JPH0652880A - リン酸型燃料電池発電装置 - Google Patents
リン酸型燃料電池発電装置Info
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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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＯ変成器出口の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を得る。 【構成】 改質器１によって得られた改質ガス中の一酸
化炭素をＨ２Ｏと反応させるＣＯ変成器４、このＣＯ変
成器４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５、この燃料電池５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６、上記燃料電池５から排出されるガスから凝縮
水を得る凝縮器５１、５２、上記水蒸気分離器６によっ
て得られた水と上記凝縮器５１、５２によって得た凝縮
水を用いて上記ＣＯ変成器４を冷却する冷却系１２を備
えるように構成した。
成器を小型化したリン酸型燃料電池発電装置を得る。 【構成】 改質器１によって得られた改質ガス中の一酸
化炭素をＨ２Ｏと反応させるＣＯ変成器４、このＣＯ変
成器４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５、この燃料電池５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６、上記燃料電池５から排出されるガスから凝縮
水を得る凝縮器５１、５２、上記水蒸気分離器６によっ
て得られた水と上記凝縮器５１、５２によって得た凝縮
水を用いて上記ＣＯ変成器４を冷却する冷却系１２を備
えるように構成した。
Description
【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。
置に関するものである。
【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。
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。
【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
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
【０００４】 ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２ −−−−式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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１７】
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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
発電装置の系統図である。
【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。
発電装置の系統図である。
【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。
発電装置の系統図である。
【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。
発電装置の系統図である。
【図５】従来のリン酸型燃料電池発電装置の系統図であ
る。
る。
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
Claims (4)
- 【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Ｈ２Ｏ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。 - 【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Ｈ２Ｏ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。 - 【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Ｈ２Ｏ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。 - 【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Ｈ２Ｏ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201060A JP2809561B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | リン酸型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201060A JP2809561B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | リン酸型燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0652880A true JPH0652880A (ja) | 1994-02-25 |
| JP2809561B2 JP2809561B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=16434720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4201060A Expired - Lifetime JP2809561B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | リン酸型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809561B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016012520A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01265461A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | リン酸型燃料電池発電装置及びその運転方法 |
| JPH02188405A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-24 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の水冷式一酸化炭素転化反応器 |
| JPH03218903A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素精製装置 |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP4201060A patent/JP2809561B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01265461A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | リン酸型燃料電池発電装置及びその運転方法 |
| JPH02188405A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-24 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の水冷式一酸化炭素転化反応器 |
| JPH03218903A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素精製装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016012520A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2809561B2 (ja) | 1998-10-08 |
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