JPH09320625A - Fuel cell power plant - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池発電プラン
トに係り、特に供給される燃料ガス濃度を検出する機能
を備えた燃料電池発電プラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power plant, and more particularly to a fuel cell power plant having a function of detecting the concentration of supplied fuel gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、都市部への設置を前提として実用
化が進められている燃料電池発電プラントでは、燃料ガ
スは都市ガス１３Ａガスを使用することが一般的であ
り、一部では、ナフサやＬＰガスを燃料ガスとして使用
した例もある。2. Description of the Related Art Currently, in a fuel cell power plant which is being put to practical use on the premise of installation in urban areas, it is common to use city gas 13A gas as fuel gas, and in some cases, naphtha is used. There are also examples in which LP gas is used as fuel gas.
【０００３】いずれの場合も、燃料ガスとしては、運転
中の濃度変動が少なく、また炭酸ガス（以下、発電に寄
与しないガスとも言う。）や、燃料電池発電プラント内
の各機器の酸素，窒素，硫化水素（以下、被毒ガスと総
称する。）の含有量も微小である。そのため、運転中に
供給される燃料ガスの濃度分析は実施しておらず、予め
決定した燃料濃度にて運転を行っている。In any case, as the fuel gas, the concentration fluctuation during operation is small, carbon dioxide gas (hereinafter, also referred to as gas that does not contribute to power generation), oxygen and nitrogen of each device in the fuel cell power plant. The content of hydrogen sulfide (hereinafter collectively referred to as poisoning gas) is also minute. Therefore, the concentration analysis of the fuel gas supplied during the operation is not performed, and the operation is performed at the fuel concentration determined in advance.
【０００４】このように、予め決められたナフサやＬＰ
ガスを燃料ガスとして使用する場合、あるいはＬＮＧパ
イプラインの供給が行われている都市部近郊での設置の
場合には、運転中に供給される燃料ガスの濃度分析を実
施しなくても特に問題がない。As described above, the naphtha and the LP which are predetermined
When gas is used as fuel gas, or when installed in the suburbs of urban areas where LNG pipelines are being supplied, there is a particular problem even if concentration analysis of fuel gas supplied during operation is not performed. There is no.
【０００５】しかし、汚泥処理から得られる消化ガスや
埋め立てゴミ場から得られるランドフィルガスを燃料と
する場合や、ＬＮＧパイプライン供給が行われていない
地方都市でのガス（プロパン１３Ａガスなど）を燃料と
する場合には、種々の問題が挙げられ、現行の予め決定
した燃料濃度にて運転することができないのが現状であ
る。However, when a digestive gas obtained from sludge treatment or a landfill gas obtained from a landfill waste is used as a fuel, or a gas (propane 13A gas, etc.) in a local city where the LNG pipeline is not supplied is used. In the case of using fuel, various problems are raised, and it is the current situation that it is impossible to operate at a current fuel concentration determined in advance.
【０００６】そのため従来の燃料電池発電プラントで
は、図２に示すように燃料ガスを前処理装置１を経て、
燃料ガス中のメタン系炭化水素ガスを濃縮して一定とす
るとともに、炭酸ガスや被毒ガスを除去して燃料電池本
体２に供給する構成となっている。Therefore, in the conventional fuel cell power generation plant, as shown in FIG.
The methane-based hydrocarbon gas in the fuel gas is concentrated and made constant, and carbon dioxide gas and poisoning gas are removed and supplied to the fuel cell main body 2.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した消
化ガスやランドフィルガスの燃料濃度は、表１に示す通
りであり、発電に寄与しないガスや微量な被毒ガスが含
まれており、加えて季節的な濃度変動もあり得る。By the way, the fuel concentrations of the above-mentioned digestion gas and landfill gas are as shown in Table 1, which contains a gas that does not contribute to power generation and a trace amount of poisoning gas. There may be seasonal fluctuations in concentration.
【０００８】[0008]
【表１】 [Table 1]
【０００９】そのため、図２に示すように種々の前処理
装置１を組み込み、炭酸ガスや被毒ガスを除去し、さら
に燃料となるメタン系炭化水素濃度を濃縮して一定と
し、現行の予め決定した燃料濃度にて運転することが一
般的である。また、季節ごとに保守員が出張し、ガス組
成を分析し、燃料濃度を変更する方法も知られている
が、いずれも設置スペース，イニシャルコスト，ランニ
ングコスト、前処理装置１の出口ガス組成異常時の対応
などを考慮した手段ではない。Therefore, as shown in FIG. 2, various pretreatment devices 1 are incorporated to remove carbon dioxide gas and poisoning gas, and further, the concentration of methane hydrocarbon as a fuel is concentrated to be constant, which is determined in advance. It is common to operate at a fuel concentration. It is also known that maintenance personnel make a business trip every season to analyze the gas composition and change the fuel concentration. However, in all cases, the installation space, initial cost, running cost, and abnormal gas composition at the outlet of the pretreatment device 1 It is not a method that takes into account the time response.
【００１０】一方、ＬＮＧパイプラインの供給が行われ
ていない地方都市でのガス（プロパン１３Ａガスなど）
の燃料濃度は、表２に示す通りであり、上記と同様に発
電に寄与しないガスや被毒ガスが含まれている。但し、
この場合には、消化ガスやランドフィルガスと比較して
季節的な濃度変動が少ない。On the other hand, gas in a local city where LNG pipeline is not supplied (such as propane 13A gas)
The fuel concentration of is as shown in Table 2, and like the above, contains a gas that does not contribute to power generation and a poisoning gas. However,
In this case, the seasonal concentration fluctuation is less than that of digestion gas or landfill gas.
【００１１】[0011]
【表２】 [Table 2]
【００１２】そのため、上記と同様に発電に寄与しない
ガスや微量な被毒ガスを除去する種々の前処理装置１を
組み込み、現行の予め決定した燃料濃度にて運転するこ
とが一般的であるが、この場合も設量スペース，イニシ
ャルコスト，ランニングコスト，前処理装置１の出口ガ
ス組成異常時の対応などを考慮した手段ではない。Therefore, as in the above, it is common to incorporate various pretreatment devices 1 for removing a gas that does not contribute to power generation and a minute amount of poisoning gas, and operate at a current predetermined fuel concentration. Also in this case, it is not a means that considers the installation space, the initial cost, the running cost, the response to the abnormal gas composition of the outlet of the pretreatment apparatus 1, and the like.
【００１３】以上のように、汚泥処理から得られる消化
ガスや埋め立てゴミ場から得られるランドフィルガスを
燃料ガスとする場合には、前処理装量１をなくし、かつ
季節的な濃度変動に対して無人で対応することで、設置
スペース，イニシャルコスト，ランニングコスト，前処
理装置１の出口ガス組成異常時の対応などにおいて有利
となる。As described above, when the digestion gas obtained from sludge treatment or the landfill gas obtained from the landfill garbage site is used as the fuel gas, the pretreatment amount 1 is eliminated and the seasonal concentration fluctuation is prevented. This is advantageous in terms of installation space, initial cost, running cost, and handling of abnormal gas composition at the outlet of the pretreatment apparatus 1 by unmanned operation.
【００１４】一方、ＬＮＧパイプラインの供給が行われ
ていない地方都市でのガス（プロパン１３Ａガスなど）
を燃料ガスとする場合には、季節的な濃度変動はないも
のの、発電に寄与しないガスや被毒ガスが多量に含まれ
ているため、その除去装置が必要となるため、除去装置
の出口ガス組成異常時に対応しなければならない。On the other hand, gas in a local city where LNG pipeline is not supplied (such as propane 13A gas)
When the fuel gas is used as the fuel gas, there is no seasonal concentration fluctuation, but since a large amount of gas and poisonous gas that do not contribute to power generation are included, a device for removing it is required. You have to deal with abnormal situations.
【００１５】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、燃料ガスの季節的な濃度変動や、燃料ガスの濃
度異常に対して無人で対応でき、長期信頼性の向上を図
った燃料電池発電プラントを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and is a fuel capable of unmanned response to seasonal fluctuations in fuel gas concentration and abnormal fuel gas concentration, thereby improving long-term reliability. An object is to provide a battery power plant.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１は、供給される燃料ガス中の
メタン系炭化水素の一部の成分の濃度を検出するガス濃
度検出手段と、このガス濃度検出手段により検出したガ
ス濃度から燃料ガス中の総発熱量を算出し、この総発熱
量から燃料流量を算出する燃料流量算出手段と、この燃
料流量から運転に適した燃料ガス流量を調整する燃料ガ
ス流量調整手段とを備えたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the first aspect of the present invention provides a gas concentration detection for detecting the concentration of a part of the components of methane-based hydrocarbons in the supplied fuel gas. Means, a fuel flow rate calculating means for calculating the total calorific value in the fuel gas from the gas concentration detected by the gas concentration detecting means, and a fuel flow rate from the total calorific value, and a fuel suitable for operation from the fuel flow rate. And a fuel gas flow rate adjusting means for adjusting the gas flow rate.
【００１７】請求項２は、供給される燃料ガス中のメタ
ン系炭化水素の一部の成分の濃度を検出するガス濃度検
出手段と、このガス濃度検出手段により検出したガス濃
度から燃料ガス中の総発熱量を算出し、この総発熱量か
ら燃料流量を算出する燃料流量算出手段と、この燃料流
量算出手段により算出された燃料流量に対し最適な改質
用蒸気流量を算出する改質用蒸気流量算出手段と、この
改質用蒸気流量からプラントにおける改質用の蒸気流量
を調整する蒸気流量調整手段とを備えたことを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, a gas concentration detecting means for detecting the concentration of a part of the components of methane-based hydrocarbons in the supplied fuel gas, and a gas concentration in the fuel gas based on the gas concentration detected by the gas concentration detecting means. A fuel flow rate calculating means for calculating the total calorific value and a fuel flow rate from the total calorific value, and a reforming steam for calculating an optimum reforming steam flow rate for the fuel flow rate calculated by the fuel flow rate calculating means. It is characterized in that it is provided with a flow rate calculation means and a steam flow rate adjustment means for adjusting the reforming steam flow rate in the plant from the reforming steam flow rate.
【００１８】請求項３は、供給される燃料ガス中の炭酸
ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、このガス濃
度検出手段により検出した炭酸ガス濃度から一酸化炭素
を変換する変成器の動作温度を算出する変成器動作温度
算出手段と、この動作温度から前記変成器を冷却する冷
却水流量を調整する冷却水流量調整手段とを備えたこと
を特徴とする。According to a third aspect of the present invention, the gas concentration detecting means for detecting the concentration of carbon dioxide gas in the supplied fuel gas, and the operation of the transformer for converting carbon monoxide from the carbon dioxide concentration detected by the gas concentration detecting means. A transformer operating temperature calculating means for calculating a temperature and a cooling water flow rate adjusting means for adjusting a cooling water flow rate for cooling the transformer from the operating temperature are provided.
【００１９】請求項４は、供給される燃料ガス中の被毒
ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、このガス濃
度検出手段により検出した被毒ガス濃度の許容値を判定
する許容値判定手段と、この被毒ガス濃度が許容値を超
えた場合に燃料ガスを遮断する手段とを備えたことを特
徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided gas concentration detecting means for detecting the concentration of poisoning gas in the supplied fuel gas, and allowable value determining means for determining an allowable value of the poisoning gas concentration detected by the gas concentration detecting means. And means for shutting off the fuel gas when the poisoned gas concentration exceeds an allowable value.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】図１は本発明に係る燃料電池発電プラント
の一実施形態を示す系統図である。図１に示すように、
燃料電池発電プラントにおける燃料電池本体１０に接続
される燃料ガスの供給配管１１には、その上流側から、
燃料ガス中のメタン系炭化水素の一部の成分の濃度，炭
酸ガスの濃度および被毒ガスの濃度をそれぞれ検出する
ガス濃度検出手段としてのガス濃度検出器１２と、供給
配管１１から供給される燃料ガスを遮断する燃料ガス入
口遮断弁１３と、供給配管１１から供給される燃料ガス
の流量を調整する燃料ガス流量調整手段としての燃料ガ
ス流量調整弁１４と、燃料ガス中に含まれる硫黄成分を
取り除く脱硫器１５と、燃料ガスからスチーム・リフォ
ーミング反応にて水素リッチガスを製造する改質器１６
と、この改質器１６からの一酸化炭素をシフト反応によ
り一段と水素リッチなガスとする変成器１７とが順次接
続されている。FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a fuel cell power plant according to the present invention. As shown in FIG.
In the fuel gas supply pipe 11 connected to the fuel cell main body 10 in the fuel cell power plant, from the upstream side,
Gas concentration detector 12 as gas concentration detecting means for detecting the concentration of some components of methane-based hydrocarbons, the concentration of carbon dioxide gas, and the concentration of poisoning gas in the fuel gas, and the fuel supplied from supply pipe 11. A fuel gas inlet cutoff valve 13 for shutting off gas, a fuel gas flow rate adjusting valve 14 as fuel gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the fuel gas supplied from the supply pipe 11, and a sulfur component contained in the fuel gas A desulfurizer 15 for removing and a reformer 16 for producing hydrogen-rich gas from a fuel gas by a steam reforming reaction.
And a shift converter 17 for converting the carbon monoxide from the reformer 16 into a gas richer in hydrogen by a shift reaction.
【００２２】また、改質器１６には、改質用蒸気流量算
出手段としての改質用蒸気流量調整弁１８により流量調
整された蒸気が供給される。そして、変成器１７には冷
却水流量調整手段としての動作温度調整用の変成器冷却
用冷却水流量調整弁１９を有する冷却ラインが引き込ま
れている。Further, the reformer 16 is supplied with steam whose flow rate is adjusted by a reforming steam flow rate adjusting valve 18 as a reforming steam flow rate calculating means. A cooling line having a cooling water flow rate adjusting valve 19 for cooling the operating temperature, which serves as a cooling water flow rate adjusting means, is drawn into the transformer 17.
【００２３】さらに、ガス濃度検出器１２には、伝送ケ
ーブル２０を介してガス濃度評価演算回路２１が接続さ
れ、このガス濃度評価演算回路２１では、ガス濃度検出
器１にて分析されたガス組成を集計する集計部２２と、
得られたガス濃度中の発電に寄与しない炭酸ガス濃度か
ら変成器１７入口での一酸化炭素濃度（ＣＯ濃度）を算
出し、変成器１７内の動作温度を算出する変成器動作温
度算出部２３と、得られたガス濃度から燃料ガス中の総
発熱量を算出し、この総発熱量から燃料流量を算出する
燃料流量算出部２４と、この燃料流量算出部２４から算
出された燃料流量に対し最適な改質用蒸気流量を算出す
る改質用蒸気流量算出部２５と、得られた被毒ガス濃度
から燃料ガス中に含まれるプラントの被毒ガス成分の許
容値を判定する許容値判定部２６とを備えている。Further, the gas concentration detector 12 is connected to a gas concentration evaluation arithmetic circuit 21 via a transmission cable 20, and in this gas concentration evaluation arithmetic circuit 21, the gas composition analyzed by the gas concentration detector 1 is connected. An aggregating unit 22 for aggregating
The transformer operating temperature calculation unit 23 that calculates the carbon monoxide concentration (CO concentration) at the inlet of the transformer 17 from the concentration of carbon dioxide gas that does not contribute to power generation in the obtained gas concentration, and calculates the operating temperature in the transformer 17. And a fuel flow rate calculation unit 24 that calculates the total calorific value in the fuel gas from the obtained gas concentration and calculates the fuel flow rate from the total calorific value, and the fuel flow rate calculated by the fuel flow rate calculation unit 24. A reforming steam flow rate calculation unit 25 for calculating an optimum reforming steam flow rate, and an allowable value determination unit 26 for determining an allowable value of the poisoning gas component of the plant contained in the fuel gas from the obtained poisoning gas concentration. Is equipped with.
【００２４】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.
【００２５】供給配管１１に供給される燃料ガスは、ガ
ス濃度検出器１２、燃料ガス入口遮断弁１３、および燃
料ガス流量調整弁１４を通り、脱硫器１５に供給されて
硫黄成分が除去される。この脱硫器１５において硫黄成
分を除去された燃料ガスは、改質用蒸気流量調整弁１８
により流量調整された蒸気とともに改質器１６に供給さ
れる。The fuel gas supplied to the supply pipe 11 passes through the gas concentration detector 12, the fuel gas inlet cutoff valve 13, and the fuel gas flow rate adjusting valve 14, and is supplied to the desulfurizer 15 to remove the sulfur component. . The fuel gas from which the sulfur component has been removed in the desulfurizer 15 is used for the reforming steam flow rate adjusting valve 18
Is supplied to the reformer 16 together with the steam whose flow rate has been adjusted.
【００２６】この改質器１６では、以下の反応式で示さ
れるスチーム・リフォーミング反応にて、水素リッチガ
スを製造する。In this reformer 16, a hydrogen-rich gas is produced by a steam reforming reaction represented by the following reaction formula.
【化１】ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 [Chemical formula 1] CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
【００２７】但し、消化ガスやランドフィルガスのよう
に、燃料ガス中に発電に寄与しない炭酸ガスが多く含ま
れている場合には、下式の反応も同時に起こり、改質器
１６出口での一酸化炭素濃度（ＣＯ濃度）が増加する傾
向にある。However, when a large amount of carbon dioxide gas that does not contribute to power generation is contained in the fuel gas, such as digestion gas and landfill gas, the reaction of the following formula also occurs and the reformer 16 outlet The carbon monoxide concentration (CO concentration) tends to increase.
【化２】ＣＨ4 ＋ＣＯ2 →２ＣＯ＋２Ｈ2 [Chemical formula 2] CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2
【００２８】改質器１６にて得られた水素リッチガス
は、変成器１７に供給され、以下の反応式で示されるシ
フト反応を経て、さらに水素リッチなガスとなり、燃料
電池本体１０に供給される。The hydrogen-rich gas obtained in the reformer 16 is supplied to the shift converter 17, undergoes a shift reaction represented by the following reaction formula, becomes hydrogen-rich gas, and is supplied to the fuel cell body 10. .
【化３】ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 [Chemical Formula 3] CO + H 2 O + CO 2 + H 2
【００２９】但し、上記反応は発熱反応であるため、変
成器１７入口での一酸化炭素濃度（ＣＯ濃度）が高い場
合には、触媒の耐熱温度以上の動作温度になることもあ
り得る。そのため、変成器１７は、動作温度調整用の変
成器冷却用冷却水流量調整弁１９を有する冷却ラインを
有し、変成器１７内の温度が調整可能に構成されてい
る。However, since the above reaction is an exothermic reaction, when the carbon monoxide concentration (CO concentration) at the inlet of the shift converter 17 is high, the operating temperature may exceed the heat resistant temperature of the catalyst. Therefore, the transformer 17 has a cooling line having a transformer cooling water flow rate adjusting valve 19 for adjusting the operating temperature, and the temperature inside the transformer 17 is adjustable.
【００３０】また、ガス濃度検出器１２にて分析された
ガス組成は、伝送ケーブル２０を介してガス濃度評価演
算回路２１に伝送される。The gas composition analyzed by the gas concentration detector 12 is transmitted to the gas concentration evaluation calculation circuit 21 via the transmission cable 20.
【００３１】次に、ガス濃度検出器１２にて検出したガ
ス濃度を用いて、ガス濃度評価演算回路２１がどのよう
な動作を実施するかを説明する。Next, the operation of the gas concentration evaluation calculation circuit 21 using the gas concentration detected by the gas concentration detector 12 will be described.
【００３２】ガス濃度評価演算回路２１内では、燃料流
量算出部２４が、得られたガス濃度に基づいて燃料ガス
中の総発熱量を算出し、この総発熱量から燃料流量を算
出することにより、プラントの運転に適した燃料流量を
燃料ガス流量調整弁１４にて調整する。In the gas concentration evaluation calculation circuit 21, the fuel flow rate calculation unit 24 calculates the total calorific value in the fuel gas based on the obtained gas concentration, and calculates the fuel flow rate from the total calorific value. The fuel gas flow rate adjusting valve 14 adjusts the fuel flow rate suitable for the plant operation.
【００３３】また、ガス濃度評価演算回路２１内では、
ガス濃度から算出された燃料流量に対し、改質用蒸気流
量算出部２５により最適な改質用蒸気流量を算出し、こ
の流量を改質用蒸気流量調整弁１８にて調整する。Further, in the gas concentration evaluation calculation circuit 21,
With respect to the fuel flow rate calculated from the gas concentration, the reforming steam flow rate calculating unit 25 calculates an optimum reforming steam flow rate, and the reforming steam flow rate adjusting valve 18 adjusts this flow rate.
【００３４】さらに、ガス濃度評価演算回路１０内で
は、得られたガス濃度中の発電に寄与しない炭酸ガス濃
度から変成器１７入口での一酸化炭素濃度（ＣＯ濃度）
を算出し、変成器動作温度算出部２３により変成器１７
内の動作温度を触媒の耐熱温度以下となるように変成器
冷却用冷却水流量調整弁１９を調整する。Further, in the gas concentration evaluation calculation circuit 10, the carbon monoxide concentration (CO concentration) at the inlet of the transformer 17 is calculated from the carbon dioxide concentration that does not contribute to power generation in the obtained gas concentration.
And the transformer operating temperature calculation unit 23 calculates the transformer 17
The cooling water flow rate adjusting valve 19 for cooling the transformer is adjusted so that the internal operating temperature becomes equal to or lower than the heat resistant temperature of the catalyst.
【００３５】さらにまた、ガス濃度評価演算回路１０内
では、得られたガス濃度から燃料ガス中に含まれるプラ
ントの被毒ガス成分が許容値を越えたか否かを許容値判
定部２６により判定し、被毒ガス成分が許容値を越えた
場合には、燃料ガス入口遮断弁１３を閉として、プラン
ト停止する。Furthermore, in the gas concentration evaluation calculation circuit 10, the allowable value determination unit 26 determines from the obtained gas concentration whether or not the poisoning gas component of the plant contained in the fuel gas exceeds the allowable value. When the poisoned gas component exceeds the allowable value, the fuel gas inlet cutoff valve 13 is closed and the plant is stopped.
【００３６】上記のように、検出された燃料ガス濃度を
各種流量調整に取り込むことによる作用は以下の通りで
ある。すなわち、消化ガスやランドフィルガスを燃料ガ
スとする場合には、常時、ガス濃度検出器１２で得られ
たガス濃度から、燃料流量や改質用の蒸気流量の調整や
変成器の動作温度を調整しているため、前処理装置によ
る燃料ガスの処理（メタン系炭化水素の濃縮など）の必
要がなくなり、かつ季節的な濃度変動に無人で対応可能
となる。そのため、保守コストの低減やプラント全体の
コンパクト化や、低コスト化が可能となる。The operation of incorporating the detected fuel gas concentration into various flow rate adjustments as described above is as follows. That is, when the digestion gas or the landfill gas is used as the fuel gas, the gas concentration obtained by the gas concentration detector 12 is constantly used to adjust the fuel flow rate, the steam flow rate for reforming, and the operating temperature of the transformer. Since it is adjusted, it is not necessary to treat the fuel gas by the pretreatment device (concentration of methane-based hydrocarbons, etc.), and it is possible to automatically cope with seasonal fluctuations in concentration. Therefore, it is possible to reduce the maintenance cost, downsize the entire plant, and reduce the cost.
【００３７】一方、ＬＮＧパイプラインの供給が行われ
ていない地方都市でのガス（プロパン１３Ａガスなど）
を燃料ガスとする場合には、図２に示す前処理装置が必
要であるため、プラント全体のコンパクト化や、低コス
ト化は望めないものの、ガス濃度検出器１２にて、常時
供給される燃料ガス濃度を監視しているため、前処理装
置の故障などによる出口ガス濃度異常時の対応が可能と
なり、プラントとしての長期信頼性が向上する。On the other hand, gas (propane 13A gas, etc.) in a local city where the LNG pipeline is not supplied
When the fuel gas is used as the fuel gas, the pretreatment device shown in FIG. 2 is required, so that it is not possible to make the entire plant compact and reduce the cost, but the gas concentration detector 12 constantly supplies the fuel. Since the gas concentration is monitored, it is possible to deal with the case where the outlet gas concentration is abnormal due to a failure of the pretreatment device and the long-term reliability of the plant is improved.
【００３８】このように本実施形態によれば、常時監視
された燃料ガス濃度に基づいて燃料ガス流量，改質用蒸
気流量，変成器の動作温度を算出しているため、燃料ガ
スの季節的な濃度変動や、燃料ガスの濃度異常に対して
無人で対応でき、プラント全体のコンパクト化，低コス
ト化，プラントとしての長期信頼性の向上が可能とな
る。As described above, according to the present embodiment, the fuel gas flow rate, the reforming steam flow rate, and the operating temperature of the transformer are calculated based on the constantly monitored fuel gas concentration. This enables unmanned response to various concentration fluctuations and fuel gas concentration abnormalities, making the entire plant more compact, reducing costs, and improving the long-term reliability of the plant.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、供給される燃料ガス中のメタン系炭化水素の
一部の成分の濃度を検出するガス濃度検出手段と、この
ガス濃度検出手段により検出したガス濃度から燃料ガス
中の総発熱量を算出し、この総発熱量から燃料流量を算
出する燃料流量算出手段と、この燃料流量から運転に適
した燃料ガス流量を調整する燃料ガス流量調整手段とを
備えたことにより、燃料ガスの季節的な濃度変動や、燃
料ガスの濃度異常に対して無人で対応でき、プラント全
体のコンパクト化を図るとともに、プラントとしての長
期信頼性の向上が可能となる。As described above, according to the first aspect of the present invention.
According to the method, the gas concentration detecting means for detecting the concentration of a part of the components of methane-based hydrocarbons in the supplied fuel gas, and the total calorific value in the fuel gas from the gas concentration detected by the gas concentration detecting means. The fuel flow rate calculating means for calculating and calculating the fuel flow rate from the total calorific value and the fuel gas flow rate adjusting means for adjusting the fuel gas flow rate suitable for the operation from the fuel flow rate are provided, so that the fuel gas seasonal It is possible to respond to various concentration fluctuations and fuel gas concentration abnormalities unattended, making the entire plant compact and improving the long-term reliability of the plant.
【００４０】請求項２によれば、供給される燃料ガス中
のメタン系炭化水素の一部の成分の濃度を検出するガス
濃度検出手段と、このガス濃度検出手段により検出した
ガス濃度から燃料ガス中の総発熱量を算出し、この総発
熱量から燃料流量を算出する燃料流量算出手段と、この
燃料流量算出手段により算出された燃料流量に対し最適
な改質用蒸気流量を算出する改質用蒸気流量算出手段
と、この改質用蒸気流量からプラントにおける改質用の
蒸気流量を調整する蒸気流量調整手段とを備えたことに
より、請求項１と同様の効果が得られる。According to the second aspect, the gas concentration detecting means for detecting the concentration of a part of the components of the methane-based hydrocarbon in the supplied fuel gas, and the fuel gas based on the gas concentration detected by the gas concentration detecting means. A fuel flow rate calculation means for calculating the total heat generation amount in the inside and a fuel flow rate from the total heat generation amount, and a reforming for calculating an optimum reforming steam flow rate for the fuel flow rate calculated by the fuel flow rate calculation means. The same effect as in claim 1 can be obtained by providing the steam flow rate calculating means for steam and the steam flow rate adjusting means for adjusting the steam flow rate for reforming in the plant from the steam flow rate for reforming.
【００４１】請求項３によれば、供給される燃料ガス中
の炭酸ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、この
ガス濃度検出手段により検出した炭酸ガス濃度から一酸
化炭素を変換する変成器の動作温度を算出する変成器動
作温度算出手段と、この動作温度から変成器を冷却する
冷却水流量を調整する冷却水流量調整手段とを備えたこ
とにより、請求項１と同様の効果が得られる。According to the present invention, the gas concentration detecting means for detecting the concentration of carbon dioxide in the supplied fuel gas, and the transformer for converting carbon monoxide from the carbon dioxide concentration detected by the gas concentration detecting means. By providing the transformer operating temperature calculating means for calculating the operating temperature and the cooling water flow rate adjusting means for adjusting the cooling water flow rate for cooling the transformer from the operating temperature, the same effect as in claim 1 can be obtained. To be
【００４２】請求項４によれば、供給される燃料ガス中
の被毒ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、この
ガス濃度検出手段により検出した被毒ガス濃度の許容値
を判定する許容値判定手段と、この被毒ガス濃度が許容
値を超えた場合に燃料ガスを遮断する手段とを備えたこ
とにより、請求項１と同様の効果が得られる。According to the fourth aspect, the gas concentration detecting means for detecting the concentration of the poisoning gas in the supplied fuel gas, and the allowable value determination for determining the allowable value of the poisoning gas concentration detected by the gas concentration detecting means. By providing the means and the means for interrupting the fuel gas when the concentration of the poisoning gas exceeds the allowable value, the same effect as in claim 1 can be obtained.
【図１】本発明に係る燃料電池発電プラントの一実施形
態を示す系統図。FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a fuel cell power plant according to the present invention.
【図２】従来の燃料電池発電プラントにおける前処理装
置の燃料ガス処理を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a fuel gas treatment of a pretreatment device in a conventional fuel cell power plant.
１０ 燃料電池本体 １１ 供給配管 １２ ガス濃度検出器（ガス濃度検出手段） １３ 燃料ガス入口遮断弁（燃料ガスを遮断する手段） １４ 燃料ガス流量調整弁（燃料ガス流量調整手段） １５ 脱硫器 １６ 改質器 １７ 変成器 １８ 改質用蒸気流量調整弁（改質用蒸気流量算出手
段） １９ 変成器冷却用冷却水流量調整弁（冷却水流量調整
手段） ２０ 伝送ケーブル ２１ ガス濃度評価演算回路 ２２ 集計部 ２３ 変成器動作温度算出部 ２４ 燃料流量算出部 ２５ 改質用蒸気流量算出部 ２６ 許容値判定部10 Fuel Cell Main Body 11 Supply Pipe 12 Gas Concentration Detector (Gas Concentration Detection Means) 13 Fuel Gas Inlet Cutoff Valve (Means to Cut off Fuel Gas) 14 Fuel Gas Flow Rate Control Valve (Fuel Gas Flow Rate Controlling Means) 15 Desulfurizer 16 Modified Pledger 17 Transformer 18 Reforming steam flow rate adjusting valve (reforming steam flow rate calculating means) 19 Transformer cooling water flow rate adjusting valve (cooling water flow rate adjusting means) 20 Transmission cable 21 Gas concentration evaluation calculation circuit 22 Aggregation Part 23 Transformer operating temperature calculation part 24 Fuel flow rate calculation part 25 Reforming steam flow rate calculation part 26 Allowable value judgment part
Claims (4)
素の一部の成分の濃度を検出するガス濃度検出手段と、
このガス濃度検出手段により検出したガス濃度から燃料
ガス中の総発熱量を算出し、この総発熱量から燃料流量
を算出する燃料流量算出手段と、この燃料流量から運転
に適した燃料ガス流量を調整する燃料ガス流量調整手段
とを備えたことを特徴とする燃料電池発電プラント。1. Gas concentration detection means for detecting the concentration of a part of the components of methane-based hydrocarbons in the supplied fuel gas,
A fuel flow rate calculating means for calculating the total calorific value in the fuel gas from the gas concentration detected by the gas concentration detecting means, and a fuel flow rate for calculating the fuel flow rate from the total calorific value, and a fuel gas flow rate suitable for operation from the fuel flow rate are calculated. A fuel cell power plant comprising: a fuel gas flow rate adjusting means for adjusting.
素の一部の成分の濃度を検出するガス濃度検出手段と、
このガス濃度検出手段により検出したガス濃度から燃料
ガス中の総発熱量を算出し、この総発熱量から燃料流量
を算出する燃料流量算出手段と、この燃料流量算出手段
により算出された燃料流量に対し最適な改質用蒸気流量
を算出する改質用蒸気流量算出手段と、この改質用蒸気
流量からプラントにおける改質用の蒸気流量を調整する
蒸気流量調整手段とを備えたことを特徴とする燃料電池
発電プラント。2. Gas concentration detection means for detecting the concentration of a part of the components of methane-based hydrocarbons in the supplied fuel gas,
A fuel flow rate calculating means for calculating the total calorific value in the fuel gas from the gas concentration detected by the gas concentration detecting means, and a fuel flow rate calculating means for calculating the fuel flow rate from the total calorific value, and a fuel flow rate calculated by the fuel flow rate calculating means. A reforming steam flow rate calculating means for calculating an optimum reforming steam flow rate, and a steam flow rate adjusting means for adjusting the reforming steam flow rate in the plant from the reforming steam flow rate. Fuel cell power plant.
を検出するガス濃度検出手段と、このガス濃度検出手段
により検出した炭酸ガス濃度から一酸化炭素を変換する
変成器の動作温度を算出する変成器動作温度算出手段
と、この動作温度から前記変成器を冷却する冷却水流量
を調整する冷却水流量調整手段とを備えたことを特徴と
する燃料電池発電プラント。3. An operating temperature of a gas concentration detecting means for detecting the concentration of carbon dioxide gas in the supplied fuel gas and an operating temperature of a transformer for converting carbon monoxide from the carbon dioxide concentration detected by the gas concentration detecting means. And a cooling water flow rate adjusting means for adjusting a cooling water flow rate for cooling the transformer based on the operating temperature.
を検出するガス濃度検出手段と、このガス濃度検出手段
により検出した被毒ガス濃度の許容値を判定する許容値
判定手段と、この被毒ガス濃度が許容値を超えた場合に
燃料ガスを遮断する手段とを備えたことを特徴とする燃
料電池発電プラント。4. A gas concentration detecting means for detecting the concentration of poisoning gas in the supplied fuel gas, a permissible value determining means for determining the permissible value of the poisoning gas concentration detected by the gas concentration detecting means, and A fuel cell power plant comprising means for shutting off fuel gas when the concentration of poisonous gas exceeds an allowable value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131932A JPH09320625A (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Fuel cell power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131932A JPH09320625A (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Fuel cell power plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320625A true JPH09320625A (en) | 1997-12-12 |
Family
ID=15069591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8131932A Pending JPH09320625A (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Fuel cell power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09320625A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067895A (en) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Toshiba Corp | Fuel cell power generating system |
| WO2006046621A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generating system |
| WO2011122042A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | Fuel cell system |
| WO2012111629A1 (en) | 2011-02-16 | 2012-08-23 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | Fuel cell system |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP8131932A patent/JPH09320625A/en active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067895A (en) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Toshiba Corp | Fuel cell power generating system |
| WO2006046621A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generating system |
| JPWO2006046621A1 (en) * | 2004-10-26 | 2008-05-22 | 松下電器産業株式会社 | Fuel cell power generator |
| US8158295B2 (en) | 2004-10-26 | 2012-04-17 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| WO2011122042A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | Fuel cell system |
| CN102844922A (en) * | 2010-03-31 | 2012-12-26 | 亿能新燃料电池技术开发有限公司 | Fuel cell system |
| JPWO2011122042A1 (en) * | 2010-03-31 | 2013-07-04 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | Fuel cell system |
| WO2012111629A1 (en) | 2011-02-16 | 2012-08-23 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | Fuel cell system |
| JP2012169214A (en) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Fuel cell system |
| CN103370823A (en) * | 2011-02-16 | 2013-10-23 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | Fuel cell system |
| EP2677583A1 (en) * | 2011-02-16 | 2013-12-25 | JX Nippon Oil & Energy Corporation | Fuel cell system |
| EP2677583A4 (en) * | 2011-02-16 | 2014-12-03 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Fuel cell system |
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