CN111344249B - 氢产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供使重整区域的温度偏差少而提高热效率，且维护性良好的氢产生装置。具备：重整催化剂，其使烃类气体与水蒸气进行重整反应而重整为富含氢的重整气；重整器(10)，其填充所述重整催化剂而进行所述重整反应；以及燃烧室(20)，其使燃料气体燃烧而得到对所述重整反应施加的反应热，所述重整器(10)中的至少进行所述重整反应的重整区域配置于所述燃烧室(20)的内部，产生向所述重整器(10)导入的水蒸气的水蒸气产生器(30)设置于所述燃烧室(20)的外部。由于可以不将复杂的螺旋构造体设置于成为高温的燃烧室(20)，因此能够大幅度节约伴随装置的制作成本，显著改善维护性。能够确保重整区域的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。

Description

氢产生装置
技术领域
本发明涉及以天然气等烃类气体与水以及空气(或者氧)为原料，产生向化学工厂、加氢站等的氢利用设备供给的氢的氢产生装置。
背景技术
作为替代化石燃料的能源的有利候选之一，氢受到关注。氢能够通过对天然气等烃类气体添加水以及空气(或者氧)并重整来制造。作为所述烃类气体，不仅天然气，也能够使用丙烷气体、汽油、石脑油、煤油等其他化石燃料、甲醇等醇、生物气体等。在这种氢的制造中，利用烃类气体的移送等、现有已构筑的基础设施，在需要氢的场所对所述的原料进行重整从而产生氢。
这种氢产生装置大多以如下形式运行，即，利用重整器对原料气体进行重整而生成富含氢的重整气，在氢提纯部中分离产品氢，该氢产生装置能够在化学工厂等的工业设备、加氢站中利用。
随着氢的能量利用与氢需求扩大，要求氢产生装置的高效化。特别是，使在高温高压条件下运转的重整器的热效率提高，对于装置整体的成本减少与装置的高效化有很大帮助。
作为涉及这种氢产生装置的在先技术文献，本申请人掌握了下述的专利文献1以及专利文献2。
〔专利文献1〕
在专利文献1中公开有氢制造装置的多重筒型重整器，并且有如下记载。
如图2所示，各多重筒型重整器12构成为具有多重配置的多个筒状壁21～24。多个筒状壁21～24例如形成为圆筒状、椭圆筒状。在多个筒状壁21～24中从内侧起第一个筒状壁21的内部形成有燃烧室25，在该燃烧室25的上部向下配置有燃烧器26。(专利文献1中的第0024段)
在第一个筒状壁21与第二个筒状壁22之间形成有燃烧排气流路27。燃烧排气流路27的下端部与燃烧室25连通，在燃烧排气流路27的上端部设置有气体排出管28。从燃烧室25排出了的燃烧排气在燃烧排气流路27中从下侧向上侧流动，通过气体排出管28向外部排出。(专利文献1中的第0025段)
在第二个筒状壁22与第三个筒状壁23之间形成有第一流路31。该第一流路31的上部形成为预热流路32，在该预热流路32的上端部连接有原料供给管33以及重整用水供给管34。在第二个筒状壁22与第三个筒状壁23之间设置有螺旋构件35，通过该螺旋构件35，预热流路32形成为螺旋状。(专利文献1中的第0026段)
从原料供给管33向该预热流路32供给城市煤气，其供给量如图1所示，由在原料供给管33设置的控制阀33a来控制。另外，如图2所示，从重整用水供给管34(在图1中省略图示)向预热流路32供给重整用水。城市煤气以及重整用水在预热流路32中从上侧向下侧流动，并且经由第二个筒状壁22与燃烧排气进行热交换而使水气化。在该预热流路32中，通过城市煤气以及气相的重整用水(水蒸气)混合，从而生成混合气体。(专利文献1中的第0027段)
在CO变换催化剂层45的上侧设置有氧化剂气体供给管46，在第二流路42中的比CO变换催化剂层45靠上侧设置有CO去除催化剂层47。通过氧化剂气体供给管46取入了的氧化剂气体以及通过了CO变换催化剂层45的重整气向CO去除催化剂层47供给。在CO去除催化剂层47中，例如在铂、钌等贵金属催化剂上一氧化碳与氧进行反应而变换为二氧化碳，从而去除一氧化碳。被CO变换催化剂层45以及CO去除催化剂层47去除了一氧化碳的重整气通过重整气排出管44而排出。(专利文献1中的第0031段)
〔专利文献2〕
在专利文献2中公开有加氢站用氢制造系统，并且有如下记载。
专利文献2中的权利要求1的内容如下：
一种加氢站用氢制造系统，其在加氢站内将原料气体重整而制造成为燃料电池车的燃料的氢，
所述加氢站用氢制造系统的特征在于，
在所述加氢站用氢制造系统设置有复合型重整器，该复合型重整器具备燃烧器，并且一体地具备进行水蒸气重整反应的水蒸气重整反应部、进行CO变换反应的CO变换反应部、产生水蒸气的蒸汽产生部，所述复合型重整器通过水蒸气重整反应部中的水蒸气重整反应与CO变换反应部中的CO变换反应而从原料气体制造氢并重整为重整气，
在该复合型重整器的下游侧设置有从重整气分离提纯氢的氢PSA装置。
接下来，对复合型重整器的从原料气体制出氢并重整为重整气这一点以及其构造进行叙述。(专利文献2中的第0041段)
首先，如图2、图3所示，作为复合型重整器1，在上部具有纵向圆筒状的第一圆筒体21，在下部具有直径比第一圆筒体21的直径大的纵向圆筒状的第二圆筒体22，并通过具有这两者而将整体形状设为带台阶的大致圆筒状，利用高性能特殊隔热材料23覆盖该第一圆筒体21与第二圆筒体22的周围整体全部。(专利文献2中的第0042段)
另外，在第一圆筒体21中，在其上部设置原料气体流入口26，并流入从混合器13供给来的与水蒸气混合了的原料气体。而且，在上部设置重整气排出口27，向该复合型重整器1的下游侧排出从原料气体制出氢并重整了的重整气。(专利文献2中的第0049段)
另外，在第二圆筒体22中，在圆形状的室内空间中，在其侧方设置环状的隔热筒55，该隔热筒55使其局部开口。而且，在室内空间中的侧方部的特殊隔热壁25与隔热筒55之间形成环状的空间，在该环状的空间具备蒸汽产生部6。该蒸汽产生部6呈螺旋状配置导管56，使纯水在该导管56内通过，从而利用设置于室内空间内的中心上部的燃烧器室52的燃烧从纯水变换为水蒸气，由此，产生水蒸气。而且，将由该蒸汽产生部6产生的水蒸气向设置于该复合型重整器1的上游侧的混合器13供给，在这里混合成原料气体。(专利文献2中的第0052段)
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-88488号公报
专利文献2：日本特开2016-60649号公报
发明内容
发明要解决的课题
〔专利文献1的课题〕
在所述专利文献1中，在中央具有燃烧器26的多重筒型重整器1中，在燃烧器26的周围设置有预热流路32，该预热流路32内置有螺旋构件35。即，利用在燃烧器26的周围设置的预热流路32使水气化。因此，所述预热流路32的周边的温度下降而产生温度偏差，与该相应地重整器的热效率不良。另外，在成为高温条件的多重筒型重整器1内设置有预热流路32，该预热流路32具有复杂的螺旋构造。制作这种构造体是繁杂的，且伴随制作的成本变高，维护性极差。
而且，在所述专利文献1中，在所述多重筒型重整器1中，具有燃烧器26的燃烧室25配置于中央，在该燃烧室25的外侧配置有重整催化剂层36，而且在该重整催化剂层36的外侧配置有重整气流路43。在该构造中，在重整催化剂层36的内侧存在燃烧排气，在外侧存在重整气。所述重整催化剂层36处的重整反应为吸热反应。因此，认为在所述重整催化剂层36中，与向内侧的燃烧室25的散热相比，向外侧的重整气流路43的散热较大。因而，在重整催化剂层35的内侧与外侧产生温度差，存在与其相应地重整效率降低的问题。
而且，专利文献1中，如第0031段所提及那样，在CO去除催化剂层47中使用氧化剂气体。CO去除催化剂层47去除由下述的式(1)表示的重整反应产生的CO。
如此，在使用氧化剂气体的装置中，需要设置氧化剂气体供给管46等，装置的构造变得复杂而设备费用变高，并且氧化剂气体相应地也使运营成本增加。另外，还预想会由于杂质增加而使后段的氢提纯部的负担增加。
CO+1/2O2→CO2···式(1)
另外，在专利文献1中，使用多个多重筒型重整器12，因此每个多重筒型重整器12都需要城市煤气、蒸汽的流量调节阀。因此，控制变得复杂，机器成本也变高。
〔专利文献2的课题〕
在所述专利文献2中，复合型重整器1具有四重管构造的重整反应部。所述四重管构造由内筒41、内侧中间筒44、外侧中间筒45、外筒42构成。在所述内筒41的中央配置有燃烧器3。在所述内筒41与内侧中间筒44之间、在外侧中间筒45与外筒42之间配置有对原料气体重整的预备重整部7、水蒸气重整反应部4。在内侧中间筒44与外侧中间筒45之间配置有使重整气进行CO变换反应的高温CO变换反应催化剂层5b、低温CO变换反应催化剂层5a。而且，在所述水蒸气重整反应部4的周围配置有具有螺旋构造的蒸汽产生部6。
如此，在所述专利文献2的装置中，利用在水蒸气重整反应部4的周围设置的蒸汽产生部6使水气化。因此，其蒸汽产生部6的周边的温度下降。即，在所述水蒸气重整反应部4中，与内侧相比外侧的温度下降而产生温度偏差，与其相应地重整的热效率不良。另外，在成为高温条件的复合型重整器1内设置复杂的螺旋构造是繁杂的，伴随制作的成本变高，维护性极差。
并且，在所述的构造中，所述预备重整部7、水蒸气重整反应部4的靠近中央的燃烧器3的一侧与外侧相比成为高温。因此，填充到中央侧的催化剂的恶化发展，并且向外侧的催化剂传递热，因此对燃烧器3过度地施加燃烧，可能产生热损失。由于蒸汽产生部6位于复合型重整器1的内部，因此不易进行拆检，维护性极差。特别是，当成为大型设备时，蒸汽产生部6的容积成为第一种压力容器，因此需要每年实施拆检。因而，当考虑到维护性时，存在无法在大型设备应用这一问题。
本发明是为了解决所述问题，而以如下目的完成的。
提供一种重整区域的温度偏差少且提高热效率，维护性良好的氢产生装置。
用于解决课题的方案
为了实现所述目的，技术方案1所记载的氢产生装置采用如下的结构。
所述氢产生装置具备：
重整催化剂，其使烃类气体与水蒸气进行重整反应而重整为富含氢的重整气；
重整器，其填充所述重整催化剂而进行所述重整反应；以及
燃烧室，其使燃料气体燃烧而得到对所述重整反应施加的反应热，
所述重整器中的至少进行所述重整反应的重整区域配置于所述燃烧室的内部，
产生向所述重整器导入的水蒸气的水蒸气产生器设置于所述燃烧室的外部。
技术方案2所记载的氢产生装置在技术方案1所记载的结构基础上，采用如下的结构。
所述重整器具有外部区域，该外部区域在所述燃烧室的外部设置有用于导入烃类气体与水蒸气的导入部、以及用于排出重整气的排出部，
所述重整区域设置于所述外部区域的相反侧。
技术方案3所记载的氢产生装置在技术方案2所记载的结构基础上，采用如下的结构。
所述重整器具备与所述导入部连通的上游区域、与所述排出部连通的下游区域、以及存在于所述上游区域与所述下游区域之间的气体反转部，
所述重整区域构成为包括所述气体反转部。
技术方案4所记载的氢产生装置在技术方案2或3所记载的结构基础上，采用如下的结构。
所述燃烧室具备燃烧器，所述燃烧器用于使所述燃料气体燃烧而对所述重整区域施加燃烧热，
在所述燃烧器中，该燃烧器的火口配置于所述燃烧室中的所述重整区域侧且是与所述外部区域相反侧的空间。
技术方案5所记载的氢产生装置在技术方案4所记载的结构基础上，采用如下的结构。
所述燃烧器的火口朝向所述重整区域地设置有多个。
技术方案6所记载的氢产生装置在技术方案4或5所记载的结构基础上，采用如下的结构。
所述燃烧室具备用于对所述燃烧器的燃烧热整流的整流构件。
技术方案7所记载的氢产生装置在技术方案2至6中任一项所记载的结构基础上，采用如下的结构。
在所述燃烧室中的所述外部区域侧配置有用于回收所述燃烧室内的废热的废热回收部。
发明效果
技术方案1所记载的氢产生装置具备重整催化剂、重整器以及燃烧室。所述重整催化剂使烃类气体与水蒸气进行重整反应而重整为富含氢的重整气。所述重整器填充所述重整催化剂而进行所述重整反应。所述燃烧室使燃料气体燃烧而得到对所述重整反应施加的反应热。
在本发明中，所述重整器中的至少进行所述重整反应的重整区域配置于所述燃烧室的内部，重整区域配置于所述燃烧室的内部，而且，产生向所述重整器导入的水蒸气的水蒸气产生器设置于所述燃烧室的外部。
如此，本发明中，以往的预热流路、蒸汽产生部那样的水蒸气产生器设置于燃烧室的外部。因此，可以不将复杂的螺旋构造体设置于成为高温的燃烧室。因而，能够大幅度节约伴随装置的制作的成本，显著改善维护性。特别是，在需要每年实施拆检的大型设备中是有利的。并且，在本发明中，所述重整区域配置于所述燃烧室的内部。因此，能够确保重整区域的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
而且，由于不使用氧化剂气体，因此能够简化装置的构造而抑制设备费用与运营成本，不使由杂质引起的对后段的氢提纯单元的负担增大。
在技术方案2所记载的氢产生装置中，所述重整器具有所述重整区域与外部区域。所述外部区域在所述燃烧室的外部设置有用于导入烃类气体与水蒸气的导入部、用于排出重整气的排出部。而且，所述重整区域设置于所述外部区域的相反侧。
用于导入烃类气体与水蒸气的导入部温度容易下降，温度容易变得不稳定。因此，通过将该导入部预先设置于所述燃烧室的外部，从而使配置于燃烧室的内部的重整区域的温度稳定化。因而，能够确保重整区域的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在技术方案3所记载的氢产生装置中，所述重整器具备上游区域、下游区域以及气体反转部。所述上游区域与所述导入部连通。所述下游区域与所述排出部连通，所述气体反转部存在于所述上游区域与所述下游区域之间。而且，所述重整区域构成为包括所述气体反转部。
因此，能够容易地实现将设置有所述导入部与排出部的外部区域设置于燃烧室的外部，将其相反侧的重整区域配置于燃烧室的内部的构造。另外，通过将包含所述气体反转部的区域设为所述重整区域，容易进行对所述重整区域施加均匀的燃烧热。而且，能够确保重整区域的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在技术方案4所记载的氢产生装置中，所述燃烧室具备燃烧器。所述燃烧器使所述燃料气体燃烧而对所述重整区域施加燃烧热。另外，在所述燃烧器中，其火口配置于所述燃烧室中的所述重整区域侧且是与所述外部区域相反侧的空间。
因此，容易对所述重整区域施加均匀的燃烧热。而且，能够确保重整区域的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在技术方案5所记载的氢产生装置中，所述燃烧器的火口朝向所述重整区域地设置有多个。
因此，容易对所述重整区域均匀地施加燃烧器的燃烧热。而且，能够确保重整区域的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在技术方案6所记载的氢产生装置中，所述燃烧室具备用于对所述燃烧器的燃烧热整流的整流构件。
通过所述整流构件的存在，容易对所述重整区域均匀地施加燃烧器的燃烧热。而且，能够确保重整区域的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在技术方案7所记载的氢产生装置中，所述燃烧室中的所述外部区域侧配置有用于回收所述燃烧室内的废热的废热回收部。
因此，能够有效地回收对重整区域施加了燃烧热之后的废热。能够有效地再利用回收的废热。
附图说明
图1是对应用了本发明的实施方式的氢产生装置的整体结构进行说明的构成图。
图2是对所述氢产生装置的第一方式中的重整单元进行说明的构成图。
图3是所述第一方式中的重整器的剖视图。
图4是对所述氢产生装置的第二方式中的重整单元进行说明的构成图。
图5是所述第二方式中的重整器的剖视图，(A)是第一例，(B)是第二例。
图6是第一变形例，且是表示燃烧器的结构例的图，(A)是第一例，(B)是第二例，(C)是第三例。
图7是第二变形例，且是表示整流构件的结构例的图，(A)是第一例，(B)是第二例，(C)是第三例，(D)是第四例。
图8是第三变形例，且是表示废热回收部的结构例的图，(A)是第一例，(B)是第二例，(C)是第三例，(D)是第四例。
图9是第四变形例，且是表示燃烧室的结构例的图。
图10是第五变形例，且是表示重整器的结构例的图。
图11是第六变形例，且是表示外接有低温CO变量器的结构例的图。
图12是第七变形例，且是表示具备水蒸气产生单元的结构例的图。
图13是第八变形例，且是表示具备水蒸气产生单元并外接有低温CO变量器的第一结构例的图。
图14是第九变形例，且是表示具备水蒸气产生单元并外接有低温CO变量器的第二结构例的图。
图15是第十变形例，且是表示具备水蒸气产生单元并外接有低温CO变量器的第三结构例的图。
具体实施方式
接着，对用于实施本发明的实施方式进行说明。
◆整体结构
图1是对应用了本发明的实施方式的氢产生装置的整体结构进行说明的构成图。
该氢产生装置对烃类气体重整而生成富含氢的重整气，根据需要进一步生成氢。
作为所述烃类气体，不仅甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等那样的饱和烃，也能够使用天然气、汽油、石脑油、煤油等其他化石燃料、生物气体等以烃作为主要成分的气体、甲醇等醇等。在以下的说明中，对作为所述烃类气体而使用天然气的例子进行说明。
所述氢产生装置具备重整单元1与氢提纯单元2。所述重整单元1使所述烃类气体与水蒸气进行重整反应而生成富含氢的重整气。所述氢提纯单元2从所述重整气中去除氢以外的杂质而提纯氢。
在所述重整单元1连接有用于导入烃类气体的烃导入路41，用于导入水蒸气的水蒸气导入路42与所述烃导入路41汇合。所述水蒸气导入路42经由水蒸气产生器30与纯水导入路43相连。
在所述重整单元1连接有用于排出重整气的重整气路44。所述重整气路44的下游与所述氢提纯单元2连接。
在所述氢提纯单元2连接有用于取出已提纯的氢的氢取出路45。另外，在所述氢提纯单元2连接有用于取出废气的废气路47。
〔重整单元〕
所述重整单元1具备重整器10与燃烧室20，在所述重整器10填充有重整催化剂。关于重整器10、燃烧室20以及重整催化剂的详细内容在后叙述。
在所述重整器10如所述那样连接有烃导入路41，将烃类气体向重整器10导入。在所述烃导入路41中从其上游起设置有脱硫器41A、压缩机41B、流量调节器41C。所述脱硫器41A从烃类气体中去除硫分，利用所述压缩机41B使烃类气体升压，所述流量调节器41C控制烃类气体的流量。
如所述那样水蒸气导入路42与所述烃导入路41汇合，将水蒸气向重整器10导入。导入到纯水导入路43的纯水成为水蒸气并向所述水蒸气导入路42导入。所述纯水导入路43经由预热器44A以及水蒸气产生器30，利用所述水蒸气产生器30使纯水气化而产生水蒸气。
在所述重整器10如所述那样连接有重整气路44，将高温的重整气排出。在所述重整气路44中从其上游起设置有预热器44A、冷却器44B。所述预热器44A通过在重整气路44中流动的重整气与在纯水导入路43中流动的纯水之间的热交换，从而对所述纯水预热。所述冷却器44B利用在冷却水路44C中流动的冷却水对重整气冷却。
在所述燃烧室20设置有燃烧器21。将利用所述燃烧器21使燃料气体燃烧产生的燃烧热向所述重整器10施加，从而对重整反应施加反应热。
在所述燃烧器21连接有燃料气体供给路21A。在该例子中，所述燃料气体供给路21A从所述烃导入路41分支出，将烃类气体作为燃料气体向燃烧器21供给。在所述燃烧器21连接有从空气鼓风机21C延伸的空气供给路21B。所述空气供给路21B经由空气加热器46A，对向所述燃烧器21供给的空气预先加热。在所述燃烧器21连接有所述废气路47，将从所述氢提纯单元2取出了的废气向所述燃烧器21供给。
在所述燃烧室20连接有排气路46。从所述排气路46取出燃烧室20内的排气，对所述燃烧室20内的废热进行回收。在所述排气路46中从其上游侧起设置有水蒸气产生器30、空气加热器46A。在所述水蒸气产生器30中，利用从所述燃烧室20取出了的排气对流入到纯水导入路43的纯水加热，使所述纯水气化而产生水蒸气。在所述空气加热器46A中，利用所述排气对在所述空气供给路21B流动的气体加热。
〔氢提纯单元〕
所述氢提纯单元2是具有多个(在该例子中为四个)吸附槽2A、2B、2C、2D的PVSA(Pressure Vacuum Swing Adsorption)装置。在所述各吸附槽2A、2B、2C、2D填充有对重整气内的杂质进行吸附的吸附材料。
在所述各吸附槽2A、2B、2C、2D的低纯度侧连接有供从所述重整器10排出了的重整气流动的所述重整气路44。在所述重整气路44中，在所述的冷却器44B的下游设置有气液分离器44D。所述气液分离器44D将出自于作为原料的一部分而导入的水蒸气中的水分去除。由所述气液分离器44D去除的水分从排液管44E排出。
在所述各吸附槽2A、2B、2C、2D的高纯度侧连接有用于将提纯出的氢取出的氢取出路45。在所述氢取出路45分支出用于排出火炬烟囱的火炬烟囱路45A。
在所述各吸附槽2A、2B、2C、2D的低纯度侧连接有废气路47。在所述废气路47中从其上游侧起设置有真空泵47A、废气保持器47B。所述真空泵47A通过对所述各吸附槽2A、2B、2C、2D进行减压，从而使被吸附材料吸附了的杂质脱附而使吸附材料再生。在所述废气保持器47B暂时贮存包含从吸附材料脱附了的杂质的气体。所述废气路47的下游与所述燃烧器21连接。从所述废气保持器47B排出了的废气作为燃料气体的一部分在燃烧器21燃烧。
◆第一方式
图2以及图3是对所述氢产生装置的第一方式中的所述重整单元1的详细内容进行说明的图。图2对重整单元1的纵剖面标注了周边机器的构成。图3对重整器10的横剖面标注了燃烧器21的火口22。
该重整单元1如所述那样具备重整器10与燃烧室20，在所述重整器10填充有重整催化剂。第一方式构成为针对燃烧室20配置一个重整器10。
〔重整器〕
所述重整器10在该例子中呈四重管构造。从外侧起第一管11A、第二管11B、第三管11C、第四管11D以同心状配置。所述第一管11A与第四管11D的下端部由剖面U字状的底部相连。所述第二管11B与第三管11C的下端在与所述剖面U字状的底部之间保持有间隙。所述第一管11A与第二管11B的上端部由剖面箱形的顶面部相连。所述第三管11C与第四管11D的上端部由剖面箱形的顶面部相连。所述第二管11B与第三管11C的上端部彼此之间成为开口部，所述开口部被盖构件36覆盖。
所述重整器10的上部侧为存在于所述燃烧室20的外部的外部区域13，该重整器10的下部侧为存在所述燃烧室20的内部的重整区域12。即，所述重整区域12设置于所述外部区域13的相反侧。所述外部区域13的周围被隔热材料层35覆盖。
在位于所述燃烧室20的外部的外部区域13设置有用于导入烃类气体与水蒸气的导入部14、以及用于排出重整气的排出部15。所述导入部14是所述第一管11A与第二管11B的上端部相连而成的顶面部附近的上部空间以及所述第三管11C与第四管11D的上端部相连而成的顶面部附近的上部空间。在所述导入部14连通有烃导入路41，向重整器10导入烃类气体与水蒸气。所述排出部15是所述第二管11B与第三管11C的上端部彼此之间的开口部。在所述排出部15连通有重整气路44，从重整器10取出重整气。
所述重整器10具备与所述导入部14连通的上游区域16、以及与所述排出部15连通的下游区域17。所述上游区域16是第一管11A与第二管11B之间的通路空间以及第三管11C与第四管11D之间的通路空间。所述上游区域16与所述导入部14连通。所述下游区域17是第二管11B与第三管11C之间的通路空间。所述下游区域17与所述排出部15连通。
而且，所述重整器10具备气体反转部18，该气体反转部18存在于所述上游区域16与所述下游区域17之间。所述气体反转部18是所述上游区域16的下端与所述下游区域17的下端彼此连通的部分。在所述上游区域16中从上向下流动的气体在气体反转部18反转，在所述下游区域17中从下向上流动。
而且，所述重整区域12构成为包括所述气体反转部18。
在所述重整器10填充重整催化剂而进行所述重整反应。
更详细地说明，在所述重整器10的内部空间设置有传热层tr、预备重整层pr、重整层re、空间层sp、高温CO变换层hs、低温CO变换层1s。从所述上游区域16到气体反转部18，从上游侧起配置有传热层tr、预备重整层pr、重整层re。在所述下游区域17从上游侧起配置有空间层sp、传热层tr、高温CO变换层hs、低温CO变换层1s。传热层tr、预备重整层pr、重整层re、空间层sp、高温CO变换层hs、低温CO变换层1s之间能够由容易使气体透过的网等分隔。
所述传热层tr填充有对反应没有帮助的传热粒子。在所述传热粒子中例如能够使用氧化铝等。所述传热层tr促进原料气体与重整气的传热。
所述预备重整层pr与所述重整层re填充有重整催化剂。在所述重整催化剂中例如能够使用Ru系或者Ni系的重整催化剂。在所述预备重整层pr与所述重整层re中，通过下述的式(2)(甲烷的情况下)所示的重整反应，将烃转换为H2与CO。
CH4+H2O→CO+3H2···(2)
所述预备重整层pr的预备重整温度的范围优选设定为350～600℃程度。所述重整层re的重整温度的范围优选设定为500～900℃程度。在所述各温度范围中，设定成重整温度比预备重整温度高。
所述空间层sp是未填充粒子等的空间。
所述高温CO变换层hs与所述低温CO变换层1s填充有CO变换催化剂。在所述CO变换催化剂中例如能够使用Fe-Cr系或者Cu-Zn系的CO变换催化剂。在所述高温CO变换层hs与所述低温CO变换层1s中，通过下述的式(3)所示的CO变换反应，使CO变换为H2。
CO+H2O→CO2+H2···(3)
所述高温CO变换层hs的高温CO变换温度的范围优选设定为200～500℃程度。所述低温CO变换层1s的低温CO变换温度的范围优选设定为150～300℃程度。在所述各温度范围中，设定成高温CO变换温度比低温CO变换温度高。
在所述重整器10中，通过基于所述的重整催化剂进行的重整反应以及基于CO变换催化剂进行的CO变换反应，不导入氧，就能够从烃类气体与水蒸气得到富含氢的重整气。
〔燃烧室〕
所述燃烧室20使燃料气体燃烧而得到对所述重整反应施加的反应热。即，所述式(2)的反应由于是吸热反应，因此从外部对重整催化剂施加热，使反应连续地进行。
所述燃烧室20呈由耐热材料的壁面包围而成的箱状。在所述燃烧室20以贯通顶面部的方式配置有重整器10。此时，以使所述重整器10的重整区域12存在于燃烧室20的内部，使外部区域13存在于燃烧室20的外部的方式配置所述重整器10。
所述燃烧室20具备燃烧器21，该燃烧器21用于使所述燃料气体燃烧而对所述重整区域12施加燃烧热。在该例子中，所述燃烧器21设置于燃烧室20的底部。在所述燃烧器21连接有燃料气体供给路21A以及空气供给路21B，并供给燃烧用的燃料气体与空气。在所述燃料气体中能够使用烃类气体。另外，在所述燃烧器21连接有废气路47，使废气与所述燃料气体汇合。
在所述燃烧器21中，其火口22配置于所述燃烧室20中的所述重整区域12侧且是与所述外部区域13相反侧的空间。
所述燃烧器21的火口22朝向所述重整区域12地设置有多个。
即，在该例子中，燃烧器21的火口22在燃烧室20的底部中配置为朝上。在该例子中，所述火口22设置有八个。其中四个火口22以大致等间隔配置于重整器10的第四管11D的内侧。剩余四个火口22以大致等间隔配置于重整器10的第一管11A的外侧。由此，利用八个火口22尽可能均匀地加热重整器10的重整区域12。
在所述燃烧室20中的所述外部区域13侧配置有用于回收所述燃烧室20内的废热的废热回收部24。
所述废热回收部24是所述排气路46的入口。在该例子中，所述排气路46的入口在燃烧室20以及重整器10的中央上部设置一个，在燃烧室20的上部侧面设置一个。
〔重整单元〕
利用所述结构的重整器10与燃烧室20，构成所述重整单元1。在该重整单元1中，所述重整器10中的至少进行所述重整反应的重整区域12配置于所述燃烧室20的内部。另外，在该重整单元1中，用于产生向所述重整器10导入的水蒸气的水蒸气产生器30设置于所述燃烧室20的外部。
◆第二方式
图4以及图5是所述氢产生装置的第二方式中的所述重整单元1的详细内容进行说明的图。图4对重整单元1的纵剖面标注了周边机器的构成。图4对重整器10A的横剖面标注了燃烧器21的火口22。
该重整单元1基本上与第一方式相同，对相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。在第一方式中，说明了具备一个四重管构造的重整器10，但第二方式构成为针对燃烧室20A具备多个两重管构造的重整器10A。原料气体、水蒸气的流量调节阀不论重整器10A数量如何都分别设为一个。
〔重整器〕
所述重整器10A从外侧起以同心状配置有第一管31A、第二管31B。所述第一管31A的下端部由剖面U字状的底部堵塞。所述第二管31B的下端在与所述剖面U字状的底部之间保持有间隙。所述第一管31A与第二管31B的上端部由剖面箱形的顶面部相连。所述第二管31B的上端部成为开口部，所述开口部被盖构件36覆盖。
所述重整器10A的上部侧为存在于所述燃烧室20A的外部的外部区域13，该重整器10A的下部侧为存在于所述燃烧室20A的内部的重整区域12。即，所述重整区域12设置于所述外部区域13的相反侧。所述外部区域13的周围被隔热材料层35覆盖。
在位于所述燃烧室20A的外部的外部区域13设置有用于导入烃类气体与水蒸气的导入部14、以及用于排出重整气的排出部15。所述导入部14是所述第一管31A与第二管31B的上端部相连而成的顶面部附近的上部空间。在所述导入部14连通有烃导入路41，向重整器10A导入烃类气体与水蒸气。所述排出部15是所述第二管31B的上端部的开口部。在所述排出部15连通有重整气路44，从重整器10A取出重整气。
所述重整器10A具备与所述导入部14连通的上游区域16、以及与所述排出部15连通的下游区域17。所述上游区域16是第一管11A与第二管11B之间的通路空间。所述上游区域16与所述导入部14连通。所述下游区域17是作为第二管11B的中空部的通路空间。所述下游区域17与所述排出部15连通。
而且，所述重整器10A具备气体反转部18，该气体反转部18存在于所述上游区域16与所述下游区域17之间。所述气体反转部18是所述上游区域16的下端与所述下游区域17的下端彼此连通的部分。在所述上游区域16中从上向下流动的气体在气体反转部18反转，在所述下游区域17中从下向上流动。
而且，所述重整区域12构成为包括所述气体反转部18。
图5是例示二重管构造的重整器10A的配置的图。
图5的(A)是以同心圆状配置的例子。在内侧以环状配置六个重整器10A，在其外侧以环状配置12个重整器10A。在内侧的环状与外侧的环状之间以等间隔设置火口22，在外侧的环状的更外侧以等间隔设置火口22。
图5的(B)是以同心圆状配置的例子。是以等间隔配置有18个重整器10A的例子。在内侧的六边形状与外侧的六边形状之间以等间隔设置火口22，在外侧的六边形状的更外侧以等间隔设置火口22。
在图5的(A)、(B)中，能够使重整器10A的数量增减。
〔燃烧室〕
该燃烧室20A具备用于对所述燃烧器21的燃烧热整流的整流构件23。在该例子中，所述整流构件23横向配置于重整器10A的下端与火口22之间的空间。作为所述整流构件23，例如能够使用冲压金属。
另外，在该燃烧室20A中，作为所述废热回收部24的所述排气路46的入口在燃烧室20的上部侧面设置一个。在燃烧室20的中央上部未设置。
〔重整单元〕
通过所述构成的重整器10A与燃烧室20A，构成所述重整单元1。在该重整单元1中，所述重整器10A中的至少进行所述重整反应的重整区域12配置于所述燃烧室20A的内部。另外，在该重整单元1中，用于产生向所述重整器10A导入的水蒸气的水蒸气产生器30设置于所述燃烧室20A的外部。
◆变形例
对变形例进行说明。以下的变形例对以所述第二方式为基础的方案进行说明，但也能够以所述第一方式为基础。
〔第一变形例〕
图6是第一变形例，表示燃烧器21的结构例。
图6的(A)是第一例。在该例子中，多个燃烧器21以火口22在燃烧室20A的底部附近朝向中心的方式横向配置。燃烧器21的数量能够适当增减。
图6的(B)是第二例。在该例子中，多个燃烧器21以火口22在燃烧室20A的底部附近朝上的方式纵向配置。燃烧器21的数量能够适当增减。也能够与图6的(A)的方案同时使用。
图6的(C)是第三例。该例是在一个燃烧器21设置有多个火口22的例子。以火口22在燃烧室20A的底部附近朝上的方式配置该燃烧器21。火口22的数量能够适当增减。
〔第二变形例〕
图7是第二变形例，表示整流构件23的结构例。该例子以图6的(A)所示的燃烧器21的结构为基础进行说明，但也能够以图6的(B)、(C)为基础。
图7的(A)是第一例。在该例子中，所述整流构件23横向配置于重整器10A的下端与火口22之间的空间。作为所述整流构件23例如能够使用冲压金属。也能够配置多个所述整流构件23。调整燃烧气体的流动而使热效率提高。
图7的(B)是第二例。在该例子中，所述整流构件23横向配置于比重整器10A的下端稍靠上的位置。作为所述整流构件23例如能够使用冲压金属。也能够与图7的(A)的方案同时使用。也能够配置多个所述整流构件23。调整燃烧气体的流动而使热效率提高。
图7的(C)是第三例。该例子是作为所述整流构件23使用了挡板的例子。在该例子中，所述挡板配置于重整器10A的周围，在一个重整器10中，所述挡板沿上下方向以交错状配置。使燃烧气体的流动曲折而使热效率提高。
图7的(D)是第四例。该例子是作为所述整流构件23使用了挡板的例子。在该例子中，所述挡板配置于重整器10A的周围，在相邻的重整器10彼此之间，所述挡板沿上下方向以交错状配置。使燃烧气体的流动曲折而使热效率提高。
〔第三变形例〕
图8是第三变形例，表示废热回收部24的结构例。
图8的(A)是第一例。在该例子中，废热回收部24分别在燃烧室20A的上部的左右侧面各设置一个。
图8的(B)是第二例。在该例子中，废热回收部24在燃烧室20A的上部的中央设置一个。
图8的(C)是第三例。在该例子中，废热回收部24设置为从燃烧室20A的上部侧面起延伸的排气通道38的入口。所述入口在燃烧室20A内的上部中央开口。另一方面，在燃烧室20A的底部中央立起有挡杆37。所述挡杆37的上端部与所述入口相面对，从而限制热流直接进入所述入口。由此，防止来自底部中央的燃烧气体直接进入废热回收部24。
图8的(D)是第四例。在该例子中，从燃烧室20A的底部中央起的排气通道38在燃烧室20A的上部中央开口有入口。
〔第四变形例〕
图9是第四变形例，且是表示燃烧室20的结构例的图。
在该例子中，燃烧室20B呈由耐热材料的壁面包围而成的箱状。在所述燃烧室20B以贯通顶面部的方式配置有多个重整器10A。此时，以使所述重整器10A的重整区域12存在于燃烧室20B的内部，使外部区域13存在于燃烧室20B的外部的方式配置有所述各重整器10A。
在该状态下，在所述燃烧室20B中，炉壁延长到覆盖所述重整器10A的外部区域13的周围的高度。而且，在所述延长了的炉壁的内侧填充隔热材料35A，所述外部区域13的周围被隔热材料35A覆盖。
利用这种结构，外部区域13的隔热性变高，防止不必要的热扩散，能够提高热效率。
除此以外与所述第二方式相同，对相同的部分标注相同附图标记。
〔第五变形例〕
图10是第五变形例，且是表示重整器10的结构例的图。
在该例子中，在重整器10B中，第二管31B向上方延长。所述第二管31B的上部比盖构件36向上侧突出。而且，低温CO变换层1s设置到所述突出了的区域。
利用这种结构，促进来自低温CO变换层1s的热扩散，容易形成高温CO变换层hs与低温CO变换层1s的温度差，容易进行低温CO变换层1s的温度控制。
除此以外与所述第四变形例相同，对相同的部分标注相同附图标记。
〔第六变形例〕
图11是第六变形例，且是表示外接有低温CO变量器的结构例的图。
在该例子中，在重整器10A的第二管31B内未设置低温CO变换层1s。代替低温CO变换层1s，而成为外接有低温CO变量器51的结构。即，在与重整器10A连接的重整气路44设置有低温CO变量器51。另外，在所述重整气路44中，在重整器10A与低温CO变量器51之间设置有用于冷却自高温CO变换层hs排出了的气体的热交换器52。
利用这种结构，可靠地冷却从高温CO变换层hs排出了的气体，容易形成高温CO变换层hs与低温CO变换层1s的温度差，容易进行低温CO变换层1s的温度控制。
除此以外与所述第四变形例相同，对相同的部分标注相同附图标记。
〔第七变形例〕
图12是第七变形例，且是表示具备水蒸气产生单元的结构例的图。
在该例子中，代替水蒸气产生器30，而设置有水蒸气产生单元60。
所述水蒸气产生单元60构成为具备蒸汽鼓61、气化器62、蒸汽加热器63、以及纯水加热器64。在所述水蒸气产生单元60中，主要利用从所述燃烧室20A取出了的排气对流入到纯水导入路43的纯水加热，使所述纯水气化而产生水蒸气。
所述蒸汽鼓61与纯水导入路43的下游端连接，导入被预热器44A预热了的纯水。导入到所述蒸汽鼓61的纯水在中途具有所述气化器62的循环路65循环。
所述气化器62对在循环路65中循环的纯水加热。从排气路46分支出的第二排气路46B经过所述气化器62，利用在所述第二排气路46B中通过的排气的热对纯水加热。第二排气路46B的下游端与所述排气路46的下游侧汇合。在所述气化器62中，将纯水加热到成为蒸汽与液体混合的状态。
所述蒸汽加热器63与所述蒸汽鼓61的上部连通，从贮存在所述蒸汽鼓61内的蒸汽与液体的混合物导入蒸汽。排气路46经过所述蒸汽加热器63，利用通过所述排气路46的排气的热对蒸汽加热。被所述蒸汽加热器63加热了的蒸汽与烃导入路41汇合。
所述纯水加热器64在所述蒸汽鼓61内的液温下降了时对液体加热。在所述纯水加热器64的加热热源中能够利用电力等。
在所述排气路46与第二排气路46B分别设置有流量控制器66A、66B，从而控制向所述排气路46流动的排气与向第二排气路46B流动的排气的流量比。由此，将从蒸汽加热器63向烃导入路41汇合的蒸汽的温度控制为一定。
即，重整器10A中的重整反应是吸热反应，因此当氢的产生量变少时，向重整反应的吸热变少而排气的温度上升。另一方面，当氢的产生量变多时，向重整反应的吸热变多而排气的温度下降。因此，当排气的温度上升时使向第二排气路46B流动的排气的流量增加，当排气的温度下降时使向第二排气路46B流动的排气的流量减少。由此，通过排气路46而经由蒸汽加热器63的排气的量一定，能够使从蒸汽加热器63向烃导入路41汇合的蒸汽的温度为一定。
在氢的产生量较多的状态持续而排气的温度下降，向第二排气路46B流动的排气的流量较少的状态持续时，所述水蒸气产生单元60整体的热量不足。这样一来，由于所述蒸汽鼓61内的液温下降，因此运行所述纯水加热器64，对所述蒸汽鼓61内的液体加热。
另外，该例子具有用于暂时保持向燃烧器21供给的燃料的燃料缓冲箱71。在所述燃料缓冲箱71连接有从烃导入路41分支出的烃分支路41D的下游端、以及从氢提纯单元2分出的废气路47的下游端。从所述燃料缓冲箱71对燃烧器21供给烃与废气的混合气体。
利用这种结构，即使氢的产生量产生变动，也能够使向烃导入路41汇合的蒸汽的温度为一定。另外，由于从燃料缓冲箱71供给燃烧器21的燃料，因此容易调节燃烧器21的火力。
除此以外与所述第二方式相同，对相同的部分标注相同附图标记。
〔第八变形例〕
图13是第八变形例，且是表示具备水蒸气产生单元60并外接有低温CO变量器51的第一结构例的图。
在该例子中，在与重整器10A连接的重整气路44设置有低温CO变量器51。另外，在所述重整气路44中，在重整器10A与低温CO变量器51之间设置有用于冷却从高温CO变换层hs排出了的气体的热交换器52。
另外，使从燃料缓冲箱71向燃烧器21供给的燃料暂时经由所述热交换器52而进行预热。即，所述热交换器52中的冷却通过将从燃料缓冲箱71向燃烧器21供给的燃料预热时的热交换来进行。
利用这种结构，可靠地冷却从高温CO变换层hs排出了的气体，容易形成高温CO变换层hs与低温CO变换层1s的温度差，容易进行低温CO变换层1s的温度控制。另外，通过将向燃烧器21供给的燃料预热，而热效率提高。
除此以外与所述第七变形例相同，对相同的部分标注相同附图标记。
〔第九变形例〕
图14是第九变形例，且是表示具备水蒸气产生单元60并外接有低温CO变量器51的第二结构例的图。
该例子具备用于将从燃料缓冲箱71向燃烧器21供给的燃料预热的燃料加热器72。因而不具备所述热交换器52。从所述水蒸气产生单元60分出的排气路46的下游经过所述燃料加热器72。预热所述燃料的热源是在排气路46的下游流动的排气。
另外，空气供给路21B经过用于冷却从高温CO变换层hs排出了的气体的热交换器52。由此，冷却从高温CO变换层hs排出了的气体，对向燃烧器21供给的空气加热。
除此以外与所述第八变形例相同，对相同的部分标注相同附图标记。
〔第十变形例〕
图15是第十变形例，且是表示具备水蒸气产生单元60并外接有低温CO变量器51的第三结构例的图。
该例子在与重整器10A连接的重整气路44设置有低温CO变量器51。另外，在所述重整气路44中，在重整器10A与低温CO变量器51之间设置有用于冷却从高温CO变换层hs排出了的气体的热交换器52。
在所述热交换器52中，使从水蒸气产生单元60的循环路65分支出的分支路通过。由此，对在所述分支路中流动的液体(温水)加热，成为温水与蒸汽的混合物。从所述热交换器52离开的分支路与所述水蒸气产生单元60的蒸汽鼓61连接。被所述热交换器52加热了的温水与蒸汽的混合物向所述蒸汽鼓61回流。
即，水蒸气产生单元60的循环路65分成三个分支路。第一是到气化器62的分支路，第二是到纯水加热器64的分支路，第三是到热交换器52的分支路。所述蒸汽鼓61内的液面被控制为规定的高度，上部的蒸汽向蒸汽加热器63导入，下部的液体向循环路65流动。所述蒸汽鼓61内的液面控制能够通过适当地配置所述蒸汽鼓61的设置高度，或者适当地控制所述蒸汽鼓61内的压力来进行。
利用这种结构，可靠地冷却从高温CO变换层hs排出了的气体，容易形成高温CO变换层hs与低温CO变换层1s的温度差，容易进行低温CO变换层1s的温度控制。另外，通过将向燃烧器21供给的燃料预热，而热效率提高。
另外，由于利用热交换器52对在循环路65中循环的液体的一部分加热并使其向蒸汽鼓61返回，因此蒸汽鼓61内的液温不易下降。因此，即使氢的产生量较多的状态持续而排气的温度下降，向第二排气路46B流动的排气的流量较少的状态持续，所述水蒸气产生单元60整体的热量不易不足。所述纯水加热器64的运行频率变少，与其相应地能够节约能量。
除此以外与所述第七变形例相同，对相同的部分标注相同附图标记。
〔各实施方式的效果〕
如以上那样，所述各实施方式的氢产生装置具备重整催化剂、重整器10以及燃烧室20。所述重整催化剂使烃类气体与水蒸气进行重整反应而重整为富含氢的重整气。所述重整器20填充所述重整催化剂而进行所述重整反应。所述燃烧室20使燃料气体燃烧而得到对所述重整反应施加的反应热。
在所述各实施方式中，所述重整器10中的至少进行所述重整反应的重整区域配置于所述燃烧室20的内部，重整区域12配置于所述燃烧室20的内部，而且，产生向所述重整器20导入的水蒸气的水蒸气产生器30设置于所述燃烧室20的外部。
如此，在所述各实施方式中，以往的预热流路、蒸汽产生部那样的水蒸气产生器30设置于燃烧室20的外部。因此，也可以不将复杂的螺旋构造体设置于成为高温的燃烧室20。因而，能够大幅度节约伴随装置的制作的成本，显著改善维护性。特别是，在需要每年实施拆检的大型设备中是有利的。并且，在所述各实施方式中，所述重整区域12配置于所述燃烧室20的内部。因此，能够确保重整区域12的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
而且，由于不使用氧化剂气体，因此能够简化装置的构造而抑制设备费用与运营成本，不使由杂质引起的对后段的氢提纯单元2的负担增大。
在所述各实施方式的氢产生装置中，所述重整器10具有所述重整区域12与外部区域13。所述外部区域13在所述燃烧室20的外部设置有用于导入烃类气体与水蒸气的导入部14、以及用于排出重整气的排出部15。而且，所述重整区域12设置于所述外部区域13的相反侧。
用于导入烃类气体与水蒸气的导入部14温度容易下降，温度容易变得不稳定。因此，通过将该导入部14预先设置于所述燃烧室20的外部，从而使配置于燃烧室20的内部的重整区域12的温度稳定化。因而，能够确保重整区域12的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在所述各实施方式的氢产生装置中，所述重整器10具备上游区域16、下游区域17以及气体反转部18。所述上游区域16与所述导入部14连通，所述下游区域17与所述排出部15连通，所述气体反转部18存在于所述上游区域16与所述下游区域17之间。而且，所述重整区域12构成为包括所述气体反转部18。
因此，能够容易地实现将设置有所述导入部14与排出部15的外部区域13设置于燃烧室20的外部，将其相反侧的重整区域12配置于燃烧室20的内部的构造。另外，通过将包含所述气体反转部18的区域设为所述重整区域12，容易进行对所述重整区域12施加均匀的燃烧热。而且，能够确保重整区域12的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在所述各实施方式的氢产生装置中，所述燃烧室20具备燃烧器21。所述燃烧器21使所述燃料气体燃烧而对所述重整区域12施加燃烧热。另外，在所述燃烧器21中，其火口22配置于所述燃烧室20中的所述重整区域12侧且是与所述外部区域13相反侧的空间。
因此，容易进行对所述重整区域12施加均匀的燃烧热。而且，能够确保重整区域12的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在所述各实施方式的氢产生装置中，所述燃烧器21的火口22朝向所述重整区域12地设置有多个。
因此，容易对所述重整区域12均匀地施加燃烧器21的燃烧热。而且，能够确保重整区域12的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在所述各实施方式的氢产生装置中，所述燃烧室20具备用于对所述燃烧器12的燃烧热整流的整流构件23。
由于所述整流构件23的存在，容易对所述重整区域12均匀地施加燃烧器21的燃烧热。而且，能够确保重整区域12的温度的均匀性，能够防止由温度偏差引起的重整效率降低。
在所述各实施方式的氢产生装置中，在所述燃烧室20中的所述外部区域12侧配置有用于回收所述燃烧室20内的废热的废热回收部24。
因此，能够有效地回收对重整区域12施加了燃烧热之后的废热。能够有效地再利用回收了的废热。
根据所述各实施方式，通过不设置CO去除部，而设为不使用氧化剂气体的构造，从而简化系统，能够减少设备费、使用费用。另外，由于不向重整气混入氧化剂气体，因此杂质的浓度下降，能够减少后段的氢提纯单元1的负担。
在存在于燃烧室20、20A内的重整区域12中，外周部分全部成为填充有重整催化剂的区域，因此相对于催化剂量的受热面积增加。由此，能够高效地将由燃烧器21产生的热量向重整催化剂传递。
另外，在使燃烧器21适当地位于燃烧室20、21的下部的情况下，均等地对重整器10、10A施加热量，防止温度的不均衡引起的重整催化剂劣化、热损失。
通过将水蒸气产生器30设置于燃烧室20、20A的外部，从而提高维护性。特别是，在相当于第一种压力容器的大型设备中实施拆检的情况下，能够大幅度减少维护费用与期间。另外，通过将相对于燃烧室20、20A内的温度成为低温的水蒸气产生器30设置于燃烧室20、20A的外部，从而在燃烧室20、20A内不易产生局部的低温区域。由此，容易向重整器10、10A传递热，热效率不会变差。
〔其他变形例〕
本发明例如能够应用在用于家庭用、汽车用的燃料电池的氢产生装置。不仅如此，也能够应用在工厂设备用其他燃料电池用的氢产生装置，应用在用于对燃料电池以外的氢气体利用设备供给氢气体的氢产生装置。
另外，以上对本发明的特别优选的实施方式进行了说明，但本发明的主旨不在于限定于图示的实施方式，能够变形为各种方式来实施，本发明的主旨在于包含各种变形例。
附图标记说明：
1：重整单元
2：氢提纯单元
2A：吸附槽
2B：吸附槽
2C：吸附槽
2D：吸附槽
10：重整器
10A：重整器
10B：重整器
11A：第一管
11B：第二管
11C：第三管
11D：第四管
12：重整区域
13：外部区域
14：导入部
15：排出部
16：上游区域
17：下游区域
18：气体反转部
20：燃烧室
20A：燃烧室
20B：燃烧室
21：燃烧器
21A：燃料气体供给路
21B：空气供给路
21C：空气鼓风机
22：火口
23：整流构件
24：废热回收部
30：水蒸气产生器
31A：第一管
31B：第二管
35：隔热材料层
35A：隔热材料
36：盖构件
37：挡杆
38：排气通道
41：烃导入路
41A：脱硫器
41B：压缩机
41C：流量调节器
41D：烃分支路
42：水蒸气导入路
43：纯水导入路
44：重整气路
44A：预热器
44B：冷却器
44C：冷却水路
44D：气液分离器
44E：排液管
45：氢取出路
45A：火炬烟囱路
46：排气路
46A：空气加热器
46B：第二排气路
47：废气路
47A：真空泵
47B：废气保持器
51：低温CO变量器
52：热交换器
60：水蒸气产生单元
61：蒸汽鼓
62：气化器
63：蒸汽加热器
64：纯水加热器
65：循环路
66A：流量控制器
66B：流量控制器
71：燃料缓冲箱
72：燃料加热器。

Claims (6)

1.一种氢产生装置，其特征在于，
所述氢产生装置具备：
重整催化剂，其使烃类气体与水蒸气进行重整反应而重整为富含氢的重整气；
重整器，其填充所述重整催化剂而进行所述重整反应；以及
燃烧室，其使燃料气体燃烧而得到对所述重整反应施加的反应热，
所述重整器中的至少进行所述重整反应的重整区域配置于所述燃烧室的内部，
产生向所述重整器导入的水蒸气的水蒸气产生器设置于所述燃烧室的外部，
所述重整器具有外部区域，该外部区域在所述燃烧室的外部设置有用于导入烃类气体和水蒸气的导入部、以及用于排出重整气的排出部，
所述外部区域具备与所述导入部连通的上游区域和与所述排出部连通的下游区域，
所述重整区域设置于所述外部区域的相反侧。
2.根据权利要求1所述的氢产生装置，其中，
所述重整器具备存在于所述上游区域与所述下游区域之间的气体反转部，
所述重整区域构成为包括所述气体反转部。
3.根据权利要求1或2所述的氢产生装置，其中，
所述燃烧室具备燃烧器，所述燃烧器用于使所述燃料气体燃烧而对所述重整区域施加燃烧热，
所述燃烧器的火口配置于所述燃烧室中的所述重整区域侧且与所述外部区域相反侧的空间。
4.根据权利要求3所述的氢产生装置，其中，
所述燃烧器的火口朝向所述重整区域设置有多个。
5.根据权利要求3所述的氢产生装置，其中，
所述燃烧室具备用于对所述燃烧器的燃烧热进行整流的整流构件。
6.根据权利要求1或2所述的氢产生装置，其中，
在所述燃烧室中的所述外部区域侧配置有用于回收所述燃烧室内的废热的废热回收部。
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