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JPS6180762A - Load control method for fuel cell power generation system - Google Patents

Load control method for fuel cell power generation system

Info

Publication number
JPS6180762A
JPS6180762A JP59202686A JP20268684A JPS6180762A JP S6180762 A JPS6180762 A JP S6180762A JP 59202686 A JP59202686 A JP 59202686A JP 20268684 A JP20268684 A JP 20268684A JP S6180762 A JPS6180762 A JP S6180762A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
fuel cell
compressor
air
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP59202686A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0317352B2 (en
Inventor
Hisashi Mitani
三谷 寿
Toshiichi Suefuji
末藤 敏一
Yoshiyuki Taguma
良行 田熊
Manabu Hibino
日比野 学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP59202686A priority Critical patent/JPS6180762A/en
Publication of JPS6180762A publication Critical patent/JPS6180762A/en
Publication of JPH0317352B2 publication Critical patent/JPH0317352B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ターボ圧縮機を備えた燃料電池発電システム
の負荷制御方式に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a load control method for a fuel cell power generation system equipped with a turbo compressor.

[従来の技術] 燃料電池発電システムは1石油、石炭などを燃料とする
汽力発電システムに比べて高い熱効率を得ることが可能
であるうえに、環境保全性が良く、立地上の融通性を有
している。そのため、近時、宇宙開発などの特殊用途の
電源だけでなく、部用電力用電源としての使途が種々検
討されており、その実用化を1指して開発が活発化して
いる。
[Conventional technology] Fuel cell power generation systems can achieve higher thermal efficiency than steam power generation systems that use petroleum, coal, etc. as fuel, are environmentally friendly, and have flexibility in terms of location. are doing. Therefore, in recent years, various uses are being considered not only as power sources for special purposes such as space exploration, but also as power sources for departmental use, and development is becoming more active with the aim of putting them into practical use.

燃料電池発電システムは、空気極と水素極との間に電解
質層を介設してなる燃料電池と、天然ガス等の炭化水素
系燃料を改質して前記水素極に燃料となる水素ガスを供
給する改質器と、前記空気極および前記改質器に空気を
供給する空気供給手段とを備えている。そして、前記燃
料電池の性能は、各反応ガスの圧力の増大に伴って向上
する傾向を示す。このため前記各反応ガスの動作圧力は
1例えば4〜6Kg/am″1g程度の値に設定される
。このとさ、空気の圧縮には多大の動力を必要とし、モ
の値は電池の発生エネルギーの約20%にも達する。一
方、電池の燃料ガスを生成するための改質反応は約80
0℃の高温で行なわれ、前記改質器からは高い温度の排
ガスが排出される。
A fuel cell power generation system consists of a fuel cell that has an electrolyte layer interposed between an air electrode and a hydrogen electrode, and a hydrocarbon fuel such as natural gas that is reformed to supply hydrogen gas as fuel to the hydrogen electrode. A reformer for supplying air, and an air supply means for supplying air to the air electrode and the reformer. The performance of the fuel cell tends to improve as the pressure of each reaction gas increases. For this reason, the operating pressure of each of the reaction gases is set to a value of about 1g, for example 4 to 6Kg/am. It accounts for about 20% of the energy.On the other hand, the reforming reaction to generate the fuel gas for the battery requires about 80% of the energy.
The process is carried out at a high temperature of 0° C., and high temperature exhaust gas is discharged from the reformer.

したがって、空気を圧縮するための動力をシステムの排
ガスエネルギーに求めることができれば、システムの効
率向上に大きな効果がある。
Therefore, if the power for compressing air can be obtained from the exhaust gas energy of the system, it will have a significant effect on improving the efficiency of the system.

このような事情から近時の燃料電池発電システムでは、
前記空気供給手段としてターボ圧縮機を使用する例が一
般化している。すなわち、ターボ圧’IN機は、燃料電
池の空気極出口の余剰空気および改質器の排ガスにより
駆動されるタービンと。
Due to these circumstances, recent fuel cell power generation systems
It has become common to use a turbo compressor as the air supply means. That is, the turbo pressure 'IN machine is a turbine driven by surplus air at the air electrode outlet of the fuel cell and exhaust gas from the reformer.

このタービンに直結され該タービンに付勢されて前記燃
料電池および前記改質器に必要な圧縮空気を供給するコ
ンプレッサとを具備してなるもので、前記排ガス等が有
しているエネルギーをタービンで回収して空気を圧縮す
る仕車に利用しシステム効率の向上を図るものである。
The compressor is directly connected to the turbine and is energized by the turbine to supply the compressed air necessary for the fuel cell and the reformer.The turbine uses the energy contained in the exhaust gas, etc. The system aims to improve the efficiency of the system by collecting the air and using it for compressing air.

ところで、このような燃料電池発電システムにおいては
、いわゆる発電システムとして幅の広い且つ迅速な負荷
応答制御が要求される。しかして、燃料電池および改質
器に供給される空気の量は例えば25〜100%の範囲
で変動制御を要求される。一方、燃料電池へ供給する空
気の圧力は燃P4電池の特性維持の点から、および燃料
側の圧力との差圧を抑え両極間のガスのリークすなわち
クロスオーバ現象を防ぐため、負荷変動時においても一
定値に保つ制御が要求される。        !この
具体的な方法とじて、特開昭58−12268号公報に
提案されている従来の例を、第1図に示す。図において
、1は燃料電池であり、1a、lb、1cはそれぞれ燃
料電池1の空気極。
Incidentally, in such a fuel cell power generation system, wide and quick load response control is required as a so-called power generation system. Therefore, the amount of air supplied to the fuel cell and the reformer is required to be controlled in a range of, for example, 25 to 100%. On the other hand, the pressure of the air supplied to the fuel cell is adjusted to maintain the characteristics of the P4 fuel cell, and to suppress the differential pressure with the fuel side pressure and prevent gas leakage between the two electrodes, that is, the crossover phenomenon. Control is required to maintain the value at a constant value. ! As a specific example of this method, a conventional example proposed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 12268/1982 is shown in FIG. In the figure, 1 is a fuel cell, and 1a, lb, and 1c are air electrodes of the fuel cell 1, respectively.

燃料極および電解質部分を示す。2は炭化水素燃料を水
素リッチガスに変換するための改質器であり、2a、2
bは前記改質器2の八−す部と反応部を示す、3はター
ボ圧縮機であり、3 a 、 3 b’はこのターボ圧
縮機3のタービン部分およびコンブし・ンサ部分を示す
、4.5,6はコンプレッサ吐出圧を制御する機構であ
り、4は圧力を1AT1するための大気開放弁、5は圧
力発信器、6は圧力コントローラを示す。7.8,9は
燃料電池へ供、給する空気の量をjA節する流量調節機
構であり、7は流量調節弁、8は流量発信器、9は流量
コントローラである。lOはコンプレッサ3bからの空
気を燃料電池1へ導く空気供給配管(コンブI/ツサ吐
出配管)、11は燃料電池空気極1aからの排空気をタ
ービン3aに導く余剰空気配管、12は改′J′j鼻バ
ーナ部2aからの燃焼排ガス配管、13は前記余剰空気
配管11と前記燃焼排カヌ配管12が合流した後タービ
ン3aに導入されるまでの間のシステム排ガス配管、1
4は大気開放配管である。また、15.16.17は燃
料電池lの反応空気圧力を制御する機構であり、15は
圧力調整弁、16はコンプレッサ吐出圧と反応空気圧力
との差圧を検出する差圧発信器、17は圧力コントロー
ラを示す、18.19.20は燃料電池1の反応燃料ガ
ス圧力を制御する機構であり、18は圧力jm!i弁、
19は反応空気圧力と反・応燃料ガス圧力との差圧を検
出する歴圧発信塁。
The fuel electrode and electrolyte parts are shown. 2 is a reformer for converting hydrocarbon fuel into hydrogen-rich gas, and 2a, 2
b indicates the eighth part and reaction part of the reformer 2, 3 is a turbo compressor, and 3a and 3b' indicate the turbine part and the combustor/sensor part of this turbo compressor 3. 4. 5 and 6 are mechanisms for controlling the compressor discharge pressure, 4 is an atmosphere release valve for reducing the pressure to 1AT1, 5 is a pressure transmitter, and 6 is a pressure controller. Reference numerals 7, 8, and 9 are flow rate adjustment mechanisms for supplying the amount of air to the fuel cell according to jA, 7 is a flow control valve, 8 is a flow transmitter, and 9 is a flow controller. 10 is an air supply pipe (Kombu I/tube discharge pipe) that guides the air from the compressor 3b to the fuel cell 1, 11 is an excess air pipe that leads the exhaust air from the fuel cell air electrode 1a to the turbine 3a, and 12 is a modified J 'j A combustion exhaust gas pipe from the nose burner part 2a, 13 is a system exhaust gas pipe between the time when the surplus air pipe 11 and the combustion exhaust canine pipe 12 are joined and before being introduced into the turbine 3a.
4 is a pipe open to the atmosphere. Further, 15, 16, and 17 are mechanisms for controlling the reaction air pressure of the fuel cell l, 15 is a pressure regulating valve, 16 is a differential pressure transmitter that detects the differential pressure between the compressor discharge pressure and the reaction air pressure, and 17 18.19.20 is a mechanism for controlling the reaction fuel gas pressure of the fuel cell 1, and 18 is the pressure jm! i dialect,
19 is a historical pressure transmitting base that detects the differential pressure between the reaction air pressure and the reaction/reaction fuel gas pressure.

20は圧力コントローラである。21は改質反応部2b
への燃料供給配管、22は燃料電池燃料極1bへの改質
ガス供給配管、23は燃料電池1からの余剰燃料を改質
器バーナ部2aへ供給する余剰燃料供給配管である。2
4.25.26は改質器反応部2bへの燃料の量を調節
する機構であり、24は流量調節弁、25は流量発信器
、26は流量コントローラを示す。なお、この特開昭5
8−12268号の従来例では省略されているが、空気
供給配管10より分岐して改質器バーナ部2aへ燃焼用
として供給されるバーナ空気供給配管が第1図に追加さ
れる。
20 is a pressure controller. 21 is the reforming reaction section 2b
22 is a reformed gas supply pipe to the fuel cell fuel electrode 1b, and 23 is a surplus fuel supply pipe that supplies surplus fuel from the fuel cell 1 to the reformer burner section 2a. 2
4.25.26 is a mechanism for adjusting the amount of fuel to the reformer reaction section 2b, 24 is a flow control valve, 25 is a flow transmitter, and 26 is a flow controller. In addition, this Unexamined Patent Application Publication No. 5
Although omitted in the conventional example of No. 8-12268, a burner air supply pipe that branches from the air supply pipe 10 and is supplied to the reformer burner section 2a for combustion is added to FIG.

このような従来例で述へられている負荷変動時の動作に
ついて説明する。燃料電池1の負荷を減少させる過程に
おいてコンブレンナ3bの供給空気量の減少に伴ないコ
ンプレッサ吐出圧も減少するか、次の方法により反応空
気圧力または反応空気圧力と反応燃料ガス圧力との差圧
の維持を図っている。まず、定格負荷よりある負荷領域
までの範囲は、大気開放弁4の絞り調節によってコンプ
レッサ吐出圧力を一定に保ち反応空気圧力を維持する。
The operation at the time of load fluctuation described in such a conventional example will be explained. In the process of reducing the load on the fuel cell 1, as the amount of air supplied to the blender 3b decreases, the compressor discharge pressure also decreases, or the reaction air pressure or the differential pressure between the reaction air pressure and the reaction fuel gas pressure decreases by the following method. We are trying to maintain it. First, in the range from the rated load to a certain load range, the compressor discharge pressure is kept constant by adjusting the throttle of the atmosphere release valve 4, and the reaction air pressure is maintained.

大気開放弁4の調節代がなくなる負荷領域以下の範囲で
は、コンプレッサ吐出圧の低下に反応空気圧力を連動さ
せるように、すなわち圧力調節弁15によりコンプレッ
サ吐出圧に対する反応空気圧力の差圧を維持するように
、また、圧力調節弁18により反応燃料ガス圧力と反応
空気圧力との差圧を一定に保つように制御調節する。こ
れにより、燃料電池に安定して空気を供給でき、さらに
反応空気と反応燃料ガスとの差圧を維持しクコ7オーパ
現象が生じるのを防止することができる。すなわち、こ
のシステムj±、基本的には大気開放弁4のjA節によ
って定態圧を維持するが大気開放弁4の調節代がなくな
ればコンプレッサ吐出圧力が降下するのに連動して燃料
電池の反応ガスの圧力を下げようとするものである。
In the range below the load range where there is no adjustment allowance for the atmospheric release valve 4, the reaction air pressure is linked to the decrease in the compressor discharge pressure, that is, the pressure regulating valve 15 maintains the differential pressure of the reaction air pressure with respect to the compressor discharge pressure. Also, the pressure regulating valve 18 controls and adjusts the differential pressure between the reaction fuel gas pressure and the reaction air pressure to keep it constant. This makes it possible to stably supply air to the fuel cell, maintain the differential pressure between the reaction air and the reaction fuel gas, and prevent the occurrence of the Lycium 7 opa phenomenon. In other words, this system j± basically maintains the steady pressure by the jA node of the atmosphere release valve 4, but when the adjustment allowance for the atmosphere release valve 4 disappears, the fuel cell pressure decreases in conjunction with the decrease in the compressor discharge pressure. This is intended to lower the pressure of the reaction gas.

[発明が解決しようとする問題点] ところが、このような従来構成のものは、次の理由で必
ずしも電池の特性が#I持されないという欠点を有する
。すなわち、燃料電池は1通常、その電池本体に取り付
けられる各反応ガスのマニホールドのシール耐圧の問題
から、窒素ガスで加圧された筐体の中に設置され、窒素
ガス圧力が反応ガス圧力にほぼ等しくなるように維持さ
れるが、原体内の窒素ガスのバッファ容積が太きいため
5反応ガス圧力の変化速度に追従させて筐体窒素ガス圧
力を変化させるのは困難である。っまり、負荷変動時に
電池の反応ガス圧力を変化させg15.□□ヵ、7.E
カ、=ancヵ5.ヵ□   1生シ、マニホールドシ
ールが破れて反応ガス中にV素ガスが漏れ込んだり、逆
に反応ガスが筐体中に漏洩して燃料電池の特性を劣化さ
せるという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, such a conventional structure has a drawback that the battery characteristics are not always maintained for the following reasons. In other words, a fuel cell is usually installed in a case pressurized with nitrogen gas due to pressure-resistant seals of the manifolds for each reaction gas attached to the cell body, and the nitrogen gas pressure is approximately equal to the reaction gas pressure. However, since the buffer volume of the nitrogen gas in the raw material is large, it is difficult to change the enclosure nitrogen gas pressure to follow the rate of change of the reactant gas pressure. In short, change the reaction gas pressure of the battery when the load fluctuates g15. □□ka, 7. E
Ka,=ancka5. □ First, there is a problem that the manifold seal is broken and V element gas leaks into the reaction gas, or conversely, the reaction gas leaks into the casing, degrading the characteristics of the fuel cell.

また、第1図に水子従来技術のものは、一定範囲の負荷
領域においては、大気開放弁から高圧空気を常時棄てる
ことによってコンプレッサ吐出EEを一定値に維持せざ
るを得ないため、エネルギが無駄に消費される傾向があ
り、負荷の変動幅が大こい場合には効率の高い運転が難
しという問題もある6 また、このものは、定格負荷付近で大気開放調整により
定態圧制御を行っており、コンプレッサ必要動力に対し
タービン動力が余る場合を想定しているが、実際のシス
テムにおいてはタービン動力はコンプレッサ必要動力に
対し同等かむしろ不足する場合があるので、大気開放弁
の調整代のみ先月用した制御は困難になることが予想さ
れる。
In addition, as shown in Fig. 1, in the conventional Mizuko technology, in a certain load range, the compressor discharge EE must be maintained at a constant value by constantly discharging high-pressure air from the atmosphere release valve, so energy is reduced. There is a problem that it tends to be wasted and that it is difficult to operate with high efficiency when the load fluctuates widely.6 In addition, this type of pressure control is performed by adjusting the atmosphere release around the rated load. This assumes that the turbine power is surplus to the compressor's required power, but in actual systems, the turbine power may be equal to or even insufficient to the compressor's required power, so only the adjustment cost for the atmospheric release valve is calculated. It is expected that the control used last month will be difficult.

タービン動力不足は特に部分負荷において顕著であろう 本発明は、このような問題を一挙に解消することを目的
としてなされたものであり、あらゆる運転域においてタ
ービンの動力不足を招くことがない上に、エネルギの無
駄使いを最小限に抑えることができ、しかも、前述した
電池の特性劣化の心配がなく幅広い負荷変動に対して迅
速かつ的確に対応することができる燃料電池発電システ
ムの負荷制御方式を提供しようとするものである。
Turbine power shortage is particularly noticeable at partial loads.The present invention was made with the aim of solving such problems all at once, and it does not cause turbine power shortage in any operating range. , we developed a load control method for a fuel cell power generation system that can minimize wasted energy use, and can respond quickly and accurately to a wide range of load fluctuations without worrying about the aforementioned deterioration of battery characteristics. This is what we are trying to provide.

[問題を解決するための手段] 本発明は、以上のような目的を達成するために、前述し
たような大気開放弁を備えた燃料電池発電システムにお
いて、ターボ圧IM機のタービンへ至る排ガス配管途上
にタービンの不足動力を補う助燃炉を配置する(助燃炉
を導入するという考え方のみについては、例えば、特公
昭58−56231号公報に示されているとおり公知で
ある)とともに、前記ターボ圧縮機のタービンを可変ノ
ズル式のものにし、ざらに、システムの定常運転時は前
記大気開放弁を全閉または微開にした状態で助燃炉の燃
焼量制御をコンプレッサ吐出圧力一定のフィードバック
制御で行い、また、システム負荷変動時には助燃炉の燃
焼制御とタービンのノズル開度制御とをプログラムに基
くフィードフォワード制御で行なうとともに前記大気開
放弁によりコンプレッサ吐出圧一定のフィード/へンク
制御を行わせるようにしたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above objects, the present invention provides a fuel cell power generation system equipped with the above-mentioned atmosphere release valve, in which exhaust gas piping leading to the turbine of a turbo pressure IM machine is installed. An auxiliary combustion furnace is installed to compensate for the insufficient power of the turbine (the concept of introducing an auxiliary combustion furnace is known, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 58-56231), and the turbo compressor is The turbine is of a variable nozzle type, and roughly speaking, during steady operation of the system, the combustion amount of the auxiliary combustion furnace is controlled by feedback control to keep the compressor discharge pressure constant, with the atmosphere release valve fully closed or slightly opened. In addition, when the system load fluctuates, the combustion control of the auxiliary combustion furnace and the nozzle opening control of the turbine are performed by feedforward control based on a program, and the air release valve is used to perform feed/discharge control to keep the compressor discharge pressure constant. It is characterized by

[作用] このような構成によれば、定常運転時には、大気開放弁
は、全閉または微開の状態に維持され、助燃炉の燃焼制
御によって、コンプレッサ吐出圧力が一定になるように
制御され、タービン動力が不足しない範囲でエネルギ損
失が最小限に抑えられる。一方、システムの負荷が変動
する場合には、予め設定したプログラムに基いて助燃炉
の燃焼制御とタービンのノズル開度制御とがフィードフ
ォワード制御により行われる。そして、その場合には、
並行して、大気開放弁によりコンプレッサ吐出圧一定の
フィードバック制御が行われ、過渡期における一時的な
コンプレッサ吐出空気量の増加分は、大気に放出される
。しかして、このような制御の結果、コンプレッサの吐
出圧が常時一定の値に維持されることになり1反応ガス
圧力及び反応ガス圧力と原体窒素ガス圧力との差圧を常
に一定に保つことができる。
[Function] According to such a configuration, during steady operation, the atmosphere release valve is maintained in a fully closed or slightly open state, and the compressor discharge pressure is controlled to be constant by combustion control of the auxiliary combustion furnace. Energy loss is minimized as long as the turbine power is not insufficient. On the other hand, when the load on the system fluctuates, the combustion control of the auxiliary combustion furnace and the nozzle opening control of the turbine are performed by feedforward control based on a preset program. And in that case,
In parallel, feedback control is performed to keep the compressor discharge pressure constant by the atmosphere release valve, and a temporary increase in the compressor discharge air amount during the transition period is released to the atmosphere. As a result of such control, the discharge pressure of the compressor is always maintained at a constant value, and 1. the reaction gas pressure and the differential pressure between the reaction gas pressure and the raw nitrogen gas pressure are always maintained constant. I can do it.

なお、タービンの動力は、入ロ圧力一定の場ユ 合、(入口絶対温度−r)2.とノズル面積Sに比例す
るので、負荷変動時に助燃炉の燃焼量制御だけでなく、
ノズル面積をも制御するようにすれば。
Note that, when the input pressure is constant, the power of the turbine is (inlet absolute temperature - r)2. Since it is proportional to the nozzle area S, it is not only possible to control the combustion amount of the auxiliary combustion furnace when the load fluctuates, but also to
If you also control the nozzle area.

タービンの入口温度(排ガス温度)を比較的抑制した状
態でタービンパワーを所望の値にまでアップできる。そ
のため、後に詳述するように、負荷変動時の燃料消費量
をも節約できるだけでなく、負荷を変動させるのに要す
る時間を短縮することができる。
Turbine power can be increased to a desired value while keeping turbine inlet temperature (exhaust gas temperature) relatively suppressed. Therefore, as will be described in detail later, it is possible not only to save fuel consumption when the load changes, but also to shorten the time required to change the load.

[実施例] 以下1本発明の一実施例を第2図および第3図を参照し
て説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.

なお、第1図に示すものと同一または相当する部分には
同一の記号を付して説明を省略する。また、第2図に示
す負荷39は、第1図に示す燃料  □電池l、改質器
2および関連機器をまとめて示したものである。
Note that parts that are the same as or correspond to those shown in FIG. 1 are given the same symbols and their explanations will be omitted. Furthermore, the load 39 shown in FIG. 2 is a collective representation of the fuel cell 1, reformer 2, and related equipment shown in FIG.

第2図において、27はターボ圧lii機3のタービン
動力の不足を補うためにシステム排ガス配管13途上に
設置した助燃炉、28はこの助燃炉27に対する燃料供
給配管、29はこの燃料供給配管28に設置された燃料
流量制御弁、30は燃料供給配管28を流れる燃料流量
を検出して前記燃料流量制御弁29を調節するための助
燃炉燃料流量コントローラである。ターボ圧縮機3は、
第1図に示すものとは異なり、タービン3aに可変ノズ
ル3Cを備えたいわゆる可変ノズル式のものである。 
Ijf変ノズル3Cは、例えば、特願昭58−1031
60号に示されるように、電気信号により作動するステ
ッピングモータ等のアクチュエータにより弁体等を駆動
し、その弁体等の動きによりノズルの開口面積を変化さ
せ得るように構成したものである。助燃炉27は、前記
燃料供給配管28から逐次供給される燃料を燃焼させて
前記システム排ガス配管13を流通する排ガスに熱エネ
ルギを付与するようにしたものである。また、31はタ
ーボ圧縮機3のコンプレッサ3bから吐出される空気を
案内するコンプレッサ吐出配管10から分岐させて助燃
炉27に接続した空気配管。
In FIG. 2, reference numeral 27 indicates an auxiliary combustion furnace installed in the middle of the system exhaust gas piping 13 to compensate for the lack of turbine power of the turbo-pressure engine 3, 28 indicates a fuel supply pipe for this auxiliary combustion furnace 27, and 29 indicates this fuel supply pipe 28. A fuel flow control valve 30 installed in the auxiliary combustion furnace is a fuel flow controller for detecting the fuel flow rate flowing through the fuel supply pipe 28 and adjusting the fuel flow control valve 29 . The turbo compressor 3 is
Unlike the one shown in FIG. 1, this is a so-called variable nozzle type in which a turbine 3a is equipped with a variable nozzle 3C.
The Ijf variable nozzle 3C is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 1031/1986
As shown in No. 60, a valve body or the like is driven by an actuator such as a stepping motor operated by an electric signal, and the opening area of the nozzle can be changed by the movement of the valve body or the like. The auxiliary combustion furnace 27 burns the fuel sequentially supplied from the fuel supply pipe 28 and imparts thermal energy to the exhaust gas flowing through the system exhaust gas pipe 13. Moreover, 31 is an air pipe branched from the compressor discharge pipe 10 that guides the air discharged from the compressor 3b of the turbo compressor 3 and connected to the auxiliary combustion furnace 27.

32はこの空気配管31に設置された助燃炉燃焼用空気
流量制御弁、33は空気配管31を流れる空気流量を検
出して空気流量制御弁32を調節するための助燃炉燃焼
用空気流量コントローラ、34はターボ圧縮機3のコン
プレッサ3bの出口に設置された圧力検出器5によって
検出されたコンプレッサ吐出圧力に応じて助燃炉燃料流
量コントローラ30および助燃炉燃焼用空気流量コント
ローラ33に対する制御信号を与えるための圧力コント
ローラ、35は圧力コントローラ6から大気開放弁4に
与えられる操作信号をターボ圧1i!機3の定常運転時
、過flI運転時に応じて調整するための演算器である
。また、36は前記システム排ガス配管13内の排ガス
圧力を検出する圧力発信器、37は圧力コントローラ、
38は異常時にのみ前記可変ノズル3Cを前記圧力コン
トローラ37の制御支配下におく演算器である。すなわ
ち、この演算器38は、前記圧力発信器36により検出
される排ガスの圧力が正常な範囲の値を示している場合
には、後述するようなプログラムに基く負荷指令信号を
前記可変ノズル3cに伝え、この負荷指令信号によりノ
ズル開度制御を行わせる。
32 is an air flow control valve for combustion in the auxiliary combustion furnace installed in the air pipe 31; 33 is an air flow controller for combustion in the auxiliary furnace for detecting the flow rate of air flowing through the air pipe 31 and adjusting the air flow control valve 32; 34 is for providing a control signal to the auxiliary furnace fuel flow controller 30 and the auxiliary furnace combustion air flow controller 33 in accordance with the compressor discharge pressure detected by the pressure detector 5 installed at the outlet of the compressor 3b of the turbo compressor 3. The pressure controller 35 converts the operation signal given from the pressure controller 6 to the atmosphere release valve 4 to the turbo pressure 1i! This is a computing unit for making adjustments depending on whether the machine 3 is in steady operation or in excessive flI operation. Further, 36 is a pressure transmitter that detects the exhaust gas pressure in the system exhaust gas pipe 13, 37 is a pressure controller,
Reference numeral 38 denotes a computing unit that puts the variable nozzle 3C under the control of the pressure controller 37 only in the event of an abnormality. That is, when the exhaust gas pressure detected by the pressure transmitter 36 is within a normal range, the calculator 38 sends a load command signal to the variable nozzle 3c based on a program as described below. This load command signal is used to control the nozzle opening.

一方前記排ガスの圧力が正常な範囲から外れて例えば低
下したような場合には、前記負荷指令信号を一旦遮断し
、前記圧力コント0−ラ37の働きによりその排ガス圧
力が正常な範囲に戻るようにノズル開度制御を行わせる
ようになっている。
On the other hand, if the pressure of the exhaust gas deviates from the normal range and, for example, decreases, the load command signal is temporarily cut off, and the pressure controller 37 works to return the exhaust gas pressure to the normal range. is designed to control the nozzle opening.

次いで、このシステムの動作について説明する。Next, the operation of this system will be explained.

システムの定常運転時、すなわち、ターボ圧縮機3の定
常運転時には、演算器35の働きによって大気開放弁4
は全閉あるいは一定の微小な開度に保持され、圧力コン
トローラ6は実際上機能しない、大気開放弁4を全閉あ
るいは微小な一定開度にするのは定常運転時のエネルギ
損失を最小とするためである。このとき、システムは、
定常運転であるから、本来システム内の全てのプロセス
量が一定値に維持されるはずであるが、運転中の外気温
、湿度の変化によるコンプレッサ吸込み条件の変化、シ
ステム放熱量の変化等により実際には温度、圧力等のプ
ロセス量が除々に変化する。
During steady operation of the system, that is, during steady operation of the turbo compressor 3, the atmosphere release valve 4 is
is kept fully closed or kept at a constant minute opening, and the pressure controller 6 does not actually function.The atmosphere release valve 4 is kept fully closed or kept at a minute constant opening to minimize energy loss during steady operation. It's for a reason. At this time, the system
Since it is a steady operation, all process quantities in the system should be maintained at a constant value, but due to changes in compressor suction conditions due to changes in outside temperature and humidity during operation, and changes in system heat radiation, etc. During this process, process variables such as temperature and pressure gradually change.

このような変化に対しても前に記述したとおり、コンプ
レッサ3bの吐出圧力を常に一定に保つことが重要であ
る。このときコンプレッサ3bの吐出圧力の制御は、圧
力コントローラ34によって圧力検出器5から検出され
る圧力が目標の一定値になるよう助燃炉27の燃焼量を
流量コントローラ30.33を通じて制御することによ
り行う。
Even with such changes, as described above, it is important to always keep the discharge pressure of the compressor 3b constant. At this time, the discharge pressure of the compressor 3b is controlled by controlling the combustion amount of the auxiliary combustion furnace 27 through the flow rate controller 30.33 so that the pressure detected from the pressure detector 5 by the pressure controller 34 becomes a constant target value. .

すなわち、システム定常運転時には、助燃炉燃焼量の調
整により、コンプレッサ吐出圧力一定のフィードバック
制御を行う。
That is, during steady system operation, feedback control is performed to keep the compressor discharge pressure constant by adjusting the combustion amount in the auxiliary combustion furnace.

次に、負荷変動時の動作を述べる。まず、負荷指令の直
前に演算器35内の制御回路を操作することにより、大
気開放弁4を圧力コントローラ6の制御支配下におく0
次に、負荷指令として、助燃炉燃料流量および燃焼用空
気流量の設定値を直    !接流量コントローラ30
.33に対して与えてタービン動力を増加させる。この
結果、コンプレ、す3bの吐出圧力が上昇しようとする
が、コンプレッサ3bの吐出圧力は圧力コントローラ6
の働ぎによって大気開放弁4の調節、すなわち、大気開
放配管14を経由する放出空気量の調節により一定制御
が行われる。このようにして負荷指令時には、タービン
動力を助燃炉燃焼量のフィードフォワード操作により増
加させ、これによるコンプレッサ3bの吐出空気流量の
堵加分の一部をコンプレッサ吐出圧力を一定に保つため
にコンプレッサ出口側で大気放出させるようになってお
り、その状態でターボコプレッサ3のパワーア・ンプが
計られてシステム要求空気量が満足される。
Next, the operation during load fluctuations will be described. First, by operating the control circuit in the computing unit 35 immediately before a load command, the atmospheric release valve 4 is placed under the control of the pressure controller 6.
Next, set values for the auxiliary furnace fuel flow rate and combustion air flow rate as load commands. Contact flow controller 30
.. 33 to increase the turbine power. As a result, the discharge pressure of the compressor 3b tends to rise;
Constant control is performed by adjusting the atmosphere release valve 4, that is, adjusting the amount of air released via the atmosphere release pipe 14. In this way, at the time of load command, the turbine power is increased by feedforward operation of the combustion amount of the auxiliary combustion furnace, and a part of the resulting reduction in the discharge air flow rate of the compressor 3b is used at the compressor outlet in order to keep the compressor discharge pressure constant. The air is discharged to the atmosphere on the side, and in this state the power amplifier of the turbo copressor 3 is measured to satisfy the system required air amount.

大気開放弁4からの放出量(大気開放弁の開度)が所要
の値に達した状態でシステム要求量に応じてシステム空
気流量調節弁7が開かれてターボ圧縮機からの空気がシ
ステムに対して供給される。
When the amount of air released from the atmosphere release valve 4 (opening degree of the atmosphere release valve) reaches the required value, the system air flow control valve 7 is opened according to the system requirement, and air from the turbo compressor enters the system. supplied to

そして、この際に、予めプログラムされた負荷指令に基
いて、タービン3aのノズル3Cの開度をフィードフォ
ワード制御により変更して、排ガス流部−の変化に対処
する。すなわち、タービン3aを通過する排ガス流量W
は、ノズル開口面積をS、ノズル入口圧力をP、ノズル
入口絶対温度をTとすると、S−P/nに比例する。し
かして、前記ノズル3cの制御パターンは、システム排
ガス流量の変化に伴なって前記ノズル入口圧力Pが変動
したり、ノズル入口絶対温度Tを変更する必要が生じた
り、あるいは、タービン3cの上流側の排ガスの一部を
大気に直接放出する必要が生じたりすることがないよう
にプログラムしておく、このとき、圧力コントローラ6
の制御動作により大気開放弁4の調整すなわち大気への
開放風量の制御が行われ、コンプレッサ吐出圧が常に一
定に維持される。
At this time, the opening degree of the nozzle 3C of the turbine 3a is changed by feedforward control based on a preprogrammed load command to cope with changes in the exhaust gas flow area. That is, the exhaust gas flow rate W passing through the turbine 3a
is proportional to S-P/n, where S is the nozzle opening area, P is the nozzle inlet pressure, and T is the nozzle inlet absolute temperature. Therefore, the control pattern of the nozzle 3c may be such that the nozzle inlet pressure P fluctuates with changes in the system exhaust gas flow rate, the nozzle inlet absolute temperature T needs to be changed, or the upstream side of the turbine 3c In this case, the pressure controller 6 is programmed so that there is no need to release part of the exhaust gas directly to the atmosphere.
Through the control operation, the atmosphere release valve 4 is adjusted, that is, the amount of air released to the atmosphere is controlled, and the compressor discharge pressure is always maintained constant.

負荷指令に対する状態変化が終了し、システムが整定す
れば、次に、吐出圧力の制御を圧力コントローラ34に
移すとともに、演算器35によって大気開放弁4の開度
を現在の開度から除々に絞り込み最終的に全閉させるか
、あるいは、微小な開度に保持させる。この動作は、前
に述べたとおりシステムのエネルギ損失を最小にするた
めのものであり、大気開放弁4の絞り込みはターボ圧縮
機3の制御バランスを崩さないよう微″JR整により行
う。この間、コンプレッサ吐出圧力は流量コントローラ
30.33を通じた助燃炉燃焼量の調整によって一定制
御が行なわれる。大気開放弁4を絞り込んだ後は負荷定
常時の状態に戻る。
When the state change in response to the load command is completed and the system is stabilized, control of the discharge pressure is transferred to the pressure controller 34, and the arithmetic unit 35 gradually narrows down the opening degree of the atmosphere release valve 4 from the current opening degree. Finally, it is fully closed or kept at a very small opening. As mentioned earlier, this operation is to minimize the energy loss of the system, and the air release valve 4 is throttled by a fine JR adjustment so as not to upset the control balance of the turbo compressor 3.During this time, The compressor discharge pressure is controlled at a constant level by adjusting the combustion amount of the auxiliary combustion furnace through the flow rate controllers 30 and 33. After the atmosphere release valve 4 is throttled, the state returns to the state under steady load.

第3図は、本実施例による負荷変動時のターボ圧1i!
mのプロセス量の変化を表わしたものであり、時刻L1
に負荷指令が与えられると助燃炉焼UtLWkF+が負
荷指令に応じたフィードフォワード制御操作によって増
加することによりシステム排ガスに助燃炉27からの燃
焼排ガスが加わってタービン動力が増大し、ターボ圧縮
機3の回転数が増加する。この時システム空気m、 J
t F 4はまだ負荷指令前の値を維持継続させている
ため、コンプレッサ吐出圧力P1が1昇しようとする。
FIG. 3 shows the turbo pressure 1i! during load fluctuation according to this embodiment.
It represents the change in the process amount of m, and at time L1
When a load command is given to the auxiliary combustion furnace 27, the auxiliary combustion furnace combustion UtLWkF+ is increased by the feedforward control operation according to the load command, and the combustion exhaust gas from the auxiliary combustion furnace 27 is added to the system exhaust gas, increasing the turbine power, and the turbo compressor 3 Rotation speed increases. At this time, system air m, J
Since tF4 is still maintained at the value before the load command, the compressor discharge pressure P1 is about to increase by 1.

これに対して圧力コントローラ6による圧力一定制御が
働き過剰空気量をコンプレッサ吐出大気開放空気量F1
として大気に放出させることによってコンプレッサ吐出
圧力P1が一定に維持される。助燃炉27に対するフィ
ードフォワード操作が安定した時点で、流量調節弁7を
開成させてシステム空気流量F4を負荷指令に基く目標
値まで増加させるとともに、ターボ圧縮機3のタービン
3aのノズル開度Sをフィードフォワード操作により増
加させると、この過程でPlの一定制御動作によリコン
プレッサ出口大気開放弁4の開度が調整されFlが変化
するeF4が目標値に達した時点(時刻L1)が負荷変
動に対する第1次整定点であり、この時点でコンプレッ
サ吐出圧力P1の制御がコンプレッサ出口大気開放弁4
からの放風量調整による制御から助燃炉27の燃焼量5
11節による制御に切り替えられる。この後、演算器3
5からの指令で大気開放弁4の漸開動作が行われ、大気
開放弁4が完全に絞り込まれた時点(時刻しゴ)が第2
次(最終)整定時点となる。tiからtlに至る過程で
はPlの一定制御動作を介して助燃炉燃料流量F1を絞
り込む方向での制御が行   □j′われる。
In response to this, constant pressure control by the pressure controller 6 operates to remove the excess air amount from the compressor and release the air amount F1 to the atmosphere.
The compressor discharge pressure P1 is maintained constant by discharging it to the atmosphere. When the feedforward operation for the auxiliary combustion furnace 27 becomes stable, the flow rate control valve 7 is opened to increase the system air flow rate F4 to the target value based on the load command, and the nozzle opening degree S of the turbine 3a of the turbo compressor 3 is increased. When it is increased by feedforward operation, during this process, the opening degree of the recompressor outlet atmosphere release valve 4 is adjusted by the constant control operation of Pl, and Fl changes.The time when eF4 reaches the target value (time L1) is the load change. At this point, the compressor discharge pressure P1 is controlled by the compressor outlet atmospheric release valve 4.
The combustion amount 5 of the auxiliary combustion furnace 27 is controlled by adjusting the amount of air discharged from the
Control will be switched to Section 11. After this, computing unit 3
5, the atmospheric release valve 4 is gradually opened, and the time when the atmospheric release valve 4 is completely closed (time mark) is the second time.
This is the next (final) settling point. In the process from ti to tl, control is performed in the direction of reducing the auxiliary furnace fuel flow rate F1 through a constant control operation of Pl.

なお、前記実施例では、タービンの入口側に圧力発信器
と圧力コントローラを設けておき、排ガス圧力が不当な
値にまで変化したときにだけ例外的にタービン3aのノ
ズル開度を負荷指令から切離して制御するようにした場
合について説明したが、このような安全装置を省略した
ものも本発明に含まれる。また、ノズル開度のフィード
フォワード操作を、システム空気流1#−F 4の増加
開始時点(1)に於て開始した例を述べたが、負荷指令
時(時刻1+)に同操作を開始しても良い、このとさ助
燃炉燃焼増加による一時的なシステム背圧の増加を抑え
る様にノズル制御を行う。
In the above embodiment, a pressure transmitter and a pressure controller are provided on the inlet side of the turbine, and the nozzle opening of the turbine 3a is exceptionally separated from the load command only when the exhaust gas pressure changes to an unreasonable value. Although a case has been described in which the safety device is controlled by the driver, the present invention also includes a case in which such a safety device is omitted. In addition, although we have described an example in which the feedforward operation of the nozzle opening was started at the time point (1) when the system air flow 1#-F4 started to increase, the same operation could be started at the time of the load command (time 1+). However, nozzle control is performed to suppress the temporary increase in system back pressure due to increased combustion in the auxiliary furnace.

[発明の効果] 本発明は、以上のような構成であるから1次のような効
果が得られる。
[Effects of the Invention] Since the present invention has the above configuration, the following effects can be obtained.

(a)まず、排ガス配管途上に助燃炉を設けているので
、あらゆる負荷運転域においてタービンの動力不足を招
くことがない。
(a) First, since the auxiliary combustion furnace is provided in the middle of the exhaust gas piping, the turbine does not run out of power in any load operating range.

(b)そして、コンプレッサ吐出圧力を常時一定の値に
保つことができるので、燃料電池のマニホールド内の反
応ガスの圧力と筐体内の窒素ガスの圧力との差圧を一定
に維持しておくことが可能となり、前述したようなガス
漏洩による電池の特性劣化等を招くことがない。
(b) Since the compressor discharge pressure can be maintained at a constant value at all times, the differential pressure between the pressure of the reactant gas in the manifold of the fuel cell and the pressure of nitrogen gas in the housing can be maintained constant. This makes it possible to avoid deterioration of battery characteristics due to gas leakage as described above.

(C)また、負荷が一定している際には、大気開放弁を
全開または微開状態に維持することができるので、エネ
ルギの無駄使いを最小限に抑えることが可能であり、効
率の高い運転が出来る。
(C) Also, when the load is constant, the atmosphere release valve can be kept fully open or slightly open, so it is possible to minimize wasted energy and achieve high efficiency. I can drive.

(d)しかも、この方式では、タービンを可変ノズル式
のものにし、負荷変動時に助燃炉の燃焼制御のみならず
、ノズル開度をフィードフォワード制御により変化させ
てタービン動力を積極的に負荷変動に合せて変更するよ
うにしている。そのため、優れた応答性が期待でき、燃
料電池の負荷、換言すれば、システム流量を迅速に変化
させることが可能となる。
(d) Moreover, in this method, the turbine is of a variable nozzle type, and in addition to controlling the combustion of the auxiliary combustion furnace when the load fluctuates, the nozzle opening is changed by feedforward control to actively adapt the turbine power to load fluctuations. I am trying to change it accordingly. Therefore, excellent responsiveness can be expected, and it becomes possible to quickly change the load on the fuel cell, in other words, the system flow rate.

これを前記実施例に基いて具体的に説明すれば次のよう
になる。、まず、タービン動力は、入口圧力P1が一定
とすると、(入口絶対温度TYとノズル面積Sに比例す
る。そのため、ノズル面積を変更しないでタービ入口温
度のみを変更して負荷変動に対処しようとする場合には
、第3図に想像線で示すように、助燃炉27の燃焼量を
かなり大きくすることによって大気開放弁4の放出風量
F1を十分に多くしておき、しかる後に、システム空気
流Fit F 4を目標値にまで変更しないと、放出風
量の余裕Aを残して負荷を変化させることができない、
それに対して、この発明によれば、システム空気流it
 F 4を目標値にまで変化させる際に、それとほぼ同
時にノズル面積Sをフィードフォワード制御により変化
させてタービン3aのパワーアンプを計ることができる
ので、大気開放弁4の放出風量Fゴが比較的少ない状態
からシステム空気流t F 4を変化させ始めても第1
次整定時t2には放出流量の余裕Aを無理なく確保する
ことができる。そのため、可変ノズル機能を有さないシ
ステムに比べて、負荷変動時における助燃炉の燃焼量を
少なくすることが可能となり、燃料の節約だけでなく、
システム排ガスを昇温させるのに要する時間(1+〜t
)、および、システム空気流量を変化させるのに要する
時間(1−11)を共に短くすることが可能となって、
迅速で的確な負荷制御を行うことができる。
This will be explained in detail based on the above embodiment as follows. First, assuming that the inlet pressure P1 is constant, the turbine power is proportional to the absolute inlet temperature TY and the nozzle area S. Therefore, we tried to deal with load fluctuations by changing only the turbine inlet temperature without changing the nozzle area. In this case, as shown by the imaginary line in FIG. 3, the amount of combustion in the auxiliary combustion furnace 27 is increased considerably to increase the amount of air discharged from the atmosphere release valve 4, F1, and then the system air flow is increased. Unless Fit F 4 is changed to the target value, it will not be possible to change the load while leaving margin A for the discharge air volume.
In contrast, according to the present invention, the system airflow it
When F4 is changed to the target value, the nozzle area S can be changed almost simultaneously by feedforward control to measure the power amplifier of the turbine 3a. Even if you start changing the system airflow tF4 from a low state, the first
At the next settling time t2, the discharge flow rate margin A can be easily secured. Therefore, compared to a system without a variable nozzle function, it is possible to reduce the amount of combustion in the auxiliary combustion furnace during load fluctuations, which not only saves fuel but also
The time required to raise the temperature of the system exhaust gas (1+~t
), and the time required to change the system air flow rate (1-11) can both be shortened,
Quick and accurate load control can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例を示すシステム説明図、第2図は本発明
の一実施例を示すシステム説明図、第3図は同実施例に
おけるプロセスの挙動を示した図である。 l・・拳燃料電池 1a・・・空気極 1b會拳・燃料極 2働・・改質器 3・拳・ターボ圧縮機 3a1・タービン 3b−−・コンプレッサ 3c11◆1ノズル 4・・会大気開放弁
FIG. 1 is a system explanatory diagram showing a conventional example, FIG. 2 is a system explanatory diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing process behavior in the same embodiment. l... fist fuel cell 1a... air electrode 1b meeting, fuel electrode 2 working... reformer 3, fist, turbo compressor 3a1, turbine 3b --- compressor 3c11◆1 nozzle 4... chamber open to atmosphere valve

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 燃料電池と、炭化水素系燃料を改質して前記燃料電池に
水素ガスを供給するための改質器と、この改質器の排ガ
ス、または、前記燃料電池の空気極出口の余剰空気およ
び改質器の排ガスの両方により駆動される可変ノズル式
のタービンを用いてコンプレッサを作動させ該コンプレ
ッサから前記燃料電池および改質器に必要な圧縮空気を
供給するターボ圧縮機と、このターボ圧縮機のタービン
へ至る排ガス配管途上に配置されタービンの不足動力を
補う助燃炉と、前記ターボ圧縮機のコンプレッサ吐出配
管から分岐させた大気開放配管上に設けられ該配管を通
して大気に放出される風量を調節する大気開放弁とを具
備してなる燃料電池発電システムにおいて、システムの
定常運転時は前記大気開放弁を全閉または微開にした状
態で助燃炉の燃焼量制御をコンプレッサ吐出圧力一定の
フィードバック制御で行い、また、システム負荷変動時
には助燃炉の燃焼制御とタービンのノズル開度制御とを
プログラムに基くフィードフォワード制御で行なうとと
もに前記大気開放弁によりコンプレッサ吐出圧一定のフ
ィードバック制御を行わせることを特徴とする燃料電池
発電システムの負荷制御方式。
a fuel cell; a reformer for reforming hydrocarbon fuel to supply hydrogen gas to the fuel cell; a turbo compressor that operates a compressor using a variable nozzle turbine driven by both the exhaust gas of the reformer and supplies compressed air necessary for the fuel cell and the reformer from the compressor; An auxiliary combustion furnace is placed on the exhaust gas piping leading to the turbine to compensate for the insufficient power of the turbine, and an auxiliary combustion furnace is installed on the atmosphere release piping branched from the compressor discharge piping of the turbo compressor to adjust the amount of air discharged to the atmosphere through the piping. In a fuel cell power generation system equipped with an atmosphere release valve, during steady operation of the system, the combustion amount of the auxiliary furnace is controlled by feedback control with the compressor discharge pressure constant, with the atmosphere release valve fully closed or slightly opened. Further, when the system load fluctuates, the combustion control of the auxiliary furnace and the nozzle opening control of the turbine are performed by feedforward control based on a program, and the air release valve performs feedback control to keep the compressor discharge pressure constant. Load control method for fuel cell power generation system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7297427B2 (en) * 2000-07-25 2007-11-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell system and process for controlling the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7297427B2 (en) * 2000-07-25 2007-11-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell system and process for controlling the same
US7998634B2 (en) 2000-07-25 2011-08-16 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell with control process for reactant pressure and flow

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