JPH10144332A - 無公害発電プラント - Google Patents
無公害発電プラントInfo
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- JPH10144332A JPH10144332A JP8298686A JP29868696A JPH10144332A JP H10144332 A JPH10144332 A JP H10144332A JP 8298686 A JP8298686 A JP 8298686A JP 29868696 A JP29868696 A JP 29868696A JP H10144332 A JPH10144332 A JP H10144332A
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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
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- 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
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＮＯx ガスが発生せず、ＣＯ2 ガスを容易に回
収することができる発電プラントを提供する。 【解決手段】脱硫を行う脱硫器１を介した天然ガスと空
気とが燃料電池２に供給されている。燃料電池２の燃料
側排気ガスＧ１が燃焼器３に導入され、空気側排気ガス
Ａ１が空気側廃熱回収器４に導入されている。燃料電池
２によって発電された直流電気が水電気分解器５と直交
変換器６に供給されている。水電気分解器５によって電
気分解によって製造された水素は、天然ガスと共に燃料
電池に供給され、酸素は燃焼器３に導入されている。燃
焼器３からの排ガスＧ２は燃料側廃熱回収器７に導入さ
れている。また、燃料側廃熱回収器７からの排ガスＧ３
は、炭酸ガスと水とを分離する炭酸ガス分離器８に導入
されている。
収することができる発電プラントを提供する。 【解決手段】脱硫を行う脱硫器１を介した天然ガスと空
気とが燃料電池２に供給されている。燃料電池２の燃料
側排気ガスＧ１が燃焼器３に導入され、空気側排気ガス
Ａ１が空気側廃熱回収器４に導入されている。燃料電池
２によって発電された直流電気が水電気分解器５と直交
変換器６に供給されている。水電気分解器５によって電
気分解によって製造された水素は、天然ガスと共に燃料
電池に供給され、酸素は燃焼器３に導入されている。燃
焼器３からの排ガスＧ２は燃料側廃熱回収器７に導入さ
れている。また、燃料側廃熱回収器７からの排ガスＧ３
は、炭酸ガスと水とを分離する炭酸ガス分離器８に導入
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガスを用いた
発電に適用される無公害発電プラントに関する。
発電に適用される無公害発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】陰陽二つの電極の間に電解液を満たし、
それぞれの電極に燃料と酸化剤を連続的に供給し、燃料
の酸化エネルギーを直接電気エネルギーに変換して発電
する燃料電池がある。燃料として天然ガスを用い、また
酸化剤として空気を用いる燃料電池を含む発電プラント
の例として図２をあげる。
それぞれの電極に燃料と酸化剤を連続的に供給し、燃料
の酸化エネルギーを直接電気エネルギーに変換して発電
する燃料電池がある。燃料として天然ガスを用い、また
酸化剤として空気を用いる燃料電池を含む発電プラント
の例として図２をあげる。
【０００３】脱硫器１によって脱硫処理された天然ガス
と空気とを内部改質型の燃料電池２に供給して発電を行
い、発電された直流電気が直交交換器６によって交流電
気に変換される。燃料電池２の燃焼側排気として未使用
分を含む燃料側排ガスと酸素を一部消費した空気側排ガ
スとが燃焼器３に排出される。燃焼器３では、燃料の未
使用分が空気中の酸素を酸化剤として燃焼し、その排ガ
スから廃熱回収器２０によって熱エネルギーが回収され
る。そして、排ガス中のＣＯ2 ガスが吸着法や吸収法な
どを用いた炭酸ガス分離器２１によって回収され、最後
に燃焼によって生じたＮＯx ガスが脱硝装置によって分
離・回収され煙突２２から大気中に排出される。
と空気とを内部改質型の燃料電池２に供給して発電を行
い、発電された直流電気が直交交換器６によって交流電
気に変換される。燃料電池２の燃焼側排気として未使用
分を含む燃料側排ガスと酸素を一部消費した空気側排ガ
スとが燃焼器３に排出される。燃焼器３では、燃料の未
使用分が空気中の酸素を酸化剤として燃焼し、その排ガ
スから廃熱回収器２０によって熱エネルギーが回収され
る。そして、排ガス中のＣＯ2 ガスが吸着法や吸収法な
どを用いた炭酸ガス分離器２１によって回収され、最後
に燃焼によって生じたＮＯx ガスが脱硝装置によって分
離・回収され煙突２２から大気中に排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】未使用分の燃料を空気
を用いて燃焼させたさせた際、排ガス中にはＮＯx ，Ｃ
Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 ，Ｏ2 が含まれる。ＮＯx ガスとＣ
Ｏ2 ガスとが混合されている排ガス中のＣＯ2 ガスのみ
を回収するのに、吸着法や吸収法などの複雑な機構を用
いた炭酸ガス分離器によって回収しなければならないと
いう問題があった。また、排ガス中のＮＯx ガス残留濃
度を環境規制の基準値以下にしなければならず、排ガス
中のＮＯx ガス残留濃度が環境規制を満足させる脱硝装
置を必要とするという問題があった。本発明の目的は、
ＮＯx が発生せず、且つＣＯ2 ガスを容易に分離回収す
ることのできる無公害発電プラントを提供することにあ
る。
を用いて燃焼させたさせた際、排ガス中にはＮＯx ，Ｃ
Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 ，Ｏ2 が含まれる。ＮＯx ガスとＣ
Ｏ2 ガスとが混合されている排ガス中のＣＯ2 ガスのみ
を回収するのに、吸着法や吸収法などの複雑な機構を用
いた炭酸ガス分離器によって回収しなければならないと
いう問題があった。また、排ガス中のＮＯx ガス残留濃
度を環境規制の基準値以下にしなければならず、排ガス
中のＮＯx ガス残留濃度が環境規制を満足させる脱硝装
置を必要とするという問題があった。本発明の目的は、
ＮＯx が発生せず、且つＣＯ2 ガスを容易に分離回収す
ることのできる無公害発電プラントを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の無公害発電プラ
ントは、上記課題を解決するために以下のように構成さ
れている。本発明の無公害発電プラントは、内部で発生
する熱を用いて天然ガスの改質を行い、改質された天然
ガスと空気をそれぞれを燃料と酸化剤として発電を行
い、排ガスを燃料側と空気側とに分けて排出する燃料電
池と、この燃料電池の燃料側から排出されたガス中の未
反応の燃料と酸素とを当モル量で燃焼させる燃焼器と、
この燃焼器からの排ガスを冷却して水とＣＯ2 ガスとに
分離する炭酸ガス分離器と、前記燃料電池で発電された
直流電気の一部を用いて水の電気分解を行い、生成され
た酸素を前記燃焼器に供給し、且つ生成された水素を燃
料として前記燃料電池に供給する水電気分解器とを具備
してなることを特徴とする。
ントは、上記課題を解決するために以下のように構成さ
れている。本発明の無公害発電プラントは、内部で発生
する熱を用いて天然ガスの改質を行い、改質された天然
ガスと空気をそれぞれを燃料と酸化剤として発電を行
い、排ガスを燃料側と空気側とに分けて排出する燃料電
池と、この燃料電池の燃料側から排出されたガス中の未
反応の燃料と酸素とを当モル量で燃焼させる燃焼器と、
この燃焼器からの排ガスを冷却して水とＣＯ2 ガスとに
分離する炭酸ガス分離器と、前記燃料電池で発電された
直流電気の一部を用いて水の電気分解を行い、生成され
た酸素を前記燃焼器に供給し、且つ生成された水素を燃
料として前記燃料電池に供給する水電気分解器とを具備
してなることを特徴とする。
【０００６】前記燃料電池から排出される排ガスの廃熱
は廃熱回収器で回収される。本発明の無公害発電プラン
トは、上記構成によって以下の作用・効果を有する。
は廃熱回収器で回収される。本発明の無公害発電プラン
トは、上記構成によって以下の作用・効果を有する。
【０００７】天然ガスを燃料とし空気を酸化剤とした燃
料電池によって発電が行われるので、ＮＯx ガスが生成
されない。また、燃料改質に必要な熱エネルギーは電池
の発熱を用いているのでＮＯx ガスが発生しない。
料電池によって発電が行われるので、ＮＯx ガスが生成
されない。また、燃料改質に必要な熱エネルギーは電池
の発熱を用いているのでＮＯx ガスが発生しない。
【０００８】天然ガスの未使用分は、純酸素によって燃
焼させているので、ＮＯx ガスが発生しない。また、未
使用分は燃料電池に供給された量の１５〜２０％である
ので、この未使用分の燃料を燃焼させるための酸素量
は、天然ガスを純酸素を用いて燃焼させる場合の１５〜
２０％になり、燃焼のために使用する酸素量が少ない。
また、純酸素を燃料電池で発電された直流電気を使用す
る水電気分解器によって生成することによって、商用電
源を使用する場合の交直変換器が不要となり、小型化を
はかることができる。
焼させているので、ＮＯx ガスが発生しない。また、未
使用分は燃料電池に供給された量の１５〜２０％である
ので、この未使用分の燃料を燃焼させるための酸素量
は、天然ガスを純酸素を用いて燃焼させる場合の１５〜
２０％になり、燃焼のために使用する酸素量が少ない。
また、純酸素を燃料電池で発電された直流電気を使用す
る水電気分解器によって生成することによって、商用電
源を使用する場合の交直変換器が不要となり、小型化を
はかることができる。
【０００９】燃料未使用部を、当モル量の酸素で燃焼さ
せるので、ＮＯx ガスの発生がないので、最終的な排ガ
スを冷却することによってＣＯ2 ガスと水とを分離回収
することができる。また、回収された水は飲料・工業用
などに用いられ、またＣＯ2ガスは処理システムで処理
される。
せるので、ＮＯx ガスの発生がないので、最終的な排ガ
スを冷却することによってＣＯ2 ガスと水とを分離回収
することができる。また、回収された水は飲料・工業用
などに用いられ、またＣＯ2ガスは処理システムで処理
される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係わ
る無公害発電プラントの構成を示す模式図である。空気
と脱硫を行う脱硫器１を介した天然ガスとが燃料電池２
に供給されている。なお燃料電池２は、高温作動型の燃
料電池で、天然ガスの改質を内部で行う内部改質型であ
る。また、改質に必要な熱源は燃焼による熱エネルギー
によらずに電池発熱を用いる。
を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係わ
る無公害発電プラントの構成を示す模式図である。空気
と脱硫を行う脱硫器１を介した天然ガスとが燃料電池２
に供給されている。なお燃料電池２は、高温作動型の燃
料電池で、天然ガスの改質を内部で行う内部改質型であ
る。また、改質に必要な熱源は燃焼による熱エネルギー
によらずに電池発熱を用いる。
【００１１】燃料電池２の燃料側排気ガスＧ１が燃焼器
３に導入され、空気側排気ガスＡ１が空気側廃熱回収器
４に導入されている。燃料電池２によって発電された直
流電気が水電気分解器５と直交変換器（インバータ）６
に供給されている。水電気分解器５によって電気分解に
よって製造された水素（Ｈ2 ）ガスは、天然ガスと共に
燃料電池２に供給され、酸素（Ｏ2 ）ガスは燃焼器３に
導入されている。燃焼器３からの排ガスＧ２は燃料側廃
熱回収器７に導入されている。そして、燃料側廃熱回収
器７からの排ガスＧ３は、ＣＯ2 ガスと水とを分離する
炭酸ガス分離器８に導入されている。
３に導入され、空気側排気ガスＡ１が空気側廃熱回収器
４に導入されている。燃料電池２によって発電された直
流電気が水電気分解器５と直交変換器（インバータ）６
に供給されている。水電気分解器５によって電気分解に
よって製造された水素（Ｈ2 ）ガスは、天然ガスと共に
燃料電池２に供給され、酸素（Ｏ2 ）ガスは燃焼器３に
導入されている。燃焼器３からの排ガスＧ２は燃料側廃
熱回収器７に導入されている。そして、燃料側廃熱回収
器７からの排ガスＧ３は、ＣＯ2 ガスと水とを分離する
炭酸ガス分離器８に導入されている。
【００１２】次に動作について説明する。脱硫器１によ
って硫黄分が取り除かれた天然ガスと空気とが燃料電池
２に連続供給され、燃料電池２によって直流電気が発電
される。そして、燃料電池２の燃料側の燃料側排ガスＧ
１は燃焼器３に導入され、空気側の空気側排ガスＡ１は
空気側廃熱回収器４に導入され、熱エネルギーが回収さ
れる。
って硫黄分が取り除かれた天然ガスと空気とが燃料電池
２に連続供給され、燃料電池２によって直流電気が発電
される。そして、燃料電池２の燃料側の燃料側排ガスＧ
１は燃焼器３に導入され、空気側の空気側排ガスＡ１は
空気側廃熱回収器４に導入され、熱エネルギーが回収さ
れる。
【００１３】燃料電池２によって発電された直流電気
は、水電気分解器５と直交変換器６にそれぞれ供給され
る。直交変換器６では、直流電気を交流電気に変換す
る。水電気分解器５では、燃料電池２から供給された直
流電気を基に、水の電気分解を行い、未使用分の燃料を
燃焼させるために必要な当モル量の酸素ガスと水素ガス
を製造する。製造された水素ガスは脱硫された天然ガス
と共に燃料電池２に供給される。そして、排ガス中の未
反応分の燃料を燃焼させるのに必要な量の酸素ガスが燃
焼器３に供給され、燃焼器３では未使用分の燃料を供給
された酸素を用いて燃焼させる。そして、高温のＨ2 Ｏ
とＣＯ2 ガスとを主成分とする燃料側排ガスＧ２から
は、燃料側廃熱回収器７によって、熱エネルギーが回収
される。熱エネルギーが回収されて低温になった排ガス
Ｇ３は、炭酸ガス分離器８によって、海水などの冷却剤
で冷却され、水とＣＯ2 ガスとが分離される。
は、水電気分解器５と直交変換器６にそれぞれ供給され
る。直交変換器６では、直流電気を交流電気に変換す
る。水電気分解器５では、燃料電池２から供給された直
流電気を基に、水の電気分解を行い、未使用分の燃料を
燃焼させるために必要な当モル量の酸素ガスと水素ガス
を製造する。製造された水素ガスは脱硫された天然ガス
と共に燃料電池２に供給される。そして、排ガス中の未
反応分の燃料を燃焼させるのに必要な量の酸素ガスが燃
焼器３に供給され、燃焼器３では未使用分の燃料を供給
された酸素を用いて燃焼させる。そして、高温のＨ2 Ｏ
とＣＯ2 ガスとを主成分とする燃料側排ガスＧ２から
は、燃料側廃熱回収器７によって、熱エネルギーが回収
される。熱エネルギーが回収されて低温になった排ガス
Ｇ３は、炭酸ガス分離器８によって、海水などの冷却剤
で冷却され、水とＣＯ2 ガスとが分離される。
【００１４】なお、空気側廃熱回収器４及び燃料側廃熱
回収器７によって回収された熱エネルギーは、発電や冷
暖房のために用いられる。本実施形態の無公害発電プラ
ントによれば、燃料電池によって発電を行っているの
で、発電の際にＮＯx ガスが発生しない。また、未使用
分の燃料は、当モル量の酸素を用いて燃焼させているの
で、ＮＯx ガスが発生しない。
回収器７によって回収された熱エネルギーは、発電や冷
暖房のために用いられる。本実施形態の無公害発電プラ
ントによれば、燃料電池によって発電を行っているの
で、発電の際にＮＯx ガスが発生しない。また、未使用
分の燃料は、当モル量の酸素を用いて燃焼させているの
で、ＮＯx ガスが発生しない。
【００１５】燃料側の排気ガス中にはＮＯx ガスが混入
していないので、排気ガスを冷却するだけで、ＣＯ2 ガ
スを容易に分離することができる。燃料側及び空気側の
排気ガスの廃熱を廃熱回収器によって回収し、発電や冷
暖房に用いることによって、熱の有効利用を図ることが
できる。
していないので、排気ガスを冷却するだけで、ＣＯ2 ガ
スを容易に分離することができる。燃料側及び空気側の
排気ガスの廃熱を廃熱回収器によって回収し、発電や冷
暖房に用いることによって、熱の有効利用を図ることが
できる。
【００１６】排ガス中にＮＯx ガスが存在しないので、
ＣＯ2 ガスと水とを冷却するだけで分離することができ
る。酸素を水の電気分解によって製造することによっ
て、燃料電池発電電力（直流）をそのまま使用すること
ができ、商用の交流電力を直流に変換する必要がないの
で、変換ロスがない。燃料電池で発電された電力の一部
は水電気分解器の電力の一部として使用されるので、送
電必要分のみ直交変換を行えば良いので、装置全体が小
さくなる。本発明は上記実施形態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で、種々変形して
実施することが可能である。
ＣＯ2 ガスと水とを冷却するだけで分離することができ
る。酸素を水の電気分解によって製造することによっ
て、燃料電池発電電力（直流）をそのまま使用すること
ができ、商用の交流電力を直流に変換する必要がないの
で、変換ロスがない。燃料電池で発電された電力の一部
は水電気分解器の電力の一部として使用されるので、送
電必要分のみ直交変換を行えば良いので、装置全体が小
さくなる。本発明は上記実施形態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で、種々変形して
実施することが可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように無公害発電プラント
によれば、未反応の燃料は当モル量の酸素を用いて燃焼
されるので、ＮＯx が発生することがない。また、排ガ
スを冷却するだけで水とＣＯ2 ガスとを分離することが
できる。
によれば、未反応の燃料は当モル量の酸素を用いて燃焼
されるので、ＮＯx が発生することがない。また、排ガ
スを冷却するだけで水とＣＯ2 ガスとを分離することが
できる。
【図１】本発明の一実施形態に係わる無公害発電プラン
トの構成を示す図。
トの構成を示す図。
【図２】従来の燃料電池を用いた発電プラントの構成を
示す図。
示す図。
１ 脱硫器 ２ 燃料電池 ３ 燃焼器 ４ 空気側廃熱回収器 ５ 水電気分解器 ６ 直交変換器 ７ 燃料側廃熱回収器 ８ 炭酸ガス分離器 Ｇ１〜Ｇ３ 燃料側排ガス Ａ１ 空気側排ガス
Claims (1)
- 【請求項１】内部で発生する熱を用いて天然ガスの改質
を行い、改質された天然ガスと空気をそれぞれを燃料と
酸化剤として発電を行い、排ガスを燃料側と空気側とに
分けて排出する燃料電池と、 この燃料電池の燃料側から排出されたガス中の未反応の
燃料と酸素とを当モル量で燃焼させる燃焼器と、 この燃焼器からの排ガスを冷却して水とＣＯ2 ガスとに
分離する炭酸ガス分離器と、 前記燃料電池で発電された直流電気の一部を用いて水の
電気分解を行い、生成された酸素を前記燃焼器に供給
し、且つ生成された水素を燃料として前記燃料電池に供
給する水電気分解器とを具備してなることを特徴とする
無公害発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8298686A JPH10144332A (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 無公害発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8298686A JPH10144332A (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 無公害発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144332A true JPH10144332A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=17862977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8298686A Withdrawn JPH10144332A (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 無公害発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10144332A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081259A3 (en) * | 2003-03-12 | 2005-10-06 | Univ California | A system for the co-production of electricity and hydrogen |
-
1996
- 1996-11-11 JP JP8298686A patent/JPH10144332A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081259A3 (en) * | 2003-03-12 | 2005-10-06 | Univ California | A system for the co-production of electricity and hydrogen |
| US7276306B2 (en) | 2003-03-12 | 2007-10-02 | The Regents Of The University Of California | System for the co-production of electricity and hydrogen |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |