JPH05234609A - 燃料電池発電設備の起動方法 - Google Patents
燃料電池発電設備の起動方法Info
- Publication number
- JPH05234609A JPH05234609A JP4031730A JP3173092A JPH05234609A JP H05234609 A JPH05234609 A JP H05234609A JP 4031730 A JP4031730 A JP 4031730A JP 3173092 A JP3173092 A JP 3173092A JP H05234609 A JPH05234609 A JP H05234609A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- cooling water
- pressure compressor
- time
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 燃料電池の空気極の空気極に圧縮空気を供給
する高圧・低圧２段のコンプレッサを起動する際に、両
コンプレッサの回転数上昇途中に、一定時間回転数を一
定に保持し、両コンプレッサの間に置かれたインターク
ーラの冷却水温度を上昇させる。 【効果】 インタークーラ内の結露を防止し、高圧コン
プレッサの損傷を防ぐ。
する高圧・低圧２段のコンプレッサを起動する際に、両
コンプレッサの回転数上昇途中に、一定時間回転数を一
定に保持し、両コンプレッサの間に置かれたインターク
ーラの冷却水温度を上昇させる。 【効果】 インタークーラ内の結露を防止し、高圧コン
プレッサの損傷を防ぐ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボコンプレッサと
インタークーラとを備えた燃料電池発電設備の起動方法
に関する。
インタークーラとを備えた燃料電池発電設備の起動方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を、図面を用いて以下に説明
する。図１において、低圧ターボコンプレッサ１、高圧
ターボコンプレッサ２は、各々、低圧コンプレッサ３及
び低圧タービン５、高圧コンプレッサ４及び高圧タービ
ン６から成り、それぞれシャフト７及び８にて接続され
ている。低圧コンプレッサ３により圧縮されて温度が上
昇した空気はインタークーラ９により冷却される。10は
補助バーナであり、高圧及び低圧タービン６，５の動力
すなわち高圧及び低圧コンプレッサ４，３を回す力が不
足した運転状態において高圧タービン６入口ガスの温度
を上昇させてターボコンプレッサ４，３の回転数を定格
値に維持する役割を果たす。インタークーラ９にて取り
去った熱は熱交換器11で系外に放出される。12及び13は
インタークーラ９の冷却水温度を制御する温度調節弁、
14は冷却水を循環させる冷却水ポンプである。
する。図１において、低圧ターボコンプレッサ１、高圧
ターボコンプレッサ２は、各々、低圧コンプレッサ３及
び低圧タービン５、高圧コンプレッサ４及び高圧タービ
ン６から成り、それぞれシャフト７及び８にて接続され
ている。低圧コンプレッサ３により圧縮されて温度が上
昇した空気はインタークーラ９により冷却される。10は
補助バーナであり、高圧及び低圧タービン６，５の動力
すなわち高圧及び低圧コンプレッサ４，３を回す力が不
足した運転状態において高圧タービン６入口ガスの温度
を上昇させてターボコンプレッサ４，３の回転数を定格
値に維持する役割を果たす。インタークーラ９にて取り
去った熱は熱交換器11で系外に放出される。12及び13は
インタークーラ９の冷却水温度を制御する温度調節弁、
14は冷却水を循環させる冷却水ポンプである。
【０００３】従来、ターボコンプレッサ３，４の起動の
際の回転数上昇は、補助バーナ10の燃料流量を決められ
た速度で増加することによりターボコンプレッサ３，４
を定格回転数で一気に上昇させることで行なっていた。
際の回転数上昇は、補助バーナ10の燃料流量を決められ
た速度で増加することによりターボコンプレッサ３，４
を定格回転数で一気に上昇させることで行なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の運転方法をとっ
た場合、次のような問題があった。すなわち、起動後間
もない状態では冷却水温度が気温と同じ場合が多く、低
圧コンプレッサ３にて圧縮され温度の上がった空気がイ
ンタークーラ９で冷されると、インタークーラ９内で結
露（ドレン）を生じ、水滴又はミストが高圧コンプレッ
サ４内に流入して高圧コンプレッサ４の羽根に衝突する
ということがあった。高圧コンプレッサ４は高速で回転
しているため、このような運転を長時間行なうと羽根の
損傷につながることが懸念される。
た場合、次のような問題があった。すなわち、起動後間
もない状態では冷却水温度が気温と同じ場合が多く、低
圧コンプレッサ３にて圧縮され温度の上がった空気がイ
ンタークーラ９で冷されると、インタークーラ９内で結
露（ドレン）を生じ、水滴又はミストが高圧コンプレッ
サ４内に流入して高圧コンプレッサ４の羽根に衝突する
ということがあった。高圧コンプレッサ４は高速で回転
しているため、このような運転を長時間行なうと羽根の
損傷につながることが懸念される。
【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、インタークーラ内での結露を防
止し、高圧コンプレッサの損傷を防止して、燃料電池発
電設備の信頼性を高める運転方法を確立することにあ
る。
のであり、その目的は、インタークーラ内での結露を防
止し、高圧コンプレッサの損傷を防止して、燃料電池発
電設備の信頼性を高める運転方法を確立することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための起動方法を図１を用いて説明すると以下の通りと
なる。 （１）冷却水ポンプ14を運転し冷却水を循環させる。
ための起動方法を図１を用いて説明すると以下の通りと
なる。 （１）冷却水ポンプ14を運転し冷却水を循環させる。
【０００７】（２）ターボコンプレッサを起動後、補助
バーナの燃料流量を増加してターボコンプレッサの回転
数を上昇させるが、回転数が定格まで上昇する前に補助
バーナの燃料流量増加を一旦停止させ冷却水の温度上昇
を待つ。
バーナの燃料流量を増加してターボコンプレッサの回転
数を上昇させるが、回転数が定格まで上昇する前に補助
バーナの燃料流量増加を一旦停止させ冷却水の温度上昇
を待つ。
【０００８】（３）冷却水の温度が空気側に結露を生じ
ない温度以上になったら、補助バーナの燃料流量増加を
再開し、ターボコンプレッサの回転数を定格値まで上昇
させる。
ない温度以上になったら、補助バーナの燃料流量増加を
再開し、ターボコンプレッサの回転数を定格値まで上昇
させる。
【０００９】
【作用】本発明によれば、低圧コンプレッサ出口の、温
度が上昇した空気でインタークーラ内及び冷却水配管内
の冷却水温度を上昇させることができるので、その後の
定格回転数までの再上昇過程においてもドレンの発生を
防止することができる。
度が上昇した空気でインタークーラ内及び冷却水配管内
の冷却水温度を上昇させることができるので、その後の
定格回転数までの再上昇過程においてもドレンの発生を
防止することができる。
【００１０】
【実施例】本発明による燃料電池発電設備の起動方法の
実施例を図１を参照しながら以下に説明する。まず、温
度調節弁12を閉、温度調節弁13を開として冷却水ポンプ
14を起動する。次に、ターボコンプレッサ１，２を起動
する。低圧ターボコンプレッサ１の回転数が、定格値ま
で上昇する途中の中間回転数で補助バーナ10に供給する
燃料流量の増加を一旦停止し、この状態で保持する。必
要な保持時間は大気の温度及び湿度、および燃料電池発
電設備の設計条件によって一様には決められないが、一
試算例によると図２に示す結果が得られる。即ち一例と
して気温30℃以下でドレンの発生を無くする運転を行な
うことを考えるなら、図２に示すＴの固定保持時間をも
った起動を行なえばよい。冷却水温度が結露しない温度
まで上昇した後は、温度調節弁12及び13を、正規の冷却
水温度コントロール状態に戻す。補助バーナの燃料流量
の再上昇を開始し、ターボコンプレッサ回転数を定格値
まで増加させる。
実施例を図１を参照しながら以下に説明する。まず、温
度調節弁12を閉、温度調節弁13を開として冷却水ポンプ
14を起動する。次に、ターボコンプレッサ１，２を起動
する。低圧ターボコンプレッサ１の回転数が、定格値ま
で上昇する途中の中間回転数で補助バーナ10に供給する
燃料流量の増加を一旦停止し、この状態で保持する。必
要な保持時間は大気の温度及び湿度、および燃料電池発
電設備の設計条件によって一様には決められないが、一
試算例によると図２に示す結果が得られる。即ち一例と
して気温30℃以下でドレンの発生を無くする運転を行な
うことを考えるなら、図２に示すＴの固定保持時間をも
った起動を行なえばよい。冷却水温度が結露しない温度
まで上昇した後は、温度調節弁12及び13を、正規の冷却
水温度コントロール状態に戻す。補助バーナの燃料流量
の再上昇を開始し、ターボコンプレッサ回転数を定格値
まで増加させる。
【００１１】上記実施例によれば、低圧コンプレッサ３
が中間回転数で保持されるので、低圧コンプレッサ出口
空気圧力も定格値より低く保持でき、インタークーラ内
の冷却水が気温と同じ状態でも空気がインタークーラ内
で結露を生ずることが避けられる。また、規定時間中間
回転数で保持した後は、インタークーラ内の冷却水温度
が、低圧コンプレッサ出口空気圧力が定格圧まで上昇し
ても結露を生じないレベルまで上昇しているので、水滴
又はミストが高圧コンプレッサ内に流入することは無
い。
が中間回転数で保持されるので、低圧コンプレッサ出口
空気圧力も定格値より低く保持でき、インタークーラ内
の冷却水が気温と同じ状態でも空気がインタークーラ内
で結露を生ずることが避けられる。また、規定時間中間
回転数で保持した後は、インタークーラ内の冷却水温度
が、低圧コンプレッサ出口空気圧力が定格圧まで上昇し
ても結露を生じないレベルまで上昇しているので、水滴
又はミストが高圧コンプレッサ内に流入することは無
い。
【００１２】上記実施例により、高圧コンプレッサ内へ
の水の流入が無くなるので、高圧コンプレッサの羽根損
傷の原因が除去でき、また高圧コンプレッサの寿命延長
にもつながる。
の水の流入が無くなるので、高圧コンプレッサの羽根損
傷の原因が除去でき、また高圧コンプレッサの寿命延長
にもつながる。
【００１３】上記実施例は、中間回転数保持時間を一定
値に固定した例であるが、図２に示す試算例によると、
必要保持時間は大気湿度によって大きく変化し、特に相
対湿度35％以下では中間回転数保持が無くても結露が生
じないことがわかる。このことより、中間回転数保持時
間の設定をコンプレッサ起動時の大気湿度の関数として
行なう運転を実施すれば、ドレンの発生を必要再短時間
で防止することができる。また図２の試算例が適用でき
る場合は、大気の相対湿度が35％以下の状況で中間回転
数保持を行なわなくてよいという判定を下し、これを運
転に反映すれば、無意味な中間回転数保持運転を回避す
ることができる。
値に固定した例であるが、図２に示す試算例によると、
必要保持時間は大気湿度によって大きく変化し、特に相
対湿度35％以下では中間回転数保持が無くても結露が生
じないことがわかる。このことより、中間回転数保持時
間の設定をコンプレッサ起動時の大気湿度の関数として
行なう運転を実施すれば、ドレンの発生を必要再短時間
で防止することができる。また図２の試算例が適用でき
る場合は、大気の相対湿度が35％以下の状況で中間回転
数保持を行なわなくてよいという判定を下し、これを運
転に反映すれば、無意味な中間回転数保持運転を回避す
ることができる。
【００１４】前記２つの実施例は、ターボコンプレッサ
起動時のインタークーラ冷却水温度がほぼ大気温度と同
一とした場合の例であるが、実際の運転では以下の例の
ように冷却水温度と気温との間に差が生ずる場合があ
る。 （１）冷却水温度は夜間の低い状態のままで、気温のみ
が上昇した。 （２）プラント停止後冷却水温度が高い状態でターボコ
ンプレッサの再起動を行なった。最初の実施例に加え、
上記のように冷却水温度と気温の間に差が生じている場
合も考慮する場合の中間回転数保持時間の設定は、以下
の通りとすればよい。
起動時のインタークーラ冷却水温度がほぼ大気温度と同
一とした場合の例であるが、実際の運転では以下の例の
ように冷却水温度と気温との間に差が生ずる場合があ
る。 （１）冷却水温度は夜間の低い状態のままで、気温のみ
が上昇した。 （２）プラント停止後冷却水温度が高い状態でターボコ
ンプレッサの再起動を行なった。最初の実施例に加え、
上記のように冷却水温度と気温の間に差が生じている場
合も考慮する場合の中間回転数保持時間の設定は、以下
の通りとすればよい。
【００１５】本実施例を採用すると、中間回転数保持時
間が、気温と冷却水温度との差に応じて変化するので、
前記実施例の効果に加え、以下の効果を発揮することが
できる。 （１）冷却水温度が大気温度より低い場合でも、温度差
に対応して保持時間が長くでき、ドレンの発生を必要最
短時間で防止できる。 （２）冷却水温度が高い場合には必要以上の保持はしな
いので、起動時間の短縮ができる。
間が、気温と冷却水温度との差に応じて変化するので、
前記実施例の効果に加え、以下の効果を発揮することが
できる。 （１）冷却水温度が大気温度より低い場合でも、温度差
に対応して保持時間が長くでき、ドレンの発生を必要最
短時間で防止できる。 （２）冷却水温度が高い場合には必要以上の保持はしな
いので、起動時間の短縮ができる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来高
圧コンプレッサの羽根損傷の主原因となっていた高圧コ
ンプレッサへの水の流入を回避できるので、燃料電池発
電設備の主要構成機器であるターボコンプレッサの故障
率低減、信頼性向上等の効果を発揮できる。
圧コンプレッサの羽根損傷の主原因となっていた高圧コ
ンプレッサへの水の流入を回避できるので、燃料電池発
電設備の主要構成機器であるターボコンプレッサの故障
率低減、信頼性向上等の効果を発揮できる。
【図１】本発明に係る燃料電池発電設備の一実施例を示
す系統図。
す系統図。
【図２】冷却水が結露を生じない温度まで上昇するのに
必要な保持時間と大気条件の関係の一試算例を示すグラ
フ。
必要な保持時間と大気条件の関係の一試算例を示すグラ
フ。
１…低圧ターボコンプレッサ ２…高圧ターボコンプレッサ ３…低圧コンプレッサ ４…高圧コンプレッサ ５…低圧タービン ６…高圧タービン ７，８…シャフト ９…インタークーラ 10…補助バーナ 11…熱交換器 12, 13…温度調節弁 14…冷却水ポンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 高圧と低圧の２段のコンプレッサと、両
コンプレッサの中間にインタークーラとを有し、これら
により燃料電池の空気極に圧縮空気を供給する燃料電池
発電設備の起動方法において、前記高圧及び低圧コンプ
レッサを起動する際のコンプレッサ回転上昇途中に、両
コンプレッサを定格回転数より低い中間回転数で一定時
間保持し、インタークーラ冷却水温度を上昇させること
を特徴とする燃料電池発電設備の起動方法。 - 【請求項２】 上記中間回転数保持時間の設定および中
間回転数保持運転を行うか否かの判定を、コンプレッサ
起動時の大気湿度の関数として行なうことを特徴とする
請求項１記載の燃料電池発電設備の起動方法。 - 【請求項３】 上記中間回転数保持時間の設定を、コン
プレッサ起動時の大気温度とインタークーラ冷却水温度
との差の関数として行なうことを特徴とする請求項１記
載の燃料電池発電設備の起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031730A JPH05234609A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 燃料電池発電設備の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031730A JPH05234609A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 燃料電池発電設備の起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234609A true JPH05234609A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12339163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4031730A Pending JPH05234609A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 燃料電池発電設備の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234609A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003129961A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-05-08 | Hitachi Ltd | 燃料電池用圧縮機 |
| JP2012504301A (ja) * | 2008-09-30 | 2012-02-16 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 燃料電池スタック用の空気供給装置、燃料電池システム、および空気供給装置の運転方法 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4031730A patent/JPH05234609A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003129961A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-05-08 | Hitachi Ltd | 燃料電池用圧縮機 |
| JP2012504301A (ja) * | 2008-09-30 | 2012-02-16 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 燃料電池スタック用の空気供給装置、燃料電池システム、および空気供給装置の運転方法 |
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