JPH07320761A - 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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- JPH07320761A JPH07320761A JP6111532A JP11153294A JPH07320761A JP H07320761 A JPH07320761 A JP H07320761A JP 6111532 A JP6111532 A JP 6111532A JP 11153294 A JP11153294 A JP 11153294A JP H07320761 A JPH07320761 A JP H07320761A
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- 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
-
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 建設コストおよび運転コストを低減した燃料
電池発電プラントを提供する。 【構成】 凝縮器９出口の圧力の高い水素リッチガスの
一部をそれよりも圧力の低い原燃料圧縮機１の吸込側に
圧力差を利用して配管１１および流量調節弁１２を介し
て戻す。
電池発電プラントを提供する。 【構成】 凝縮器９出口の圧力の高い水素リッチガスの
一部をそれよりも圧力の低い原燃料圧縮機１の吸込側に
圧力差を利用して配管１１および流量調節弁１２を介し
て戻す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電プラント
に関し、特に水素リッチな改質ガスのリサイクルにより
脱硫反応を行う燃料電池発電プラントに関する。
に関し、特に水素リッチな改質ガスのリサイクルにより
脱硫反応を行う燃料電池発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エ
ネルギーに変換する電池として燃料電池が知られてい
る。この種の燃料電池においては、燃料として水素ガス
が用いられ、原燃料から水蒸気改質により水素リッチガ
スを生成する改質器と組合わせて燃料電池発電プラント
が構成されることが多い。
ネルギーに変換する電池として燃料電池が知られてい
る。この種の燃料電池においては、燃料として水素ガス
が用いられ、原燃料から水蒸気改質により水素リッチガ
スを生成する改質器と組合わせて燃料電池発電プラント
が構成されることが多い。
【０００３】図４は、このような改質器を備えた従来の
燃料電池発電プラントの構成例を示すプロセス系統図
（フローシート）である。
燃料電池発電プラントの構成例を示すプロセス系統図
（フローシート）である。
【０００４】同図に示すように、天然ガスなどの原燃料
は圧縮機１を介して１０〜２０ａｔａ程度に昇圧され、
脱硫器２による脱硫反応でイオウ分を除去される。ここ
で脱硫方式としては、通常、水添脱硫方式が採用され、
原燃料の１０％程度の水素を添加して３００℃程度で脱
硫反応が行われる。
は圧縮機１を介して１０〜２０ａｔａ程度に昇圧され、
脱硫器２による脱硫反応でイオウ分を除去される。ここ
で脱硫方式としては、通常、水添脱硫方式が採用され、
原燃料の１０％程度の水素を添加して３００℃程度で脱
硫反応が行われる。
【０００５】脱硫器２を出た原燃料は、水蒸気と合流
し、改質器３に供給される。改質器３は改質反応が行わ
れる反応部４と改質反応に必要な熱量を供給するバーナ
部５とからなる。改質器３では、バーナ燃料とバーナ空
気をバーナ部５で燃焼させ、改質反応に必要な熱量を反
応部４に供給するとともに、燃焼ガスを排ガスとして排
出する。また、改質器３の反応部４では、水蒸気と合流
した原燃料を６００〜８００℃程度の高温下で改質反応
によって改質し、水素リッチガスとする。この水素リッ
チガスは、通常設置される高温ＣＯ変成器６および低温
ＣＯ変成器７に供給され、シフト反応によってＣＯ濃度
を下げるとともに水素濃度が高められる。高温ＣＯ変成
器６では４００℃程度、低温ＣＯ変成器７では２００℃
程度の温度でシフト反応を行う。
し、改質器３に供給される。改質器３は改質反応が行わ
れる反応部４と改質反応に必要な熱量を供給するバーナ
部５とからなる。改質器３では、バーナ燃料とバーナ空
気をバーナ部５で燃焼させ、改質反応に必要な熱量を反
応部４に供給するとともに、燃焼ガスを排ガスとして排
出する。また、改質器３の反応部４では、水蒸気と合流
した原燃料を６００〜８００℃程度の高温下で改質反応
によって改質し、水素リッチガスとする。この水素リッ
チガスは、通常設置される高温ＣＯ変成器６および低温
ＣＯ変成器７に供給され、シフト反応によってＣＯ濃度
を下げるとともに水素濃度が高められる。高温ＣＯ変成
器６では４００℃程度、低温ＣＯ変成器７では２００℃
程度の温度でシフト反応を行う。
【０００６】低温ＣＯ変成器７を出た水素リッチガス
は、通常熱交換器８で冷却され凝縮器９によりドレイン
除去が行われる。ドレイン除去が行われた水素リッチガ
スは、主として電池アノードに供給され燃料電池の反応
ガスとして用いられる。
は、通常熱交換器８で冷却され凝縮器９によりドレイン
除去が行われる。ドレイン除去が行われた水素リッチガ
スは、主として電池アノードに供給され燃料電池の反応
ガスとして用いられる。
【０００７】また水素リッチガスの一部は、上述した水
添脱硫方式における脱硫反応に必要な脱硫用水素として
脱硫器２の入口側に戻される。
添脱硫方式における脱硫反応に必要な脱硫用水素として
脱硫器２の入口側に戻される。
【０００８】この場合、凝縮器９出口における水素リッ
チガスの圧力は１０ａｔａ程度であり、圧縮機１の吐出
圧力に比べ、脱硫器２、改質器反応部４、高温ＣＯ変成
器６、低温ＣＯ変成器７および熱交換器８などの各圧力
損失を圧縮機１の吐出圧力から差し引いた分だけ低圧と
なっているので、脱硫器２の入口側に水素リッチガスを
戻すためには、圧縮機１０を介して水素リッチガスを昇
圧しリサイクルするのが一般的であった。
チガスの圧力は１０ａｔａ程度であり、圧縮機１の吐出
圧力に比べ、脱硫器２、改質器反応部４、高温ＣＯ変成
器６、低温ＣＯ変成器７および熱交換器８などの各圧力
損失を圧縮機１の吐出圧力から差し引いた分だけ低圧と
なっているので、脱硫器２の入口側に水素リッチガスを
戻すためには、圧縮機１０を介して水素リッチガスを昇
圧しリサイクルするのが一般的であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料電池発電プラントにおいては、次のよう
な問題がある。
うな従来の燃料電池発電プラントにおいては、次のよう
な問題がある。
【００１０】すなわち、従来の燃料電池発電プラントで
は、水素リッチガスの一部を脱硫用水素としてリサイク
ルする場合、運転圧力の関係から水素リサイクル用の圧
縮機を設けて水素リッチガスを昇圧しリサイクルする必
要があり、水素リサイクル用の圧縮機およびその付属設
備の分だけ燃料電池発電プラントの建設コストおよび運
転コストが大きくなるという問題がある。
は、水素リッチガスの一部を脱硫用水素としてリサイク
ルする場合、運転圧力の関係から水素リサイクル用の圧
縮機を設けて水素リッチガスを昇圧しリサイクルする必
要があり、水素リサイクル用の圧縮機およびその付属設
備の分だけ燃料電池発電プラントの建設コストおよび運
転コストが大きくなるという問題がある。
【００１１】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、建設コストおよび運転コストを低減した
燃料電池発電プラントの提供を目的とする。
されたもので、建設コストおよび運転コストを低減した
燃料電池発電プラントの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、原燃料を昇圧する圧縮機
と、前記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記
原燃料から水蒸気改質により水素リッチガスを生成する
改質器と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用水素とし
て前記原燃料圧縮機の吸込側に戻す手段とを具備する。
め、請求項１記載の発明は、原燃料を昇圧する圧縮機
と、前記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記
原燃料から水蒸気改質により水素リッチガスを生成する
改質器と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用水素とし
て前記原燃料圧縮機の吸込側に戻す手段とを具備する。
【００１３】請求項２記載の発明は、原燃料を昇圧する
圧縮機と、前記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器
と、前記原燃料から水蒸気改質により水素リッチガスを
生成する改質器と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用
水素として前記原燃料圧縮機の吸込側に戻す配管および
この配管の途中に設けられた流量調節弁とを具備する。
請求項３記載の発明は、原燃料を昇圧する圧縮機と、前
記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記原燃料
から水蒸気改質により水素リッチガスを生成する改質器
と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用水素として前記
原燃料圧縮機の吸込側に戻す配管およびこの配管の途中
に設けられた遮断弁および可変オリフィスとを具備す
る。
圧縮機と、前記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器
と、前記原燃料から水蒸気改質により水素リッチガスを
生成する改質器と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用
水素として前記原燃料圧縮機の吸込側に戻す配管および
この配管の途中に設けられた流量調節弁とを具備する。
請求項３記載の発明は、原燃料を昇圧する圧縮機と、前
記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記原燃料
から水蒸気改質により水素リッチガスを生成する改質器
と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用水素として前記
原燃料圧縮機の吸込側に戻す配管およびこの配管の途中
に設けられた遮断弁および可変オリフィスとを具備す
る。
【００１４】請求項４記載の発明は、原燃料を昇圧する
圧縮機と、前記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器
と、前記原燃料から水蒸気改質により水素リッチガスを
生成する改質器と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用
水素として前記原燃料圧縮機の吸込側に戻す配管および
この配管の途中に設けられた遮断弁および固定オリフィ
スとを具備する。
圧縮機と、前記原燃料中のイオウ分を除去する脱硫器
と、前記原燃料から水蒸気改質により水素リッチガスを
生成する改質器と、前記水素リッチガスの一部を脱硫用
水素として前記原燃料圧縮機の吸込側に戻す配管および
この配管の途中に設けられた遮断弁および固定オリフィ
スとを具備する。
【００１５】
【作用】本発明では、改質器出口の比較的圧力の高い水
素リッチガスの一部をそれよりも圧力の低い原燃料圧縮
機の吸込側に圧力差を利用して脱硫用水素として戻す。
このように本発明では、圧力差だけを利用して水素リッ
チガスをリサイクルすることができ、したがって、従来
必要とされていた脱硫用水素のリサイクル用圧縮機およ
びその付属設備が不要となる。
素リッチガスの一部をそれよりも圧力の低い原燃料圧縮
機の吸込側に圧力差を利用して脱硫用水素として戻す。
このように本発明では、圧力差だけを利用して水素リッ
チガスをリサイクルすることができ、したがって、従来
必要とされていた脱硫用水素のリサイクル用圧縮機およ
びその付属設備が不要となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る燃料電池発電プ
ラントの構成を示すプロセス系統図である。同図に示す
燃料電池発電プラントは、凝縮器９出口の水素リッチガ
スの一部を脱硫用水素として原燃料圧縮機１の吸込側に
戻す配管１１およびこの配管１１の途中に設けられた流
量調節弁１２とを具備することを特徴とする。そのこと
以外は図４に示す従来の燃料電池発電プラントと同様で
あり、図４に示す燃料電池発電プラントと同様の番号を
付して説明を省略する。
する。図１は、本発明の一実施例に係る燃料電池発電プ
ラントの構成を示すプロセス系統図である。同図に示す
燃料電池発電プラントは、凝縮器９出口の水素リッチガ
スの一部を脱硫用水素として原燃料圧縮機１の吸込側に
戻す配管１１およびこの配管１１の途中に設けられた流
量調節弁１２とを具備することを特徴とする。そのこと
以外は図４に示す従来の燃料電池発電プラントと同様で
あり、図４に示す燃料電池発電プラントと同様の番号を
付して説明を省略する。
【００１７】上記燃料電池発電プラントにおいては、凝
縮器９を出た水素リッチガスの一部を配管１１および流
量調節弁１２を介して原燃料圧縮機１の吸込側に合流さ
せる。ここで流量調節弁１２は各負荷において水素リッ
チガスのリサイクル流量を調節する。
縮器９を出た水素リッチガスの一部を配管１１および流
量調節弁１２を介して原燃料圧縮機１の吸込側に合流さ
せる。ここで流量調節弁１２は各負荷において水素リッ
チガスのリサイクル流量を調節する。
【００１８】燃料電池発電プラントにおける圧縮機１へ
の原燃料供給圧力は通常常圧から５ａｔａ程度であり、
凝縮器９の出口圧力は１０ａｔａ程度である。そのた
め、この圧力差を利用して水素リッチガスの一部を凝縮
器９の出口から圧縮機１の吸込側に戻すことが可能とな
る。リサイクルされた水素リッチガスは原燃料と合流し
圧縮機１を経て脱硫器２に供給され、水素リッチガス中
の水素ガスによって原燃料の脱硫反応を行う。
の原燃料供給圧力は通常常圧から５ａｔａ程度であり、
凝縮器９の出口圧力は１０ａｔａ程度である。そのた
め、この圧力差を利用して水素リッチガスの一部を凝縮
器９の出口から圧縮機１の吸込側に戻すことが可能とな
る。リサイクルされた水素リッチガスは原燃料と合流し
圧縮機１を経て脱硫器２に供給され、水素リッチガス中
の水素ガスによって原燃料の脱硫反応を行う。
【００１９】このように本発明では、凝縮器出口の圧力
の高い水素リッチガスの一部を圧力の低い原燃料圧縮機
の吸込側に圧力差を利用してリサイクルすることがで
き、したがって、従来必要とされていたリサイクル用圧
縮機およびその循環装置などの付属設備が不要となる。
の高い水素リッチガスの一部を圧力の低い原燃料圧縮機
の吸込側に圧力差を利用してリサイクルすることがで
き、したがって、従来必要とされていたリサイクル用圧
縮機およびその循環装置などの付属設備が不要となる。
【００２０】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れない。
れない。
【００２１】例えば、図２に示すように、図１に示す流
量調節弁１２の代わりに遮断弁１３および可変オリフィ
ス１４を用いて水素リッチガスのリサイクル流量を調節
する構成とすることも可能である。
量調節弁１２の代わりに遮断弁１３および可変オリフィ
ス１４を用いて水素リッチガスのリサイクル流量を調節
する構成とすることも可能である。
【００２２】また、図３に示すように、図１に示す流量
調節弁１２の代わりに遮断弁１３および固定オリフィス
１５を用いて水素リッチガスのリサイクル流量を調節す
る構成とすることも可能である。
調節弁１２の代わりに遮断弁１３および固定オリフィス
１５を用いて水素リッチガスのリサイクル流量を調節す
る構成とすることも可能である。
【００２３】さらに、原燃料は天然ガスに限定されず、
メタノール、石油系燃料ガス、石炭ガス化燃料ガスなど
を用いてもよい。
メタノール、石油系燃料ガス、石炭ガス化燃料ガスなど
を用いてもよい。
【００２４】また、改質器出口側の水素リッチガスの一
部を原燃料圧縮機の吸込側に戻す構成とすることも可能
である。
部を原燃料圧縮機の吸込側に戻す構成とすることも可能
である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の燃料電池発
電プラントによれば、建設コストおよび運転コストを低
減できる。
電プラントによれば、建設コストおよび運転コストを低
減できる。
【図１】本発明の一実施例に係る燃料電池発電プラント
の構成を示すプロセス系統図。
の構成を示すプロセス系統図。
【図２】本発明の他の実施例に係る燃料電池発電プラン
トの構成を示すプロセス系統図。
トの構成を示すプロセス系統図。
【図３】本発明の他の実施例に係る燃料電池発電プラン
トの構成を示すプロセス系統図。
トの構成を示すプロセス系統図。
【図４】従来の燃料電池発電プラントの構成例を示すプ
ロセス系統図。
ロセス系統図。
１………圧縮機 ２………脱硫器 ３………改質器 ４………反応部 ５………バーナ部 ６………高温ＣＯ変成器 ７………低温ＣＯ変成器 ８………熱交換器 ９………凝縮器 １１………配管 １２………流量調節弁 １３………遮断弁 １４………可変オリフィス １５………固定オリフィス
Claims (4)
- 【請求項１】 原燃料を昇圧する圧縮機と、前記原燃料
中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記原燃料から水蒸
気改質により水素リッチガスを生成する改質器と、前記
水素リッチガスの一部を脱硫用水素として前記原燃料圧
縮機の吸込側に戻す手段とを具備することを特徴とする
燃料電池発電プラント。 - 【請求項２】 原燃料を昇圧する圧縮機と、前記原燃料
中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記原燃料から水蒸
気改質により水素リッチガスを生成する改質器と、前記
水素リッチガスの一部を脱硫用水素として前記原燃料圧
縮機の吸込側に戻す配管およびこの配管の途中に設けら
れた流量調節弁とを具備することを特徴とする燃料電池
発電プラント。 - 【請求項３】 原燃料を昇圧する圧縮機と、前記原燃料
中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記原燃料から水蒸
気改質により水素リッチガスを生成する改質器と、前記
水素リッチガスの一部を脱硫用水素として前記原燃料圧
縮機の吸込側に戻す配管およびこの配管の途中に設けら
れた遮断弁および可変オリフィスとを具備することを特
徴とする燃料電池発電プラント。 - 【請求項４】 原燃料を昇圧する圧縮機と、前記原燃料
中のイオウ分を除去する脱硫器と、前記原燃料から水蒸
気改質により水素リッチガスを生成する改質器と、前記
水素リッチガスの一部を脱硫用水素として前記原燃料圧
縮機の吸込側に戻す配管およびこの配管の途中に設けら
れた遮断弁および固定オリフィスとを具備することを特
徴とする燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6111532A JPH07320761A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6111532A JPH07320761A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320761A true JPH07320761A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14563737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6111532A Withdrawn JPH07320761A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07320761A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6316134B1 (en) | 1999-09-13 | 2001-11-13 | Ballard Generation Systems, Inc. | Fuel cell electric power generation system |
| JP2003017109A (ja) * | 2001-03-28 | 2003-01-17 | Osaka Gas Co Ltd | 固体高分子型燃料電池発電システム及び固体高分子型燃料電池発電方法 |
| JP2003022836A (ja) * | 2001-06-15 | 2003-01-24 | Omg Ag & Co Kg | 燃料電池システムにおいて用いられるための低硫黄改質油ガスを調製するプロセス |
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| JP2008140686A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置およびその制御方法 |
| JP2008277308A (ja) * | 2001-03-28 | 2008-11-13 | Osaka Gas Co Ltd | 固体高分子型燃料電池発電システム及び固体高分子型燃料電池発電方法 |
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| JP2018198116A (ja) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 大阪瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム |
-
1994
- 1994-05-25 JP JP6111532A patent/JPH07320761A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
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