JPH0652880A - Phosphoric acid type fuel cell power generating unit - Google Patents

Phosphoric acid type fuel cell power generating unit

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JPH0652880A
JPH0652880A JP4201060A JP20106092A JPH0652880A JP H0652880 A JPH0652880 A JP H0652880A JP 4201060 A JP4201060 A JP 4201060A JP 20106092 A JP20106092 A JP 20106092A JP H0652880 A JPH0652880 A JP H0652880A
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fuel cell
temperature
shifter
cooling
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Abstract

PURPOSE:To cool a CO converter at good efficiency of heat exchange and to miniaturize the CO converter by using in the cooling system of the CO converter both water from a steam separator and condensed water of a low temperature level obtained from the exhaust gas of a fuel cell. CONSTITUTION:The cooling water of the cooling system 13 of a CO converter 4 is a mixture of pressurized water from a steam separator 6 and water supplied from water treatment equipment 11. The water supplied from the equipment 11 consists of water 51, 52 condensed from the exhaust gas of a fuel cell 5 and city water 14, and there is almost no need for the city water 14 to be supplied only if a sufficient amount of condensed water is recycled by lowering the temperature of the exhaust gas. If the amount of the condensed water flow from the separator 6 is constant, then the higher the load and the larger the amount of water supply, the lower the cooling water temperature of the converter 4. Therefore, the rate of heat exchange in the converter 4 is improved and a catalyst is held at appropriate temperature so as to reduce the concentration of CO in reformed gas at the outlet of the converter 4 and then the converter 4 can be miniaturized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はリン酸型燃料電池発電装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phosphoric acid fuel cell power generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は例えば特開平1−265461号
公報に示された従来のリン酸型燃料電池発電装置を示す
系統図である。図において1は燃料とスチ−ムを反応さ
せて水素を得る改質器、2、3はこの改質器1により改
質されたガス(以下、改質ガスという)と燃料との熱交換
を行い、燃料の予熱を行う熱交換器、4は改質器1によ
り改質された改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水素に
変えるCO変性器であり、このCO変性器4は反応熱の
除去のため水冷式となっている。5は改質ガス中の水素
と酸化性ガスとしての空気より直流電流を得るリン酸型
の燃料電池、6は改質器1にスチ−ムを供給すると共
に、燃料電池5とCO変成器4を冷却するための加圧水
を得る水蒸気分離器、7は燃料電池5とCO変成器4を
冷却する冷却水を循環させるポンプ、8は燃料中に含ま
れる硫黄を除去する脱硫器、9は燃料電池5により発生
した直流電流を交流電力に変える直交変換装置である。
10は水蒸気分離器より取り出したスチ−ムより熱回収
するための高位熱回収装置であり、凝縮された水が系内
に戻される。11は市水及び凝縮水の水処理装置であ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a system diagram showing a conventional phosphoric acid fuel cell power generator disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-265461. In the figure, 1 is a reformer for reacting fuel and steam to obtain hydrogen, and 2 and 3 are heat exchanges between the gas reformed by the reformer 1 (hereinafter referred to as reformed gas) and the fuel. A heat exchanger 4 for carrying out and preheating the fuel is a CO modifier for converting carbon monoxide contained in the reformed gas reformed by the reformer 1 into hydrogen. It is water-cooled for the removal of. Reference numeral 5 is a phosphoric acid type fuel cell that obtains a direct current from hydrogen in the reformed gas and air as an oxidizing gas. Reference numeral 6 supplies a steam to the reformer 1, and at the same time, the fuel cell 5 and the CO shift converter 4 are provided. A steam separator for obtaining pressurized water for cooling the fuel cell, a pump 7 for circulating cooling water for cooling the fuel cell 5 and the CO shifter 4, a desulfurizer for removing sulfur contained in the fuel, and a fuel cell 9 It is a quadrature conversion device that converts the direct current generated by No. 5 into alternating current power.
Reference numeral 10 is a high-level heat recovery device for recovering heat from the steam taken out from the steam separator, and the condensed water is returned to the system. Reference numeral 11 is a water treatment device for city water and condensed water.

【0003】次に動作について説明する。改質器1は、
LNGなどの炭化水素と水蒸気分離器6から供給される
水蒸気を原料として水素リッチなガスである改質ガスを
作る。この改質ガス中にはCOがかなり多く含まれてお
り、このCOは燃料電池5への触媒毒となる。そのため
CO濃度を低く(例えば1%以下程度)する必要があり、
CO変成器4が用いられる。CO変成器4内の反応は
Next, the operation will be described. The reformer 1 is
A reformed gas, which is a hydrogen-rich gas, is produced by using hydrocarbons such as LNG and steam supplied from the steam separator 6 as raw materials. This reformed gas contains a considerable amount of CO, and this CO becomes a catalyst poison to the fuel cell 5. Therefore, it is necessary to lower the CO concentration (for example, about 1% or less),
The CO transformer 4 is used. The reaction in the CO converter 4

【0004】 CO+HO → CO+H −−−−式1CO + H 2 O → CO 2 + H 2 --- Equation 1

【0005】で表される発熱反応であり、CO濃度を下
げると同時に水素を生成する効果もある。改質ガスは熱
交換器2、3によりCO変成器4中の低温CO変成触媒
(図示省略)の動作温度(170℃〜280℃)まで降温さ
れた後、CO変成器4に導入される。CO変成器4の改
質ガスの入口部は燃料ガス予熱器3の出口と、CO変成
器4の改質ガス出口部は燃料電池5の燃料極5aの入口
部にそれぞれ接続されている。またCO変成器4の冷却
水の入口部はポンプ7に、出口部は水蒸気分離器6の蒸
気部(上部)に接続されている。水蒸気分離器6の加圧水
部6aよりポンプ7により循環される加圧水がCO変成
器4に導入され、触媒で発生した熱が除去され水蒸気分
離器6へ導入される。低温CO変成触媒上の反応は、そ
の温度が低すぎる場合(160℃以下)はほとんど反応が
起きず、また温度が高すぎる場合は、式1の平衡が左に
片寄るためにCO濃度があまり下がらない。そのためC
O濃度を1%程度以下にするためには、CO変成器4の
出口付近の触媒温度を200℃程度以下にしたほうが良
い。
It is an exothermic reaction represented by, and has the effect of lowering the CO concentration and simultaneously producing hydrogen. The reformed gas is the low temperature CO shift catalyst in the CO shift converter 4 by the heat exchangers 2 and 3.
After the temperature is lowered to an operating temperature (not shown) (170 ° C. to 280 ° C.), the CO converter 4 is introduced. The reformed gas inlet of the CO shifter 4 is connected to the outlet of the fuel gas preheater 3, and the reformed gas outlet of the CO shifter 4 is connected to the inlet of the fuel electrode 5a of the fuel cell 5. The inlet of the cooling water of the CO shift converter 4 is connected to the pump 7, and the outlet thereof is connected to the steam part (upper part) of the steam separator 6. The pressurized water circulated by the pump 7 from the pressurized water portion 6a of the steam separator 6 is introduced into the CO shift converter 4, the heat generated by the catalyst is removed, and then introduced into the steam separator 6. The reaction on the low-temperature CO shift catalyst hardly occurs when the temperature is too low (160 ° C. or lower), and when the temperature is too high, the equilibrium of Formula 1 is biased to the left, so the CO concentration is lowered too much. Absent. Therefore C
In order to reduce the O concentration to about 1% or less, the catalyst temperature near the outlet of the CO shift converter 4 should be set to about 200 ° C. or less.

【0006】燃料電池5の反応熱は水蒸気分離器6より
の加圧水により除去され、水蒸気分離器6へ導入され
る。これら熱の一部は、改質器へ供給する水蒸気を加圧
水から生成するために用いられる。残りの熱はスチ−ム
として取り出され高位熱回収装置10で熱を回収する。
ここでスチ−ムは凝縮され、水は系内に90℃程度で戻
される。水蒸気分離器6の加圧水は、燃料電池用冷却水
や改質器へのスチ−ム供給源としての役割を持つため、
その温度は165〜180℃程度に保たれる。市水及び
凝縮水は、水処理装置11で不純物を除いた純水として
水蒸気分離器に供給される。
The reaction heat of the fuel cell 5 is removed by the pressurized water from the steam separator 6 and introduced into the steam separator 6. A part of these heats is used to generate the steam supplied to the reformer from the pressurized water. The remaining heat is taken out as a steam and is recovered by the high-level heat recovery device 10.
Here, the steam is condensed and water is returned to the system at about 90 ° C. Since the pressurized water of the steam separator 6 has a role as a cooling water for the fuel cell and a steam supply source to the reformer,
The temperature is kept at about 165 to 180 ° C. The city water and the condensed water are supplied to the water vapor separator as pure water from which impurities have been removed by the water treatment device 11.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のリン酸型燃料電
池発電装置は以上のように構成されていたので、CO変
成器としては、冷却水の供給温度が水蒸気分離器の飽和
水の温度と同じであるため、常に一定であり、通常16
5〜180℃の範囲にある。CO変成器4の入口付近の
触媒は反応による発熱量が大きく、温度も200℃〜2
80℃程度であるため、冷却水との温度差が大きく、充
分冷却されるが、CO変成器4の出口付近の触媒は、C
O変成器4出口のCO濃度を下げたい場合、先に述べた
ように反応温度を160〜200℃程度まで下げる必要
があり、この冷却水の温度では冷却水と触媒の温度差が
小さいため冷却能力が小さく、CO変成器出口の改質ガ
ス中のCO濃度が低くならないか、それを補うために伝
熱面積を充分に取るためにCO変成器4のサイズが大き
くなるという問題点があった。
Since the conventional phosphoric acid fuel cell power generator is constructed as described above, as a CO shifter, the supply temperature of the cooling water is the same as the saturated water temperature of the steam separator. Since it is the same, it is always constant, usually 16
It is in the range of 5 to 180 ° C. The catalyst near the inlet of the CO shift converter 4 has a large amount of heat generated by the reaction, and the temperature is 200 ° C to 2 ° C.
Since the temperature is about 80 ° C., the temperature difference with the cooling water is large and the cooling is sufficiently performed, but the catalyst near the outlet of the CO shift converter 4 is
When it is desired to lower the CO concentration at the outlet of the O-transformer 4, it is necessary to lower the reaction temperature to about 160 to 200 ° C. as described above. At this cooling water temperature, the temperature difference between the cooling water and the catalyst is small, so cooling There is a problem that the capacity is small and the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO transformer does not become low, or the size of the CO transformer 4 becomes large in order to take a sufficient heat transfer area to compensate for it. .

【0008】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、CO変成器を小形化した燃料電池
発電装置を得ることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a fuel cell power generator in which the CO transformer is miniaturized.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明の第1発明に係
るリン酸型燃料電池発電装置は、水蒸気分離器によって
得られた水と、燃料電池から排出されるガスから得られ
た凝縮水を用いたCO変成器の冷却系を備えたように構
成したものである。
A phosphoric acid fuel cell power generator according to a first aspect of the present invention is provided with water obtained by a steam separator and condensed water obtained from gas discharged from a fuel cell. It is configured so as to have a cooling system for the CO transformer used.

【0010】第2の発明に係る燃料電池発電装置は、水
蒸気分離器によって得られた水と、高位熱回収装置から
の回収水によりCO変成器の冷却系を備えるように構成
したものである。
The fuel cell power generator according to the second aspect of the present invention is configured to have a cooling system for the CO shifter by the water obtained by the steam separator and the water recovered from the high-level heat recovery device.

【0011】第3の発明に係る燃料電池発電装置は、C
O変成器の出口部近傍、又はCO変成器内の触媒温度に
より冷却系の温度を制御する制御装置を備えるように構
成したものである。
A fuel cell power generator according to a third invention is C
The control device controls the temperature of the cooling system in the vicinity of the outlet of the O-transformer or in the CO-transformer depending on the catalyst temperature.

【0012】第4の発明に係る燃料電池発電装置は、C
O変成器出口部近傍にCOセンサを設け、その出力に応
じて冷却系の温度を制御する制御装置を備えるように構
成したものである。
A fuel cell power generator according to a fourth invention is C
A CO sensor is provided near the outlet of the O-transformer, and a control device for controlling the temperature of the cooling system according to the output of the CO sensor is provided.

【0013】[0013]

【作用】第1の発明における冷却系は、水蒸気分離器よ
り導かれた水と、燃料電池の排出ガスから得られる所望
の低い温度レベルの凝縮水を併用することにより、CO
変成器を熱交換効率良く冷却する。
In the cooling system of the first aspect of the present invention, the water introduced from the steam separator and the condensed water of a desired low temperature level obtained from the exhaust gas of the fuel cell are used in combination to reduce CO
Cool the transformer efficiently with heat exchange.

【0014】第2の発明における冷却系は、水蒸気分離
器より導かれた水と、高位熱回収装置から導かれた温度
が所望値のレベルに下げられている凝縮水を併用するこ
とにより、CO変成器を熱交換効率良く冷却する。
In the cooling system in the second aspect of the present invention, the water introduced from the steam separator and the condensed water introduced from the high-order heat recovery device whose temperature has been lowered to a desired level are used together to reduce CO Cool the transformer efficiently with heat exchange.

【0015】第3の発明における制御装置は、CO変成
器出口部近傍の改質ガスの温度またはCO変成器内の触
媒温度に応じて、CO変成器の冷却水の温度を制御する
ことにより、CO変成器出口の改質ガス中のCO濃度を
低減させる。
The control device according to the third aspect of the present invention controls the temperature of the cooling water of the CO shifter according to the temperature of the reformed gas near the CO shifter outlet or the temperature of the catalyst in the CO shifter. The CO concentration in the reformed gas at the CO shifter outlet is reduced.

【0016】第4の発明における制御装置は、CO変成
器出口の改質ガス中のCO濃度に応じて、CO変成器の
冷却水の温度を制御することにより、CO変成器出口の
改質ガス中のCO濃度を低減させる。
The control device in the fourth aspect of the present invention controls the temperature of the cooling water of the CO shifter according to the concentration of CO in the reformed gas at the CO shifter outlet, whereby the reformed gas at the CO shifter outlet is controlled. Reduce the CO concentration in the inside.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

実施例1.図1は、第1の発明の一実施例による燃料電
池発電装置を概略的に示す系統図である。図において
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11は、
上述した従来装置と同一であるから説明を省略する。1
2はCO変成器4の冷却系であり、CO変成器4の冷却
水の入口4aとポンプ7の出口7aに接続された管路12
a、水処理装置11と前記入口4aを接続する管路12b
などから構成され、燃料電池5の排出ガスの凝縮水5
1、52、及び市水14などの低温水を導入するように
構成されている。
Example 1. FIG. 1 is a system diagram schematically showing a fuel cell power generator according to an embodiment of the first invention. In the figure, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 are
The description is omitted because it is the same as the above-mentioned conventional device. 1
Reference numeral 2 denotes a cooling system of the CO transformer 4, and a pipe line 12 connected to an inlet 4a of cooling water of the CO transformer 4 and an outlet 7a of the pump 7.
a, a pipeline 12b connecting the water treatment device 11 and the inlet 4a
Condensed water 5 of the exhaust gas of the fuel cell 5
1, 52, and low temperature water such as city water 14 are introduced.

【0018】次に動作について説明する。CO変成器4
の冷却系12の冷却水は、水蒸気分離器6からの加圧水
と、水処理装置11からの供給水との混合流体である。
水処理装置11からの供給水は凝縮水51、52と市水
14から成り、プラントからの排ガスの温度を50℃程
度まで冷却し、凝縮水51、52を充分回収すれば、市
水14の供給はほとんど不要である。市水及び凝縮水は
脱気(主に二酸化炭素)を行うために、90℃程度まで水
処理装置11内であらかじめ昇温されている。水蒸気分
離器6からの加圧水が165〜180℃であるため、水
蒸気分離器6からの加圧水の流量が一定ならば、混合す
る市水14及び凝縮水51、52の量が増すほどCO変
成器4の冷却水の温度が低くなる。供給される市水及び
凝縮水の量は、ほぼ負荷に比例するため、負荷が高いほ
どCO変成器冷却水の温度が低くなる。またCO変成器
における反応による発熱量もほぼ負荷に比例するため、
触媒温度などが高くなるが、負荷が高いほどCO変成器
4に供給される冷却水の温度が低くなることは冷却に効
果的である。
Next, the operation will be described. CO transformer 4
The cooling water of the cooling system 12 is a mixed fluid of the pressurized water from the steam separator 6 and the feed water from the water treatment device 11.
The water supplied from the water treatment device 11 consists of condensed water 51, 52 and city water 14, and if the temperature of the exhaust gas from the plant is cooled to about 50 ° C. and the condensed water 51, 52 is sufficiently recovered, Supply is almost unnecessary. The city water and the condensed water are preheated up to about 90 ° C. in the water treatment device 11 in order to perform deaeration (mainly carbon dioxide). Since the pressurized water from the steam separator 6 is 165 to 180 ° C., if the flow rate of the pressurized water from the steam separator 6 is constant, the CO shifter 4 increases as the amount of the city water 14 and the condensed water 51, 52 to be mixed increases. The temperature of the cooling water becomes low. Since the amounts of city water and condensed water supplied are almost proportional to the load, the higher the load, the lower the temperature of the CO transformer cooling water. In addition, the amount of heat generated by the reaction in the CO converter is almost proportional to the load,
Although the catalyst temperature and the like increase, the higher the load, the lower the temperature of the cooling water supplied to the CO shift converter 4, which is effective for cooling.

【0019】このようにCO変成器4内の熱交換を良く
することにより、触媒温度を適温に保つことでCO変成
器出口の改質ガス中のCO濃度を低減させることができ
ると共に、CO変成器4の小形化が可能となる。またプ
ラントの運転継続に必要な市水及び凝縮水を用いてCO
変成器冷却水の温度を下げているため、冷却のために新
たな水を供給する場合と違い、熱効率の低下は無い。
By thus improving the heat exchange in the CO shift converter 4, the catalyst temperature can be kept at an appropriate temperature to reduce the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO shift converter, and at the same time, the CO shift can be performed. It is possible to downsize the container 4. In addition, using city water and condensed water necessary for continuous operation of the plant, CO
Since the temperature of the transformer cooling water is lowered, there is no decrease in thermal efficiency, unlike when supplying new water for cooling.

【0020】実施例2.図2は第2の発明の一実施例に
よる燃料電池発電装置を示す系統図である。図2におい
て、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11
は上述した従来装置と同一である。12は冷却系であ
り、CO変成器4の冷却水の入口4aとポンプ7の出口
7aに接続された管路12a、高位熱回収装置10と接続
されている管路12cなどから構成されている。
Example 2. FIG. 2 is a system diagram showing a fuel cell power generator according to an embodiment of the second invention. In FIG. 2, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
Is the same as the conventional device described above. Reference numeral 12 denotes a cooling system, which is composed of a conduit 12a connected to the inlet 4a of the cooling water of the CO shift converter 4 and an outlet 7a of the pump 7, a conduit 12c connected to the high-level heat recovery device 10, and the like. .

【0021】次に動作について説明する。CO変成器4
の冷却系12の冷却水は、水蒸気分離器6からの加圧水
と、高位熱回収装置10からの供給水との混合流体であ
る。高位熱回収装置10からの供給水は、水蒸気分離器
6の余剰スチ−ムを凝縮した水から成り、通常90℃程
度である。一方、水蒸気分離器6からの加圧水が165
〜180℃であるため、水蒸気分離器6からの加圧水の
流量が一定ならば、混合する高位熱回収装置10からの
回収水の量が増すほど、CO変成器6の冷却水の温度が
低くなる。高位熱回収装置10からの回収水は、ほぼ負
荷に比例するため、負荷が高いほどCO変成器4の温度
が低くなる。またCO変成器4における反応による発熱
量も、ほぼ負荷に比例するため触媒温度などが高くなる
が、負荷が高いほどCO変成器4に供給される冷却水の
温度が低くなることは冷却に効果的である。
Next, the operation will be described. CO transformer 4
The cooling water of the cooling system 12 is a mixed fluid of the pressurized water from the steam separator 6 and the feed water from the high-level heat recovery device 10. The water supplied from the high-level heat recovery device 10 is composed of water obtained by condensing the excess steam of the steam separator 6, and is usually about 90 ° C. On the other hand, the pressurized water from the steam separator 6 is 165
Since the temperature is up to 180 ° C., if the flow rate of the pressurized water from the steam separator 6 is constant, the temperature of the cooling water for the CO shift converter 6 becomes lower as the amount of the recovered water from the high-order heat recovery device 10 to be mixed increases. . Since the water recovered from the high-order heat recovery device 10 is almost proportional to the load, the higher the load, the lower the temperature of the CO shift converter 4. Also, the amount of heat generated by the reaction in the CO shift converter 4 is almost proportional to the load, so that the catalyst temperature and the like increase, but the higher the load, the lower the temperature of the cooling water supplied to the CO shift converter 4 is, which is effective for cooling. Target.

【0022】このように、CO変成器4内の熱交換を良
くすることにより触媒温度を適温に保つことで、CO変
成器4出口の改質ガス中のCO濃度を低減させることが
できると共に、CO変成器4の小型化が可能となる。ま
た高位熱回収装置10からの回収水を用いてCO変成器
4冷却水の温度を下げているため、冷却のために新たな
水を供給する場合と違い、熱効率の低下は無い。
As described above, by improving the heat exchange in the CO shift converter 4 to keep the catalyst temperature at an appropriate temperature, the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO shift converter 4 can be reduced, and The CO transformer 4 can be miniaturized. Further, since the temperature of the CO shifter 4 cooling water is lowered by using the water recovered from the high-level heat recovery device 10, there is no decrease in thermal efficiency, unlike the case where new water is supplied for cooling.

【0023】実施例3.図3は第3の発明の一実施例に
よる燃料電池発電装置を示す系統図である。図3におい
て1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11は
上述した従来装置と同一である。13はCO変成器4の
出口部近傍に設けられた温度センサ、14は水処理装置
11からCO変成器4への供給水のラインの途中に設け
られた流量調節弁、15は高位熱回収装置10からCO
変成器4への供給水のラインの途中に設けられた流量調
節弁である。CO変成器4の冷却水の入口4aはポンプ
7の出口に接続されているのみでなく、高位熱回収装置
10並びに水処理装置11とも接続されている。16は
温度センサ13の出力に応じて、調節弁14、15の開
度を制御する制御装置である。
Example 3. FIG. 3 is a system diagram showing a fuel cell power generator according to an embodiment of the third invention. In FIG. 3, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and 11 are the same as the above-described conventional device. Reference numeral 13 is a temperature sensor provided in the vicinity of the outlet of the CO shift converter 4, 14 is a flow rate control valve provided in the line of the water supplied from the water treatment device 11 to the CO shift converter 4, and 15 is a high-level heat recovery device. 10 to CO
It is a flow rate control valve provided in the middle of the line of the supply water to the transformer 4. The inlet 4a of the cooling water of the CO shift converter 4 is connected not only to the outlet of the pump 7, but also to the high-level heat recovery device 10 and the water treatment device 11. Reference numeral 16 is a control device that controls the opening degrees of the control valves 14 and 15 according to the output of the temperature sensor 13.

【0024】次に動作について説明する。CO変成器4
の冷却水として、水蒸気分離器6からの加圧水の他に水
処理装置11からの供給水と、高位熱回収装置10から
の供給水を混合して利用する。水処理装置11からの供
給水と高位熱回収装置10からの供給水の量は調節弁1
4、15によって調節が可能である。CO変成器4の冷
却水として利用しない分は水蒸気分離器6に直接送られ
る。水処理装置11からの供給水と高位熱回収装置10
からの供給水は90℃程度であるが、水蒸気分離器6か
らの加圧水が165〜180℃であるため、水蒸気分離
器6のからの加圧水の流量が一定ならば水処理装置11
からの供給水と高位熱回収装置10からの供給水の量が
増すほどCO変成器4の温度が低くなる。CO変成器4
の触媒の動作温度は、160〜280℃であり、反応温
度が高いとCO濃度はあまり低くできず、逆に反応温度
が低すぎても触媒動作温度に達しなければ反応は進行し
ない。そのため少なくともCO変成器4出口近傍の触媒
温度を160〜200℃にすることがCO濃度を下げる
ために重要である。触媒温度をある範囲に保つには冷却
水温度は低すぎても高すぎてもいけない。
Next, the operation will be described. CO transformer 4
In addition to the pressurized water from the steam separator 6, the supply water from the water treatment device 11 and the supply water from the high-level heat recovery device 10 are mixed and used as the cooling water for the above. The amount of water supplied from the water treatment device 11 and the amount of water supplied from the high-level heat recovery device 10 are controlled by the control valve 1
It can be adjusted by 4, 15. The portion not used as cooling water for the CO shift converter 4 is directly sent to the steam separator 6. Supply water from the water treatment device 11 and the high-level heat recovery device 10
The supplied water from the steam separator 6 is about 90 ° C., but the pressurized water from the steam separator 6 is 165 to 180 ° C. Therefore, if the flow rate of the pressurized water from the steam separator 6 is constant, the water treatment device 11
As the amount of water supplied from the CO 2 and the amount of water supplied from the high-level heat recovery device 10 increase, the temperature of the CO shift converter 4 decreases. CO transformer 4
The operating temperature of the catalyst is 160 to 280 ° C. When the reaction temperature is high, the CO concentration cannot be lowered so much. On the contrary, if the reaction temperature is too low, the reaction does not proceed unless the catalyst operating temperature is reached. Therefore, it is important to set the catalyst temperature at least near the outlet of the CO shift converter 4 to 160 to 200 ° C. in order to reduce the CO concentration. The cooling water temperature must not be too low or too high to keep the catalyst temperature in a certain range.

【0025】第1の発明及び第2の発明の実施例の動作
で説明したように、負荷が高いほど低温の供給水量が増
えることで、冷却水温度を下げることができるが、急激
な負荷変動時などは水処理装置11や高位熱回収装置1
0からの水の遅れなどがあり、CO変成器4冷却水温度
がその負荷と適合しない場合があるが、この実施例にお
いては、CO変成器4出口近傍の改質ガス温度を温度セ
ンサ13が検知し、改質ガス温度が所定レベルよりも高
いときには、調節弁14または/及び調節弁15の開度
を大とし、低いときには開度を小とするように制御装置
16が制御することにより、低温供給水量を加減し、C
O変成器4の冷却水の温度を変えて最適なCO変成器内
の熱交換ができるようにした。
As described in the operation of the embodiments of the first and second aspects of the invention, the cooling water temperature can be lowered by increasing the amount of low-temperature supply water as the load increases, but the load changes rapidly. At times such as water treatment equipment 11 and high-level heat recovery equipment 1
Although there is a case where the temperature of the cooling water of the CO shifter 4 does not match the load due to a delay of water from 0, etc., in this embodiment, the temperature sensor 13 indicates the temperature of the reformed gas near the outlet of the CO shifter 4. When the reformed gas temperature is detected and the reformed gas temperature is higher than a predetermined level, the control device 16 controls so that the opening of the control valve 14 and / or the control valve 15 is large, and when the temperature is low, the opening is small. Adjust the amount of low-temperature water supply to C
The temperature of the cooling water of the O-transformer 4 was changed so that optimum heat exchange in the CO-transformer could be performed.

【0026】このようにCO変成器4内の熱交換を良く
することにより触媒温度を適温に保つことでCO変成器
出口の改質ガス中のCO濃度を低減させることができる
と共にCO変成器の小型化が可能となる。なお、この実
施例では水処理装置11からの供給水ライン、高位熱回
収装置10からの供給水ラインの双方に調節弁を付けた
例を示したが、調節弁の設置を片方のみとしても良いの
は勿論である。またこの実施例では、CO変成器4出口
近傍の改質ガス温度により混合水量を変えたが、改質ガ
ス温度の代わりにCO変成器4内の触媒温度を用いても
同様の効果が得られる。
By thus improving the heat exchange in the CO shift converter 4 and keeping the catalyst temperature at an appropriate temperature, the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO shift converter can be reduced and the CO shift ratio of the CO shift converter can be reduced. Miniaturization is possible. In this embodiment, the control valve is attached to both the water supply line from the water treatment device 11 and the water supply line from the high-level heat recovery device 10, but only one of the control valves may be installed. Of course. Further, in this embodiment, the mixed water amount is changed depending on the reformed gas temperature near the outlet of the CO shift converter 4, but the same effect can be obtained by using the catalyst temperature in the CO shift converter 4 instead of the reformed gas temperature. .

【0027】実施例4.図4は第4の発明の一実施例に
よる燃料電池発電装置を示す系統図である。図4におい
て1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11は
上述した従来装置と同一である。17はCO変成器4の
出口部近傍に設けられたCOセンサ、18はこのCOセ
ンサ17の出力に応じて、流量調節弁14または15の
開度を調節する制御装置である。CO変成器の冷却水の
入口4aはポンプ7の出口につながっているのみではな
く、高位熱回収装置10並びに水処理装置11とも接続
されている。
Example 4. FIG. 4 is a system diagram showing a fuel cell power generator according to an embodiment of the fourth invention. In FIG. 4, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and 11 are the same as the above-described conventional device. Reference numeral 17 denotes a CO sensor provided near the outlet of the CO shift converter 4, and reference numeral 18 denotes a control device that adjusts the opening degree of the flow rate adjusting valve 14 or 15 according to the output of the CO sensor 17. The inlet 4a of the cooling water of the CO shifter is connected not only to the outlet of the pump 7, but also to the high-level heat recovery device 10 and the water treatment device 11.

【0028】次に動作について説明する。COセンサ1
7はCO変成器4の出口部4aの改質ガス中のCO濃度
をモニターし、設定レベルからの乖離の程度に応じて、
CO濃度が低くなる方向に流量調節弁14及び/又は1
5を調節することにより低温供給水量の加減を行い、C
O変成器冷却水の温度を変える。冷却水温度を変えるこ
とにより、CO変成器4内の熱交換を最適にし、触媒温
度を適温に保つことで、CO変成器出口部の改質ガス中
のCO濃度を低減させることができると共にCO変成器
の小型化が可能となる。その他の動作は第3の発明と同
じである。この実施例では水処理装置からの供給水ライ
ン、高位熱回収装置からの供給水ラインの双方に調節弁
を設けたが、調節弁の設置を片方のみとしても良いのは
第3の発明と同じである。なお、COセンサ17は、C
O濃度を検知するものに限定されず、例えばCO分圧を
検知するものなどでもよい。また、CO変成器4内の触
媒温度、あるいはガス温度、出口部のガス温度を検知す
るセンサと、COセンサ17の出力により、流量調節弁
14、15を制御することもできる。
Next, the operation will be described. CO sensor 1
Numeral 7 monitors the CO concentration in the reformed gas at the outlet 4a of the CO shift converter 4, and according to the degree of deviation from the set level,
Flow control valve 14 and / or 1 in the direction of decreasing CO concentration
By adjusting 5, the amount of low temperature water supply can be adjusted to
O Change the temperature of the transformer cooling water. By changing the cooling water temperature, the heat exchange in the CO shift converter 4 is optimized, and by keeping the catalyst temperature at an appropriate temperature, the CO concentration in the reformed gas at the CO shift outlet can be reduced and the CO concentration can be reduced. The transformer can be miniaturized. Other operations are the same as those of the third invention. In this embodiment, the control valve is provided on both the feed water line from the water treatment device and the feed water line from the high-level heat recovery device, but it is the same as the third invention that the control valve may be installed on only one side. Is. The CO sensor 17 is C
It is not limited to the one that detects the O concentration, but may be one that detects the CO partial pressure, for example. Further, the flow rate adjusting valves 14 and 15 can be controlled by the sensor for detecting the catalyst temperature or the gas temperature in the CO shift converter 4 and the gas temperature at the outlet and the output of the CO sensor 17.

【0029】なお、上記各実施例で用いた市水は、公共
水道が好ましく用いられるが、これに限定されるもので
はなく、私設の水道設備等でも差し支えないことは勿論
である。
The city water used in each of the above-mentioned embodiments is preferably a public water supply, but it is not limited to this, and it goes without saying that a private water supply or the like may be used.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、この発明の第1発明によ
れば、水蒸気分離器によって得られた水と、燃料電池か
ら排出されるガスから得られた凝縮水を用いたCO変成
器の冷却系を備えるように構成したことにより、CO変
成器出口の改質ガス中のCO濃度を低減し、CO変成器
を小型化したリン酸型燃料電池発電装置が得られる効果
がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the CO transformer using the water obtained by the steam separator and the condensed water obtained from the gas discharged from the fuel cell is used. Since the cooling system is provided, the concentration of CO in the reformed gas at the outlet of the CO shifter is reduced, and the phosphoric acid fuel cell power generation device having a smaller CO shifter can be obtained.

【0031】第2の発明によれば、水蒸気分離器によっ
て得られた水と、高位熱回収装置からの回収水によりC
O変成器の冷却系を備えるように構成したことにより、
第1の発明と同様の効果がある。
According to the second aspect of the invention, the water obtained by the steam separator and the water recovered from the high-level heat recovery device are used to remove C
By being configured to have a cooling system for the O-transformer,
It has the same effect as the first invention.

【0032】第3の発明によれば、CO変成器の出口部
近傍、又はCO変成器内の触媒温度により冷却系の温度
を制御する制御装置を備えるように構成したことによ
り、第1の発明と同様の効果がある。
According to the third aspect of the invention, the control device for controlling the temperature of the cooling system in the vicinity of the outlet of the CO shifter or the temperature of the catalyst in the CO shifter is provided. Has the same effect as.

【0033】また、第4の発明によれば、CO変成器出
口部近傍にCOセンサを設け、その出力に応じて冷却系
の温度を制御する制御装置を備えるように構成したこと
により、第1の発明と同様の効果がある。
Further, according to the fourth aspect of the invention, the CO sensor is provided in the vicinity of the outlet of the CO transformer, and the control device for controlling the temperature of the cooling system according to the output thereof is provided. The same effect as the invention of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の発明の一実施例によるリン酸型燃料電池
発電装置の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to an embodiment of the first invention.

【図2】第2の発明の一実施例によるリン酸型燃料電池
発電装置の系統図である。
FIG. 2 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to an embodiment of the second invention.

【図3】第3の発明の一実施例によるリン酸型燃料電池
発電装置の系統図である。
FIG. 3 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to an embodiment of the third invention.

【図4】第4の発明の一実施例によるリン酸型燃料電池
発電装置の系統図である。
FIG. 4 is a system diagram of a phosphoric acid fuel cell power generator according to an embodiment of the fourth invention.

【図5】従来のリン酸型燃料電池発電装置の系統図であ
る。
FIG. 5 is a system diagram of a conventional phosphoric acid fuel cell power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 改質器 4 CO変成器 5 リン酸型の燃料電池 6 水蒸気分離器 10 高位熱回収装置 12 冷却系 13 温度センサ 16 制御装置 17 COセンサ 18 制御装置 1 reformer 4 CO shifter 5 phosphoric acid type fuel cell 6 steam separator 10 high-level heat recovery device 12 cooling system 13 temperature sensor 16 controller 17 CO sensor 18 controller

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 改質器によって得られた改質ガス中の一
酸化炭素をHOと反応させるCO変成器、このCO変
成器を経た改質ガスと酸化性ガスを作用させて電力を得
る燃料電池、この燃料電池を冷却するための加圧水を得
ると共に上記改質器に必要な水蒸気を得る水蒸気分離
器、上記燃料電池から排出されるガスから凝縮水を得る
凝縮器、上記水蒸気分離器によって得られた水と上記凝
縮器によって得た凝縮水を用いて上記CO変成器を冷却
する冷却系を備えたリン酸燃料電池発電装置。
1. A CO shifter for reacting carbon monoxide in the reformed gas obtained by the reformer with H 2 O, and the reformed gas and the oxidizing gas that have passed through the CO shifter are caused to act to generate electric power. Fuel cell to be obtained, steam separator for obtaining pressurized water for cooling the fuel cell and steam required for the reformer, condenser for obtaining condensed water from gas discharged from the fuel cell, steam separator A phosphoric acid fuel cell power generator comprising a cooling system for cooling the CO shifter using the water obtained by the above and the condensed water obtained by the condenser.
【請求項2】 改質器によって得られた改質ガス中の一
酸化炭素をHOと反応させるCO変成器、このCO変
成器を経た改質ガスと酸化性ガスを作用させて電力を得
る燃料電池、この燃料電池を冷却するための加圧水を得
ると共に上記改質器に必要な水蒸気を得る水蒸気分離
器、この水蒸気分離器に接続され、余剰スチームから凝
縮水を得る高位熱回収装置、上記水蒸気分離器によって
得られた加圧水と高位熱回収装置で回収された凝縮水を
用いて上記CO変成器を冷却する冷却系を備えたリン酸
型燃料電池発電装置。
2. A CO shifter for reacting carbon monoxide in the reformed gas obtained by the reformer with H 2 O, and the reformed gas and the oxidizing gas that have passed through the CO shifter are caused to act to generate electric power. A fuel cell to be obtained, a steam separator for obtaining pressurized water for cooling the fuel cell and for obtaining steam necessary for the reformer, a high-level heat recovery device connected to the steam separator to obtain condensed water from excess steam, A phosphoric acid fuel cell power generator comprising a cooling system for cooling the CO shifter by using the pressurized water obtained by the steam separator and the condensed water recovered by the high-level heat recovery device.
【請求項3】 改質器によって得られた改質ガス中の一
酸化炭素をHOと反応させるCO変成器、このCO変
成器を経た改質ガスと酸化性ガスを作用させて電力を得
る燃料電池、この燃料電池を冷却するための加圧水を得
ると共に上記改質器に必要な水蒸気を得る水蒸気分離
器、この水蒸気分離器から得られた加圧水と低温水によ
り上記CO変成器を冷却する冷却系、上記CO変成器出
口近傍の改質ガス温度、または、CO変成器触媒温度に
応じて上記冷却系に用いる冷却系の温度を変える制御装
置を備えたリン酸型燃料電池発電装置。
3. A CO shifter for reacting carbon monoxide in the reformed gas obtained by the reformer with H 2 O, and the reformed gas and the oxidizing gas that have passed through the CO shifter act to generate electric power. A fuel cell to be obtained, a steam separator for obtaining pressurized water for cooling the fuel cell and steam required for the reformer, and the CO shift converter is cooled by the pressurized water and low temperature water obtained from the steam separator. A phosphoric acid fuel cell power generator comprising a cooling system, a control device for changing the temperature of the reforming gas near the outlet of the CO shift converter, or the temperature of the cooling system used in the cooling system according to the CO shift catalyst temperature.
【請求項4】 改質器によって得られた改質ガス中の一
酸化炭素をHOと反応させるCO変成器、このCO変
成器を経た改質ガスと酸化性ガスを作用させて電力を得
る燃料電池、この燃料電池を冷却するための加圧水を得
ると共に上記改質器に必要な水蒸気を得る水蒸気分離
器、この水蒸気分離器から得られた加圧水と低温水によ
り上記CO変成器を冷却する冷却系、上記CO変成器を
経た改質ガスの流路に設けられたCOセンサ、このCO
センサの出力に応じて上記冷却系の温度を変える制御装
置を備えたリン酸型燃料電池発電装置。
4. A CO shifter for reacting carbon monoxide in the reformed gas obtained by the reformer with H 2 O, and the reformed gas and the oxidizing gas that have passed through the CO shifter are caused to act to generate electric power. A fuel cell to be obtained, a steam separator for obtaining pressurized water for cooling the fuel cell and steam required for the reformer, and the CO shift converter is cooled by the pressurized water and low temperature water obtained from the steam separator. A cooling system, a CO sensor provided in the flow path of the reformed gas passing through the CO converter,
A phosphoric acid fuel cell power generator including a control device that changes the temperature of the cooling system according to the output of a sensor.
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