報告書番号

W00037

タイトル（和文）

石炭ガス化ＭＣＦＣ発電システムの検討 -実電池発電限界を反映したシステム構成とその性能解析-

タイトル（英文）

Analysis of Integrated Gasifier and Molten Carbonate Fuel Cell combined system.Reflection of the generatable condition of working cell on overall thermal efficiency.

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

石炭ガス化ＭＣＦＣシステムについて、アノードガスリサイクルシステム及びアノードガスリサイクルのないシステム（アノード熱交換システム）について、プラント熱効率解析を行った。アノード流路内におけるシフト反応が平衡に達していないことを想定した解析では、アノード出口水素濃度が1%未満で発電不能となると仮定した場合、見かけの平衡常数が０．４程度の時にアノードガスリサイクルシステムでは燃料利用率を８０％程度まで低下させた運転を強いられる。一方、アノード熱交換システムの場合、燃料利用率は９０％程度でも発電可能である。カソードリサイクル系の冷却量を変更した場合についての検討を行った結果、カソード炭酸ガス分圧を0.1MPa程度以下に保つためには、カソードリサイクル系からの熱回収量を小さくする必要があり、これに伴いアノードガスリサイクルシステムとアノード熱交換システムの熱効率差は小さくなる。

概要 （英文）

Materials and heat balance in Integrated Coal Gasification and Molten Carbonate Fuel Cell (IG-MCFC) combined system has been calculated. In this calculation, an anode recycling system and an anode heat exchange system have been studied supposing a delay of shift reaction in anode gas channel. In the case that the equilibrium constant of shift reaction decrease to be 0.4 in relative value, and supposing that MCFC does not work if the hydrogen composition of anode outlet gas lower than 1%, the operated overall plant fuel utilisation should be lower than 80% in the anode recycling system. The anode heat exchange system could be operated when its plant overall fuel utilisation is 90%. In the anode exchange system, a power loss to generate steam is so much, and the thermal efficiency of this system is 5 to 6% lower than the anode recycling system, but considering the difference of the overall fuel utilisation, the difference of thermal efficiency has been decreased.The analysis code has been applied to study a relation between a partial pressure of cathode CO2 and thermal efficiency of whole system. By changing the cooling value of cathode gas recycling line, the partial pressure of CO2 in cathode gas could be controlled. For the purpose to keep the CO2 partial pressure of cathode gas to be lower than 0.1MPa, the cooling ratio of cathode recycling line should be decreased. By decreasing of cooling ratio of cathode recycling line, the difference of thermal efficiency between discussed two systems has been decreased, and the difference of thermal efficiency calculated to be 1-2%.

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