JP2006294464A - 燃料電池発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 装置を大きくすることなく、かつ不必要な反応を生じさせることなく、発電システムのエネルギー効率を向上すると同時に、水素製造装置から発生する水素濃度を向上させる。
【解決手段】 都市ガス、空気および水又は水蒸気を原料とし内装した改質触媒６による改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素製造装置本体２ａと、生成された改質ガスを燃料として発電する固体高分子形燃料電池１と、前記燃料電池１のアノード排ガスを燃焼して熱回収する熱回収器３とを含んで燃料電池発電システムを構成し、前記熱回収器３に、粒状改質触媒２３が充填された被加熱流体流路を備えた熱交換器（改質触媒）１２を備え、前記被加熱流体流路に都市ガスと水または水蒸気を供給するようにし、前記被加熱流体流路をアノード排ガスの燃焼熱で加熱するとともに、前記被加熱流体流路を通過した流体を水素製造装置本体２ａに導く原料供給管４２を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池発電システムに係り、特に燃料電池に水素に富む改質ガスを供給する水素製造装置の効率向上に関する。

燃料電池、例えば家庭用燃料電池発電システムに用いられる固体高分子形燃料電池（以下ＰＥＦＣと記載）は、水素と酸素とを燃料として発電する。このＰＥＦＣに水素を供給するために、都市ガスや灯油、ＬＰＧなどの炭化水素系燃料から水素を含む気体（以下、改質ガスという）を生成する水素製造装置が必要となる。ＰＥＦＣでは、供給された水素の７０〜８０％を使用するが、残りの２０〜３０％を排ガスとして放出するので、この残りの水素を水素製造装置の一部をなす熱回収器で燃焼し、熱回収する。

次に、上記水素製造装置及び熱回収器の従来構成を説明する。水素製造装置は、水素製造装置本体（改質ガス生成手段）と熱回収器と両者を接続する配管と、水素製造装置本体と熱回収器に各種流体を供給する手段、及び制御装置を含んで構成される。水素製造装置本体の下部より、原料である炭化水素系燃料（例えば都市ガス）、空気、水（水蒸気）が原料混合部に供給され、混合された気体が燃焼触媒に導かれる。ここで原料中の都市ガスと空気が反応し発熱する。発熱した前記気体は次に、改質触媒に導かれ、ここで都市ガスと水蒸気とが反応する吸熱反応により、水素が生成される。このとき、大量の熱が必要となるため、前段の燃焼触媒で発生した熱が使用される。

このときの反応を式（１）に示すが、水素と同時に一酸化炭素（以下ＣＯ）が発生する。生成された水素、ＣＯを含む気体を改質ガスという。

ＣＨ_４ ＋ Ｈ_２Ｏ → ３Ｈ_２ ＋ ＣＯ ・・・(１)
水素を燃料として発電するＰＥＦＣでは、このＣＯにより性能が低下するため、ＣＯ濃度を１０ppm以下にまで低減する必要がある。そこで一般にＣＯ転化器、ＣＯ除去器などが使用される。

ＰＥＦＣでは上記改質ガスを用いて発電した後、２０〜３０%の水素を含んだアノード排ガスを放出する。アノード排ガスは、前記熱回収器で燃焼され、その燃焼熱が水蒸気生成や原料（都市ガス、空気など）の予熱に利用される。

熱回収器は、起動バーナ、燃焼触媒、それぞれ水、空気、都市ガスが流れる複数の熱交換器から構成され、ＰＥＦＣから排出されるアノード排ガスを燃焼触媒で燃焼させ、その熱を利用して前記複数の熱交換器により、原料を予熱する構成となっている。

特許文献１には、主改質器の上流側に予備改質器を設置するものが開示されている。特許文献２には、改質器に予備改質部を設置し、改質器に投入された原料と水蒸気の混合ガスの一部を予備改質部で水素に転化し、さらに触媒層で残りを水素に転化するものが開示されている。さらに、特許文献３には、水蒸気改質触媒と酸化触媒を混合した混合触媒層が充填された第２反応室の上流側に、水蒸気改質触媒層が充填された第１反応室を設置し、改質器に投入した原料−水蒸気混合物を第２反応室で改質する構成が開示されている。

特開平１１−２９２５０３号公報（第１頁、図１） 特開２００１−０３１４０３号公報（第１、２頁、図１） 特開２００４−１３７１０８号公報（第６、９、１０頁、図３）

上記従来技術では、熱回収器で発生する熱の有効利用について配慮が十分でなく、利用可能な熱を放出してしまうという問題があった。また、そのために水素製造装置から発生する水素濃度が低いという問題があった。

熱回収器で発生する熱を有効利用するためには、熱回収器内部に設置した熱交換器の伝熱効率を高くし、原料への熱供給量を増加させる方法が考えられるが、(１)熱交換器の効率を上げるためには、伝熱面積を大きくする必要があり、装置が大きくなる、
(２)原料への熱供給量を増加させると、原料の熱分解（ＣＨ_４→Ｃ＋２Ｈ_２など）などの不必要な反応が生じる、
などの問題があった。

前記特許文献１〜３に記載のものは、改質を２箇所に分けて行なう点で前記従来の技術とは異なるが、熱回収器の熱の有効利用については考慮されていない。

本発明の課題は、装置を大きくすることなく、かつ不必要な反応を生じさせることなく、発電システムのエネルギー効率を向上すると同時に、改質ガス生成手段と熱回収器からなる水素製造装置から発生する水素濃度を向上させることにある。

上記課題は、前記熱回収器で発生する熱を単に原料ガスの予熱に利用するのではなく、改質反応を行なうのに必要な熱の熱源として利用することにより達成される。

具体的には、上記課題は、炭化水素系燃料、酸素又は空気および水又は水蒸気を原料とし内装した改質触媒による改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質ガス生成手段と、生成された改質ガスを燃料として発電する燃料電池と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して熱回収する熱回収器とを有してなる燃料電池発電システムであって、前記熱回収器を、改質触媒が充填された被加熱流体流路を備えた熱交換器を含んで構成し、前記被加熱流体流路に炭化水素系燃料と水または水蒸気を供給する手段と、前記被加熱流体流路を通過した流体を前記改質ガス生成手段に導く管路と、を備えた燃料電池発電システムにより達成される。

上記構成によれば、前記熱回収器でアノード排ガスを燃焼させ、熱回収器に設置された熱交換器の前記改質触媒を充填した被加熱流体流路に炭化水素系燃料と水または水蒸気を供給することにより、前記被加熱流体流路内部で改質反応が進行し、投入した炭化水素系燃料の一部が水素に変換される。改質反応は吸熱反応であるため、アノード排ガスの燃焼熱を有効に利用することができる。すなわち、原料の温度を必要以上に上げることなく、また、熱交換器の大きさを変えることなく、熱交換器の効率を向上させることができる。

一方、上記熱交換器内部で投入した炭化水素系燃料の一部が水素に変換されるので、改質ガス生成手段内部では、従来に比べて改質反応量が少なくなる。すなわち、供給する熱量が少なくてすむこととなるので、熱源となる空気の供給量を少なくすることができ、改質ガス生成手段から送り出される改質ガスの水素濃度、言い換えると水素製造装置で生成される改質ガスの水素濃度を高くすることが可能となる。

また、前記改質ガス生成手段の改質触媒の改質ガス出口に改質ガスの温度を計測する温度計測手段を設け、さらに、前記温度計測手段による計測値が予め定められた温度範囲となるように前記改質ガス生成手段に供給する空気量を調整する制御器を設けることが望ましい。このように改質触媒に供給する空気量を調整することで、起動時間を短くし、かつ、定常運転時に改質ガス生成手段から送り出される改質ガスの水素濃度を高くすることができる。

前記熱交換器の加熱流体流路上流側に水を蒸発させる蒸発器を設置し、生成された水蒸気が前記被加熱流体流路に供給されるように構成してもよい。このように構成することで、供給した水を確実に蒸発させた後に前記被加熱流体流路に充填された改質触媒に供給できるため、水の蒸発による改質触媒の劣化等を防止できる効果がある。

また、前記被加熱流体流路に、炭化水素系燃料と水または水蒸気に加え、空気を供給する手段を備えてもよい。ＬＮＧや灯油といった燃料種では、改質触媒部に少量の空気を投入することで、改質反応を安定に進行させることができる効果がある。

また、前記熱回収器のアノード排ガスが供給される燃焼部には、炭化水素系燃料を供給する手段を備えることが望ましい。このように構成すれば、起動時には、前記熱回収器のアノード排ガスが供給される燃焼部に炭化水素系燃料を供給して前記被加熱流体流路に充填された改質触媒を昇温し、前記被加熱流体流路に充填された改質触媒による改質反応開始を促進することができる。アノード排ガスが発生した時点で前記炭化水素系燃料の供給を停止すればよい。

また、起動時には、アノード排ガスを燃焼する熱回収器に設置した熱交換器内部の改質触媒が改質反応を行うために十分な温度となっていない。そのため、熱回収器内の熱交換器の、改質触媒を充填した被加熱流体流路から発生する水素量が少ない状態となっている。この場合、改質ガス生成手段内部の改質触媒部で水素を発生させる。具体的には、改質ガス生成手段内部の改質触媒に供給する部分酸化空気量を定常運転状態よりも増加し、改質反応を進行させる。この方法により、短時間で水素を発生させることが可能となる。

本発明によれば、熱回収器の熱交換器を大きくすることなく、また、原料の熱分解等を発生させることなく、熱回収器の熱放散量を低減することが可能となり、水素製造装置の効率を向上させることが可能となる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムの要部構成を図１に示す。本実施の形態では、燃料として都市ガスを使用した例を示すが、他の炭化水素系燃料例えばＬＰＧ、灯油などでも同様である。

図示の燃料電池発電システムは、水素製造装置２と、水素製造装置２の改質ガス出口に接続され、弁４４を介装した改質ガス供給管３４と、改質ガス供給管３４に接続された固体高分子形燃料電池（以下、ＰＥＦＣという）１と、ＰＥＦＣ１に空気供給管３６で接続された空気ブロア２０と、ＰＥＦＣ１のアノード排ガス出口に接続されたアノード排ガス供給管２６と、弁４４上流側の改質ガス供給管３４とアノード排ガス供給管２６を弁４５を介して接続する改質ガスバイパス管４６と、を含んで構成されている。

水素製造装置２は、改質ガス生成手段である水素製造装置本体２ａと、前記アノード排ガス供給管２６の下流端に、内装された起動バーナ１０のアノード排ガス入り口を接続して配置された熱回収器３と、前記起動バーナ１０の下方から都市ガスを供給する都市ガスブロア１６と、起動バーナ１０に空気供給管２７で空気を供給する空気ブロア１５と、熱回収器３に内装された熱交換器（改質触媒）１２の被加熱流体流路入り側に都市ガス供給管２４で接続された都市ガスブロア１７と、都市ガス供給管２４に水供給管２５で接続された水ポンプ１８と、熱交換器（改質触媒）１２の被加熱流体流路出側と水素製造装置本体２ａを接続する原料供給管４２と、水素製造装置本体２ａに空気供給管４３で接続された空気ブロア１４と、水素製造装置本体２ａに水供給管３８で接続された水ポンプ１９と、水素製造装置本体２ａと前記都市ガス供給管２４を接続する水蒸気供給管３９と、水素製造装置本体２ａ中の気体温度を計測する温度計測手段である温度計測器２１と、温度計測器２１の出力を入力として空気ブロア１４を制御する制御器２２と、を含んで構成されている。

水素製造装置本体２ａは、原料混合部４と、原料混合部４に接続された起動バーナ９と、起動バーナ９に隣接して配置された燃焼触媒５と、燃焼触媒５を通過した気体が流入する位置に配置された改質触媒６と、改質触媒６を通過した気体が流入する位置に配置された熱交換器１３と、熱交換器１３を通過した気体が流入する位置に配置されたＣＯ転化器７と、ＣＯ転化器７を通過した気体が流入する位置に配置され、出側に改質ガス出口を備えたＣＯ除去器８と、を含んで構成されている。

前記水供給管３８の水素製造装置本体２ａ側は熱交換器１３の被加熱流体入り側に接続され、水蒸気供給管３９の水素製造装置本体２ａ側は熱交換器１３の被加熱流体出側に接続されている。空気供給管４３と原料供給管４２の水素製造装置本体２ａ側は、いずれも原料混合部４に接続されている。また、前記温度計測器２１の測定端は、改質触媒６の後流の気体温度を計測するように配置され、制御器２２は、温度計測器２１で測定される温度を入力として、前記測定される温度が一定温度となるように改質触媒６上流より供給する空気流量を調整するよう構成されている。

熱回収器３は、下部に配置された起動バーナ１０と、起動バーナ１０の上方に配置された燃焼触媒１１と、燃焼触媒１１の上方に配置され、粒状改質触媒２３を充填した熱交換器（改質触媒）１２を含んで構成されている。

熱交換器（改質触媒）１２の具体的構造を図２に示す。２枚のプレス加工した薄板を合わせて作成した熱交換器（改質触媒）１２は、鉛直面内で蛇行する被加熱流体流路を備え、この被加熱流体流路下部に粒状改質触媒２３を充填してある。熱交換器の被加熱流体流路上側入り口には原料である都市ガス供給管２４と水供給管２５とが接続されている。都市ガス供給管２４は図１に示す都市ガスブロア１７に接続されている。また、水供給管２５は、図１に示す水ポンプ１８に接続されている。

本実施の形態の運転手順を以下に示す。

まず、起動時において、燃焼触媒５、改質触媒６を昇温するために、都市ガスブロア１６、空気ブロア１５を運転して都市ガス及び空気を起動バーナ９に供給し、起動バーナ９を点火する。同時に熱回収器３の燃焼触媒１１を昇温するために起動バーナ１０を点火する。

燃焼触媒５、燃焼触媒１１の温度がそれぞれ所定温度となった時点で、空気量を増加し、燃焼場を燃焼触媒５、燃焼触媒１１に移行する。その後、各熱交換器に水を供給し、各部が所定温度となった時点で、都市ガスブロア１７で熱交換器（改質触媒）１２に供給する都市ガス量を増加、空気ブロア１４で原料混合部４に供給する空気量を減少し、改質触媒６で水素が発生する条件に移行する。

このとき、水素発生状態に移行してしばらくの間は改質ガス中に少量の一酸化炭素（ＣＯ）が含まれるので、所定時間は弁４４を閉じ弁４５を開いてＰＥＦＣ１をバイパスし、改質ガスの全量を熱回収器３に戻す。

熱回収器３に改質ガスが戻ってくる状態になると同時に、熱回収器３の燃焼触媒５に都市ガスブロア１６で供給する都市ガスの量を低減あるいは停止する。

このとき、熱回収器３の熱交換器（改質触媒）１２上部で、供給した水が蒸発し、蒸気となり、都市ガスと混合した状態で、熱回収器３の熱交換器（改質触媒）１２の被加熱流体流路下部に充填した粒状改質触媒２３に供給される。ここでは、熱交換器（改質触媒）１２下部に設置した燃焼触媒１１からの燃焼熱により、粒状改質触媒２３が加熱される。この熱により、粒状改質触媒２３に供給された都市ガスと水蒸気の一部が以下に示す反応を進行させ、水素を発生する。

ＣＨ_４ ＋ Ｈ_２Ｏ → ３Ｈ_２ ＋ ＣＯ
すなわち、熱回収器３の熱交換器（改質触媒）１２出口部では、都市ガスと水蒸気と水素と一酸化炭素を含んだ反応ガスとなっており、このガスが原料供給管４２を経て水素製造装置本体２ａに供給される。この反応ガスが水素製造装置本体２ａ内部の改質触媒６でさらに水素を多く含む改質ガスに変換される。このとき、改質反応に必要となる熱量を確保するために空気を空気ブロア１４で供給するが、この空気量は改質触媒６の温度を所定温度になるように調整する必要がある。そのため、改質触媒６出口部に温度計測器２１の計測端を設置し、この温度が所定温度（５８０〜６２０℃）となるように制御器２２により、空気ブロア１４の送風量を調整した。

起動時には、熱回収器３内部が粒状改質触媒２３の作用に十分な温度となっていないため、熱回収器３内の熱交換器（改質触媒）１２内部に設置した粒状改質触媒２３を通過した反応ガス中の水素濃度は低く、多量の都市ガスが残っている。そのため、反応ガス中に残っているＣＨ_４をＨ_２に変換するために大量の熱が必要となり、この熱を確保するために、水素製造装置本体２ａに投入する空気量を所定値より多めに投入する必要がある。

一方、定常運転となると、熱回収器３の温度は、ＰＥＦＣ１からアノード排ガス供給管２６を経て供給されるアノード排ガス中に含まれる水素とメタンガスにより十分高温となり、これらの熱により熱回収器３内に設置した熱交換器（改質触媒）１２内部で改質反応が進行し、およそ４０％(dry)の水素を含んだ改質ガスとなる。このとき、熱回収器３内部の熱交換器（改質触媒）１２では、燃焼触媒１１に近い粒状改質触媒２３で大量の熱が消費され、さらに後流すなわち粒状改質触媒２３が充填されていない熱交換器部分で熱交換器に供給された水の蒸発、都市ガスの予熱に熱が消費される。このため、熱回収器３から排出される排ガスの温度は１２０℃まで低下し、アノード排ガスによって発生した熱が有効に利用される。

つぎに、熱回収器３内部の熱交換器（改質触媒）１２で発生した反応ガスは、原料供給管４２を経て水素製造装置本体２ａに供給され、反応ガス中に残る原料（都市ガスと水蒸気）が水素に変換される。このとき、改質反応に必要な熱を補うために水素製造装置本体２ａの原料混合部４に、空気ブロア１４で空気を供給する。ここで、供給される空気量は、先に述べたように、改質触媒６出口温度が同じく所定温度（５８０〜６２０℃）となるように制御器２２で制御されるが、熱回収器３内部の熱交換器（改質触媒）１２で部分的に改質反応が進行し、反応ガス中のメタン量は少なくなっているので、その分空気量を低減することができる。

このときの具体的なガス量および各部の温度の例を図３に示す。また、比較のために従来技術における各部の温度の例を図中に示す。従来技術において、ＰＥＦＣ１のアノード排ガス中には、１０.２kcal/分の熱量が含まれており、このガスを熱回収器で燃焼し、熱回収器に内装された熱交換器を流れる原料ガスで熱回収している。熱回収した原料ガス（都市ガス、空気、水蒸気）の温度は約５００℃であり、一方、熱回収器の排ガス温度は約３００℃であり、排ガスによって放出される熱量は約４.０kcal/分であった。また、５００℃に予熱された原料を水素製造装置本体に投入し、約１４.５ＬＮ/分の空気を投入することによって得られる改質ガス中の水素濃度は約４７％であった。

これに対し、本実施の形態によれば、ＰＥＦＣ１のアノード排ガス中に、１０.２kcal/分の熱量が含まれている条件の場合、熱回収器３に設置した熱交換器（改質触媒）１２の粒状改質触媒２３を充填した部分で、改質反応（吸熱反応）の一部が進行するために、熱回収器３の熱交換器（改質触媒）１２より排出される改質ガスは、水素濃度４０％(dry)、メタン４５％(dry)の約５００℃のガスとなる。部分的に進行する改質反応（吸熱反応）により、アノード排ガス中の熱を利用することとなるので、熱回収器３の排ガス温度は１２０℃となり、排ガスにより放出される熱量は１.７kcal/分まで低減された。また、５００℃に予熱された改質ガスを小型水素製造装置に投入し、約１０ＬＮ/分の空気を投入することによって得られる改質ガス中の水素濃度は５４％となり、７％向上することが確認できた。また、本実施の形態により、発電効率を２.５ポイント向上できることが分かった。

本実施の形態の場合、ＰＥＦＣ１の運転状況の変動によって、アノード排ガスの熱量（水素量）が変化した場合においても、熱回収器３内部に設置した粒状改質触媒２３での反応量が自動的に変化し、熱放散量を抑えることができるという利点がある。

例えば、ＰＥＦＣ１での水素消費量が少なくなった場合、すなわち、ＰＥＦＣ１での発電量が低減した場合、アノード排ガス中の水素量が増加することとなる。このとき、熱回収器３の燃焼触媒５では、水素量が増加することで燃焼温度が高くなる。従来構造では、熱交換器で熱交換される熱量は概略同じなので、熱量が増加した分は、排ガスから放出されていた。

これに対し、本実施の形態では、熱回収器３の燃焼触媒５の燃焼温度が高くなると、熱交換器（改質触媒）１２内部の被加熱流体流路に充填された粒状改質触媒２３の温度が高くなる。改質反応は、温度が高くなるほど、反応量が増加するので、改質触媒部での改質反応（吸熱反応）量が増加し、その分、熱を吸収することとなる。そのため、排ガス温度はほとんど変化することなく、熱放散量も増加することはない。

本実施の形態によれば、熱回収器の熱交換器を大きくすることなく、また、原料の熱分解等を発生させることなく、熱回収器の熱放散量を低減することが可能となり、水素製造装置の効率を向上させることが可能となった。
（第２の実施形態）
次に、本発明に基づく第２の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なるのは熱回収器の構造のみで、システム構成は第１の実施の形態と同じであるので熱回収器の構造のみを図４に示す。

本実施の形態の熱回収器３ａが前記第１の実施の形態の熱回収器３と異なるのは、燃焼触媒１１と熱交換器（改質触媒）１２との間に新たに蒸発器３１が設置されている点と、水供給管２５は蒸発器３１に内装された熱交換器３１ａの被加熱流体流路の入り側に接続され、前記被加熱流体流路の出側が都市ガス供給管２４に接続されている点である。この場合、構造が複雑となるが、供給した水を確実に蒸発させた後に熱交換器（改質触媒）１２に充填された粒状改質触媒２３に供給できるため、水の蒸発による粒状改質触媒２３の劣化等を防止できる効果がある。

本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態における効果に加え、粒状改質触媒２３の劣化等を防止できる効果が得られる。
（第３の実施形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の要部構成を図５に示す。本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なるのは、都市ガス供給管２４に空気供給管３３が接続され、空気供給管３３を介して都市ガス供給管２４に空気を送り込む空気ブロア３２が配置されている点である。他の構成は前記第１の実施の形態と同じであるので同一の符号を付して説明を省略する。

都市ガス供給管２４に空気を送り込むのは、ＬＮＧや灯油といった燃料種などでは、改質触媒部に少量の空気を投入することで、改質反応を安定に進行させることができるためであり、基本的な考え方、効果は第１の実施の形態と同等である。

本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムの要部構成を示す系統図である。 図１に示す第１の実施の形態の熱回収器の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態の燃料電池発電システムと従来の燃料電池発電システムの各部の状態特性を比較して示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池発電システムの熱回収器の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池発電システムの要部構成を示す系統図である。

符号の説明

１ ＰＥＦＣ
２ 水素製造装置
３ 熱回収器
４ 原料混合部
５ 燃焼触媒
６ 改質触媒
７ ＣＯ転化器
８ ＣＯ除去器
９ 起動バーナ
１０ 起動バーナ
１１ 燃焼触媒
１２ 熱交換器（改質触媒）
１３ 熱交換器
１４，１５ 空気ブロア
１６，１７ 都市ガスブロア
１８，１９ 水ポンプ
２０ 空気ブロア
２１ 温度計測器
２２ 制御器
２３ 粒状改質触媒
２４ 都市ガス供給管
２５ 水供給管
２６ アノード排ガス供給管
２７ 空気供給管
２８ 水用熱交換器
２９ 都市ガス用熱交換器
３０ 空気用熱交換器
３１ 蒸発器
３２ 空気ブロア
３３ 空気供給管
３４ 改質ガス供給管
３６ 空気供給管
３８ 水供給管
３９ 水蒸気供給管
４２ 原料供給管
４３ 空気供給管
４４，４５ 弁
４６ 改質ガスバイパス管

Claims (7)

1. 炭化水素系燃料、酸素又は空気および水又は水蒸気を原料とし内装した改質触媒による改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質ガス生成手段と、生成された改質ガスを燃料として発電する燃料電池と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して熱回収する熱回収器とを有してなる燃料電池発電システムであって、前記熱回収器を、改質触媒が充填された被加熱流体流路を備えた熱交換器を含んで構成し、前記被加熱流体流路に炭化水素系燃料と水または水蒸気を供給する手段と、前記被加熱流体流路を通過した流体を前記改質ガス生成手段に導く管路と、を備えた燃料電池発電システム。
2. 請求項１記載の燃料電池発電システムにおいて、前記改質ガス生成手段の改質触媒の改質ガス出口に改質ガスの温度を計測する温度計測手段を設け、さらに、前記温度計測手段による計測値が予め定められた温度範囲となるように前記改質ガス生成手段に供給する空気量を調整する制御器を設けたことを特徴とする燃料電池発電システム。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池発電システムにおいて、前記被加熱流体流路に、炭化水素系燃料と水または水蒸気に加え、空気を供給する手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池発電システムにおいて、前記熱交換器の加熱流体流路上流側に水を蒸発させる蒸発器が設置され、生成された水蒸気が前記被加熱流体流路に供給されるように構成されていることを特徴とする燃料電池発電システム。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池発電システムにおいて、前記熱回収器のアノード排ガスが供給される燃焼部に、炭化水素系燃料を供給する手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料電池発電システムを運転する燃料電池発電システム運転方法であって、前記改質ガス生成手段に供給する空気量を、起動時には定常運転時より多くすることを特徴とする燃料電池発電システム運転方法。
7. 請求項５に記載の燃料電池発電システムを運転する燃料電池発電システム運転方法であって、起動時には、前記熱回収器のアノード排ガスが供給される燃焼部に炭化水素系燃料を供給し、アノード排ガスが発生した時点で前記炭化水素系燃料の供給を停止する手順を含んでなることを特徴とする燃料電池発電システム運転方法。
   

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