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JP2012204330A - Fuel cell power generation device and stopping method thereof - Google Patents

Fuel cell power generation device and stopping method thereof Download PDF

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JP2012204330A
JP2012204330A JP2011071084A JP2011071084A JP2012204330A JP 2012204330 A JP2012204330 A JP 2012204330A JP 2011071084 A JP2011071084 A JP 2011071084A JP 2011071084 A JP2011071084 A JP 2011071084A JP 2012204330 A JP2012204330 A JP 2012204330A
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JP
Japan
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fuel cell
reforming
valve
reformer
fuel
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Application number
JP2011071084A
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Japanese (ja)
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Masatoshi Tanaka
正俊 田中
Koichi Kawamoto
浩一 川本
Hiromi Sasaki
広美 佐々木
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Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell power generation device capable of draining while holding reformed gas suitable for a catalyst of a reformer in the reformer after stopping, and provide a stopping method of the fuel cell power generation device.SOLUTION: When stopping a fuel cell power generation device 1, a control unit 100 opens a water drain shutoff valve 39 of a reforming water evaporator and drains reforming water in the reforming water evaporator 11 in a state that at least a fuel cell anode inlet shutoff valve 35 and a fuel cell anode bypass line shutoff valve 37 are closed. After closing the water drain shutoff valve 39 of the reforming water evaporator, the control unit supplies a certain amount of reforming water to a reformer 2 and controls so that a pressure value measured by a pressure gauge 29 of a process line condensed heat exchanger lies within a certain range by controlling at least a reformer inlet shutoff valve 32, the fuel cell anode inlet shutoff valve 35 or the fuel cell anode bypass line shutoff valve 37.

Description

本発明の実施形態は、燃料電池発電装置及びその停止方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a fuel cell power generator and a method for stopping the same.

燃料電池発電装置は、改質装置で生成した水素を、燃料電池本体において直接電気エネルギーに変換するシステムである。このシステムは化学反応による発電であるために発電効率が高く、汚染物質の排出及び騒音が少なく、環境性に優れた発電装置として評価されている。   A fuel cell power generator is a system that converts hydrogen generated by a reformer directly into electrical energy in a fuel cell body. Since this system is a power generation based on a chemical reaction, the power generation efficiency is high, the discharge of pollutants and noise is small, and it is evaluated as a power generation apparatus excellent in environmental performance.

改質装置内には改質触媒層を配した改質部を有し、炭化水素燃料などと改質水蒸発器で発生させた水蒸気との改質反応により水素を含む改質ガスを生成する。改質反応は高温での吸熱反応であるため、起動時には改質触媒層を運転温度まで昇温させる必要があり、また運転中は改質触媒層を加熱し続ける必要がある。そのため一般に改質装置はバーナとバーナ燃焼空間を備えており、可燃ガスを燃焼させることで起動時及び運転時に改質触媒に熱を供給する。   The reformer has a reforming unit with a reforming catalyst layer, and generates reformed gas containing hydrogen by a reforming reaction between hydrocarbon fuel or the like and steam generated by a reforming water evaporator. . Since the reforming reaction is an endothermic reaction at a high temperature, it is necessary to raise the temperature of the reforming catalyst layer to the operating temperature during startup, and it is necessary to continue heating the reforming catalyst layer during operation. Therefore, the reformer generally includes a burner and a burner combustion space, and supplies heat to the reforming catalyst during start-up and operation by burning combustible gas.

また、改質部から導出される改質ガスは、高濃度の一酸化炭素を含んでいるため、シフト反応器で一酸化炭素濃度を低下させる。シフト反応器の下流では、PROX(CO選択酸化反応器)にてPROX空気と選択酸化反応させる、あるいはメタネーション反応器で一酸化炭素と水素からメタンを発生させる、などの方法で、更に一酸化炭素濃度を低減することもできる。   Moreover, since the reformed gas derived from the reforming unit contains high concentration of carbon monoxide, the carbon monoxide concentration is lowered by the shift reactor. Downstream of the shift reactor, further oxidation with PROX (CO selective oxidation reactor) with PROX air or methane from carbon monoxide and hydrogen in the methanation reactor. The carbon concentration can also be reduced.

また、改質部に導入する炭化水素燃料に硫黄分があると改質触媒が劣化するため、改質部入口に脱硫器を設けるが、これに水素の存在が好適である触媒が適用されている場合、PROX空気が導入される位置よりも上流の位置から改質ガスを脱硫器よりも上流の位置へリサイクルし、また、リサイクル流路が凝縮水で閉塞しないようプロセスライン凝縮熱交換器をリサイクルライン上流に備えるようにしている。   In addition, if the hydrocarbon fuel introduced into the reforming section contains sulfur, the reforming catalyst deteriorates. Therefore, a desulfurizer is provided at the reforming section inlet, and a catalyst suitable for the presence of hydrogen is applied to this. If this is the case, recycle the reformed gas from a position upstream from the position where PROX air is introduced to a position upstream from the desulfurizer, and install a process line condensing heat exchanger so that the recycling flow path is not blocked by condensed water. We are trying to prepare for the upstream of the recycling line.

改質装置から導出された改質ガスは、燃料電池アノードを通過する間に発電により水素が消費され、残余の水素などを含むアノードオフガスは前記バーナで燃焼される。アノードオフガス中の水蒸気が過多だとバーナで燃焼しにくいので、アノードオフガスライン凝縮熱交換器を備えて水蒸気及び水ミストを除去するようにしている。   The reformed gas derived from the reformer consumes hydrogen by power generation while passing through the fuel cell anode, and the anode off-gas containing the remaining hydrogen is burned by the burner. If there is too much water vapor in the anode off gas, it will be difficult for the burner to burn, so an anode off gas line condensing heat exchanger is provided to remove water vapor and water mist.

特許第4130603号公報Japanese Patent No. 4130603 特許第4175432号公報Japanese Patent No. 4175432 特許第4098258号公報Japanese Patent No. 4098258

上述したような改質装置においては、停止後は水蒸気パージを行い、起動時も水蒸気パージを行って、バーナ燃焼空間から空気が逆流することを防ぐことが行われている。しかし改質装置に適用される反応器の触媒、特にシフト反応器に広く使用されている銅亜鉛系触媒は、水蒸気に暴露されると酸化により劣化してしまう。また改質触媒層に用いられる触媒にも水蒸気により劣化するリスクがあるものがある。このため、起動停止操作を繰り返すにつれ、該装置の性能が低下する可能性がある。   In the reformer as described above, the steam purge is performed after the stop, and the steam purge is performed even at the start-up to prevent the air from flowing backward from the burner combustion space. However, the catalyst of the reactor applied to the reformer, particularly the copper zinc catalyst widely used in the shift reactor, deteriorates due to oxidation when exposed to water vapor. Some catalysts used in the reforming catalyst layer have a risk of being deteriorated by water vapor. For this reason, as the start / stop operation is repeated, the performance of the apparatus may deteriorate.

本発明が解決しようとする課題は、停止後に改質装置の触媒に好適な改質ガスを改質装置内に保持しつつ水分を除去する、燃料電池発電装置及びその停止方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a fuel cell power generator and a method for stopping the fuel cell power generator that removes moisture while holding the reformed gas suitable for the catalyst of the reformer in the reformer after the stop. is there.

実施形態の燃料電池発電装置は、改質水から水蒸気を発生させる改質水蒸発器と、燃料に含まれる炭化水素と前記改質水蒸発器により発生される水蒸気とから水素を含む改質ガスを発生させる改質装置と、前記改質装置の入口へ供給される燃料の遮断及びその解除を開閉操作により行う改質装置入口遮断弁と、前記改質装置で発生する改質ガスに含まれる水蒸気を凝縮するプロセスライン凝縮熱交換器と、前記プロセスライン凝縮熱交換器を通過する改質ガスに含まれる水素を消費する燃料電池アノードと、前記燃料電池アノードの入口へ供給される改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う燃料電池アノード入口遮断弁と、前記燃料電池アノードを上流から下流にバイパスする燃料電池アノードバイパスラインと、前記燃料電池アノードバイパスラインを通る改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う燃料電池アノードバイパスライン遮断弁と、前記改質水蒸発器の改質水上流の分岐からの改質水の排出及びその解除を開閉操作により行う改質水蒸発器水抜き遮断弁とを備えた燃料電池発電装置であって、前記プロセスライン凝縮熱交換器近傍の改質ガスの圧力を測定するプロセスライン凝縮熱交換器圧力計と、前記燃料電池発電装置を停止する際に、少なくとも前記燃料電池アノード入口遮断弁と前記燃料電池アノードバイパスライン遮断弁とを閉じた状態で前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を開いて前記改質水蒸発器から改質水を排出し、前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を閉じた後、一定量の改質水を前記改質装置に供給し、少なくとも前記改質装置入口遮断弁、前記燃料電池アノード入口遮断弁、もしくは前記燃料電池アノードバイパスライン遮断弁を操作することにより前記プロセスライン凝縮熱交換器圧力計により測定される圧力の値が一定の範囲内に収まるように制御する制御手段とを更に備えたことを特徴とする。   A fuel cell power generator according to an embodiment includes a reformed water evaporator that generates steam from reformed water, a reformed gas that includes hydrogen from hydrocarbons contained in fuel and steam generated by the reformed water evaporator. Included in reforming gas generated in the reforming device, reforming device inlet shut-off valve that shuts off and releases the fuel supplied to the inlet of the reforming device by opening and closing operation, and reforming gas generated in the reforming device Process line condensing heat exchanger for condensing water vapor, fuel cell anode consuming hydrogen contained in the reformed gas passing through the process line condensing heat exchanger, and reformed gas supplied to the inlet of the fuel cell anode A fuel cell anode inlet shut-off valve that shuts off and releases the fuel cell by an open / close operation, a fuel cell anode bypass line that bypasses the fuel cell anode from upstream to downstream, and the fuel cell anode A fuel cell anode bypass line shut-off valve that shuts off and releases the reformed gas through the mode bypass line by opening and closing operation, and discharge of reformed water from a branch upstream of the reformed water of the reformed water evaporator and its A fuel cell power generator comprising a reforming water evaporator drain-off valve that performs release by opening and closing operation, the process line condensing heat exchanger for measuring the pressure of the reformed gas in the vicinity of the process line condensing heat exchanger When stopping the pressure gauge and the fuel cell power generator, open the reformer water evaporator drain shutoff valve with at least the fuel cell anode inlet shutoff valve and the fuel cell anode bypass line shutoff valve closed. Discharging the reforming water from the reforming water evaporator and closing the reforming water evaporator water drain shutoff valve, and then supplying a certain amount of reforming water to the reforming device, at least the reforming device Entrance shut-off By controlling the fuel cell anode inlet shut-off valve or the fuel cell anode bypass line shut-off valve, the pressure value measured by the process line condensing heat exchanger pressure gauge is controlled to be within a certain range. And a control means.

本発明によれば、停止後に改質装置の触媒に好適な改質ガスを改質装置内に保持しつつ水分を除去することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to remove moisture while holding a reformed gas suitable for the catalyst of the reformer in the reformer after stopping.

第1の実施形態に係る燃料電池発電装置の構成の一例を示す構成図。The lineblock diagram showing an example of the composition of the fuel cell power generator concerning a 1st embodiment. 同実施形態に係る燃料電池発電装置の停止手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the stop procedure of the fuel cell electric power generating apparatus which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る燃料電池発電装置の停止手順の一例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows an example of the stop procedure of the fuel cell electric power generating apparatus which concerns on the embodiment. 第2の実施形態に係る燃料電池発電装置の構成の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of a structure of the fuel cell electric power generating apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る燃料電池発電装置の構成の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of a structure of the fuel cell electric power generating apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described.

図1は、第1の実施形態に係る燃料電池発電装置の構成の一例を示す構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the fuel cell power generation device according to the first embodiment.

図1に示される燃料電池発電装置1は、改質装置2、燃料電池3、改質部4、脱硫器5、燃料予熱器6、シフト反応器一段目7、シフト反応器二段目8、プロセスライン凝縮熱交換器9、PROX(CO選択酸化反応器)10、改質水蒸発器11、水蒸発器出口圧力損失要素12、起動燃料圧力損失要素13、排熱回収装置14、換気ファン15、燃料入口圧力計16、改質装置圧力計17、燃料流量計18、バーナ空気流量計19、燃料ブロア21、バーナ空気ブロア22、カソード空気ブロア23、PROX空気ブロア24、改質水ポンプ25、アノードオフガスライン凝縮熱交換器27、アノードオフガスライン凝縮水排出装置28、プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29、燃料入口遮断弁30、改質装置入口遮断弁32、バーナ燃料遮断弁33、PROX空気遮断弁34、燃料電池アノード入口遮断弁35、燃料電池アノード出口遮断弁36、燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37、燃料電池アノードバイパスライン37A、リサイクルライン遮断弁38、リサイクルライン38A、改質水蒸発器水抜き遮断弁39、プロセスライン凝縮水排出装置40、プロセスライン凝縮水排出装置出口遮断弁41、制御部100などを有する。   A fuel cell power generator 1 shown in FIG. 1 includes a reformer 2, a fuel cell 3, a reformer 4, a desulfurizer 5, a fuel preheater 6, a shift reactor first stage 7, a shift reactor second stage 8, Process line condensing heat exchanger 9, PROX (CO selective oxidation reactor) 10, reforming water evaporator 11, water evaporator outlet pressure loss element 12, startup fuel pressure loss element 13, exhaust heat recovery device 14, ventilation fan 15 , Fuel inlet pressure gauge 16, reformer pressure gauge 17, fuel flow meter 18, burner air flow meter 19, fuel blower 21, burner air blower 22, cathode air blower 23, PROX air blower 24, reforming water pump 25, Anode off-gas line condensing heat exchanger 27, anode off-gas line condensate discharge device 28, process line condensing heat exchanger pressure gauge 29, fuel inlet shut-off valve 30, reformer inlet shut-off valve 32, burner fuel Shutoff valve 33, PROX air shutoff valve 34, fuel cell anode inlet shutoff valve 35, fuel cell anode outlet shutoff valve 36, fuel cell anode bypass line shutoff valve 37, fuel cell anode bypass line 37A, recycle line shutoff valve 38, recycle line 38A, the reforming water evaporator drain shutoff valve 39, the process line condensate drain device 40, the process line condensate drain device outlet shutoff valve 41, the control unit 100, and the like.

改質装置2は、燃料に含まれる炭化水素と改質水蒸発器11により発生される水蒸気とから、水素を含む改質ガスを発生させるものであり、改質部4、脱硫器5、燃料予熱器6、シフト反応器一段目7、シフト反応器二段目8、PROX10、改質水蒸発器11、及び水蒸発器出口圧力損失要素12を含む。   The reformer 2 generates reformed gas containing hydrogen from hydrocarbons contained in the fuel and water vapor generated by the reformed water evaporator 11. The reformer 4, the desulfurizer 5, the fuel It includes a preheater 6, a shift reactor first stage 7, a shift reactor second stage 8, a PROX 10, a reforming water evaporator 11, and a water evaporator outlet pressure loss element 12.

燃料電池3は、燃料電池アノード3aと燃料電池カソード3bとを備えている。   The fuel cell 3 includes a fuel cell anode 3a and a fuel cell cathode 3b.

改質部4は、改質触媒層4a、改質部バーナ4b、及びバーナ燃焼空間4cを備え、改質燃料が改質触媒層4aを通過する間、バーナ燃焼空間4cからの伝熱により、改質反応を促進させ、主成分が水素である改質ガスを生成する。なお、改質触媒層4a及びバーナ燃焼空間4cには、それらの温度を検出する温度検出器(図示せず)がそれぞれ備えられており、温度検出結果が制御部100に伝えられる。   The reforming unit 4 includes a reforming catalyst layer 4a, a reforming unit burner 4b, and a burner combustion space 4c. While reformed fuel passes through the reforming catalyst layer 4a, heat transfer from the burner combustion space 4c The reforming reaction is promoted to generate a reformed gas whose main component is hydrogen. The reforming catalyst layer 4 a and the burner combustion space 4 c are provided with temperature detectors (not shown) that detect their temperatures, and the temperature detection results are transmitted to the control unit 100.

脱硫器5は、起動時の加熱などの温度調節に用いる脱硫器温度調節部5aを備え、燃料ブロア21から供給される燃料から附臭剤などの硫黄を含む有機物を分解除去する。   The desulfurizer 5 includes a desulfurizer temperature adjustment unit 5a used for temperature adjustment such as heating at the time of startup, and decomposes and removes organic substances containing sulfur such as odorant from the fuel supplied from the fuel blower 21.

燃料予熱器6は、改質部4内に導入する前の燃料に予熱を与えるとともに、改質部4から生成される改質ガスにも熱を与える。   The fuel preheater 6 preheats the fuel before being introduced into the reforming unit 4 and also gives heat to the reformed gas generated from the reforming unit 4.

シフト反応器一段目7は、起動時の加熱などの温度調節に用いるシフト反応器一段目温度調節部7aを備え、改質部4から供給される改質ガスに対し、シフト反応を促進させる。   The shift reactor first stage 7 includes a shift reactor first stage temperature control unit 7 a used for temperature control such as heating at the time of startup, and promotes the shift reaction for the reformed gas supplied from the reforming unit 4.

シフト反応器二段目8は、起動時の加熱などの温度調節に用いるシフト反応器二段目温度調節部8aを備え、シフト反応器一段目7から供給される改質ガスに対し、さらにシフト反応を促進させる。   The shift reactor second stage 8 includes a shift reactor second stage temperature control unit 8a used for temperature control such as heating at start-up, and further shifts the reformed gas supplied from the shift reactor first stage 7. Promote the reaction.

プロセスライン凝縮熱交換器9は、シフト反応器二段目8から供給される改質ガスに対し、冷却水との熱交換により水蒸気を凝縮させる。   The process line condensation heat exchanger 9 condenses water vapor by heat exchange with cooling water for the reformed gas supplied from the second stage 8 of the shift reactor.

PROX10は、冷却ファンなどのPROX温度調節部10aを備え、供給される改質ガスに対し、選択酸化反応により一酸化炭素を燃焼除去し、一酸化炭素の濃度を低下させる。   The PROX 10 includes a PROX temperature control unit 10a such as a cooling fan, and burns and removes carbon monoxide by a selective oxidation reaction with respect to the supplied reformed gas, thereby reducing the concentration of carbon monoxide.

改質水蒸発器11は、改質水ポンプ25から供給される改質水を二相流もしくは過熱蒸気にする。   The reforming water evaporator 11 converts the reforming water supplied from the reforming water pump 25 into a two-phase flow or superheated steam.

水蒸発器出口圧力損失要素12は、改質水蒸発器11から供給される水蒸気を通過させる際に一定の圧力損失を生じさせる。   The water evaporator outlet pressure loss element 12 causes a certain pressure loss when water vapor supplied from the reforming water evaporator 11 is passed.

起動燃料圧力損失要素13は、燃料ブロア21から供給される燃料を通過させる際に一定の圧力損失を生じさせる。   The starting fuel pressure loss element 13 causes a certain pressure loss when the fuel supplied from the fuel blower 21 is passed.

排熱回収装置14は、バーナ燃焼空間4cから改質水蒸発器11の高温側を通過して改質水の蒸発に利用された燃焼排ガスを、燃料電池カソード3bの排出ガスとともに熱回収する。   The exhaust heat recovery device 14 recovers heat from the burner combustion space 4c through the high temperature side of the reforming water evaporator 11 and used for evaporation of the reforming water together with the exhaust gas from the fuel cell cathode 3b.

換気ファン15は、排熱回収装置14により熱回収された排ガスを燃料電池発電装置1全体の換気と混合して外部に排出する。   The ventilation fan 15 mixes the exhaust gas heat recovered by the exhaust heat recovery device 14 with the ventilation of the entire fuel cell power generation device 1 and discharges it to the outside.

燃料入口圧力計16は、燃料入口遮断弁30を通じて燃料ブロア21により引き込まれる燃料の圧力を計測する。   The fuel inlet pressure gauge 16 measures the pressure of fuel drawn by the fuel blower 21 through the fuel inlet cutoff valve 30.

改質装置圧力計17は、改質装置入口遮断弁32を通じて改質部4に導入される燃料の圧力を計測する。   The reformer pressure gauge 17 measures the pressure of the fuel introduced into the reforming unit 4 through the reformer inlet shutoff valve 32.

燃料流量計18は、燃料ブロア21により燃料入口遮断弁30を通じて引き込まれる燃料の流量を計測する。   The fuel flow meter 18 measures the flow rate of fuel drawn through the fuel inlet shut-off valve 30 by the fuel blower 21.

バーナ空気流量計19は、バーナ空気ブロア22により引き込まれる空気の流量を計測する。   The burner air flow meter 19 measures the flow rate of air drawn by the burner air blower 22.

燃料ブロア21は、燃料を改質部4に通じる第一の系統及び第二の系統に引き込む。   The fuel blower 21 draws fuel into the first system and the second system that communicate with the reforming unit 4.

バーナ空気ブロア22は、外部の空気を改質部バーナ4bに引き込む。   The burner air blower 22 draws external air into the reformer burner 4b.

カソード空気ブロア23は、外部の空気を燃料電池カソード3bに引き込む。   The cathode air blower 23 draws external air into the fuel cell cathode 3b.

PROX空気ブロア24は、PROX10へ供給する改質ガスと混合させるための空気を外部から引き込む。   The PROX air blower 24 draws in air for mixing with the reformed gas supplied to the PROX 10 from the outside.

改質水ポンプ25は、改質装置2の外側に設置された純水タンクからの改質水を改質装置2内の改質水蒸発器11に供給する。   The reforming water pump 25 supplies reforming water from a pure water tank installed outside the reforming device 2 to the reforming water evaporator 11 in the reforming device 2.

アノードオフガスライン凝縮熱交換器27は、燃料電池アノード3aからの水素が消費された改質ガス、または燃料電池アノードバイパスライン37Aを通じて供給される改質ガスに対し、冷却水との熱交換により水蒸気を凝縮させ、これにより露点が調整された改質ガスを改質部バーナ4bに供給する。   The anode off-gas line condensation heat exchanger 27 converts the reformed gas from which hydrogen from the fuel cell anode 3a has been consumed or the reformed gas supplied through the fuel cell anode bypass line 37A by steam exchange with cooling water. Then, the reformed gas whose dew point is adjusted is supplied to the reforming section burner 4b.

アノードオフガスライン凝縮水排出装置28は、アノードオフガスライン凝縮熱交換器27により生成された凝縮水を排出する。   The anode off gas line condensed water discharge device 28 discharges the condensed water generated by the anode off gas line condensation heat exchanger 27.

プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29は、プロセスライン凝縮熱交換器9近傍(例えば、プロセスライン凝縮熱交換器9の下流側)の改質ガスの圧力を計測する。   The process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 measures the pressure of the reformed gas near the process line condensing heat exchanger 9 (for example, downstream of the process line condensing heat exchanger 9).

燃料入口遮断弁30は、燃料入口から燃料ブロア21により供給される燃料の遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The fuel inlet shut-off valve 30 is an open / close valve that shuts off and releases the fuel supplied from the fuel inlet by the fuel blower 21 by an opening / closing operation.

改質装置入口遮断弁32は、燃料ブロア21により第二の経路を通じて改質装置2内の脱硫器5へ供給される燃料の遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The reformer inlet shut-off valve 32 is an open / close valve that shuts off and releases the fuel supplied to the desulfurizer 5 in the reformer 2 through the second path by the fuel blower 21 by an opening / closing operation.

バーナ燃料遮断弁33は、燃料ブロア21により第一の経路を通じて改質装置2内の改質部バーナ4bへ供給される燃料の遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The burner fuel shut-off valve 33 is an open / close valve that shuts off and releases the fuel supplied to the reformer burner 4b in the reformer 2 through the first path by the fuel blower 21 by opening and closing operations.

PROX空気遮断弁34は、PROX空気ブロア24により供給される空気の遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The PROX air shut-off valve 34 is an open / close valve that shuts off and releases the air supplied by the PROX air blower 24 by an open / close operation.

燃料電池アノード入口遮断弁35は、燃料電池アノード3aの入口に供給される改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The fuel cell anode inlet shut-off valve 35 is an open / close valve that shuts off and releases the reformed gas supplied to the inlet of the fuel cell anode 3a by opening and closing operations.

燃料電池アノード出口遮断弁36は、燃料電池アノード3aの出口から排出される改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The fuel cell anode outlet shut-off valve 36 is an open / close valve that shuts off and releases the reformed gas discharged from the outlet of the fuel cell anode 3a by opening and closing operations.

燃料電池アノードバイパスライン37Aは、燃料電池アノード3aを上流から下流にバイパスする配管であり、燃料電池アノード入口遮断弁35の上流と燃料電池アニード出口遮断弁36の下流とを繋ぐ。   The fuel cell anode bypass line 37A is a pipe that bypasses the fuel cell anode 3a from upstream to downstream, and connects the upstream of the fuel cell anode inlet cutoff valve 35 and the downstream of the fuel cell anode outlet cutoff valve 36.

燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37は、燃料電池アノードバイパスライン37Aを通じる改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The fuel cell anode bypass line shut-off valve 37 is an on-off valve that shuts off and releases the reformed gas through the fuel cell anode bypass line 37A by opening and closing operations.

リサイクルライン38Aは、プロセスライン凝縮熱交換器9の下流から一部の改質ガスを燃料ブロア21の上流へとリサイクルさせる配管であり、プロセスライン凝縮熱交換器9の下流と燃料ブロア21の上流とを繋ぐ。   The recycle line 38 </ b> A is a pipe that recycles part of the reformed gas from the downstream of the process line condensing heat exchanger 9 to the upstream of the fuel blower 21, and is downstream of the process line condensing heat exchanger 9 and upstream of the fuel blower 21. Connect with.

リサイクルライン遮断弁38は、リサイクルライン38Aを通じてリサイクルされる改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The recycle line shut-off valve 38 is an open / close valve that shuts off and releases the reformed gas recycled through the recycle line 38A by opening and closing operations.

改質水蒸発器水抜き遮断弁39は、改質水蒸発器11からの排出される改質水の遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The reforming water evaporator water drain shut-off valve 39 is an on-off valve that shuts off and releases the reforming water discharged from the reforming water evaporator 11 by an opening / closing operation.

プロセスライン凝縮水排出装置40は、プロセスライン凝縮熱交換器9が水蒸気を凝縮して生成した凝縮水を排出する。   The process line condensed water discharge device 40 discharges the condensed water generated by the process line condensation heat exchanger 9 condensing water vapor.

プロセスライン凝縮水排出装置出口遮断弁41は、プロセスライン凝縮水排出装置40出口から排出される凝縮水の遮断及びその解除を開閉操作により行う開閉弁である。   The process line condensate drain device outlet shut-off valve 41 is an on-off valve that shuts off and releases the condensate discharged from the process line condensate drain device 40 outlet by opening and closing operations.

制御部100は、燃料電池発電装置1全体の動作を司るものであり、各部に設置される燃料入口圧力計16、改質装置圧力計17、燃料流量計18、バーナ空気流量計19、パージ燃料流量計20、プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29などの各種センサの検出結果を取り込み、それらの値に応じて、プロセスライン凝縮熱交換器9、燃料ブロア21、バーナ空気ブロア22、カソード空気ブロア23、PROX空気ブロア24、改質水ポンプ25、各種の遮断弁30,32,33,34,35,36,37,38,39,41などの補機類の動作を制御する。   The control unit 100 is responsible for the overall operation of the fuel cell power generation device 1 and includes a fuel inlet pressure gauge 16, a reformer pressure gauge 17, a fuel flow meter 18, a burner air flow meter 19, a purge fuel installed in each part. The detection results of various sensors such as the flow meter 20 and the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 are taken in, and the process line condensing heat exchanger 9, the fuel blower 21, the burner air blower 22, and the cathode air blower according to their values. 23, controls the operation of auxiliary equipment such as the PROX air blower 24, the reforming water pump 25, and various shut-off valves 30, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, and 41.

例えば、制御部100は、燃料電池発電装置1を停止する際に、少なくとも燃料電池アノード入口遮断弁35と燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37とを閉じた状態で改質水蒸発器水抜き遮断弁39を開いて改質水蒸発器11の改質水の水抜きを行い、改質水蒸発器水抜き遮断弁39を閉じた後、一定量の改質水を改質装置2に供給し、少なくとも改質装置入口遮断弁32、燃料電池アノード入口遮断弁35、もしくは燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37を開閉操作することによりプロセスライン凝縮熱交換器圧力計29により測定される圧力の値が一定の範囲内に収まるように制御する機能を有する。   For example, when the control unit 100 stops the fuel cell power generator 1, at least the fuel cell anode inlet shut-off valve 35 and the fuel cell anode bypass line shut-off valve 37 are closed, and the reforming water evaporator drain shutoff valve is closed. 39 is opened to drain the reforming water from the reforming water evaporator 11, the reforming water evaporator draining shut-off valve 39 is closed, and then a certain amount of reforming water is supplied to the reforming device 2. The pressure value measured by the process line condenser heat exchanger pressure gauge 29 is constant by opening / closing at least the reformer inlet shutoff valve 32, the fuel cell anode inlet shutoff valve 35, or the fuel cell anode bypass line shutoff valve 37. It has a function to control to be within the range.

より具体的には、制御部100は、一定量の改質水を改質装置2に供給した後、プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29により測定される圧力を監視し、その圧力が第1の値以上となった場合には改質装置入口遮断弁32を閉じて燃料の供給を停止するとともに改質水の供給を停止し、プロセスライン凝縮熱交換器9の冷媒流通を開始し、その圧力が第1の値よりも高い第2の値以上となった場合にはプロセスライン凝縮熱交換器9の冷媒流通量を増加させ、一方、その圧力が第3の値以下となった場合にはプロセスライン凝縮熱交換器9の冷媒流通を停止し、その圧力が第3の値よりも低い第4の値以下となった場合には改質装置入口遮断弁32を開いて燃料を供給するとともに改質水を供給し、その圧力が第4の値よりも低い第5の値以下となった場合には燃料及び改質水の供給量を増加させる制御を行う機能を有する。   More specifically, after supplying a certain amount of reforming water to the reformer 2, the control unit 100 monitors the pressure measured by the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29, and the pressure is the first. Is closed, the reformer inlet shutoff valve 32 is closed to stop the supply of fuel and the supply of reforming water, and the refrigerant flow in the process line condensation heat exchanger 9 is started. When the pressure is equal to or higher than the second value higher than the first value, the refrigerant flow rate in the process line condensation heat exchanger 9 is increased, while when the pressure is equal to or lower than the third value. Stops the refrigerant flow in the process line condensation heat exchanger 9, and when the pressure falls below a fourth value lower than the third value, the reformer inlet shut-off valve 32 is opened to supply fuel. In addition, reformed water is supplied and the pressure is less than the fifth value, which is lower than the fourth value. And if it becomes has a function of performing a control for increasing the supply amount of the fuel and the reforming water.

更に、制御部100は、改質装置2の改質部4の温度が所定値(予め定められた値)以下となった場合には、少なくとも改質装置入口遮断弁32を開くとともに改質水蒸発器水抜き遮断弁39を開いて改質水蒸発器11の改質水の水抜きを行い、改質装置入口遮断弁32及び改質水蒸発器水抜き遮断弁39を閉じた後、少なくとも燃料電池アノード入口遮断弁35と燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37とを閉じた状態で改質装置2へ供給される燃料の圧力(改質装置圧力計17により測定される圧力)もしくはプロセスライン凝縮熱交換器9近傍の改質ガスの圧力(プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29により測定される圧力)を監視し、その圧力が所定値以下となった場合には改質装置入口遮断弁32を開き、その圧力が所定値以上となった場合には改質装置入口遮断弁32を閉じる制御を行う機能を有する。   Furthermore, when the temperature of the reforming unit 4 of the reformer 2 becomes equal to or lower than a predetermined value (predetermined value), the control unit 100 opens at least the reformer inlet shut-off valve 32 and reforming water. After the evaporator water drain shutoff valve 39 is opened to drain the reforming water from the reforming water evaporator 11, the reformer inlet shutoff valve 32 and the reforming water evaporator drain shutoff valve 39 are closed, and at least Pressure of fuel supplied to the reformer 2 with the fuel cell anode inlet shut-off valve 35 and the fuel cell anode bypass line shut-off valve 37 closed (pressure measured by the reformer pressure gauge 17) or process line condensation The pressure of the reformed gas in the vicinity of the heat exchanger 9 (pressure measured by the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29) is monitored, and when the pressure falls below a predetermined value, the reformer inlet shut-off valve 32 Open and the pressure is a predetermined value When it becomes the upper has a function of performing closing control reformer inlet shutoff valve 32.

上記構成において、燃料電池発電装置1の運転中は、燃料が燃料入口遮断弁30を通じて燃料ブロア21により引き込まれ、そのときの圧力が燃料入口圧力計16、流量が燃料流量計18により計測される。燃料ブロア21上流にはリサイクルライン38Aの出口があり、リサイクルライン遮断弁38を通じて少量の改質ガスがリサイクルされる。燃料ブロア21下流は二系統に別れ、第一の系統は燃料が起動燃料圧力損失要素13とバーナ燃料遮断弁33とを通じて、改質装置2内の改質部バーナ4bに補助的な燃料として供給される。第二の系統は燃料が改質装置入口遮断弁32を通じて、改質装置2内の脱硫器5に供給され、附臭剤などの硫黄を含む有機物が分解除去される。   In the above configuration, during operation of the fuel cell power generator 1, fuel is drawn by the fuel blower 21 through the fuel inlet shutoff valve 30, and the pressure at that time is measured by the fuel inlet pressure gauge 16 and the flow rate is measured by the fuel flow meter 18. . There is an outlet of the recycle line 38 </ b> A upstream of the fuel blower 21, and a small amount of reformed gas is recycled through the recycle line shut-off valve 38. The downstream of the fuel blower 21 is divided into two systems. In the first system, fuel is supplied as auxiliary fuel to the reforming section burner 4b in the reforming apparatus 2 through the starting fuel pressure loss element 13 and the burner fuel cutoff valve 33. Is done. In the second system, fuel is supplied to the desulfurizer 5 in the reformer 2 through the reformer inlet shut-off valve 32, and organic substances containing sulfur such as odorant are decomposed and removed.

一方、改質装置2の外側に設置された純水タンクからは、改質水ポンプ25により改質水が改質装置2に供給され、改質水蒸発器11で二相流もしくは過熱蒸気となった後、水蒸発器出口圧力損失要素12を通過し、脱硫器5から導出された改質燃料と合流して燃料予熱器6で予熱され、改質触媒層4aに導入される。改質触媒層4aを通過する間に、改質部4内でバーナ燃焼空間4cからの伝熱により、改質反応が進み、主成分が水素である改質ガスとして燃料予熱器6の高温側を通過し、シフト反応器一段目7へ、続けてシフト反応器二段目8に導入される。   On the other hand, from the pure water tank installed outside the reforming device 2, reforming water is supplied to the reforming device 2 by the reforming water pump 25, and two-phase flow or superheated steam is generated by the reforming water evaporator 11. After that, the water passes through the water evaporator outlet pressure loss element 12, joins with the reformed fuel derived from the desulfurizer 5, is preheated by the fuel preheater 6, and is introduced into the reforming catalyst layer 4a. While passing through the reforming catalyst layer 4a, the reforming reaction proceeds by the heat transfer from the burner combustion space 4c in the reforming section 4, and the high temperature side of the fuel preheater 6 as reformed gas whose main component is hydrogen. And then introduced into the shift reactor first stage 7 and subsequently into the shift reactor second stage 8.

シフト反応器から導出された改質ガスは、燃料電池発電装置1の雰囲気温度より高い露点で水蒸気を含み、特にリサイクルライン38Aで流通する過程で凝縮し流通を阻害するおそれがある。このため、プロセスライン凝縮熱交換器9により水蒸気を凝縮させ、プロセスライン凝縮水排出装置40により排出させる。図1では、このようなプロセスライン凝縮水排出装置40の一例として、フロート式の自力式液面調整弁を例示しているが、水位センサを用いて出口弁を開閉する形式など、水が排出できるものであれば他の種類のものを採用してもよい。また、プロセスライン凝縮水排出装置40出口に設けられるプロセスライン凝縮水排出装置出口遮断弁41は、自力式液面調整弁を用いる限り本来不要ではあるが、後述する停止操作の際に使用できるように設置することが望ましい。プロセスライン凝縮水排出装置出口遮断弁41の例としては、電磁弁のほか、内外の圧力差が期待できるなら逆止弁を採用してもよい。また、プロセスライン凝縮熱交換器9近傍に設けられるプロセスライン凝縮熱交換器圧力計29は、図1の例では、低温かつ凝縮の恐れが低い方が好適であることから下流に設置しているが、上流に設置しても構わない。   The reformed gas derived from the shift reactor contains water vapor at a dew point that is higher than the ambient temperature of the fuel cell power generation device 1, and in particular, it may condense in the course of circulation through the recycle line 38 </ b> A and hinder the circulation. For this reason, water vapor is condensed by the process line condensing heat exchanger 9 and discharged by the process line condensed water discharge device 40. In FIG. 1, as an example of such a process line condensed water discharge device 40, a float type self-powered liquid level adjustment valve is illustrated, but water is discharged such as a form in which an outlet valve is opened and closed using a water level sensor. Other types may be adopted if possible. Further, the process line condensate drain device outlet shut-off valve 41 provided at the outlet of the process line condensate drain device 40 is essentially unnecessary as long as a self-powered liquid level adjustment valve is used, but can be used in a stop operation described later. It is desirable to install in. As an example of the process line condensate discharge device outlet shut-off valve 41, a check valve may be employed in addition to an electromagnetic valve if a pressure difference between inside and outside can be expected. Further, the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 provided in the vicinity of the process line condensing heat exchanger 9 is installed downstream because it is preferable that the temperature is low and the risk of condensation is low in the example of FIG. However, it may be installed upstream.

一方、PROX空気ブロア24により送気されたPROX空気は、PROX空気遮断弁34を通じて、プロセスライン凝縮熱交換器9から導出された改質ガスと混合され、PROX(CO選択酸化反応器)10に導入される。PROX10では選択酸化反応により一酸化炭素が燃焼除去され、濃度10ppm以下となって導出される。PROX10から導出された改質ガスは、燃料電池アノード入口遮断弁35を通じて燃料電池アノード3aに導入され、カソード空気ブロア3を通じて燃料電池カソード3bに供給された空気中の酸素との反応により水素を消費されて燃料電池アノード出口遮断弁36を通じて導出される。   On the other hand, the PROX air sent by the PROX air blower 24 is mixed with the reformed gas derived from the process line condensation heat exchanger 9 through the PROX air shut-off valve 34, and is supplied to the PROX (CO selective oxidation reactor) 10. be introduced. In PROX10, carbon monoxide is burned and removed by a selective oxidation reaction, and the concentration is 10 ppm or less. The reformed gas derived from the PROX 10 is introduced into the fuel cell anode 3a through the fuel cell anode inlet shut-off valve 35, and consumes hydrogen by reaction with oxygen in the air supplied to the fuel cell cathode 3b through the cathode air blower 3. And is led out through the fuel cell anode outlet shut-off valve 36.

燃料電池アノード入口遮断弁35の上流と燃料電池アニード出口遮断弁36の下流を繋ぐ燃料電池アノードバイパスライン37Aには、燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37が配置される。この燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37は、起動または停止中に改質装置2の内圧が過度に上昇した際に開かれる。   A fuel cell anode bypass line shut-off valve 37 is disposed in the fuel cell anode bypass line 37A that connects the upstream of the fuel cell anode inlet shut-off valve 35 and the downstream of the fuel cell anid outlet shut-off valve 36. The fuel cell anode bypass line shut-off valve 37 is opened when the internal pressure of the reformer 2 rises excessively during startup or stop.

燃料電池アノード出口遮断弁36から導出された改質ガスは、水素消費により流量が減るため、露点が上昇している。そのためアノードオフガスライン凝縮熱交換器27で水蒸気を凝縮させ、アノードオフガスライン凝縮水排出装置28を通じて排出する。このように露点を調整した改質ガスを改質部バーナ4bに導入し、バーナ空気ブロア22によりバーナ空気流量計19を通じて導入された空気とともに燃焼させる。燃焼排ガスは、バーナ燃焼空間4cから改質水蒸発器11の高温側を通過して改質水の蒸発に利用された後、改質装置2の外側に導出され、燃料電池カソード3bの排出ガスとともに排熱回収装置14にて熱回収した後、換気ファン15による燃料電池発電装置1全体の換気と混合されて外部に排出される。   The reformed gas derived from the fuel cell anode outlet shut-off valve 36 has a dew point increased because its flow rate is reduced due to hydrogen consumption. Therefore, the water vapor is condensed by the anode off-gas line condensing heat exchanger 27 and discharged through the anode off-gas line condensed water discharging device 28. The reformed gas with the dew point adjusted in this way is introduced into the reforming section burner 4 b and burned together with the air introduced through the burner air flow meter 19 by the burner air blower 22. The combustion exhaust gas passes through the high temperature side of the reforming water evaporator 11 from the burner combustion space 4c and is used for evaporation of the reforming water, and then is led out to the outside of the reforming device 2 to be discharged from the fuel cell cathode 3b. At the same time, after the heat is recovered by the exhaust heat recovery device 14, it is mixed with the ventilation of the entire fuel cell power generation device 1 by the ventilation fan 15 and discharged outside.

次に、図2のフローチャート及び図3のタイミングチャートを参照して、同実施形態に係る燃料電池発電装置を停止する際の制御部100による動作について説明する。なお、図2,図3の中では、各構成要素をその参照符号のみで簡略的に表すことにより、記載の簡潔化を図っている。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 2 and the timing chart of FIG. 3, the operation by the control unit 100 when stopping the fuel cell power generation device according to the embodiment will be described. In FIG. 2 and FIG. 3, each component is simply expressed only by its reference numerals to simplify the description.

燃料電池発電装置1において発電停止の指示があった場合(ステップS1)、以下の処理(ステップS2)を行う。   When the fuel cell power generation device 1 is instructed to stop power generation (step S1), the following processing (step S2) is performed.

カソード空気ブロア23の運転を停止して、発電を停止する。また、燃料ブロア21を停止し、燃料入口遮断弁30、改質装置入口遮断弁32を閉じ、改質水ポンプ25の運転を停止することで改質装置への原料の供給を停止するとともに、改質水蒸発器水抜き遮断弁39を閉じ、バーナ燃料遮断弁33を閉じて改質部バーナ4bへの燃料の供給を止め、火炎を消火して降温させる。なお、改質部4及び改質装置2全体の温度を下げるため、バーナ空気ブロア22の運転は継続させる。また、PROX空気ブロア24を停止し、PROX空気遮断弁34を閉じて、PROX空気流通を停止させる。また、リサイクルライン遮断弁38を閉じて改質ガスのリサイクルを停止する。また、降温のため脱硫器温度調節部5a、燃料予熱器温度調節部6a、シフト反応器一段目温度調節部7a、シフト反応器二段目温度調節部8a、PROX温度調節部10aを停止する。この上で、燃料電池アノード入口遮断弁35、燃料電池アノード出口遮断弁36、燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37、及びプロセスライン凝縮水排出装置出口遮断弁41を閉じ、改質装置2とプロセスライン凝縮熱交換器9を含む区画を締め切る。この段階では一時的にプロセスライン凝縮熱交換器9の冷媒流通を停止することが望ましい。なぜなら、次の操作で区画内に減圧する機器があると望ましい結果が得られない可能性がある上、プロセスライン凝縮水排出装置40から排水ができない状態だからである。   The operation of the cathode air blower 23 is stopped to stop power generation. Further, the fuel blower 21 is stopped, the fuel inlet shutoff valve 30 and the reformer inlet shutoff valve 32 are closed, and the operation of the reforming water pump 25 is stopped to stop the supply of the raw material to the reformer, The reforming water evaporator drain shutoff valve 39 is closed, the burner fuel shutoff valve 33 is closed, the fuel supply to the reforming section burner 4b is stopped, the flame is extinguished, and the temperature is lowered. Note that the operation of the burner air blower 22 is continued in order to lower the temperature of the reforming unit 4 and the reformer 2 as a whole. Further, the PROX air blower 24 is stopped, the PROX air shutoff valve 34 is closed, and the PROX air flow is stopped. Further, the recycling of the reformed gas is stopped by closing the recycle line shut-off valve 38. Further, the desulfurizer temperature controller 5a, the fuel preheater temperature controller 6a, the shift reactor first stage temperature controller 7a, the shift reactor second stage temperature controller 8a, and the PROX temperature controller 10a are stopped for temperature reduction. Then, the fuel cell anode inlet shut-off valve 35, the fuel cell anode outlet shut-off valve 36, the fuel cell anode bypass line shut-off valve 37, and the process line condensate discharge device outlet shut-off valve 41 are closed, and the reformer 2 and the process line are closed. Close the compartment containing the condensation heat exchanger 9. At this stage, it is desirable to temporarily stop the refrigerant flow in the process line condensation heat exchanger 9. This is because there is a possibility that a desirable result may not be obtained if there is a device that depressurizes the compartment in the next operation, and the process line condensed water discharge device 40 cannot discharge the water.

上記の条件を満たした段階で、改質水蒸発器水抜き遮断弁39を開き、改質水蒸発器11から改質水を排水する(ステップS3)。   At the stage where the above conditions are satisfied, the reforming water evaporator drain shutoff valve 39 is opened to drain the reforming water from the reforming water evaporator 11 (step S3).

改質水蒸発器水抜き遮断弁39以外の遮断弁は全て閉じているため、改質水蒸発器11から排水された分、改質装置2内の気相が増え、改質装置圧力計17の計測値が低下する。この増分をΔPとすると、
ΔP>(停止前の改質装置圧力計17の絶対圧、もしくは設計上の改質装置圧力計17の絶対圧)×{(改質水蒸発器水抜き遮断弁39から改質水蒸発器11入口までの配管容積)}+(改質水蒸発器11内の容積)}÷(改質装置2内の容積)
となったときに改質水蒸発器水抜き遮断弁39を閉じる、もしくは、排水に要する時間を予め計測しておき、改質水蒸発器水抜き遮断弁39を開いてから該時間経過後に閉じる(ステップS4,S5)。
Since all the shut-off valves other than the reforming water evaporator water drain shut-off valve 39 are closed, the amount of gas in the reforming device 2 increases by the amount drained from the reforming water evaporator 11, and the reforming device pressure gauge 17. The measured value decreases. If this increment is ΔP,
ΔP> (absolute pressure of reformer pressure gauge 17 before stoppage or designed absolute pressure of reformer pressure gauge 17) × {(reformed water evaporator drain-off valve 39 to reformed water evaporator 11 Piping volume to the inlet)} + (Volume in the reforming water evaporator 11)} ÷ (Volume in the reformer 2)
The reforming water evaporator drain shut-off valve 39 is closed when it becomes, or the time required for draining is measured in advance, and the reforming water evaporator drain shut-off valve 39 is opened and then closed after the time has elapsed. (Steps S4 and S5).

これにより、気相の改質ガスを無駄に漏出することなく改質水を抜くことができる。また、このように水抜きを行うことにより、この後の締切り運転で改質装置2の内圧が上昇するリスクを低減することができる。   As a result, the reforming water can be removed without wastefully leaking the gas phase reformed gas. Further, by draining in this way, it is possible to reduce the risk that the internal pressure of the reformer 2 will increase in the subsequent shutoff operation.

改質水蒸発器11の水抜きを行い、改質水蒸発器水抜き遮断弁39を閉じた後、改質水ポンプ25を運転し(ステップS5)、改質水蒸発器11の入口までの配管を満たしながら改質水蒸発器11までは入らない程度の一定量の改質水、例えば、改質水蒸発器水抜き遮断弁39から改質水蒸発器11入口までの配管容積分の改質水を供給して再水張りを行い(ステップS6)、改質水ポンプ25を停止させる(ステップS7)。   After draining the reforming water evaporator 11 and closing the reforming water evaporator drain shutoff valve 39, the reforming water pump 25 is operated (step S5), and the reforming water evaporator 11 reaches the inlet. A certain amount of reforming water that does not enter the reforming water evaporator 11 while filling the pipe, for example, a modification of the piping volume from the reforming water evaporator drain shutoff valve 39 to the reforming water evaporator 11 inlet. The quality water is supplied and refilling is performed (step S6), and the reforming water pump 25 is stopped (step S7).

このようにして改質ガスパージの準備が整った段階で、プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29の値が所定値bb以上であるかを確認する(ステップS8)。   In this way, when the preparation for the reformed gas purge is completed, it is confirmed whether the value of the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 is equal to or greater than a predetermined value bb (step S8).

負圧の状態から再開すると水を吸い込むので、プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29の値が所定値bbよりも低い場合は、燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37を開いて、バーナ燃焼空間4cの残熱による気相圧力上昇を一定時間待ち、その後に燃料電池アノードバイパスライン遮断弁37を閉じる(ステップS9)。所定値bb以上になれば、プロセスライン凝縮水排出装置出口遮断弁41を開く(ステップS10)。   Since water is sucked in when the pressure is resumed from the negative pressure state, when the value of the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 is lower than the predetermined value bb, the fuel cell anode bypass line shut-off valve 37 is opened and the burner combustion space 4c is opened. The gas phase pressure rise due to the residual heat is waited for a certain time, and then the fuel cell anode bypass line shutoff valve 37 is closed (step S9). If it becomes more than predetermined value bb, the process line condensed-water discharge apparatus exit cutoff valve 41 will be opened (step S10).

この後、改質触媒層4aの温度及びバーナ燃焼空間4cの温度が所定値以下となるまでは(ステップS11のNo)、以下のように各種の補機類を操作することにより、プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29により測定される圧力が一定の範囲内に収まるように制御する。   Thereafter, until the temperature of the reforming catalyst layer 4a and the temperature of the burner combustion space 4c are equal to or lower than a predetermined value (No in step S11), the process line condensation is performed by operating various auxiliary devices as follows. Control is performed so that the pressure measured by the heat exchanger pressure gauge 29 falls within a certain range.

当該制御の中では、適宜、燃料ブロア21による改質原料の導入やプロセスライン凝縮熱交換器9による冷媒流通などを行うが、改質原料の導入は、改質装置2の圧力を増加させる要因となる一方で、プロセスライン凝縮熱交換器9での凝縮による水蒸気の除去と改質装置2全体の温度低下は、圧力が低下する要因となる。そこで、最も圧力が低下する箇所にプロセスライン凝縮熱交換器圧力計29を設置し、このプロセスライン凝縮熱交換器圧力計29の圧力を監視しながら、以下に示す保圧制御を実施する。   In the control, introduction of the reforming material by the fuel blower 21 and refrigerant circulation by the process line condensing heat exchanger 9 are performed as appropriate. The introduction of the reforming material is a factor that increases the pressure of the reformer 2. On the other hand, the removal of water vapor by condensation in the process line condensation heat exchanger 9 and the temperature reduction of the reformer 2 as a whole cause the pressure to decrease. Therefore, the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 is installed at the place where the pressure is the lowest, and the pressure holding control shown below is performed while monitoring the pressure of the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29.

例えば、プロセスライン凝縮熱交換器圧力計29の圧力が所定値a以上となった場合には(ステップS12のYes)、燃料入口遮断弁30及び改質装置入口遮断弁32を閉じるとともに燃料ブロア21及び改質水ポンプ25の運転を停止することにより、燃料の供給を停止するとともに改質水の供給を停止し(ステップS13)、プロセスライン凝縮熱交換器9の冷媒流通を開始する(ステップS14)。このとき、締切り状態で凝縮を行うため、プロセスライン凝縮熱交換器9は減圧され、改質部4からの流れができる。それでもなお圧力上昇が続き、その圧力が所定値aよりも高い所定値aa以上となった場合には(ステップS15のYes)、プロセスライン凝縮熱交換器9での冷媒流通量を増加させる(ステップS16)。   For example, when the pressure of the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 becomes a predetermined value a or more (Yes in Step S12), the fuel inlet shut-off valve 30 and the reformer inlet shut-off valve 32 are closed and the fuel blower 21 is closed. And by stopping the operation of the reforming water pump 25, the fuel supply is stopped and the reforming water supply is stopped (step S13), and the refrigerant flow in the process line condensing heat exchanger 9 is started (step S14). ). At this time, since the condensation is performed in the cut-off state, the process line condensing heat exchanger 9 is depressurized and the flow from the reforming unit 4 is made. If the pressure continues to increase and the pressure becomes equal to or higher than the predetermined value aa higher than the predetermined value a (Yes in step S15), the refrigerant flow rate in the process line condensation heat exchanger 9 is increased (step S15). S16).

一方、その圧力が所定値c以下となった場合には(ステップS17のYes)、プロセスライン凝縮熱交換器9の冷媒流通を停止する(ステップS18)。それでもなお圧力低下が続き、その圧力が所定値cよりも低い所定値b以下となった場合には(ステップS19のYes)、燃料入口遮断弁30及び改質装置入口遮断弁32を開くとともに燃料ブロア21及び改質水ポンプ25の運転を実施することにより、燃料を供給するとともに改質水を供給する(ステップS20)。改質燃料と改質水との供給比(S/C)は、2.5〜3.5の範囲になるよう選定し、微量もしくは間欠的に供給することが望ましい。それでもなお圧力低下が続き、その圧力が所定値bよりも低い所定値bb以下となった場合には(ステップS21のYes)、燃料ブロア21からの燃料供給量及び改質水ポンプ25からの改質水供給量を増加させる。   On the other hand, when the pressure becomes equal to or lower than the predetermined value c (Yes in Step S17), the refrigerant flow in the process line condensation heat exchanger 9 is stopped (Step S18). If the pressure continues to drop and the pressure falls below the predetermined value b lower than the predetermined value c (Yes in step S19), the fuel inlet shut-off valve 30 and the reformer inlet shut-off valve 32 are opened and the fuel is discharged. By operating the blower 21 and the reforming water pump 25, fuel is supplied and reforming water is supplied (step S20). The supply ratio (S / C) of the reformed fuel and the reformed water is selected to be in the range of 2.5 to 3.5, and it is desirable to supply a small amount or intermittently. If the pressure continues to drop and the pressure falls below the predetermined value bb lower than the predetermined value b (Yes in step S21), the amount of fuel supplied from the fuel blower 21 and the reforming from the reforming water pump 25 are improved. Increase quality water supply.

このような制御を継続している間に、改質触媒層4aの温度及びバーナ燃焼空間4cの温度が所定値以下になり、降温が完了したら(ステップS11のYes)、燃料入口遮断弁30及び改質装置入口遮断弁32を閉じ、燃料ブロア21及び改質水ポンプ25の運転を停止することにより、燃料の供給を停止するとともに改質水の供給を停止する(ステップS23)。なお、ステップS11に示される所定値以下とは、水蒸気がない状態で燃料を改質触媒に供給してもカーボン発生などの不適合が起こらない温度であり、燃料や改質触媒の種別にもよるが、280〜350℃であることが望ましい。   While such control is continued, when the temperature of the reforming catalyst layer 4a and the temperature of the burner combustion space 4c become equal to or lower than predetermined values and the temperature lowering is completed (Yes in step S11), the fuel inlet cutoff valve 30 and By closing the reformer inlet shutoff valve 32 and stopping the operation of the fuel blower 21 and the reforming water pump 25, the fuel supply is stopped and the reforming water supply is stopped (step S23). Note that the value below the predetermined value shown in step S11 is a temperature at which incompatibility such as carbon generation does not occur even if fuel is supplied to the reforming catalyst in the absence of water vapor, and also depends on the type of fuel or reforming catalyst. However, it is desirable that it is 280-350 degreeC.

次に、燃料入口遮断弁30及び改質装置入口遮断弁32を開くとともに、改質水蒸発器水抜き遮断弁39を開き、改質装置2の入口から脱硫器5を経由し改質水蒸発器11に至るまでを燃料でパージさせる(ステップS24)。改質装置2の入口から導入された燃料は、脱硫器5を経由し、脱硫された燃料で改質水蒸発器11がパージされるので、この後に改質装置2を締め切っても、水蒸気発生による圧力上昇の可能性が低減される。また、改質部4から下流側はパージされないので、この区間の水素を含む改質ガスは保持される。また、次回起動時に硫黄を含むガスが改質部4に流入する可能性を防止することができる。   Next, the fuel inlet shutoff valve 30 and the reformer inlet shutoff valve 32 are opened, the reforming water evaporator drain drain shutoff valve 39 is opened, and the reforming water evaporates from the reformer 2 via the desulfurizer 5. The gas up to the vessel 11 is purged with fuel (step S24). The fuel introduced from the inlet of the reformer 2 passes through the desulfurizer 5, and the reformed water evaporator 11 is purged with the desulfurized fuel. The possibility of pressure increase due to is reduced. Further, since the downstream side from the reforming unit 4 is not purged, the reformed gas containing hydrogen in this section is retained. Further, it is possible to prevent the possibility that a gas containing sulfur flows into the reforming unit 4 at the next start-up.

そして、一定時間経過後(ステップS25のYes)、燃料入口遮断弁30及び改質装置入口遮断弁32を閉じるとともに、改質水蒸発器水抜き遮断弁39を閉じる(ステップS26)。この状態で、改質装置圧力計17もしくはプロセスライン凝縮熱交換器圧力計29により測定される圧力を監視し、その圧力が所定値以下となったら改質装置入口遮断弁32を開き、その圧力が所定値以上となったら改質装置入口遮断弁32を閉じ、主に温度低下により圧力が低下する分だけ燃料を供給するような保圧制御を行う(ステップS27)。この場合、燃料供給により改質ガス濃度中の水素濃度が低下することはあっても、改質ガスは燃料によって完全に置換されることはないので、触媒周囲に水素がある雰囲気を保ったまま徐々に水蒸気を除去することができる。   Then, after a predetermined time has elapsed (Yes in step S25), the fuel inlet cutoff valve 30 and the reformer inlet cutoff valve 32 are closed, and the reforming water evaporator drain cutoff valve 39 is closed (step S26). In this state, the pressure measured by the reformer pressure gauge 17 or the process line condensing heat exchanger pressure gauge 29 is monitored. When the pressure falls below a predetermined value, the reformer inlet shut-off valve 32 is opened and the pressure is measured. When the pressure exceeds a predetermined value, the reformer inlet shutoff valve 32 is closed, and pressure holding control is performed so that fuel is supplied mainly for the pressure drop due to the temperature drop (step S27). In this case, even if the hydrogen concentration in the reformed gas concentration is lowered by the fuel supply, the reformed gas is not completely replaced by the fuel, so the atmosphere with hydrogen around the catalyst is maintained. Water vapor can be gradually removed.

第1の実施形態によれば、簡便な構成により、改質装置2の触媒に好適な改質ガスを改質装置2内に保持しながら、停止操作中に水分を除去し、改質装置2の温度低下が完了した時点でも内部が凝縮水で濡れないよう保つことができる。また、停止操作中に圧力が過大となったり、圧力が低下してプロセスライン凝縮水排出装置9から水を吸い込んだりすることがないようにすることができる。また、停止操作中、改質ガスが他のガスに置換されることを防ぐことができ、改質装置4の出口から可燃性ガスが排出される心配がない。   According to the first embodiment, with a simple configuration, moisture is removed during a stop operation while retaining a reformed gas suitable for the catalyst of the reformer 2 in the reformer 2, and the reformer 2 Even when the temperature drop is completed, the inside can be kept from getting wet with condensed water. In addition, it is possible to prevent the pressure from becoming excessive during the stop operation, or the pressure from dropping to suck in water from the process line condensed water discharge device 9. Further, during the stop operation, the reformed gas can be prevented from being replaced with another gas, and there is no fear that the combustible gas is discharged from the outlet of the reformer 4.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.

なお、第2の実施形態においては、図1に示した第1の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   In the second embodiment, parts that are the same as those in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. Below, it demonstrates centering on a different part from 1st Embodiment.

図4は、第2の実施形態に係る燃料電池発電装置の構成の一例を示す構成図である。   FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the fuel cell power generator according to the second embodiment.

図4に示される燃料電池発電装置1では、PROX10はプロセスライン凝縮熱交換器9の下流側ではなく上流側に存在する。また、PROX空気ブロア24により送気されたPROX空気は、PROX空気遮断弁34を通じて、プロセスライン凝縮熱交換器9から導出された改質ガスと混合されるのではなく、シフト反応器8から導出された改質ガスと混合され、PROX(CO選択酸化反応器)10に導入される。この場合、プロセスライン凝縮熱交換器9で露点を低下されたガスは、窒素を含み、これをリサイクルするとなると改質部4でアンモニアが発生するリスクがある。そのため、本実施形態ではリサイクルライン38Aは設けられていない。   In the fuel cell power generator 1 shown in FIG. 4, the PROX 10 exists not on the downstream side of the process line condensation heat exchanger 9 but on the upstream side. Further, the PROX air supplied by the PROX air blower 24 is not mixed with the reformed gas derived from the process line condensation heat exchanger 9 through the PROX air shutoff valve 34 but is derived from the shift reactor 8. The reformed gas is mixed and introduced into a PROX (CO selective oxidation reactor) 10. In this case, the gas whose dew point has been lowered in the process line condensing heat exchanger 9 contains nitrogen, and there is a risk that ammonia will be generated in the reforming unit 4 if it is recycled. Therefore, the recycle line 38A is not provided in this embodiment.

その他の構成や動作は、前述の第1の実施形態の場合と同様となる。   Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment described above.

第2の実施形態によれば、基本的な構成や動作が前述の第1の実施形態と共通しており、前述の第1の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。   According to the second embodiment, the basic configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.

なお、第3の実施形態においては、図1に示した第1の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Note that in the third embodiment, parts that are the same as those in the configuration of the first embodiment illustrated in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. Below, it demonstrates centering on a different part from 1st Embodiment.

図5は、第3の実施形態に係る燃料電池発電装置の構成の一例を示す構成図である。   FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the fuel cell power generator according to the third embodiment.

図5に示される燃料電池発電装置1では、PROX10は設けられないが、プロセスライン凝縮熱交換器9の上流側にはメタネーション反応器26が設けられる。このメタネーション反応器26は、温度調節に用いるメタネーション反応器温度調節部26aを備え、一酸化炭素と水素からメタンを発生させることにより一酸化炭素濃度を低減させる。なお、PROX空気は、改質ガスとの混合には使用されない。メタネーション反応器26はPROX空気なしで動作するため、プロセスライン凝縮熱交換器9で露点を低下されたガスには窒素が含まれず、脱硫器5に供給するガスとしては好適である。そのため、本実施形態ではリサイクルライン38Aが設けられる。   In the fuel cell power generator 1 shown in FIG. 5, the PROX 10 is not provided, but a methanation reactor 26 is provided upstream of the process line condensation heat exchanger 9. The methanation reactor 26 includes a methanation reactor temperature control unit 26a used for temperature control, and reduces the carbon monoxide concentration by generating methane from carbon monoxide and hydrogen. Note that PROX air is not used for mixing with the reformed gas. Since the methanation reactor 26 operates without PROX air, the gas whose dew point has been lowered by the process line condensation heat exchanger 9 does not contain nitrogen, and is suitable as a gas to be supplied to the desulfurizer 5. Therefore, in this embodiment, a recycling line 38A is provided.

その他の構成や動作は、前述の第1の実施形態の場合と同様となる。   Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment described above.

第3の実施形態によれば、基本的な構成や動作が前述の第1の実施形態と共通しており、前述の第1の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。   According to the third embodiment, the basic configuration and operation are the same as those of the first embodiment described above, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…燃料電池発電装置、2…改質装置、3…燃料電池、3a…燃料電池アノード、3b…燃料電池カソード、4…改質部、4a…改質触媒層、4b…改質部バーナ、4c…バーナ燃焼空間、5…脱硫器、5a…脱硫器温度調節部、6…燃料予熱器、6a…燃料予熱器温度調節部、7…シフト反応器一段目、7a…シフト反応器一段目温度調節部、8…シフト反応器二段目、8a…シフト反応器二段目温度調節部、9…プロセスライン凝縮熱交換器、10…PROX、10a…PROX温度調節部、11…改質水蒸発器、12…水蒸発器出口圧力損失要素、13…起動燃料圧力損失要素、14…排熱回収装置、15…換気ファン、16…燃料入口圧力計、17…改質装置圧力計、18…燃料流量計、19…バーナ空気流量計、20…パージ燃料流量計、21…燃料ブロア、22…バーナ空気ブロア、23…カソード空気ブロア、24…PROX空気ブロア、25…改質水ポンプ、26…メタネーション反応器、26a…メタネーション反応器温度調節部、27…アノードオフガスライン凝縮熱交換器、28…アノードオフガスライン凝縮水排出装置、29…プロセスライン凝縮熱交換器圧力計、30…燃料入口遮断弁、32…改質装置入口遮断弁、33…バーナ燃料遮断弁、34…PROX空気遮断弁、35…燃料電池アノード入口遮断弁、36…燃料電池アノード出口遮断弁、37…燃料電池アノードバイパスライン遮断弁、37A…燃料電池アノードバイパスライン、38…リサイクルライン遮断弁、38A…リサイクルライン、39…改質水蒸発器水抜き遮断弁、40…プロセスライン凝縮水排出装置、41…凝縮水排出装置出口遮断弁、100…制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell power generation device, 2 ... Reformer, 3 ... Fuel cell, 3a ... Fuel cell anode, 3b ... Fuel cell cathode, 4 ... Reformer, 4a ... Reformer catalyst layer, 4b ... Reformer burner, 4c ... Burner combustion space, 5 ... Desulfurizer, 5a ... Desulfurizer temperature adjustment unit, 6 ... Fuel preheater, 6a ... Fuel preheater temperature adjustment unit, 7 ... First stage of shift reactor, 7a ... First stage temperature of shift reactor Control part, 8 ... Shift reactor second stage, 8a ... Shift reactor second stage temperature control part, 9 ... Process line condensation heat exchanger, 10 ... PROX, 10a ... PROX temperature control part, 11 ... Reformed water evaporation 12 ... Water evaporator outlet pressure loss element, 13 ... Startup fuel pressure loss element, 14 ... Waste heat recovery device, 15 ... Ventilation fan, 16 ... Fuel inlet pressure gauge, 17 ... Reformer pressure gauge, 18 ... Fuel Flow meter, 19 ... Burner air flow meter, 20 ... Purge fuel 21. Fuel blower, 22 ... Burner air blower, 23 ... Cathode air blower, 24 ... PROX air blower, 25 ... Reformed water pump, 26 ... Methanation reactor, 26a ... Methanation reactor temperature control unit, 27 ... Anode off-gas line condensing heat exchanger, 28 ... Anode off-gas line condensed water discharge device, 29 ... Process line condensing heat exchanger pressure gauge, 30 ... Fuel inlet shut-off valve, 32 ... Reformer inlet shut-off valve, 33 ... Burner Fuel cutoff valve, 34 ... PROX air cutoff valve, 35 ... Fuel cell anode inlet cutoff valve, 36 ... Fuel cell anode outlet cutoff valve, 37 ... Fuel cell anode bypass line cutoff valve, 37A ... Fuel cell anode bypass line, 38 ... Recycle Line shut-off valve, 38A ... Recycle line, 39 ... Reformed water evaporator drain shut-off valve, 40 ... Process Line condensate drain, 41 ... condensate drain outlet shutoff valve, 100 ... control unit.

Claims (5)

改質水から水蒸気を発生させる改質水蒸発器と、燃料に含まれる炭化水素と前記改質水蒸発器により発生される水蒸気とから水素を含む改質ガスを発生させる改質装置と、前記改質装置の入口へ供給される燃料の遮断及びその解除を開閉操作により行う改質装置入口遮断弁と、前記改質装置で発生する改質ガスに含まれる水蒸気を凝縮するプロセスライン凝縮熱交換器と、前記プロセスライン凝縮熱交換器を通過する改質ガスに含まれる水素を消費する燃料電池アノードと、前記燃料電池アノードの入口へ供給される改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う燃料電池アノード入口遮断弁と、前記燃料電池アノードを上流から下流にバイパスする燃料電池アノードバイパスラインと、前記燃料電池アノードバイパスラインを通る改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う燃料電池アノードバイパスライン遮断弁と、前記改質水蒸発器の改質水上流の分岐からの改質水の排出及びその解除を開閉操作により行う改質水蒸発器水抜き遮断弁とを備えた燃料電池発電装置であって、
前記プロセスライン凝縮熱交換器近傍の改質ガスの圧力を測定するプロセスライン凝縮熱交換器圧力計と、
前記燃料電池発電装置を停止する際に、少なくとも前記燃料電池アノード入口遮断弁と前記燃料電池アノードバイパスライン遮断弁とを閉じた状態で前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を開いて前記改質水蒸発器から改質水を排出し、前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を閉じた後、一定量の改質水を前記改質装置に供給し、少なくとも前記改質装置入口遮断弁、前記燃料電池アノード入口遮断弁、もしくは前記燃料電池アノードバイパスライン遮断弁を操作することにより前記プロセスライン凝縮熱交換器圧力計により測定される圧力の値が一定の範囲内に収まるように制御する制御手段とを更に備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。
A reforming water evaporator that generates steam from the reforming water, a reforming device that generates reformed gas containing hydrogen from hydrocarbons contained in fuel and steam generated by the reforming water evaporator, and A reformer inlet shut-off valve that shuts off and releases the fuel supplied to the reformer inlet by opening and closing operation, and a process line condensation heat exchange that condenses water vapor contained in the reformed gas generated in the reformer A fuel cell anode that consumes hydrogen contained in the reformed gas passing through the process line condensing heat exchanger, and shutting off and releasing the reformed gas supplied to the inlet of the fuel cell anode by opening and closing operations A fuel cell anode inlet shut-off valve to perform, a fuel cell anode bypass line for bypassing the fuel cell anode from upstream to downstream, and reforming through the fuel cell anode bypass line A fuel cell anode bypass line shut-off valve that shuts off and releases the reformed water by opening and closing operation, and reforming that discharges and releases the reformed water from the branch of the reforming water upstream of the reforming water evaporator and releases it by opening and closing operation A fuel cell power generator comprising a water evaporator drain shutoff valve,
A process line condensing heat exchanger pressure gauge for measuring the pressure of the reformed gas in the vicinity of the process line condensing heat exchanger;
When stopping the fuel cell power generation device, the reforming water evaporator drain shutoff valve is opened with at least the fuel cell anode inlet shutoff valve and the fuel cell anode bypass line shutoff valve closed. After discharging the reforming water from the water evaporator and closing the reforming water evaporator drain shut-off valve, supply a certain amount of reforming water to the reforming device, at least the reforming device inlet shut-off valve, Control for controlling the fuel cell anode inlet shut-off valve or the fuel cell anode bypass line shut-off valve so that the pressure value measured by the process line condensing heat exchanger pressure gauge falls within a certain range. And a fuel cell power generator.
請求項1に記載の燃料電池発電装置において、前記制御手段は、前記一定量の改質水を前記改質装置に供給した後、前記プロセスライン凝縮熱交換器圧力計により測定される圧力を監視し、その圧力がある値以上となった場合には前記改質装置入口遮断弁を閉じて燃料の供給を停止するとともに改質水の供給を停止する、もしくは前記プロセスライン凝縮熱交換器の冷媒流通を開始する、もしくは前記プロセスライン凝縮熱交換器の冷媒流通量を増加させる制御を行い、一方、その圧力がある値以下となった場合には前記プロセスライン凝縮熱交換器の冷媒流通を停止する、もしくは前記改質装置入口遮断弁を開いて燃料を供給するとともに改質水を供給する、もしくは燃料及び改質水の供給量を増加させる制御を行うことを特徴とする燃料電池発電装置。   2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the control unit monitors the pressure measured by the process line condensing heat exchanger pressure gauge after supplying the fixed amount of reformed water to the reformer. 3. If the pressure exceeds a certain value, the reformer inlet shutoff valve is closed to stop the supply of fuel and the supply of reforming water, or the refrigerant of the process line condensation heat exchanger Starts distribution or controls to increase the refrigerant flow rate of the process line condensation heat exchanger, while if the pressure falls below a certain value, stops the refrigerant flow of the process line condensation heat exchanger Or a fuel that supplies fuel and supplies reformed water or increases the amount of fuel and reformed water supplied by opening the reformer inlet shut-off valve. Pond power generation equipment. 請求項1に記載の燃料電池発電装置において、前記制御手段は、前記一定量の改質水を前記改質装置に供給した後、前記プロセスライン凝縮熱交換器圧力計により測定される圧力を監視し、その圧力が第1の値以上となった場合には前記改質装置入口遮断弁を閉じて燃料の供給を停止するとともに改質水の供給を停止し、前記プロセスライン凝縮熱交換器の冷媒流通を開始し、その圧力が前記第1の値よりも高い第2の値以上となった場合には前記プロセスライン凝縮熱交換器の冷媒流通量を増加させ、一方、その圧力が第3の値以下となった場合には前記プロセスライン凝縮熱交換器の冷媒流通を停止し、その圧力が前記第3の値よりも低い第4の値以下となった場合には前記改質装置入口遮断弁を開いて燃料を供給するとともに改質水を供給し、その圧力が前記第4の値よりも低い第5の値以下となった場合には燃料及び改質水の供給量を増加させる制御を行うことを特徴とする燃料電池発電装置。   2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the control unit monitors the pressure measured by the process line condensing heat exchanger pressure gauge after supplying the fixed amount of reformed water to the reformer. 3. If the pressure exceeds the first value, the reformer inlet shut-off valve is closed to stop the fuel supply and the reforming water supply to stop the process line condensation heat exchanger. When the refrigerant flow is started and the pressure becomes a second value higher than the first value, the refrigerant flow rate of the process line condensation heat exchanger is increased, while the pressure is the third value The refrigerant flow in the process line condensing heat exchanger is stopped when the pressure is equal to or lower than the value of the reformer, and when the pressure is lower than the fourth value lower than the third value, the reformer inlet Open the shut-off valve to supply fuel and supply reformed water Feeding, and the fuel cell power plant and performing control for increasing the supply amount of the fuel and the reforming water if the pressure becomes equal to or lower than the fourth fifth value lower than the value. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の燃料電池発電装置において、前記制御手段は、前記改質装置の改質部の温度が所定値以下となった場合には、少なくとも前記改質装置入口遮断弁を開くとともに前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を開いて前記改質水蒸発器から改質水を排出し、前記改質装置入口遮断弁及び前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を閉じた後、少なくとも前記燃料電池アノード入口遮断弁と前記燃料電池アノードバイパスライン遮断弁とを閉じた状態で前記改質装置へ供給される燃料の圧力もしくは前記プロセスライン凝縮熱交換器圧力計により測定される圧力を監視し、その圧力が所定値以下となった場合には前記改質装置入口遮断弁を開き、その圧力が所定値以上となった場合には前記改質装置入口遮断弁を閉じる制御を行うことを特徴とする燃料電池発電装置の停止方法。   4. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein when the temperature of the reforming section of the reformer becomes equal to or lower than a predetermined value, the control means at least the reformer Open the inlet shutoff valve and open the reformer water evaporator drain shutoff valve to discharge the reformed water from the reformer water evaporator, and shut off the reformer inlet shutoff valve and the reformer water evaporator drainer After closing the valve, at least the fuel cell anode inlet shutoff valve and the fuel cell anode bypass line shutoff valve are closed, and the pressure of fuel supplied to the reformer or the process line condensing heat exchanger pressure gauge When the pressure falls below a predetermined value, the reformer inlet shut-off valve is opened, and when the pressure rises above a predetermined value, the reformer inlet shut-off valve opens. Control to close The method of stopping the fuel cell power generation system according to claim and. 改質水から水蒸気を発生させる改質水蒸発器と、燃料に含まれる炭化水素と前記改質水蒸発器により発生される水蒸気とから水素を含む改質ガスを発生させる改質装置と、前記改質装置の入口へ供給される燃料の遮断及びその解除を開閉操作により行う改質装置入口遮断弁と、前記改質装置で発生する改質ガスに含まれる水蒸気を凝縮するプロセスライン凝縮熱交換器と、前記プロセスライン凝縮熱交換器を通過する改質ガスに含まれる水素を消費する燃料電池アノードと、前記燃料電池アノードの入口へ供給される改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う燃料電池アノード入口遮断弁と、前記燃料電池アノードを上流から下流にバイパスする燃料電池アノードバイパスラインと、前記燃料電池アノードバイパスラインを通る改質ガスの遮断及びその解除を開閉操作により行う燃料電池アノードバイパスライン遮断弁と、前記改質水蒸発器の改質水上流の分岐からの改質水の排出及びその解除を開閉操作により行う改質水蒸発器水抜き遮断弁とを備えた燃料電池発電装置の停止方法であって、
制御手段により、前記燃料電池発電装置を停止する際に、少なくとも前記燃料電池アノード入口遮断弁と前記燃料電池アノードバイパスライン遮断弁とを閉じた状態で前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を開いて前記改質水蒸発器から改質水を排出し、前記改質水蒸発器水抜き遮断弁を閉じた後、一定量の改質水を前記改質装置に供給し、少なくとも前記改質装置入口遮断弁、前記燃料電池アノード入口遮断弁、もしくは前記燃料電池アノードバイパスライン遮断弁を操作することにより前記プロセスライン凝縮熱交換器近傍の改質ガスの圧力の値が一定の範囲内に収まるように制御することを特徴とする燃料電池発電装置の停止方法。
A reforming water evaporator that generates steam from the reforming water, a reforming device that generates reformed gas containing hydrogen from hydrocarbons contained in fuel and steam generated by the reforming water evaporator, and A reformer inlet shut-off valve that shuts off and releases the fuel supplied to the reformer inlet by opening and closing operation, and a process line condensation heat exchange that condenses water vapor contained in the reformed gas generated in the reformer A fuel cell anode that consumes hydrogen contained in the reformed gas passing through the process line condensing heat exchanger, and shutting off and releasing the reformed gas supplied to the inlet of the fuel cell anode by opening and closing operations A fuel cell anode inlet shut-off valve to perform, a fuel cell anode bypass line for bypassing the fuel cell anode from upstream to downstream, and reforming through the fuel cell anode bypass line A fuel cell anode bypass line shut-off valve that shuts off and releases the reformed water by opening and closing operation, and reforming that discharges and releases the reformed water from the branch of the reforming water upstream of the reforming water evaporator and releases it by opening and closing operation A method for stopping a fuel cell power generation device comprising a water evaporator drain shutoff valve,
When the fuel cell power generation device is stopped by the control means, the reforming water evaporator drainage cutoff valve is opened with at least the fuel cell anode inlet cutoff valve and the fuel cell anode bypass line cutoff valve closed. Discharging the reforming water from the reforming water evaporator and closing the reforming water evaporator water drain shutoff valve, and then supplying a certain amount of reforming water to the reforming device, at least the reforming device By operating the inlet shutoff valve, the fuel cell anode inlet shutoff valve, or the fuel cell anode bypass line shutoff valve, the pressure value of the reformed gas in the vicinity of the process line condensing heat exchanger is kept within a certain range. A method for stopping the fuel cell power generation apparatus, characterized by:
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