JP2003120426A - Gas engine - Google Patents

Gas engine

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JP2003120426A
JP2003120426A JP2001321757A JP2001321757A JP2003120426A JP 2003120426 A JP2003120426 A JP 2003120426A JP 2001321757 A JP2001321757 A JP 2001321757A JP 2001321757 A JP2001321757 A JP 2001321757A JP 2003120426 A JP2003120426 A JP 2003120426A
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fuel
gas engine
steam
combustion chamber
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high conversion rate by greatly promoting separation/ extraction of hydrogen from a fuel reformer, to improve a heat efficiency of the whole gas engine, after reforming a hydrocarbon fuel in the fuel reformer, for a gas engine for supplying a reformed fuel to a combustion chamber. SOLUTION: In the fuel reformer 51, a hydrogen separating device 56 capable of separating hydrogen by a separation membrane is provided. A secondary side space of the hydrogen separating device 56 and an exhaust heat boiler 52 are connected by means of a steam introduction pipe 79. The steam introduction to the secondary side space causes hydrogen partial pressure of the secondary side space to become lower than one of a primary side space, so that speeding up of separation/extraction of hydrogen from the primary side space to the secondary side space is realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素系燃料を
燃料改質器で改質した後、この改質後の燃料を燃焼室に
向けて供給するガスエンジンに係る。特に、本発明は燃
料転化率の向上を図るための対策に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas engine for reforming a hydrocarbon fuel in a fuel reformer and supplying the reformed fuel to a combustion chamber. In particular, the present invention relates to measures for improving the fuel conversion rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ガスエンジンの一形態とし
て、炭化水素系燃料(Cmn)を燃料改質器で改質する
ことにより、発熱量の大きな燃料を得て、エンジンの熱
効率の向上を図るようにしたものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one form of a gas engine, a hydrocarbon-based fuel (C m H n ) is reformed by a fuel reformer to obtain a fuel having a large calorific value, thereby improving the thermal efficiency of the engine. It is known to improve the quality.

【0003】図4は、この種のガスエンジンによって発
電を行う発電システムの概略構成を示す図である。この
図に示すように、本ガスエンジンは、エンジン本体aか
ら延びる出力軸a1が発電機bに接続されており、この
出力軸a1の回転駆動力によって発電機bによる発電を
行わせるようになっている。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a power generation system for generating power by this type of gas engine. As shown in this figure, in the present gas engine, an output shaft a1 extending from the engine body a is connected to a generator b, and the rotational driving force of the output shaft a1 causes the generator b to generate electric power. ing.

【0004】また、ガスエンジンの吸気系は、空気供給
系と燃料供給系とから成っており、空気供給系から供給
される空気と燃料供給系から供給される燃料との混合気
が燃焼室に供給されてエンジン本体aが駆動するように
なっている。
The intake system of the gas engine is composed of an air supply system and a fuel supply system, and a mixture of air supplied from the air supply system and fuel supplied from the fuel supply system enters the combustion chamber. The engine body a is supplied and driven.

【0005】空気供給系は、過給機(コンプレッサ)c
及びインタクーラdを備えている。つまり、この過給機
cによって空気を圧縮した後、この空気をインタクーラ
dで冷却することで、高密度の空気を燃焼室に向けて供
給できるようになっている。尚、上記過給機cは、排気
ガスが流れる排気管eに設けられたタービンfの出力軸
f1に直結されており、タービンfの回転出力を受けて
空気を圧縮する。
The air supply system is a supercharger (compressor) c.
And an intercooler d. That is, after the air is compressed by the supercharger c, the air is cooled by the intercooler d, so that high-density air can be supplied toward the combustion chamber. The supercharger c is directly connected to the output shaft f1 of the turbine f provided in the exhaust pipe e through which the exhaust gas flows, and receives the rotational output of the turbine f to compress the air.

【0006】一方、燃料供給系は、燃料改質器g、排熱
ボイラh、脱硫装置i、タンクjを備えている。この燃
料供給系では、炭化水素系燃料(Cmn)と水蒸気(H
2O)とを燃料改質器g内で吸熱反応させることによっ
て燃料組成を変化させ、これによって、元の炭化水素系
燃料よりも発熱量が大きな燃料が得られるようにしてい
る。また、この吸熱反応に必要な熱エネルギは排気管e
を流れる排気ガスから得るようになっている。
On the other hand, the fuel supply system is equipped with a fuel reformer g, a waste heat boiler h, a desulfurizer i, and a tank j. In this fuel supply system, hydrocarbon fuel (C m H n ) and steam (H
2 O) undergoes an endothermic reaction in the fuel reformer g to change the fuel composition, whereby a fuel having a larger calorific value than the original hydrocarbon fuel can be obtained. The heat energy required for this endothermic reaction is the exhaust pipe e.
It comes from the exhaust gas that flows through.

【0007】具体的には、先ず、炭化水素系燃料は硫黄
分を含んでいるため、脱硫装置iによってこの硫黄分を
除去し、この硫黄分が除去された後の炭化水素系燃料が
燃料改質器gに供給される。尚、燃料改質器gの触媒
(金属(Rh,Ru,Ni,Ir,Pd,Pt,Re,
Co,Fe)、アルカリ炭酸塩(K2CO3)、塩基性酸
化物(MgO,CaO,K2O)、石炭等の鉱物質(F
eS2)等)は、硫黄(消化ガスやバイオガス中の硫化
水素、都市ガスの付臭剤、石油系燃料の硫黄分など)に
よる被毒の虞があり、これを回避するために上記脱硫装
置i及びこの脱硫装置iに水添脱硫を行わせるための水
素を供給する水素ボンベkが必要である。一方、排熱ボ
イラhでは、排気管eを流れる排気ガスの熱量を利用し
て水蒸気が発生しており、この水蒸気が燃料改質器gに
供給される。また、燃料改質器gには排気ガスの熱エネ
ルギを取得するための図示しない熱交換器が備えられて
いる。これにより、燃料改質器gの内部では以下の吸熱
反応が行われる。
Specifically, first, since the hydrocarbon fuel contains a sulfur content, the sulfur content is removed by the desulfurization unit i, and the hydrocarbon fuel after the removal of the sulfur content is a fuel reforming. It is supplied to the quality device g. The catalyst of the fuel reformer g (metal (Rh, Ru, Ni, Ir, Pd, Pt, Re,
Co, Fe), alkali carbonates (K 2 CO 3 ), basic oxides (MgO, CaO, K 2 O), coal and other mineral substances (F
eS 2 ), etc.) may be poisoned by sulfur (hydrogen sulfide in digestion gas or biogas, odorant of city gas, sulfur content of petroleum-based fuel, etc.). A device i and a hydrogen cylinder k for supplying hydrogen to the hydrodesulfurization device i are required. On the other hand, in the exhaust heat boiler h, steam is generated by utilizing the heat quantity of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe e, and this steam is supplied to the fuel reformer g. Further, the fuel reformer g is provided with a heat exchanger (not shown) for acquiring the heat energy of the exhaust gas. As a result, the following endothermic reaction takes place inside the fuel reformer g.

【0008】 Cmn+mH2O→mCO+(n/2+m)H2 …(1) 炭化水素系燃料がメタン(m=1、n=4)である場合
には以下の吸熱反応となる。
C m H n + mH 2 O → mCO + (n / 2 + m) H 2 (1) When the hydrocarbon fuel is methane (m = 1, n = 4), the following endothermic reaction occurs.

【0009】 CH4+H2O→CO+3H2 …(2) このような反応が行われた場合、改質後の燃料の発熱量
は元の炭化水素系燃料よりも大幅に上昇し(例えば25
%程度上昇する)、これによって発電効率(発電機出力
/供給燃料Cmn)の向上を図ることが可能な燃料が得
られることになる。
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (2) When such a reaction is performed, the calorific value of the fuel after reforming is significantly higher than that of the original hydrocarbon fuel (for example, 25
%), Whereby a fuel capable of improving power generation efficiency (power generator output / supply fuel C m H n ) can be obtained.

【0010】そして、改質後の燃料は、一旦タンクjに
貯蔵され、このタンクjに内蔵された図示しない除湿器
で余分な残留H2Oが取り除かれた後、上記空気供給系
から供給された空気と混合されて燃焼室に供給される。
The reformed fuel is once stored in the tank j, and after removing excess residual H 2 O by a dehumidifier (not shown) built in the tank j, it is supplied from the air supply system. The mixed air is supplied to the combustion chamber.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記排気管
eを流れる排気ガスの温度は、400℃〜500℃程度
であり、燃料改質器gの内部での上記吸熱反応を良好に
行うために必要な熱エネルギを取得できるほどの温度に
は至っていないのが実情である。図2の曲線Bは、この
従来例における排ガス温度とメタン転化率との関係を示
している。この図のように、排ガス温度が500℃程度
である場合、従来の改質方法では、メタン転化率は15
%程度しか得られておらず、改質後の燃料の発熱量を大
幅に増大させるには至っていなかった。つまり、従来の
構成において、メタン転化率を80%程度の高い値にす
るためには排ガス温度としては700℃程度が必要であ
った。
However, the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe e is about 400 ° C. to 500 ° C., and in order to favorably perform the endothermic reaction inside the fuel reformer g. In reality, the temperature is not high enough to obtain the necessary heat energy. The curve B in FIG. 2 shows the relationship between the exhaust gas temperature and the methane conversion rate in this conventional example. As shown in this figure, when the exhaust gas temperature is about 500 ° C., the methane conversion rate is 15 with the conventional reforming method.
% Was obtained, and the calorific value of the fuel after reforming was not significantly increased. That is, in the conventional configuration, the exhaust gas temperature needs to be about 700 ° C. in order to make the methane conversion rate as high as about 80%.

【0012】吸熱反応を高温度の環境下で行わせるため
に、排気ガスや燃料改質器を、新たに設けた加熱源によ
って加熱することも考えられるが、これでは、加熱源に
別途エネルギが必要となってしまい、ガスエンジン全体
としての熱効率の向上を図ることは困難である。
In order to carry out the endothermic reaction in a high temperature environment, it is conceivable to heat the exhaust gas and the fuel reformer with a newly provided heating source, but this requires additional energy to the heating source. It becomes necessary and it is difficult to improve the thermal efficiency of the gas engine as a whole.

【0013】この点に鑑みて、本発明の発明者は、炭化
水素系燃料を燃料改質器で改質するに際し、生成した水
素を順次燃料改質器から分離抽出することにより、燃料
改質器内での改質反応を促進させ、転化率の向上を図る
ことを既に提案している(特願2000−359956
号)。そして、本発明の発明者は、燃料改質器から水素
を分離抽出する速度を更に高めるための構成について考
察を行った。
In view of this point, the inventor of the present invention, when reforming a hydrocarbon-based fuel in a fuel reformer, sequentially separates and extracts the produced hydrogen from the fuel reformer, thereby reforming the fuel. It has already been proposed to promote the reforming reaction in the reactor to improve the conversion rate (Japanese Patent Application No. 2000-359956).
issue). Then, the inventor of the present invention has considered a configuration for further increasing the speed of separating and extracting hydrogen from the fuel reformer.

【0014】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、炭化水素系燃料を燃
料改質器で改質するに際し、燃料改質器からの水素の分
離抽出を大幅に促進させることによって高い転化率を得
て、ガスエンジン全体としての熱効率の向上を図ること
にある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to separate and extract hydrogen from a fuel reformer when reforming a hydrocarbon fuel in the fuel reformer. It is intended to obtain a high conversion rate by significantly promoting the above, and to improve the thermal efficiency of the gas engine as a whole.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、炭化水素系燃
料を燃料改質器で改質するに際し、生成した水素を順次
燃料改質器から分離抽出することにより、燃料改質器内
での改質反応の促進を図るようにしている。そして、こ
の改質反応の促進を更に高めるために、水素が分離抽出
される前の改質燃料が存在する一次側空間と分離抽出さ
れた水素が存在する二次側空間との間に圧力差を発生さ
せている。
Means for Solving the Problems-Outline of the Invention-To achieve the above object, the present invention, when reforming a hydrocarbon-based fuel in a fuel reformer, sequentially reforms the produced hydrogen. By separating and extracting from the reactor, the reforming reaction in the fuel reformer is promoted. Then, in order to further enhance the promotion of the reforming reaction, a pressure difference is generated between the primary side space where the reformed fuel is present before the hydrogen is separated and extracted and the secondary side space where the separated and extracted hydrogen is present. Is being generated.

【0016】−解決手段− 具体的には、炭化水素系燃料を燃料改質器で改質した
後、この改質後の燃料を燃焼室に供給するガスエンジン
を前提とする。このガスエンジンに対し、分離膜によっ
て改質後の燃料から水素を分離抽出すると共に、この分
離抽出された水素が存在する二次側空間を備えた水素分
離手段を備えさせる。そして、水素分離手段によって分
離抽出された水素を燃焼室に向けて供給する水素供給経
路と、水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、この水蒸
気発生手段で発生した水蒸気を水素分離手段の二次側空
間に供給する水蒸気供給経路とを備えさせている。
-Solution Means-Specifically, it is premised on a gas engine which reforms a hydrocarbon fuel by a fuel reformer and supplies the reformed fuel to a combustion chamber. This gas engine is provided with a hydrogen separation means for separating and extracting hydrogen from the reformed fuel by means of a separation membrane, and for providing a secondary side space in which the separated and extracted hydrogen exists. Then, a hydrogen supply path for supplying the hydrogen separated and extracted by the hydrogen separating means toward the combustion chamber, a steam generating means for generating steam, and the steam generated by the steam generating means for the secondary side space of the hydrogen separating means. And a steam supply path for supplying the

【0017】この特定事項により、燃料改質器内部での
改質反応によって生成された水素が水素分離手段によっ
て燃料改質器から順次抽出されていく。つまり、燃料改
質器内部の水素濃度を減少させていくことで改質反応の
促進が図れ、比較的低い温度環境下であっても、高い転
化率で改質が行われて、熱効率の大幅な上昇を図ること
が可能な燃料が得られることになる。特に、本発明で
は、水蒸気発生手段で発生した水蒸気を水素分離手段の
二次側空間に供給しているため、この二次側空間では、
一次側空間に比べて水素分圧が低くなっており、単位時
間当たりに分離膜を通過する水素量を増加させることが
できて、水素の分離抽出は比較的高速度で行われる。そ
の結果、小型の水素分離手段であっても水素の分離抽出
量が多く得られ、高転化率を得ることができる。
According to this specific matter, hydrogen generated by the reforming reaction inside the fuel reformer is sequentially extracted from the fuel reformer by the hydrogen separation means. In other words, by reducing the hydrogen concentration inside the fuel reformer, the reforming reaction can be promoted, and reforming is performed at a high conversion rate even in a relatively low temperature environment, resulting in a large thermal efficiency. It will be possible to obtain a fuel that can be rapidly increased. In particular, in the present invention, since the steam generated by the steam generating means is supplied to the secondary side space of the hydrogen separating means, in this secondary side space,
The hydrogen partial pressure is lower than that in the primary space, the amount of hydrogen passing through the separation membrane per unit time can be increased, and the separation and extraction of hydrogen are performed at a relatively high speed. As a result, even with a small-sized hydrogen separating means, a large amount of separated and extracted hydrogen can be obtained, and a high conversion rate can be obtained.

【0018】また、炭化水素系燃料と水蒸気とを燃料改
質器において吸熱反応させることにより燃料改質を行う
ようにしたものに対し、この吸熱反応に使用する水蒸気
を発生する手段である水蒸気発生手段を、上記二次側空
間に供給する水蒸気の発生源としている。つまり、吸熱
反応に使用する原料である水蒸気を発生させる手段を有
効に利用して、水素分離手段の二次側空間の水素分圧を
低くするための水蒸気を得ることができる。このため、
既存の手段を有効に利用しながら転化率の向上を図るこ
とができる。
Further, in contrast to a fuel reformer in which a hydrocarbon reforming fuel and steam are subjected to an endothermic reaction in a fuel reformer, steam generation which is means for generating steam used in this endothermic reaction is carried out. The means is used as a generation source of water vapor supplied to the secondary space. That is, it is possible to effectively utilize the means for generating steam, which is a raw material used for the endothermic reaction, to obtain steam for reducing the hydrogen partial pressure in the secondary space of the hydrogen separation means. For this reason,
The conversion rate can be improved while effectively utilizing the existing means.

【0019】また、水素分離手段によって分離抽出され
た水素を燃焼室に向けて供給する水素供給経路と、水素
分離手段の二次側空間の水素を吸蔵する水素吸蔵手段と
を備えさせた場合には、二次側空間の水素が水素吸蔵手
段によって吸蔵されるに伴って、この二次側空間の圧力
が低下する。これによっても、水素の分離抽出動作の促
進を図ることができる。
Further, in the case where a hydrogen supply path for supplying the hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means to the combustion chamber and a hydrogen storage means for storing hydrogen in the secondary space of the hydrogen separation means are provided. As the hydrogen in the secondary space is stored by the hydrogen storage means, the pressure in the secondary space decreases. This also facilitates the hydrogen separation and extraction operation.

【0020】更に、水素分離手段によって分離抽出され
た水素を吸蔵する吸蔵動作と、この吸蔵した水素を燃焼
室に向けて放出することにより水素供給圧力を昇圧させ
る放出動作とが可能な水素ポンプ手段を設けている。こ
れによれば、水素分離手段による水素分離抽出動作と、
この分離抽出された水素の燃焼室への供給動作とを円滑
に行うことができ、高転化率を維持しながらガスエンジ
ンの連続運転を良好に行うことが可能になる。また、こ
の水素ポンプ手段として水素吸蔵合金のように温度によ
って水素の吸蔵と放出とを切り換えることができるもの
を採用すれば、エンジンの排熱などを有効に利用しなが
ら上記各動作を行うことが可能になり、水素の吸蔵及び
放出を行うための特別な動力源は必要なくなる。
Further, a hydrogen pump means capable of performing an occlusion operation of occlusion of hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means and an evacuation operation of raising the hydrogen supply pressure by releasing the stored hydrogen toward the combustion chamber. Is provided. According to this, the hydrogen separation and extraction operation by the hydrogen separation means,
The operation of supplying the separated and extracted hydrogen to the combustion chamber can be smoothly performed, and the continuous operation of the gas engine can be favorably performed while maintaining the high conversion rate. Further, if the hydrogen pump means capable of switching between hydrogen storage and release depending on the temperature, such as a hydrogen storage alloy, is adopted, the above operations can be performed while effectively utilizing the exhaust heat of the engine. It becomes possible and no special power source is required to store and release hydrogen.

【0021】加えて、水素分離手段によって分離抽出さ
れた水素を一時的に貯蔵可能であって、燃焼室に向けて
供給される改質後燃料に対する貯蔵水素の混入量が調整
可能な水素貯蔵手段を設けている。これによれば、負荷
遮断時には余剰水素を水素貯蔵手段に貯蔵でき、負荷投
入時には貯蔵水素を使用してエンジンの運転を行うこと
ができる。このため、応答性の良好なガスエンジンを提
供することが可能となる。
In addition, hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means can be temporarily stored, and the amount of hydrogen mixed in the reformed fuel supplied to the combustion chamber can be adjusted. Is provided. According to this, excess hydrogen can be stored in the hydrogen storage means when the load is cut off, and the engine can be operated using the stored hydrogen when the load is applied. Therefore, it is possible to provide a gas engine with good responsiveness.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態では、メタンガス(C
4)を燃料改質器で改質することにより発熱量の大き
な燃料を得るようにしたガスエンジンに本発明を適用し
た場合について説明する。また、本形態に係るガスエン
ジンは、その出力を発電に利用するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, methane gas (C
A case where the present invention is applied to a gas engine in which H 4 ) is reformed by a fuel reformer to obtain a fuel having a large calorific value will be described. In addition, the gas engine according to the present embodiment uses its output for power generation.

【0023】(第1実施形態)先ず、第1実施形態につ
いて説明する。
(First Embodiment) First, the first embodiment will be described.

【0024】−ガスエンジンの構成説明− 図1は、本形態に係るガスエンジン1によって発電を行
う発電システムの概略構成を示す図である。この図に示
すように、本ガスエンジン1は、エンジン本体2から延
びる出力軸21が発電機3に接続されており、この出力
軸21の回転駆動力によって発電機3による発電を行わ
せる構成となっている。
-Description of Configuration of Gas Engine- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power generation system for generating power by the gas engine 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, in the gas engine 1, an output shaft 21 extending from the engine body 2 is connected to a generator 3, and the rotational driving force of the output shaft 21 causes the generator 3 to generate electric power. Has become.

【0025】また、ガスエンジン1の吸気系は、空気供
給系4と燃料供給系5とから成っており、空気供給系4
から供給される空気と燃料供給系5から供給される燃料
との混合気がエンジン本体2の図示しない燃焼室に供給
されてエンジン本体2が駆動するようになっている。以
下、空気供給系4及び燃料供給系5について説明する。
The intake system of the gas engine 1 comprises an air supply system 4 and a fuel supply system 5, and the air supply system 4
A mixture of air supplied from the engine and fuel supplied from the fuel supply system 5 is supplied to a combustion chamber (not shown) of the engine body 2 to drive the engine body 2. Hereinafter, the air supply system 4 and the fuel supply system 5 will be described.

【0026】空気供給系4は、過給機(コンプレッサ)
41及びインタクーラ42を備えている。つまり、この
過給機41によって空気を圧縮した後、この空気をイン
タクーラ42で冷却することにより、高密度の空気を燃
焼室に向けて供給できるようになっている。尚、上記過
給機41は、排気ガスが流れる排気管6に設けられたタ
ービン61の出力軸62に直結されており、タービン6
1の回転出力を受けて空気を圧縮する。
The air supply system 4 is a supercharger (compressor).
41 and an intercooler 42. That is, after the air is compressed by the supercharger 41, the air is cooled by the intercooler 42 so that high-density air can be supplied toward the combustion chamber. The supercharger 41 is directly connected to an output shaft 62 of a turbine 61 provided in the exhaust pipe 6 through which exhaust gas flows, and
It receives the rotation output of 1 and compresses air.

【0027】一方、燃料供給系5は、燃料改質器51、
水蒸気発生手段としての排熱ボイラ52、高次脱硫装置
53、タンク55などを備えている。この燃料供給系5
では、炭化水素系燃料であるメタンガス(CH4)と水
蒸気(H2O)とを燃料改質器51内で吸熱反応させる
ことによって燃料組成を変化させ、これによって、元の
メタンガスよりも発熱量が大きな燃料が得られるように
している。また、この吸熱反応に必要な熱エネルギは排
気管6を流れる排気ガスから得るようになっている。以
下、この燃料供給系5を構成する各要素について説明す
る。
On the other hand, the fuel supply system 5 includes a fuel reformer 51,
An exhaust heat boiler 52 as a steam generator, a high-order desulfurization device 53, a tank 55 and the like are provided. This fuel supply system 5
Then, the fuel composition is changed by causing an endothermic reaction between methane gas (CH 4 ) which is a hydrocarbon fuel and steam (H 2 O) in the fuel reformer 51, whereby the calorific value of the methane gas is higher than that of the original methane gas. Is trying to get big fuel. The heat energy required for this endothermic reaction is obtained from the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 6. Hereinafter, each element constituting the fuel supply system 5 will be described.

【0028】排熱ボイラ52は、外部から水が供給さ
れ、その水が内部に貯留されており、この水と排気管6
を流れる排気ガスとの間で熱交換を行うことで、水を蒸
発させて水蒸気を発生させるものである。この排熱ボイ
ラ52と燃料改質器51とは水蒸気供給管71によって
接続されており、排熱ボイラ52内で発生した水蒸気が
燃料改質器51内に供給可能となっている。また、この
水蒸気供給管71には開度調整可能な電動弁71aが設
けられている。
Water is supplied from the outside to the exhaust heat boiler 52, and the water is stored inside.
By exchanging heat with the exhaust gas flowing through the water, water is evaporated and steam is generated. The exhaust heat boiler 52 and the fuel reformer 51 are connected by a steam supply pipe 71, and the steam generated in the exhaust heat boiler 52 can be supplied into the fuel reformer 51. Further, the steam supply pipe 71 is provided with an electric valve 71a whose opening can be adjusted.

【0029】高次脱硫装置53は、メタンガス中に含ま
れている硫黄分を除去するためのものである。つまり、
燃料改質器51の触媒(金属(Rh,Ru,Ni,I
r,Pd,Pt,Re,Co,Fe)、アルカリ炭酸塩
(K2CO3)、塩基性酸化物(MgO,CaO,K
2O)、石炭等の鉱物質(FeS2)等)は、硫黄による
被毒の虞があり、これを回避するために、この高次脱硫
装置53が設置されている。また、この高次脱硫装置5
3には、メタンガスを供給するための改質前燃料供給管
72及び脱硫後の燃料を燃料改質器51に供給するため
の脱硫燃料供給管73が接続されている。
The high-order desulfurization device 53 is for removing the sulfur content contained in the methane gas. That is,
Catalyst of the fuel reformer 51 (metal (Rh, Ru, Ni, I
r, Pd, Pt, Re, Co, Fe), alkali carbonate (K 2 CO 3 ), basic oxide (MgO, CaO, K)
2 O), minerals such as coal (FeS 2 ) and the like may be poisoned by sulfur, and in order to avoid this, the high-order desulfurization device 53 is installed. In addition, this high-order desulfurization device 5
3, a pre-reforming fuel supply pipe 72 for supplying methane gas and a desulfurized fuel supply pipe 73 for supplying desulfurized fuel to the fuel reformer 51 are connected.

【0030】この高次脱硫装置53は炭化水素系燃料中
に含まれる硫黄分(一般にスリップ硫黄と呼ばれる)を
1ppbレベルまで削減することができるものであって、
常温の環境下であっても高性能の脱硫動作を行うことが
できるものである。その脱硫の原理としては、金属酸化
物上の活性金属によってチオフェン等の有機硫黄をも分
解して脱硫を行うことができるようにされている。
The high-order desulfurization unit 53 is capable of reducing the sulfur content (generally called slip sulfur) contained in the hydrocarbon fuel to the level of 1 ppb.
High-performance desulfurization operation can be performed even in an environment at room temperature. The principle of the desulfurization is such that the active metal on the metal oxide can also decompose organic sulfur such as thiophene to perform desulfurization.

【0031】また、上記高次脱硫装置53からの燃料を
燃料改質器51に供給するための脱硫燃料供給管73に
も電動弁73aが設けられており、通常の運転時には、
水蒸気供給管71の電動弁71a及び脱硫燃料供給管7
3の電動弁73aが共に開放されて、燃料改質器51に
対してメタンガス及び水蒸気が供給されて吸熱反応に伴
うガスエンジン1の運転が行われる。一方、燃料改質器
51の触媒が被毒された場合や発電負荷が小さい場合に
は、水蒸気供給管71の電動弁71aが開放され、脱硫
燃料供給管73の電動弁73aが閉鎖される。これによ
り、燃料改質器51に対して水蒸気のみが供給される状
態となる。この水蒸気のみの供給により燃料改質器51
の触媒が被毒される原因となっている硫黄分が分解さ
れ、これによって触媒を再生することができる。
Further, a desulfurized fuel supply pipe 73 for supplying the fuel from the high-order desulfurization device 53 to the fuel reformer 51 is also provided with an electric valve 73a, and during normal operation,
The electric valve 71a of the steam supply pipe 71 and the desulfurized fuel supply pipe 7
The motor-operated valve 73a of No. 3 is opened, methane gas and steam are supplied to the fuel reformer 51, and the operation of the gas engine 1 accompanying the endothermic reaction is performed. On the other hand, when the catalyst of the fuel reformer 51 is poisoned or when the power generation load is small, the electric valve 71a of the steam supply pipe 71 is opened and the electric valve 73a of the desulfurized fuel supply pipe 73 is closed. As a result, only steam is supplied to the fuel reformer 51. By supplying only this steam, the fuel reformer 51
The sulfur content that causes poisoning of the catalyst is decomposed, and thus the catalyst can be regenerated.

【0032】尚、この高次脱硫装置53の上流側に水添
脱硫装置を備えさせるようにしてもよい。これによれ
ば、高次脱硫装置53に導入される硫黄量を極端に少な
くすることができ、高次脱硫装置53での硫黄除去動作
の高効率化と高次脱硫装置53の長寿命化とを図ること
ができる。
A hydrodesulfurization device may be provided upstream of the higher-order desulfurization device 53. According to this, the amount of sulfur introduced into the high-order desulfurization device 53 can be extremely reduced, the efficiency of sulfur removal operation in the high-order desulfurization device 53 can be improved, and the life of the high-order desulfurization device 53 can be extended. Can be achieved.

【0033】燃料改質器51は、その内部で水蒸気とメ
タンガスとを吸熱反応させて燃料改質動作を行わせるも
のである。つまり、上記水蒸気供給管71から供給され
た水蒸気と脱硫燃料供給管73から供給されたメタンガ
スとの間で吸熱反応を行わせるようになっている。ま
た、この燃料改質器51の内部には、排気ガスの熱エネ
ルギを取得するための図示しない熱交換器が備えられて
いる。これにより、燃料改質器51の内部では所定温度
(排気ガスの温度であって例えば600℃程度)の環境
下で以下の吸熱反応が行われるようになっている。
The fuel reformer 51 has a function of endothermic reaction between steam and methane gas to perform a fuel reforming operation. That is, an endothermic reaction is performed between the steam supplied from the steam supply pipe 71 and the methane gas supplied from the desulfurized fuel supply pipe 73. Further, inside the fuel reformer 51, a heat exchanger (not shown) for obtaining the heat energy of the exhaust gas is provided. As a result, the following endothermic reaction is performed inside the fuel reformer 51 under an environment of a predetermined temperature (exhaust gas temperature of about 600 ° C., for example).

【0034】CH4+H2O→CO+3H2
…(2)このような反応が行われること
で、改質後の燃料の発熱量は元のメタンガスよりも大幅
に上昇し、これによって発電効率(発電機出力/供給燃
料)の向上が図れる燃料を得ることができるようになっ
ている。
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
(2) By carrying out such a reaction, the calorific value of the fuel after reforming is significantly higher than that of the original methane gas, and thereby the power generation efficiency (power generator output / fuel supply) can be improved. To be able to get.

【0035】また、上記燃料改質器51とタンク55と
は、上記吸熱反応によって得られた水素ガス及びその他
の燃料等(CO、CH4、H2O)をタンク55に向かっ
て供給するための燃料供給管76によって接続されてい
る。この燃料供給管76には開度調整可能な電動弁76
aが設けられている。
The fuel reformer 51 and the tank 55 are for supplying the hydrogen gas and other fuels (CO, CH 4 , H 2 O) obtained by the endothermic reaction to the tank 55. Are connected by a fuel supply pipe 76. The fuel supply pipe 76 has an electric valve 76 with an adjustable opening.
a is provided.

【0036】そして、この燃料供給管76によって燃料
が供給されるタンク55は、燃料を一旦貯蔵し、改質後
の燃料を改質後燃料供給管78を経て空気と混合して燃
焼室に供給するようになっている。
The tank 55 to which the fuel is supplied by the fuel supply pipe 76 temporarily stores the fuel, mixes the reformed fuel with air through the reformed fuel supply pipe 78, and supplies the mixed fuel to the combustion chamber. It is supposed to do.

【0037】上記燃料改質器51には水素分離手段とし
ての水素分離装置56が設けられている。この水素分離
装置56は、燃料改質器51内での上記吸熱反応によっ
て発生した水素ガスを他のガスや水蒸気から分離して抽
出するものである。この水素分離装置56の具体構成と
しては、その内部空間に分離膜が配設されており、この
分離膜によって上流側の一次側空間と下流側の二次側空
間とを区画している。一次側空間は上記燃料改質器51
側の空間であって、上記吸熱反応によって発生した水素
ガスその他のガスが存在している。二次側空間は、後述
する水素回収管75が接続されており、分離膜によって
分離抽出された水素ガスを水素回収管75へ導出するよ
うになっている。
The fuel reformer 51 is provided with a hydrogen separator 56 as a hydrogen separator. The hydrogen separator 56 separates and extracts hydrogen gas generated by the endothermic reaction in the fuel reformer 51 from other gases and steam. As a specific configuration of the hydrogen separation device 56, a separation membrane is arranged in the internal space thereof, and the separation membrane separates the upstream side primary side space and the downstream side secondary side space. The primary side space is the fuel reformer 51.
In the space on the side, hydrogen gas and other gases generated by the endothermic reaction are present. A hydrogen recovery pipe 75, which will be described later, is connected to the secondary space, and the hydrogen gas separated and extracted by the separation membrane is led to the hydrogen recovery pipe 75.

【0038】上記分離膜としては、パラジウム合金、パ
ラジウム基合金、無機分離膜、多孔質ガラス膜、多孔質
中空ガラス繊維膜、多孔質セラミックス膜、ゼオライト
膜、酢酸セルロース膜、ポリイミド、ポリアミド、ポリ
スルホン多孔質膜/シリコーンなどがある。例えば、上
記無機分離膜は水素分子のみが通過可能な細孔を有する
膜として形成されている。特に、無機分離膜、多孔質ガ
ラス膜、多孔質中空ガラス繊維膜、多孔質セラミックス
膜は、耐熱性に優れ且つ機械的強度も高いため好適であ
る。また、多孔質セラミックス材料として具体的には、
ジルコニア、ゼオライト、シリカ、アルミナ等が掲げら
れる。
As the separation membrane, palladium alloy, palladium-based alloy, inorganic separation membrane, porous glass membrane, porous hollow glass fiber membrane, porous ceramic membrane, zeolite membrane, cellulose acetate membrane, polyimide, polyamide, polysulfone porous Membrane / silicone. For example, the inorganic separation membrane is formed as a membrane having pores through which only hydrogen molecules can pass. In particular, inorganic separation membranes, porous glass membranes, porous hollow glass fiber membranes, and porous ceramics membranes are preferable because they have excellent heat resistance and high mechanical strength. Further, as the porous ceramic material, specifically,
Examples include zirconia, zeolite, silica and alumina.

【0039】また、上記構成に加えて水素分離装置56
の二次側空間に水素吸蔵物質を収容し、これによって水
素ガスの分離抽出を促進するようにしてもよい。この水
素吸蔵物質としては、水素吸蔵合金が挙げられる。ま
た、カーボンナノファイバ、フラーレン、多層フラーレ
ン、カーボンナノチューブなどの炭素分子よりなる物
質、金属水素化物、塩型水素化物、金属結合型水素化
物、境界領域水素化物、共有結合型水素化物、有機系炭
化水素、メタルハイドライド、ケミカルハイドライドを
水素吸蔵物質として採用することも可能である。
In addition to the above structure, the hydrogen separator 56
A hydrogen storage substance may be housed in the secondary side space of the above to accelerate the separation and extraction of hydrogen gas. Examples of this hydrogen storage material include hydrogen storage alloys. In addition, carbon nanofibers, fullerenes, multi-layer fullerenes, substances composed of carbon molecules such as carbon nanotubes, metal hydrides, salt hydrides, metal bond hydrides, boundary region hydrides, covalent bond hydrides, organic carbonization It is also possible to adopt hydrogen, metal hydride, or chemical hydride as the hydrogen storage substance.

【0040】尚、分離膜や水素吸蔵物質としては、これ
らに限るものではなく、水素を分離抽出できるものであ
れば種々の材料を採用することが可能である。この構成
により、燃料改質器51内での吸熱反応によって生成し
た水素を水素分離装置56によって順次分離抽出するこ
とで、燃料改質器51内での吸熱反応の促進が図れるよ
うになっている。
The separation membrane and the hydrogen storage material are not limited to these, and various materials can be used as long as they can separate and extract hydrogen. With this configuration, the hydrogen generated by the endothermic reaction in the fuel reformer 51 is sequentially separated and extracted by the hydrogen separator 56, so that the endothermic reaction in the fuel reformer 51 can be promoted. .

【0041】また、水素分離装置56と上記燃料供給管
76とは水素供給経路を構成する水素回収管75によっ
て接続されている。つまり、水素分離装置56によって
分離抽出された水素ガスが水素回収管75を経て燃料供
給管76に導入され、この燃料供給管76を流れる水素
ガス及びその他の燃料等に混入されるようになってい
る。
The hydrogen separator 56 and the fuel supply pipe 76 are connected by a hydrogen recovery pipe 75 which constitutes a hydrogen supply passage. That is, the hydrogen gas separated and extracted by the hydrogen separation device 56 is introduced into the fuel supply pipe 76 through the hydrogen recovery pipe 75, and is mixed with the hydrogen gas and other fuels flowing through the fuel supply pipe 76. There is.

【0042】そして、本形態の特徴は、上記排熱ボイラ
52と水素分離装置56とが水蒸気供給経路を構成する
水蒸気導入管79によって接続されていることにある。
つまり、この排熱ボイラ52内で発生した水蒸気の一部
が水素分離装置56の二次側空間に供給可能となってお
り、この水蒸気の供給により、二次側空間の水素分圧を
一次側空間よりも低く設定することができるようになっ
ている。また、この水蒸気導入管79には開度調整可能
な電動弁79aが設けられている。
The feature of this embodiment is that the exhaust heat boiler 52 and the hydrogen separator 56 are connected by a steam introducing pipe 79 which constitutes a steam supply path.
That is, part of the steam generated in the exhaust heat boiler 52 can be supplied to the secondary side space of the hydrogen separation device 56, and the supply of this steam reduces the hydrogen partial pressure in the secondary side space to the primary side. It can be set lower than the space. Further, the steam introducing pipe 79 is provided with an electric valve 79a whose opening can be adjusted.

【0043】更に、本ガスエンジン1の燃料供給系5に
は、上記構成に加えて、熱交換器57及び純水装置58
が備えられている。
Further, the fuel supply system 5 of the present gas engine 1 has a heat exchanger 57 and a deionized water device 58 in addition to the above structure.
Is provided.

【0044】上記熱交換器57は、燃料供給管76を流
れる改質後燃料(改質ガス)と、燃料改質器51に供給
されるメタンガス(高次脱硫装置53で脱硫された後の
メタンガス)との間で熱交換を行うようになっている。
これにより燃料改質器51に供給されるメタンガスを予
熱できる構成となっている。また、この熱交換器57
は、燃料供給管76を流れる改質後燃料(改質ガス)
と、純水装置58から排熱ボイラ52に供給される純水
との間でも熱交換が行われるようになっている。これに
より排熱ボイラ52に供給される純水を予熱できる構成
となっている。このように、本ガスエンジン1の原料で
あるメタンガス及び純水を改質後燃料によって予熱して
おく構成を採用することによって改質後燃料中の熱エネ
ルギを回収でき、排熱回収量の増大を図ることができ
る。
The heat exchanger 57 includes the reformed fuel (reformed gas) flowing through the fuel supply pipe 76, and the methane gas supplied to the fuel reformer 51 (the methane gas desulfurized by the high-order desulfurization device 53). ) Is to exchange heat with.
As a result, the methane gas supplied to the fuel reformer 51 can be preheated. In addition, this heat exchanger 57
Is the reformed fuel (reformed gas) flowing through the fuel supply pipe 76.
And heat exchange is performed between the pure water supplied from the pure water device 58 to the exhaust heat boiler 52. Thereby, the pure water supplied to the exhaust heat boiler 52 can be preheated. As described above, by adopting the configuration in which the methane gas and the pure water which are the raw materials of the gas engine 1 are preheated by the reformed fuel, the thermal energy in the reformed fuel can be recovered and the exhaust heat recovery amount can be increased. Can be achieved.

【0045】また、上記純水装置58は水供給管58a
によって排熱ボイラ52に接続されており、熱交換器5
7は水戻し管57aによってこの水供給管58aに接続
されている。つまり、熱交換器57によって改質後燃料
中に含まれる水分が凝縮されて成る水を排熱ボイラ52
で生成される水蒸気の原料とすることができるようにな
っている。このため、改質後燃料中に含まれる水分を廃
棄することなく有効に利用することができ、純水供給設
備のランニングコストの削減を図ることができる。
The pure water device 58 is a water supply pipe 58a.
Is connected to the exhaust heat boiler 52 by the heat exchanger 5
7 is connected to this water supply pipe 58a by a water return pipe 57a. That is, the water formed by condensing the water contained in the reformed fuel by the heat exchanger 57 is used as the waste heat boiler 52.
It can be used as a raw material for the steam generated in. Therefore, the water contained in the reformed fuel can be effectively used without being discarded, and the running cost of the pure water supply facility can be reduced.

【0046】一方、上記純水装置58は、例えば水道水
が供給され、この水道水から純水を生成し、この純水を
上記水供給管58aによって排熱ボイラ52に供給する
ものである。つまり、水道水中に含まれるハロゲンや砒
素等の不純物を除去することによって高純度の純水を生
成するようになっている。この純水装置58の具体的な
ものとしては、蒸留式純水装置、カートリッジ式純水装
置、イオン交換式純水装置、電気再生式純水装置、電気
透析原理を応用した連続イオン交換法(EDI)による
装置などが掲げられる。
On the other hand, the pure water device 58 is supplied with, for example, tap water, generates pure water from the tap water, and supplies the pure water to the exhaust heat boiler 52 through the water supply pipe 58a. That is, high purity pure water is generated by removing impurities such as halogen and arsenic contained in tap water. Specific examples of the pure water device 58 include a distillation pure water device, a cartridge pure water device, an ion exchange pure water device, an electric regeneration pure water device, and a continuous ion exchange method applying the electrodialysis principle ( Devices such as EDI) are listed.

【0047】特に、ハロゲンを除去するための手法とし
ては、活性炭濾過法、精密濾過法(MF膜(マイクロフ
ィルタ)などによる)、限外濾過法(UF膜(ウルトラ
フィルタ)などによる)、逆浸透膜法(RO膜(リバー
ス・オスモシス)などによる)のうち少なくとも一つが
選択されている。一方、砒素を除去するための手法とし
ては、凝集沈殿法(供沈法)、イオン交換法、活性アル
ミナ法、低圧逆浸透膜法、逆浸透膜法(浸透圧とは逆方
向に圧力をかける手法)、ADI法のうち少なくとも一
つが選択されている。
In particular, as a method for removing halogen, an activated carbon filtration method, a microfiltration method (using an MF membrane (microfilter) or the like), an ultrafiltration method (using a UF membrane (ultrafilter) or the like), reverse osmosis At least one of the membrane methods (by RO membrane (reverse osmosis) etc.) is selected. On the other hand, as a method for removing arsenic, coagulation sedimentation method (precipitation method), ion exchange method, activated alumina method, low pressure reverse osmosis membrane method, reverse osmosis membrane method (pressure is applied in the direction opposite to the osmotic pressure) Method) and at least one of the ADI methods is selected.

【0048】例えば、上記供沈法では、原水(水道水)
に酸化剤と凝集剤とが注入され、これをミキサで混合し
てUDフィルタに通過させる。この際、フィルタの濾過
層を原水が通過する際に、砒素を取り込んだ凝集フロッ
クが補足される。この処理水は更に急速で濾過され、残
留している砒素や濁質が除去される。
For example, in the above sedimentation method, raw water (tap water)
An oxidant and a coagulant are injected into the mixture, which are mixed by a mixer and passed through a UD filter. At this time, when raw water passes through the filter layer of the filter, agglomerated flocs incorporating arsenic are supplemented. This treated water is filtered more rapidly to remove residual arsenic and suspended matter.

【0049】活性アルミナ法では、酸化剤と、pH調整
のための酸を注入した原水をミキサで混合し、活性アル
ミナ吸着塔に流入させる。その後、この処理水は浄化池
でpH値を中性付近まで上げるための再調整が行われ
る。更に、濁質、鉄、マンガン等が濾過器によって除去
される。
In the activated alumina method, the oxidizing agent and the raw water into which the acid for pH adjustment has been injected are mixed in a mixer, and the mixture is allowed to flow into the activated alumina adsorption tower. Then, this treated water is readjusted in the purification pond to raise the pH value to near neutral. Furthermore, suspended matter, iron, manganese, etc. are removed by a filter.

【0050】ここで純水とは一般にはppm(mg/l)オー
ダの濃度で不純物を含有している水をいう。また、高性
能の純水装置58であれば、超純水を生成することも可
能である。この超純水とは一般にはppb(μg/l)オーダ
の濃度で不純物を含有している水をいう。
Here, pure water generally means water containing impurities at a concentration of the order of ppm (mg / l). Moreover, the high-performance pure water device 58 can also generate ultrapure water. The ultrapure water generally means water containing impurities at a concentration on the order of ppb (μg / l).

【0051】このようにして排熱ボイラ52に供給され
る水を純水とすることによって、燃料改質器51に供給
される水蒸気中にハロゲンや砒素等の不純物が含まれて
しまうことを回避し、これによって上記吸熱反応を効率
良く行うことができるようにしている。これにより、燃
料改質器51、排熱ボイラ52の高寿命化、純水タンク
が不要になることによる低コスト化を図ることができ
る。
By thus converting the water supplied to the exhaust heat boiler 52 to pure water, it is possible to prevent the water vapor supplied to the fuel reformer 51 from containing impurities such as halogen and arsenic. In this way, the endothermic reaction can be efficiently performed. As a result, the life of the fuel reformer 51 and the exhaust heat boiler 52 can be extended, and the cost can be reduced by eliminating the need for a pure water tank.

【0052】また、本ガスエンジン1には、各部の制御
を行うためのコントローラ8が備えられている。このコ
ントローラ8は、複数のセンサ81,82,83が接続
され、これらセンサ81,82,83からの検出信号を
受信すると共に、上記各電動弁71a,73a,76
a,79aの開度制御を行うようになっている。上記セ
ンサとしては、発電機3の負荷を検出する負荷センサ8
1、エンジン本体2のノッキング強度を測定するための
ノッキングセンサ82、タンク55からエンジン本体2
に供給される燃料中の水素成分濃度(改質後燃料供給管
78中の水素成分濃度)を測定する水素濃度センサ83
が掲げられる。以上が、ガスエンジン1の構成説明であ
る。
The gas engine 1 is also provided with a controller 8 for controlling each part. The controller 8 is connected to a plurality of sensors 81, 82, 83, receives detection signals from the sensors 81, 82, 83, and also each of the motor-operated valves 71a, 73a, 76.
The degree of opening of a and 79a is controlled. As the sensor, a load sensor 8 for detecting the load of the generator 3 is used.
1, a knock sensor 82 for measuring the knocking strength of the engine body 2, the tank 55 to the engine body 2
Concentration sensor 83 for measuring the hydrogen component concentration in the fuel supplied to the fuel cell (hydrogen component concentration in the reformed fuel supply pipe 78)
Is raised. The above is the configuration description of the gas engine 1.

【0053】−ガスエンジン1の動作説明− 次に、上述の如く構成されたガスエンジン1の動作につ
いて説明する。
-Description of Operation of Gas Engine 1- Next, the operation of the gas engine 1 configured as described above will be described.

【0054】先ず、水蒸気供給管71の電動弁71aが
開放された状態で、純水装置58から排熱ボイラ52に
供給された水が、この排熱ボイラ52において排気管6
を流れる排気ガスによって加熱されて水蒸気となる。そ
して、この水蒸気の一部は、水蒸気供給管71によって
燃料改質器51に順次供給されていく。また、他の水蒸
気は水蒸気導入管79によって水素分離装置56の二次
側空間に導入される。
First, with the electric valve 71a of the steam supply pipe 71 opened, the water supplied from the pure water device 58 to the exhaust heat boiler 52 is exhausted by the exhaust pipe 6 in the exhaust heat boiler 52.
It is heated by the exhaust gas flowing through and becomes steam. Then, a part of this steam is sequentially supplied to the fuel reformer 51 through the steam supply pipe 71. Further, other steam is introduced into the secondary space of the hydrogen separator 56 by the steam introducing pipe 79.

【0055】これと同時に、メタンガスが改質前燃料供
給管72によって高次脱硫装置53に供給され、ここで
脱硫動作が行われる。この高次脱硫装置53における脱
硫動作にあっては、上述したように、常温の環境下にお
いてスリップ硫黄を1ppbレベルまで削減することがで
きる。このため、脱硫燃料供給管73によって高次脱硫
装置53から燃料改質器51に供給されるメタンガス中
には殆ど硫黄分は存在しておらず、燃料改質器51の触
媒の被毒は殆どなくなる。
At the same time, methane gas is supplied to the high-order desulfurization device 53 through the pre-reforming fuel supply pipe 72, and the desulfurization operation is performed here. In the desulfurization operation in the high-order desulfurization device 53, as described above, slip sulfur can be reduced to the level of 1 ppb in a room temperature environment. Therefore, almost no sulfur is present in the methane gas supplied from the higher-order desulfurization device 53 to the fuel reformer 51 by the desulfurization fuel supply pipe 73, and the catalyst of the fuel reformer 51 is almost not poisoned. Disappear.

【0056】このようにして、燃料改質器51に水蒸気
及びメタンガスが供給された状態で上記の吸熱反応が行
われる。また、この燃料改質器51には水蒸気及びメタ
ンガスの他に、空気、酸素(O2)、二酸化炭素(C
2)なども供給されている。上記吸熱反応の際には、
排気ガスの熱エネルギが燃料改質器51内の熱交換器に
よって取得され、これにより、燃料改質器51の内部で
は所定温度の環境下で吸熱反応が行われて、一酸化炭素
(CO)と水素ガス(H2)とが発生する。尚、この
際、改質されなかった水蒸気(H2O)及びメタンガス
(CH4)も燃料改質器51の内部には存在している。
In this way, the above endothermic reaction is carried out with the steam and methane gas supplied to the fuel reformer 51. In addition to steam and methane gas, the fuel reformer 51 also includes air, oxygen (O 2 ), carbon dioxide (C
O 2 ) is also supplied. During the endothermic reaction,
The heat energy of the exhaust gas is acquired by the heat exchanger in the fuel reformer 51, whereby an endothermic reaction is performed inside the fuel reformer 51 under an environment of a predetermined temperature, and carbon monoxide (CO) is generated. And hydrogen gas (H 2 ) are generated. At this time, unreformed steam (H 2 O) and methane gas (CH 4 ) are also present inside the fuel reformer 51.

【0057】そして、この燃料改質器51内の水素ガス
は、水素分離装置56によって他のガスや水蒸気から分
離して抽出され、水素回収管75及び燃料供給管76を
経てエンジン本体2の燃料室に向けて供給される。この
燃料改質器51内の水素ガスの分離抽出により、この燃
料改質器51内では、吸熱反応が促進され、高い転化率
で燃料の改質が行われる。
The hydrogen gas in the fuel reformer 51 is separated and extracted from other gases and water vapor by the hydrogen separation device 56, and the hydrogen gas in the engine body 2 is passed through the hydrogen recovery pipe 75 and the fuel supply pipe 76. Supplied to the room. By separating and extracting the hydrogen gas in the fuel reformer 51, the endothermic reaction is promoted in the fuel reformer 51, and the fuel is reformed at a high conversion rate.

【0058】また、この際、上述した如く排熱ボイラ5
2で発生した水蒸気の一部は水蒸気導入管79によって
水素分離装置56の二次側空間に供給されている。この
ため、この二次側空間では、一次側空間に比べて水素の
分圧が低くなっており、一次側空間から二次側空間へ向
けての水素の分離抽出は比較的高速度で行われる。その
結果、単位時間当たりの水素の分離抽出量が多くなっ
て、吸熱反応が大幅に促進され、高い転化率で燃料の改
質が行われる。
At this time, as described above, the exhaust heat boiler 5
A part of the steam generated in 2 is supplied to the secondary space of the hydrogen separator 56 by the steam introduction pipe 79. Therefore, in this secondary space, the partial pressure of hydrogen is lower than in the primary space, and the separation and extraction of hydrogen from the primary space to the secondary space are performed at a relatively high speed. . As a result, the amount of separated and extracted hydrogen per unit time increases, the endothermic reaction is greatly promoted, and the fuel is reformed at a high conversion rate.

【0059】エンジン本体2に燃料を供給する際には、
上記燃料供給管76の電動弁76aが開放されている。
燃料改質器51内の水素ガス、メタンガス、一酸化炭
素、水蒸気に対して、上記分離抽出された水素ガスが水
素回収管75より混入され、これら燃料などは、燃料供
給管76によってタンク55に供給される。そして、改
質後の燃料がタンク55から改質後燃料供給管78を経
て、空気供給系4から供給された空気と混合されてエン
ジン本体2の燃焼室に供給される。
When supplying fuel to the engine body 2,
The electric valve 76a of the fuel supply pipe 76 is opened.
The hydrogen gas separated and extracted is mixed into the hydrogen gas, methane gas, carbon monoxide, and water vapor in the fuel reformer 51 through the hydrogen recovery pipe 75, and these fuels and the like are stored in the tank 55 through the fuel supply pipe 76. Supplied. Then, the reformed fuel is mixed with the air supplied from the air supply system 4 from the tank 55 through the reformed fuel supply pipe 78 and is supplied to the combustion chamber of the engine body 2.

【0060】これによってエンジン本体2が駆動し、出
力軸21の回転駆動に伴って発電機3が駆動して発電が
行われる。
As a result, the engine body 2 is driven, and the generator 3 is driven by the rotational driving of the output shaft 21 to generate electricity.

【0061】−実施形態の効果− 以上説明したように、本形態では、メタンガスを燃料改
質器51で改質するに際し、生成した水素を、水素分離
装置56によって順次燃料改質器51から分離抽出する
ことにより、燃料改質器51内での水素濃度を低下させ
ることで吸熱反応の促進を図るようにしている。また、
排熱ボイラ52で発生した水蒸気の一部を水素分離装置
56の二次側空間に供給することによって二次側空間の
水素分圧を低くし、水素の分離抽出動作の高速化を図っ
ている。このため、比較的低い温度環境下(例えば60
0℃程度)であっても、高い転化率で改質が行われ、発
電効率の大幅な上昇を図ることが可能な燃料が得られ
て、ガスエンジン全体としての発電効率の向上を図るこ
とができる。その結果、本形態のガスエンジン1では、
従来のものと同一発電量を得るために必要な燃料の量を
削減することができ、省エネルギ性の向上を図ることが
できる。
-Effects of Embodiment-As described above, in the present embodiment, when the methane gas is reformed by the fuel reformer 51, the generated hydrogen is sequentially separated from the fuel reformer 51 by the hydrogen separator 56. By extracting, the hydrogen concentration in the fuel reformer 51 is reduced to promote the endothermic reaction. Also,
By supplying a part of the steam generated in the exhaust heat boiler 52 to the secondary space of the hydrogen separation device 56, the partial pressure of hydrogen in the secondary space is lowered, and the separation and extraction operation of hydrogen is accelerated. . Therefore, in a relatively low temperature environment (for example, 60
Even if the temperature is about 0 ° C.), the reforming is performed at a high conversion rate, a fuel capable of significantly increasing the power generation efficiency is obtained, and the power generation efficiency of the gas engine as a whole can be improved. it can. As a result, in the gas engine 1 of this embodiment,
The amount of fuel required to obtain the same amount of power generation as the conventional one can be reduced, and energy saving can be improved.

【0062】図2は、排ガス温度とメタン転化率との関
係を示しており、曲線Aは本形態のガスエンジン1に係
るものであり、曲線Bは上述した如く従来のガスエンジ
ン(図4参照)に係るものである。この図のように、排
ガス温度が600℃の場合、従来のものではメタン転化
率は40%程度しか得られていないのに対し、本形態で
は90%以上の高い転化率が得られ、発電効率の大幅な
向上を図ることができている。
FIG. 2 shows the relationship between the exhaust gas temperature and the methane conversion rate. The curve A relates to the gas engine 1 of this embodiment, and the curve B corresponds to the conventional gas engine as described above (see FIG. 4). ). As shown in this figure, when the exhaust gas temperature is 600 ° C., the methane conversion rate of the conventional type is only about 40%, whereas the high conversion rate of 90% or more is obtained in the present embodiment. It has been possible to significantly improve

【0063】(第2実施形態)次に、第2実施形態につ
いて説明する。本形態は、水素分離装置56における水
素分離抽出動作の促進を図るための構成の変形例であ
る。その他の構成は上述した第1実施形態のものと同様
である。従って、ここでは第1実施形態との相違点につ
いてのみ説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described. The present embodiment is a modification of the configuration for promoting the hydrogen separation / extraction operation in the hydrogen separation device 56. Other configurations are similar to those of the above-described first embodiment. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described here.

【0064】図3に示すように、本形態に係るガスエン
ジン1の水素分離装置56は、二次側空間が水素ポンプ
手段としての水素ポンプユニット9を介してタンク55
に接続されている。以下、この水素ポンプユニット9に
ついて説明する。
As shown in FIG. 3, in the hydrogen separation device 56 of the gas engine 1 according to this embodiment, the secondary side space has a tank 55 through a hydrogen pump unit 9 as hydrogen pump means.
It is connected to the. The hydrogen pump unit 9 will be described below.

【0065】この水素ポンプユニット9は、一方が水素
回収管75によって水素分離装置56の二次側空間に接
続されており、他方が水素放出管91によってタンク5
5に接続されている。また、この水素放出管91には開
度調整可能な電動弁91aが設けられている。
One of the hydrogen pump units 9 is connected to the secondary space of the hydrogen separator 56 by a hydrogen recovery pipe 75, and the other is connected to the tank 5 by a hydrogen release pipe 91.
Connected to 5. Further, the hydrogen release pipe 91 is provided with an electric valve 91a whose opening can be adjusted.

【0066】水素ポンプユニット9は、一対の水素吸蔵
体92a,92b、(93a,93b)が直列に接続さ
れて成る第1及び第2の水素ポンプ92,(93)と、
この水素ポンプ92,(93)に接続された水素貯蔵手
段としての水素貯蔵体94とを備えている。これら水素
吸蔵体92a〜93b及び水素貯蔵体94はそれぞれ上
述した水素吸蔵物質が内蔵されている。また、これら水
素吸蔵体92a〜93b及び水素貯蔵体94には図示し
ない温冷熱源が備えられており、この温冷熱源によって
冷却された際には水素吸蔵動作を行う一方、加熱された
際には水素放出動作を行うようになっている。この加熱
源としてはエンジン本体2の排熱を利用することも可能
である。尚、上記水素貯蔵体94の構成として、具体的
には、水素吸蔵合金タンク、圧縮水素タンク、液体水素
タンク、メタルハイドライドタンク、ケミカルハイドラ
イドタンク等が採用可能である。
The hydrogen pump unit 9 includes first and second hydrogen pumps 92, (93) which are formed by connecting a pair of hydrogen storage bodies 92a, 92b, (93a, 93b) in series.
It is provided with a hydrogen storage body 94 as a hydrogen storage means connected to the hydrogen pumps 92 and (93). Each of the hydrogen storage bodies 92a to 93b and the hydrogen storage body 94 contains the above-mentioned hydrogen storage material. Further, the hydrogen storage bodies 92a to 93b and the hydrogen storage body 94 are provided with a hot / cold heat source (not shown). When cooled by the hot / cold heat source, the hydrogen storage operation is performed while the hydrogen storage operation is performed. Is designed to perform a hydrogen releasing operation. It is also possible to use the exhaust heat of the engine body 2 as this heating source. As the configuration of the hydrogen storage body 94, specifically, a hydrogen storage alloy tank, a compressed hydrogen tank, a liquid hydrogen tank, a metal hydride tank, a chemical hydride tank, or the like can be adopted.

【0067】このように構成された水素ポンプユニット
9では、個々の水素ポンプ92,93において、上流側
の水素吸蔵体92a,(93a)が冷却され下流側の水
素吸蔵体92b,(93b)が加熱された場合には、こ
の上流側の水素吸蔵体92a,(93a)では水素分離
装置56の二次側空間から水素が取り出されて吸蔵され
ると共に、下流側の水素吸蔵体92b,(93b)では
予め吸蔵していた水素がタンク55に向けて放出される
ことになる(以下、水素吸放動作)。逆に、上流側の水
素吸蔵体92a,(93a)が加熱され下流側の水素吸
蔵体92b,(93b)が冷却された場合には、この上
流側の水素吸蔵体92a,(93a)に吸蔵されていた
水素が下流側の水素吸蔵体92b,(93b)に供給さ
れてこの下流側の水素吸蔵体92b,(93b)に吸蔵
されることになる(以下、水素吸蔵予備動作)。そし
て、各水素ポンプ92,93では、一方が水素吸放動作
を行い、他方が水素吸蔵予備動作を行う状態が所定時間
毎に交互に繰り返される。これにより、水素分離装置5
6の二次側空間から取り出した水素を連続的にタンク5
5に向けて放出することができるようになっている。
In the hydrogen pump unit 9 thus constructed, in each of the hydrogen pumps 92 and 93, the upstream hydrogen storage bodies 92a and (93a) are cooled and the downstream hydrogen storage bodies 92b and (93b) are cooled. When heated, hydrogen is taken out from the secondary space of the hydrogen separator 56 and stored in the upstream hydrogen storage bodies 92a, (93a), and at the same time, the downstream hydrogen storage bodies 92b, (93b) are stored. In (), the hydrogen that has been stored in advance is released toward the tank 55 (hereinafter, hydrogen storage operation). On the contrary, when the upstream side hydrogen storage bodies 92a, (93a) are heated and the downstream side hydrogen storage bodies 92b, (93b) are cooled, the upstream side hydrogen storage bodies 92a, (93a) store the hydrogen storage bodies 92a, (93a). The stored hydrogen is supplied to the hydrogen storage bodies 92b, (93b) on the downstream side and stored in the hydrogen storage bodies 92b, (93b) on the downstream side (hereinafter, hydrogen storage preliminary operation). Then, in each of the hydrogen pumps 92 and 93, a state in which one performs a hydrogen storage / release operation and the other performs a hydrogen storage preliminary operation is alternately repeated at predetermined time intervals. As a result, the hydrogen separator 5
Hydrogen taken out from the secondary side space of No. 6 is continuously stored in the tank 5
It is possible to discharge toward 5.

【0068】また、負荷遮断時(エンジン本体2への燃
料供給が必要ない時)には、水素貯蔵体94が冷却され
て、水素分離装置56の二次側空間の水素を取り出して
一時的に貯留する。そして、負荷投入時には、水素貯蔵
体94が加熱され、この貯蔵していた水素がタンク55
へ放出されるようになっている。これにより、エンジン
本体2の運転状態に応じて適切な量の水素ガスを燃料と
して供給することが可能となり、ガスエンジン1の応答
性を良好に得ることができる。
When the load is cut off (when the fuel supply to the engine body 2 is not necessary), the hydrogen storage body 94 is cooled and the hydrogen in the secondary space of the hydrogen separation device 56 is taken out and temporarily. Store. When the load is applied, the hydrogen storage body 94 is heated and the stored hydrogen is stored in the tank 55.
To be released to. As a result, an appropriate amount of hydrogen gas can be supplied as fuel according to the operating state of the engine body 2, and the responsiveness of the gas engine 1 can be excellently obtained.

【0069】尚、タンク55への水素ガス放出量の調整
動作としては、上述した各水素吸蔵体92a〜93b及
び水素貯蔵体94の加熱冷却の制御と、上記電動弁91
aの開度制御によって行われる。
As the operation of adjusting the amount of hydrogen gas released to the tank 55, control of heating and cooling of the hydrogen storage bodies 92a to 93b and the hydrogen storage body 94 described above and the motor-operated valve 91 are performed.
It is performed by controlling the opening degree of a.

【0070】本形態によれば、水素ポンプユニット9に
よって、水素分離装置56の二次側空間からの水素の取
り出しと、タンク55に向けての水素の放出とを同時且
つ連続的に行うことができ、ガスエンジン1の実用性の
向上を図ることができる。また、この水素ポンプユニッ
ト9の駆動原理として温度によって水素の吸蔵と放出と
を切り換える構成を採用しているので、エンジンの排熱
などを有効に利用することが可能となって水素の吸蔵及
び放出を行うための特別な動力源を廃することも可能で
ある。
According to the present embodiment, the hydrogen pump unit 9 can simultaneously and continuously take out hydrogen from the secondary space of the hydrogen separator 56 and release hydrogen toward the tank 55. Therefore, the practicality of the gas engine 1 can be improved. Further, as a driving principle of the hydrogen pump unit 9, a configuration is adopted in which storage and release of hydrogen are switched depending on temperature, so that exhaust heat of the engine can be effectively used and storage and release of hydrogen can be performed. It is also possible to eliminate the special power source for carrying out.

【0071】−その他の実施形態− 上記実施形態では、炭化水素系燃料としてメタンガスを
燃料改質器51で改質することにより発熱量の大きな燃
料を得るようにしたガスエンジン1に本発明を適用した
場合について説明した。本発明は、これに限らず、炭化
水素系燃料としては、天然ガス、石油系液体燃料、消化
ガス、バイオガス、アルコール燃料等の燃料を適用する
ことも可能である。
-Other Embodiments- In the above embodiment, the present invention is applied to the gas engine 1 in which methane gas as a hydrocarbon-based fuel is reformed by the fuel reformer 51 to obtain a fuel having a large calorific value. I explained about the case. The present invention is not limited to this, and as the hydrocarbon fuel, it is also possible to apply fuels such as natural gas, petroleum liquid fuel, digestive gas, biogas, alcohol fuel and the like.

【0072】また、ガスエンジンとしては発電用のもの
に限らず、種々の用途に使用されているガスエンジンに
本発明は適用可能である。
The gas engine is not limited to the one for power generation, but the present invention can be applied to gas engines used for various purposes.

【0073】更に、燃料改質器51での吸熱反応を更に
促進させるために、この燃料改質器51の内部で、分離
水素、改質燃料(改質後の燃料であって水素以外のも
の)または炭化水素系燃料(改質前の燃料)の一部を燃
焼させて、燃料改質器51の内部温度を上昇させる構成
を採用することも可能である。この構成を採用すれば、
燃料改質器51から水素を抽出することによる吸熱反応
の促進効果と相俟って、極めて高い転化率を実現するこ
とができる。例えば、この分離水素、改質燃料または炭
化水素系燃料の燃焼により燃料改質器51の内部温度を
800℃まで上昇させた場合には、図2に示すように、
略100%の転化率を得ることができる。
Further, in order to further promote the endothermic reaction in the fuel reformer 51, separated hydrogen and reformed fuel (fuel after reforming and other than hydrogen) are formed inside the fuel reformer 51. ) Or a part of hydrocarbon fuel (fuel before reforming) is burned to raise the internal temperature of the fuel reformer 51. With this configuration,
In combination with the effect of promoting the endothermic reaction by extracting hydrogen from the fuel reformer 51, an extremely high conversion rate can be realized. For example, when the internal temperature of the fuel reformer 51 is raised to 800 ° C. by the combustion of the separated hydrogen, the reformed fuel or the hydrocarbon fuel, as shown in FIG.
A conversion rate of approximately 100% can be obtained.

【0074】また、上記各実施形態では、水蒸気と炭化
水素系燃料とを吸熱反応させて燃料改質を行うものにつ
いて説明したが、本発明は、二酸化炭素と炭化水素系燃
料とを吸熱反応させて燃料改質を行うものに適用するこ
とも可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, the description has been made of the case where the steam and the hydrocarbon-based fuel are endothermic-reacted to perform the fuel reforming. However, in the present invention, the carbon dioxide and the hydrocarbon-based fuel are endothermic-reacted. It is also possible to apply it to fuel reforming.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上のように、本発明では、炭化水素系
燃料を燃料改質器で改質するに際し、生成した水素を順
次燃料改質器から分離抽出することにより、燃料改質器
内での改質反応を促進するようにしている。また、水蒸
気発生手段で発生した水蒸気を水素分離手段の二次側空
間に供給しているため、この二次側空間では、一次側空
間に比べて水素分圧が低くなっており、一次側空間から
二次側空間へ向けての水素の分離抽出を比較的高速度で
行うことが可能である。その結果、小型の水素分離手段
であっても単位時間当たりの水素の分離抽出量が多くな
って、高転化率を得ることができ、ガスエンジン全体と
しての熱効率の向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention, when reforming hydrocarbon-based fuel in the fuel reformer, the produced hydrogen is sequentially separated and extracted from the fuel reformer, so that The reforming reaction is promoted. Further, since the steam generated by the steam generating means is supplied to the secondary side space of the hydrogen separating means, the hydrogen partial pressure in this secondary side space is lower than that in the primary side space, and the primary side space It is possible to perform the separation and extraction of hydrogen from the to the secondary space at a relatively high speed. As a result, the amount of separated and extracted hydrogen per unit time is increased even with a small-sized hydrogen separating means, a high conversion rate can be obtained, and the thermal efficiency of the gas engine as a whole can be improved.

【0076】また、水素分離手段によって分離抽出され
た水素を燃焼室に向けて供給する水素供給経路と、水素
分離手段の二次側空間の水素を吸蔵する水素吸蔵手段と
を備えさせた場合には、二次側空間の水素が水素吸蔵手
段によって吸蔵されるに伴って、この二次側空間の圧力
が低下し、これによっても、水素の分離抽出動作の促進
を図ることができて、ガスエンジン全体としての発電効
率の向上を図ることができる。
In the case where a hydrogen supply path for supplying the hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means to the combustion chamber and a hydrogen storage means for storing hydrogen in the secondary space of the hydrogen separation means are provided. As the hydrogen in the secondary space is occluded by the hydrogen occluding means, the pressure in the secondary space decreases, which also facilitates the hydrogen separation / extraction operation. The power generation efficiency of the engine as a whole can be improved.

【0077】更に、水素分離手段によって分離抽出され
た水素を吸蔵する吸蔵動作と、この吸蔵した水素を燃焼
室に向けて放出することにより水素供給圧力を昇圧させ
る放出動作とが可能な水素ポンプ手段を設けた場合に
は、高転化率を維持しながらガスエンジンの連続運転を
良好に行うことが可能になる。
Further, a hydrogen pump means capable of performing an occlusion operation of occlusion of hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means and an evacuation operation of increasing the hydrogen supply pressure by releasing the stored hydrogen toward the combustion chamber. When the above is provided, the continuous operation of the gas engine can be favorably performed while maintaining a high conversion rate.

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

【図1】第1実施形態に係るガスエンジンによって発電
を行う発電システムの概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power generation system that generates power by a gas engine according to a first embodiment.

【図2】排ガス温度とメタン転化率との関係を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between exhaust gas temperature and methane conversion rate.

【図3】第2実施形態に係るガスエンジンによって発電
を行う発電システムの概略構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a power generation system that generates power by a gas engine according to a second embodiment.

【図4】従来例における図1相当図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガスエンジン 51 燃料改質器 52 排熱ボイラ(水蒸気発生手段) 56 水素分離装置(水素分離手段) 75 水素回収管(水素供給経路) 79 水蒸気導入管(水蒸気供給経路) 9 水素ポンプユニット(水素ポンプ手段) 94 水素貯蔵体(水素貯蔵手段) 1 gas engine 51 Fuel reformer 52 Exhaust heat boiler (steam generation means) 56 Hydrogen separation device (hydrogen separation means) 75 Hydrogen recovery pipe (hydrogen supply route) 79 Steam introduction pipe (steam supply path) 9 Hydrogen pump unit (hydrogen pump means) 94 Hydrogen storage (hydrogen storage means)

───────────────────────────────────────────────────── 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) F02M 33/00 F02M 33/00 Z Fターム(参考) 4D006 GA41 JA02C JA30A JA65A KA01 KA72 KB12 KB30 KE22 MA01 MB03 MC02 MC03 MC04 PA01 PB18 PB66 4G040 AA01 AA12 EA03 EA06 EB01 EB03 EB33 EB42 EB43 FA02 FB01 FC01 FE01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02M 33/00 F02M 33/00 Z F term (reference) 4D006 GA41 JA02C JA30A JA65A KA01 KA72 KB12 KB30 KE22 MA01 MB03 MC02 MC03 MC04 PA01 PB18 PB66 4G040 AA01 AA12 EA03 EA06 EB01 EB03 EB33 EB42 EB43 FA02 FB01 FC01 FE01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素系燃料を燃料改質器で改質した
後、この改質後の燃料を燃焼室に供給するガスエンジン
において、 分離膜によって上記改質後の燃料から水素を分離抽出す
ると共に、この分離抽出された水素が存在する二次側空
間を備えた水素分離手段と、 この水素分離手段によって分離抽出された水素を燃焼室
に向けて供給する水素供給経路と、 水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、 この水蒸気発生手段で発生した水蒸気を水素分離手段の
二次側空間に供給する水蒸気供給経路とを備えているこ
とを特徴とするガスエンジン。
1. A gas engine for reforming a hydrocarbon-based fuel in a fuel reformer and supplying the reformed fuel to a combustion chamber, wherein a separation membrane separates and extracts hydrogen from the reformed fuel. At the same time, the hydrogen separating means having the secondary space in which the separated and extracted hydrogen exists, the hydrogen supply path for supplying the hydrogen separated and extracted by the hydrogen separating means toward the combustion chamber, and the steam generation A gas engine, comprising: a steam generating means for generating the steam; and a steam supply path for supplying the steam generated by the steam generating means to the secondary side space of the hydrogen separating means.
【請求項2】 請求項1記載のガスエンジンにおいて、 燃料改質器は、炭化水素系燃料と水蒸気とを吸熱反応さ
せることにより、燃料改質を行うようになっており、 水蒸気発生手段は、この吸熱反応に使用する水蒸気を発
生させるものであることを特徴とするガスエンジン。
2. The gas engine according to claim 1, wherein the fuel reformer is adapted to perform fuel reforming by causing an endothermic reaction between hydrocarbon fuel and steam, and the steam generating means is A gas engine for generating steam used for this endothermic reaction.
【請求項3】 炭化水素系燃料を燃料改質器で改質した
後、この改質後の燃料を燃焼室に供給するガスエンジン
において、 分離膜によって上記改質後の燃料から水素を分離抽出す
ると共に、この分離抽出された水素が存在する二次側空
間を備えた水素分離手段と、 この水素分離手段によって分離抽出された水素を燃焼室
に向けて供給する水素供給経路と、 上記水素分離手段の二次側空間の水素を吸蔵する水素吸
蔵手段とを備えていることを特徴とするガスエンジン。
3. A gas engine for reforming a hydrocarbon fuel in a fuel reformer and supplying the reformed fuel to a combustion chamber, wherein hydrogen is separated and extracted from the reformed fuel by a separation membrane. In addition, the hydrogen separation means having the secondary space in which the separated and extracted hydrogen exists, the hydrogen supply path for supplying the hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means toward the combustion chamber, and the hydrogen separation A gas engine, comprising: hydrogen storage means for storing hydrogen in the secondary side space of the means.
【請求項4】 炭化水素系燃料を燃料改質器で改質した
後、この改質後の燃料を燃焼室に供給するガスエンジン
において、 上記改質後の燃料から水素を分離抽出する水素分離手段
と、 この水素分離手段によって分離抽出された水素を吸蔵す
る吸蔵動作と、この吸蔵した水素を燃焼室に向けて放出
することにより水素供給圧力を昇圧させる放出動作とが
可能な水素ポンプ手段が設けられていることを特徴とす
るガスエンジン。
4. A hydrogen separation device for separating and extracting hydrogen from the reformed fuel in a gas engine for reforming hydrocarbon-based fuel in a fuel reformer and supplying the reformed fuel to a combustion chamber. Means, a hydrogen pump means capable of performing an occlusion operation of occlusion of hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means, and an evacuation operation of increasing the hydrogen supply pressure by releasing the stored hydrogen toward the combustion chamber. A gas engine characterized by being provided.
【請求項5】 炭化水素系燃料を燃料改質器で改質した
後、この改質後の燃料を燃焼室に供給するガスエンジン
において、 上記改質後の燃料から水素を分離抽出する水素分離手段
と、 この水素分離手段によって分離抽出された水素を一時的
に貯蔵可能であって、燃焼室に向けて供給される改質後
燃料に対する貯蔵水素の混入量が調整可能な水素貯蔵手
段が設けられていることを特徴とするガスエンジン。
5. A hydrogen separation device for separating and extracting hydrogen from the reformed fuel in a gas engine for reforming hydrocarbon-based fuel in a fuel reformer and supplying the reformed fuel to a combustion chamber. And a hydrogen storage means capable of temporarily storing the hydrogen separated and extracted by the hydrogen separation means and adjusting the mixing amount of the stored hydrogen with respect to the reformed fuel supplied toward the combustion chamber. A gas engine characterized by being used.
【請求項6】 上記請求項1〜5のうちの複数の構成が
組み合わされて構成されていることを特徴とするガスエ
ンジン。
6. A gas engine, which is configured by combining a plurality of configurations according to any one of claims 1 to 5.
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