JPH1145726A - Fuel cell power generation equipment - Google Patents
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- JPH1145726A JPH1145726A JP9200336A JP20033697A JPH1145726A JP H1145726 A JPH1145726 A JP H1145726A JP 9200336 A JP9200336 A JP 9200336A JP 20033697 A JP20033697 A JP 20033697A JP H1145726 A JPH1145726 A JP H1145726A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 消化ガスやメタンリッチガスを余すことな
く、燃料電池の燃料ガスとして有効に利用することが可
能な燃料電池発電設備を提供する。
【解決手段】 燃料電池発電設備1には、都市ガス配管
5と消化ガス配管4とを合流させ、都市ガスと消化ガス
との混合ガスを原燃料として改質器9に供給する原燃料
配管3が備えられている。したがって、消化ガスにおけ
る発生量の変動や未達分を都市ガスで補い、都市ガスと
消化ガスとの混合ガスにより燃料電池発電設備1の燃料
ガス要求量を十分に満たすことができる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a fuel cell power generation facility that can effectively use as a fuel gas for a fuel cell without leaving digestive gas or methane-rich gas. SOLUTION: A city gas pipe 5 and a digestive gas pipe 4 are merged into a fuel cell power generation facility 1, and a raw fuel pipe 3 for supplying a mixed gas of city gas and digestive gas as a raw fuel to a reformer 9 is provided. Is provided. Therefore, fluctuations and unachieved amounts of generated gas in the digested gas can be compensated for by the city gas, and the mixed gas of the city gas and the digested gas can sufficiently satisfy the required fuel gas amount of the fuel cell power generation equipment 1.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、消化ガス等の、嫌
気性発酵によって得られるメタンリッチガスを用いて発
電を行う燃料電池発電設備に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generation facility for generating power using methane-rich gas obtained by anaerobic fermentation such as digestion gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】省資源や地球環境の保全が強く求められ
ている近年、コージェネレーション設備として燃料電池
発電設備が注目を集めている。燃料電池とは、燃料極で
あるアノードと酸化剤極であるカソードとの間に電解質
を保持する電解質層を挟み、アノードの背面に燃料ガス
を接触させると共に、カソードの背面に空気(酸化剤ガ
ス)を接触させることによって電気化学反応を生じさ
せ、この反応を利用して電気エネルギー及び熱エネルギ
ーを取出す装置である。燃料電池の特徴は、内部に燃焼
サイクルを持たないため、振動や騒音が小さく、公害要
因となるSOx、NOxの排出が少ないという点にあ
る。また、化学エネルギーから直接、電気エネルギーに
変換するので、発電効率が極めて高い。そのため、燃料
電池を含む発電設備は、クリーンな排気特性と高い発電
効率という利点を発揮することができ、省資源及び地球
環境保全を図るコージェネレーション設備として今後の
普及が大いに期待されている。2. Description of the Related Art In recent years, fuel cell power generation equipment has attracted attention as a cogeneration equipment in which resource saving and protection of the global environment are strongly demanded. In a fuel cell, an electrolyte layer holding an electrolyte is interposed between an anode serving as a fuel electrode and a cathode serving as an oxidant electrode, and a fuel gas is brought into contact with the back surface of the anode and air (oxidant gas) is placed on the back surface of the cathode. ) Is caused to cause an electrochemical reaction by contacting them, and an electric energy and a heat energy are extracted by utilizing the reaction. A feature of the fuel cell is that it has no internal combustion cycle, so that it has low vibration and noise and low emission of SOx and NOx, which are polluting factors. Further, since the chemical energy is directly converted into electric energy, the power generation efficiency is extremely high. Therefore, power generation equipment including a fuel cell can exhibit the advantages of clean exhaust characteristics and high power generation efficiency, and is expected to be widely used in the future as a cogeneration equipment for saving resources and preserving the global environment.
【0003】また、燃料電池発電設備には上記の燃料電
池本体以外に、燃料電池本体に燃料ガスを供給する改質
器が不可欠である。改質器とは、主としてメタン(CH
4 )からなる天然ガスを原燃料とし、これに水蒸気を加
えて加熱して水素リッチの燃料ガスに改質する装置であ
る。[0003] In addition to the above-described fuel cell body, a reformer that supplies fuel gas to the fuel cell body is indispensable for the fuel cell power generation equipment. The reformer is mainly composed of methane (CH
This is a device that uses natural gas consisting of 4 ) as raw fuel, adds steam thereto, and heats it to reform it into a hydrogen-rich fuel gas.
【0004】ところで、下水処理場で発生する消化ガス
やビール製造などの嫌気性発酵によって発生するガス
は、60%程度のメタンを含むメタンリッチガスである
ことが知られている。そこで従来より、これらメタンリ
ッチガスを燃料電池へ供給する燃料ガスとして利用する
ことが検討、研究されている。[一例として: H.
Miyahara et al.:“Various
Fuel Appli-cations to ON−
SITE FCPP” The 2ndInte
rnational Fuel Cell Confe
rence(IFCC),Proceedings T
echnical Session,pp.95−9
8,NEDO(1996)]。It is known that digestive gas generated in sewage treatment plants and gas generated by anaerobic fermentation such as beer production are methane-rich gases containing about 60% methane. Therefore, the use of these methane-rich gases as fuel gas to be supplied to a fuel cell has been studied and studied. [As an example: H.
Miyahara et al. : "Various
Fuel Appliations to ON-
SITE FCPP "The 2ndInte
national Fuel Cell Confes
rence (IFCC), Proceedings T
Technical Session, pp. 95-9
8, NEDO (1996)].
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池の
燃料ガスとして消化ガスなどのメタンリッチガスを利用
するためには、燃料電池発電設備の燃料ガス要求量を満
たす分だけの、メタンリッチガスを確保することが重要
である。しかしながら、下水処理場で発生する消化ガス
や、ビール製造などの嫌気性発酵によるメタンリッチガ
スの発生量は少なく、製品として一般に存在する燃料電
池発電設備の燃料ガス要求量に満たないことが多かっ
た。しかも、消化ガスやビール製造などの嫌気性発酵に
よるメタンリッチガスは、時間的・季節的あるいはその
他の要因によって発生量が大幅に変動することがある。
一方、燃料電池発電設備の出力負荷を決定する電力や熱
の消費量も時間的・季節的な変動が大きく、電力や熱の
消費量の変動パターンと前記ガス発生量の変動パターン
とは通常、一致していなかった。このように従来技術に
おいては、燃料電池発電設備の燃料ガス要求量を満足さ
せるだけの消化ガスあるいはメタンリッチガスの発生量
を確保することが困難であり、燃料電池の燃料ガスとし
て消化ガスやメタンリッチガスを有効に利用するまでに
は至らなかった。By the way, in order to use a methane-rich gas such as a digestion gas as a fuel gas for a fuel cell, a sufficient amount of the methane-rich gas to satisfy a required fuel gas amount of a fuel cell power generation facility is secured. This is very important. However, the amount of digestive gas generated in sewage treatment plants and the amount of methane-rich gas generated by anaerobic fermentation such as beer production are small, and often do not meet the fuel gas demand of fuel cell power generation facilities generally existing as products. Moreover, the amount of methane-rich gas produced by anaerobic fermentation such as digestive gas and beer production may fluctuate significantly due to time, season, or other factors.
On the other hand, the power and heat consumption determining the output load of the fuel cell power generation equipment also has large temporal and seasonal fluctuations, and the fluctuation pattern of the power and heat consumption and the fluctuation pattern of the gas generation amount are usually Did not match. As described above, in the prior art, it is difficult to secure an amount of generation of digestive gas or methane-rich gas that satisfies the fuel gas demand of the fuel cell power generation equipment. Did not come to effective use.
【0006】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
消化ガスやメタンリッチガスを余すことなく、燃料電池
の燃料ガスとして有効に利用することが可能な燃料電池
発電設備を提供することである。[0006] The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art.
An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation facility that can effectively use digestive gas and methane-rich gas as fuel gas for a fuel cell without leaving it.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の燃料電池発電設備は、空気及び燃料ガス
を取入れて電気エネルギー及び熱エネルギーを取出す燃
料電池本体と、原燃料と水蒸気とを取入れて水素リッチ
の燃料ガスに改質しこの燃料ガスを前記燃料電池本体に
供給する改質器とが設けられた燃料電池発電設備におい
て、都市ガスを供給する都市ガス配管と、消化ガスを供
給する消化ガス配管とが設けられ、前記都市ガス配管と
消化ガス配管とを合流させ、都市ガスと消化ガスとの混
合ガスを原燃料として前記改質器に供給する原燃料配管
が備えられたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell power generation system comprising: a fuel cell main body for taking in air and fuel gas to take out electric energy and heat energy; In a fuel cell power plant provided with a reformer for reforming into a hydrogen-rich fuel gas and supplying the fuel gas to the fuel cell body, a city gas pipe for supplying city gas, A digestion gas pipe for supplying the gas, a city gas pipe and a digestion gas pipe are merged, and a raw fuel pipe for supplying a mixed gas of city gas and digestion gas as a raw fuel to the reformer is provided. It is characterized by having.
【0008】このような請求項1の発明では、都市ガス
配管と消化ガス配管とを合流させ、都市ガスと消化ガス
との混合ガスを原燃料として燃料電池発電設備内の改質
器に供給することができる。したがって、消化ガスにお
ける発生量の変動や未達分を都市ガスで補うことが可能
であり、消化ガスの発生量における時間的・季節的な変
動に左右されることなく、都市ガスと消化ガスとの混合
ガスによって燃料電池発電設備の燃料ガス要求量を十分
に満たすことができる。According to the first aspect of the present invention, the city gas pipe and the digestion gas pipe are merged, and the mixed gas of the city gas and the digestion gas is supplied as a raw fuel to the reformer in the fuel cell power generation facility. be able to. Therefore, it is possible to compensate for the fluctuations and unattained amounts of gas generated by digestion gas with city gas. The fuel gas requirement of the fuel cell power generation equipment can be sufficiently satisfied by the mixed gas.
【0009】請求項2の発明は、請求項1記載の燃料電
池発電設備において、前記都市ガス配管及び前記消化ガ
ス配管の各経路に、ガス流量を調節する都市ガス流量調
節手段及び消化ガス流量調節手段がそれぞれ設置された
ことを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the fuel cell power plant of the first aspect, a city gas flow rate adjusting means for adjusting a gas flow rate in each of the city gas pipe and the digestive gas pipe and a digestive gas flow rate adjuster. The means are provided respectively.
【0010】請求項2に対応する燃料電池発電設備で
は、請求項1記載の燃料電池発電設備において、都市ガ
ス配管及び消化ガス配管の各経路にガス流量調節手段を
設置するので、電力需要や熱需要の変化またはその他の
理由により燃料電池発電設備の出力を変化させる必要が
生じた場合に、前記ガス流量調節手段によって任意に都
市ガス及び消化ガスの流量を変化させることが可能であ
る。したがって、燃料電池発電設備の燃料ガス要求量に
相当するだけの混合ガスを、原燃料として改質器に対し
安定供給することができる。[0010] In the fuel cell power generation equipment according to the second aspect, the gas flow rate adjusting means is installed in each path of the city gas pipe and the digestion gas pipe in the fuel cell power generation equipment according to the first aspect, so that power demand and heat demand are reduced. When it is necessary to change the output of the fuel cell power generation equipment due to a change in demand or other reasons, the gas flow rate adjusting means can arbitrarily change the flow rates of the city gas and the digested gas. Therefore, a mixed gas corresponding to the required amount of fuel gas of the fuel cell power generation equipment can be stably supplied to the reformer as raw fuel.
【0011】請求項3の発明は、請求項2記載の燃料電
池発電設備において、前記消化ガス流量調節手段よりも
前記都市ガス流量調節手段を優先して作動させる制御手
段が設けられたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the fuel cell power generation equipment according to the second aspect, a control means for operating the city gas flow rate adjusting means in preference to the digestion gas flow rate adjusting means is provided. And
【0012】このような燃料電池発電設備では、電力需
要や熱需要の変化またはその他の理由により燃料電池発
電設備の出力を変化させる場合、都市ガス流量調節手段
を消化ガス流量調節手段よりも優先して作動させるの
で、消化ガスの流量は燃料電池発電設備の出力変化によ
る影響を受ける度合が少なく、常に理想的な流量状態で
消化ガスを利用することができる。また、燃料電池発電
設備の出力低下に伴って混合ガスの流量を絞り込む場合
でも、まず都市ガス流量側を絞り込むので、消化ガスの
一部を余剰ガスとして廃棄する量を最小限に抑えること
ができ、消化ガスを最大限利用することができる。In such a fuel cell power generation facility, when the output of the fuel cell power generation facility is changed due to a change in power demand or heat demand, or for other reasons, the city gas flow control means has priority over the digestion gas flow control means. Therefore, the flow rate of the digestion gas is less affected by the output change of the fuel cell power generation equipment, and the digestion gas can always be used in an ideal flow rate state. In addition, even when the flow rate of the mixed gas is narrowed due to the decrease in the output of the fuel cell power generation equipment, the city gas flow side is first narrowed, so that the amount of waste gas that is partly consumed as surplus gas can be minimized. You can make the most of your digestive gas.
【0013】請求項4の発明は、請求項1、2または3
記載の燃料電池発電設備において、前記都市ガス配管に
より供給される都市ガスを改質するのに必要な水蒸気
と、前記消化ガス配管により供給される消化ガスを改質
するのに必要な水蒸気との合計量以上の水蒸気を、前記
改質器に供給するように構成されたことを構成上の特徴
とする。[0013] The invention of claim 4 is the invention of claim 1, 2 or 3.
In the fuel cell power plant according to the above, the water vapor required to reform the city gas supplied by the city gas pipe and the water vapor required to reform the digestion gas supplied by the digestion gas pipe The configuration is characterized in that the steam is supplied to the reformer in an amount equal to or greater than the total amount.
【0014】請求項5の発明は、請求項4記載の燃料電
池発電設備において、燃料電池発電設備の負荷を上昇さ
せる場合には前記改質器への原燃料供給量の上昇に先行
して前記改質器への水蒸気供給量を増加させ、燃料電池
発電設備の負荷を下降させる場合には前記改質器への水
蒸気供給量の減少に先行して前記改質器への原燃料供給
量を下降させるように構成されたことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the fuel cell power plant according to the fourth aspect, when the load of the fuel cell power plant is increased, the raw fuel supply amount to the reformer is increased prior to the increase. When increasing the steam supply amount to the reformer and lowering the load of the fuel cell power generation equipment, the raw fuel supply amount to the reformer is reduced prior to the decrease in the steam supply amount to the reformer. It is configured to be lowered.
【0015】原燃料を水素リッチガスに改質するために
は、原燃料の流量に対し一定の比率で水蒸気を混入しな
くてはならない。この比率は原燃料の種類によって異な
るものであり、複数種類のガスからなる混合ガスの場
合、各々のガスの供給量に対して適した水蒸気量が決ま
り、これらの合計の水蒸気量を混合ガスに供給する必要
がある。請求項4及び5に対応する燃料電池発電設備に
おいては、都市ガス及び消化ガスそれぞれの改質のため
に必要となる水蒸気の合計量以上の水蒸気を都市ガスと
消化ガスの混合ガスの改質のために供給することができ
るので、混合ガスによる運転に対して改質反応を十分に
行うことができる条件を整えることができる。特に、請
求項5の発明では、燃料電池発電設備の負荷が変化する
場合であっても、混合ガス改質用の水蒸気を十分に供給
することが可能である。In order to reform the raw fuel into a hydrogen-rich gas, steam must be mixed at a fixed ratio to the flow rate of the raw fuel. This ratio varies depending on the type of raw fuel, and in the case of a mixed gas composed of a plurality of types of gases, a suitable amount of water vapor is determined for the supply amount of each gas. Need to supply. In the fuel cell power generation equipment according to the fourth and fifth aspects, steam of not less than the total amount of steam required for reforming each of the city gas and the digestion gas is used for reforming the mixed gas of the city gas and the digestion gas. Therefore, the conditions under which the reforming reaction can be sufficiently performed for the operation with the mixed gas can be prepared. In particular, in the invention of claim 5, it is possible to sufficiently supply steam for reforming the mixed gas even when the load of the fuel cell power generation equipment changes.
【0016】請求項6の発明は、請求項1、2、3、4
または5記載の燃料電池発電設備において、前記都市ガ
スに代えてLPG(液化石油ガス)が用いられたことを
特徴とする。The invention of claim 6 is the invention of claims 1, 2, 3, 4
Or the fuel cell power plant according to 5, wherein LPG (liquefied petroleum gas) is used instead of the city gas.
【0017】請求項6に対応する燃料電池発電設備で
は、都市ガスの代わりにLPGを使用して都市ガスの場
合と同様の作用を発揮することができる。In the fuel cell power generation equipment according to the sixth aspect, the same operation as in the case of city gas can be exhibited by using LPG instead of city gas.
【0018】請求項7の発明は、請求項1、2、3、
4、5または6記載の燃料電池発電設備において、前記
消化ガスに代えて消化ガス以外の嫌気性発酵によって得
られるメタンリッチガスが用いられたことを特徴とす
る。[0018] The invention of claim 7 is based on claims 1, 2, 3,
7. The fuel cell power plant according to 4, 5, or 6, wherein a methane-rich gas obtained by anaerobic fermentation other than digestion gas is used in place of the digestion gas.
【0019】請求項7に対応する燃料電池発電設備は、
消化ガス以外の嫌気性発酵によって得られるメタンリッ
チガスも消化ガスとほぼ同様の特性を示すので、消化ガ
スの代わりにこのようなメタンリッチガスを使用して消
化ガスの場合と同様の作用を発揮することができる。The fuel cell power generation equipment according to claim 7 is:
Since methane-rich gas obtained by anaerobic fermentation other than digestion gas has almost the same characteristics as digestion gas, use of such methane-rich gas instead of digestion gas to exert the same effect as digestion gas Can be.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して具体的に説明する。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【0021】(1)第1の実施の形態 [構成]第1の実施の形態は、請求項1〜3記載の発明
を包含する実施の形態であり、図1に示すように、燃料
電池発電設備1には空気及び燃料ガスを取入れて電気エ
ネルギー及び熱エネルギーを取出す燃料電池本体11
と、原燃料と水蒸気とを取入れて水素リッチの燃料ガス
に改質しこの燃料ガスを燃料電池本体11に供給する改
質器9とが設けられている。(1) First Embodiment [Configuration] The first embodiment is an embodiment including the inventions of claims 1 to 3, and as shown in FIG. The fuel cell body 11 which takes in air and fuel gas to take out electric energy and heat energy in the equipment 1
And a reformer 9 that takes in the raw fuel and water vapor, reforms the fuel gas into a hydrogen-rich fuel gas, and supplies the fuel gas to the fuel cell body 11.
【0022】また、燃料電池発電設備1には消化ガス配
管4と都市ガス配管5とを合流させて都市ガスと消化ガ
スとの混合ガスを原燃料として前記改質器9に供給する
原燃料配管3が接続されている。さらに、消化ガス配管
4及び都市ガス配管5の各経路には、ガス流量を調節す
る消化ガス流量調節弁6及び都市ガス流量調節弁7がそ
れぞれ設置されている。The fuel cell power plant 1 has a digested gas pipe 4 and a city gas pipe 5 joined to supply a mixed gas of a city gas and a digested gas to the reformer 9 as a raw fuel. 3 are connected. Further, a digestion gas flow control valve 6 and a city gas flow control valve 7 for adjusting a gas flow rate are installed in each of the paths of the digestion gas pipe 4 and the city gas pipe 5, respectively.
【0023】これら消化ガス流量調節弁6及び都市ガス
流量調節弁7には制御装置8が接続されている。この制
御装置8は燃料電池発電設備1内に組込まれており、消
化ガス流量調節弁6及び都市ガス流量調節弁7に対して
燃料電池発電設備1の出力変化信号を発すると共に、消
化ガス流量調節弁6よりも都市ガス流量調節弁7を優先
して作動させるように構成されている。また、消化ガス
配管4の端部には消化ガスを消化ガス配管4内に送込む
消化ガス発生装置2が設置されている。消化ガス発生装
置2は消化ガス流量調節弁6に対して流量設定信号を出
力するように構成されている。A control device 8 is connected to the digestion gas flow control valve 6 and the city gas flow control valve 7. The control device 8 is incorporated in the fuel cell power generation facility 1 and outputs an output change signal of the fuel cell power generation facility 1 to the digestion gas flow rate control valve 6 and the city gas flow rate control valve 7 while controlling the digestion gas flow rate. The configuration is such that the city gas flow control valve 7 is operated with priority over the valve 6. In addition, a digestion gas generator 2 for feeding digestion gas into the digestion gas pipe 4 is provided at an end of the digestion gas pipe 4. The digestion gas generator 2 is configured to output a flow rate setting signal to the digestion gas flow rate control valve 6.
【0024】[作用・効果]以上のような構成を有する
第1の実施の形態の作用は以下の通りである。すなわ
ち、通常時は消化ガス発生装置2から出力される流量設
定信号に応じて、消化ガス流量調節弁6は消化ガス発生
装置2から送られる消化ガスのすべてを燃料電池発電設
備1に供給するようにガス流量を制御する。一方、都市
ガス流量調節弁7は、燃料電池発電設備1の必要とする
燃料ガス消費量と消化ガス流量調節弁6を経由して供給
される消化ガス量の差分を補うようにガス流量を制御す
る。このようにして、消化ガスにおける発生量の変動や
未達分を都市ガスで補うことができ、原燃料配管3を通
じて都市ガスと消化ガスとの混合ガスを原燃料として十
分に改質器9に供給することができる。その結果、燃料
電池発電設備1の燃料ガス消費量を満足させることがで
き、消化ガスの発生量における時間的・季節的な変動に
左右されることなく、燃料電池発電設備1の出力(電気
及び熱)要求を確実に満たすことができる。[Operation / Effect] The operation of the first embodiment having the above configuration is as follows. That is, the digestion gas flow control valve 6 supplies all of the digestion gas sent from the digestion gas generator 2 to the fuel cell power generation equipment 1 in accordance with the flow rate setting signal output from the digestion gas generator 2 in normal times. To control the gas flow rate. On the other hand, the city gas flow control valve 7 controls the gas flow so as to compensate for the difference between the fuel gas consumption required by the fuel cell power generation facility 1 and the amount of digestion gas supplied via the digestion gas flow control valve 6. I do. In this way, the fluctuations and unachieved amounts of the digested gas can be supplemented by the city gas, and the mixed gas of the city gas and the digested gas can be sufficiently supplied to the reformer 9 through the raw fuel pipe 3 as the raw fuel. Can be supplied. As a result, the fuel gas consumption of the fuel cell power plant 1 can be satisfied, and the output of the fuel cell power plant 1 (electricity and electricity) can be satisfied without being affected by temporal and seasonal variations in the amount of digested gas generated. Heat) requirements can be reliably met.
【0025】ところで、電力需要や熱需要の変化または
その他の理由により燃料電池発電設備1の出力を変化さ
せる場合、制御装置8が消化ガス流量調節弁6及び都市
ガス流量調節弁7に対して出力変化信号を発する。この
とき、第1の実施の形態では都市ガス流量調節弁7を消
化ガス流量調節弁6よりも優先して作動させるようにな
っいるので、消化ガスの流量は燃料電池発電設備の出力
変化による影響を受けることがない。したがって、消化
ガス発生装置2側の運転条件は電力需要や熱需要の変動
の影響がなく、消化ガス発生装置2側の都合を優先した
運転が可能となる。その結果、消化ガス発生装置2を常
に最良の条件で運用することができ、発生した消化ガス
を無駄なくすべて利用することができる。When the output of the fuel cell power plant 1 is changed due to a change in power demand or heat demand, or for other reasons, the control device 8 outputs a signal to the digestion gas flow control valve 6 and the city gas flow control valve 7. Emit a change signal. At this time, in the first embodiment, the city gas flow control valve 7 is operated prior to the digestion gas flow control valve 6, so that the flow rate of the digestion gas is affected by the output change of the fuel cell power generation equipment. I do not receive. Therefore, the operating conditions on the digestion gas generator 2 side are not affected by fluctuations in electric power demand and heat demand, and operation with priority on the digestion gas generator 2 side can be performed. As a result, the digestion gas generator 2 can always be operated under the best conditions, and all the generated digestion gas can be used without waste.
【0026】また、燃料電池発電設備1の出力要求が低
下して、消費する原燃料の量が消化ガスの発生量を下回
った場合には、制御装置8より発せられる出力変化信号
により都市ガス流量調節弁7は全閉となり、また消化ガ
ス流量調節弁6は前記出力変化信号に追従して消化ガス
流量を制御する運転を行うことができる。つまり、燃料
電池発電設備1の出力要求が低い値となった場合は、都
市ガスのガス流量を絞り込み、消化ガスだけを最大限有
効に利用することができる。When the output demand of the fuel cell power generation equipment 1 is reduced and the amount of raw fuel to be consumed is less than the amount of digested gas generated, the output change signal issued from the control unit 8 outputs the city gas flow rate. The control valve 7 is fully closed, and the digestion gas flow control valve 6 can perform an operation of controlling the digestion gas flow following the output change signal. That is, when the output demand of the fuel cell power generation equipment 1 becomes a low value, the gas flow rate of the city gas can be narrowed, and only the digestion gas can be used most effectively.
【0027】(2)第2の実施の形態 [構成]第2の実施の形態は、請求項4,5記載の発明
を包含する実施の形態である。なお、図1に示した第1
の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付し
て説明を省略する。図2に示すように、第2の実施の形
態においては、前記第1の実施の形態に加え、燃料電池
発電設備1の内部に水蒸気流量調節弁10が構成要素と
して追加されている点に特徴がある。また、制御装置8
は消化ガス流量調節弁6及び都市ガス流量調節弁7から
それぞれの流量信号を入力し、水蒸気流量調節弁10に
対して制御信号を出力するように構成されている。(2) Second Embodiment [Configuration] The second embodiment is an embodiment including the inventions according to claims 4 and 5. In addition, the first shown in FIG.
The same members as those of the embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 2, the second embodiment is characterized in that, in addition to the first embodiment, a steam flow control valve 10 is added as a component inside the fuel cell power generation equipment 1. There is. The control device 8
Are configured to receive respective flow rate signals from the digestion gas flow rate control valve 6 and the city gas flow rate control valve 7 and output a control signal to the steam flow rate control valve 10.
【0028】このとき、水蒸気流量調節弁10は都市ガ
ス及び消化ガスを改質するのに必要な水蒸気の合計量以
上の水蒸気を、改質器9に供給するように構成されてい
る。また、燃料電池発電設備1の負荷を上昇させる場合
には改質器9への原燃料供給量の上昇に先行して改質器
9への水蒸気供給量を増加させ、燃料電池発電設備1の
負荷を下降させる場合には改質器9への水蒸気供給量の
減少に先行して改質器9への原燃料供給量を下降させる
ように構成されている。At this time, the steam flow control valve 10 is configured to supply steam to the reformer 9 at a rate equal to or greater than the total amount of steam necessary for reforming the city gas and the digested gas. When increasing the load on the fuel cell power plant 1, the amount of steam supplied to the reformer 9 is increased prior to the increase in the amount of raw fuel supplied to the reformer 9, and the fuel cell power plant 1 When the load is decreased, the raw fuel supply amount to the reformer 9 is decreased prior to the decrease in the steam supply amount to the reformer 9.
【0029】[作用・効果]以上のような構成を有する
第2実施の形態の作用は以下の通りである。すなわち、
制御装置8が消化ガス流量調節弁6及び都市ガス流量調
節弁7からそれぞれ流量信号を入力し、これら流量情報
に対して各々のガス流量に適した水蒸気量を決め、これ
らの合計の水蒸気量よりも多い水蒸気量を、改質器9に
供給するように水蒸気流量調節弁10に制御信号を出力
する。これは、水蒸気流量が少ないと、改質器9の触媒
に炭素が折出する等により改質器9の性能を劣化させる
ことがあるので、制御装置8からの水蒸気流量を前記の
合計水蒸気量よりも若干余裕をみた値とするためであ
る。[Operation and Effect] The operation of the second embodiment having the above configuration is as follows. That is,
The control device 8 inputs flow rate signals from the digestive gas flow rate control valve 6 and the city gas flow rate control valve 7, respectively, determines a steam amount suitable for each gas flow rate based on the flow rate information, and determines a steam amount suitable for each gas flow rate. A control signal is output to the steam flow control valve 10 so that a large amount of steam is supplied to the reformer 9. This is because if the steam flow rate is low, the performance of the reformer 9 may be degraded due to carbon being deposited on the catalyst of the reformer 9 or the like. This is because the value is set to a value slightly larger than the margin.
【0030】また、燃料電池発電設備1の負荷を上昇さ
せる場合には、原燃料流量の上昇に先行して水蒸気流量
の増加を行う指令を、反対に燃料電池発電設備1の負荷
を下降させる場合には水蒸気流量の減少に先行して原燃
料流量の下降を行う指令を、それぞれ制御装置8から出
力する。このような第2の実施の形態によれば、消化ガ
スと都市ガスとの混合ガスによる燃料電池発電設備1の
運転に対して、定常運転時及び負荷変化時を含めて改質
器9内で進行する改質反応を常に正常な状態で行うこと
ができ、改質器9を長期間健全な状態に保つことが可能
である。When the load of the fuel cell power plant 1 is to be increased, a command to increase the steam flow rate prior to the increase of the raw fuel flow rate is issued, and conversely, when the load of the fuel cell power plant 1 is decreased. The controller 8 outputs a command to lower the raw fuel flow rate prior to the decrease in the steam flow rate. According to the second embodiment, the operation of the fuel cell power generation equipment 1 using the mixed gas of the digestion gas and the city gas is performed in the reformer 9 including the steady operation and the load change. The progressing reforming reaction can always be performed in a normal state, and the reformer 9 can be kept in a healthy state for a long time.
【0031】(3)他の実施の形態 本発明は以上のような実施の形態に限定されるものでは
なく、請求項6の発明に対応する実施の形態として、都
市ガスの代わりにLPG(液化石油ガス)を適用するこ
とによっても、第1及び第2の実施の形態と同様の作用
効果を得ることができる。(3) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiment. As an embodiment corresponding to the invention of claim 6, LPG (liquefaction) is used instead of city gas. The same operation and effect as in the first and second embodiments can be obtained by applying (petroleum gas).
【0032】また、請求項7の発明に対応する実施の形
態として、下水処理場にて得られる消化ガスの代わり
に、他の嫌気性発酵手段によって得られるメタンリッチ
ガス(ビール製造過程で得られるガスや、推肥や有機物
を含むゴミ等の発酵で得られるガス等々)を適用するこ
とによっても、第1及び第2の実施の形態と同様の作用
効果を得ることができる。Further, as an embodiment corresponding to the invention of claim 7, in place of the digested gas obtained in the sewage treatment plant, methane-rich gas obtained by other anaerobic fermentation means (gas obtained in the process of beer production) Alternatively, the same operation and effect as those of the first and second embodiments can be obtained by applying fertilizer or gas obtained by fermentation of garbage or the like containing organic matter.
【0033】さらに、上記の実施の形態では、各配管
3,4,5を燃料電池発電設備1のパッケージ外部に設
けているが、燃料電池発電設備1において消化ガスと都
市ガスの2つの燃料入口部を形成し、消化ガス流量調節
弁6及び都市ガス流量調節弁7を含むこれらより下流の
配管部分をすべて燃料電池発電設備1のパッケージ内に
含む構成であっても良い。Further, in the above embodiment, each of the pipes 3, 4, and 5 is provided outside the package of the fuel cell power generation equipment 1. However, in the fuel cell power generation equipment 1, two fuel inlets for digestive gas and city gas are provided. A part may be formed, and the piping part downstream of these including the digestion gas flow control valve 6 and the city gas flow control valve 7 may be entirely included in the package of the fuel cell power generation equipment 1.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
都市ガス配管と消化ガス配管とを合流させ、都市ガスと
消化ガスとの混合ガスを原燃料として改質器に供給する
原燃料配管を備えるという極めて簡単な構成により、消
化ガスにおける発生量の変動や未達分を都市ガスで補う
ことができ、消化ガスを余すことなく、燃料電池の燃料
ガスとして有効に利用することが可能な燃料電池発電設
備を得ることができた。As described above, according to the present invention,
Fluctuations in the amount of generated gas in the digestion gas due to the extremely simple configuration of merging the city gas pipe and the digestion gas pipe and providing a raw fuel pipe that supplies the mixed gas of the city gas and the digestion gas as a raw fuel to the reformer The fuel cell power generation equipment that could make up for the unachieved amount with city gas and effectively use it as fuel gas for the fuel cell without leaving any digestive gas could be obtained.
【図1】本発明の燃料電池発電設備の第1の実施の形態
を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell power generation facility of the present invention.
【図2】本発明の燃料電池発電設備の第2の実施の形態
を示す構成図FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the fuel cell power generation equipment of the present invention.
1…燃料電池発電設備 2…消化ガス発生設備 3…原燃料配管 4…消化ガス配管 5…都市ガス配管 6…消化ガス流量調節弁 7…都市ガス流量調節弁 8…制御装置 9…改質器 10…水蒸気流量調節弁 11…燃料電池本体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell power generation equipment 2 ... Digestion gas generation equipment 3 ... Raw fuel piping 4 ... Digestion gas piping 5 ... City gas piping 6 ... Digestion gas flow control valve 7 ... City gas flow control valve 8 ... Control device 9 ... Reformer 10: steam flow control valve 11: fuel cell body
Claims (7)
ギー及び熱エネルギーを取出す燃料電池本体と、原燃料
と水蒸気とを取入れて水素リッチの燃料ガスに改質しこ
の燃料ガスを前記燃料電池本体に供給する改質器とが設
けられた燃料電池発電設備において、 都市ガスを供給する都市ガス配管と、消化ガスを供給す
る消化ガス配管とが設けられ、 前記都市ガス配管と消化ガス配管とを合流させ、都市ガ
スと消化ガスとの混合ガスを原燃料として前記改質器に
供給する原燃料配管が備えられたことを特徴とする燃料
電池発電設備。1. A fuel cell body for taking in electric energy and heat energy by taking in air and a fuel gas, a raw fuel and steam to be reformed into a hydrogen-rich fuel gas, and this fuel gas is supplied to the fuel cell body. In a fuel cell power generation facility provided with a reformer for supplying gas, a city gas pipe for supplying city gas and a digestion gas pipe for supplying digestion gas are provided, and the city gas pipe and the digestion gas pipe are merged. And a raw fuel pipe for supplying a mixed gas of city gas and digestive gas as raw fuel to the reformer.
の各経路に、ガス流量を調節する都市ガス流量調節手段
及び消化ガス流量調節手段がそれぞれ設置されたことを
特徴とする請求項1記載の燃料電池発電設備。2. A gas gas flow control means and a digestion gas flow control means for controlling a gas flow rate are provided on each path of the city gas pipe and the digestion gas pipe, respectively. Fuel cell power generation equipment.
市ガス流量調節手段を優先して作動させる制御手段が設
けられたことを特徴とする請求項2記載の燃料電池発電
設備。3. The fuel cell power generation system according to claim 2, further comprising control means for operating said city gas flow rate adjusting means prior to said digestion gas flow rate adjusting means.
ガスを改質するのに必要な水蒸気と、前記消化ガス配管
により供給される消化ガスを改質するのに必要な水蒸気
との合計量以上の水蒸気を、前記改質器に供給するよう
に構成されたことを特徴とする請求項1、2または3記
載の燃料電池発電設備。4. The total amount of steam required for reforming city gas supplied by the city gas pipe and steam required for reforming digestion gas supplied by the digestion gas pipe. 4. The fuel cell power generation equipment according to claim 1, wherein the steam is supplied to the reformer.
合には前記改質器への原燃料供給量の上昇に先行して前
記改質器への水蒸気供給量を増加させ、燃料電池発電設
備の負荷を下降させる場合には前記改質器への水蒸気供
給量の減少に先行して前記改質器への原燃料供給量を下
降させるように構成されたことを特徴とする請求項4記
載の燃料電池発電設備。5. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein when increasing the load of the fuel cell power plant, the amount of steam supplied to the reformer is increased prior to the increase in the amount of raw fuel supplied to the reformer. 5. The method according to claim 4, wherein when the load of the fuel is reduced, the amount of raw fuel supplied to the reformer is reduced prior to the reduction of the amount of steam supplied to the reformer. Fuel cell power plant.
ガス)が用いられたことを特徴とする請求項1、2、
3、4または5記載の燃料電池発電設備。6. The method according to claim 1, wherein LPG (liquefied petroleum gas) is used in place of said city gas.
The fuel cell power generation equipment according to 3, 4, or 5.
気性発酵によって得られるメタンリッチガスが用いられ
たことを特徴とする請求項1、2、3、4、5または6
記載の燃料電池発電設備。7. The method according to claim 1, wherein a methane-rich gas obtained by anaerobic fermentation other than digestion gas is used in place of the digestion gas.
The fuel cell power generation equipment as described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9200336A JPH1145726A (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Fuel cell power generation equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9200336A JPH1145726A (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Fuel cell power generation equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1145726A true JPH1145726A (en) | 1999-02-16 |
Family
ID=16422607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9200336A Pending JPH1145726A (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Fuel cell power generation equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1145726A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006511923A (en) * | 2002-12-19 | 2006-04-06 | ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー | Fuel mixing control for fuel cell generators operating with multiple fuels |
| JP2012242011A (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | Biogas combustion control system, and combustion control method thereof |
| JP2013048084A (en) * | 2011-07-25 | 2013-03-07 | Metawater Co Ltd | Fuel cell power generation apparatus and control method of the same |
| JP2014011051A (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Metawater Co Ltd | Fuel battery power generation device and control method thereof |
| WO2022181511A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 三菱重工業株式会社 | Fuel gas supply device for fuel battery |
-
1997
- 1997-07-25 JP JP9200336A patent/JPH1145726A/en active Pending
Cited By (6)
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| JP2022131495A (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-07 | 三菱重工業株式会社 | Fuel gas supply device for fuel cell |
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