報告書番号

M05019

タイトル（和文）

酸素利用MCFC発電システムの運用特性と熱効率解析 -1MW級システムの構成と運用特性-

タイトル（英文）

Thermal efficiency and operating characteristic of oxygen utilized Molten Carbonate Fuel Cell system. - Design and operating characteristic of 1MW class system.-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

天然ガスを燃料とし、酸素利用形溶融炭酸塩形燃料電池（MCFC)発電システムについて熱効率解析を実施した。酸素利用形システムの場合、内部改質器と外部改質器の流量バランスを調整することにより、スタック内の温度調整を行うことが有効であり、バルブ操作のみでスタックの温度調整が可能となるため、従来の空気利用と比較して簡易なスタック温度調整が可能となった。1MW級システムを想定し、酸素利用形MCFC発電システムにマイクロガスタービンを組み合わせたシステムでは、外部改質器をアノード出口に設置することにより、部分負荷運転の場合でも燃焼器出口温度の上昇を抑制することが可能となった。また、常圧システムの場合、CO2ブロワを適用することにより、幅広い運転負荷領域で燃焼器出口温度を低く保つことが可能となった。これらの改質器の組み合わせにより、小容量システムでも広い負荷範囲で高い熱効率を達成できることが分かった。

概要 （英文）

Thermal efficiency of a oxygen utilised Molten Carbobnate Fuel Cell system is calculated using a natural gas as its fuel. A stack temperature distribution of the system is controlled by the fuel gas flow balance of external reformer and internal reforming MCFC stack. The temperature control method is effective for the oxygen utilised MCFC system, because only the valve control realise the tempearature control of the stack; the system configuration also simpler than air utilised system. When the micro gas turbine is combined with MCFC system, the outlet temperature of the combustor is regulated. During the partial load operation, the fuel utilisation of the system is lower than full load condition because much fuel is needed inorder to keep the temperature of fuel gas, steam and cathode gas operable temperature. The lower fuel utilisation causes the increase of the combustor outlet temperature. The external reformer is fised at the exhausted anode gas pipeline, then the endothermic reaction of the external reformer cooled the temperature of the combustor during partial oerating condition. The outlet temperature of the combustor kept almost constant value at full and part load operation. In the atmospheric operating system, a CO2 blower was applied to the cathode gas suply system. Part of the CO2 are supplied to the cathode exhausted pipeline inorder to leep the combustor outlet temperature lower. The combination of the CO2 flow in the combustor and refrigiation of anode exhausted gas by external reformer makes the combustor outlet temperature low at full load and part load operating conditions. The reformer location and CO2 recirculation method offers a stable operating temperature of the system, and the thermal efficiency of the system is more than 50%HHV under the operating load condition of 50-10%.

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