JPH0434861A - Lng冷熱を利用したco↓2分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 - Google Patents
Lng冷熱を利用したco↓2分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のう
ち、溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置に関するもので、
特にLNG冷熱を利用した00分【g置を有する溶融炭
酸塩型燃料電池発電装置に関するものである。
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のう
ち、溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置に関するもので、
特にLNG冷熱を利用した00分【g置を有する溶融炭
酸塩型燃料電池発電装置に関するものである。
[従来の技術]
現在までに提案されている溶融炭酸塩型燃料電池は、電
解質としての溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてな
る電解質板(タイル)を、カソード(酸素極)とアノー
ド(燃料極)の両電極で両面から挟み、カソード側に酸
化ガスを供給すると共にアノード側に燃料ガスを供給す
ることによりカソードとアノードとの間で発生する電位
差により発電が行われるようにしたものを1セルとし、
各セルをセパレータを介し多層に積層してスタックとす
るようにしてある。
解質としての溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてな
る電解質板(タイル)を、カソード(酸素極)とアノー
ド(燃料極)の両電極で両面から挟み、カソード側に酸
化ガスを供給すると共にアノード側に燃料ガスを供給す
ることによりカソードとアノードとの間で発生する電位
差により発電が行われるようにしたものを1セルとし、
各セルをセパレータを介し多層に積層してスタックとす
るようにしてある。
かかる構成の溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電装置に
おいて、燃料ガスに天然ガスを用いる場合の従来一般的
なシステム系統構成とじては、第4図に示す如きものが
ある。すなわち、電解質板101を両側からカソード1
02とアノード103とで挟んでなる燃料電池100の
カソード102には酸化ガスを供給するため、空気Aを
圧縮機104で圧縮させた後、冷却器105で冷却し、
更に圧縮機106で圧縮して空気予熱器107で予熱し
、空気供給ライン108によりカソード102に供給す
ると共に、一部を改質器110に分岐ライン109によ
り供給し、カソード102から排出されたカソードガス
CGはカソードガス出ロライン111を経てタービン1
12に導き、更に、上記空気予熱器107を通して排出
されるようにしである。一方、燃料電池100のアノー
ド103から排出されたアノードガスAGにはH2Oと
COが含まれているため、このアノードガス中の水分を
一旦ガスと分離した後に、分離した水H20を系統内に
入れるという手法を採ることが常識化されている。その
ために、燃料電池のアノード103から排出されたアノ
ードガスAGは、冷却されたガスとの熱交換器113を
通した後、天然ガスNGと熱交換させる予熱器114、
蒸発器115を経て冷却器116に導き、ここで凝縮さ
せて気液分離機117にてガスと水とに分離し、CO2
を含むガスはプロ9118にて上記熱交換器113への
ライン119を通して改質器110の燃焼室側へ導くよ
うにすると共に、水H20はポンプ120で加圧されて
給水加熱器121へ送られ、ここで加熱されて蒸気とし
てライン122より蒸発器115を経て改質器110の
入口側に供給されて天然ガスNGと混ぜられるようにし
てあり、改質器110で製造された燃料ガスは配管12
3により燃料電池100のアノード103に、又、改質
器110の燃焼室から排出された炭酸ガスを含むガスは
うイン124より上記ライン108の空気とともに燃料
電池100のカソード102にそれぞれ供給されるよう
にしである。125は脱硫器である。
おいて、燃料ガスに天然ガスを用いる場合の従来一般的
なシステム系統構成とじては、第4図に示す如きものが
ある。すなわち、電解質板101を両側からカソード1
02とアノード103とで挟んでなる燃料電池100の
カソード102には酸化ガスを供給するため、空気Aを
圧縮機104で圧縮させた後、冷却器105で冷却し、
更に圧縮機106で圧縮して空気予熱器107で予熱し
、空気供給ライン108によりカソード102に供給す
ると共に、一部を改質器110に分岐ライン109によ
り供給し、カソード102から排出されたカソードガス
CGはカソードガス出ロライン111を経てタービン1
12に導き、更に、上記空気予熱器107を通して排出
されるようにしである。一方、燃料電池100のアノー
ド103から排出されたアノードガスAGにはH2Oと
COが含まれているため、このアノードガス中の水分を
一旦ガスと分離した後に、分離した水H20を系統内に
入れるという手法を採ることが常識化されている。その
ために、燃料電池のアノード103から排出されたアノ
ードガスAGは、冷却されたガスとの熱交換器113を
通した後、天然ガスNGと熱交換させる予熱器114、
蒸発器115を経て冷却器116に導き、ここで凝縮さ
せて気液分離機117にてガスと水とに分離し、CO2
を含むガスはプロ9118にて上記熱交換器113への
ライン119を通して改質器110の燃焼室側へ導くよ
うにすると共に、水H20はポンプ120で加圧されて
給水加熱器121へ送られ、ここで加熱されて蒸気とし
てライン122より蒸発器115を経て改質器110の
入口側に供給されて天然ガスNGと混ぜられるようにし
てあり、改質器110で製造された燃料ガスは配管12
3により燃料電池100のアノード103に、又、改質
器110の燃焼室から排出された炭酸ガスを含むガスは
うイン124より上記ライン108の空気とともに燃料
電池100のカソード102にそれぞれ供給されるよう
にしである。125は脱硫器である。
[発明が解決しようとする課題]
ところが、上記従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置で
は、アノード103から排出されたアノードガスAG中
の水H20を気液分離機117で分離した後に、GO,
を含むガスを改質器110の燃焼室で燃焼させてカソー
ド102に供給するようにしてあるものであって、上記
CO2をガスより分離して回収するようなこと等は考慮
されていない。そのため、従来の溶融炭酸塩型燃料電池
発電装置は、大気中へ絞出されるCO2の回収を図るも
のとして使用されていない。
は、アノード103から排出されたアノードガスAG中
の水H20を気液分離機117で分離した後に、GO,
を含むガスを改質器110の燃焼室で燃焼させてカソー
ド102に供給するようにしてあるものであって、上記
CO2をガスより分離して回収するようなこと等は考慮
されていない。そのため、従来の溶融炭酸塩型燃料電池
発電装置は、大気中へ絞出されるCO2の回収を図るも
のとして使用されていない。
そこで、本発明は、燃料電池のアノードから排出された
アノードガス中の水分を分離除去した後に、LNGの冷
熱を利用してガス中のCO2をガスより分離して、CO
を回収したり、あるいは回収したCO2を燃料電池のカ
ソードに供給できるようにした溶融炭酸塩型燃料電池発
電装置を提供しようとするものである。
アノードガス中の水分を分離除去した後に、LNGの冷
熱を利用してガス中のCO2をガスより分離して、CO
を回収したり、あるいは回収したCO2を燃料電池のカ
ソードに供給できるようにした溶融炭酸塩型燃料電池発
電装置を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段]
本発明は、上記課題を解決するために、溶融炭酸塩をし
み込ませた電解質板をカソードとアノードの両電極で挟
んでなるものを1セルとする溶融炭酸塩型燃料電池のカ
ソードに酸化ガスを供給すると共にアノードに改質原料
ガスを改質して供給するようにしてカソード側とアノー
ド側での電池反応で発電するようにしてある溶融炭酸塩
型燃料電池発電システムに、LNGの冷熱を利用してガ
ス中のCO2を液化分離し且つ液化CO2をそのまま回
収するようにしてあるCO2分離装置を備え、且つ上記
アノードからCO2の濃縮したガスをCO2分離装置に
導入する導入ラインを設けた構成とする。上記CO2分
離装置には、液化CO2を高温流体と熱交換させてガス
化した後回収する機構を備えた構成とすることができる
。更に、上記Cα分離装置で回収されたCOを空気と混
合してカソードに供給するようにすると共に、COを回
収した後、残ったガスを、CO2分離装置より改質器で
燃焼させた後にカソードに供給するようkしたり、直接
アノードに供給したりする構成としてもよい。
み込ませた電解質板をカソードとアノードの両電極で挟
んでなるものを1セルとする溶融炭酸塩型燃料電池のカ
ソードに酸化ガスを供給すると共にアノードに改質原料
ガスを改質して供給するようにしてカソード側とアノー
ド側での電池反応で発電するようにしてある溶融炭酸塩
型燃料電池発電システムに、LNGの冷熱を利用してガ
ス中のCO2を液化分離し且つ液化CO2をそのまま回
収するようにしてあるCO2分離装置を備え、且つ上記
アノードからCO2の濃縮したガスをCO2分離装置に
導入する導入ラインを設けた構成とする。上記CO2分
離装置には、液化CO2を高温流体と熱交換させてガス
化した後回収する機構を備えた構成とすることができる
。更に、上記Cα分離装置で回収されたCOを空気と混
合してカソードに供給するようにすると共に、COを回
収した後、残ったガスを、CO2分離装置より改質器で
燃焼させた後にカソードに供給するようkしたり、直接
アノードに供給したりする構成としてもよい。
[作 用]
COを含む酸化ガスを溶融炭酸塩型燃料電池のカソード
に供給し、アノードに燃料ガスを供給すると、カソード
側とアノード側で電池反応が行われて発電が行われると
共に、カソードに供給された酸化ガス中のCO2は炭酸
イオンとしてアノード側へ運ばれ、CO2は濃縮されて
アノードから排出される。このCO2が濃縮されたガス
は、CO2分離装置へ導かれ、LNGの冷熱を利用して
CO2を分離した後、CO2は液体のまま回収して処理
するようにする。液化CO2をそのまま回収するように
すると、CO2の液化に要するLNGIを多くできて、
ガス化される天然ガスNGの最も多くなることから、天
然ガスを多く使いたい場合に好適となる。又、CO2を
液化分離した後、液化CO2をガス化しガスの状態で回
収することもできる。COの回収はC02I!度を高め
てから行われることから、CO2分離に必要な動力が少
なくてすむ。又、CO2の液化分離にLNGの冷熱を有
効利用していることからエネルギー効率がよい。CO2
分離装置でガス化された天然ガスは、溶融炭酸塩型燃料
電池へ導かれ、改質されて燃料ガスとしてアノードへ供
給される。更に、Cα分離装置で回収したCO2のガス
を上記カソードに供給し且つCO2分離装置で残ったガ
スを上記アノードに供給するようにすると、発電効率の
向上が図れる。
に供給し、アノードに燃料ガスを供給すると、カソード
側とアノード側で電池反応が行われて発電が行われると
共に、カソードに供給された酸化ガス中のCO2は炭酸
イオンとしてアノード側へ運ばれ、CO2は濃縮されて
アノードから排出される。このCO2が濃縮されたガス
は、CO2分離装置へ導かれ、LNGの冷熱を利用して
CO2を分離した後、CO2は液体のまま回収して処理
するようにする。液化CO2をそのまま回収するように
すると、CO2の液化に要するLNGIを多くできて、
ガス化される天然ガスNGの最も多くなることから、天
然ガスを多く使いたい場合に好適となる。又、CO2を
液化分離した後、液化CO2をガス化しガスの状態で回
収することもできる。COの回収はC02I!度を高め
てから行われることから、CO2分離に必要な動力が少
なくてすむ。又、CO2の液化分離にLNGの冷熱を有
効利用していることからエネルギー効率がよい。CO2
分離装置でガス化された天然ガスは、溶融炭酸塩型燃料
電池へ導かれ、改質されて燃料ガスとしてアノードへ供
給される。更に、Cα分離装置で回収したCO2のガス
を上記カソードに供給し且つCO2分離装置で残ったガ
スを上記アノードに供給するようにすると、発電効率の
向上が図れる。
[実 施 例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の基本的な構成例を示すもの
で、天然ガス火力発電所5から排出されたCO2を含む
処理ガス8を新鮮空気Aとともに溶融炭酸塩型燃料電池
1のカソードに供給するようにし、且つ改質原料ガスと
しての天然ガスを改質してアノードに供給するようにし
てある溶融炭酸塩型燃料電池発電システム■に、LNG
の冷熱を利用してCOを液化分離した後、液化CO2を
回収するようにしてあるCO2分離装置■を備えた構成
としである。
で、天然ガス火力発電所5から排出されたCO2を含む
処理ガス8を新鮮空気Aとともに溶融炭酸塩型燃料電池
1のカソードに供給するようにし、且つ改質原料ガスと
しての天然ガスを改質してアノードに供給するようにし
てある溶融炭酸塩型燃料電池発電システム■に、LNG
の冷熱を利用してCOを液化分離した後、液化CO2を
回収するようにしてあるCO2分離装置■を備えた構成
としである。
詳述すると、上記溶融炭酸塩型燃料電池発電システムは
、電解質として溶融炭酸塩をしみ込ませてなる電解質板
2をカソード(酸素極)3とアノード(燃料極)4で両
面から挟んでなるものを1セルとする溶融炭酸塩型燃料
電池1のカソード3に、新鮮空気Aをフィルタ6を通し
た後、圧縮機7で圧縮して空気供給ライン8を通して供
給するようにすると共に、カソード3から排出されたカ
ソードガスは、カソードガス出ロライン9よりタービン
10に導入した後に大気へ放出させるようにし、カソー
ドガスの一部は、分岐ライン11を通して改質器12の
燃焼室12bへ導入させるようにし、該改質器12の燃
焼室12bから排出された排ガスはブロワ13で昇任し
てライン14によりカソード3へ供給されるようにしで
ある。一方、アノード4には、天然ガスNGを天然ガス
予熱器15で予熱した後、天然ガス供給ライン16を通
して改質器12の改質室12aに導入し、ここで燃料ガ
スFGに改質して燃料ガス供給ライン17より燃料ガス
FGを供給するようにし、アノード4から排出されたア
ノードガスは、熱交換器18、蒸発器19、凝縮器20
を経て気液分離機21へ導き、ここでアノードガス中の
水(H2O)を分離し、CO2を含むガスは、導入ライ
ン33よりCO分離装装置へ導いてCOを液化分離し、
液化GO2を回収して処理するようにし、上記気液分離
機21で分離されたH2Oは、ポンプ22で加圧して液
留容器23に入れた後、上記蒸発器19で蒸発させ蒸気
として天然ガス供給ライン16の途中に混入されるよう
にしてあり、空気供給ライン8のフィルタ6人口側に、
天然ガス火力発電所5からの処理ガスを処理ガスライン
24により供給するようにしてある。
、電解質として溶融炭酸塩をしみ込ませてなる電解質板
2をカソード(酸素極)3とアノード(燃料極)4で両
面から挟んでなるものを1セルとする溶融炭酸塩型燃料
電池1のカソード3に、新鮮空気Aをフィルタ6を通し
た後、圧縮機7で圧縮して空気供給ライン8を通して供
給するようにすると共に、カソード3から排出されたカ
ソードガスは、カソードガス出ロライン9よりタービン
10に導入した後に大気へ放出させるようにし、カソー
ドガスの一部は、分岐ライン11を通して改質器12の
燃焼室12bへ導入させるようにし、該改質器12の燃
焼室12bから排出された排ガスはブロワ13で昇任し
てライン14によりカソード3へ供給されるようにしで
ある。一方、アノード4には、天然ガスNGを天然ガス
予熱器15で予熱した後、天然ガス供給ライン16を通
して改質器12の改質室12aに導入し、ここで燃料ガ
スFGに改質して燃料ガス供給ライン17より燃料ガス
FGを供給するようにし、アノード4から排出されたア
ノードガスは、熱交換器18、蒸発器19、凝縮器20
を経て気液分離機21へ導き、ここでアノードガス中の
水(H2O)を分離し、CO2を含むガスは、導入ライ
ン33よりCO分離装装置へ導いてCOを液化分離し、
液化GO2を回収して処理するようにし、上記気液分離
機21で分離されたH2Oは、ポンプ22で加圧して液
留容器23に入れた後、上記蒸発器19で蒸発させ蒸気
として天然ガス供給ライン16の途中に混入されるよう
にしてあり、空気供給ライン8のフィルタ6人口側に、
天然ガス火力発電所5からの処理ガスを処理ガスライン
24により供給するようにしてある。
かかる発電システムに備えるCO2分離装置■は、気液
分離機25と、ガス熱交換器26と、CO2液化用間接
加熱式熱交換器27と、Cα気液分離用ドラム28と、
Cα処理装置の負荷平準用貯蔵タンク29と、CO2液
払出しポンプ30と、オープンラックベーパライザー3
1とを備えていて、上記導入ライン33を通して導入さ
れたCOを含むアノードガスを、気液分離機25で更に
水を分離してから、ガス熱交換器26で冷却した後、C
O2液化用間接加熱式熱交換器27に導入し、ここでL
NGの冷熱を利用してCO2を冷却し液化分離するよう
にし、液化されたCO2は気液分離用ドラム28を経て
貯蔵タンク29、CO2液払出しポンプ30. CO2
回収ライン32を経て回収してCCX液処理装置34へ
送られるようにしてあり、一方、上記Cα液化用間接加
熱式熱交換器27でCO2の液化に供したLNGは、ガ
ス化されて天然ガスNGとなり、オープンラックベーパ
ライザー31を経て一部が天然ガス供給ライン16に供
給されるようにし、又、CO液化用間接加熱式熱交換器
27でCO2を分離した残りのガス(H2/CO)は、
CO2O2気分液分離ドラム28ガス熱交換器26へ送
られ、7ノードガスを冷却した後、溶融炭酸塩型燃料電
池発電システム■へ戻し、改質器12の燃焼室12bへ
のライン35へ導入し、プロ936で昇圧させて上記燃
焼室12bへ送るようにしである。
分離機25と、ガス熱交換器26と、CO2液化用間接
加熱式熱交換器27と、Cα気液分離用ドラム28と、
Cα処理装置の負荷平準用貯蔵タンク29と、CO2液
払出しポンプ30と、オープンラックベーパライザー3
1とを備えていて、上記導入ライン33を通して導入さ
れたCOを含むアノードガスを、気液分離機25で更に
水を分離してから、ガス熱交換器26で冷却した後、C
O2液化用間接加熱式熱交換器27に導入し、ここでL
NGの冷熱を利用してCO2を冷却し液化分離するよう
にし、液化されたCO2は気液分離用ドラム28を経て
貯蔵タンク29、CO2液払出しポンプ30. CO2
回収ライン32を経て回収してCCX液処理装置34へ
送られるようにしてあり、一方、上記Cα液化用間接加
熱式熱交換器27でCO2の液化に供したLNGは、ガ
ス化されて天然ガスNGとなり、オープンラックベーパ
ライザー31を経て一部が天然ガス供給ライン16に供
給されるようにし、又、CO液化用間接加熱式熱交換器
27でCO2を分離した残りのガス(H2/CO)は、
CO2O2気分液分離ドラム28ガス熱交換器26へ送
られ、7ノードガスを冷却した後、溶融炭酸塩型燃料電
池発電システム■へ戻し、改質器12の燃焼室12bへ
のライン35へ導入し、プロ936で昇圧させて上記燃
焼室12bへ送るようにしである。
今、火力発電所5から排出された処理ガスB中のCO2
を回収しようとする場合は、上記処理ガスBを処理ガス
ライン24より空気供給ライン8に入れ、空気Aととも
に圧縮機7で圧縮してカソード3へ供給するようにし、
一方、CO2分離装置■でガス化された天然ガスNGの
一部を天然ガス供給ライン16に導いて改質器12で改
質した後、燃料ガスFGとしてアノード4に供給して、
カソード3とアノード4でそれぞれ電池反応を起こさせ
、CO2を濃縮してアノード4から取り出すようにする
。すなわち、カソード3側では、 C02+ 1/202 + 2 e−→COy−の反応
が行われて、炭酸イオンCO,−に変えられ、この炭酸
イオンは、電解質板2中を泳動してアノード4へ運ばれ
る。アノード4側では、C03−+ H2→H2o +
CO2+2 eの反応が行われる。
を回収しようとする場合は、上記処理ガスBを処理ガス
ライン24より空気供給ライン8に入れ、空気Aととも
に圧縮機7で圧縮してカソード3へ供給するようにし、
一方、CO2分離装置■でガス化された天然ガスNGの
一部を天然ガス供給ライン16に導いて改質器12で改
質した後、燃料ガスFGとしてアノード4に供給して、
カソード3とアノード4でそれぞれ電池反応を起こさせ
、CO2を濃縮してアノード4から取り出すようにする
。すなわち、カソード3側では、 C02+ 1/202 + 2 e−→COy−の反応
が行われて、炭酸イオンCO,−に変えられ、この炭酸
イオンは、電解質板2中を泳動してアノード4へ運ばれ
る。アノード4側では、C03−+ H2→H2o +
CO2+2 eの反応が行われる。
上記カソード3側とアノード4側での反応が進むことに
より発電が行われると共に、CO2がカソード3側から
アノード4側へ移動する。アノード4側のガス流量はカ
ソード3側のガス流量に対して数分の1と少ないため、
アノード4側のガス流量が少ない分−だけ、アノード4
側へ移動したCO2は濃縮され、数倍の濃度になる。
より発電が行われると共に、CO2がカソード3側から
アノード4側へ移動する。アノード4側のガス流量はカ
ソード3側のガス流量に対して数分の1と少ないため、
アノード4側のガス流量が少ない分−だけ、アノード4
側へ移動したCO2は濃縮され、数倍の濃度になる。
したがって、溶融炭酸塩型燃料電池1で発電とともにC
O2の濃縮が行われることになる。
O2の濃縮が行われることになる。
アノード4側でCO2の濃縮されたアノードガスは、熱
交換器18、−蒸発器19、凝縮器20を経て気液分離
機21に送られ、ここでH2Oを分離してCO分離装装
置へ導かれ、気液分離機25で更にH2Oが分離された
後、ガス熱交換器26にて低温のガスと熱交換されて冷
却され、次いで、CO2液化用間接加熱式熱交換器27
にてLNGの冷熱を有効利用してCO2を冷却し、CO
2を液化分離する。液化されたCO2ば、CO2気液分
離用ドラム28でガスと分離して貯蔵タンク29へ導か
れ、CO2処理装置の負荷を平準化する。更に、ここか
ら液払出しポンプ30によりCO2を液の状態で払い出
し、CO2回収ライン・32より回収し、CO2の処理
装置34で処理させるようにする。これにより大気へ排
出され・るガス中のCO2量を大幅に低減できて、地球
温暖化を緩和することができる。
交換器18、−蒸発器19、凝縮器20を経て気液分離
機21に送られ、ここでH2Oを分離してCO分離装装
置へ導かれ、気液分離機25で更にH2Oが分離された
後、ガス熱交換器26にて低温のガスと熱交換されて冷
却され、次いで、CO2液化用間接加熱式熱交換器27
にてLNGの冷熱を有効利用してCO2を冷却し、CO
2を液化分離する。液化されたCO2ば、CO2気液分
離用ドラム28でガスと分離して貯蔵タンク29へ導か
れ、CO2処理装置の負荷を平準化する。更に、ここか
ら液払出しポンプ30によりCO2を液の状態で払い出
し、CO2回収ライン・32より回収し、CO2の処理
装置34で処理させるようにする。これにより大気へ排
出され・るガス中のCO2量を大幅に低減できて、地球
温暖化を緩和することができる。
この実施例においては、CO2を液の状態で回収するた
め、CO2液化用間接加熱式熱交換器27でのCO2液
化に要するLNGIを多くすることができ、これに伴い
ガス化する天然ガスNGの量が多くなるので、天然ガス
NGを多く使いたい溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の場
合に好適である。
め、CO2液化用間接加熱式熱交換器27でのCO2液
化に要するLNGIを多くすることができ、これに伴い
ガス化する天然ガスNGの量が多くなるので、天然ガス
NGを多く使いたい溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の場
合に好適である。
次に、第2図は本発明の他の実施例を示すもので、CO
2分離装置■に、液化分離したCOを更にガス化して回
収できるようにした機能をもたせたものである。すなわ
ち、前記実施例におけるガス熱交換器26に代えて冷熱
回収用多流体熱交換器37を用いるようにすると共に、
気液分離機25からのガスを上記冷熱回収用多流体熱交
換器37へ導入する前に圧縮する圧縮機38と、上記冷
熱回収用多流体熱交換器37とCO2液化用間接加熱式
熱交換器27との間に設置する気液分離機39とを新設
し、更に、Cα気液分離用ドラム28から貯蔵タンク2
9へ導入されるCO2液の一部及びCO2回収ライン3
2からのCO2液を合流させて回収ライン40に導き、
該回収ライン40より冷熱回収用多流体熱交換器37に
導き、該多流体熱交換器37にてガスの冷却に液化CO
2の冷熱を利用する熱交換を行わせ、CO2をガス化し
て回収させるようにしたものである。その他の構成は第
1図に示すものと同じである。
2分離装置■に、液化分離したCOを更にガス化して回
収できるようにした機能をもたせたものである。すなわ
ち、前記実施例におけるガス熱交換器26に代えて冷熱
回収用多流体熱交換器37を用いるようにすると共に、
気液分離機25からのガスを上記冷熱回収用多流体熱交
換器37へ導入する前に圧縮する圧縮機38と、上記冷
熱回収用多流体熱交換器37とCO2液化用間接加熱式
熱交換器27との間に設置する気液分離機39とを新設
し、更に、Cα気液分離用ドラム28から貯蔵タンク2
9へ導入されるCO2液の一部及びCO2回収ライン3
2からのCO2液を合流させて回収ライン40に導き、
該回収ライン40より冷熱回収用多流体熱交換器37に
導き、該多流体熱交換器37にてガスの冷却に液化CO
2の冷熱を利用する熱交換を行わせ、CO2をガス化し
て回収させるようにしたものである。その他の構成は第
1図に示すものと同じである。
第2図に示す実施例の場合には、導入ライン33よりC
O2分離装置■に導入されたアノードガスは、気液分離
機25、圧縮機38を経て多流体熱交換器37に導かれ
、ここで、アノードガスと相分離後のガス、液とが熱交
換させられて、一部Cαが液化される。更にCα液化用
間接加熱式熱交換器27にてLNGの冷熱を有効利用し
てCOを冷却して液化分離し、液化されたCO2は、C
α気液分離用ドラム28を経て貯蔵タンク29へ導かれ
るが、この場合、本実施例では、液GOの一部は回収ラ
イン40より多流体熱交換器37へそのまま導かれて、
保有する冷熱をアノードガスの冷却に利用することによ
ってガス化し、ガス化したCO2は多流体熱交換器37
より取り出してCO2処理装置34へ送り、Cαガスを
大気へ放出させないようにする。上記間接加熱式熱交換
器27で凝縮されずに残ったガスは、CO2気液分離ド
ラム28より多流体熱交換器37を経て、溶融炭酸塩型
燃料電池発電システム■におけるブロワ36、熱交換器
18を通って改質器12の燃焼室12bへと導かれ、カ
ソード3にリサイクルされることになる。
O2分離装置■に導入されたアノードガスは、気液分離
機25、圧縮機38を経て多流体熱交換器37に導かれ
、ここで、アノードガスと相分離後のガス、液とが熱交
換させられて、一部Cαが液化される。更にCα液化用
間接加熱式熱交換器27にてLNGの冷熱を有効利用し
てCOを冷却して液化分離し、液化されたCO2は、C
α気液分離用ドラム28を経て貯蔵タンク29へ導かれ
るが、この場合、本実施例では、液GOの一部は回収ラ
イン40より多流体熱交換器37へそのまま導かれて、
保有する冷熱をアノードガスの冷却に利用することによ
ってガス化し、ガス化したCO2は多流体熱交換器37
より取り出してCO2処理装置34へ送り、Cαガスを
大気へ放出させないようにする。上記間接加熱式熱交換
器27で凝縮されずに残ったガスは、CO2気液分離ド
ラム28より多流体熱交換器37を経て、溶融炭酸塩型
燃料電池発電システム■におけるブロワ36、熱交換器
18を通って改質器12の燃焼室12bへと導かれ、カ
ソード3にリサイクルされることになる。
又、第3図は本発明の別の実施例を示すもので、第2図
に示す実施例におけるCO2分離装置■で分離回収され
たCO2のガスを、溶融炭酸塩型燃料電池1のカソード
3への酸化ガスの一部として供給するようにすると共に
、CO2分離装置■でのCO2回収で残ったガス(H2
/Go>を溶融炭酸塩型燃料電池1のアノード4に供給
するようにして、発電効率の向上が図れるようにしたも
のである。すなわち、ガス中のGo、′4i−LNGの
冷熱を有効利用することにより液化分離させた後、液化
COを更にガス化して回収するようにしてある第2図に
示すCα分離装置■の回収ライン40を、溶融炭酸塩型
燃料電池1のカソード3へ空気Aを供給するための空気
供給うイン8に合流させて、CO2を空気Aと一緒にカ
ソード3へ戻すようにすると共に、上記CO分離装置■
でのCO2回収で残ったガスを、ライン35より改質器
12の燃焼室12bへ戻すようkしである第1図及び第
2図に示す方式に代えて、燃料ガスライン17の燃料ガ
スFGとともに溶融炭酸塩型燃料電池1のアノード4に
戻すようにしたものである。第2図と同一部分には同一
符号か付しである。
に示す実施例におけるCO2分離装置■で分離回収され
たCO2のガスを、溶融炭酸塩型燃料電池1のカソード
3への酸化ガスの一部として供給するようにすると共に
、CO2分離装置■でのCO2回収で残ったガス(H2
/Go>を溶融炭酸塩型燃料電池1のアノード4に供給
するようにして、発電効率の向上が図れるようにしたも
のである。すなわち、ガス中のGo、′4i−LNGの
冷熱を有効利用することにより液化分離させた後、液化
COを更にガス化して回収するようにしてある第2図に
示すCα分離装置■の回収ライン40を、溶融炭酸塩型
燃料電池1のカソード3へ空気Aを供給するための空気
供給うイン8に合流させて、CO2を空気Aと一緒にカ
ソード3へ戻すようにすると共に、上記CO分離装置■
でのCO2回収で残ったガスを、ライン35より改質器
12の燃焼室12bへ戻すようkしである第1図及び第
2図に示す方式に代えて、燃料ガスライン17の燃料ガ
スFGとともに溶融炭酸塩型燃料電池1のアノード4に
戻すようにしたものである。第2図と同一部分には同一
符号か付しである。
第3図に示す実施例では、LNGの冷熱を利用するCO
2分離装置■でCOを液化分離後にガスの状態で回収し
たCO2をカソード3に戻し、CO分離装置■でCO2
を分離した残りのガス(H2/Co)をアノード4に戻
すようにしであるため、溶融炭酸塩型燃料電池1の発電
効率の向上を図ることができる、という利点がある。
2分離装置■でCOを液化分離後にガスの状態で回収し
たCO2をカソード3に戻し、CO分離装置■でCO2
を分離した残りのガス(H2/Co)をアノード4に戻
すようにしであるため、溶融炭酸塩型燃料電池1の発電
効率の向上を図ることができる、という利点がある。
上記第3図に示す実施例では、第1図及び第2図に示す
場合と同様に、空気供給ライン8に火力発電所5等から
の排ガスを取り込むようにして、排ガス中の00を回収
してカソード3に取り込むような構成としてもよく、又
、CO2をガス化して取り出すようにしであるCO2分
離装置■について示したが、CO2を液体のまま取り出
す場合でも適用できる。
場合と同様に、空気供給ライン8に火力発電所5等から
の排ガスを取り込むようにして、排ガス中の00を回収
してカソード3に取り込むような構成としてもよく、又
、CO2をガス化して取り出すようにしであるCO2分
離装置■について示したが、CO2を液体のまま取り出
す場合でも適用できる。
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、たとえば、第1図及び第2図では天然ガス火力発電所
5から排出される処理ガス中のCO2を発電に利用して
回収する場合を示したが、火力発電所以外のものから排
出される処理ガスでも同様に扱えること、又、上記処理
ガスを空気とともに溶融炭酸塩型燃料電池のカソードへ
供給する場合は一例であり、システム内で生成されるC
O2をLNGの冷熱を利用してガスより液化分離する場
合は、処理ガスライン24を省略できること、更に、C
O2分離装置■でガス化した天然ガスNGの一部を改質
器の入口側へ導く場合を示したが、ごれに限定されるも
のではないこと、更に又、溶融炭酸塩型燃料電池発電シ
ステムは一例を示すもので、これに限定されるものでは
ないこと、タービン10を経て排出される先に別の溶融
炭酸塩型燃料電池を置くようにしてもよいこと、等は勿
論である。
、たとえば、第1図及び第2図では天然ガス火力発電所
5から排出される処理ガス中のCO2を発電に利用して
回収する場合を示したが、火力発電所以外のものから排
出される処理ガスでも同様に扱えること、又、上記処理
ガスを空気とともに溶融炭酸塩型燃料電池のカソードへ
供給する場合は一例であり、システム内で生成されるC
O2をLNGの冷熱を利用してガスより液化分離する場
合は、処理ガスライン24を省略できること、更に、C
O2分離装置■でガス化した天然ガスNGの一部を改質
器の入口側へ導く場合を示したが、ごれに限定されるも
のではないこと、更に又、溶融炭酸塩型燃料電池発電シ
ステムは一例を示すもので、これに限定されるものでは
ないこと、タービン10を経て排出される先に別の溶融
炭酸塩型燃料電池を置くようにしてもよいこと、等は勿
論である。
[発明の効果]
以上述べた如く、本発明のLNG冷熱を利用したCO2
分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置によれ
ば、COを含むガスを空気とともに溶融炭酸塩型燃料電
池のカソードに供給して電池反応を起こさせ、発電と共
にCO2を濃縮させるようにし、濃度の高いCO2をC
O2分離装置へ導入してCOをLNGの冷熱で液化分離
した後、COの回収を行わせるようにするので、発電と
Cα回収が同時にできると共に、Cα濃度を高めてから
回収することから、Cα分離に必要な動力が少なくてす
み、又、従来冷熱を大気へ捨てていたLNGの冷熱をC
α分離に有効利用するので、エネルギー効率が良い、等
の優れた効果を奏し得られ、更に、CO2を液の状態で
回収するようにすると、CO2の液化に要するLNGの
量を多くすることができてNGを多く発生させることが
可能となり、天然ガスを多く使いたい場合に好適なもの
とすることができ、更に又、CO2分離装置で回収され
たCO2をカソードに戻すようにし、CO2分離装置で
残ったガスを改質器の燃焼室で燃焼させたりアノードへ
戻すようにすることにより発電効率の向上を図ることが
できる、という効果も奏し得られる。
分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置によれ
ば、COを含むガスを空気とともに溶融炭酸塩型燃料電
池のカソードに供給して電池反応を起こさせ、発電と共
にCO2を濃縮させるようにし、濃度の高いCO2をC
O2分離装置へ導入してCOをLNGの冷熱で液化分離
した後、COの回収を行わせるようにするので、発電と
Cα回収が同時にできると共に、Cα濃度を高めてから
回収することから、Cα分離に必要な動力が少なくてす
み、又、従来冷熱を大気へ捨てていたLNGの冷熱をC
α分離に有効利用するので、エネルギー効率が良い、等
の優れた効果を奏し得られ、更に、CO2を液の状態で
回収するようにすると、CO2の液化に要するLNGの
量を多くすることができてNGを多く発生させることが
可能となり、天然ガスを多く使いたい場合に好適なもの
とすることができ、更に又、CO2分離装置で回収され
たCO2をカソードに戻すようにし、CO2分離装置で
残ったガスを改質器の燃焼室で燃焼させたりアノードへ
戻すようにすることにより発電効率の向上を図ることが
できる、という効果も奏し得られる。
第1図は本発明の一実施例を示す概要図、第2図は本発
明の他の実施例を示す概要図、第3図は本発明の更に別
の実施例を示す概要図、第4図は従来例を示す概略図で
ある。 ■・・・溶融炭酸塩型燃料電池発電システム、■・・・
CO2分離装置、1・・・溶融炭酸塩型燃料電池、2・
・・電解質板、3・・・カソード、4・・・アノード、
8・・・空気供給ライン、12・・・改質器、16・・
・天然ガス供給ライン、21・・・気液分離機、26・
・・ガス熱交換器、27・・・CO2液化用間接加熱式
熱交換器、32゜39・・・回収ライン、33・・・導
入ライン、36・・・冷熱回収用多流体熱交換器、^・
・・空気、B・・・処理ガス、NG・・・天然ガス、F
G・・・燃料ガス。
明の他の実施例を示す概要図、第3図は本発明の更に別
の実施例を示す概要図、第4図は従来例を示す概略図で
ある。 ■・・・溶融炭酸塩型燃料電池発電システム、■・・・
CO2分離装置、1・・・溶融炭酸塩型燃料電池、2・
・・電解質板、3・・・カソード、4・・・アノード、
8・・・空気供給ライン、12・・・改質器、16・・
・天然ガス供給ライン、21・・・気液分離機、26・
・・ガス熱交換器、27・・・CO2液化用間接加熱式
熱交換器、32゜39・・・回収ライン、33・・・導
入ライン、36・・・冷熱回収用多流体熱交換器、^・
・・空気、B・・・処理ガス、NG・・・天然ガス、F
G・・・燃料ガス。
Claims (3)
- (1)溶融炭酸塩型燃料電池のカソードに酸化ガスを供
給すると共にアノードに改質原料ガスを改質して供給す
るようにして、カソード側とアノード側での電池反応で
発電するようにしてある溶融炭酸塩型燃料電池発電シス
テムに、LNGの冷熱を利用してガス中のCO_2を液
化分離し且つ液化CO_2をそのまま回収するようにし
てあるCO_2分離装置を備え、上記溶融炭酸塩型燃料
電池のアノードからCO_2の濃縮したガスをCO_2
分離装置に導入する導入ラインを設けたことを特徴とす
るLNG冷熱を利用したCO_2分離装置を有する溶融
炭酸塩型燃料電池発電装置。 - (2)CO_2分離装置に、液化CO_2をガス化して
回収するようにした機構を備えてなる請求項(1)記載
のLNG冷熱を利用したCO_2分離装置を有する溶融
炭酸塩型燃料電池発電装置。 - (3)溶融炭酸塩型燃料電池のカソードに酸化ガスを供
給すると共にアノードに改質原料ガスを改質して供給す
るようにして、カソード側とアノード側での電池反応で
発電するようにしてある溶融炭酸塩型燃料電池発電シス
テムに、LNGの冷熱を利用してガス中のCO_2を液
化分離するCO_2分離装置を備え、上記溶融炭酸塩型
燃料電池のアノードからCO_2の濃縮したガスをCO
_2分離装置に導入する導入ラインを設け、上記CO_
2分離装置で回収されたCO_2を上記カソードへ酸化
ガスとして戻すようにすると共に上記CO_2分離装置
で残つたガスを上記アノードへの燃料ガスとして戻すよ
うにしてなることを特徴とするLNG冷熱を利用したC
O_2分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140398A JP3038393B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Lng冷熱を利用したco▲下2▼分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
| US07/704,078 US5198311A (en) | 1990-05-30 | 1991-05-22 | Lng cryogenic power generation system using molten carbonate fuel cells |
| CA002043111A CA2043111C (en) | 1990-05-30 | 1991-05-23 | Lng cryogenic power generation system using molten carbonate fuel cells |
| DE69109195T DE69109195T2 (de) | 1990-05-30 | 1991-05-27 | LNG cryogenes Stromerzeugungssystem, das Brennstoffzellen mit geschmolzenem Carbonat verwendet. |
| EP91108578A EP0467051B1 (en) | 1990-05-30 | 1991-05-27 | LNG cryogenic power generation system using molten carbonate fuel cells |
| CN91103708A CN1023434C (zh) | 1990-05-30 | 1991-05-30 | 应用熔融碳酸盐燃料电池的深冷液化天然气发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140398A JP3038393B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Lng冷熱を利用したco▲下2▼分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434861A true JPH0434861A (ja) | 1992-02-05 |
| JP3038393B2 JP3038393B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=15267865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2140398A Expired - Fee Related JP3038393B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Lng冷熱を利用したco▲下2▼分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5198311A (ja) |
| EP (1) | EP0467051B1 (ja) |
| JP (1) | JP3038393B2 (ja) |
| CN (1) | CN1023434C (ja) |
| CA (1) | CA2043111C (ja) |
| DE (1) | DE69109195T2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009043486A (ja) * | 2007-08-07 | 2009-02-26 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 発電システム |
| JP2009043487A (ja) * | 2007-08-07 | 2009-02-26 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 発電システム |
| JP2010129286A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 発電システム |
| JP2010235358A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸素燃焼技術を利用した水素分離型水素製造システム |
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