JPH06243885A - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
- Publication number
- JPH06243885A JPH06243885A JP50A JP2951793A JPH06243885A JP H06243885 A JPH06243885 A JP H06243885A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 2951793 A JP2951793 A JP 2951793A JP H06243885 A JPH06243885 A JP H06243885A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- fuel cell
- core section
- container
- cooling water
- 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】
【目的】 燃料電池発電プラントのパッケージ全体を小
型化すること。 【構成】 容器101 を縦形に構成し、容器101 内の大部
分にプレートフィン形熱交換器102 を設ける。この熱交
換器102 はサポート110 、111 により支持する。
型化すること。 【構成】 容器101 を縦形に構成し、容器101 内の大部
分にプレートフィン形熱交換器102 を設ける。この熱交
換器102 はサポート110 、111 により支持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池の反応熱を利用
して水蒸気を発生させる水蒸気発生器を備えた燃料電池
発電プラントに係り、とりわけ全体をよりコンパクトに
構成するのに好適な燃料電池プラントに関する。
して水蒸気を発生させる水蒸気発生器を備えた燃料電池
発電プラントに係り、とりわけ全体をよりコンパクトに
構成するのに好適な燃料電池プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池発電プラントについて図
２を参照して説明する。
２を参照して説明する。
【０００３】図２において、燃料電池発電プラントは天
然ガス等を化学反応させて燃料ガスを発生させる改質器
51と、改質器51からの燃料ガスを酸化剤と化学反応させ
て直流電流と反応熱を発生させる燃料電池52とを備えて
いる。
然ガス等を化学反応させて燃料ガスを発生させる改質器
51と、改質器51からの燃料ガスを酸化剤と化学反応させ
て直流電流と反応熱を発生させる燃料電池52とを備えて
いる。
【０００４】燃料電池52には酸化剤供給配管53によって
酸化剤（空気）が供給されるようになっている。さら
に、燃料電池52の反応熱を冷却するための冷却水を供給
する電池冷却水配管54が接続される。電池冷却水配管54
には水蒸気分離器55、水蒸気発生器56、ポンプ57などが
配設されている。
酸化剤（空気）が供給されるようになっている。さら
に、燃料電池52の反応熱を冷却するための冷却水を供給
する電池冷却水配管54が接続される。電池冷却水配管54
には水蒸気分離器55、水蒸気発生器56、ポンプ57などが
配設されている。
【０００５】なお、機器の配置はこれに限定されるもの
ではない。すなわち、水蒸気発生器56は燃料電池52と水
蒸気分離器55との間、ポンプ57と燃料電池52との間に設
置される場合もある。また、符号58は熱回収装置であ
る。水蒸気発生器56としては図３に示されるようなケト
ル式リボイラが使用される場合が多い。ケトル式リボイ
ラの本体胴１の下部にＵ字形の多数の伝熱管２ａを設
け、伝熱管２ａの両端部はそれぞれ別個のプレナム３
ａ，４ａに接続する。本体胴１には補給水入口ノズル
７、器内の補給水の水質を維持するための連続ブロー用
のブローノズル８が設けられる。本体胴１内の伝熱管２
ａ上部には湿分分離装置６が、さらに水蒸気出口ノズル
５が設置される。
ではない。すなわち、水蒸気発生器56は燃料電池52と水
蒸気分離器55との間、ポンプ57と燃料電池52との間に設
置される場合もある。また、符号58は熱回収装置であ
る。水蒸気発生器56としては図３に示されるようなケト
ル式リボイラが使用される場合が多い。ケトル式リボイ
ラの本体胴１の下部にＵ字形の多数の伝熱管２ａを設
け、伝熱管２ａの両端部はそれぞれ別個のプレナム３
ａ，４ａに接続する。本体胴１には補給水入口ノズル
７、器内の補給水の水質を維持するための連続ブロー用
のブローノズル８が設けられる。本体胴１内の伝熱管２
ａ上部には湿分分離装置６が、さらに水蒸気出口ノズル
５が設置される。
【０００６】本体胴１には伝熱管２ａが完全に没水する
レベルまで熱回収水を貯め、伝熱管２ａの内側には燃料
電池52にて加温された電池冷却水を流す。このとき、電
池冷却水によって本体胴１内の熱回収水が加熱されるこ
とにより水蒸気が発生し、水蒸気は湿分分離装置６を通
過した後、水蒸気出口ノズル５より流出する。
レベルまで熱回収水を貯め、伝熱管２ａの内側には燃料
電池52にて加温された電池冷却水を流す。このとき、電
池冷却水によって本体胴１内の熱回収水が加熱されるこ
とにより水蒸気が発生し、水蒸気は湿分分離装置６を通
過した後、水蒸気出口ノズル５より流出する。
【０００７】水蒸気発生器56にて生成された水蒸気は、
燃料電池発電プラントに付設された熱回収装置58（図２
参照）に供給され、例えば吸収式冷温水機等を稼働させ
て冷暖房用に用いられる。
燃料電池発電プラントに付設された熱回収装置58（図２
参照）に供給され、例えば吸収式冷温水機等を稼働させ
て冷暖房用に用いられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一般に、燃料電池発電
プラントは都市分散型電力供給設備として期待されてい
る。このため、燃料電池発電プラントは小型化に対する
要望が強く、全体としてパッケージ化されて据付けられ
ている。
プラントは都市分散型電力供給設備として期待されてい
る。このため、燃料電池発電プラントは小型化に対する
要望が強く、全体としてパッケージ化されて据付けられ
ている。
【０００９】しかしながら、従来の燃料電池発電プラン
トにおけるケトル式リボイラ形式の水蒸気発生器56では
伝熱性能は伝熱管２ａ内の電池冷却水の流速の上昇とと
もに高くなるため、伝熱管２ａからなる管束は細長くな
り、伝熱管２ａ上部の水蒸気セクションも長くなる。こ
のため、水蒸気発生器56の容積が大きくなり、燃料電池
発電プラントのパッケージが全体的に大きくなってしま
うという問題がある。本発明はこのような点を考慮して
なされたものであり、パッケージ全体を小型化すること
ができる燃料電池発電プラントを提供することを目的と
する。
トにおけるケトル式リボイラ形式の水蒸気発生器56では
伝熱性能は伝熱管２ａ内の電池冷却水の流速の上昇とと
もに高くなるため、伝熱管２ａからなる管束は細長くな
り、伝熱管２ａ上部の水蒸気セクションも長くなる。こ
のため、水蒸気発生器56の容積が大きくなり、燃料電池
発電プラントのパッケージが全体的に大きくなってしま
うという問題がある。本発明はこのような点を考慮して
なされたものであり、パッケージ全体を小型化すること
ができる燃料電池発電プラントを提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は燃料を酸化剤と
反応させて電気出力を得る燃料電池と、この燃料電池の
反応熱により水蒸気を得る水蒸気発生器とを備え、水蒸
気発生器に内蔵する伝熱部をプレートフィン形熱交換器
により形成したことを特徴とするものである。
反応させて電気出力を得る燃料電池と、この燃料電池の
反応熱により水蒸気を得る水蒸気発生器とを備え、水蒸
気発生器に内蔵する伝熱部をプレートフィン形熱交換器
により形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、水蒸気発生器の伝熱部に高性
能なプレートフィン形熱交換器を採用することにより水
蒸気発生器を小型化することができ、燃料電池発電プラ
ントのパッゲージの小型化をはかることができる。
能なプレートフィン形熱交換器を採用することにより水
蒸気発生器を小型化することができ、燃料電池発電プラ
ントのパッゲージの小型化をはかることができる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。
て説明する。
【００１３】図１は本発明による燃料電池発電プラント
の水蒸気発生器の一実施例を示す図である。なお、前記
水蒸気発生器は図２の水蒸気発生器56と同一の位置に設
置されるものとし、系統についての詳細な説明を省略す
る。容器101 を縦形に構成し、容器101 内の下部にプレ
ートフィン形熱交換器102を設ける。この熱交換器102
はサポート110 、111 により支持する。
の水蒸気発生器の一実施例を示す図である。なお、前記
水蒸気発生器は図２の水蒸気発生器56と同一の位置に設
置されるものとし、系統についての詳細な説明を省略す
る。容器101 を縦形に構成し、容器101 内の下部にプレ
ートフィン形熱交換器102を設ける。この熱交換器102
はサポート110 、111 により支持する。
【００１４】プレートフィン形熱交換器102 は、一般的
には、二枚の平板の間にフィンをはさみ流体の通路と
し、この層を必要数積み重ねて熱伝達のためのコア部を
形成し、前記コア部の４箇所の側面に高温側および低温
側の流体の出入口部をなくヘッダを１個づつ取り付けた
ものであるが、ここで容器101 内に内蔵されるプレート
フィン形熱交換器102 は、コア部の上下側面はヘッダ無
しの開放した状態のままとし、横側面に一対のヘッダ11
2 、113 を設ける。
には、二枚の平板の間にフィンをはさみ流体の通路と
し、この層を必要数積み重ねて熱伝達のためのコア部を
形成し、前記コア部の４箇所の側面に高温側および低温
側の流体の出入口部をなくヘッダを１個づつ取り付けた
ものであるが、ここで容器101 内に内蔵されるプレート
フィン形熱交換器102 は、コア部の上下側面はヘッダ無
しの開放した状態のままとし、横側面に一対のヘッダ11
2 、113 を設ける。
【００１５】プレートフィン形熱交換器102 のコア部
は、２流体が鉛直方向に対向して流れる向流形に構成さ
れ、ヘッダ112 、113 を設けて流路をなす流体が折流す
るようフィンを配設する。
は、２流体が鉛直方向に対向して流れる向流形に構成さ
れ、ヘッダ112 、113 を設けて流路をなす流体が折流す
るようフィンを配設する。
【００１６】上方のヘッダ112 に一端を接続し、容器10
1 の胴を貫通して電池冷却水入口ノズル103 を設け、下
方のヘッダ113 にも容器101 を貫通した電池冷却水出口
ノズル104 を取り付ける。
1 の胴を貫通して電池冷却水入口ノズル103 を設け、下
方のヘッダ113 にも容器101 を貫通した電池冷却水出口
ノズル104 を取り付ける。
【００１７】容器101 内の上部には湿分分離装置106 を
設置し、湿分分離装置106 に囲まれた容器101 胴部に水
蒸気出口ノズル105 を設ける。容器101 胴部には補給水
入口ノズル107 、容器101 下端にはブローノズル108 が
取り付けられる。
設置し、湿分分離装置106 に囲まれた容器101 胴部に水
蒸気出口ノズル105 を設ける。容器101 胴部には補給水
入口ノズル107 、容器101 下端にはブローノズル108 が
取り付けられる。
【００１８】以上の構成からなる本発明の実施例におい
て、熱回収水を容器101 内に設置されたプレートフィン
形熱交換器102 のコア部上端が完全に没水する水位131
まで貯水し、燃料電池52にて加温された電池冷却水を電
池冷却水入口ノズル103 よりプレートフィン形熱交換器
102 に導き、コア部を通過させ電池冷却水出口ノズル10
4 より排出させる。
て、熱回収水を容器101 内に設置されたプレートフィン
形熱交換器102 のコア部上端が完全に没水する水位131
まで貯水し、燃料電池52にて加温された電池冷却水を電
池冷却水入口ノズル103 よりプレートフィン形熱交換器
102 に導き、コア部を通過させ電池冷却水出口ノズル10
4 より排出させる。
【００１９】一方、容器101 内の熱回収水は電池冷却水
がコア部を通過するさいに加熱され、容器101 内で自然
循環流れが生じ、プレートフィン形熱交換器102 のコア
部の下端開放部よりコア部に流入し、コア部を上昇中に
さらに加熱され、熱回収水の一部が水蒸気になり、コア
部の上端開放部より流出する。
がコア部を通過するさいに加熱され、容器101 内で自然
循環流れが生じ、プレートフィン形熱交換器102 のコア
部の下端開放部よりコア部に流入し、コア部を上昇中に
さらに加熱され、熱回収水の一部が水蒸気になり、コア
部の上端開放部より流出する。
【００２０】コア部で発生した水蒸気は、湿分分離装置
106 にて水滴を除去された後、水蒸気出口ノズル105 よ
り流出して熱回収装置60に供給され、例えば冷暖房用と
して用いられる。
106 にて水滴を除去された後、水蒸気出口ノズル105 よ
り流出して熱回収装置60に供給され、例えば冷暖房用と
して用いられる。
【００２１】また、容器101 内の熱回収水は一部が蒸発
することにより、水中の不純物濃度が高くなるため、常
時、その一部の量をブローノズル108 よりブローしてい
るので、前記蒸発量と、前記ブロー量に等しい水量は、
補給水入口ノズル107 より容器内101 に供給され、熱回
収水の水質を維持すると共に、容器101 内の水位131を
一定に保つようにコントロールされる。
することにより、水中の不純物濃度が高くなるため、常
時、その一部の量をブローノズル108 よりブローしてい
るので、前記蒸発量と、前記ブロー量に等しい水量は、
補給水入口ノズル107 より容器内101 に供給され、熱回
収水の水質を維持すると共に、容器101 内の水位131を
一定に保つようにコントロールされる。
【００２２】かくして、シェル・アンド・チューブ熱交
換器に比べ少なくとも数倍は伝熱面密度を大きく設計で
きるプレートフィン形熱交換器102 を水蒸気発生器100
の伝熱部に採用して、水蒸気発生器56を形成したので、
従来の水蒸気発生器に比べ、伝熱部を数倍小さくするこ
とができる。さらに、水蒸気発生器56の据え付けを横向
きから縦向きにできるため、伝熱部の長さに付随して大
きな容積を占めていた水蒸気セクションの容積を小さく
することができる。このように、水蒸気発生器56を飛躍
的に小さくできるので、燃料電池発電プラントのパッケ
ージの小型化を図ることが可能である。
換器に比べ少なくとも数倍は伝熱面密度を大きく設計で
きるプレートフィン形熱交換器102 を水蒸気発生器100
の伝熱部に採用して、水蒸気発生器56を形成したので、
従来の水蒸気発生器に比べ、伝熱部を数倍小さくするこ
とができる。さらに、水蒸気発生器56の据え付けを横向
きから縦向きにできるため、伝熱部の長さに付随して大
きな容積を占めていた水蒸気セクションの容積を小さく
することができる。このように、水蒸気発生器56を飛躍
的に小さくできるので、燃料電池発電プラントのパッケ
ージの小型化を図ることが可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料電池発電プラントの小型化を図ることができるとと
もに、燃料電池の反応熱を効率よく回収し、燃料電池発
電プラントの運転を効率よく行うことができる。
燃料電池発電プラントの小型化を図ることができるとと
もに、燃料電池の反応熱を効率よく回収し、燃料電池発
電プラントの運転を効率よく行うことができる。
【図１】本発明による燃料電池発電プラントの水蒸気発
生器の一実施例を示す縦断面図。
生器の一実施例を示す縦断面図。
【図２】一般的な燃料電池発電プラントを示す概略系統
図。
図。
【図３】従来の水蒸気発生器の構成図。
51 改質器 52 燃料電池 56 水蒸気発生器 101 容器 102 プレートフィン形熱交換器 110 、111 サポート 112 、113 ヘッダ
Claims (2)
- 【請求項１】 改質器から供給される燃料を別に供給さ
れる酸化剤と反射させて電気出力を得る燃料電池と、こ
の燃料電池に接続され、燃料電池の反応熱により水蒸気
を得る水蒸気発生器とを備え、前記水蒸気発生器に内蔵
する伝熱部をプレートフィン形熱交換器により形成した
ことを特徴とする燃料電池発電プラント。 - 【請求項２】 水蒸気発生器は縦形に構成され、水蒸気
発生器内のプレートフィン形熱交換器は熱交換する二流
体が鉛直方向に向流にて流れることを特徴とする請求項
１記載の燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06243885A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06243885A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06243885A true JPH06243885A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12278297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50A Pending JPH06243885A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06243885A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110397903A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-01 | 沛县祥龙矿山机械配件有限公司 | 一种轧钢炼钢饱和蒸汽综合利用发电装置 |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP50A patent/JPH06243885A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110397903A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-01 | 沛县祥龙矿山机械配件有限公司 | 一种轧钢炼钢饱和蒸汽综合利用发电装置 |
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