JPH09223510A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

燃料電池発電装置

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JPH09223510A
JPH09223510A JP8026955A JP2695596A JPH09223510A JP H09223510 A JPH09223510 A JP H09223510A JP 8026955 A JP8026955 A JP 8026955A JP 2695596 A JP2695596 A JP 2695596A JP H09223510 A JPH09223510 A JP H09223510A
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reformer
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    • Y02E60/50—Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージ型の燃料電池発電装置において、
大気中に放出するプラント排気に生じる水蒸気白煙の発
生を防止すること。 【解決手段】 炭化水素系の燃料に水蒸気を添加して改
質反応により水素を製造する改質器3と、改質器により
製造した水素と酸素を反応させて電気エネルギを得る電
池2と、反応条件を維持しプラント効率を高めるための
熱交換器3,4、及び制御システムを一つのパッケージ
に納めたパッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質器
排ガスと電池の排空気から熱と水を回収した後のプラン
ト排気を、大気中に放出する前に冷却しプラント排気中
の水蒸気を凝縮回収する冷却手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、改質器と、改質器
により製造した水素と酸素を反応させて電気エネルギを
得る電池等を一つのパッケージに納めたパッケージ型燃
料電池発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、水素生成装置で生成された
水素と空気中の酸素を反応させることによって直接電気
エネルギを得る低公害かつ高効率の発電システムであ
る。
【0003】ところで、一般的な燃料電池発電装置は、
水素を得るための改質器と、製造した水素と空気中の酸
素から電気エネルギを発生させる電池と、システム流体
を適正温度に維持するための多くの熱交換器と、炭化水
素系燃料を水素に改質する過程で必要となる水蒸気を供
給・回収する装置から構成されている。
【0004】図6は、燃料電池や改質器等をパッケージ
内に配設したパッケージ型燃料電池装置において従来か
ら採用されている排気システムを示す図であり、パッケ
ージ1内には、水素と空気内の酸素との反応によって電
気エネルギを発生する燃料電池2、改質器3、排熱回収
装置4、及び排ガス凝縮器5等が収容されている。
【0005】上記燃料電池2におけるアノード極2aか
らのアノード排気は改質器3に送られ、吸熱反応である
改質反応を促進するための高温ガス生成用バーナ燃料と
して供給される。改質器3のバーナで生じた燃料ガスは
水素燃焼のため多量の水蒸気を含んでおり、改質器3に
熱を与えた後、改質器排ガスとして排熱回収装置4を通
過した後に排ガス凝縮器5に送られる。
【0006】一方、燃料電池2のカソード極2bでは副
生成物として水を生じ、そのカソード極2bからの排空
気は排ガス凝縮器5に送られる。
【0007】上記排ガス凝縮器5では冷却水を用いて電
池の排空気及び改質器排ガスからの水回収が行われ、プ
ラント排気は連続的に煙突6からパッケージ1外の大気
中に放出される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、改質器排ガ
スは水蒸気を大量に含んでおり、燃焼時の高温で乾いた
状態から改質反応のために熱を与えた後で熱回収過程を
経ることにより温度が下がり、湿り度が高い状態に変化
する。この改質器排ガスに対しては排ガス凝縮器5で水
蒸気を含む燃料電池の排空気が混入され、排ガス凝縮器
5における水の凝縮回収過程において飽和蒸気となり、
煙突6から大気中に放出される。
【0009】ところが、このプラント排気は大気によっ
て急激に冷気されるため、水蒸気の凝縮現象が発生し、
多量の白煙を発生する。大気温度は季節によって変動が
あることから、水蒸気白煙は冬季において顕著に現われ
る傾向がある。この白煙の発生は特に都市部に設置する
燃料電池設備としては景観上好ましくない等の問題があ
る。
【0010】本発明はこのような点に鑑み、大気中に放
出されるプラント排気に生じる水蒸気白煙の発生を防止
し得るようにした燃料電池発電装置を得ることを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、改質器排
ガスと電池の排空気から熱と水を回収した後のプラント
排気を、大気中に放出する前に冷却しプラント排気中に
水蒸気を凝縮回収する冷却手段を設けたことを特徴とす
る。
【0012】また、第2の発明は、改質器排ガスと電池
の排空気から熱と水を回収した後のプラント排気を流通
させるプラント排気管を、排ガス凝縮器と熱交換関係に
配設し、排ガス凝縮器により水分を回収した後の排気を
加熱して乾き度を上げることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図5を参照して本
発明の実施の形態について説明する。なお、図中図6と
同一部分には同一符号を付しその詳細な説明を省略す
る。
【0014】パッケージ型燃料電池設備では、パッケー
ジ内の機器、計装機器を正常動作可能な温度に保つた
め、或は可燃ガスの滞留を防ぐため強制換気が行われて
おり、この強制換気用の換気ファン7がパッケージ1内
に配設されている。そこで、上記換気ファン7の排気管
8が、排ガス凝縮器5を出たプラント排気を煙突に導出
するプラント排気管9に接続されている。
【0015】しかして、改質器3から放出されて排熱回
収装置4を経た改質器排気、及び燃料電池2のカソード
極2bから放出された排空気は、排ガス凝縮器5に送ら
れ、水回収されて飽和状態となる。そして、上記排ガス
凝縮器5から出たプラント排気は、プラント排気管9を
通り煙突6から大気中に放出される。
【0016】ところで、上記プラント排気管9を流れる
プラント排気中には、換気ファン7によって送られるパ
ッケージ排気が混合される。したがって、煙突6から放
出されるプラント排気中の水蒸気分圧が低下されるとと
もに、流量が増加し、大気中への拡散促進作用により水
蒸気白煙の発生が抑止される。
【0017】すなわち、パッケージ1内の強制換気を行
った後のパッケージ排気は、外気に比べて温度で高く乾
いた状態である。したがって、排ガス凝縮器を通過して
大気中に放出される飽和状態にあるプロセス排気中に上
記パッケージ排気が混合すると、プロセス排気中の水蒸
気分圧が低下されるとともに、煙突から放出される排ガ
スの流量が増加され、大気中への拡散効果が上げられ
る。
【0018】このようにして、プラント排気の水蒸気分
圧の低下と、流量増による大気中への拡散促進作用によ
り、水蒸気白煙の発生が抑止される。
【0019】図2は、本発明の他の実施の形態を示す図
であり、プラント排気をパッケージ1外に導出するプラ
ント排気管9の一部に伝熱管部10が形成されている。
上記伝熱管部10の外周にはこれと同心状にパッケージ
排気管11が配設され、上記伝熱管部10とパッケージ
排気管11との環状間隙によってパッケージ排気流路1
2が形成されている。そして、上記パッケージ排気流路
12の上部がパッケージ1内に開口し、パッケージ排気
流路12の下部が前記プラント排気管9内に開口13を
介して連通せしめられている。
【0020】しかして、燃料電池発電設備の稼動中にお
いては、強制換気されたパッケージ排気が矢印で示すよ
うにパッケージ排気流路12内に流入し、プラント排気
管9内を流れるプラント排気と熱交換してプラント排気
を冷却する。したがって、プラント排気中に含まれる水
が凝縮回収され、一方熱交換したパッケージ排気はさら
に開口13を経てプラント排気と混合し、図示しない煙
突を経て大気中に放出される。そのため、第1の実施の
形態と同様に排気中の水蒸気分圧が低下されるとともに
流量増大効果によりパッケージ外部に発生する水蒸気白
煙が抑制される。
【0021】図3は、本発明の第3の実施の形態を示す
図であり、パッケージ1内部の換気のために取り入れる
パッケージ吸気を用いて水蒸気の凝縮回収を行うように
したものである。
【0022】すなわち、プラント排気管9の一部に設け
られた伝熱管部10の外周には、パッケージ1の外部に
開口するパッケージ吸気管14が同心状に配設され、そ
のパッケージ吸気管14と伝熱管部10との環状間隙に
よってパッケージエア導入路15が形成されている。上
記パッケージエア導入路15の下端部は、中空状のパッ
ケージフレーム16内に連通されており、上記パッケー
ジフレーム16の下部に図示しないエア流出口が形成さ
れている。
【0023】しかして、パッケージ1内の換気用の外気
は、パッケージエア導入路15を通りパッケージフレー
ム16内に流入し、エア流出口からパッケージ1内に導
入される。ところで、上記パッケージエア導入路15に
吸入された外気は伝熱管部10においてプラント排気管
9内を流れるプラント排気と熱交換を行い、プラント排
気を冷却する。したがって、プラント排気中に含まれて
いる水蒸気が凝縮回収され、水蒸気白煙の発生が抑制さ
れる。
【0024】図4は、さらに他の実施の形態を示す図で
あり、パッケージ吸気管14がパッケージ1内に配設さ
れている吸気用ブロワ17の吸気口に接続されている。
【0025】しかして、この場合も図3に示すものと同
様に、プラント排気がブロワ17によって吸入されたプ
ラント機器動作用の吸気によって冷却され、プラント排
気中の水蒸気が凝縮回収され、水蒸気白煙の発生が抑制
される。
【0026】図5は、本発明の他の実施の形態を示す図
であり、排ガス凝縮器の後のプラント排気流路に再生熱
交換機能をもたせたものである。
【0027】すなわち、排ガス凝縮器5を通ったプラン
ト排気が流通するプラント排気管18が排ガス凝縮器の
上部に熱交換関係に配設されている。
【0028】しかして、排ガス凝縮器5を出た飽和状態
にあるプラント排気は、上記排ガス凝縮器の入口側の排
気により再加熱され、パッケージ1の外に放出される。
したが、上記プラント排気は乾いた状態で放出されるこ
ととなり、水蒸気白煙の発生が抑止される。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、プラン
ト排気を大気中に放出する前に冷却してプラント排気中
の水蒸気を凝縮回収する冷却手段を設け、或はプラント
排気管を排ガス凝縮器と熱交換関係に配設したので、プ
ラント排気中の水蒸気分圧を低下させた状態或はプラン
ト排気を乾いた状態で大気中に放出することができ、水
蒸気白煙の発生を抑制することができる。しかも、低公
害の燃料電気発電装置を市街地に設置する上で、景観上
の問題となる水蒸気白煙を抑止することで、より環境的
に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す構成図。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す部分図。
【図3】本発明のさらに他の実施の形態を示す部分図。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す部分図。
【図5】本発明の対の実施の形態を示す部分図。
【図6】従来のパッケージ型燃料電池発電装置の排気ガ
ス処理システムの概略系統図。
【符号の説明】
1 パッケージ 2 燃料電池 3 改質器 4 排熱回収装置 5 排ガス凝縮器 6 煙突 7 換気ファン 8 排気管 9 プラント排気管 10 伝熱管部 11 パッケージ排気管 12 パッケージ排気流路 14 パッケージ吸気管 15 パッケージエア導入路 17 吸気用ブロワ 18 プラント排気管

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭化水素系の燃料に水蒸気を添加して改質
    反応により水素を製造する改質器と、改質器により製造
    した水素と酸素を反応させて電気エネルギを得る電池
    と、反応条件を維持しプラント効率を高めるための熱交
    換器、及び制御システムを一つのパッケージに納めたパ
    ッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質器排ガスと電
    池の排空気から熱と水を回収した後のプラント排気を、
    大気中に放出する前に冷却しプラント排気中の水蒸気を
    凝縮回収する冷却手段を設けたことを特徴とする、燃料
    電池発電装置。
  2. 【請求項2】プラント排気に対してパッケージ内部の換
    気に用いたパッケージ排気を混合することを特徴とす
    る、請求項1記載の燃料電池発電装置。
  3. 【請求項3】プラント排気を流通させるプラント排気管
    の一部に伝熱管部を設け、その伝熱管部の外周にパッケ
    ージ排気流路を形成するとともに、そのパッケージ排気
    流路の末端部を上記プラント排気管に連通させたことを
    特徴とする、請求項1記載の燃料電池発電装置。
  4. 【請求項4】プラント排気を流通させるプラント排気管
    の一部に伝熱管部を設け、その伝熱管部の外周にパッケ
    ージ換気用の外気を導入するパッケージエア導入路を形
    成したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電装
    置。
  5. 【請求項5】パッケージフレームによってパッケージエ
    アをパッケージの下部に送給するパッケージエア流路を
    形成し、そのパッケージフレームによって形成されたパ
    ッケージエア流路にパッケージエア導入路を連通させた
    ことを特徴とする、請求項4記載の燃料電池発電装置。
  6. 【請求項6】プラント排気を流通させるプラント排気管
    の一部に伝熱管部を設け、その伝熱管部の外周に電池及
    びバーナへの供給用ブロワの吸気路を形成したことを特
    徴とする請求項1記載の燃料電池発電装置。
  7. 【請求項7】炭化水素系の燃料に水蒸気を添加して改質
    反応により水素を製造する改質器と、改質器により製造
    した水素と酸素を反応させて電気エネルギを得る電池
    と、反応条件を維持しプラント効率を高めるための熱交
    換器、及び制御システムを一つのパッケージに納めたパ
    ッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質器排ガスと電
    池の排空気から熱と水を回収した後のプラント排気を流
    通させるプラント排気管を、排ガス凝縮器と熱交換関係
    に配設したことを特徴とする、燃料電池発電装置。
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