JPS61227375A - Fuel cell power generation system - Google Patents

Fuel cell power generation system

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JPS61227375A
JPS61227375A JP60067017A JP6701785A JPS61227375A JP S61227375 A JPS61227375 A JP S61227375A JP 60067017 A JP60067017 A JP 60067017A JP 6701785 A JP6701785 A JP 6701785A JP S61227375 A JPS61227375 A JP S61227375A
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Japan
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fuel
combustion
gas
temperature
control valve
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JP60067017A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Amamiya
隆 雨宮
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

PURPOSE:To reliably prevent any unusual temperature increase of the reformation tube of a fuel reformation device which accompanies a rapid load variation of a fuel cell without causing any great variation of the pressure of the fuel electrode and any reduction of the fuel reformation characteristic by installing a device for controlling the opening of a fuel flow rate control valve according to the result of the comparison between the actually determined temperature and the standard temperature of the reformation tube. CONSTITUTION:When the load of a fuel cell rapidly decreases and the temperature of a reformation tube 2 exceeds a standard level, a command signal for increasing the opening is delivered from a control device 33 to a fuel flow rate control valve 31. As the result, according to this command signal the amount of gas flowing through a fuel flow rate control valve 31 or the amount of gas branching from a fuel exhaust gas line 3 is increased and part of the fuel exhaust gas fed into the burner 7 of a fuel reformation device 1 is branched into an auxiliary combustor to control the amount of combustion performed by the burner 7. Therefore, any unusual increase in the internal temperature of the combustion chamber 6 of the fuel reformation device 1 as well as any unusual heating of the reformation tube 2 are prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は炭化水素系の原料ガスを燃料改質装置で水蒸気
改質して得られる水素を含む改質ガスを燃料とし、空気
を酸化剤として発電を行なう燃料電池発電システムに係
り、特に燃料改質装置内の燃料改質管の過熱現象を防止
するための手段を備えた燃料電池発電システムに関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention uses a hydrogen-containing reformed gas obtained by steam reforming a hydrocarbon-based raw material gas in a fuel reformer as a fuel, and air as an oxidizing agent. The present invention relates to a fuel cell power generation system for generating electricity, and more particularly to a fuel cell power generation system equipped with means for preventing overheating of a fuel reforming tube in a fuel reformer.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

近年、燃料の有しているエネルギーを直接電気的エネル
ギーに変換するものとして燃料電池発電システムが知ら
れている。この燃料電池発電システムは通常、電解質を
挟んで一対の多孔質?Imを配置して燃料電池を構成す
るとともに、一方の電極である燃料極の背面に水素等の
燃料を接触させ、また他方の電極である酸化剤極の背面
に酸素等の酸化剤を接触させ、このとき起こる電気化学
的反応を利用して上記電極間から電気エネルギーを取り
出すようにしたものであり、前記燃料と酸化剤が供給さ
れている限り高い変換効率で電気エネルギーを取り出す
ことができるものである。
In recent years, fuel cell power generation systems have become known as systems that directly convert energy contained in fuel into electrical energy. This fuel cell power generation system usually consists of a pair of porous cells with an electrolyte in between. Im is arranged to configure a fuel cell, and a fuel such as hydrogen is brought into contact with the back surface of one electrode, which is a fuel electrode, and an oxidizer such as oxygen is brought into contact with the back surface of the other electrode, which is an oxidizer electrode. Electrical energy is extracted from between the electrodes using the electrochemical reaction that occurs at this time, and electrical energy can be extracted with high conversion efficiency as long as the fuel and oxidizer are supplied. It is.

また、この種の燃料電池発電システムにおいては、燃料
としての上記水素ガスを、原料ガスを水蒸気改質するこ
とによって生成するための燃料改質装置が採用されてき
ている。この燃料改質装置は、内部に改質反応触媒層が
設けられた改質反応管の内側に、原料ガスラインおよび
水蒸気ラインを通して供給される原料ガスおよび水蒸気
の混合ガスを導入し、かつ上記改質反応管の外側を燃料
至での燃焼で得られた高温加熱ガスを通過させることに
より、上記原料ガスを改質ガスに改質して負荷としての
燃料電池へ供給するようにしたものである。
Further, in this type of fuel cell power generation system, a fuel reformer for generating the hydrogen gas as a fuel by steam reforming a raw material gas has been adopted. This fuel reformer introduces a mixed gas of raw material gas and steam supplied through a raw material gas line and a steam line into a reforming reaction tube in which a reforming reaction catalyst layer is provided, and By passing high-temperature heated gas obtained by combustion at the fuel level through the outside of the reaction tube, the raw material gas is reformed into reformed gas, which is then supplied to the fuel cell as a load. .

ところで、この種の燃料改質装置を備えた燃料電池発電
システムにおいては、水蒸気改質反応の熱源として、上
記燃料改質装置で水蒸気改質によって得られた水素を含
む改質ガスを、上記燃料電池にて発電に使用した後の水
素を含む排出ガスをその燃焼ガスとして用いるようにす
ることが、燃料電池発電システムの熱効率の面からは好
ましいものである。
By the way, in a fuel cell power generation system equipped with this type of fuel reformer, the reformed gas containing hydrogen obtained by steam reforming in the fuel reformer is used as a heat source for the steam reforming reaction to feed the fuel. From the standpoint of thermal efficiency of the fuel cell power generation system, it is preferable to use exhaust gas containing hydrogen after being used for power generation in the battery as the combustion gas.

第4図は、この種の燃料改質装置を備えた燃料電池発電
システムの構成例を示すものである。図において、1は
燃料改質装置で、内部に改質反応触媒層が設けられた改
質反応管2と、燃料排ガスライン3および燃焼用空気ラ
イン4を通しておのおの供給される燃焼ガスおよび燃焼
用空気を燃焼室6で燃焼させるバーナ7とを備えて成る
。また、8および9は夫々炭化水素系の原料ガス(メタ
ン等)および水蒸気を供給するための原料ガスラインお
よび水蒸気ラインで、それぞれ流量調節弁16および1
7を介して供給されたこれら原料ガスおよび水蒸気を混
合させて上記改質反応管2の内側に導入する。そして、
上記燃焼室6での燃焼で得られた高温加熱ガスを改質管
2の外側を通過させることにより、上記原料ガスを改質
ガスに改質し、さらにこの改質ガスを変成触媒層を有す
る変成器10で変成(ガス中の一酸化炭素を除去する)
して、気水分離器11を介し燃料極および酸化剤極を備
えた負荷としての燃料電池12へ、その燃料供給ライン
13および流m11n弁5を介し燃料として供給するよ
うにしている。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a fuel cell power generation system equipped with this type of fuel reformer. In the figure, 1 is a fuel reformer, and combustion gas and combustion air are supplied through a reforming reaction tube 2 in which a reforming reaction catalyst layer is provided, a fuel exhaust gas line 3, and a combustion air line 4, respectively. and a burner 7 for burning in a combustion chamber 6. Further, reference numerals 8 and 9 denote a raw material gas line and a steam line for supplying hydrocarbon-based raw material gas (methane, etc.) and steam, respectively, and flow rate control valves 16 and 1, respectively.
These raw material gases and water vapor supplied through 7 are mixed and introduced into the reforming reaction tube 2. and,
By passing the high-temperature heated gas obtained by combustion in the combustion chamber 6 through the outside of the reforming tube 2, the raw material gas is reformed into a reformed gas, and this reformed gas is further provided with a shift catalyst layer. Transformation with transformer 10 (removes carbon monoxide in gas)
Then, the fuel is supplied as fuel via the steam/water separator 11 to the fuel cell 12 as a load equipped with a fuel electrode and an oxidizer electrode via its fuel supply line 13 and flow m11n valve 5.

そして、ざらにこの燃料電池12で空気ライン14を介
して導入される酸化剤である空気と反応した燃料(改質
ガス)は、燃料排ガスとして上記燃料排ガスライン3を
通して燃料改質装置1へ供給するようにしている。また
図において、15は上記燃料電池12の燃゛料極のリサ
イクルブロワである。
The fuel (reformed gas) that has reacted with air, which is an oxidizing agent, introduced through the air line 14 in the fuel cell 12 is supplied as fuel exhaust gas to the fuel reformer 1 through the fuel exhaust gas line 3. I try to do that. Further, in the figure, reference numeral 15 is a recycling blower for the fuel electrode of the fuel cell 12.

一方、燃料改質装置1の燃焼室6からの燃焼排ガスは排
ガスライン18を通り、燃料電池12の酸化剤極から排
空気ライン19を通して排出される排空気と合流した後
、熱回収用のタービン22に導入されてこれを駆動し大
気23に排出される。
On the other hand, the combustion exhaust gas from the combustion chamber 6 of the fuel reformer 1 passes through the exhaust gas line 18 and joins with the exhaust air discharged from the oxidizer electrode of the fuel cell 12 through the exhaust air line 19. 22, which is driven and discharged into the atmosphere 23.

また、上記タービン22と同軸で接続されているコンプ
レッサ24は、タービン22の駆動により大気の空気を
吸入して圧縮空気を得るように構成されている。こうし
て得られた圧縮空気は、燃料電池12の酸化剤極へ至る
空気ライン14や燃料改質装置1のバーナ7へ至る燃焼
用空気ライン4に分流ぎれる。ざらに、上記タービン2
2の駆動エネルギーの不足分を補い、これを安定に保た
めに補助燃焼器25が設けられている。そして、この補
助燃焼器25の燃焼用燃料26としては天然ガス等を用
いるが、燃料改質装置1より得られる改質ガスの一部を
分岐して用いることもある。この燃焼用燃料26は、燃
料流量制御弁27を経て補助燃焼器25に供給する。ま
た、上記コンプレッサ24の吐出側より燃焼用空気を空
気流111節弁28を経て供給するようにしている。そ
して補助燃焼器25の燃焼排ガスは、排ガスライン29
を経てタービン22へその駆動用として供給される構成
となっている。一方、上記燃料電池12の発電出力は、
直流端子2oより外部に取り出され、必要であれば直交
変換装置21を介して交流出力に変換された後、口承し
ない電力系統などの負荷に供給される。
The compressor 24, which is coaxially connected to the turbine 22, is configured to draw in air from the atmosphere and obtain compressed air when the turbine 22 is driven. The compressed air thus obtained is divided into an air line 14 leading to the oxidizer electrode of the fuel cell 12 and a combustion air line 4 leading to the burner 7 of the fuel reformer 1. Roughly, the above turbine 2
An auxiliary combustor 25 is provided to compensate for the lack of drive energy in the second embodiment and to keep it stable. Natural gas or the like is used as the combustion fuel 26 of this auxiliary combustor 25, but a part of the reformed gas obtained from the fuel reformer 1 may be branched and used. This combustion fuel 26 is supplied to the auxiliary combustor 25 via a fuel flow control valve 27. Further, combustion air is supplied from the discharge side of the compressor 24 through an air flow 111 control valve 28. The combustion exhaust gas from the auxiliary combustor 25 is then transferred to the exhaust gas line 29.
It is configured to be supplied to the turbine 22 for driving the turbine 22 through the. On the other hand, the power generation output of the fuel cell 12 is
The output is taken out from the DC terminal 2o, converted into AC output via the orthogonal conversion device 21 if necessary, and then supplied to a load such as a power system that does not receive oral communication.

しかしながら、以上のような燃料改質装置を備えた従来
の燃料電池発電システムにおいては、発電運転中に急激
な負荷現象が生じた場合には次のような問題が生じる。
However, in the conventional fuel cell power generation system equipped with the fuel reformer as described above, the following problem occurs when a sudden load phenomenon occurs during power generation operation.

すなわち、電池燃料利用率(電池内で電気化学反応のた
め消費される水素ガス最を、燃料極に供給される改質燃
料中の水素ガス総蚤で除した値)が、例えば一般的な運
転値で゛ある80%程度で静定運転していることを考え
ると、このとき燃料改質装置1のバーナ7に導入される
燃料排ガス中の水素弁は、改質燃料水素弁のうち残り2
0%に相当する量でありこれが燃焼熱源となっている。
In other words, the cell fuel utilization rate (the value obtained by dividing the amount of hydrogen gas consumed for electrochemical reactions within the cell by the total amount of hydrogen gas in the reformed fuel supplied to the fuel electrode) is Considering that the hydrogen valve in the fuel exhaust gas introduced into the burner 7 of the fuel reformer 1 at this time is statically operated at about 80% of the value, the remaining 2 of the reformed fuel hydrogen valves are
This amount corresponds to 0% and serves as the combustion heat source.

そしてこのような場合において、燃料電池12の直流端
子20より外部に接続される空気負荷が急激に半減(5
0%減)したことを仮定すると、この瞬間燃料電池12
の燃料極での水素ガス消費量も半減し、短時間的な燃料
利用率は80%の半分である40%まで低下することに
なる。また、これにつづいてバーナ7に導入される水素
ガス分は、改質燃料のうち残り60%までに急昇して燃
焼熱量は概略3倍にもなるため、最終的には燃料改質装
置1内の改質反応管2の温度の異常上昇を引き起こすこ
とになる。一方、改質反応管2の外面は通常運転状態の
もとでは約800℃〜900℃の高温下にあるが、上記
のような温度の異常上昇は1000℃〜1200℃にも
達することが考えられ、たとえ1回の異常過熱が短時間
であったとしてもこれが反復されれば、やがては改質反
応管2の熱応力破壊に至る。なお、このような急激な変
化をもたらす電気負荷の大幅な急減は一般的によくあり
得ることであり、最悪の場合の例として定格負荷運転中
に負荷回路の短絡等の故障原因によって、発電出力を遮
断せざるを得ない場合などが想定される。
In such a case, the air load connected to the outside from the DC terminal 20 of the fuel cell 12 is suddenly halved (5
0% reduction), at this moment the fuel cell 12
The amount of hydrogen gas consumed at the fuel electrode will also be halved, and the short-term fuel utilization rate will drop to 40%, half of 80%. Furthermore, the amount of hydrogen gas subsequently introduced into the burner 7 rapidly rises to the remaining 60% of the reformed fuel, and the amount of combustion heat roughly triples, so that the amount of hydrogen gas that is subsequently introduced into the burner 7 rises rapidly to the remaining 60% of the reformed fuel, and the amount of combustion heat is approximately tripled. This will cause an abnormal rise in the temperature of the reforming reaction tube 2 in the reforming reaction tube 1. On the other hand, the outer surface of the reforming reaction tube 2 is at a high temperature of approximately 800°C to 900°C under normal operating conditions, but it is thought that an abnormal rise in temperature as described above could reach as high as 1000°C to 1200°C. Even if one abnormal overheating occurs for a short time, if this is repeated, the reforming reaction tube 2 will eventually break due to thermal stress. It should be noted that a large sudden decrease in electrical load that causes such a sudden change is generally a common occurrence, and in the worst case scenario, the power generation output may be reduced due to a failure such as a short circuit in the load circuit during rated load operation. It is conceivable that there may be cases where it is necessary to shut down the

そこで、以上に述べたような改質反応管2の過熱を防止
するためには、電池負荷が急減した場合にこれを検知し
、即座に燃料流量調節弁5を閉制御して燃料電池12に
流入する燃料および燃料改質装置1のバーナ7に至る水
素ガス流量を急減させるような方法が考えられ、これに
よってバーナ燃焼熱量を一定に保つことが可能であるよ
うに思われる。しかしながら、実際には燃料電池12の
燃料流量を急速に変化させると、これに伴って燃料電池
12の燃料極の圧力が大きく変化して、薄層である電極
電解質構造を破壊する危険性がある。
Therefore, in order to prevent overheating of the reforming reaction tube 2 as described above, when the cell load suddenly decreases, this is detected and the fuel flow rate control valve 5 is immediately controlled to close to prevent the fuel cell 12 from overheating. A method can be considered in which the flow rate of the inflowing fuel and the hydrogen gas reaching the burner 7 of the fuel reformer 1 is rapidly reduced, and it seems possible to keep the burner combustion heat amount constant by this method. However, in reality, if the fuel flow rate of the fuel cell 12 is rapidly changed, the pressure at the fuel electrode of the fuel cell 12 will change greatly, and there is a risk of destroying the electrode electrolyte structure, which is a thin layer. .

このことから、燃料流量調節弁5の開閉速度は一定以上
に大きくとることができない。従って、燃料流量調節弁
5が燃料量を絞りきる間、つまりこれは一般的に数十秒
ないしは数分間であるが、やはり多量の水素量が燃料改
質装置1のバーナ7に与えられてしまい、結果として改
質反応管2の過熱を避けることはできない。
For this reason, the opening/closing speed of the fuel flow rate control valve 5 cannot be greater than a certain level. Therefore, while the fuel flow control valve 5 is able to throttle the fuel amount, which is generally several tens of seconds or several minutes, a large amount of hydrogen is still supplied to the burner 7 of the fuel reformer 1. As a result, overheating of the reforming reaction tube 2 cannot be avoided.

一方、このような異常過熱に耐え得る程の、高耐熱応力
をもった改質反応管を製作することも可能であると考え
られる。しかしこの場合には、改質反応管の材料として
高価なものを選び、とくに管壁の肉厚を大きくとった大
形の改質反応管を作らなければならない。従って、燃料
改質装置1のコストが上昇し、改質装置全体が大形化す
るだけでなく、改質反応管2外部より内部の改質反応触
媒層への熱伝達特性が悪くなることから、熱効率が良く
かつ反応時定数が短かいというような優れた燃料改質特
性を得ることができなくなる。
On the other hand, it is also considered possible to manufacture a reforming reaction tube with high heat-resistant stress that can withstand such abnormal overheating. However, in this case, an expensive material must be selected for the reforming reaction tube, and a large reforming reaction tube must be made with a particularly thick tube wall. Therefore, not only does the cost of the fuel reformer 1 increase and the entire reformer becomes larger, but also the heat transfer characteristics from the outside of the reforming reaction tube 2 to the internal reforming reaction catalyst layer deteriorate. , it becomes impossible to obtain excellent fuel reforming characteristics such as high thermal efficiency and short reaction time constant.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
のであり、その目的は電池負荷の急変動が発生した場合
に伴う燃料改質装置の改質反応管の異常温度上昇を、電
池内の電極電解質の薄層構造に危険を与えるような電池
燃料極圧力の大幅な変動をもたらすことなく、しかも燃
料改質特性を低下させることなく確実に防止することが
可能な信頼性の高い燃料電池発電システムを提供するこ
とにある。
The present invention was made in order to solve the above problems, and its purpose is to reduce the abnormal temperature rise in the reforming reaction tube of the fuel reformer that occurs when a sudden change in battery load occurs. A highly reliable fuel that can be reliably prevented without causing significant fluctuations in the fuel electrode pressure that would endanger the thin layer structure of the electrode electrolyte within the cell, and without degrading the fuel reforming properties. Our goal is to provide a battery power generation system.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために本発明では、内部に改質反応
触媒層が設けられた改質反応管の内側に原料ガスおよび
水蒸気の混合ガスを導入し、且つ上記改質反応管の外側
に燃焼ガスおよび燃焼用空気を燃焼室のバーナにより燃
焼し得られた高温加熱ガスを通過させることにより上記
混合ガスを改質ガスに改質する燃料改質装置と、この燃
料改質装置からの改質ガスを燃料として導入すると共に
この燃料を酸化剤と電気化学的に反応させて発電を行な
い、且つこの発電に使用した後の燃料を燃料排ガスライ
ンを介し上記燃料改質装置への燃焼ガスとして排出する
燃料電池と、圧縮空気を得るための空気処理装置と、こ
の空気処理装置の駆動用高温ガスを供゛給するための補
助燃焼器とを備えて成る燃料電池発電システムにおいて
、上記燃料電池の燃料排ガスラインから分岐して設けら
れ燃焼排ガスの一部を上記補助燃焼器へ導入する燃焼用
燃料ラインと、この燃焼用燃料ラインに設けられその燃
料流量を調節するための燃料流量制御弁と、上記燃料改
質装置の改質反応管の温度を検出する温度検出器と、こ
の温度検出器にて検出された検出濃度とあらかじめ設定
されている規定温度とを比較しかつこの比較結果に応じ
て上記燃料流量制御弁の開度を制御する制御装置とを備
えるか、または上記だ料電池の燃料排ガスラインから分
岐して設けられ燃焼排ガスの一部を上記補助燃焼器へ導
入する燃焼用燃料ラインと、この燃焼用燃料ラインに設
けられその燃料流量をII!!illするための第1の
燃料流量制御弁と、上記燃料改質装置の改質反応管の温
度を検出する温度検出器と、この温度検出器にて検出さ
れた検出温度とあらかじめ設定されている規定温度とを
比較し、かつこの比較結果に応じて上記第1の燃料流量
制御弁の開度を制御すると共に上記補助燃焼器に主燃料
を供給するラインに設けられた第2の燃料流量制御弁の
一度を制御する制m装置とを備えるか、若しくは上記燃
料電池の燃料排ガスラインから分岐して設けられ燃焼排
ガスの一部を上記補助燃焼器へ導入する燃焼用燃料ライ
ンと、この燃焼用燃料ラインに設けられその燃料流量を
調節するための燃料流量制御弁と、上記燃料改質装置の
改質反応管の温度を検出する温度検出器と、この温度検
出器にて検出された検出温度とあらかじめ設定されてい
る規定温度とを比較し、かつこの比較結果に応じて上記
燃料流量制御弁の開度を制御すると共に上記補助燃焼器
に燃焼用空気を供給するためのラインに設けられた第1
の空気流量制御弁または上記燃料改質装置のバーナに燃
焼用空気を供給するためのラインに設けられた第2の空
気流量制御弁のうちの少なくとも一方の開度を制御する
制御装置とを備えて構成し、上記改質反応管の温度が規
定温度値を超えて上昇した場合には、燃料改質装置のバ
ーナへ導入する燃料ガス流量を低減させることにより、
改質反応管の異常な過熱が生じないようにしたことを特
徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention introduces a mixed gas of raw material gas and water vapor into the inside of a reforming reaction tube in which a reforming reaction catalyst layer is provided, and also introduces a combustion gas into the outside of the reforming reaction tube. A fuel reformer that reforms the above-mentioned mixed gas into reformed gas by burning gas and combustion air with a burner in a combustion chamber and passing the resulting high-temperature heated gas, and reforming from this fuel reformer. Gas is introduced as fuel, and this fuel is electrochemically reacted with an oxidizer to generate electricity, and the fuel used for this electricity generation is discharged as combustion gas to the fuel reformer through the fuel exhaust gas line. A fuel cell power generation system comprising a fuel cell for generating compressed air, an air treatment device for obtaining compressed air, and an auxiliary combustor for supplying high-temperature gas for driving the air treatment device. a combustion fuel line that is branched from the fuel exhaust gas line and introduces a portion of the combustion exhaust gas to the auxiliary combustor; a fuel flow control valve that is installed in the combustion fuel line and adjusts the fuel flow rate; A temperature detector detects the temperature of the reforming reaction tube of the fuel reformer, and the detected concentration detected by this temperature detector is compared with a preset specified temperature, and according to the comparison result, a control device that controls the opening degree of the fuel flow rate control valve, or a combustion fuel line that is provided branching from the fuel exhaust gas line of the fuel cell and that introduces a portion of the combustion exhaust gas to the auxiliary combustor. And, the fuel flow rate installed in this combustion fuel line is II! ! a first fuel flow control valve for illumination; a temperature detector for detecting the temperature of the reforming reaction tube of the fuel reformer; a second fuel flow control valve provided in a line that supplies main fuel to the auxiliary combustor, and controls the opening degree of the first fuel flow control valve according to the comparison result; a combustion fuel line for introducing a part of the combustion exhaust gas into the auxiliary combustor; A fuel flow control valve provided in the fuel line to adjust the fuel flow rate; a temperature detector that detects the temperature of the reforming reaction tube of the fuel reformer; and a detected temperature detected by the temperature detector. and a prescribed temperature set in advance, and controls the opening degree of the fuel flow control valve according to the comparison result, and is provided in a line for supplying combustion air to the auxiliary combustor. 1st
or a second air flow control valve provided in a line for supplying combustion air to the burner of the fuel reformer. and when the temperature of the reforming reaction tube rises above a specified temperature value, by reducing the flow rate of fuel gas introduced into the burner of the fuel reformer,
It is characterized by preventing abnormal overheating of the reforming reaction tube.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention shown in the drawings will be described.

第1図は、本゛発明による燃料電池発電システムの構成
例を示すもので、図において第4図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a fuel cell power generation system according to the present invention. In the figure, the same parts as in FIG. .

第1図において第4図と異なる点は、まず燃料電池12
の燃料排ガスライン3から分岐して、補助燃焼!125
へ燃料排ガスを分流させるための燃焼用燃料ライン30
を設けたことである。また、この燃焼用燃料ライン30
のガス流量を調節するための燃料流量制御弁31を設け
ている。一方、上記燃料改質装置1内の改質反応管2の
温度を検出する温度検出器32を設けるとともに、これ
による検出温度を用いて上記燃料流量制御弁31の開度
制御を行なうための制御装置33を設けている。ここで
、制御装置33は次のような機能を有している。すなわ
ち、改質反応管2の温度検出器32より得られた検出温
度とあらかじめ設定されている規定温度とを比較し、こ
れらの偏差に基づいて上記燃料流量制御弁31の開度を
適切に調節する、つまりもし検出温度が規定温度よりも
過大であれば燃料用燃料ライン30に分流するガス流量
を増やすように燃料流量制御弁31の開度制御を行なう
ものであり、これにより燃料改質装置1のバーナ7へ分
流する燃料ガス流量を減少させることでバーナ7での異
常加熱を抑制する。なおこの場合、制御装置33内部で
は一般的には上記温度偏差値に対し、PID制御演算を
行なうなどの手法により流量制御弁の開度設定値を求め
る。
The difference between FIG. 1 and FIG. 4 is that the fuel cell 12
Branch from the fuel exhaust gas line 3 for auxiliary combustion! 125
Combustion fuel line 30 for diverting fuel exhaust gas to
This is because we have established the following. In addition, this combustion fuel line 30
A fuel flow control valve 31 is provided for adjusting the gas flow rate. On the other hand, a temperature detector 32 is provided to detect the temperature of the reforming reaction tube 2 in the fuel reformer 1, and the detected temperature is used to control the opening of the fuel flow rate control valve 31. A device 33 is provided. Here, the control device 33 has the following functions. That is, the detected temperature obtained by the temperature detector 32 of the reforming reaction tube 2 is compared with a preset specified temperature, and the opening degree of the fuel flow control valve 31 is appropriately adjusted based on these deviations. In other words, if the detected temperature is higher than the specified temperature, the opening degree of the fuel flow control valve 31 is controlled to increase the flow rate of gas diverted to the fuel fuel line 30, and as a result, the fuel reformer Abnormal heating in the burner 7 is suppressed by reducing the flow rate of the fuel gas branched to the first burner 7. In this case, within the control device 33, the opening degree setting value of the flow rate control valve is generally determined using a method such as performing PID control calculation on the temperature deviation value.

次に、かかる如く構成した燃料電池発電システムの作用
について具体的に述べる。
Next, the operation of the fuel cell power generation system configured as described above will be specifically described.

まず燃料電池発電システムの一定負荷による定常運転状
態時においては、燃料流量制御弁31の開度は全閉ない
しはあらかじめ定められた一定開度状態にあり、電池燃
料排ガス(未反応水素を含む燃料ガス)の全部または多
くは、燃料改質装置1のバーナ7に供給されて燃焼して
いる。また、補助燃焼器25への燃焼用燃料ライン30
へ分流される燃料ガスは全く無いかあるいは比較的低流
量の状態にある。そして補助燃焼器25での燃焼エネル
ギーは、燃焼用燃料26および燃焼用燃料ライン30か
らの燃料ガスを燃焼することにより得られている。
First, when the fuel cell power generation system is in a steady operating state with a constant load, the opening degree of the fuel flow control valve 31 is fully closed or at a predetermined constant opening state, and the fuel cell fuel exhaust gas (fuel gas containing unreacted hydrogen) is ) is supplied to the burner 7 of the fuel reformer 1 and burned. Additionally, a combustion fuel line 30 to the auxiliary combustor 25
There is either no fuel gas or a relatively low flow rate. The combustion energy in the auxiliary combustor 25 is obtained by burning the combustion fuel 26 and the fuel gas from the combustion fuel line 30.

次に、燃料電池負荷の急減が発生し、これに伴い改質反
応管2の温度が上昇してあらかじめ設定されている温度
基準値を超えた場合には、制御1S!置33から燃料流
量制御弁31への開度増加指令信号が発せられる。する
と、この指令信号に従つて燃料流量制御弁31のガス流
器すなわち電池燃料排ガスライン3からの分流流量が増
量されるので、これにより燃料改質装置1のバーナ7に
供給されている電池燃料排ガスの一部は補助燃焼器側へ
分流されてバーナ7燃焼量の制御が行なわれることにな
り、結果として燃料改質装@1の燃焼室6内の異常温度
上昇および改質反応1!2の異常加熱は防止される。
Next, if a sudden decrease in fuel cell load occurs and the temperature of the reforming reaction tube 2 rises and exceeds a preset temperature reference value, control 1S! An opening increase command signal is issued from the valve 33 to the fuel flow control valve 31. Then, in accordance with this command signal, the branched flow rate from the gas flow device of the fuel flow control valve 31, that is, the cell fuel exhaust gas line 3, is increased, so that the cell fuel being supplied to the burner 7 of the fuel reformer 1 is increased. A part of the exhaust gas is diverted to the auxiliary combustor side to control the burner 7 combustion amount, resulting in an abnormal temperature rise in the combustion chamber 6 of the fuel reformer @1 and reforming reaction 1!2. Abnormal heating is prevented.

一方、上記電池負荷の急変後前述したように数10秒な
いしは数分間が過ぎると、燃料流量調節弁5の開度が修
正されて燃料改質装置1のバーナ7へ送られる燃焼ガス
流量(電池燃料排ガス流量)が低減され、やがて改質反
応管2の温度も定常状態まで低下することになる。そし
て、これに伴って温度低下が温度検出器32で検出され
れば、制御装置33での演算により補助燃焼器25へ電
池燃料排ガスを分流する燃料流量制御弁31は徐々に閉
制御され、やがては全問するかあるいは定常運転状態で
定まる一定の開度に整定される。
On the other hand, after several tens of seconds or several minutes have passed after the sudden change in the battery load, the opening degree of the fuel flow control valve 5 is corrected and the flow rate of combustion gas sent to the burner 7 of the fuel reformer 1 (the battery The fuel exhaust gas flow rate) is reduced, and the temperature of the reforming reaction tube 2 will eventually drop to a steady state. Then, if a temperature drop is detected by the temperature detector 32, the fuel flow control valve 31, which diverts the battery fuel exhaust gas to the auxiliary combustor 25, is gradually controlled to close by calculation in the control device 33. is set to a certain opening determined under steady operating conditions.

以上のようにして、電池負荷の急減による改質反応管2
の温度過上昇が発生するたびに、燃料改質装置1のバー
ナ7への燃焼ガス流量が低減されて改質反応管2の過熱
を確実に防止することができる。
As described above, the reforming reaction tube 2 due to a sudden decrease in battery load
Each time an excessive rise in temperature occurs, the flow rate of combustion gas to the burner 7 of the fuel reformer 1 is reduced, and overheating of the reforming reaction tube 2 can be reliably prevented.

なお上述において、補助燃焼器25への燃焼ガスが燃料
流量制御弁31の開度調節により一時的に増量された場
合には、補助燃焼器25での燃焼エネルギーが上昇して
タービン22の運転状態に変動を与えることが予想され
るが、一般的に補助燃焼器25の燃焼用燃料26の流量
は、タービン22の回転数あるいはコンプレッサ24の
吐出空気圧などをあらかじめ定められた基準値に近付け
るように制御されるようになっているので、たとえ燃焼
用燃料ライン3’Oからの燃焼ガス分流が増量されたと
しても、タービン・コンプレッサ系の運転状態の変動は
小さく抑えることができる。
In the above description, when the amount of combustion gas to the auxiliary combustor 25 is temporarily increased by adjusting the opening degree of the fuel flow control valve 31, the combustion energy in the auxiliary combustor 25 increases and the operating state of the turbine 22 changes. Generally, the flow rate of the combustion fuel 26 in the auxiliary combustor 25 is set so that the rotational speed of the turbine 22 or the discharge air pressure of the compressor 24 approaches a predetermined reference value. Since this is controlled, even if the amount of combustion gas branched from the combustion fuel line 3'O is increased, fluctuations in the operating state of the turbine-compressor system can be suppressed to a small level.

次に、第2図は本発明による燃料電池発電システムの他
の実施例を示す構成図であり、第1図と同一部分には同
一符号を付して示している。本実施例においては、制御
装@33により燃焼用燃料ライン30に設けられた燃料
流量制御弁31の開度制御による分流ガス流量を調節す
るのみでなく、従来から設けられている補助燃焼器25
の燃焼用燃料26のラインの燃料流量制御弁27の開度
制御も同時に行なうことを特徴としている。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention, and the same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the control device @33 not only adjusts the flow rate of the diverted gas by controlling the opening degree of the fuel flow control valve 31 provided in the combustion fuel line 30, but also controls the flow rate of the diverted gas by controlling the opening of the fuel flow control valve 31 provided in the combustion fuel line 30.
It is characterized in that the opening degree of the fuel flow control valve 27 of the combustion fuel 26 line is also controlled at the same time.

すなわち、電池負荷急減により温度検出器32からの検
出信号が改質反応管2の温度過上昇の傾向を示した場合
、制御装置33ではあらかじめ設定されている規定温度
との比較による偏差に基づいて、燃料流量制御弁31に
対しては弁開度を増加させるべく制御信号を発するとと
もに、燃料流層制御弁27に対しては弁開度を減少させ
るべく制御信号を発する。この場合、各燃料流量制御弁
31および27から補助燃焼器25に供給される燃料ガ
スが燃焼して得られる燃焼エネルギーの合計がほぼ一定
となるような関係を保つように、燃料流量制御弁27の
開度調節を行なうようにする。
That is, when the detection signal from the temperature detector 32 indicates a tendency for the temperature of the reforming reaction tube 2 to rise excessively due to a sudden decrease in the battery load, the control device 33 detects a temperature difference based on a comparison with a preset specified temperature. A control signal is issued to the fuel flow control valve 31 to increase the valve opening, and a control signal is issued to the fuel flow layer control valve 27 to decrease the valve opening. In this case, the fuel flow control valves 31 and 27 are arranged so that the total amount of combustion energy obtained by combustion of the fuel gas supplied to the auxiliary combustor 25 from each of the fuel flow control valves 31 and 27 is approximately constant. Adjust the opening.

このようにすることにより、たとえ燃焼用燃料ライン3
0からの燃焼ガス分流が増量されたとしても、タービン
22を駆動する補助燃焼器25の燃焼エネルギーに急変
が生じないので、前述同様にタービン・コンプレッサ系
の運転状態には全く影響を与えることがない。
By doing this, even if the combustion fuel line 3
Even if the amount of combustion gas branched from zero is increased, there will be no sudden change in the combustion energy of the auxiliary combustor 25 that drives the turbine 22, so as mentioned above, it will not affect the operating state of the turbine-compressor system at all. do not have.

次に、第3図は本発明による燃料電池発電システムの他
の実施例を示す構成図であり、第1図と同一部分には同
一符号を付して示している。本実施例においては、制御
装置33により燃料流量制御弁31による燃焼用燃料ラ
イン30からの分流ガス流量を調節するだけでなく、補
助燃焼器25への燃焼用空気°流量を調節する空気流量
制御弁28の開度制御、および燃料改質装置l!1のバ
ーナ7への燃焼用空気流量を調節する空気流量制御弁3
4の開度制御をも同時に行なうことを特徴としている。
Next, FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention, and the same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the control device 33 not only controls the flow rate of the branched gas from the combustion fuel line 30 by the fuel flow control valve 31, but also controls the air flow rate to adjust the flow rate of combustion air to the auxiliary combustor 25. Opening control of valve 28 and fuel reformer l! Air flow control valve 3 that adjusts the flow rate of combustion air to the burner 7 of No. 1
It is characterized in that it also performs the opening degree control of 4 at the same time.

すなわち、温度検出器32からの検出信号が改質反応管
2の温度過上昇の傾向を示した場合、te制御装置33
ではあらかじめ設定されている規定温度との比較による
偏差に基づいて、燃料流量制御弁31に対しては弁開度
を増加させるべく制御信号を発するとともに、空気流量
制御弁28に対しては弁開度を増加させるべく制御信号
を発し、また空気流量制御弁34に対しては弁開度を減
少させるべく制御信号を発する。この場合、補助燃焼器
25においてもまた燃料改質装置1のバーナ7において
もその空燃比がほぼ一定の値となるように、空気1M制
御弁を通過する燃焼用空気流量を定めるようにする。
That is, when the detection signal from the temperature detector 32 indicates a tendency for the temperature of the reforming reaction tube 2 to rise excessively, the te control device 33
Then, based on the deviation from the preset specified temperature, a control signal is issued to the fuel flow control valve 31 to increase the valve opening, and a control signal is issued to the air flow control valve 28 to increase the valve opening. A control signal is issued to increase the opening degree, and a control signal is issued to the air flow control valve 34 to decrease the valve opening degree. In this case, the flow rate of combustion air passing through the air 1M control valve is determined so that the air-fuel ratio in the auxiliary combustor 25 and in the burner 7 of the fuel reformer 1 is approximately constant.

このようにすることにより、たとえ燃焼用燃料ライン3
oから補助燃焼器25への燃焼ガス分流が増量されたと
°しても、燃焼用空気流量がただちに増量されるので、
不完全燃焼などの不安定な燃焼状態に至るようなことが
ない。また同時に、燃料改質装M1のバーナ7への燃焼
ガス分流が減量されても、空気流量制御弁34を通して
得られる燃焼用空気流量がただちに減量されるので、空
気過多による火炎の吹消しなどの不安定な燃焼状態に至
るようなこともない。
By doing this, even if the combustion fuel line 3
Even if the combustion gas branch flow from o to the auxiliary combustor 25 is increased, the combustion air flow rate is immediately increased.
There is no possibility of unstable combustion conditions such as incomplete combustion. At the same time, even if the combustion gas branch flow to the burner 7 of the fuel reformer M1 is reduced, the combustion air flow rate obtained through the air flow control valve 34 is immediately reduced, so that flame blowout due to excessive air can be avoided. There is no possibility of unstable combustion.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、内部に改質反応触
媒層が設けられた改質反応管の内側に原料ガスおよび水
蒸気の混合ガスを導入し、且つ上記改質反応管の外側に
燃焼ガスおよび燃焼用空気を燃焼室のバーナにより燃焼
し得られた高温加熱ガスを通過させることにより上記混
合ガスを改質ガスに改質する燃料改質装置と、この燃料
改質装置からの改質ガスを燃料として導入すると共にこ
の燃料を酸化剤と電気化学的に反応させて発電を行ない
、且つこの発電に使用した後の燃料を燃料排ガスライン
を介し上記燃料改質装置への燃焼ガスとして排出する燃
料電池と、圧縮空気を得るための空気処理装置と、この
空気処理装置の駆動用高温ガスを供給するための補助燃
焼器とを備えて成る燃料電池発電システムにおいて、上
記燃料電池の燃料排ガスライン゛から分岐して設けられ
燃焼排ガスの一部を上記補助燃焼器へ導入する燃焼用燃
料ラインと、この燃焼用燃料ラインに設けられその燃料
流量を調節するための燃料流量制御弁と、上記燃料改質
装置の改質反応管の濃度を検出する温度検出器と、この
温度検出器にて検出された検出温度とあらかじめ設定さ
れている規定温度とを比較しかつこの比較結果に応じて
上記燃料流量制御弁の開度を制御する制御装置とを備え
るか、または上記燃料電池の燃料排ガスラインから分岐
して設けられ燃焼排ガスの一部を上記補助燃焼器へ導入
する燃焼用燃料ラインと、この燃焼用燃料ラインに設け
られその燃料流量を調節するための第1の燃料流量制御
弁と、上記燃料改質装置の改質反応管の温度を検出する
温度検出器と、この温度検出器にて検出された検出温度
とあらかじめ設定されている規定濃度とを比較し、かつ
この比較結果に応じて上記第1の燃料流量制御弁の開度
を制御すると共に上記補助燃焼器に主燃料を供給するラ
インに設けられた第2の燃料流山制御弁の開度を制御す
る制御装置とを備えるか、若しくは上記燃料電池の燃料
排ガスラインから分岐して設けられ燃焼排ガスの一部を
上記補助燃焼器へ導入する燃焼用燃料ラインと、この燃
焼用燃料ラインに設けられその燃料流量を調節するため
の燃料流量制御弁と、上記燃料改質装置の改質反応管の
温度を検出する温度検出器と、この温度検出器にて検出
された検出温度とあらかじめ設定されている規定温度と
を比較し、かつこの比較結果に応じて上記燃料流量制御
弁の開度をIII mすると共に上記補助燃焼器に燃焼
用空気を供給するためのラインに設けられた第1の空気
流量制御弁または上記燃料改質装置のバーナに燃焼用空
気を供給するためのラインに設けられた第2の空気流量
制御弁のうちの少な(とも一方の開度を制御する制御装
置とを備えて構成するようにしたので、電池負荷の急変
動が発生した場合に伴う燃料改質装置の改質反応管の異
常温度上昇を、電池内の電極電解質の薄層構造に危険を
与えるような電池燃料極圧力の大幅な変動をもたらすこ
となく、しかも燃料改質特性を低下させることなく確実
に防止することが可能な極めて信頼性の高い燃料電池発
電システムが提供できる。
As explained above, according to the present invention, a mixed gas of raw material gas and water vapor is introduced inside a reforming reaction tube in which a reforming reaction catalyst layer is provided, and a combustion gas is introduced outside the reforming reaction tube. A fuel reformer that reforms the above-mentioned mixed gas into reformed gas by burning gas and combustion air with a burner in a combustion chamber and passing the resulting high-temperature heated gas, and reforming from this fuel reformer. Gas is introduced as fuel, and this fuel is electrochemically reacted with an oxidizer to generate electricity, and the fuel used for this electricity generation is discharged as combustion gas to the fuel reformer through the fuel exhaust gas line. In a fuel cell power generation system comprising a fuel cell for generating compressed air, an air treatment device for obtaining compressed air, and an auxiliary combustor for supplying high-temperature gas for driving the air treatment device, the fuel exhaust gas of the fuel cell is a combustion fuel line branched from the combustion line and introducing a part of the combustion exhaust gas into the auxiliary combustor; a fuel flow control valve provided in the combustion fuel line for adjusting the fuel flow rate; A temperature detector detects the concentration in the reforming reaction tube of the fuel reformer, and the detected temperature detected by this temperature detector is compared with a preset specified temperature, and the above-mentioned temperature is determined according to the comparison result. a combustion fuel line that is provided with a control device that controls the opening degree of the fuel flow control valve, or that is branched from the fuel exhaust gas line of the fuel cell and that introduces a part of the combustion exhaust gas to the auxiliary combustor; a first fuel flow control valve provided in the combustion fuel line for adjusting the fuel flow; a temperature detector for detecting the temperature of the reforming reaction tube of the fuel reformer; compares the detected temperature detected by the sensor with a preset specified concentration, and controls the opening degree of the first fuel flow control valve according to the comparison result, and supplies the main fuel to the auxiliary combustor. or a control device that controls the opening degree of a second fuel flow control valve provided in the fuel cell line, or a control device that is provided branching off from the fuel exhaust gas line of the fuel cell and directs a portion of the combustion exhaust gas to the auxiliary combustor. a combustion fuel line introduced into the combustion fuel line, a fuel flow control valve provided in the combustion fuel line for adjusting the fuel flow rate, and a temperature detector for detecting the temperature of the reforming reaction tube of the fuel reformer; The detected temperature detected by this temperature detector is compared with a preset specified temperature, and depending on the comparison result, the opening degree of the fuel flow rate control valve is adjusted to 3 m, and the auxiliary combustor is A first air flow control valve provided in a line for supplying combustion air or a second air flow control valve provided in a line for supplying combustion air to the burner of the fuel reformer. Since the configuration is equipped with a control device that controls the opening degree of one of the two, it is possible to prevent an abnormal temperature rise in the reforming reaction tube of the fuel reformer due to sudden changes in the battery load. , extremely reliable, which can reliably prevent large fluctuations in the cell fuel electrode pressure that would endanger the thin layer structure of the electrode electrolyte within the cell, and without degrading the fuel reforming characteristics. A fuel cell power generation system with high efficiency can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図および
第3図は本発明の他の実施例を示す構成 図、第4図は
従来の燃料電池発電システムを示す構成図である。 1・・・燃料改質装置、2・・・改質反応管、6・・・
燃焼室、7・・・バーナ、10・・・変成器、11・・
・気水分離器、12・・・燃料電池、15・・・リサイ
クルブロワ、20・・・直流端子、21・・・直交変換
装置、22・・・タービン、24・・・コンプレッサ、
25・・・補助燃焼器、27.28.34・・・燃料流
量制御弁、31・・・燃料流量制御弁、32・・・温度
検出器、33・・・制御装置。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing other embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a conventional fuel cell power generation system. be. 1... Fuel reformer, 2... Reforming reaction tube, 6...
Combustion chamber, 7...burner, 10...transformer, 11...
- Steam/water separator, 12... Fuel cell, 15... Recycling blower, 20... DC terminal, 21... Orthogonal conversion device, 22... Turbine, 24... Compressor,
25... Auxiliary combustor, 27.28.34... Fuel flow control valve, 31... Fuel flow control valve, 32... Temperature detector, 33... Control device.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内部に改質反応触媒層が設けられた改質反応管の
内側に原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを導入し、且つ
前記改質反応管の外側に燃焼ガスおよび燃焼用空気を燃
焼室のバーナにより燃焼し得られた高温加熱ガスを通過
させることにより前記混合ガスを改質ガスに改質する燃
料改質装置と、この燃料改質装置からの改質ガスを燃料
として導入すると共にこの燃料を酸化剤と電気化学的に
反応させて発電を行ない、且つこの発電に使用した後の
燃料を燃料排ガスラインを介し前記燃料改質装置への燃
焼ガスとして排出する燃料電池と、圧縮空気を得るため
の空気処理装置と、この空気処理装置の駆動用高温ガス
を供給するための補助燃焼器とを備えて成る燃料電池発
電システムにおいて、前記燃料電池の燃料排ガスライン
から分岐して設けられ燃焼排ガスの一部を前記補助燃焼
器へ導入する燃焼用燃料ラインと、この燃焼用燃料ライ
ンに設けられその燃料流量を調節するための燃料流量制
御弁と、前記燃料改質装置の改質反応管の温度を検出す
る温度検出器と、この温度検出器にて検出された検出温
度とあらかじめ設定されている規定温度とを比較しかつ
この比較結果に応じて前記燃料流量制御弁の開度を制御
する制御装置とを備えるようにしたことを特徴とする燃
料電池発電システム。
(1) A mixed gas of raw material gas and water vapor is introduced into the reforming reaction tube in which a reforming reaction catalyst layer is provided, and combustion gas and combustion air are introduced into the combustion chamber outside of the reforming reaction tube. a fuel reformer for reforming the mixed gas into reformed gas by passing high-temperature heated gas obtained by combustion in a burner; A fuel cell that generates power by electrochemically reacting fuel with an oxidizer and discharges the fuel used for power generation as combustion gas to the fuel reformer through a fuel exhaust gas line, and compressed air. In a fuel cell power generation system, the fuel cell power generation system is equipped with an air treatment device for obtaining high-temperature gas and an auxiliary combustor for supplying high-temperature gas for driving the air treatment device. A combustion fuel line that introduces a portion of exhaust gas to the auxiliary combustor, a fuel flow control valve provided in the combustion fuel line to adjust the fuel flow rate, and a reforming reaction tube of the fuel reformer. A temperature detector detects the temperature of the fuel flow control valve, and the detected temperature detected by the temperature detector is compared with a preset specified temperature, and the opening degree of the fuel flow control valve is controlled according to the comparison result. What is claimed is: 1. A fuel cell power generation system comprising: a control device for controlling
(2)内部に改質反応触媒層が設けられた改質反応管の
内側に原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを導入し、且つ
前記改質反応管の外側に燃焼ガスおよび燃焼用空気を燃
焼室のバーナにより燃焼し得られた高温加熱ガスを通過
させることにより前記混合ガスを改質ガスに改質する燃
料改質装置と、この燃料改質装置からの改質ガスを燃料
として導入すると共にこの燃料を酸化剤と電気化学的に
反応させて発電を行ない、且つこの発電に使用した後の
燃料を燃料排ガスラインを介し前記燃料改質装置への燃
焼ガスとして排出する燃料電池と、圧縮空気を得るため
の空気処理装置と、この空気処理装置の駆動用高温ガス
を供給するための補助燃焼器とを備えて成る燃料電池発
電システムにおいて、前記燃料電池の燃料排ガスライン
から分岐して設けられ燃焼排ガスの一部を前記補助燃焼
器へ導入する燃焼用燃料ラインと、この燃焼用燃料ライ
ンに設けられその燃料流量を調節するための第1の燃料
流量制御弁と、前記燃料改質装置の改質反応管の温度を
検出する温度検出器と、この温度検出器にて検出された
検出温度とあらかじめ設定されている規定温度とを比較
し、かつこの比較結果に応じて前記第1の燃料流量制御
弁の開度を制御すると共に前記補助燃焼器に主燃料を供
給するラインに設けられた第2の燃料流量制御弁の開度
を制御する制御装置とを備えるようにしたことを特徴と
する燃料電池発電システム。
(2) A mixed gas of raw material gas and water vapor is introduced into the inside of a reforming reaction tube in which a reforming reaction catalyst layer is provided, and combustion gas and combustion air are introduced into the combustion chamber outside of the reforming reaction tube. a fuel reformer for reforming the mixed gas into reformed gas by passing high-temperature heated gas obtained by combustion in a burner; A fuel cell that generates power by electrochemically reacting fuel with an oxidizer and discharges the fuel used for power generation as combustion gas to the fuel reformer through a fuel exhaust gas line, and compressed air. In a fuel cell power generation system, the fuel cell power generation system is equipped with an air treatment device for obtaining high-temperature gas and an auxiliary combustor for supplying high-temperature gas for driving the air treatment device. A combustion fuel line for introducing a portion of exhaust gas into the auxiliary combustor, a first fuel flow control valve provided in the combustion fuel line for adjusting the fuel flow rate, and an improvement of the fuel reformer. A temperature detector detects the temperature of the reaction tube, and the detected temperature detected by this temperature detector is compared with a preset specified temperature, and the first fuel flow rate is adjusted according to the comparison result. A control device that controls the opening degree of a control valve and also controls the opening degree of a second fuel flow control valve provided in a line that supplies main fuel to the auxiliary combustor. Fuel cell power generation system.
(3)内部に改質反応触媒層が設けられた改質反応管の
内側に原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを導入し、且つ
前記改質反応管の外側に燃焼ガスおよび燃焼用空気を燃
焼室のバーナにより燃焼し得られた高温加熱ガスを通過
させることにより前記混合ガスを改質ガスに改質する燃
料改質装置と、この燃料改質装置からの改質ガスを燃料
として導入すると共にこの燃料を酸化剤と電気化学的に
反応させて発電を行ない、且つこの発電に使用した後の
燃料を燃料排ガスラインを介し前記燃料改質装置への燃
焼ガスとして排出する燃料電池と、圧縮空気を得るため
の空気処理装置と、この空気処理装置の駆動用高温ガス
を供給するための補助燃焼器とを備えて成る燃料電池発
電システムにおいて、前記燃料電池の燃料排ガスライン
から分岐して設けられ燃焼排ガスの一部を前記補助燃焼
器へ導入する燃焼用燃料ラインと、この燃焼用燃料ライ
ンに設けられその燃料流量を調節するための燃料流量制
御弁と、前記燃料改質装置の改質反応管の温度を検出す
る温度検出器と、この温度検出器にて検出された検出温
度とあらかじめ設定されている規定温度とを比較し、か
つこの比較結果に応じて前記燃料流量制御弁の開度を制
御すると共に前記補助燃焼器に燃焼用空気を供給するた
めのラインに設けられた第1の空気流量制御弁または前
記燃料改質装置のバーナに燃焼用空気を供給するための
ラインに設けられた第2の空気流量制御弁のうちの少な
くとも一方の開度を制御する制御装置とを備えるように
したことを特徴とする燃料電池発電システム。
(3) A mixed gas of raw material gas and water vapor is introduced into the reforming reaction tube in which a reforming reaction catalyst layer is provided, and combustion gas and combustion air are introduced into the combustion chamber outside of the reforming reaction tube. a fuel reformer for reforming the mixed gas into reformed gas by passing high-temperature heated gas obtained by combustion in a burner; A fuel cell that generates power by electrochemically reacting fuel with an oxidizer and discharges the fuel used for power generation as combustion gas to the fuel reformer through a fuel exhaust gas line, and compressed air. In a fuel cell power generation system, the fuel cell power generation system is equipped with an air treatment device for obtaining high-temperature gas and an auxiliary combustor for supplying high-temperature gas for driving the air treatment device. A combustion fuel line that introduces a portion of exhaust gas to the auxiliary combustor, a fuel flow control valve provided in the combustion fuel line to adjust the fuel flow rate, and a reforming reaction tube of the fuel reformer. A temperature detector detects the temperature of A first air flow control valve provided in a line for controlling and supplying combustion air to the auxiliary combustor, or a first air flow control valve provided in a line for supplying combustion air to the burner of the fuel reformer. A fuel cell power generation system comprising: a control device that controls the opening degree of at least one of the second air flow control valves.
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JP (1) JPS61227375A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181270A (en) * 1987-01-22 1988-07-26 Fuji Electric Co Ltd Fuel reforming device for fuel cell system

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