JPH09219207A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
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- JPH09219207A JPH09219207A JP8025249A JP2524996A JPH09219207A JP H09219207 A JPH09219207 A JP H09219207A JP 8025249 A JP8025249 A JP 8025249A JP 2524996 A JP2524996 A JP 2524996A JP H09219207 A JPH09219207 A JP H09219207A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池と圧力容器の差圧制御を特別な装
置、機器を用いることなく行い得るようにする。 【解決手段】 圧力容器４に格納された燃料電池３のア
ノード排ガスＧEA及びカソード排ガスＧECを改質器１の
燃焼室１ｂに供給し、カソード排ガスＧECの熱によりア
ノード排ガスＧEA中の可燃成分を燃焼させて燃料ガスＧ
Fの改質を行わせるようにした燃料電池発電設備におい
て、燃料電池３のカソード極３ｂへカソードガスＧCを
送給する混合ガス循環管４３の圧力容器４内に位置する
部分にカソードガスＧCを差圧制御ガスＧGとして圧力容
器内に噴出させるガス噴出孔を設ける。
置、機器を用いることなく行い得るようにする。 【解決手段】 圧力容器４に格納された燃料電池３のア
ノード排ガスＧEA及びカソード排ガスＧECを改質器１の
燃焼室１ｂに供給し、カソード排ガスＧECの熱によりア
ノード排ガスＧEA中の可燃成分を燃焼させて燃料ガスＧ
Fの改質を行わせるようにした燃料電池発電設備におい
て、燃料電池３のカソード極３ｂへカソードガスＧCを
送給する混合ガス循環管４３の圧力容器４内に位置する
部分にカソードガスＧCを差圧制御ガスＧGとして圧力容
器内に噴出させるガス噴出孔を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料
電池を用いた燃料電池発電設備に関するものである。
電池を用いた燃料電池発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率で且つ
環境への影響が少い、等従来の発電設備にはない特長を
有しており、水力、火力、原子力に続く発電システムと
して注目を集め、現在世界各国で鋭意、研究開発が行わ
れている。
環境への影響が少い、等従来の発電設備にはない特長を
有しており、水力、火力、原子力に続く発電システムと
して注目を集め、現在世界各国で鋭意、研究開発が行わ
れている。
【０００３】而して、溶融炭酸塩型燃料電池を用いた従
来の燃料電池発電設備の一例は図６に示されている。
来の燃料電池発電設備の一例は図６に示されている。
【０００４】図６中、１は改質室１ａと燃焼室１ｂを有
する改質器、２は燃料ガス予熱器、３はアノード極３ａ
とカソード極３ｂをひとつの組み合せとして複数層積重
ね形成した溶融炭酸塩型の燃料電池であり、改質器１及
び燃料ガス予熱器２並に燃料電池３は設備全体をコンパ
クトにするために、図６の仮想線で示すように所定の圧
力容器４内に格納されている。
する改質器、２は燃料ガス予熱器、３はアノード極３ａ
とカソード極３ｂをひとつの組み合せとして複数層積重
ね形成した溶融炭酸塩型の燃料電池であり、改質器１及
び燃料ガス予熱器２並に燃料電池３は設備全体をコンパ
クトにするために、図６の仮想線で示すように所定の圧
力容器４内に格納されている。
【０００５】改質器１及び燃料ガス予熱器２並に燃料電
池３を圧力容器４内に格納するのは、次のような理由に
よる。すなわち、改質器１及び燃料ガス予熱器２並に燃
料電池３は何れも内圧が高いため、改質器１及び燃料ガ
ス予熱器２並に燃料電池３を内圧に耐えるように製作す
ると、これら各機器は大型化する。そこで、これら各機
器に外圧を与えて内圧と外圧の圧力差を小さくし、全体
として設備のコンパクト化を図るのである。
池３を圧力容器４内に格納するのは、次のような理由に
よる。すなわち、改質器１及び燃料ガス予熱器２並に燃
料電池３は何れも内圧が高いため、改質器１及び燃料ガ
ス予熱器２並に燃料電池３を内圧に耐えるように製作す
ると、これら各機器は大型化する。そこで、これら各機
器に外圧を与えて内圧と外圧の圧力差を小さくし、全体
として設備のコンパクト化を図るのである。
【０００６】改質器１における改質室１ａの入口側に
は、都市ガス等の燃料ガスＧFを改質室１ａへ送給し得
るよう、中途部に上流側から下流側へ向けて燃料ガス送
給ブロワ５、脱硫器６、燃料ガス予熱器２を順次接続し
た燃料ガス送給管７が接続されている。
は、都市ガス等の燃料ガスＧFを改質室１ａへ送給し得
るよう、中途部に上流側から下流側へ向けて燃料ガス送
給ブロワ５、脱硫器６、燃料ガス予熱器２を順次接続し
た燃料ガス送給管７が接続されている。
【０００７】改質器１における改質室１ａの出口側に
は、中途部に燃料ガス予熱器２を接続したアノードガス
送給管８が接続され、アノードガス送給管８の先端は燃
料電池３のアノード極３ａ入口側に接続されている。
は、中途部に燃料ガス予熱器２を接続したアノードガス
送給管８が接続され、アノードガス送給管８の先端は燃
料電池３のアノード極３ａ入口側に接続されている。
【０００８】而して、改質室１ａで燃料ガスＧFを改質
して得られた水素、一酸化炭素、メタン等の可燃成分を
含むアノードガスＧAは、アノードガス送給管８を通っ
て燃料電池３のアノード極３ａへ送給されるようになっ
ている。
して得られた水素、一酸化炭素、メタン等の可燃成分を
含むアノードガスＧAは、アノードガス送給管８を通っ
て燃料電池３のアノード極３ａへ送給されるようになっ
ている。
【０００９】燃料電池３におけるアノード極３ａの出口
側と、改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、アノ
ード極３ａから排出されたアノード排ガスＧEAが改質器
１における燃焼室１ｂへ送給されるよう、アノード排ガ
ス送給管９により接続され、アノード排ガス送給管９の
中途部には、アノード排ガスＧEAが燃焼室１ｂ側からア
ノード極３ａ側へ逆流しないよう、逆止弁１０が接続さ
れている。
側と、改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、アノ
ード極３ａから排出されたアノード排ガスＧEAが改質器
１における燃焼室１ｂへ送給されるよう、アノード排ガ
ス送給管９により接続され、アノード排ガス送給管９の
中途部には、アノード排ガスＧEAが燃焼室１ｂ側からア
ノード極３ａ側へ逆流しないよう、逆止弁１０が接続さ
れている。
【００１０】燃料電池３におけるカソード極３ｂの出口
側と、改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、カソ
ード極３ｂから排出されたカソード排ガスＧECが改質器
１における燃焼室１ｂへ送給されるよう、カソード排ガ
ス送給管１１により接続され、カソード排ガス送給管１
１の中途部には、カソード排ガスＧECが燃焼室１ｂから
カソード極３ｂ側へ逆流しないよう、逆止弁１２が接続
されている。
側と、改質器１における燃焼室１ｂの入口側とは、カソ
ード極３ｂから排出されたカソード排ガスＧECが改質器
１における燃焼室１ｂへ送給されるよう、カソード排ガ
ス送給管１１により接続され、カソード排ガス送給管１
１の中途部には、カソード排ガスＧECが燃焼室１ｂから
カソード極３ｂ側へ逆流しないよう、逆止弁１２が接続
されている。
【００１１】カソード排ガス送給管１１の逆止弁１２接
続位置よりもカソード排ガスＧEC流れ方向上流側には、
カソード排ガスＧECの一部をカソード極３ｂの入口側に
循環させるための循環管１３が接続されており、循環管
１３の中途部には、ガス流れ方向上流側から下流側へ向
けて順次高温ブロワ１４、熱風発生炉１５で発生して送
給された熱風ＷHにより循環管１３内を流れる混合ガス
ＧM2を加熱するための加熱器１６が接続されている。
続位置よりもカソード排ガスＧEC流れ方向上流側には、
カソード排ガスＧECの一部をカソード極３ｂの入口側に
循環させるための循環管１３が接続されており、循環管
１３の中途部には、ガス流れ方向上流側から下流側へ向
けて順次高温ブロワ１４、熱風発生炉１５で発生して送
給された熱風ＷHにより循環管１３内を流れる混合ガス
ＧM2を加熱するための加熱器１６が接続されている。
【００１２】カソード排ガス送給管１１の循環管接続部
Ｘ１と、逆止弁１２取付け部との間には、カソード排ガ
スＧECの残りの一部を抽出するためのカソード排ガス抽
出管１７が接続され、カソード排ガス抽出管１７の先端
側は、ガスタービン駆動ガス送給管２１を介し、圧縮機
１８を駆動するためのガスタービン１９の入口側に接続
されている。
Ｘ１と、逆止弁１２取付け部との間には、カソード排ガ
スＧECの残りの一部を抽出するためのカソード排ガス抽
出管１７が接続され、カソード排ガス抽出管１７の先端
側は、ガスタービン駆動ガス送給管２１を介し、圧縮機
１８を駆動するためのガスタービン１９の入口側に接続
されている。
【００１３】前記加熱器１６には、循環管１３中の混合
ガスＧM2を加熱した後の熱風排ガスＧEHをカソード排ガ
ス抽出管１７との接続部へ導入するための熱風排ガス送
給管２０が接続され、カソード排ガス抽出管１７から送
給されたカソード排ガスＧECの一部と加熱器１６から排
出された熱風排ガスＧEHは、カソード排ガス抽出管１７
と熱風排ガス送給管２０の接続部で混合し、ガスタービ
ン駆動ガスＧEDとしてガスタービン駆動ガス送給管２１
からガスタービン１９へ導入し得るようになっている。
ガスＧM2を加熱した後の熱風排ガスＧEHをカソード排ガ
ス抽出管１７との接続部へ導入するための熱風排ガス送
給管２０が接続され、カソード排ガス抽出管１７から送
給されたカソード排ガスＧECの一部と加熱器１６から排
出された熱風排ガスＧEHは、カソード排ガス抽出管１７
と熱風排ガス送給管２０の接続部で混合し、ガスタービ
ン駆動ガスＧEDとしてガスタービン駆動ガス送給管２１
からガスタービン１９へ導入し得るようになっている。
【００１４】ガスタービン１９から抽気されたタービン
排ガスＧETは排熱回収装置２２へ送給されるようになっ
ており、排熱回収装置２２で生成された蒸気ＶPは蒸気
管２３を通り、脱硫器６の下流側で燃料ガス送給管７に
供給され、燃料ガス送給管７内の燃料ガスＧFと混合し
得るようになっている。
排ガスＧETは排熱回収装置２２へ送給されるようになっ
ており、排熱回収装置２２で生成された蒸気ＶPは蒸気
管２３を通り、脱硫器６の下流側で燃料ガス送給管７に
供給され、燃料ガス送給管７内の燃料ガスＧFと混合し
得るようになっている。
【００１５】改質器１の燃焼室１ｂ出口側には、燃焼排
ガス送給管２４が接続され、燃焼排ガス送給管２４の中
途部には、ガス流れ方向上流側から下流側へ向けて混合
ガス予熱器２５、凝縮器２６、気水分離器２７、低温ブ
ロワ２８が順次接続されている。
ガス送給管２４が接続され、燃焼排ガス送給管２４の中
途部には、ガス流れ方向上流側から下流側へ向けて混合
ガス予熱器２５、凝縮器２６、気水分離器２７、低温ブ
ロワ２８が順次接続されている。
【００１６】圧縮機１８の出口側に接続した圧縮空気送
給管２９の先端は前記燃焼排ガス送給管２４の先端に接
続され、燃焼排ガス送給管２４と圧縮空気送給管２９と
の接続部よりも下流側は混合ガス送給管３０となり、燃
焼排ガス送給管２４からの燃焼排ガスＧEXと圧縮空気送
給管２９からの圧縮空気ＡCの混合した混合ガスＧM1を
混合ガス予熱器２５で予熱したうえ、前記循環管１３の
高温ブロワ１４吸入側へ送給し得るようになっている。
給管２９の先端は前記燃焼排ガス送給管２４の先端に接
続され、燃焼排ガス送給管２４と圧縮空気送給管２９と
の接続部よりも下流側は混合ガス送給管３０となり、燃
焼排ガス送給管２４からの燃焼排ガスＧEXと圧縮空気送
給管２９からの圧縮空気ＡCの混合した混合ガスＧM1を
混合ガス予熱器２５で予熱したうえ、前記循環管１３の
高温ブロワ１４吸入側へ送給し得るようになっている。
【００１７】圧力容器４には、中途部に流量制御弁３１
を有する窒素ガス送給管３２を介して窒素ガス製造装置
３３が接続され、窒素ガス製造装置３３で製造された窒
素ガスＮ2を窒素ガス送給管３２から圧力容器４へ送給
し得るようになっている。
を有する窒素ガス送給管３２を介して窒素ガス製造装置
３３が接続され、窒素ガス製造装置３３で製造された窒
素ガスＮ2を窒素ガス送給管３２から圧力容器４へ送給
し得るようになっている。
【００１８】なお、図中、３４はガスタービン１９側か
ら燃料電池３のカソード極３ｂ側へガスが逆流しないよ
うにした逆止弁、３５はガスタービン１９側から加熱器
１６側へガスが逆流しないようにした逆止弁、３６は燃
焼排ガス送給管２４側から圧縮機１８側へガスが逆流し
ないようにした逆止弁である。
ら燃料電池３のカソード極３ｂ側へガスが逆流しないよ
うにした逆止弁、３５はガスタービン１９側から加熱器
１６側へガスが逆流しないようにした逆止弁、３６は燃
焼排ガス送給管２４側から圧縮機１８側へガスが逆流し
ないようにした逆止弁である。
【００１９】上述の燃料電池発電設備での発電は次のよ
うに行われる。
うに行われる。
【００２０】すなわち、燃料ガス送給ブロワ５により加
圧されて燃料ガス送給管７内を送られて来た燃料ガスＧ
Fは、脱硫器６で脱硫され、又燃料ガスＧFには、排熱回
収装置２２から蒸気管２３を介して送られて来た蒸気Ｖ
Pが吹き込まれ、蒸気ＶPを吹き込まれた燃料ガスＧ
Fは、燃料ガス予熱器２で予熱されて改質器１の改質室
１ａ内へ導入される。
圧されて燃料ガス送給管７内を送られて来た燃料ガスＧ
Fは、脱硫器６で脱硫され、又燃料ガスＧFには、排熱回
収装置２２から蒸気管２３を介して送られて来た蒸気Ｖ
Pが吹き込まれ、蒸気ＶPを吹き込まれた燃料ガスＧ
Fは、燃料ガス予熱器２で予熱されて改質器１の改質室
１ａ内へ導入される。
【００２１】燃料ガスＧFとしては、都市ガスのよう
に、メタン、水素、一酸化炭素等可燃性成分を多量に含
むガスを用いる。又燃料ガスＧFに蒸気を吹き込むの
は、改質器１で燃料ガスＧF中の可燃成分が炭化するこ
となく、改質が円滑に行われるようにするためである。
に、メタン、水素、一酸化炭素等可燃性成分を多量に含
むガスを用いる。又燃料ガスＧFに蒸気を吹き込むの
は、改質器１で燃料ガスＧF中の可燃成分が炭化するこ
となく、改質が円滑に行われるようにするためである。
【００２２】一方、燃料電池３のアノード極３ａから排
出された、水素や一酸化炭素等を若干含むアノード排ガ
スＧEAは、アノード排ガス送給管９を通り、又カソード
極３ｂから排出された、二酸化炭素や空気を含むカソー
ド排ガスＧECの一部はカソード排ガス送給管１１を通
り、夫々改質器１の燃焼室１ｂへ導入され、燃焼室１ｂ
では、カソード排ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧ
EA中の可燃成分が燃焼し、高温の燃焼ガスが生成され
る。
出された、水素や一酸化炭素等を若干含むアノード排ガ
スＧEAは、アノード排ガス送給管９を通り、又カソード
極３ｂから排出された、二酸化炭素や空気を含むカソー
ド排ガスＧECの一部はカソード排ガス送給管１１を通
り、夫々改質器１の燃焼室１ｂへ導入され、燃焼室１ｂ
では、カソード排ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧ
EA中の可燃成分が燃焼し、高温の燃焼ガスが生成され
る。
【００２３】このため、燃焼ガスの熱により燃焼室１ｂ
を介して改質室１ａが加熱され、燃料ガス送給管７から
改質室１ａ内に導入された燃料ガスＧFは、改質室１ａ
の熱により加熱され、改質されてアノードガスＧAが生
成され、生成されたアノードガスＧAは、改質器１の改
質室１ａから送出され、アノードガス送給管８から燃料
ガス予熱器２へ導入され、該燃料ガス予熱器２において
アノードガスＧAの熱により、燃料ガス送給管７内を送
給されて来た燃料ガスＧFが加熱され、しかる後、燃料
電池３のアノード極３ａへ送給される。
を介して改質室１ａが加熱され、燃料ガス送給管７から
改質室１ａ内に導入された燃料ガスＧFは、改質室１ａ
の熱により加熱され、改質されてアノードガスＧAが生
成され、生成されたアノードガスＧAは、改質器１の改
質室１ａから送出され、アノードガス送給管８から燃料
ガス予熱器２へ導入され、該燃料ガス予熱器２において
アノードガスＧAの熱により、燃料ガス送給管７内を送
給されて来た燃料ガスＧFが加熱され、しかる後、燃料
電池３のアノード極３ａへ送給される。
【００２４】改質器１の燃焼室１ｂで生成された燃焼ガ
スは、燃料ガスＧFを加熱して改質した後、燃焼室１ｂ
から二酸化炭素を含む燃焼排ガスＧEXとして燃焼排ガス
送給管２４へ排出され、下流側へ送給されて混合ガス予
熱器２５で熱を放出し、次いで凝縮器２６を通り、凝縮
器２６から気水分離器２７へ導入され、気水分離器２７
では、凝縮器２６で凝縮した、燃焼排ガスＧEX中の水分
を除去され、低温ブロワ２８へ吸入されて加圧され、更
に燃焼排ガス送給管２４中を下流側へ送給される。
スは、燃料ガスＧFを加熱して改質した後、燃焼室１ｂ
から二酸化炭素を含む燃焼排ガスＧEXとして燃焼排ガス
送給管２４へ排出され、下流側へ送給されて混合ガス予
熱器２５で熱を放出し、次いで凝縮器２６を通り、凝縮
器２６から気水分離器２７へ導入され、気水分離器２７
では、凝縮器２６で凝縮した、燃焼排ガスＧEX中の水分
を除去され、低温ブロワ２８へ吸入されて加圧され、更
に燃焼排ガス送給管２４中を下流側へ送給される。
【００２５】一方、燃料電池３のカソード極３ｂから排
出された、カソード排ガスＧECの一部はカソード排ガス
抽出管１７内を下流側へ送給される。
出された、カソード排ガスＧECの一部はカソード排ガス
抽出管１７内を下流側へ送給される。
【００２６】又、熱風発生炉１５で生成された熱風ＷH
は加熱器１６において循環管１３を送られて来た混合ガ
スＧM2を加熱し、熱風排ガスＧEHとして熱風排ガス送給
管２０内を下流側へ送られる。
は加熱器１６において循環管１３を送られて来た混合ガ
スＧM2を加熱し、熱風排ガスＧEHとして熱風排ガス送給
管２０内を下流側へ送られる。
【００２７】カソード排ガス抽出管１７内を送給されて
来たカソード排ガスＧECと熱風排ガス送給管２０を送給
されて来た熱風排ガスＧEHは、カソード排ガス抽出管１
７と熱風排ガス送給管２０の接続部で合流、混合し、ガ
スタービン駆動ガスＧEDとしてガスタービン駆動ガス送
給管２１内を通りガスタービン１９へ導入され、ガスタ
ービン１９を駆動した後タービン排ガスＧETとして排熱
回収装置２２へ送給され、排熱回収装置２２で蒸気ＶP
を生成させた後大気中へ排出される。
来たカソード排ガスＧECと熱風排ガス送給管２０を送給
されて来た熱風排ガスＧEHは、カソード排ガス抽出管１
７と熱風排ガス送給管２０の接続部で合流、混合し、ガ
スタービン駆動ガスＧEDとしてガスタービン駆動ガス送
給管２１内を通りガスタービン１９へ導入され、ガスタ
ービン１９を駆動した後タービン排ガスＧETとして排熱
回収装置２２へ送給され、排熱回収装置２２で蒸気ＶP
を生成させた後大気中へ排出される。
【００２８】排熱回収装置２２で生成した蒸気ＶPは前
述のごとく、蒸気管２３を介し燃料ガス送給管７内を流
れる燃料ガスＧF内に導入される。
述のごとく、蒸気管２３を介し燃料ガス送給管７内を流
れる燃料ガスＧF内に導入される。
【００２９】ガスタービン１９が駆動されると、圧縮機
１８が駆動されるため、圧縮機１８内へ導入された空気
は圧縮空気ＡCとして圧縮機１８から圧縮空気送給管２
９へ送出され、圧縮空気送給管２９を通って燃焼排ガス
送給管２４と圧縮空気送給管２９の接続部へ送給され、
混合ガス送給管３０で合流、混合して混合ガスＧM1とな
り、該混合ガスＧM1は混合ガス予熱器２５で予熱された
うえ更に下流側へ送給される。
１８が駆動されるため、圧縮機１８内へ導入された空気
は圧縮空気ＡCとして圧縮機１８から圧縮空気送給管２
９へ送出され、圧縮空気送給管２９を通って燃焼排ガス
送給管２４と圧縮空気送給管２９の接続部へ送給され、
混合ガス送給管３０で合流、混合して混合ガスＧM1とな
り、該混合ガスＧM1は混合ガス予熱器２５で予熱された
うえ更に下流側へ送給される。
【００３０】更に燃料電池３のカソード極３ｂから排出
されたカソード排ガスＧECの残りは、循環管１３へ流入
し、混合ガス送給管３０からの混合ガスＧM1と合流し混
合して空気や二酸化炭素を含む別の混合ガスＧM2とな
り、循環管１３に設けた高温ブロワ１４により加圧され
た後前述のごとく加熱器１６で高温に加熱され、循環管
１３を通って燃料電池３のカソード極３ｂへカソードガ
スＧCとして導入される。
されたカソード排ガスＧECの残りは、循環管１３へ流入
し、混合ガス送給管３０からの混合ガスＧM1と合流し混
合して空気や二酸化炭素を含む別の混合ガスＧM2とな
り、循環管１３に設けた高温ブロワ１４により加圧され
た後前述のごとく加熱器１６で高温に加熱され、循環管
１３を通って燃料電池３のカソード極３ｂへカソードガ
スＧCとして導入される。
【００３１】而して、燃料電池３のアノード極３ａにア
ノードガスＧAが導入され、カソード極３ｂにカソード
ガスＧCが導入されると、各極では、従来周知の所定の
化学反応が生じて発電が行われ、発電された電気は所定
の手段で外部へ取り出される。この際アノード極３ａで
は可燃成分の約８０％が消費されるが、改質器１の燃焼
室１ｂでは残りの約２０％の可燃成分が燃焼するため、
その熱により改質器１では燃料ガスＧFの改質が行われ
ることになる。
ノードガスＧAが導入され、カソード極３ｂにカソード
ガスＧCが導入されると、各極では、従来周知の所定の
化学反応が生じて発電が行われ、発電された電気は所定
の手段で外部へ取り出される。この際アノード極３ａで
は可燃成分の約８０％が消費されるが、改質器１の燃焼
室１ｂでは残りの約２０％の可燃成分が燃焼するため、
その熱により改質器１では燃料ガスＧFの改質が行われ
ることになる。
【００３２】燃料電池３内の圧力と圧力容器４内の圧力
の差を所定の圧力差とする差圧制御を行う場合には、流
量制御弁３１を適宜開き、窒素ガス製造装置３３で製造
した窒素ガスＮ2を窒素ガス送給管３２から圧力容器４
内へ送給し、圧力容器４内の圧力を所定の圧力に保持す
るようにしている。
の差を所定の圧力差とする差圧制御を行う場合には、流
量制御弁３１を適宜開き、窒素ガス製造装置３３で製造
した窒素ガスＮ2を窒素ガス送給管３２から圧力容器４
内へ送給し、圧力容器４内の圧力を所定の圧力に保持す
るようにしている。
【００３３】燃料電池３内の圧力と圧力容器４内の圧力
の差を制御するのは、燃料電池３を構成するコルゲート
材等の厚さが薄いにも拘らず、燃料電池３の内圧が高い
ため、燃料電池３が内圧により破損するのを防止するた
めである。
の差を制御するのは、燃料電池３を構成するコルゲート
材等の厚さが薄いにも拘らず、燃料電池３の内圧が高い
ため、燃料電池３が内圧により破損するのを防止するた
めである。
【００３４】溶融炭酸塩型燃料電池を用いた従来の燃料
電池発電設備の他の例は図７にも示されている。
電池発電設備の他の例は図７にも示されている。
【００３５】本例では、圧力容器４内に窒素ガスＮ2を
導入せず、燃焼排ガスＧEXの一部を圧力容器４内に導入
するようにしている。すなわち、燃焼排ガス送給管２４
の低温ブロワ２８と圧縮空気送給管２９との接続部Ｘ２
との間に燃焼排ガスＧEXの一部を抽出するための燃焼排
ガス抽出管３７の後端を接続し、該燃焼排ガス抽出管３
７の先端を圧力容器４に接続している。なお、図７中、
３８は燃焼排ガス抽出管３７の中途部に接続した流量制
御弁である。
導入せず、燃焼排ガスＧEXの一部を圧力容器４内に導入
するようにしている。すなわち、燃焼排ガス送給管２４
の低温ブロワ２８と圧縮空気送給管２９との接続部Ｘ２
との間に燃焼排ガスＧEXの一部を抽出するための燃焼排
ガス抽出管３７の後端を接続し、該燃焼排ガス抽出管３
７の先端を圧力容器４に接続している。なお、図７中、
３８は燃焼排ガス抽出管３７の中途部に接続した流量制
御弁である。
【００３６】本例においては、発電時の燃料ガスＧF、
アノードガスＧA、カソードガスＧC、アノード排ガスＧ
EA、カソード排ガスＧEC、圧縮空気ＡC、混合ガス
ＧM1，ＧM2、タービン排ガスＧETの流れは、図６の場合
と略同じであり、燃料電池３における発電も図６の場合
と同様にして行われる。
アノードガスＧA、カソードガスＧC、アノード排ガスＧ
EA、カソード排ガスＧEC、圧縮空気ＡC、混合ガス
ＧM1，ＧM2、タービン排ガスＧETの流れは、図６の場合
と略同じであり、燃料電池３における発電も図６の場合
と同様にして行われる。
【００３７】しかし、本例において、燃料電池３内の圧
力と圧力容器４内の圧力の差を所定の圧力差にする差圧
制御を行う場合には、流量制御弁３８を適宜開き、気水
分離器２７で水分を除去されて後低温ブロワ２８で加圧
された燃焼排ガスＧEXの一部を燃焼排ガス送給管２４と
圧縮空気送給管２９との接続部Ｘ２の手前で抽出し、抽
出した燃焼排ガスＧEXを燃焼排ガス抽出管３７から圧力
容器４内に送給し、圧力容器４内を所定の圧力に保持す
るようにしている。
力と圧力容器４内の圧力の差を所定の圧力差にする差圧
制御を行う場合には、流量制御弁３８を適宜開き、気水
分離器２７で水分を除去されて後低温ブロワ２８で加圧
された燃焼排ガスＧEXの一部を燃焼排ガス送給管２４と
圧縮空気送給管２９との接続部Ｘ２の手前で抽出し、抽
出した燃焼排ガスＧEXを燃焼排ガス抽出管３７から圧力
容器４内に送給し、圧力容器４内を所定の圧力に保持す
るようにしている。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】上述の各燃料電池発電
設備のうち図６の設備においては、前述の差圧制御のた
めに流量制御弁３１及び窒素ガス送給管３２並に窒素ガ
ス製造装置３３が必要であり、図７の設備においては燃
焼排ガス抽出管３７及び流量制御弁３８が必要である。
設備のうち図６の設備においては、前述の差圧制御のた
めに流量制御弁３１及び窒素ガス送給管３２並に窒素ガ
ス製造装置３３が必要であり、図７の設備においては燃
焼排ガス抽出管３７及び流量制御弁３８が必要である。
【００３９】従って、図６、７の何れの燃料電池発電設
備においても、余分な装置や機器が必要となり、それだ
け設備が大型化すると共に価格が高騰するという問題が
あった。
備においても、余分な装置や機器が必要となり、それだ
け設備が大型化すると共に価格が高騰するという問題が
あった。
【００４０】本発明は上述の実情に鑑み、設備の小型化
や設備費の低減を行い得るようにした燃料電池発電設備
を提供することを目的としてなしたものである。
や設備費の低減を行い得るようにした燃料電池発電設備
を提供することを目的としてなしたものである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】本発明は、アノード極と
カソード極を有する燃料電池と、燃料電池のカソード極
からのカソード排ガスの熱により燃料電池のアノード極
からのアノード排ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成させ
る燃焼室と導入された燃料ガスを前記燃焼ガスの熱によ
り改質して得られたアノードガスを前記アノード極へ供
給する改質室とを有する改質器と、改質器の燃焼室から
排出された燃焼排ガスの一部により駆動されると共に圧
縮機を駆動するガスタービンと、前記燃焼排ガスのうち
残りの燃焼排ガスと前記圧縮機で生成された圧縮空気を
混合したガスを加熱しカソードガスとする加熱器と、該
加熱器で加熱されて得られたカソードガスを前記燃料電
池のカソード極へ循環させる循環管路とを備え、燃料電
池及び改質器のうち少くとも燃料電池が圧力容器内に格
納された燃料電池発電設備であって、前記循環管路の圧
力容器内に位置する部分にカソードガスの一部を差圧制
御ガスとして圧力容器内に噴出させるガス噴出孔を設け
たものである。
カソード極を有する燃料電池と、燃料電池のカソード極
からのカソード排ガスの熱により燃料電池のアノード極
からのアノード排ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成させ
る燃焼室と導入された燃料ガスを前記燃焼ガスの熱によ
り改質して得られたアノードガスを前記アノード極へ供
給する改質室とを有する改質器と、改質器の燃焼室から
排出された燃焼排ガスの一部により駆動されると共に圧
縮機を駆動するガスタービンと、前記燃焼排ガスのうち
残りの燃焼排ガスと前記圧縮機で生成された圧縮空気を
混合したガスを加熱しカソードガスとする加熱器と、該
加熱器で加熱されて得られたカソードガスを前記燃料電
池のカソード極へ循環させる循環管路とを備え、燃料電
池及び改質器のうち少くとも燃料電池が圧力容器内に格
納された燃料電池発電設備であって、前記循環管路の圧
力容器内に位置する部分にカソードガスの一部を差圧制
御ガスとして圧力容器内に噴出させるガス噴出孔を設け
たものである。
【００４２】又、本発明は、アノード極とカソード極を
有する燃料電池と、燃料電池のカソード極からのカソー
ド排ガスの熱により燃料電池のアノード極からのアノー
ド排ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成させる燃焼室と導
入された燃料ガスを前記燃焼ガスの熱により改質して得
られたアノードガスを前記アノード極へ供給する改質室
とを有する改質器と、改質器の燃焼室から排出された燃
焼排ガスの一部により駆動されると共に圧縮機を駆動す
るガスタービンと、前記燃焼排ガスのうち残りの燃焼排
ガスと前記圧縮機で生成された圧縮空気を混合したガス
を加熱しカソードガスとして前記燃料電池のカソード極
へ供給する加熱器とを備え、燃料電池及び改質器のうち
少くとも燃料電池が圧力容器内に格納された燃料電池発
電設備であって、前記カソード排ガスを改質器の燃焼室
へ送給する管路の圧力容器内に位置する部分に、カソー
ド排ガスの一部を差圧制御ガスとして圧力容器内に噴出
させるガス噴出孔を設けたものである。
有する燃料電池と、燃料電池のカソード極からのカソー
ド排ガスの熱により燃料電池のアノード極からのアノー
ド排ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成させる燃焼室と導
入された燃料ガスを前記燃焼ガスの熱により改質して得
られたアノードガスを前記アノード極へ供給する改質室
とを有する改質器と、改質器の燃焼室から排出された燃
焼排ガスの一部により駆動されると共に圧縮機を駆動す
るガスタービンと、前記燃焼排ガスのうち残りの燃焼排
ガスと前記圧縮機で生成された圧縮空気を混合したガス
を加熱しカソードガスとして前記燃料電池のカソード極
へ供給する加熱器とを備え、燃料電池及び改質器のうち
少くとも燃料電池が圧力容器内に格納された燃料電池発
電設備であって、前記カソード排ガスを改質器の燃焼室
へ送給する管路の圧力容器内に位置する部分に、カソー
ド排ガスの一部を差圧制御ガスとして圧力容器内に噴出
させるガス噴出孔を設けたものである。
【００４３】更に本発明は、隣り合うアノード極同士及
びカソード極同士が連結管を介して接続されて直列接続
された複数の燃料電池と、ガス流れ方向に対して最下流
側にある燃料電池のカソード極からのカソード排ガスの
熱によりガス流れ方向に対して最下流側にある燃料電池
のアノード極からのアノード排ガスを燃焼させて燃焼ガ
スを生成させる燃焼室と導入された燃料ガスを前記燃焼
ガスの熱により改質して得られたアノードガスをガス流
れ方向に対して最上流にある燃料電池のアノード極へ供
給する改質室とを有する改質器と、改質器の燃焼室から
排出された燃焼排ガスの一部により駆動されると共に圧
縮機を駆動するガスタービンと、前記燃焼排ガスのうち
残りの燃焼排ガスと前記圧縮機で生成された圧縮空気を
混合したガスを加熱しカソードガスとしてガス流れ方向
に対し最上流側にある燃料電池のカソード極へ供給する
加熱器とを備え、燃料電池及び改質器のうち少くとも燃
料電池が圧力容器内に格納された燃料電池発電設備であ
って、前記隣り合う燃料電池のカソード極同士を接続す
る連結管に、カソードガスの一部を差圧制御ガスとして
圧力容器内に噴出させるガス噴出孔を設けたものであ
る。
びカソード極同士が連結管を介して接続されて直列接続
された複数の燃料電池と、ガス流れ方向に対して最下流
側にある燃料電池のカソード極からのカソード排ガスの
熱によりガス流れ方向に対して最下流側にある燃料電池
のアノード極からのアノード排ガスを燃焼させて燃焼ガ
スを生成させる燃焼室と導入された燃料ガスを前記燃焼
ガスの熱により改質して得られたアノードガスをガス流
れ方向に対して最上流にある燃料電池のアノード極へ供
給する改質室とを有する改質器と、改質器の燃焼室から
排出された燃焼排ガスの一部により駆動されると共に圧
縮機を駆動するガスタービンと、前記燃焼排ガスのうち
残りの燃焼排ガスと前記圧縮機で生成された圧縮空気を
混合したガスを加熱しカソードガスとしてガス流れ方向
に対し最上流側にある燃料電池のカソード極へ供給する
加熱器とを備え、燃料電池及び改質器のうち少くとも燃
料電池が圧力容器内に格納された燃料電池発電設備であ
って、前記隣り合う燃料電池のカソード極同士を接続す
る連結管に、カソードガスの一部を差圧制御ガスとして
圧力容器内に噴出させるガス噴出孔を設けたものであ
る。
【００４４】本発明においては、カソードガスやカソー
ド排ガスを圧力容器内に導入しているため、特別な装置
や機器がなくとも燃料電池と圧力容器の差圧制御を行う
ことができる。このため設備全体の小型化が可能になる
と共に設備費、運転維持費を安価にすることができる。
ド排ガスを圧力容器内に導入しているため、特別な装置
や機器がなくとも燃料電池と圧力容器の差圧制御を行う
ことができる。このため設備全体の小型化が可能になる
と共に設備費、運転維持費を安価にすることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。
図面を参照しつつ説明する。
【００４６】図１、２、３は本発明の実施の形態の第一
例で、請求項１に対応するものである。而して、以下に
述べる事項は従来の図６、７に示す燃料電池発電設備の
構成と略同じである。すなわち、改質器１及び燃料ガス
予熱器２、燃料電池３を備え、改質器１及び燃料ガス予
熱器２並に燃料電池３は、設備をコンパクトにするため
に圧力容器４内に格納されていること、燃料ガス送給ブ
ロワ５及び脱硫器６を備えた燃料ガス送給管７が燃料ガ
ス予熱器２を経て改質器１の改質室１ａ入口側に接続さ
れていること、改質室１ａの出口側に接続されたアノー
ドガス送給管８は燃料ガス予熱器２を経て燃料電池３の
アノード極３ａ入口側に接続されていること、アノード
極３ａの出口側に接続されたアノード排ガス送給管９及
びカソード極３ｂの出口側に接続されたカソード排ガス
送給管１１は、夫々中途部に逆止弁１０，１２を備えて
改質器１の燃焼室１ｂ入口側に接続されていること、ガ
スタービン１９を介して圧縮機１８を駆動した後ガスタ
ービン１９から抽気されたタービン排ガスＧETを排熱回
収装置２２へ送給し得るようにすること、排熱回収装置
２２で発生した蒸気ＶPを蒸気管２３を介して燃料ガス
送給管７の脱硫器６下流側へ送給し得るようにしたこ
と、においては、図６、７に示す従来の燃料電池発電設
備と略同じである。
例で、請求項１に対応するものである。而して、以下に
述べる事項は従来の図６、７に示す燃料電池発電設備の
構成と略同じである。すなわち、改質器１及び燃料ガス
予熱器２、燃料電池３を備え、改質器１及び燃料ガス予
熱器２並に燃料電池３は、設備をコンパクトにするため
に圧力容器４内に格納されていること、燃料ガス送給ブ
ロワ５及び脱硫器６を備えた燃料ガス送給管７が燃料ガ
ス予熱器２を経て改質器１の改質室１ａ入口側に接続さ
れていること、改質室１ａの出口側に接続されたアノー
ドガス送給管８は燃料ガス予熱器２を経て燃料電池３の
アノード極３ａ入口側に接続されていること、アノード
極３ａの出口側に接続されたアノード排ガス送給管９及
びカソード極３ｂの出口側に接続されたカソード排ガス
送給管１１は、夫々中途部に逆止弁１０，１２を備えて
改質器１の燃焼室１ｂ入口側に接続されていること、ガ
スタービン１９を介して圧縮機１８を駆動した後ガスタ
ービン１９から抽気されたタービン排ガスＧETを排熱回
収装置２２へ送給し得るようにすること、排熱回収装置
２２で発生した蒸気ＶPを蒸気管２３を介して燃料ガス
送給管７の脱硫器６下流側へ送給し得るようにしたこ
と、においては、図６、７に示す従来の燃料電池発電設
備と略同じである。
【００４７】改質器１における燃焼室１ｂの出口側に
は、燃焼室１ｂから排出された燃焼排ガスＧEXを下流側
へ送給するための燃焼排ガス送給管３９が接続され、燃
焼排ガス送給管３９の中途部には、燃焼排ガスＧEXの一
部を抽出するガスタービン駆動ガス送給管４０が接続さ
れ、ガスタービン駆動ガス送給管４０はガスタービン１
９の入口側に接続されている。
は、燃焼室１ｂから排出された燃焼排ガスＧEXを下流側
へ送給するための燃焼排ガス送給管３９が接続され、燃
焼排ガス送給管３９の中途部には、燃焼排ガスＧEXの一
部を抽出するガスタービン駆動ガス送給管４０が接続さ
れ、ガスタービン駆動ガス送給管４０はガスタービン１
９の入口側に接続されている。
【００４８】ガスタービン駆動ガス送給管４０の中途部
には、加熱器１６からの熱風排ガスＧEHをガスタービン
駆動ガス送給管４０へ流入させて燃焼排ガスＧEXと混合
させ、ガスタービン駆動ガスＧEDを生成させるよう、熱
風排ガス送給管４１が接続されている。
には、加熱器１６からの熱風排ガスＧEHをガスタービン
駆動ガス送給管４０へ流入させて燃焼排ガスＧEXと混合
させ、ガスタービン駆動ガスＧEDを生成させるよう、熱
風排ガス送給管４１が接続されている。
【００４９】圧縮機１８内へ導入され圧縮されて生成さ
れた圧縮空気ＡCは、前記燃焼排ガスＧEXと合流、混合
し、混合ガスＧMが生成されるよう、圧縮機１８出口側
に接続された圧縮空気送給管４２の先端は、燃焼排ガス
送給管３９の先端に接続されている。
れた圧縮空気ＡCは、前記燃焼排ガスＧEXと合流、混合
し、混合ガスＧMが生成されるよう、圧縮機１８出口側
に接続された圧縮空気送給管４２の先端は、燃焼排ガス
送給管３９の先端に接続されている。
【００５０】燃焼排ガス送給管３９と圧縮空気送給管４
２の接続部には、混合ガスＧMを下流側へ送給して燃料
電池３のカソード極３ｂへ循環させ得るよう混合ガス循
環管４３が接続され、混合ガス循環管４３の先端は、燃
料電池３におけるカソード極３ｂの入口側に接続されて
いる。
２の接続部には、混合ガスＧMを下流側へ送給して燃料
電池３のカソード極３ｂへ循環させ得るよう混合ガス循
環管４３が接続され、混合ガス循環管４３の先端は、燃
料電池３におけるカソード極３ｂの入口側に接続されて
いる。
【００５１】又、混合ガス循環管４３には、ガス流れ方
向上流側から下流側へ向けて、低温ブロワ２８及び燃料
電池３のカソード極３ｂ側から燃焼排ガス送給管３９や
圧縮空気送給管４２側へ混合ガスＧMが逆流しないよう
にした逆止弁４４並に前述の加熱器１６が順次接続され
ている。
向上流側から下流側へ向けて、低温ブロワ２８及び燃料
電池３のカソード極３ｂ側から燃焼排ガス送給管３９や
圧縮空気送給管４２側へ混合ガスＧMが逆流しないよう
にした逆止弁４４並に前述の加熱器１６が順次接続され
ている。
【００５２】前記加熱器１６には、熱風発生炉１５で発
生した熱風ＷHを送給し混合ガス循環管４３内を流れる
混合ガスＧMを熱風により加熱してカソードガスＧCを生
成し得るようになっており、混合ガス循環管４３内を送
給される混合ガスＧMを加熱してカソードガスＧCとした
後の熱風排ガスＧEHは、前述のように加熱器１６から排
出され、熱風排ガス送給管４１を通ってガスタービン駆
動ガス送給管４０へ導入し得るようになっている。
生した熱風ＷHを送給し混合ガス循環管４３内を流れる
混合ガスＧMを熱風により加熱してカソードガスＧCを生
成し得るようになっており、混合ガス循環管４３内を送
給される混合ガスＧMを加熱してカソードガスＧCとした
後の熱風排ガスＧEHは、前述のように加熱器１６から排
出され、熱風排ガス送給管４１を通ってガスタービン駆
動ガス送給管４０へ導入し得るようになっている。
【００５３】混合ガス循環管４３の圧力容器４内におけ
る所定位置には、図２、３に示すごとく、所要数のガス
噴出孔４７が穿設されており、カソードガスＧCの一部
をガス噴出孔４７から圧力容器４内へ差圧制御ガスＧG
として噴出させ得るようになっている。
る所定位置には、図２、３に示すごとく、所要数のガス
噴出孔４７が穿設されており、カソードガスＧCの一部
をガス噴出孔４７から圧力容器４内へ差圧制御ガスＧG
として噴出させ得るようになっている。
【００５４】なお、図中、４５はガスタービン１９側か
ら燃焼排ガス送給管３９側へガスタービン駆動ガスＧED
が逆流しないよう、ガスタービン駆動ガス送給管４０の
熱風排ガス送給管４１接続部よりも燃焼排ガスＧEX流れ
方向上流側に接続された逆止弁、４６はガスタービン駆
動ガス送給管４０側から加熱器１６側へ熱風排ガスＧ EH
等が逆流しないよう、熱風排ガス送給管４１に接続され
た逆止弁である。
ら燃焼排ガス送給管３９側へガスタービン駆動ガスＧED
が逆流しないよう、ガスタービン駆動ガス送給管４０の
熱風排ガス送給管４１接続部よりも燃焼排ガスＧEX流れ
方向上流側に接続された逆止弁、４６はガスタービン駆
動ガス送給管４０側から加熱器１６側へ熱風排ガスＧ EH
等が逆流しないよう、熱風排ガス送給管４１に接続され
た逆止弁である。
【００５５】次に本発明の実施の形態における作用につ
いて説明する。
いて説明する。
【００５６】燃料ガス送給ブロワ５により加圧されて燃
料ガス送給管７内を送られて来た燃料ガスＧFは、脱硫
器６で脱硫され、脱硫された燃料ガスＧFには、排熱回
収装置２２から蒸気管２３を介して送給されて来た蒸気
ＶPが吹き込まれ、蒸気ＶPを吹き込まれた燃料ガスＧF
は、燃料ガス予熱器２で予熱されて改質器１の改質室１
ａ内へ導入される。
料ガス送給管７内を送られて来た燃料ガスＧFは、脱硫
器６で脱硫され、脱硫された燃料ガスＧFには、排熱回
収装置２２から蒸気管２３を介して送給されて来た蒸気
ＶPが吹き込まれ、蒸気ＶPを吹き込まれた燃料ガスＧF
は、燃料ガス予熱器２で予熱されて改質器１の改質室１
ａ内へ導入される。
【００５７】又、燃料電池３のアノード極３ａから排出
されたアノード排ガスＧEAはアノード排ガス送給管９を
通り、又カソード極３ｂから排出されたカソード排ガス
ＧECはカソード排ガス送給管１１を通り、夫々改質器１
の燃焼室１ｂへ導入され、燃焼室１ｂでは、カソード排
ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧEA中の可燃成分が
燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。
されたアノード排ガスＧEAはアノード排ガス送給管９を
通り、又カソード極３ｂから排出されたカソード排ガス
ＧECはカソード排ガス送給管１１を通り、夫々改質器１
の燃焼室１ｂへ導入され、燃焼室１ｂでは、カソード排
ガスＧECの熱によりアノード排ガスＧEA中の可燃成分が
燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。
【００５８】このため燃焼ガスの熱により燃焼室１ｂを
介して改質室１ａが加熱され、燃料ガス送給管７から改
質室１ａ内に導入された燃料ガスＧFは、改質室１ａの
熱により加熱され、改質されてアノードガスＧAが生成
され、生成されたアノードガスＧAは改質器１の改質室
１ａから送出され、アノードガス送給管８から燃料ガス
予熱器２へ導入され、該燃料ガス予熱器２において、ア
ノードガスＧAの熱により、燃料ガス送給管７内を送給
されて来た燃料ガスＧFを加熱し、しかる後、アノード
ガスＧAは燃料電池３のアノード極３ａへ導入される。
介して改質室１ａが加熱され、燃料ガス送給管７から改
質室１ａ内に導入された燃料ガスＧFは、改質室１ａの
熱により加熱され、改質されてアノードガスＧAが生成
され、生成されたアノードガスＧAは改質器１の改質室
１ａから送出され、アノードガス送給管８から燃料ガス
予熱器２へ導入され、該燃料ガス予熱器２において、ア
ノードガスＧAの熱により、燃料ガス送給管７内を送給
されて来た燃料ガスＧFを加熱し、しかる後、アノード
ガスＧAは燃料電池３のアノード極３ａへ導入される。
【００５９】改質器１の燃焼室１ｂで生成された燃焼ガ
スは、燃料ガスＧFを加熱して改質した後、燃焼排ガス
ＧEXとして燃焼室１ｂから燃焼排ガス送給管３９へ排出
され、下流側へ送給される。
スは、燃料ガスＧFを加熱して改質した後、燃焼排ガス
ＧEXとして燃焼室１ｂから燃焼排ガス送給管３９へ排出
され、下流側へ送給される。
【００６０】而して、燃焼排ガスＧEXの一部は、途中で
ガスタービン駆動ガス送給管４０へ送られ、残りの燃焼
排ガスＧEXは全て燃焼排ガス送給管３９を経て下流側へ
送給される。
ガスタービン駆動ガス送給管４０へ送られ、残りの燃焼
排ガスＧEXは全て燃焼排ガス送給管３９を経て下流側へ
送給される。
【００６１】ガスタービン駆動ガス送給管４０へ導入さ
れた一部の燃焼排ガスＧEXは、ガスタービン駆動ガス送
給管４０内を通ってガスタービン１９方向へ送給され
る。
れた一部の燃焼排ガスＧEXは、ガスタービン駆動ガス送
給管４０内を通ってガスタービン１９方向へ送給され
る。
【００６２】一方、熱風発生炉１５で発生した熱風ＷH
は、加熱器１６へ送給され、混合ガス循環管４３を通っ
て加熱器１６へ送給された混合ガスＧMを加熱し、しか
る後、加熱器１６から熱風排ガスＧEHとして熱風排ガス
送給管４１へ排出され、熱風排ガス送給管４１からガス
タービン駆動ガス送給管４０内へ導入され、ガスタービ
ン駆動ガス送給管４０内を流れる燃焼排ガスＧEXと合流
して混合し、ガスタービン駆動ガスＧEDが生成される。
は、加熱器１６へ送給され、混合ガス循環管４３を通っ
て加熱器１６へ送給された混合ガスＧMを加熱し、しか
る後、加熱器１６から熱風排ガスＧEHとして熱風排ガス
送給管４１へ排出され、熱風排ガス送給管４１からガス
タービン駆動ガス送給管４０内へ導入され、ガスタービ
ン駆動ガス送給管４０内を流れる燃焼排ガスＧEXと合流
して混合し、ガスタービン駆動ガスＧEDが生成される。
【００６３】而して、生成したガスタービン駆動ガスＧ
EDは、更にガスタービン駆動ガス送給管４０を下流側へ
向け送られてガスタービン１９内へ導入され、ガスター
ビン１９を駆動する。
EDは、更にガスタービン駆動ガス送給管４０を下流側へ
向け送られてガスタービン１９内へ導入され、ガスター
ビン１９を駆動する。
【００６４】又、ガスタービン１９を駆動した後排出さ
れたタービン排ガスＧETは、排熱回収装置２２へ送ら
れ、排熱回収装置２２において水を加熱し、蒸気ＶPを
生成させる。
れたタービン排ガスＧETは、排熱回収装置２２へ送ら
れ、排熱回収装置２２において水を加熱し、蒸気ＶPを
生成させる。
【００６５】水や蒸気により排熱を回収されたタービン
排ガスＧETは、排熱回収装置２２から外部へ放出され、
排熱回収装置２２で生成された蒸気ＶPは前述したごと
く蒸気管２３を通って燃料ガス送給管７へ送給され、燃
料ガス送給管７中の燃料ガスＧFに吹き込まれる。
排ガスＧETは、排熱回収装置２２から外部へ放出され、
排熱回収装置２２で生成された蒸気ＶPは前述したごと
く蒸気管２３を通って燃料ガス送給管７へ送給され、燃
料ガス送給管７中の燃料ガスＧFに吹き込まれる。
【００６６】ガスタービン駆動ガスＧEDによりガスター
ビン１９が駆動されると、ガスタービン１９により圧縮
機１８が駆動され、圧縮機１８内に導入された空気は圧
縮空気ＡCとして圧縮機１８から圧縮空気送給管４２内
へ吐出され、圧縮空気送給管４２から燃焼排ガス送給管
３９の先端側へ送られて燃焼排ガス送給管３９からの燃
焼排ガスＧEXと合流、混合し、混合ガスＧMとなり、混
合ガスＧMは混合ガス循環管４３中を下流側へ向けて送
給される。
ビン１９が駆動されると、ガスタービン１９により圧縮
機１８が駆動され、圧縮機１８内に導入された空気は圧
縮空気ＡCとして圧縮機１８から圧縮空気送給管４２内
へ吐出され、圧縮空気送給管４２から燃焼排ガス送給管
３９の先端側へ送られて燃焼排ガス送給管３９からの燃
焼排ガスＧEXと合流、混合し、混合ガスＧMとなり、混
合ガスＧMは混合ガス循環管４３中を下流側へ向けて送
給される。
【００６７】而して、混合ガスＧMは混合ガス循環管４
３の中途部で低温ブロワ２８に吸入されると共に加圧さ
れ、混合ガス循環管４３を通って加熱器１６へ導入さ
れ、加熱器１６において熱風発生炉１５で生成されて送
給されて来た熱風ＷHにより加熱され、更に混合ガス循
環管４３を下流に向って送給され、一部はカソードガス
ＧCとして燃料電池３のカソード極３ｂへ導入される。
３の中途部で低温ブロワ２８に吸入されると共に加圧さ
れ、混合ガス循環管４３を通って加熱器１６へ導入さ
れ、加熱器１６において熱風発生炉１５で生成されて送
給されて来た熱風ＷHにより加熱され、更に混合ガス循
環管４３を下流に向って送給され、一部はカソードガス
ＧCとして燃料電池３のカソード極３ｂへ導入される。
【００６８】燃料電池３のアノード極３ａにアノードガ
スＧAが導入され、カソード極３ｂにカソードガスＧCが
導入されると、各極では図６、７の設備と同様、従来周
知の所定の化学反応が生じて発電が行われ、発電された
電気は所定の手段で外部へ取り出される。
スＧAが導入され、カソード極３ｂにカソードガスＧCが
導入されると、各極では図６、７の設備と同様、従来周
知の所定の化学反応が生じて発電が行われ、発電された
電気は所定の手段で外部へ取り出される。
【００６９】一方、カソードガスＧCのうちの残りは、
差圧制御ガスＧGとしてガス噴出孔４７から圧力容器４
内へ噴出され、圧力容器４内の圧力は、燃料電池３のカ
ソード極３ｂへ導入されたカソードガスＧCと略同じ圧
力になるまで上昇する。その結果、特別な装置や機器を
用いることなく、燃料電池３内の圧力と圧力容器４内の
圧力の差を所定の圧力差とする差圧制御を行うことがで
き、設備の小型化及び設備費、運転維持費の低減を図る
ことができる。
差圧制御ガスＧGとしてガス噴出孔４７から圧力容器４
内へ噴出され、圧力容器４内の圧力は、燃料電池３のカ
ソード極３ｂへ導入されたカソードガスＧCと略同じ圧
力になるまで上昇する。その結果、特別な装置や機器を
用いることなく、燃料電池３内の圧力と圧力容器４内の
圧力の差を所定の圧力差とする差圧制御を行うことがで
き、設備の小型化及び設備費、運転維持費の低減を図る
ことができる。
【００７０】図４は本発明の実施の形態の第二例で、請
求項２に対応するものである。而して、本実施の形態例
においては、基本構成は図１に示すものと同一である
が、図２、３に示すごときガス噴出孔４７を設ける位置
が図１の場合とは異なっている。
求項２に対応するものである。而して、本実施の形態例
においては、基本構成は図１に示すものと同一である
が、図２、３に示すごときガス噴出孔４７を設ける位置
が図１の場合とは異なっている。
【００７１】すなわち、本実施の形態例においては、燃
料電池３におけるカソード極３ｂの出口側に接続された
カソード排ガス送給管１１の圧力容器４内に位置する部
分に図２、３に示すごときガス噴出孔４７を設けてい
る。
料電池３におけるカソード極３ｂの出口側に接続された
カソード排ガス送給管１１の圧力容器４内に位置する部
分に図２、３に示すごときガス噴出孔４７を設けてい
る。
【００７２】本実施の形態例においては、発電のための
各流体の流れは図１の実施の形態例と全く同じである。
各流体の流れは図１の実施の形態例と全く同じである。
【００７３】又、発電の際には、カソード排ガス送給管
１１のガス噴出孔４７（図２、３参照）からカソード排
ガスＧECの一部が差圧制御ガスＧGとして圧力容器４内
に噴出されるため、特別な装置や機器を用いることな
く、燃料電池３内の圧力と圧力容器４内の圧力の差を所
定の圧力差とする差圧制御を行うことができ、従って装
置の小型化及び設備費、運転維持費の低減が可能とな
る。
１１のガス噴出孔４７（図２、３参照）からカソード排
ガスＧECの一部が差圧制御ガスＧGとして圧力容器４内
に噴出されるため、特別な装置や機器を用いることな
く、燃料電池３内の圧力と圧力容器４内の圧力の差を所
定の圧力差とする差圧制御を行うことができ、従って装
置の小型化及び設備費、運転維持費の低減が可能とな
る。
【００７４】図５は、本発明の実施の形態の第三例で、
請求項３に対応するものである。
請求項３に対応するものである。
【００７５】而して、本形態例では、燃料電池３の下流
側に別の燃料電池４８を圧力容器４内に格納されるよう
直列配置し、燃料電池３のアノード極３ａ出口側と燃料
電池４８のアノード極４８ａ入口側とを連結管４９によ
り接続し、カソード極３ｂ出口側とカソード極４８ｂ出
口側とを連結管５０により接続し、アノード極４８ａの
出口側にアノード排ガス送給管９を接続し、カソード極
４８ｂの出口側にカソード排ガス送給管１１を接続し、
連結管５０の中途部に図２、３に示すごときガス噴出孔
４７を設けている。
側に別の燃料電池４８を圧力容器４内に格納されるよう
直列配置し、燃料電池３のアノード極３ａ出口側と燃料
電池４８のアノード極４８ａ入口側とを連結管４９によ
り接続し、カソード極３ｂ出口側とカソード極４８ｂ出
口側とを連結管５０により接続し、アノード極４８ａの
出口側にアノード排ガス送給管９を接続し、カソード極
４８ｂの出口側にカソード排ガス送給管１１を接続し、
連結管５０の中途部に図２、３に示すごときガス噴出孔
４７を設けている。
【００７６】本実施の形態例では、発電時には、燃料電
池３において発電が行われた後、燃料電池３のアノード
極３ａ、カソード極３ｂから送出されたアノードガスＧ
A、カソードガスＧCは連結管４９，５０を介して燃料電
池４８のアノード極４８ａ、カソード極４８ｂへ導入さ
れて燃料電池４８においても発電が行われる。
池３において発電が行われた後、燃料電池３のアノード
極３ａ、カソード極３ｂから送出されたアノードガスＧ
A、カソードガスＧCは連結管４９，５０を介して燃料電
池４８のアノード極４８ａ、カソード極４８ｂへ導入さ
れて燃料電池４８においても発電が行われる。
【００７７】又、発電の際には、連結管５０のガス噴出
孔４７（図２、３参照）からカソードガスＧCの一部が
差圧制御ガスＧGとして圧力容器４内に噴出されて圧力
容器４内の圧力が所定の圧力となり、前述の各形態例と
同様、燃料電池３，４８と圧力容器４の差圧制御を行う
ことができ、装置の小型化、運転維持費の低減を図るこ
とができる。
孔４７（図２、３参照）からカソードガスＧCの一部が
差圧制御ガスＧGとして圧力容器４内に噴出されて圧力
容器４内の圧力が所定の圧力となり、前述の各形態例と
同様、燃料電池３，４８と圧力容器４の差圧制御を行う
ことができ、装置の小型化、運転維持費の低減を図るこ
とができる。
【００７８】なお、本発明の実施の形態は、前述の各形
態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論であ
る。
態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論であ
る。
【００７９】
【発明の効果】本発明の燃料電池発電設備においては、
何れの請求項においても特別な装置や機器を用いること
なく、燃料電池と圧力容器との間の圧力差を所定の圧力
差とする、いわゆる差圧制御を行うことができるため、
設備の小型化、設備費、運転維持費の低減を図ることが
できる、等種々の優れた効果を奏し得る。
何れの請求項においても特別な装置や機器を用いること
なく、燃料電池と圧力容器との間の圧力差を所定の圧力
差とする、いわゆる差圧制御を行うことができるため、
設備の小型化、設備費、運転維持費の低減を図ることが
できる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の燃料電池発電設備における実施の形態
の第一例を示す全体構成図である。
の第一例を示す全体構成図である。
【図２】図１の混合ガス循環管に形成したガス噴出孔を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】本発明の燃料電池発電設備における実施の形態
の第二例を示す全体構成図である。
の第二例を示す全体構成図である。
【図５】本発明の燃料電池発電設備における実施の形態
の第三例を示す全体構成図である。
の第三例を示す全体構成図である。
【図６】従来の燃料電池発電設備の一例を示す全体構成
図である。
図である。
【図７】従来の燃料電池発電設備の他の例を示す全体構
成図である。
成図である。
１ 改質器 １ａ 改質室 １ｂ 燃焼室 ３，４８ 燃料電池 ３ａ，４８ａ アノード極 ３ｂ，４８ｂ カソード極 ４ 圧力容器 １１ カソード排ガス送給管（管路） １６ 加熱器 １８ 圧縮機 １９ ガスタービン ４３ 混合ガス循環管（循環管路） ４７ ガス噴出孔 ４９，５０ 連結管 ＧF 燃料ガス ＧA アノードガス ＧEA アノード排ガス ＧC カソードガス ＧEC カソード排ガス ＧEX 燃焼排ガス ＧM 混合ガス（ガス） ＧG 差圧制御ガス ＡC 圧縮空気
Claims (3)
- 【請求項１】 アノード極とカソード極を有する燃料電
池と、燃料電池のカソード極からのカソード排ガスの熱
により燃料電池のアノード極からのアノード排ガスを燃
焼させて燃焼ガスを生成させる燃焼室と導入された燃料
ガスを前記燃焼ガスの熱により改質して得られたアノー
ドガスを前記アノード極へ供給する改質室とを有する改
質器と、 改質器の燃焼室から排出された燃焼排ガスの一部により
駆動されると共に圧縮機を駆動するガスタービンと、 前記燃焼排ガスのうち残りの燃焼排ガスと前記圧縮機で
生成された圧縮空気を混合したガスを加熱しカソードガ
スとする加熱器と、 該加熱器で加熱されて得られたカソードガスを前記燃料
電池のカソード極へ循環させる循環管路とを備え、 燃料電池及び改質器のうち少くとも燃料電池が圧力容器
内に格納された燃料電池発電設備であって、 前記循環管路の圧力容器内に位置する部分にカソードガ
スの一部を差圧制御ガスとして圧力容器内に噴出させる
ガス噴出孔を設けたことを特徴とする燃料電池発電設
備。 - 【請求項２】 アノード極とカソード極を有する燃料電
池と、燃料電池のカソード極からのカソード排ガスの熱
により燃料電池のアノード極からのアノード排ガスを燃
焼させて燃焼ガスを生成させる燃焼室と導入された燃料
ガスを前記燃焼ガスの熱により改質して得られたアノー
ドガスを前記アノード極へ供給する改質室とを有する改
質器と、 改質器の燃焼室から排出された燃焼排ガスの一部により
駆動されると共に圧縮機を駆動するガスタービンと、 前記燃焼排ガスのうち残りの燃焼排ガスと前記圧縮機で
生成された圧縮空気を混合したガスを加熱しカソードガ
スとして前記燃料電池のカソード極へ供給する加熱器と
を備え、 燃料電池及び改質器のうち少くとも燃料電池が圧力容器
内に格納された燃料電池発電設備であって、 前記カソード排ガスを改質器の燃焼室へ送給する管路の
圧力容器内に位置する部分に、カソード排ガスの一部を
差圧制御ガスとして圧力容器内に噴出させるガス噴出孔
を設けたことを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項３】 隣り合うアノード極同士及びカソード極
同士が連結管を介して接続されて直列接続された複数の
燃料電池と、ガス流れ方向に対して最下流側にある燃料
電池のカソード極からのカソード排ガスの熱によりガス
流れ方向に対して最下流側にある燃料電池のアノード極
からのアノード排ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成させ
る燃料室と導入された燃料ガスを前記燃焼ガスの熱によ
り改質して得られたアノードガスをガス流れ方向に対し
て最上流にある燃料電池のアノード極へ供給する改質室
とを有する改質器と、 改質器の燃焼室から排出された燃焼排ガスの一部により
駆動されると共に圧縮機を駆動するガスタービンと、 前記燃焼排ガスのうち残りの燃焼排ガスと前記圧縮機で
生成された圧縮空気を混合したガスを加熱しカソードガ
スとしてガス流れ方向に対し最上流側にある燃料電池の
カソード極へ供給する加熱器とを備え、 燃料電池及び改質器のうち少くとも燃料電池が圧力容器
内に格納された燃料電池発電設備であって、 前記隣り合う燃料電池のカソード極同士を接続する連結
管に、カソードガスの一部を差圧制御ガスとして圧力容
器内に噴出させるガス噴出孔を設けたことを特徴とする
燃料電池発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025249A JPH09219207A (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025249A JPH09219207A (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | 燃料電池発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219207A true JPH09219207A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12160727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8025249A Pending JPH09219207A (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219207A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001216992A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電プラント |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP8025249A patent/JPH09219207A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001216992A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電プラント |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040609 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040713 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041116 |