JP2014107186A - Solid oxide fuel cell system - Google Patents
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Abstract
【課題】脱硫器の過昇温を防止することができる固体酸化物形燃料電池システムを提供する。
【解決手段】
固体酸化物形燃料電池システムは、燃料と空気とを利用して発電反応により発電する固体酸化物形燃料電池6と、未利用の燃料と空気とを燃焼する燃焼部23と、原料に含まれる硫黄成分を水添脱硫により除去する脱硫器3と、未利用の燃料の燃焼により生じた排ガスを流通させるともに、経路中に脱硫器3を有する排ガス経路20と、脱硫器3により脱硫された原料から燃料となる改質ガスを生成する改質器4と、改質器4に供給する改質水を気化させる蒸発器9と、内壁に断熱部22が設けられ、少なくとも固体酸化物形燃料電池6、燃焼部23、脱硫器3、排ガス経路20、改質器4、および蒸発器9を収容する筐体部7を備え、排ガス経路20が断熱部22内に配置されており、脱硫器3が配置されている排ガス経路部分20aと蒸発器9とが断熱部22を介して対向する位置に配置されている。
【選択図】図1A solid oxide fuel cell system capable of preventing an excessive temperature rise in a desulfurizer is provided.
[Solution]
The solid oxide fuel cell system includes a solid oxide fuel cell 6 that generates power by a power generation reaction using fuel and air, a combustion unit 23 that burns unused fuel and air, and a raw material. A desulfurizer 3 for removing sulfur components by hydrodesulfurization, an exhaust gas generated by combustion of unused fuel, and an exhaust gas path 20 having the desulfurizer 3 in the path, and a raw material desulfurized by the desulfurizer 3 The reformer 4 for generating reformed gas to be fuel from the fuel, the evaporator 9 for vaporizing the reformed water supplied to the reformer 4, and the heat insulating portion 22 on the inner wall are provided, and at least a solid oxide fuel cell 6, a combustion section 23, a desulfurizer 3, an exhaust gas path 20, a reformer 4, and a casing 7 that accommodates the evaporator 9. The exhaust gas path 20 is disposed in the heat insulating section 22. And the exhaust gas path portion 20a Vessel 9 and are arranged to face through a heat insulating portion 22.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、炭化水素を含む原料ガス(原燃料ガス、原料)から硫黄成分を除去する脱硫器を備えた固体酸化物形燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a solid oxide fuel cell system including a desulfurizer that removes a sulfur component from a raw material gas (raw fuel gas, raw material) containing hydrocarbons.
原料ガスとして炭化水素を用いる固体酸化物形燃料電池システムでは、この原料ガスを改質するために、例えば水蒸気を用いた水蒸気改質が利用されている。この水蒸気改質を促進するために水蒸気改質触媒が用いられているが、原料ガス中には付臭剤として例えば硫黄化合物が含まれており、これらによってこの水蒸気改質触媒が劣化させられるおそれがある。そこで、水蒸気改質触媒の劣化を防止するために、原料ガス中に含まれる硫黄化合物を低減させる脱硫装置(脱硫器)が利用されている。 In a solid oxide fuel cell system using hydrocarbons as a raw material gas, for example, steam reforming using steam is used to reform the raw material gas. A steam reforming catalyst is used to promote this steam reforming, but the raw material gas contains, for example, a sulfur compound as an odorant, which may deteriorate the steam reforming catalyst. There is. Therefore, in order to prevent the steam reforming catalyst from deteriorating, a desulfurization apparatus (desulfurizer) that reduces sulfur compounds contained in the raw material gas is used.
このような脱硫器としては、例えば、硫黄化合物を触媒(Ni−Mo系、Co−Mo系)上で水素と反応させて硫化水素に変換し、この硫化水素を酸化亜鉛に取り込んで除去する、いわゆる水添脱硫法により脱硫を行なう水添脱硫装置が挙げられる。 As such a desulfurizer, for example, a sulfur compound is reacted with hydrogen on a catalyst (Ni-Mo system, Co-Mo system) to convert it into hydrogen sulfide, and the hydrogen sulfide is taken into zinc oxide and removed. Examples thereof include a hydrodesulfurization apparatus that performs desulfurization by a so-called hydrodesulfurization method.
水添脱硫装置は、水添脱硫法により脱硫を行なう際に水素を必要とするが、原料ガス中には通常、水素が含まれていない。そこで、水素を水添脱硫装置に供給する構成を有した固体酸化物形燃料電池システムが提案されている(例えば、特許文献1、2)。 The hydrodesulfurization apparatus requires hydrogen when performing desulfurization by the hydrodesulfurization method, but the source gas usually does not contain hydrogen. Therefore, a solid oxide fuel cell system having a configuration for supplying hydrogen to a hydrodesulfurization apparatus has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).
より具体的には、特許文献1では、図4に示すように、改質器110を流通した改質ガスの一部が、リサイクルガス供給経路113を通じて、昇圧手段111の上流側に戻されるように構成された固体酸化物形燃料電池システムが開示されている。そして、戻された改質ガスは、昇圧手段111により昇圧され脱硫器102供給されるように構成されている。 More specifically, in Patent Document 1, as shown in FIG. 4, a part of the reformed gas flowing through the reformer 110 is returned to the upstream side of the booster 111 through the recycle gas supply path 113. A solid oxide fuel cell system configured as described above is disclosed. The returned reformed gas is boosted by the booster 111 and supplied to the desulfurizer 102.
また、特許文献2では、図5に示すように、以下に示す構成を有する固体酸化物形燃料電池システムが提案されている。すなわち、特許文献2の固体酸化物形燃料電池システムでは、混合器220で混合された水と脱硫後の原燃料ガスとを、蒸発器226に供給する。そして、蒸発器226から改質器206に供給される、水蒸気を含む脱硫後の原燃料ガスの一部が分岐戻し流路242を介して燃料ガス供給経路216に戻される構成が開示されている。なお、分岐戻し流路242の二重管244内には炭化水素改質触媒が設けられており、これによって炭化水素を改質して得た水素含有ガスを、昇圧器217の上流側に戻すことができる。そして、戻された水素含有ガスを昇圧器217で昇圧させ、脱硫器204に供給する。 Moreover, in patent document 2, as shown in FIG. 5, the solid oxide fuel cell system which has the structure shown below is proposed. That is, in the solid oxide fuel cell system of Patent Document 2, the water mixed by the mixer 220 and the raw fuel gas after desulfurization are supplied to the evaporator 226. And the structure by which a part of raw fuel gas after desulfurization containing water vapor | steam supplied from the evaporator 226 to the reformer 206 is returned to the fuel gas supply path 216 via the branch return flow path 242 is disclosed. . In addition, a hydrocarbon reforming catalyst is provided in the double pipe 244 of the branch return flow path 242, and thereby the hydrogen-containing gas obtained by reforming the hydrocarbon is returned to the upstream side of the booster 217. be able to. The returned hydrogen-containing gas is boosted by the booster 217 and supplied to the desulfurizer 204.
しかしながら、特許文献1、2に開示されている固体酸化物形燃料電池システムでは、脱硫器の過昇温を適切に防止することができないという問題がある。 However, the solid oxide fuel cell systems disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a problem that it is not possible to appropriately prevent an excessive temperature rise in the desulfurizer.
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、脱硫器の過昇温を防止することができる固体酸化物形燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell system capable of preventing an excessive temperature rise in a desulfurizer.
本発明に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した課題を解決するために、供給された燃料と空気とを利用して発電反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池で未利用の燃料と空気とを燃焼する燃焼部と、供給された原料に含まれる硫黄成分を水添脱硫により除去する脱硫器と、前記燃焼部による未利用の燃料の燃焼により生じた排ガスを流通させるともに、経路中に前記脱硫器を有する排ガス経路と、前記脱硫器により硫黄成分が除去された原料から前記燃料となる改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給する改質水を気化させるための第1蒸発器と、内壁に断熱部が設けられているとともに、少なくとも前記固体酸化物形燃料電池、前記燃焼部、前記脱硫器、前記排ガス経路、前記改質器、および前記第1蒸発器を収容する筐体部と、を備え、前記排ガス経路が前記断熱部内に配置されており、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分と前記第1蒸発器とが前記断熱部を介して対向する位置に配置されている。 In order to solve the above-described problems, a solid oxide fuel cell system according to the present invention includes a solid oxide fuel cell that generates power by a power generation reaction using supplied fuel and air, and the solid oxide. A combustion unit that burns unused fuel and air in a fuel cell, a desulfurizer that removes sulfur components contained in the supplied raw material by hydrodesulfurization, and combustion of unused fuel by the combustion unit An exhaust gas path having the desulfurizer in the path, a reformer for generating a reformed gas as the fuel from the raw material from which sulfur components have been removed by the desulfurizer, and the reformer A first evaporator for vaporizing the reforming water to be supplied to the inside, and a heat insulating part is provided on the inner wall, and at least the solid oxide fuel cell, the combustion part, the desulfurizer, the exhaust gas path, Reformer, And a housing portion that houses the first evaporator, wherein the exhaust gas path is disposed in the heat insulating portion, and the exhaust gas path portion in which the desulfurizer is disposed and the first evaporator are It arrange | positions in the position which opposes via a heat insulation part.
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した課題を解決するために、供給された燃料と空気とを利用して発電反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池で未利用の燃料と空気とを燃焼する燃焼部と、供給された原料に含まれる硫黄成分を水添脱硫により除去する脱硫器と、前記燃焼部による未利用の燃料の燃焼により生じた排ガスを流通させるともに、経路中に前記脱硫器を有する排ガス経路と、前記脱硫器により硫黄成分が除去された原料から前記燃料となる改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給する改質水を加熱するための加熱器と、前記加熱器によって加熱された改質水を気化させるための蒸発器と、内壁に断熱部が設けられているとともに、少なくとも前記固体酸化物形燃料電池、前記燃焼部、前記脱硫器、前記排ガス経路、前記改質器、前記加熱器、および前記蒸発器を収容する筐体部と、を備え、前記排ガス経路が前記断熱部内に配置されており、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分と前記加熱器とが前記断熱部を介して対向する位置に配置されている。 The solid oxide fuel cell system according to the present invention includes a solid oxide fuel cell that generates power by a power generation reaction using supplied fuel and air, and the solid Combustion unit that burns unused fuel and air in an oxide fuel cell, a desulfurizer that removes sulfur components contained in the supplied raw material by hydrodesulfurization, and combustion of unused fuel by the combustion unit An exhaust gas path having the desulfurizer in the path, a reformer for generating a reformed gas as the fuel from the raw material from which sulfur components have been removed by the desulfurizer, and the modified A heater for heating the reforming water supplied to the mass device, an evaporator for vaporizing the reforming water heated by the heater, a heat insulating part is provided on the inner wall, and at least the solid Oxide form A fuel cell, the combustion section, the desulfurizer, the exhaust gas path, the reformer, the heater, and a housing that houses the evaporator, and the exhaust gas path is disposed in the heat insulating section. In addition, the exhaust gas path portion where the desulfurizer is disposed and the heater are disposed at positions facing each other through the heat insulating portion.
本発明に係る固体酸化物形燃料電池システムは、以上に説明したように構成され、脱硫器の過昇温を適切に防止することができるという効果を奏する。 The solid oxide fuel cell system according to the present invention is configured as described above, and has an effect that it is possible to appropriately prevent an excessive temperature rise in the desulfurizer.
(本発明の一形態を得るに至った経緯)
本発明者は「背景技術」にて記載した従来の固体酸化物形燃料電池システムに関して鋭意研究したところ、従来の固体酸化物形燃料電池システムでは、例えば、燃焼部等に異常が発生し、固体酸化物形燃料電池システムにおいて筐体に囲まれた内部の温度が必要以上に高温になったとき脱硫器における過昇温を適切に防ぐことができないという問題点が生じる可能性があることを見出した。そして、本発明者はこの問題点に関し、検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
(Background to obtaining one embodiment of the present invention)
As a result of intensive research on the conventional solid oxide fuel cell system described in “Background Art”, the present inventor has found that, for example, an abnormality occurs in a combustion part and the like, In the oxide fuel cell system, it has been found that there is a possibility that an excessive temperature rise in the desulfurizer cannot be prevented appropriately when the temperature inside the casing becomes higher than necessary. It was. And as a result of repeated investigations on this problem, the present inventor has obtained the following knowledge.
すなわち、特許文献1、2に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、断熱層内であって、内部筐体の外部に脱硫器が配置され、内部筐体内にある燃焼部の燃焼熱が伝播することでこの脱硫器が加熱される構成であった。このため、内部筐体内の温度が所望の温度よりも高くなってしまった場合は、脱硫器を加熱する温度も比例して高くなり、脱硫器は過昇温となってしまうという問題がある。 That is, in the solid oxide fuel cell systems according to Patent Documents 1 and 2, the desulfurizer is disposed outside the inner casing in the heat insulating layer, and the combustion heat of the combustion section in the inner casing is propagated. Thus, the desulfurizer was heated. For this reason, when the temperature in an internal housing | casing becomes higher than desired temperature, the temperature which heats a desulfurizer also becomes proportionally high, and there exists a problem that a desulfurizer will be overheated.
これらの知見に基づいて、本発明者らは、蒸発器の配置を工夫することで、脱硫器における過昇温を適切に防止することができることを見出し、本発明に至った。そして、本発明では以下に示す態様を提供する。 Based on these findings, the present inventors have found that an excessive temperature rise in the desulfurizer can be appropriately prevented by devising the arrangement of the evaporator, and have reached the present invention. And in this invention, the aspect shown below is provided.
本発明の第1の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、供給された燃料と空気とを利用して発電反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池で未利用の燃料と空気とを燃焼する燃焼部と、供給された原料に含まれる硫黄成分を水添脱硫により除去する脱硫器と、前記燃焼部による未利用の燃料の燃焼により生じた排ガスを流通させるともに、経路中に前記脱硫器を有する排ガス経路と、前記脱硫器により硫黄成分が除去された原料から前記燃料となる改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給する改質水を気化させるための第1蒸発器と、内壁に断熱部が設けられているとともに、少なくとも前記固体酸化物形燃料電池、前記燃焼部、前記脱硫器、前記排ガス経路、前記改質器、および前記第1蒸発器を収容する筐体部と、を備え、前記排ガス経路が前記断熱部内に配置されており、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分と前記第1蒸発器とが前記断熱部を介して対向する位置に配置されている。 A solid oxide fuel cell system according to a first aspect of the present invention includes a solid oxide fuel cell that generates electric power by a power generation reaction using supplied fuel and air, and the solid oxide fuel cell. A combustion section that burns unused fuel and air, a desulfurizer that removes sulfur components contained in the supplied raw material by hydrodesulfurization, and an exhaust gas generated by the combustion of unused fuel by the combustion section In addition, an exhaust gas path having the desulfurizer in the path, a reformer that generates a reformed gas as the fuel from a raw material from which sulfur components have been removed by the desulfurizer, and a reformer that supplies the reformer A first evaporator for vaporizing the quality water, a heat insulating part is provided on the inner wall, and at least the solid oxide fuel cell, the combustion part, the desulfurizer, the exhaust gas path, the reformer, And the first evaporation And the exhaust gas path is disposed in the heat insulating part, and the exhaust gas path part in which the desulfurizer is disposed and the first evaporator are opposed to each other through the heat insulating part. It is arranged at the position to do.
上記した構成によると、燃焼部および排ガス経路を備えているため、燃焼部において生成した排ガスを、この排ガス経路内に流通させることができる。また、この排ガス経路中には、脱硫器が設けられているため、排ガス経路を流通する排ガスが保有する熱によりこの脱硫器を加熱することができる。特に、この排ガス経路は、断熱部内に設けられているため、排ガスが保有する熱が放熱により失われるのを低減させることができる。 According to the above configuration, since the combustion section and the exhaust gas path are provided, the exhaust gas generated in the combustion section can be circulated in the exhaust gas path. Further, since the desulfurizer is provided in the exhaust gas path, the desulfurizer can be heated by the heat held by the exhaust gas flowing through the exhaust gas path. In particular, since the exhaust gas path is provided in the heat insulating portion, it is possible to reduce the loss of heat retained by the exhaust gas due to heat dissipation.
また、脱硫器が配置されている排ガス経路部分と第1蒸発器とが断熱部を介して対向する位置に配置されている。このため、筐体部内に設けられた燃焼部等からの高温の輻射熱などが、筐体内部から断熱部を介して脱硫器に伝播することを、第1蒸発器により防ぐことができる。 Moreover, the exhaust gas path part in which the desulfurizer is arrange | positioned and the 1st evaporator are arrange | positioned in the position which opposes via a heat insulation part. For this reason, it is possible to prevent the first evaporator from transmitting high-temperature radiant heat or the like from the combustion section or the like provided in the casing section from the inside of the casing to the desulfurizer through the heat insulating section.
特に蒸発器は、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、単位体積あたりで最も熱量を消費する部材である。このため、脱硫器が配置されている排ガス経路部分と断熱部を介して対向する位置に第1蒸発器を配置することで、脱硫器への熱の伝播を効果的に遮断することができる。よって、脱硫器の過昇温を適切に防止することができるという効果を奏する。 In particular, an evaporator is a member that consumes the most heat per unit volume in a solid oxide fuel cell system. For this reason, the propagation of heat to the desulfurizer can be effectively blocked by disposing the first evaporator at a position facing the exhaust gas passage portion where the desulfurizer is disposed via the heat insulating portion. Therefore, the effect that the excessive temperature rise of a desulfurizer can be prevented appropriately is produced.
また、本発明の第2の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、上記した第1の態様において、前記筐体部内に設けられ、前記第1蒸発器で気化しなかった改質水を気化させるための第2蒸発器をさらに備えるように構成されていてもよい。 Further, in the solid oxide fuel cell system according to the second aspect of the present invention, in the first aspect described above, the reformed water that is provided in the casing and has not been vaporized by the first evaporator. You may be comprised so that the 2nd evaporator for making it vaporize may be further provided.
また、本発明の第3の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第1または第2の態様において、前記第1蒸発器が前記断熱部と接する面積は、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分が前記断熱部と接する面積以上となるように構成されていてもよい。 The solid oxide fuel cell system according to the third aspect of the present invention is the solid oxide fuel cell system according to the first or second aspect described above, wherein the area where the first evaporator is in contact with the heat insulating portion is disposed by the desulfurizer. The exhaust gas path portion that is provided may be configured to have an area larger than the area in contact with the heat insulating portion.
上記した構成によると、前記第1蒸発器が前記断熱部と接する面積が、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分が断熱部と接する面積以上となる。このため、第1蒸発器によって、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分に熱が伝播することを防ぐことができる。 According to the configuration described above, the area where the first evaporator is in contact with the heat insulating portion is equal to or larger than the area where the exhaust gas passage portion where the desulfurizer is disposed is in contact with the heat insulating portion. For this reason, it is possible to prevent heat from being propagated to the exhaust gas passage portion where the desulfurizer is disposed by the first evaporator.
また、本発明の第4の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、供給された燃料と空気とを利用して発電反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池で未利用の燃料と空気とを燃焼する燃焼部と、供給された原料に含まれる硫黄成分を水添脱硫により除去する脱硫器と、前記燃焼部による未利用の燃料の燃焼により生じた排ガスを流通させるともに、経路中に前記脱硫器を有する排ガス経路と、前記脱硫器により硫黄成分が除去された原料から前記燃料となる改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給する改質水を加熱するための加熱器と、前記加熱器によって加熱された改質水を気化させるための蒸発器と、内壁に断熱部が設けられているとともに、少なくとも前記固体酸化物形燃料電池、前記燃焼部、前記脱硫器、前記排ガス経路、前記改質器、前記加熱器、および前記蒸発器を収容する筐体部と、を備え、前記排ガス経路が前記断熱部内に配置されており、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分と前記加熱器とが前記断熱部を介して対向する位置に配置されている。 In the solid oxide fuel cell system according to the fourth aspect of the present invention, a solid oxide fuel cell that generates electric power by a power generation reaction using supplied fuel and air, and the solid oxide fuel Combustion section for burning unused fuel and air in the battery, desulfurizer for removing sulfur components contained in the supplied raw material by hydrodesulfurization, and exhaust gas generated by combustion of unused fuel by the combustion section An exhaust gas path having the desulfurizer in the path, a reformer for generating a reformed gas as the fuel from a raw material from which sulfur components have been removed by the desulfurizer, and a supply to the reformer A heater for heating the reformed water to be heated, an evaporator for vaporizing the reformed water heated by the heater, a heat insulating part is provided on the inner wall, and at least the solid oxide fuel Battery, the fuel A housing part that accommodates a part, the desulfurizer, the exhaust gas path, the reformer, the heater, and the evaporator, and the exhaust gas path is disposed in the heat insulating part, and the desulfurizer Is disposed at a position where the exhaust gas passage portion and the heater face each other with the heat insulating portion interposed therebetween.
上記した構成によると、燃焼部および排ガス経路を備えているため、燃焼部において生成した排ガスを、この排ガス経路内に流通させることができる。また、この排ガス経路中には、脱硫器が設けられているため、排ガス経路を流通する排ガスが保有する熱によりこの脱硫器を加熱することができる。特に、この排ガス経路は、断熱部内に設けられているため、排ガスが保有する熱が放熱により失われるのを低減させることができる。 According to the above configuration, since the combustion section and the exhaust gas path are provided, the exhaust gas generated in the combustion section can be circulated in the exhaust gas path. Further, since the desulfurizer is provided in the exhaust gas path, the desulfurizer can be heated by the heat held by the exhaust gas flowing through the exhaust gas path. In particular, since the exhaust gas path is provided in the heat insulating portion, it is possible to reduce the loss of heat retained by the exhaust gas due to heat dissipation.
また、脱硫器が配置されている排ガス経路部分と加熱器とが断熱部を介して対向する位置に配置されている。このため、筐体部内に設けられた燃焼部等からの高温の輻射熱などが、筐体内部から断熱部を介して脱硫器に伝播することを、加熱器により防ぐことができる。 Further, the exhaust gas passage portion where the desulfurizer is disposed and the heater are disposed at positions facing each other through the heat insulating portion. For this reason, it can prevent with a heater that high temperature radiant heat from the combustion part etc. which were provided in the housing | casing part propagate to a desulfurizer via the heat insulation part from the inside of a housing | casing.
また、加熱器により加熱された改質水を蒸発器により気化させる構成である。このため、加熱器により回収した熱も改質水を気化させるための熱として寄与させることができ、熱ロスのない効率の高いシステムを実現することができる。 In addition, the reformed water heated by the heater is vaporized by the evaporator. For this reason, the heat recovered by the heater can also be contributed as the heat for vaporizing the reforming water, and a highly efficient system without heat loss can be realized.
また、本発明の第5の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第4の態様において、前記加熱器が前記断熱部と接する面積は、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分が前記断熱部と接する面積以上となるように構成されていてもよい。 Further, in the solid oxide fuel cell system according to the fifth aspect of the present invention, in the above-described fourth aspect, the area where the heater is in contact with the heat insulating portion is an exhaust gas path in which the desulfurizer is disposed. You may be comprised so that a part may become more than the area which contact | connects the said heat insulation part.
上記した構成によると、前記加熱器が前記断熱部と接する面積が、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分が断熱部と接する面積以上となる。このため、この加熱器によって、前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分に熱が伝播することを防ぐことができる。 According to the configuration described above, the area where the heater is in contact with the heat insulating portion is equal to or larger than the area where the exhaust gas passage portion where the desulfurizer is disposed is in contact with the heat insulating portion. For this reason, this heater can prevent heat from propagating to the exhaust gas passage portion where the desulfurizer is disposed.
また、本発明の第6の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第1の態様から第5の態様のいずれか1つの態様において、前記改質器で改質された改質ガスの一部を原料供給経路へと戻すリサイクル経路を更に備えるように構成されていてもよい。 The solid oxide fuel cell system according to the sixth aspect of the present invention is the reformed material reformed by the reformer in any one of the first to fifth aspects. A recycle path for returning a part of the gas to the raw material supply path may be further provided.
上記した構成によるとリサイクル経路を更に備えるため、改質ガスの一部を原料供給経路へ戻し、脱硫器へと供給される原料ガスに水素を添加することが可能となる。このため、脱硫器は、この水素を利用して水添脱硫を行うことができる。 According to the configuration described above, since the recycling path is further provided, it is possible to return part of the reformed gas to the raw material supply path and add hydrogen to the raw material gas supplied to the desulfurizer. For this reason, the desulfurizer can perform hydrodesulfurization using this hydrogen.
また、本発明の第7の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、上記した第6の態様において、前記リサイクル経路に流通する改質ガスの水分を凝縮させる凝縮器をさらに備えるように構成されていてもよい。 In the solid oxide fuel cell system according to the seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect described above, the solid oxide fuel cell system further includes a condenser for condensing the moisture of the reformed gas flowing through the recycling path. May be.
上記した構成によると、凝縮器を備えるため、リサイクル経路を流通する改質ガスが低温化したとき、この凝縮器により水分を回収することができる。このため、結露水による経路内の水つまり等の不具合を抑制することができる。 According to the above configuration, since the condenser is provided, when the reformed gas flowing through the recycling path is cooled, moisture can be recovered by the condenser. For this reason, problems such as water clogging in the path due to condensed water can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は対応する構成部材には同一の参照符号を付して、その説明については省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals throughout all the drawings, and the description thereof is omitted.
図1および図2を参照して本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムについて説明する。図1および図2は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成の一例を示した模式図である。図1では、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムを側部から見たときの構成を模式的に示している。図2では、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの筐体7内を上から見たときの構成を模式的に示している。 A solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are schematic views showing an example of a configuration of a solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the structure when the solid oxide fuel cell system which concerns on embodiment is seen from the side part is shown typically. In FIG. 2, the structure when the inside of the housing | casing 7 of the solid oxide fuel cell system which concerns on embodiment is seen from the top is shown typically.
図1および図2に示すように、固体酸化物形燃料電池システムは、原料ガス経路1、脱硫器3、改質器4、空気熱交換器5、固体酸化物形燃料電池6、蒸発器(第1蒸発器)9、空気経路10、改質水経路11、改質空気経路12、脱硫後原料ガス経路14、燃料ガス供給経路16、空気供給経路17、減圧部18、リサイクル経路19、排ガス経路20、および、断熱部(断熱部材)22を筐体(筐体部)7の内部に配置してなる構成である。また、固体酸化物形燃料電池6の上部には改質器4と対向するように燃焼部23が設けられている。なお、図1では、排ガス経路20中に脱硫器3が配置されている状態を分かりやすく示すために、脱硫器3が配置されている排ガス経路20部分のみ経路の幅を表現した図としている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the solid oxide fuel cell system includes a raw material gas path 1, a desulfurizer 3, a reformer 4, an air heat exchanger 5, a solid oxide fuel cell 6, an evaporator ( (First evaporator) 9, air path 10, reformed water path 11, reformed air path 12, post-desulfurization source gas path 14, fuel gas supply path 16, air supply path 17, decompression unit 18, recycle path 19, exhaust gas The path 20 and the heat insulating part (heat insulating member) 22 are arranged inside the housing (housing part) 7. In addition, a combustion unit 23 is provided on the solid oxide fuel cell 6 so as to face the reformer 4. In addition, in FIG. 1, in order to show the state in which the desulfurizer 3 is disposed in the exhaust gas path 20, the width of the path is expressed only in the portion of the exhaust gas path 20 in which the desulfurizer 3 is disposed.
固体酸化物形燃料電池システムでは、筐体7の外部から供給された原料ガス(原燃料ガス)を改質器4で改質し、改質された改質ガスと外部から供給された空気とを利用して固体酸化物形燃料電池6が発電反応により発電するように構成されている。 In the solid oxide fuel cell system, the raw material gas (raw fuel gas) supplied from the outside of the casing 7 is reformed by the reformer 4, and the reformed reformed gas and the air supplied from the outside The solid oxide fuel cell 6 is configured to generate power by a power generation reaction using the above.
なお、本明細書では、原料ガス経路1を通じて外部から供給されるガスを原料ガス(原料)と称し、原料ガスから硫黄成分が取り除かれ、改質器4において改質反応により改質された改質ガスを燃料ガス(燃料)と称するものとする。 In this specification, the gas supplied from the outside through the raw material gas path 1 is referred to as a raw material gas (raw material), the sulfur component is removed from the raw material gas, and the reformer reformed by the reforming reaction in the reformer 4. The quality gas is referred to as fuel gas (fuel).
固体酸化物形燃料電池システムは、固体酸化物形燃料電池6の動作時(発電時)には、燃焼部23にて、発電反応に利用されなかった改質ガスと空気とを燃焼させ、高温の排ガスを生成し、その熱エネルギーを有効に利用することで高効率な運転を実現している。また、固体酸化物形燃料電池システムでは、筐体7の内側に断熱材からなる断熱部(断熱部材)22が備えられており、筐体7の内部から外部への放熱を可能な限り遮断するように構成されている。 In the solid oxide fuel cell system, during operation of the solid oxide fuel cell 6 (during power generation), the combustion unit 23 burns the reformed gas and air that have not been used for the power generation reaction, thereby increasing the temperature. The exhaust gas is generated and the thermal energy is used effectively to realize highly efficient operation. Further, in the solid oxide fuel cell system, a heat insulating portion (heat insulating member) 22 made of a heat insulating material is provided inside the housing 7 to block heat radiation from the inside of the housing 7 to the outside as much as possible. It is configured as follows.
また、固体酸化物形燃料電池システムでは、筐体7の外部に昇圧部2が配置されている。そして、昇圧部2は、原料ガス経路1を通じて供給された原料ガスを昇圧し、筐体7内に配置されている脱硫器3に導入するように構成されている。なお、原料ガス経路1を通じて供給される原料ガスとしては、都市ガスまたは、プロパンガスなどの炭化水素を主成分とするガスを用いることができる。 In the solid oxide fuel cell system, the booster 2 is arranged outside the housing 7. The pressurizing unit 2 is configured to pressurize the source gas supplied through the source gas path 1 and introduce it into the desulfurizer 3 disposed in the casing 7. In addition, as the source gas supplied through the source gas path 1, city gas or gas mainly composed of hydrocarbons such as propane gas can be used.
脱硫器3は、水添脱硫方式により原料ガスに含まれる硫黄成分を除去するためのものであり、排ガス経路20の経路中に設けられている。実施形態1では図1に示すように、排ガス経路20は、筐体7の上面側の略中央近傍で筐体7の内部と連通し、上面側の側部(図1では右側部)で筐体7の外部に連通するように断熱部22内に配置されている。 The desulfurizer 3 is for removing sulfur components contained in the raw material gas by the hydrodesulfurization method, and is provided in the exhaust gas path 20. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the exhaust gas path 20 communicates with the inside of the housing 7 in the vicinity of the approximate center on the upper surface side of the housing 7, and the housing on the upper side (the right side in FIG. 1). It arrange | positions in the heat insulation part 22 so that it may communicate with the exterior of the body 7. FIG.
より具体的には、脱硫器3は、燃焼部23の上方でかつ対向する位置(すなわち、筐体7の上面側)となる断熱部22内に配置されている。そして、排ガス経路20中に設けられた脱硫器3を、この排ガス経路20を流通する高温の排ガスによって加熱する。なお脱硫器3を加熱する排ガスの流れ、排ガスの温度調整に関する詳細な説明については後述する。 More specifically, the desulfurizer 3 is disposed in the heat insulating portion 22 that is located above and opposite to the combustion portion 23 (that is, the upper surface side of the housing 7). Then, the desulfurizer 3 provided in the exhaust gas path 20 is heated by the high-temperature exhaust gas flowing through the exhaust gas path 20. A detailed description of the flow of the exhaust gas for heating the desulfurizer 3 and the temperature adjustment of the exhaust gas will be described later.
脱硫器3に充填する脱硫剤としては、例えば、銅および亜鉛を含む脱硫剤が挙げられる(例えば、特許文献3)。なお、脱硫剤は、水添脱硫を行うことができればこの脱硫剤に限定されるものではなく、Ni−Mo系又はCo−Mo系触媒と酸化亜鉛との組み合わせであってもよい。Ni−Mo系又はCo−Mo系触媒と酸化亜鉛とを組み合わせた脱硫剤の場合、脱硫器3は350〜400℃の温度範囲にて、原料ガス中の有機硫黄を水添分解する。そして、脱硫器3は、生成したH2Sを、350〜400℃の温度範囲にてZnOに吸着させて除去する。 Examples of the desulfurizing agent filled in the desulfurizer 3 include a desulfurizing agent containing copper and zinc (for example, Patent Document 3). The desulfurizing agent is not limited to this desulfurizing agent as long as it can perform hydrodesulfurization, and may be a combination of a Ni—Mo based or Co—Mo based catalyst and zinc oxide. In the case of a desulfurization agent in which a Ni—Mo or Co—Mo catalyst and zinc oxide are combined, the desulfurizer 3 hydrocrackes organic sulfur in the raw material gas in a temperature range of 350 to 400 ° C. Then, the desulfurizer 3 removes the generated H 2 S by adsorbing it to ZnO in a temperature range of 350 to 400 ° C.
例えば、原料ガスが都市ガスの場合、付臭剤として硫黄化合物であるジメチルスルフィド(dimethl sulfide ;C2H6S,DMS)が含有されている。このDMSは、脱硫器3において、以下の反応式(式(1)、(2))によるZnSの形、または物理吸着の形で脱硫剤によって除去される。
C2H6S+2H2→2CH4+H2S ・・・(1)
H2S+ZnO→H2O+ZnS ・・・(2)
なお、付臭剤は、上述したDMSに限定されるものではなく、TBM(C4H10S)またはTHT(C4H8S)等の他の硫黄化合物であってもよい。
For example, when the source gas is city gas, dimethyl sulfide (C 2 H 6 S, DMS), which is a sulfur compound, is contained as an odorant. This DMS is removed by the desulfurizer 3 in the desulfurizer 3 in the form of ZnS according to the following reaction formulas (formulas (1) and (2)) or in the form of physical adsorption.
C 2 H 6 S + 2H 2 → 2CH 4 + H 2 S (1)
H 2 S + ZnO → H 2 O + ZnS (2)
The odorant is not limited to the above-described DMS, and may be another sulfur compound such as TBM (C 4 H 10 S) or THT (C 4 H 8 S).
充填する脱硫剤が銅および亜鉛を含む場合、脱硫器3は、10〜400℃程度、好ましくは150〜300℃程度の温度範囲で脱硫を行う。この銅亜鉛系脱硫剤は、水添脱硫能力に加えて物理吸着能力もあり、低温では主に物理吸着、高温では化学吸着(H2S+ZnO→H2O+ZnS)を行うことができる。この場合、脱硫後の原料ガスに含まれる硫黄含有量は、1vol ppb(parts per billion)以下、通常は0.1vol ppb以下となる。 When the desulfurizing agent to be filled contains copper and zinc, the desulfurizer 3 performs desulfurization in a temperature range of about 10 to 400 ° C, preferably about 150 to 300 ° C. This copper zinc-based desulfurization agent has a physical adsorption capability in addition to a hydrodesulfurization capability, and can mainly perform physical adsorption at low temperatures and chemical adsorption (H 2 S + ZnO → H 2 O + ZnS) at high temperatures. In this case, the sulfur content contained in the raw material gas after desulfurization is 1 vol ppb (parts per billion) or less, usually 0.1 vol ppb or less.
このように、脱硫器3において、Ni−Mo系又はCo−Mo系触媒、あるいは銅および亜鉛のいずれかを含む脱硫剤が充填されている場合、単位体積あたりの硫黄成分除去量が大きくなる。それゆえ、上述した脱硫剤を用いる場合、所望の硫黄濃度まで硫黄を除去するために必要となる脱硫剤の量を低減させることができる。 Thus, when the desulfurizer 3 is filled with a Ni-Mo-based or Co-Mo-based catalyst, or a desulfurizing agent containing either copper and zinc, the sulfur component removal amount per unit volume is increased. Therefore, when the above-described desulfurizing agent is used, the amount of the desulfurizing agent necessary for removing sulfur to a desired sulfur concentration can be reduced.
以上のようにして脱硫器3によって脱硫された原料ガスは、脱硫後、改質器4へと供給される。 The raw material gas desulfurized by the desulfurizer 3 as described above is supplied to the reformer 4 after desulfurization.
次に改質器4について説明する。改質器4は、部分酸化改質用として用いられるものであってもよいが、更に高効率な動作を実現するために、部分酸化改質反応だけでなく、水蒸気改質反応も行える仕様にしておくことが有利である。図1に示すように本実施の形態では、改質器4の上流側(脱硫後原料ガス経路14が配置される側)に蒸発器9を配置し、脱硫された原料ガスに改質水経路11を通じて供給された水(改質水)を混合させ改質器4に供給することができる構成となっている。 Next, the reformer 4 will be described. The reformer 4 may be used for partial oxidation reforming. However, in order to realize more efficient operation, the reformer 4 is designed to perform not only partial oxidation reforming reaction but also steam reforming reaction. It is advantageous to keep it. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, an evaporator 9 is disposed upstream of the reformer 4 (on the side where the post-desulfurization source gas path 14 is disposed), and the reformed water path is routed to the desulfurized source gas. The water (reformed water) supplied through 11 can be mixed and supplied to the reformer 4.
なお、改質器4に充填される改質触媒としては、Al2O3(アルミナ)の球体表面にNiを含浸し、担持したものや、Al2O3の球体表面にルテニウムを付与したものを適宜用いることができる。 As the reforming catalyst filled in the reformer 4, the Al 2 O 3 (alumina) sphere surface is impregnated with Ni and supported, or the Al 2 O 3 sphere surface is provided with ruthenium. Can be used as appropriate.
ところで、固体酸化物形燃料電池システムの起動時では、改質器4において吸熱反応である水蒸気改質反応を行うためには熱エネルギーが不足している。そこで、固体酸化物形燃料電池システムの起動時は、改質水経路11から蒸発器9に水を供給させずに、改質空気経路12を通じて改質器4に導入した空気を利用して、改質器4は以下の式(3)で表される部分酸化改質反応を行い、水素ガスおよび一酸化炭素を生成する。
CnHm + (n/2)O2 → n・CO +(m/2)H2(n,mは任意の自然数)・・・(3)
そして、これらの水素ガスおよび一酸化炭素を、燃料ガス供給経路16を通じて固体酸化物形燃料電池6に供給し、空気供給経路17を通じて供給された空気と合わせて、発電反応を行う。
By the way, at the time of starting the solid oxide fuel cell system, heat energy is insufficient to perform the steam reforming reaction which is an endothermic reaction in the reformer 4. Therefore, at the time of starting the solid oxide fuel cell system, the air introduced into the reformer 4 through the reformed air path 12 is used without supplying water from the reformed water path 11 to the evaporator 9. The reformer 4 performs a partial oxidation reforming reaction represented by the following formula (3) to generate hydrogen gas and carbon monoxide.
C n H m + (n / 2) O 2 → n · CO + (m / 2) H 2 (n, m is an arbitrary natural number) (3)
Then, these hydrogen gas and carbon monoxide are supplied to the solid oxide fuel cell 6 through the fuel gas supply path 16 and are combined with the air supplied through the air supply path 17 to perform a power generation reaction.
固体酸化物形燃料電池システムが起動して発電が進むにつれ、改質器4の温度が上昇していく。すなわち、上記の式(3)で表される部分酸化改質反応は発熱反応であり、更に、燃焼部23からの排ガス及び輻射熱により、改質器4の温度が上昇させられる。そして、改質器4の温度が、例えば、400℃以上になれば以下の式(4)で表される水蒸気改質反応を並行して行うことが可能となる。
CnHm + n・H2O → n・CO +(m/2+ n)H2(n,mは任意の自然数)・・・(4)
上述した式(4)で示される水蒸気改質反応は、式(3)で示される部分酸化改質反応と比較すると、同じ量の炭化水素(CnHm)から生成できる水素量がより多くなり、その結果、固体酸化物形燃料電池6での発電反応に利用可能な改質ガスの量が多くなる。つまり、水蒸気改質反応の方が効率よく改質ガスを生成することができる。また、式(4)に示す水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、式(3)に示す部分酸化改質反応による発熱と燃焼部23から排出された排ガスが保有する熱、及び燃焼部23からの輻射熱を利用し、必要な熱量を補いつつ、水蒸気改質反応を進行させる。そして、改質器4の温度が例えば、600℃以上になれば、式(4)の水蒸気改質反応に必要な熱量を排ガスの有する熱及び燃焼部23からの輻射熱だけで補うことが可能となるため、水蒸気改質反応のみの運転に切り替えることができる。
As the solid oxide fuel cell system starts up and power generation proceeds, the temperature of the reformer 4 rises. That is, the partial oxidation reforming reaction represented by the above formula (3) is an exothermic reaction, and the temperature of the reformer 4 is raised by the exhaust gas and the radiant heat from the combustion unit 23. And if the temperature of the reformer 4 becomes 400 degreeC or more, for example, it will become possible to perform the steam reforming reaction represented by the following formula | equation (4) in parallel.
C n H m + n · H 2 O → n · CO + (m / 2 + n) H 2 (n, m is an arbitrary natural number) (4)
Compared with the partial oxidation reforming reaction represented by the formula (3), the steam reforming reaction represented by the formula (4) described above has a larger amount of hydrogen that can be generated from the same amount of hydrocarbon (C n H m ). As a result, the amount of reformed gas that can be used for the power generation reaction in the solid oxide fuel cell 6 increases. That is, the reforming gas can be generated more efficiently by the steam reforming reaction. Further, since the steam reforming reaction shown in the formula (4) is an endothermic reaction, the heat generated by the partial oxidation reforming reaction shown in the formula (3), the heat held in the exhaust gas discharged from the combustion unit 23, and the combustion unit 23 The steam reforming reaction is allowed to proceed while supplementing the necessary amount of heat using the radiant heat from. And, if the temperature of the reformer 4 becomes 600 ° C. or more, for example, the amount of heat necessary for the steam reforming reaction of the formula (4) can be supplemented only by the heat of the exhaust gas and the radiant heat from the combustion section 23 Therefore, it is possible to switch to the operation of only the steam reforming reaction.
蒸発器9は、改質器4にて水蒸気改質反応を行うために設置したものである。蒸発器9では、燃焼部23から排出された排ガスの熱及び燃焼部23からの輻射熱を利用して、改質水経路11から供給された水(改質水)を気化させ、脱硫器3から供給された脱硫後の原料ガスと混合させる。そして、蒸発器9は、混合後の原料ガスを改質器4へと導入する。なお、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、蒸発器9が配置される位置に特徴がある。蒸発器9の配置についての詳細は後述する。 The evaporator 9 is installed to perform a steam reforming reaction in the reformer 4. In the evaporator 9, the water (reformed water) supplied from the reforming water path 11 is vaporized using the heat of the exhaust gas discharged from the combustion unit 23 and the radiant heat from the combustion unit 23. Mix with the supplied raw material gas after desulfurization. Then, the evaporator 9 introduces the mixed raw material gas into the reformer 4. Note that the solid oxide fuel cell system according to the embodiment is characterized in the position where the evaporator 9 is disposed. Details of the arrangement of the evaporator 9 will be described later.
空気熱交換器5は固体酸化物形燃料電池6での発電反応に利用される空気(発電用空気)を加熱するためのものであり、燃焼部23と対向する位置に設けられる。空気熱交換器5は、空気経路10を通じて外部から供給された空気(発電用空気)を、燃焼部23での燃焼により生じた排ガス及び燃焼部23の輻射熱との熱交換により加熱する。例えば、空気熱交換器5を流通した後の空気は400〜800℃まで加熱される。そして、この加熱された空気が固体酸化物形燃料電池6へと供給される。なお、詳細は後述するが、空気熱交換器5により空気との熱交換を行って保有する熱の一部が奪われた排ガスは、排ガス経路20を通じて脱硫器3に導かれるように構成されている。 The air heat exchanger 5 is for heating air (power generation air) used for a power generation reaction in the solid oxide fuel cell 6 and is provided at a position facing the combustion unit 23. The air heat exchanger 5 heats air (power generation air) supplied from the outside through the air path 10 by heat exchange between exhaust gas generated by combustion in the combustion unit 23 and radiant heat of the combustion unit 23. For example, the air after flowing through the air heat exchanger 5 is heated to 400 to 800 ° C. The heated air is supplied to the solid oxide fuel cell 6. Although details will be described later, the exhaust gas from which part of the heat held by the heat exchange with the air is removed by the air heat exchanger 5 is guided to the desulfurizer 3 through the exhaust gas path 20. Yes.
固体酸化物形燃料電池6は、上述したように燃料ガス供給経路16を通じて供給された改質ガスと、空気供給経路17を通じて供給された空気(発電用空気)とを利用して発電反応により発電を行うものである。すなわち、固体酸化物形燃料電池6では、改質ガスが供給される燃料極および発電空気が供給される空気極を有し、該燃料極と該空気極との間で発電反応を行って発電する燃料電池単セルを複数枚、直列に接続してセルスタックを形成している。なお、固体酸化物形燃料電池6は、更に直列接続したセルスタックを並列に接続させた構成としてもよい。 As described above, the solid oxide fuel cell 6 generates power by a power generation reaction using the reformed gas supplied through the fuel gas supply path 16 and the air (power generation air) supplied through the air supply path 17. Is to do. That is, the solid oxide fuel cell 6 has a fuel electrode to which the reformed gas is supplied and an air electrode to which power generation air is supplied, and performs a power generation reaction between the fuel electrode and the air electrode to generate power. A plurality of fuel cell single cells to be connected are connected in series to form a cell stack. Note that the solid oxide fuel cell 6 may further have a configuration in which cell stacks connected in series are connected in parallel.
固体酸化物形燃料電池6を構成する燃料電池単セルとしては、例えばイットリアをドープしたジルコニア(YSZ)、イットリビウムやスカンジウムをドープしたジルコニア、あるいはランタンガレート系の固体電解質からなる燃料電池単セルを用いることができる。例えば、燃料電池単セルがYSZの場合、厚みにもよるが、約600〜900℃の温度範囲にて、発電反応が行われる。 As the single unit cell constituting the solid oxide fuel cell 6, for example, a single unit cell made of zirconia doped with yttria (YSZ), zirconia doped with yttrium or scandium, or a lanthanum gallate solid electrolyte is used. be able to. For example, when the single fuel cell is YSZ, the power generation reaction is performed in a temperature range of about 600 to 900 ° C., depending on the thickness.
また、実施形態1に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、固体酸化物形燃料電池6へ向かう燃料ガス供給経路16を途中で分岐させ、改質器4から供給される改質ガスの一部を原料ガス経路1に戻すためのリサイクル経路19が設けられている。このため、原料ガス経路1を流通し、脱硫器3へと供給される原料ガスに水素を添加することが可能となり、脱硫器3は、この水素を利用して前述の水添脱硫を行うことができるように構成されている。 Further, in the solid oxide fuel cell system according to the first embodiment, a part of the reformed gas supplied from the reformer 4 by branching the fuel gas supply path 16 toward the solid oxide fuel cell 6 in the middle. A recycling path 19 for returning the gas to the source gas path 1 is provided. For this reason, it becomes possible to add hydrogen to the raw material gas which distribute | circulates the raw material gas path | route 1 and is supplied to the desulfurizer 3, and the desulfurizer 3 performs the above-mentioned hydrodesulfurization using this hydrogen. It is configured to be able to.
なお、燃料ガス供給経路16とリサイクル経路19との分岐点近傍でかつ、該リサイクル経路19内に減圧部18が設けられている。減圧部18は、リサイクル経路19内を流通する改質ガスの流量を調整するものであり、例えば、キャピラリチューブなどにより実現できる。すなわち、減圧部18は、キャピラリチューブなどにより流路を細くし圧力損失を大きくさせることで、リサイクル経路19内を所望の流量だけ改質ガスが流通するように構成されている。 A decompression unit 18 is provided in the vicinity of the branch point between the fuel gas supply path 16 and the recycle path 19 and in the recycle path 19. The decompression unit 18 adjusts the flow rate of the reformed gas flowing through the recycle path 19 and can be realized by, for example, a capillary tube. That is, the decompression unit 18 is configured so that the reformed gas flows through the recycle path 19 by a desired flow rate by narrowing the flow path with a capillary tube or the like and increasing the pressure loss.
(蒸発器の配置)
次に実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの特徴的な構成である蒸発器9の配置について説明する。上述したように、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムは、脱硫器3を排ガス経路20中に設置することにより、高温の排ガスによって水添脱硫に適した温度まで加熱することができる構成である。そこで、まず、蒸発器9の配置について詳細に説明する前に、燃焼部23で生成された排ガスの流れについて説明する。具体的には、以下のように排ガスを流通させて脱硫器3の加熱を行う。
(Evaporator arrangement)
Next, the arrangement of the evaporator 9 which is a characteristic configuration of the solid oxide fuel cell system according to the embodiment will be described. As described above, the solid oxide fuel cell system according to the embodiment can be heated to a temperature suitable for hydrodesulfurization with high-temperature exhaust gas by installing the desulfurizer 3 in the exhaust gas path 20. It is. Therefore, before explaining the arrangement of the evaporator 9 in detail, the flow of the exhaust gas generated in the combustion unit 23 will be explained. Specifically, the desulfurizer 3 is heated by circulating the exhaust gas as follows.
燃焼部23で生成する排ガスの流量およびその温度については、固体酸化物形燃料電池6における改質ガス及び空気(発電空気)の燃料利用率(発電反応により、燃料として固体酸化物形燃料電池6で消費される割合)を調整することにより、制御することが可能である。実施形態では、例えば、燃焼部23の温度範囲を、約600〜900℃になるように、固体酸化物形燃料電池6における改質ガス及び空気の燃料利用率を設定する。 Regarding the flow rate and temperature of the exhaust gas generated in the combustion unit 23, the fuel utilization rate of reformed gas and air (power generation air) in the solid oxide fuel cell 6 (the solid oxide fuel cell 6 as fuel by the power generation reaction) It is possible to control by adjusting the ratio of consumption at (1). In the embodiment, for example, the fuel utilization rate of the reformed gas and air in the solid oxide fuel cell 6 is set so that the temperature range of the combustion unit 23 is approximately 600 to 900 ° C.
このように温度範囲が設定された燃焼部23において、未利用の改質ガスと空気とを燃焼して生成された排ガスは、改質器4および蒸発器9を加熱する。これにより排ガスの有する熱の一部が消費される。さらに、熱の一部が消費された排ガスによって空気熱交換器5を加熱する。この空気熱交換器5による空気と排ガスとの熱交換によって、排ガスが有する熱がさらに奪われ、脱硫器3を加熱するのに適切な温度まで低下させられる。このように温度がさらに低下させられた排ガスは、排ガス経路20を流通して脱硫器3へ供給される。 In the combustion section 23 in which the temperature range is set in this way, the exhaust gas generated by burning unused reformed gas and air heats the reformer 4 and the evaporator 9. Thereby, a part of the heat of the exhaust gas is consumed. Further, the air heat exchanger 5 is heated by the exhaust gas in which a part of the heat is consumed. Due to the heat exchange between the air and the exhaust gas by the air heat exchanger 5, the heat of the exhaust gas is further removed, and the temperature is lowered to an appropriate temperature for heating the desulfurizer 3. The exhaust gas whose temperature has been further lowered in this way flows through the exhaust gas passage 20 and is supplied to the desulfurizer 3.
すなわち、燃焼部23で生成された排ガスの温度は、例えば約600℃〜900℃と高温である。しかし、この排ガスによって改質器4および蒸発器9を加熱し、更に、空気熱交換器5によって空気との熱交換を行いこの空気を加熱すれば、排ガス経路20に到達するまでに排ガスの温度は低下する。 That is, the temperature of the exhaust gas generated in the combustion unit 23 is as high as about 600 ° C. to 900 ° C., for example. However, if the reformer 4 and the evaporator 9 are heated by the exhaust gas, and further, heat is exchanged with the air by the air heat exchanger 5 and the air is heated, the temperature of the exhaust gas is reached before reaching the exhaust gas path 20. Will decline.
特に、固体酸化物形燃料電池6を用いて、例えば1kWの発電を行う場合、50L/min以上の空気を外気温から約400〜800℃になるまで加熱する必要があるため、空気熱交換器5では大量の熱量が必要となる。そこで、この必要な熱量を排ガスの熱量によって賄う。 In particular, when generating power of 1 kW using the solid oxide fuel cell 6, for example, it is necessary to heat air of 50 L / min or more from the outside temperature to about 400 to 800 ° C. 5 requires a large amount of heat. Therefore, this necessary amount of heat is covered by the amount of heat of the exhaust gas.
以上のように、排ガス経路20を流通する排ガスの温度は、燃焼部23で生成する排ガスの流量と温度、改質器4および蒸発器9に吸熱される熱量、および空気熱交換器5に吸熱される熱量などを考慮して所望の値となるように制御されている。そして、排ガス経路20に到達した排ガスは経路内を流通し、脱硫器3へと流通する。 As described above, the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas path 20 is determined based on the flow rate and temperature of the exhaust gas generated in the combustion unit 23, the amount of heat absorbed by the reformer 4 and the evaporator 9, and the heat absorbed by the air heat exchanger 5. It is controlled so as to have a desired value in consideration of the amount of heat generated. Then, the exhaust gas that has reached the exhaust gas path 20 circulates in the path and flows to the desulfurizer 3.
次に、脱硫器3へ到達した際に所望される排ガス温度について説明する。脱硫器3に銅および亜鉛を含む脱硫剤を充填する構成の場合、脱硫器3に到達した際の排ガス温度が約150〜350℃となるように、燃焼部23で生成する排ガスの流量および温度、改質器4にて吸熱される熱量、ならびに空気熱交換器5にて吸熱される熱量等を調整する。 Next, the exhaust gas temperature desired when reaching the desulfurizer 3 will be described. When the desulfurizer 3 is filled with a desulfurizing agent containing copper and zinc, the flow rate and temperature of the exhaust gas generated in the combustion unit 23 so that the exhaust gas temperature when reaching the desulfurizer 3 is about 150 to 350 ° C. The amount of heat absorbed by the reformer 4 and the amount of heat absorbed by the air heat exchanger 5 are adjusted.
一方、脱硫器3において、Ni−Mo系又はCo−Mo系触媒と酸化亜鉛とを組み合わせた脱硫剤を充填する場合では、脱硫器3に到達した際の排ガス温度が約350〜450℃になるように、燃焼部23で生成する排ガスの流量および温度、改質器4にて吸熱される熱量、ならびに空気熱交換器5にて吸熱される熱量を調整する。 On the other hand, when the desulfurizer 3 is filled with a desulfurization agent that is a combination of a Ni—Mo or Co—Mo catalyst and zinc oxide, the exhaust gas temperature when reaching the desulfurizer 3 is about 350 to 450 ° C. As described above, the flow rate and temperature of the exhaust gas generated in the combustion unit 23, the amount of heat absorbed by the reformer 4, and the amount of heat absorbed by the air heat exchanger 5 are adjusted.
このように、排ガス経路20に脱硫器3を設置することにより、該脱硫器3を、水添脱硫を行うのに適した所望の温度とすることができる。また、脱硫器3を経路中に設けた排ガス経路20の少なくとも一部が断熱部22に覆われるように設置する。このようにすれば、脱硫器3からの放熱を防ぐとともに筐体7内の500〜600℃の熱に脱硫器3が直接、曝されることを防ぐことができる。 Thus, by installing the desulfurizer 3 in the exhaust gas path 20, the desulfurizer 3 can be set to a desired temperature suitable for hydrodesulfurization. Further, the desulfurizer 3 is installed so that at least a part of the exhaust gas path 20 provided in the path is covered with the heat insulating portion 22. If it does in this way, while releasing heat from desulfurizer 3, it can prevent that desulfurizer 3 is directly exposed to the heat of 500-600 ° C in case 7.
しかしながら、上述のように排ガス経路20を断熱部22内に設けた構成とした場合であっても、例えば、燃焼部23から高温の輻射熱がこの断熱部22を伝って脱硫器3を加熱してしまう。このため、脱硫器3は過昇温となってしまうことがある。 However, even when the exhaust gas path 20 is provided in the heat insulating portion 22 as described above, for example, high-temperature radiant heat is transmitted from the combustion portion 23 through the heat insulating portion 22 to heat the desulfurizer 3. End up. For this reason, the desulfurizer 3 may be overheated.
そこで、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、図1および図2に示すように脱硫器3が設けられている排ガス経路部分20aと蒸発器9とが断熱部(断熱部材)22を介して対向する位置に配置されるように構成されている。 Therefore, in the solid oxide fuel cell system according to the embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust gas passage portion 20 a provided with the desulfurizer 3 and the evaporator 9 form the heat insulating portion (heat insulating member) 22. It arrange | positions in the position which opposes via.
すなわち、蒸発器9は、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、単位体積あたりで最も熱量を消費する部材である。このため、脱硫器3が配置されている排ガス経路部分20aと断熱部22を介して対向する位置に蒸発器9を配置することで、脱硫器3への熱の伝播を効果的に遮断することができる。これにより、脱硫器3の過昇温を適切に防止することができる。さらにまた、筐体7の内部から断熱部22を介して脱硫器3へ熱が伝播することを防ぐことができるため、脱硫器3はほぼ排ガスが保有する熱でのみ加熱されることとなる。 That is, the evaporator 9 is a member that consumes the most heat per unit volume in the solid oxide fuel cell system. For this reason, by disposing the evaporator 9 at a position facing the exhaust gas path portion 20a where the desulfurizer 3 is disposed via the heat insulating portion 22, the propagation of heat to the desulfurizer 3 can be effectively blocked. Can do. Thereby, the excessive temperature rise of the desulfurizer 3 can be prevented appropriately. Furthermore, since heat can be prevented from propagating from the inside of the housing 7 to the desulfurizer 3 via the heat insulating portion 22, the desulfurizer 3 is heated only by the heat that the exhaust gas holds.
このため、脱硫器3を加熱する温度は、排ガスの温度のみを考慮すればよく脱硫器3を加熱させる温度の管理が容易となる。 For this reason, the temperature at which the desulfurizer 3 is heated needs to consider only the temperature of the exhaust gas, and management of the temperature at which the desulfurizer 3 is heated becomes easy.
なお、蒸発器9の断熱部22と接する面積は、脱硫器3が配置されている排ガス経路部分20aが断熱部22と接する面積以上となることが有利である。蒸発器9の断熱部22に接する面積が大きければ大きいほど燃焼部23からの輻射熱等の影響をより広い範囲で防ぐことができるが、その一方で大きくしすぎると筐体7のサイズが大きくなったり、他の部材の配置を阻害したりする可能性がある。そこで、筐体7のサイズと、脱硫器3のサイズ等を考慮し蒸発器9を適切なサイズに設定する。 In addition, it is advantageous that the area of the evaporator 9 in contact with the heat insulating portion 22 is equal to or larger than the area in which the exhaust gas passage portion 20 a where the desulfurizer 3 is disposed contacts the heat insulating portion 22. The larger the area in contact with the heat insulating part 22 of the evaporator 9, the more the influence of radiant heat from the combustion part 23 can be prevented in a wider range. Or the arrangement of other members may be hindered. Therefore, the evaporator 9 is set to an appropriate size in consideration of the size of the casing 7, the size of the desulfurizer 3, and the like.
(変形例)
次に、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの変形例について図3を参照して説明する。図3は実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成の一例を示した模式図である。図3では、実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システムを側部から見たときの構成を模式的に示している。
(Modification)
Next, a modification of the solid oxide fuel cell system according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a solid oxide fuel cell system according to a modification of the embodiment. FIG. 3 schematically shows a configuration when the solid oxide fuel cell system according to the modification of the embodiment is viewed from the side.
実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上述した固体酸化物形燃料電池システムの構成において、さらに補助蒸発器(第2蒸発器)21を備えた構成となっている。 The solid oxide fuel cell system according to the modification of the embodiment has a configuration further including an auxiliary evaporator (second evaporator) 21 in the configuration of the solid oxide fuel cell system described above.
補助蒸発器21は、蒸発器9において気化しなかった改質水を気化させるために、補助的に設けられたものである。すなわち、蒸発器9は、断熱部22に接するように配置されるため、改質器4および空気熱交換器5などと比べて燃焼部23から離れた位置に配置される。このため、通常の運転時において排ガス等から得られる熱量が、改質水を十分に気化させることができるほどの熱量でない場合がある。このような場合、補助蒸発器21により、気化しなかった改質水を気化させる。 The auxiliary evaporator 21 is provided auxiliary to vaporize the reformed water that has not been vaporized in the evaporator 9. That is, since the evaporator 9 is disposed so as to be in contact with the heat insulating portion 22, the evaporator 9 is disposed at a position farther from the combustion portion 23 than the reformer 4 and the air heat exchanger 5. For this reason, the amount of heat obtained from exhaust gas or the like during normal operation may not be enough to sufficiently vaporize the reforming water. In such a case, the reformed water that has not been vaporized is vaporized by the auxiliary evaporator 21.
なお、補助蒸発器21は、図3に示すように、改質器4の上流側(脱硫語原料ガス流路14が配置される側)でかつ、この改質器4と蒸発器9との間に配置されている。図3の例では、補助蒸発器21は、改質器4の上流側に隣接して配置されている。 As shown in FIG. 3, the auxiliary evaporator 21 is located upstream of the reformer 4 (on the side where the desulfurized raw material gas flow path 14 is disposed) and between the reformer 4 and the evaporator 9. Arranged between. In the example of FIG. 3, the auxiliary evaporator 21 is disposed adjacent to the upstream side of the reformer 4.
以上のように、変形例に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、蒸発器9で十分に改質水を気化させることができないような場合であっても、補助蒸発器21によって確実に改質水を気化させることができる。 As described above, in the solid oxide fuel cell system according to the modified example, even if the reforming water cannot be sufficiently vaporized by the evaporator 9, the auxiliary evaporator 21 can reliably reform. Water can be vaporized.
なお、上記した変形例に係る固体酸化物形燃料電池システムにおいて、蒸発器9の代わりに改質水を気化させず、例えば、60℃くらいまで加熱する加熱器を備え、加熱器によって加熱された改質水を補助蒸発器(蒸発器)21によって気化させる構成としてもよい。このように構成された場合、筐体7内に設けられた燃焼部23等からの高温の輻射熱などが、筐体7内から断熱部22を介して脱硫器3に伝播することを、加熱器により防ぐことができる。 Note that, in the solid oxide fuel cell system according to the above-described modified example, the reforming water is not vaporized instead of the evaporator 9, for example, provided with a heater that is heated to about 60 ° C., and is heated by the heater. The reformed water may be vaporized by the auxiliary evaporator (evaporator) 21. When configured in this way, it is assumed that high-temperature radiant heat from the combustion section 23 and the like provided in the casing 7 propagates from the casing 7 to the desulfurizer 3 through the heat insulating section 22. Can be prevented.
また、加熱器により加熱された改質水を補助蒸発器(蒸発器)21により気化させる構成とすることができるため、加熱器により回収した熱も改質水を気化させるための熱として寄与させることができ、熱ロスのない効率の高いシステムを実現することができる。 Further, since the reformed water heated by the heater can be vaporized by the auxiliary evaporator (evaporator) 21, the heat recovered by the heater also contributes as heat for vaporizing the reformed water. And an efficient system without heat loss can be realized.
また、上述した実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムでは、脱硫器3は、燃焼部23の上方でかつ対向する位置(すなわち、筐体7の上面側)となる断熱部22内に配置される構成であった。しかしながら、脱硫器3が配置される位置はこの位置に限定されるものではなく、例えば、筐体7の側面下方の断熱部22内に配置されていてもよい。なお、脱硫器3が筐体7の側面下方の断熱部22内に配置される場合、この位置にあわせて蒸発器9の配置も変更される。 Further, in the solid oxide fuel cell system according to the above-described embodiment, the desulfurizer 3 is disposed in the heat insulating portion 22 that is located above the combustion portion 23 and that is opposed (that is, on the upper surface side of the housing 7). Was configured. However, the position at which the desulfurizer 3 is disposed is not limited to this position, and may be disposed in the heat insulating portion 22 below the side surface of the housing 7, for example. In addition, when the desulfurizer 3 is arrange | positioned in the heat insulation part 22 below the side surface of the housing | casing 7, arrangement | positioning of the evaporator 9 is also changed according to this position.
また、長時間の運転の後、脱硫器3に充填した脱硫剤の改質触媒が劣化した際には、固体酸化物形燃料電池システム全体の性能が著しく低下する懸念がある。そこで、脱硫器3は筐体7から着脱可能となっている。このため、改質触媒が劣化した脱硫器3を新しい脱硫器3と交換するだけでさらに長時間の運転が可能となる。 Further, when the reforming catalyst of the desulfurizing agent charged in the desulfurizer 3 deteriorates after a long operation, there is a concern that the performance of the entire solid oxide fuel cell system is remarkably lowered. Therefore, the desulfurizer 3 is detachable from the housing 7. For this reason, it is possible to operate for a longer time simply by replacing the desulfurizer 3 with the deteriorated reforming catalyst with a new desulfurizer 3.
また、固体酸化物形燃料電池システムでは、固体酸化物形燃料電池6へ向かう燃料ガス供給経路16を途中で分岐させ、改質器4から供給される改質ガスの一部を原料ガス経路1に戻すためにリサイクル経路19が設けられた構成であった。このリサイクル経路19の途中に凝縮器(不図示)を設けた構成としてもよい。 In the solid oxide fuel cell system, the fuel gas supply path 16 toward the solid oxide fuel cell 6 is branched in the middle, and a part of the reformed gas supplied from the reformer 4 is supplied to the raw material gas path 1. In order to return to the above, a recycling path 19 is provided. It is good also as a structure which provided the condenser (not shown) in the middle of this recycle path | route 19. FIG.
このように凝縮器を備える構成の場合、リサイクル経路19を流通する改質ガスが低温化したとき、この凝縮器により水分を回収することができる。このため、結露水による経路内の水つまりや昇圧部2の腐食または破損といった不具合を抑制することができる。 In the case of the configuration including the condenser as described above, when the reformed gas flowing through the recycle path 19 is lowered in temperature, moisture can be recovered by the condenser. For this reason, the malfunction of the water in the path | route by condensed water, or the corrosion or damage of the pressure | voltage rise part 2 can be suppressed.
上記説明から、当業者にとって、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。
従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
From the above description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art.
Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.
本発明の固体酸化物形燃料電池システムでは、水添脱硫を実施する脱硫器を、適切な温度まで低下させた排ガスにより加熱することができる構成である。このため、原料ガスから水添脱硫により硫黄成分を取り除く燃料電池システムにおいて幅広く適用できる。 In the solid oxide fuel cell system of the present invention, the desulfurizer that performs hydrodesulfurization can be heated by exhaust gas that has been lowered to an appropriate temperature. Therefore, it can be widely applied to fuel cell systems that remove sulfur components from raw material gas by hydrodesulfurization.
1 原料ガス経路
2 昇圧部
3 脱硫器
4 改質器
5 空気熱交換器
6 固体酸化物形燃料電池
7 筐体
9 蒸発器
10 空気経路
11 改質水経路
12 改質空気経路
14 脱硫後原料ガス経路
16 燃料ガス供給経路
17 空気供給経路
18 減圧部
19 リサイクル経路
20 排ガス経路
21 補助蒸発器
22 断熱部
23 燃焼部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material gas path 2 Booster part 3 Desulfurizer 4 Reformer 5 Air heat exchanger 6 Solid oxide fuel cell 7 Case 9 Evaporator 10 Air path 11 Reformed water path 12 Reformed air path 14 Desulfurized raw material gas Path 16 Fuel gas supply path 17 Air supply path 18 Decompression section 19 Recycling path 20 Exhaust gas path 21 Auxiliary evaporator 22 Heat insulation section 23 Combustion section
Claims (7)
前記固体酸化物形燃料電池で未利用の燃料と空気とを燃焼する燃焼部と、
供給された原料に含まれる硫黄成分を水添脱硫により除去する脱硫器と、
前記燃焼部による未利用の燃料の燃焼により生じた排ガスを流通させるともに、経路中に前記脱硫器を有する排ガス経路と、
前記脱硫器により硫黄成分が除去された原料から前記燃料となる改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器に供給する改質水を気化させるための第1蒸発器と、
内壁に断熱部が設けられているとともに、少なくとも前記固体酸化物形燃料電池、前記燃焼部、前記脱硫器、前記排ガス経路、前記改質器、および前記第1蒸発器を収容する筐体部と、を備え、
前記排ガス経路が前記断熱部内に配置されており、
前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分と前記第1蒸発器とが前記断熱部を介して対向する位置に配置されている固体酸化物形燃料電池システム。 A solid oxide fuel cell that generates electricity by a power generation reaction using the supplied fuel and air; and
A combustion section for burning unused fuel and air in the solid oxide fuel cell;
A desulfurizer for removing sulfur components contained in the supplied raw material by hydrodesulfurization;
An exhaust gas path having the desulfurizer in the path, while circulating the exhaust gas generated by the combustion of unused fuel by the combustion section,
A reformer that generates a reformed gas serving as the fuel from the raw material from which the sulfur component has been removed by the desulfurizer;
A first evaporator for vaporizing the reforming water supplied to the reformer;
A heat insulating portion is provided on the inner wall, and a housing portion that houses at least the solid oxide fuel cell, the combustion portion, the desulfurizer, the exhaust gas path, the reformer, and the first evaporator; With
The exhaust gas path is disposed in the heat insulating portion;
A solid oxide fuel cell system in which an exhaust gas path portion in which the desulfurizer is disposed and the first evaporator are disposed at positions facing each other through the heat insulating portion.
前記固体酸化物形燃料電池で未利用の燃料と空気とを燃焼する燃焼部と、
供給された原料に含まれる硫黄成分を水添脱硫により除去する脱硫器と、
前記燃焼部による未利用の燃料の燃焼により生じた排ガスを流通させるともに、経路中に前記脱硫器を有する排ガス経路と、
前記脱硫器により硫黄成分が除去された原料から前記燃料となる改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器に供給する改質水を加熱するための加熱器と、
前記加熱器によって加熱された改質水を気化させるための蒸発器と、
内壁に断熱部が設けられているとともに、少なくとも前記固体酸化物形燃料電池、前記燃焼部、前記脱硫器、前記排ガス経路、前記改質器、前記加熱器、および前記蒸発器を収容する筐体部と、を備え、
前記排ガス経路が前記断熱部内に配置されており、
前記脱硫器が配置されている排ガス経路部分と前記加熱器とが前記断熱部を介して対向する位置に配置されている固体酸化物形燃料電池システム。 A solid oxide fuel cell that generates electricity by a power generation reaction using the supplied fuel and air; and
A combustion section for burning unused fuel and air in the solid oxide fuel cell;
A desulfurizer for removing sulfur components contained in the supplied raw material by hydrodesulfurization;
An exhaust gas path having the desulfurizer in the path, while circulating the exhaust gas generated by the combustion of unused fuel by the combustion section,
A reformer that generates a reformed gas serving as the fuel from the raw material from which the sulfur component has been removed by the desulfurizer;
A heater for heating the reforming water supplied to the reformer;
An evaporator for vaporizing the reformed water heated by the heater;
A housing having an inner wall provided with a heat insulating portion and containing at least the solid oxide fuel cell, the combustion portion, the desulfurizer, the exhaust gas path, the reformer, the heater, and the evaporator And comprising
The exhaust gas path is disposed in the heat insulating portion;
A solid oxide fuel cell system in which an exhaust gas path portion in which the desulfurizer is disposed and the heater are disposed at positions facing each other via the heat insulating portion.
The solid oxide fuel cell system according to claim 6, further comprising a condenser for condensing moisture of the reformed gas flowing through the recycling path.
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