JPH10223246A - Phosphoric acid type fuel cell power-generating plant - Google Patents

Phosphoric acid type fuel cell power-generating plant

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JPH10223246A
JPH10223246A JP9023430A JP2343097A JPH10223246A JP H10223246 A JPH10223246 A JP H10223246A JP 9023430 A JP9023430 A JP 9023430A JP 2343097 A JP2343097 A JP 2343097A JP H10223246 A JPH10223246 A JP H10223246A
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phosphoric acid
water
condensed water
fuel cell
air
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a water treatment facility small and simple, and make the whole plant compact in a phosphoric acid type fuel cell power-generating plant. SOLUTION: A piping having a valve 20 is arranged in a condensing heat exchanger 8. The valve 20 is constituted to open, when condensed water is phosphoric acid condensed water containing a large amount of phosphoric acid product. A phosphoric acid condensed water recovery tank 21 is connected to the end of the piping. By recovering the phosphoric acid, condensed water in the phosphoric acid condensed water recovery tank 21, the inflow of the phosphoric acid condensed water into a water treatment facility 11 is prevented, and load on the water treatment facility is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リン酸型燃料電池
を採用した発電プラントに係り、特に、燃料電池本体を
通った後の排ガスに含まれる水蒸気分を凝縮させて凝縮
水を回収し、その精製処理を行った後にプラント系へ再
供給する水自立機能を備えたリン酸型燃料電池発電プラ
ントに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power plant employing a phosphoric acid type fuel cell, and more particularly, to condensing water vapor contained in exhaust gas after passing through a fuel cell body to recover condensed water. The present invention relates to a phosphoric acid-type fuel cell power plant having a water self-supporting function for re-supplying water to a plant system after performing the purification process.

【0002】[0002]

【従来の技術】環境調和を重視する近年、燃料電池を採
用した発電プラントの研究開発が進められている。燃料
電池とは、燃料極の水素と空気極の酸素とが電解質を介
して電気化学反応を起こすことにより、化学エネルギー
から直接電気エネルギーを取出す装置である。このよう
な燃料電池は、内部に燃焼サイクルを持たないため、公
害要因となるSOx、NOxの排出が少なく、低振動、
低騒音であるといった長所がある。また、燃料電池では
化学反応に伴って多量の排熱や水蒸気が発生する。そこ
で、燃料電池発電プラントにおいては燃料電池から発生
した電気を回収する系統のほかに、燃料電池が排出した
熱や水を回収する系統や、回収した水をプラント系へ再
供給する系統などが設けられている。このような燃料電
池発電プラントによれば、給湯や冷暖房の熱源などへの
有効利用やプラント系の水自立が可能となり、プラント
系の効率向上を図ることができる。
2. Description of the Related Art In recent years, emphasis has been placed on environmental harmony, and research and development of power generation plants employing fuel cells have been advanced. A fuel cell is a device that directly extracts electric energy from chemical energy by causing an electrochemical reaction between hydrogen of a fuel electrode and oxygen of an air electrode via an electrolyte. Since such a fuel cell has no internal combustion cycle, it emits less SOx and NOx, which are polluting factors, has low vibration,
It has the advantage of low noise. Further, in a fuel cell, a large amount of exhaust heat and water vapor are generated due to a chemical reaction. Therefore, in the fuel cell power plant, in addition to the system for collecting electricity generated from the fuel cell, a system for collecting heat and water discharged by the fuel cell and a system for re-supplying the collected water to the plant system are provided. Have been. According to such a fuel cell power generation plant, it is possible to effectively use the water as a heat source for hot water supply and cooling and heating, and to make the water independent of the plant system, thereby improving the efficiency of the plant system.

【0003】ここで、燃料電池発電プラントの一例とし
て、電解質にリン酸を用いたリン酸型燃料電池の発電プ
ラントについて図7を用いて具体的に説明する。リン酸
型燃料電池発電プラントには主要構成要素として、リン
酸型の燃料電池本体1、気水分離器2、空気供給装置1
2、改質器3および凝縮熱交換器8が設けられている。
Here, as an example of a fuel cell power plant, a power plant of a phosphoric acid type fuel cell using phosphoric acid as an electrolyte will be specifically described with reference to FIG. The phosphoric acid type fuel cell power plant has, as main components, a phosphoric acid type fuel cell main body 1, a steam separator 2, an air supply device 1
2, a reformer 3 and a condensation heat exchanger 8 are provided.

【0004】[燃料電池本体1]燃料電池本体1には電
解質としてリン酸を浸透したマトリックス1aが設置さ
れており、このマトリックス1aを挟むようにして燃料
ガスが供給される燃料極1bと、空気が供給される空気
極1cとが配設されている。また、燃料電池本体1には
燃料電池本体1の温度を最適な稼動温度である190℃
程度に保つことを目的として、冷却水が流れる冷却板1
dが設置されている。
[Fuel Cell Body 1] A matrix 1a impregnated with phosphoric acid as an electrolyte is provided in the fuel cell body 1, and a fuel electrode 1b to which fuel gas is supplied across the matrix 1a and an air supply. The air electrode 1c is provided. Further, the temperature of the fuel cell main body 1 is set to 190 ° C. which is the optimum operating temperature.
Cooling plate 1 through which cooling water flows for the purpose of maintaining
d is installed.

【0005】このような燃料電池本体1では、燃料極1
bに供給される燃料ガス中の水素と、空気極1cに供給
される空気中の酸素とがマトリックス1aのリン酸を介
して電気化学反応が起こり発電する。このとき、燃料電
池本体1では発電と同時に反応熱を生じるが、冷却板1
dの働きにより燃料電池本体1を190℃程度に保つこ
とができる。
In such a fuel cell body 1, the fuel electrode 1
Hydrogen in the fuel gas supplied to b and oxygen in the air supplied to the air electrode 1c undergo an electrochemical reaction via the phosphoric acid of the matrix 1a to generate power. At this time, reaction heat is generated at the same time as power generation in the fuel cell body 1, but the cooling plate 1
The function d allows the fuel cell main body 1 to be maintained at about 190 ° C.

【0006】[気水分離器2および空気供給装置12]
気水分離器2は冷却板1dから出た冷却水2bを溜め、
水と蒸気を分離した後に、改質用水蒸気2aを改質器3
へ送り、所定温度となった冷却水2bをポンプなどによ
り冷却板1dへ送るようになっている。空気供給装置1
2は燃料電池本体1の空気極1cに反応用空気5aを供
給すると共に、改質器3のバーナ3b(後述)に燃焼用
空気5bを供給するように構成されている。
[Air-water separator 2 and air supply device 12]
The steam separator 2 stores the cooling water 2b that has come out of the cooling plate 1d,
After separating water and steam, the reforming steam 2a is supplied to the reformer 3
And the cooling water 2b at a predetermined temperature is sent to the cooling plate 1d by a pump or the like. Air supply device 1
Numeral 2 is configured to supply the reaction air 5a to the air electrode 1c of the fuel cell body 1 and to supply the combustion air 5b to a burner 3b (described later) of the reformer 3.

【0007】[改質器3]改質器3には反応部3aとそ
の加熱源であるバーナ3bとが設けられている。反応部
3aには前記改質用水蒸気2aと、都市ガス等の炭化水
素系燃料とが送られるようになっている。改質器3は、
両者を混合し、水蒸気改質反応により水素を主成分とす
る水素リッチの改質ガス4を生成して、さらに改質ガス
4を燃料極1bへと供給するように構成されている。
[Reformer 3] The reformer 3 is provided with a reaction section 3a and a burner 3b as a heating source thereof. The reforming steam 2a and hydrocarbon fuel such as city gas are sent to the reaction section 3a. The reformer 3
The two are mixed to generate a hydrogen-rich reformed gas 4 containing hydrogen as a main component by a steam reforming reaction, and the reformed gas 4 is further supplied to the fuel electrode 1b.

【0008】[凝縮熱交換器8]ところで、燃料電池本
体1の燃料極1bで反応を終えた改質ガス4中には幾分
か水素が残っている。そのため、燃料極1bから出た改
質ガス4は改質器3のバーナ3bに入って前記燃焼用空
気5bと共に燃える。バーナ3bは燃焼排ガス6と排出
し、この排ガスは凝縮熱交換器8へと入る。また、燃料
電池本体1の空気極1cで反応を終えた反応用空気5a
は電気化学反応により生成した水分を保有した状態で、
排空気7として凝縮熱交換器8へと入る。すなわち、凝
縮熱交換器8には燃焼排ガス6および排空気7といった
排ガスが供給される。凝縮熱交換器8は伝熱フィンを有
しており、前記排ガス6,7から保有熱を回収すると共
に、水蒸気分を凝縮させてこれを回収するようになって
いる。
[Condensation heat exchanger 8] By the way, some hydrogen remains in the reformed gas 4 which has been reacted at the fuel electrode 1b of the fuel cell body 1. Therefore, the reformed gas 4 discharged from the fuel electrode 1b enters the burner 3b of the reformer 3 and burns together with the combustion air 5b. The burner 3b discharges the flue gas 6 and this flue gas enters the condensation heat exchanger 8. Further, the reaction air 5a which has completed the reaction at the air electrode 1c of the fuel cell body 1
Holds water generated by the electrochemical reaction,
It enters the condensation heat exchanger 8 as exhaust air 7. That is, exhaust gas such as the combustion exhaust gas 6 and the exhaust air 7 is supplied to the condensation heat exchanger 8. The condensing heat exchanger 8 has heat transfer fins. The condensing heat exchanger 8 recovers the retained heat from the exhaust gas 6 and 7 and condenses water vapor to collect the heat.

【0009】[水処理系統]また、図7の発電プラント
には凝縮熱交換器8が回収した凝縮水を精製処理する水
処理系統が設けられている。水処理系統は、二酸化炭素
を脱気する脱炭酸塔9、凝縮水を溜める水タンク10お
よびイオン交換樹脂などを含む水処理設備11が順次接
続されて構成されており、凝縮熱交換器8が回収した凝
縮水を取り込むようになっている。また、水処理設備1
1にて精製された水は、再びプラント系内へ戻り、改質
用水蒸気2aや電池冷却水2bとなってプラント内を循
環するようになっている。以上のような水処理系統を備
えた発電プラントによれば、水処理を行った後にプラン
トへ再供給でき、水自立機能を持つことができる。
[Water Treatment System] The power plant shown in FIG. 7 is provided with a water treatment system for purifying condensed water recovered by the condensation heat exchanger 8. The water treatment system is configured by sequentially connecting a decarbonation tower 9 for degassing carbon dioxide, a water tank 10 for storing condensed water, and a water treatment facility 11 including an ion exchange resin and the like. The collected condensed water is taken in. Water treatment equipment 1
The water purified in 1 returns to the plant system again and becomes the reforming steam 2a and the battery cooling water 2b to circulate in the plant. According to the power plant provided with the water treatment system as described above, the water can be re-supplied to the plant after the water treatment is performed, and the water can be provided with a water independent function.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、リン
酸型燃料電池発電プラントの燃料電池本体1は通常、1
90℃程度で運転しているので、電池本体1の電解質で
あるリン酸はマトリックス1aから酸化リンの形態で一
部蒸発する。そのため、燃焼排ガス6および排空気7は
微量の酸化リンを含有している。凝縮熱交換器8が酸化
リンを含む燃焼排ガス6および排空気7を冷却すると
き、一般的なガス条件では150℃程度で酸化リンの凝
縮が始まる(但し、ガス中の酸化リンの濃度、水蒸気分
圧等の条件により、温度は異なる)。なお、水蒸気の露
点は65℃程度である。
As described above, the fuel cell main body 1 of the phosphoric acid type fuel cell power plant usually has one fuel cell.
Since the battery is operated at about 90 ° C., phosphoric acid, which is an electrolyte of the battery body 1, is partially evaporated from the matrix 1a in the form of phosphorus oxide. Therefore, the flue gas 6 and the exhaust air 7 contain a trace amount of phosphorus oxide. When the condensing heat exchanger 8 cools the combustion exhaust gas 6 containing phosphorus oxide and the exhaust air 7, the condensation of phosphorus oxide starts at about 150 ° C. under general gas conditions (however, the concentration of phosphorus oxide in the gas, water vapor The temperature varies depending on conditions such as partial pressure). The dew point of water vapor is about 65 ° C.

【0011】凝縮した酸化リンは燃焼排ガス6および排
空気7中の水蒸気を取り込んで水和し、一部は熱交換器
8の金属部で腐食を起こしてリン酸生成物となり、その
他はリン酸イオンとして凝縮水に溶け込んでリン酸生成
物と共に水タンク10へと流れていく。このようなリン
酸生成物を含む凝縮水は、プラント起動時には特にリン
酸含有率が高いことが知られている。これは、プラント
の起動時に水蒸気の凝縮が凝縮熱交換器8を通過する排
ガスの流れ方向に対して上流側にて生じるが、そのため
に凝縮熱交換器8上流側の伝熱フィンに凝縮付着してい
たリン酸生成物が凝縮水により洗い流されて多量に流出
するからである。
The condensed phosphorus oxide takes in water vapor in the combustion exhaust gas 6 and the exhaust air 7 and hydrates, and a part of the condensed phosphorus is corroded in the metal part of the heat exchanger 8 to become a phosphoric acid product. It dissolves in the condensed water as ions and flows to the water tank 10 together with the phosphoric acid product. It is known that condensed water containing such a phosphoric acid product has a particularly high phosphoric acid content when the plant is started. This is because when the plant is started, water vapor condenses on the upstream side with respect to the flow direction of the exhaust gas passing through the condensing heat exchanger 8, and condenses on the heat transfer fins on the upstream side of the condensing heat exchanger 8. This is because the phosphoric acid product that has been washed out by the condensed water flows out in large quantities.

【0012】そこで従来では、リン酸生成物を多量に含
む凝縮水(以下、ここではリン酸凝縮水と称する)を処
理するための対策として、過渡的に流れるリン酸凝縮水
のリン酸含有率に対応できるよう、水処理設備11の水
処理能力を大きくしていた。また水処理設備11にはイ
オン交換樹脂の他に、リン酸生成物を処理するためのフ
ィルタ及びその逆洗装置等が不可欠となっていた。この
結果、水処理設備11は複雑化し、プラント全体のコン
パクト化を損なっていた。以上のように従来技術におい
ては、多量のリン酸生成物を含むリン酸凝縮水が過渡的
に水処理設備に流れ込むことがあるため、水処理設備へ
の負荷が大きくなって設備が複雑化し、プラント全体の
大型化を招いていた。
Therefore, conventionally, as a measure for treating condensed water containing a large amount of a phosphoric acid product (hereinafter, referred to as phosphoric acid condensed water), the phosphoric acid content of the transiently flowing phosphoric acid condensed water is taken as a measure. , The water treatment capacity of the water treatment facility 11 was increased. In addition, in addition to the ion exchange resin, a filter for treating a phosphoric acid product and a backwashing device for the same are indispensable for the water treatment facility 11. As a result, the water treatment equipment 11 has become complicated, and the compactness of the entire plant has been impaired. As described above, in the prior art, since phosphoric acid condensed water containing a large amount of phosphoric acid product may flow into the water treatment facility transiently, the load on the water treatment facility increases and the facility becomes complicated, This led to an increase in the size of the entire plant.

【0013】本発明は、このような従来の事情を鑑みて
提案されたものであり、リン酸型燃料電池発電プラント
において、水処理設備の小型簡略化を図り、プラント全
体のコンパクト化に寄与することを目的とするものであ
る。
The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and in a phosphoric acid fuel cell power plant, the water treatment equipment can be reduced in size and simplified, thereby contributing to downsizing of the entire plant. The purpose is to do so.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、電解質としてリン酸を用いたマ
トリックスを燃料極および空気極にて挟んだ燃料電池本
体と、炭化水素系燃料を改質して前記燃料極に改質ガス
を供給する改質器と、前記空気極に反応用空気を供給す
る空気供給装置と、前記燃料極から排出される燃焼排ガ
スと前記空気極から排出される排空気とを取り入れてこ
れらの排ガスから保有熱および凝縮水を回収する凝縮熱
交換器と、前記凝縮熱交換器が回収した凝縮水を溜める
水タンクと、水タンクに溜められた水の精製処理を行う
水処理設備とを備えたリン酸型燃料電池発電プラントに
おいて、前記凝縮熱交換器には前記凝縮水を流す配管が
設けられ、前記配管には開閉自在な弁が設置され、前記
弁は前記配管を流れる前記凝縮水が多量のリン酸生成物
を含んだリン酸凝縮水であるとき開放されるように構成
され、さらに前記配管の端部には前記リン酸凝縮水を回
収するためのリン酸凝縮水回収タンクが接続されたこと
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a fuel cell body in which a matrix using phosphoric acid as an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode; A reformer that reforms fuel to supply reformed gas to the fuel electrode, an air supply device that supplies reaction air to the air electrode, and a combustion exhaust gas discharged from the fuel electrode and the air electrode. A condensing heat exchanger that collects retained heat and condensed water from these exhaust gases by taking in the exhaust air that is discharged, a water tank that stores the condensed water collected by the condensing heat exchanger, and water that is stored in the water tank. In a phosphoric acid type fuel cell power plant including a water treatment facility for performing a purification process, a pipe through which the condensed water flows is provided in the condensing heat exchanger, and an openable / closable valve is provided in the pipe, The valve flows through the pipe Is opened when the condensed water is phosphoric acid condensed water containing a large amount of phosphoric acid product. A water recovery tank is connected.

【0015】このような請求項1の発明においては、配
管をリン酸凝縮水が流れるとき、弁が開き、リン酸凝縮
水回収タンクがリン酸凝縮水を回収する。リン酸凝縮水
回収タンクではリン酸生成物と凝縮水とを静置すること
で分離し、凝縮水は系内に戻し、リン酸生成物はプラン
ト系外に排出することが可能となる。したがって、水処
理設備に対して多量のリン酸生成物を含むリン酸凝縮水
が流れ込むことがなく、水処理設備の負荷を低減するこ
とができる。
According to the first aspect of the present invention, when the phosphoric acid condensed water flows through the pipe, the valve is opened, and the phosphoric acid condensed water collecting tank collects the phosphoric acid condensed water. In the phosphoric acid condensed water recovery tank, the phosphoric acid product and the condensed water are separated by standing, the condensed water is returned to the system, and the phosphoric acid product can be discharged out of the plant system. Therefore, the phosphoric acid condensed water containing a large amount of phosphoric acid product does not flow into the water treatment facility, and the load on the water treatment facility can be reduced.

【0016】請求項2の発明は、請求項1記載のリン酸
型燃料電池発電プラントにおいて、前記水タンクが二層
に分割され、そのうちの一層が前記リン酸凝縮水回収タ
ンクとして構成されたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the phosphoric acid type fuel cell power plant according to the first aspect, the water tank is divided into two layers, one of which is configured as the phosphoric acid condensed water recovery tank. It is characterized by.

【0017】このような請求項2の発明においては、前
記請求項1の発明と同様な作用に加えて、従来の水タン
クにリン酸凝縮水回収タンクを一体的に設けることがで
きるので、構成の簡略化を進めることができる。
According to the second aspect of the invention, in addition to the same operation as the first aspect of the invention, the conventional water tank can be integrally provided with the phosphoric acid condensed water recovery tank. Can be simplified.

【0018】請求項3の発明は、電解質としてリン酸を
用いたマトリックスを燃料極および空気極にて挟んだ燃
料電池本体と、炭化水素系燃料を改質して前記燃料極に
改質ガスを供給する改質器と、前記空気極に反応用空気
を供給する空気供給装置と、前記燃料極から排出される
燃焼排ガスと前記空気極から排出される排空気とを取り
入れてこれらの排ガスから保有熱および凝縮水を回収す
る凝縮熱交換器と、前記凝縮熱交換器が回収した凝縮水
を溜める水タンクと、水タンクに溜められた水の精製処
理を行う水処理設備とを備えたリン酸型燃料電池発電プ
ラントにおいて、前記凝縮熱交換器と前記水処理設備と
の間にはリン酸生成物を取り除くフィルタを内蔵した分
離槽が設けられたことを特徴とする。
A third aspect of the present invention provides a fuel cell body in which a matrix using phosphoric acid as an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode, and a reformed gas is supplied to the fuel electrode by reforming a hydrocarbon-based fuel. A reformer to be supplied, an air supply device to supply air for reaction to the air electrode, and a combustion exhaust gas discharged from the fuel electrode and an exhaust air discharged from the air electrode taken in and retained from these exhaust gases. Phosphoric acid comprising a condensing heat exchanger for collecting heat and condensed water, a water tank for storing the condensed water collected by the condensing heat exchanger, and a water treatment facility for purifying the water stored in the water tank. In the fuel cell power plant, a separation tank having a built-in filter for removing a phosphoric acid product is provided between the condensation heat exchanger and the water treatment facility.

【0019】このような請求項の3発明においては、分
離槽内のフィルタが、凝縮水中のリン酸生成物を取り除
くことができる。そのため、水処理設備にリン酸生成物
が流れ込むことがなく、水処理設備の負荷を低減するこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, the filter in the separation tank can remove the phosphoric acid product in the condensed water. Therefore, the phosphoric acid product does not flow into the water treatment facility, and the load on the water treatment facility can be reduced.

【0020】請求項4の発明は、請求項3記載のリン酸
型燃料電池発電プラントにおいて、前記フィルタは内面
にフィンが設けられると共に、回転軸を中心に回転自在
に構成され、前記フィルタの回転軸には、前記フィルタ
を回転させるための駆動源が接続されたことを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the phosphoric acid type fuel cell power plant according to the third aspect, the filter is provided with fins on an inner surface and is rotatable about a rotation axis. A drive source for rotating the filter is connected to the shaft.

【0021】このような請求項4の発明においては、請
求項3の発明と同様な作用に加えて、フィルタを回転さ
せてリン酸生成物の水分をとばすことで、フィルタの目
づまりを防止し、目の細かい高性能なフィルタを使用す
ることができる。そのため、水処理設備に対するリン酸
生成物への流入を確実に防ぐことができ、水処理設備の
負荷をいっそう軽くすることができる。
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the same operation as the third aspect of the invention, the filter is rotated to remove the moisture of the phosphoric acid product, thereby preventing the filter from being clogged. A fine, high-performance filter can be used. Therefore, it is possible to reliably prevent the phosphoric acid product from flowing into the water treatment facility, and it is possible to further reduce the load on the water treatment facility.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施の形
態について、図面を参照して詳細に説明する。なお図面
中、従来例である図7と同一部分については同一符号を
付し、その説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same portions as those in FIG. 7 which is a conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0023】(1)第1の実施の形態 [構成]図1および図2を参照して、請求項1の発明に
対応する第1の実施の形態について説明する。図1は第
1の実施の形態の構成図である。図2は第1実施形態の
要部構成図である。
(1) First Embodiment [Configuration] A first embodiment corresponding to the first aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of the first embodiment. FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of the first embodiment.

【0024】図1および図2に示すように、凝縮熱交換
器8において、脱炭酸塔9へ凝縮水を流す配管とは別
に、この配管よりも凝縮熱交換器8を通過する排ガスの
流れ方向に対する上流側(図2に示した凝縮熱交換器8
の管束部8aのすぐ下流側)に、弁20を有する配管が
設けられている。弁20は開閉自在であり、プラント起
動時にのみ開放されるように構成されている。さらに弁
20を有する配管端部には、リン酸凝縮水を回収するた
めのタンクとして、水タンク10とは別に、リン酸凝縮
水回収タンク21が接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the condensing heat exchanger 8, apart from the pipe for flowing the condensed water to the decarbonation tower 9, the flow direction of the exhaust gas passing through the condensing heat exchanger 8 is smaller than this pipe. Upstream (condensing heat exchanger 8 shown in FIG. 2)
A pipe having the valve 20 is provided immediately downstream of the tube bundle 8a. The valve 20 is openable and closable, and is configured to be opened only when the plant is started. Further, a phosphate condensed water recovery tank 21 is connected to the end of the pipe having the valve 20 separately from the water tank 10 as a tank for recovering the condensed phosphoric acid.

【0025】[作用効果]このような第1の実施の形態
においては、凝縮熱交換器8からリン酸凝縮水が流れる
プラント起動時にのみ弁20が開き、凝縮水回収タンク
21がリン酸凝縮水を一時的に回収する。リン酸凝縮水
回収タンク21ではリン酸生成物と凝縮水とを静置する
ことで分離することができる。そして、上澄みの凝縮水
のみをポンプなどで水タンク10へ送り、再びプラント
系内へ戻すことが可能である。一方、静置分離した後の
リン酸生成物はプラント系外に排出することができる。
なお、起動後所定の時間が経過すると、弁20は閉じ、
凝縮熱交換器8からの凝縮水は通常の水処理系統(脱炭
酸塔9から水タンク10)へと流れる。なお、弁20の
開閉は自動でも手動でも可能である。
[Effects] In the first embodiment, the valve 20 is opened only when the plant is started, in which the condensed phosphoric acid flows from the condensing heat exchanger 8, and the condensed water recovery tank 21 is opened. Is temporarily collected. In the phosphoric acid condensed water recovery tank 21, the phosphoric acid product and the condensed water can be separated by standing. Then, only the supernatant condensed water can be sent to the water tank 10 by a pump or the like, and returned to the plant system again. On the other hand, the phosphoric acid product after the standing separation can be discharged out of the plant system.
When a predetermined time has elapsed after the start, the valve 20 closes,
The condensed water from the condensing heat exchanger 8 flows to a normal water treatment system (from the decarbonation tower 9 to the water tank 10). The opening and closing of the valve 20 can be automatic or manual.

【0026】以上のような第1の実施の形態によれば、
起動時に過渡的に流出するリン酸凝縮水を水タンク10
とは別のタンク21へ一時的に回収することがてきるた
め、水処理設備11へのリン酸凝縮水の流入を防止でき
る。その結果、水処理設備11にかかる負荷を低減する
ことができ、大きなリン酸処理能力は不要となる。これ
により、水処理設備の小型化を実現でき、プラント全体
のコンパクト化に寄与することができる。
According to the first embodiment described above,
The phosphoric acid condensed water transiently flowing out at the time of startup is
Since it is possible to temporarily collect the phosphoric acid condensed water into the water treatment facility 11, it is possible to temporarily collect the phosphoric acid condensed water into the water treatment facility 11. As a result, the load on the water treatment facility 11 can be reduced, and a large phosphoric acid treatment capacity is not required. As a result, the size of the water treatment equipment can be reduced, and the plant can be made more compact.

【0027】(2)第2の実施の形態 [構成]図3を用いて、請求項2の発明に対応する第2
の実施の形態について説明する。図3は第2の実施の形
態の要部構成図である。第2の実施の形態では、二層式
水タンク22を備えたことを構成上の特徴としている。
二層式水タンク22は、従来の水タンク10に第1の実
施例のリン酸凝縮水回収タンク21を一体的に設けたも
のである。すなわち、水タンク22はリン酸凝縮水回収
部22aと、水処理設備11へとつながる水回収部22
bとに分割されている。
(2) Second Embodiment [Configuration] Referring to FIG. 3, a second embodiment corresponding to the second aspect of the present invention will be described.
An embodiment will be described. FIG. 3 is a main part configuration diagram of the second embodiment. The second embodiment is characterized in that a two-layer water tank 22 is provided.
The two-layer water tank 22 is obtained by integrally providing the conventional water tank 10 with the phosphoric acid condensed water recovery tank 21 of the first embodiment. That is, the water tank 22 includes the phosphoric acid condensed water recovery unit 22a and the water recovery unit 22 connected to the water treatment facility 11.
b.

【0028】[作用効果]以上のような第2の実施の形
態においては、前記第1の実施の形態の持つ作用効果に
加えて、従来の水タンク10とリン酸凝縮水回収タンク
21との役割を二層式水タンク22だけで果たすことが
できるため、プラントのさらなるコンパクト化に寄与す
ることができる。
[Operation and Effect] In the second embodiment as described above, in addition to the operation and effect of the first embodiment, the conventional water tank 10 and the phosphoric acid condensed water recovery tank 21 are combined with each other. Since the role can be fulfilled only by the two-layer water tank 22, it can contribute to further downsizing of the plant.

【0029】(3)第3の実施の形態 [構成]図4および図5を用いて、請求項3の発明に対
応する第3の実施の形態について具体的に説明する。図
4は第3実施形態の要部構成図、図5は第3実施形態の
分離槽の側面断面図である。
(3) Third Embodiment [Configuration] A third embodiment corresponding to the third aspect of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 4 is a main part configuration diagram of the third embodiment, and FIG. 5 is a side sectional view of a separation tank of the third embodiment.

【0030】図4に示すように、凝縮熱交換器8と脱炭
酸塔9との間には分離槽23が設けられている。この分
離槽23にはリン酸生成物24を取り除くフィルタ23
aが内蔵されており、凝縮水を分離槽23から取り出す
ための排出口23dが形成されている(図5参照)。な
お、フィルタ23aはリン酸生成物24の平均粒子径で
ある数十ミクロン程度の目の粗さとし、交換可能となっ
ている。
As shown in FIG. 4, a separation tank 23 is provided between the condensation heat exchanger 8 and the decarbonation tower 9. This separation tank 23 has a filter 23 for removing the phosphoric acid product 24.
and a discharge port 23d for taking out condensed water from the separation tank 23 is formed (see FIG. 5). The filter 23a has a mesh size of about several tens of microns, which is the average particle size of the phosphoric acid product 24, and is replaceable.

【0031】[作用効果]このような第3の実施の形態
において、凝縮熱交換器8を出た凝縮水は分離槽23に
入る。そして分離槽23内のフィルタ23aが凝縮水中
に含まれるリン酸生成物24を取り除く。リン酸生成物
24を除去した凝縮水は分離槽23の排出口23dから
脱炭酸塔9へと流れていく。
[Operation and Effect] In the third embodiment, the condensed water that has exited the condensing heat exchanger 8 enters the separation tank 23. Then, the filter 23a in the separation tank 23 removes the phosphoric acid product 24 contained in the condensed water. The condensed water from which the phosphoric acid product 24 has been removed flows from the outlet 23d of the separation tank 23 to the decarbonation tower 9.

【0032】以上のような第3の実施の形態によれば、
フィルタ23aが凝縮水を濾過するため、水処理設備1
1にはリン酸生成物24が流れ込むことがない。したが
って、水処理設備11の負荷低減を図ることができ、プ
ラントのコンパクト化に寄与することができる。
According to the third embodiment described above,
Since the filter 23a filters the condensed water, the water treatment equipment 1
No phosphoric acid product 24 flows into 1. Therefore, the load on the water treatment equipment 11 can be reduced, and the plant can be made compact.

【0033】(4)第4の実施の形態 [構成]分離槽の側面断面図である図6を用いて、請求
項4の発明に対応する第4の実施の形態について具体的
に説明する。図6に示すように、フィルタ23aは内面
にフィン23bが設けられると共に、回転軸23cを中
心に回転自在に構成されている。そして、フィルタ23
aの回転軸23cには、フィルタ23aを回転させるた
めの駆動源としてモータ25が接続されている。
(4) Fourth Embodiment [Configuration] A fourth embodiment corresponding to the invention of claim 4 will be specifically described with reference to FIG. 6 which is a side sectional view of a separation tank. As shown in FIG. 6, the fin 23b is provided on the inner surface of the filter 23a, and the filter 23a is configured to be rotatable around a rotation shaft 23c. And the filter 23
The motor 25 is connected to the rotation shaft 23c of the motor a as a drive source for rotating the filter 23a.

【0034】[作用効果]このような第4の実施の形態
においては、モータ25の働きによりフィルタ23aを
回転させ、フィルタ23aに付いた水分を飛ばすことが
てきるので、前記第3実施例におけるフィルタ23aに
比べて、リン酸生成物による目詰まりが起こしにくくな
る。そのため、リン酸生成物24の最小粒子径に近い数
ミクロンから数十ミクロンといった目の細かい高性能フ
ィルタを使用できる。したがって、フィルタ23aは最
小粒子径のリン酸生成物24を取り除くことができ、水
処理設備11の負荷をいっそう軽減させることができ
る。
[Effects] In the fourth embodiment, the filter 23a is rotated by the operation of the motor 25 and the water attached to the filter 23a is blown off. Clogging with a phosphoric acid product is less likely to occur than in the filter 23a. Therefore, a high-performance filter with a fineness of several microns to several tens of microns, which is close to the minimum particle size of the phosphoric acid product 24, can be used. Therefore, the filter 23a can remove the phosphoric acid product 24 having the minimum particle diameter, and the load on the water treatment facility 11 can be further reduced.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のリン酸型燃料電池発電プラント
によれば、多量のリン酸生成物を含むリン酸凝縮水だけ
を回収するタンクを備えるといった極めて簡単な構成に
より、リン酸凝縮水をプラントの系外へ排出して水処理
設備への負荷低減を図ることができるので、水処理設備
の小型簡略化が可能となり、プラント全体のコンパクト
化に寄与することができる。
According to the phosphoric acid type fuel cell power plant of the present invention, the phosphoric acid condensate can be reduced by a very simple structure including a tank for recovering only the phosphoric acid condensate containing a large amount of phosphoric acid product. Since it is possible to reduce the load on the water treatment facility by discharging the water to the outside of the plant, the size of the water treatment facility can be simplified and contribute to the compactness of the entire plant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施の形態のリン酸型燃料電池発
電プラントの構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a phosphoric acid fuel cell power plant according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の要部構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態の要部構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態の要部構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態の分離槽の側面断面図。FIG. 5 is a side sectional view of a separation tank according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施の形態の分離槽を示すもの
で、(a)は側面断面図、(b)は(a)のA−A矢視
図。
6A and 6B show a separation tank according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a side sectional view, and FIG. 6B is a view taken along the line AA of FIG.

【図7】従来のリン酸型燃料電池発電プラントの構成
図。
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional phosphoric acid fuel cell power plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料電池本体 1a…マトリックス 1b…燃料極 1c…空気極 1d…冷却板 2…気水分離器 2a…改質用水蒸気 2b…電池冷却水 3…改質器 3a…反応部 3b…バーナ 4…改質ガス 5a…反応用空気 5b…燃焼用空気 6…燃焼排ガス 7…排空気 8…凝縮熱交換器 8a…管束部 9…脱炭酸塔 10…水タンク 11…水処理設備 12…空気供給装置 20…弁 21…リン酸凝縮水回収タンク 22…二層式水タンク 22a…リン酸凝縮水回収部 22b…水回収部 23…分離槽 23a…フィルタ 23b…フィン 23c…回転軸 23d…凝縮水排出口 24…リン酸生成物 25…モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell main body 1a ... Matrix 1b ... Fuel electrode 1c ... Air electrode 1d ... Cooling plate 2 ... Steam separator 2a ... Reforming steam 2b ... Battery cooling water 3 ... Reformer 3a ... Reaction part 3b ... Burner 4 ... reformed gas 5a ... reaction air 5b ... combustion air 6 ... combustion exhaust gas 7 ... exhaust air 8 ... condensation heat exchanger 8a ... tube bundle 9 ... decarbonation tower 10 ... water tank 11 ... water treatment equipment 12 ... air supply Device 20 ... Valve 21 ... Phosphate condensed water recovery tank 22 ... Two-layer water tank 22a ... Phosphate condensed water recovery part 22b ... Water recovery part 23 ... Separation tank 23a ... Filter 23b ... Fin 23c ... Rotating shaft 23d ... Condensed water Outlet 24 ... phosphoric acid product 25 ... motor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質としてリン酸を用いたマトリック
スを燃料極および空気極にて挟んだ燃料電池本体と、炭
化水素系燃料を改質して前記燃料極に改質ガスを供給す
る改質器と、前記空気極に反応用空気を供給する空気供
給装置と、前記燃料極から排出される燃焼排ガスと前記
空気極から排出される排空気とを取り入れてこれらの排
ガスから保有熱および凝縮水を回収する凝縮熱交換器
と、前記凝縮熱交換器が回収した凝縮水を溜める水タン
クと、水タンクに溜められた水の精製処理を行う水処理
設備とを備えたリン酸型燃料電池発電プラントにおい
て、 前記凝縮熱交換器には前記凝縮水を流す配管が設けら
れ、 前記配管には開閉自在な弁が設置され、 前記弁は前記配管を流れる前記凝縮水が多量のリン酸生
成物を含んだリン酸凝縮水であるとき開放されるように
構成され、 さらに前記配管の端部には前記リン酸凝縮水を回収する
ためのリン酸凝縮水回収タンクが接続されたことを特徴
とするリン酸型燃料電池発電プラント。
1. A fuel cell body in which a matrix using phosphoric acid as an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode, and a reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel and supplying a reformed gas to the fuel electrode And an air supply device that supplies reaction air to the air electrode, and takes in combustion exhaust gas discharged from the fuel electrode and exhaust air discharged from the air electrode to convert retained heat and condensed water from these exhaust gases. A phosphoric acid fuel cell power plant comprising: a condensing heat exchanger to be recovered; a water tank for storing the condensed water recovered by the condensing heat exchanger; and a water treatment facility for purifying the water stored in the water tank. In the condensing heat exchanger, a pipe for flowing the condensed water is provided, and a valve that can be opened and closed is installed on the pipe, and the valve contains a large amount of phosphoric acid product in the condensed water flowing in the pipe. In the phosphoric acid condensate A phosphoric acid condensed water recovery tank for recovering the phosphoric acid condensed water is connected to an end of the pipe. .
【請求項2】 前記水タンクが二層に分割され、そのう
ちの一層が前記リン酸凝縮水回収タンクとして構成され
たことを特徴とする請求項1記載のリン酸型燃料電池発
電プラント。
2. The phosphoric acid-type fuel cell power plant according to claim 1, wherein the water tank is divided into two layers, one of which is configured as the phosphoric acid condensed water recovery tank.
【請求項3】 電解質としてリン酸を用いたマトリック
スを燃料極および空気極にて挟んだ燃料電池本体と、炭
化水素系燃料を改質して前記燃料極に改質ガスを供給す
る改質器と、前記空気極に反応用空気を供給する空気供
給装置と、前記燃料極から排出される燃焼排ガスと前記
空気極から排出される排空気とを取り入れてこれらの排
ガスから保有熱および凝縮水を回収する凝縮熱交換器
と、前記凝縮熱交換器が回収した凝縮水を溜める水タン
クと、水タンクに溜められた水の精製処理を行う水処理
設備とを備えたリン酸型燃料電池発電プラントにおい
て、 前記凝縮熱交換器と前記水処理設備との間にはリン酸生
成物を取り除くフィルタを内蔵した分離槽が設けられた
ことを特徴とするリン酸型燃料電池発電プラント。
3. A fuel cell main body in which a matrix using phosphoric acid as an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode, and a reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel and supplying a reformed gas to the fuel electrode And an air supply device that supplies reaction air to the air electrode, and takes in combustion exhaust gas discharged from the fuel electrode and exhaust air discharged from the air electrode to convert retained heat and condensed water from these exhaust gases. A phosphoric acid fuel cell power plant comprising: a condensing heat exchanger to be recovered; a water tank for storing the condensed water recovered by the condensing heat exchanger; and a water treatment facility for purifying the water stored in the water tank. The phosphoric acid-type fuel cell power plant according to any one of claims 1 to 3, wherein a separation tank having a filter for removing a phosphoric acid product is provided between the condensation heat exchanger and the water treatment facility.
【請求項4】 前記フィルタは内面にフィンが設けられ
ると共に、回転軸を中心に回転自在に構成され、 前記フィルタの回転軸には前記フィルタを回転させるた
めの駆動源が接続されたことを特徴とする請求項3記載
のリン酸型燃料電池発電プラント。
4. The filter has a fin provided on an inner surface thereof and is configured to be rotatable about a rotation axis, and a driving source for rotating the filter is connected to a rotation axis of the filter. The phosphoric acid fuel cell power plant according to claim 3, wherein
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