JPH09320622A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH09320622A JPH09320622A JP8136204A JP13620496A JPH09320622A JP H09320622 A JPH09320622 A JP H09320622A JP 8136204 A JP8136204 A JP 8136204A JP 13620496 A JP13620496 A JP 13620496A JP H09320622 A JPH09320622 A JP H09320622A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】システム起動時に電池でのガス不足に陥らない
安定した運転が可能な燃料電池発電システムを提供する
こと。 【解決手段】燃料を供給する燃料供給本ラインと、燃料
に含まれる硫黄分を除去する脱硫器と燃料を改質する改
質器を燃料供給本ラインに設けた燃料電池発電システム
において、脱硫器の燃料吸着を平衡状態に維持するため
に燃料を供給する燃料供給仮ラインを脱硫器入口側に接
続し、さらに燃料供給仮ラインに燃料を加熱する熱交換
器を設けているので、、脱硫器での燃料吸着を常に平衡
状態に維持し、起動時のような非定常運転条件において
も常に供給した燃料と同量の燃料を脱硫器下流から流出
させることが可能になり、電池本体において燃料欠乏を
防止し安定した運転を行うことができる。
安定した運転が可能な燃料電池発電システムを提供する
こと。 【解決手段】燃料を供給する燃料供給本ラインと、燃料
に含まれる硫黄分を除去する脱硫器と燃料を改質する改
質器を燃料供給本ラインに設けた燃料電池発電システム
において、脱硫器の燃料吸着を平衡状態に維持するため
に燃料を供給する燃料供給仮ラインを脱硫器入口側に接
続し、さらに燃料供給仮ラインに燃料を加熱する熱交換
器を設けているので、、脱硫器での燃料吸着を常に平衡
状態に維持し、起動時のような非定常運転条件において
も常に供給した燃料と同量の燃料を脱硫器下流から流出
させることが可能になり、電池本体において燃料欠乏を
防止し安定した運転を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池発電システ
ムに係わり、特に、起動時においても、燃料供給制御性
が良好な燃料電池発電システムに関するものである。
ムに係わり、特に、起動時においても、燃料供給制御性
が良好な燃料電池発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、燃料電池には石油系の燃料が用い
られているが、この石油系の燃料には極めて高い硫黄分
が含まれている。この燃料中の硫黄分は改質器の寿命及
び性能劣化を引き起こす有害物質であるため除去する必
要がある。したがって、従来の燃料電池発電システムで
は燃料供給ラインから改質器に流入する前に硫黄分除去
を目的として脱硫器を設置している。
られているが、この石油系の燃料には極めて高い硫黄分
が含まれている。この燃料中の硫黄分は改質器の寿命及
び性能劣化を引き起こす有害物質であるため除去する必
要がある。したがって、従来の燃料電池発電システムで
は燃料供給ラインから改質器に流入する前に硫黄分除去
を目的として脱硫器を設置している。
【０００３】図８を参照して従来の燃料電池発電システ
ムについて説明する。燃料供給ポンプ１によって供給さ
れる燃料は、燃料蒸発器６により燃料の蒸発を行い脱硫
器２によって硫黄分を除去した後、改質器３に導入され
る。改質器３では燃料を水素リッチガスに改質し、アノ
ード極４において改質した水素リッチガスを燃料として
発電を行う。アノード極４を出たアノード排ガスには発
電の際に消費されなかった水素等の可燃分が存在するの
で、改質器バーナ５で燃焼しその際に発生する熱を改質
反応の熱源として利用する。改質器３を出た排ガスは高
温であるため熱交換器等を用いてシステム内で最大限の
熱回収を実施している。特に、液体燃料の場合には改質
器排ガスを用いて燃料蒸発器６において燃料の蒸発を行
っている。
ムについて説明する。燃料供給ポンプ１によって供給さ
れる燃料は、燃料蒸発器６により燃料の蒸発を行い脱硫
器２によって硫黄分を除去した後、改質器３に導入され
る。改質器３では燃料を水素リッチガスに改質し、アノ
ード極４において改質した水素リッチガスを燃料として
発電を行う。アノード極４を出たアノード排ガスには発
電の際に消費されなかった水素等の可燃分が存在するの
で、改質器バーナ５で燃焼しその際に発生する熱を改質
反応の熱源として利用する。改質器３を出た排ガスは高
温であるため熱交換器等を用いてシステム内で最大限の
熱回収を実施している。特に、液体燃料の場合には改質
器排ガスを用いて燃料蒸発器６において燃料の蒸発を行
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の燃料電池発電システムにおいて
は、以下に述べるような問題があった。すなわち、燃料
として灯油等の分子の大きな燃料を用いた場合には脱硫
器内の触媒表面上において燃料分子が吸着されるので、
吸着が平衡状態に至るまでは流入した燃料流量に対して
流出する燃料流量が少ないという現象が発生する。
ように構成された従来の燃料電池発電システムにおいて
は、以下に述べるような問題があった。すなわち、燃料
として灯油等の分子の大きな燃料を用いた場合には脱硫
器内の触媒表面上において燃料分子が吸着されるので、
吸着が平衡状態に至るまでは流入した燃料流量に対して
流出する燃料流量が少ないという現象が発生する。
【０００５】図９（Ａ）及び（Ｂ）を用いて脱硫器への
燃料の吸着特性について述べる。脱硫器入出の燃料流量
は、流入量をＦ１、流出量をＦ２とし、吸着量をＦａと
すると、同図（Ａ）に示すように下記式が成立する。 Ｆ１＝Ｆａ＋Ｆ２
燃料の吸着特性について述べる。脱硫器入出の燃料流量
は、流入量をＦ１、流出量をＦ２とし、吸着量をＦａと
すると、同図（Ａ）に示すように下記式が成立する。 Ｆ１＝Ｆａ＋Ｆ２
【０００６】したがって、脱硫器２の入口から燃料を注
入すると、図９（Ｂ）の流出流量１に示すように初期で
は注入量の全量が脱硫器２に吸着されるため脱硫器出口
から流出する燃料は０であるが、徐々に燃料の吸着が進
行し、ｔ1 時以降には脱硫器出口から燃料が流出するよ
うになる。吸着が平衡状態に到達する時間Ｔ1 までは流
入量Ｆ１＞流出量Ｆ２であり、Ｔ1 時間以降は吸着平衡
に到達しているので、流入量Ｆ１＝流出量Ｆ２になる。
入すると、図９（Ｂ）の流出流量１に示すように初期で
は注入量の全量が脱硫器２に吸着されるため脱硫器出口
から流出する燃料は０であるが、徐々に燃料の吸着が進
行し、ｔ1 時以降には脱硫器出口から燃料が流出するよ
うになる。吸着が平衡状態に到達する時間Ｔ1 までは流
入量Ｆ１＞流出量Ｆ２であり、Ｔ1 時間以降は吸着平衡
に到達しているので、流入量Ｆ１＝流出量Ｆ２になる。
【０００７】ところで、燃料供給から脱硫器での燃料吸
着の平衡状態へ到達までは供給する燃料によっては数十
分から数時間必要であり、平衡に到達するまでの間は脱
硫器から流出する燃料流量が少ない状態になる。また、
供給する燃料流量を増加させた場合には、同図（Ｂ）の
流出流量２に示すように脱硫器からの燃料の流出時間は
ｔ1 からｔ2 に短縮され、また吸着平衡に到達する時間
もＴ1 からＴ2 に短くなる。
着の平衡状態へ到達までは供給する燃料によっては数十
分から数時間必要であり、平衡に到達するまでの間は脱
硫器から流出する燃料流量が少ない状態になる。また、
供給する燃料流量を増加させた場合には、同図（Ｂ）の
流出流量２に示すように脱硫器からの燃料の流出時間は
ｔ1 からｔ2 に短縮され、また吸着平衡に到達する時間
もＴ1 からＴ2 に短くなる。
【０００８】従来の燃料電池発電システムで起動を行っ
た場合の状態を以下に示す。 (1) システム起動後、改質器の昇温が完了し燃料の供給
が可能になった段階で脱硫器に燃料を供給する。燃料の
蒸発加熱源としては改質器バーナの排ガスを用いる。
た場合の状態を以下に示す。 (1) システム起動後、改質器の昇温が完了し燃料の供給
が可能になった段階で脱硫器に燃料を供給する。燃料の
蒸発加熱源としては改質器バーナの排ガスを用いる。
【０００９】(2) 脱硫器に燃料を供給した当初は脱硫器
で燃料が吸着されるため燃料流出量は少ない。 (3) 脱硫器からの燃料流量が少ないため、下流の改質器
及び電池に供給される燃料も少ない。
で燃料が吸着されるため燃料流出量は少ない。 (3) 脱硫器からの燃料流量が少ないため、下流の改質器
及び電池に供給される燃料も少ない。
【００１０】(4) 電池での燃料が少ないため発電に移行
すると電池ガス不足あるいはさらに下流の改質器バーナ
の燃料不足によってプラント停止あるいは発電後の電池
でのガス不足が持続する。このように、電池にてガス不
足運転に陥ると、場合によっては不可逆的な劣化を生じ
ることはよく知られている。
すると電池ガス不足あるいはさらに下流の改質器バーナ
の燃料不足によってプラント停止あるいは発電後の電池
でのガス不足が持続する。このように、電池にてガス不
足運転に陥ると、場合によっては不可逆的な劣化を生じ
ることはよく知られている。
【００１１】この問題を解決するために、脱硫器での燃
料吸着が平衡に到達するまで連続的に燃料を供給するこ
とが考えられるが、従来のシステム構成では改質器バー
ナ排ガスを熱源として蒸発器を通して燃料を気化してお
り、長時間脱硫器に燃料を供給するにはその間バーナを
燃焼させる必要があった。このため、改質器の温度も長
時間高温で保持させることになり、改質器の触媒性能の
急激な低下を引き起こすという問題があった。
料吸着が平衡に到達するまで連続的に燃料を供給するこ
とが考えられるが、従来のシステム構成では改質器バー
ナ排ガスを熱源として蒸発器を通して燃料を気化してお
り、長時間脱硫器に燃料を供給するにはその間バーナを
燃焼させる必要があった。このため、改質器の温度も長
時間高温で保持させることになり、改質器の触媒性能の
急激な低下を引き起こすという問題があった。
【００１２】本発明（請求項１乃至請求項６対応）は上
記問題を解決するためになされたもので、その目的は、
燃料電池発電システムの運転状態に係わりなく脱硫器へ
の燃料供給を実施することにより常時脱硫器での燃料吸
着を平衡状態に維持することにより、システム起動時に
電池でのガス不足に陥らない安定した運転が可能な燃料
電池発電システムを提供することにある。
記問題を解決するためになされたもので、その目的は、
燃料電池発電システムの運転状態に係わりなく脱硫器へ
の燃料供給を実施することにより常時脱硫器での燃料吸
着を平衡状態に維持することにより、システム起動時に
電池でのガス不足に陥らない安定した運転が可能な燃料
電池発電システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、燃料を供給する燃料供給本ラ
インと、燃料に含まれる硫黄分を除去する脱硫器と燃料
を改質する改質器を前記燃料供給本ラインに設けた燃料
電池発電システムにおいて、前記脱硫器の燃料吸着を平
衡状態に維持するために燃料を供給する燃料供給仮ライ
ンを前記脱硫器入口側に接続し、さらに前記燃料供給仮
ラインに燃料を加熱する熱交換器を設けたことを特徴と
する。
に、本発明の請求項１は、燃料を供給する燃料供給本ラ
インと、燃料に含まれる硫黄分を除去する脱硫器と燃料
を改質する改質器を前記燃料供給本ラインに設けた燃料
電池発電システムにおいて、前記脱硫器の燃料吸着を平
衡状態に維持するために燃料を供給する燃料供給仮ライ
ンを前記脱硫器入口側に接続し、さらに前記燃料供給仮
ラインに燃料を加熱する熱交換器を設けたことを特徴と
する。
【００１４】本発明の請求項２は、請求項１記載の燃料
電池発電システムにおいて、前記脱硫器から流出した余
剰の燃料を排出する余剰燃料排出ラインを前記脱硫器出
口側に設けたことを特徴とする。
電池発電システムにおいて、前記脱硫器から流出した余
剰の燃料を排出する余剰燃料排出ラインを前記脱硫器出
口側に設けたことを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項３は、請求項１記載の燃料
電池発電システムにおいて、前記燃料供給仮ラインに燃
料を加熱する熱交換器の代りにボイラーを設けたことを
特徴とする。
電池発電システムにおいて、前記燃料供給仮ラインに燃
料を加熱する熱交換器の代りにボイラーを設けたことを
特徴とする。
【００１６】本発明の請求項４は、請求項１記載の燃料
電池発電システムにおいて、前記脱硫器出口側に設けた
余剰燃料排出ラインを前記脱硫器入口側に設けた燃料供
給仮ラインに接続して、前記脱硫器から流出した余剰の
燃料を再び前記脱硫器に流入する循環配管路を設けたこ
とを特徴とする。
電池発電システムにおいて、前記脱硫器出口側に設けた
余剰燃料排出ラインを前記脱硫器入口側に設けた燃料供
給仮ラインに接続して、前記脱硫器から流出した余剰の
燃料を再び前記脱硫器に流入する循環配管路を設けたこ
とを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項５は、請求項１記載の燃料
電池発電システムにおいて、前記脱硫器出口から流出し
た余剰燃料を凝縮させる凝縮器と、この凝縮された液体
と気体を分離する分離器と、分離した液体を加圧・加熱
して燃料を分離する蒸気分離器と、この分離された燃料
を燃料供給仮ラインから再び脱硫器に供給するように構
成したことを特徴とする。本発明の請求項６は、請求項
１又は請求項４記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記脱硫器の入口側及び出口側に流量計を設けたことを
特徴とする。
電池発電システムにおいて、前記脱硫器出口から流出し
た余剰燃料を凝縮させる凝縮器と、この凝縮された液体
と気体を分離する分離器と、分離した液体を加圧・加熱
して燃料を分離する蒸気分離器と、この分離された燃料
を燃料供給仮ラインから再び脱硫器に供給するように構
成したことを特徴とする。本発明の請求項６は、請求項
１又は請求項４記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記脱硫器の入口側及び出口側に流量計を設けたことを
特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施例
（請求項１対応）の系統図であり、既に説明した図８の
従来の燃料電池発電システムと異なる構成のみを示し、
同一構成部分は同一符号を付して説明する。
参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施例
（請求項１対応）の系統図であり、既に説明した図８の
従来の燃料電池発電システムと異なる構成のみを示し、
同一構成部分は同一符号を付して説明する。
【００１９】同図に示すように、通常の運転時における
脱硫器２への燃料供給本ライン７とは別に脱硫器２の入
口側に燃料を供給する燃料供給仮ライン８を設置し、燃
料の加熱あるいは蒸発のための熱交換器９と燃料を供給
する燃料供給ポンプ１１を設置する。また、脱硫器２の
出口側には流量計１０を設置しており、この流量計１０
により燃料電池発電システムの起動において脱硫器２で
の燃料の吸着が平衡状態に到達することを計測し、必要
な燃料を燃料供給仮ライン８から供給するようにしてい
る。
脱硫器２への燃料供給本ライン７とは別に脱硫器２の入
口側に燃料を供給する燃料供給仮ライン８を設置し、燃
料の加熱あるいは蒸発のための熱交換器９と燃料を供給
する燃料供給ポンプ１１を設置する。また、脱硫器２の
出口側には流量計１０を設置しており、この流量計１０
により燃料電池発電システムの起動において脱硫器２で
の燃料の吸着が平衡状態に到達することを計測し、必要
な燃料を燃料供給仮ライン８から供給するようにしてい
る。
【００２０】ところで、従来の運転では燃料供給に必要
な熱源を改質器から供給していたため、吸着到達までに
数時間程度必要な場合には、改質器も許容値以上の高温
に長時間保持されることになったが、本実施例では燃料
供給仮ライン８により燃料供給本ライン７からの燃料と
は無関係に脱硫器２に燃料を供給することが可能なた
め、システムに悪影響を与えずに起動時においても脱硫
器２での燃料の吸着を平衡状態に維持することができ
る。
な熱源を改質器から供給していたため、吸着到達までに
数時間程度必要な場合には、改質器も許容値以上の高温
に長時間保持されることになったが、本実施例では燃料
供給仮ライン８により燃料供給本ライン７からの燃料と
は無関係に脱硫器２に燃料を供給することが可能なた
め、システムに悪影響を与えずに起動時においても脱硫
器２での燃料の吸着を平衡状態に維持することができ
る。
【００２１】本実施例では燃料供給本ライン７とは別に
燃料供給仮ライン８から燃料を供給する構成としたが、
本実施例とは異なり燃料供給本ラインに新たに蒸発器を
設置し燃料を供給する構成としても本実施例と同様の作
用が得られる。しかしながら、以下に示すように起動時
以降の制御が困難であるため、本実施例では燃料本来と
は別に燃料を供給する構成としている。
燃料供給仮ライン８から燃料を供給する構成としたが、
本実施例とは異なり燃料供給本ラインに新たに蒸発器を
設置し燃料を供給する構成としても本実施例と同様の作
用が得られる。しかしながら、以下に示すように起動時
以降の制御が困難であるため、本実施例では燃料本来と
は別に燃料を供給する構成としている。
【００２２】図２の系統図を用いて燃料供給本ラインに
蒸発器を設置した場合の問題点について説明する。すな
わち、 (1) 起動時に燃料供給本ライン７に燃料を供給し、燃料
蒸発器６によって蒸発させ脱硫器２に長時間燃料を供給
する。
蒸発器を設置した場合の問題点について説明する。すな
わち、 (1) 起動時に燃料供給本ライン７に燃料を供給し、燃料
蒸発器６によって蒸発させ脱硫器２に長時間燃料を供給
する。
【００２３】(2) 一方、プラント起動までには改質器３
の昇温が完了している必要があり、燃料蒸発器６も同時
に昇温することができる。 (3) 燃料蒸発器６と熱交換器９が直列に設置されている
ため十分に燃料蒸発器６が昇温されるに従い熱交換器９
を出た燃料温度が上昇する。一方、脱硫器２への燃料温
度は脱硫触媒保護のため上限がある。
の昇温が完了している必要があり、燃料蒸発器６も同時
に昇温することができる。 (3) 燃料蒸発器６と熱交換器９が直列に設置されている
ため十分に燃料蒸発器６が昇温されるに従い熱交換器９
を出た燃料温度が上昇する。一方、脱硫器２への燃料温
度は脱硫触媒保護のため上限がある。
【００２４】(4) 従って、熱交換器９出口の燃料温度を
制御するため、燃料蒸発器６及び熱交換器９でそれぞれ
制御する必要があり、起動時にはそれぞれの制御が干渉
することによって不安定になる。
制御するため、燃料蒸発器６及び熱交換器９でそれぞれ
制御する必要があり、起動時にはそれぞれの制御が干渉
することによって不安定になる。
【００２５】以上のことを考慮して本実施例による燃料
電池発電システムにおいては、常に脱硫器での燃料吸着
の平衡状態を維持することによって、起動時においても
電池での燃料不足状態に陥らない安定した起動が可能に
なる。
電池発電システムにおいては、常に脱硫器での燃料吸着
の平衡状態を維持することによって、起動時においても
電池での燃料不足状態に陥らない安定した起動が可能に
なる。
【００２６】図３は本発明の第２実施例（請求項２対
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、同一構成部分
は同一符号を付して説明する。
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、同一構成部分
は同一符号を付して説明する。
【００２７】同図に示すように、通常の運転時における
脱硫器２への燃料供給本ライン７とは別に脱硫器入口に
燃料を供給する燃料供給仮ライン８を設置し、燃料の加
熱あるいは蒸発のために熱交換器９と燃料を供給する燃
料供給ポンプ１１を設置する。燃料電池発電システムの
起動においては、脱硫器２での燃料の吸着が平衡状態に
到達するように燃料供給仮ライン８から燃料を供給し、
下流の改質系に必要な燃料を供給するように流量計１０
及び流量調節弁１３ａで流量を調節する。また、脱硫器
２から流出した余剰の燃料は流量調節弁１３ｂを設けた
余剰燃料排出ライン１２から発電システム系外へ排出さ
れる。
脱硫器２への燃料供給本ライン７とは別に脱硫器入口に
燃料を供給する燃料供給仮ライン８を設置し、燃料の加
熱あるいは蒸発のために熱交換器９と燃料を供給する燃
料供給ポンプ１１を設置する。燃料電池発電システムの
起動においては、脱硫器２での燃料の吸着が平衡状態に
到達するように燃料供給仮ライン８から燃料を供給し、
下流の改質系に必要な燃料を供給するように流量計１０
及び流量調節弁１３ａで流量を調節する。また、脱硫器
２から流出した余剰の燃料は流量調節弁１３ｂを設けた
余剰燃料排出ライン１２から発電システム系外へ排出さ
れる。
【００２８】本実施例のような構成の燃料電池発電シス
テムにおいては、脱硫器２に燃料を供給する燃料供給本
ライン７とは別個に設けた燃料供給仮ライン８により燃
料を脱硫器２に供給することが可能になる。また、図９
（Ｂ）に示したように脱硫器により多くの燃料を供給す
ると短時間で平衡状態に到達するが、吸着しない燃料が
下流に流出することになる。このように脱硫器２で吸着
しない余剰の燃料をそのまま下流の改質器３に流入させ
ると、改質器３の温度上昇あるいは改質不全を引き起こ
す。しかし、本実施例では流量計１０で流量を測定し必
要な燃料のみを流量制御弁１３ａで改質器３に供給する
ことができるので、下流にある機器に悪影響を与えるこ
とはない。
テムにおいては、脱硫器２に燃料を供給する燃料供給本
ライン７とは別個に設けた燃料供給仮ライン８により燃
料を脱硫器２に供給することが可能になる。また、図９
（Ｂ）に示したように脱硫器により多くの燃料を供給す
ると短時間で平衡状態に到達するが、吸着しない燃料が
下流に流出することになる。このように脱硫器２で吸着
しない余剰の燃料をそのまま下流の改質器３に流入させ
ると、改質器３の温度上昇あるいは改質不全を引き起こ
す。しかし、本実施例では流量計１０で流量を測定し必
要な燃料のみを流量制御弁１３ａで改質器３に供給する
ことができるので、下流にある機器に悪影響を与えるこ
とはない。
【００２９】上述したように、本実施例の燃料電池発電
システムにおいては、常に脱硫器２での燃料吸着の平衡
状態を維持することによって起動時においても電池での
燃料不足状態に陥らない安定した起動が可能になる。
システムにおいては、常に脱硫器２での燃料吸着の平衡
状態を維持することによって起動時においても電池での
燃料不足状態に陥らない安定した起動が可能になる。
【００３０】図４は本発明の第３実施例（請求項３対
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、また図３の実
施例と同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略
する。
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、また図３の実
施例と同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略
する。
【００３１】同図に示すように、通常の運転時における
脱硫器２へ燃料を供給する燃料供給本ライン７とは別に
脱硫器入口に燃料を供給する燃料供給仮ライン８を設置
し、燃料の加熱あるいは蒸発のためにボイラー１４と燃
料を供給する燃料供給ポンプ１１を設置する。
脱硫器２へ燃料を供給する燃料供給本ライン７とは別に
脱硫器入口に燃料を供給する燃料供給仮ライン８を設置
し、燃料の加熱あるいは蒸発のためにボイラー１４と燃
料を供給する燃料供給ポンプ１１を設置する。
【００３２】このように本実施例では図３の実施例の熱
交換器の代りにボイラー１４によって燃料の加熱・蒸発
を実施しており、図１及び図３の実施例と同様に起動時
においても脱硫器での燃料吸着の平衡状態を維持するこ
とができる。したがって、本実施例の燃料電池発電シス
テムにおいては、前記各実施例と同様に非定常状態にお
いても電池での燃料欠乏のない良好な運転が可能であ
る。
交換器の代りにボイラー１４によって燃料の加熱・蒸発
を実施しており、図１及び図３の実施例と同様に起動時
においても脱硫器での燃料吸着の平衡状態を維持するこ
とができる。したがって、本実施例の燃料電池発電シス
テムにおいては、前記各実施例と同様に非定常状態にお
いても電池での燃料欠乏のない良好な運転が可能であ
る。
【００３３】図５は本発明の第４実施例（請求項４対
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、また図４の実
施例と同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略
する。
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、また図４の実
施例と同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略
する。
【００３４】同図に示すように、本実施例においては余
剰の燃料を排出する余剰燃料排出ライン１２によって排
出した燃料を脱硫器サイクルブロア１５によって脱硫器
２の入口に戻す構成としている。また、通常の運転時に
おける脱硫器２へ燃料を供給する燃料供給本ライン７と
は別に脱硫器入口に燃料を供給する燃料供給仮ライン８
には熱交換器９と燃料を供給する燃料供給ポンプ１６を
設置されている。なお、燃料の加熱機器としては熱交換
器以外に図４の実施例のボイラー１４を用いることも可
能である。
剰の燃料を排出する余剰燃料排出ライン１２によって排
出した燃料を脱硫器サイクルブロア１５によって脱硫器
２の入口に戻す構成としている。また、通常の運転時に
おける脱硫器２へ燃料を供給する燃料供給本ライン７と
は別に脱硫器入口に燃料を供給する燃料供給仮ライン８
には熱交換器９と燃料を供給する燃料供給ポンプ１６を
設置されている。なお、燃料の加熱機器としては熱交換
器以外に図４の実施例のボイラー１４を用いることも可
能である。
【００３５】ところで、上記した図３の第２実施例及び
図４の第３実施例では、脱硫器を出た余剰の燃料をプラ
ント系外に排出している。そのため脱硫器での燃料の吸
着の平衡状態が長時間かかった場合には脱硫器で吸着さ
れない多量の燃料がプラント系外に排出されることにな
る。しかし、本実施例では脱硫器で吸着されずに流出し
た余剰燃料を再び脱硫器入口に戻すように構成している
ので、前述の実施例に比べて燃料経済性が優れている。
図４の第３実施例では、脱硫器を出た余剰の燃料をプラ
ント系外に排出している。そのため脱硫器での燃料の吸
着の平衡状態が長時間かかった場合には脱硫器で吸着さ
れない多量の燃料がプラント系外に排出されることにな
る。しかし、本実施例では脱硫器で吸着されずに流出し
た余剰燃料を再び脱硫器入口に戻すように構成している
ので、前述の実施例に比べて燃料経済性が優れている。
【００３６】このように、本実施例の燃料電池発電シス
テムにおいては、外部から最小限の燃料を供給すること
で上記各実施例と同様に常に脱硫器を燃料吸着平衡状態
に維持することが可能になり、起動時といった非定常状
態においても電池本体での燃料欠乏のない良好な運転が
可能になる。
テムにおいては、外部から最小限の燃料を供給すること
で上記各実施例と同様に常に脱硫器を燃料吸着平衡状態
に維持することが可能になり、起動時といった非定常状
態においても電池本体での燃料欠乏のない良好な運転が
可能になる。
【００３７】図６は本発明の第５実施例（請求項５対
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、また図５の実
施例と同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略
する。
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、また図５の実
施例と同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略
する。
【００３８】同図に示すように、本実施例においては余
剰燃料排出ライン１２によって分岐された余剰燃料を凝
縮させる凝縮器１７と凝縮された気体を分離する気液分
離器１８と液体を加圧するポンプ１９と凝縮した燃料を
加熱させる熱交換器９と蒸発した燃料を分離する蒸気分
離器２０とを備え、さらにこの蒸気分離器２０で分離さ
れた燃料は燃料供給仮ライン８から脱硫器２へ供給され
るように構成されている。また、電池起動初期には燃料
供給ポンプ２１により燃料は、熱交換器９、蒸気分離器
２０、燃料供給仮ライン８を経て脱硫器２へ供給され
る。
剰燃料排出ライン１２によって分岐された余剰燃料を凝
縮させる凝縮器１７と凝縮された気体を分離する気液分
離器１８と液体を加圧するポンプ１９と凝縮した燃料を
加熱させる熱交換器９と蒸発した燃料を分離する蒸気分
離器２０とを備え、さらにこの蒸気分離器２０で分離さ
れた燃料は燃料供給仮ライン８から脱硫器２へ供給され
るように構成されている。また、電池起動初期には燃料
供給ポンプ２１により燃料は、熱交換器９、蒸気分離器
２０、燃料供給仮ライン８を経て脱硫器２へ供給され
る。
【００３９】本実施例では脱硫器入口に燃料及び水素等
の気体を供給する運転状態において、燃料のみをリサイ
クルにより再利用するものである。特にガスと燃料を脱
硫器２に供給するような運転において、図４の第３実施
例と同様に燃料経済性が優れている。
の気体を供給する運転状態において、燃料のみをリサイ
クルにより再利用するものである。特にガスと燃料を脱
硫器２に供給するような運転において、図４の第３実施
例と同様に燃料経済性が優れている。
【００４０】上述したように、本実施例の燃料電池発電
システムにおいては、外部から最小限の燃料を供給する
ことで上記各実施例と同様に常に脱硫器を燃料吸着平衡
状態に維持することが可能になり、起動時といった非定
常状態においても電池本体での燃料欠乏のない良好な運
転が可能となる。
システムにおいては、外部から最小限の燃料を供給する
ことで上記各実施例と同様に常に脱硫器を燃料吸着平衡
状態に維持することが可能になり、起動時といった非定
常状態においても電池本体での燃料欠乏のない良好な運
転が可能となる。
【００４１】図７は本発明の第６実施例（請求項６対
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、同一構成部分
は同一符号を付して重複説明は省略する。
応）の系統図であり、既に説明した図８の従来の燃料電
池発電システムと異なる構成のみを示し、同一構成部分
は同一符号を付して重複説明は省略する。
【００４２】同図に示すように、本実施例は通常の運転
時において燃料を供給する燃料供給本ライン７に設置さ
れている脱硫器２の入口側及び出口側にそれぞれ流量計
２２及び流量計２３を取り付けている。これら流量計２
２及び流量計２３の計測値から脱硫器２で吸着された燃
料を性格に推定することができる。すなわち、脱硫器２
で吸着された燃料量は、脱硫器入口燃料計測値から脱硫
器出口燃料計測値を差し引くことで求められる。
時において燃料を供給する燃料供給本ライン７に設置さ
れている脱硫器２の入口側及び出口側にそれぞれ流量計
２２及び流量計２３を取り付けている。これら流量計２
２及び流量計２３の計測値から脱硫器２で吸着された燃
料を性格に推定することができる。すなわち、脱硫器２
で吸着された燃料量は、脱硫器入口燃料計測値から脱硫
器出口燃料計測値を差し引くことで求められる。
【００４３】したがって、上記各実施例と本実施例を組
み合わせて、脱硫器に燃料を供給する際に吸着量を正確
に推定して供給燃料量を制御すると、起動時等の非定常
状態においても脱硫器での燃料吸着平衡まで素早く移行
させることが可能になる。
み合わせて、脱硫器に燃料を供給する際に吸着量を正確
に推定して供給燃料量を制御すると、起動時等の非定常
状態においても脱硫器での燃料吸着平衡まで素早く移行
させることが可能になる。
【００４４】このように本実施例では、起動時の非定常
状態においても電池本体における燃料欠乏状態を避ける
ことが可能となり、安定した運転が可能な燃料電池発電
プラントを提供することができる。
状態においても電池本体における燃料欠乏状態を避ける
ことが可能となり、安定した運転が可能な燃料電池発電
プラントを提供することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
乃至請求項６対応）によると、脱硫器での燃料吸着を平
衡状態に到達させるための燃料供給仮ラインを設けてい
るので、脱硫装置での燃料吸着を常に平衡状態に維持
し、起動時のような非定常運転条件においても常に供給
した燃料と同量の燃料を脱硫器下流から流出させること
が可能になり、電池本体において燃料欠乏を防止し安定
した運転を行うことができる、という優れた効果を奏す
る。
乃至請求項６対応）によると、脱硫器での燃料吸着を平
衡状態に到達させるための燃料供給仮ラインを設けてい
るので、脱硫装置での燃料吸着を常に平衡状態に維持
し、起動時のような非定常運転条件においても常に供給
した燃料と同量の燃料を脱硫器下流から流出させること
が可能になり、電池本体において燃料欠乏を防止し安定
した運転を行うことができる、という優れた効果を奏す
る。
【図１】本発明の第１実施例の系統図。
【図２】図１の系統図において蒸発器を設置した系統
図。説明を示す系統図。
図。説明を示す系統図。
【図３】本発明の第２実施例の系統図。
【図４】本発明の第３実施例の系統図。
【図５】本発明の第４実施例の系統図。
【図６】本発明の第５実施例の系統図。
【図７】本発明の第６実施例の系統図。
【図８】従来の燃料電池発電システムの系統図。
【図９】同図（Ａ）は脱硫器における燃料吸着を示す
図、同図（Ｂ）は供給流量に対する流出流量を示す図。
図、同図（Ｂ）は供給流量に対する流出流量を示す図。
１，１１，１６，２１…燃料供給ポンプ、２…脱硫器、
３…改質器、４…アノード極、５…改質器バーナ、６…
燃料蒸発器、７…燃料供給本ライン、８…燃料供給仮ラ
イン、９…熱交換器、１０，２２，２３…流量計、１２
…余剰燃料排出ライン、１３ａ，１３ｂ…流量調節弁、
１４…ボイラー、１５…脱硫器リサイクルブロワ、１７
…凝縮器、１８…気液分離器、１９…ポンプ、２０…蒸
気分離器。
３…改質器、４…アノード極、５…改質器バーナ、６…
燃料蒸発器、７…燃料供給本ライン、８…燃料供給仮ラ
イン、９…熱交換器、１０，２２，２３…流量計、１２
…余剰燃料排出ライン、１３ａ，１３ｂ…流量調節弁、
１４…ボイラー、１５…脱硫器リサイクルブロワ、１７
…凝縮器、１８…気液分離器、１９…ポンプ、２０…蒸
気分離器。
Claims (6)
- 【請求項１】 燃料を供給する燃料供給本ラインと、燃
料に含まれる硫黄分を除去する脱硫器と燃料を改質する
改質器を前記燃料供給本ラインに設けた燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記脱硫器の燃料吸着を平衡状態に維
持するために燃料を供給する燃料供給仮ラインを前記脱
硫器入口側に接続し、さらに前記燃料供給仮ラインに燃
料を加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする燃料電
池発電システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池発電システムに
おいて、前記脱硫器から流出した余剰の燃料を排出する
余剰燃料排出ラインを前記脱硫器出口側に設けたことを
特徴とする燃料電池発電システム。 - 【請求項３】 請求項１記載の燃料電池発電システムに
おいて、前記燃料供給仮ラインに燃料を加熱する熱交換
器の代りにボイラーを設けたことを特徴とする燃料電池
発電システム。 - 【請求項４】 請求項１記載の燃料電池発電システムに
おいて、前記脱硫器出口側に設けた余剰燃料排出ライン
を前記脱硫器入口側に設けた燃料供給仮ラインに接続し
て、前記脱硫器から流出した余剰の燃料を再び前記脱硫
器に流入する循環配管路を設けたことを特徴とする燃料
電池発電システム。 - 【請求項５】 請求項１記載の燃料電池発電システムに
おいて、前記脱硫器出口から流出した余剰燃料を凝縮さ
せる凝縮器と、この凝縮された液体と気体を分離する分
離器と、分離した液体を加圧・加熱して燃料を分離する
蒸気分離器と、この分離された燃料を燃料供給仮ライン
から再び脱硫器に供給するように構成したことを特徴と
する燃料電池発電システム。 - 【請求項６】 請求項１又は請求項４記載の燃料電池発
電システムにおいて、前記脱硫器の入口側及び出口側に
流量計を設けたことを特徴とする燃料電池発電システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8136204A JPH09320622A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8136204A JPH09320622A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320622A true JPH09320622A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15169769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8136204A Pending JPH09320622A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09320622A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001342464A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-12-14 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 石油系炭化水素用脱硫剤及び燃料電池用水素の製造方法 |
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| JP2006054171A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-23 | Osaka Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム |
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| JP2006278120A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電システム、燃料電池発電システムの起動準備方法および燃料電池発電システムのメンテナンス方法 |
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| DE102017118754A1 (de) | 2016-09-29 | 2018-03-29 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Brennstoffzellensystem |
| WO2020105388A1 (ja) | 2018-11-21 | 2020-05-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水素生成装置およびそれを用いた燃料電池システム |
-
1996
- 1996-05-30 JP JP8136204A patent/JPH09320622A/ja active Pending
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