JPH06140063A - Pipe temperature raising method and device in fuel cell power generation equipment - Google Patents

Pipe temperature raising method and device in fuel cell power generation equipment

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JPH06140063A
JPH06140063A JP4290978A JP29097892A JPH06140063A JP H06140063 A JPH06140063 A JP H06140063A JP 4290978 A JP4290978 A JP 4290978A JP 29097892 A JP29097892 A JP 29097892A JP H06140063 A JPH06140063 A JP H06140063A
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JP
Japan
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gas
line
anode
fuel cell
reformer
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JP4290978A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Yoshida
敏明 吉田
Kazuhiko Ito
和彦 伊藤
Jiyun Hashiguchi
盾 橋口
Bunro Hashimoto
文朗 橋本
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE:To provide a method and a device to shorten a temperature raising time of a pipe containing a reformer when a fuel cell is started. CONSTITUTION:A reformer 10, a fuel cell 20, a heat exchanger 50 to heat combustion gas of the reformer by anode exhaust gas, a gas cooler 30 and a steam separator 32 to separate moisture in the anode exhaust gas and an anode blower 40 to supply the anode exhaust gas to a combustion chamber of the reformer, are provided. An anode gas line 2 and an anode exhaust gas line 3 are communicated with each other by bypassing the fuel cell, and a combustion gas line 5 and a fuel gas supply line 1 are communicated with each other by bypassing the reformer, and bypass the gas cooler and the steam separator so as not to pass through the gas cooler and the steam separator. A closed loop is constituted of these bypass lines and existing lines or pipelines, and nitrogen gas is circulated in the closed loop while being heated.

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、燃料電池発電設備の配
管の昇温方法及び装置に関し、更に詳しくは、燃料電池
発電設備の起動時において改質器の改質管を含む配管の
昇温時間を短縮する方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for raising the temperature of a pipe of a fuel cell power generation facility, and more particularly, to a temperature rise of a pipe including a reforming pipe of a reformer at the time of starting the fuel cell power generation facility. A method and apparatus for reducing time.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率、かつ
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備では、図2に示すように天然ガ
ス等の燃料ガス1を水素を含むアノードガス2に改質す
る改質器10と、アノードガスと酸素を含むカソードガ
スとから発電する燃料電池20とを一般に備えており、
改質器10で作られたアノードガス2は燃料電池20に
供給され、燃料電池20内でその大部分(例えば80
%)を消費した後、アノード排ガスとして改質器10の
燃焼室10aに供給される。
2. Description of the Related Art Molten carbonate fuel cells have characteristics that conventional power generators do not have, such as high efficiency and little impact on the environment, and they are attracting attention as a power generation system following hydropower, thermal power, and nuclear power. Is currently being researched and developed all over the world. Particularly in a power generation facility using a molten carbonate fuel cell using natural gas as a fuel, a reformer 10 for reforming a fuel gas 1 such as natural gas into an anode gas 2 containing hydrogen as shown in FIG. A fuel cell 20 for generating power from an anode gas and a cathode gas containing oxygen is generally provided,
The anode gas 2 produced by the reformer 10 is supplied to the fuel cell 20, and most of the anode gas 2 (for example, 80
%), And is supplied to the combustion chamber 10a of the reformer 10 as anode exhaust gas.

【0003】アノード排ガスは改質器10に供給される
前に、アノード排ガス中の水分を凝縮し分離するための
ガス冷却器30及び気水分離器32を通され、水分8が
分離されたガスはアノードブロア40により圧送されて
燃焼用ガスとして熱交換器50を経て改質器10の燃焼
室10aに供給される。上記熱交換器50においては燃
料電池20を通った直後の高温のアノード排ガスと上記
アノードブロアー40により圧送された燃焼用ガスとの
間において熱交換が行われるようになっている。
Before the anode exhaust gas is supplied to the reformer 10, it is passed through a gas cooler 30 and a steam separator 32 for condensing and separating the water in the anode exhaust gas, and the gas from which the water 8 has been separated. Is pumped by the anode blower 40 and supplied as combustion gas to the combustion chamber 10a of the reformer 10 through the heat exchanger 50. In the heat exchanger 50, heat is exchanged between the high temperature anode exhaust gas immediately after passing through the fuel cell 20 and the combustion gas pumped by the anode blower 40.

【0004】改質器10では燃焼用ガス中の可燃成分
(水素、一酸化炭素、メタン等)を燃焼室10aで別に
供給される空気7で燃焼し、高温の燃焼ガスにより改質
室10bで改質管10cを加熱し改質管10c内を通る
燃料ガスを改質する。改質室10bを出た燃焼排ガスは
燃料電池用のカソードガスに合流され、燃料電池20の
カソード側に必要な二酸化炭素を供給する。カソードガ
スは燃料電池20内でその一部が反応した後、系外に排
出される。
In the reformer 10, combustible components (hydrogen, carbon monoxide, methane, etc.) in the combustion gas are combusted in the combustion chamber 10a with the air 7 supplied separately, and in the reforming chamber 10b by the high temperature combustion gas. The reforming pipe 10c is heated to reform the fuel gas passing through the reforming pipe 10c. The flue gas discharged from the reforming chamber 10b is merged with the cathode gas for the fuel cell, and the necessary carbon dioxide is supplied to the cathode side of the fuel cell 20. A part of the cathode gas reacts in the fuel cell 20 and is then discharged to the outside of the system.

【0005】このような発電設備にあってはその運転を
停止したときに燃料電池内に残留した残留ガスにより化
学反応が行われてしまうため、これを防止すべく、発電
設備の停止時に配管内に窒素ガス(N2 ガス)を充填す
ることが行われる。また、発電設備の運転を開始すると
きは上記窒素ガスを加熱しながら循環して配管等を昇温
する必要がある。これは、配管等が冷えた状態で発電設
備の運転を開始すると、燃料ガスに含まれている改質用
水蒸気が改質器10の改質管10cで冷やされて水滴と
なり、この水滴が改質管10c内の改質触媒を劣化させ
るため、これを防止する必要があるためである。
In such a power generation facility, a chemical reaction is carried out by the residual gas remaining in the fuel cell when the operation is stopped. Is filled with nitrogen gas (N2 gas). Also, when the operation of the power generation equipment is started, it is necessary to circulate while heating the nitrogen gas to raise the temperature of the piping and the like. This is because when the operation of the power generation equipment is started with the pipes and the like being cooled, the reforming steam contained in the fuel gas is cooled in the reforming pipe 10c of the reformer 10 to become water droplets, and these water droplets are modified. This is because the reforming catalyst in the quality tube 10c is deteriorated and it is necessary to prevent this.

【0006】そこで従来、発電設備においては、その運
転停止時に配管内に充填した上記窒素ガスを暖めながら
配管等に循環させ配管等の昇温を図るため、既存の配管
のほかに窒素ガスの循環に必要な配管を設け、窒素ガス
を循環させていた。即ち、アノードガスライン2とアノ
ード排ガスライン3との間を連通し燃料電池20を通さ
ないバイパスライン4と、改質器10の燃焼室10aに
入る燃焼用ガスライン5と上記燃焼用ガスを改質器10
の改質管10cに供給する燃料ガス供給ライン1との間
を連通するバイパスライン6とを設けて、改質器10の
改質菅10c−アノードガスライン2−バイパスライン
4−アノード排ガスライン3−熱交換器50−ガス冷却
器30−気水分離器32−アノードブロア40−熱交換
器50−燃焼用ガスライン5−バイパスライン6−燃料
ガス供給ライン1−改質器10の閉ループ経路を形成
し、アノードブロア40により窒素ガスを循環してい
た。尚、アノード排ガスは改質器の燃焼室で燃焼される
燃焼用ガスとして利用されるが、説明の都合上、燃料電
池20からガス冷却器30及び気水分離器32を経てア
ノードブロア40に入るまでのガスをアノード排ガス
と、又その経路をアノード排ガスライン3といい、アノ
ードブロア40から改質器の燃焼室までのガスを燃焼用
ガス、又その経路を燃焼用ガスライン5という。
Therefore, in conventional power generation equipment, in order to raise the temperature of the piping and the like while circulating the nitrogen gas filled in the piping when the operation is stopped, the nitrogen gas is circulated in addition to the existing piping. Necessary piping was installed to circulate nitrogen gas. That is, the bypass line 4 that connects the anode gas line 2 and the anode exhaust gas line 3 and does not pass the fuel cell 20, the combustion gas line 5 that enters the combustion chamber 10a of the reformer 10, and the combustion gas are modified. Pawn 10
The reforming pipe 10c of the reformer 10-anode gas line 2-bypass line 4-anode exhaust gas line 3 is provided with a bypass line 6 that communicates with the fuel gas supply line 1 that supplies the reforming pipe 10c. -Heat exchanger 50-Gas cooler 30-Steam water separator 32-Anode blower 40-Heat exchanger 50-Combustion gas line 5-Bypass line 6-Fuel gas supply line 1-Reformer 10 closed loop path It was formed and nitrogen gas was circulated by the anode blower 40. Although the anode exhaust gas is used as a combustion gas that is burned in the combustion chamber of the reformer, for convenience of description, it enters the anode blower 40 from the fuel cell 20 via the gas cooler 30 and the steam separator 32. To the anode exhaust gas, and its path is called the anode exhaust gas line 3, the gas from the anode blower 40 to the combustion chamber of the reformer is called the combustion gas, and its path is called the combustion gas line 5.

【0007】このような循環経路を循環する窒素ガス
は、改質器10において加熱され、熱交換器50を通っ
た後、ガス冷却器30及び気水分離器32を通る際に冷
却されるが、再び熱交換器50を通るとき、ガス冷却器
30及び気水分離器32の上流の高温な窒素ガスとの間
で熱交換が行われて加熱された後、燃焼用ガスライン
5、バイパスライン6、燃料ガス供給ライン1を介して
改質器10の改質管10cに戻される。尚、改質器10
においてはその燃焼室10aで燃料を燃焼して、改質菅
10cを通る窒素ガスを加熱するようになっている。
The nitrogen gas circulating in such a circulation path is heated in the reformer 10, passes through the heat exchanger 50, and then is cooled when passing through the gas cooler 30 and the steam separator 32. When passing through the heat exchanger 50 again, heat is exchanged with the high temperature nitrogen gas upstream of the gas cooler 30 and the steam separator 32 to be heated, and then the combustion gas line 5 and the bypass line 6. Returned to the reforming pipe 10c of the reformer 10 via the fuel gas supply line 1. The reformer 10
In the above, the fuel is burned in the combustion chamber 10a to heat the nitrogen gas passing through the reforming tube 10c.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な発電設備にあっては、アノード排ガスライン3を通過
した高温の窒素ガスは熱交換器50を経てからガス冷却
器30及び気水分離器32を通されるため、冷却されて
しまい、このような窒素ガスを熱交換器50を介して燃
焼用ガス供給ライン1に供給しても、一旦冷却されてい
るため、配管の昇温速度が遅く発電設備を通常の運転に
するための時間がかかってしまっていたという問題があ
った。
However, in the above-described power generation equipment, the high-temperature nitrogen gas that has passed through the anode exhaust gas line 3 passes through the heat exchanger 50 and then the gas cooler 30 and the steam separator. Since it is passed through 32, it is cooled, and even if such nitrogen gas is supplied to the combustion gas supply line 1 via the heat exchanger 50, since it is once cooled, the temperature rising rate of the pipe is increased. There was a problem that it took a long time to make the power generation equipment operate normally.

【0009】本発明は、かかる問題を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明は、上記閉ルー
プ経路内を循環させる窒素ガスに水蒸気が含有されてい
ないことに着目し、ガス冷却器及び気水分離器を通すこ
となく加熱された窒素ガスが不必要に冷却されることが
ないようにし、発電設備の起動時における配管の昇温を
高速で行い、発電設備を通常の運転にするための時間を
短縮することを目的とするものである。
The present invention was created to solve such a problem. That is, the present invention focuses on the fact that the nitrogen gas circulating in the closed loop path contains no water vapor, and the heated nitrogen gas without passing through the gas cooler and the steam separator is unnecessarily cooled. The purpose of this is to reduce the time required for normal operation of the power generation equipment by increasing the temperature of the piping at a high speed at the time of starting the power generation equipment.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料ガ
スを水素を含むアノードガスに改質する改質器と、前記
アノードガスと酸素を含むカソードガスとから発電する
燃料電池と、燃料電池を出た高温のアノード排ガスと熱
交換して改質器の燃焼室の直前の燃焼用ガスを加熱する
熱交換器と、該熱交換器で冷却されたアノード排ガスの
水分を分離するガス冷却器及び気水分離器と、該ガス冷
却器及び気水分離器で水分を分離されたアノード排ガス
を改質器の燃焼室に燃焼用ガスとして供給するためのア
ノードブロアと、を備える燃料電池発電設備の配管の昇
温方法であって、上記燃料電池をバイパスしてアノード
ガスラインとアノード排ガスラインとを連通させ、改質
器をバイパスして燃焼用ガスラインと燃料ガス供給ライ
ンとを連通させ、ガス冷却器及び気水分離器をバイパス
してガス冷却器の上流のアノード排ガスラインと気水分
離器の下流であって上記アノードブロアの上流のアノー
ド排ガスラインとを連通させ、これらバイパスラインと
既存のライン又は配管とにより閉ループを構成し、該閉
ループ内に窒素ガスを加熱しながら循環する、ことを特
徴とする燃料電池発電設備の配管の昇温方法が提供され
る。
According to the present invention, a reformer for reforming a fuel gas into an anode gas containing hydrogen, a fuel cell for generating power from the anode gas and a cathode gas containing oxygen, and a fuel A heat exchanger that heats the combustion gas immediately before the combustion chamber of the reformer by exchanging heat with the high-temperature anode exhaust gas that has left the battery, and gas cooling that separates the water content of the anode exhaust gas cooled by the heat exchanger. Fuel cell power generation including a gas cooler and a steam separator, and an anode blower for supplying the anode exhaust gas from which water has been separated by the gas cooler and the steam separator to the combustion chamber of the reformer as a combustion gas A method for raising the temperature of piping of equipment, wherein the fuel cell is bypassed to connect the anode gas line and the anode exhaust gas line, and the reformer is bypassed to connect the combustion gas line and the fuel gas supply line. , The bypass line between the anode exhaust gas line upstream of the gas cooler and the anode exhaust gas line downstream of the steam blower and upstream of the anode blower is communicated by bypassing the bypass cooler and the steam water separator. And a line or piping for forming a closed loop, and circulating nitrogen gas while heating the nitrogen gas in the closed loop.

【0011】更に、本発明によれば、燃料ガスを水素を
含むアノードガスに改質する改質器と、前記アノードガ
スと酸素を含むカソードガスとから発電する燃料電池
と、燃料電池を出た高温のアノード排ガスと熱交換して
燃焼用ガスを加熱する熱交換器と、該熱交換器で冷却さ
れたアノード排ガスの水分を分離するガス冷却器及び気
水分離器と、該ガス冷却器及び気水分離器で水分を分離
されたアノード排ガスを改質器の燃焼室に燃焼用ガスと
して供給するためのアノードブロアと、を備える燃料電
池発電設備の配管の昇温装置であって、上記燃料電池を
バイパスしてアノードガスラインとアノード排ガスライ
ンとを連通するバイパスラインと、改質器をバイパスし
て燃焼用ガスラインと燃料ガス供給ラインとを連通する
バイパスラインと、ガス冷却器及び気水分離器をバイパ
スしてガス冷却器の上流のアノード排ガスラインと気水
分離器の下流であって上記アノードブロアの上流のアノ
ード排ガスラインとを連通するバイパスラインとを設
け、これらバイパスラインと既存のライン又は配管とに
より閉ループを構成した、ことを特徴とする燃料電池発
電設備の配管の昇温装置が提供される。
Furthermore, according to the present invention, a reformer for reforming a fuel gas into an anode gas containing hydrogen, a fuel cell for generating electricity from the anode gas and a cathode gas containing oxygen, and a fuel cell are provided. A heat exchanger that heats the combustion gas by exchanging heat with the high-temperature anode exhaust gas, a gas cooler and a steam separator that separate the water content of the anode exhaust gas cooled by the heat exchanger, and the gas cooler and A fuel cell power generation equipment pipe heating device comprising: an anode blower for supplying, as a combustion gas, an anode exhaust gas from which water has been separated by a steam separator to a combustion chamber of a reformer. A bypass line that bypasses the battery and connects the anode gas line and the anode exhaust gas line, and a bypass line that bypasses the reformer and connects the combustion gas line and the fuel gas supply line, A bypass line that communicates with the anode exhaust gas line upstream of the gas cooler by bypassing the gas cooler and the steam cooler and the anode exhaust gas line downstream of the steam blower and upstream of the anode blower, There is provided a temperature raising device for piping of a fuel cell power generation facility, characterized in that a closed loop is formed by these bypass lines and existing lines or piping.

【0012】[0012]

【作用】上記本発明によれば、ガス冷却器の上流のアノ
ード排ガスラインと気水分離器の下流であって上記アノ
ードブロアの上流のアノード排ガスラインとを連通する
ガス冷却器及び気水分離器のバイパスラインを設けたの
で、発電設備の運転開始時における窒素ガスの加熱及び
循環において窒素ガスをガス冷却器及び気水分離器を通
すことなく不必要に冷却することがない。
According to the present invention, the gas cooler and the steam separator for communicating the anode exhaust gas line upstream of the gas cooler and the anode exhaust gas line downstream of the steam blower and upstream of the anode blower. Since the bypass line is provided, the nitrogen gas is not unnecessarily cooled without passing through the gas cooler and the steam separator in the heating and circulation of the nitrogen gas at the start of the operation of the power generation equipment.

【0013】従って、窒素ガス循環による改質器の改質
管を含む配管の昇温を高速に行うことができ、これによ
り、発電設備を通常の運転にするための時間を短縮する
ことができる。
Therefore, the temperature of the pipes including the reforming pipes of the reformer can be raised at high speed by circulating the nitrogen gas, and the time required for normal operation of the power generation equipment can be shortened. .

【0014】[0014]

【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、図面中、従来の発電設備と共通な
装置には同一の符号を付して使用する。図1は、本発明
による方法を実施するための発電設備を示す全体構成図
である。尚、発電設備における通常の運転は上記従来例
として示した発電設備で説明した通常の運転と異なると
ころはないのでその説明は省略し、発電設備における運
転開始時の窒素ガス循環について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, devices common to the conventional power generation equipment are designated by the same reference numerals and used. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a power generation facility for carrying out the method according to the present invention. Since the normal operation of the power generation equipment is not different from the normal operation described in the power generation equipment shown as the above-mentioned conventional example, the description thereof will be omitted, and the nitrogen gas circulation at the start of operation of the power generation equipment will be described in detail. .

【0015】11aはアノードガスライン3の上記バイ
パスライン4との分岐点よりも下流の位置(燃料電池側
の位置)に配設された遮断弁、11bはアノードガスラ
イン3の燃料電池の下流に配設された遮断弁、12は上
記バイパスライン4の途中に配設された遮断弁であり、
これら遮断弁は発電設備の通常運転時と運転開始時とで
切り替わるように制御される。
Reference numeral 11a is a shut-off valve arranged at a position downstream of the branch point of the anode gas line 3 with the bypass line 4 (position on the fuel cell side), and 11b is downstream of the fuel cell of the anode gas line 3. A cutoff valve provided, 12 is a cutoff valve provided in the middle of the bypass line 4,
These shutoff valves are controlled so as to switch between the normal operation and the start of the operation of the power generation equipment.

【0016】13は燃焼用ガスライン5の上記バイパス
ライン6との分岐点よりも下流の位置(改質器側の位
置)に配設された遮断弁で、14は上記バイパスライン
6の途中に配設された遮断弁であり、これら遮断弁は発
電設備の通常運転時と運転開始時とで切り替わるように
制御される。15はガス冷却器30の上流のアノード排
ガスライン3と気水分離器32の下流であって上記アノ
ードブロア40の上流のアノード排ガスラインとを連通
するバイパスラインである。
Reference numeral 13 is a shut-off valve disposed at a position downstream of the branch point of the combustion gas line 5 with the bypass line 6 (position on the reformer side), and 14 is in the middle of the bypass line 6. These shutoff valves are provided, and these shutoff valves are controlled so as to switch between the normal operation and the start of operation of the power generation equipment. A bypass line 15 connects the anode exhaust gas line 3 upstream of the gas cooler 30 and the anode exhaust gas line downstream of the steam separator 32 and upstream of the anode blower 40.

【0017】16はアノード排ガスライン4の上記バイ
パスライン15との分岐点よりも下流の位置(ガス冷却
器30側の位置)に配設された遮断弁で、17は上記バ
イパスライン15の途中に配設された遮断弁であり、こ
れら遮断弁は発電設備の通常運転時と運転開始時とで切
り替わるように制御される。尚、これら遮断弁は各バイ
パスラインが分岐された位置の直後に配設され、発電設
備の運転モードにより切り替わるように制御されている
が、これに限らず、各バイパスラインの分岐点に2方向
への切り替えが可能な切換弁を用い、発電設備の運転モ
ードにより切り替えるようにしてもよい。
Reference numeral 16 is a shut-off valve disposed at a position downstream of the branch point of the anode exhaust gas line 4 with the bypass line 15 (position on the gas cooler 30 side), and 17 is in the middle of the bypass line 15. These shutoff valves are provided, and these shutoff valves are controlled so as to switch between the normal operation and the start of operation of the power generation equipment. Note that these shutoff valves are arranged immediately after the positions where the bypass lines are branched and are controlled so as to be switched depending on the operation mode of the power generation equipment. However, the present invention is not limited to this, and there are two directions at the branch points of the bypass lines. It is also possible to use a switching valve that can be switched to, and to switch depending on the operation mode of the power generation equipment.

【0018】以上のような発電設備において、その運転
の開始に際し、窒素ガスの循環は次のようにして行なわ
れる。先ず、各遮断弁はいずれもバイパスライン側に設
けられたものが開放され、分岐点からそれぞれ燃料電
池、ガス冷却器及び改質器の燃焼室側に近い位置にある
遮断弁が閉塞される。即ち、アノードガスライン2にお
いて燃料電池20の前後に設けられた遮断弁11a、1
1bが閉塞され、燃料電池のバイパスライン4に設けら
れた遮断弁12が開放されて、これにより、窒素ガスは
燃料電池には行かず燃料電池のバイパスライン4を流れ
ることとなる。
In the power generation equipment as described above, at the start of its operation, the nitrogen gas is circulated as follows. First, each of the shutoff valves provided on the bypass line side is opened, and the shutoff valves located at positions near the combustion chamber side of the fuel cell, the gas cooler, and the reformer from the branch points are closed. That is, the shutoff valves 11a, 1a provided before and after the fuel cell 20 in the anode gas line 2
1b is closed and the shut-off valve 12 provided in the fuel cell bypass line 4 is opened, whereby the nitrogen gas flows through the fuel cell bypass line 4 without going to the fuel cell.

【0019】また、アノード排ガスライン4においてガ
ス冷却器30の直前に設けられた遮断弁16が閉塞さ
れ、ガス冷却器30及び気水分離器32のバイパスライ
ン15に設けられた遮断弁17が開放されて、これによ
り、窒素ガスはガス冷却器30及び気水分離器燃料電池
32には行かず、ガス冷却器30及び気水分離器32の
バイパスライン15を流れることとなる。
In addition, the shutoff valve 16 provided immediately before the gas cooler 30 in the anode exhaust gas line 4 is closed, and the shutoff valve 17 provided in the bypass line 15 of the gas cooler 30 and the steam separator 32 is opened. As a result, the nitrogen gas does not go to the gas cooler 30 and the steam / water separator fuel cell 32, but flows through the bypass line 15 of the gas cooler 30 and the steam / water separator 32.

【0020】更に、燃焼用ガスライン5において改質器
10の燃焼室10aの直前に設けられた遮断弁13が閉
塞され、改質器10の燃焼室10aのバイパスライン6
に設けられた遮断弁14が開放されて、これにより、窒
素ガスは改質器10の燃焼室10aには行かず、改質器
10の燃焼室10aのバイパスライン6を流れることと
なる。
Further, in the combustion gas line 5, the shutoff valve 13 provided immediately before the combustion chamber 10a of the reformer 10 is closed, and the bypass line 6 of the combustion chamber 10a of the reformer 10 is closed.
The shutoff valve 14 provided in the reformer 10 is opened, so that the nitrogen gas does not go to the combustion chamber 10a of the reformer 10 and flows through the bypass line 6 of the combustion chamber 10a of the reformer 10.

【0021】そして、窒素ガスはこれらバイパスライン
と既存のライン又は配管とにより以下のように閉ループ
経路を構成し、該閉ループ経路内を循環することとな
る。即ち、改質器10の改質菅10c−アノードガスラ
イン2−バイパスライン4−アノード排ガスライン3−
熱交換器50−バイパスライン15−アノードブロア4
0−熱交換器50−燃焼用ガスライン5−バイパスライ
ン6−燃料ガス供給ライン1−改質器10の改質管10
cの閉ループ経路が形成され、アノードブロア40によ
り窒素ガスが循環される。
Then, the nitrogen gas constitutes a closed loop path by the bypass line and the existing line or piping as described below, and circulates in the closed loop path. That is, the reforming tube 10c of the reformer 10-anode gas line 2-bypass line 4-anode exhaust gas line 3-
Heat exchanger 50-Bypass line 15-Anode blower 4
0-Heat exchanger 50-Combustion gas line 5-Bypass line 6-Fuel gas supply line 1-Reformer 10 reformer 10
A closed loop path of c is formed, and the nitrogen gas is circulated by the anode blower 40.

【0022】ところで、このような閉ループ経路内にお
いて、先ず、窒素ガスは改質器10の改質管10c内に
おいてその燃焼室10aでの燃料の燃焼により加熱さ
れ、該加熱された窒素ガスは燃料電池のバイパスライン
4を通過して、熱交換器50に供給され、該熱交換器5
0においては後述する燃焼用ガスライン5内の窒素ガス
との間で熱交換が行われ、ガス冷却器30及び気水分離
器32のバイパスライン15を流れる。このとき、窒素
ガスはガス冷却器30及び気水分離器32へは流れない
ので、不必要に冷却されない。
By the way, in such a closed loop path, first, the nitrogen gas is heated in the reforming pipe 10c of the reformer 10 by the combustion of the fuel in the combustion chamber 10a, and the heated nitrogen gas is the fuel. After passing through the bypass line 4 of the battery, the heat exchanger 50 is supplied with the heat exchanger 5.
At 0, heat exchange is performed with nitrogen gas in the combustion gas line 5 to be described later, and the heat flows through the gas cooler 30 and the bypass line 15 of the steam separator 32. At this time, since the nitrogen gas does not flow to the gas cooler 30 and the steam separator 32, it is not unnecessarily cooled.

【0023】次に、ガス冷却器30及び気水分離器32
のバイパスライン15を流れた窒素ガスはアノードブロ
ア40により圧送され、燃焼用ガスライン5及び熱交換
器50を通過して、改質器10の燃焼室10aのバイパ
スライン6を経て燃料ガス供給ライン1に合流される。
Next, the gas cooler 30 and the steam separator 32
Of the nitrogen gas flowing through the bypass line 15 of the fuel cell is pumped by the anode blower 40, passes through the combustion gas line 5 and the heat exchanger 50, and passes through the bypass line 6 of the combustion chamber 10a of the reformer 10 and the fuel gas supply line. Merged into 1.

【0024】改質器10の改質管10cで熱せられた窒
素ガスは各ラインを流れる際に徐々に冷却されるがアノ
ードブロア40の下流において熱交換器50により、よ
り熱源(改質器の改質管)に近い部分の窒素ガスとの間
で熱交換が行われるので再び加熱され、効率良く配管等
を昇温することができる。燃料ガス供給ライン1に合流
された窒素ガスは再び改質器10の改質管10cに供給
され、ここで、加熱されてた後上記閉ループ経路内を循
環することとなる。
The nitrogen gas heated in the reforming pipe 10c of the reformer 10 is gradually cooled as it flows through each line, but is further cooled by the heat exchanger 50 downstream of the anode blower 40 by a heat source (of the reformer). Since heat exchange is performed with the nitrogen gas in the portion close to the reforming pipe), it is heated again, and the temperature of the pipe and the like can be efficiently raised. The nitrogen gas joined to the fuel gas supply line 1 is again supplied to the reforming pipe 10c of the reformer 10, where it is heated and then circulates in the closed loop path.

【0025】[0025]

【発明の効果】従って、本発明によれば、ガス冷却器の
上流のアノード排ガスラインと気水分離器の下流であっ
て上記アノードブロアの上流のアノード排ガスラインと
を連通するガス冷却器及び気水分離器のバイパスライン
を設けたので、発電設備の運転開始時における窒素ガス
の加熱及び循環において窒素ガスをガス冷却器及び気水
分離器を通すことなく不必要に冷却することがなく、従
って、窒素ガス循環による改質器の改質管を含む配管の
昇温を高速に行うことができ、これにより、発電設備を
通常の運転にするための時間を短縮することができる。
Therefore, according to the present invention, the gas cooler and the gas communicating with the anode exhaust gas line upstream of the gas cooler and the anode exhaust gas line downstream of the steam-water separator and upstream of the anode blower are connected. Since the bypass line of the water separator is provided, the nitrogen gas is not unnecessarily cooled without passing through the gas cooler and the steam separator during the heating and circulation of the nitrogen gas at the start of the operation of the power generation facility, and therefore The temperature of the pipes including the reforming pipes of the reformer can be raised at high speed by circulating the nitrogen gas, and thus the time required for normal operation of the power generation equipment can be shortened.

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

【図1】本発明による方法を実施する発電設備を示す全
体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a power generation facility for carrying out a method according to the present invention.

【図2】従来の発電設備を示す全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram showing a conventional power generation facility.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料供給ライン 2 アノードガスライン 3 アノード排ガスライン 4 バイパスライン(燃料電池) 5 燃焼用ガスライン 6 バイパスライン(改質器) 7 空気 8 水分(ドレン) 10 改質器 10a 燃焼室 10b 改質室 10c 改質管 11a、11b、13、14、16、17 遮断弁 15 バイパスライン(ガス冷却器及び気水分離器) 20 燃料電池 30 ガス冷却器 32 気水分離器 40 アノードブロア 50 熱交換器 1 Fuel Supply Line 2 Anode Gas Line 3 Anode Exhaust Gas Line 4 Bypass Line (Fuel Cell) 5 Combustion Gas Line 6 Bypass Line (Reformer) 7 Air 8 Moisture (Drain) 10 Reformer 10a Combustion Chamber 10b Reforming Chamber 10c Reforming tube 11a, 11b, 13, 14, 16, 17 Shut-off valve 15 Bypass line (gas cooler and steam separator) 20 Fuel cell 30 Gas cooler 32 Steam separator 40 Anode blower 50 Heat exchanger

フロントページの続き (72)発明者 橋本 文朗 東京都江東区豊洲3丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内Front page continuation (72) Inventor Bunro Hashimoto 3-16 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Ltd. Toyosu General Office

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料ガスを水素を含むアノードガスに改
質する改質器と、前記アノードガスと酸素を含むカソー
ドガスとから発電する燃料電池と、燃料電池を出た高温
のアノード排ガスと熱交換して改質器の燃焼室に供給す
る燃焼用ガスを加熱する熱交換器と、該熱交換器で冷却
されたアノード排ガスの水分を分離するガス冷却器及び
気水分離器と、該ガス冷却器及び気水分離器で水分を分
離されたアノード排ガスを改質器の燃焼室に燃焼用ガス
として供給するためのアノードブロアと、を備える燃料
電池発電設備の配管の昇温方法であって、 上記燃料電池をバイパスしてアノードガスラインとアノ
ード排ガスラインとを連通させ、改質器をバイパスして
燃焼用ガスラインと燃料ガス供給ラインとを連通させ、
ガス冷却器及び気水分離器をバイパスしてガス冷却器の
上流のアノード排ガスラインと気水分離器の下流であっ
て上記アノードブロアの上流のアノード排ガスラインと
を連通させ、 これらバイパスラインと既存のライン又は配管とにより
閉ループを構成し、該閉ループ内に窒素ガスを加熱しな
がら循環する、ことを特徴とする燃料電池発電設備の配
管の昇温方法。
1. A reformer for reforming a fuel gas into an anode gas containing hydrogen, a fuel cell for generating power from the anode gas and a cathode gas containing oxygen, and a high-temperature anode exhaust gas and heat discharged from the fuel cell. A heat exchanger for exchanging and heating the combustion gas supplied to the combustion chamber of the reformer, a gas cooler and a steam separator for separating the water content of the anode exhaust gas cooled by the heat exchanger, and the gas. A method of raising the temperature of a pipe of a fuel cell power generation facility, comprising: an anode blower for supplying the anode exhaust gas from which water has been separated by a cooler and a steam separator to a combustion chamber of a reformer as a combustion gas. , Bypassing the fuel cell to connect the anode gas line and the anode exhaust gas line, bypassing the reformer to connect the combustion gas line and the fuel gas supply line,
Bypassing the gas cooler and the steam / water separator, the anode exhaust gas line upstream of the gas cooler and the anode exhaust gas line downstream of the steam / water separator and upstream of the anode blower are connected, and these bypass lines and the existing A method for raising the temperature of a pipe of a fuel cell power generation facility, characterized in that a closed loop is formed by the line or the pipe and the nitrogen gas is circulated while heating in the closed loop.
【請求項2】 燃料ガスを水素を含むアノードガスに改
質する改質器と、前記アノードガスと酸素を含むカソー
ドガスとから発電する燃料電池と、燃料電池を出た高温
のアノード排ガスと熱交換して燃焼用ガスを加熱する熱
交換器と、該熱交換器で冷却されたアノード排ガスの水
分を分離するガス冷却器及び気水分離器と、該ガス冷却
器及び気水分離器で水分を分離されたアノード排ガスを
改質器の燃焼室に燃焼用ガスとして供給するためのアノ
ードブロアと、を備える燃料電池発電設備の配管の昇温
装置であって、 上記燃料電池をバイパスしてアノードガスラインとアノ
ード排ガスラインとを連通するバイパスラインと、 改質器をバイパスして燃焼用ガスラインと燃料ガス供給
ラインとを連通するバイパスラインと、 ガス冷却器及び気水分離器をバイパスしてガス冷却器の
上流のアノード排ガスラインと気水分離器の下流であっ
て上記アノードブロアの上流のアノード排ガスラインと
を連通するバイパスラインとを設け、これらバイパスラ
インと既存のライン又は配管とにより閉ループを構成し
た、ことを特徴とする燃料電池発電設備の配管の昇温装
置。
2. A reformer for reforming a fuel gas into an anode gas containing hydrogen, a fuel cell for generating power from the anode gas and a cathode gas containing oxygen, and a high-temperature anode exhaust gas and heat discharged from the fuel cell. A heat exchanger for exchanging and heating the combustion gas, a gas cooler and a steam separator for separating the water content of the anode exhaust gas cooled by the heat exchanger, and a water content for the gas cooler and the steam separator. And a anode blower for supplying the separated anode exhaust gas to a combustion chamber of a reformer as a combustion gas, and a temperature raising device for piping of a fuel cell power generation facility, wherein the fuel cell bypasses the fuel cell. A bypass line that connects the gas line and the anode exhaust gas line, a bypass line that bypasses the reformer and connects the combustion gas line and the fuel gas supply line, a gas cooler and moisture content. A bypass line that bypasses the separator and connects the anode exhaust gas line upstream of the gas cooler and the anode exhaust gas line downstream of the steam blower upstream of the anode blower is provided. A temperature raising device for piping of a fuel cell power generation facility, characterized in that a closed loop is constituted by a line or piping.
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