JPH08315837A

JPH08315837A - 燃料電池発電プラント

Info

Publication number: JPH08315837A
Application number: JP7146923A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Takahashi; 守高橋; Tatsuya Kuze; 達也久世
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】コンパクト性を損なわずに、熱効率の高い燃
料電池発電プラントを提供することにある。【構成】蒸気利用設備９が気水分離器３で分離された
蒸気を利用する必要があるときは、蒸気利用設備９にそ
の蒸気を供給し、蒸気利用設備９が蒸気を必要としない
ときは、凝縮熱交換器２０にて熱回収し温水利用設備８
へその熱を供給する。従って、燃料電池１にて生成した
熱を有効に利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池を冷却した冷
却水の排熱として蒸気を取り出し、その蒸気を蒸気利用
設備に供給するようにした燃料電池発電プラントに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池発電プラントにおいては、燃料
電池の冷却は燃料電池に冷却水を通すことにより行われ
ている。そして、燃料電池を冷却した冷却水は、気水分
離器で蒸気と水に分離され、分離された蒸気は燃料の改
質用の蒸気として使用されると共に、余剰蒸気は蒸気利
用設備で有効利用される。一方、分離された温水は温水
利用設備で利用され、温水利用設備で利用され冷却され
た水は再び燃料電池の冷却水として燃料電池に送られ
る。このように燃料電池の排熱は有効利用されている。

【０００３】図６は、そのような燃料電池発電プラント
の構成を示すものである。この図６に示したものは直接
蒸気供給方式と呼ばれるものである。燃料電池１の燃料
極１ａには燃料ガスが供給され、酸化剤極１ｂには空気
が供給される。そして、この燃料電池１での燃料ガスと
酸化剤ガスとの電気化学反応により直接電気が発電され
る。また、燃料電池１の電池冷却器１ｃには、冷却水入
口配管２ａから冷却水が供給されており、燃料電池１の
反応熱により加熱され２相流化した冷却水が、冷却水出
口配管２ｂから気水分離器３へ送られている。

【０００４】気水分離器３では、２相流化した冷却水を
蒸気と水に分離する。分離された水は、冷却水戻り配管
２ｃを介して冷却水循環ポンプ４により再度燃料電池１
へ送られる。この場合、燃料電池１の冷却水はその入口
温度を出口温度よりもある程度低くする必要があるため
冷却器５で冷却される。即ち、燃料電池１の入口におけ
る電池冷却水温度を入口温度検出器６で検出し、その温
度が所定の温度になるように冷却器５のバイパスライン
２ｄ上に設けられた冷却水温度調節弁７を調節する。つ
まり、冷却器５のバイパス流量を増減することにより、
電池冷却水の入口温度を制御している。ここで、冷却器
５で熱交換された温水は温水利用設備８にて利用が図ら
れている。

【０００５】一方、気水分離器３によって分離された蒸
気の一部は、改質用蒸気配管２ｅから改質用蒸気とし
て、燃料の水蒸気改質に使用するために改質器に送られ
る。他の一部は蒸気供給配管２ｆから吸収式冷凍機等の
蒸気利用設備９へ送られる。蒸気利用設備９からの戻り
水は、水処理装置１０へ送られ、水処理装置１０で電池
冷却水として許容できる水質レベルにまで浄化される。
水処理装置１０で浄化された水は、給水配管１１に設け
られた給水流量調節弁１２を介して給水ポンプ１３によ
り冷却水戻り配管２ｃと合流する。

【０００６】ここで、燃料電池１の発電量が変化して
も、気水分離器３内の温度は所定値を維持するように制
御される。即ち、気水分離器３内の温度は温度検出器１
４で検出され、その気水分離器３内の温度が所定の温度
になるように、蒸気流量調節弁１５にて蒸気利用設備９
へ供給する蒸気量を調節する。これにより気水分離器３
の温度は所定温度に維持される。

【０００７】

【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では、蒸気利用設備９
において、燃料電池１からの蒸気を必要としない状態で
あっても、燃料電池１のの運転のためには蒸気利用設備
９にて蒸気を凝縮して、その水を燃料電池１に戻す必要
があった。

【０００８】このような運転においては、熱の有効利用
が図られないばかりか、蒸気利用設備９からの戻り水の
浄化のため水処理装置１０の負荷も低減できないため、
ランニングコストが増大する問題があった。

【０００９】本発明の目的は、燃料電池発電プラントの
コンパクト性を損なわずに、熱効率の高い燃料電池発電
プラントを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、気水
分離器から蒸気利用設備への蒸気供給系に並列に配置さ
れ、高温加熱側へ気水分離器から分離した蒸気を供給し
低温被加熱側へ温水利用設備からの水を供給して熱交換
すると共に、高温加熱側からの凝縮水を水処理装置へ戻
し低温被加熱側からの温水を温水利用設備へ供給するた
めの凝縮熱交換器と、この凝縮熱交換器の高温加熱側か
らの凝縮水を調節するための流量制御弁とを備えたもの
である。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、蒸気利用設備に供給する蒸気量を調節するための蒸
気流量制御弁、及び凝縮熱交換器の高温加熱側からの凝
縮水を調節するための流量制御弁のうち、少なくともい
ずれか一方を気水分離器内の温度又は圧力が所定の値に
なるように制御するようにしたものである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、凝縮熱交換器は、高温加熱側の一次側
入口ヘッダから気水分離器からの蒸気を流入し、上下方
向に伝熱部を形成する一方の通路を蒸気が垂直下降して
凝縮水として高温加熱側の一次側出口ヘッダから流出
し、低温被加熱側の二次側入口ヘッダから温水利用設備
からの水を流入し、伝熱部を形成する他方の通路を水が
垂直上昇し温水として低温被加熱側の二次側出口ヘッダ
から流出させるプレートフィン型熱交換器を使用するよ
うにしたものである。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、凝縮熱交換器における伝熱部の伝熱フィンの一部に
水平方向の脱フィン部を設け、この脱フィン部にベント
ヘッダを設けて、気水分離器からの蒸気が凝縮する際に
残留する不凝縮ガスを外部へ排出するようにしたもので
ある。

【００１４】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、凝縮熱交換器における伝熱部の伝熱フィンとして多
孔板フィン又はセレートフィンを使用し、多孔板フィン
又はセレートフィンの端部に垂直方向の脱フィン部を設
け、脱フィン部と一次側入口ヘッダとの間にダミーフィ
ン配置すると共に脱フィン部にベントヘッダを設け、気
水分離器からの蒸気が凝縮する際に残留する不凝縮ガス
を外部へ排出できるようにしたものである。

【００１５】

【作用】請求項１の発明では、蒸気利用設備が気水分離
器で分離された蒸気を利用する必要があるときは、蒸気
利用設備にその蒸気を供給し、蒸気利用設備が蒸気を必
要としないときは、凝縮熱交換器にて熱回収し温水利用
設備へその熱を供給する。従って、燃料電池にて生成し
た熱を有効に利用することができる。

【００１６】請求項２の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、蒸気利用設備で必要とする蒸気量を蒸気流量
制御弁及び流量制御弁のうちいずれか一方で調整し、気
水分離器内の温度又は圧力が所定の値になるように制御
する。これにより、蒸気供給バランスを保持しつつ余剰
蒸気を凝縮熱交換器にに供給することができる。

【００１７】請求項３の発明では、請求項１又は請求項
２の発明の作用に加え、凝縮熱交換器での熱交換の効率
が向上する。

【００１８】請求項４の発明では、請求項３の発明の作
用に加え、気水分離器からの蒸気が凝縮する際に残留す
る不凝縮ガスを効率良く外部へ排出する。

【００１９】請求項５の発明では、請求項３の発明の作
用に加え、請求項４の発明と同様に、気水分離器からの
蒸気が凝縮する際に残留する不凝縮ガスを効率良く外部
へ排出する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の実施例を示す構成図である。この実施例は、図６
に示した従来例に対し、蒸気利用設備９が気水分離器３
からの蒸気を必要としないときには、温水利用設備８か
らの水と熱交換を行う凝縮熱交換器２０と、この凝縮熱
交換器２０の高温加熱側からの凝縮水の流量を調節する
ための流量調節弁２１を追加して設けたものである。図
６に示した従来例と同一要素には同一符号を符してい
る。

【００２１】図１において、気水分離器３には、冷却水
出口配管２ｂと冷却水戻り配管２ｃと改質用蒸気配管２
ｅと蒸気供給配管２ｆとが接続されている。この実施例
では、蒸気供給配管２ｆから分岐して蒸気処理配管２ｇ
を設け、凝縮熱交換器２０を接続しドレン配管２ｈを介
して水処理装置１０に接続している。つまり、蒸気利用
設備９に並列に凝縮熱交換器２０を設けている。また、
ドレン配管２ｈには凝縮熱交換器２０の高温加熱側から
の凝縮水の流量を調節するための流量調節弁２１が設け
られている。

【００２２】凝縮熱交換器２０が設けられた蒸気処理配
管２ｇは、蒸気供給配管２ｆに設けられた温度調節弁１
５の上流で蒸気供給配管２ｆから分岐されている。凝縮
熱交換器２０は、その高温加熱側の一次側入口に蒸気供
給配管２ｆを接続し、高温加熱側の一次側出口にドレン
配管２ｈを接続している。一方、凝縮熱交換器２０の低
温被加熱側である二次側入口に温水利用設備８から温水
配管２ｋを接続し、二次側出口からこの温水配管２ｋを
温水利用設備８に戻すよう接続している。

【００２３】このような本発明による燃料電池発電プラ
ントにおいては、燃料電池１の燃料極１ａには燃料ガス
が供給され、酸化剤極１ｂには空気がそれぞれ供給され
る。燃料電池１においては、燃料ガスと酸化剤ガスとの
電気化学反応により直接電気が発電される。また、燃料
電池１の反応熱により冷却器１ｃで加熱され２相流化し
た電池冷却水が冷却水出口配管２ｂから気水分離器３へ
送入される。

【００２４】２相流化した電池冷却水は、気水分離器３
で水と蒸気に分離され、分離された蒸気の一部は改質用
蒸気配管２ｅから供給される。そして、燃料の改質用蒸
気として使用される。一方、残りの蒸気は蒸気供給配管
２ｆに設けられた蒸気量調節弁１５により気水分離器３
の温度を所定の値に適正に保ちつつ、蒸気利用設備９へ
供給される。

【００２５】ここで、蒸気利用設備９で蒸気を消費しな
い場合や、蒸気利用設備９での蒸気の消費が気水分離器
３で分離された蒸気量から燃料の水蒸気改質に使用され
る蒸気量を差し引いた蒸気量より少なく余剰蒸気が発生
する場合は、その余剰蒸気を蒸気処理配管２ｇから凝縮
熱交換器２０の高温加熱側である一次側入口へ流入させ
る。

【００２６】一方、凝縮熱交換器２０の低温被加熱側で
ある二次側へは、温水配管２ｋにて温水利用設備８から
二次冷却水を供給する。これにより、凝縮熱交換器２０
の一次側へ流入する余剰蒸気を凝縮熱交換器２０の伝熱
部にて二次冷却水との熱交換により凝縮し、気水分離器
３の温度を一定に維持する。この凝縮水は凝縮熱交換器
２０の一次側の伝熱部を流下する際に、さらに二次冷却
水にて水処理装置１０へ回収され、この場合、二次冷却
水は凝縮熱交換器２０の伝熱部で余剰蒸気の潜熱や顕熱
により加熱され、温水利用設備８へ送入される。

【００２７】以上述べたように、この実施例では、燃料
電池発電プラントの運転中に、蒸気利用設備９での蒸気
消費量が低下した場合においても、凝縮熱交換器２０に
余剰蒸気を流入させその余剰蒸気熱にて二次冷却水を加
熱して、温水利用設備８へ回収することができるので、
熱回収効率の高い燃料電池発電プラントが提供できる。
さらに、余剰蒸気の凝縮や回収を燃料電池発電プラント
内の凝縮熱交換器２０にて処理するので、回収水の洗浄
度が維持できる。このため、水処理装置１０の負荷の低
減によるランニングコストの節約効果が得られる。

【００２８】次に、気水分離器３で分離した蒸気の供給
について説明する。気水分離器３で分離した蒸気は、燃
料の改質用蒸気、蒸気利用設備９での消費蒸気、及び凝
縮熱交換器２０で凝縮する余剰蒸気の順に優先度を設定
して供給する。即ち、燃料の改質用蒸気を取り出した後
の気水分離器３の温度が所定の値に維持されるように、
気水分離器３の温度を温度検出器で検出し、蒸気流量調
整弁１５又は流量調整弁２１を調節する。

【００２９】ここで、凝縮熱交換器２０にて凝縮する余
剰蒸気量Ｇｓは、気水分離器３で分離した蒸気量をＧ
１、改質用蒸気量をＧ２、蒸気利用設備９での蒸気消費
量をＧ３とすると、Ｇｓ＝Ｇ１−Ｇ２−Ｇ３となる。余
剰蒸気は燃料電池１と蒸気利用設備９との相互の運転状
態により変動する。このことから、凝縮熱交換器２０に
供給される蒸気が最も変動が大きくなるので、凝縮熱交
換器２０では、その伝熱部に形成される余剰蒸気の凝縮
水の水位を流量調節弁２１にて調節する。こうすること
により、凝縮熱交換器２０の性能を制御する。これは、
凝縮水に没水した伝熱部は凝縮水冷却クーラに相当し、
非没水伝熱部は凝縮伝熱部に相当することから、凝縮熱
交換器２０の性能は凝縮水の水位を調節して、凝縮水に
没水した伝熱部と非没水伝熱部の伝熱面積の割合を変え
ることで制御できるからである。

【００３０】なお、以上の説明では気水分離器３内の温
度が所定の値になるように制御するようにしているが、
気水分離器３内の圧力が所定の値になるように制御する
ようにしても良い。

【００３１】次に、本発明の凝縮熱交換器２０について
説明する。図２は、本発明における凝縮熱交換器２０の
第１の実施例を示す説明図である。図２（ａ）は凝縮熱
交換器２０の正面図であり、図２（ｂ）は凝縮熱交換器
２０の一次側伝熱部の縦断面図である。

【００３２】本発明では凝縮熱交換器２０としてプレー
トフィン型熱交換器を用いる。この凝縮熱交換器２０に
は、高温加熱側の一次側入口ヘッダ２３から気水分離器
３からの蒸気を流入する。そして、その蒸気は上下方向
に伝熱部２２を形成する一方の通路を垂直下降して凝縮
水として高温加熱側の一次側出口ヘッダ２４から流出す
る。即ち、図２（ａ）に示すように伝熱部２２を形成す
る一次側の伝熱フィン３１を垂直下降して凝縮水として
高温加熱側の一次側出口ヘッダ２４から流出する。

【００３３】一方、低温被加熱側の二次側入口ヘッダ２
５から温水利用設備８からの水を流入し、伝熱部２２を
形成する他方の通路を垂直上昇し温水として低温被加熱
側の二次側出口ヘッダ２６から流出させる。即ち、図示
はしていないが伝熱部２２を形成する二次側の伝熱フィ
ンを垂直上昇し温水として低温被加熱側の二次側出口ヘ
ッダ２６から流出させる。

【００３４】また、蒸気中に含まれる不凝縮ガスをベン
トヘッダ２７で捕捉し、ベント管２８を介してベント集
合管２９に集めて、オリフィス３０にて流量を制限され
つつ大気に放出する。これは、蒸気中に多量の不凝縮ガ
スが含まれる場合には、その不凝縮ガスが高温側の伝熱
部２２に滞留して、凝縮熱交換器２０の伝熱性能を著し
く低下させるので、それを防止するためである。

【００３５】即ち、気水分離器３によって分離された蒸
気の余剰蒸気の一部は、一次側入口ヘッダ２３より伝熱
部２２の一次側通路に導かれ、一次側伝熱フィン３１に
沿って伝熱部２２を垂直下降する。その際に二次側であ
る低温被加熱側の水と熱交換にて凝縮し、伝熱部２２内
に水位３２を形成する。そして、さらに低温被加熱側の
水にて冷却され、一次側出口ヘッダ２４より流出し水処
理装置１０へ回収される。一方、二次側である低温被加
熱側の水は、二次側入口ヘッダ２４より伝熱部２２の二
次側通路に導かれ、伝熱部２２を垂直上方に流れる。そ
の際に余剰蒸気の潜熱や顕熱にて加熱され、二次側出口
ヘッダ２６より温水配管２ｋにて温水利用設備８へ供給
される。

【００３６】このように、図２に示した凝縮熱交換器２
０は、高温加熱側に垂直下降の凝縮熱伝達がされ、低温
被加熱側は水の熱伝達を利用するプレートフィン型熱交
換器であり、高温加熱側と低温被加熱側共に高い熱伝達
係数が達成されるので、コンパクトな機器を提供するこ
とができる。また、凝縮熱交換器２０に流入する余剰蒸
気量の変動に対し、水位３２を調節して凝縮性能を設定
する制御運転を採用しているので、凝縮熱交換器２０の
性能を制御することができる。なお、図２に示した凝縮
熱交換器２０では、伝導フィン３１として図３（ａ）に
示す直線フィン３１ａを用いたものを示したが、図３
（ｂ）に示すヘリボーンフィン３１ｂ、図３（ｃ）に示
す多孔板フィン３１ｃ、図３（ｄ）に示すセレートフィ
ン３１ｄ等を使用することも可能である。

【００３７】図４は、本発明における凝縮熱交換器２０
の第２の実施例を示す説明図である。図４（ａ）は第２
の実施例における凝縮熱交換器２０の正面図であり、図
４（ｂ）はその凝縮熱交換器２０の一次側伝熱部の縦断
面図である。この図４に示す第２の実施例による凝縮熱
交換器２０は、図４（ｂ）に示すように、伝熱部２２の
伝熱フィン３１の一部に水平方向の脱フィン部３３を設
ける。そして、この脱フィン部３３にベントヘッダ２７
を設けて、気水分離器３からの蒸気が凝縮する際に残留
する不凝縮ガスを外部へ排出するようにしたものであ
る。

【００３８】即ち、この凝縮熱交換器２０は、一次側伝
熱フィン３１をフィンの流れ方向に直交して、たとえば
脱フィン部３３を２箇所設け、この各々の脱フィン部３
３に外部と連通する開口部を設ける。そして、その開口
部にベントヘッダ２７を配設し、各々のベントヘッダ２
７にベント管２８を接続する。ベント管２８の他端はベ
ント集合管２９に接続し、このベント集合管２９よりオ
リフィス３０を介して外部に開放する。なお、脱フィン
部３３の設置箇所数は、凝縮熱交換器２０に流入する余
剰蒸気の最大量に対する凝縮伝熱面積を設計計算にて求
め、凝縮伝熱面積を必要数に等分して配設される。

【００３９】この図４に示した凝縮熱交換器は２０は、
図２に示した凝縮熱交換器２０と同様に、高温加熱側に
気水分離器３からの余剰蒸気が流入して凝縮する。この
場合、余剰蒸気中に多量の不凝縮ガスが含まれる場合に
は、不凝縮ガスを一次側伝熱フィン３１の脱フィン部３
３よりベントヘッダ２７に集め、ベント管２８及びベン
ト集合管２９を経て、オリフィス３０にて流量を制限さ
れつつ大気に放出する。従って、不凝縮ガスを効率良く
外部へ排出することができるので、不凝縮ガスが高温加
熱側の伝熱部２２に滞留することがなくなり、凝縮熱交
換器２０の伝熱性能を低下させることはない。

【００４０】このように図４に示した凝縮熱交換器２０
においても、第２図に示した凝縮熱交換器２０と同様に
プレートフィン型熱交換器を用いているので、高温加熱
側及び低温被加熱側共に高い熱伝達係数が達成される。
また、凝縮熱交換器２０に流入する余剰蒸気量の変動に
対し、水位３２を調節して凝縮性能を設定する制御運転
を採用しているので、凝縮熱交換器２０の性能を制御す
ることができる。

【００４１】さらに、一次側伝熱フィン３１を脱フィン
して脱フィン部３３を複数箇所設けているため、水位３
２が伝熱部２２のどの位置にあっても、余剰蒸気中に含
まれる不凝縮ガスを系外に排出できる。このため、不凝
縮ガスの対流による凝縮熱伝達の低下を防止できるの
で、コンパクトな機器を提供することができる。

【００４２】次に、図５に凝縮熱交換器２０についての
第３の実施例を示す。図５（ａ）は第３の実施例におけ
る凝縮熱交換器２０の正面図であり、図５（ｂ）はその
凝縮熱交換器２０の一次側伝熱部の縦断面図である。

【００４３】この第３の実施例は、図５（ｂ）に示すよ
うに伝熱フィン３１の長手に直交方向に連通した伝熱フ
ィンを用いる。即ち、凝縮熱交換器２０における伝熱部
２２の伝熱フィン３１として、多孔板フィン３１ｃ又は
セレートフィン３１ｄを使用し、多孔板フィン３１ｃ又
はセレートフィン３１ｄの端部に垂直方向の脱フィン部
３３を設けると共に、脱フィン部３３と一次側入口ヘッ
ダ２３との間にダミーフィン３４を配置したものであ
る。そして、脱フィン部３３にベントヘッダ２７を設
け、気水分離器３からの蒸気が凝縮する際に残留する不
凝縮ガスを外部へ排出する。

【００４４】即ち、この第３の実施例による凝縮熱交換
器２０は、一次側伝熱フィン３１として、図３（ｃ）に
示す多孔板フィン３１ｃ又は図３（ｄ）に示すセレート
フィン３１ｄ等のような伝熱フィン３１の長手に直交方
向に連通した伝熱フィン３１を使用する。そして、脱フ
ィン部３３を一次側伝熱フィン３１の縦方向に沿って伝
熱部３１の端部に配設し、この脱フィン部３３に流入し
ないようにする。また、脱フィン部３３のダミーフィン
３４の下に外部と連通する開口部３５を設け、この開口
部３３にベントヘッダ２７を取り付ける。

【００４５】この図５に示した凝縮熱交換器２０によっ
ても、一次側伝熱フィン３１に、たとえば多孔板フィン
３１ｃを使用することにより、脱フィン部３３と一次側
の伝熱部２２とが多孔板フィン３１ｃに配設された多数
の穴により連通させるので、余剰蒸気が凝縮する際の不
凝縮ガスを脱フィン部３３に吸入し、系外に排出するこ
とができる。また、一次側伝熱フィン３１に多孔板フィ
ン３１ｃ又はセレートフィン３１ｄを使用しているの
で、直線フィン３１ａと比較して、圧力損失は増加する
ものの高い熱伝達計数が達成される。従って、一層コン
パクトな機器を提供することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、燃料
電池発電プラントからの蒸気熱を回収する蒸気利用設備
の負荷が小さい場合においても、凝縮熱交換器で温水利
用設備にその蒸気熱を回収するので、燃料電池発電プラ
ントからの蒸気熱を有効に回収できる。また、凝縮熱交
換器として伝熱性能が高いプレートフィン型熱交換器を
使用することができるので、燃料電池発電プラントのコ
ンパクト性を損なわずに、システム全体の効率を向上す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す燃料電池発電プラントの
構成図。

【図２】本発明における凝縮熱交換器の第１の実施例の
説明図。

【図３】本発明の凝縮熱交換器における伝熱フィンの説
明図。

【図４】本発明における凝縮熱交換器の第２の実施例の
説明図。

【図５】本発明における凝縮熱交換器の第３の実施例の
説明図。

【図６】従来例を示す燃料電池発電プラントの構成図。

【符号の説明】１燃料電池１ａ燃料極１ｂ酸化剤極１ｃ電池冷却器２ａ冷却水入口配管２ｂ冷却水出口配管２ｃ冷却水戻り配管２ｄバイパスライン２ｅ改質器用蒸気配管２ｆ蒸気供給配管２ｇ蒸気処理配管２ｈドレン配管２ｋ気水分離器３循環ポンプ４温水利用設備５冷却器６温度検出器７冷却水温度調節弁８蒸気ポンプ９温水利用設備１０水処理装置１１給水配管１２給水流量調節弁１３給水ポンプ１４温度検出器１５蒸気量調節弁２０凝縮熱交換器２１流量調節弁２２伝熱部２３一次側入口ヘッダ２４一次側出口ヘッダ２５二次側入口ヘッダ２６二次側出口ヘッダ２７ベントヘッダ２８ベント管２９ベント集合管３０オリフィス３１伝熱フィン３２水位３３脱フィン部３４ダミーフィン３５開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料電池を冷却した後の冷却水を気水分
離器に導き蒸気と水に分離し、分離された蒸気を蒸気流
量制御弁を介して蒸気利用設備に供給し、この蒸気利用
設備で利用され凝縮した水を回収して水処理装置で浄化
すると共に、前記気水分離器で分離された水及び前記水
処理装置からの水を冷却器で熱交換して前記燃料電池の
冷却水として供給し、前記冷却器で熱交換された熱を温
水利用設備で利用するようにした燃料電池発電プラント
において、前記気水分離器から前記蒸気利用設備への蒸
気供給系に並列に配置され高温加熱側へ前記気水分離器
から分離した蒸気を供給し低温被加熱側へ前記温水利用
設備からの水を供給して熱交換すると共に前記高温加熱
側からの凝縮水を前記水処理装置へ戻し前記低温被加熱
側からの温水を前記温水利用設備へ供給するための凝縮
熱交換器と、前記凝縮熱交換器の前記高温加熱側からの
凝縮水を調節するための流量制御弁とを備えたことを特
徴とする燃料電池発電プラント。
【請求項２】前記蒸気利用設備に供給する蒸気量を調
節するための蒸気流量制御弁、及び前記凝縮熱交換器の
前記高温加熱側からの凝縮水を調節するための流量制御
弁のうち、少なくともいずれか一方を前記気水分離器内
の温度又は圧力が所定の値になるように制御するように
したことを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載
の燃料電池発電プラント。
【請求項３】前記凝縮熱交換器は、前記高温加熱側の
一次側入口ヘッダから前記気水分離器からの蒸気を流入
し、上下方向に伝熱部を形成する一方の通路を前記蒸気
が垂直下降して凝縮水として前記高温加熱側の一次側出
口ヘッダから流出し、前記低温被加熱側の二次側入口ヘ
ッダから前記温水利用設備からの水を流入し、前記伝熱
部を形成する他方の通路を前記水が垂直上昇し温水とし
て前記低温被加熱側の二次側出口ヘッダから流出させる
プレートフィン型熱交換器であることを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の燃料電池発電プラント。
【請求項４】前記凝縮熱交換器における前記伝熱部の
伝熱フィンの一部に水平方向の脱フィン部を設け、この
脱フィン部にベントヘッダを設けて前記気水分離器から
の蒸気が凝縮する際に残留する不凝縮ガスを外部へ排出
するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の燃料
電池発電プラント。
【請求項５】前記凝縮熱交換器における前記伝熱部の
伝熱フィンとして多孔板フィン又はセレートフィンを使
用し、前記多孔板フィン又は前記セレートフィンの端部
に垂直方向の脱フィン部を設け、前記脱フィン部と前記
一次側入口ヘッダとの間にダミーフィン配置すると共に
前記脱フィン部にベントヘッダを設け、前記気水分離器
からの蒸気が凝縮する際に残留する不凝縮ガスを外部へ
排出できるようにしたことを特徴とする請求項３に記載
の燃料電池発電プラント。