【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水素製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子を収容する反応室内に水を供給し、反応室内を高温化して反応性粒子と水とを反応させて水素ガスを生成する水素製造装置は公知である。
【０００３】
一方、所定の反応性物質を収容せる反応室たる管体内のガスを衝撃波で急激圧縮して高温として反応性物質とガスとを反応させて所望のガスを生成する装置が、米国特許第２８３２６６６号に開示されている。この公知の装置は、反応器として回転軸に平行な複数の管体を有しており、一つの管体へ一端側から原料たる反応性物質が供給され、上記回転軸まわりに回転して上記管体が所定位置にくるとそこで管体内に高圧ガスが供給されて衝撃波を生じ、この衝撃波によってガスを衝撃圧縮して高温化し反応性物質が該ガスと反応し、所望のガスが生成される。他の管体には、その間に、次のガス生成のために反応性物質が供給される。
【０００４】
かかる装置には、複数の管体のそれぞれに、回転軸の回転位置に対応して所定のプロセスを行なうように開閉弁を両端で備え、又その開閉のための制御装置を有している。さらには、複数の管が回転軸まわりに回転することを許容しつつ、高圧ガスや反応性物質の供給、生成ガスの取出そして排気を各管で次々に行なうための機構をも有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記米国特許第２８３２６６６号の公知装置にあっては、多くの管体及びそれぞれ開閉弁を必要とすること、これらを回転させる装置を必要とすること、回転位置に合わせて開閉動作を行なわなくてはならないこと、さらには、管体の回転を許容しつつ原料や高圧ガスの供給そして生成ガスの取出や排気を行なわなくてはならないこと、に起因して、機構が複雑化、大型化し、ひいては装置そして生成ガスのコストアップにつながる。又、水素ガスを生成するには、どのように装置を構成すればよいのか明らかではない。
【０００６】
水素ガスの生成においては原料としての水蒸気が必要であり、上記公知装置においては衝撃波発生のために高圧ガスが必要である。一方で、火力発電所では、火力発電用ボイラに蒸気タービンたる高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンを順次接続し、これらの蒸気タービンを駆動して発電機で発電を行なう。しかしながら、中圧タービンからの高圧水蒸気が例えば２００℃以下の低温である場合であっても、低圧タービンが駆動されて発電が行なわれるが、そのときの低圧タービンの発電効率は１０％程度に低くなってしまう。又、従来では、火力発電用ボイラで発生する高圧水蒸気の温度は変動しているので、安定して必要な電力値を得るために、火力発電用ボイラで発生する高圧水蒸気の温度の極小値が所定の設定温度以上である際に操業することとしている。そのため、高圧水蒸気の温度の極大値若しくはその近傍での高圧水蒸気は、２００℃程度に達し高温で十分なエネルギを有していても利用されることなく捨てられてしまう場合がある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、構成が簡単で小型化を可能とし、可動部のない装置で衝撃波を発生して、水素を製造することができる装置の提供を目的とし、更には、火力発電用ボイラからの高圧水蒸気の有効利用を図ることができる水素製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水素製造装置は、炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子を収容する反応室内に水蒸気を供給し、反応室内を高温化して反応性粒子と水蒸気とを反応させて水素ガスを生成するようになっている。
【０００９】
かかる水素製造装置において、本発明では、反応室は一端から他端に向け収束する部分を有する圧縮室により形成され、上記圧縮室の一端には高圧水蒸気を他端方向へ間欠的に圧縮室内へ噴射する複数のノズルが設けられ、他端には所定時に開放されるガス取出口と排気口が設けられ、他端近傍に反応性粒子を所定時に圧縮室内へ供給する反応性粒子供給口が設けられ、上記圧縮室内に噴射された高圧水蒸気による複数の衝撃波を収束させて、反応性粒子と水蒸気との混合体を上記圧縮室内で上記衝撃波によって衝撃圧縮して高温に加熱することにより上記混合体中の反応性粒子と水蒸気を反応させて水素ガスを生成させるようになっていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成の本発明では、ノズルから高圧水蒸気が間欠的に噴射されると、これが高圧であるが故に衝撃波が発生し、複数の該衝撃波が圧縮室の他端側に向け伝播し収束して反応性粒子と水蒸気を急激に圧縮するので昇温し、高温下で反応性粒子が水蒸気と瞬時に反応して水素含有ガスを生成する。水素含有ガスはガス取出口から取り出され、残留せる水蒸気は排気口から排出される。
【００１１】
本発明において、ノズルは水蒸気を同時に噴射する複数のノズルで構成されることが好ましい。ノズルから噴射される水蒸気のジェットは、その中心部にくらべて周囲部で反応性が高いのでジェットの径は小さい方が良い。そして、かかるジェットを多く有することが反応能力を高めることとなるので、ノズルは複数設けられることとするものである。さらに、複数のノズルから噴射される高圧水蒸気によって発生した衝撃波を収束させるので、高温高圧化を達成することができる。
【００１２】
複数のノズルは、間欠噴射ポンプを介して、高圧水蒸気を受けるように炉の廃熱ボイラに接続されているようにすることができる。こうすれば、高圧水蒸気発生装置を別途用意する必要がなく、一つの間欠噴射ポンプを開とすることによって複数のノズルから同時に水蒸気を噴射することができる。又、複数のノズルは、間欠噴射ポンプを介して高圧水蒸気を受けるように火力発電用ボイラに接続されているようにすることもできる。こうすれば、更に、火力発電用ボイラからの高圧水蒸気を有効利用して水素を製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
先ず、本実施形態における水素製造のための反応装置について図１にもとづき説明する。
【００１５】
図１の反応装置１は、上端で大径、下端で小径、そして中間部に収束部２Ａをなす収束管２を有しており、該収束管２の内部空間が反応室としての圧縮室を形成している。該収束管２は上端に半径方向に張り出すフランジ部２Ｂを有し、ここにノズル取付体３がボルト（図示せず）等により取り付けられている。上記の取付体３には、複数のノズル４が互いの間隔が等しくなるようにそして収束管に対して全体に分布するように設けられている。これらの複数のノズル４は共通な一つの間欠噴射ポンプ５に接続されている。該間欠噴射ポンプ５は、後述する廃熱ボイラから高圧水蒸気の供給を受け、これを所定の瞬時に上記ノズル４から収束管２内、すなわち反応室たる圧縮室の内方へ噴射せしめる。
【００１６】
上記収束管２の下端部には、ガス取出口６そして排気口７が形成されており、ここには所定時に開放される制御弁８，９が設けられている。さらに、これらのガス取出口６そして排気口７よりも若干上方の位置に、反応性粒子を収束管２内へ供給するための反応性粒子供給口１０が形成されている。
【００１７】
このような図１の反応装置１は水素ガスの製造のための他諸装置と図２のごとく接続されている。
【００１８】
反応装置１の間欠噴射ポンプ５は、例えばごみ焼却炉等の大型熱プロセス設備１１の廃熱ボイラ１２から高圧水蒸気を受けるべく該廃熱ボイラ１２に接続されている。
【００１９】
次に、反応性粒子供給口１０には、反応性粒子としての廃プラスチックを他物質と分離後に破砕そして粉砕して廃プラスチック粉とした後に、これを所定時に制御弁１３を介して供給するフィーダ１４が接続されている。
【００２０】
一方、ガス取出口６は制御弁８を介して除塵機１５、そして分離機（ＰＳＡ）１６に接続されている。除塵機１５は水素含有ガスから未反応の反応性粒子等を除去するものであり、除去された未反応の反応性粒子を帰還させて再利用するため、上述のフィーダ１４に接続されている。分離機１６は水素含有ガスを水素ガスとＣＯガスとに分離してそれぞれ取り出すためのものであり、圧力振動吸着（ＰＳＡ）装置が用いられている。又、水素の分離は圧力振動吸着法にかぎらず膜分離等の他の方法を用いてもよい。
【００２１】
又、排気口７は制御弁９を介して排気管１７が接続されており、反応後に残留している水蒸気を排出するものである。
【００２２】
かかる本実施形態装置にあっては、水素ガスは次の要領で製造される。
【００２３】
▲１▼ 先ず、反応性粒子供給口１０から反応性粒子としての廃プラスチック粉が反応室たる収束管２内へ供給される。この反応性粒子の供給後、反応性粒子供給口１０の制御弁１３は閉じられる。この時点では、他の制御弁８，９は依然として閉状態にある。
【００２４】
▲２▼ 次に、間欠噴射ポンプ５が瞬間的に開き、廃熱ボイラ１２からの高圧水蒸気を複数のノズル４からパルス状ジェットとして噴射する。複数ノズル４から噴射された高圧水蒸気は、衝撃波を発生する。衝撃波が収束管２の下端へ向け進行する際に、収束管２Ａで合流収束しさらに高圧となる。この収束衝撃波は、収束管２の下端へ進行し、反応室たる収束管２内で水蒸気を反応性粒子と共に急激圧縮して昇温せしめ、例えば３０００°Ｋに達する。それによって反応が生じ、水素ガスそしてＣＯガスが生成される。
【００２５】
▲３▼ 次に、制御弁８が開き、水素ガスとＣＯガスが混在する水素含有ガスがガス取出口６から取り出され、除塵機１５にて未反応の反応性粒子等が除去され、水素含有ガスは分離機１６にて水素ガスとＣＯガスとに分離されてそれぞれ取り出される。
【００２６】
▲４▼ しかる後、制御弁８は閉じられると共に、制御弁９が開放されて、収束管２内の水蒸気等が残留ガスとして排気管１７を経て排気される。かくして、水素ガス生成のための一回のサイクルを終了し、次のサイクルへ備える。
【００２７】
又、反応性粒子としては廃プラスチック粉の他に粉コークスなど炭化水素や炭素を含有する物質を利用可能である。
【００２８】
又、反応性粒子の粒径が大きく加熱が不十分となり反応効率が低い場合には、圧縮室内に空気又は酸素を供給して反応性粒子の部分燃焼を伴うようにすると、反応に十分な高温となって反応を促進することができる。
【００２９】
次に、本発明の他の実施形態について図３にもとづき説明する。尚、図３において、図２と同様の構成部分に関しては同一符号を付してある。
【００３０】
図３における装置は、火力発電用ボイラ２２からの高圧水蒸気によって蒸気タービンたる高圧タービン２３、中圧タービン２４、低圧タービン２５を駆動して、それぞれの発電機２６，２７，２８を駆動して発電させる。上記火力発電用ボイラ２２は高圧水蒸気を間欠噴射ポンプ５に供給するようになっている。反応器１内で生成された水素含有ガスは、図２と同様、除塵機１５で未反応の反応性粒子等が除去された後、分離機１６によって水素ガスとＣＯガスとに分離される。
【００３１】
火力発電用ボイラ２２は、重油等の燃料と空気を供給し燃焼させることによって得た熱エネルギによって高圧水蒸気を生成するようになっている。又、燃料として分離機１６からのＣＯガスを火力発電用ボイラ２２に供給するようにしてもよい。
【００３２】
火力発電用ボイラ２２には、火力発電用ボイラ２２から高圧水蒸気の供給を受けて駆動されるように高圧タービン２３が接続されている。高圧タービン２３には、高圧タービン２３から高圧水蒸気の供給を受けて駆動されるように中圧タービン２４が弁２９を介して接続されている。この弁２９は、高圧タービン２３からの水蒸気を中圧タービン２４に供給すると共に所定時には該水蒸気の一部を反応器１の間欠噴射ポンプ５にも供給するよう切り換えられる。中圧タービン２４には、中圧タービン２４から水蒸気の供給を受けて駆動されるように低圧タービン２５が接続されている。本実施形態では、中圧タービン２４からも高圧水蒸気が間欠噴射ポンプ５に供給可能となっており、該高圧水蒸気の供給先が低圧タービン２５又は間欠噴射ポンプ５のいずれかに所定時に切り換わるようになっている。これら高圧タービン２３、中圧タービン２４、低圧タービン２５にそれぞれに接続された発電機２６，２７，２８が高圧水蒸気によって駆動されて発電する。
【００３３】
又、火力発電用ボイラ２２には、上記燃料の燃焼後の排ガスを大気放出する前に可燃成分追い焚き、ダスト除去等の所定の処理をする排ガス処理装置３０が接続されている。該排ガス処理装置３０には、火力発電用ボイラ２２からの排ガスを排ガス処理装置３０に誘引する誘引ファン３１が接続されている。
【００３４】
ここで、図３に示す装置の操業について説明する。
【００３５】
図３に示す装置にあっては、上述の火力発電所における電力需要ピーク時には高圧タービン２３からの水蒸気の供給先が中圧タービン２４のみとなるように弁２９が切り換えられる。このとき、中圧タービン２４からの水蒸気の供給先は低圧タービン２５となる。これにより、高圧タービン２３、中圧タービン２４、低圧タービン２５の全てを駆動して発電を行ない必要な発電電力が確保される。
【００３６】
電力需要ピーク時以外には高圧タービン２３からの水蒸気の供給先が中圧タービン２４及び間欠噴射ポンプ５となるように弁２９が切り換えられる。このとき、中圧タービン２４からの水蒸気の供給先は間欠噴射ポンプ５となる。これにより、高圧タービン２３及び中圧タービン２４のみを駆動して発電を行ない必要な発電電力分だけが確保されると共に、高圧タービン２３からの一部の高圧水蒸気と中圧タービン２４からの高圧水蒸気とが、低圧タービン２５での発電よりもエネルギ効率の高い水素製造のために有効利用される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上のごとく、反応性粒子を収容する反応室内へ高圧水蒸気を瞬間的にパルス状ジェットとしてノズルから噴射するだけで衝撃波を発生させこれによって水素ガスを生成できるので、装置がきわめて簡単で小型化が可能となり、廃熱ボイラ等の高圧水蒸気を利用して安価に水素ガスを得る。さらには、ノズルを複数設けることとすれば、ジェットの径を小径として反応性を向上させ、その数を増やすことによって能力を上げることができる。更には、火力発電所の火力発電用ボイラからの高圧水蒸気を有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての水素製造装置のための反応装置を示す断面図である。
【図２】図１の反応装置を用いた水素製造装置の全体構成を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る水素製造装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 反応装置
２ 圧縮室（収束管）
２Ａ 収束する部分
４ ノズル
６ ガス取出口
７ 排気口
１０ 反応性粒子供給口
１１ 炉
１２ 廃熱ボイラ
２２ 火力発電用ボイラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrogen production device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A hydrogen production apparatus is known which supplies water into a reaction chamber containing reactive particles containing hydrocarbons or carbon, raises the temperature of the reaction chamber, and reacts the reactive particles with water to generate hydrogen gas.
[0003]
On the other hand, US Pat. No. 2,832,666 discloses an apparatus for generating a desired gas by rapidly compressing a gas in a tube serving as a reaction chamber for accommodating a predetermined reactive substance with a shock wave and raising the temperature to a high temperature to react the reactive substance with the gas. Is disclosed. This known apparatus has a plurality of tubes parallel to a rotation axis as a reactor, and a reactive substance as a raw material is supplied to one tube from one end side, and is rotated around the rotation axis to rotate the tube. When the tube comes to a predetermined position, a high-pressure gas is supplied into the tube where a shock wave is generated. The shock wave compresses the gas by the shock wave and raises the temperature to make the reactive substance react with the gas to generate a desired gas. . The other tubes are in the meantime supplied with a reactive substance for the next gas generation.
[0004]
Such an apparatus has on-off valves at both ends so as to perform a predetermined process in accordance with the rotational position of the rotating shaft in each of a plurality of pipes, and has a control device for opening and closing the valves. Further, it has a mechanism for supplying high-pressure gas or a reactive substance, taking out generated gas, and exhausting each pipe one after another while allowing a plurality of pipes to rotate around a rotation axis.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the known device disclosed in the above-mentioned U.S. Pat. No. 2,832,666 requires a large number of tubes and respective on-off valves, requires a device for rotating these, and performs opening and closing operations in accordance with the rotational position. The mechanism must be complicated and large due to the necessity of supplying raw materials and high-pressure gas and extracting and exhausting the generated gas while allowing the rotation of the pipe. This leads to an increase in the cost of equipment and generated gas. Further, it is not clear how to configure the apparatus to generate hydrogen gas.
[0006]
The generation of hydrogen gas requires steam as a raw material, and the above-described known apparatus requires a high-pressure gas to generate a shock wave. On the other hand, in a thermal power plant, a high-pressure turbine, a medium-pressure turbine, and a low-pressure turbine, which are steam turbines, are sequentially connected to a boiler for thermal power generation, and these steam turbines are driven to generate power using a generator. However, even when the high-pressure steam from the intermediate-pressure turbine has a low temperature of, for example, 200 ° C. or less, the low-pressure turbine is driven to generate power, but the power generation efficiency of the low-pressure turbine at that time is as low as about 10%. turn into. In the past, since the temperature of high-pressure steam generated by a thermal power boiler fluctuates, the minimum value of the temperature of high-pressure steam generated by a thermal power boiler must be reduced in order to stably obtain a required power value. Operation is to be performed when the temperature is equal to or higher than a predetermined set temperature. Therefore, high-pressure steam at or near the maximum value of the temperature of high-pressure steam reaches about 200 ° C. and may be discarded without being used even if it has sufficient energy at high temperatures.
[0007]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a device that has a simple configuration and allows miniaturization, and that can generate hydrogen by generating a shock wave with a device having no moving parts. It is an object of the present invention to provide a hydrogen production apparatus capable of effectively utilizing high-pressure steam from a boiler for use.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The hydrogen production apparatus according to the present invention supplies steam to a reaction chamber containing reactive particles containing hydrocarbons or carbon, raises the temperature of the reaction chamber, and reacts the reactive particles with water vapor to generate hydrogen gas. It is supposed to.
[0009]
In such a hydrogen production apparatus, in the present invention, the reaction chamber is formed by a compression chamber having a portion that converges from one end to the other end, and high-pressure steam is intermittently applied to one end of the compression chamber in the other end direction. A plurality of nozzles for injecting are provided, a gas outlet and an exhaust port which are opened at a predetermined time are provided at the other end, and a reactive particle supply port which supplies reactive particles into the compression chamber at a predetermined time is provided near the other end. And converging a plurality of shock waves caused by the high-pressure steam injected into the compression chamber, shock-compressing the mixture of the reactive particles and the steam by the shock wave in the compression chamber and heating the mixture to a high temperature. It is characterized in that hydrogen particles are generated by reacting the reactive particles therein with water vapor.
[0010]
In the present invention having such a configuration, when high-pressure steam is intermittently injected from the nozzle, a shock wave is generated because of the high pressure, and the plurality of shock waves propagate toward the other end side of the compression chamber and converge. As a result, the reactive particles and water vapor are rapidly compressed, so that the temperature rises. At a high temperature, the reactive particles instantaneously react with the water vapor to generate a hydrogen-containing gas. The hydrogen-containing gas is extracted from the gas outlet, and the remaining water vapor is exhausted from the exhaust port.
[0011]
In the present invention, the nozzle is preferably constituted by a plurality of nozzles for simultaneously jetting steam. Since the jet of water vapor jetted from the nozzle has higher reactivity in the peripheral part than in the central part, the jet diameter is preferably smaller. In addition, since having a large number of such jets increases the reaction capacity, a plurality of nozzles are provided. Further, since the shock waves generated by the high-pressure steam injected from the plurality of nozzles are converged, it is possible to achieve a high temperature and a high pressure.
[0012]
The plurality of nozzles may be connected to a furnace waste heat boiler to receive high pressure steam via an intermittent injection pump. In this case, it is not necessary to separately prepare a high-pressure steam generator, and steam can be simultaneously injected from a plurality of nozzles by opening one intermittent injection pump. Further, the plurality of nozzles may be connected to a thermal power generation boiler so as to receive high-pressure steam through an intermittent injection pump. In this case, hydrogen can be produced by effectively utilizing high-pressure steam from the thermal power generation boiler.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
First, a reactor for producing hydrogen according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0015]
The reactor 1 shown in FIG. 1 has a converging tube 2 having a large diameter at the upper end, a small diameter at the lower end, and a converging portion 2A at an intermediate portion, and the internal space of the converging tube 2 defines a compression chamber as a reaction chamber. Has formed. The converging tube 2 has a flange portion 2B that protrudes in the radial direction at the upper end, and a nozzle mounting body 3 is mounted here by bolts (not shown) or the like. The mounting body 3 is provided with a plurality of nozzles 4 so that the distance between the nozzles 4 is equal and the nozzles 4 are distributed throughout the converging tube. These nozzles 4 are connected to one common intermittent injection pump 5. The intermittent injection pump 5 receives a supply of high-pressure steam from a waste heat boiler, which will be described later, and injects the supply of the high-pressure steam from the nozzle 4 into the converging tube 2 at a predetermined instant, that is, into a compression chamber as a reaction chamber.
[0016]
A gas outlet 6 and an exhaust port 7 are formed at the lower end of the converging tube 2, and control valves 8, 9 which are opened at a predetermined time are provided here. Further, a reactive particle supply port 10 for supplying reactive particles into the converging tube 2 is formed at a position slightly above the gas outlet 6 and the exhaust port 7.
[0017]
Such a reactor 1 of FIG. 1 is connected to other apparatuses for producing hydrogen gas as shown in FIG.
[0018]
The intermittent injection pump 5 of the reactor 1 is connected to the waste heat boiler 12 to receive high-pressure steam from a waste heat boiler 12 of a large-scale thermal process facility 11 such as a refuse incinerator.
[0019]
Next, a waste plastic powder as reactive particles is separated from other substances, crushed and pulverized into a waste plastic powder, and supplied to the reactive particle supply port 10 through a control valve 13 at a predetermined time. 14 are connected.
[0020]
On the other hand, the gas outlet 6 is connected to a dust remover 15 and a separator (PSA) 16 via a control valve 8. The dust remover 15 is for removing unreacted reactive particles and the like from the hydrogen-containing gas, and is connected to the above-described feeder 14 in order to return and reuse the removed unreacted reactive particles. The separator 16 is for separating a hydrogen-containing gas into a hydrogen gas and a CO gas and extracting the same, and a pressure vibration adsorption (PSA) device is used. The separation of hydrogen is not limited to the pressure vibration adsorption method, and other methods such as membrane separation may be used.
[0021]
An exhaust pipe 17 is connected to the exhaust port 7 via a control valve 9 to exhaust water vapor remaining after the reaction.
[0022]
In the apparatus of this embodiment, hydrogen gas is produced in the following manner.
[0023]
{Circle around (1)} First, waste plastic powder as reactive particles is supplied from the reactive particle supply port 10 into the converging tube 2 which is a reaction chamber. After the supply of the reactive particles, the control valve 13 of the reactive particle supply port 10 is closed. At this point, the other control valves 8, 9 are still in the closed state.
[0024]
{Circle around (2)} Next, the intermittent injection pump 5 is momentarily opened, and the high-pressure steam from the waste heat boiler 12 is injected from the plurality of nozzles 4 as a pulsed jet. The high-pressure steam injected from the plurality of nozzles 4 generates a shock wave. When the shock wave travels toward the lower end of the converging tube 2, it converges and converges at the converging tube 2A, and the pressure further increases. The convergent shock wave travels to the lower end of the converging tube 2 and rapidly compresses water vapor together with the reactive particles in the converging tube 2 serving as a reaction chamber to increase the temperature, and reaches, for example, 3000 ° K. Thereby, a reaction occurs, and hydrogen gas and CO gas are generated.
[0025]
{Circle around (3)} Next, the control valve 8 is opened, a hydrogen-containing gas in which hydrogen gas and CO gas are mixed is taken out from the gas outlet 6, and unreacted reactive particles and the like are removed by the dust remover 15, and the hydrogen-containing gas is removed. The gas is separated into a hydrogen gas and a CO gas by the separator 16 and taken out.
[0026]
(4) Thereafter, the control valve 8 is closed and the control valve 9 is opened, so that the water vapor and the like in the converging pipe 2 are exhausted as residual gas through the exhaust pipe 17. Thus, one cycle for hydrogen gas generation is completed, and the system is ready for the next cycle.
[0027]
Further, as the reactive particles, in addition to the waste plastic powder, a substance containing hydrocarbon or carbon such as coke breeze can be used.
[0028]
When the reaction efficiency is low due to the large diameter of the reactive particles and insufficient heating, if air or oxygen is supplied into the compression chamber to cause partial combustion of the reactive particles, a high temperature sufficient for the reaction can be obtained. As a result, the reaction can be promoted.
[0029]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
[0030]
The apparatus shown in FIG. 3 drives the high-pressure turbine 23, the medium-pressure turbine 24, and the low-pressure turbine 25, which are steam turbines, with high-pressure steam from the thermal power generation boiler 22, and drives the respective generators 26, 27, 28 to generate electric power. Let it. The thermal power generation boiler 22 supplies high-pressure steam to the intermittent injection pump 5. The hydrogen-containing gas generated in the reactor 1 is separated into hydrogen gas and CO gas by the separator 16 after unreacted reactive particles and the like are removed by the dust remover 15 as in FIG.
[0031]
The thermal power generation boiler 22 is configured to generate high-pressure steam by heat energy obtained by supplying and burning fuel such as heavy oil and air. Further, the CO gas from the separator 16 may be supplied to the thermal power generation boiler 22 as fuel.
[0032]
A high-pressure turbine 23 is connected to the thermal power generation boiler 22 so as to be driven by the supply of high-pressure steam from the thermal power generation boiler 22. An intermediate pressure turbine 24 is connected to the high pressure turbine 23 via a valve 29 so as to be driven by receiving a supply of high pressure steam from the high pressure turbine 23. The valve 29 is switched so as to supply the steam from the high-pressure turbine 23 to the intermediate-pressure turbine 24 and to supply a part of the steam to the intermittent injection pump 5 of the reactor 1 at a predetermined time. The low-pressure turbine 25 is connected to the medium-pressure turbine 24 so as to be driven by the supply of steam from the medium-pressure turbine 24. In the present embodiment, high-pressure steam can be supplied to the intermittent injection pump 5 also from the intermediate-pressure turbine 24, and the supply destination of the high-pressure steam is switched to either the low-pressure turbine 25 or the intermittent injection pump 5 at a predetermined time. It has become. Generators 26, 27, and 28 connected to the high-pressure turbine 23, the medium-pressure turbine 24, and the low-pressure turbine 25, respectively, are driven by high-pressure steam to generate power.
[0033]
An exhaust gas treatment device 30 is connected to the thermal power generation boiler 22 for performing predetermined processing such as reburning of combustible components and dust removal before releasing the exhaust gas after burning the fuel to the atmosphere. An attraction fan 31 for inducing exhaust gas from the thermal power generation boiler 22 to the exhaust gas treatment device 30 is connected to the exhaust gas treatment device 30.
[0034]
Here, the operation of the apparatus shown in FIG. 3 will be described.
[0035]
In the apparatus shown in FIG. 3, the valve 29 is switched so that the supply destination of the steam from the high-pressure turbine 23 is only the medium-pressure turbine 24 at the time of the peak power demand in the thermal power plant described above. At this time, the supply destination of the steam from the intermediate pressure turbine 24 is the low pressure turbine 25. As a result, all of the high-pressure turbine 23, the medium-pressure turbine 24, and the low-pressure turbine 25 are driven to generate power, and necessary power generation is secured.
[0036]
The valve 29 is switched so that the supply destination of the steam from the high-pressure turbine 23 is the medium-pressure turbine 24 and the intermittent injection pump 5 except during the peak time of the power demand. At this time, the supply destination of the steam from the intermediate pressure turbine 24 is the intermittent injection pump 5. As a result, only the necessary generated power is generated by driving only the high-pressure turbine 23 and the intermediate-pressure turbine 24 to generate power, and a part of the high-pressure steam from the high-pressure turbine 23 and the high-pressure steam from the intermediate-pressure turbine 24 are secured. Are effectively used for hydrogen production with higher energy efficiency than power generation by the low-pressure turbine 25.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can generate a shock wave by simply injecting high-pressure steam from a nozzle as a pulsed jet into a reaction chamber containing reactive particles instantaneously, thereby generating hydrogen gas. Thus, hydrogen gas can be obtained at low cost using high-pressure steam from a waste heat boiler or the like. Further, if a plurality of nozzles are provided, the reactivity can be improved by reducing the diameter of the jet, and the performance can be improved by increasing the number of nozzles. Furthermore, high-pressure steam from the thermal power generation boiler of the thermal power plant can be effectively used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a reactor for a hydrogen production apparatus as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a hydrogen production apparatus using the reactor of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of a hydrogen production apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 reactor 2 compression chamber (converging tube)
2A Converging part 4 Nozzle 6 Gas outlet 7 Exhaust port 10 Reactive particle supply port 11 Furnace 12 Waste heat boiler 22 Thermal power generation boiler
