JPH0529012A - Fuel cell and heat recovery method in exhaust gas system - Google Patents
Fuel cell and heat recovery method in exhaust gas systemInfo
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- JPH0529012A JPH0529012A JP3094688A JP9468891A JPH0529012A JP H0529012 A JPH0529012 A JP H0529012A JP 3094688 A JP3094688 A JP 3094688A JP 9468891 A JP9468891 A JP 9468891A JP H0529012 A JPH0529012 A JP H0529012A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池および前記
燃料電池の排ガスより効率良く排熱を回収できる排熱回
収方法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell and an exhaust heat recovery method capable of recovering exhaust heat more efficiently from exhaust gas of the fuel cell.
【0002】[0002]
【従来の技術および問題点】一般に、燃料電池からは2
つの排ガスが排出される。例えば、図3において1つ
は、燃料電池本体1の空気極から排出されるガスで、空
気極に供給された空気のうちの未反応分と空気極で生成
された水蒸気を含んでいる。もう1つは、改質器2から
排出されるガスであり、イジェクタ9を経て供給された
都市ガスなどの燃料が改質器2で水素リッチガスに改質
され、燃料電池本体1に供給されて、燃料電池本体1の
燃料極で燃焼された後の未反応の水素を前記改質器2で
燃焼させた排ガスである。PRIOR ART AND PROBLEMS Generally, two fuel cells are used.
Two exhaust gases are emitted. For example, in FIG. 3, one is a gas discharged from the air electrode of the fuel cell main body 1 and contains unreacted components of the air supplied to the air electrode and water vapor generated at the air electrode. The other is gas discharged from the reformer 2, and fuel such as city gas supplied through the ejector 9 is reformed into hydrogen-rich gas by the reformer 2 and supplied to the fuel cell body 1. The unreacted hydrogen after being burned in the fuel electrode of the fuel cell body 1 is the exhaust gas burned in the reformer 2.
【0003】なお、図3において、排熱回収熱交換器
3、温度制御熱交換器4、気水分離器5、水処理装置7
は燃料電池本体1の冷却水回路Cを形成する。In FIG. 3, an exhaust heat recovery heat exchanger 3, a temperature control heat exchanger 4, a steam separator 5, a water treatment device 7 are shown.
Form a cooling water circuit C of the fuel cell body 1.
【0004】これらの排ガスから排熱を回収する場合、
従来は、図3に示すように両排ガスを混合して排熱回収
熱交換器10により熱回収していた。また、特願平2−
280810号に示すように(図4)、両者を分離し
て、排熱回収熱交換器10、11により別々に熱回収す
ることにより、排ガス出口温度が60〜75℃の範囲内
で混合して回収する場合より回収熱量を増加させること
ができる。When recovering exhaust heat from these exhaust gases,
Conventionally, as shown in FIG. 3, both exhaust gases are mixed and heat is recovered by the exhaust heat recovery heat exchanger 10. In addition, Japanese Patent Application No. 2-
As shown in No. 280810 (FIG. 4), both are separated, and heat is recovered separately by the exhaust heat recovery heat exchangers 10 and 11, so that the exhaust gas outlet temperature is mixed within the range of 60 to 75 ° C. The amount of heat recovered can be increased as compared with the case of recovering.
【0005】図4に上記分離回収システム図を、図5に
混合回収した場合の排ガス出口温度と回収熱量との関係
を、図6に分離回収した場合の排ガス出口温度と回収熱
量との関係を示す。FIG. 4 shows the separation / recovery system diagram, FIG. 5 shows the relationship between the exhaust gas outlet temperature and the recovered heat amount when mixed and recovered, and FIG. 6 shows the relationship between the exhaust gas outlet temperature and the recovered heat amount when separated and recovered. Show.
【0006】一方、従来までは、電池冷却水系Cからの
ブローダウン水を排ガス系で熱回収する場合、図7に示
すようにブローダウン回路8は両排ガスの合流点と排熱
回収熱交換器6との中間の排ガス管に接続され、ブロー
ダウン水は排熱回収熱交換器6で凝縮された後、水処理
装置7へ導かれていた。また、図4に示すような分離回
収システムでは、ブローダウン水の処理方法について検
討されておらず、ブローダウン水の熱量を十分に利用し
た熱回収が行なわれていない。On the other hand, in the past, when the blowdown water from the battery cooling water system C is heat-recovered by the exhaust gas system, the blowdown circuit 8 has a confluence of both exhaust gases and an exhaust heat recovery heat exchanger as shown in FIG. The blowdown water was connected to an exhaust gas pipe in the middle of 6 and condensed in the exhaust heat recovery heat exchanger 6 and then led to the water treatment device 7. Further, in the separation / recovery system as shown in FIG. 4, the treatment method of the blowdown water has not been studied, and the heat recovery utilizing the heat quantity of the blowdown water sufficiently has not been performed.
【0007】[0007]
【発明の目的】本発明の目的は、上記問題点を解決する
ため、電池冷却水回路からのブローダウン水を、改質器
からの燃焼排ガスと混合させることにより、ガス中の水
蒸気分圧を高めて排熱回収交換器での排熱回収量を増加
させるように制御する燃料電池および排ガス系熱回収方
法を提供することにある。It is an object of the present invention to solve the above problems by mixing blowdown water from a battery cooling water circuit with combustion exhaust gas from a reformer to reduce the partial pressure of water vapor in the gas. It is an object of the present invention to provide a fuel cell and an exhaust gas system heat recovery method that are controlled so as to increase the exhaust heat recovery amount in an exhaust heat recovery exchanger.
【0008】[0008]
【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ため本発明による燃料電池は、水素と酸素とを入力して
発電を行ない、それと共に熱を発する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体に水素を供給するために都市ガスなど
を改質する改質器と、前記燃料電池本体の空気極から排
出される排ガスから排熱を回収するために設けられた第
1の排熱回収熱交換器と前記改質器から排出される排ガ
スから排熱を回収するために設けられた第2の排熱回収
熱交換器と、前記第1の排熱回収熱交換器と前記第2の
排熱回収熱交換器から排出されるそれぞれの排ガスを混
合して排ガス中の水分を凝縮させるために設けられた凝
縮器とを備える燃料電池において、燃料電池本体の冷却
を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷却水中の不
純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路から前記改
質器と前記第2の排熱回収熱交換器の中間の排ガス管ま
でブローダウン水を流す第1のブローダウン回路と、前
記第1のブローダウン回路の中間から前記凝縮器と前記
凝縮器に至る2つの排熱回収熱交換器との中間にブロー
ダウン水を流す第2のブローダウン回路と、前記第1の
ブローダウン回路から前記第2のブローダウン回路が分
岐する分岐点に設置された三方切り替え弁と、前記第2
の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検出するセンサ
と、前記温度センサで計測した計測値をもとに前記三方
切り換え弁に制御信号を送るコントローラとを具備する
ことを特徴とする。In order to solve the above problems, a fuel cell according to the present invention is a fuel cell main body which inputs hydrogen and oxygen to generate power and, at the same time, generates heat.
A reformer for reforming city gas or the like to supply hydrogen to the fuel cell body, and a first exhaust gas provided to recover exhaust heat from exhaust gas exhausted from an air electrode of the fuel cell body. A second exhaust heat recovery heat exchanger provided to recover exhaust heat from the exhaust gas discharged from the heat recovery heat exchanger and the reformer, the first exhaust heat recovery heat exchanger, and the second exhaust heat recovery heat exchanger. 2. A cooling water circuit for cooling a fuel cell main body in a fuel cell including a condenser provided for mixing exhaust gases discharged from the exhaust heat recovery heat exchanger and condensing water in the exhaust gas. And a flow of blowdown water from the cooling water circuit to an exhaust gas pipe between the reformer and the second exhaust heat recovery heat exchanger in order to suppress concentration of impurities in the cooling water of the cooling water circuit. BLOW DOWN CIRCUIT AND THE FIRST BRODER A second blowdown circuit for flowing blowdown water between the middle of the condenser circuit and the two heat recovery heat exchangers from the condenser to the condenser; and the first blowdown circuit to the second blowdown circuit. A three-way switching valve installed at a branch point at which the blowdown circuit of
Of the exhaust heat recovery heat exchanger, and a controller that sends a control signal to the three-way switching valve based on the measurement value measured by the temperature sensor.
【0009】また、本発明による燃料電池排ガス系熱回
収方法は、水素と酸素とを入力して発電を行ない、それ
と共に熱を発する燃料電池本体と、前記燃料電池本体に
水素を供給するために都市ガスなどを改質する改質器
と、前記燃料電池本体の空気極から排出される排ガスか
ら排熱を回収するために設けられた第1の排熱回収熱交
換器と前記改質器から排出される排ガスから排熱を回収
するために設けられた第2の排熱回収熱交換器と、前記
第1の排熱回収熱交換器と前記第2の排熱回収熱交換器
から排出されるそれぞれの排ガスを混合して排ガス中の
水分を凝縮させるために設けられた凝縮器と、燃料電池
本体の冷却を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷
却水中の不純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路
から前記改質器と前記第2の排熱回収熱交換器の中間の
排ガス管までブローダウン水を流す第1のブローダウン
回路と、前記第1のブローダウン回路の中間から前記凝
縮器と前記凝縮器に至る2つの排熱回収熱交換器との中
間にブローダウン水を流す第2のブローダウン回路と、
前記第1のブローダウン回路から前記第2のブローダウ
ン回路が分岐する分岐点に設置された三方切り替え弁
と、前記第2の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検
出するセンサと、前記温度センサで計測した計測値をも
とに前記三方切り換え弁に制御信号を送るコントローラ
とを具備する燃料電池の前記温度センサで計測された排
ガス出口温度が、予め定められた温度レベル以下の場合
には、ブローダウン水が第1のブローダウン回路を流れ
るように前記三方切り替え弁を切り替え、逆に、排ガス
温度が予め定められた温度レベル以上の場合には、第2
のブローダウン回路を流れるように前記三方切り替え弁
を切り替えることにより、前記第2の排熱回収熱交換器
での排熱回収量が最も多くなるように制御することを特
徴とする。In the fuel cell exhaust gas heat recovery method according to the present invention, hydrogen and oxygen are input to generate electric power, and at the same time, the fuel cell main body generates heat and hydrogen is supplied to the fuel cell main body. From a reformer for reforming city gas and the like, a first exhaust heat recovery heat exchanger provided for recovering exhaust heat from exhaust gas discharged from the air electrode of the fuel cell main body, and the reformer A second exhaust heat recovery heat exchanger provided for recovering exhaust heat from the exhaust gas discharged, and exhausted from the first exhaust heat recovery heat exchanger and the second exhaust heat recovery heat exchanger. A condenser provided to mix the respective exhaust gases to condense the water in the exhaust gas, a cooling water circuit for cooling the fuel cell main body, and to suppress the concentration of impurities in the cooling water of the cooling water circuit. From the cooling water circuit to the reformer and before A first blowdown circuit for flowing blowdown water to an exhaust gas pipe in the middle of a second exhaust heat recovery heat exchanger, and two exhausts from the middle of the first blowdown circuit to the condenser and the condenser. A second blowdown circuit for flowing blowdown water in the middle of the heat recovery heat exchanger;
A three-way switching valve installed at a branch point where the second blowdown circuit branches from the first blowdown circuit, a sensor that detects an exhaust gas temperature at the outlet of the second exhaust heat recovery heat exchanger, and When the exhaust gas outlet temperature measured by the temperature sensor of the fuel cell including a controller that sends a control signal to the three-way switching valve based on the measurement value measured by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature level. Switches the three-way switching valve so that blowdown water flows through the first blowdown circuit, and conversely, when the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature level, the second
By switching the three-way switching valve so as to flow through the blow-down circuit, the control is performed so that the exhaust heat recovery amount in the second exhaust heat recovery heat exchanger is maximized.
【0010】[0010]
【発明の特徴と従来技術との差異】本発明は、改質器か
らの燃焼排ガスとブローダウン水を混合させることによ
り、燃焼排ガス中の水蒸気分圧を高くして排熱回収熱交
換器での排熱回収量を増加させるように制御する点を特
徴とする。The features of the present invention and the difference from the prior art The present invention is an exhaust heat recovery heat exchanger in which the partial pressure of water vapor in the combustion exhaust gas is increased by mixing the combustion exhaust gas from the reformer with blowdown water. It is characterized in that it is controlled so as to increase the amount of exhaust heat recovery.
【0011】従来まで、燃料電池空気極からの排ガスと
改質器からの燃焼ガスとを分離して熱回収した場合にブ
ローダウン水のもつ熱エネルギを効率よく回収できる方
法は示されていない。So far, no method has been disclosed which can efficiently recover the thermal energy of blowdown water when the exhaust gas from the fuel cell air electrode and the combustion gas from the reformer are separated and heat is recovered.
【0012】[0012]
【実施例】図1に本発明の実施例を示す。EXAMPLE FIG. 1 shows an example of the present invention.
【0013】図において、1は燃料電池本体、2は改質
器、3は冷却水系排熱回収熱交換器、4は温度制御用熱
交換器、5は気水分離器、6は凝縮器、7は水処理装
置、8は第1のブローダウン回路、9はイジェクタ、1
0は第1の排熱回収熱交換器、11は第2の排熱回収熱
交換器、12は三方切り替え弁、13は第2のブローダ
ウン回路、14は温度センサ、15はコントローラを示
す。In the figure, 1 is a fuel cell main body, 2 is a reformer, 3 is a cooling water system waste heat recovery heat exchanger, 4 is a temperature control heat exchanger, 5 is a steam separator, 6 is a condenser, 7 is a water treatment device, 8 is a first blowdown circuit, 9 is an ejector, 1
Reference numeral 0 is a first exhaust heat recovery heat exchanger, 11 is a second exhaust heat recovery heat exchanger, 12 is a three-way switching valve, 13 is a second blowdown circuit, 14 is a temperature sensor, and 15 is a controller.
【0014】この図より明らかなように、本発明による
燃料電池は、都市ガスなどの燃料がインジェクタ9を経
て改質器2に搬送され、前記改質器2により改質された
水素リッチガスは燃料電池本体1の燃料極に搬送される
ように構成されており、さらにこの燃料極で未反応の水
素は、前記改質器2のバーナー系に搬送できるようにな
っている。一方、空気は前記バーナー系と燃料電池の空
気極に搬送されるように構成されている。As is clear from this figure, in the fuel cell according to the present invention, fuel such as city gas is conveyed to the reformer 2 through the injector 9, and the hydrogen-rich gas reformed by the reformer 2 is used as fuel. It is configured to be transported to the fuel electrode of the cell body 1, and unreacted hydrogen in this fuel electrode can be transported to the burner system of the reformer 2. On the other hand, air is configured to be conveyed to the burner system and the air electrode of the fuel cell.
【0015】燃料電池本体1は排熱回収熱交換器10に
接続されており、燃料電池本体1で発生した排ガスは前
記排熱回収交換器10に送られて、熱回収されるように
なっている。The fuel cell body 1 is connected to an exhaust heat recovery heat exchanger 10, and the exhaust gas generated in the fuel cell body 1 is sent to the exhaust heat recovery exchanger 10 to recover heat. There is.
【0016】一方、前記改質器2は排熱回収交換器11
に接続しており、改質器2で発生した排ガスはこの排熱
回収熱交換器11で回収されるようになっている。On the other hand, the reformer 2 comprises an exhaust heat recovery exchanger 11
The exhaust gas generated in the reformer 2 is recovered by the exhaust heat recovery heat exchanger 11.
【0017】前記排熱回収熱交換器10および11は凝
縮器6に接続しており、熱回収された排ガスは、さらに
凝縮器6で凝縮され大気中に放出される。この時、発生
した水は前記水処理装置7に送られ、冷却水の一部をな
すようになっている。The exhaust heat recovery heat exchangers 10 and 11 are connected to the condenser 6, and the heat recovered exhaust gas is further condensed in the condenser 6 and released into the atmosphere. At this time, the generated water is sent to the water treatment device 7 and forms a part of the cooling water.
【0018】燃料電池本体1は冷却水回路Cによって冷
却されるようになっており、前記冷却水回路は排熱回収
器3、温度制御交換器4、気水分離器5および水処理装
置7とよりなる。燃料電池本体1を冷却した冷却水は排
熱回収器32、温度制御交換器4を経て気水分離器7に
入り、気体と水を分離した後、前記水を再度燃料電池本
体1に導き、燃料電池本体1を冷却するようになってい
る。一方、新たな水は水処理装置7を経て前記気水分離
器5に供給されるようになっており、前記気水分離器5
中の冷却水の一部は冷却水中の不純物の濃縮を抑制する
ためブローダウンされるようになっている。The fuel cell main body 1 is cooled by a cooling water circuit C, and the cooling water circuit includes an exhaust heat recovery unit 3, a temperature control exchanger 4, a steam separator 5 and a water treatment unit 7. Consists of. The cooling water that has cooled the fuel cell body 1 enters the steam water separator 7 through the exhaust heat recovery device 32 and the temperature control exchanger 4, separates the gas and water, and then guides the water to the fuel cell body 1 again. The fuel cell body 1 is cooled. On the other hand, new water is supplied to the steam / water separator 5 through the water treatment device 7, and the steam / water separator 5 is supplied.
A part of the cooling water therein is blown down to suppress the concentration of impurities in the cooling water.
【0019】このブローダウン回路(第一のブローダウ
ン回路)8は前記気水分離器5より三方切り替え弁12
を介して排熱回収熱交換器11の上流に接続されてい
る。一方、前記三方切り換え弁12は第二のブロダウン
回路13に接続しており、この第二のブローダウン回路
は前記排熱回収熱交換器10、11の下流で、かつ凝縮
器6の上流に接続されている。The blowdown circuit (first blowdown circuit) 8 is a three-way switching valve 12 from the steam separator 5.
Is connected upstream of the exhaust heat recovery heat exchanger 11. On the other hand, the three-way switching valve 12 is connected to a second blowdown circuit 13, which is connected downstream of the exhaust heat recovery heat exchangers 10 and 11 and upstream of the condenser 6. Has been done.
【0020】前記三方切り換え弁12はセンサ14の作
用により、コントローラ15で制御されるようになって
おり、第1のブローダウン回路8および第二のブローダ
ウン回路の切り替えを行なうようになっている。The three-way switching valve 12 is controlled by the controller 15 by the action of the sensor 14, and switches between the first blowdown circuit 8 and the second blowdown circuit. .
【0021】上述のような燃料電池において、燃料電池
本体1の空気極からの排ガスおよび改質器2からの燃焼
ガスは、第1の排熱回収熱交換器10および第2の排熱
回収熱交換器11を通り大気に放出される。一方、第
1、第2の排熱回収熱交換器10、11で回収された熱
は、装置外に搬送されて利用される。In the fuel cell as described above, the exhaust gas from the air electrode of the fuel cell body 1 and the combustion gas from the reformer 2 are the first exhaust heat recovery heat exchanger 10 and the second exhaust heat recovery heat. It is discharged to the atmosphere through the exchanger 11. On the other hand, the heat recovered by the first and second exhaust heat recovery heat exchangers 10 and 11 is transported to the outside of the device and used.
【0022】燃料電池本体1の空気極で排出される排ガ
ス中には、主に、窒素、酸素、水蒸気などが含まれてお
り、その含有量はモル数で比較すると、5.25、0.
7、1.40Kmol/h程度となる。また、改質器2
から排出される燃焼排ガス中には、主に、窒素、酸素、
二酸化炭素、水蒸気が含まれており、その含有量はモル
数で比較すると、1.32、0.17、0.44、1.
23Kmol/h程度となる。Exhaust gas discharged from the air electrode of the fuel cell main body 1 mainly contains nitrogen, oxygen, water vapor, etc., and their contents are 5.25, 0.
It is about 7, 1.40 Kmol / h. In addition, the reformer 2
The combustion exhaust gas discharged from the
Carbon dioxide and water vapor are contained, and their contents are 1.32, 0.17, 0.44, 1.
It will be about 23 Kmol / h.
【0023】このように、両排ガス中には水蒸気が含ま
れており、両排ガス中の水蒸気分圧を比較すると改質器
2から排出される燃焼排ガスの方が高い。このため、図
6に示すように、両排ガスを分離して回収すると改質器
2から排出される燃焼排ガス中の水蒸気が75℃程度か
ら凝縮し始め、図4に示すように両排ガスを混合して回
収する場合より、60〜75℃の範囲で排熱回収量を増
加させることができる。As described above, both exhaust gases contain water vapor, and the combustion exhaust gas discharged from the reformer 2 is higher when the partial pressures of water vapor in the two exhaust gases are compared. Therefore, as shown in FIG. 6, when the two exhaust gases are separated and recovered, the steam in the combustion exhaust gas discharged from the reformer 2 starts to condense at about 75 ° C., and both exhaust gases are mixed as shown in FIG. The exhaust heat recovery amount can be increased in the range of 60 to 75 ° C. as compared with the case of recovering the exhaust heat.
【0024】さらに、ブローダウン水(第一のブローダ
ウン回路8)を第2の排熱回収熱交換器11前で、改質
器2からの燃焼排ガスと混合させることにより排ガス中
の水蒸気分圧を高め、熱回収量を増加させることができ
る。この時の排ガス出口温度と熱回収量との関係を図2
に示す。図2と図6を比較することにより、排ガス出口
が75℃以上では、ブローダウン水を供給しない方(図
6)が排熱回収量が多いが、75℃以下では、ブローダ
ウン水を供給した方(図2)が排熱回収量が多いことが
わかる。Further, by mixing the blowdown water (first blowdown circuit 8) with the combustion exhaust gas from the reformer 2 before the second exhaust heat recovery heat exchanger 11, the partial pressure of water vapor in the exhaust gas is mixed. Can be increased and the amount of heat recovery can be increased. Fig. 2 shows the relationship between the exhaust gas outlet temperature and the heat recovery amount at this time.
Shown in. By comparing FIG. 2 and FIG. 6, the exhaust heat recovery amount is larger in the exhaust gas outlet when the exhaust gas outlet is 75 ° C. or higher (FIG. 6), but the blow down water is supplied when the exhaust gas outlet is 75 ° C. or lower. It can be seen that the one (Fig. 2) has a large amount of exhaust heat recovery.
【0025】そこで、本実施例の場合には、温度センサ
14で検出される排ガス出口温度が75℃以上の場合に
は、コントローラ15の指令により、ブローダウン水が
第2のブローダウン回路13を流れるように三方切り替
え弁12を切り替え、温度センサ14で検出される排ガ
ス温度が75℃以下の場合には、コントローラ15の指
令により、ブローダウン水を第1のブローダウン回路8
を流れるように三方切り替え弁12を切り替える。Therefore, in the case of the present embodiment, when the exhaust gas outlet temperature detected by the temperature sensor 14 is 75 ° C. or higher, the blowdown water is made to flow through the second blowdown circuit 13 by a command from the controller 15. When the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 14 is 75 ° C. or lower by switching the three-way switching valve 12 so as to flow, the controller 15 issues a command to blow down water to the first blow down circuit 8
The three-way switching valve 12 is switched so as to flow through.
【0026】このように、排ガス出口温度に応じて、三
方切り替え弁12を制御することによりブローダウン水
を流し込む位置を変えて、従来と比較して、本実施例で
は75℃以下の範囲で排熱回収量を多くすることができ
た。また、ブローダウン水を第1のブローダウン回路8
を流すか第2のブローダウン回路13を流すかの判断を
する排ガス出口温度はブローダウン水量により定まる。In this way, by controlling the three-way switching valve 12 in accordance with the exhaust gas outlet temperature, the position where the blowdown water is poured is changed, and in this embodiment, the exhaust gas is discharged within the range of 75 ° C. or lower in comparison with the conventional one. It was possible to increase the amount of heat recovery. In addition, the blowdown water is supplied to the first blowdown circuit 8
The exhaust gas outlet temperature for determining whether to flow through the second blowdown circuit 13 is determined by the amount of blowdown water.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明により、燃料電池空気極からの排
ガスと改質器からの燃焼排ガスとを分離して熱回収する
場合でも、ブローダウン水のもつ熱エネルギを有効に利
用できる。実施例に示したように、排ガス出口温度が7
5℃以下の場合には従来よりも多くの熱を回収できる。According to the present invention, even when the exhaust gas from the fuel cell air electrode and the combustion exhaust gas from the reformer are separated and heat is recovered, the thermal energy of the blowdown water can be effectively utilized. As shown in the examples, the exhaust gas outlet temperature is 7
When the temperature is 5 ° C. or less, more heat can be recovered than before.
【図1】本発明の実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例における排ガス出口温度に対す
る回収熱量の関係を示す図。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the exhaust gas outlet temperature and the amount of recovered heat in an example of the present invention.
【図3】2つの排ガスを混合して熱回収する場合のシス
テム図。FIG. 3 is a system diagram when two exhaust gases are mixed to recover heat.
【図4】2つの排ガスを混合して熱回収する場合の排ガ
ス出口温度に対する回収熱量の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas outlet temperature and the amount of recovered heat when two exhaust gases are mixed and heat is recovered.
【図5】2つの排ガスを分離して熱回収する場合のシス
テム図。FIG. 5 is a system diagram when two exhaust gases are separated and heat is recovered.
【図6】2つの排ガスを分離して熱回収する場合の排ガ
ス出口温度に対する回収熱量の関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas outlet temperature and the amount of recovered heat when two exhaust gases are separated and heat is recovered.
【図7】従来のブローダウン方法を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a conventional blowdown method.
1 燃料電池本体 2 改質器 3 冷却水系排熱回収熱交換器 4 温度制御用熱交換器 5 気水分離器 6 凝縮器 7 水処理装置 8 第1のブローダウン回路 9 イジェクタ 10 第1の排熱回収熱交換器 11 第2の排熱回収熱交換器 12 三方切り替え弁 13 第2のブローダウン回路 14 温度センサ 15 コントローラ 1 Fuel cell body 2 reformer 3 Cooling water system waste heat recovery heat exchanger 4 Temperature control heat exchanger 5 steam separator 6 condenser 7 Water treatment equipment 8 First blowdown circuit 9 ejector 10 First waste heat recovery heat exchanger 11 Second exhaust heat recovery heat exchanger 12 three-way switching valve 13 Second blowdown circuit 14 Temperature sensor 15 Controller
Claims (2)
れと共に熱を発する燃料電池本体と、前記燃料電池本体
に水素を供給するために都市ガスなどを改質する改質器
と、前記燃料電池本体の空気極から排出される排ガスか
ら排熱を回収するために設けられた第1の排熱回収熱交
換器と前記改質器から排出される排ガスから排熱を回収
するために設けられた第2の排熱回収熱交換器と、前記
第1の排熱回収熱交換器と前記第2の排熱回収熱交換器
から排出されるそれぞれの排ガスを混合して排ガス中の
水分を凝縮させるために設けられた凝縮器とを備える燃
料電池において、燃料電池本体の冷却を行なう冷却水回
路と、前記冷却水回路の冷却水中の不純物の濃縮を抑え
るために、前記冷却水回路から前記改質器と前記第2の
排熱回収熱交換器の中間の排ガス管までブローダウン水
を流す第1のブローダウン回路と、前記第1のブローダ
ウン回路の中間から前記凝縮器と前記凝縮器に至る2つ
の排熱回収熱交換器との中間にブローダウン水を流す第
2のブローダウン回路と、前記第1のブローダウン回路
から前記第2のブローダウン回路が分岐する分岐点に設
置された三方切り替え弁と、前記第2の排熱回収熱交換
器出口の排ガス温度を検出するセンサと、前記温度セン
サで計測した計測値をもとに前記三方切り換え弁に制御
信号を送るコントローラとを具備する燃料電池。1. A fuel cell main body for inputting hydrogen and oxygen to generate power and generating heat at the same time, and a reformer for reforming city gas or the like to supply hydrogen to the fuel cell main body. A first exhaust heat recovery heat exchanger provided for recovering exhaust heat from exhaust gas discharged from the air electrode of the fuel cell body, and for recovering exhaust heat from exhaust gas discharged from the reformer. Moisture in the exhaust gas by mixing the second exhaust heat recovery heat exchanger provided with each exhaust gas discharged from the first exhaust heat recovery heat exchanger and the second exhaust heat recovery heat exchanger In a fuel cell provided with a condenser provided to condense the cooling water circuit for cooling the fuel cell main body, and to suppress the concentration of impurities in the cooling water of the cooling water circuit, The reformer and the second exhaust heat recovery heat exchanger A first blowdown circuit for flowing blowdown water to an intermediate exhaust gas pipe and a blowdown circuit between the first blowdown circuit and the two exhaust heat recovery heat exchangers from the condenser to the condenser. A second blowdown circuit for flowing down water, a three-way switching valve installed at a branch point where the second blowdown circuit branches from the first blowdown circuit, and the second exhaust heat recovery heat exchange A fuel cell comprising: a sensor for detecting the exhaust gas temperature at the outlet of the reactor; and a controller for sending a control signal to the three-way switching valve based on the measurement value measured by the temperature sensor.
れと共に熱を発する燃料電池本体と、前記燃料電池本体
に水素を供給するために都市ガスなどを改質する改質器
と、前記燃料電池本体の空気極から排出される排ガスか
ら排熱を回収するために設けられた第1の排熱回収熱交
換器と前記改質器から排出される排ガスから排熱を回収
するために設けられた第2の排熱回収熱交換器と、前記
第1の排熱回収熱交換器と前記第2の排熱回収熱交換器
から排出されるそれぞれの排ガスを混合して排ガス中の
水分を凝縮させるために設けられた凝縮器と、燃料電池
本体の冷却を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷
却水中の不純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路
から前記改質器と前記第2の排熱回収熱交換器の中間の
排ガス管までブローダウン水を流す第1のブローダウン
回路と、前記第1のブローダウン回路の中間から前記凝
縮器と前記凝縮器に至る2つの排熱回収熱交換器との中
間にブローダウン水を流す第2のブローダウン回路と、
前記第1のブローダウン回路から前記第2のブローダウ
ン回路が分岐する分岐点に設置された三方切り替え弁
と、前記第2の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検
出するセンサと、前記温度センサで計測した計測値をも
とに前記三方切り換え弁に制御信号を送るコントローラ
とを具備する燃料電池の前記温度センサで計測された排
ガス出口温度が、予め定められた温度レベル以下の場合
には、ブローダウン水が第1のブローダウン回路を流れ
るように前記三方切り替え弁を切り替え、逆に、排ガス
温度が予め定められた温度レベル以上の場合には、第2
のブローダウン回路を流れるように前記三方切り替え弁
を切り替えることにより、前記第2の排熱回収熱交換器
での排熱回収量が最も多くなるように制御することを特
徴とした燃料電池排ガス系熱回収方法。2. A fuel cell main body which inputs hydrogen and oxygen to generate electric power and generate heat at the same time, and a reformer for reforming city gas or the like to supply hydrogen to the fuel cell main body. A first exhaust heat recovery heat exchanger provided for recovering exhaust heat from exhaust gas discharged from the air electrode of the fuel cell body, and for recovering exhaust heat from exhaust gas discharged from the reformer. Moisture in the exhaust gas by mixing the second exhaust heat recovery heat exchanger provided with each exhaust gas discharged from the first exhaust heat recovery heat exchanger and the second exhaust heat recovery heat exchanger A condenser provided for condensing the fuel cell, a cooling water circuit for cooling the fuel cell body, and a reformer from the cooling water circuit for suppressing the concentration of impurities in the cooling water of the cooling water circuit. The exhaust gas pipe in the middle of the second exhaust heat recovery heat exchanger is blown up. A second blowdown circuit for flowing downwater, and a second blowdown water for flowing between the first blowdown circuit and the two exhaust heat recovery heat exchangers from the middle of the first blowdown circuit to the condenser and the second condenser. Blowdown circuit of
A three-way switching valve installed at a branch point where the second blowdown circuit branches from the first blowdown circuit, a sensor that detects an exhaust gas temperature at the outlet of the second exhaust heat recovery heat exchanger, and When the exhaust gas outlet temperature measured by the temperature sensor of the fuel cell including a controller that sends a control signal to the three-way switching valve based on the measurement value measured by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature level. Switches the three-way switching valve so that blowdown water flows through the first blowdown circuit, and conversely, when the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature level, the second
The exhaust gas recovery system for fuel cells, characterized in that the three-way switching valve is switched so as to flow through the blow-down circuit of 1. Heat recovery method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3094688A JPH0529012A (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Fuel cell and heat recovery method in exhaust gas system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3094688A JPH0529012A (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Fuel cell and heat recovery method in exhaust gas system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0529012A true JPH0529012A (en) | 1993-02-05 |
Family
ID=14117138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3094688A Pending JPH0529012A (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Fuel cell and heat recovery method in exhaust gas system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0529012A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020056123A (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 구자홍 | Humidifier for fuel cell |
JP2006507639A (en) * | 2002-11-22 | 2006-03-02 | インテリジェント エナジー リミテッド | Thermal energy control in electrochemical fuel cells |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3094688A patent/JPH0529012A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020056123A (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 구자홍 | Humidifier for fuel cell |
JP2006507639A (en) * | 2002-11-22 | 2006-03-02 | インテリジェント エナジー リミテッド | Thermal energy control in electrochemical fuel cells |
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