JPS61128471A - 燃料電池発電プラントの起動方法 - Google Patents
燃料電池発電プラントの起動方法Info
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- JPS61128471A JPS61128471A JP59249612A JP24961284A JPS61128471A JP S61128471 A JPS61128471 A JP S61128471A JP 59249612 A JP59249612 A JP 59249612A JP 24961284 A JP24961284 A JP 24961284A JP S61128471 A JPS61128471 A JP S61128471A
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- H01M8/04022—Heating by combustion
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、空気又は酸素をガス化剤として石炭をガス化
するガス化炉、電解質に炭酸リチウム・炭酸カリウムな
どの炭酸塩を用いる溶融炭酸塩型燃料電池、膨張タービ
ン・コンプレッサ・蒸気タービン・発電機の軸を同一と
した一軸コンバインドより構成される燃料電池発電プラ
ントの起動方法に関する。
するガス化炉、電解質に炭酸リチウム・炭酸カリウムな
どの炭酸塩を用いる溶融炭酸塩型燃料電池、膨張タービ
ン・コンプレッサ・蒸気タービン・発電機の軸を同一と
した一軸コンバインドより構成される燃料電池発電プラ
ントの起動方法に関する。
本発明に最も近い公知例は特公昭５８−５６２３１号公
報であり、従来の燃料電池発電プラントに於ては。
報であり、従来の燃料電池発電プラントに於ては。
プラント起動時に燃料電池へ空気を供給する方法として
、別置の起動用コンプレッサにより空気を供給するか、
もしくは補助燃料によってタービン・コンプレッサを駆
動する事により空気を供給する方法を用いていた。この
ような方法では、起動用の装置が別に必要でシステムが
複雑になり、又。
、別置の起動用コンプレッサにより空気を供給するか、
もしくは補助燃料によってタービン・コンプレッサを駆
動する事により空気を供給する方法を用いていた。この
ような方法では、起動用の装置が別に必要でシステムが
複雑になり、又。
起動損失が大きい等の問題があった。
（発明の目的〕
本発明の目的は、ガス化炉・溶融炭酸塩型燃料電池・−
軸コンバインドより構成される燃料電池発電プラントの
起動時に於て、起動時のガス化炉余剰蒸気を用いて蒸気
タービン・コンプレッサを駆動し、燃料電池へ空気を供
給する事により、起動用コンプレッサ、又は起動用補助
燃焼装置の削除、及び起動損失の低減を図る事のできる
プラントの起動方法を提供する事にある。
軸コンバインドより構成される燃料電池発電プラントの
起動時に於て、起動時のガス化炉余剰蒸気を用いて蒸気
タービン・コンプレッサを駆動し、燃料電池へ空気を供
給する事により、起動用コンプレッサ、又は起動用補助
燃焼装置の削除、及び起動損失の低減を図る事のできる
プラントの起動方法を提供する事にある。
従来の燃料電池発電プラントでは、膨張タービン・コン
プレッサの軸と蒸気タービンの軸は別になっており、各
々別の発電機を駆動する。このようなシステムにおいて
は、コンプレッサ起動の為の専用の装置が必要となる。
プレッサの軸と蒸気タービンの軸は別になっており、各
々別の発電機を駆動する。このようなシステムにおいて
は、コンプレッサ起動の為の専用の装置が必要となる。
本発明は、膨張タービン・コンプレッサ・蒸気タービン
の軸を同一として一部コンバインドにする事により、プ
ラント起動時のガス化炉余剰蒸気を蒸気タービンへ導き
、コンプレッサを蒸気タービン駆動とする事により、コ
ンプレッサの起動装置を削除でき、また起動損失低減す
る事ができるものである。
の軸を同一として一部コンバインドにする事により、プ
ラント起動時のガス化炉余剰蒸気を蒸気タービンへ導き
、コンプレッサを蒸気タービン駆動とする事により、コ
ンプレッサの起動装置を削除でき、また起動損失低減す
る事ができるものである。
図に本発明の一実施例を示す０本実施例では、燃料とし
て微粉炭１、及び酸素２がガス化炉３へ供給され、ガス
化される。ガス化反応の際の反応熱の一部は、ガス化炉
熱回収ボイラ５にて蒸気として熱回収される。ガス化ガ
ス４はガス温度が約９００℃〜１０００℃と高温の為、
ガス化炉出口排熱回収ボイラ７にて冷却熱回収し、蒸気
を発生するとともに、ガス化ガス４は約４００℃〜５０
０℃まで冷却される。冷却されたガス化ガス９は、ガス
／ガス熱交１０にて、精製ガス１６と熱交換し。
て微粉炭１、及び酸素２がガス化炉３へ供給され、ガス
化される。ガス化反応の際の反応熱の一部は、ガス化炉
熱回収ボイラ５にて蒸気として熱回収される。ガス化ガ
ス４はガス温度が約９００℃〜１０００℃と高温の為、
ガス化炉出口排熱回収ボイラ７にて冷却熱回収し、蒸気
を発生するとともに、ガス化ガス４は約４００℃〜５０
０℃まで冷却される。冷却されたガス化ガス９は、ガス
／ガス熱交１０にて、精製ガス１６と熱交換し。
約１００℃〜１５０℃まで冷却され、脱塵装置１２にて
脱塵、脱硫装置１３にて脱硫される。さらに燃料電池２
０では、燃料ガス１７中にイオウ分があると電池触媒が
被毒され、寿命を消費するため、ＣＯＳをＨ，Ｓ にＣ
ＯＳコンバータ１４で転換したのち、精密脱硫装置１５
にて、触媒の被毒限界である１〜２ｐｐｍ以下まで脱硫
される。精製ガス１６は、ガス／ガス熱交１０にて、ガ
ス化ガス９と熱交換し、３００℃〜４００℃まで昇温さ
れ、燃料電池２０へ供給される。
脱塵、脱硫装置１３にて脱硫される。さらに燃料電池２
０では、燃料ガス１７中にイオウ分があると電池触媒が
被毒され、寿命を消費するため、ＣＯＳをＨ，Ｓ にＣ
ＯＳコンバータ１４で転換したのち、精密脱硫装置１５
にて、触媒の被毒限界である１〜２ｐｐｍ以下まで脱硫
される。精製ガス１６は、ガス／ガス熱交１０にて、ガ
ス化ガス９と熱交換し、３００℃〜４００℃まで昇温さ
れ、燃料電池２０へ供給される。
燃料電池２０は、燃料電池の積層体で構成され、各燃料
電池は、正極と負極とこれら両極の間に配置された電解
質３１と、正極の非電解質側に設けられたガス通路（正
極及び正極ガス通路をカソード３０と呼ぶ）と負極の非
電解質側に設けられたガス通路（負極及び負極ガス通路
をアノード２１と呼ぶ）とを含む。
電池は、正極と負極とこれら両極の間に配置された電解
質３１と、正極の非電解質側に設けられたガス通路（正
極及び正極ガス通路をカソード３０と呼ぶ）と負極の非
電解質側に設けられたガス通路（負極及び負極ガス通路
をアノード２１と呼ぶ）とを含む。
本発明では、電解質に、炭酸リチウム、炭酸カリウムな
どの炭酸塩を用い、それが溶融状態になる温度で運転す
る溶融炭酸塩を用いている。
どの炭酸塩を用い、それが溶融状態になる温度で運転す
る溶融炭酸塩を用いている。
アノード２１へ供給された反応ガス１８は、カソード３
０へ供給される空気と炭酸ガスの混合ガス２７と反応す
る。カソード３０では、該混合ガスが電子を受取って炭
酸イオンになり、電解質の中に入る。アノード２１では
水素と電解質中の炭酸イオンが反応して、炭酸ガス及び
水を生成し、電子を放出する。この結果、アノードから
カソードへ電子が移動し、電流が発生する。
０へ供給される空気と炭酸ガスの混合ガス２７と反応す
る。カソード３０では、該混合ガスが電子を受取って炭
酸イオンになり、電解質の中に入る。アノード２１では
水素と電解質中の炭酸イオンが反応して、炭酸ガス及び
水を生成し、電子を放出する。この結果、アノードから
カソードへ電子が移動し、電流が発生する。
アノード排ガス２２は、一部は、７ノード入ロヘリサイ
クルされ、一部は、触媒バーナ２４へ供給される。
クルされ、一部は、触媒バーナ２４へ供給される。
触媒バーナ２４へ供給されたアノード排ガスは。
未反応の反応ガスを燃焼し炭酸ガスを生成させ、カソー
ド３０へ供給される。
ド３０へ供給される。
カソードへ供給される空気は、コンプレッサ３７にて大
気を７〜１０ｋｇ／ａ＃に圧縮し、触媒バーナ２５へ供
給され、一部をアノード排ガス２４の燃焼用空気として
使用される。残りの空気は。
気を７〜１０ｋｇ／ａ＃に圧縮し、触媒バーナ２５へ供
給され、一部をアノード排ガス２４の燃焼用空気として
使用される。残りの空気は。
触媒バーナで生成する炭酸ガスとの混合ガス２７として
カソード２７へ供給される。カソード３０へ供給された
混合ガス２７は、アノード３０の反応ガスと反応する。
カソード２７へ供給される。カソード３０へ供給された
混合ガス２７は、アノード３０の反応ガスと反応する。
混合ガス３２は、一部をリサイクル圧縮機にて昇圧、カ
ソード入ロヘリサイクルする。残りのカソード排ガスは
３３、燃電池２０の反応温度が約６００〜８００℃、反
応圧力が、６〜１０ｋｇ／Ｊと高温高圧のため、膨張タ
ービン３６にて熱回収される。膨張タービンでの仕事は
、一部をコンプレッサ３７駆動動力として使用され、残
りは１発電機４０にて電気出力を発生させる。
ソード入ロヘリサイクルする。残りのカソード排ガスは
３３、燃電池２０の反応温度が約６００〜８００℃、反
応圧力が、６〜１０ｋｇ／Ｊと高温高圧のため、膨張タ
ービン３６にて熱回収される。膨張タービンでの仕事は
、一部をコンプレッサ３７駆動動力として使用され、残
りは１発電機４０にて電気出力を発生させる。
膨張タービンの排ガス３９は、排熱回収熱交換器４４に
て、ボイラ給水と熱交換し冷却され排ガス４６として大
気へ排出される。
て、ボイラ給水と熱交換し冷却され排ガス４６として大
気へ排出される。
本実施例に示すような石炭ガス化炉と燃料電池を組み合
わせた発電プラントでは、最初にガス化炉を起動し、ガ
ス化ガスが燃料電池に供給できる条件が確保できると燃
料電池へ供給するが、燃料電池のアノードへ燃料を供給
する時には、同時にカソードには、空気を供給する必要
がある。
わせた発電プラントでは、最初にガス化炉を起動し、ガ
ス化ガスが燃料電池に供給できる条件が確保できると燃
料電池へ供給するが、燃料電池のアノードへ燃料を供給
する時には、同時にカソードには、空気を供給する必要
がある。
空気の供給は、従来は、通常運転中には、カソード排ガ
ス３３と膨張タービンで熱回収して、コンプレッサ３７
を駆動して行うが、起動時には、カソード排ガスが膨張
タービンに供給されないためコンプレッサ３７の起動に
は、起動装置、すなわち起動用モータ及び付属の電気設
備により起動する事が必要となり、この為、起動損失が
大きいという欠点があった。
ス３３と膨張タービンで熱回収して、コンプレッサ３７
を駆動して行うが、起動時には、カソード排ガスが膨張
タービンに供給されないためコンプレッサ３７の起動に
は、起動装置、すなわち起動用モータ及び付属の電気設
備により起動する事が必要となり、この為、起動損失が
大きいという欠点があった。
本発明では、膨張タービン３６、コンプレッサ３７、蒸
気タービン３８を同一軸とし、カップリングで接続する
事により、プラント起動時、ガス化炉３、ガス化炉出口
蒸気発生装置７にて発生する蒸気８にて蒸気タービンを
駆動し、コンプレッサを駆動する事ができるため、コン
プレッサの起動装置を削除でき、起動損失が低減される
。
気タービン３８を同一軸とし、カップリングで接続する
事により、プラント起動時、ガス化炉３、ガス化炉出口
蒸気発生装置７にて発生する蒸気８にて蒸気タービンを
駆動し、コンプレッサを駆動する事ができるため、コン
プレッサの起動装置を削除でき、起動損失が低減される
。
プラントの起動に当っては、まず第１にガス化炉３を起
動する。ガス化炉の起動により、ガス化炉熱回収ボイラ
、ガス化炉出口熱回収ボイラより蒸気８が発生する。該
発生蒸気８が、蒸気タービンの通気条件を満足する事が
でたら、蒸気タービン３８に通気し、コンプレッサ３７
をカップリングで接続し、大気３４を圧縮し、燃料電池
へ供給する。
動する。ガス化炉の起動により、ガス化炉熱回収ボイラ
、ガス化炉出口熱回収ボイラより蒸気８が発生する。該
発生蒸気８が、蒸気タービンの通気条件を満足する事が
でたら、蒸気タービン３８に通気し、コンプレッサ３７
をカップリングで接続し、大気３４を圧縮し、燃料電池
へ供給する。
燃料電池では、ガス化炉で生成した反応ガス１８と、該
空気が反応し、序々に負荷上昇する。
空気が反応し、序々に負荷上昇する。
電池負荷上昇の過程で、余剰のカソード排ガスは、膨張
タービン３６とコンプレッサ３７の間のカップリングを
接続し、膨張タービン３６を駆動する。
タービン３６とコンプレッサ３７の間のカップリングを
接続し、膨張タービン３６を駆動する。
膨張タービン３６と蒸気タービン３８の仕事が。
膨張タービン３７での必要動力を上回るようになると１
発電機４０をカップリングで接続し１発電機４０にて発
電を行う。
発電機４０をカップリングで接続し１発電機４０にて発
電を行う。
本発明では、膨張タービン、コンプレッサ、蒸気タービ
ン３８を同一軸とし、カップリングで接続する事により
、プラント起動時、ガス化炉熱回収ボイラ、ガス化炉出
口蒸気発生装置より発生する蒸気により蒸気タービンを
駆動し、コンプレッサを駆動する事により、コンプレッ
サの起動装置を特に設けなくても、プラントの起動が可
能な、燃料電池発電プラントを提供する事ができる。ま
た起動時、ガス化プラントよりの余剰蒸気を利用して、
蒸気タービンを駆動し、コンプレッサを駆動できるので
、起動損失を低減できる。
ン３８を同一軸とし、カップリングで接続する事により
、プラント起動時、ガス化炉熱回収ボイラ、ガス化炉出
口蒸気発生装置より発生する蒸気により蒸気タービンを
駆動し、コンプレッサを駆動する事により、コンプレッ
サの起動装置を特に設けなくても、プラントの起動が可
能な、燃料電池発電プラントを提供する事ができる。ま
た起動時、ガス化プラントよりの余剰蒸気を利用して、
蒸気タービンを駆動し、コンプレッサを駆動できるので
、起動損失を低減できる。
図は、本発明の一実施例の燃料電池発電プラントのサイ
クル構成図である。
クル構成図である。
Claims (1)
- １、空気又は酸素をガス化剤として石炭をガス化するガ
ス化炉、及び電解質に炭酸リチウム・炭酸カリウムなど
の炭酸塩を用いる溶融炭酸塩型燃料電池、及び膨張ター
ビン・コンプレッサ・蒸気タービン・発電機の軸を同一
とした一軸コンバインドより構成される燃料電池発電プ
ラントに於て、プラント起動時、ガス化炉で発生する蒸
気を蒸気タービンへ導き、蒸気タービンによりコンプレ
ッサを駆動し、燃料電池へ空気を供給する事を特徴とす
る燃料電池発電プラントの起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59249612A JPS61128471A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 燃料電池発電プラントの起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59249612A JPS61128471A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 燃料電池発電プラントの起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128471A true JPS61128471A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=17195618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59249612A Pending JPS61128471A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 燃料電池発電プラントの起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61128471A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362160A (ja) * | 1986-09-01 | 1988-03-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 転炉ガスエネルギ回収発電方法 |
| JPH04214102A (ja) * | 1990-03-07 | 1992-08-05 | Hitachi Ltd | 微粉炭ボイラ及び微粉炭バーナ |
| WO2005001974A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-06 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | 燃料電池・常圧タービン・ハイブリッドシステム |
-
1984
- 1984-11-28 JP JP59249612A patent/JPS61128471A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362160A (ja) * | 1986-09-01 | 1988-03-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 転炉ガスエネルギ回収発電方法 |
| JPH04214102A (ja) * | 1990-03-07 | 1992-08-05 | Hitachi Ltd | 微粉炭ボイラ及び微粉炭バーナ |
| WO2005001974A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-06 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | 燃料電池・常圧タービン・ハイブリッドシステム |
| US7563527B2 (en) | 2003-06-30 | 2009-07-21 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell-atmospheric-pressure turbine hybrid system |
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