CN101472837B - 氢生成装置和燃料电池系统及其运转方法 - Google Patents

氢生成装置和燃料电池系统及其运转方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101472837B
CN101472837B CN2007800232914A CN200780023291A CN101472837B CN 101472837 B CN101472837 B CN 101472837B CN 2007800232914 A CN2007800232914 A CN 2007800232914A CN 200780023291 A CN200780023291 A CN 200780023291A CN 101472837 B CN101472837 B CN 101472837B
Authority
CN
China
Prior art keywords
devulcanizer
raw material
producing apparatus
burner
igniting
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007800232914A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101472837A (zh
Inventor
可儿幸宗
鹈饲邦弘
藤原诚二
胁田英延
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN101472837A publication Critical patent/CN101472837A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101472837B publication Critical patent/CN101472837B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04231—Purging of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0675—Removal of sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0822—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel the fuel containing hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0827—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel at least part of the fuel being a recycle stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1604—Starting up the process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04686—Failure or abnormal function of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

一种氢生成装置(100)，具备：具有吸附除去原料中的硫化合物的脱硫剂的脱硫器(4)、具有由原料生成含氢气体的重整催化剂的重整器(1)、加热重整器(1)的燃烧器(5)、以及在燃烧器(5)中对原料进行点火的点火器(103)，以使用通过脱硫器(4)的原料，开始燃烧器(5)的燃烧的方式构成，还具备：变更点火器(103)的点火确认时间的上限的上限变更器(8)、以及取得与该变更的指示相关的信号的变更指示取得器(101)。

Description

氢生成装置和燃料电池系统及其运转方法
技术领域
本发明涉及具有吸附除去硫化合物的脱硫器，并通过重整反应由通过脱硫器的原料生成含氢气体的氢生成装置和具备该氢生成装置的燃料电池系统及其运转方法。
背景技术
虽然为小型装置却能够高效率发电的燃料电池，作为分散型能量供给源的发电装置正在被不断地进行开发。作为燃料电池发电时的燃料而被使用的氢气，不作为一般的基础设施而提供。因此，例如，采用在燃料电池中同时设置由从城市燃气以及LPG等的现有化石原料基础设施获得的原料生成含氢气体的氢生成装置的构成。氢生成装置大多采用设置有使原料和水进行重整反应的重整器、为了降低含氢气体中的一氧化碳浓度而使一氧化碳和水蒸汽进行水煤气转换反应的转化器、以及主要由微量空气等的氧化剂氧化一氧化碳的CO除去器的构成。另外，在这些反应部中，适于各反应的催化剂，例如可以在重整器中使用Ru催化剂或Ni催化剂、在转化器中使用Cu-Zn催化剂、以及在CO除去器中使用Ru催化剂等。
然而，出于检测来自配管等的原料的泄漏的目的，向作为上述现有基础设施的城市燃气或LPG中添加硫化合物类的加臭剂。由于硫化合物类的加臭剂为氢生成装置中所使用的所述催化剂的中毒成分，因而一般在氢生成装置中设置预先除去加臭剂的脱硫器。
例如，有人设计了一种由使用沸石类吸附脱硫剂的吸附型脱硫器除去原料中的硫化合物的方法(例如，参照专利文献1)。
另外，由于该吸附型脱硫器在常温状态下能够吸附除去硫化合物，因而与添加水型脱硫器相比，氢生成装置的启动性优异，然而如果原料中的硫化合物被时常提供，而且使用期间较长，则脱硫器的吸附脱硫能力降低。即，由于脱硫器的吸附脱硫能力(吸附容量)具有极限，因而长期使用时，脱硫器的更换成为前提。因此，有人提出了一种具有能够容易地判定脱硫器的更换时期的指示功能的脱硫器(例如，参照专利文献2)。
另外，氢生成装置通常具备能够将重整器内的催化剂的温度升温至适于催化剂反应的水平的燃烧器，在氢生成装置的启动动作中，从原料基础设施供给，由通过脱硫器的原料清洗重整器内，使用该清洗后的原料，进行燃烧器的燃烧(例如，参照专利文献3)。
专利文献1：日本专利申请公开第2004-228016号公报
专利文献2：日本专利申请公开第2002-358992号公报
专利文献3：日本专利申请公开第2005-206395号公报
发明内容
像上述专利文献2所记载的氢生成装置那样，由于吸附型脱硫器的吸附容量具有极限，因而脱硫器的更换是不可缺的，然而，在更换脱硫器之后，在像上述专利文献3所记载的氢生成装置那样，使用通过脱硫器的原料，进行燃烧器的燃烧的情况下，引起脱硫剂的原料吸附，向燃烧器供给通过脱硫器的原料的供给流量暂时变少，燃烧器中的燃烧状态有时不稳定。结果，可以预测，例如在应用通常的燃烧检测判断基准的情况下，产生将因脱硫器的原料吸附而引起的燃烧器的不稳定燃烧误判定为因脱硫器的其他的原因而引起的燃烧不良的不良情况。
本发明是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于，提供一种氢生成装置和具备该氢生成装置的燃料电池系统及其运转方法，该氢生成装置在使用通过吸附型脱硫器的原料，进行燃烧器的燃烧开始的情况下，即使在更换脱硫器后的启动动作中也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始燃烧动作。
为了解决上述问题，本发明的氢生成装置，具备：具有吸附除去原料中的硫化合物的脱硫剂的脱硫器、具有由原料生成含氢气体的重整催化剂的重整器、加热所述重整器的燃烧器、以及在所述燃烧器中对所述原料进行点火的点火器，所述氢生成装置被构成为，使用通过所述脱硫器的所述原料，开始所述燃烧器的燃烧，所述氢生成装置还具备变更所述点火器的点火确认时间的上限的上限变更器、以及取得与所述变更的指示相关的信号的变更指示取得器。
另外，所述变更指示取得器可以为取得与所述脱硫器的更换相关的信号的更换信号取得器，在由所述更换信号取得器取得与所述脱硫器的更换相关的信号的情况下，所述上限变更器可以提升所述点火确认时间的上限。
通过这些构成，在使用通过吸附型脱硫器的原料，进行燃烧器的燃烧开始的情况下，即使在更换脱硫器后的氢生成装置的启动动作中，也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始燃烧动作。
另外，本发明的燃料电池系统可以具备上述本发明的氢生成装置、以及使用由所述氢生成装置供给的含氢气体来进行发电的燃料电池。
另外，本发明的氢生成装置的运转方法的特征在于，该氢生成装置具备：具有吸附除去原料中的硫化合物的脱硫剂的脱硫器、具有由通过所述脱硫器的原料生成含氢气体的重整催化剂的重整器、加热所述重整器的燃烧器、以及在所述燃烧器中对所述原料进行点火的点火器，所述氢生成装置被构成为，使用通过所述脱硫器的所述原料，开始所述燃烧器的燃烧，在更换所述脱硫器后，提升所述点火器的点火确认时间的上限，并且，基于所述已提升的点火确认时间的上限，进行所述点火器的点火动作。
另外，本发明的燃料电池系统的运转方法的特征在于，该燃料电池系统具备氢生成装置和燃料电池，该氢生成装置，具备：具有吸附除去原料中的硫化合物的脱硫剂的脱硫器、具有由通过所述脱硫器的原料生成含氢气体的重整催化剂的重整器、加热所述重整器的燃烧器、以及在所述燃烧器中对所述原料进行点火的点火器，并且，所述氢生成装置被构成为，使用通过所述脱硫器的所述原料，开始所述燃烧器的燃烧，该燃料电池使用由所述氢生成装置供给的含氢气体来进行发电，在更换所述脱硫器后，提升所述点火器的点火确认时间的上限，并且，基于所述已提升的点火确认时间的上限，进行所述点火器的点火动作。
通过这些运转方法，在使用通过吸附型脱硫器的原料，进行燃烧器的燃烧开始的情况下，即使在更换脱硫器之后的氢生成装置以及燃料电池系统的启动动作中，也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始燃烧动作。
本发明的上述目的、其他目的、特征、以及优点在参照下述附图的情况下，通过以下的优选实施方式的详细说明可以变得清楚。
依照本发明，能够得到一种氢生成装置和具备该氢生成装置的燃料电池系统及其运转方法，该氢生成装置在使用通过吸附型脱硫器的原料，进行燃烧器的燃烧开始的情况下，即使在更换脱硫器后的启动动作中，也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始燃烧动作。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的燃料电池系统的构成例的方框示意图。
图2是用于说明图1的燃烧器的构成例的模式图。
图3是不设想脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的一个示例的流程示意图。
图4是不设想脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的另一个示例的流程示意图。
图5是点火器的点火动作时的火焰棒输出的经时变化的一个测量例的示意图。
图6是设想脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的一个示例的流程示意图。
图7是图6的点火顺序中的变更指示取得器的操作画面的一个示例即更换信号取得器的示意图。
图8是设想脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的另一个示例的流程示意图。
图9是图8的点火顺序中的变更指示取得器的操作画面的一个示例的示意图。
图10是燃烧器的点火顺序的变形例的流程示意图。
图11是燃烧器的点火顺序的另一个变形例的流程示意图。
符号说明
1：重整器；2：水供给器；3：原料供给器；4：脱硫器；4a：关闭阀；5：燃烧器；6：燃烧风扇；7：燃料电池；8：控制器；9：气体基础设施管道线；10：氢气供给路径；11：尾气路径；12：流路变更阀；50：分配器；51：空气室；52：燃烧空间；53：壁部；101：变更指示取得器；102：燃烧检测器(火焰棒(flame rod)；FR)；103：点火器；100：氢生成装置；200：燃料电池系统。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的优选实施方式。
图1是本发明的实施方式中的燃料电池系统的构成例的方框示意图。如图1所示，燃料电池系统200的主要构成要素为氢生成装置100以及燃料电池7。
氢生成装置100是主要进行原料和水蒸汽的重整反应，并能够生成含氢气体的装置，该原料包含以甲烷为主要成分的城市燃气、天然气、LPG等的烃，甲醇等的醇，或者石脑油成分等的至少由碳和氢构成的有机化合物。该氢生成装置100除了具备填充有Ru类的重整催化剂的重整器1之外，还具备转化器和CO除去器，该转化器设有使在重整器1生成的含氢气体中的一氧化碳进行水蒸汽转化反应的Cu-Zn类转化催化剂，该CO除去器设有主要通过氧化来降低残留于通过转化器后的含氢气体中的一氧化碳的Ru类催化剂(但是，省略了转化器和CO除去器的图示及其详细说明)。
另外，如图1所示，氢生成装置100除了具备上述的重整器1之外，还具备水供给器2、原料供给器3、脱硫器4、燃烧器5、控制器8、以及变更指示取得器101。
水供给器2是具有向重整器1供给的水的流量调整功能的机器。该水用于生成重整反应所必需的水蒸汽。作为水供给器2，使用调节来自以城市自来水、水箱等为例的水供给源(图中未显示)的水的供给量的阀、流量调节器、以及泵等。本实施方式中，使城市自来水通过活性炭以及离子交换树脂(图中无任何显示)后净化而成的净化水，由水供给器2供给至重整器1。
原料供给器3是具有向重整器1供给原料的流量调整功能的机器(例如，阀或流量调节器)。此外，如图1所示，使用配置在原料供给器3和重整器1之间的路径与迂回路径4d之间的连接部的流路变更阀4c(例如三通阀)，不经过重整器1就能够使从原料供给器3排出的原料流向迂回路径4d，并将其直接输送至后述的燃烧器5。
脱硫器4具有填充着硫化合物的吸附剂即沸石(在本实施方式中，使用东曹株式会社制的Zeorum F-9)的吸附型的脱硫功能，一对关闭阀4a分别设在作为脱硫器4的出入口的两端，其中一个与成为原料的供给源的气体基础设施管道线9相连接，另一个与原料供给器3相连接。于是，通过开启这些关闭阀4a，使得从气体基础设施管道线9供给的、含有硫化合物类的加臭剂的原料在脱硫器4中被吸附除去该硫化合物之后，被输送至原料供给器3。
燃料器5是通过高温的燃烧气体向重整器1的重整催化剂供给重整反应所必需的热的火焰喷烧器构造的机器。在该燃烧器5上配置有燃烧检测器102、点火器103、以及燃烧空气供给用的燃烧风扇6。此外，在后面说明燃烧器5的详细的构成。
控制器8由微处理器(CPU)等构成，如图1所示，能够控制燃料电池系统200(氢生成装置100)的动作，并且，能够使用半导体存储器等的内部存储器来存储燃料电池系统200的运转参数或控制程序。即，控制器8(CPU)接收变更指示取得器101和燃烧检测器102的输出信号、以及图中未显示的温度传感器或压力传感器的输出信号，并基于这些信号恰当地控制原料供给器3、水供给器2、燃烧风扇6、点火器103、以及各种阀4a、4c、12的动作。
变更指示取得器101以取得与燃烧器5的燃烧开始时的点火确认时间的上限的变更指示相关的信号的方式构成。在本实施方式中，该变更指示取得器101具有触摸板式的操作画面，通过由维护操作人员或者使用者(以下，简称为“作业者”)的手指或专用的笔进行的规定画面触摸操作，能够取得上述的信号。此外，在后面详细地说明该变更指示取得器101。
另外，如图1所示，固体高分子型的燃料电池7具有阳极7a以及阴极7c，以使用从氢生成装置100经由氢气供给路径10而向阳极7a供给的氢气、以及从氧化剂气体供给器(图中未显示)向阴极7c供给的适宜的氧化剂气体，进行发电的方式构成。但是，燃料电池7的构成是公知的，因而在此省略详细的图示以及说明。此外，燃料电池7发电时的剩余的氢尾气从阳极7a排出，通过尾气路经11而被供给至燃烧器5。另外，如图1所示，还设有流路变更阀12(例如三通阀)，该流路变更阀12配置在能够将氢气供给路径10和尾气路径11之间进行短路的短路路径、以及该短路路径和氢气供给路径10之间的连接部。于是，在氢生成装置100的起动时等，当使用从原料供给器3供给的可燃性的原料气体对氢生成装置100的内部(在此，为重整器1和图中未显示的转化器以及CO除去器的内部)进行清洗处理时，不经由燃料电池7就直接向燃烧器5输送清洗处理后的可燃气体(原料气体和氢气)，从而能够在该燃烧器5中进行燃烧处理。
接着，详细地说明燃烧器5的构成。
图2是用于说明图1的燃烧器的构成例的模式图。
如图2所示，燃烧器5的管状的分配器50连通于上述的迂回路径4d和尾气路径11，具有能够向燃烧空间52喷出可燃成分(例如原料)的多个喷出孔50A。于是，在分配器50内流动的可燃成分，通过喷出孔50A而进行分散，被喷出至燃烧空间52。
另外，燃烧器5的空气室51经由壁部53而连通于上述的燃烧风扇6的内部，具有能够向燃烧空间52喷出从燃烧风扇6压送的空气的多个喷出孔51A。于是，空气室51内的空气，通过喷出孔51A而进行分散，被喷出至燃烧空间52。
如此，以恰当的混合比向燃烧空间52供给可燃成分和空气。
此外，如图2所示，上述的点火器103配置在分配器50的前端，于是，能够对存在于燃烧空间52内的可燃成分进行点火。在本实施方式中，作为点火器103，使用了利用压电放电的点火器。
另外，燃烧检测器102配置在燃烧空间52，因此，能够检测燃烧器5的火焰燃烧的状态。在本实施方式中，作为燃烧检测器102，使用了测量燃烧空间52中的电荷粒子的离子电流量的火焰棒(FR)(以下，将“燃烧检测器102”称为“火焰棒102”)。
接着，对本实施方式的氢生成装置100以及燃料电池系统200(以下，称为“氢生成装置100等”)的启动动作的一个示例进行说明。
首先，说明设想脱硫器4的更换时的燃烧器5的点火顺序。
图3是不考虑脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的一个示例的流程示意图。
图4是不考虑脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的另一个示例的流程示意图。
首先，对图3的点火顺序的内容进行说明。
在该点火顺序中，保存于控制器8的内部存储器的控制程序被读入到控制器8的CPU。然后，由该控制程序所控制的CPU一边控制氢生成装置100等的各种机器，一边实行以下的处理。此外，在控制器8的内部存储器中，预先存储相当于点火器103的“点火确认时间”的上限的上限点火次数“NMAX”、以及相当于燃烧器5的燃烧判定的临界值(作为这个示例，参照后述的图5)的从火焰棒102输出的“设定值”。
开启(ON)燃烧风扇6的工作(步骤S301)，于是，开始从燃烧风扇6向燃烧空间52供给燃烧用空气。
接着，将表示试点火次数的“N”重置为“零(0)”，随后，向该“N”增加“1”(步骤S302、S303)。于是，以下所述，进行点火器103的第1次点火动作。
从开始向燃烧空间52供给燃烧用空气时起，经过规定的计时时间(在此，为8秒)之后，开启(ON)点火器103的工作(步骤S304、S305)，在燃烧空间52中产生火花放电。
在该状态下，经过了规定的计时时间(在此，为2秒)之后，开始从原料供给器3经由迂回路径4d向燃烧空间52供给原料(步骤S306、S307)。即，在分配器50中流动的适量的原料，经由喷出孔50A而被喷出至燃烧空间52，于是，原料和燃烧空气的混合气进入燃烧范围，在燃烧空间52中成为能够形成火焰的状态。
然后，从开始向燃烧空间52供给原料时起，经过规定的计时时间(在此为20秒)之后，关闭(OFF)点火器103的工作(步骤S308、S309)。
在此，判定火焰棒102的输出是否超过相当于燃烧器5的燃烧判定的临界值的“设定值”(步骤S310)。
如此，使用作为火焰棒102的输出的电荷粒子的离子电流量，判定是否在燃烧器5中形成恰当的火焰。
如果火焰棒102的输出超过该“设定值”(在步骤S310中为“YES”)，那么，判定点火器103将原料点火(步骤S313)。
此外，关于上述的输出(离子电流量)，确认了在整个规定时间内将其维持在一定值，从而恰当地确保了燃烧器5中的燃烧的稳定性。
然后，在该情况下，进入到氢生成装置100等的通常运转，由水供给器2向重整器1供给水，并且，流路变更阀4c被切换至重整器1侧，由原料供给器3向重整器1供给原料。于是，在重整器1的内部，通过水蒸汽重整反应，由原料和水蒸汽生成含氢气体。此外，将水供给量调整为，每单位时间所供给的水量中的水分子的摩尔数为每单位时间所供给的原料量中的原料平均组成的碳原子的摩尔数的3倍。在本实施方式中，将以甲烷为主要成分的城市燃气作为原料，以相对于城市燃气的平均组成中的1摩尔的碳原子，存在着3摩尔的水蒸汽的方式设定水供给量(蒸汽和碳的比(S/C)＝3)。然后，针对从重整器1排出的含氢气体，在转化器中实施水煤气转换反应，在CO除去器中实施一氧化碳的选择氧化反应，从而生成一氧化碳浓度约为20ppm以下的氢气。该氢气，经由氢气供给路径10而被供给至燃料电池7的阳极7a，并被作为燃料电池7的发电用的反应气体使用。
另一方面，在步骤S310中，如果火焰棒102的输出为该“设定值”以下，那么，判定点火器103未将原料点火(点火失败)。
在该情况下，停止使用原料供给器3向燃烧空间52供给原料(步骤S311)。然后，判定表示试点火次数的“N”是否低于上限点火次数“NMAX”(步骤S312)。
如果表示试点火次数的“N”低于上限点火次数“NMAX”(在步骤S312中为“YES”)，那么，返回到步骤S303，进行下一次的试点火动作。此外，如果在步骤S311中停止原料供给，则由向燃烧空间52继续供给的空气将燃烧空间52的内部充满空气。因此，在步骤S305中，即使再次开启(ON)点火器103的工作，也丝毫不会发生燃烧器5的异常燃烧等的不规则状况。
另一方面，如果表示试点火次数的“N”不低于上限点火次数“NMAX”(在步骤S312中为“NO”)，那么，除了判定点火器103对原料的点火失败以外，还判断在燃烧器5中发生某种异常，从而停止氢生成装置100等的运转。
如此，在图3的燃烧器5的点火顺序中，通过恰当地设定上限点火次数“NMAX”，从而能够减少点火器103对原料的点火失败，并且能够迅速地应对点火失败以外的燃烧器5的异常。另外，由于关闭(OFF)点火器103的工作之后，继续进行火焰棒102的检测动作，因而在火焰棒102上不再拾取点火器103的工作(火花放电)噪声，对于抵抗这样的噪声的能力较弱的火焰棒102而言，是有益的。
接着，对图4的点火顺序的内容进行说明。此外，以下的说明限于与图3的点火顺序不同的内容。
在图3的点火顺序中，在判定火焰棒102的输出是否超过相当于燃烧器5的燃烧判定的临界值的“设定值”(步骤S310)之前，在步骤S309中关闭(OFF)点火器103的工作。
但是，在使用对点火器103的工作噪音具有优异的抗性的火焰棒102的情况下，如图4的点火顺序的步骤S409所示，在点火器103的工作开启(ON)中，可以实行火焰棒102的检测动作，随后在步骤S410中关闭(OFF)点火器103的工作。
此外，作为图4的点火顺序的变形例，虽然省略了使用流程图的说明，但是可以省去步骤S410中的点火器103的工作OFF的动作、以及步骤S411中的原料供给停止动作，在重复进行试点火的期间，可以继续进行点火器103的工作ON状态以及原料供给器3的原料供给。在该情况下，在第2次以后的试点火中，也能够省略步骤405的点火器的工作ON的动作。所以，在此，准确地讲，上限点火次数“NMAX”成为步骤S403～步骤S412之间的上限重复次数“NMAX”。
接着，对本实施方式的氢生成装置100等中的特征动作，即考虑脱硫器4的更换时的燃烧器5的点火顺序进行说明。
在不进行脱硫器4的更换的情况下，虽然不对图3和图4的点火顺序产生任何的障碍，但是在进行脱硫器4的更换的情况下，情况有所不同。
首先，一边参照附图，一边详细地说明在进行脱硫器4的更换的情况下，使用图3和图4的点火顺序时的不良情况。
图5是点火器的点火动作时的火焰棒输出的经时变化的一个测量例的示意图。此外，在此，假定继续进行点火器103的点火动作。
图5的横轴为从点火器103的点火动作开始时起的经过时间，纵轴为火焰棒输出，并且，针对更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作的情况(点线)和与此不同的通常的燃烧动作中的点火动作的情况(虚线)，显示了两者关系。但是，将火焰棒输出的上限值设定为“5(-)”。
如果在燃烧空间52中检测原料的燃烧(即，检测对原料的点火)，则火焰棒输出变得大于“0”。另外，如果火焰棒输出为“1(-)”以上，那么，可以认为，在燃烧空间52中，原料的燃烧稳定。
如图5所示，可知，在更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作的情况(点线)和与此不同的通常的燃烧动作中的点火动作的情况(虚线)中，在火焰棒输出超过“1(-)”的时刻发生偏差。即，与通常的燃烧动作中的点火动作相比，在更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作中，在到达火焰棒输出超过“1(-)”的时刻为止，需要较长的时间。由于更换脱硫器4后的未暴露于原料的脱硫剂具有较高的吸附能力，因而在最初的原料流通时，除了吸附原料中的硫化合物之外，也吸附一部分原料自身。所以，可以认为，导致向燃烧空间52供给的原料量的下降，并且，原料和燃烧空气的混合气体在燃烧空间52中进入燃烧范围为止的时间(即，到达火焰棒输出超过“1(-)”的时刻为止的时间)变长。
在此，基于图5的横轴的经过时间和纵轴的火焰棒输出的测量值，能够如下述般估计开启-关闭(ON-OFF)点火器103的工作时的上限点火次数“NMAX”。
在由图5的实线所示的通常的燃烧动作中的点火动作的情况下，由于在从原料供给器3排出的原料到达燃烧器5的过程中，存在着若干时间损耗，因而在点火动作开始的同时，火焰棒输出并不立即开始，燃烧器5的原料燃烧从点火动作的开始起，在短时间内变得稳定。所以，在该情况下，可以预测，通过第1次的试点火，火焰棒输出超过“1(-)”。因此，如果将上限点火次数“NMAX”设定为“5次”左右，那么，能够期待燃烧器5的原料燃烧无障碍地稳定化。
另一方面，在由图5的虚线所示的更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作的情况下，根据上述的理由，燃烧器5的原料燃烧从点火动作开始起经过5分钟之后变得稳定。所以，在该情况下，可以预测，通过第10次的试点火，火焰棒输出超过“1(-)”。因此，如果将上限点火次数“NMAX”设定为“15次”左右，那么，能够期待燃烧器5的原料燃烧无障碍地稳定化。
在此，在图3和图4的点火顺序中，如果将上限点火次数“NMAX”设定为“15次”，那么，无论在通常的燃烧动作中的点火动作的情况下，还是在更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作的情况下，均能够无障碍地进行燃烧器5的原料燃烧。但是，在通常的燃烧动作中的点火动作的情况下，尽管通过第1次的试点火就能够将燃烧器5的原料燃烧稳定化，但是将上限点火次数“NMAX”设定为“15次”，很有可能延迟对原料点火失败之外的燃烧器5的异常的察觉。因此，该情况妨碍了对该异常的迅速的应对，而且，有时将阻碍氢生成装置100等的恰当的复位。
所以，在本实施方式中，如图6和图8的点火顺序所示，在更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的在点火动作中，设想着上述脱硫器4的原料吸附的情形，将上限点火次数“NMAX”从“5次”变更为“15次”。
图6是考虑脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的一个示例的流程示意图。图7是图6的点火顺序中的变更指示取得器的操作画面的一个示例，即更换信号取得器的示意图。
图8是考虑脱硫器更换时的燃烧器的点火顺序的另一个示例的流程示意图。图9是图8的点火顺序中的变更指示取得器的操作画面的一个示例的示意图。
首先，对图6的点火顺序的内容进行说明。但是，由于图6的步骤S605～步骤S617的动作与图3的步骤S301～步骤S313相同，因而，在此省略这些动作的说明。
在该点火顺序中，保存于控制器8的内部存储器的控制程序被读入到控制器8的CPU。于是，由该控制程序控制的CPU一边控制氢生成装置100等的各种机器，一边实行以下的处理。
此外，更换信号取得器是图7所示的触摸板式的操作画面，基于通过作业者在操作画面上进行的画面触摸操作而输入的信号，能够实行以下的处理。
另外，在此，将通常的燃烧动作中的点火动作看作标准动作，将上限点火次数“NMAX”的初始值设定为“5次”。作业者在进入脱硫器4的更换作业的情况下，例如进行图7(a)的“子菜单”的触摸操作以及图7(b)的“脱硫器”的触摸操作，进行图7(c)所示的操作画面的“更换”的触摸操作，然后，在脱硫器4的更换作业完成之后，进行图7(d)所示的操作画面的“确认”的触摸操作。于是，在控制器8内部的存储器中，存储脱硫器更换信号为“ON”的信息。随后，当通过作业者经操作画面而进行的操作，输入氢生成装置或具备该氢生成装置的燃料电池系统的启动指令时，首先，判定脱硫器更换信号为ON以及OFF中的哪一种(步骤S601)。
在步骤S601中脱硫器更换信号为ON的情况下，将该ON信号作为变更为与更换脱硫器后的初次的燃烧动作相对应的上限点火次数的变更指示信号而输入至控制器8的CPU。
在步骤S601中脱硫器更换信号为ON的情况下，控制器8的CPU基于该脱硫器更换ON信号，将上限点火次数“NMAX”从“5次”提升为与更换脱硫器后的初次的燃烧动作相对应的上限点火次数“15次”(步骤S602)。于是，脱硫器更换信号为OFF(步骤S604)，控制器8的CPU实行步骤S605以后的动作。
通过该操作，下一次以后的启动动作在步骤S601中将脱硫器更换信号判断为OFF，控制器8的CPU将上限点火次数“NMAX”调整为与通常的燃烧动作相对应的上限点火次数“5次”(步骤S603)，实行步骤S605以后的动作。
此外，如上所述，控制器8的CPU，基于步骤S601中由更换信号取得器取得的脱硫器更换ON信号，像步骤S602那样，将相当于“点火确认时间”的上限的上限点火次数“NMAX”变更为比通常的燃烧动作中的上限点火次数多的次数。所以，在本处理中，该控制器8的CPU作为变更点火确认时间的上限的上限变更器而起作用，该更换信号取得器作为取得与该变更的指示相关的信号的变更指示取得器101而起作用。
接着，对图8的点火顺序的内容进行说明。但是，由于图8的步骤S805～步骤S817的动作与图3的步骤S301～步骤S313相同，因而，在此省略这些动作的说明。
在该点火顺序中，保存于控制器8的内部存储器的控制程序被读入到控制器8的CPU。于是，由该控制程序控制的CPU一边控制氢生成装置100等的各种机器，一边实行以下的处理。
此外，变更指示取得器101是图9所示的触摸板式的操作画面，基于通过作业者在操作画面上进行的画面触摸操作而输入的信号，能够实行以下的处理。
此外，在此，将通常的燃烧动作中的点火动作看作标准动作，将上限点火次数“NMAX”的初始值设定为“5次”。
例如，作业者进行图9(a)的“子菜单”的触摸操作以及图9(b)的“点火次数上限设定”的触摸操作，进行图9(c)所示的操作画面的“脱硫器更换后运转”的触摸操作，然后，在脱硫器4的更换作业完成之后，进行图9(d)所示的操作画面的“确认”的触摸操作。于是，在控制器8内的存储器中，存储运转顺序为“脱硫器更换后运转”的信息。随后，当通过作业者经操作画面而进行的操作，输入氢生成装置或具备该氢生成装置的燃料电池系统的启动指令时，首先，判定运转顺序为脱硫器更换后运转以及通常运转的哪一种(步骤S801)。
在步骤S801中运转顺序为脱硫器更换后运转的情况下，将表示该“脱硫器更换后运转”的信号作为变更为与更换脱硫器后的初次的燃烧动作相对应的上限点火次数的变更指示信号而输入至控制器8的CPU。
另外，在步骤S801中运转顺序为脱硫器更换后运转的情况下，控制器8的CPU基于上述变更指示信号，将上限点火次数“NMAX”从“5次”提升为与更换脱硫器后的初次的燃烧动作相对应的上限点火次数“15次”(步骤S802)。然后，控制器8的CPU实行步骤S805以后的动作。
另一方面，当包括更换脱硫器4后的初次的燃烧动作的氢生成装置等的运转完成时，作业者进行图9(c)所示的操作画面的“通常运转”的触摸操作。于是，在步骤S801中，运转顺序为“通常运转”，在下一次以后的启动动作中，在步骤S801中，控制器8的CPU将上限点火次数“NMAX”恢复为与通常的燃烧动作相对应的上限点火次数“5次”(步骤S803)，实行步骤S805以后的动作。
此外，如上所述，控制器8的CPU，基于步骤S801中由变更指示取得器101取得的变更指示信号，像步骤S802那样，变更相当于“点火确认时间”的上限的上限点火次数“NMAX”。所以，在本处理中，该控制器8的CPU作为变更点火确认时间的上限的上限变更器而起作用。
如上所述，本实施方式的氢生成装置100等，具备变更点火器103的上限点火次数“NMAX”的上限变更器、以及取得与该变更的指示相关的信号的变更指示取得器101。具体而言，在本实施方式中，被构成为，在由作业者选择“脱硫器更换后运转”，并且变更指示取得器101取得变更为与更换脱硫器后的初次的燃烧动作相对应的上限点火次数的变更指示信号的情况下，作为上限变更器的控制器8的CPU将上限点火次数“NMAX”从“5次”提升为“15次”。
于是，在使用通过吸附型脱硫器的原料并进行燃烧器5的燃烧开始的氢生成装置100等中，即使在更换脱硫器4后的启动动作之中，也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始燃烧动作。
即，由于更换脱硫器4后的不暴露于原料的脱硫剂具有较高的吸附能力，因而，在最初的原料流通时，除了吸附原料中的硫化合物之外，也吸附一部分原料自身。所以，可以认为，导致向燃烧空间52供给的原料量的下降，并且，燃烧空间52中的原料和燃烧空气的混合气体进入燃烧范围为止的时间(即，到达火焰棒输出超过“1(-)”的时刻为止的时间)变长。因此，如果在更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作中，将上限点火次数“NMAX”充分多地调整为“15次”左右，那么，能够期待燃烧器5的原料燃烧无障碍地稳定化。另一方面，如果在通常的燃烧动作中的点火动作中，将上限点火次数“NMAX”压制地设定为“5次”左右，那么，能够迅速地觉察原料点火失败之外的燃烧器5的异常。于是，能够迅速地对该异常采取复位动作等恰当的应对。
此外，脱硫器4中的脱硫剂的原料吸附量，取决于脱硫剂的种类和填充于脱硫器4的脱硫剂的量。另外，从原料供给器3至燃烧器5的原料到达时间和火焰棒输出超过“1(-)”的时刻，也取决于氢生成装置100等的装置构成而有所不同。因此，有必要根据每个装置而适当设定上限点火次数“NMAX”的具体的数值或计时时间等。
(变形例1)
图10是燃烧器的点火顺序的变形例的流程示意图。
以上已经描述了在本实施方式的氢生成装置100等中变更点火器103的上限点火次数“NMAX”的示例。取而代之，如图10所示，可以变更点火器103对通过脱硫器4并向燃烧器5供给的原料进行动作的时间(从步骤S1011至步骤S1013为止的时间)，即步骤S1012的计时时间“Y秒”。此外，在此，将通常的燃烧动作中的点火动作看作标准动作，将上限点火次数“NMAX”的值设定为“5次”，将计时时间“Y秒”的初始值设定为“20秒”。
依照图10，在更换脱硫器时，由作业者进行图7(c)的操作，然后，输入氢生成装置或者具备该氢生成装置的燃料电池系统的启动指令，在步骤S1001中脱硫器更换信号为ON的情况下，控制器8的CPU基于该脱硫器更换信号，将计时时间“Y秒”从“20秒”提升为“60秒”(步骤S1002)。
另一方面，在步骤S1002中变更计时时间之后，由于脱硫器更换信号被关闭(OFF)，因而在下一次以后的启动动作中，在步骤S1001中判断脱硫器更换信号为OFF，控制器8的CPU将计时时间“Y秒”调整为“20秒”(步骤S1003)，实行步骤S1005以后的动作。
于是，在使用通过吸附型脱硫器4的原料并进行燃烧器5的燃烧开始的氢生成装置100等中，即使在更换脱硫器4后的初次的启动动作中也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始燃烧动作。
即，在更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作中，如果增多点火器103对通过脱硫器4内并向燃烧器5供给的原料的每次试点火的点火动作时间，那么，能够发挥与增加上限点火次数“NMAX”的次数的情况相同的效果。此外，在该情况下，作为点火器103的“点火确认时间”的上限，采用计时时间“Y秒”乘以上限点火次数“NMAX”后的数值。
(变形例2)
图11是燃烧器的点火顺序的另一个变形例的流程示意图。
以上已经描述了本实施方式的氢生成装置100等中变更点火器103的上限点火次数“NMAX”的示例。取而代之，如图11所示，可以在变更上限点火次数“NMAX”的同时，变更点火器103对通过脱硫器4并向燃烧器5供给的原料进行动作的时间(从步骤S1113至步骤S1115为止的时间)，即步骤S1114的计时时间“Y秒”。此外，在此，将通常的燃烧动作中的点火动作看作标准动作，将上限点火次数“NMAX”的初始值设定为“5次”，将计时时间“Y秒”的初始值设定为“20秒”。
依照图11，在更换脱硫器时，由作业者进行图7(c)的操作，然后，输入氢生成装置或者具备该氢生成装置的燃料电池系统的启动指令，在步骤S1101中脱硫器更换信号为ON的情况下，控制器8的CPU基于该脱硫器更换信号，将计时时间“Y秒”从“20秒”提升为“30秒”，并且将上限点火次数“NMAX”从“5次”提升为“10次”(步骤S1102、S1103)。
另一方面，在步骤S1102中变更计时时间以及上限点火次数之后，由于脱硫器更换信号被关闭(OFF)，因而在下一次以后的启动动作中，在步骤S1101中判断脱硫器更换信号为OFF，控制器8的CPU将计时时间“Y秒”调整为“20秒”，并且，将上限点火次数“NMAX”调整为“5次”(步骤S1104、S1105)，实行步骤S1105以后的动作。
于是，在使用通过吸附型脱硫器4的原料并进行燃烧器5的燃烧开始的氢生成装置100等中，即使在更换脱硫器4后的初次的启动动作中也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始燃烧动作。
即，在更换脱硫器4后的初次的燃烧动作中的点火动作中，通过在增多点火器103对通过脱硫器4内并向燃烧器5供给的原料的每次试点火的点火动作时间的同时，增加上限点火次数“NMAX”的次数，能够发挥上述的效果。此外，在该情况下，作为点火器103的“点火确认时间”的上限，采用计时时间“Y秒”乘以上限点火次数“NMAX”后的数值。
(变形例3)
在上述的实施方式中，作为更换信号取得器，列举了触摸板式的操作画面。但是，像这样的基于触摸板的脱硫器4的更换信号取得，毕竟只不过是一个示例。在本变形例中，例如，作为更换信号取得器，可以为以机械的触点开关来检测脱硫器4的更换的传感器。另外，也可以为使用IC标签或者IC特征阅读器等来检测脱硫器4的更换的方式。
通过上述说明，对于本领域的技术人员来说，本发明的大量的改进和其他的实施方式是显而易见的。所以，上述说明只能被解释为示例，出于示范的目的而向本领域的技术人员提供实行本发明的最佳方式。在不脱离本发明的要旨的范围内，能够对其构造及/或功能的细节进行实质性的变更。
产业上的利用可能性
本发明的氢生成装置，即使在更换脱硫器后的启动动作中，也不误判定为燃烧不良，并能够恰当地开始使用通过脱硫器的原料的燃烧动作，例如作为具备该氢生成装置的家庭用燃料电池热电联供系统等是有用的。

Claims (4)

1.一种氢生成装置，其特征在于，
具备：
具有吸附除去原料中的硫化合物的脱硫剂的脱硫器、
具有由原料生成含氢气体的重整催化剂的重整器、
加热所述重整器的燃烧器、以及
在所述燃烧器中对所述原料进行点火的点火器，
所述氢生成装置被构成为，使用通过所述脱硫器的所述原料，开始所述燃烧器的燃烧，
所述氢生成装置还具备：
变更所述点火器的点火确认时间的上限的上限变更器、以及
取得与所述变更的指示相关的信号的变更指示取得器，
所述变更指示取得器是取得与所述脱硫器的更换相关的信号的更换信号取得器，在由所述更换信号取得器取得与所述脱硫器的更换相关的信号的情况下，所述上限变更器提升所述点火确认时间的上限。
2.一种燃料电池系统，其特征在于，
具备：如权利要求1所述的氢生成装置、以及使用由所述氢生成装置供给的含氢气体来进行发电的燃料电池。
3.一种氢生成装置的运转方法，其特征在于，
所述氢生成装置具备：
具有吸附除去原料中的硫化合物的脱硫剂的脱硫器、
具有由通过所述脱硫器的原料生成含氢气体的重整催化剂的重整器、
加热所述重整器的燃烧器、以及
在所述燃烧器中对所述原料进行点火的点火器，
所述氢生成装置被构成为，使用通过所述脱硫器的所述原料，开始所述燃烧器的燃烧，
在更换所述脱硫器后，提升所述点火器的点火确认时间的上限，并且，基于所述已提升的点火确认时间的上限，进行所述点火器的点火动作。
4.一种燃料电池系统的运转方法，其特征在于，
该燃料电池系统具备：
氢生成装置，具备：具有吸附除去原料中的硫化合物的脱硫剂的脱硫器、具有由通过所述脱硫器的原料生成含氢气体的重整催化剂的重整器、加热所述重整器的燃烧器、以及在所述燃烧器中对所述原料进行点火的点火器，并且，所述氢生成装置被构成为，使用通过所述脱硫器的所述原料，开始所述燃烧器的燃烧，以及
燃料电池，使用由所述氢生成装置供给的含氢气体来进行发电，
在更换所述脱硫器后，提升所述点火器的点火确认时间的上限，并且，基于所述已提升的点火确认时间的上限，进行所述点火器的点火动作。
CN2007800232914A 2006-06-20 2007-06-19 氢生成装置和燃料电池系统及其运转方法 Expired - Fee Related CN101472837B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP170006/2006 2006-06-20
JP2006170006 2006-06-20
PCT/JP2007/062344 WO2007148699A1 (ja) 2006-06-20 2007-06-19 水素生成装置および燃料電池システム並びにこれらの運転方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101472837A CN101472837A (zh) 2009-07-01
CN101472837B true CN101472837B (zh) 2011-07-27

Family

ID=38833441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800232914A Expired - Fee Related CN101472837B (zh) 2006-06-20 2007-06-19 氢生成装置和燃料电池系统及其运转方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8304124B2 (zh)
JP (1) JP4904348B2 (zh)
CN (1) CN101472837B (zh)
WO (1) WO2007148699A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5045045B2 (ja) * 2006-09-22 2012-10-10 パナソニック株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
EP2172419B1 (en) 2007-07-04 2015-10-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen producing apparatus, method of operating hydrogen producing apparatus and fuel cell power generating system
JP5378220B2 (ja) * 2007-09-06 2013-12-25 パナソニック株式会社 燃料電池発電システムおよび燃料電池発電システムの運転方法
AT505311B1 (de) * 2007-09-07 2008-12-15 Vaillant Austria Gmbh Brennstoffzellenanlage mit reformer
TWI451620B (zh) * 2008-05-14 2014-09-01 Nippon Oil Corp Desulfurization device, fuel cell system and modification system
JP5171384B2 (ja) * 2008-05-14 2013-03-27 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 脱硫装置及び燃料電池システム
EP2211413B1 (en) * 2008-06-04 2017-03-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Fuel cell power generation system, and method for operating fuel cell power generation system
CN102015526B (zh) * 2009-03-02 2014-07-09 松下电器产业株式会社 氢生成装置、具备其的燃料电池系统以及氢生成装置的运转方法
DE102013007437A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Dampfreformers und Dampfreformer
US10155661B2 (en) * 2017-01-27 2018-12-18 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude System and methods for improving natural gas usage in steam methane reformers
JP7010022B2 (ja) * 2018-01-24 2022-02-10 株式会社アイシン 燃料電池システム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1679198A (zh) * 2002-08-28 2005-10-05 大金工业株式会社 燃料电池发电系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020071976A1 (en) * 2000-11-03 2002-06-13 Edlund David J. Sulfur-absorbent bed and fuel processing assembly incorporating the same
JP4008210B2 (ja) 2001-05-30 2007-11-14 東京瓦斯株式会社 燃料電池発電システム
JP4156321B2 (ja) * 2002-09-27 2008-09-24 アイシン精機株式会社 燃料電池用改質器バーナの着火方法およびこの方法による燃料電池システム
US7008711B2 (en) * 2003-01-27 2006-03-07 Gas Technology Institute Thermally integrated fuel cell power system
JP3875193B2 (ja) * 2003-01-27 2007-01-31 東京瓦斯株式会社 固体高分子形燃料電池システム及びその運転方法
JP2005206395A (ja) * 2004-01-20 2005-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素生成装置およびその起動方法
JP2006008459A (ja) 2004-06-28 2006-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素生成装置、および燃料電池システム
JP4922565B2 (ja) 2005-03-29 2012-04-25 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック 燃料電池発電システムの起動準備方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1679198A (zh) * 2002-08-28 2005-10-05 大金工业株式会社 燃料电池发电系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-358992A 2002.12.13
JP特开2006-8459A 2006.01.12

Also Published As

Publication number Publication date
JP4904348B2 (ja) 2012-03-28
CN101472837A (zh) 2009-07-01
US8304124B2 (en) 2012-11-06
US20090269629A1 (en) 2009-10-29
JPWO2007148699A1 (ja) 2009-11-19
WO2007148699A1 (ja) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101472837B (zh) 氢生成装置和燃料电池系统及其运转方法
US20020071976A1 (en) Sulfur-absorbent bed and fuel processing assembly incorporating the same
CN102395523A (zh) 氢生成装置和燃料电池系统
US20050132650A1 (en) Fast light-off catalytic reformer
US20080302104A1 (en) Catalytic Engine
CN102574679A (zh) 氢生成装置、燃料电池系统以及氢生成装置的运转方法
WO2001048851A1 (fr) Dispositif de production d'energie et procede de fonctionnement
JP4492882B2 (ja) 二重バーナーを備えた水素生成装置及び駆動方法
CN101420040B (zh) 燃料电池系统及其运行方法
JP2008108691A (ja) 改質装置の制御方法及び改質装置並びに燃料電池システム
JP5121080B2 (ja) 燃料電池システム
JP2008010369A (ja) 燃料電池システムの起動方法および燃料電池システム
JP5050662B2 (ja) 燃料改質装置および燃料電池システム
US8690976B2 (en) Fuel reformer
JP2015144092A (ja) 燃料電池装置
JP5045045B2 (ja) 水素生成装置および燃料電池システム
JP5918593B2 (ja) 燃料電池システム
JP5590964B2 (ja) 燃料電池システムの制御方法
JP2011096595A (ja) 燃焼装置、燃料電池システム及び燃焼部の着火判定方法
JP2005158466A (ja) 燃料電池発電システム
EP4148017B1 (en) Natural gas reforming system and process thereof
Di Filippi Development and experimental validation of CPOx reforming dynamic model for fault detection and isolation in SOFC systems
JP3708428B2 (ja) 水素発生装置
JP5537218B2 (ja) 燃料電池システム、及び、燃料電池システムの起動方法
JP2005289704A (ja) 燃料ガス製造システム及びその停止方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110727

Termination date: 20140619

EXPY Termination of patent right or utility model