JP2002276909A - Burner - Google Patents
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- 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
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、燃料電池
から排出された排燃料ガスを燃焼させて燃料電池用の改
質装置における原燃料を改質処理するための燃焼熱を発
生させるためのバーナなど、各種工業分野で利用される
先混合式のバーナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing combustion heat for reforming raw fuel in a reformer for a fuel cell by burning exhaust gas discharged from a fuel cell, for example. The present invention relates to a premix burner used in various industrial fields such as a burner.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のこの種のバーナは、中央の噴出口
から燃焼用空気又は燃料ガスを噴出し、周囲の噴出口か
ら燃料ガス又は燃焼用空気を旋回流として噴出させるこ
とで両者を混合させて燃焼させるようにしたものであっ
た。2. Description of the Related Art In a conventional burner of this type, combustion air or fuel gas is jetted from a central jet port, and fuel gas or combustion air is jetted from a peripheral jet port as a swirling flow to mix the two. It was made to burn.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術によるときは、旋回流として噴出させるために旋回流
としない場合に比較して両ガスの混合性を高めることが
できるものの、実質的には両ガスが接触するだけである
から、混合性が悪く、排ガス中に未燃成分が残るなど、
燃焼面で改善の余地があった。又、実施例で示したよう
な、偏平状の燃焼空間においては、構造上旋回流を実現
するのは困難である問題もあった。However, in the case of the above-mentioned conventional technique, although the mixing property of both gases can be improved as compared with the case where the swirling flow is not used because the gas is ejected as a swirling flow, it is substantially possible. Is only in contact with both gases, so poor mixing, unburned components in exhaust gas, etc.
There was room for improvement in terms of combustion. Further, in a flat combustion space as shown in the embodiment, there is also a problem that it is difficult to realize a swirling flow due to its structure.
【0004】本発明の目的は、燃焼性に優れたバーナを
提供する点にある。[0004] An object of the present invention is to provide a burner excellent in flammability.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明に
よるバーナの特徴・作用・効果は次の通りである。The features, operations and effects of the burner according to the present invention according to claim 1 are as follows.
【0006】〔特徴〕複数の燃焼用のノズル管を並設
し、各ノズル管の炎孔からのガス噴出方向を、各ノズル
管の炎孔からの噴出ガスが互いに衝突するように設定し
てある点にある。[Characteristics] A plurality of combustion nozzle tubes are arranged in parallel, and the direction of gas ejection from the flame holes of each nozzle tube is set so that the gas ejected from the flame holes of each nozzle tube collides with each other. At one point.
【0007】〔作用〕複数のノズル管を並設したことを
有効利用して各ノズル管の炎孔からの噴出ガスが互いに
衝突するようにしてあるから、その衝突により噴出ガス
を良好に混合させることができる。[Action] Since the jet gas from the flame hole of each nozzle tube collides with each other by effectively utilizing the fact that a plurality of nozzle tubes are juxtaposed, the jet gas is satisfactorily mixed by the collision. be able to.
【0008】〔効果〕従って、炎孔を工夫配置するとい
った簡単な構造改良で燃焼性を改善できるようになっ
た。[Effects] Therefore, the flammability can be improved by a simple structure improvement such as devising and arranging the flame holes.
【0009】請求項2に係る本発明によるバーナの特徴
・作用・効果は次の通りである。The features, functions and effects of the burner according to the second aspect of the present invention are as follows.
【0010】〔特徴〕上記請求項1に係る本発明による
バーナにおいて、前記ノズル管の少なくとも一つに燃料
ガスを供給し、他のノズル管に燃焼用空気を供給するよ
うに構成してある点にある。[Features] In the burner according to the present invention according to the first aspect, fuel gas is supplied to at least one of the nozzle tubes, and combustion air is supplied to the other nozzle tubes. It is in.
【0011】〔作用〕あるノズル管から噴出させた燃料
ガスと他のノズル管から噴出させた燃焼用空気とを衝突
させて両者を良好に混合できるようにしてあるから、燃
焼性を良好なものにできる。[Function] Since the fuel gas ejected from one nozzle tube and the combustion air ejected from another nozzle tube collide with each other so that the two can be mixed well, good combustion properties can be obtained. Can be.
【0012】〔効果〕従って、燃料ガスと燃焼用空気と
を先混合させて燃焼させるバーナとして有用なバーナを
提供できるようになった。又、燃料ガスが水素など燃焼
速度の大きなガスでも、先混合させる為、逆火を完全に
防止できる。[Effect] Accordingly, it is possible to provide a burner useful as a burner for premixing and burning fuel gas and combustion air. Further, even if the fuel gas is a gas having a high burning rate such as hydrogen, the flashback can be completely prevented because the fuel gas is premixed.
【0013】請求項3に係る本発明によるバーナの特徴
・作用・効果は次の通りである。The features, functions and effects of the burner according to the third aspect of the present invention are as follows.
【0014】〔特徴〕上記請求項1に係る本発明による
バーナにおいて、前記各ノズル管に、燃料ガスと燃焼用
空気との混合ガスを供給するように構成してある点にあ
る。[Features] In the burner according to the first aspect of the present invention, a gas mixture of fuel gas and combustion air is supplied to each of the nozzle tubes.
【0015】〔作用〕各ノズル管から噴出される混合ガ
スを衝突させて混合ガス同士を良好に混合できるように
してあるから、燃焼性を良好なものにできる。[Operation] Since the mixed gas ejected from each nozzle pipe is caused to collide with each other so that the mixed gas can be satisfactorily mixed, the flammability can be improved.
【0016】〔効果〕従って、混合ガスを燃焼させるバ
ーナとして有用なバーナを提供できるようになった。[Effect] Accordingly, a burner useful as a burner for burning a mixed gas can be provided.
【0017】請求項4に係る本発明によるバーナの特徴
・作用・効果は次の通りである。The features, operations and effects of the burner according to the present invention according to claim 4 are as follows.
【0018】〔特徴〕上記請求項1に係る本発明による
バーナにおいて、前記ノズル管の少なくとも一つに燃料
ガスと燃焼用空気との混合ガスを供給し、他のノズル管
に燃料電池から排出された排燃料ガスを供給するように
構成してある点にある。[Features] In the burner according to the first aspect of the present invention, a mixed gas of fuel gas and combustion air is supplied to at least one of the nozzle tubes, and discharged from the fuel cell to another nozzle tube. That is, it is configured so as to supply exhausted fuel gas.
【0019】〔作用〕あるノズル管から噴出された混合
ガスと他のノズル管から噴出された排燃料ガスとを衝突
させて両者を良好に混合できるようにしてあるから、燃
焼性を良好なものにできる。[Function] Since the mixed gas ejected from a certain nozzle tube and the exhaust fuel gas ejected from another nozzle tube collide with each other so that the two can be mixed well, good combustibility can be obtained. Can be.
【0020】〔効果〕従って、排燃料ガスを燃焼させる
燃料電池用のバーナとして有用なバーナを提供できるよ
うになった。[Effect] Accordingly, it is possible to provide a burner useful as a burner for a fuel cell for burning exhaust fuel gas.
【0021】請求項5に係る本発明によるバーナの特徴
・作用・効果は次の通りである。The features, operations and effects of the burner according to the present invention according to claim 5 are as follows.
【0022】〔特徴〕上記請求項1に係る本発明による
バーナにおいて、燃料電池用の改質装置における原燃料
を改質処理するための燃焼熱を発生させるためのもので
ある点にある。[Features] In the burner according to the first aspect of the present invention, the burner is for generating combustion heat for reforming raw fuel in a reformer for a fuel cell.
【0023】〔作用〕燃焼性が良好であるから、少ない
燃料で燃焼熱を効率良く発生させることができる。[Operation] Since the combustibility is good, combustion heat can be efficiently generated with a small amount of fuel.
【0024】〔効果〕従って、燃料電池用の改質装置に
おける改質処理用燃焼熱発生用のバーナとして有用なバ
ーナを提供できるようになった。[Effect] Accordingly, a burner useful as a burner for generating combustion heat for reforming treatment in a reformer for a fuel cell can be provided.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。尚、以下の実施形態において
は、本発明による改質装置Aを備えた水素含有ガス生成
装置Pについて説明するが、改質装置Aは、原燃料を改
質処理する改質部R及び改質処理用の水蒸気を生成する
水蒸気生成部Sを備えて構成し、水素含有ガス生成装置
Pは、改質装置Aに加えて、改質部Rにて改質処理され
た改質処理ガスに含まれる一酸化炭素ガスを低減するよ
うに処理する変成処理部5及び選択酸化処理部6とを備
えて、一酸化炭素ガス濃度の低い(例えば10ppm以
下)水素リッチな燃料ガスを生成するように構成してあ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, a hydrogen-containing gas generator P including a reformer A according to the present invention will be described. However, the reformer A includes a reformer R for reforming raw fuel and a reformer R. The hydrogen-containing gas generator P is configured to include a steam generator S that generates steam for processing, and the hydrogen-containing gas generator P is included in the reforming process gas reformed in the reformer R in addition to the reformer A. A conversion treatment unit 5 and a selective oxidation treatment unit 6 for reducing the amount of carbon monoxide gas to be produced, so as to generate a hydrogen-rich fuel gas having a low carbon monoxide gas concentration (for example, 10 ppm or less). I have.
【0026】図1に示すように、水素含有ガス生成装置
Pは、天然ガス等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理
する脱硫処理部1と、改質処理用の水蒸気を生成する水
蒸気生成部Sと、燃料電池Gから排出された排燃料ガス
の燃焼熱により、脱硫処理部1で脱硫処理された原燃料
ガスを水蒸気生成部Sで生成された水蒸気を用いて水素
ガスと一酸化炭素ガスに改質処理する改質部Rと、その
改質部Rから排出された改質処理ガス中の一酸化炭素ガ
スを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成処理する変成
処理部5と、その変成処理部5から排出された変成処理
ガス中に残っている一酸化炭素ガスを選択的に酸化する
選択酸化処理部6とを備えて構成してある。As shown in FIG. 1, a hydrogen-containing gas generator P includes a desulfurization processing section 1 for desulfurizing a hydrocarbon-based raw fuel gas such as natural gas, and a steam generation section for generating steam for reforming. The raw fuel gas desulfurized in the desulfurization processing section 1 is converted into hydrogen gas and carbon monoxide using the steam generated in the steam generation section S by the combustion heat of the section S and the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell G. A reforming section R for reforming the gas, a reforming section 5 for transforming carbon monoxide gas in the reforming gas discharged from the reforming section R into carbon dioxide gas using steam, A selective oxidation treatment section 6 for selectively oxidizing carbon monoxide gas remaining in the shift gas discharged from the shift processing section 5 is provided.
【0027】燃料電池Gは、詳細な説明は省略するが、
高分子膜を電解質とする固体高分子型であり、水素含有
ガス生成装置Pから燃料ガス路23を通じて供給される
燃料ガス中の水素と、反応用ブロア14から反応用空気
路32を通じて供給される反応用空気中の酸素との電気
化学反応により発電するように構成してある。Although a detailed description of the fuel cell G is omitted,
It is a solid polymer type using a polymer membrane as an electrolyte, and is supplied from the hydrogen-containing gas generator P through the fuel gas passage 23 through the fuel gas passage 23 and from the reaction blower 14 through the reaction air passage 32. It is configured to generate power by an electrochemical reaction with oxygen in the reaction air.
【0028】改質部Rは、改質触媒が通気自在に充填さ
れると共に、被改質ガス(脱硫原燃料ガスと水蒸気との
混合ガス)を通流させて、原燃料ガスを改質処理する改
質処理部3と、燃料電池Gから排出された排燃料ガスを
燃焼させて改質処理部3を加熱する燃焼部4とを備えて
構成してある。The reforming section R is filled with a reforming catalyst in a gas-permeable manner, and the gas to be reformed (mixed gas of desulfurized raw fuel gas and water vapor) is passed therethrough to reform the raw fuel gas. And a combustion unit 4 that burns the exhaust gas discharged from the fuel cell G and heats the reforming unit 3.
【0029】水蒸気生成部Sは、改質部Rの燃焼部4か
ら排出された燃焼ガスを通流させる水蒸気生成用加熱通
流部11と、供給される原料水を水蒸気生成用加熱通流
部11による加熱にて蒸発させる蒸発処理部2とから構
成してある。The steam generation section S includes a steam generation heating flow section 11 through which the combustion gas discharged from the combustion section 4 of the reforming section R flows, and a steam flow generation heating flow section through which the supplied raw water is supplied. And an evaporating unit 2 for evaporating by heating by the heating unit 11.
【0030】更に、水素含有ガス生成装置Pには、改質
処理部3から排出された高温の改質処理ガスを通流させ
て、改質処理部3を保温する保温用通流部7と、高温の
改質処理ガスにより改質処理部3に供給される被改質ガ
スを加熱する被改質ガス用熱交換器Epと、高温の改質
処理ガスにより脱硫処理部1に供給される原燃料ガスを
加熱する原燃料ガス用熱交換器Eaと、変成処理部5を
冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通
流部8と、同じく、変成処理部6を冷却するために冷却
用流体を通流させる変成部冷却用通流部9と、変成処理
部5及び選択酸化処理部6を冷却する冷却用ファン10
とを設けてある。 又、変成処理部5から排出された変
成処理ガスと、水蒸気生成部Sへ供給する原料水とを熱
交換させて、原料水を予熱する原料水予熱用熱交換器1
7を設けてある。Further, a high-temperature reforming gas discharged from the reforming section 3 is passed through the hydrogen-containing gas generator P, and a heat-retaining flow section 7 for keeping the reforming section 3 warm is provided. And a heat exchanger Ep for the gas to be reformed, which heats the gas to be reformed supplied to the reforming section 3 with the high-temperature reforming gas, and is supplied to the desulfurization section 1 with the gas to be reformed at high temperature. A raw fuel gas heat exchanger Ea for heating the raw fuel gas, a metamorphic section cooling passage 8 for passing a cooling fluid to cool the metamorphic processing section 5, and a cooling section for cooling the metamorphic processing section 6 as well. And a cooling fan 10 for cooling the metamorphic treatment unit 5 and the selective oxidation treatment unit 6.
Are provided. Further, the heat exchanger 1 for preheating a raw water for preheating the raw water by exchanging heat between the metamorphic processing gas discharged from the metamorphic processing section 5 and the raw water supplied to the steam generating section S.
7 is provided.
【0031】被改質ガス用熱交換器Epは、保温用通流
部7から排出された改質処理ガスを通流させる上流側改
質処理ガス通流部12と、改質処理部3に供給する被改
質ガスを通流させる被改質ガス通流部13とを熱交換自
在に設けて構成し、原燃料ガス用熱交換器Eaは、上流
側改質処理ガス通流部12から排出された改質処理ガス
を通流させる下流側改質処理ガス通流部15と、脱硫処
理部1に供給する原燃料ガスを通流させる原燃料ガス通
流部16とを熱交換自在に設けて構成してある。The heat exchanger Ep for the gas to be reformed includes an upstream reforming gas flow section 12 through which the reforming gas discharged from the heat retaining flow section 7 flows, and a reforming section 3. A heat exchange unit for raw fuel gas Ea is provided so as to exchange heat with the gas to be reformed 13 through which the gas to be supplied flows. The downstream reforming gas flow section 15 through which the discharged reforming gas flows and the raw fuel gas flowing section 16 through which the raw fuel gas supplied to the desulfurization processing section 1 flows can exchange heat freely. It is provided and configured.
【0032】本発明においては、燃焼部4は、排燃料ガ
スを火炎を形成する状態で燃焼させる有炎燃焼部4F
と、その有炎燃焼部4Fに対して、その有炎燃焼部4F
の火炎形成方向下手側に配置されて、有炎燃焼部4Fに
て燃焼しなかった排燃料ガスを燃焼触媒4cにて燃焼さ
せる触媒燃焼部4Cを備えて構成してある。In the present invention, the combustion section 4 has a flaming combustion section 4F for burning the exhaust fuel gas in a state of forming a flame.
And the flaming combustion section 4F
And a catalyst combustion unit 4C that is disposed on the lower side in the flame formation direction and that causes the combustion catalyst 4c to burn the exhaust fuel gas not burned in the flaming combustion unit 4F.
【0033】図2に示すように、水素含有ガス生成装置
Pは、矩形板状の偏平な容器Bの複数を板状形状の厚さ
方向に並べて設けて、各容器Bを用いて、各処理部、各
通流部、燃焼部4等を夫々構成してある。As shown in FIG. 2, the hydrogen-containing gas generating apparatus P is provided with a plurality of flat plates B having a rectangular plate shape arranged in the thickness direction of the plate shape. Section, each flow section, the combustion section 4, and the like.
【0034】複数の容器Bのうちの一部は、一つの室を
備えるように形成した単室具備容器Bmにて構成し、残
りは、区画された二つの室を備えるように形成した双室
具備容器Bdにて構成してある。A part of the plurality of containers B is constituted by a single-chamber-equipped container Bm formed to have one chamber, and the rest is a twin-chamber formed to have two partitioned chambers. It is composed of a storage container Bd.
【0035】図2ないし図5に示すように、双室具備容
器Bdは、基本的には、一対の皿形容器形成部材41の
間に平板状の仕切り部材43を位置させた状態で、周辺
部を溶接接続して、二つの偏平な室を区画形成してあ
る。改質部Rは、1個の双室具備容器Bdを用いて構成
し、水蒸気生成部Sも、1個の双室具備容器Bdを用い
て構成してある。双室具備容器Bdのうち、改質部Rを
構成する双室具備容器Bdは、図2ないし図4に示すよ
うに、底部が平坦状の平底状の皿形容器形成部材41
と、底部の片方側が深くなった2段状の皿形容器形成部
材41との間に、平板状の仕切り部材43を位置させた
状態で、周辺部を溶接接続して、二つの室を区画形成し
てある。又、双室具備容器Bdのうち、水蒸気生成部S
を構成する双室具備容器Bdは、図2に示すように、平
底状の皿形容器形成部材41と、底部の内方部が盛り上
がった凸状の皿形容器形成部材41との間に、平板状の
仕切り部材43を位置させた状態で、周辺部を溶接接続
して、二つの室を区画形成してある。双室具備容器Bd
のうち、改質部Rや水蒸気生成部Sを構成するもの以外
のものは、図5に示すように、一対の平底状の皿形容器
形成部材41の間に平板状の仕切り部材43を位置させ
た状態で、周辺部を溶接接続して、二つの偏平な室を区
画形成してある。As shown in FIGS. 2 to 5, the double-chambered container Bd basically includes a flat partition member 43 between a pair of dish-shaped container forming members 41 and a peripheral portion thereof. The sections are welded together to define two flat chambers. The reforming unit R is configured using one twin-chambered container Bd, and the steam generating unit S is also configured using one double-chambered container Bd. Among the twin chamber-equipped container Bd, the twin chamber-equipped container Bd constituting the reforming section R is, as shown in FIGS. 2 to 4, a flat-bottomed dish-shaped container forming member 41 having a flat bottom.
In a state where the flat partition member 43 is located between the two-stage dish-shaped container forming member 41 in which one side of the bottom is deepened, the peripheral portion is welded and connected to partition the two chambers. It is formed. Further, in the twin chamber-equipped container Bd, the steam generator S
As shown in FIG. 2, the twin chamber-equipped container Bd is formed between a flat-bottomed dish-shaped container forming member 41 and a convex dish-shaped container forming member 41 having a raised bottom. With the plate-like partition member 43 positioned, the peripheral portions are welded and connected to define two chambers. Twin room equipped container Bd
Of the components other than those constituting the reforming section R and the steam generating section S, as shown in FIG. 5, a flat partition member 43 is positioned between a pair of flat bottom dish-shaped container forming members 41. In this state, two flat chambers are formed by welding and connecting the peripheral portions.
【0036】図6に示すように、単室具備容器Bmは、
皿形状容器形成部材41と平板状容器形成部材42とを
周辺部を溶接接続して、一つの偏平な室を区画形成して
ある。各単室具備容器Bmや、各双室具備容器Bdに
は、必要に応じて、流体供給用や流体排出用の接続ノズ
ル44を内部の室と連通する状態で取り付けてある。
又、図示を省略するが、必要に応じて、容器Bの室内を
蛇行状流路になるように構成して、流体の通流経路を長
くしている。As shown in FIG. 6, the single-chambered container Bm
The periphery of the dish-shaped container forming member 41 and the flat-plate-shaped container forming member 42 are connected by welding to define one flat chamber. A connection nozzle 44 for fluid supply or fluid discharge is attached to each of the single-chamber-equipped containers Bm and each of the double-chamber-equipped containers Bd so as to communicate with the internal chambers as necessary.
Although not shown, if necessary, the chamber of the container B is configured to have a meandering flow path, and the flow path of the fluid is lengthened.
【0037】図2ないし図4に示すように、改質部Rを
構成する双室具備容器Bdを、2段状の皿形容器形成部
材41の深さが深い部分が下方側に位置するように立設
して、2段状の皿形容器形成部材41と仕切り部材43
にて形成される偏平な室を備えた部分を用いて燃焼部4
を構成し、平底状の皿形容器形成部材41と仕切り部材
43にて形成される偏平な室を備えた部分を用いて改質
処理部3を構成してある。As shown in FIGS. 2 to 4, the double-chambered container Bd constituting the reforming section R is adjusted so that the deep part of the two-stage dish-shaped container forming member 41 is located on the lower side. And a two-stage dish-shaped container forming member 41 and a partition member 43
Combustion unit 4 using a portion having a flat chamber formed by
The reforming processing unit 3 is configured using a portion having a flat chamber formed by a flat bottom dish-shaped container forming member 41 and a partition member 43.
【0038】2段状の皿形容器形成部材41と仕切り部
材43とにより形成される、下方側の奥行きが広い偏平
状の室を燃焼室4rとし、その燃焼室4rの下端に、燃
焼ガスを燃焼室4r内にその略全幅にわたる状態に噴出
するように、細長状のバーナ4bを下縁に沿わせて配置
して、有炎燃焼部4Fを構成し、燃焼室4rの上方の奥
行きが狭い部分に、燃焼触媒4cを配置して、触媒燃焼
部4Cを構成してある。図中の4iは、バーナ4bに点
火するためのイグナイタである。A flat chamber having a large depth on the lower side formed by the two-stage dish-shaped container forming member 41 and the partition member 43 is defined as a combustion chamber 4r, and the combustion gas is supplied to the lower end of the combustion chamber 4r. An elongated burner 4b is arranged along the lower edge so as to jet into the combustion chamber 4r over substantially the entire width thereof to form a flaming combustion section 4F, and the depth above the combustion chamber 4r is narrow. A combustion catalyst 4c is arranged in the portion to constitute a catalyst combustion section 4C. 4i in the figure is an igniter for igniting the burner 4b.
【0039】つまり、燃焼室4rは、有炎燃焼部4Fの
火炎形成方向(即ち、燃焼ガス通流方向)に直交する方
向に並んで互いに対向する一対の壁部夫々の面積が広く
て、その一対の壁部間の間隔が狭い偏平状に形成し、そ
の偏平状の燃焼室4rを縦向きに配置すると共に、その
燃焼室4rの下方側に、有炎燃焼部4Fを、火炎形成方
向が上向きになるように配置し、燃焼室4r内における
有炎燃焼部4Fの上方側、即ち、有炎燃焼部4Fに対し
てその火炎形成方向下手側の位置に、触媒燃焼部4Cを
配置してある。燃焼触媒4cは、白金、パラジウム等か
ら成る。That is, the combustion chamber 4r has a large area of each of a pair of wall portions facing each other side by side in a direction orthogonal to the flame forming direction of the flaming combustion portion 4F (ie, the direction of flowing the combustion gas). The space between the pair of wall portions is formed in a narrow flat shape, the flat combustion chamber 4r is vertically arranged, and the flaming combustion portion 4F is formed below the combustion chamber 4r in the flame forming direction. The catalytic combustion unit 4C is disposed so as to face upward, and is disposed above the flaming combustion unit 4F in the combustion chamber 4r, that is, at a position below the flaming combustion unit 4F in the flame formation direction. is there. The combustion catalyst 4c is made of platinum, palladium or the like.
【0040】バーナ4bは、図7、図8に示すように、
二つのノズル管Nを水平方向に近接する状態で並設し、
各ノズル管Nの炎孔aからのガス噴出方向を、各ノズル
管Nの炎孔aからの噴出ガスが互いに衝突するように設
定して構成してある。具体的には、炎孔aは、互いに向
かい合う方向で斜め上方に向かってガスを噴出するよう
に形成してあり、噴出方向の水平面と成す角度θは、0
〜45度、好ましくは、30〜45度程度である。そし
て、一方のノズル管Nに排燃料ガス路24を介して排燃
料ガスが供給され、他方のノズル管Nに燃焼用空気路2
9を介して燃焼用空気が供給されて、炎孔aから噴出し
た排燃料ガスと燃焼用空気とが衝突することで混合して
有炎燃焼部4Fに供給されるように構成してある。The burner 4b is, as shown in FIGS.
Two nozzle pipes N are juxtaposed horizontally in a state of being close to each other,
The gas ejection direction from the flame hole a of each nozzle tube N is set such that the gas ejected from the flame hole a of each nozzle tube N collides with each other. Specifically, the flame hole a is formed so as to eject gas obliquely upward in a direction facing each other, and the angle θ formed with the horizontal plane in the ejection direction is 0.
To 45 degrees, preferably about 30 to 45 degrees. The exhaust fuel gas is supplied to one nozzle pipe N via the exhaust fuel gas path 24, and the combustion air path 2 is supplied to the other nozzle pipe N.
Combustion air is supplied via the nozzle 9, and the exhaust fuel gas ejected from the flame hole a and the combustion air collide with each other and are supplied to the flaming combustion section 4 </ b> F.
【0041】改質処理部3を構成する偏平な室には、ル
テニウム、ニッケル、白金等の改質用触媒を保持したセ
ラミック製の多孔質粒状体の多数を通気可能な状態で充
填してある。The flat chamber constituting the reforming section 3 is filled with a large number of porous ceramic particles holding a reforming catalyst such as ruthenium, nickel, platinum or the like in a gas-permeable state. .
【0042】図2に示すように、水蒸気生成部Sを構成
する双室具備容器Bdを立設し、凸状の皿形容器形成部
材41と平板状の仕切り部材4にて形成される偏平な室
を備えた部分を用いて、蒸発処理室2を構成し、平底状
の皿形容器形成部材41と仕切り部材43にて形成され
る偏平な室を備えた部分を用いて、水蒸気生成用加熱通
流部11を構成し、両室内にステンレスウール等からな
る伝熱促進材を通気可能な状態で充填してある。As shown in FIG. 2, a double-chambered container Bd constituting the steam generating section S is erected, and is formed by a convex dish-shaped container forming member 41 and a flat partition member 4. The portion having the chamber is used to constitute the evaporation chamber 2, and the portion having the flat chamber formed by the flat bottom dish-shaped container forming member 41 and the partition member 43 is used to heat the steam generation. The flow section 11 is formed, and both chambers are filled with a heat transfer promoting material made of stainless steel wool or the like in a permeable state.
【0043】図2に示すように、本実施形態において
は、8個の双室具備容器Bdと、1個の単室具備容器B
mを、側面視において左端から3個目に単室具備容器B
mを位置させた状態で、横方向に厚さ方向に並べて設け
て、コンパクトに形成してある。8個の双室具備容器B
dの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を
示す符号Bdの後に、左からの並び順を示す符号1,
2,3……………8を付す。As shown in FIG. 2, in this embodiment, eight double-chambered containers Bd and one single-chambered container B
m is the third single-chamber container B from the left end in side view.
In a state where m is located, the unit is provided side by side in the thickness direction to form a compact. Eight twin chamber equipped containers B
For the sake of clarity, for the sake of simplicity, the code 1, which indicates the arrangement order from the left, after the code Bd indicating the double-chamber-equipped container, for convenience.
2, 3 ... 8
【0044】左端の双室具備容器Bd1にて水蒸気生成
部Sを構成し、左から2個目の双室具備容器Bd2にて
改質部Rを構成してある。単室具備容器Bmを用いて、
保温用通流部7を構成してある。The steam generating section S is constituted by the double chamber-equipped container Bd1 on the left end, and the reforming section R is constituted by the second twin chamber-equipped vessel Bd2 from the left. Using the single chamber equipped container Bm,
A heat retaining flow section 7 is formed.
【0045】左から3個目の双室具備容器Bd3の左側
の室を備えた部分を用いて、上流側改質処理ガス通流部
12を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、被改質
ガス通流部13を構成してある。両室内には、ステンレ
スウール等からなる伝熱促進材を通気可能な状態で充填
してある。The upstream reforming gas flow section 12 is constituted by using the left chamber of the third double-chamber container Bd3 from the left, and the section having the right chamber is formed by using the right chamber. , A gas passage section 13 for the reformed gas. Both chambers are filled with a heat transfer promoting material made of stainless steel wool or the like in a permeable state.
【0046】左から4個目の双室具備容器Bd4の左側
の室を備えた部分を用いて、脱硫処理部1を構成し、右
側の室を備えた部分を用いて、原燃料ガス通流部16を
構成してある。脱硫処理部1を構成する左側の室内に
は、脱硫用触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体
の多数を通気可能な状態で充填してある。The desulfurization treatment section 1 is constituted by using the portion provided with the left chamber of the fourth double-chamber container Bd4 from the left, and the flow of the raw fuel gas is carried out using the portion provided with the right chamber. The unit 16 is constituted. A large number of ceramic porous granules holding a desulfurization catalyst are filled in the left chamber constituting the desulfurization unit 1 in a gas-permeable state.
【0047】左から5個目の双室具備容器Bd5の左側
の室を備えた部分を用いて、下流側改質処理ガス通流部
15を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成処
理部5を構成してある。左から6個目の双室具備容器B
d6の左側の室を備えた部分を用いて、変成処理部5を
構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用
通流部8を構成してある。左から7個目の双室具備容器
Bd7を用いて、変成処理部5を構成してある。変成処
理部を構成する各室内には、酸化鉄又は銅亜鉛の変成反
応用触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数
を通気可能な状態で充填してある。The portion of the fifth double chamber-equipped container Bd5 from the left with the left chamber is used to constitute the downstream reforming gas flow section 15 and the portion with the right chamber is used. , A metamorphic processing unit 5. Sixth double-chamber container B from the left
The metamorphic treatment section 5 is constituted by using the portion provided with the left chamber of d6, and the metamorphic section cooling passage 8 is constituted by using the portion provided with the right chamber. The metamorphic treatment unit 5 is configured by using the seventh double-chambered container Bd7 from the left. Each of the chambers constituting the shift processing section is filled with a large number of porous ceramic particles holding a shift reaction catalyst of iron oxide or copper zinc in a gas-permeable state.
【0048】左から8個目(右端)の双室具備容器Bd
8の左側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用通流
部9を構成し、右側の室を備えた部分を用いて選択酸化
処理部6を構成してある。選択酸化処理部6を構成する
室内には、ルテニウムの選択酸化用触媒を保持したセラ
ミック製の多孔質粒状体の多数を通気可能な状態で充填
してある。The eighth (right end) double-chambered container Bd from the left
The portion provided with the left chamber of FIG. 8 constitutes the flow passage 9 for cooling the metamorphic section, and the portion provided with the right chamber constitutes the selective oxidation treatment section 6. The interior of the chamber constituting the selective oxidation treatment section 6 is filled with a large number of porous ceramic particles holding a ruthenium selective oxidation catalyst in a gas-permeable state.
【0049】8個の双室具備容器Bdと1個の単室具備
容器Bmを含む複数の容器Bを並べるに当たっては、伝
熱させる必要のあるもの同士は互いに密着させた状態
で、且つ、伝熱量を調節する必要のあるもの同士の間に
伝熱量調節用の断熱材19を介在させた状態で、並べて
ある。つまり、水蒸気生成部Sを構成する左端の双室具
備容器Bd1と改質部Rを構成する左から2個目の双室
具備容器Bd2との間に断熱材19を配置し、左から2
個目の双室具備容器Bd2と単室具備容器Bmとを密接
配置し、単室具備容器Bmと左から3個目の双室具備容
器Bd3との間に断熱材19を配置し、左から3個目の
双室具備容器Bd3と左から4個目の双室具備容器Bd
4との間に断熱材19を配置し、並びに、左から4個目
から8個目(右端)の双室具備容器Bd4〜Bd8を互
いに密接配置してある。In arranging a plurality of containers B including eight double-chambered containers Bd and one single-chambered container Bm, those which need to be heat-transferred are in close contact with each other, and They are arranged in a state in which a heat insulating material 19 for adjusting the amount of heat transfer is interposed between members that need to adjust the amount of heat. That is, the heat insulating material 19 is arranged between the leftmost double-compartment container Bd1 constituting the steam generating section S and the second twin-compartment container Bd2 from the left constituting the reforming section R,
The second twin-compartment container Bd2 and the single-compartment container Bm are closely arranged, and the heat insulating material 19 is arranged between the single-compartment container Bm and the third double-compartment container Bd3 from the left. Third twin-chamber container Bd3 and fourth twin-chamber container Bd from the left
4, and the fourth to eighth (right end) twin chamber-equipped containers Bd4 to Bd8 from the left are closely arranged to each other.
【0050】つまり、複数の容器Bを並設した状態にお
いて、最も高温維持が要求される改質部Rを構成する双
室具備容器Bd2を、並設方向の略中間部に配置し、そ
の改質部Rを構成する双室具備容器Bd2の一方側に断
熱材19を、他方側に保温用通流部7を構成する単室具
備容器Bm及び断熱材19を配置し、それらの並設方向
両側夫々に、処理温度が概ね低くなる順になるように、
各処理部等を構成する容器Bを並べ、並びに、並設方向
端部には冷却が要求される選択酸化処理部6を構成する
双室具備容器Bd8を配置することにより、水素含有ガ
ス生成装置Pをコンパクトに構成しながら、放熱損失を
可及的に抑制できると共に、各処理部等を適切な温度に
制御できるようにしてある。That is, in a state where a plurality of containers B are juxtaposed, the twin chamber-equipped container Bd2 constituting the reforming section R, which is required to maintain the highest temperature, is arranged at a substantially intermediate portion in the juxtaposition direction. The heat insulating material 19 is arranged on one side of the double chamber-equipped container Bd2 constituting the quality part R, and the single chamber-equipped container Bm and the heat insulator 19 constituting the heat retaining flow part 7 are arranged on the other side. On each side, so that the processing temperature is in the order of decreasing generally,
The hydrogen-containing gas generator is provided by arranging the containers B constituting the respective processing sections and the like, and arranging the twin chamber-equipped vessel Bd8 constituting the selective oxidation processing section 6 requiring cooling at the end in the juxtaposition direction. The heat dissipation loss can be suppressed as much as possible while the P is made compact, and each processing section can be controlled to an appropriate temperature.
【0051】改質部R及び水蒸気生成部Sを備えた改質
装置Aについて、説明を加えると、改質部Rの偏平形状
の燃焼部4の一方側に、偏平形状の改質処理部3を、伝
熱壁として機能させる平板状の仕切り部材43を介し
て、横方向に厚さ方向に並べて密接配置し、燃焼部4の
他方側に、断熱材19を介して偏平形状の水蒸気生成部
Sを横方向に厚さ方向に並べて配置して、改質装置A
を、コンパクトに構成してある。又、このような配置構
成にすることにより、燃焼部4からの放熱を抑制すると
共に、夫々偏平状の燃焼部4及び改質処理部3を、伝熱
壁として機能させる平板状の仕切り部材43を介して、
厚さ方向に密接配置することにより、伝熱面積を広くし
てあり、燃焼部4からの放熱抑制、及び、広伝熱面積で
の加熱の相乗効果により、加熱効率を効果的に向上させ
ている。The reformer A having the reforming section R and the steam generating section S will be described in more detail. One side of the flat combustion section 4 of the reforming section R is provided with a flat reforming section 3. Are arranged side by side in the thickness direction and closely arranged via a flat partition member 43 functioning as a heat transfer wall, and a flat-shaped steam generation section is provided on the other side of the combustion section 4 via a heat insulating material 19. S are arranged side by side in the thickness direction, and the reformer A
Is compactly constructed. In addition, by adopting such an arrangement, heat dissipation from the combustion section 4 is suppressed, and the flat combustion section 4 and the reforming section 3 each function as a heat transfer wall. Through
By closely disposing in the thickness direction, the heat transfer area is widened, the heat dissipation from the combustion part 4 is suppressed, and the heating efficiency is effectively improved by the synergistic effect of heating in the wide heat transfer area. I have.
【0052】又、夫々偏平状の水蒸気生成用加熱通流部
11及び蒸発処理室2を、伝熱壁として機能させる平板
状の仕切り部材43を介して、厚さ方向に密接配置する
ことにより、伝熱面積を広くしてあり、加熱効率を効果
的に向上させている。Further, the flat-shaped heating flow passage 11 for steam generation and the evaporation processing chamber 2 are closely arranged in the thickness direction via a flat partition member 43 functioning as a heat transfer wall. The heat transfer area is widened, and the heating efficiency is effectively improved.
【0053】改質処理部3においては、メタンガスを主
成分とする天然ガスが原燃料ガスである場合は、例えば
700〜750°C程度の加熱下でメタンガスと水蒸気
とが下記の反応式にて改質反応して、水素ガスと一酸化
炭素ガスを含むガスに改質処理される。In the reforming section 3, when natural gas mainly composed of methane gas is a raw fuel gas, methane gas and water vapor are converted by the following reaction formula under heating at, for example, about 700 to 750 ° C. Through a reforming reaction, the gas is reformed into a gas containing hydrogen gas and carbon monoxide gas.
【0054】[0054]
【化1】CH4 +H2O→CO+3H2 Embedded image CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
【0055】変成処理部5においては、改質処理ガス中
の一酸化炭素ガスと水蒸気とが、例えば200°C程度
の反応温度にて下記の反応式にて変成反応して、一酸化
炭素ガスが二酸化炭素ガスに変成処理される。In the metamorphic treatment section 5, the carbon monoxide gas in the reforming gas and the water vapor undergo a metamorphic reaction at a reaction temperature of, for example, about 200 ° C. according to the following reaction formula. Is converted into carbon dioxide gas.
【0056】[0056]
【化2】CO+H2O→CO2 +H2 ## STR2 ## CO + H 2 O → CO 2 + H 2
【0057】選択酸化処理部6においては、ルテニウム
の触媒作用によって、100°C程度の反応温度にて、
変成処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスが選択酸化
される。In the selective oxidation treatment section 6, the reaction temperature is about 100 ° C. by the catalytic action of ruthenium.
The carbon monoxide gas remaining in the shift gas is selectively oxidized.
【0058】図1及び図2において、白抜き線矢印にて
示すように、原燃料ガス供給路21を原燃料ガス用熱交
換器Eaの原燃料ガス通流部16に接続し、並びに、原
燃料ガス通流部16、脱硫処理部1、被改質ガス用熱交
換器Epの被改質ガス通流部13、改質処理部3、保温
用通流部7、被改質ガス用熱交換器Epの上流側改質処
理ガス通流部12、原燃料ガス用熱交換器Eaの下流側
改質処理ガス通流部15、各変成処理部5、選択酸化処
理部6の順に流れるガス処理経路を形成するように、そ
れらをガス処理用流路22にて接続してある。最後段の
変成処理部5と選択酸化処理部6とを接続するガス処理
用流路22には、原料水供給路25を流れる原料水を変
成処理ガスにて予熱する原料水予熱用熱交換器17を設
けると共に、変成処理ガスから凝縮水を除去するドレン
トラップ34を、その原料水予熱用熱交換器17よりも
下流側の箇所に設けて、変成処理ガスと原料水とを熱交
換させて、原料水を予熱すると共に、変成処理ガスを冷
却するようにしてある。In FIGS. 1 and 2, the raw fuel gas supply passage 21 is connected to the raw fuel gas passage 16 of the raw fuel gas heat exchanger Ea as indicated by the white arrow, and Fuel gas flow section 16, desulfurization processing section 1, reformed gas flow section 13 of reformed gas heat exchanger Ep, reforming processing section 3, warming flow section 7, heat for reformed gas The gas flowing in the order of the upstream reforming gas flow section 12 of the exchanger Ep, the downstream reforming gas flow section 15 of the raw fuel gas heat exchanger Ea, each shift processing section 5, and the selective oxidation processing section 6. They are connected by a gas processing channel 22 so as to form a processing path. A raw water preheating heat exchanger for preheating the raw water flowing through the raw water supply passage 25 with the metamorphic processing gas is provided in the gas processing flow path 22 connecting the last stage shift processing unit 5 and the selective oxidation processing unit 6. 17 and a drain trap 34 for removing condensed water from the shift gas is provided downstream of the raw water preheating heat exchanger 17 to exchange heat between the shift gas and the raw water. In addition, the raw water is preheated and the shift gas is cooled.
【0059】変成処理部5から排出された変成処理ガス
の温度は200°C程度であり、選択酸化処理部6にお
ける反応温度は100°C程度であるので、原料水予熱
用熱交換器17においては、変成処理ガスを選択酸化処
理部6における反応温度付近の温度にまで冷却し、その
冷却によって回収された熱量を原料水の予熱に用いてい
るのである。The temperature of the shift gas discharged from the shift processing section 5 is about 200 ° C. and the reaction temperature in the selective oxidation section 6 is about 100 ° C. In this method, the shift gas is cooled to a temperature near the reaction temperature in the selective oxidation section 6, and the heat recovered by the cooling is used for preheating the raw water.
【0060】そして、原燃料ガス供給路21から供給さ
れる原燃料ガスを脱硫処理部1で脱硫処理し、その脱硫
原燃料ガスと後述する水蒸気路26からの水蒸気とを混
合して、改質処理部3に供給して改質処理し、その改質
処理ガスを4段の変成処理部5に順次供給して、一酸化
炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理し、その変成処理
ガスを選択酸化処理部6に供給して一酸化炭素ガスを選
択的に酸化処理する。Then, the raw fuel gas supplied from the raw fuel gas supply passage 21 is desulfurized in the desulfurization processing section 1, and the desulfurized raw fuel gas is mixed with steam from a steam passage 26, which will be described later, and reformed. The reforming gas is supplied to the processing unit 3, the reforming gas is sequentially supplied to the four-stage shift processing unit 5, the carbon monoxide gas is converted to carbon dioxide gas, and the shift processing gas is selected. The carbon monoxide gas is supplied to the oxidizing section 6 and selectively oxidized.
【0061】その選択酸化処理部6から排出された選択
酸化処理ガスを燃料ガスとして、燃料ガス路23を通じ
て燃料電池Gに供給し、燃料電池Gから排出された排燃
料ガスを排燃料ガス路24を通じて改質用バーナ4bの
一方のノズル管Nに供給する。尚、選択酸化処理部6か
ら排出された選択酸化処理ガスの温度は110°C程度
であり、高分子型の燃料電池Gの動作温度は80°C程
度であるので、燃料ガス路23には、選択酸化処理部6
から排出された選択酸化処理ガスを、燃料電池Gの動作
温度付近にまで冷却する燃料ガス冷却用熱交換器33を
設けてある。The selective oxidation processing gas discharged from the selective oxidation processing section 6 is supplied as fuel gas to the fuel cell G through the fuel gas passage 23, and the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell G is discharged into the exhaust fuel gas passage 24. Is supplied to one nozzle pipe N of the reforming burner 4b. Note that the temperature of the selective oxidation processing gas discharged from the selective oxidation processing section 6 is about 110 ° C., and the operating temperature of the polymer fuel cell G is about 80 ° C. , Selective oxidation processing section 6
A fuel gas cooling heat exchanger 33 is provided for cooling the selective oxidizing gas discharged from the fuel cell to near the operating temperature of the fuel cell G.
【0062】図1及び図2において、実線矢印にて示す
ように、水蒸気生成用の原料水を供給する原料水供給路
25を水蒸気生成部Sの蒸発処理室2に接続し、蒸発処
理室2にて生成された水蒸気を送出する水蒸気路26
を、脱硫処理部1と被改質ガス通流部13とを接続する
ガス処理用流路22に接続して、ガス処理用流路22を
通流する脱硫原燃料ガスに改質用の水蒸気を混合させる
ように構成してある。1 and 2, a raw water supply passage 25 for supplying raw water for generating steam is connected to the evaporating chamber 2 of the steam generating section S, as indicated by solid arrows. Steam path 26 which sends out the steam generated in
Is connected to a gas processing flow path 22 that connects the desulfurization processing section 1 and the reformed gas flow section 13, and the desulfurization raw fuel gas flowing through the gas processing flow path 22 is subjected to reforming steam. Are configured to be mixed.
【0063】原料水供給路25の途中に、原料水予熱用
熱交換器17に設け、更に、原料水供給路25における
原料水予熱用熱交換器17よりも下流側の箇所に、原料
水を蛇行状に流す蛇行状通流部18を設け、その蛇行状
通流部18を、水蒸気生成装置Pの外壁部のうちの、改
質部Rの燃焼部4を覆う箇所に熱伝導可能に当て付けて
設けて、水素含有ガス生成装置Pの外壁部からの伝導熱
及び輻射熱により、蛇行状通流部18を通流する原料水
を予熱するように構成してある。そして、原料水予熱用
熱交換器17及び蛇行状通流部18によって、水蒸気生
成部Sに供給する原料水を予熱するようにしてある。In the raw water supply passage 25, the raw water preheating heat exchanger 17 is provided. Further, the raw water is supplied to a part of the raw water supply passage 25 downstream of the raw water preheating heat exchanger 17. A meandering flow portion 18 that flows in a meandering shape is provided, and the meandering flow portion 18 is applied to a portion of the outer wall of the steam generator P that covers the combustion portion 4 of the reforming portion R in a heat conductive manner. The feed water flowing through the meandering flow portion 18 is preheated by conduction heat and radiant heat from the outer wall of the hydrogen-containing gas generator P. Then, the raw water to be supplied to the steam generating section S is preheated by the raw water preheating heat exchanger 17 and the meandering flow section 18.
【0064】図1及び図2において、破線矢印にて示す
ように、改質部Rの燃焼部4から排出された燃焼ガス
を、水蒸気生成用加熱通流部11、変成部冷却用通流部
8の順に流すように、それら燃焼部4、水蒸気生成用加
熱通流部11、変成部冷却用通流部8を燃焼ガス路27
にて接続して、水蒸気生成用加熱通流部11において
は、燃焼ガスによって蒸発処理室2を加熱し、変成部冷
却用通流部8においては、燃焼ガスによって、発熱反応
である変成反応が行われる変成処理部5を冷却するよう
に構成してある。尚、水蒸気生成用加熱通流部11から
排出された燃焼ガスの温度は120°C程度であり、そ
の燃焼ガスが変成部冷却用通流部8を通流して変成処理
部5を冷却するので、変成部冷却用通流部8から排出さ
れた燃焼ガスの温度は150°C程度に上がっているの
で、図示しない排熱回収用熱交換器を設けて、燃焼ガス
から排熱を回収して、水蒸気や温水を生成する。1 and 2, the combustion gas discharged from the combustion section 4 of the reforming section R is passed through the heating flow section 11 for steam generation and the flow section for cooling the shift section, as indicated by the dashed arrows. 8, the combustion section 4, the steam-generating heating flow section 11, and the metamorphic section cooling flow section 8 are passed through the combustion gas passage 27.
In the heating flow section 11 for steam generation, the evaporative treatment chamber 2 is heated by the combustion gas, and in the flow section 8 for cooling the metamorphic section, a metamorphic reaction which is an exothermic reaction is caused by the combustion gas. It is configured to cool the metamorphic processing unit 5 to be performed. The temperature of the combustion gas discharged from the steam-generating heating passage 11 is about 120 ° C., and the combustion gas flows through the metamorphic section cooling passage 8 to cool the metamorphic processing section 5. Since the temperature of the combustion gas discharged from the cooling section cooling passage 8 has risen to about 150 ° C., an exhaust heat recovery heat exchanger (not shown) is provided to recover the exhaust heat from the combustion gas. Produces steam and hot water.
【0065】図1及び図2において、一点鎖線矢印にて
示すように、燃焼用ブロア28からの空気を燃焼用空気
として、変成部冷却用通流部9を通流させてから、改質
部Rの改質用バーナ4bの他方のノズル管Nに供給する
ように、燃焼用ブロア28、変成部冷却用通流部9を燃
焼用空気路29にて接続すると共に、燃焼用空気を変成
部冷却用通流部9を迂回させて通流させるように、燃焼
用空気路29に燃焼用空気バイパス路30を接続し、燃
焼用ブロア28からの空気を酸化用空気として選択酸化
処理部6に供給するように、燃焼用ブロア28に接続し
た酸化用空気供給路31を、最後段の変成処理部5と選
択酸化処理部6とを接続するガス処理用流路22に接続
してある。In FIGS. 1 and 2, as indicated by a dashed line arrow, the air from the combustion blower 28 is used as combustion air to flow through the flow passage 9 for cooling the shift section, and then the reforming section. The combustion blower 28 and the cooling section cooling passage 9 are connected by a combustion air passage 29 so that the combustion air is supplied to the other nozzle pipe N of the R reforming burner 4b. The combustion air passage 29 is connected to a combustion air bypass passage 30 so as to bypass the cooling flow passage 9 and flow therethrough, and the air from the combustion blower 28 is used as oxidation air to the selective oxidation treatment unit 6. The oxidizing air supply path 31 connected to the combustion blower 28 is connected to the gas processing flow path 22 that connects the metamorphic processing section 5 and the selective oxidation processing section 6 at the last stage so as to supply the gas.
【0066】改質用バーナ4bの他方のノズル管Nに対
して、燃焼用空気を変成部冷却用通流部9を通流させて
供給する状態と、変成部冷却用通流部9を迂回させて燃
焼用空気バイパス路30を通じて供給する状態とに切り
換えるために、開閉弁35,36を設けてある。尚、通
常は、開閉弁35,36を、燃焼用空気が燃焼用空気バ
イパス路30を通流する状態に切り換えるが、変成処理
部5の冷却能力が不足するとき、例えば、夏期の高気温
時には、開閉弁35,36を、燃焼用空気が変成部冷却
用通流部9を通流する状態に切り換えて、燃焼用空気に
て変成処理部5を冷却する。A state in which combustion air is supplied to the other nozzle pipe N of the reformer burner 4b by flowing it through the flow passage 9 for cooling the metamorphic portion, and a condition where the combustion air is bypassed. On-off valves 35 and 36 are provided in order to switch to a state of supplying the fuel through the combustion air bypass 30. Normally, the on-off valves 35 and 36 are switched to a state in which the combustion air flows through the combustion air bypass 30. However, when the cooling capacity of the metamorphic treatment unit 5 is insufficient, for example, during a high temperature in summer, Then, the on-off valves 35 and 36 are switched to a state in which the combustion air flows through the metamorphic section cooling passage 9 to cool the metamorphic processing section 5 with the combustion air.
【0067】次に、水素含有ガス生成装置Pの制御構成
について説明する。図1に示すように、原燃料ガス供給
路21に、原燃料ガス供給量を調節する原燃料供給量調
節弁37を設け、改質部Rに、改質処理部3における改
質処理温度を検出する温度センサ38を設けるととも
に、原燃料供給量調節弁37、反応用ブロア14、燃焼
用ブロア28、イグナイタ4i夫々の作動を制御する制
御部39を設けてある。Next, the control configuration of the hydrogen-containing gas generator P will be described. As shown in FIG. 1, a raw fuel gas supply path 21 is provided with a raw fuel supply amount control valve 37 for adjusting the raw fuel gas supply amount. A temperature sensor 38 for detection is provided, and a control unit 39 for controlling the operation of each of the raw fuel supply amount control valve 37, the reaction blower 14, the combustion blower 28, and the igniter 4i is provided.
【0068】以下、制御部39の制御動作を説明する。
制御部39は、操作部(図示せず)から、運転開始指令
があると、燃焼用ブロア28を作動させると共に、起動
用ガス燃料供給路(図示せず)から13A等の起動用ガ
ス燃料を燃焼部4におけるバーナ4bの一方のノズル管
Nに供給し、イグナイタ4iを作動させて、バーナ4b
を点火して燃焼させ、温度センサ38の検出温度が、改
質処理可能な所定の温度に予め設定した目標温度以上に
なると、原燃料供給量調節弁37を開弁して、改質処理
部3での原燃料ガスの改質処理を開始すると共に、反応
用ブロア14を作動させて、燃料電池Gの発電を開始す
る。Hereinafter, the control operation of the control section 39 will be described.
When there is an operation start command from an operation unit (not shown), the control unit 39 activates the combustion blower 28 and supplies starting gas fuel such as 13A from a starting gas fuel supply path (not shown). The igniter 4i is supplied to one nozzle pipe N of the burner 4b in the combustion section 4 to operate the igniter 4i.
When the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes equal to or higher than a target temperature set in advance to a predetermined temperature at which the reforming process can be performed, the raw fuel supply amount control valve 37 is opened, and the reforming process section is opened. In step 3, the reforming process of the raw fuel gas is started, and the reaction blower 14 is operated to start power generation of the fuel cell G.
【0069】燃料電池Gから排燃料ガスが排出されて、
その排燃料ガスによる燃焼熱により、原燃料ガスの改質
処理が可能な状態となると、前記起動用ガス燃料供給路
からの起動用ガス燃料供給を停止して、燃料電池Gから
排出された排燃料ガスの全量をバーナ4bの一方のノズ
ル管Nに受け入れて燃焼部4にて燃焼させ、その燃焼熱
により改質処理部3にて原燃料ガスを改質処理させる。The exhaust fuel gas is discharged from the fuel cell G,
When the raw fuel gas can be reformed by the heat of combustion of the exhaust fuel gas, the supply of the starting gas fuel from the starting gas fuel supply path is stopped, and the exhaust gas discharged from the fuel cell G is discharged. The entire amount of the fuel gas is received in one nozzle pipe N of the burner 4b and burned in the combustion unit 4, and the reforming unit 3 reforms the raw fuel gas by the combustion heat.
【0070】そして、燃料電池Gに対する電気負荷とし
て、燃料電池Gからの出力電流を検出する電流計測器4
0の検出値に基づいて、改質処理部3への原燃料ガス供
給量が燃料電池Gの電気負荷に応じた量になるように原
燃料供給量調節弁37を制御すると共に、燃料電池Gへ
の反応用空気供給量が燃料電池Gの電気負荷に応じた量
になるように反応用ブロア14を制御し、並びに、温度
センサ38の検出温度が、前記目標温度になるように、
燃焼用ブロア28を制御して、バーナ4bの他方のノズ
ル管N、即ち燃焼部4への燃焼用空気供給量を調節す
る。つまり、温度センサ38の検出温度が前記目標温度
よりも高くなると、温度センサ38の検出温度が前記目
標温度になるように、燃焼用空気供給量を増加調節し、
一方、温度センサ38の検出温度が前記目標温度よりも
低くなると、温度センサ38の検出温度が前記目標温度
になるように、燃焼用空気供給量を減少調節する。As an electric load on the fuel cell G, a current measuring device 4 for detecting an output current from the fuel cell G
Based on the detected value of 0, the raw fuel supply amount control valve 37 is controlled so that the raw fuel gas supply amount to the reforming section 3 becomes an amount corresponding to the electric load of the fuel cell G, and the fuel cell G The reaction blower 14 is controlled so that the amount of reaction air supplied to the fuel cell G becomes an amount corresponding to the electric load of the fuel cell G, and the detected temperature of the temperature sensor 38 becomes the target temperature.
By controlling the combustion blower 28, the supply amount of combustion air to the other nozzle tube N of the burner 4b, that is, the combustion section 4 is adjusted. That is, when the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes higher than the target temperature, the combustion air supply amount is increased and adjusted so that the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes the target temperature,
On the other hand, when the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes lower than the target temperature, the supply amount of combustion air is reduced and adjusted so that the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes the target temperature.
【0071】燃焼部4を、上述のように、有炎燃焼部4
F及び触媒燃焼部4Cを備えて構成してあることから、
電気負荷の減少率が大きいために温度センサ38の検出
温度が前記目標温度よりも高くなり、燃焼用空気供給量
の増加率が大きくなって、燃焼用空気供給量が排燃料ガ
ス受入量に対して過多となるように増加調節されて、仮
に、有炎燃焼部4Fが吹き消えて失火したとしても、排
燃料ガスは、反応可能状態に加熱されている燃焼触媒4
cによって燃焼するので、受け入れた排燃料ガスの安定
燃焼を継続することができる。以降、燃焼用空気供給量
の増加調節により改質処理温度が低下して、燃焼用空気
供給量が減少調節されるのに伴って、触媒燃焼部4Cに
て排燃料ガスが燃焼する燃焼熱によって、有炎燃焼部4
Fが着火して、再び、有炎燃焼部4Fで排燃料ガスが燃
焼する。As described above, the combustion part 4 is divided into the flaming combustion part 4
F and the catalytic combustion unit 4C,
Since the rate of decrease of the electric load is large, the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes higher than the target temperature, the rate of increase of the supply amount of combustion air increases, and the supply amount of combustion air becomes smaller than the amount of exhaust fuel gas received. Even if the flammable combustion section 4F blows out and misfires, the exhaust fuel gas is discharged from the combustion catalyst 4 which is heated to a reactive state.
Since combustion is performed by c, the stable combustion of the received exhaust fuel gas can be continued. Thereafter, the reforming temperature is lowered by adjusting the increase in the supply amount of combustion air, and the decrease in the supply amount of combustion air is adjusted. Flaming combustion part 4
F is ignited, and the exhaust fuel gas burns again in the flaming combustion section 4F.
【0072】又、電気負荷の増加率が大きいために温度
センサ38の検出温度が前記目標温度よりも低くなり、
燃焼用空気供給量の減少率が大きくなって、燃焼用空気
供給量の減少量が大きくなることにより、有炎燃焼部4
Fが不完全燃焼を起こしたとしても、排燃料ガスの未燃
分は、反応可能状態に加熱されている燃焼触媒4cによ
って燃焼するので、受け入れた排燃料ガスの全量を安定
燃焼させることができる。以降、燃焼用空気供給量の減
少調節により改質処理温度が上昇して、燃焼用空気供給
量が増加調節されるのに伴って、有炎燃焼部4Fは完全
燃焼状態に戻る。但し、温度センサ38の検出温度が前
記目標温度になるように、燃焼用空気供給量を減少調節
するにしても、受け入れた排燃料ガスの全量を燃焼させ
るために必要な燃焼用空気量は下回らないように、例え
ば、電気負荷等に応じて、燃焼用空気供給量の調節範囲
を予め設定してある。Further, since the rate of increase of the electric load is large, the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes lower than the target temperature.
The rate of decrease in the supply amount of combustion air increases, and the decrease amount of the supply amount of combustion air increases.
Even if F causes incomplete combustion, the unburned portion of the exhaust fuel gas is burned by the combustion catalyst 4c which is heated to a responsive state, so that the entire amount of the received exhaust fuel gas can be stably burned. . Thereafter, the reforming process temperature rises due to the decrease adjustment of the supply amount of combustion air, and the flammable combustion section 4F returns to the complete combustion state with the increase adjustment of the supply amount of combustion air. However, even if the supply amount of combustion air is reduced and adjusted so that the temperature detected by the temperature sensor 38 becomes the target temperature, the amount of combustion air required to burn the entire amount of the received exhaust fuel gas is less than the required amount. For example, an adjustment range of the supply amount of combustion air is set in advance according to, for example, an electric load or the like.
【0073】〔別実施形態〕上記実施の形態では、バー
ナとして、改質装置Aのバーナ4bを示したが、バーナ
としては、排燃料ガス以外の燃料ガスをあるノズル管N
に供給し、他のノズル管Nに燃焼用空気を供給するよう
にしたものであっても良く、また、図9に示すように、
各ノズル管Nに燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを供
給するように構成しても良い。[Alternative Embodiment] In the above embodiment, the burner 4b of the reformer A is shown as a burner.
To supply the combustion air to the other nozzle pipes N. Also, as shown in FIG.
A configuration in which a mixed gas of a fuel gas and combustion air is supplied to each nozzle pipe N may be employed.
【0074】上記実施の形態では、2本のノズル管Nを
備えたバーナを示したが、3本以上のノズル管Nを備え
たバーナであっても良い。In the above embodiment, a burner provided with two nozzle pipes N is shown, but a burner provided with three or more nozzle pipes N may be used.
【図1】実施形態にかかる燃料電池用の改質装置を備え
た水素含有ガス生成装置の系統図FIG. 1 is a system diagram of a hydrogen-containing gas generator including a reformer for a fuel cell according to an embodiment.
【図2】実施形態にかかる燃料電池用の改質装置を備え
た水素含有ガス生成装置の縦断側面図FIG. 2 is a longitudinal sectional side view of a hydrogen-containing gas generator including a reformer for a fuel cell according to an embodiment.
【図3】改質部の斜視図FIG. 3 is a perspective view of a reforming unit.
【図4】改質部の燃焼部の縦断正面図FIG. 4 is a vertical sectional front view of a combustion section of a reforming section.
【図5】水素含有ガス生成装置を構成する双室具備容器
の斜視図FIG. 5 is a perspective view of a twin-chambered container constituting the hydrogen-containing gas generator.
【図6】水素含有ガス生成装置を構成する単室具備容器
の斜視図FIG. 6 is a perspective view of a single-chamber-equipped container constituting the hydrogen-containing gas generator.
【図7】バーナの斜視図FIG. 7 is a perspective view of a burner.
【図8】バーナの断面図FIG. 8 is a sectional view of a burner.
【図9】別実施形態にかかるバーナの断面図FIG. 9 is a sectional view of a burner according to another embodiment.
N ノズル管 a 炎孔 G 燃料電池 A 改質装置 N Nozzle tube a Flame hole G Fuel cell A Reformer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/06 H01M 8/06 G (72)発明者 神家 規寿 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 3K017 AA01 AA05 AB01 AB07 AC03 AD01 AD03 AG07 CA03 CA05 CB01 CB09 CD04 CE05 3K019 AA01 AA05 BA01 BA04 BB04 BD01 CC07 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) H01M 8/06 H01M 8/06 G (72) Inventor Norihisa Shinya Hiranocho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term (reference) No. 1-2, Osaka Gas Co., Ltd. (reference) 3K017 AA01 AA05 AB01 AB07 AC03 AD01 AD03 AG07 CA03 CA05 CB01 CB09 CD04 CE05 3K019 AA01 AA05 BA01 BA04 BB04 BD01 CC07 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16
Claims (5)
ズル管の炎孔からのガス噴出方向を、各ノズル管の炎孔
からの噴出ガスが互いに衝突するように設定してあるバ
ーナ。1. A plurality of nozzle tubes for combustion are arranged in parallel, and the direction of gas ejection from the flame holes of each nozzle tube is set so that the gas ejected from the flame holes of each nozzle tube collides with each other. Burner.
スを供給し、他のノズル管に燃焼用空気を供給するよう
に構成してある請求項1記載のバーナ。2. The burner according to claim 1, wherein fuel gas is supplied to at least one of the nozzle tubes, and combustion air is supplied to another nozzle tube.
気との混合ガスを供給するように構成してある請求項1
記載のバーナ。3. A structure in which a mixed gas of fuel gas and combustion air is supplied to each of the nozzle tubes.
Burner described.
スと燃焼用空気との混合ガスを供給し、他のノズル管に
燃料電池から排出された排燃料ガスを供給するように構
成してある請求項1記載のバーナ。4. A structure in which a mixed gas of fuel gas and combustion air is supplied to at least one of the nozzle tubes, and the exhaust gas discharged from the fuel cell is supplied to another nozzle tube. The burner according to claim 1.
改質処理するための燃焼熱を発生させるためのものであ
る請求項1記載のバーナ。5. The burner according to claim 1, wherein the burner generates combustion heat for reforming raw fuel in a reformer for a fuel cell.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008247697A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Osaka Gas Co Ltd | Reformer |
JP2022526144A (en) * | 2019-03-26 | 2022-05-23 | レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Compact flame curtain burner |
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2001
- 2001-03-23 JP JP2001084400A patent/JP2002276909A/en active Pending
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JP4527130B2 (en) * | 2007-03-30 | 2010-08-18 | 大阪瓦斯株式会社 | Reformer |
JP2022526144A (en) * | 2019-03-26 | 2022-05-23 | レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Compact flame curtain burner |
JP7357686B2 (en) | 2019-03-26 | 2023-10-06 | レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | compact flame curtain burner |
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