JP2001106504A - Synthetic gas producing device - Google Patents

Synthetic gas producing device

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JP2001106504A
JP2001106504A JP31572899A JP31572899A JP2001106504A JP 2001106504 A JP2001106504 A JP 2001106504A JP 31572899 A JP31572899 A JP 31572899A JP 31572899 A JP31572899 A JP 31572899A JP 2001106504 A JP2001106504 A JP 2001106504A
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JP
Japan
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electrode
reaction chamber
arc
synthesis gas
carbon
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Application number
JP31572899A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hatanaka
武史 畑中
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Individual
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    • 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
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a synthetic gas producing device enabling highly efficiently the mass production of a synthetic gas at a required time in a required quantity using inexpensive water and a carbon material as a novel energy. SOLUTION: The synthetic gas containing H2 and CO is obtained by arranging concentrically a cathode 48 and a tubular anode 26 in housings 14, 16, 18 to form an arc reaction chamber 76 therebetween, filling a granular carbon- containing material 78 in the arc reaction chamber 76, generating an arc by feeding electricity between the electrodes and converting water to steam in the presence of the arc and simultaneously reacting the steam with carbon of the carbon-containing material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 この発明は合成ガス製造装置に
関し、とくに、自動車や発電機の燃料として、あるい
は、メタン、メタノール等の合成用化学工業原料として
有要な合成ガスの製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a synthesis gas, and more particularly to an apparatus for producing a synthesis gas which is important as a fuel for automobiles and generators, or as a raw material for a chemical industry such as methane and methanol.

【0002】[0002]

【従来技術】 米国特許第5,159,900号にはタ
ンク内の水中に2つの炭素棒電極を対向させ、これら電
極間でアークを発生させることによりCOH合成ガス
を生成する装置が提案されている。米国特許第5,43
5,274号および同第5,692,549号には炭素
からなる対向電極を水中に配置し、対向電極間でアーク
を発生させることにより炭素を部分酸化させて合成ガス
を生成するようにした装置が提案されている。
Of the Prior Art U.S. Patent No. 5,159,900 are opposed to two carbon rod electrode into the water in the tank, a device for generating a COH 2 synthesis gas is proposed by generating an arc between the electrodes ing. US Patent No. 5,43
Nos. 5,274 and 5,692,549 dispose a counter electrode made of carbon in water, and generate an arc between the counter electrodes to partially oxidize carbon to generate synthesis gas. A device has been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】 上記合成ガス製造装
置は効率が悪く、合成ガスを工業的に大量生産すること
ができなかった。しかも、水中に炭素電極を浸積してい
るため、装置が大型化し、装置のコストダウンが困難で
あった。しかも、合成ガスを低コストで製造することは
できなかった。
SUMMARY OF THE INVENTION The above syngas producing apparatus is inefficient and cannot mass produce syngas industrially. In addition, since the carbon electrode is immersed in water, the size of the device is increased, and it is difficult to reduce the cost of the device. Moreover, synthesis gas could not be produced at low cost.

【0004】 本発明の目的は小型高性能で低コストの
合成ガス製造装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a small, high-performance, low-cost synthesis gas production apparatus.

【0005】 本発明の他の目的は低コストの合成ガス
を高効率的に大量生産が可能な合成ガス製造装置を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a synthesis gas production apparatus capable of mass-producing a low-cost synthesis gas with high efficiency.

【0006】[0006]

【問題を解決するための手段】 本願第1発明におい
て、合成ガス製造装置が、水導入用インレットおよび合
成ガス排出用アウトレットを有するハウジング手段と、
ハウジング手段内に支持された第1電極手段と、第1電
極手段から間隔をおいて配置された第2電極手段と、第
1および第2電極手段間に形成されたアーク反応室と、
アーク反応室内に充填された粒状炭素含有材と、第1お
よび第2電極手段に給電してアーク反応室内にアークを
発生させる給電手段と、ハウジング手段の内部で第1お
よび第2電極手段を冷却する冷却手段と、インレットと
アーク反応室を連結する通路手段とを備えることにより
達成される。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] In the first invention of the present application, the synthesis gas producing apparatus includes a housing means having an inlet for water introduction and an outlet for syngas discharge,
A first electrode means supported in the housing means, a second electrode means spaced from the first electrode means, an arc reaction chamber formed between the first and second electrode means;
A particulate carbon-containing material filled in the arc reaction chamber, a power supply means for supplying power to the first and second electrode means to generate an arc in the arc reaction chamber, and cooling the first and second electrode means inside the housing means This is achieved by providing cooling means for performing the cooling operation, and passage means for connecting the inlet and the arc reaction chamber.

【0007】 本願第2発明において、合成ガス製造装
置が水導入用インレットおよび合成ガス排出用アウトレ
ットを有するハウジング手段と、ハウジング手段内に支
持された第1電極手段と、第1電極手段から間隔をおい
て配置された第2電極手段と、第1および第2電極手段
との間に形成されたアーク反応室と、アーク反応室内に
充填された粒状炭素含有材と、第1および第2電極手段
に給電して炭素含有材のすきまに微小アークを発生させ
る給電手段と、インレットとアーク反応室を連結する通
路手段とを備えることにより達成される。
[0007] In the second invention of the present application, the syngas producing apparatus has a housing means having an inlet for water introduction and an outlet for syngas discharge, a first electrode means supported in the housing means, and a distance from the first electrode means. An arc reaction chamber formed between the first and second electrode means disposed therein, a particulate carbon-containing material filled in the arc reaction chamber, and the first and second electrode means. This is achieved by providing a power supply means for supplying a power to the carbon-containing material to generate a minute arc in the gap of the carbon-containing material, and a passage means for connecting the inlet and the arc reaction chamber.

【0008】 本願第3発明において、合成ガス製造装
置が水導入用インレットおよび合成ガス排出用アウトレ
ットを有するハウジング手段と、ハウジング手段内に軸
方向に間隔をおいて同心的に配置された三相交流用管状
電極と、管状電極内に形成されていてインレットとアウ
トレットに連通するアーク反応室と、アーク反応室内に
充填された粒状炭素含有材と、管状電極に三相交流電力
を給電して粒状炭素含有材のすきまに微小アークを発生
させる三相交流電源とを備えることにより達成される。
In the third invention of the present application, the syngas producing apparatus includes a housing means having an inlet for water introduction and an outlet for syngas discharge, and a three-phase alternating current concentrically arranged in the housing means at an axial distance. A tubular electrode, an arc reaction chamber formed in the tubular electrode and communicating with the inlet and the outlet, a particulate carbon-containing material filled in the arc reaction chamber, and a three-phase AC power supply to the tubular electrode to supply granular carbon. This is achieved by providing a three-phase AC power supply that generates a minute arc in the gap of the contained material.

【0009】[0009]

【作用】 本発明の合成ガス製造装置において、水導入
用インレットおよび合成ガス排出用アウトレットを有す
るハウジング手段内に電極手段とアーク反応室を配置
し、アーク反応室内に粒状炭素含有材を充填し、インレ
ットからハウジング手段内部に導入した水からスチーム
を生成し、電極手段に給電することにより粒状炭素含有
材のすきまにアークを発生させ、アークの存在下でスチ
ームを粒状炭素含有材と接触反応させることにより高効
率で合成ガスの大量生産を可能としたものである。
In the synthesis gas production apparatus of the present invention, the electrode means and the arc reaction chamber are disposed in a housing means having an inlet for water introduction and an outlet for syngas discharge, and the arc reaction chamber is filled with a particulate carbon-containing material. Steam is generated from water introduced into the housing means from the inlet, an arc is generated in the gap of the granular carbon-containing material by supplying power to the electrode means, and the steam is brought into contact with the granular carbon-containing material in the presence of the arc. This enables mass production of synthesis gas with high efficiency.

【0010】[0010]

【実施例】 以下、本発明の望ましい実施例について図
面を参照しながら説明する。図1、図2において、合成
ガス製造装置10はフロントカバー12、フロントハウ
ジング14、センターハウジング16およびリヤーハウ
ジング18を備える。ハウジング14、16、18はそ
れぞれセラミックその他耐熱性絶縁材料からなり、共通
の中央軸20を備えていて、ネジ(図示せず)によって
連結される。例えば、図2において、ネジはセンターハ
ウジング16の貫通孔21を通過してリヤーハウジング
18のタップ孔にネジ止めされる。図2において、ハウ
ジング18、16、14の内側には陰極ホルダー22、
インジェクタリング24および陽極26が収納されてい
る。陰極ホルダー22はハウジング18、16の内部に
固定支持されている。インジェクタリング24は陰極ホ
ルダー22と陽極26との間にサンドイッチされた状態
でセンターハウジング16の内部に固定支持される。陽
極26の後方部分はセンターハウジング16内に部分的
に延びていて、フロントカバー12により固定位置に保
持される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2, a synthesis gas production apparatus 10 includes a front cover 12, a front housing 14, a center housing 16, and a rear housing 18. The housings 14, 16, 18 are each made of ceramic or other heat-resistant insulating material, have a common central shaft 20, and are connected by screws (not shown). For example, in FIG. 2, the screw passes through the through hole 21 of the center housing 16 and is screwed into a tap hole of the rear housing 18. In FIG. 2, inside the housings 18, 16, and 14, a cathode holder 22,
The injector ring 24 and the anode 26 are housed. The cathode holder 22 is fixedly supported inside the housings 18 and 16. The injector ring 24 is fixedly supported inside the center housing 16 while being sandwiched between the cathode holder 22 and the anode 26. The rear portion of the anode 26 extends partially into the center housing 16 and is held in a fixed position by the front cover 12.

【0011】 陰極ホルダー22および陽極26はそれ
ぞれ端子部材28、30を介して、図示しない直流電源
もしくは高周波電源に接続される。端子部材28は陰極
ホルダー22にネジ止めされ、端子部材30は陽極26
と導通するようにフロントハウジング14のタップ孔1
4aにネジ止められる。ハウジング14およびフロント
カバー12はそれぞれ水導入インレット32と、分解ガ
ス排出用アウトレット34を備える。インレット32は
水供給管36を介して水が供給される。水にはNaO
H、KOH等の電解質を添加しても良く、また、海水を
電解水として利用しても良い。ただし、この場合は分解
ガス中に塩素ガスも含有するため、水洗その他適当な方
法で分解ガスから不要なガス成分を分離すると良い。ハ
ウジング14、16の内部には陽極26の外周を冷却す
るための第1冷却通路手段38と、陰極ホルダー22を
冷却するための第2冷却通路手段40と、中間通路41
とを備える。
The cathode holder 22 and the anode 26 are connected to a DC power supply or a high-frequency power supply (not shown) via terminal members 28 and 30, respectively. The terminal member 28 is screwed to the cathode holder 22, and the terminal member 30 is connected to the anode 26.
Tap hole 1 of front housing 14
4a. The housing 14 and the front cover 12 each include a water inlet 32 and an outlet 34 for discharging cracked gas. Water is supplied to the inlet 32 through a water supply pipe 36. NaO in water
An electrolyte such as H or KOH may be added, or seawater may be used as electrolyzed water. However, in this case, since chlorine gas is also contained in the decomposition gas, it is preferable to separate unnecessary gas components from the decomposition gas by washing with water or other appropriate method. Inside the housings 14 and 16, first cooling passage means 38 for cooling the outer periphery of the anode 26, second cooling passage means 40 for cooling the cathode holder 22, and an intermediate passage 41
And

【0012】 図2において、陰極ホルダー22は陰極
アッセムブリ42のネジ部44を保持するためのフロン
トエンド46を備える。陰極アッセムブリ42は陽極2
6の内部に延びている棒状陰極48を備える。陰極48
はトリウム含有タングステン、もしくは窒化ハフニウム
等の電極材料から構成される。陰極ホルダー22の中心
部は第2冷却手段40内に配置されたスチーム発生部5
0を備える。スチーム発生部50は陰極ホルダー22内
の中央孔52と、管状銅メッシュ54と、銅メッシュ5
4内に充填されていて陰極アッセムブリ48の熱を放散
させて予熱水からスチームを発生させる複数のペレット
またはボール状の固形状伝熱体56を備える。第2冷却
通路手段40は陰極ホルダー22に形成された環状通路
58、インレット60、アウトレット62を備える。環
状通路58は第1冷却通路手段38に連通している。ア
ウトレット62とインジェクタリング24との間にはス
チーム供給通路64が配置されている。スチーム供給通
路64はリヤーハウジング18に形成されていて、その
中間部にスチームの供給量を調節するための流量調整弁
66が配置される。センターハウジング16はスチーム
をインジェクタリング24に供給するための通路68を
備える。インジェクタリング24の外周とセンターハウ
ジング16の内壁との間には環状通路70が形成され
る。インジェクタリング24には接線方向にスチームを
噴射するための複数のスチーム噴射ノズル72を備え、
その内壁と陰極アッセムブリ42の外周との間に渦流室
74が形成されている。
In FIG. 2, the cathode holder 22 includes a front end 46 for holding a screw portion 44 of the cathode assemble 42. The cathode assembly 42 is the anode 2
6 is provided with a rod-shaped cathode 48 extending inside. Cathode 48
Is made of an electrode material such as thorium-containing tungsten or hafnium nitride. The central portion of the cathode holder 22 is located at the steam generator 5 disposed in the second cooling means 40.
0 is provided. The steam generating section 50 has a central hole 52 in the cathode holder 22, a tubular copper mesh 54, and a copper mesh 5.
A plurality of pellets or ball-shaped solid heat transfer bodies 56 filled in 4 and dissipating heat of the cathode assemblage 48 to generate steam from the preheated water are provided. The second cooling passage means 40 includes an annular passage 58, an inlet 60, and an outlet 62 formed in the cathode holder 22. The annular passage 58 communicates with the first cooling passage means 38. A steam supply passage 64 is arranged between the outlet 62 and the injector ring 24. The steam supply passage 64 is formed in the rear housing 18, and a flow regulating valve 66 for adjusting the steam supply amount is disposed at an intermediate portion thereof. The center housing 16 has a passage 68 for supplying steam to the injector ring 24. An annular passage 70 is formed between the outer periphery of the injector ring 24 and the inner wall of the center housing 16. The injector ring 24 includes a plurality of steam injection nozzles 72 for injecting steam in a tangential direction,
A vortex chamber 74 is formed between the inner wall and the outer periphery of the cathode assemble 42.

【0013】 陰極アッセムブリ42と陽極26との間
にはアーク反応室76が形成され、その中に粒状炭素含
有材78が充填される。炭素含有材78は木炭、石炭、
石油コークス、グラファイト、カーボン、濃縮下水汚
泥、およびそれらの混合物からなる群から選ばれた塊
状、固体状または粉末状材料から選択される。なお、炭
素含有材78は触媒金属表面に炭素を折出させたもので
も良い。1例として、触媒金属を単体もしくはニッケル
含有マグネタイト(Fe)等の酸化鉄から選択し
て、これに300〜500℃で水素を通して酸素欠陥マ
グネタイトにして活性化し、その後二酸化炭素を導入し
てマグネタイト表面に炭素を折出させても良い。図2に
おいて、炭素含有材として直径2〜30mmの炭素ボー
ルを利用すると、炭素ボール同志が点接触するととも
に、炭素ボールの間に多数のすきまが形成される。した
がって、電極に給電されると、個々の炭素ボールに電流
が流れ、すきまにスパークによるアークが発生する。こ
のアークはアーク反応室76に充填された炭素ボールの
ほとんどのすきまに均一に発生する。インジェクタリン
グ24から導入されたスチームはこれらのすきまを通過
する。このとき、スチームはアークの存在下で炭素ボー
ルの炭素と反応してH、CO含有合成ガスが大量に生
成される。アーク反応室76のフロント側にはディスク
状多孔板80が配置されている。陽極26のフロントエ
ンドには急冷室82と急冷フイン84が形成され、急冷
室82は通路86を介して第1冷却通路手段38に連通
している。フロントカバー12の中央部に急冷室88と
急冷フイン90が形成されている。急冷室82、88と
急冷フイン84、90はそれぞれ軸方向に整列して連続
している。合成ガスは多孔板80から噴出して膨脹し、
急冷フイン88、90により急冷された後、アウトレッ
ト34から排出される。
An arc reaction chamber 76 is formed between the cathode assemble 42 and the anode 26, and is filled with a particulate carbon-containing material 78. The carbon-containing material 78 is charcoal, coal,
It is selected from a bulk, solid or powdery material selected from the group consisting of petroleum coke, graphite, carbon, concentrated sewage sludge, and mixtures thereof. Note that the carbon-containing material 78 may be one obtained by depositing carbon on the surface of the catalyst metal. As an example, the catalyst metal is selected from a simple substance or an iron oxide such as nickel-containing magnetite (Fe 3 O 4 ), which is activated by passing hydrogen at 300 to 500 ° C. to form an oxygen-deficient magnetite, and then introducing carbon dioxide. Carbon may be deposited on the surface of the magnetite. In FIG. 2, when carbon balls having a diameter of 2 to 30 mm are used as the carbon-containing material, the carbon balls come into point contact with each other and a number of gaps are formed between the carbon balls. Therefore, when power is supplied to the electrodes, current flows through the individual carbon balls, and arcs are generated by sparks. This arc is uniformly generated in most of the gaps of the carbon ball filled in the arc reaction chamber 76. Steam introduced from the injector ring 24 passes through these gaps. At this time, the steam reacts with the carbon of the carbon ball in the presence of the arc to generate a large amount of H 2 and CO-containing synthesis gas. A disk-shaped perforated plate 80 is arranged on the front side of the arc reaction chamber 76. A quenching chamber 82 and a quenching fin 84 are formed at the front end of the anode 26, and the quenching chamber 82 communicates with the first cooling passage means 38 via a passage 86. A quenching chamber 88 and a quenching fin 90 are formed in the center of the front cover 12. The quenching chambers 82 and 88 and the quenching fins 84 and 90 are axially aligned and continuous. The synthesis gas blows out from the perforated plate 80 and expands,
After being quenched by the quenching fins 88 and 90, it is discharged from the outlet 34.

【0014】 上記構成において、原料としての水は冷
却水として共用される。この目的のため、冷却水はイン
レット32から第1冷却通路手段38内に導入され、一
部は通路86を介して急冷室82、88に供給され、残
部は通路41を介して第2冷却通路手段40に供給され
る。このとき、陽極26と陰極48は通電されて、粒状
炭素含有材78のすきまには多量の微小アークが発生す
る。この状態で、陽極26の外周は冷却水によって連続
的に冷却される。冷却水は次に第2冷却通路手段40の
環状通路58およびインレット60に流入して陰極ホル
ダー22を冷却して、予熱されて温水となる。この温水
はスチーム発生部50で高温の伝熱体56と接触してス
チームを発生する。スチームは開度調整スクリュー66
で流量調整され、噴射ノズル72を介して渦流室74内
に噴射され、陰極アッセムブリ42の表面を冷却しなが
ら、アーク反応室76内に流入する。このとき、スチー
ムはアークの存在下でアーク反応室76内の炭素含有材
78と接触反応して合成ガスを生成する。合成ガスは多
孔板80から噴出し、急冷フイン84、90によって急
冷された後、アウトレット34から排出される。
In the above configuration, water as a raw material is shared as cooling water. For this purpose, cooling water is introduced from the inlet 32 into the first cooling passage means 38, a part of which is supplied to the quenching chambers 82, 88 via the passage 86, and the remainder through the passage 41 to the second cooling passage. Supplied to the means 40. At this time, the anode 26 and the cathode 48 are energized, and a large amount of minute arc is generated in the gap of the granular carbon-containing material 78. In this state, the outer periphery of the anode 26 is continuously cooled by the cooling water. The cooling water then flows into the annular passage 58 and the inlet 60 of the second cooling passage means 40 to cool the cathode holder 22 and is preheated to hot water. This hot water comes into contact with the high-temperature heat transfer body 56 in the steam generating section 50 to generate steam. Steam is the opening adjustment screw 66
The flow rate of the cathode assemble 42 is cooled while cooling the surface of the cathode assemble 42 and flows into the arc reaction chamber 76. At this time, the steam contacts and reacts with the carbon-containing material 78 in the arc reaction chamber 76 in the presence of the arc to generate synthesis gas. The synthesis gas is ejected from the perforated plate 80, quenched by the quench fins 84 and 90, and then discharged from the outlet 34.

【0015】 図3は図2の合成ガス製造装置の変形例
を示し、図2と同一部品には同一符号が用いられる。図
3において、陽極100は陰極48と同心的な管状三相
交流電極からなる多相電極102、104、106を備
え、これらはそれぞれ三相交流電源108のR相、S
相、T相に接続される。陰極ホルダー42は三相交流電
源108の中性点に接続されるか、接地電位とするのが
良い。電極106は急冷室110を備える。電極102
と104間には絶縁スペーサ112が配置され、同様
に、絶縁スペーサ114が電極104、106間に配置
される。多相電極102、104、106に三相交流電
圧が供給されると、第1タイミングにおいて、多相電極
102、104と中性電極48との間の粒状炭素含有材
78のすきまに微小アークが発生する。つぎに、第2タ
イミングにおいて、多相電極102、104、106と
中性電極48との間に電位差が生じてこれらの間の粒状
炭素含有材78のすきまに微小アークが発生する。第3
タイミングにおいて、多相電極102、106と中性電
極48との間に電位差が生じて、これらの間の粒状炭素
含有材78のすきまにアークが発生する。第4タイミン
グにおいて、全ての多相電極102、104、106と
中性電極48との間の粒状炭素含有材78のすきまにア
ークが発生する。第5タイミングにおいて、多相電極1
04、106と中性電極48との間の粒状炭素含有材7
8のすきまにアークが発生する。第6タイミングにおい
て、多相電極102、104、106と中性電極との間
の粒状炭素含有材78のすきまにアークが生ずる。以
後、同一サイクルが繰り返される。このように、アーク
反応室76内では電圧の位相に応じて順次アークの発生
位置が変化して複数のアーク発生位置の電離ガスが常時
供給される。このため、スチーム量を増加しても、アー
ク反応室76内では粒状炭素含有材78のすきまでアー
クが途切れることなく、スチームと炭素から安定した合
成ガスが生成される。三相交流電源108は高周波交流
電源から構成しても良い。なお、中性電極48を取り外
して、多相電極102、104、106をデルタ(Δ)
形結線の三相交流電源に接続して、三相交流電圧に沿っ
て複数個処でアーク発生位置を変化させても良い。
FIG. 3 shows a modification of the syngas production apparatus of FIG. 2, and the same parts as those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 3, the anode 100 includes multi-phase electrodes 102, 104 and 106 composed of tubular three-phase AC electrodes concentric with the cathode 48, which are respectively R-phase and S-phase of a three-phase AC power supply 108.
Phase, T phase. The cathode holder 42 is preferably connected to the neutral point of the three-phase AC power supply 108 or has a ground potential. The electrode 106 includes a quenching chamber 110. Electrode 102
An insulating spacer 112 is disposed between the electrodes 104 and 104, and an insulating spacer 114 is similarly disposed between the electrodes 104 and 106. When the three-phase AC voltage is supplied to the multiphase electrodes 102, 104, and 106, a minute arc is generated in the gap between the multiphase electrodes 102, 104 and the neutral electrode 48 in the particulate carbon-containing material 78 at the first timing. appear. Next, at the second timing, a potential difference is generated between the multi-phase electrodes 102, 104, 106 and the neutral electrode 48, and a minute arc is generated in a gap between the particulate carbon-containing material 78 therebetween. Third
At the timing, a potential difference is generated between the multi-phase electrodes 102 and 106 and the neutral electrode 48, and an arc is generated in a gap between the particulate carbon-containing material 78 therebetween. At the fourth timing, an arc is generated in the gap of the particulate carbon-containing material 78 between all the multi-phase electrodes 102, 104, 106 and the neutral electrode 48. At the fifth timing, the multi-phase electrode 1
04, 106 and the neutral electrode 48 between the granular carbon-containing material 7
An arc is generated in the gap 8. At the sixth timing, an arc is generated in the gap of the particulate carbon-containing material 78 between the multi-phase electrodes 102, 104, 106 and the neutral electrode. Thereafter, the same cycle is repeated. As described above, in the arc reaction chamber 76, the arc generation position is sequentially changed according to the voltage phase, and the ionized gas at a plurality of arc generation positions is constantly supplied. Therefore, even if the amount of steam is increased, the arc is not interrupted in the arc reaction chamber 76 up to the gap of the particulate carbon-containing material 78, and a stable synthesis gas is generated from steam and carbon. The three-phase AC power supply 108 may be constituted by a high-frequency AC power supply. In addition, the neutral electrode 48 is removed, and the multi-phase electrodes 102, 104, and 106 are changed to delta (Δ).
It may be connected to a three-phase AC power supply having a shape connection, and the arc generating position may be changed at a plurality of locations along the three-phase AC voltage.

【0016】 図4は図2の合成ガス製造装置の他の変
形例を示し、図2と同一部品には同一符号が用いられ
る。図4において、第1電極はフロントハウジング14
(図2参照)内に収納される陽極120と、陰極ホルダ
ー42に支持された平板状陰極122と、陽極120と
陰極122との間に配置されてフロントハウジング14
およびセンターハウジング16内に収納される絶縁スリ
ーブ124とを備える。陽極120は冷却水通路126
と、急冷室128と、急冷フイン130と、分解ガス噴
出口132とを備える。陰極122はスチーム供給口1
34を備えていてインジェクタリング24の渦流室74
と連通する。絶縁スリーブ124の内部にはアーク反応
室76が形成され、この中に粒状炭素含有材78が充填
される。陽極120と陰極122に給電されると、炭素
含有材78のすきまに微小アークが発生する。スチーム
が渦流室74から陰極122のスチーム供給口134を
介してアーク反応室76内に導入されると、スチームは
炭素含有材78のすきまを通過し、そのとき、すきま内
のアークの存在下で炭素と反応して合成ガスを生成す
る。合成ガスは噴出口132から噴出しながら急冷フイ
ン130により急冷され、アウトレット136から排出
される。図4において、陽極120と陰極122の中間
に通孔を備えた第2平板状電極を配置して、これら電極
を図3の実施例の如く、三相交流電源もしくは高周波交
流電源に接続しても良い。
FIG. 4 shows another modification of the synthesis gas production apparatus of FIG. 2, and the same parts as those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 4, the first electrode is a front housing 14.
2 (see FIG. 2), a flat cathode 122 supported by a cathode holder 42, and a front housing 14 disposed between the anode 120 and the cathode 122.
And an insulating sleeve 124 housed in the center housing 16. The anode 120 is connected to the cooling water passage 126
, A quenching chamber 128, a quenching fin 130, and a decomposition gas jet 132. The cathode 122 is the steam supply port 1
And the swirl chamber 74 of the injector ring 24
Communicate with An arc reaction chamber 76 is formed inside the insulating sleeve 124, and is filled with the particulate carbon-containing material 78. When power is supplied to the anode 120 and the cathode 122, a minute arc is generated in the gap of the carbon-containing material 78. When steam is introduced from the vortex chamber 74 into the arc reaction chamber 76 through the steam supply port 134 of the cathode 122, the steam passes through the gap in the carbon-containing material 78, and then in the presence of an arc within the gap. Reacts with carbon to produce synthesis gas. The synthesis gas is quenched by the quench fin 130 while ejecting from the ejection port 132, and is discharged from the outlet 136. In FIG. 4, a second plate-like electrode having a through hole is disposed between the anode 120 and the cathode 122, and these electrodes are connected to a three-phase AC power supply or a high-frequency AC power supply as in the embodiment of FIG. Is also good.

【0017】 図3の実施例において、中性電極48を
削除しても良い。また、三相交流電極は4相交流4電極
または6相交流6電極にしても良い。
In the embodiment shown in FIG. 3, the neutral electrode 48 may be omitted. Further, the three-phase AC electrode may be a four-phase AC four electrode or a six-phase AC six electrode.

【0018】[0018]

【発明の効果】 以上より明らかなように、本発明の合
成ガス製造装置によれば水と炭素含有材を原料として低
コストにて合成ガスを大量生産可能とし、新エネルギー
源としてあるいは化学工業原料用として貢献度大であ
る。
As is clear from the above, according to the syngas production apparatus of the present invention, it is possible to mass-produce synthesis gas at low cost using water and a carbon-containing material as raw materials, and as a new energy source or a chemical industrial raw material. The contribution is large for use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の望ましい実施例による合成ガス製造
装置の外観図である。
FIG. 1 is an external view of a synthesis gas production apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】 図1の合成ガス製造装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the synthesis gas production apparatus of FIG.

【図3】 図2の合成ガス製造装置の変形例である。FIG. 3 is a modified example of the synthesis gas production apparatus of FIG.

【図4】 図2の合成ガス製造装置の他の変形例であ
る。
FIG. 4 is another modified example of the synthesis gas production apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 フロントカバー、 14 フロントハウジング、
16 センターハウジング、 18 リヤーハウジン
グ、 20 中心軸、22 陰極ホルダー、 24 イ
ンジェクタリング、 26 陽極、28、30 端子部
材、 32 インレット、 34 アウトレット、38
第1冷却通路、 40 第2冷却通路、 42 陰極
アッセムブリ、48 陰極、 50 スチーム発生部、
72 噴出ノズル、74 渦流室、 76 アーク反
応室、 78 微小アーク形成材、82、88 急冷
室、 102、104、106 管状三相交流電極、1
08 三相交流電源、 110 急冷室、 122 平
板状陰極、126 陽極
12 front cover, 14 front housing,
16 center housing, 18 rear housing, 20 center axis, 22 cathode holder, 24 injector ring, 26 anode, 28, 30 terminal member, 32 inlet, 34 outlet, 38
1st cooling passage, 40 2nd cooling passage, 42 cathode assemble, 48 cathode, 50 steam generator,
72 jet nozzle, 74 vortex chamber, 76 arc reaction chamber, 78 micro arc forming material, 82, 88 quenching chamber, 102, 104, 106 tubular three-phase AC electrode, 1
08 three-phase AC power supply, 110 quenching chamber, 122 flat cathode, 126 anode

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水導入用インレットおよび合成ガス排出
用アウトレットを有するハウジング手段と、ハウジング
手段内に支持された第1電極手段と、第1電極手段から
間隔をおいて配置された第2電極手段と、第1および第
2電極手段間に形成されたアーク反応室と、アーク反応
室内に充填された粒状炭素含有材と、第1および第2電
極手段に給電してアーク反応室内にアークを発生させる
給電手段と、ハウジング手段の内部で第1および第2電
極手段を冷却する冷却手段と、インレットとアーク反応
室を連結する通路手段とを備える合成ガス製造装置。
1. A housing means having an inlet for water introduction and an outlet for syngas discharge, first electrode means supported in the housing means, and second electrode means spaced from the first electrode means. An arc reaction chamber formed between the first and second electrode means, a particulate carbon-containing material filled in the arc reaction chamber, and power supply to the first and second electrode means to generate an arc in the arc reaction chamber. An apparatus for producing a synthesis gas, comprising: a power supply means for cooling; a cooling means for cooling the first and second electrode means inside the housing means; and a passage means for connecting the inlet and the arc reaction chamber.
【請求項2】 請求項1において、通路手段と冷却手段
が一体となっている合成ガス製造装置。
2. The synthesis gas production apparatus according to claim 1, wherein the passage means and the cooling means are integrated.
【請求項3】 請求項1または2において、さらに、ハ
ウジング手段内に収納されていて第2電極手段を支持す
る電極ホルダーを備える合成ガス製造装置。
3. The synthesis gas producing apparatus according to claim 1, further comprising an electrode holder accommodated in the housing means and supporting the second electrode means.
【請求項4】 請求項3において、さらに、スチーム発
生手段を備え、スチーム発生手段が通路手段に連結され
ている合成ガス製造装置。
4. The synthesis gas production apparatus according to claim 3, further comprising steam generating means, wherein the steam generating means is connected to the passage means.
【請求項5】 請求項4において、さらに、スチームを
アーク反応室に供給するためのインジェクタ手段を備え
る合成ガス製造装置。
5. The synthesis gas production apparatus according to claim 4, further comprising an injector for supplying steam to the arc reaction chamber.
【請求項6】 請求項3において、第1電極手段が管状
陽極からなり、第2電極手段が電極ホルダーに支持され
ていて管状陽極と同心的な陰極アッセムブリからなる合
成ガス製造装置。
6. The synthesis gas producing apparatus according to claim 3, wherein the first electrode means comprises a tubular anode, and the second electrode means comprises a cathode assembly supported by an electrode holder and concentric with the tubular anode.
【請求項7】 請求項1または2において、第1および
第2電極手段が軸方向に間隔をおいて配置された三相交
流電極からなり、給電手段が三相交流電源からなる合成
ガス製造装置。
7. A syngas production apparatus according to claim 1, wherein the first and second electrode means comprise three-phase AC electrodes spaced apart in the axial direction, and the power supply means comprises a three-phase AC power supply. .
【請求項8】 請求項7において、さらに、中性電極を
備え、中性電極が接地されている合成ガス製造装置。
8. The synthesis gas production apparatus according to claim 7, further comprising a neutral electrode, wherein the neutral electrode is grounded.
【請求項9】 請求項3において、第1電極手段が陽極
からなり、第2電極手段が陽極から軸方向に間隔をおい
て配置されていて電極ホルダーに支持された平板状陰極
からなる合成ガス製造装置。
9. The synthesis gas according to claim 3, wherein the first electrode means comprises an anode, and the second electrode means comprises a flat cathode supported by an electrode holder and spaced axially from the anode. manufacturing device.
【請求項10】 請求項1または2において、さらに、
ハウジング手段に固定されたフロントカバーを備え、フ
ロントカバーがアウトレットに配置された急冷手段を備
える合成ガス製造装置。
10. The method according to claim 1, further comprising:
An apparatus for producing synthesis gas, comprising: a front cover fixed to a housing means; and a quenching means in which the front cover is disposed at an outlet.
【請求項11】 請求項4または5において、さらに、
スチーム発生手段とインジェクタ手段との間に流量調整
手段を備える合成ガス製造装置。
11. The method according to claim 4 or 5, further comprising:
A synthesis gas production device comprising a flow rate adjusting means between a steam generating means and an injector means.
【請求項12】 水導入用インレットおよび合成ガス排
出用アウトレットを有するハウジング手段と、ハウジン
グ手段内に支持された第1電極手段と、第1電極手段か
ら間隔をおいて配置された第2電極手段と、第1および
第2電極手段との間に形成されたアーク反応室と、アー
ク反応室内に充填された粒状炭素含有材と、第1および
第2電極手段に給電して炭素含有材のすきまに微小アー
クを発生させる給電手段と、インレットとアーク反応室
を連結する通路手段とを備える合成ガス製造装置。
12. A housing means having an inlet for water introduction and an outlet for syngas discharge, first electrode means supported within the housing means, and second electrode means spaced from the first electrode means. An arc reaction chamber formed between the first and second electrode means; a particulate carbon-containing material filled in the arc reaction chamber; and a gap between the carbon-containing material by supplying power to the first and second electrode means. A syngas production apparatus comprising: a power supply means for generating a small arc in the gas; and a passage means for connecting the inlet and the arc reaction chamber.
【請求項13】 水導入用インレットおよび合成ガス排
出用アウトレットを有するハウジング手段と、ハウジン
グ手段内に軸方向に間隔をおいて同心的に配置された三
相交流用管状電極と、管状電極内に形成されていてイン
レットとアウトレットに連通するアーク反応室と、アー
ク反応室内に充填された粒状炭素含有材と、管状電極に
三相交流電力を給電して粒状炭素含有材のすきまに微小
アークを発生させる三相交流電源とを備える合成ガス製
造装置。
13. A housing means having an inlet for introducing water and an outlet for discharging syngas, a three-phase alternating tubular electrode concentrically spaced axially within the housing means, and a tubular electrode within the tubular electrode. An arc reaction chamber that is formed and communicates with the inlet and outlet, a granular carbon-containing material filled in the arc reaction chamber, and a three-phase alternating current power supply to the tubular electrode to generate a small arc in the gap of the granular carbon-containing material And a three-phase AC power supply.
【請求項14】 請求項13において、さらに、管状電
極と同心的に配置されて接地されている電極ホルダー
と、電極ホルダーに支持されていてアーク反応室に延び
ている中性電極を備える合成ガス製造装置。
14. The syngas according to claim 13, further comprising an electrode holder concentrically arranged with the tubular electrode and grounded, and a neutral electrode supported by the electrode holder and extending into the arc reaction chamber. manufacturing device.
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