JPH11214024A

JPH11214024A - りん酸型燃料電池発電設備

Info

Publication number: JPH11214024A
Application number: JP10012526A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takeshige; 晋竹重; Kiyoshi Tsuru; 潔都留; Masami Amano; 雅己天野; Hidenobu Zenimoto; 秀延銭元
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、原燃料に含まれる高濃度の硫化
水素・硫黄化合物を効率的に除去し、脱硫器のコンパク
ト化が図られ、脱硫の信頼性が高められるりん酸型燃料
電池発電設備を得る。【解決手段】原燃料予熱器２で加熱された原燃料中の
硫黄分を除去する脱硫器３０は、内部に上流側から高温
吸着脱硫触媒３０ａ、水添脱硫触媒３０ｂ、高温吸着脱
硫触媒３０の順に各触媒が充填されて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、りん酸型燃料電
池発電設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は例えば、特開平９−６３６１３
号公報に記載されているりん酸型燃料電池発電設備のフ
ロー図である。図において、１は都市ガスや天然ガスな
どの原燃料中の硫黄分を水素を用いて除去する脱硫器で
あり、この脱硫器１内には上流側に水添脱硫触媒１ｂ、
下流側に高温吸着脱硫触媒１ｃが充填されている。２は
脱硫器１の上流側に配設されて原燃料を脱硫器の動作温
度まで昇温する原燃料予熱器、４はスチームを供給する
水蒸気分離器、７は原燃料とスチームの混合流体を反応
させて水素を含む改質ガスを生成する改質器、６は原燃
料とスチームの混合流体を予熱する原料予熱器、８は改
質器７を出た改質ガス中の一酸化炭素を水素に変換する
ＣＯ変成器である。９はＣＯ変成器８を出た改質ガス中
の水素と空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池
であり、この燃料電池９は改質ガスが供給される燃料極
９ａ、空気が供給される空気極９ｂおよび発電時の発熱
を逃す冷却器９ｃから構成されている。１０はＣＯ変成
器８を出た改質ガスの一部を脱硫器１の上流側にリサイ
クルするための水添用リサイクルガスライン、１１はこ
のリサイクルライン１０を開閉するための遮断弁であ
る。５は水蒸気分離器４より供給されるスチームを用い
て脱硫器１を通過した原燃料を吸引し、スチームと原燃
料とを混合するスチームエゼクタである。３はプラント
昇温用の窒素の供給口である。１２はメインバーナの安
定性を確保するためのパイロットバーナ燃料のライン、
１３は改質器７の昇温のために使用するメインバーナ燃
料のラインである。

【０００３】次に動作について説明する。都市ガスや天
然ガスからなる原燃料は、原燃料予熱器２によって水素
添加（以下水添と略す）され脱硫反応に適した温度（３
００℃〜４００℃）まで昇温された後、脱硫器１に供給
される。脱硫器１は、水添反応型の水添脱硫触媒１ｂと
吸着型の高温吸着脱硫触媒１ｃの２種類の触媒から構成
されている。そして、水添脱硫触媒１ｂで原燃料に含ま
れる有機硫黄分を水素と反応させ、硫化水素に変換す
る。また、高温吸着脱硫触媒１ｃは、主に酸化亜鉛で構
成されており、硫化水素を硫化亜鉛となることにより除
去する。硫黄分は、下流の改質器７内の改質触媒を被毒
し、反応活性を下げるために脱硫器１で除去する。この
脱硫器１で脱硫された原燃料は、水蒸気分離器４より供
給されるスチームの駆動力により、スチームエゼクタ５
により吸引され、スチームと混合されて原料予熱器６に
供給され、原料予熱器６で改質反応に適した温度まで昇
温された後、改質器７に供給される。そして、改質器７
に供給された原燃料は、改質器７で改質反応により改質
ガスに改質される。改質器７で生成された改質ガスは、
原料予熱器６と原燃料予熱器２で冷却された後、ＣＯ変
成器８に供給される。ＣＯ変成器８に供給された改質ガ
スは改質ガス中の一酸化炭素がＣＯ変成器８で水素に変
化された後、燃料電池９の燃料極９ａに供給され、ここ
で空気極９ｂに供給された空気中の酸素と反応して発電
が起こる。また、ＣＯ変成器８を出た改質ガスの一部
は、スチームエゼクタ５により吸引されて水添用リサイ
クルガスライン１０を通じて脱硫器１の上流側にリサイ
クルされる。脱硫器１の水添反応に必要な水素は、原燃
料の５％程度の水素濃度とするのが一般的であり、遮断
弁１１を開閉制御してそれに近い濃度となるようにリサ
イクルする流量が設定される。

【０００４】ここで、原燃料に汚泥消化ガスなどを用い
る場合、原燃料中の硫黄濃度は都市ガスや天然ガスを利
用する場合に比べて非常に高くなる。汚泥消化ガスの硫
黄濃度は、通常１０〜４０ｐｐｍであり、一時的には１
０００ｐｐｍに達する場合もありうる。この硫黄分のほ
とんどは比較的除去しやすい硫化水素であり、除去しに
くい有機硫黄分は、都市ガス同様数ｐｐｍのレベルであ
る。水添脱硫触媒１ｂは、(１)式に示すように除去しに
くい有機硫黄分を水素と反応させて硫化水素とする触媒
である。有機硫黄分（Ｒ−Ｓ）＋Ｈ₂→Ｈ₂Ｓ＋有機ガス（Ｒ）・・・ (１)式この場合、原燃料中の硫化水素濃度が高いと、上記の
(１)式の反応の平衡が左側に偏り、有機硫黄分が下流か
ら抜け出ることがあり、改質触媒を被毒するなどの問題
を生じる可能性がある。これを防ぐためには、水添脱硫
触媒１ｂを多量に用いる必要があり、脱硫器の大型化、
触媒費用の上昇などの問題点がある。

【０００５】次にプラント昇温時の動作について説明す
る。プラント昇温の目的の一つは脱硫器１、改質器７、
ＣＯ変成器８などの反応器の触媒を発電開始までに、そ
れぞれの触媒動作温度まで昇温することにある。そこ
で、改質器７にライン１３にて燃料を供給して燃焼さ
せ、その熱で改質器７の触媒を昇温する。また、同じ熱
で昇温媒体（窒素やスチーム）を通して脱硫器１やＣＯ
変成器８を昇温する。なお、脱硫器１は電気ヒータで昇
温される場合が多い。改質器７、ＣＯ変成器８などの反
応器の触媒層が水分が凝縮しない温度（例えば１００
℃）になるまでは、窒素供給口３から供給する窒素で昇
温している。そして、改質器７、ＣＯ変成器８などの反
応器の触媒層が水分が凝縮しない温度になった時点で、
水蒸気分離器４から供給されるスチームを熱媒体して、
改質器７やＣＯ変成器８を昇温している。なお、昇温に
スチームを使用するのは、窒素の必要量を削減するため
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のりん酸型燃料電
池発電設備は以上のように構成されていたので、次の様
な課題があった。（１）天然ガスや都市ガスからなる原燃料は、数ｐｐｍ
程度の付臭剤（ディメチルサルファイドやターシャリブ
チルメルカプタン）の除去で十分であるが、常時１０〜
４０ｐｐｍに達する硫化水素と数ｐｐｍの硫化水素以外
の硫黄化合物（硫化ジメチル、二硫化メチル、メチルメ
ルカプタンなど）を含む汚泥消化ガスなどを原燃料とす
ると、脱硫器１の触媒交換の頻度が多くなるか、もしく
は脱硫器１の容器が大きくなるという課題があった。（２）汚泥消化ガスのようなガスを原燃料とする場合、
一時的に硫化水素濃度が１０００ｐｐｍに達する可能性
がある。そして、原燃料の硫化水素濃度が過度に上昇し
た場合には、原燃料の硫黄分が除去しきれず、脱硫器１
から漏洩して、改質触媒の硫黄被毒が生じるという課題
があった。（３）天然ガスや都市ガスからなる原燃料は、普通酸素
を含まないが、汚泥消化ガスなどのように１〜２％程度
の酸素を含むガスを原燃料とすると、還元状態で使用さ
れる脱硫器１の一部の触媒や改質器７の改質触媒が酸化
されてしまい、反応特性の低下が生じるという課題があ
った。（４）汚泥消化ガスのように硫黄濃度の高いガスを原燃
料とする場合、起動時の昇温に改質器７でその原燃料を
燃焼させると、濃度の高い硫黄酸化物（ＳＯ_X）を含む
燃焼排ガスが発生するという課題があった。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、原燃料に含まれる高濃度の硫化
水素・硫黄化合物を効率的に除去し、脱硫器のコンパク
ト化が図られ、脱硫の信頼性が高められるりん酸型燃料
電池発電設備を得ることを目的とする。また、改質器の
燃焼ガス中の硫黄酸化物の濃度を低減できるりん酸型燃
料電池発電設備を得ることを目的とする。また、原燃料
に含まれる酸素を除去し、脱硫器・改質器の反応特性の
低下を抑えることができるりん酸型燃料電池発電設備を
得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係るりん酸型燃料電池発電設備は、脱硫器は、内部に上
流側から高温吸着脱硫触媒、水添脱硫触媒、高温吸着脱
硫触媒の順に各触媒が充填されて構成されているもので
ある。

【０００９】また、この発明の第２の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、脱硫器は、上流側の第１の脱硫
器と下流側の第２の脱硫器とに分割構成され、第１の脱
硫器には内部に高温吸着脱硫触媒が充填され、第２の脱
硫器には内部に上流側から水添脱硫触媒、高温吸着脱硫
触媒の順に各触媒が充填されているものである。

【００１０】また、この発明の第３の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、脱硫器は、内部に上流側から高
温吸着脱硫触媒、水添脱硫触媒、高温吸着脱硫触媒、室
温高温両用脱硫触媒の順に各触媒が充填されて構成され
ているものである。

【００１１】また、この発明の第４の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、脱硫器は、上流側の第１の脱硫
器と下流側の第２の脱硫器とに分割構成され、第１の脱
硫器には内部に高温吸着脱硫触媒が充填され、第２の脱
硫器には内部に上流側から水添脱硫触媒、高温吸着脱硫
触媒、室温高温両用脱硫触媒の順に各触媒が充填されて
いるものである。

【００１２】また、この発明の第５の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、上記第３または第４の発明にお
いて、室温付近で動作する脱酸素触媒が内部に充填され
た脱酸素器を原燃料予熱器の上流側に設置したものであ
る。

【００１３】また、この発明の第６の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、上記第３または第４の発明にお
いて、高温で動作する脱酸素触媒が内部に充填された脱
酸素器を脱硫器の上流側に設置したものである。

【００１４】また、この発明の第７の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、上記第４の発明において、高温
で動作する脱酸素触媒が内部に充填された脱酸素器を第
１の脱硫器と第２の脱硫器との間に設置したものであ
る。

【００１５】また、この発明の第８の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、起動時プラントの昇温のために
使用する改質器バーナに原燃料予熱器の上流側から分岐
して原燃料を供給する配管の経路中に室温吸着脱硫触媒
が内部に充填された改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器を
配置したものである。

【００１６】また、この発明の第９の発明に係るりん酸
型燃料電池発電設備は、上記第８の発明において、改質
器バーナ燃料脱硫用の脱硫器の下流側から分岐して該改
質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器で処理された原燃料を原
燃料予熱器側に供給する戻し配管と、原燃料を上記改質
器バーナ燃料脱硫用の脱硫器および上記戻し配管を介し
て上記原燃料予熱器側に供給させる流路と原燃料を上記
改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器および上記戻し配管を
介さずに上記原燃料予熱器側に供給させる流路とを切り
替える流路切り替え手段とを有し、起動直後の短時間の
み、上記改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器で処理された
原燃料を上記原燃料予熱器側に供給できるようにしたも
のである。

【００１７】また、この発明の第１０の発明に係るりん
酸型燃料電池発電設備は、起動時プラントの昇温のため
に使用する改質器バーナに脱硫器の下流側から分岐して
該脱硫器で処理された原燃料の一部を供給するようにし
たものである。

【００１８】また、この発明の第１１の発明に係るりん
酸型燃料電池発電設備は、運転時の改質器バーナの燃焼
の安定性を確保するために使用する改質器パイロットバ
ーナの燃料に、原燃料とは異なる硫黄分の少ない燃料を
利用するものである。

【００１９】また、この発明の第１２の発明に係るりん
酸型燃料電池発電設備は、室温付近で動作する脱酸素触
媒が内部に充填された脱酸素器を原燃料予熱器の上流側
に設置したものである。

【００２０】また、この発明の第１３の発明に係るりん
酸型燃料電池発電設備は、高温で動作する脱酸素触媒が
内部に充填された脱酸素器を脱硫器の下流側に設置した
ものである。

【００２１】また、この発明の第１４の発明に係るりん
酸型燃料電池発電設備は、原燃料予熱器の下流側に設置
され、脱硫触媒と高温で動作する脱酸素触媒とが内部に
充填された複合脱酸素器と、上記複合脱酸素器に付設さ
れて上記脱硫触媒および脱酸素触媒を加熱する昇温ヒー
タとを有するものである。

【００２２】また、この発明の第１５の発明に係るりん
酸型燃料電池発電設備は、原燃料予熱器の上流側に設置
され、室温付近で動作する脱酸素触媒が内部に充填され
た第１の脱酸素器と、上記第１の脱酸素器をバイパスし
て原燃料を上記原燃料予熱器側に供給するバイパス配管
と、原燃料を上記第１の脱酸素器を介して上記原燃料予
熱器側に供給させる流路と原燃料を上記バイパス配管を
介して上記原燃料予熱器側に供給させる流路とを切り替
える流路切り替え手段と、脱硫器の下流側に設置され、
高温で動作する脱酸素触媒が内部に充填された第２の脱
酸素器とを有し、起動直後の短時間のみ、原燃料を上記
第１の脱酸素器に供給して原燃料に含まれる酸素を除去
できるようにしたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係るり
ん酸型燃料電池発電設備を示す構成図である。図におい
て、３０は都市ガスや天然ガスなどの原燃料中の硫黄分
を水素を用いて除去する脱硫器であり、この脱硫器３０
は高温吸着脱硫触媒３０ａ、水添脱硫触媒３０ｂおよび
高温吸着脱硫触媒３０ｃが上流側から下流側に向かって
順次配置されて構成されている。そして、高温吸着脱硫
触媒３０ａ、３０ｃは例えばＺｎＯ系吸着剤を含んでお
り、無機硫黄を吸着除去するものである。また、水添脱
硫触媒３０ｂは例えばＣｏ−Ｍｏ系触媒を含んでおり、
有機硫黄を無機硫黄に変化させるものである。２は脱硫
器３０の上流側に配設されて原燃料を脱硫器の動作温度
まで昇温する原燃料予熱器、４はスチームを供給する水
蒸気分離器、７は原燃料とスチームの混合流体を反応さ
せて水素を含む改質ガスを生成する改質器、６は原燃料
とスチームの混合流体を予熱する原料予熱器、８は改質
器７を出た改質ガス中の一酸化炭素を水素に変換するＣ
Ｏ変成器である。９はＣＯ変成器８を出た改質ガス中の
水素と空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池で
あり、この燃料電池９は改質ガスが供給される燃料極９
ａ、空気が供給される空気極９ｂおよび発電時の発熱を
逃す冷却器９ｃから構成されている。１０はＣＯ変成器
８を出た改質ガスの一部を脱硫器３０の上流にリサイク
ルするための水添用リサイクルガスライン、１１はこの
リサイクルライン１０を開閉するための遮断弁である。
５は水蒸気分離器４より供給されるスチームを用いて脱
硫器３０を通過した原燃料を吸引し、スチームと原燃料
とを混合するスチームエゼクタである。３はプラント昇
温用の窒素の供給口である。１２はメインバーナの安定
性を確保するためのパイロットバーナ燃料のライン、１
３は改質器７の昇温のために使用するメインバーナ燃料
のラインである。

【００２４】次に動作について説明する。都市ガスや天
然ガスからなる原燃料は、原燃料予熱器２によって水素
添加（以下水添と略す）され脱硫反応に適した温度（３
００℃〜４００℃）まで昇温された後、脱硫器３０に供
給される。脱硫器３０に供給された原燃料は、まずその
中に含まれる無機硫黄、即ち硫化水素が高温吸着脱硫触
媒３０ａの酸化亜鉛と反応し、酸化亜鉛が硫化亜鉛とな
ることにより除去される。ついで、原燃料に含まれる硫
化ジメチル、二硫化メチル、メチルメルカプタン等の有
機硫黄が、水添脱硫触媒３０ｂのＣｏ−Ｍｏ系触媒のも
と水素と反応して、硫化水素に変換されて、除去され
る。さらに、生成された硫化水素が、高温吸着脱硫触媒
３０ｃの酸化亜鉛と反応し、酸化亜鉛が硫化亜鉛となる
ことにより除去される。この脱硫器３０で脱硫された原
燃料は、水蒸気分離器４より供給されるスチームの駆動
力により、スチームエゼクタ５により吸引され、スチー
ムと混合されて原料予熱器６に供給され、原料予熱器６
で改質反応に適した温度まで昇温された後、改質器７に
供給される。そして、改質器７に供給された原燃料は、
改質器７で改質反応により改質ガスに改質される。改質
器７で生成された改質ガスは、原料予熱器６と原燃料予
熱器２で冷却された後、ＣＯ変成器８に供給される。Ｃ
Ｏ変成器８に供給された改質ガスは改質ガス中の一酸化
炭素がＣＯ変成器８で水素に変化された後、燃料電池９
の燃料極９ａに供給され、ここで空気極９ｂに供給され
た空気中の酸素と反応して発電が起こる。また、ＣＯ変
成器８を出た改質ガスの一部は、スチームエゼクタ５に
より吸引されて水添用リサイクルガスライン１０を通じ
て脱硫器３０の上流側にリサイクルされる。脱硫器３０
の水添反応に必要な水素は、原燃料の５％程度の水素濃
度とするのが一般的であり、遮断弁１１を開閉制御して
それに近い濃度となるようにリサイクルする流量が設定
される。

【００２５】この実施の形態１では、脱硫器３０が高温
吸着脱硫触媒３０ａ、水添脱硫触媒３０ｂおよび高温吸
着脱硫触媒３０ｃを上流側から下流側に向かって順次配
置して構成されているので、原燃料に含まれる無機硫黄
分（硫化水素）を上流側に配置された高温吸着脱硫触媒
３０ａで吸着除去でき、原燃料に含まれる硫化ジメチ
ル、二硫化メチル、メチルメルカプタン等の有機硫黄分
を水添脱硫触媒３０ｂで除去でき、さらに水添脱硫触媒
３０ｂで有機硫黄分を除去する際に生成される硫化水素
を下流側に配置された高温吸着脱硫触媒３０ｃで吸着除
去できる。そこで、汚泥消化ガスのような硫化水素の含
有量の多い原燃料を供給した場合においても、原燃料
は、硫化水素分が高温吸着脱硫触媒３０ａによって除去
された後水添脱硫触媒３０ｂに送られるので、水添脱硫
触媒３０ｂ内における硫化水素の濃度は数ｐｐｍ程度と
十分低くなっており、有機硫黄の硫化水素化が完全に行
われ、従来のように有機硫黄分の除去が不十分となるこ
とがない。このように、この実施の形態１によれば、脱
硫器３０による脱硫の信頼性が高められ、改質器７内の
改質触媒の被毒を防止して、反応活性の低下を抑えるこ
とができるとともに、水添脱硫触媒３０ｂの触媒量を過
大にする必要もなく、コンパクト化が図られる。

【００２６】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、３１は内部に高温吸着脱硫触媒３０ａ
が充填されて構成された第１の脱硫器としての脱硫器、
３２は内部に水添脱硫触媒３０ｂが上流側に充填され、
高温吸着脱硫触媒３０ｃが下流側に充填されて構成され
た第２の脱硫器としての脱硫器であり、この脱硫器３２
は脱硫器３１の下流側に配設されている。なお、この実
施の形態２は、脱硫器３０に代えて、２つの脱硫器３
１、３２を用いた点を除いて、上記実施の形態１と同様
に構成されている。

【００２７】次に、この実施の形態２の動作について説
明する。汚泥消化ガスのように硫化水素の含有量の多い
原燃料を供給した場合においても、原燃料は、その中に
含まれる硫化水素分が脱硫器３１内の高温吸着脱硫触媒
３０ａによって除去された後に、脱硫器３２に供給され
る。そして、脱硫器３２に送られた原燃料は、その中に
含まれる硫化ジメチル、二硫化メチル、メチルメルカプ
タン等の有機硫黄分が水添脱硫触媒３０ｂにおいて完全
に硫化水素化されて除去され、生成された硫化水素が高
温吸着脱硫触媒３０ｃによって除去される。

【００２８】従って、この実施の形態２においても、有
機硫黄の硫化水素化は完全に行われ、従来例のように有
機硫黄分の除去が不十分となることがなく、水添脱硫触
媒３０ｂの触媒量を過大にする必要もなく、上記実施の
形態１と同様の効果が得られる。また、上流側の高温吸
着脱硫触媒３０ａは、下流側の高温吸着脱硫触媒３０ｃ
に比べて数十倍の硫化水素を吸着する必要があるため、
必要な触媒量が多くなる。プラントの寸法制限などよ
り、脱硫器３１の高温吸着脱硫触媒３０ａの量を多くす
るのに制限がある場合は、この高温吸着脱硫触媒３０ａ
の交換期間を短くして対応する必要が生じる。この実施
の形態２によれば、高温吸着脱硫触媒３０ａを充填する
脱硫器３１と水添脱硫触媒３０ｂおよび高温吸着脱硫触
媒３０ｃを充填する脱硫器３２とを別体に構成している
ので、高温吸着脱硫触媒３０ａだけの交換が可能とな
り、経済的である。

【００２９】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、３３は内部に高温吸着脱硫触媒３０
ａ、水添脱硫触媒３０ｂ、高温吸着脱硫触媒３０ｃおよ
び室温高温両用脱硫触媒３０ｄが上流側から下流側に向
かって順次配置されて構成された脱硫器である。なお、
この実施の形態３は、脱硫器３０に代えて、脱硫器３３
を用いた点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成さ
れている。ここで、室温高温両用脱硫触媒３０ｄは、室
温でも高温でも脱硫が可能な触媒である。この触媒は、
室温でも脱硫できるが、この場合は、重量あたりの脱硫
量が高温使用時よりも少なくなるため、起動直後の脱硫
器の昇温が不十分な場合だけ、室温で脱硫し、連続運転
時は、高温で使用するようにするのが常である。そし
て、高温使用時は、水素添加する方が寿命が長くなるの
で通常水素添加して利用される。

【００３０】次に、この実施の形態３の動作について説
明する。汚泥消化ガスのように硫化水素の含有量の多い
原燃料は、原燃料予熱器２によって水素添加（以下水添
と略す）され脱硫反応に適した温度（３００℃〜４００
℃）まで昇温された後、脱硫器３３に供給される。そし
て、脱硫器３３に供給された原燃料は、まずその中に含
まれる無機硫黄、即ち硫化水素が高温吸着脱硫触媒３０
ａの酸化亜鉛と反応し、酸化亜鉛が硫化亜鉛となること
により除去される。ついで、原燃料に含まれる硫化ジメ
チル、二硫化メチル、メチルメルカプタン等の有機硫黄
が、水添脱硫触媒３０ｂのＣｏ−Ｍｏ系触媒のもと水素
と反応して、硫化水素に変換されて、除去される。さら
に、生成された硫化水素が、高温吸着脱硫触媒３０ｃの
酸化亜鉛と反応し、酸化亜鉛が硫化亜鉛となることによ
り除去される。ここで、起動後しばらくの間、即ち脱硫
器３３の昇温が不十分の間では、高温吸着脱硫触媒３０
ａ、３０ｃおよび水添脱硫触媒３０ｂの脱硫機能が働か
ず、原燃料はその硫黄化合物が除去されずに室温高温両
用脱硫触媒３０ｄに到達する。そして、原燃料に含まれ
る硫黄化合物は室温高温両用脱硫触媒３０ｄにより除去
される。

【００３１】従って、この実施の形態３においても、有
機硫黄の硫化水素化は完全に行われ、従来例のように有
機硫黄分の除去が不十分となることがなく、水添脱硫触
媒３０ｂの触媒量を過大にする必要もなく、上記実施の
形態１と同様の効果が得られる。また、この実施の形態
３によれば、脱硫器３３に室温高温両用脱硫触媒３０ｄ
が充填されているため、脱硫器３３の昇温が不十分な場
合でも、室温高温両用脱硫触媒３０ｄにより脱硫が可能
なため、脱硫器３３の昇温により、起動時間の制限を受
けない。つまり、起動時間の短縮ができる。また、起動
用（昇温用）の窒素の使用量を削減できる。

【００３２】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、３４は内部に水添脱硫触媒３０ｂ、高
温吸着脱硫触媒３０ｃおよび室温高温両用脱硫触媒３０
ｄが上流側から下流側に向かって順次配置されて構成さ
れた第２の脱硫器としての脱硫器である。なお、この実
施の形態４は、脱硫器３２に代えて、脱硫器３４を用い
た点を除いて、上記実施の形態２と同様に構成されてい
る。

【００３３】この実施の形態４では、汚泥消化ガスのよ
うに硫化水素の含有量の多い原燃料を供給した場合にお
いても、硫化水素分は、まず脱硫器３１内の高温吸着脱
硫触媒３０ａによって除去された後に、脱硫器３４に供
給される。そして、水添脱硫触媒３０ｂにおいて、有機
硫黄の硫化水素化が完全に行われ、従来例のような問題
は生じない。また、上流側の高温吸着脱硫触媒３０ａ
は、下流側の高温吸着脱硫触媒３０ｃに比べて数十倍の
硫化水素を吸着する必要があるため、必要な触媒量が多
くなる。プラントの寸法制限などより、脱硫器３１の高
温吸着脱硫触媒３０ａの量を多くするのに制限がある場
合は、この高温吸着脱硫触媒３０ａの交換期間を短くし
て対応する必要が生じる。この実施の形態４によれば、
高温吸着脱硫触媒３０ａを充填する脱硫器３１と水添脱
硫触媒３０ｂ、高温吸着脱硫触媒３０ｃおよび室温高温
両用脱硫触媒３０ｄを充填する脱硫器３４とを別体に構
成しているので、高温吸着脱硫触媒３０ａだけの交換が
可能となり、経済的である。また、室温高温両用脱硫触
媒３０ｄは、還元状態で使用する触媒であるため、使用
前に還元処理が必要である。しかしながら、この実施の
形態４によれば、脱硫器３１の触媒交換を脱硫器３４と
は別に行えるため、室温高温両用脱硫触媒３０ｄの還元
処理の回数をすくなくできる。

【００３４】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、３５は内部に例えば活性炭や二酸化マ
ンガンなどの金属酸化物から構成された室温吸着脱硫触
媒が充填されて構成された改質器バーナ燃料脱硫用の脱
硫器であり、この脱硫器３５は原燃料予熱器２の上流側
から分岐して原燃料をパイロットバーナ燃料のライン１
２およびバーナ燃料のライン１３に供給する配管の経路
中に配設されている。なお、この実施の形態５は、脱硫
器３１に代えて、脱硫器３５を用いた点を除いて、上記
実施の形態２と同様に構成されている。

【００３５】この実施の形態５では、原燃料の一部が脱
硫器３５に供給され、脱硫器３５にて原燃料に含まれる
硫黄分が室温吸着脱硫触媒に吸着除去された後、改質器
バーナに供給される。そのため、改質器７の燃焼ガス
は、硫黄分のないクリーンなガスとなり、即ち有害な硫
黄酸化物を含む燃焼排ガスが発生せず、良好な環境性が
得られる。また、室温吸着脱硫触媒は、高温で動作する
脱硫触媒と比較すると触媒量あたりの硫黄分吸着量が少
ないが、水添用リサイクルガスラインが不要で起動時間
の制限もないなどの利点もある

【００３６】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、１６は原燃料をパイロットバーナ燃料
のライン１２およびバーナ燃料のライン１３に供給する
配管が分岐された原燃料の配管の分岐部の下流側に配設
された遮断弁、１５は脱硫器３５の下流側から分岐して
原燃料の配管の遮断弁１６の下流側に合流された戻し配
管、１７は戻し配管１５の経路中に配設された遮断弁で
あり、遮断弁１６、１７により流路切り替え手段が構成
されている。なお、他の構成は上記実施の形態５と同様
に構成されている。

【００３７】この実施の形態６では、原燃料の一部が脱
硫器３５に供給され、脱硫器３５にて原燃料に含まれる
硫黄分が室温吸着脱硫触媒に吸着除去された後、改質器
バーナに供給される。そのため、改質器７の燃焼ガス
は、硫黄分のないクリーンなガスとなり、即ち有害な硫
黄酸化物を含む燃焼排ガスが発生せず、良好な環境性が
得られる。また、起動直後は、脱硫器３２の昇温が不十
分な場合があるが、この際、遮断弁１６を閉、遮断弁１
７を開とし、原燃料を脱硫器３５を通した後、脱硫器３
５にて脱硫された原燃料を戻し配管１５を介して原燃料
予熱器２以降に流す。そして、脱硫器３２が昇温された
後は、遮断弁１７を閉とし、遮断弁１６を開として、原
燃料を原燃料予熱器２以降に流す。従って、起動直後の
脱硫器３２の昇温が不十分な時間においても、原燃料の
脱硫が行われ、昇温時間の短縮および起動用の窒素の削
減が図られる。なお、この実施の形態６では、脱硫器３
２のみを用いたりん酸型燃料電池発電設備に適用するも
のとして説明しているが、上記実施の形態１〜４による
りん酸型燃料電池発電設備に適用しても、同様の効果が
得られる。

【００３８】実施の形態７．図７はこの発明の実施の形
態７に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、パイロットバーナの燃料のライン１２
とバーナ燃料のライン１３とが脱硫器３２とスチームエ
ゼクタ５とを連結する配管から分岐されている。なお、
他の構成は上記実施の形態５と同様に構成されている。

【００３９】この実施の形態７では、原燃料が脱硫器３
２で脱硫された後、ライン１２、１３を通って、改質器
７のバーナ燃料およびパイロットバーナ燃料として供給
される。従って、改質器７のバーナ燃料およびパイロッ
トバーナ燃料中の硫黄分は、脱硫器３２によって除去さ
れ、硫黄分のない燃料として改質器バーナに供給される
ので、改質器７の燃焼ガスはクリーンとなり、良好な環
境性が得られる。なお、この実施の形態７では、脱硫器
３２のみを用いたりん酸型燃料電池発電設備に適用する
ものとして説明しているが、上記実施の形態１〜４によ
るりん酸型燃料電池発電設備に適用しても、同様の効果
が得られる。

【００４０】実施の形態８．図８はこの発明の実施の形
態８に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、原燃料と異種の燃料である都市ガスが
パイロットバーナの燃料のライン１２に直接供給され、
原燃料が脱硫器３５を介してバーナ燃料のライン１３に
供給されている。なお、他の構成は上記実施の形態５と
同様に構成されている。

【００４１】この実施の形態８では、改質器パイロット
バーナの燃料に硫黄分の少ない燃料、即ち都市ガスを用
いているので、改質器７の燃焼ガスはクリーンである。
改質器パイロットバーナ燃料は、改質器メインバーナの
着火およびメインバーナの安定のために利用される。汚
泥消化ガスなどのようにガスの発熱量が変動するガスの
場合、改質器７で燃焼させる燃料極出口ガスの発熱量も
変動してしまう。この時の発熱量の変動は、原燃料の変
動が１０％とすれば、燃料極出口ガスの変動は４０％程
度と拡大する。このため、発熱量の変動しない都市ガス
を原燃料として利用する場合に比べて改質器バーナの燃
焼は不安定となる。パイロットバーナは、メインバーナ
の着火時に利用するのはもちろんであるが、メインバー
ナの燃焼が不安定なときに、燃焼炉内に確実に火種を確
保する役割がある。この実施の形態８によれば、パイロ
ットバーナ燃料として原燃料と別の硫黄分の小さい燃
料、即ち都市ガスを用いているので、発熱量の変動が少
なく、燃焼性を安定させる役割もある。また、脱硫器３
５は、昇温時のみに利用するため、小さくても良い。

【００４２】なお、この実施の形態８では、脱硫器３５
によって改質器メインバーナ燃料の脱硫を行ったが、上
記実施の形態７のように脱硫器３２の下流側から改質器
メインバーナ燃料を分岐させても良い。また、この実施
の形態８では、脱硫器３２のみを用いたりん酸型燃料電
池発電設備に適用するものとして説明しているが、上記
実施の形態１〜４によるりん酸型燃料電池発電設備に適
用しても、同様の効果が得られる。

【００４３】実施の形態９．図９はこの発明の実施の形
態９に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成図であ
る。図において、１８は原燃料予熱器２の上流側に配設
されて、原燃料に含まれる酸素を除去する脱酸素器であ
り、この脱酸素器１８は例えば活性炭からなる脱酸素触
媒が充填されて構成され、室温付近で動作するものであ
る。なお、脱酸素器１８を配設し、脱硫器３０に代えて
脱硫器３２を用いた点を除いて、上記実施の形態１と同
様に構成されている。

【００４４】汚泥消化ガスなどのガスは、その成分とし
て１〜２％程度の酸素を含んでいるが、酸素は、本来還
元状態で使用されるべき改質器の改質触媒などを酸化す
るため、これらの上流で除去することが必要である。こ
の実施の形態９では、原燃料予熱器２の上流側に脱酸素
器１８を配設しているので、原燃料に含まれる酸素を室
温付近で脱酸素器１８の脱酸素触媒で吸着除去でき、改
質器７の改質触媒の酸化が抑えられて、改質触媒の長寿
命化が図られる。なお、この実施の形態９では、脱硫器
３２のみを用いたりん酸型燃料電池発電設備に適用する
ものとして説明しているが、上記実施の形態１〜４によ
るりん酸型燃料電池発電設備に適用しても、同様の効果
が得られる。特に、上記実施の形態３、４によるりん酸
型燃料電池発電設備に適用すれば、還元状態で使用され
る室温高温両用触媒３０ｄの酸化をも抑えることができ
る。

【００４５】実施の形態１０．図１０はこの発明の実施
の形態１０に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成
図である。図において、１９は脱硫器３２の下流側に配
設されて、原燃料に含まれる酸素を除去する脱酸素器で
あり、この脱酸素器１９は例えばＮｉ系のメタネーショ
ン触媒からなる脱酸素触媒が充填されて構成され、高温
で動作するものである。なお、脱酸素器１８に代えて脱
酸素器１９を用いた点を除いて、上記実施の形態９と同
様に構成されている。

【００４６】汚泥消化ガスなどのガスは、その成分とし
て１〜２％程度の酸素を含んでいるが、酸素は、本来還
元状態で使用されるべき改質器の改質触媒などを酸化す
るため、これらの上流で除去することが必要である。こ
の実施の形態１０では、脱硫器３２の下流側に脱酸素器
１９を配設しているので、原燃料に含まれる酸素を脱酸
素器１９の脱酸素触媒で吸着除去でき、改質器７の改質
触媒の酸化が抑えられ、改質触媒の長寿命化が図られ
る。ここで、触媒としては、メタネーション触媒と呼ば
れるＮｉ系の触媒を用いている。このＮｉ系の触媒は、
260〜400℃程度の温度域で酸素を水素と反応させて水に
する反応を促進する触媒である。そして、水素は水添リ
サイクルガスラインから供給される。室温付近で動作す
る脱酸素触媒に比べて触媒量がきわめて少なくてすむた
め、触媒コストおよびコンパクト性に優れている。な
お、この実施の形態１０では、脱硫器３２のみを用いた
りん酸型燃料電池発電設備に適用するものとして説明し
ているが、上記実施の形態１〜４によるりん酸型燃料電
池発電設備に適用しても、同様の効果が得られる。特
に、上記実施の形態３、４によるりん酸型燃料電池発電
設備に適用すれば、還元状態で使用される室温高温両用
触媒３０ｄの酸化をも抑えることができる。なお、脱酸
素器１９は高温で作動する脱酸素触媒を用いているの
で、上記実施の形態３に適用した場合には、脱硫器３３
の上流側あるいは下流側に配置すればよく、上記実施の
形態４に適用した場合には、脱硫器３１の上流側、脱硫
器３１と脱硫器３４との間、あるいは脱硫器３４の下流
側に配置すればよい。

【００４７】実施の形態１１．図１１はこの発明の実施
の形態１１に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成
図である。図において、２０は水添脱硫触媒３０ｂ、高
温吸着脱硫触媒３０ｃおよび脱酸素触媒４０が上流側か
ら下流側に向かって順次配置されて構成された複合脱酸
素器、２１は複合脱酸素器２０に付設された昇温ヒータ
である。ここで、脱酸素触媒４０は上記脱酸素器１９に
充填される脱酸素触媒と同じ触媒を用いている。なお、
この実施の形態１１は、脱硫器３０に代えて複合脱酸素
器２０を用いた点を除いて、上記実施の形態１と同様に
構成されている。

【００４８】次に、この実施の形態１１の動作について
説明する。酸素を含んだ原燃料が複合型脱酸素器２０中
の脱酸素触媒４０により、水素と反応して除去されるこ
とは、上記実施の形態１０と同じである。起動直後など
昇温が不十分な間は、脱酸素触媒４０、水添脱硫触媒３
０ｂ、高温吸着脱硫触媒３０ｃは、温度が低く、必要な
温度（３００〜４００℃）に達するまでに時間がかか
る。この実施の形態１１によれば、これらの触媒を一つ
の容器に充填し、昇温ヒータ２１をつけているので、一
つのヒータで脱酸素触媒と脱硫触媒の両方が昇温できる
ので有利である。

【００４９】実施の形態１２．図１２はこの発明の実施
の形態１２に係るりん酸型燃料電池発電設備を示す構成
図である。図において、１８は原燃料を原燃料予熱器２
に供給する配管の経路中に配設され、原燃料中の酸素を
除去するために室温付近で動作する脱酸素触媒を充填し
た脱酸素器、１９は脱硫器３２の下流側に配設され、原
燃料中の酸素を除去するために高温で動作する脱酸素触
媒を充填した脱酸素器である。２２は脱酸素器１８に原
燃料を供給する配管の経路中に配設された遮断弁、２３
は原燃料を脱酸素器１８をバイパスして原燃料予熱器２
側に供給するバイパス配管、２４はバイパス配管２３の
経路中に配設された遮断弁であり、遮断弁２２、２４か
ら流路切り替え手段を構成している。

【００５０】次に、この実施の形態１２の動作について
説明する。起動直後の脱酸素器１９の昇温が不十分な間
は、遮断弁２２を開、遮断弁２４を閉として、原燃料を
脱酸素器１８を通して流し、原燃料中の酸素を除去す
る。脱酸素器１９の昇温が完了した後は遮断弁２２を
閉、遮断弁２４を開として、原燃料が脱酸素器１８を流
れないようにし、バイパス配管２３を介して原燃料予熱
器２側に流す。この場合、原燃料中の酸素は、脱酸素器
１９によって除去される。室温で動作する脱酸素触媒
は、高温で動作する脱酸素触媒に比べて触媒単位量あた
りの酸素処理量が少ないため、脱酸素器１８は、起動直
後の脱酸素器１９の昇温が不十分な間だけ使うようにし
て、起動時間の制約がなく、また脱酸素器１８の小型化
を両立させた。

【００５１】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００５２】この第１の発明によれば、脱硫器は、内部
に上流側から高温吸着脱硫触媒、水添脱硫触媒、高温吸
着脱硫触媒の順に各触媒が充填されて構成されているの
で、原燃料に含まれる硫化水素、硫黄化合物を効率的に
除去でき、水添脱硫触媒部を流れる原燃料に含まれる硫
化水素濃度が下げられ、水添脱硫触媒の量を少量にで
き、脱硫器のコンパクト化が図られ、脱硫の信頼性が向
上したりん酸型燃料電池発電設備が得られる。

【００５３】また、この第２の発明によれば、脱硫器
は、上流側の第１の脱硫器と下流側の第２の脱硫器とに
分割構成され、第１の脱硫器には内部に高温吸着脱硫触
媒が充填され、第２の脱硫器には内部に上流側から水添
脱硫触媒、高温吸着脱硫触媒の順に各触媒が充填されて
いるので、上記第１の発明の効果に加えて、硫化水素の
吸着量の多い上流側の高温吸着脱硫触媒を単独に容易に
交換でき、触媒交換コストを削減できるりん酸型燃料電
池発電設備が得られる。

【００５４】また、この第３の発明によれば、脱硫器
は、内部に上流側から高温吸着脱硫触媒、水添脱硫触
媒、高温吸着脱硫触媒、室温高温両用脱硫触媒の順に各
触媒が充填されて構成されているので、上記第１の発明
の効果に加えて、起動直後の脱硫器の昇温が不十分な間
も脱硫が可能であるため、昇温時間の短縮、昇温用の窒
素量の削減が図られるりん酸型燃料電池発電設備が得ら
れる。

【００５５】また、この第４の発明によれば、脱硫器
は、上流側の第１の脱硫器と下流側の第２の脱硫器とに
分割構成され、第１の脱硫器には内部に高温吸着脱硫触
媒が充填され、第２の脱硫器には内部に上流側から水添
脱硫触媒、高温吸着脱硫触媒、室温高温両用脱硫触媒の
順に各触媒が充填されているので、上記第３の発明の効
果に加えて、硫化水素の吸着量の多い上流側の高温吸着
脱硫触媒を単独に容易に交換でき、触媒交換コストを削
減できるとともに、使用前に還元処理の必要な室温高温
両用脱硫触媒の還元処理回数を低減できるりん酸型燃料
電池発電設備が得られる。

【００５６】また、この第５の発明によれば、上記第３
または第４の発明において、室温付近で動作する脱酸素
触媒が内部に充填された脱酸素器を原燃料予熱器の上流
側に設置したので、改質触媒および室温高温両用脱硫触
媒の酸化が抑えられ、改質触媒および室温高温両用脱硫
触媒の長寿命化が図られる。

【００５７】また、この第６の発明によれば、上記第３
または第４の発明において、高温で動作する脱酸素触媒
が内部に充填された脱酸素器を脱硫器の上流側に設置し
たので、改質触媒および室温高温両用脱硫触媒の酸化が
抑えられ、改質触媒および室温高温両用脱硫触媒の長寿
命化が図られる。

【００５８】また、この第７の発明によれば、上記第４
の発明において、高温で動作する脱酸素触媒が内部に充
填された脱酸素器を第１の脱硫器と第２の脱硫器との間
に設置したので、改質触媒および室温高温両用脱硫触媒
の酸化が抑えられ、改質触媒および室温高温両用脱硫触
媒の長寿命化が図られる。

【００５９】また、この第８の発明によれば、起動時プ
ラントの昇温のために使用する改質器バーナに原燃料予
熱器の上流側から分岐して原燃料を供給する配管の経路
中に室温吸着脱硫触媒が内部に充填された改質器バーナ
燃料脱硫用の脱硫器を配置したので、改質器バーナ燃料
の硫黄分が除去され、燃焼ガス中に硫黄酸化物が発生せ
ず、環境性に優れたりん酸型燃料電池発電設備が得られ
る。

【００６０】また、この第９の発明によれば、上記第８
の発明において、改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器の下
流側から分岐して該改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器で
処理された原燃料を原燃料予熱器側に供給する戻し配管
と、原燃料を上記改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器およ
び上記戻し配管を介して上記原燃料予熱器側に供給させ
る流路と原燃料を上記改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器
および上記戻し配管を介さずに上記原燃料予熱器側に供
給させる流路とを切り替える流路切り替え手段とを有
し、起動直後の短時間のみ、上記改質器バーナ燃料脱硫
用の脱硫器で処理された原燃料を上記原燃料予熱器側に
供給できるようにしたので、昇温時間の短縮および起動
用の窒素の削減が図られる。

【００６１】また、この第１０の発明によれば、起動時
プラントの昇温のために使用する改質器バーナに脱硫器
の下流側から分岐して該脱硫器で処理された原燃料の一
部を供給するようにしたので、上記第８の発明の効果に
加えて、改質器バーナ燃料の脱硫のための脱硫器を新た
に設ける必要がなく、低コスト化およびコンパクト化が
図られるりん酸型燃料電池発電設備が得られる。

【００６２】また、この第１１の発明によれば、運転時
の改質器バーナの燃焼の安定性を確保するために使用す
る改質器パイロットバーナの燃料に、原燃料とは異なる
硫黄分の少ない燃料を利用するので、燃焼ガス中に硫黄
酸化物が発生せず、環境性に優れ、さらに原燃料の発熱
量が不安定な場合においても安定した燃焼条件を作り出
せるりん酸型燃料電池発電設備が得られる。

【００６３】また、この第１２の発明によれば、室温付
近で動作する脱酸素触媒が内部に充填された脱酸素器を
原燃料予熱器の上流側に設置したので、原燃料に含まれ
る酸素が除去され、還元状態にある改質触媒の酸化が抑
えられ、改質触媒の長寿命化が図られるりん酸型燃料電
池発電設備が得られる。

【００６４】また、この第１３の発明によれば、高温で
動作する脱酸素触媒が内部に充填された脱酸素器を脱硫
器の下流側に設置したので、上記第１２の発明の効果に
加えて、室温付近で動作する脱酸素触媒を用いた脱酸素
器に比べて必要な触媒量が少なく、経済的でかつコンパ
クト化が図られるりん酸型燃料電池発電設備が得られ
る。

【００６５】また、この第１４の発明によれば、原燃料
予熱器の下流側に設置され、脱硫触媒と高温で動作する
脱酸素触媒とが内部に充填された複合脱酸素器と、上記
複合脱酸素器に付設されて上記脱硫触媒および脱酸素触
媒を加熱する昇温ヒータとを有するので、上記第１３の
発明の効果に加えて、脱酸素触媒と脱硫触媒との両者を
１つのヒータで昇温でき、脱酸素触媒と脱硫触媒とのそ
れぞれに昇温ヒータを付設する場合に比べて、ヒータ付
設費用および電気代を削減でき、経済的なりん酸型燃料
電池発電設備が得られる。

【００６６】また、この第１５の発明によれば、原燃料
予熱器の上流側に設置され、室温付近で動作する脱酸素
触媒が内部に充填された第１の脱酸素器と、上記第１の
脱酸素器をバイパスして原燃料を上記原燃料予熱器側に
供給するバイパス配管と、原燃料を上記第１の脱酸素器
を介して上記原燃料予熱器側に供給させる流路と原燃料
を上記バイパス配管を介して上記原燃料予熱器側に供給
させる流路とを切り替える流路切り替え手段と、脱硫器
の下流側に設置され、高温で動作する脱酸素触媒が内部
に充填された第２の脱酸素器とを有し、起動直後の短時
間のみ、原燃料を上記第１の脱酸素器に供給して原燃料
に含まれる酸素を除去できるようにしたので、昇温度時
間の削減および昇温用窒素の削減が図られ、さらに連続
運転時は第２の脱酸素器を用い、第１の脱酸素器を用い
ないため、第１の脱酸素器の小型化が図られるりん酸型
燃料電池発電設備が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図２】この発明の実施の形態２に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図３】この発明の実施の形態３に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図４】この発明の実施の形態４に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図５】この発明の実施の形態５に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図６】この発明の実施の形態６に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図７】この発明の実施の形態７に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図８】この発明の実施の形態８に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図９】この発明の実施の形態９に係るりん酸型燃料
電池発電設備を示す構成図である。

【図１０】この発明の実施の形態１０に係るりん酸型
燃料電池発電設備を示す構成図である。

【図１１】この発明の実施の形態１１に係るりん酸型
燃料電池発電設備を示す構成図である。

【図１２】この発明の実施の形態１２に係るりん酸型
燃料電池発電設備を示す構成図である。

【図１３】従来のりん酸型燃料電池発電設備を示す構
成図である。

【符号の説明】

２原燃料予熱器、４水蒸気分離器、５スチームエ
ジェクタ、６原料予熱器、７改質器、８ＣＯ変成
器、９燃料電池、９ａ燃料極、９ｂ空気極、９ｃ
電池冷却器、１０水添用リサイクルガスライン、１
２改質器パイロットバーナ燃料ライン、１３改質器
メインバーナ燃料ライン、１５戻し配管、１６、１７
遮断弁（流路切り替え手段）、１８脱酸素器（第１
の脱酸素器）、１９脱酸素器（第２の脱酸素器）、２
０複合型脱酸素器、２１昇温ヒータ、２２、２４
遮断弁（流路切り替え手段）、２３バイパス配管、３
０、３３脱硫器、３０ａ、３０ｃ高温吸着脱硫触
媒、３０ｂ水添脱硫触媒、３０ｄ室温高温両用脱硫
触媒、３１脱硫器（第１の脱硫器）、３２、３４脱硫
器（第２の脱硫器）、３５改質器バーナ燃料用の脱硫
器、４０脱酸素触媒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者天野雅己神奈川県秦野市尾尻450−22 (72)発明者銭元秀延神奈川県横浜市鶴見区上の宮１−６−17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原燃料を脱硫反応に適した温度に加熱す
る原燃料予熱器と、この原燃料予熱器で加熱された上記
原燃料中の硫黄分を除去する脱硫器と、スチ−ムを供給
する水蒸気分離器と、この水蒸気分離器から供給された
スチ−ムと上記脱硫器で硫黄分を除去された原燃料とを
混合した混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱
器と、この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱
して上記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを
変成ガスに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料
ガスとして発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却
し、昇温した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させる
ようにした燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設
備において、上記脱硫器は、内部に上流側から高温吸着脱硫触媒、水
添脱硫触媒、高温吸着脱硫触媒の順に各触媒が充填され
て構成されていることを特徴とするりん酸型燃料電池発
電設備。
【請求項２】原燃料を脱硫反応に適した温度に加熱す
る原燃料予熱器と、この原燃料予熱器で加熱された上記
原燃料中の硫黄分を除去する脱硫器と、スチ−ムを供給
する水蒸気分離器と、この水蒸気分離器から供給された
スチ−ムと上記脱硫器で硫黄分を除去された原燃料とを
混合した混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱
器と、この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱
して上記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを
変成ガスに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料
ガスとして発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却
し、昇温した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させる
ようにした燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設
備において、上記脱硫器は、上流側の第１の脱硫器と下流側の第２の
脱硫器とに分割構成され、第１の脱硫器には内部に高温
吸着脱硫触媒が充填され、第２の脱硫器には内部に上流
側から水添脱硫触媒、高温吸着脱硫触媒の順に各触媒が
充填されていることを特徴とするりん酸型燃料電池発電
設備。
【請求項３】原燃料を脱硫反応に適した温度に加熱す
る原燃料予熱器と、この原燃料予熱器で加熱された上記
原燃料中の硫黄分を除去する脱硫器と、スチ−ムを供給
する水蒸気分離器と、この水蒸気分離器から供給された
スチ−ムと上記脱硫器で硫黄分を除去された原燃料とを
混合した混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱
器と、この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱
して上記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを
変成ガスに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料
ガスとして発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却
し、昇温した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させる
ようにした燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設
備において、上記脱硫器は、内部に上流側から高温吸着脱硫触媒、水
添脱硫触媒、高温吸着脱硫触媒、室温高温両用脱硫触媒
の順に各触媒が充填されて構成されていることを特徴と
するりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項４】原燃料を脱硫反応に適した温度に加熱す
る原燃料予熱器と、この原燃料予熱器で加熱された上記
原燃料中の硫黄分を除去する脱硫器と、スチ−ムを供給
する水蒸気分離器と、この水蒸気分離器から供給された
スチ−ムと上記脱硫器で硫黄分を除去された原燃料とを
混合した混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱
器と、この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱
して上記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを
変成ガスに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料
ガスとして発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却
し、昇温した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させる
ようにした燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設
備において、上記脱硫器は、上流側の第１の脱硫器と下流側の第２の
脱硫器とに分割構成され、第１の脱硫器には内部に高温
吸着脱硫触媒が充填され、第２の脱硫器には内部に上流
側から水添脱硫触媒、高温吸着脱硫触媒、室温高温両用
脱硫触媒の順に各触媒が充填されていることを特徴とす
るりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項５】室温付近で動作する脱酸素触媒が内部に
充填された脱酸素器を上記原燃料予熱器の上流側に設置
したことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の
りん酸型燃料電池発電設備。
【請求項６】高温で動作する脱酸素触媒が内部に充填
された脱酸素器を上記脱硫器の上流側に設置したことを
特徴とする請求項３または請求項４に記載のりん酸型燃
料電池発電設備。
【請求項７】高温で動作する脱酸素触媒が内部に充填
された脱酸素器を上記第１の脱硫器と上記第２の脱硫器
との間に設置したことを特徴とする請求項４に記載のり
ん酸型燃料電池発電設備。
【請求項８】原燃料を脱硫反応に適した温度に加熱す
る原燃料予熱器と、この原燃料予熱器で加熱された上記
原燃料中の硫黄分を除去する脱硫器と、スチ−ムを供給
する水蒸気分離器と、この水蒸気分離器から供給された
スチ−ムと上記脱硫器で硫黄分を除去された原燃料とを
混合した混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱
器と、この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱
して上記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを
変成ガスに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料
ガスとして発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却
し、昇温した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させる
ようにした燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設
備において、起動時プラントの昇温のために使用する改質器バーナに
上記原燃料予熱器の上流側から分岐して上記原燃料を供
給する配管の経路中に室温吸着脱硫触媒が内部に充填さ
れた改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器を配置したことを
特徴とするりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項９】上記改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器の
下流側から分岐して該改質器バーナ燃料脱硫用の脱硫器
で処理された上記原燃料を上記原燃料予熱器側に供給す
る戻し配管と、上記原燃料を上記改質器バーナ燃料脱硫
用の脱硫器および上記戻し配管を介して上記原燃料予熱
器側に供給させる流路と上記原燃料を上記改質器バーナ
燃料脱硫用の脱硫器および上記戻し配管を介さずに上記
原燃料予熱器側に供給させる流路とを切り替える流路切
り替え手段とを有し、起動直後の短時間のみ、上記改質
器バーナ燃料脱硫用の脱硫器で処理された上記原燃料を
上記原燃料予熱器側に供給できるようにしたことを特徴
とする請求項８記載のりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項１０】原燃料中に水素を添加して上記原燃料
を脱硫反応に適した温度に加熱する原燃料予熱器と、こ
の原燃料予熱器で加熱された上記原燃料中の硫黄分を除
去する脱硫器と、スチ−ムを供給する水蒸気分離器と、
この水蒸気分離器から供給された上記スチ−ムにより上
記脱硫器で処理した上記原燃料を吸引して上記スチ−ム
と混合し混合ガスを生成するスチ−ムエジェクタと、上
記混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱器と、
この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱して上
記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを変成ガ
スに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料ガスと
して発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却し、昇温
した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させるようにし
た燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設備におい
て、起動時プラントの昇温のために使用する改質器バーナに
上記脱硫器の下流側から分岐して該脱硫器で処理された
上記原燃料の一部を供給するようにしたことを特徴とす
るりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項１１】原燃料中に水素を添加して上記原燃料
を脱硫反応に適した温度に加熱する原燃料予熱器と、こ
の原燃料予熱器で加熱された上記原燃料中の硫黄分を除
去する脱硫器と、スチ−ムを供給する水蒸気分離器と、
この水蒸気分離器から供給された上記スチ−ムにより上
記脱硫器で処理した上記原燃料を吸引して上記スチ−ム
と混合し混合ガスを生成するスチ−ムエジェクタと、上
記混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱器と、
この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱して上
記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを変成ガ
スに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料ガスと
して発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却し、昇温
した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させるようにし
た燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設備におい
て、運転時の改質器バーナの燃焼の安定性を確保するために
使用する改質器パイロットバーナの燃料に、上記原燃料
とは異なる硫黄分の少ない燃料を利用することを特徴と
するりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項１２】原燃料中に水素を添加して上記原燃料
を脱硫反応に適した温度に加熱する原燃料予熱器と、こ
の原燃料予熱器で加熱された上記原燃料中の硫黄分を除
去する脱硫器と、スチ−ムを供給する水蒸気分離器と、
この水蒸気分離器から供給された上記スチ−ムにより上
記脱硫器で処理した上記原燃料を吸引して上記スチ−ム
と混合し混合ガスを生成するスチ−ムエジェクタと、上
記混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱器と、
この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱して上
記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを変成ガ
スに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料ガスと
して発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却し、昇温
した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させるようにし
た燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設備におい
て、室温付近で動作する脱酸素触媒が内部に充填された脱酸
素器を上記原燃料予熱器の上流側に設置したことを特徴
とするりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項１３】原燃料中に水素を添加して上記原燃料
を脱硫反応に適した温度に加熱する原燃料予熱器と、こ
の原燃料予熱器で加熱された上記原燃料中の硫黄分を除
去する脱硫器と、スチ−ムを供給する水蒸気分離器と、
この水蒸気分離器から供給された上記スチ−ムにより上
記脱硫器で処理した上記原燃料を吸引して上記スチ−ム
と混合し混合ガスを生成するスチ−ムエジェクタと、上
記混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱器と、
この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱して上
記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを変成ガ
スに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料ガスと
して発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却し、昇温
した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させるようにし
た燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設備におい
て、高温で動作する脱酸素触媒が内部に充填された脱酸素器
を上記脱硫器の下流側に設置したことを特徴とするりん
酸型燃料電池発電設備。
【請求項１４】原燃料中に水素を添加して上記原燃料
を脱硫反応に適した温度に加熱する原燃料予熱器と、こ
の原燃料予熱器で加熱された上記原燃料中の硫黄分を除
去する脱硫器と、スチ−ムを供給する水蒸気分離器と、
この水蒸気分離器から供給された上記スチ−ムにより上
記脱硫器で処理した上記原燃料を吸引して上記スチ−ム
と混合し混合ガスを生成するスチ−ムエジェクタと、上
記混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱器と、
この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱して上
記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを変成ガ
スに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料ガスと
して発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却し、昇温
した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させるようにし
た燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設備におい
て、上記原燃料予熱器の下流側に設置され、脱硫触媒と高温
で動作する脱酸素触媒とが内部に充填された複合脱酸素
器と、上記複合脱酸素器に付設されて上記脱硫触媒およ
び脱酸素触媒を加熱する昇温ヒータとを有することを特
徴とするりん酸型燃料電池発電設備。
【請求項１５】原燃料中に水素を添加して上記原燃料
を脱硫反応に適した温度に加熱する原燃料予熱器と、こ
の原燃料予熱器で加熱された上記原燃料中の硫黄分を除
去する脱硫器と、スチ−ムを供給する水蒸気分離器と、
この水蒸気分離器から供給された上記スチ−ムにより上
記脱硫器で処理した上記原燃料を吸引して上記スチ−ム
と混合し混合ガスを生成するスチ−ムエジェクタと、上
記混合ガスを改質ガスにより昇温させる原料予熱器と、
この原料予熱器で昇温された上記混合ガスを加熱して上
記改質ガスを生成する改質器と、上記改質ガスを変成ガ
スに変成するＣＯ変成器と、上記変成ガスを燃料ガスと
して発電し、発電による発熱を冷却媒体で冷却し、昇温
した上記冷却媒体を水蒸気分離器に循環させるようにし
た燃料電池とを備えたりん酸型燃料電池発電設備におい
て、上記原燃料予熱器の上流側に設置され、室温付近で動作
する脱酸素触媒が内部に充填された第１の脱酸素器と、
上記第１の脱酸素器をバイパスして上記原燃料を上記原
燃料予熱器側に供給するバイパス配管と、上記原燃料を
上記第１の脱酸素器を介して上記原燃料予熱器側に供給
させる流路と上記原燃料を上記バイパス配管を介して上
記原燃料予熱器側に供給させる流路とを切り替える流路
切り替え手段と、上記脱硫器の下流側に設置され、高温
で動作する脱酸素触媒が内部に充填された第２の脱酸素
器とを有し、起動直後の短時間のみ、上記原燃料を上記
第１の脱酸素器に供給して該原燃料に含まれる酸素を除
去できるようにしたことを特徴とするりん酸型燃料電池
発電設備。