JPH0896822A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH0896822A JPH0896822A JP6227489A JP22748994A JPH0896822A JP H0896822 A JPH0896822 A JP H0896822A JP 6227489 A JP6227489 A JP 6227489A JP 22748994 A JP22748994 A JP 22748994A JP H0896822 A JPH0896822 A JP H0896822A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 排ガス処理装置を廃止する。
【構成】 燃料電池２０のアノード排ガス４をカソード
排ガス７の一部で燃焼し、その熱で水蒸気を含む燃料ガ
ス１をアノードガス２に改質する改質器１０を備えた燃
料電池発電装置において、改質器１０に供給される燃料
ガス１に窒素ガス５１を供給する窒素ガス供給ライン５
３と、窒素ガス供給ライン５３に設けられ窒素ガス５１
の流量を制御する流量制御弁５２と、改質器１０の燃焼
室Ｃｏの温度を測定する温度センサ５０とを備え、温度
センサ５０の測定値により流量制御弁５２を調整して燃
焼室Ｃｏの温度を制御する。
排ガス７の一部で燃焼し、その熱で水蒸気を含む燃料ガ
ス１をアノードガス２に改質する改質器１０を備えた燃
料電池発電装置において、改質器１０に供給される燃料
ガス１に窒素ガス５１を供給する窒素ガス供給ライン５
３と、窒素ガス供給ライン５３に設けられ窒素ガス５１
の流量を制御する流量制御弁５２と、改質器１０の燃焼
室Ｃｏの温度を測定する温度センサ５０とを備え、温度
センサ５０の測定値により流量制御弁５２を調整して燃
焼室Ｃｏの温度を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、改質器の燃焼室の温度
を制御することが可能な燃料電池発電装置に関する。
を制御することが可能な燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率で環境
への影響が少ないなど、従来の発電装置にない特徴を有
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、現在鋭意研究が進められている。
への影響が少ないなど、従来の発電装置にない特徴を有
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、現在鋭意研究が進められている。
【０００３】図３は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の一例を示す図である。同図
において、発電設備は、天然ガス８と水蒸気９とを混合
した燃料ガス１を水素を含むアノードガス２に改質する
改質器１０と、酸素を含むカソードガス３と水素を含む
アノードガス２とから発電する燃料電池２０とを備えて
おり、改質器１０で作られるアノードガス２は燃料電池
２０に供給され、燃料電池２０の内でその大部分を消費
してアノード排ガス４となり、燃焼用ガスとして改質器
１０の燃焼室Ｃｏへ供給される。
燃料電池を用いた発電設備の一例を示す図である。同図
において、発電設備は、天然ガス８と水蒸気９とを混合
した燃料ガス１を水素を含むアノードガス２に改質する
改質器１０と、酸素を含むカソードガス３と水素を含む
アノードガス２とから発電する燃料電池２０とを備えて
おり、改質器１０で作られるアノードガス２は燃料電池
２０に供給され、燃料電池２０の内でその大部分を消費
してアノード排ガス４となり、燃焼用ガスとして改質器
１０の燃焼室Ｃｏへ供給される。
【０００４】改質器１０ではアノード排ガス４中の可燃
成分（水素、一酸化炭素、メタン等）を燃焼室Ｃｏで燃
焼して高温の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスにより改
質室Ｒｅを加熱し、改質室Ｒｅで改質触媒により燃料ガ
ス１を改質してアノードガス２とする。アノードガス２
は燃料予熱器１１によって燃料ガス１と熱交換し、冷却
した後燃料電池２０のアノードＡに供給される。また燃
焼室Ｃｏを出た燃焼排ガス５は空気予熱器３２で冷却さ
れた後、水分を除去され、空気６と合流してカソードガ
ス３となる。このカソードガス３は燃料電池２０内で一
部が反応して高温のカソード排ガス７となり、その一部
は改質器１０の燃焼室Ｃｏへ供給され、他の一部は空気
６を圧縮するタービン圧縮機３６で動力を回収した後、
さらに図示しない排熱回収蒸気発生装置で熱エネルギを
回収して系外に排出される。なお、この蒸気発生装置で
発生した水蒸気９が天然ガス８と混合されて燃焼ガス１
となる。
成分（水素、一酸化炭素、メタン等）を燃焼室Ｃｏで燃
焼して高温の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスにより改
質室Ｒｅを加熱し、改質室Ｒｅで改質触媒により燃料ガ
ス１を改質してアノードガス２とする。アノードガス２
は燃料予熱器１１によって燃料ガス１と熱交換し、冷却
した後燃料電池２０のアノードＡに供給される。また燃
焼室Ｃｏを出た燃焼排ガス５は空気予熱器３２で冷却さ
れた後、水分を除去され、空気６と合流してカソードガ
ス３となる。このカソードガス３は燃料電池２０内で一
部が反応して高温のカソード排ガス７となり、その一部
は改質器１０の燃焼室Ｃｏへ供給され、他の一部は空気
６を圧縮するタービン圧縮機３６で動力を回収した後、
さらに図示しない排熱回収蒸気発生装置で熱エネルギを
回収して系外に排出される。なお、この蒸気発生装置で
発生した水蒸気９が天然ガス８と混合されて燃焼ガス１
となる。
【０００５】燃料電池２０の出力は燃料ガス１の流量に
より制御される。このため出力指令により流量制御弁４
１を調整して天然ガス８の流量を制御するとともに、Ｓ
／Ｃ制御指令に従い流量制御弁４３をオリフィス型流量
計４２，４４の計測値に基づき調整してスチームとカー
ボンの比を一定にするフローインジゲートコントローラ
４５により水蒸気９と天然ガス８の比を制御する。
より制御される。このため出力指令により流量制御弁４
１を調整して天然ガス８の流量を制御するとともに、Ｓ
／Ｃ制御指令に従い流量制御弁４３をオリフィス型流量
計４２，４４の計測値に基づき調整してスチームとカー
ボンの比を一定にするフローインジゲートコントローラ
４５により水蒸気９と天然ガス８の比を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】溶融炭酸塩型燃料電池
装置では起動時の無発電時でも改質器１０は定格出力の
３０％程度のアノードガス２を発生している。これは最
低この程度の量のアノードガス２を流さないと改質器全
体の流量配分バランスを保ち、出力の上昇や降下に対応
することが出来ないからである。しかし、電池出力が３
０％に達しない期間は電池反応を行わず、入ってきたア
ノードガス２がそのままアノード排ガス４として改質器
１０に入ってくるものが発生する。これらのアノード排
ガス４は燃料電池２０内で反応していないので高い熱量
を有しており、そのまま燃焼すると改質器１０の燃焼室
Ｃｏが高温となり破損する恐れがある。このため改質器
１０の改質室Ｒｅで発生したアノードガス２を低出力時
の出力に応じて燃焼処理する排ガス処理装置２４を設け
ている。しかし、この排ガス処理装置２４の設置により
燃料電池発電装置の設置面積が著しく大きくなる。また
この排ガス処理装置２４は常時点火バーナを運転してい
るため、ランニングコストがかかる。このため燃料電池
発電装置のコンパクト化と効率向上の弊害になってい
る。
装置では起動時の無発電時でも改質器１０は定格出力の
３０％程度のアノードガス２を発生している。これは最
低この程度の量のアノードガス２を流さないと改質器全
体の流量配分バランスを保ち、出力の上昇や降下に対応
することが出来ないからである。しかし、電池出力が３
０％に達しない期間は電池反応を行わず、入ってきたア
ノードガス２がそのままアノード排ガス４として改質器
１０に入ってくるものが発生する。これらのアノード排
ガス４は燃料電池２０内で反応していないので高い熱量
を有しており、そのまま燃焼すると改質器１０の燃焼室
Ｃｏが高温となり破損する恐れがある。このため改質器
１０の改質室Ｒｅで発生したアノードガス２を低出力時
の出力に応じて燃焼処理する排ガス処理装置２４を設け
ている。しかし、この排ガス処理装置２４の設置により
燃料電池発電装置の設置面積が著しく大きくなる。また
この排ガス処理装置２４は常時点火バーナを運転してい
るため、ランニングコストがかかる。このため燃料電池
発電装置のコンパクト化と効率向上の弊害になってい
る。
【０００７】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、改質器に供給されるアノード排ガスを希釈するこ
とにより、または一部分岐することにより改質器の燃焼
温度を制御して排ガス処理装置を廃止することを目的と
する。
ので、改質器に供給されるアノード排ガスを希釈するこ
とにより、または一部分岐することにより改質器の燃焼
温度を制御して排ガス処理装置を廃止することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、酸素を含むカソードガスと水
素を含むアノードガスとから発電する燃料電池と、燃料
電池のアノード排ガスをカソード排ガスの一部で燃焼
し、その熱で水蒸気を含む燃料ガスをアノードガスに改
質する改質器と、燃料電池のカソード排ガスの一部をカ
ソードに循環する循環ラインと、改質器の燃焼排ガスを
冷却し循環ラインに供給する排ガス供給ラインとを備え
た燃料電池発電装置において、前記改質器に供給される
燃料ガスに窒素ガスを供給する窒素ガス供給ラインと、
該窒素ガス供給ラインに設けられ窒素ガスの流量を制御
する流量制御弁と、前記改質器の燃焼室の温度を測定す
る温度センサとを備え、温度センサの測定値により流量
制御弁を調整して燃焼室の温度を制御する。
め、請求項１の発明では、酸素を含むカソードガスと水
素を含むアノードガスとから発電する燃料電池と、燃料
電池のアノード排ガスをカソード排ガスの一部で燃焼
し、その熱で水蒸気を含む燃料ガスをアノードガスに改
質する改質器と、燃料電池のカソード排ガスの一部をカ
ソードに循環する循環ラインと、改質器の燃焼排ガスを
冷却し循環ラインに供給する排ガス供給ラインとを備え
た燃料電池発電装置において、前記改質器に供給される
燃料ガスに窒素ガスを供給する窒素ガス供給ラインと、
該窒素ガス供給ラインに設けられ窒素ガスの流量を制御
する流量制御弁と、前記改質器の燃焼室の温度を測定す
る温度センサとを備え、温度センサの測定値により流量
制御弁を調整して燃焼室の温度を制御する。
【０００９】請求項２の発明では、酸素を含むカソード
ガスと水素を含むアノードガスとから発電する燃料電池
と、燃料電池のアノード排ガスをカソード排ガスの一部
で燃焼し、その熱で水蒸気を含む燃料ガスをアノードガ
スに改質する改質器と、燃料電池のカソード排ガスの一
部をカソードに循環する循環ラインと、改質器の燃焼排
ガスを冷却し循環ラインに供給する排ガス供給ラインと
を備えた燃料電池発電装置において、前記改質器に供給
されるアノード排ガスとカソード排ガスを混合して改質
器の燃焼室へ供給する予混合器と、該予混合器の出側よ
り分岐し燃焼器と流量制御弁を有し前記排ガス供給ライ
ンに合流するバイパスラインと、前記燃焼室の温度を測
定する温度センサとを備え、温度センサの測定値により
流量制御弁を調整して燃焼室の温度を制御する。
ガスと水素を含むアノードガスとから発電する燃料電池
と、燃料電池のアノード排ガスをカソード排ガスの一部
で燃焼し、その熱で水蒸気を含む燃料ガスをアノードガ
スに改質する改質器と、燃料電池のカソード排ガスの一
部をカソードに循環する循環ラインと、改質器の燃焼排
ガスを冷却し循環ラインに供給する排ガス供給ラインと
を備えた燃料電池発電装置において、前記改質器に供給
されるアノード排ガスとカソード排ガスを混合して改質
器の燃焼室へ供給する予混合器と、該予混合器の出側よ
り分岐し燃焼器と流量制御弁を有し前記排ガス供給ライ
ンに合流するバイパスラインと、前記燃焼室の温度を測
定する温度センサとを備え、温度センサの測定値により
流量制御弁を調整して燃焼室の温度を制御する。
【００１０】請求項３の発明では、前記予混合器として
エゼクタを用いる。
エゼクタを用いる。
【００１１】
【作用】請求項１の発明では、改質器の燃焼室Ｃｏの温
度を温度センサで計測し、適切な燃焼温度となるよう窒
素ガス供給ラインの流量制御弁を調節し窒素ガスの流量
を制御する。窒素ガスは燃料ガスとともに改質器の改質
室Ｒｅに入り加熱されることにより燃焼室Ｃｏからの熱
を吸収する。燃料電池内では電池反応には関与せずアノ
ード排ガスと共に排出され燃焼室Ｃｏにはいる。アノー
ド排ガスの燃焼により窒素ガスは加熱され熱量を吸収す
る。このように改質室Ｒｅと燃焼室Ｃｏにおける熱量の
吸収により燃焼室Ｃｏの温度を低下することができるの
で、窒素ガスの流量を調整することにより燃焼室Ｃｏの
温度を制御することができる。
度を温度センサで計測し、適切な燃焼温度となるよう窒
素ガス供給ラインの流量制御弁を調節し窒素ガスの流量
を制御する。窒素ガスは燃料ガスとともに改質器の改質
室Ｒｅに入り加熱されることにより燃焼室Ｃｏからの熱
を吸収する。燃料電池内では電池反応には関与せずアノ
ード排ガスと共に排出され燃焼室Ｃｏにはいる。アノー
ド排ガスの燃焼により窒素ガスは加熱され熱量を吸収す
る。このように改質室Ｒｅと燃焼室Ｃｏにおける熱量の
吸収により燃焼室Ｃｏの温度を低下することができるの
で、窒素ガスの流量を調整することにより燃焼室Ｃｏの
温度を制御することができる。
【００１２】請求項２の発明では、予混合器より燃焼室
Ｃｏへ供給するアノード排ガスとカソード排ガスの量を
バイパスラインで分岐して排ガス供給ラインに流す。バ
イパスラインの燃焼器は燃焼室Ｃｏと同様にアノード排
ガスとカソード排ガスを燃焼し燃焼排ガスとして排ガス
供給ラインへ流す。燃焼室Ｃｏへ供給されるアノード排
ガスとカソード排ガスの量は流量制御弁の流量によって
決まり、燃焼室Ｃｏに設けられた温度センサが適切な温
度を示すよう流量制御弁を調整することにより燃焼室Ｃ
ｏの温度を制御することができる。
Ｃｏへ供給するアノード排ガスとカソード排ガスの量を
バイパスラインで分岐して排ガス供給ラインに流す。バ
イパスラインの燃焼器は燃焼室Ｃｏと同様にアノード排
ガスとカソード排ガスを燃焼し燃焼排ガスとして排ガス
供給ラインへ流す。燃焼室Ｃｏへ供給されるアノード排
ガスとカソード排ガスの量は流量制御弁の流量によって
決まり、燃焼室Ｃｏに設けられた温度センサが適切な温
度を示すよう流量制御弁を調整することにより燃焼室Ｃ
ｏの温度を制御することができる。
【００１３】請求項３の発明では、請求項２の発明に用
いる予混合器をエゼクタとすることによりアノード排ガ
スとカソード排ガスを十分に混合することができる。
いる予混合器をエゼクタとすることによりアノード排ガ
スとカソード排ガスを十分に混合することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は請求項１の発明を実現する第１実施
例の燃料電池発電装置の全体構成図である。本図におい
て図３と同一のものは同一符号で表す。燃料電池発電設
備は、水蒸気を含む燃料ガス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２と酸素お
よび二酸化炭素を含むカソードガス３とから発電する、
格納容器２２内に格納された燃料電池２０とを備え、燃
料電池２０から排出されるアノード排ガス４は、排出ラ
イン１２により改質器１０の燃焼室Ｃｏに供給され、カ
ソード排ガス７の一部と共に燃焼し、その燃焼排ガス５
が排ガス供給ライン１３と循環ライン１４を経て燃料電
池２０のカソードＣへ二酸化炭素と酸素を含むカソード
ガス３として供給される。
て説明する。図１は請求項１の発明を実現する第１実施
例の燃料電池発電装置の全体構成図である。本図におい
て図３と同一のものは同一符号で表す。燃料電池発電設
備は、水蒸気を含む燃料ガス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２と酸素お
よび二酸化炭素を含むカソードガス３とから発電する、
格納容器２２内に格納された燃料電池２０とを備え、燃
料電池２０から排出されるアノード排ガス４は、排出ラ
イン１２により改質器１０の燃焼室Ｃｏに供給され、カ
ソード排ガス７の一部と共に燃焼し、その燃焼排ガス５
が排ガス供給ライン１３と循環ライン１４を経て燃料電
池２０のカソードＣへ二酸化炭素と酸素を含むカソード
ガス３として供給される。
【００１５】天然ガス８は脱硫器４０で脱硫後、燃料電
池２０の出力を定める出力指令により流量を制御する流
量制御弁４１、及びオリフィス型流量計４２を通り、流
量制御弁４３、及びオリフィス型流量計４４を通ってき
た水蒸気９と合流し、燃料ガス１となる。フローインジ
ケートコントローラ４５は燃料ガス１中のスチームとカ
ーボンの比（Ｓ／Ｃ）をコントロールするもので、流量
計４２と４４の値に基づき流量制御弁４３を調整して水
蒸気９の流量を制御する。Ｓ／Ｃは理論値は２であるが
３を設定値とする。窒素ガス５１が窒素ガス供給ライン
５３より流量制御弁５２を通り、燃料ガス１と合流し燃
料予熱器１１で加熱され改質器１０に供給される。改質
器１０は、燃料電池２０を出たアノード排ガス４とカソ
ード排ガス７を燃焼する燃焼室Ｃｏと、燃焼室Ｃｏから
の伝熱により燃料ガス１を改質しアノードガス２を発生
する改質室Ｒｅとからなる。燃焼室Ｃｏには室内の温度
を計測する温度センサ５０が設けられ、この計測値によ
り流量制御弁５２は制御される。燃焼室Ｃｏには十分な
燃焼が行われるよう燃焼触媒が充填され、改質室Ｒｅに
は燃料ガス１を水素を主体とするアノードガス２に改質
するための改質触媒が充填されている。
池２０の出力を定める出力指令により流量を制御する流
量制御弁４１、及びオリフィス型流量計４２を通り、流
量制御弁４３、及びオリフィス型流量計４４を通ってき
た水蒸気９と合流し、燃料ガス１となる。フローインジ
ケートコントローラ４５は燃料ガス１中のスチームとカ
ーボンの比（Ｓ／Ｃ）をコントロールするもので、流量
計４２と４４の値に基づき流量制御弁４３を調整して水
蒸気９の流量を制御する。Ｓ／Ｃは理論値は２であるが
３を設定値とする。窒素ガス５１が窒素ガス供給ライン
５３より流量制御弁５２を通り、燃料ガス１と合流し燃
料予熱器１１で加熱され改質器１０に供給される。改質
器１０は、燃料電池２０を出たアノード排ガス４とカソ
ード排ガス７を燃焼する燃焼室Ｃｏと、燃焼室Ｃｏから
の伝熱により燃料ガス１を改質しアノードガス２を発生
する改質室Ｒｅとからなる。燃焼室Ｃｏには室内の温度
を計測する温度センサ５０が設けられ、この計測値によ
り流量制御弁５２は制御される。燃焼室Ｃｏには十分な
燃焼が行われるよう燃焼触媒が充填され、改質室Ｒｅに
は燃料ガス１を水素を主体とするアノードガス２に改質
するための改質触媒が充填されている。
【００１６】燃焼室Ｃｏからは燃焼排ガス５が排ガス供
給ライン１３を通り、循環ライン１４に入るが、排ガス
供給ライン１３内では空気予熱器３２で冷却され、凝縮
器３３および気水分離器３４により水分が除去され、低
温ブロワ３５により加圧され、空気６と混合し、空気予
熱器３２により加熱され、循環ライン１４に入る。
給ライン１３を通り、循環ライン１４に入るが、排ガス
供給ライン１３内では空気予熱器３２で冷却され、凝縮
器３３および気水分離器３４により水分が除去され、低
温ブロワ３５により加圧され、空気６と混合し、空気予
熱器３２により加熱され、循環ライン１４に入る。
【００１７】カソード排ガス７の一部はタービン圧縮機
３６のタービンを駆動し、図示しない排熱回収蒸気発生
装置へ供給される。タービン圧縮機３６で圧縮された空
気６は、低温ブロワ３５の出口で燃焼排ガス５と合流す
る。タービン圧縮機３６には電動ブロワ３８を有するバ
ックアップライン３７が設けられており、タービン圧縮
機３６の容量が不足したときバックアップに使用され
る。
３６のタービンを駆動し、図示しない排熱回収蒸気発生
装置へ供給される。タービン圧縮機３６で圧縮された空
気６は、低温ブロワ３５の出口で燃焼排ガス５と合流す
る。タービン圧縮機３６には電動ブロワ３８を有するバ
ックアップライン３７が設けられており、タービン圧縮
機３６の容量が不足したときバックアップに使用され
る。
【００１８】燃料電池２０はアノードガス２が通過する
アノードＡと、カソードガス３が通過するカソードＣと
からなり、アノードガス２中の水素、一酸化炭素と、カ
ソードガス３中の酸素、二酸化炭素とから化学反応によ
って電気を発生する。
アノードＡと、カソードガス３が通過するカソードＣと
からなり、アノードガス２中の水素、一酸化炭素と、カ
ソードガス３中の酸素、二酸化炭素とから化学反応によ
って電気を発生する。
【００１９】カソード排ガス７の一部は、空気予熱器３
２で加熱された燃焼排ガス５および空気６と混合し、カ
ソードガス３となり、循環ライン１４によりカソードＣ
に供給される。循環ライン１４は高温ブロワ２３により
カソードガス３を循環する。
２で加熱された燃焼排ガス５および空気６と混合し、カ
ソードガス３となり、循環ライン１４によりカソードＣ
に供給される。循環ライン１４は高温ブロワ２３により
カソードガス３を循環する。
【００２０】次に本実施例の動作を説明する。燃料電池
発電装置は、起動時出力ゼロから徐々に上昇させてゆく
が、改質器１０の最低出力は３０％程度に設定されてい
る。これはこれ以下とすると改質器１０全体の流量配分
のバランスを保ち機能を維持することが出来なくなるた
めである。このため燃料電池２０の出力が３０％以下の
ときは、燃料ガス１の流量は定格出力の３０％ととし、
窒素ガス５１の流量を燃焼室Ｃｏの温度が所定の値、例
えば、出力３０％のときの温度となるように流量制御弁
５２を制御する。なお、本制御方法は燃料電池２０の出
力が３０％のときに限定されることなくこれ以上の場合
でも適用でき、上述したＳ／Ｃ制御とともに使用でき
る。
発電装置は、起動時出力ゼロから徐々に上昇させてゆく
が、改質器１０の最低出力は３０％程度に設定されてい
る。これはこれ以下とすると改質器１０全体の流量配分
のバランスを保ち機能を維持することが出来なくなるた
めである。このため燃料電池２０の出力が３０％以下の
ときは、燃料ガス１の流量は定格出力の３０％ととし、
窒素ガス５１の流量を燃焼室Ｃｏの温度が所定の値、例
えば、出力３０％のときの温度となるように流量制御弁
５２を制御する。なお、本制御方法は燃料電池２０の出
力が３０％のときに限定されることなくこれ以上の場合
でも適用でき、上述したＳ／Ｃ制御とともに使用でき
る。
【００２１】次に、請求項２の発明を実現する第２実施
例を説明する。図２は本実施例を示す構成図である。図
２は図１の窒素ガス供給ライン５３の代わりに、カソー
ド排ガス４とアノード排ガス７を混合するエゼクタ５４
を設け、混合ガスを燃焼室Ｃｏに供給するとともに、バ
イパスライン５５に分岐して排ガス供給ライン１３に導
く。バイパスライン５５には混合ガスを燃焼する燃焼器
５６と分岐する混合ガスの流量を決定する流量制御弁５
７が設けられ、燃焼器５６で燃焼された燃焼排ガスは空
気予熱器３２で冷却された後、流量制御弁５７に流入す
る。改質器１０の燃焼室Ｃｏには温度センサ５０が設け
られ、この計測値により流量制御弁５７の流量を制御す
る。燃焼器５６には燃焼触媒が充填され十分な燃焼が行
われる。
例を説明する。図２は本実施例を示す構成図である。図
２は図１の窒素ガス供給ライン５３の代わりに、カソー
ド排ガス４とアノード排ガス７を混合するエゼクタ５４
を設け、混合ガスを燃焼室Ｃｏに供給するとともに、バ
イパスライン５５に分岐して排ガス供給ライン１３に導
く。バイパスライン５５には混合ガスを燃焼する燃焼器
５６と分岐する混合ガスの流量を決定する流量制御弁５
７が設けられ、燃焼器５６で燃焼された燃焼排ガスは空
気予熱器３２で冷却された後、流量制御弁５７に流入す
る。改質器１０の燃焼室Ｃｏには温度センサ５０が設け
られ、この計測値により流量制御弁５７の流量を制御す
る。燃焼器５６には燃焼触媒が充填され十分な燃焼が行
われる。
【００２２】第２実施例の動作は第１実施例と類似す
る。即ち、燃料電池２０の出力が３０％以下のときは、
燃料ガス１の流量は定格出力の３０％ととし、分岐する
混合ガスの流量を燃焼室Ｃｏの温度が所定の値、例え
ば、出力３０％のときの温度となるように流量制御弁５
７を制御する。なお、本制御方法も燃料電池２０の出力
が３０％のときに限定されることなく、これ以上の場合
でも適用でき、上述したＳ／Ｃ制御とともに使用でき
る。
る。即ち、燃料電池２０の出力が３０％以下のときは、
燃料ガス１の流量は定格出力の３０％ととし、分岐する
混合ガスの流量を燃焼室Ｃｏの温度が所定の値、例え
ば、出力３０％のときの温度となるように流量制御弁５
７を制御する。なお、本制御方法も燃料電池２０の出力
が３０％のときに限定されることなく、これ以上の場合
でも適用でき、上述したＳ／Ｃ制御とともに使用でき
る。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の発明は燃料ガスに窒素ガスを加え燃焼室Ｃｏの温度
を窒素ガスの流量を調整することにより制御する。ま
た、請求項２の発明はアノード排ガスとカソード排ガス
との混合ガスを燃焼室Ｃｏに供給するにあたりその一部
を分岐し、燃焼室Ｃｏの温度を分岐する混合ガスの流量
を調整することにより制御する。これにより低出力時で
も燃焼室Ｃｏが過熱されることを防止できるので、従来
設置していた排ガス処理装置とそのランニングコストが
不要となり、燃料電池装置のコンパクト化とコスト低減
が可能となる。
１の発明は燃料ガスに窒素ガスを加え燃焼室Ｃｏの温度
を窒素ガスの流量を調整することにより制御する。ま
た、請求項２の発明はアノード排ガスとカソード排ガス
との混合ガスを燃焼室Ｃｏに供給するにあたりその一部
を分岐し、燃焼室Ｃｏの温度を分岐する混合ガスの流量
を調整することにより制御する。これにより低出力時で
も燃焼室Ｃｏが過熱されることを防止できるので、従来
設置していた排ガス処理装置とそのランニングコストが
不要となり、燃料電池装置のコンパクト化とコスト低減
が可能となる。
【図１】第１実施例の燃料電池発電装置の全体構成図で
ある。
ある。
【図２】第２実施例の燃料電池発電装置の全体構成図で
ある。
ある。
【図３】従来の天然ガスを燃料とする燃料電池発電装置
の全体構成図である。
の全体構成図である。
１ 燃料ガス ２ アノードガス ３ カソードガス ４ アノード排ガス ５ 燃焼排ガス ６ 空気 ７ カソード排ガス ８ 天然ガス ９ 水蒸気 １０ 改質器 １１ 燃料予熱器 １２ 排出ライン １３ 排ガス供給ライン １４ 循環ライン ２０ 燃料電池 ２２ 格納容器 ２３ 高温ブロワ ２４ 排ガス処理装置 ３２ 空気予熱器 ３３ 凝縮器 ３４ 気水分離器 ３５ 低温ブロワ ３６ タービン圧縮機 ３７ バックアップライン ３８ 電動ブロワ ４０ 脱硫器 ４１、４３、５２、５７ 流量制御弁 ４２、４４ オリフィス型流量計 ４５ フローインジケートコントローラ ５０ 温度センサ ５１ 窒素ガス ５３ 窒素ガス供給ライン ５４ エゼクタ ５５ バイパスライン ５６ 燃焼器 Ａ アノード Ｃ カソード Ｃｏ 燃焼室 Ｒｅ 改質室
Claims (3)
- 【請求項１】 酸素を含むカソードガスと水素を含むア
ノードガスとから発電する燃料電池と、燃料電池のアノ
ード排ガスをカソード排ガスの一部で燃焼し、その熱で
水蒸気を含む燃料ガスをアノードガスに改質する改質器
と、燃料電池のカソード排ガスの一部をカソードに循環
する循環ラインと、改質器の燃焼排ガスを冷却し循環ラ
インに供給する排ガス供給ラインとを備えた燃料電池発
電装置において、 前記改質器に供給される燃料ガスに窒素ガスを供給する
窒素ガス供給ラインと、該窒素ガス供給ラインに設けら
れ窒素ガスの流量を制御する流量制御弁と、前記改質器
の燃焼室の温度を測定する温度センサとを備え、温度セ
ンサの測定値により流量制御弁を調整して燃焼室の温度
を制御することを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項２】 酸素を含むカソードガスと水素を含むア
ノードガスとから発電する燃料電池と、燃料電池のアノ
ード排ガスをカソード排ガスの一部で燃焼し、その熱で
水蒸気を含む燃料ガスをアノードガスに改質する改質器
と、燃料電池のカソード排ガスの一部をカソードに循環
する循環ラインと、改質器の燃焼排ガスを冷却し循環ラ
インに供給する排ガス供給ラインとを備えた燃料電池発
電装置において、 前記改質器に供給されるアノード排ガスとカソード排ガ
スを混合して改質器の燃焼室へ供給する予混合器と、該
予混合器の出側より分岐し燃焼器と流量制御弁を有し前
記排ガス供給ラインに合流するバイパスラインと、前記
燃焼室の温度を測定する温度センサとを備え、温度セン
サの測定値により流量制御弁を調整して燃焼室の温度を
制御することを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項３】 前記予混合器としてエゼクタを用いるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22748994A JP3513933B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22748994A JP3513933B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0896822A true JPH0896822A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3513933B2 JP3513933B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=16861691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22748994A Expired - Fee Related JP3513933B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3513933B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006012721A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Japan Steel Works Ltd:The | 燃料電池装置 |
| JP2008305690A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用の改質装置 |
| KR101030349B1 (ko) * | 2009-06-25 | 2011-04-20 | 한국기계연구원 | 발전용 연료전지의 촉매연소기 보호시스템 |
| JP2016115436A (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池モジュール |
| JP2017525099A (ja) * | 2014-07-04 | 2017-08-31 | エルジー フューエル セル システムズ インクＬｇ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ． | 燃料電池システム |
-
1994
- 1994-09-22 JP JP22748994A patent/JP3513933B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008305690A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用の改質装置 |
| KR101030349B1 (ko) * | 2009-06-25 | 2011-04-20 | 한국기계연구원 | 발전용 연료전지의 촉매연소기 보호시스템 |
| JP2017525099A (ja) * | 2014-07-04 | 2017-08-31 | エルジー フューエル セル システムズ インクＬｇ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ． | 燃料電池システム |
| JP2016115436A (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3513933B2 (ja) | 2004-03-31 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031224 |
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