JPH09213354A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
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- JPH09213354A JPH09213354A JP8016630A JP1663096A JPH09213354A JP H09213354 A JPH09213354 A JP H09213354A JP 8016630 A JP8016630 A JP 8016630A JP 1663096 A JP1663096 A JP 1663096A JP H09213354 A JPH09213354 A JP H09213354A
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- exhaust gas
- fuel cell
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- 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】
【課題】 改質効率及びプラント効率の向上を図る。
【解決手段】 燃料電池３のアノード排ガスＧEA及びカ
ソード排ガスＧECを改質器１の燃焼室１ｂに供給してカ
ソード排ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧEA中の可
燃成分を燃焼させるようにした燃料電池発電設備におい
て、カソード排ガスＧECの一部を混合ガス循環管２５の
上流側にバイパスさせることにより、アノード排ガスＧ
EAとカソード排ガスＧECの改質器１における燃焼室１ｂ
での空燃比を略１：１．２程度にする。
ソード排ガスＧECを改質器１の燃焼室１ｂに供給してカ
ソード排ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧEA中の可
燃成分を燃焼させるようにした燃料電池発電設備におい
て、カソード排ガスＧECの一部を混合ガス循環管２５の
上流側にバイパスさせることにより、アノード排ガスＧ
EAとカソード排ガスＧECの改質器１における燃焼室１ｂ
での空燃比を略１：１．２程度にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料
電池を用いた燃料電池発電設備に関するものである。
電池を用いた燃料電池発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率で且つ
環境への影響が少い、等従来の発電装置にはない特長を
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。
環境への影響が少い、等従来の発電装置にはない特長を
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。
【０００３】而して、溶融炭酸塩型燃料電池を用いた従
来の燃料電池発電設備の一例は図２に示されている。
来の燃料電池発電設備の一例は図２に示されている。
【０００４】図中、１は改質室１ａと燃焼室１ｂを有す
る改質器、２は燃料ガス予熱器、３はアノード極３ａと
カソード極３ｂを一つの組み合わせとして複数層積重ね
形成した溶融炭酸塩型の燃料電池であり、改質器１及び
燃料ガス予熱器２並びに燃料電池３は図２において仮想
線で表わされている所定の圧力容器４内に収納されてい
る。
る改質器、２は燃料ガス予熱器、３はアノード極３ａと
カソード極３ｂを一つの組み合わせとして複数層積重ね
形成した溶融炭酸塩型の燃料電池であり、改質器１及び
燃料ガス予熱器２並びに燃料電池３は図２において仮想
線で表わされている所定の圧力容器４内に収納されてい
る。
【０００５】改質器１における改質室１ａの入口側に
は、都市ガス等の燃料ガスＧFを改質室１ａへ送給し得
るよう、中途部に上流側から下流側へ向けて燃料ガス送
給ブロワ５、脱硫器６、燃料ガス予熱器２を順次接続し
た燃料ガス送給管７が接続されている。
は、都市ガス等の燃料ガスＧFを改質室１ａへ送給し得
るよう、中途部に上流側から下流側へ向けて燃料ガス送
給ブロワ５、脱硫器６、燃料ガス予熱器２を順次接続し
た燃料ガス送給管７が接続されている。
【０００６】改質器１における改質室１ａの出口側に
は、中途部に燃料ガス予熱器２を接続したアノードガス
送給管８が接続され、アノードガス送給管８の先端は燃
料電池３のアノード極３ａに接続されている。而して、
改質室１ａで燃料ガスＧFを改質して得られた、水素、
一酸化炭素、メタン等の可燃成分を含むアノードガスＧ
Aはアノードガス送給管８を通って燃料電池３のアノー
ド極３ａ入口側へ送給されるようになっている。
は、中途部に燃料ガス予熱器２を接続したアノードガス
送給管８が接続され、アノードガス送給管８の先端は燃
料電池３のアノード極３ａに接続されている。而して、
改質室１ａで燃料ガスＧFを改質して得られた、水素、
一酸化炭素、メタン等の可燃成分を含むアノードガスＧ
Aはアノードガス送給管８を通って燃料電池３のアノー
ド極３ａ入口側へ送給されるようになっている。
【０００７】燃料電池３におけるアノード極３ａの出口
側と改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、アノー
ド極３ａから排出されたアノード排ガスＧEAが改質器１
における燃焼室１ｂへ送給されるよう、アノード排ガス
送給管９により接続され、アノード排ガス送給管９の中
途部には、アノード排ガスＧEAが燃焼室１ｂ側からアノ
ード極３ａ側へ逆流しないよう、逆止弁１０が接続され
ている。
側と改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、アノー
ド極３ａから排出されたアノード排ガスＧEAが改質器１
における燃焼室１ｂへ送給されるよう、アノード排ガス
送給管９により接続され、アノード排ガス送給管９の中
途部には、アノード排ガスＧEAが燃焼室１ｂ側からアノ
ード極３ａ側へ逆流しないよう、逆止弁１０が接続され
ている。
【０００８】燃料電池３におけるカソード極３ｂの出口
側と改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、カソー
ド極３ｂから排出されたカソード排ガスＧECが改質器１
における燃焼室１ｂへ送給されるよう、カソード排ガス
送給管１１により接続され、カソード排ガス送給管１１
の中途部には、カソード排ガスＧECが燃焼室１ｂ側から
カソード極３ｂ側へ逆流しないよう、逆止弁１２が接続
されている。
側と改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、カソー
ド極３ｂから排出されたカソード排ガスＧECが改質器１
における燃焼室１ｂへ送給されるよう、カソード排ガス
送給管１１により接続され、カソード排ガス送給管１１
の中途部には、カソード排ガスＧECが燃焼室１ｂ側から
カソード極３ｂ側へ逆流しないよう、逆止弁１２が接続
されている。
【０００９】改質器１における燃焼室１ｂの出口側には
燃焼室１ｂから排出された燃焼排ガスＧEXを下流側へ送
給するための燃焼排ガス送給管１３が接続され、燃焼排
ガス送給管１３の下流端には混合器１４が接続されてい
る。
燃焼室１ｂから排出された燃焼排ガスＧEXを下流側へ送
給するための燃焼排ガス送給管１３が接続され、燃焼排
ガス送給管１３の下流端には混合器１４が接続されてい
る。
【００１０】燃焼排ガス送給管１３の中途部には、燃焼
排ガスＧEXの一部を抽出するガスタービン駆動ガス送給
管１５が接続され、ガスタービン駆動ガス送給管１５の
先端は、圧縮機１７を駆動するためのガスタービン１６
に接続されている。
排ガスＧEXの一部を抽出するガスタービン駆動ガス送給
管１５が接続され、ガスタービン駆動ガス送給管１５の
先端は、圧縮機１７を駆動するためのガスタービン１６
に接続されている。
【００１１】ガスタービン駆動ガス送給管１５には、後
述の加熱器２８からの熱風排ガスＧEHをガスタービン駆
動ガス送給管１５へ流入させて燃焼排ガスＧEXと混合
し、ガスタービン駆動ガスＧEDを生成させるよう、熱風
排ガス送給管１８が接続されている。
述の加熱器２８からの熱風排ガスＧEHをガスタービン駆
動ガス送給管１５へ流入させて燃焼排ガスＧEXと混合
し、ガスタービン駆動ガスＧEDを生成させるよう、熱風
排ガス送給管１８が接続されている。
【００１２】ガスタービン１６には、ガスタービン１６
から排気されたタービン排ガスＧETを排熱回収装置１９
へ送給し得るようタービン排ガス送給管２０が接続さ
れ、ガスタービン駆動ガス送給管１５の熱風排ガス送給
管１８接続部よりも下流側中途部とタービン排ガス送給
管２０の中途部は、バイパス管２１により接続されてい
る。
から排気されたタービン排ガスＧETを排熱回収装置１９
へ送給し得るようタービン排ガス送給管２０が接続さ
れ、ガスタービン駆動ガス送給管１５の熱風排ガス送給
管１８接続部よりも下流側中途部とタービン排ガス送給
管２０の中途部は、バイパス管２１により接続されてい
る。
【００１３】サイレンサ２２を通って圧縮機１７内へ導
入され圧縮されて生成された圧縮空気ＡCは、前記混合
器１４へ送給されるよう、圧縮機１７と混合器１４は圧
縮空気送給管２３により接続され、混合器１４では、燃
焼排ガス送給管１３から送給された二酸化炭素主体の燃
焼排ガスＧEXと圧縮空気送給管２３から送給された圧縮
空気ＡCを混合して二酸化炭素と空気の混合した混合ガ
スＧMを生成し得るようになっている。
入され圧縮されて生成された圧縮空気ＡCは、前記混合
器１４へ送給されるよう、圧縮機１７と混合器１４は圧
縮空気送給管２３により接続され、混合器１４では、燃
焼排ガス送給管１３から送給された二酸化炭素主体の燃
焼排ガスＧEXと圧縮空気送給管２３から送給された圧縮
空気ＡCを混合して二酸化炭素と空気の混合した混合ガ
スＧMを生成し得るようになっている。
【００１４】圧縮空気送給管２３の中途部には、圧縮空
気抽出管２４が接続され、圧縮空気送給管２３から圧縮
空気抽出管２４へ抽出された圧縮空気ＡCの一部は、圧
縮空気抽出管２４から圧力容器４内へ導入し得るように
なっている。
気抽出管２４が接続され、圧縮空気送給管２３から圧縮
空気抽出管２４へ抽出された圧縮空気ＡCの一部は、圧
縮空気抽出管２４から圧力容器４内へ導入し得るように
なっている。
【００１５】混合器１４の出口側と燃料電池３における
カソード極３ｂの入口側とは、混合ガス循環管２５によ
り接続されており、混合ガス循環管２５には、上流側か
ら下流側へ向けて、低温ブロワ２６及びカソード極３ｂ
側から混合器１４側へ混合ガスＧMが逆流しないように
した逆止弁２７、並びに加熱器２８が順次接続されてい
る。
カソード極３ｂの入口側とは、混合ガス循環管２５によ
り接続されており、混合ガス循環管２５には、上流側か
ら下流側へ向けて、低温ブロワ２６及びカソード極３ｂ
側から混合器１４側へ混合ガスＧMが逆流しないように
した逆止弁２７、並びに加熱器２８が順次接続されてい
る。
【００１６】前記加熱器２８には熱風発生炉２９で発生
した熱風ＷHを送給して混合ガス循環管２５内を流れる
混合ガスＧMを熱風ＷHにより加熱し、カソードガスＧC
を生成し得るようになっており、混合ガス循環管２５内
を送給される混合ガスＧMを加熱してカソードガスＧCと
した後の熱風排ガスＧEHは、前述のように加熱器２８か
ら排出され、熱風排ガス送給管１８を通ってガスタービ
ン駆動ガス送給管１５へ導入し得るようになっている。
した熱風ＷHを送給して混合ガス循環管２５内を流れる
混合ガスＧMを熱風ＷHにより加熱し、カソードガスＧC
を生成し得るようになっており、混合ガス循環管２５内
を送給される混合ガスＧMを加熱してカソードガスＧCと
した後の熱風排ガスＧEHは、前述のように加熱器２８か
ら排出され、熱風排ガス送給管１８を通ってガスタービ
ン駆動ガス送給管１５へ導入し得るようになっている。
【００１７】排熱回収装置１９の蒸気出口側に接続した
蒸気管３０は、タービン排ガス送給管２０からのタービ
ン排ガスＧETにより排熱回収装置１９で加熱され生成さ
れた蒸気ＶPを燃料ガス送給管７内に送給し得るよう、
燃料ガス送給管７の脱硫器６接続部と燃料ガス予熱器２
接続部との間に圧力容器４の外部で接続されている。
蒸気管３０は、タービン排ガス送給管２０からのタービ
ン排ガスＧETにより排熱回収装置１９で加熱され生成さ
れた蒸気ＶPを燃料ガス送給管７内に送給し得るよう、
燃料ガス送給管７の脱硫器６接続部と燃料ガス予熱器２
接続部との間に圧力容器４の外部で接続されている。
【００１８】なお、図中、３１はガスタービン１６側か
ら燃焼排ガス送給管１３側へガスタービン駆動ガスＧED
が逆流しないよう、ガスタービン駆動ガス送給管１５の
熱風排ガス送給管１８接続部よりも燃焼排ガスＧEX流れ
方向上流側に接続された逆止弁、３２はガスタービン駆
動ガス送給管１５側から加熱器２８側へ熱風排ガスＧEH
が逆流しないよう、熱風排ガス送給管１８に接続された
逆止弁、３３はバイパス管２１に接続した流量制御弁、
３４は圧縮空気抽出管２４に接続した流量制御弁であ
る。
ら燃焼排ガス送給管１３側へガスタービン駆動ガスＧED
が逆流しないよう、ガスタービン駆動ガス送給管１５の
熱風排ガス送給管１８接続部よりも燃焼排ガスＧEX流れ
方向上流側に接続された逆止弁、３２はガスタービン駆
動ガス送給管１５側から加熱器２８側へ熱風排ガスＧEH
が逆流しないよう、熱風排ガス送給管１８に接続された
逆止弁、３３はバイパス管２１に接続した流量制御弁、
３４は圧縮空気抽出管２４に接続した流量制御弁であ
る。
【００１９】上述の燃料電池発電設備での発電は次のよ
うに行われる。
うに行われる。
【００２０】すなわち、燃料ガス送給ブロワ５により加
圧されて燃料ガス送給管７内を送られて来た燃料ガスＧ
Fは、脱硫器６で脱硫され、脱硫された燃料ガスＧFに
は、排熱回収装置１９から蒸気管３０を介して送給され
て来た蒸気ＶPが吹き込まれ、蒸気ＶPを吹き込まれた燃
料ガスＧFは、燃料ガス予熱器２で予熱されて改質器１
の改質室１ａ内へ導入される。
圧されて燃料ガス送給管７内を送られて来た燃料ガスＧ
Fは、脱硫器６で脱硫され、脱硫された燃料ガスＧFに
は、排熱回収装置１９から蒸気管３０を介して送給され
て来た蒸気ＶPが吹き込まれ、蒸気ＶPを吹き込まれた燃
料ガスＧFは、燃料ガス予熱器２で予熱されて改質器１
の改質室１ａ内へ導入される。
【００２１】燃料ガスＧFとしては、都市ガスのように
水素、一酸化炭素、酸素等可燃成分を多量に含むガスを
用いる。又燃料ガスＧFに蒸気ＶPを吹き込むのは、改質
器１で燃料ガスＧF中の可燃成分が炭化することなく、
改質が円滑に行われるようにするためである。
水素、一酸化炭素、酸素等可燃成分を多量に含むガスを
用いる。又燃料ガスＧFに蒸気ＶPを吹き込むのは、改質
器１で燃料ガスＧF中の可燃成分が炭化することなく、
改質が円滑に行われるようにするためである。
【００２２】一方、燃料電池３のアノード極３ａから排
出された、水素や一酸化炭素等を若干含むアノード排ガ
スＧEAはアノード排ガス送給管９を通り、又カソード極
３ｂから排出された、二酸化炭素や空気を含むカソード
排ガスＧECはカソード排ガス送給管１１を通り、夫々改
質器１の燃焼室１ｂへ導入され、燃焼室１ｂではカソー
ド排ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧEA中の可燃成
分が燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。
出された、水素や一酸化炭素等を若干含むアノード排ガ
スＧEAはアノード排ガス送給管９を通り、又カソード極
３ｂから排出された、二酸化炭素や空気を含むカソード
排ガスＧECはカソード排ガス送給管１１を通り、夫々改
質器１の燃焼室１ｂへ導入され、燃焼室１ｂではカソー
ド排ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧEA中の可燃成
分が燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。
【００２３】このため燃焼ガスの熱により燃焼室１ｂを
介して改質室１ａが加熱され、燃料ガス送給管７から改
質室１ａ内に導入された燃料ガスＧFは、改質室１ａの
熱により加熱され、改質されてアノードガスＧAが生成
され、生成されたアノードガスＧAは改質器１の改質室
１ａから送出され、アノードガス送給管８から燃料ガス
予熱器２へ導入され、該燃料ガス予熱器２において、ア
ノードガスＧAの熱により、燃料ガス送給管７内を送給
されて来た燃料ガスＧFを加熱し、しかる後、燃料電池
３のアノード極３ａへ送給される。
介して改質室１ａが加熱され、燃料ガス送給管７から改
質室１ａ内に導入された燃料ガスＧFは、改質室１ａの
熱により加熱され、改質されてアノードガスＧAが生成
され、生成されたアノードガスＧAは改質器１の改質室
１ａから送出され、アノードガス送給管８から燃料ガス
予熱器２へ導入され、該燃料ガス予熱器２において、ア
ノードガスＧAの熱により、燃料ガス送給管７内を送給
されて来た燃料ガスＧFを加熱し、しかる後、燃料電池
３のアノード極３ａへ送給される。
【００２４】改質器１の燃焼室１ｂで生成された燃焼ガ
スは、燃料ガスＧFを加熱して改質した後、二酸化炭素
等を含む燃焼排ガスＧEXとして燃焼室１ｂから燃焼排ガ
ス送給管１３へ排出され、下流側へ送給される。
スは、燃料ガスＧFを加熱して改質した後、二酸化炭素
等を含む燃焼排ガスＧEXとして燃焼室１ｂから燃焼排ガ
ス送給管１３へ排出され、下流側へ送給される。
【００２５】而して、燃焼排ガスＧEXの一部は、途中
で、ガスタービン駆動ガス送給管１５へ送られ、残りの
燃焼排ガスＧEXは全て燃焼排ガス送給管１３を経て混合
器１４へ送給される。
で、ガスタービン駆動ガス送給管１５へ送られ、残りの
燃焼排ガスＧEXは全て燃焼排ガス送給管１３を経て混合
器１４へ送給される。
【００２６】ガスタービン駆動ガス送給管１５へ導入さ
れた一部の燃焼排ガスＧEXは、ガスタービン駆動ガス送
給管１５内を通ってガスタービン１６方向へ送給され
る。
れた一部の燃焼排ガスＧEXは、ガスタービン駆動ガス送
給管１５内を通ってガスタービン１６方向へ送給され
る。
【００２７】一方、熱風発生炉２９で発生した熱風ＷH
は、加熱器２８へ送給され、混合ガス循環管２５を通っ
て加熱器２８へ送給された混合ガスＧMを加熱し、しか
る後加熱器２８から熱風排ガスＧEHとして熱風排ガス送
給管１８へ排出され、熱風排ガス送給管１８からガスタ
ービン駆動ガス送給管１５内へ導入され、ガスタービン
駆動ガス送給管１５内を流れる燃焼排ガスＧEXと合流し
て混合し、ガスタービン駆動ガスＧEDが生成される。
は、加熱器２８へ送給され、混合ガス循環管２５を通っ
て加熱器２８へ送給された混合ガスＧMを加熱し、しか
る後加熱器２８から熱風排ガスＧEHとして熱風排ガス送
給管１８へ排出され、熱風排ガス送給管１８からガスタ
ービン駆動ガス送給管１５内へ導入され、ガスタービン
駆動ガス送給管１５内を流れる燃焼排ガスＧEXと合流し
て混合し、ガスタービン駆動ガスＧEDが生成される。
【００２８】而して、生成したガスタービン駆動ガスＧ
EDは、更にガスタービン駆動ガス送給管１５を下流側へ
向い送られてガスタービン１６に導入され、ガスタービ
ン１６を駆動する。
EDは、更にガスタービン駆動ガス送給管１５を下流側へ
向い送られてガスタービン１６に導入され、ガスタービ
ン１６を駆動する。
【００２９】又、ガスタービン１６を駆動した後抽気さ
れたタービン排ガスＧETは、タービン排ガス送給管２０
を経て排熱回収装置１９へ送られ、排熱回収装置１９に
おいて水を加熱し、蒸気ＶPを生成させる。
れたタービン排ガスＧETは、タービン排ガス送給管２０
を経て排熱回収装置１９へ送られ、排熱回収装置１９に
おいて水を加熱し、蒸気ＶPを生成させる。
【００３０】水や蒸気により排熱を回収されたタービン
排ガスＧETは排熱回収装置１９から外部へ放出され、排
熱回収装置１９で生成された蒸気ＶPは、前述したごと
く蒸気管３０を通って燃料ガス送給管７へ送給され、燃
料ガス送給管７中の燃料ガスＧFに吹き込まれる。
排ガスＧETは排熱回収装置１９から外部へ放出され、排
熱回収装置１９で生成された蒸気ＶPは、前述したごと
く蒸気管３０を通って燃料ガス送給管７へ送給され、燃
料ガス送給管７中の燃料ガスＧFに吹き込まれる。
【００３１】ガスタービン１６に対して並列配置された
流量制御弁３３は、ガスタービン１６の負荷に対応して
開閉調整される。すなわち、ガスタービン１６の負荷が
高く、ガスタービン駆動ガスＧEDを全量、ガスタービン
１６へ送給する場合には、流量制御弁３３は全閉状態で
運転が行われ、ガスタービン１６の負荷が低く、ガスタ
ービン駆動ガスＧEDを全量、ガスタービン１６へ送給す
る必要のない場合には、負荷に対応して流量制御弁３３
を開き、ガスタービン駆動ガスＧEDの一部をガスタービ
ン１６へ導入せず、バイパス管２１を通してタービン排
ガス送給管２０へバイパスさせ、運転を行う。
流量制御弁３３は、ガスタービン１６の負荷に対応して
開閉調整される。すなわち、ガスタービン１６の負荷が
高く、ガスタービン駆動ガスＧEDを全量、ガスタービン
１６へ送給する場合には、流量制御弁３３は全閉状態で
運転が行われ、ガスタービン１６の負荷が低く、ガスタ
ービン駆動ガスＧEDを全量、ガスタービン１６へ送給す
る必要のない場合には、負荷に対応して流量制御弁３３
を開き、ガスタービン駆動ガスＧEDの一部をガスタービ
ン１６へ導入せず、バイパス管２１を通してタービン排
ガス送給管２０へバイパスさせ、運転を行う。
【００３２】ガスタービン駆動ガスＧEDによりガスター
ビン１６が駆動されると圧縮機１７も駆動されるため、
サイレンサ２２を経て圧縮機１７内に導入された空気は
圧縮空気ＡCとして圧縮機１７から圧縮空気送給管２３
へ吐出される。
ビン１６が駆動されると圧縮機１７も駆動されるため、
サイレンサ２２を経て圧縮機１７内に導入された空気は
圧縮空気ＡCとして圧縮機１７から圧縮空気送給管２３
へ吐出される。
【００３３】而して、前述の圧力容器４内を高圧に保持
するために圧縮空気ＡCを圧力容器４に導入する必要の
ある場合は、流量制御弁３４が開き、圧縮空気ＡCの一
部は、圧縮空気抽出管２４を通って圧力容器４へ導入さ
れる。圧縮空気ＡCを圧力容器４内に入れるのは、燃料
電池３を構成する各部品の厚さが薄いにも拘らず、燃料
電池３の内圧が高いため、燃料電池３が内圧により破損
するのを防止するためである。
するために圧縮空気ＡCを圧力容器４に導入する必要の
ある場合は、流量制御弁３４が開き、圧縮空気ＡCの一
部は、圧縮空気抽出管２４を通って圧力容器４へ導入さ
れる。圧縮空気ＡCを圧力容器４内に入れるのは、燃料
電池３を構成する各部品の厚さが薄いにも拘らず、燃料
電池３の内圧が高いため、燃料電池３が内圧により破損
するのを防止するためである。
【００３４】又、圧縮空気ＡCは、圧縮空気送給管２３
を通って混合器１４へ導入され、混合器１４では、燃焼
排ガス送給管１３からの燃焼排ガスＧEXと圧縮空気送給
管２３からの圧縮空気ＡCが混合して二酸化炭素及び酸
素等を含む混合ガスＧMが生成される。
を通って混合器１４へ導入され、混合器１４では、燃焼
排ガス送給管１３からの燃焼排ガスＧEXと圧縮空気送給
管２３からの圧縮空気ＡCが混合して二酸化炭素及び酸
素等を含む混合ガスＧMが生成される。
【００３５】混合器１４で生成された混合ガスＧMは、
低温ブロワ２６に吸入されると共に加圧されて吐出さ
れ、混合ガス循環管２５を通って加熱器２８へ導入さ
れ、加熱器２８において熱風発生炉２９で生成されて送
給されて来た熱風ＷHにより加熱され、更に混合ガス循
環管２５を下流に向って送給され、カソードガスＧCと
して燃料電池３のカソード極３ｂへ導入される。加熱器
２８から排出された熱風排ガスＧEHは前述のごとくガス
タービン１６の駆動に供される。
低温ブロワ２６に吸入されると共に加圧されて吐出さ
れ、混合ガス循環管２５を通って加熱器２８へ導入さ
れ、加熱器２８において熱風発生炉２９で生成されて送
給されて来た熱風ＷHにより加熱され、更に混合ガス循
環管２５を下流に向って送給され、カソードガスＧCと
して燃料電池３のカソード極３ｂへ導入される。加熱器
２８から排出された熱風排ガスＧEHは前述のごとくガス
タービン１６の駆動に供される。
【００３６】而して、燃料電池３のアノード極３ａにア
ノードガスＧAが導入され、カソード極３ｂにカソード
ガスＧCが導入されると、各極３ａ，３ｂでは従来周知
の所定の化学反応が生じて発電が行われ、発電された電
気は所定の手段で外部へ取り出される。この際アノード
極３ａでは可燃成分の約８０％が消費されるが、改質器
１の燃焼室１ｂでは、残りの約２０％の可燃成分が燃焼
するため、その熱により前述のごとく改質器１では燃料
ガスＧFの改質が行われることになる。
ノードガスＧAが導入され、カソード極３ｂにカソード
ガスＧCが導入されると、各極３ａ，３ｂでは従来周知
の所定の化学反応が生じて発電が行われ、発電された電
気は所定の手段で外部へ取り出される。この際アノード
極３ａでは可燃成分の約８０％が消費されるが、改質器
１の燃焼室１ｂでは、残りの約２０％の可燃成分が燃焼
するため、その熱により前述のごとく改質器１では燃料
ガスＧFの改質が行われることになる。
【００３７】又、アノード排ガス送給管９とカソード排
ガス送給管１１は燃焼室１ｂ内の部分で連通しているた
め、アノード極３ａとカソード極３ｂの流路も連通する
ことになる。従ってアノード排ガス送給管９とカソード
排ガス送給管１１の圧力損失を略同じになるように管
９，１１の径を決定することにより、圧力制御弁を設け
なくてもアノード極３ａの流路内圧力とカソード極３ｂ
の流路内圧力を略同一にすること、すなわちバルブレス
でのスタック極間差圧制御を行うことができる。
ガス送給管１１は燃焼室１ｂ内の部分で連通しているた
め、アノード極３ａとカソード極３ｂの流路も連通する
ことになる。従ってアノード排ガス送給管９とカソード
排ガス送給管１１の圧力損失を略同じになるように管
９，１１の径を決定することにより、圧力制御弁を設け
なくてもアノード極３ａの流路内圧力とカソード極３ｂ
の流路内圧力を略同一にすること、すなわちバルブレス
でのスタック極間差圧制御を行うことができる。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】一般に燃料と空気の比
である空燃比は１：１．２程度が望ましい。しかしなが
ら前述の従来の燃料電池発電設備では、燃料電池３のカ
ソード極３ｂから改質器１の燃焼室１ｂへ送給されるカ
ソード排ガスＧEC中の空気量は、燃料電池３のアノード
極３ａから改質器１の燃焼室１ｂへ送給されるアノード
排ガスＧEA中の可燃成分の量に比べて非常に多く、空燃
比は１：３〜４になり、空燃比が大きいと、燃焼室１ｂ
で生成される燃焼ガスの温度が、良好な改質効率を得る
ための温度７５０〜８００℃に比べて５００〜６００℃
と低くなり、その結果改質器１の改質効率が低下すると
共にプラント効率も悪くなるという問題がある。
である空燃比は１：１．２程度が望ましい。しかしなが
ら前述の従来の燃料電池発電設備では、燃料電池３のカ
ソード極３ｂから改質器１の燃焼室１ｂへ送給されるカ
ソード排ガスＧEC中の空気量は、燃料電池３のアノード
極３ａから改質器１の燃焼室１ｂへ送給されるアノード
排ガスＧEA中の可燃成分の量に比べて非常に多く、空燃
比は１：３〜４になり、空燃比が大きいと、燃焼室１ｂ
で生成される燃焼ガスの温度が、良好な改質効率を得る
ための温度７５０〜８００℃に比べて５００〜６００℃
と低くなり、その結果改質器１の改質効率が低下すると
共にプラント効率も悪くなるという問題がある。
【００３９】なお、改質率は、（一酸化炭素の重量＋水
素の重量）／メタンの重量で表わされ、プラント効率
は、（燃料電池３で得られた電力ｋｗ）／（燃料電池３
へ投入された燃料ガスＧFの流量）で表わされる。
素の重量）／メタンの重量で表わされ、プラント効率
は、（燃料電池３で得られた電力ｋｗ）／（燃料電池３
へ投入された燃料ガスＧFの流量）で表わされる。
【００４０】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池のア
ノード極からのアノード排ガスを改質器の燃焼室へ送給
する管路と、燃料電池のカソード極からのカソード排ガ
スを改質器の燃焼室へ送給する管路と、改質器の燃焼室
からの燃焼排ガスの一部をガスタービンへ導入する管路
と、改質器の燃焼室からの燃焼排ガスの残りを前記ガス
タービンにより駆動される圧縮機からの圧縮空気と混合
して前記燃料電池のカソード極へカソードガスとして循
環させる循環管路とを備えた燃料電池発電設備におい
て、前記カソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給する管
路と循環管路とをカソード排ガスの一部を循環管路へ送
給するバイパス管路により接続したものである。
ノード極からのアノード排ガスを改質器の燃焼室へ送給
する管路と、燃料電池のカソード極からのカソード排ガ
スを改質器の燃焼室へ送給する管路と、改質器の燃焼室
からの燃焼排ガスの一部をガスタービンへ導入する管路
と、改質器の燃焼室からの燃焼排ガスの残りを前記ガス
タービンにより駆動される圧縮機からの圧縮空気と混合
して前記燃料電池のカソード極へカソードガスとして循
環させる循環管路とを備えた燃料電池発電設備におい
て、前記カソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給する管
路と循環管路とをカソード排ガスの一部を循環管路へ送
給するバイパス管路により接続したものである。
【００４１】本発明では、バイパス管路にカソード排ガ
スの流量を制御する手段を設けると良く、該手段として
は流量制御弁或いはオリィフィスを用いることができ
る。
スの流量を制御する手段を設けると良く、該手段として
は流量制御弁或いはオリィフィスを用いることができ
る。
【００４２】本発明においては、改質器の燃焼室におけ
る空燃比を最適な状態にすることができ、このため燃焼
室で生成される燃焼ガスの温度を燃料ガスの改質に好適
な温度とすることができる。
る空燃比を最適な状態にすることができ、このため燃焼
室で生成される燃焼ガスの温度を燃料ガスの改質に好適
な温度とすることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。
図面を参照しつつ説明する。
【００４４】図１は本発明の実施の形態の一例である。
而して、本発明の実施の形態においては、カソード排ガ
ス送給管１１のカソード極３ｂと逆止弁１２との間の中
途部に、カソード排ガスバイパス管３５の後端を接続
し、カソード排ガスバイパス管３５の先端を混合ガス循
環管２５の混合器１４と低温ブロワ２６との間の中途部
に接続するようにしている。カソード排ガスバイパス管
３５の中途部には、流量制御弁３６又はオリィフィス
（図１では流量制御弁を示す）を設ける。又逆止弁２７
は混合ガス循環管２５の混合器１４接続側端部とカソー
ド排ガスバイパス管３５接続部との間に設ける。
而して、本発明の実施の形態においては、カソード排ガ
ス送給管１１のカソード極３ｂと逆止弁１２との間の中
途部に、カソード排ガスバイパス管３５の後端を接続
し、カソード排ガスバイパス管３５の先端を混合ガス循
環管２５の混合器１４と低温ブロワ２６との間の中途部
に接続するようにしている。カソード排ガスバイパス管
３５の中途部には、流量制御弁３６又はオリィフィス
（図１では流量制御弁を示す）を設ける。又逆止弁２７
は混合ガス循環管２５の混合器１４接続側端部とカソー
ド排ガスバイパス管３５接続部との間に設ける。
【００４５】而して、本実施の形態例においては、流量
制御弁３６を有するカソード排ガスバイパス管３５を設
けることと逆止弁２７の設置位置を変えること以外は、
図２に示す設備と同一であるので説明は省略する。
制御弁３６を有するカソード排ガスバイパス管３５を設
けることと逆止弁２７の設置位置を変えること以外は、
図２に示す設備と同一であるので説明は省略する。
【００４６】本実施の形態例においては、燃料電池３の
アノード極３ａから改質器１の燃焼室１ｂに送給される
アノード排ガスＧEA中の可燃成分の量に対応して流量制
御弁３６の開度を適宜調整し、燃料電池３のカソード極
３ｂから改質器１の燃焼室１ｂへ送給するカソード排ガ
スＧECの単位時間当りの流量を調整することができる。
このため改質器１の燃焼室１ｂへ送給されるアノード排
ガスＧEA中の可燃成分とカソード排ガスＧEC中の空気と
の比である空燃比を略１：１．２程度にすることがで
き、その結果、改質器１における燃焼ガスは、改質にと
って望ましい７８０〜８００℃の温度になり、従って改
質率が向上すると共にプラント効率も向上する。
アノード極３ａから改質器１の燃焼室１ｂに送給される
アノード排ガスＧEA中の可燃成分の量に対応して流量制
御弁３６の開度を適宜調整し、燃料電池３のカソード極
３ｂから改質器１の燃焼室１ｂへ送給するカソード排ガ
スＧECの単位時間当りの流量を調整することができる。
このため改質器１の燃焼室１ｂへ送給されるアノード排
ガスＧEA中の可燃成分とカソード排ガスＧEC中の空気と
の比である空燃比を略１：１．２程度にすることがで
き、その結果、改質器１における燃焼ガスは、改質にと
って望ましい７８０〜８００℃の温度になり、従って改
質率が向上すると共にプラント効率も向上する。
【００４７】カソード排ガスバイパス管３５から混合ガ
ス循環管２５へ導入されたカソード排ガスＧECは燃焼排
ガスＧEX、圧縮空気ＡCと混合して混合ガスＧMが形成さ
れ、形成された混合ガスＧMは燃料電池３のカソード極
３ｂへ送給される。
ス循環管２５へ導入されたカソード排ガスＧECは燃焼排
ガスＧEX、圧縮空気ＡCと混合して混合ガスＧMが形成さ
れ、形成された混合ガスＧMは燃料電池３のカソード極
３ｂへ送給される。
【００４８】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】本発明の燃料電池発電設備によれば、請
求項１〜４の何れにおいても改質率が向上すると共にプ
ラント効率が向上し、又アノード極の流路内圧力とカソ
ード極の流路内圧力をバルブを用いることなく行う、い
わゆるバルブレスでのスタック極間差圧制御を行うこと
ができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
求項１〜４の何れにおいても改質率が向上すると共にプ
ラント効率が向上し、又アノード極の流路内圧力とカソ
ード極の流路内圧力をバルブを用いることなく行う、い
わゆるバルブレスでのスタック極間差圧制御を行うこと
ができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の燃料電池発電設備における実施の形態
の一例の全体構成図である。
の一例の全体構成図である。
【図２】従来の燃料電池発電設備の一例の全体構成図で
ある。
ある。
１ 改質器 １ｂ 燃焼室 ３ 燃料電池 ３ａ アノード極 ３ｂ カソード極 ９ アノード排ガス送給管（管路） １１ カソード排ガス送給管（管路） １５ ガスタービン駆動ガス送給管（管路） １６ ガスタービン １７ 圧縮機 ２５ 混合ガス循環管（循環管路） ３５ カソード排ガスバイパス管（バイパス管路） ３６ 流量制御弁（手段） ＧEA アノード排ガス ＧEC カソード排ガス ＧEX 燃焼排ガス ＡC 圧縮空気 ＧC カソードガス
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料電池のアノード極からのアノード排
ガスを改質器の燃焼室へ送給する管路と、燃料電池のカ
ソード極からのカソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給
する管路と、改質器の燃焼室からの燃焼排ガスの一部を
ガスタービンへ導入する管路と、改質器の燃焼室からの
燃焼排ガスの残りを前記ガスタービンにより駆動される
圧縮機からの圧縮空気と混合して前記燃料電池のカソー
ド極へカソードガスとして循環させる循環管路とを備え
た燃料電池発電設備において、 前記カソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給する管路と
循環管路とをカソード排ガスの一部を循環管路へ送給す
るバイパス管路により接続したことを特徴とする燃料電
池発電設備。 - 【請求項２】 バイパス管路にカソード排ガスの流量を
制御する手段を設けた請求項１に記載の燃料電池発電設
備。 - 【請求項３】 カソード排ガスの流量を制御する手段を
流量制御弁とした請求項２に記載の燃料電池発電設備。 - 【請求項４】 カソード排ガスの流量を制御する手段を
オリィフィスとした請求項２に記載の燃料電池発電設
備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016630A JPH09213354A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016630A JPH09213354A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 燃料電池発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213354A true JPH09213354A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11921692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8016630A Pending JPH09213354A (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09213354A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017117517A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2020047399A (ja) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | 株式会社デンソー | 燃料電池装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110876A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
| JPH05266906A (ja) * | 1991-06-04 | 1993-10-15 | Toshiba Corp | 燃料電池発電設備 |
| JPH0629038A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-02-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備の温度制御方法及び装置 |
| JPH0778626A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-03-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JPH07320761A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
-
1996
- 1996-02-01 JP JP8016630A patent/JPH09213354A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110876A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
| JPH05266906A (ja) * | 1991-06-04 | 1993-10-15 | Toshiba Corp | 燃料電池発電設備 |
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| JPH07320761A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017117517A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2020047399A (ja) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | 株式会社デンソー | 燃料電池装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040928 |