JPH0624129B2 - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
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- JPH0624129B2 JPH0624129B2 JP58059693A JP5969383A JPH0624129B2 JP H0624129 B2 JPH0624129 B2 JP H0624129B2 JP 58059693 A JP58059693 A JP 58059693A JP 5969383 A JP5969383 A JP 5969383A JP H0624129 B2 JPH0624129 B2 JP H0624129B2
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- Japan
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- valve
- air
- fuel
- exhaust gas
- compressor
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination 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
-
- 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
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料電池発電プラントにおいて、特にその緊急
時に安全にプラント停止が可能な構成の燃料電池発電プ
ラントに関するものである。
時に安全にプラント停止が可能な構成の燃料電池発電プ
ラントに関するものである。
燃料電池発電プラントは燃料極ガス室と空気極ガス室と
を有する燃料電池本体と、１本以上の改質管を有しこの
改質管を通る原燃料を管外からの加熱により改質して燃
料電池本体の燃料極ガス室に供給する燃料改質器と、排
熱を回収してタービンを駆動しこれによりコンプレッサ
を回転させて加圧された空気を燃料電池本体の空気極ガ
ス室および燃料改質器の管外の加熱部に供給するタービ
ン・コンプレッサと、燃料電池本体の空気極ガス室、燃
料改質器の管外からの加熱部からの排ガスおよびターピ
ン・コンプレッサからの空気が供給され且つタービン・
コンプレッサへのエネルギ供給を加減して適切な作動範
囲に制御する補助燃焼器とを構成要素としている。
を有する燃料電池本体と、１本以上の改質管を有しこの
改質管を通る原燃料を管外からの加熱により改質して燃
料電池本体の燃料極ガス室に供給する燃料改質器と、排
熱を回収してタービンを駆動しこれによりコンプレッサ
を回転させて加圧された空気を燃料電池本体の空気極ガ
ス室および燃料改質器の管外の加熱部に供給するタービ
ン・コンプレッサと、燃料電池本体の空気極ガス室、燃
料改質器の管外からの加熱部からの排ガスおよびターピ
ン・コンプレッサからの空気が供給され且つタービン・
コンプレッサへのエネルギ供給を加減して適切な作動範
囲に制御する補助燃焼器とを構成要素としている。
ところで、このような燃料電池発電プラントにおいて
は、各部において必要な流量、温度を満足するように運
転することは当然のことであるが、異常時および緊急時
に特に留意しなければならないことはプラントを安全に
停止させる必要がある。そのためには燃料電池本体の燃
料極ガス室と空気極ガス室との圧力差をある範囲内にで
きるだけ抑えることと、燃料改質器の反応管内の圧力が
反応管外の圧力よりも大きくなるようにすることが要求
される。
は、各部において必要な流量、温度を満足するように運
転することは当然のことであるが、異常時および緊急時
に特に留意しなければならないことはプラントを安全に
停止させる必要がある。そのためには燃料電池本体の燃
料極ガス室と空気極ガス室との圧力差をある範囲内にで
きるだけ抑えることと、燃料改質器の反応管内の圧力が
反応管外の圧力よりも大きくなるようにすることが要求
される。
本発明はかかる要求を満たすべくなされたもので、その
目的は電源喪失、計装空気喪失などの緊急かつ重大な故
障のときにもフェイルセーフ方式によりプラントを安全
に停止することができる燃料電池発電プラントを提供し
ようとするものである。
目的は電源喪失、計装空気喪失などの緊急かつ重大な故
障のときにもフェイルセーフ方式によりプラントを安全
に停止することができる燃料電池発電プラントを提供し
ようとするものである。
本発明はかかる目的を達成するため、タービンと、この
タービンにより回転駆動され加圧された空気を送り出す
コンプレッサと、原燃料及び前記コンプレッサからの空
気が供給され前記タービンへのエネルギ供給を加減して
前記コンプレッサを適切な作動範囲に制御する補助燃焼
器と、原燃料を通す改質管と前記コンプレッサからの空
気及び少なくとも起動時には原燃料が供給され前記改質
管を加熱してこの改質管を通る原燃料を改質させるとと
もにその排ガスを前記補助燃焼器に供給する燃焼室とを
有する燃料改質器と、この燃料改質器から得られる燃料
改質ガスが供給され且つその残余のガスを前記燃料改質
器の燃焼室に供給する燃料極ガス室と前記コンプレッサ
からの空気が供給され空気極での電極反応を行なわせた
残余の空気を前記補助燃焼器に供給する空気極ガス室と
を有する燃料電池本体とを備え、原燃料の各供給系にし
ゃ断弁を設けると共に、前記コンプレッサからの各空気
供給系にしゃ断弁を設け、前記コンプレッサの吐出側に
空気放出系統を設けて該空気放出系統に空気放出弁を設
け、また前記燃料改質器の燃焼室より排出される排ガス
と前記燃料電池本体の空気極ガス室より排出される残余
の空気とを合流させて前記補助燃焼器に供給する共通経
路の補助燃焼器の入口側に隔離弁を設けると共に該隔離
弁の上流の共通経路に排ガス放出系統を設けて該排ガス
放出系統に排ガス放出弁を設ける構成とし、前記しゃ断
弁及び隔離弁はプラントの正常運転時に入力される弁へ
の駆動信号により開の位置に保持し、プラントの緊急時
に弁への駆動信号が喪失すると閉の位置に動作する機能
を有し、前記排ガス放出弁及び空気排出弁はプラントの
正常運転時に入力される弁への駆動信号により閉の位置
に保持し、プラントの緊急時に弁への駆動信号が喪失す
ると開の位置に動作する機能を有し、且つ排ガス放出弁
の口径を前記隔離弁の口径よりも小さくしたことを特徴
としている。
タービンにより回転駆動され加圧された空気を送り出す
コンプレッサと、原燃料及び前記コンプレッサからの空
気が供給され前記タービンへのエネルギ供給を加減して
前記コンプレッサを適切な作動範囲に制御する補助燃焼
器と、原燃料を通す改質管と前記コンプレッサからの空
気及び少なくとも起動時には原燃料が供給され前記改質
管を加熱してこの改質管を通る原燃料を改質させるとと
もにその排ガスを前記補助燃焼器に供給する燃焼室とを
有する燃料改質器と、この燃料改質器から得られる燃料
改質ガスが供給され且つその残余のガスを前記燃料改質
器の燃焼室に供給する燃料極ガス室と前記コンプレッサ
からの空気が供給され空気極での電極反応を行なわせた
残余の空気を前記補助燃焼器に供給する空気極ガス室と
を有する燃料電池本体とを備え、原燃料の各供給系にし
ゃ断弁を設けると共に、前記コンプレッサからの各空気
供給系にしゃ断弁を設け、前記コンプレッサの吐出側に
空気放出系統を設けて該空気放出系統に空気放出弁を設
け、また前記燃料改質器の燃焼室より排出される排ガス
と前記燃料電池本体の空気極ガス室より排出される残余
の空気とを合流させて前記補助燃焼器に供給する共通経
路の補助燃焼器の入口側に隔離弁を設けると共に該隔離
弁の上流の共通経路に排ガス放出系統を設けて該排ガス
放出系統に排ガス放出弁を設ける構成とし、前記しゃ断
弁及び隔離弁はプラントの正常運転時に入力される弁へ
の駆動信号により開の位置に保持し、プラントの緊急時
に弁への駆動信号が喪失すると閉の位置に動作する機能
を有し、前記排ガス放出弁及び空気排出弁はプラントの
正常運転時に入力される弁への駆動信号により閉の位置
に保持し、プラントの緊急時に弁への駆動信号が喪失す
ると開の位置に動作する機能を有し、且つ排ガス放出弁
の口径を前記隔離弁の口径よりも小さくしたことを特徴
としている。
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第１
図は燃料電池発電プラントの系統構成例を示すものであ
る。第１図に示すように燃料電池本体１は複数組の燃料
極２、空気極３および電解室４とを積層して構成したも
ので、図ではその１組を代表して示してある。そしてこ
の燃料電池本体１は燃料極２に接して燃料極ガス室５、
また空気極３に接して空気極ガス室６が形成されてお
り、燃料電池本体１の外部より後述する改質燃料ガス
（水素リッチガス）および空気をそれぞれ受け入れ、残
余のガスを排出するようになっている。また燃料改質器
７はプロセス側の改質触媒が充填されている複数本の改
質管（図では１本の改質管を代表して示してある）８と
この改質管８を外部より加熱して改質反応を行なわしめ
る燃焼室９とから構成されている。そして燃焼室９には
外部より主燃料として燃料電池本体１の燃料極ガス室５
から排出される残余の燃料と配化剤としての空気とが供
給されるようになっており、またパイロット燃料として
外部より別の原燃料が供給できるように構成されてい
る。さらに補助燃焼器１０はプラントの起動時に原燃料
によりタービン１１を起動し、このタービンによってコ
ンプレッサ１２を自立運転させる。また、プラント通常
運転時には燃料改質器７から供給される改質燃料ガス
（水素リッチガス）により燃焼させ、プラント全体に必
要な空気を供給するコンプレッサ１２を駆動するタービ
ンへの供給エネルギを調整するものである。
図は燃料電池発電プラントの系統構成例を示すものであ
る。第１図に示すように燃料電池本体１は複数組の燃料
極２、空気極３および電解室４とを積層して構成したも
ので、図ではその１組を代表して示してある。そしてこ
の燃料電池本体１は燃料極２に接して燃料極ガス室５、
また空気極３に接して空気極ガス室６が形成されてお
り、燃料電池本体１の外部より後述する改質燃料ガス
（水素リッチガス）および空気をそれぞれ受け入れ、残
余のガスを排出するようになっている。また燃料改質器
７はプロセス側の改質触媒が充填されている複数本の改
質管（図では１本の改質管を代表して示してある）８と
この改質管８を外部より加熱して改質反応を行なわしめ
る燃焼室９とから構成されている。そして燃焼室９には
外部より主燃料として燃料電池本体１の燃料極ガス室５
から排出される残余の燃料と配化剤としての空気とが供
給されるようになっており、またパイロット燃料として
外部より別の原燃料が供給できるように構成されてい
る。さらに補助燃焼器１０はプラントの起動時に原燃料
によりタービン１１を起動し、このタービンによってコ
ンプレッサ１２を自立運転させる。また、プラント通常
運転時には燃料改質器７から供給される改質燃料ガス
（水素リッチガス）により燃焼させ、プラント全体に必
要な空気を供給するコンプレッサ１２を駆動するタービ
ンへの供給エネルギを調整するものである。
原燃料（一般には天然ガス）は図示していない貯蔵タン
クまたは導管よりプラントに供給されるようになってお
り、プラント側においてその供給管１３を必要に応じて
分岐し、燃料改質器７のプロセス側の改質管８および燃
焼室９へ、また補助燃焼器１０へそれぞれ供給されるよ
うになっている。
クまたは導管よりプラントに供給されるようになってお
り、プラント側においてその供給管１３を必要に応じて
分岐し、燃料改質器７のプロセス側の改質管８および燃
焼室９へ、また補助燃焼器１０へそれぞれ供給されるよ
うになっている。
而して、第１図において、１４〜１６は供給管１３を通
して燃料改質器７の改質管８および燃焼室９、補助燃焼
器１０へそれぞれ原燃料が供給される供給系に設けられ
た主原燃料供給しゃ断弁、１７〜２１は燃料改質器７の
改質管８および燃焼室９、補助燃焼器１０、燃料電池本
体１の燃料極ガス室５の排出側および空気極ガス室６に
対してプラントの緊急時それぞれ窒素ガスを供給する各
供給系に設けられた窒素ガス供給弁、２２，２３は燃料
改質器７の改質管８から燃料電池本体１の燃料極ガス室
５と補助燃焼器１０とに対して改質燃料ガスをそれぞれ
供給する供給系に設けられた改質燃料供給しゃ断弁、２
４は燃料改質器７の燃焼室９、燃料電池本体１の空気極
ガス室６の排出ガスが合流されて補助燃焼器１０に供給
される合流点以降の供給系に設けられた隔離弁である。
また、２５はこの隔離弁２４が設けられている排出ガス
供給系に接続されている排ガス放出系に設けられた排ガ
ス放出弁、２９はコンプレッサ１２の出側空気供給系に
接続されている空気放出系に設けられた空気放出弁、２
６〜２８はコンプレッサ１２から送出される空気を燃料
電池本体１の空気極ガス室６、燃料改質器７の燃料室９
および補助燃料器１０にそれぞれ供給する空気供給系に
設けられた空気供給しゃ断弁である。
して燃料改質器７の改質管８および燃焼室９、補助燃焼
器１０へそれぞれ原燃料が供給される供給系に設けられ
た主原燃料供給しゃ断弁、１７〜２１は燃料改質器７の
改質管８および燃焼室９、補助燃焼器１０、燃料電池本
体１の燃料極ガス室５の排出側および空気極ガス室６に
対してプラントの緊急時それぞれ窒素ガスを供給する各
供給系に設けられた窒素ガス供給弁、２２，２３は燃料
改質器７の改質管８から燃料電池本体１の燃料極ガス室
５と補助燃焼器１０とに対して改質燃料ガスをそれぞれ
供給する供給系に設けられた改質燃料供給しゃ断弁、２
４は燃料改質器７の燃焼室９、燃料電池本体１の空気極
ガス室６の排出ガスが合流されて補助燃焼器１０に供給
される合流点以降の供給系に設けられた隔離弁である。
また、２５はこの隔離弁２４が設けられている排出ガス
供給系に接続されている排ガス放出系に設けられた排ガ
ス放出弁、２９はコンプレッサ１２の出側空気供給系に
接続されている空気放出系に設けられた空気放出弁、２
６〜２８はコンプレッサ１２から送出される空気を燃料
電池本体１の空気極ガス室６、燃料改質器７の燃料室９
および補助燃料器１０にそれぞれ供給する空気供給系に
設けられた空気供給しゃ断弁である。
ここで、各供給系に設けられた弁において、黒塗りの弁
はプラントの緊急時にはフェイルセーフで閉となる弁で
あり、また白抜きの弁はフェイルセーフで開となる弁を
示している。また、これらの各弁はプラントの正常運転
時に入力される弁への駆動信号により閉または開の位置
に保持する駆動源を有し、プラントの緊急時に弁への駆
動信号が喪失すると弁内部に保育する駆動体により開ま
たは閉の位置に移動させる機能を有し、緊急時にプラン
トを安全に停止させるべく動作、つまりフェイルセーフ
側に動作するようになっている。
はプラントの緊急時にはフェイルセーフで閉となる弁で
あり、また白抜きの弁はフェイルセーフで開となる弁を
示している。また、これらの各弁はプラントの正常運転
時に入力される弁への駆動信号により閉または開の位置
に保持する駆動源を有し、プラントの緊急時に弁への駆
動信号が喪失すると弁内部に保育する駆動体により開ま
たは閉の位置に移動させる機能を有し、緊急時にプラン
トを安全に停止させるべく動作、つまりフェイルセーフ
側に動作するようになっている。
なお、プラントの各系には制御弁、オリフィス、各種の
計測器などがあるが、本図では省略してある。
計測器などがあるが、本図では省略してある。
次に上記のように構成された燃料電池発電プラントの作
用について述べる。まず、通常運転時にはプラントへの
原燃料は供給管１３を経て開となっているしゃ断弁１４
〜１６を通って図示しない制御弁またはオリフィス等に
より必要な量が燃料改質器７のプロセス側の改質管８お
よび燃焼室９へ、また補助燃焼器１０へそれぞれ供給さ
れている。この場合、窒素ガス供給系は通常運転時に窒
素ガスがプロセスに供給されないように各窒素ガス供給
弁１７〜２１は閉としてある。
用について述べる。まず、通常運転時にはプラントへの
原燃料は供給管１３を経て開となっているしゃ断弁１４
〜１６を通って図示しない制御弁またはオリフィス等に
より必要な量が燃料改質器７のプロセス側の改質管８お
よび燃焼室９へ、また補助燃焼器１０へそれぞれ供給さ
れている。この場合、窒素ガス供給系は通常運転時に窒
素ガスがプロセスに供給されないように各窒素ガス供給
弁１７〜２１は閉としてある。
燃料改質器７で改質された改質燃料ガス（水素リッチガ
ス）は図示していない制御弁により流量が制御されて燃
料電池本体１および補助燃料器１０へ通常運転時開とな
るしゃ断弁２２，２３を通して必要量供給される。燃料
電池本体１に供給された改質燃料ガスは燃料極ガス室５
に供給され、燃料極２で既知の電極反応Ｈ2→２Ｈ+＋２
ｅ-が行なわれる。そして残余の改質燃料ガスは燃料改
質器７の燃焼質９へ導びかれ、燃焼して改質管８を加熱
し、この改質管８を通過する原料ガスを水素リッチの改
質燃料ガスへと改質される。また燃料改質器７の燃焼室
９より排出された燃焼排ガスは燃料電池本体１の空気極
ガス室６から排出された排出ガスと合流し、開となって
いる隔離弁２４を通して補助燃焼器１０に送られタービ
ン１１への供給エネルギが調整される。
ス）は図示していない制御弁により流量が制御されて燃
料電池本体１および補助燃料器１０へ通常運転時開とな
るしゃ断弁２２，２３を通して必要量供給される。燃料
電池本体１に供給された改質燃料ガスは燃料極ガス室５
に供給され、燃料極２で既知の電極反応Ｈ2→２Ｈ+＋２
ｅ-が行なわれる。そして残余の改質燃料ガスは燃料改
質器７の燃焼質９へ導びかれ、燃焼して改質管８を加熱
し、この改質管８を通過する原料ガスを水素リッチの改
質燃料ガスへと改質される。また燃料改質器７の燃焼室
９より排出された燃焼排ガスは燃料電池本体１の空気極
ガス室６から排出された排出ガスと合流し、開となって
いる隔離弁２４を通して補助燃焼器１０に送られタービ
ン１１への供給エネルギが調整される。
一方プラントで必要な空気はコンプレッサ１２より送ら
れ、燃料電池本体１の空気極ガス室６へ開となっている
しゃ断弁２６を通して供給される。空気極３では既知の
電極反応２Ｈ+＋1/2Ｏ2＋２ｅ-→2Ｏが行なわれる。そ
して残余の空気および反応生成蒸気は隔離弁２４を通し
て補助燃焼器１０へ供給される。また空気の一部は燃料
改質器７の燃焼室９へ開となっているしゃ断弁２７を通
して燃焼用酸化剤として供給され、さらに空気の一部は
補助燃焼器１０へ開となっているしゃ断弁２８を通して
酸化剤として供給される。
れ、燃料電池本体１の空気極ガス室６へ開となっている
しゃ断弁２６を通して供給される。空気極３では既知の
電極反応２Ｈ+＋1/2Ｏ2＋２ｅ-→2Ｏが行なわれる。そ
して残余の空気および反応生成蒸気は隔離弁２４を通し
て補助燃焼器１０へ供給される。また空気の一部は燃料
改質器７の燃焼室９へ開となっているしゃ断弁２７を通
して燃焼用酸化剤として供給され、さらに空気の一部は
補助燃焼器１０へ開となっているしゃ断弁２８を通して
酸化剤として供給される。
このようにプラントの通常運転時には主原燃料供給しゃ
断弁１４〜１６、改質燃料ガス供給しゃ断弁２２，２
３、隔離弁２４および空気供給しゃ断弁２６〜２８を全
て開とし、排ガス放出弁２５、空気放出弁２９を閉とし
て各供給系を運用している。
断弁１４〜１６、改質燃料ガス供給しゃ断弁２２，２
３、隔離弁２４および空気供給しゃ断弁２６〜２８を全
て開とし、排ガス放出弁２５、空気放出弁２９を閉とし
て各供給系を運用している。
さて、通常時のプラント停止過程においては図示してい
ない多数の制御弁を用いることによりプラントの各所が
安全に経過するようにすることができる。しかし乍ら、
電源喪失や制御用空気喪失などのような外部からの信号
またはタービン駆動エネルギの供給が不能のときにはプ
ラントの個有の装置にて安全にプラントを停止させる必
要がある。以下このような緊急時にプラントを停止させ
る場合の作用について述べる。
ない多数の制御弁を用いることによりプラントの各所が
安全に経過するようにすることができる。しかし乍ら、
電源喪失や制御用空気喪失などのような外部からの信号
またはタービン駆動エネルギの供給が不能のときにはプ
ラントの個有の装置にて安全にプラントを停止させる必
要がある。以下このような緊急時にプラントを停止させ
る場合の作用について述べる。
プラント停止過程においては燃焼火炎を消し、原料ガス
および改質燃料ガスを窒素ガスにて安全にパージするこ
とが重要である。このとき燃料電池本体１の燃料極ガス
室５と空気極ガス室６との間の圧力差をできるだけ小さ
くすること、および燃料改質器７の改質管８の中の圧力
が燃焼室９内の圧力より大きくなるように配慮しつつ窒
素パージを行なうことが必要である。このためには単に
放出弁を多数設けてパージすることではなくて充分考慮
されたパージ方法を採ることが望まれている。
および改質燃料ガスを窒素ガスにて安全にパージするこ
とが重要である。このとき燃料電池本体１の燃料極ガス
室５と空気極ガス室６との間の圧力差をできるだけ小さ
くすること、および燃料改質器７の改質管８の中の圧力
が燃焼室９内の圧力より大きくなるように配慮しつつ窒
素パージを行なうことが必要である。このためには単に
放出弁を多数設けてパージすることではなくて充分考慮
されたパージ方法を採ることが望まれている。
今、外部からの信号や計装空気源が喪失した場合を考え
ると、第１図において黒塗りの弁はフェイルセーフで閉
となる。これにより原料ガスの供給はしゃ断されるが、
プラント内にはまだ改質燃料ガスの一部が保有してい
る。また白抜きの弁はフェイルセーフで開としてあるの
で、窒素ガスが図示していない貯蔵源より供給される。
窒素ガス供給弁１７，１８はそれぞれ燃料改質器７の燃
焼室９内のパージと補助燃焼器１０内のパージを行なう
ための弁であり、パイロット燃焼用の原料ガスをそれぞ
れパージした後に、それぞれの燃焼部をパージするため
に用いられる。また窒素ガス供給弁１７は燃料改質器７
の改質管８へ供給された原料ガスをパージするための弁
であり、窒素ガス供給弁２０は燃料極ガス室５の下流お
よび燃料改質器７の燃焼室９をパージするための弁であ
る。燃料系においては窒素ガス供給弁１７より供給され
た窒素ガスは改質管８内の原料ガスおよび改質燃料ガス
をパージしつつしゃ断弁２２を通して窒素ガス供給弁２
０よりの供給窒素ガスと混合しつつ放出弁２５より排出
される。他方空気系は空気供給しゃ断弁２６〜２８を閉
として余剰の空気を放出する。したがって、タービン１
１は燃焼エネルギ、空気の供給が断たれて停止すること
になる。
ると、第１図において黒塗りの弁はフェイルセーフで閉
となる。これにより原料ガスの供給はしゃ断されるが、
プラント内にはまだ改質燃料ガスの一部が保有してい
る。また白抜きの弁はフェイルセーフで開としてあるの
で、窒素ガスが図示していない貯蔵源より供給される。
窒素ガス供給弁１７，１８はそれぞれ燃料改質器７の燃
焼室９内のパージと補助燃焼器１０内のパージを行なう
ための弁であり、パイロット燃焼用の原料ガスをそれぞ
れパージした後に、それぞれの燃焼部をパージするため
に用いられる。また窒素ガス供給弁１７は燃料改質器７
の改質管８へ供給された原料ガスをパージするための弁
であり、窒素ガス供給弁２０は燃料極ガス室５の下流お
よび燃料改質器７の燃焼室９をパージするための弁であ
る。燃料系においては窒素ガス供給弁１７より供給され
た窒素ガスは改質管８内の原料ガスおよび改質燃料ガス
をパージしつつしゃ断弁２２を通して窒素ガス供給弁２
０よりの供給窒素ガスと混合しつつ放出弁２５より排出
される。他方空気系は空気供給しゃ断弁２６〜２８を閉
として余剰の空気を放出する。したがって、タービン１
１は燃焼エネルギ、空気の供給が断たれて停止すること
になる。
また窒素ガス供給弁２１の開により燃料電池本体１の空
気極ガス室６には窒素ガスが供給され、空気極ガス室６
内をパージしつつ排ガス放出弁２５より放出される。
気極ガス室６には窒素ガスが供給され、空気極ガス室６
内をパージしつつ排ガス放出弁２５より放出される。
以上は空気系、窒素ガス供給系の各弁の説明であるが、
この場合隔離弁２４はフェイルセーフで閉となり、通常
運転では開となるようにしてある。何故なら緊急時にこ
の弁を開とすると、一般に弁口径が大きいので、空気極
ガス室６および燃焼極ガス室５の中の圧力降下が大きく
なる可能性が大となる。このため電源喪失とか計装空気
源喪失などの緊急時には隔離弁２４を閉として排ガス放
出弁２５を開としている。この場合、排ガス放出弁２５
の口径は一般に隔離弁２４に比して著しく小さい口径に
してある。
この場合隔離弁２４はフェイルセーフで閉となり、通常
運転では開となるようにしてある。何故なら緊急時にこ
の弁を開とすると、一般に弁口径が大きいので、空気極
ガス室６および燃焼極ガス室５の中の圧力降下が大きく
なる可能性が大となる。このため電源喪失とか計装空気
源喪失などの緊急時には隔離弁２４を閉として排ガス放
出弁２５を開としている。この場合、排ガス放出弁２５
の口径は一般に隔離弁２４に比して著しく小さい口径に
してある。
したがって、窒素ガス供給弁１７〜２１から供給される
パージ窒素ガスの量よりも排ガス放出弁２５より放出さ
れる排気量の方がわずかに多くなるようにその弁口径を
選択するか、または図示していないが、これらの弁と組
となって配設されるオリフィスの口径とか、手動弁など
の口径や開度を選択することにより、燃料極ガス室５と
空気極ガス室６との圧力差を小さくしつつ系内のガスを
安全に徐々に排出できることになる。このとき、当然の
ことであるが燃料改質器７の改質管８の圧力は燃焼室９
の圧力よりわずかながら大きくしつつガスを排出できる
とともに系内の圧力もゆっくり低下させることが可能と
なり、燃料電池発電プラントを安全に停止することがで
きる。
パージ窒素ガスの量よりも排ガス放出弁２５より放出さ
れる排気量の方がわずかに多くなるようにその弁口径を
選択するか、または図示していないが、これらの弁と組
となって配設されるオリフィスの口径とか、手動弁など
の口径や開度を選択することにより、燃料極ガス室５と
空気極ガス室６との圧力差を小さくしつつ系内のガスを
安全に徐々に排出できることになる。このとき、当然の
ことであるが燃料改質器７の改質管８の圧力は燃焼室９
の圧力よりわずかながら大きくしつつガスを排出できる
とともに系内の圧力もゆっくり低下させることが可能と
なり、燃料電池発電プラントを安全に停止することがで
きる。
第２図は第１図と同一部分には同一記号を付して示す本
発明の他の実施例を示すものである。すなわち、本実施
例では第２図に示すように補助燃焼器１０からタービン
１１へ供給されるエネルギ供給系にフェイルセーフで開
となるエネルギ放出弁３０を設けて緊急時にこのエネル
ギ放出弁を開としてエネルギを外部へ放出するようにし
たものである。このようにすれば、第１図に示す作用に
加えてタービン１１をより早く停止することができる。
発明の他の実施例を示すものである。すなわち、本実施
例では第２図に示すように補助燃焼器１０からタービン
１１へ供給されるエネルギ供給系にフェイルセーフで開
となるエネルギ放出弁３０を設けて緊急時にこのエネル
ギ放出弁を開としてエネルギを外部へ放出するようにし
たものである。このようにすれば、第１図に示す作用に
加えてタービン１１をより早く停止することができる。
なお、第１図及び第２図に示す各実施例ではプラントの
緊急時に燃料改質器７の燃焼室９に窒素ガスを供給する
系に設けられたフェイルセーフで開となる窒素ガス供給
弁２０を省略するようにしてもよい。
緊急時に燃料改質器７の燃焼室９に窒素ガスを供給する
系に設けられたフェイルセーフで開となる窒素ガス供給
弁２０を省略するようにしてもよい。
この他、本発明はその要旨を変更しない範囲内で種々変
形して実施できるものである。
形して実施できるものである。
以上述べたように本発明によれば、電源喪失、計装空気
喪失など緊急かつ重大な故障のときにもフェイルセーフ
方式によりプラントを安全に停止することができる燃料
電池発電プラントを提供することができる。
喪失など緊急かつ重大な故障のときにもフェイルセーフ
方式によりプラントを安全に停止することができる燃料
電池発電プラントを提供することができる。
第１図は本発明による燃料電池発電プラントの一実施例
を示す系統構成図、第２図は本発明の他の実施例を示す
系統構成図である。 １……燃料電池本体、７……燃料改質器、８……改質
管、１０……補助燃焼器、１１……タービン、１２……
コンプレッサ、１４〜１６……主原燃料供給しゃ断弁、
２２，２３……改質燃料ガス供給しゃ断弁、２４……隔
離弁、２５……排ガス放出弁、２９……空気放出弁、２
６〜２８……空気供給しゃ断弁、１７〜２１……窒素ガ
ス供給弁。
を示す系統構成図、第２図は本発明の他の実施例を示す
系統構成図である。 １……燃料電池本体、７……燃料改質器、８……改質
管、１０……補助燃焼器、１１……タービン、１２……
コンプレッサ、１４〜１６……主原燃料供給しゃ断弁、
２２，２３……改質燃料ガス供給しゃ断弁、２４……隔
離弁、２５……排ガス放出弁、２９……空気放出弁、２
６〜２８……空気供給しゃ断弁、１７〜２１……窒素ガ
ス供給弁。
Claims (2)
- 【請求項１】タービンと、このタービンにより回転駆動
され加圧された空気を送り出すコンプレッサと、原燃料
及び前記コンプレッサからの空気が供給され前記タービ
ンへのエネルギ供給を加減して前記コンプレッサを適切
な作動範囲に制御する補助燃焼器と、原燃料を通す改質
管と前記コンプレッサからの空気及び少なくとも起動時
には原燃料が供給され前記改質管を加熱してこの改質管
を通る原燃料を改質させるとともにその排ガスを前記補
助燃焼器に供給する燃焼室とを有する燃料改質器と、こ
の燃料改質器から得られる燃料改質ガスが供給され且つ
その残余のガスを前記燃料改質器の燃焼室に供給する燃
料極ガス室と前記コンプレッサからの空気が供給され空
気極での電極反応を行なわせた残余の空気を前記補助燃
焼器に供給する空気極ガス室とを有する燃料電池本体と
を備え、 原燃料の各供給系にしゃ断弁を設けると共に、前記コン
プレッサからの各空気供給系にしゃ断弁を設け、前記コ
ンプレッサの吐出側に空気放出系統を設けて該空気放出
系統に空気放出弁を設け、また前記燃料改質器の燃焼室
より排出される排ガスと前記燃料電池本体の空気極ガス
室より排出される残余の空気とを合流させて前記補助燃
焼器に供給する共通経路の補助燃焼器の入口側に隔離弁
を設けると共に該隔離弁の上流の共通経路に排ガス放出
系統を設けて該排ガス放出系統に排ガス放出弁を設ける
構成とし、 前記しゃ断弁及び隔離弁はプラントの正常運転時に入力
される弁への駆動信号により開の位置に保持し、プラン
トの緊急時に弁への駆動信号が喪失すると閉の位置に動
作する機能を有し、 前記空気放出弁及び排ガス放出弁はプラントの正常運転
時に入力される弁への駆動信号により閉の位置に保持
し、プラントの緊急時に弁への駆動信号が喪失すると開
の位置に動作する機能を有し、且つ排ガス放出弁の口径
を前記隔離弁の口径よりも小さくしたことを特徴とする
燃料電池発電プラント。 - 【請求項２】タービンと、このタービンにより回転駆動
され加圧された空気を送り出すコンプレッサと、原燃料
及び前記コンプレッサからの空気が供給され前記タービ
ンへのエネルギ供給を加減して前記コンプレッサを適切
な作動範囲に制御する補助燃焼器と、原燃料を通す改質
管と前記コンプレッサからの空気及び少なくとも起動時
には原燃料が供給され前記改質管を加熱してこの改質管
を通る原燃料を改質させるとともにその排ガスを前記補
助燃焼器に供給する燃焼室とを有する燃料改質器と、こ
の燃料改質器から得られる燃料改質ガスが供給され且つ
その残余のガスを前記燃料改質器の燃焼室に供給する燃
料極ガス室と前記コンプレッサからの空気が供給され空
気極での電極反応を行なわせた残余の空気を前記補助燃
焼器に供給する空気極ガス室とを有する燃料電池本体と
を備え、 原燃料の各供給系にしゃ断弁を設けると共に、前記コン
プレッサからの各空気供給系にしゃ断弁を設け、前記コ
ンプレッサの吐出側に空気放出系統を設けて該空気放出
系統に空気放出弁を設け、また前記燃料改質器の燃焼室
より排出される排ガスと前記燃料電池本体の空気極ガス
室より排出される残余の空気とを合流させて前記補助燃
焼器に供給する共通経路の補助燃焼器の入口側に隔離弁
を設けると共に該隔離弁の上流の共通経路に排ガス放出
系統を設けて該排ガス放出系統に排ガス放出弁を設け、
さらにプラントの緊急時及び通常運転時の必要な時期に
窒素ガスを供給する窒素ガス供給系を設けると共に、こ
の窒素ガス供給系を各原燃料供給系に設けられた前記し
ゃ断弁の後流側及び前記燃料電池本体の空気極ガス室の
入口側に設けられた前記しゃ断弁の後流側に窒素ガス供
給連結配管系を介して接続し、該各窒素ガス供給連結配
管系の前記各接続部上流側に窒素供給弁を設ける構成と
し、 前記しゃ断弁及び隔離弁はプラントの正常運転時に入力
される弁への駆動信号により開の位置に保持し、プラン
トの緊急時に弁への駆動信号が喪失すると閉の位置に動
作する機能を有し、 前記空気排出弁、排ガス放出弁及び窒素供給弁はプラン
トの正常運転時に入力される弁への駆動信号により閉の
位置に保持し、プラントの緊急時に弁への駆動信号が喪
失すると開の位置に動作する機能を有し、且つ排ガス放
出弁の口径を前記隔離弁の口径よりも小さくしたことを
特徴とする燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58059693A JPH0624129B2 (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58059693A JPH0624129B2 (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 燃料電池発電プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59186273A JPS59186273A (ja) | 1984-10-23 |
| JPH0624129B2 true JPH0624129B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=13120543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58059693A Expired - Lifetime JPH0624129B2 (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624129B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61227375A (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-09 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS6298572A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | タ−ボコンプレツサシステムの制御方法 |
| JPH06103631B2 (ja) * | 1986-01-23 | 1994-12-14 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池システムの空気供給系装置 |
| JPS62237674A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
| JPS6310471A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS63298973A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Asahi Eng Kk | 改質装置排ガス燃焼方式 |
| JPS6481177A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-27 | Hitachi Ltd | Fuel cell plant |
| JPH04102510U (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-03 | 昭和電線電纜株式会社 | 多対ケーブル |
| JP2916289B2 (ja) * | 1991-03-20 | 1999-07-05 | 株式会社東芝 | 燃料電池発電システムの制御装置 |
| JP2005190962A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備及び燃料電池発電設備における可燃性ガスのパージ方法 |
-
1983
- 1983-04-05 JP JP58059693A patent/JPH0624129B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59186273A (ja) | 1984-10-23 |
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