JP2005100772A - 燃料改質装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】起電燃料となる水素含有ガスを生成する改質器7、燃焼ガスを生成する燃焼器6を備えた燃料電池システム1の燃料改質装置30において、燃焼器6を主燃焼部20と副燃焼部18の2つの燃焼部、およびその間の燃料予蒸発部19、それぞれの前記燃焼部に燃料を供給する主燃料噴射弁16および副燃料噴射弁15で構成し、システムの起動時には、燃料予蒸発部19で必要な熱量を発生するための所定量の燃料と空気とを副燃焼部18において希薄燃焼させ、主燃焼部20で燃焼される燃料を副燃料部18からの燃焼ガスを用いて燃料予蒸発部19において予蒸発させ、当該予蒸発で得られた予蒸発燃料と空気とを主燃焼部20において予混合希薄燃焼させるように構成した。
【選択図】 図2
Description
次に、システム停止時には、以下のように燃焼器6において希薄燃焼を行い、生成された高温の燃焼ガスを用いて燃料改質装置30内をパージする。図9は、システム停止時における実施例1の動作を示すフローチャートである(なお、図9では、本文の説明順とフローチャートの動作順が一部異なる)。
2…燃料電池スタック
3…燃料極
4…空気極
5…コンプレッサ
6…燃焼器
6a…燃焼器(〜改質器)
7…改質器(燃料改質器)
8…シフト反応器
9…選択酸化反応器
10…燃料タンク
11…燃料ポンプ
13,14…空気制御弁
15…副燃料噴射弁
16…主燃料噴射弁
18…副燃焼部
19…燃料予蒸発部
20…主燃焼部
20a…主燃焼部(〜触媒燃焼部)
21…熱交換器
22,24…グロープラグ
23,25…燃焼ガス温度センサ
26…熱交換器出口ガス温度センサ
27…改質器温度センサ
28…シフト反応器温度センサ
29…選択酸化反応器温度センサ
30…燃料改質装置
Claims (11)
- 起電燃料となる水素含有ガスを生成する燃料改質器、および燃焼ガスを生成する燃焼器とを備え、システムの起動時には、前記燃焼器へ液体燃料と空気とを供給し、生成される燃焼ガスを装置本体内に流通する事で昇温を行う燃料電池システムの燃料改質装置において、
前記燃焼器を主燃焼部と副燃焼部の2つの燃焼部、およびその間の燃料予蒸発部、それぞれの前記燃焼部に燃料を供給する主燃料噴射弁および副燃料噴射弁とから構成し、システムの起動時には、前記燃料予蒸発部で必要な熱量を発生するための所定量の燃料と空気とを前記副燃焼部において希薄燃焼させ、前記主燃焼部で燃焼される燃料を前記副燃料部からの燃焼ガスを用いて燃料予蒸発部において予蒸発させ、当該予蒸発で得られた予蒸発燃料と空気とを前記主燃焼部において予混合希薄燃焼させることを特徴とする燃料改質装置。 - 前記主燃焼部の下流に熱交換器を設け、前記主燃焼部の燃焼開始後に、前記副燃焼部における燃焼を停止し、前記熱交換器において燃焼ガスとの熱交換により予熱した空気を前記燃料予蒸発部に導入することにより前記主燃焼部で燃焼される燃料を予蒸発させることを特徴とする請求項1に記載の燃料改質装置。
- 前記副燃料噴射弁が前記主燃料噴射弁より低流量の噴射弁で構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料改質装置。
- システム起動後の改質装置アイドル運転時には、前記副燃焼部のみで燃焼を行い、当該燃焼で得られた燃焼ガスを装置内に流通する事で燃料改質装置の保温を行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の燃料改質装置。
- システム停止時には、前記燃焼器へ液体燃料と空気とを供給し、生成される燃焼ガスを装置内に流通する事で、燃料改質装置内をパージすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の燃料改質装置。
- システム起動後の改質運転時には、前記主燃料噴射弁を前記燃料改質器へ改質用燃料を供給する噴射弁として動作させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の燃料改質装置。
- 前記主燃焼部を、空気過剰の状態で燃料を燃焼させうる触媒を有する触媒燃焼部として構成し、システム起動後の改質運転時には、前記主燃焼部における燃焼を停止し、前記主燃焼部に供給する燃料と空気との割合を燃料過剰の割合とし、前記触媒燃焼部を燃料改質器として動作させることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の燃料改質装置。
- システム起動後の改質運転時には、前記改質用燃料を、前記副燃焼部からの燃焼ガスを用いて前記燃料予蒸発部において予蒸発させることを特徴とする請求項6または7項に記載の燃料改質装置。
- 前記主燃焼部下流に熱交換器を設け、システム起動後の改質運転時には、前記燃焼器における燃焼を停止し、前記熱交換器において改質ガスとの熱交換により予熱した空気を前記燃料予蒸発部に導入することにより改質用燃料を予蒸発させることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか一項に記載の燃料改質装置。
- 改質運転中の負荷急増時には、前記副燃焼部において燃焼を行うことで、前記燃料予蒸発部に導入される高温ガス量を増加し、増加する改質用燃料を予蒸発させることを特徴とする請求項9に記載の燃料改質装置。
- 前記熱交換器を常用負荷域において熱交換効率が最大となる様設定し、常用負荷域以上への負荷増加時には、前記副燃焼部において燃焼を行うことで、前記燃料予蒸発部に導入される高温ガス量を増加し、増加する改質用燃料を予蒸発させることを特徴とする請求項9または10に記載の燃料改質装置。
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