JP4733479B2 - Fuel cell system equipped with liquid hydrocarbon desulfurization device - Google Patents
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Description
本発明は、液状炭化水素の脱硫装置を備える燃料改質型の燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system of a fuel reforming type comprising a desulfurization equipment for liquid hydrocarbons.
近年、環境への負荷が小さい発電システムとして、燃料改質型の燃料電池システムが検討されている。燃料改質型の燃料電池システムでは、炭化水素を水と共に改質触媒で改質して水素を生成させ、この水素を燃料電池のアノードに導入して空気中の酸素との電気化学反応により発電する。 In recent years, a fuel reforming type fuel cell system has been studied as a power generation system with a small environmental load. In a fuel reforming type fuel cell system, hydrocarbons are reformed together with water by a reforming catalyst to generate hydrogen, and this hydrogen is introduced into the anode of the fuel cell to generate electricity through an electrochemical reaction with oxygen in the air. To do.
炭化水素には、灯油等の石油を原料とする液状炭化水素を用いることができる。しかし、石油を原料とする液状炭化水素には不純物として硫黄が含まれている。液状炭化水素に混入している硫黄は、前記の改質触媒を劣化させるため、燃料電池システムの高効率化・長寿命化を図るには、液状炭化水素に含まれる硫黄の除去が課題の一つとなっている。 As the hydrocarbon, liquid hydrocarbons made from petroleum such as kerosene can be used. However, liquid hydrocarbons made from petroleum contain sulfur as an impurity. Since sulfur mixed in liquid hydrocarbons degrades the reforming catalyst, removal of sulfur contained in liquid hydrocarbons is one of the issues to improve the efficiency and life of fuel cell systems. It has become one.
液状炭化水素に含まれる硫黄の除去は、脱硫触媒を用いた脱硫器により行なわれている。例えば、特許文献1には、カートリッジ式脱硫触媒を用い、脱硫された液状炭化水素を気化し、改質器へ供給するする脱硫装置が開示されている。
ところで、このような脱硫器を通過した液状炭化水素には、触媒で脱硫する際の副生物である水素及びメタン等の軽質炭化水素(以下、単に水素と記す)が少量含まれている。脱硫後の液状炭化水素に水素等の気体が含まれていると、液状炭化水素の改質器への供給量を制御する流量計の指示値が変動し、制御が乱れる原因になる。さらに、水素は取り扱いに注意を要する可燃性ガスであり、安全に管理する必要がある。 By the way, the liquid hydrocarbons that have passed through such a desulfurizer contain a small amount of light hydrocarbons (hereinafter simply referred to as hydrogen) such as hydrogen and methane, which are by-products when desulfurizing with a catalyst. If a gas such as hydrogen is contained in the liquid hydrocarbon after desulfurization, the indicated value of the flow meter that controls the supply amount of the liquid hydrocarbon to the reformer fluctuates, which causes the control to be disturbed. Furthermore, hydrogen is a flammable gas that requires careful handling and must be managed safely.
本発明は、前記課題に鑑み、脱硫後の液状炭化水素に混入した水素が流量計に進入することを防止でき、また、液状炭化水素に混入した水素を安全に管理することができる液状炭化水素の脱硫装置を備える燃料電池システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention can prevent hydrogen mixed in liquid hydrocarbons after desulfurization from entering the flowmeter, and can safely manage hydrogen mixed in liquid hydrocarbons. and an object thereof is to provide a fuel cell system comprising a desulfurization equipment.
前記課題を解決した請求項1に記載の燃料電池システムは、液状炭化水素を脱硫する脱硫器と、前記脱硫器の下流に連結されて脱硫後の前記液状炭化水素を貯留する貯槽と、前記貯槽に連結され前記液状炭化水素を前記貯槽から送出するポンプと、を備える液状炭化水素の脱硫装置を有し、前記液状炭化水素を改質器で改質して得られる水素により発電する燃料電池システムであって、前記貯槽への前記脱硫後の液状炭化水素の供給位置は前記ポンプに連結される吸引口の上方に配置され、前記貯槽は前記脱硫後の液状炭化水素に混入した水素を回収する水素回収手段を備え、前記水素回収手段で回収した水素を、前記改質器のバーナに供給して燃焼させることを特徴とする構成とした。 The fuel cell system according to claim 1, which has solved the above problems, includes a desulfurizer that desulfurizes liquid hydrocarbons, a storage tank that is connected downstream of the desulfurizer and stores the liquid hydrocarbons after desulfurization, and the storage tank A fuel cell system comprising: a liquid hydrocarbon desulfurization device comprising: a pump connected to a tank for delivering the liquid hydrocarbon from the storage tank; and generating electricity using hydrogen obtained by reforming the liquid hydrocarbon with a reformer The supply position of the liquid hydrocarbon after desulfurization to the storage tank is disposed above a suction port connected to the pump, and the storage tank collects hydrogen mixed in the liquid hydrocarbon after desulfurization. e Bei the hydrogen recovery unit, hydrogen recovered by said hydrogen recovery unit, and a configuration, characterized in that feeding and burning the burner of the reformer.
請求項1に記載の燃料電池システムに係る脱硫装置は、脱硫後の液状炭化水素の供給位置はポンプに接続される吸引口の上方に配置されているので、脱硫後の液状炭化水素に混入した水素は上方に浮上してポンプの吸引口に達することはなく、ポンプの下流にある流量計への水素の進入を防止することができる。また、液状炭化水素に混入した水素を回収する水素回収手段を備えているので、後述するように水素を安全に管理することができる。
また、請求項1に記載の燃料電池システムによれば、脱硫後の液状炭化水素の流量計に水素が進入して指示値が変動することが無く、脱硫後の液状炭化水素の改質器への供給量が安定する。また、水素を一定圧力以下で貯留して安全に管理することができる。
また、水素回収手段で回収した水素を、改質器のバーナに供給して燃焼させることにより水素を安全に処理できる。また、副生物である水素を改質器の加熱に利用することにより、エネルギの有効利用が図れる。
In the desulfurization apparatus according to the fuel cell system according to claim 1, since the supply position of the liquid hydrocarbon after desulfurization is disposed above the suction port connected to the pump, the desulfurization apparatus is mixed in the liquid hydrocarbon after desulfurization. Hydrogen does not float up to reach the suction port of the pump, and it is possible to prevent hydrogen from entering a flow meter downstream of the pump. In addition, since hydrogen recovery means for recovering hydrogen mixed in the liquid hydrocarbon is provided, hydrogen can be safely managed as will be described later.
Further, according to the fuel cell system of claim 1, hydrogen does not enter the flow meter of the liquid hydrocarbon after desulfurization, and the indicated value does not fluctuate, and the liquid hydrocarbon reformer after desulfurization is supplied. The supply amount of is stable. In addition, hydrogen can be stored safely under a certain pressure and managed safely.
Moreover, hydrogen can be safely treated by supplying the hydrogen recovered by the hydrogen recovery means to the burner of the reformer and burning it. In addition, by using hydrogen as a byproduct for heating the reformer, energy can be effectively used.
請求項2に記載の燃料電池システムは、液状炭化水素を脱硫する脱硫器と、前記脱硫器の下流に連結されて脱硫後の前記液状炭化水素を貯留する貯槽と、前記貯槽に連結され前記液状炭化水素を前記貯槽から送出するポンプと、を備える液状炭化水素の脱硫装置を有し、前記液状炭化水素を改質器で改質して得られる水素により発電する燃料電池システムであって、前記貯槽への前記脱硫後の液状炭化水素の供給位置は前記ポンプに連結される吸引口の上方に配置され、前記貯槽は前記脱硫後の液状炭化水素に混入した水素を回収する水素回収手段を備え、前記改質器を停止する時に、前記水素回収手段で回収された水素で前記改質器へ通じる灯油供給流路および前記改質器の改質ガス流路をパージすることを特徴とする構成とした。
The fuel cell system according to
請求項2に記載の燃料電池システムに係る脱硫装置は、脱硫後の液状炭化水素の供給位置はポンプに接続される吸引口の上方に配置されているので、脱硫後の液状炭化水素に混入した水素は上方に浮上してポンプの吸引口に達することはなく、ポンプの下流にある流量計への水素の進入を防止することができる。また、液状炭化水素に混入した水素を回収する水素回収手段を備えているので、後述するように水素を安全に管理することができる。
また、請求項2に記載の燃料電池システムによれば、脱硫後の液状炭化水素の流量計に水素が進入して指示値が変動することが無く、脱硫後の液状炭化水素の改質器への供給量が安定する。また、水素を一定圧力以下で貯留して安全に管理することができる。
また、改質器の停止中に、改質器へ通じる灯油供給流路および改質ガス流路に残存する炭化水素によるコーキングが生じて灯油供給経路の閉塞、改質触媒の活性が低下、あるいは失活することを防止できる。また、水素回収手段で回収した水素を、改質ガス流路のパージに利用することにより水素を安全に処理できる。
In the desulfurization apparatus according to the fuel cell system according to
Further, according to the fuel cell system of
In addition , when the reformer is stopped, coking by hydrocarbons remaining in the kerosene supply channel and reformed gas channel leading to the reformer occurs, the kerosene supply channel is blocked, the activity of the reforming catalyst decreases, or Inactivation can be prevented. Moreover, hydrogen can be safely treated by using the hydrogen recovered by the hydrogen recovery means for purging the reformed gas flow path .
請求項3に記載の燃料電池システムは、前記水素回収手段は、前記貯槽内で前記脱硫後の液状炭化水素の液面の上部に形成される空間と、前記貯槽の前記空間が形成される部分に連結されて前記空間を占める気体の圧力に応じて開閉される弁と、を含んで構成されることを特徴とする。
The fuel cell system according to
請求項3に記載の燃料電池システムによれば、水素を貯槽の空間部に貯留することができるので、回収した水素を貯留する容器とこれに付随するバルブ等を新たに設ける必要が無く、簡易な構成にすることができる。また、水素を主成分とする気体の圧力に応じて開閉される弁を備えているので、水素を一定圧力以下で貯留して安全に管理することができる。 According to the fuel cell system of the third aspect, since hydrogen can be stored in the space of the storage tank, there is no need to newly provide a container for storing the recovered hydrogen and a valve associated therewith. Can be configured. Moreover, since the valve opened and closed according to the pressure of the gas which has hydrogen as a main component is provided, hydrogen can be stored safely below a fixed pressure and can be managed safely.
本発明によれば、液状炭化水素に混入した水素が流量計に進入することを防止でき、また、液状炭化水素に混入した水素を安全に管理することができる液状炭化水素の脱硫装置を備える燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the hydrogen mixed in the liquid hydrocarbon enters the flowmeter also comprises a desulfurization equipment of liquid hydrocarbons that can safely manage the hydrogen mixed in the liquid hydrocarbon A fuel cell system can be provided.
次に、本発明の第1の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、燃料電池システム10の構成を説明するための図であり、図2、図3は脱硫装置1と水素回収手段5で回収した水素の流路を示す図である。
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the
図1に示すように、本実施形態に係る燃料電池システム10は、灯油等の液状炭化水素を改質触媒により改質して水素を生成させる改質器11と、この水素と空気中の酸素の電気化学反応により発電する燃料電池スタック30を主要な構成機器としている。
As shown in FIG. 1, a
改質器11には、水と、脱硫装置1で脱硫された液状炭化水素が供給される。改質器11では、気化された水と液状炭化水素を原料とし、改質触媒を用いた改質反応により水素、二酸化炭素、および少量の一酸化炭素が生じる。また、改質器11には、改質反応を継続させるための熱エネルギがバーナ12により供給される。バーナ12の燃料には、主に脱硫していない液状炭化水素が用いられ、また、燃料電池スタック30のアノード(図示せず)で発電に利用されなかった水素も燃料に用いられる。バーナ12の燃焼ガスの廃熱を回収して給湯に用いることもできる。
The reformer 11 is supplied with water and liquid hydrocarbons desulfurized by the desulfurization apparatus 1. In the reformer 11, hydrogen, carbon dioxide, and a small amount of carbon monoxide are generated by the reforming reaction using the reformed catalyst using vaporized water and liquid hydrocarbon as raw materials. The reformer 11 is supplied with heat energy for continuing the reforming reaction by the
改質器11で生成した水素に混入している一酸化炭素は、燃料電池スタック30の電気化学反応を阻害して発電効率を低下させるため、シフト反応器13およびCO選択酸化器14を通過させて精製する。この精製後の水素を主成分とするガスが、燃料電池スタック30のアノード(図示せず)に供給される。
The carbon monoxide mixed in the hydrogen produced by the reformer 11 passes through the
燃料電池スタック30では、カソード(図示せず)に供給される加湿された空気(酸素)と、アノードに供給される加湿された水素との電気化学反応により発電が行なわれる。また、燃料電池スタック30に冷却水を循環させて発電に伴う発熱を回収し、給湯に利用することができる。燃料電池スタック30で発電に利用されなかった水素は、オフガスとしてバーナ12に送られて焼却される。
In the
なお、燃料電池システム10を停止するとき、改質器11内部の改質触媒に液状炭化水素が残っていると、停止中に液状炭化水素が改質触媒の表面で炭化してコーキングを生じ、改質触媒の活性が低下、あるいは失活するという問題が生じる。これを防止するため、燃料電池システム10を停止するとき、最初に液状炭化水素を停止して改質器11に水のみ供給することにより改質器11をスチームパージし、その後窒素ボンベ等から窒素を供給してパージできるようになっている。また、図1において、燃焼用等の空気はブロワにより供給され、燃料電池システム10全体は図示しない制御装置で制御されている。
When the
次に、図2を参照して第1の実施形態に係る脱硫装置1について説明する。ここでは液状炭化水素に灯油を用い、水素回収手段5で回収した水素を、改質器11に熱エネルギを供給するためのバーナ12で焼却する場合を想定している。
脱硫装置1は、脱硫器2と貯槽3とポンプ4を備え、さらに、水素回収手段5を構成する貯槽3内部の灯油の液面8より上の空間6、および弁7を備えている。なお、第1の仕切弁22、および第2の仕切弁23を含む配管は後述する第2の実施形態で用いるもので、本実施形態に必須のものではない。
Next, the desulfurization apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that kerosene is used as the liquid hydrocarbon and the hydrogen recovered by the hydrogen recovery means 5 is incinerated by the
The desulfurization apparatus 1 includes a
以下、脱硫装置1を構成する各機器等の詳細について説明する。
脱硫器2は、液状の炭化水素である灯油の貯蔵タンク15からポンプ等の送液手段18で送られてくる未脱硫の灯油を受け入れ、その内部に充填されている脱硫剤及び脱硫触媒により灯油を脱硫するためのものである。脱硫器2内部に充填する脱硫剤としてはニッケル系の吸着脱硫剤、また脱硫触媒にはコバルト−モリブデン系、ニッケル−アルミニウム系、またはニッケル−タングステン系の水素化脱硫触媒、あるいはこれらと酸化亜鉛を組み合わせた触媒系を用いることができる。
Hereinafter, the details of each device constituting the desulfurization apparatus 1 will be described.
The
脱硫器2には、活性が発現する温度まで触媒を昇温するために、電気ヒータ等の加熱手段を設けることができる。脱硫器2は、液状炭化水素に対して耐性のある材料、例えばステンレス鋼等の金属で耐圧性の筐体を形成し、例えば特開2005−15543号公報に開示された構造とすることができる。
The
貯槽3は、脱硫後の灯油(以下、脱硫灯油と記す)を貯留するためのものであり、金属製のタンク等、公知の灯油用の容器を用いることができる。本実施形態では、貯槽3の天板には、空間6を占める気体の圧力を検出するための圧力センサ16と、弁7を介してバーナ12に至る配管が延出している。また、貯槽3において、脱硫灯油の供給位置Fは、ポンプ4に至る配管の吸引口SCの上方となるように配置されている。
The
また、貯槽3の側壁には、脱硫灯油の貯留量を一定範囲に制御するための上限レベルセンサLHと下限レベルセンサLLが設けられている。燃料電池システム10の制御装置(図示せず)は貯槽3内の脱硫灯油の液面8が下限レベルセンサLL以下になったことを検知したときは、送液手段18により貯蔵タンク15から脱硫器2を通して貯槽3へ灯油を移送する操作を行い、脱硫灯油の液面8が上限レベルセンサLHに達したことを検知したら移送を停止する。
Further, an upper limit level sensor LH and a lower limit level sensor LL for controlling the amount of desulfurized kerosene stored in a certain range are provided on the side wall of the
貯槽3に貯留された脱硫灯油は、ポンプ4で改質器11へ送られ、改質されて水素を生成する。ここで、貯槽3から改質器11へ供給すべき脱硫灯油の量は、燃料電池スタック30への発電要求量に応じた水素の量によって決定される。このため、燃料電池システム10の制御装置は、発電要求量を満たすために燃料電池スタック30で必要な水素の量を演算により求め、この値を基に改質器11へ供給すべき脱硫灯油の量を求める。そして、予め実験等で決められているポンプ4の能力曲線に従ってポンプ4への出力値を調整すると共に、ポンプ4の吐出側にある流量計17により実流量を検知してフィードバック制御を行なう。
The desulfurized kerosene stored in the
ここで、脱硫装置1において、脱硫器2で脱硫触媒により灯油の脱硫を行なうとき、副生物として水素が発生し、気泡となって脱硫灯油に混入する。そして、気泡が混入した脱硫灯油がポンプ4を経て流量計17に進入すると、流量計17の指示値が変動し、燃料電池システム10の発電量の制御が乱れる原因になる。
Here, in the desulfurization apparatus 1, when desulfurization of kerosene is performed by the desulfurization catalyst in the
しかし、本実施形態では、貯槽3における脱硫灯油の供給位置Fは、ポンプ4に接続される吸引口SCの上方となるように配置されているので、気泡は供給位置Fから上方へ浮上してポンプ4に接続される吸引口SCに達することは無く、流量計17への気泡の進入を有効に防止することができる。なお、脱硫灯油の供給位置Fは下限レベルセンサLLより下方に配置することが好ましい。供給位置Fが下限レベルセンサLLより上方にあると、貯槽3に供給される脱硫灯油が液面8の上に落下して気泡を巻き込むためである。
However, in the present embodiment, the supply position F of desulfurized kerosene in the
供給位置Fから上方へ浮上した水素の気泡は、灯油の液面8の上部に形成される空間6に達して、空間6に徐々に水素が蓄積してゆく。貯槽3では脱硫灯油の貯留量は一定範囲に制御されているので、空間6を占める水素を主成分とする気体(以下、単に水素と記す)の圧力は、多少の変動はあるが、徐々に上昇してゆく。
The hydrogen bubbles rising upward from the supply position F reach the space 6 formed above the
燃料電池システム10の制御装置は空間6にある水素の圧力を圧力センサ16で監視し、所定の上限圧力PHに達したことを検知とき、弁7を開けて空間6にある水素をバーナ12に送り出して焼却する。そして、圧力センサ16が所定の下限圧力PL以下になったことを検知した時点で弁7を閉じる。これにより、水素を一定圧力以下で貯蔵すると共にバーナ12で焼却することができ、安全に管理することができる。
The control device of the
なお、所定の上限圧力PHは貯槽3の設計耐圧、および高圧ガス保安法等の法規制を考慮して決めることができる。また、所定の下限圧力PLは、貯槽3内で脱硫灯油の量が上限レベルと下限レベルの範囲で変動することにより空間6の体積が変化することを考慮して、空間6の圧力が大気圧に対して負圧とならないように設定することが好ましい。
The predetermined upper limit pressure PH can be determined in consideration of the design pressure resistance of the
改質器11を停止するとき、すなわち燃料電池システム10を停止するときは、制御装置は弁7を開いて貯槽3の空間6にある水素を、バーナ12へ送り焼却する。このとき、停止中の空間6における水素の保有量を最小限にするために、圧力センサ16で監視しながら、空間6の圧力が下限圧力PL以下で大気より高い圧力になるまで、水素をバーナ12へ送る設定にすることが好ましい。このようにすることで、空間6にある水素を安全に管理することができる。
When the reformer 11 is stopped, that is, when the
なお、バーナ12と、脱硫器2の脱硫触媒を活性温度まで加熱するためのヒータを同時に停止した場合でも、バーナ12および改質器11の残熱で水素ガスを燃焼させることができる。また、バーナ12が低温になったが、脱硫器2の温度が脱硫触媒の活性温度以上の場合には、バーナ12のイグナイタを用いて水素を燃焼させることができる。
Even when the
次に、第2の実施形態について図2を参照しながら説明する。
第2の実施形態では、改質器11を停止するときに、水素回収手段5に回収した水素で改質器11へ通じる灯油供給流路24および改質ガス流路21をパージする点で第1の実施形態と異なる。脱硫装置1の構成としては、弁7の下流の配管が分岐され、第1の仕切弁22と第2の仕切弁23を用いる点が第1の実施形態と異なる。これ以外の構成は同一であるので、説明は省く。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, when the reformer 11 is stopped, the kerosene supply channel 24 and the reformed
本実施形態では、燃料電池システム10の定格運転中は、第1の実施形態と同様に、弁7と第1の仕切弁22によって水素をバーナ12へ送り、空間6の圧力を一定値以下に保って安全に管理する。また、燃料電池システム10を停止するときは、弁7と第2の仕切弁23により、水素で改質器11へ通じる灯油供給流路24および改質器11内の改質ガス流路21をパージして、コーキングによって灯油供給流路24の閉塞、改質触媒の活性が低下することを防止すると共に、水素回収手段5で回収した水素を安全に処理できる。
In the present embodiment, during rated operation of the
水素による改質ガス流路21のパージ操作について更に詳しく説明する。改質器11を停止するときは、まず改質器11へ通じる灯油供給流路24及び改質ガス流路21への脱硫灯油の供給を停止する。次いで、ドライスチームで改質ガス流路21をパージすると共に、弁7と第2の仕切弁23を開けて改質器11へ通じる灯油供給流路24及び改質ガス流路21を水素でパージする。そして圧力センサ16の圧力が下限圧力PL以下で大気圧より高い圧力になった時点で第2の仕切弁23を閉とする。これにより、改質器11のパージに用いる窒素の使用量を削減、若しくはゼロにすることができる。また、改質器11へ通じる灯油供給流路24に残存する脱硫灯油も空間6に貯められている水素によりパージされるので、改質器11の残熱により改質器11へ通じる灯油供給流路24が灯油のコーキングによって閉塞されることを防止することができる。
The purge operation of the reformed
本実施形態では、空間6の容積を、改質器11へ通じる灯油供給流路24及び改質ガス流路21をパージするために必要な量の水素を確保できる容積にすることが好ましい。また、停止中の空間6の水素の保有量を最小限にするために、第1の実施形態と同様に圧力センサ16で監視しながら、空間6の圧力が大気圧より僅かに高い圧力となるまで改質器11へ通じる灯油供給流路24及び改質ガス流路21をパージする設定にすることが好ましい。なお、改質ガス流路21をパージするときは、流路通過後のガスは燃料電池スタック30を通過せず、直接バーナ12に入るようにするが、そのための流路及び切替え弁は図示を省略してある。
In the present embodiment, the volume of the space 6 is preferably set to a volume that can secure an amount of hydrogen necessary for purging the kerosene supply channel 24 and the reformed
次に、図3を参照して第3の実施形態について説明する。本実施形態では、水素回収手段5は、貯槽3に設けられた圧力センサ16、弁7、リザーバ41、リザーバ41に設けられた圧力計42、リザーバ41からバーナ12にいたる配管上に設けられたバルブ43で構成され、燃料電池システム全体を制御する制御装置(図示せず)により制御されている。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the hydrogen recovery means 5 is provided on a
本実施形態では、脱硫灯油に混入した水素は以下のようにして回収される。
燃料電池システム10の定格運転中は、弁7とバルブ43は閉じられており、リザーバ41は貯槽3、バーナ12から隔離されている。そして、前記と同様にして空間6に脱硫灯油に混入していた水素が蓄積して圧力センサ16の指示値が第1の設定値Xを超えたら、制御装置はバルブ43は閉じたままで弁7を開き、リザーバ41に水素を導入する。
In the present embodiment, hydrogen mixed in desulfurized kerosene is recovered as follows.
During rated operation of the
制御装置はこの操作をくり返し、リザーバ41に水素を蓄積する。これによりリザーバ41の圧力は段階的に上昇する。圧力計42の指示値が第2の設定値Yを超えたら、制御装置はバルブ43を開いて水素をバーナ12へ送り焼却する。そして、圧力計42の指示値が第3の設定値Z以下になったらバルブ43を閉止する。なお、このとき設定値X>設定値Y>設定値Z>大気圧という関係にある。
The control device repeats this operation and accumulates hydrogen in the
燃料電池システム10を停止するときは、制御装置は先ずバルブ43を開いて、リザーバ41の水素をバーナ12へ送り焼却する。そして、圧力計42の指示値が圧力センサ16の指示値より低くなったとき、弁7を開いて貯槽3の空間6にある水素を、バルブ43を経由してバーナ12へ送り焼却する。これにより、水素をバーナ12で焼却しているときにリザーバ41から貯槽3へ水素が逆流することを防止でき、水素を安全に管理することができる。
When stopping the
なお、本実施形態においても、圧力センサ16の指示値が大気圧より僅かに高い値となるまで水素をバーナ12で焼却することが好ましい。
また、本実施形態においても、第2の実施形態のように、リザーバ41に貯留された水素で改質器11の改質ガス流路21をパージする構成にすることもできる。
In this embodiment as well, it is preferable to incinerate hydrogen with the
In the present embodiment, the reformed
次に、図4を参照して第4の実施形態について説明する。本実施形態では、貯槽3の空間6が形成される部分に連結されて空間6を占める気体の圧力に応じて開閉される弁7として、圧力に応じてスプリングの力で開閉するリリーフ弁を用いている。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a relief valve that opens and closes by the force of a spring according to the pressure is used as the valve 7 that is connected to a portion where the space 6 of the
本実施形態では、燃料電池システム10の定格運転中に貯槽3内に水素が蓄積し、弁7の吹出し圧力よりも空間6を占める水素の圧力の方が高くなると、水素はバーナ12に向けて送られて焼却される。そして、空間6の圧力が一定値以下になると弁7はバネの力で閉止する。これにより、空間6にある水素を安全に管理することができる。
In the present embodiment, when hydrogen accumulates in the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、貯槽3の水素の保有量を最小限にするために、貯槽3において空間6を形成する部分の直径を、脱硫灯油を貯留する部分の直径よりも小さくすることができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in order to minimize the amount of hydrogen retained in the
1 脱硫装置
2 脱硫器
3 貯槽
4 ポンプ
5 水素回収手段
6 空間
7 弁
11 改質器
10 燃料電池システム
21 改質ガス流路
24 灯油供給流路
F 供給位置
SC 吸引口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記脱硫器の下流に連結されて脱硫後の前記液状炭化水素を貯留する貯槽と、
前記貯槽に連結され前記液状炭化水素を前記貯槽から送出するポンプと、
を備える液状炭化水素の脱硫装置を有し、
前記液状炭化水素を改質器で改質して得られる水素により発電する燃料電池システムであって、
前記貯槽への前記脱硫後の液状炭化水素の供給位置は前記ポンプに連結される吸引口の上方に配置され、
前記貯槽は前記脱硫後の液状炭化水素に混入した水素を回収する水素回収手段を備え、
前記水素回収手段で回収した水素を、前記改質器のバーナに供給して燃焼させることを特徴とする燃料電池システム。 A desulfurizer for desulfurizing liquid hydrocarbons;
A storage tank connected downstream of the desulfurizer and storing the liquid hydrocarbon after desulfurization;
A pump connected to the storage tank for delivering the liquid hydrocarbon from the storage tank;
A liquid hydrocarbon desulfurization apparatus comprising:
A fuel cell system for generating electricity with hydrogen obtained by reforming the liquid hydrocarbon with a reformer ,
The supply position of the liquid hydrocarbon after the desulfurization to the storage tank is disposed above the suction port connected to the pump,
The reservoir example Bei hydrogen recovery means for recovering the hydrogen mixed in the liquid hydrocarbon after the desulfurization,
A fuel cell system, wherein hydrogen recovered by the hydrogen recovery means is supplied to a burner of the reformer and burned.
前記脱硫器の下流に連結されて脱硫後の前記液状炭化水素を貯留する貯槽と、
前記貯槽に連結され前記液状炭化水素を前記貯槽から送出するポンプと、
を備える液状炭化水素の脱硫装置を有し、
前記液状炭化水素を改質器で改質して得られる水素により発電する燃料電池システムであって、
前記貯槽への前記脱硫後の液状炭化水素の供給位置は前記ポンプに連結される吸引口の上方に配置され、
前記貯槽は前記脱硫後の液状炭化水素に混入した水素を回収する水素回収手段を備え、
前記改質器を停止する時に、前記水素回収手段で回収された水素で前記改質器へ通じる灯油供給流路および前記改質器の改質ガス流路をパージすることを特徴とする燃料電池システム。 A desulfurizer for desulfurizing liquid hydrocarbons;
A storage tank connected downstream of the desulfurizer and storing the liquid hydrocarbon after desulfurization;
A pump connected to the storage tank for delivering the liquid hydrocarbon from the storage tank;
A liquid hydrocarbon desulfurization apparatus comprising:
A fuel cell system for generating electricity with hydrogen obtained by reforming the liquid hydrocarbon with a reformer ,
The supply position of the liquid hydrocarbon after the desulfurization to the storage tank is disposed above the suction port connected to the pump,
The reservoir example Bei hydrogen recovery means for recovering the hydrogen mixed in the liquid hydrocarbon after the desulfurization,
A fuel cell , wherein when the reformer is stopped, the kerosene supply passage leading to the reformer and the reformed gas passage of the reformer are purged with hydrogen recovered by the hydrogen recovery means. system.
前記貯槽内で前記脱硫後の液状炭化水素の液面の上部に形成される空間と、
前記貯槽の前記空間が形成される部分に連結されて前記空間を占める気体の圧力に応じて開閉される弁と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。 The hydrogen recovery means includes
A space formed above the liquid surface of the liquid hydrocarbon after the desulfurization in the storage tank;
A valve connected to a portion of the storage tank where the space is formed and opened and closed according to the pressure of the gas occupying the space;
The fuel cell system according to claim 1 , wherein the fuel cell system is configured to include:
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0995679A (en) * | 1995-10-02 | 1997-04-08 | Cosmo Eng Kk | Recovery of hydrocarbon and unit therefor |
JP2004051865A (en) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Desulfurizer and desulfurization method. |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0995679A (en) * | 1995-10-02 | 1997-04-08 | Cosmo Eng Kk | Recovery of hydrocarbon and unit therefor |
JP2004051865A (en) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Desulfurizer and desulfurization method. |
JP2004051864A (en) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Desulfurization method and hydrogen production device |
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