがブロワ２４に
よりパージガス供給配管２３を通って格納容器３へパー
ジガスとして供給される。ここで酸素除去装置２２とし
ては、例えば酸素吸着剤により酸素を吸着するものや、
酸素透過膜、酸素分離膜などにより酸素と他成分とを分
離するもの、さらには化学反応剤により酸素を消費する
ものなどが挙げられる。酸素除去装置２２が酸素を吸
着、分離するタイプの場合、回収された酸素２５は、例
えば酸化剤極２への供給やプラント内の燃焼部の酸化剤
として使われたり、また他用途のために貯蔵されたり、
あるいは大気中に放出されたりする。The oxidant exhaust gas discharged from the oxidant electrode 2 through the oxidant electrode discharge pipe 7 is introduced into the oxygen removing device 22 by the branch pipe 21 and only the oxygen component is removed in the oxygen removing device 22. Generally, the components of the oxidant exhaust gas are mainly nitrogen and oxygen, so that the oxygen removal device 22 mainly leaves the nitrogen components. In this way, the gas mainly composed of nitrogen, from which oxygen in the oxidant exhaust gas has been reduced or removed, is supplied as purge gas to the storage container 3 through the purge gas supply pipe 23 by the blower 24. Here, as the oxygen removing device 22, for example, a device that adsorbs oxygen by an oxygen adsorbent,
Examples thereof include those that separate oxygen and other components with an oxygen permeable membrane, oxygen separation membrane, etc., and those that consume oxygen with a chemical reactant. When the oxygen removing device 22 is of a type that adsorbs and separates oxygen, the recovered oxygen 25 is used, for example, as a supply to the oxidant electrode 2 or as an oxidant in the combustion part in the plant, or for other purposes. Stored,
Or it may be released into the atmosphere.
【００１６】このように本実施例では、酸化剤排ガスの
一部を酸素除去装置２２に導入し、ここで酸化剤排ガス
中の酸素成分を低減または除去することにより、格納容
器３のパージガスとして十分使用することができるガス
が逐次生成されるため、従来のように窒素などの不活性
ガスを予め貯蔵しておく必要がなく経済性に優れた燃料
電池発電プラントを提供することが可能となる。As described above, in this embodiment, a part of the oxidant exhaust gas is introduced into the oxygen removing device 22, where the oxygen component in the oxidant exhaust gas is reduced or removed, whereby the purge gas for the storage container 3 is sufficiently removed. Since a usable gas is sequentially generated, it is possible to provide a fuel cell power generation plant excellent in economical efficiency, which does not need to store an inert gas such as nitrogen in advance as in the conventional case.
【００１７】実施例２ 図２は本発明の第２実施例を示す図である。本実施例で
は、パージガス用酸化剤排ガス処理ラインに第１実施例
における酸素除去装置２２の代わりに窒素分離回収装置
３１を配置している。Embodiment 2 FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a nitrogen separation / recovery device 31 is arranged in the purge gas oxidant exhaust gas treatment line instead of the oxygen removal device 22 in the first embodiment.
【００１８】次に本実施例のパージガス用酸化剤排ガス
処理ラインの作用を説明する。Next, the operation of the purge gas oxidant exhaust gas treatment line of this embodiment will be described.
【００１９】主に窒素と酸素からなる酸化剤排ガスの一
部が分岐配管２２を通って窒素分離回収装置３１に導入
され、ここで窒素とその他の成分である酸素の２成分に
分離される。このうち窒素分離回収装置３１により分離
された窒素ガスがブロワー２４によりバージガスとして
パージガス供給配管２３を通って格納容器３へ供給され
る。一方、窒素分離回収装置３１で窒素と分離された残
りの成分３２（主に酸素）は、例えば酸化剤極２への供
給やプラント内の燃焼部の酸化剤として使われたり、ま
た他用途のために貯蔵されたり、あるいは大気中に放出
されたりする。ここで窒素分離回収装置３１は、例えば
窒素を吸着する窒素吸着剤や、窒素透過膜、窒素分離膜
などにより窒素と他成分とを分離する装置である。A part of the oxidant exhaust gas mainly composed of nitrogen and oxygen is introduced into the nitrogen separation / recovery device 31 through the branch pipe 22 and is separated into two components of nitrogen and oxygen which are other components. Of these, the nitrogen gas separated by the nitrogen separation / collection device 31 is supplied to the storage container 3 by the blower 24 as the barge gas through the purge gas supply pipe 23. On the other hand, the remaining component 32 (mainly oxygen) separated from nitrogen by the nitrogen separation / recovery device 31 is used, for example, as a supply to the oxidizer electrode 2 or as an oxidizer in the combustion part in the plant, or for other purposes. It is stored for storage or released into the atmosphere. Here, the nitrogen separation / recovery device 31 is a device that separates nitrogen and other components by a nitrogen adsorbent that adsorbs nitrogen, a nitrogen permeable membrane, a nitrogen separation membrane, or the like.
【００２０】このように本実施例では、酸化剤排ガスの
一部を窒素分離回収装置３１に導入し、ここで窒素ガス
のみ分離回収してパージガスとして格納容器３に逐次供
給する構成となっているため、従来のように窒素などの
不活性ガスを予め貯蔵しておく必要がなく経済性に優れ
た燃料電池発電プラントを提供することが可能となる。As described above, in this embodiment, a part of the oxidant exhaust gas is introduced into the nitrogen separating and recovering device 31, where only the nitrogen gas is separated and recovered and sequentially supplied to the storage container 3 as the purge gas. Therefore, it is possible to provide a fuel cell power generation plant excellent in economic efficiency, which does not need to store an inert gas such as nitrogen in advance as in the conventional case.
【００２１】実施例３ 図３は本発明の第３実施例を示す図である。本実施例で
は、酸化剤排ガスの一部を酸化剤として触媒燃焼装置４
１に導入し、別途触媒燃焼装置４１に供給される燃焼用
燃料ガス４２を燃焼して排出される燃焼排ガスを冷却器
４３およびブロワー２４を介して格納容器３へ供給する
パージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けている。触
媒燃焼は、比較的低温でしかも燃焼排ガス中の酸素濃度
を極めて低く抑えることができるため、燃焼排ガスはパ
ージガスとして十分使用することができる。ここで触媒
燃焼装置４１への燃焼用燃料ガス４２は、例えば燃料極
１の排出ガス、燃料改質系の改質ガス、あるいは天然ガ
スや水素ガスなどを使用することができる。Third Embodiment FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the catalytic combustion device 4 uses a part of the oxidant exhaust gas as the oxidant.
1 and the combustion exhaust gas that is separately supplied to the catalytic combustion device 41 and burned and discharged from the combustion exhaust gas is supplied to the storage container 3 through the cooler 43 and the blower 24. Line is provided. Since the catalytic combustion can keep the oxygen concentration in the combustion exhaust gas to be extremely low at a relatively low temperature, the combustion exhaust gas can be sufficiently used as a purge gas. Here, as the combustion fuel gas 42 to the catalytic combustion device 41, for example, exhaust gas of the fuel electrode 1, reformed gas of the fuel reforming system, natural gas, hydrogen gas, or the like can be used.
【００２２】次に本実施例のパージガス用酸化剤排ガス
処理ラインの作用を説明する。Next, the operation of the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas of this embodiment will be described.
【００２３】酸化剤排ガスの一部を触媒燃焼装置４１に
導入し、燃焼用燃料ガス４２を酸化剤排ガス中の酸素に
より触媒燃焼させることによって、その燃焼排ガスは酸
化剤排ガス中の窒素および燃焼生成物の二酸化炭素を主
成分とした不活性なガスとなる。一般に触媒燃焼装置４
１から排出される燃焼排ガスの温度は燃料電池の運転温
度よりはるかに高いため、燃焼排ガスは冷却器４３で適
切な温度レベルまで冷却されたのち、ブロワー２４によ
り昇圧されて格納容器３へパージガスとして供給され
る。ここで図示していないが、燃焼用燃料ガス４２の流
量設定値は、例えば負荷や電池電流、触媒燃焼装置４１
に供給される酸化剤排ガスの流量や酸素濃度などによっ
て適切なレベルに設定される。また、仮に燃焼排ガス中
の未燃成分や酸素濃度が予め設定した基準値より高くな
った場合には、燃焼排ガスによる格納容器３へのパージ
を停止し他の窒素などの不活性ガスによるパージに切り
替えるか、もしくは外部から窒素などの不活性ガスを注
入し、基準値を超えないように未燃成分もしくは酸素濃
度を抑えてパージを継続するなどの対処を行うことがで
きるように構成しておくことも容易に実現可能である。A part of the oxidant exhaust gas is introduced into the catalytic combustion device 41, and the combustion fuel gas 42 is catalytically combusted with oxygen in the oxidant exhaust gas, whereby the combustion exhaust gas is nitrogen and combustion produced in the oxidant exhaust gas. It becomes an inert gas whose main component is carbon dioxide. Catalytic combustion device 4 in general
Since the temperature of the combustion exhaust gas discharged from No. 1 is much higher than the operating temperature of the fuel cell, the combustion exhaust gas is cooled to an appropriate temperature level by the cooler 43 and then boosted by the blower 24 to the containment vessel 3 as a purge gas. Supplied. Although not shown here, the flow rate set value of the combustion fuel gas 42 may be, for example, the load, the battery current, or the catalytic combustion device 41.
It is set to an appropriate level according to the flow rate of the exhaust gas of the oxidant supplied to the air and the oxygen concentration. Further, if the unburned components and oxygen concentration in the combustion exhaust gas become higher than the preset reference value, the purging of the containment vessel 3 by the combustion exhaust gas is stopped and the purging by other inert gas such as nitrogen is performed. It is configured so that it is possible to take measures such as switching or injecting an inert gas such as nitrogen from the outside to suppress unburned components or oxygen concentration so as not to exceed the reference value and continue purging. It can also be easily realized.
【００２４】このように本実施例では、酸化剤排ガスの
一部を触媒燃焼装置４１に供給し、これと燃焼用燃料ガ
ス４２とで触媒燃焼させて、得られる燃焼排ガスを冷却
器４３およびブロワー２４を介して格納容器３へのパー
ジガスとして使用するため、窒素などの不活性ガスを予
め大量に準備しておく必要がなくなる。また、仮に触媒
燃焼装置４１から排出される燃焼排ガス中の未燃成分や
酸素濃度が基準値より高くなった場合にも、外部からの
少量の窒素などの不活性ガス供給などで十分に対応でき
る。As described above, in this embodiment, a part of the oxidant exhaust gas is supplied to the catalytic combustion device 41, and the combustion gas and the combustion fuel gas 42 are catalytically combusted, and the resulting combustion exhaust gas is cooled by the cooler 43 and the blower. Since it is used as a purge gas to the storage container 3 via 24, it is not necessary to prepare a large amount of inert gas such as nitrogen in advance. Further, even if the unburned components or oxygen concentration in the combustion exhaust gas discharged from the catalytic combustion device 41 becomes higher than the reference value, a small amount of inert gas such as nitrogen from the outside can be sufficiently supplied. ..
【００２５】したがって、大容量な不活性ガス貯蔵設備
を設ける必要がなく経済性に優れた燃料電池発電プラン
トを提供することが可能となる。Therefore, it is possible to provide a fuel cell power generation plant excellent in economy without the need to provide a large capacity inert gas storage facility.
【００２６】実施例４ 本実施例は、上記実施例のパージガス用酸化剤排ガス処
理ラインに、酸化剤排ガス中の水分を除去または低減す
る凝縮器５１を設けた構成である。Embodiment 4 In this embodiment, the purging gas oxidant exhaust gas treatment line of the above embodiment is provided with a condenser 51 for removing or reducing water in the oxidant exhaust gas.
【００２７】この目的は酸化剤排ガスを処理する酸素除
去装置２２、窒素分離回収装置３１、触媒燃焼装置４１
などの手段の反応促進と、配管内の水分凝縮を防ぐこと
にある。図１の構成のパージガス用酸化剤排ガス処理ラ
インに凝縮器５１を配置した例を図４に示す。なお、酸
化剤極２の排出ガスラインに予め水分除去用の凝縮器を
持つプラントでは、その凝縮器の出口からパージガス用
酸化剤排ガス処理ラインを分岐することによって本実施
例の目的は達成される。For this purpose, an oxygen removing device 22 for treating the oxidant exhaust gas, a nitrogen separating and recovering device 31, a catalytic combustion device 41
It is to promote the reaction of such means and prevent the condensation of water in the piping. FIG. 4 shows an example in which the condenser 51 is arranged in the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas having the configuration of FIG. In a plant having a condenser for removing water in advance in the exhaust gas line of the oxidizer electrode 2, the object of the present embodiment is achieved by branching the purge gas oxidizer exhaust gas treatment line from the outlet of the condenser. ..
【００２８】なお、上記実施例ではパージガス用酸化剤
排ガス処理ラインにおけるブロワ２４をパージガス供給
配管２３に設置しているが、酸化剤極２の空気流量を調
節する目的で酸化剤極リサイクルラインを有する燃料電
池発電プラントでは、酸化剤極リサイクルライン上にブ
ロワーが設置されており、この場合には、酸化剤極リサ
イクルラインのブロワーとパージガス用酸化剤排ガス処
理ラインのブロワを共有させることもできる。図５は、
図１のパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けたプ
ラントにおいて、酸化剤極リサイクルブロワーを共有し
た例を示すものである。図中、６１が酸化剤極リサイク
ルブロワー、６２が酸化剤極リサイクルラインである。
また、図２から図４の実施例に対しても同様のことが可
能である。Although the blower 24 in the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas is installed in the purge gas supply pipe 23 in the above embodiment, it has an oxidant electrode recycle line for the purpose of adjusting the air flow rate of the oxidant electrode 2. In the fuel cell power plant, a blower is installed on the oxidant electrode recycling line, and in this case, the blower of the oxidant electrode recycling line and the blower of the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas can be shared. Figure 5
FIG. 2 shows an example in which an oxidant electrode recycle blower is shared in a plant provided with the purge gas oxidant exhaust gas treatment line of FIG. 1. In the figure, 61 is an oxidant electrode recycle blower, and 62 is an oxidant electrode recycle line.
The same can be applied to the embodiments of FIGS. 2 to 4.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明しように、本発明によれば、酸
化剤排ガス中の酸素成分を低減または除去する手段を設
け、少なくとも一部が酸素成分を低減または除去された
酸化剤排ガスから成るパージガスを格納容器内に導入す
るパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けことによ
り、格納容器へのパージのための窒素などの不活性ガス
を大量に貯蔵、使用する必要がなくなり、経済性の優れ
た燃料電池発電プラントを提供することができる。As described above, according to the present invention, means for reducing or removing the oxygen component in the oxidant exhaust gas is provided, and at least a part of the purge gas is the oxidant exhaust gas in which the oxygen component is reduced or removed. By providing an oxidant exhaust gas treatment line for the purge gas that introduces the waste gas into the containment vessel, it is not necessary to store and use a large amount of inert gas such as nitrogen for purging into the containment vessel, which is an economical fuel. A battery power plant can be provided.
【図１】本発明の燃料電池発電プラントの第１実施例を
示す配管系統図である。FIG. 1 is a piping system diagram showing a first embodiment of a fuel cell power plant according to the present invention.
【図２】本発明の燃料電池発電プラントの第２実施例を
示す配管系統図である。FIG. 2 is a piping system diagram showing a second embodiment of the fuel cell power plant of the present invention.
【図３】本発明の燃料電池発電プラントの第３実施例を
示す配管系統図である。FIG. 3 is a piping system diagram showing a third embodiment of the fuel cell power plant of the present invention.
【図４】本発明の燃料電池発電プラントの第４実施例を
示す配管系統図である。FIG. 4 is a piping system diagram showing a fourth embodiment of the fuel cell power plant of the present invention.
【図５】酸化剤極リサイクルラインを有する燃料電池発
電プラントにおける本発明の一実施例を示す配管系統図
である。FIG. 5 is a piping system diagram showing an embodiment of the present invention in a fuel cell power plant having an oxidizer electrode recycling line.
【図６】従来例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional example.
３………格納容器 ７………酸化剤極排出管 ２１………分岐配管 ２２………酸素除去装置 ２３………パージガス供給配管 ２４………ブロワー ３１………窒素分離回収装置 ４１………触媒燃焼装置 ４２………燃焼用燃料ガス ４３………冷却器 ５１………凝縮器 ６１………酸化剤極リサイクルブロワー ６２………酸化剤極リサイクルライン 3 ………… Container 7 ………… Oxidizer electrode discharge pipe 21 ………… Branch pipe 22 ………… Oxygen removal device 23 ………… Purge gas supply pipe 24 ………… Blower 31 ………… Nitrogen separation and recovery device 41… ...... Catalytic combustion device 42 ………… Combustion fuel gas 43 ………… Cooler 51 ………… Condenser 61 ………… Oxidizer electrode recycling blower 62 ………… Oxidant electrode recycling line
Claims (5)
極にそれぞれ燃料ガスと酸化剤ガスを導入し電気化学反
応により電気エネルギーを発生する燃料電池を備えた燃
料電池発電プラントにおいて、 前記酸化剤極の排出管に接続される分岐配管と、 この分岐配管を介して前記酸化剤極の排出ガスを導入し
酸素含有量が所定値以下のガスを生成する酸化剤排ガス
処理装置と、 この酸化剤排ガス処理装置によって生成されたガスをパ
ージガスとして前記格納容器に供給するパージガス供給
配管と、 前記酸化剤極の排出管から前記酸化剤極の排出ガスを取
込み前記酸化剤排ガス処理装置で生成されたガスをパー
ジガスとして前記格納容器に送込むためのブロワとを具
備するパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けたこ
とを特徴とする燃料電池発電プラント。1. A fuel cell power plant comprising a fuel cell for introducing a fuel gas and an oxidant gas into a fuel electrode and an oxidant electrode, respectively, contained in a containment vessel to generate electric energy by an electrochemical reaction, A branch pipe connected to the discharge pipe of the oxidant electrode, and an oxidant exhaust gas treatment device that introduces the exhaust gas of the oxidizer electrode through the branch pipe to generate a gas having an oxygen content of a predetermined value or less, A purge gas supply pipe that supplies the gas generated by the oxidant exhaust gas treatment device to the storage container as a purge gas, and an exhaust gas of the oxidant electrode is taken in from the exhaust pipe of the oxidant electrode and generated by the oxidant exhaust gas treatment device. A fuel cell, characterized in that an oxidant exhaust gas treatment line for purge gas, which is provided with a blower for sending the generated gas as purge gas to the storage container, is provided. Power plant.
おいて、前記酸化剤排ガス処理装置は酸素除去装置であ
り、生成されるパージガスは前記酸化剤極の排出ガス中
の酸素成分が低減または除去された成分からなることを
特徴とする燃料電池発電プラント。2. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the oxidant exhaust gas treatment device is an oxygen removing device, and the generated purge gas is one in which oxygen components in exhaust gas from the oxidant electrode are reduced or removed. A fuel cell power plant characterized by comprising the following components.
おいて、前記酸化剤排ガス処理装置は窒素分離回収装置
であり、生成されるパージガスは窒素ガスであることを
特徴とする燃料電池発電プラント。3. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the oxidant exhaust gas treatment device is a nitrogen separation / recovery device, and the generated purge gas is nitrogen gas.
おいて、前記酸化剤排ガス処理装置は前記酸化剤極の排
出ガスを酸化剤として用い別途供給される燃料を燃焼す
る燃焼装置であり、生成されるパージガスは酸素含有量
が所定値以下の燃焼排ガスであることを特徴とする燃料
電池発電プラント。4. The fuel cell power generation plant according to claim 1, wherein the oxidant exhaust gas treatment device is a combustion device that burns a separately supplied fuel using the exhaust gas of the oxidant electrode as an oxidant, and is generated. The fuel cell power plant, wherein the purge gas is combustion exhaust gas having an oxygen content of a predetermined value or less.
料電池発電プラントにおいて、前記パージガス用酸化剤
排ガス処理ラインはさらに前記酸化剤極の排出ガス中の
水分を低減するための凝縮器を具備することを特徴とす
る燃料電池発電プラント。5. The fuel cell power plant according to any one of claims 1 to 4, wherein the purge gas oxidant exhaust gas treatment line further includes a condenser for reducing moisture in exhaust gas from the oxidizer electrode. A fuel cell power plant comprising:
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