JPH1145731A - 燃料電池発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消化ガス中の微量成分、特に硫黄成分をｐｐ
ｍオーダーまで低コストで容易に除去可能として、消化
ガスを燃料ガスとして利用可能にする。 【解決手段】 消化ガスは、硫黄成分濃度検出器１を通
って硫黄成分除去用の脱硫器２と塩類除去用の吸着器３
に順次供給された後、微量成分濃度検出器４を通り、消
化ガス入口遮断弁５を介して改質器６に供給される。改
質器６と変成器７によって得られた水素リッチガスは、
燃料電池本体８に供給される一方で、その一部は脱硫用
水素流量調整弁１７を備えた脱硫用水素供給配管１６に
より脱硫器２に供給される。脱硫用水素供給配管１６は
また、水素ボンベ１８と水素ボンベ流量調整弁１９を備
える。燃料電池本体８の発熱等を排熱回収システム１３
により回収して得られた排熱の一部は、排熱流量調整弁
１５を備えた排熱供給配管１４により、電気ヒータ９を
備えた脱硫器２に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、有機性廃棄物の発酵ガスを燃料ガス
として使用するために、発酵ガス中の微量成分（硫黄、
塩類、酸素、窒素）を除去する機能を持つ燃料電池発電
プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、農業部門、下水処理部門で発生す
る有機性廃棄物、特に汚泥は、一部では消化法（バクテ
リアの添加によるバイオガスの生成）を採用し、ガスエ
ンジンのエネルギー源として活用しているが、一般的に
は、焼却処理または脱水処理を行い廃棄されているのが
現状である。

【０００３】しかしながら、汚泥に対するこれらの焼却
処理や脱水処理は、以下に示すように、地球環境の劣化
を促進させるものである。 ・焼却処理…炭酸ガス排出による地球温暖化の促進。

【０００４】・脱水処理…脱水による地下水の汚染の促
進。

【０００５】これに対して、地球環境面での問題を回避
する観点から、消化法による処理を行うと共に、消化法
による処理の際に発生するガスをエンジン類のエネルギ
ー源として有効に活用することが強く望まれている。

【０００６】消化法によって発生するガス（以下、消化
ガスと略称する。）は、メタンおよび炭酸ガスを主成分
とする再生可能なガスであるが、その微量成分中には、
容器・エンジン類等の腐食を促進する硫黄等の成分も含
まれており、さらに、塩類、酸素、窒素が含有されてい
る場合もある（ただし、発酵ガス中には酸素・窒素はな
く、その後の脱硫過程で混入している。）。

【０００７】ここで、一般的な下水処理設備において発
生する消化ガス成分は次の表１に記載の通りである。

【表１】 以上のような消化ガス成分のうち、特に、硫黄成分は、
前述したように、容器・エンジン類等の腐食を促進する
成分であるため、消化ガスを有効利用するためには、何
らかの方法で消化ガスからこの硫黄成分を除去する必要
がある。現状において、消化ガスの硫黄成分除去には、
湿式脱硫法（特許番号４２７０９４号によるタカハック
ス法が主流）が採用されている。

【０００８】この湿式脱硫法は、従来の乾式法や水洗法
に比べ、下の表２に示すようにランニングコストの低減
が可能であることから、広く使われており、汚泥等を焼
却するためのバーナー燃料として適している。ここで、
表２は、この湿式脱硫法（タカハックス法）と、乾式
法、および水洗法の具体的な特性比較を示している。

【０００９】

【表２】 続いて、図２に基づき、湿式脱硫法（タカハックス法）
を用いた硫黄成分の除去方法を以下に説明する。ここ
で、図２は、硫黄成分を除去するためのシステムの一例
を示す構成図である。

【００１０】図２に示すように、このシステムはまず、
内部に充填された触媒と内外を循環するアルカリ液の作
用によって消化ガス中の硫黄成分を硫黄に変換する吸着
塔３１、硫黄を除去するフィルタ３２、還元状態のアル
カリ液を循環させる循環ポンプ３３、還元状態のアルカ
リ液を酸化する再生塔３４、および再生塔３４に空気を
供給する空気ブロワ３５から構成されている。

【００１１】まず、吸着塔３１の下部からは消化ガスが
上昇流として流されると共に、吸着塔３２の上部からは
アルカリ液が下降流として流される。この結果、吸着塔
３１の内部において、上昇流である消化ガスに対して下
降流であるアルカリ液と内部に充填された触媒が作用す
ることによって、消化ガス中の硫黄成分（硫化水素等の
化合物）が硫黄に変換される。すなわち、次の式に示す
ような還元反応が行われる。

【化１】 Ｎａ₂ ＣＯ₃ ＋Ｈ₂ Ｓ → ＮａＨｓ＋ＮａＨＣＯ₃ ＮａＮＱ＋ＮａＨＳ＋ＮａＨＣＯ₃ → ＮａＮＱ−Ｈ
₂ ＋Ｎａ₂ ＣＯ₃ ＋Ｓ ＮａＮＱ：ナフトキノンスルホン酸塩（アルカリ液）

【００１２】吸着塔３１で変換された硫黄は、フィルタ
３２で捕集されて除去され、還元状態のアルカリ液（Ｎ
ａＮＱ−Ｈ₂ ）は、循環ポンプ３３により再生塔３４に
供給される。そして、再生塔３４に供給された還元状態
のアルカリ液（ＮａＮＱ−Ｈ₂ ）は、この再生塔３４内
で、空気ブロワ３５から供給される空気により酸化さ
れ、再び吸着塔３１に供給される。この場合の酸化反応
は、次の式に示す通りである。

【化２】 ＮａＮＱ−Ｈ₂ ＋１／２Ｏ₂ → ＮａＮＱ＋Ｈ₂ Ｏ

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな湿式脱硫法を用いた硫黄成分の除去方法において
は、ｐｐｍオーダーでの高い除去性能が確保できず、ま
た、消化ガス中に酸素・窒素が混入されるという問題点
がある。

【００１４】すなわち、図２において、吸着塔３１で変
換された硫黄を、フィルタ３２で完全に捕集することは
不可能であり、硫黄の一部は、還元状態のアルカリ液
（ＮａＮＱ−Ｈ₂ ）と共に再生塔３４に供給されてしま
う。そのため、ｐｐｍオーダーでの高い硫黄成分除去性
能を確保できない。また、再生塔３４内においては、酸
化されたアルカリ液と供給された空気との完全な分離が
できないため、アルカリ液と共に酸素・窒素が吸着塔３
１に供給されてしまい、その結果、消化ガス中に酸素・
窒素が混入されることになる。

【００１５】このように、ｐｐｍオーダーでの硫黄成分
除去ができないこと、酸素・窒素の混入があることによ
り、この湿式脱硫法を、発電を行うためのエンジン類や
燃料電池にそのまま適用した場合には、性能劣化や破損
を引き起こし、最終的には、ランニングコストを増大さ
せる要因となる。

【００１６】一方、ｐｐｍオーダーまでの硫黄成分除去
に関して、化学プラント等においては、水素を添加して
除去する方法が十分に完成された技術として利用されて
いる。その一方で、汚泥が発生する農業部門、下水処理
部門では、そのプロセス上、水素の発生がないことか
ら、上記方法を採用した場合には水素の購入が必要とな
り、ランニングコストの増大につながるため、採用され
ていないのが現状である。

【００１７】以上のように、汚泥処理には消化法が有効
ではあるが、発生した消化ガス中の微量成分、特に、硫
黄成分のｐｐｍオーダーでの高い除去性能が確保でき
ず、また、酸素・窒素が混入される問題点があると共
に、ランニングコスト上の限界等からこれらの問題点を
克服できないため、エンジン類や燃料電池等の発電設備
への有効利用は実現していないのが現状である。

【００１８】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その第１の目
的は、農業部門、下水処理部門で発生する汚泥を消化法
で処理し、その際に生じる消化ガス中の微量成分、特に
硫黄成分をｐｐｍオーダーまで低コストで容易に除去可
能として、消化ガスを燃料ガスとして利用可能にするこ
とにより、地球環境対策とエネルギーの有効利用に貢献
可能な燃料電池発電プラントを提供することである。

【００１９】また、本発明の第２の目的は、消化ガス中
の微量成分の除去性能低下による濃度異常発生時におい
ても、この異常に対応可能とすることにより、長期信頼
性の高い燃料電池発電プラントを提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて
電気化学反応を行う燃料電池本体と、原燃料から水素リ
ッチガスを生成してこのガスを前記燃料電池本体に供給
する水素ガス生成手段を備えた燃料電池発電プラントに
おいて、次のような構成を有することを特徴としてい
る。

【００２１】請求項１に記載の発明は、前記発酵ガス中
の硫黄成分を除去する脱硫手段と、前記水素ガス生成手
段から前記脱硫手段へ水素ガスを供給する水素ガス供給
手段を有することを特徴としている。この構成により、
プラント内で生成した水素ガスを利用して消化ガス中の
硫黄成分をｐｐｍオーダーまで容易に除去することがで
きるため、低コストで消化ガスを燃料ガスとして利用す
ることができる。また、脱硫手段に供給される水素ガス
中に外部の空気が混入する可能性がないため、湿式脱硫
法に比べて酸素・窒素の混入する可能性が大幅に低くな
っている。

【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記発酵ガス中の硫黄成分の濃度を検
出する硫黄成分濃度検出手段を有し、前記水素ガス供給
手段が、前記硫黄成分濃度検出手段によって検出された
硫黄成分の濃度に応じて前記脱硫手段への水素ガスの供
給量を調整する水素流量調整手段を含むことを特徴とし
ている。この構成により、プラント運転時において、脱
硫手段に対して常に適量の水素ガスを供給することがで
き、安定した脱硫性能を確保できる。

【００２３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記水素ガス供給手段が、前記水素ガ
ス生成手段から前記脱硫手段への水素ガスの供給量が不
十分である場合に、水素ガスを補助的に供給するための
水素ガス補助供給源を含むことを特徴としている。この
構成により、プラント運転時だけでなく、プラント起動
時等においてプラント内で水素を生成しない場合につい
ても、水素ガス補助供給源から脱硫手段に対して水素ガ
スを供給することができ、脱硫手段を常に動作させるこ
とができる。

【００２４】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記水素流量調整手段が、前記水素ガ
ス生成手段から前記脱硫手段への水素ガスの供給量を調
整する第１の水素流量調整手段と、前記水素ガス補助供
給源から前記脱硫手段への水素ガスの供給量を調整する
第２の水素流量調整手段を含むことを特徴としている。
この構成により、プラント運転時だけでなく、プラント
起動時等においてプラント内で水素を生成しない場合に
ついても、脱硫手段に対して常に適量の水素ガスを供給
することができるため、常に安定した脱硫性能を確保で
きる。

【００２５】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一つに記載の発明において、プラント内で発生
した排熱を回収する排熱回収手段と、前記排熱回収手段
から前記脱硫手段へ排熱を供給する排熱供給手段を有す
ることを特徴としている。この構成により、プラント内
で生成した水素ガスに加えて、プラント内で発生した排
熱をも利用することができるため、脱硫手段の脱硫性能
をより向上させることができる。

【００２６】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、前記脱硫手段の温度を検出する温度検
出手段を有し、前記排熱供給手段が、前記温度検出手段
によって検出された温度に応じて前記脱硫手段への排熱
の供給量を調整する排熱流量調整手段を含むことを特徴
としている。この構成により、プラント運転時において
も、脱硫手段を常に動作させることができる。

【００２７】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、前記脱硫手段が電気ヒータを備え、前
記温度検出手段によって検出された温度に応じて前記電
気ヒータに対する電力の供給・停止を切り換える電気遮
断手段が設けられたことを特徴としている。この構成に
より、プラント運転時だけでなく、プラント起動時等に
おいてプラント内で排熱が発生しない場合についても、
電気ヒータによって脱硫手段を常に安定して加熱するこ
とができるため、常に安定した脱硫性能を確保できる。

【００２８】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の
いずれか一つに記載の発明において、前記発酵ガス中に
おける塩類、酸素、および窒素の中から選択された一つ
以上の微量成分を除去する微量成分除去手段を有するこ
とを特徴としている。この構成により、消化ガス中の硫
黄成分だけでなく、その他の微量成分についても容易に
除去することができるため、より高品質の燃料ガスを得
ることができる。

【００２９】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発明において、前記発酵ガス中における塩類、酸素、
および窒素の濃度を検出する微量成分濃度検出手段と、
前記微量成分濃度検出手段によって検出された濃度が許
容される値を越えた場合に前記発酵ガスのプラント内へ
の供給を停止させる供給停止手段を有することを特徴と
している。この構成により、脱硫手段や微量成分除去手
段の故障等によって消化ガス中のガス濃度に異常を生じ
た場合に、この異常な消化ガスのプラント内への供給を
直ちに停止させることができるため、消化ガス中の微量
成分の濃度異常に起因するプラントへの悪影響を防止で
きる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下には、本発明を適用した燃料
電池発電プラントの代表的な一つの実施の形態につい
て、図１を参照して具体的に説明する。

【００３１】［構成］図１に示すように、消化ガスは、
硫黄成分濃度検出器（硫黄成分濃度検出手段）１を通っ
て硫黄成分除去用の脱硫器（脱硫手段）２に供給され、
続いて、塩類除去用の吸着器（微量成分除去手段）３に
供給されるようになっている。そして、脱硫器２と吸着
器３によって微量成分を除去された消化ガスは、微量成
分濃度検出器（微量成分濃度検出手段）４を通り、消化
ガス入口遮断弁（供給停止手段）５を介して改質器６に
供給されるようになっている。また、改質器６で生成さ
れた水素リッチガスは、変成器７でさらに水素リッチな
ガスとなり、燃料電池本体８に供給されるようになって
いる。ここで、改質器６と変成器７は、本発明に係る水
素ガス供給手段に相当する。

【００３２】以上のような構成要素のうち、脱硫器２
は、水素の添加により連続的に使用可能な触媒層と、プ
ラント内で発生した排熱と消化ガスとの熱交換を行うた
めの熱交換器を組み込んだ構造になっており、さらに、
プラント起動時の触媒の加熱源として、電気ヒータ９を
備えると共に、温度検出器（温度検出手段）１０を備え
ている。この温度検出器１０は、図中破線で示すよう
に、電気ヒータ９の電気ケーブル１１に設けられた電気
遮断器（電気遮断手段）１２を信号制御するように構成
されており、この電気遮断器１２によって、電気ヒータ
９に対する電気入力を遮断させるようになっている。

【００３３】これに関連して、脱硫器２には、燃料電池
本体８の発熱等により得られて排熱回収システム１３に
より回収された排熱の一部が、排熱供給配管（排熱供給
手段）１４を介して供給されるようになっている。この
排熱供給配管１４は、排熱回収システム１３からの排熱
の供給量を調整する排熱流量調整弁（排熱流量調整手
段）１５を備えている。そして、温度検出器１０は、図
中破線で示すように、電気遮断器１２を信号制御すると
同時にこの排熱流量調整弁１５についても信号制御する
ように構成されており、この排熱流量調整弁１５によっ
てプラント内からの排熱の量を調整するようになってい
る。すなわち、温度検出器１０は、プラント内からの排
熱が供給されて反応用の熱源が確保された場合に、電気
遮断器１２によって電気ヒータ９への電気入力を遮断す
る機能と、排熱流量調整弁１５によってプラント内から
供給される排熱の量を調整する機能を備えている。

【００３４】また、脱硫器２には、プラント内で得られ
た水素の一部が、脱硫用水素供給配管（水素ガス供給手
段）１６によって供給されるようになっている。この脱
硫用水素供給配管１６は、変成器７からの水素の供給量
を調整する脱硫用水素流量調整弁（第１の水素流量調整
手段）１７を備えている。脱硫用水素供給配管１６はま
た、プラント起動時等において変成器７からの水素の供
給ができない場合でも脱硫を可能とするために、水素ボ
ンベ（水素ガス補助供給源）１８からも水素を供給でき
るように構成されており、水素ボンベ１８からの水素の
供給量を調整する水素ボンベ流量調整弁（第２の水素流
量調整手段）１９を備えている。

【００３５】さらに、硫黄成分濃度検出器１と微量成分
濃度検出器４にて検出されたガス濃度は、伝送ケーブル
２０を介してガス濃度評価演算回路２１に伝送されるよ
うになっている。このガス濃度評価演算回路２１は、検
出されたガス濃度を取り込む集計部２２と、硫黄成分濃
度検出器１で得られたガス濃度から水素量を算出して脱
硫用水素流量調整弁１７あるいは水素ボンベ流量調整弁
１９を信号制御する算出部２３と、微量成分濃度検出器
４で得られたガス濃度を判定して消化ガス入口遮断弁５
を信号制御する判定部２４を備えている。

【００３６】［作用］以上のような構成を有する本実施
の形態の燃料電池発電プラントにおいては、消化ガスが
脱硫器２を介してプラント用の燃料として利用されると
共に、プラント内部で得られた水素と排熱の一部が脱硫
器２で利用される。以下には、この点について説明す
る。

【００３７】まず、汚泥を発酵させて生成された消化ガ
スは、硫黄成分濃度検出器１を通り、脱硫器２および吸
着器３で硫黄成分や塩類等の微量成分を除去された後、
微量成分濃度検出器４を通り、消化ガス入口遮断弁５を
介して改質器６に供給される。改質器６では、次の反応
式で示されるスチーム・リフォーミング反応によって水
素リッチガスが生成される。

【化３】ＣＨ₄ ＋Ｈ₂ Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ₂ ただし、消化ガスのように、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、次式に示す反
応も同時に生じる。

【化４】ＣＨ₄ ＋ＣＯ₂ → ２ＣＯ＋２Ｈ₂

【００３８】このような反応によって改質器６で得られ
た水素リッチガスは、変成器７に供給され、次式で示さ
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８に供給される。

【化５】ＣＯ＋Ｈ₂ Ｏ → ＣＯ₂ ＋Ｈ₂この場合、変
成器７からのガスの一部は、脱硫用水素供給配管１６に
よって脱硫器２に供給され、この場合の供給量は、脱硫
用水素流量調整弁１７によって調整される。

【００３９】また、燃料電池本体８の発熱等により得ら
れて排熱回収システム１３により回収された排熱の一部
は、排熱供給配管１４を介して脱硫器２に供給され、こ
の場合の供給量は、排熱流量調整弁１５によって調整さ
れる。

【００４０】以上の記載は、プラント運転時における基
本的なガスの流れと排熱の供給についての説明である
が、本発明においては、硫黄成分濃度検出器１、微量成
分濃度検出器４、ガス濃度評価演算回路２１、および温
度検出器１０によって、プラント起動時等をも含めて、
脱硫器２に対する水素と排熱の供給量調整だけでなく、
供給源切換や燃料電池本体８側に対する消化ガスの供給
停止等の制御を適宜行うことができる。以下には、この
点について説明する。

【００４１】まず、脱硫器２に対する水素の供給量調整
と水素供給源の切換のための制御は、硫黄成分濃度検出
器１とガス濃度評価演算回路２１によって行われる。す
なわち、硫黄成分濃度検出器１によって検出された消化
ガス中の硫黄成分濃度が、ガス濃度評価演算回路２１の
集計部２２に取り込まれると、算出部２３によって、消
化ガス中の硫黄成分濃度に応じた水素量が算出される。
そして、プラント運転時には、算出部２３によって脱硫
用水素供給配管１６の脱硫用水素流量調整弁１７が信号
制御されて、脱硫器２に供給する水素の量が調整され
る。また、プラント起動時等において、プラント内から
の水素供給がない場合には、算出部２３によって水素ボ
ンベ流量調整弁１９が信号制御されて、水素ボンベ１８
の水素が脱硫器２に供給される。

【００４２】次に、脱硫器２に対する排熱の供給量調整
と熱供給源の切換のための制御は、温度検出器１０によ
って行われる。すなわち、プラント運転時において、プ
ラント内からの排熱が供給されて反応用の熱源が確保さ
れ、温度検出器１０によって検出される脱硫器２の温度
が所定の温度以上である場合には、温度検出器１０によ
って電気遮断器１２が信号制御されて遮断動作し、電気
ヒータ９への電気入力が遮断される。その一方で、検出
された温度に応じて、温度検出器１０によって排熱流量
調整弁１５が信号制御されて、脱硫器２に供給する排熱
の量が調整される。また、プラント起動時等において、
プラント内からの排熱供給がなく、温度検出器１０によ
って検出される脱硫器２の温度が所定の温度に満たない
場合には、温度検出器１０によって電気遮断器１２が信
号制御されて投入動作し、電気ヒータ９への電気入力が
なされる。したがって、脱硫器２は、電気ヒータ９によ
って加熱される。

【００４３】続いて、燃料電池本体８側に対する消化ガ
スの供給停止のための制御は、微量成分濃度検出器４と
ガス濃度評価演算回路２１によって行われる。すなわ
ち、微量成分濃度検出器４によって検出された消化ガス
中の微量成分濃度が、ガス濃度評価演算回路２１の集計
部２２に取り込まれると、判定部２４によって、消化ガ
ス中の微量成分濃度が、プラントの被毒ガス許容値以下
か否かが判定される。許容値以下である場合には、消化
ガスは、消化ガス入口遮断弁５を介して燃料電池本体８
側に供給され、プラントの運転が続行される。特に、本
実施の形態においては、脱硫器２に対して、燃料電池本
体８で使用するのと同様の水素リッチガスを供給してい
るため、図２に示す従来技術のように空気を供給した場
合に比べて、酸素・窒素が混入する可能性が格段に低く
なっている。

【００４４】また、たとえ、消化ガス中の微量成分濃度
が許容値を越えた場合でも、判定部２４によって消化ガ
ス入口遮断弁５が信号制御されて閉動作し、その結果、
燃料電池本体８側への消化ガスの供給が停止され、プラ
ントが停止するため、消化ガス中の微量成分の濃度異常
に起因するプラントへの悪影響を防止できる。

【００４５】［効果］以上説明したように、本実施の形
態においては、プラント内の変成器７で生成した水素ガ
スを利用して、消化ガス中の硫黄成分をｐｐｍオーダー
まで容易に除去することができるため、水素を購入する
必要なしに、低コストで消化ガスを燃料ガスとして利用
することができる。また、脱硫器２に供給される水素ガ
ス中に外部の空気が混入する可能性がないため、湿式脱
硫法に比べて酸素・窒素の混入する可能性が大幅に低く
なっている。したがって、消化ガスの利用に起因する燃
料電池本体８等の発電設備の性能劣化や破損が低減で
き、メンテナンスに係るコストの低減および長期連続運
転が可能となる。

【００４６】特に、プラント運転時の脱硫においては、
プラント内で生成した水素だけでなく、プラント内で発
生した排熱をも利用することにより、脱硫性能を向上
し、ランニングコストを低減することができる。また、
プラント起動時等においても、脱硫器２に対して水素ボ
ンベ１８から水素を供給する一方で、電気ヒータ９によ
って脱硫器２を加熱することにより、十分な脱硫性能を
確保することができる。この場合、脱硫器２に対する水
素供給量については、硫黄成分濃度検出器１による検出
結果をガス濃度評価演算回路２１によって評価し、その
評価に基づいて適切に調整することができる。また、脱
硫器２に対する排熱供給量あるいは電気ヒータ９の加熱
量については、温度検出器１０によって適切に調整する
ことができる。したがって、常に安定した高い脱硫性能
を確保することができる。

【００４７】さらに、微量成分濃度検出器４による検出
結果をガス濃度評価演算回路２１によって評価すること
により、消化ガス中の微量成分の濃度異常時には消化ガ
スの供給を直ちに停止できるため、消化ガスの微量成分
濃度異常に起因するプラントへの悪影響を確実に防止で
き、プラントの長期信頼性を向上できる。

【００４８】［他の実施の形態］なお、本発明は、前記
実施の形態に限定されるものではなく、他にも、本発明
の範囲内で多種多様な変形例を実施可能である。例え
ば、前記実施の形態においては、微量成分除去手段とし
て、塩類除去用の吸着器３を使用したが、酸素・窒素の
混入の可能性がある場合には、塩類および酸素・窒素を
除去可能な微量成分除去手段を使用することが望まし
い。逆に、これらの微量成分の混入の可能性がほとんど
ない場合には、微量成分除去手段を省略することも可能
である。

【００４９】また、前記実施の形態において、硫黄成分
濃度検出器１や微量成分濃度検出器４による検出結果に
応じて、水素ガスの供給量の調整や供給源切換、消化ガ
スのプラント内への供給停止等を行うための、ガス濃度
評価演算回路２１等の評価演算手段の具体的な構成は適
宜可能であり、例えば、硫黄成分濃度検出器１側と微量
成分濃度検出器４側とで個別の評価演算手段を設ける構
成等も可能である。

【００５０】さらに、前記実施の形態においては、プラ
ント内で生成した水素ガスに加えて、プラント内で発生
した排熱をも脱硫のために利用する構成としたが、本発
明においては、脱硫のために排熱を利用せず、電気ヒー
タ９のみで脱硫器２を加熱するように構成したり、ある
いは、脱硫器２を加熱する構成を省略することも可能で
ある。前者の場合には、プラント運転中においても電気
入力を必要とするものの、前記実施の形態と同様に高い
脱硫性能を確保することができる。これに対して、脱硫
器２を加熱する構成を省略した場合には、加熱による脱
硫性能の向上効果は得られないものの、プラント内の水
素ガスの利用によってかなりの脱硫性能を確保すること
ができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
脱硫手段と、この脱硫手段に対してプラント内の水素ガ
ス生成手段から水素ガスを供給する水素ガス供給手段を
設けることにより、農業部門、下水処理部門で発生する
汚泥を消化法で処理した際に生じる消化ガス中の硫黄成
分を、プラント内で生成した水素ガスを利用してｐｐｍ
オーダーまで低コストで容易に除去できるため、消化ガ
スを燃料ガスとして利用可能であり、地球環境対策とエ
ネルギーの有効利用に貢献可能な燃料電池発電プラント
を提供することができる。

【００５２】また、微量成分濃度検出手段とその検出結
果に応じてプラント内への消化ガスの供給を停止させる
供給停止手段を設けることにより、消化ガス中の微量成
分の除去性能低下による濃度異常発生時においても、こ
の異常に対応可能な、長期信頼性の高い燃料電池発電プ
ラントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料電池発電プラントの代表的な
一つの実施の形態を示す構成図。

【図２】湿式脱硫法（タカハックス法）を用いて硫黄成
分を除去するための従来のシステムの一例を示す構成
図。

【符号の説明】

１…硫黄成分濃度検出器 ２…脱硫器 ３…吸着器 ４…微量成分濃度検出器 ５…消化ガス入口遮断弁 ６…改質器 ７…変成器 ８…燃料電池本体 ９…電気ヒータ １０…温度検出器 １１…電気ケーブル １２…電気遮断器 １３…排熱回収システム １４…排熱供給配管 １５…排熱流量調整弁 １６…脱硫用水素供給配管 １７…脱硫用水素流量調整弁 １８…水素ボンベ １９…水素ボンベ流量調整弁 ２０…伝送ケーブル ２１…ガス濃度評価演算回路 ２２…集計部 ２３…算出部 ２４…判定部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて電
   気化学反応を行う燃料電池本体と、原燃料から水素リッ
   チガスを生成してこのガスを前記燃料電池本体に供給す
   る水素ガス生成手段を備えた燃料電池発電プラントにお
   いて、 前記発酵ガス中の硫黄成分を除去する脱硫手段と、 前記水素ガス生成手段から前記脱硫手段へ水素ガスを供
   給する水素ガス供給手段を有することを特徴とする燃料
   電池発電プラント。
2. 【請求項２】 前記発酵ガス中の硫黄成分の濃度を検出
   する硫黄成分濃度検出手段を有し、 前記水素ガス供給手段は、前記硫黄成分濃度検出手段に
   よって検出された硫黄成分の濃度に応じて前記脱硫手段
   への水素ガスの供給量を調整する水素流量調整手段を含
   むことを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電プラン
   ト。
3. 【請求項３】 前記水素ガス供給手段は、前記水素ガス
   生成手段から前記脱硫手段への水素ガスの供給量が不十
   分である場合に、水素ガスを補助的に供給するための水
   素ガス補助供給源を含むことを特徴とする請求項２記載
   の燃料電池発電プラント。
4. 【請求項４】 前記水素流量調整手段は、 前記水素ガス生成手段から前記脱硫手段への水素ガスの
   供給量を調整する第１の水素流量調整手段と、 前記水素ガス補助供給源から前記脱硫手段への水素ガス
   の供給量を調整する第２の水素流量調整手段を含むこと
   を特徴とする請求項３記載の燃料電池発電プラント。
5. 【請求項５】 プラント内で発生した排熱を回収する排
   熱回収手段と、 前記排熱回収手段から前記脱硫手段へ排熱を供給する排
   熱供給手段を有することを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれか一つに記載の燃料電池発電プラント。
6. 【請求項６】 前記脱硫手段の温度を検出する温度検出
   手段を有し、 前記排熱供給手段は、前記温度検出手段によって検出さ
   れた温度に応じて前記脱硫手段への排熱の供給量を調整
   する排熱流量調整手段を含むことを特徴とする請求項５
   記載の燃料電池発電プラント。
7. 【請求項７】 前記脱硫手段は、電気ヒータを備え、 前記温度検出手段によって検出された温度に応じて前記
   電気ヒータに対する電力の供給・停止を切り換える電気
   遮断手段が設けられたことを特徴とする請求項６記載の
   燃料電池発電プラント。
8. 【請求項８】 前記発酵ガス中における塩類、酸素、お
   よび窒素の中から選択された一つ以上の微量成分を除去
   する微量成分除去手段を有することを特徴とする請求項
   １乃至７のいずれか一つに記載の燃料電池発電プラン
   ト。
9. 【請求項９】 前記発酵ガス中における塩類、酸素、お
   よび窒素の濃度を検出する微量成分濃度検出手段と、 前記微量成分濃度検出手段によって検出された濃度が許
   容される値を越えた場合に前記発酵ガスのプラント内へ
   の供給を停止させる供給停止手段を有することを特徴と
   する請求項８記載の燃料電池発電プラント。