JP2000260450A

JP2000260450A - りん酸型燃料電池発電設備

Info

Publication number: JP2000260450A
Application number: JP11060153A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takeshige; 晋竹重; Kiyoshi Tsuru; 潔都留
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】原燃料由来のアンモニアを効率的に除去し、
アンモニア除去装置のコンパクト化またはアンモニア除
去の信頼性を上げたりん酸型燃料電池発電設備の提供。【解決手段】水蒸気分離器４と、供給されたスチーム
と原燃料とを混合した混合ガスを昇温させる原料予熱器
６と、混合ガスから改質ガスを生成する改質器７と、改
質ガスを変成ガスにするＣＯ変成器８と、変成ガスを燃
料ガスとして発電する燃料電池９とを有し、アンモニア
吸収塔１６と、燃料ガスの温度を下げかつ塔１６により
アンモニア除去された燃料ガスによる熱回収を行う再生
熱交換器１４と、塔１６および再生熱交換器１４に接続
されかつアンモニア吸収塔１６に導入する燃料ガスの温
度を下げる冷却熱交換器１５と、から構成されるアンモ
ニア除去装置をさらに有するりん酸型燃料電池発電設
備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本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６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る。
脱硫器内は上流側に水添脱硫触媒１ｂ、下流側に高温吸
着触媒１ｃが充填されている。２は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
する水蒸気分離器で、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燃料予熱
器、８は改質器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、９はＣＯ変成器を出た改質ガス中
の水素と空気中の酸素を反応させて発電する燃料電池
で、９ａは改質ガスを供給する燃料極、９ｂは空気を供
給する空気極、９ｃは発電時の発熱を逃がす冷却器であ
る。１０は、ＣＯ変成器６を出た改質ガスの一部を脱硫
器１の上流にリサイクルするための水添用リサイクルガ
スラインである。１１は、このリサイクル回路を開閉す
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原燃料を吸引し、スチームと混合
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である。１
３は改質器の昇温のために使用する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
吸着型の高温吸着触媒１ｃの２種類の触媒から構成され
ている。水添脱硫触媒で有機硫黄分を水素と反応させ、
硫化水素に変換する。高温吸着触媒は、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で除去する。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により吸収さ
れ、スチームと混合されて、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。
改質器７で改質反応により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で改質ガス中の一酸化炭
素が水素に変化された後、改質ガスは燃料電池の燃料極
９ａに供給され、ここで空気極に供給された空気中の酸
素と反応して発電が起こる。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、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。原燃料に汚泥消化ガスなどを用いる場合、
原燃料中には窒素やアンモニアが含まれていることが多
い。原燃料中に含まれる窒素は、下記式に示すように改
質器７で生成した水素と反応し、アンモニアを生成す
る。原燃料ガス中に含まれる窒素濃度数％に対して、ア
ンモニア生成濃度は数十ｐｐｍである。Ｎ₂＋３Ｈ₂→２ＮＨ₃ アンモニアが燃料電池に供給されると、燃料極９ａおよ
び空気極９ｂに存在する電解質であるりん酸と反応して
りん酸アンモニウムを生成する。このりん酸アンモニウ
ムの生成に電解質であるりん酸が消費されるために、燃
料電池９中のりん酸が不足することとなり、燃料電池９
の電圧低下が生じる。従って、起動、停止、連続運転中
に安定してアンモニアを除去するアンモニア除去の機能
を持った装置を追設する必要がある。燃料ガス中のアン
モニア除去方法として、噴霧式吸収装置（シャワー方
式）などの従来例があるが、吸収液（酸性洗浄液、水な
ど）がアンモニアに汚染され、汚染された吸収液を連続
的に処理することが困難であった。

【０００４】

【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
な問題点があった。 (１) 天然ガスや都市ガスからなる原燃料には、窒素や
アンモニアが含まれていないが、常時数％の窒素と数十
ｐｐｍのアンモニアを含む汚泥消化ガスなどを原燃料と
した場合はアンモニアによる電池の一次被毒により、電
池の特性が低下してしまう。 (２) アンモニアの除去のために従来の噴霧式吸収装置
を用いると、汚染された吸収液を連続的に処理すること
が困難であった。

【０００５】本発明は前記のような問題点を解決するた
めになされたもので、原燃料に含まれる窒素により改質
器で生成したアンモニアを効率的に除去し、アンモニア
除去装置のコンパクト化またはアンモニア除去の信頼性
を上げることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、スチ
ームを供給する水蒸気分離器と、前記水蒸気分離器から
供給されたスチームと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、前記原料予熱器
で昇温した前記混合ガスを加熱して前記改質ガスを生成
する改質器と、前記改質ガスを変成ガスに変成するＣＯ
変成器と、前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、昇温した前記冷却媒体
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、前記燃料ガス
中に含まれているアンモニアを除去するために前記燃料
電池上流にアンモニア除去装置を備え、前記アンモニア
除去装置が、アンモニア吸収塔と、前記燃料ガスの温度
を下げると共に前記アンモニア吸収塔によりアンモニア
除去された燃料ガスによる熱回収を行う再生熱交換器
と、前記アンモニア吸収塔および再生熱交換器に接続さ
れると共に前記アンモニア吸収塔に導入する燃料ガスの
温度を下げる冷却熱交換器と、から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である。

【０００７】請求項２の発明は、アンモニア除去装置
が、冷却熱交換器に用いる冷却媒体流量を調節するため
の調整弁をさらに備えてなることを特徴とする請求項１
に記載のりん酸型燃料電池発電設備である。

【０００８】請求項３の発明は、スチームを供給する水
蒸気分離器と、この水蒸気分離器から供給されたスチー
ムと原燃料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した前記混合
ガスを加熱して前記改質ガスを生成する改質器と、前記
改質ガスを変成ガスに変成するＣＯ変成器と、前記変成
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、昇温した前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、前記燃料ガス中に含まれているア
ンモニアを除去するために燃料電池上流にアンモニア除
去装置を備え、前記アンモニア除去装置が、アンモニア
吸収塔と、前記燃料ガスの温度を下げると共に前記アン
モニア吸収塔によりアンモニア除去された燃料ガスによ
る熱回収を行う再生熱交換器と、前記再生熱交換器に接
続されると共に前記燃料ガスの温度を飽和蒸気温度以下
まで下げる凝縮冷却熱交換器と、前記アンモニア吸収塔
に接続されると共に前記アンモニア吸収塔内で燃料ガス
が凝縮することを防ぐ再加熱熱交換器と、から構成され
ていることを特徴とするりん酸型燃料電池発電設備であ
る。

【０００９】請求項４の発明は、アンモニア除去装置
が、再加熱熱交換器に用いる加熱媒体流量を調節するた
めの調整弁をさらに備えてなることを特徴とする請求項
３に記載のりん酸型燃料電池発電設備である。

【００１０】請求項５の発明は、アンモニア吸収塔に加
温ヒータが備えられている請求項１に記載のりん酸型燃
料電池発電設備である。

【００１１】請求項１におけるりん酸型燃料電池発電設
備では、アンモニアが含まれている２００℃程度の燃料
ガスは再生熱交換器、冷却熱交換器によりアンモニア吸
着触媒の使用可能な温度（最高温度１００℃程度）かつ
アンモニア吸収塔で燃料ガスが凝縮しない温度範囲まで
降温する。燃料ガス中に含まれているアンモニアは、ア
ンモニア吸収塔においてアンモニア吸着触媒により１ｐ
ｐｍ以下まで除去される。アンモニア吸着触媒でアンモ
ニアが除去された燃料ガスは再生熱交換器により昇温さ
れて燃料電池に供給される。

【００１２】請求項２におけるりん酸型燃料電池発電設
備では、アンモニアが含まれている２００℃程度の燃料
ガスは再生熱交換器、冷却熱交換器によりアンモニア吸
着触媒の使用可能な温度（最高温度１００℃程度）かつ
アンモニア吸収塔で燃料ガスが凝縮しない温度範囲まで
降温する。冷却熱交換器の冷却媒体系内に設けられた調
整弁を用いて冷却媒体流量を調整することで、冷却熱交
換器出口の燃料ガス温度を制御する。また燃料ガス流量
が変動する場合でも、冷却媒体の昇温温度を制御でき
る。燃料ガス中に含まれているアンモニアは、アンモニ
ア吸収塔においてアンモニア吸着触媒により１ｐｐｍ以
下まで除去される。アンモニア吸着触媒でアンモニアが
除去された燃料ガスは再生熱交換器により昇温されて燃
料電池に供給される。

【００１３】請求項３におけるりん酸型燃料電池発電設
備では、アンモニアが含まれている２００℃程度の燃料
ガスは再生熱交換器、冷却熱交換器によりアンモニア吸
着触媒の使用可能な温度（最高温度１００℃程度）以下
に降温する。同時に、冷却熱交換器により、燃料ガスを
凝縮させ、燃料ガス中の水蒸気分を減少させる。水蒸気
分が減少した燃料ガスは、再加熱熱交換器により、アン
モニア吸収触媒の使用可能な温度（最高温度１００℃程
度）まで昇温する。燃料ガス中に含まれているアンモニ
アは、アンモニア吸収塔においてアンモニア吸着触媒に
より１ｐｐｍ以下まで除去される。アンモニア吸着触媒
でアンモニアが除去された燃料ガスは再生熱交換器によ
り昇温されて燃料電池に供給される。

【００１４】請求項４におけるりん酸型燃料電池発電設
備では、アンモニアが含まれている２００℃程度の燃料
ガスは再生熱交換器、冷却熱交換器によりアンモニア吸
着触媒の使用可能な温度（最高温度１００℃程度）以下
に降温する。同時に、冷却熱交換器により、燃料ガスを
凝縮させ、燃料ガス中の水蒸気分を減少させる。水蒸気
分が減少した燃料ガスは、再加熱熱交換器により、アン
モニア吸収触媒の使用可能な温度（最高温度１００℃程
度）まで昇温する。再加熱熱交換器の加熱媒体系内に設
けられた調節弁を用いて加熱媒体流量を調整すること
で、再加熱熱交換器出口の燃料ガス温度を制御する。燃
料ガス中に含まれているアンモニアは、アンモニア吸収
塔においてアンモニア吸着触媒により１ｐｐｍ以下まで
除去される。アンモニア吸着触媒でアンモニアが除去さ
れた燃料ガスは再生熱交換器により昇温されて燃料電池
に供給される。

【００１５】請求項５におけるりん酸型燃料電池発電設
備では、アンモニアが含まれている２００℃程度の燃料
ガスは再生熱交換器、冷却熱交換器によりアンモニア吸
着触媒の使用可能な温度（最高温度１００℃程度）まで
降温する。燃料ガスの凝縮を防止するために、アンモニ
ア吸収塔には加温ヒータを設置している。燃料ガス中に
含まれているアンモニアは、アンモニア吸収塔において
アンモニア吸着触媒により１ｐｐｍ以下まで除去され
る。アンモニア吸着触媒でアンモニアが除去された燃料
ガスは再生熱交換器により昇温されて燃料電池に供給さ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１のりん酸
型燃料電池発電設備を示す構成図である。図において１
〜１３は、図６に示した従来のりん酸型燃料電池と同一
または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。１６はアンモニア吸収塔であり、アンモニア吸収塔
にはアンモニア等の塩基性ガスを吸収する特殊活性炭な
どのアンモニア吸着触媒が充填されている。一般にはこ
の触媒の使用条件は、触媒温度１００℃程度以下であ
り、また触媒層での水分の凝縮は避けることが必要であ
り、触媒温度が低い方が吸着特性は良いとされている。
１５は燃料ガスの温度を下げるための冷却熱交換器であ
る。１４は燃料ガスの温度を下げると共に、アンモニア
除去された燃料ガスによる熱回収を行う再生熱交換器で
ある。１７は冷却熱交換器に使用する冷却水ラインであ
る。２０は冷却水により回収された熱を利用する低位排
熱回収設備である。

【００１７】次に実施の形態１の動作について説明す
る。汚泥消化ガスのように窒素、アンモニアを含んだ原
燃料を供給し、改質器７でアンモニアがｐｐｍオーダで
生成した場合においても、アンモニアを含んだ２００℃
程度の燃料ガスはＣＯ変成器８を出て、まず再生熱交換
器１４によって１００℃程度まで降温される。１００℃
程度まで降温された燃料ガスは、冷却熱交換器１５に導
入され、冷却水などの冷却媒体により、アンモニア吸着
触媒の使用可能な温度までさらに降温する。燃料ガスに
は３％程度の水蒸気が含まれていて飽和蒸気温度は７１
℃程度なので、アンモニア吸収塔１６内で凝縮させない
ことも考慮すると、アンモニア吸収塔には７５〜１００
℃程度の燃料ガスが供給させるようにする。アンモニア
吸収塔１６に供給された燃料ガスはアンモニアを１ｐｐ
ｍ以下まで除去する。アンモニアを除去した燃料ガスは
再生熱交換器１４により昇温され、電池燃料極９ａに供
給する。再生熱交換器１４により熱回収をおこなった燃
料ガスを電池燃料極９ａに供給するので、電池冷却器９
ｃによる高位排熱回収量の大幅な低下はなくなる。さら
に、冷却熱交換器１５に導入する冷却水を低位排熱回収
設備２０で熱回収すれば、排熱回収量は保持できる。

【００１８】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２の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１〜１７、２０は、図１に示した実施の形態
１のりん酸型燃料電池発電設備と同一または相当部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。１８は冷却水
流量調節弁であり、冷却熱交換器１５の冷却水媒体ライ
ン１７に設置されている。１９はアンモニア吸収塔入口
温度センサであり、アンモニア吸収塔１６の入口に設置
されている。

【００１９】次に実施の形態２の動作について説明す
る。汚泥消化ガスのように窒素、アンモニアを含んだ原
燃料を供給し、改質器７でアンモニアがｐｐｍオーダで
生成した場合においても、再生熱交換器１４、冷却熱交
換器１５、アンモニア吸収塔１６を用いることで、排熱
回収量の大幅な低下なくアンモニアを除去した燃料ガス
を電池燃料極９ａに供給することが可能なのは実施の形
態１と同じである。本実施の形態の場合、アンモニア吸
収塔入口温度センサ１９を設けることにより、アンモニ
ア吸収塔入口の燃料ガス温度を監視し、冷却水流量調整
弁１８を制御することで、プラントの起動・停止・負荷
変動などのプラントが安定していない状態でも、アンモ
ニア吸収塔に供給される燃料ガス温度をアンモニア吸着
触媒の使用条件の温度範囲になるようにすることができ
る。これはアンモニア吸着触媒の劣化、および一時的に
アンモニアがアンモニア吸収塔の下流へ漏れることを防
止できる。また、冷却水流量調節弁１８の調整により、
冷却水の昇温温度を低位排熱回収設備で利用し易い５０
〜６０℃に制御することができる。

【００２０】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３の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１〜１７、２０は、図１に示した実施の形態
１の設備と同一または相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。２２は凝縮冷却熱交換器であり、燃
料ガスの温度を飽和蒸気温度以下まで降温すると共に、
燃料ガス中の水蒸気分を低下させる。２３は再加熱熱交
換器であり、アンモニア吸収塔内で燃料ガスが凝縮する
のを防止するために、再度昇温するために設置されてい
る。２４は再加熱熱交換器の加熱スチームラインであ
る。

【００２１】次に実施の形態３の動作について説明す
る。汚泥消化ガスのように窒素、アンモニアを含んだ原
燃料を供給し、改質器７でアンモニアがｐｐｍオーダで
生成した場合においても、再生熱交換器１４、アンモニ
ア吸収塔１６を用いることで、排熱回収量の大幅な低下
なくアンモニアを除去した燃料ガスを電池燃料極９ａに
供給することが可能なのは実施の形態１と同じである。
本実施の形態の場合、凝縮冷却熱交換器２２を設けるこ
とにより、燃料ガスの飽和蒸気温度７０℃）以下に燃料
ガスを冷却し、燃料ガス中に含まれる蒸気分を低減す
る。次に蒸気分が低減された燃料ガスを再加熱熱交換器
２３に供給し昇温することで、アンモニア吸収塔１６内
での凝縮が防止できる。再加熱熱交換器の加熱媒体は電
池冷却水または高位排熱回収に用いる余剰スチームなど
を利用する。本実施の形態の場合、燃料ガスの飽和蒸気
温度を低減し、アンモニア吸収塔１６内での凝縮温度を
下げることができるので、温度の低い燃料ガスをアンモ
ニア吸収塔１６に供給でき、アンモニア吸着触媒の吸着
特性が向上する。従って、触媒量の低減、コンパクト性
に優れている。

【００２２】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４を示すりん酸型燃料電池発電設備を説明するための
構成図である。図において１〜１４、１６、１７、２
０、２２、２３、２４は、図３に示した実施の形態３の
設備と同一または相当部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。２５は加熱スチーム流量調節弁であり、
再加熱熱交換器２３の加熱スチームライン２４に設置さ
れている。１９はアンモニア吸収塔入口温度センサであ
り、アンモニア吸収塔１６の入口に設置されている。

【００２３】次に実施の形態４の動作について説明す
る。汚泥消化ガスのように窒素、アンモニアを含んだ原
燃料を供給し、改質器７でアンモニアがｐｐｍオーダで
生成した場合においても、再生熱交換器１４、凝縮冷却
熱交換器２２、アンモニア吸収塔１６、再加熱熱交換器
２３を用いることで、排熱回収量の大幅な低下なくアン
モニアを除去した燃料ガスを電池燃料極９ａに供給する
ことが可能であり、さらにアンモニア吸収塔をコンパク
ト化できるのは実施の形態３と同じである。本実施の形
態の場合、アンモニア吸収塔入口温度センサ１９を設け
ることにより、アンモニア吸収塔入口の燃料ガス温度を
監視し、加熱スチーム流量調整弁２５を制御すること
で、プラントの起動・停止・負荷変動などのプラントが
安定していない状態でも、アンモニア吸収塔に供給され
る燃料ガス温度をアンモニア吸着触媒の使用条件の温度
範囲になるようにすることができる。特に部分負荷時で
アンモニア吸収塔に供給される燃料ガス温度が上昇する
ことを防止できる。これはアンモニア吸着触媒の劣化、
および一時的にアンモニアがアンモニア吸収塔の下流へ
漏れることを防止できる。

【００２４】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５の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１〜１７、２０は、図１に示した実施の形態
１の設備と同一または相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。２１はアンモニア吸収塔加温ヒータ
であり、アンモニア吸収塔内での燃料ガスの凝縮を防止
するために設置されている。

【００２５】次に実施の形態５の動作について説明す
る。汚泥消化ガスのように窒素、アンモニアを含んだ原
燃料を供給し、改質器７でアンモニアがｐｐｍオーダで
生成した場合においても、再生熱交換器１４、冷却熱交
換器１５、アンモニア吸収塔１６を用いることで、排熱
回収量の大幅な低下なくアンモニアを除去した燃料ガス
を電池燃料極９ａに供給することが可能なのは実施の形
態１と同じである。本実施の形態の場合、アンモニア吸
収塔加温ヒータ２１を設けることにより、飽和状態また
は飽和状態に近い燃料ガスがアンモニア吸収塔１６に供
給されても、アンモニア吸収塔１６内での燃料ガスの凝
縮は防止でき、アンモニア吸着触媒の特性を維持するこ
とが可能である。さらに、実施の形態２の調節弁の制御
に比べて、本実施の形態のヒータの制御の方が容易であ
り、機器のコストも低減できる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明のりん酸型燃料電池発電
設備によれば、スチームを供給する水蒸気分離器と、前
記水蒸気分離器から供給されたスチームと原燃料とを混
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、前記原料予熱器で昇温した前記混合ガスを加熱して
前記改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスを変成
ガスに変成するＣＯ変成器と、前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
温した前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、前記燃料ガス中に含まれているアンモニアを除去
するために前記燃料電池上流にアンモニア除去装置を備
え、前記アンモニア除去装置が、アンモニア吸収塔と、
前記燃料ガスの温度を下げると共に前記アンモニア吸収
塔によりアンモニア除去された燃料ガスによる熱回収を
行う再生熱交換器と、前記アンモニア吸収塔および再生
熱交換器に接続されると共に前記アンモニア吸収塔に導
入する燃料ガスの温度を下げる冷却熱交換器と、から構
成されていることを特徴としているので、原燃料に含ま
れる窒素により改質器で生成したアンモニアを効率的に
除去し、アンモニア除去装置のコンパクト化またはアン
モニア除去の信頼性の向上が達成できる。とくに再生熱
交換器を設置することで、再昇温した燃料ガスを燃料電
池に供給できるので、電池冷却器で回収する高位排熱回
収量を維持できる。また従来のアンモニア除去のための
噴霧式吸収装置を用いたときのような、汚染された吸収
液を連続的に処理することの困難性も解決される。

【００２７】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、冷却熱交換器出口の燃料ガス温度によ
り冷却媒体流量を調節するので、起動・停止・負荷変動
時でも、アンモニア吸収塔に供給する燃料ガス温度をア
ンモニア吸着触媒の使用可能な範囲に制御することがで
き、信頼性を向上することができる。

【００２８】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、凝縮冷却熱交換器と再加熱熱交換器を
設けることで、より温度の低い燃料ガスをアンモニア吸
収塔に供給することができ、アンモニア吸収触媒の吸着
特性を向上させることができ、触媒量を少量にすること
ができ、触媒コストの低減が達成される。

【００２９】請求項４の発明によれば、請求項３の発明
の効果に加えて、再加熱熱交換器出口の燃料ガス温度に
より加熱媒体流量を調節するので、起動・停止・負荷変
動時でも、アンモニア吸収塔に供給する燃料ガス温度を
アンモニア吸着触媒の使用可能な範囲でより低い温度に
制御することができ、信頼性を向上することができる。

【００３０】請求項５の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、アンモニア吸収塔に加温ヒータを設け
ることにより、アンモニア吸収塔内の燃料ガスの凝縮を
防止することができ、信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１のりん酸型燃料電池発電設備を説
明するための構成図である。

【図２】実施の形態２のりん酸型燃料電池発電設備を説
明するための構成図である。

【図３】実施の形態３のりん酸型燃料電池発電設備を説
明するための構成図である。

【図４】実施の形態４のりん酸型燃料電池発電設備を説
明するための構成図である。

【図５】実施の形態５のりん酸型燃料電池発電設備を説
明するための構成図である。

【図６】従来のりん酸型燃料電池発電設備を説明するた
めの構成図である。

【符号の説明】

１脱硫器、２原燃料予熱器、４水蒸気分離器、５
スチームエゼクタ、６原料予熱器、７改質器、８
ＣＯ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、１１遮断弁、１４再生熱交換器、１５冷却
熱交換器、１６アンモニア吸収塔、１７冷却熱交換
器の冷却水ライン、１８冷却水流量調節弁、１９ア
ンモニア吸収塔入口温度センサ、２０低位排熱回収設
備、２１アンモニア吸収塔加温用ヒータ、２２凝縮
冷却熱交換器、２３再加熱熱交換器、２４再加熱熱
交換器の加熱スチームライン、２５加熱スチーム流量
調節弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スチームを供給する水蒸気分離器と、前
記水蒸気分離器から供給されたスチームと原燃料とを混
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、前記原料予熱器で昇温した前記混合ガスを加熱して
前記改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスを変成
ガスに変成するＣＯ変成器と、前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
温した前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、前記燃料ガス中に含まれているアンモニアを除去するた
めに前記燃料電池上流にアンモニア除去装置を備え、前
記アンモニア除去装置が、アンモニア吸収塔と、前記燃
料ガスの温度を下げると共に前記アンモニア吸収塔によ
りアンモニア除去された燃料ガスによる熱回収を行う再
生熱交換器と、前記アンモニア吸収塔および再生熱交換
器に接続されると共に前記アンモニア吸収塔に導入する
燃料ガスの温度を下げる冷却熱交換器と、から構成され
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】アンモニア除去装置が、冷却熱交換器に
用いる冷却媒体流量を調節するための調整弁をさらに備
えてなることを特徴とする請求項１に記載のりん酸型燃
料電池発電設備。
【請求項３】スチー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ームと原燃料を混合
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した前記混合ガスを加熱して
前記改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスを変成
ガスに変成するＣＯ変成器と、前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
温した前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、前記燃料ガス中に含まれているアンモニアを除去するた
めに燃料電池上流にアンモニア除去装置を備え、前記ア
ンモニア除去装置が、アンモニア吸収塔と、前記燃料ガ
スの温度を下げると共に前記アンモニア吸収塔によりア
ンモニア除去された燃料ガスによる熱回収を行う再生熱
交換器と、前記再生熱交換器に接続されると共に前記燃
料ガスの温度を飽和蒸気温度以下まで下げる凝縮冷却熱
交換器と、前記アンモニア吸収塔に接続されると共に前
記アンモニア吸収塔内で燃料ガスが凝縮することを防ぐ
再加熱熱交換器と、から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】アンモニア除去装置が、再加熱熱交換器
に用いる加熱媒体流量を調節するための調整弁をさらに
備えてなることを特徴とする請求項３に記載のりん酸型
燃料電池発電設備。
【請求項５】アンモニア吸収塔に加温ヒータが備えら
れている請求項１に記載のりん酸型燃料電池発電設備。