JPH06215788A - 燃料電池発電設備における改質器温度の制御方法 - Google Patents
燃料電池発電設備における改質器温度の制御方法Info
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- JPH06215788A JPH06215788A JP5003806A JP380693A JPH06215788A JP H06215788 A JPH06215788 A JP H06215788A JP 5003806 A JP5003806 A JP 5003806A JP 380693 A JP380693 A JP 380693A JP H06215788 A JPH06215788 A JP H06215788A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池の負荷降下時の改質器伝熱部の過熱
を防止することができ、かつＣＯ2 ガスをアノード側か
らカソード側に全量循環させることができる改質器温度
の制御方法を提供する。 【構成】 燃焼空気制御弁２２と、燃焼排ガス８による
空気加熱器２４とを有し、空気１２を加熱して改質器１
０の燃焼器に供給する燃焼用空気ライン１４と、改質器
伝熱部の温度を検出する温度センサー１６とを備え、改
質器伝熱部の温度上昇を温度センサーにより検出し、あ
るいは負荷変化指令に基づく先行信号によって燃焼空気
制御弁２２を開いて通常時の流量を無視して過剰に空気
を送り、これにより改質器１０の燃焼ガスの温度を下
げ、改質器伝熱部の過熱を防止する。
を防止することができ、かつＣＯ2 ガスをアノード側か
らカソード側に全量循環させることができる改質器温度
の制御方法を提供する。 【構成】 燃焼空気制御弁２２と、燃焼排ガス８による
空気加熱器２４とを有し、空気１２を加熱して改質器１
０の燃焼器に供給する燃焼用空気ライン１４と、改質器
伝熱部の温度を検出する温度センサー１６とを備え、改
質器伝熱部の温度上昇を温度センサーにより検出し、あ
るいは負荷変化指令に基づく先行信号によって燃焼空気
制御弁２２を開いて通常時の流量を無視して過剰に空気
を送り、これにより改質器１０の燃焼ガスの温度を下
げ、改質器伝熱部の過熱を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電設備にお
ける改質器温度の制御方法に関し、更に詳しくは、負荷
降下時の改質器伝熱部の過熱を防止する制御方法に関す
る。
ける改質器温度の制御方法に関し、更に詳しくは、負荷
降下時の改質器伝熱部の過熱を防止する制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率、かつ
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備では、図２に示すように天然ガ
ス１と水蒸気２とを混合してなる燃料ガス３を水素を含
むアノードガス４に改質する改質器１０と、アノードガ
ス４と酸素を含むカソードガス５とから発電する燃料電
池２０とを一般的に備えており、改質器１０で作られた
アノードガス４は燃料電池２０に供給され、燃料電池内
でその大部分（例えば８０％）を消費してアノード排ガ
ス６となり、その水分を分離した後、燃焼用ガス７とし
て改質器１０の燃焼器に供給される。改質器では燃焼用
ガス７中の可燃成分（水素、一酸化炭素、メタン等）を
燃焼器で燃焼して高温の燃焼ガスを生成し、この高温の
燃焼ガスにより改質管１０ａを加熱し改質管内を通る燃
料ガス３を改質する。改質器を出た燃焼排ガス８は空気
１１に合流してカソードガス５となり、このカソードガ
ス５は、燃料電池２０内で一部が反応して高温のカソー
ド排ガス９となり、その一部がリサイクルされ、残りは
動力回収装置３０のタービン３１で動力を回収し、ボイ
ラ３５で熱を回収して、系外に排出される。
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備では、図２に示すように天然ガ
ス１と水蒸気２とを混合してなる燃料ガス３を水素を含
むアノードガス４に改質する改質器１０と、アノードガ
ス４と酸素を含むカソードガス５とから発電する燃料電
池２０とを一般的に備えており、改質器１０で作られた
アノードガス４は燃料電池２０に供給され、燃料電池内
でその大部分（例えば８０％）を消費してアノード排ガ
ス６となり、その水分を分離した後、燃焼用ガス７とし
て改質器１０の燃焼器に供給される。改質器では燃焼用
ガス７中の可燃成分（水素、一酸化炭素、メタン等）を
燃焼器で燃焼して高温の燃焼ガスを生成し、この高温の
燃焼ガスにより改質管１０ａを加熱し改質管内を通る燃
料ガス３を改質する。改質器を出た燃焼排ガス８は空気
１１に合流してカソードガス５となり、このカソードガ
ス５は、燃料電池２０内で一部が反応して高温のカソー
ド排ガス９となり、その一部がリサイクルされ、残りは
動力回収装置３０のタービン３１で動力を回収し、ボイ
ラ３５で熱を回収して、系外に排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】改質器伝熱部は通常、
例えば９００℃前後の高温で運転され、この温度は伝熱
部材料の強度限界にきわめて近くなっている。従って、
この部分の温度制御は改質器の信頼性を高める上で極め
て重要である。一方、燃料電池内での主な電池反応は、 Ｈ2 ＋ＣＯ3 2- →Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋2 ｅ のアノード反
応と、 1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋2 ｅ →ＣＯ3 2- のカソード反
応であり、アノードで発生したＣＯ2 ガスを、カソード
反応に供するために燃料電池のカソードに循環させる必
要がある。上述した発電設備において、燃料電池から出
たアノード排ガス６は水分を分離した後、その全量が燃
焼用ガス７として改質器１０の燃焼器に供給される。か
かる発電設備で燃料電池の負荷が降下する際に、負荷指
令に対応して改質器１０への燃料ガス３の供給量を減少
させるが、燃料電池２０へ供給されるアノードガス４が
実際に減少するまでに時間的な遅れが生じる。このた
め、発電負荷が降下し燃料電池内での燃料（主として水
素）の消費が減少している間、過渡的にアノード排ガス
６の発熱量が上昇し、このアノード排ガス６の全量が改
質器１０で燃焼するため、燃焼した燃焼ガスが高温にな
り、改質管１０ａ等の改質器伝熱部が過熱される問題点
があった。このため、改質器伝熱部にホットスポットが
発生して伝熱部が損傷したり、改質管内部に充填された
改質触媒が劣化して寿命が短くなる問題点があった。ま
た、かかる問題点を回避して短時間に負荷を降下させる
ために、アノード排ガス６の一部を、一時的に系外に排
気すると、エネルギー損失と安全性が損なわれると共
に、上述したカソード反応に用いるＣＯ2 ガスの循環量
が低減し、高負荷運転に復帰する際に時間がかかる問題
点があった。従って、従来は、燃料電池の発電負荷を降
下させる際には、改質器伝熱部の温度が許容範囲内に入
るように徐々に負荷を降下させていた。しかし、このた
め、燃料電池の負荷応答特性が悪化し、短時間の負荷変
動に対応できない問題点があった。
例えば９００℃前後の高温で運転され、この温度は伝熱
部材料の強度限界にきわめて近くなっている。従って、
この部分の温度制御は改質器の信頼性を高める上で極め
て重要である。一方、燃料電池内での主な電池反応は、 Ｈ2 ＋ＣＯ3 2- →Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋2 ｅ のアノード反
応と、 1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋2 ｅ →ＣＯ3 2- のカソード反
応であり、アノードで発生したＣＯ2 ガスを、カソード
反応に供するために燃料電池のカソードに循環させる必
要がある。上述した発電設備において、燃料電池から出
たアノード排ガス６は水分を分離した後、その全量が燃
焼用ガス７として改質器１０の燃焼器に供給される。か
かる発電設備で燃料電池の負荷が降下する際に、負荷指
令に対応して改質器１０への燃料ガス３の供給量を減少
させるが、燃料電池２０へ供給されるアノードガス４が
実際に減少するまでに時間的な遅れが生じる。このた
め、発電負荷が降下し燃料電池内での燃料（主として水
素）の消費が減少している間、過渡的にアノード排ガス
６の発熱量が上昇し、このアノード排ガス６の全量が改
質器１０で燃焼するため、燃焼した燃焼ガスが高温にな
り、改質管１０ａ等の改質器伝熱部が過熱される問題点
があった。このため、改質器伝熱部にホットスポットが
発生して伝熱部が損傷したり、改質管内部に充填された
改質触媒が劣化して寿命が短くなる問題点があった。ま
た、かかる問題点を回避して短時間に負荷を降下させる
ために、アノード排ガス６の一部を、一時的に系外に排
気すると、エネルギー損失と安全性が損なわれると共
に、上述したカソード反応に用いるＣＯ2 ガスの循環量
が低減し、高負荷運転に復帰する際に時間がかかる問題
点があった。従って、従来は、燃料電池の発電負荷を降
下させる際には、改質器伝熱部の温度が許容範囲内に入
るように徐々に負荷を降下させていた。しかし、このた
め、燃料電池の負荷応答特性が悪化し、短時間の負荷変
動に対応できない問題点があった。
【０００４】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、燃料電池の負荷降下時の改質器伝熱部の過熱を防
止することができ、かつＣＯ2 ガスをアノード側からカ
ソード側に全量循環させることができる改質器温度の制
御方法を提供することにある。
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、燃料電池の負荷降下時の改質器伝熱部の過熱を防
止することができ、かつＣＯ2 ガスをアノード側からカ
ソード側に全量循環させることができる改質器温度の制
御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】燃料電池の負荷降下時に
はカソードガスに必要な空気量も少なくなり、空気供給
設備の供給能力に対して余剰の空気が発生する。本発明
はかかる余剰空気を利用し、改質器が必要とする以上の
空気を改質器の燃焼器に供給することにより、改質器内
で燃焼用ガス７を過剰空気により燃焼させ、その燃焼温
度を低下させようとするものである。すなわち、本発明
によれば、水蒸気を含む燃料ガスを水素を含むアノード
ガスに改質する改質器と、アノードガスと酸素を含むカ
ソードガスとから発電する燃料電池とを備え、燃料電池
を出たアノード排ガスの全量が改質器の燃焼器に供給さ
れて燃焼し、その燃焼排ガスの全量が燃料電池のカソー
ド側に供給される燃料電池発電設備において、燃焼空気
制御弁と、前記燃焼排ガスによる空気加熱器と、を有
し、空気を加熱して改質器の燃焼器に供給する燃焼用空
気ラインと、改質器伝熱部の温度を検出する温度センサ
ーとを備え、改質器伝熱部の温度上昇を前記温度センサ
ーにより検出し、或いは負荷変化指令に基づく先行信号
によって、前記燃焼空気制御弁を開いて通常時の流量以
上に過剰に空気を送り、これにより改質器の燃焼ガスの
温度を下げ、改質器伝熱部の過熱を防止する、ことを特
徴とする燃料電池発電設備における改質器温度の制御方
法が提供される。本発明の好ましい実施例によれば、カ
ソード空気制御弁を有し、空気をカソードガスに供給す
る空気供給ラインを更に備え、前記燃焼空気制御弁の開
操作と同時に、カソード空気制御弁を閉めてカソードに
供給する空気量を減少させる。また、バイパス弁を有
し、前記空気加熱器をバイパスするバイパスラインを更
に備え、前記燃焼空気制御弁の開操作と同時に、前記バ
イパス弁を全開させる、ことが好ましい。
はカソードガスに必要な空気量も少なくなり、空気供給
設備の供給能力に対して余剰の空気が発生する。本発明
はかかる余剰空気を利用し、改質器が必要とする以上の
空気を改質器の燃焼器に供給することにより、改質器内
で燃焼用ガス７を過剰空気により燃焼させ、その燃焼温
度を低下させようとするものである。すなわち、本発明
によれば、水蒸気を含む燃料ガスを水素を含むアノード
ガスに改質する改質器と、アノードガスと酸素を含むカ
ソードガスとから発電する燃料電池とを備え、燃料電池
を出たアノード排ガスの全量が改質器の燃焼器に供給さ
れて燃焼し、その燃焼排ガスの全量が燃料電池のカソー
ド側に供給される燃料電池発電設備において、燃焼空気
制御弁と、前記燃焼排ガスによる空気加熱器と、を有
し、空気を加熱して改質器の燃焼器に供給する燃焼用空
気ラインと、改質器伝熱部の温度を検出する温度センサ
ーとを備え、改質器伝熱部の温度上昇を前記温度センサ
ーにより検出し、或いは負荷変化指令に基づく先行信号
によって、前記燃焼空気制御弁を開いて通常時の流量以
上に過剰に空気を送り、これにより改質器の燃焼ガスの
温度を下げ、改質器伝熱部の過熱を防止する、ことを特
徴とする燃料電池発電設備における改質器温度の制御方
法が提供される。本発明の好ましい実施例によれば、カ
ソード空気制御弁を有し、空気をカソードガスに供給す
る空気供給ラインを更に備え、前記燃焼空気制御弁の開
操作と同時に、カソード空気制御弁を閉めてカソードに
供給する空気量を減少させる。また、バイパス弁を有
し、前記空気加熱器をバイパスするバイパスラインを更
に備え、前記燃焼空気制御弁の開操作と同時に、前記バ
イパス弁を全開させる、ことが好ましい。
【０００６】
【作用】上記本発明によれば、改質器伝熱部の温度上昇
を温度センサーにより検出し、或いは負荷変化指令に基
づく先行信号によって、燃焼空気制御弁を開いて通常時
の流量を無視して過剰に空気を送るので、この過剰空気
により改質器の燃焼ガス温度が下がり、改質器伝熱部の
過熱を防止することができる。また、かかる方法によれ
ば、アノード排ガスの全量が、改質器を介して燃料電池
のカソード側に供給されるので、カソード反応に必要な
ＣＯ2 ガスの循環を確実に行うことができる。
を温度センサーにより検出し、或いは負荷変化指令に基
づく先行信号によって、燃焼空気制御弁を開いて通常時
の流量を無視して過剰に空気を送るので、この過剰空気
により改質器の燃焼ガス温度が下がり、改質器伝熱部の
過熱を防止することができる。また、かかる方法によれ
ば、アノード排ガスの全量が、改質器を介して燃料電池
のカソード側に供給されるので、カソード反応に必要な
ＣＯ2 ガスの循環を確実に行うことができる。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明による方法を実施するた
めの溶融炭酸塩型燃料電池の発電設備を示す全体構成図
である。なお、この図において図２と同一のものには同
一の符号を使用している。図１において、燃料電池発電
設備は、水蒸気を含む燃料ガス３を水素を含むアノード
ガス４に改質する改質器１０と、アノードガス４と酸素
を含むカソードガス５とから発電する燃料電池２０とを
備え、燃料電池２０を出たアノード排ガス６の全量が改
質器１０の燃焼器に供給されて燃焼し、その燃焼排ガス
８の全量が燃料電池２０のカソード側Ｃに供給されるよ
うになっている。燃料電池２０は、アノードガス４が通
過するアノード側Ａと、カソードガス５が通過するカソ
ード側Ｃとからなり、アノードガス中の水素、一酸化炭
素と、カソードガス中の酸素、二酸化炭素とから化学反
応により電気を発生する。前述のように、この電池反応
により、アノード側でＣＯ2 ガスが発生し、カソード側
でＣＯ2 ガスが消費される。
して説明する。図１は、本発明による方法を実施するた
めの溶融炭酸塩型燃料電池の発電設備を示す全体構成図
である。なお、この図において図２と同一のものには同
一の符号を使用している。図１において、燃料電池発電
設備は、水蒸気を含む燃料ガス３を水素を含むアノード
ガス４に改質する改質器１０と、アノードガス４と酸素
を含むカソードガス５とから発電する燃料電池２０とを
備え、燃料電池２０を出たアノード排ガス６の全量が改
質器１０の燃焼器に供給されて燃焼し、その燃焼排ガス
８の全量が燃料電池２０のカソード側Ｃに供給されるよ
うになっている。燃料電池２０は、アノードガス４が通
過するアノード側Ａと、カソードガス５が通過するカソ
ード側Ｃとからなり、アノードガス中の水素、一酸化炭
素と、カソードガス中の酸素、二酸化炭素とから化学反
応により電気を発生する。前述のように、この電池反応
により、アノード側でＣＯ2 ガスが発生し、カソード側
でＣＯ2 ガスが消費される。
【０００８】燃料電池発電設備は更に、空気１２を加熱
して改質器１０の燃焼器に供給する燃焼用空気ライン１
４と、改質器伝熱部の温度を検出する温度センサー１６
とを備える。燃焼用空気ライン１４にはその中間に燃焼
空気制御弁２２と、燃焼排ガス８による空気加熱器２４
とが設けられている。燃焼用空気ライン１４により加熱
された空気を改質器の燃焼器に供給することができ、ア
ノード排ガス６の燃焼を安定して行うことができる。図
１の発電設備は更に、空気１２をカソードガス５に供給
する空気供給ライン１８と、前記空気加熱器２４をバイ
パスして空気を改質器１０に供給するバイパスライン１
９を備えている。空気供給ライン１８にはその中間にカ
ソード空気制御弁２６が設けられ、バイパスライン１９
にはその中間にバイパス弁２７が設けられている。発電
設備は更に、制御装置２８を備える。燃焼空気制御弁２
２とカソード空気制御弁２６は流量調節弁、バイパス弁
２７は開閉弁であり、これらは制御装置２８からの制御
信号により開閉されるようになっている。制御装置２８
には更に、発電設備全体の負荷指令信号１５と、温度セ
ンサー１６の検出信号が入力されるようになっている。
その他の点は、図２に示した発電設備と同様であり、こ
こでは重複を避けて説明を省略する。
して改質器１０の燃焼器に供給する燃焼用空気ライン１
４と、改質器伝熱部の温度を検出する温度センサー１６
とを備える。燃焼用空気ライン１４にはその中間に燃焼
空気制御弁２２と、燃焼排ガス８による空気加熱器２４
とが設けられている。燃焼用空気ライン１４により加熱
された空気を改質器の燃焼器に供給することができ、ア
ノード排ガス６の燃焼を安定して行うことができる。図
１の発電設備は更に、空気１２をカソードガス５に供給
する空気供給ライン１８と、前記空気加熱器２４をバイ
パスして空気を改質器１０に供給するバイパスライン１
９を備えている。空気供給ライン１８にはその中間にカ
ソード空気制御弁２６が設けられ、バイパスライン１９
にはその中間にバイパス弁２７が設けられている。発電
設備は更に、制御装置２８を備える。燃焼空気制御弁２
２とカソード空気制御弁２６は流量調節弁、バイパス弁
２７は開閉弁であり、これらは制御装置２８からの制御
信号により開閉されるようになっている。制御装置２８
には更に、発電設備全体の負荷指令信号１５と、温度セ
ンサー１６の検出信号が入力されるようになっている。
その他の点は、図２に示した発電設備と同様であり、こ
こでは重複を避けて説明を省略する。
【０００９】図１に示した燃料電池発電設備における改
質器温度の制御方法を以下に説明する。かかる発電設備
で燃料電池の負荷が降下する際に、負荷変化指令に基づ
く先行信号が出される。改質器伝熱部の温度上昇を前記
温度センサー１６により検出し、或いは負荷変化指令に
基づく先行信号によって、前記燃焼空気制御弁２２を開
いて通常時の流量以上に過剰に空気を送る。この過剰空
気により改質器１０の燃焼ガス温度が下がり、改質器伝
熱部の過熱を防止することができる。また、かかる方法
によれば、アノード排ガス６の全量が、改質器を介して
燃料電池２０のカソード側Ｃに供給されるので、カソー
ド反応に必要なＣＯ2 ガスの循環を確実に行うことがで
きる。また、前記燃焼空気制御弁２２の開操作と同時
に、カソード空気制御弁２６を閉めてカソードＣに供給
する空気量を減少させることが好ましい。これによりカ
ソード空気制御弁２６により減少させた分の空気量も燃
焼空気制御弁２２を介して改質器１０の燃焼器に送り燃
焼ガス温度を更に低下させることができる。なお、負荷
が降下する際にはカソードが必要とする空気量も低下し
ているので上記操作が可能であり、かつ燃焼空気制御弁
２２を介して改質器１０に供給された過剰空気はその全
量が燃料電池２０のカソード側Ｃに戻るので、その後の
負荷変動には直ぐさま対応することができる。更に、前
記燃焼空気制御弁２２の開操作と同時に、前記バイパス
弁２７を全開させることが好ましい。これにより、空気
加熱器２４をバイパスした低温の空気を改質器１０の燃
焼器に供給することができ、冷却効果を更に高めること
ができる。
質器温度の制御方法を以下に説明する。かかる発電設備
で燃料電池の負荷が降下する際に、負荷変化指令に基づ
く先行信号が出される。改質器伝熱部の温度上昇を前記
温度センサー１６により検出し、或いは負荷変化指令に
基づく先行信号によって、前記燃焼空気制御弁２２を開
いて通常時の流量以上に過剰に空気を送る。この過剰空
気により改質器１０の燃焼ガス温度が下がり、改質器伝
熱部の過熱を防止することができる。また、かかる方法
によれば、アノード排ガス６の全量が、改質器を介して
燃料電池２０のカソード側Ｃに供給されるので、カソー
ド反応に必要なＣＯ2 ガスの循環を確実に行うことがで
きる。また、前記燃焼空気制御弁２２の開操作と同時
に、カソード空気制御弁２６を閉めてカソードＣに供給
する空気量を減少させることが好ましい。これによりカ
ソード空気制御弁２６により減少させた分の空気量も燃
焼空気制御弁２２を介して改質器１０の燃焼器に送り燃
焼ガス温度を更に低下させることができる。なお、負荷
が降下する際にはカソードが必要とする空気量も低下し
ているので上記操作が可能であり、かつ燃焼空気制御弁
２２を介して改質器１０に供給された過剰空気はその全
量が燃料電池２０のカソード側Ｃに戻るので、その後の
負荷変動には直ぐさま対応することができる。更に、前
記燃焼空気制御弁２２の開操作と同時に、前記バイパス
弁２７を全開させることが好ましい。これにより、空気
加熱器２４をバイパスした低温の空気を改質器１０の燃
焼器に供給することができ、冷却効果を更に高めること
ができる。
【００１０】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、改質
器伝熱部の温度上昇を温度センサーにより検出し、或い
は負荷変化指令に基づく先行信号によって、燃焼空気制
御弁を開いて通常時の流量を無視して過剰に空気を送る
ので、この過剰空気により改質器の燃焼ガス温度が下が
り、改質器伝熱部の過熱を防止することができる。ま
た、かかる方法によれば、アノード排ガスの全量が、改
質器を介して燃料電池のカソード側に供給されるので、
カソード反応に必要なＣＯ2 ガスの循環を確実に行うこ
とができる。従って、本発明により、燃料電池の負荷降
下時の改質器伝熱部の過熱を防止することができ、かつ
ＣＯ2 ガスをアノード側からカソード側に全量循環させ
ることができる改質器温度の制御方法を提供することが
できる。
器伝熱部の温度上昇を温度センサーにより検出し、或い
は負荷変化指令に基づく先行信号によって、燃焼空気制
御弁を開いて通常時の流量を無視して過剰に空気を送る
ので、この過剰空気により改質器の燃焼ガス温度が下が
り、改質器伝熱部の過熱を防止することができる。ま
た、かかる方法によれば、アノード排ガスの全量が、改
質器を介して燃料電池のカソード側に供給されるので、
カソード反応に必要なＣＯ2 ガスの循環を確実に行うこ
とができる。従って、本発明により、燃料電池の負荷降
下時の改質器伝熱部の過熱を防止することができ、かつ
ＣＯ2 ガスをアノード側からカソード側に全量循環させ
ることができる改質器温度の制御方法を提供することが
できる。
【図１】本発明による方法を実施する発電設備を示す全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】従来の発電設備を示す全体構成図である。
１ 天然ガス ２ 水蒸気 ３ 燃料ガス ４ アノードガス ５ カソードガス ６ アノード排ガス ７ 燃焼用ガス ８ 燃焼排ガス ９ カソード排ガス １０ 改質器 １０ａ 改質管 １１ 空気 １２ 空気 １４ 燃焼用空気ライン １５ 負荷指令信号 １６ 温度センサー １８ 空気供給ライン １９ バイパスライン ２０ 燃料電池 ２２ 燃焼空気制御弁 ２４ 空気加熱器 ２６ カソード空気制御弁 ２７ バイパス弁 ２８ 制御装置 ３０ 動力回収装置 ３１ タービン ３５ ボイラ
Claims (3)
- 【請求項１】 水蒸気を含む燃料ガスを水素を含むアノ
ードガスに改質する改質器と、アノードガスと酸素を含
むカソードガスとから発電する燃料電池とを備え、燃料
電池を出たアノード排ガスの全量が改質器の燃焼器に供
給されて燃焼し、その燃焼排ガスの全量が燃料電池のカ
ソード側に供給される燃料電池発電設備において、 燃焼空気制御弁と前記燃焼排ガスによる空気加熱器とを
有し、空気を加熱して改質器の燃焼器に供給する燃焼用
空気ラインと、 改質器伝熱部の温度を検出する温度センサーとを備え、 改質器伝熱部の温度上昇を前記温度センサーにより検出
し、或いは負荷変化指令に基づく先行信号によって、前
記燃焼空気制御弁を開いて通常時の流量以上に過剰に空
気を送り、これにより改質器の燃焼ガスの温度を下げ、
改質器伝熱部の過熱を防止する、ことを特徴とする燃料
電池発電設備における改質器温度の制御方法。 - 【請求項２】 カソード空気制御弁を有し、空気をカソ
ードガスに供給する空気供給ラインを更に備え、 前記燃焼空気制御弁の開操作と同時に、カソード空気制
御弁を閉めてカソードに供給する空気量を減少させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電設備に
おける改質器温度の制御方法。 - 【請求項３】 バイパス弁を有し、前記空気加熱器をバ
イパスするバイパスラインを更に備え、 前記燃焼空気制御弁の開操作と同時に、前記バイパス弁
を全開させる、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料
電池発電設備における改質器温度の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003806A JPH06215788A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 燃料電池発電設備における改質器温度の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003806A JPH06215788A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 燃料電池発電設備における改質器温度の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06215788A true JPH06215788A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=11567441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5003806A Pending JPH06215788A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 燃料電池発電設備における改質器温度の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06215788A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000348742A (ja) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備 |
| JP2006260855A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| EP2164125A1 (en) * | 2008-09-09 | 2010-03-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fuel cell system and air supply method thereof |
-
1993
- 1993-01-13 JP JP5003806A patent/JPH06215788A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000348742A (ja) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備 |
| JP2006260855A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| EP2164125A1 (en) * | 2008-09-09 | 2010-03-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fuel cell system and air supply method thereof |
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