JP2005219991A - 水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置 - Google Patents
水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005219991A JP2005219991A JP2004031922A JP2004031922A JP2005219991A JP 2005219991 A JP2005219991 A JP 2005219991A JP 2004031922 A JP2004031922 A JP 2004031922A JP 2004031922 A JP2004031922 A JP 2004031922A JP 2005219991 A JP2005219991 A JP 2005219991A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming
- gas
- section
- supply amount
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
【課題】 運転時間の経過に伴う生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇を抑制し得る水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置を提供する。
【解決手段】 改質バーナ１への燃料の供給量を調節する燃料供給量調節手段３４及び改質バーナ１への燃焼用空気の供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段４０を制御する制御手段Ｃが、改質バーナ１への燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、燃料供給量調節手段３４及び燃焼用空気供給量調節手段４０を制御するように構成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】 改質バーナ１への燃料の供給量を調節する燃料供給量調節手段３４及び改質バーナ１への燃焼用空気の供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段４０を制御する制御手段Ｃが、改質バーナ１への燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、燃料供給量調節手段３４及び燃焼用空気供給量調節手段４０を制御するように構成されている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、炭化水素系の原燃料と水蒸気とが混合状態で供給されて、原燃料を改質バーナによる加熱状態で水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置に関する。
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置に関する。
かかる水素含有ガス生成装置は、改質部にて、原燃料を水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成し、変成部にて、改質部から供給される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理して、一酸化炭素ガス濃度の低い水素含有ガスを生成するものであり、生成した水素含有ガスは、例えば、燃料電池における発電反応用の燃料ガスとして用いる。
そして、改質部においては、改質バーナにて燃料を燃焼させて、原燃料の改質処理が可能なように加熱し、水蒸気生成部においては、改質バーナから排出される燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部により水を加熱して改質用の水蒸気を生成し、原燃料加熱用熱交換部においては、改質部から変成部に供給される改質処理ガスにより、改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱し、変成部においては、原燃料加熱用熱交換部にて熱交換した改質処理ガスを改質処理ガス通流部に通流させると共に、加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスを冷却用燃焼排ガス通流部を通流させて、改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却しながら改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、改質部においては、改質バーナにて燃料を燃焼させて、原燃料の改質処理が可能なように加熱し、水蒸気生成部においては、改質バーナから排出される燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部により水を加熱して改質用の水蒸気を生成し、原燃料加熱用熱交換部においては、改質部から変成部に供給される改質処理ガスにより、改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱し、変成部においては、原燃料加熱用熱交換部にて熱交換した改質処理ガスを改質処理ガス通流部に通流させると共に、加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスを冷却用燃焼排ガス通流部を通流させて、改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却しながら改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
尚、冷却用燃焼排ガス通流部により改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却するのは、以下のような理由による。
即ち、変成部における一酸化炭素変成反応は、モル数の変化が無く、発熱を伴う平衡反応であり、供給される改質処理ガスの成分や変成触媒の活性が一定であれば、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガス中の一酸化炭素ガス濃度は、その変成処理後の改質処理ガスが改質処理ガス通流部から排出される温度により決まるものであり、平衡的には改質処理ガス通流部から排出される温度が低いほど変成処理後の改質処理ガス中の一酸化炭素ガス濃度が低くなり、一方、変成反応速度は、改質処理ガス通流部を通流する改質処理ガスの温度が高いほど速くなって、高い活性が得られる。
そこで、発熱反応である一酸化炭素変成反応が行われる改質処理ガス通流部を冷却用燃焼排ガス通流部にて冷却するに当たって、改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却するようにすることにより、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高く維持して一酸化炭素変成反応を促進させながら、改質処理ガス通流部の出口温度を低くするようにして、一酸化炭素ガス濃度の低い水素含有ガスを生成するようにしている。
即ち、変成部における一酸化炭素変成反応は、モル数の変化が無く、発熱を伴う平衡反応であり、供給される改質処理ガスの成分や変成触媒の活性が一定であれば、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガス中の一酸化炭素ガス濃度は、その変成処理後の改質処理ガスが改質処理ガス通流部から排出される温度により決まるものであり、平衡的には改質処理ガス通流部から排出される温度が低いほど変成処理後の改質処理ガス中の一酸化炭素ガス濃度が低くなり、一方、変成反応速度は、改質処理ガス通流部を通流する改質処理ガスの温度が高いほど速くなって、高い活性が得られる。
そこで、発熱反応である一酸化炭素変成反応が行われる改質処理ガス通流部を冷却用燃焼排ガス通流部にて冷却するに当たって、改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却するようにすることにより、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高く維持して一酸化炭素変成反応を促進させながら、改質処理ガス通流部の出口温度を低くするようにして、一酸化炭素ガス濃度の低い水素含有ガスを生成するようにしている。
前記特許文献１に示される従来の水素含有ガス生成装置では、明確には記載されていないが、従来では一般に、改質バーナへの燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率（以下、改質バーナの燃料空気供給量比率と称する場合がある）を運転時間の経過に拘らず一定に維持する状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節するようにして、運転するようになっていた。
つまり、このような水素含有ガス生成装置は、予め、目標水素含有ガス生成量の変化に応じて、その目標水素含有ガス生成量と改質部への原燃料供給量との関係を設定すると共に、改質部を改質処理可能なように加熱するための熱量及びその改質処理に必要な量の水蒸気を水蒸気生成部にて生成するための熱量が改質バーナにて得られ且つ改質バーナにおいて燃料を適正に燃焼できる条件で、目標水素含有ガス生成量の変化に応じて、その目標水素含有ガス生成量と改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々との関係を設定しておいて、目標水素含有ガス生成量に応じて、改質部への原燃料供給量を目標水素含有ガス生成量に応じた設定原燃料供給量になるように調節し且つ改質バーナへの燃料供給量、燃焼用空気供給量を夫々目標水素含有ガス生成量に応じた設定燃料供給量、設定燃焼用空気供給量になるように調節するものである。
従って、従来では、改質バーナの燃料空気供給量比率を一定に維持する条件で、目標水素含有ガス生成量と改質バーナへの燃料供給量との関係、及び、目標水素含有ガス生成量と改質バーナへの燃焼用空気供給量との関係を設定することになって、目標水素含有ガス生成量に応じた設定燃料供給量及び設定燃焼用空気供給量は一義的に設定されることから、目標水素含有ガス生成量に応じて、改質バーナへの燃料供給量、燃焼用空気供給量夫々を、運転時間の経過に拘らず、目標水素含有ガス生成量に応じて一義的に設定された設定燃料供給量、設定燃焼用空気供給量になるように調節することになる。
ちなみに、従来では、一定に維持すべき改質バーナの燃料空気供給量比率としては、空気比（空気過剰率）λにて例えば１．２７程度に設定する。
ちなみに、従来では、一定に維持すべき改質バーナの燃料空気供給量比率としては、空気比（空気過剰率）λにて例えば１．２７程度に設定する。
ところで、運転時間の経過に伴って、改質処理ガス通流部に収納されている変成触媒の活性が熱により低下してくる。そして、この変成触媒の活性低下は、改質処理ガス通流部においては、温度が高い始端側部分ほど進み易い。
しかしながら、従来では、上述のように、改質バーナへの燃料供給量、燃焼用空気供給量夫々を、運転時間の経過に拘らず、目標水素含有ガス生成量に応じて一義的に設定された設定燃料供給量、設定燃焼用空気供給量になるように調節するものであることから、運転時間の経過に拘らず、単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量を一定に調節するものとなり、改質バーナの燃焼排ガスにより水蒸気生成部に供給される水蒸気生成用熱量は、単位原燃料供給量当たりでは、運転時間の経過に拘らず略一定となる。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下すると、改質処理ガス通流部の始端側部分では、変成反応に伴う発熱量が減少して温度が低下することになるため、変成反応速度が低下することになり、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなる。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下すると、改質処理ガス通流部の始端側部分では、変成反応に伴う発熱量が減少して温度が低下することになるため、変成反応速度が低下することになり、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなる。
説明を加えると、例えば、目標水素含有ガス生成量が同一、即ち、原燃料供給量が同一であるとすれば、運転時間の経過に拘らず、改質バーナの燃焼排ガスにより水蒸気生成部に供給される水蒸気生成用熱量は略一定であって、その水蒸気生成部にて生成される水蒸気の温度は略一定であることから、運転時間の経過に拘らず、原燃料加熱用熱交換部に供給される混合状態の原燃料及び水蒸気の温度も略一定となって、原燃料加熱用熱交換部にてその混合状態の原燃料及び水蒸気と熱交換したのち変成部へ供給される改質処理ガスの温度も略一定となるので、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下すると、改質処理ガス通流部の始端側部分では、変成反応に伴う発熱量が減少して温度が低下することになるため、上述したように変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのである。
従って、従来では、水素含有ガス生成装置にて生成される生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度が運転時間の経過に伴って高くなるという問題があった。
従って、従来では、水素含有ガス生成装置にて生成される生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度が運転時間の経過に伴って高くなるという問題があった。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転時間の経過に伴う生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇を抑制し得る水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置を提供することにある。
本発明の水素含有ガス生成装置の運転方法は、炭化水素系の原燃料と水蒸気とが混合状態で供給されて、原燃料を改質バーナによる加熱状態で水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置の運転方法であって、
その第１特徴構成は、前記改質バーナへの燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、前記改質部の温度を一定又は略一定に維持するように前記改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節する点を特徴とする。
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置の運転方法であって、
その第１特徴構成は、前記改質バーナへの燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、前記改質部の温度を一定又は略一定に維持するように前記改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節する点を特徴とする。
即ち、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節することから、単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量を運転時間が経過するほど多くなるように調節するものとなり、改質バーナの燃焼排ガスにより水蒸気生成部に供給される水蒸気生成用熱量は、単位原燃料供給量当たりでは運転時間の経過に伴って多くなる。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能になるので、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができる。
つまり、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量を多くして改質バーナにて発生する熱量を増加させることにより、運転時間が経過するほど変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能なようにするのであるが、単に単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量だけを多くすると、改質部の温度が高くなることから、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃焼用空気供給量を多くしているのであり、上述のように、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節するのである。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能になるので、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができる。
つまり、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量を多くして改質バーナにて発生する熱量を増加させることにより、運転時間が経過するほど変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能なようにするのであるが、単に単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量だけを多くすると、改質部の温度が高くなることから、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃焼用空気供給量を多くしているのであり、上述のように、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節するのである。
以下、例えば原燃料供給量が同一であるとして、説明を加える。
即ち、変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして運転時間の経過に伴って低下した変成反応速度を高くするように、改質バーナにて発生する熱量を増加させるべく、改質バーナへの燃料供給量を多くすることになり、そして、改質バーナへの燃料供給量だけを多くすると改質部の温度が高くなることから、改質部の温度を一定又は略一定に維持可能なように、改質バーナの燃料空気供給量比率を大きくする状態で、改質バーナへの燃焼用空気供給量を多くすることになる。
つまり、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節することにより、運転時間が経過するほど、改質バーナの燃焼排ガスにより水蒸気生成部に供給される水蒸気生成用の熱量が多くなって、その水蒸気生成部にて生成される水蒸気の温度が高くなり、原燃料加熱用熱交換部に供給される混合状態の原燃料及び水蒸気の温度も高くなるので、その混合状態の原燃料及び水蒸気と原燃料加熱用熱交換部にて熱交換したのち変成部へ供給される改質処理ガスの温度が高くなる。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能になって、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができるのである。
又、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくするにしても、改質部の温度を一定又は略一定に維持する状態で大きくするので、改質部における改質処理を所定通りに適正に行わせることが可能となる。
要するに、運転時間の経過に伴う生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇を抑制し得る水素含有ガス生成装置の運転方法を提供することができるようになった。
即ち、変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして運転時間の経過に伴って低下した変成反応速度を高くするように、改質バーナにて発生する熱量を増加させるべく、改質バーナへの燃料供給量を多くすることになり、そして、改質バーナへの燃料供給量だけを多くすると改質部の温度が高くなることから、改質部の温度を一定又は略一定に維持可能なように、改質バーナの燃料空気供給量比率を大きくする状態で、改質バーナへの燃焼用空気供給量を多くすることになる。
つまり、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節することにより、運転時間が経過するほど、改質バーナの燃焼排ガスにより水蒸気生成部に供給される水蒸気生成用の熱量が多くなって、その水蒸気生成部にて生成される水蒸気の温度が高くなり、原燃料加熱用熱交換部に供給される混合状態の原燃料及び水蒸気の温度も高くなるので、その混合状態の原燃料及び水蒸気と原燃料加熱用熱交換部にて熱交換したのち変成部へ供給される改質処理ガスの温度が高くなる。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能になって、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができるのである。
又、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくするにしても、改質部の温度を一定又は略一定に維持する状態で大きくするので、改質部における改質処理を所定通りに適正に行わせることが可能となる。
要するに、運転時間の経過に伴う生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇を抑制し得る水素含有ガス生成装置の運転方法を提供することができるようになった。
本発明の水素含有ガス生成装置は、炭化水素系の原燃料と水蒸気とが混合状態で供給されて、原燃料を改質バーナによる加熱状態で水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置であって、
その第１特徴構成は、前記改質バーナへの燃料の供給量を調節する燃料供給量調節手段及び前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段を制御する制御手段が、前記改質バーナへの燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、前記改質部の温度を一定又は略一定に維持するように前記改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、前記燃料供給量調節手段及び前記燃焼用空気供給量調節手段を制御するように構成されている点を特徴とする。
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置であって、
その第１特徴構成は、前記改質バーナへの燃料の供給量を調節する燃料供給量調節手段及び前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段を制御する制御手段が、前記改質バーナへの燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、前記改質部の温度を一定又は略一定に維持するように前記改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、前記燃料供給量調節手段及び前記燃焼用空気供給量調節手段を制御するように構成されている点を特徴とする。
即ち、制御手段は、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、燃料供給量調節手段及び前記燃焼用空気供給量調節手段を制御することから、単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量が運転時間が経過するほど多くなるように調節されるものとなり、改質バーナの燃焼排ガスにより水蒸気生成部に供給される水蒸気生成用熱量は、単位原燃料供給量当たりでは運転時間の経過に伴って多くなる。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能になるので、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができる。
つまり、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量を多くして改質バーナにて発生する熱量を増加させることにより、運転時間が経過するほど変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能なようにするのであるが、単に単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量だけを多くすると、改質部の温度が高くなることから、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃焼用空気供給量を多くしているのであり、上述のように、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへ燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、燃料供給量調節手段及び燃焼用空気供給量調節手段を制御するのである。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能になるので、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができる。
つまり、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量を多くして改質バーナにて発生する熱量を増加させることにより、運転時間が経過するほど変成部へ供給される改質処理ガスの温度を高くして、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能なようにするのであるが、単に単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃料供給量だけを多くすると、改質部の温度が高くなることから、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように、運転時間が経過するほど単位原燃料供給量当たりの改質バーナへの燃焼用空気供給量を多くしているのであり、上述のように、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへ燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、燃料供給量調節手段及び燃焼用空気供給量調節手段を制御するのである。
そして、例えば原燃料供給量が同一であるとすると、燃料供給量調節手段及び前記燃焼用空気供給量調節手段を制御するに、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部の温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく制御することにより、先に、水素含有ガス生成装置の運転方法の第１特徴構成において説明したのと同様に、運転時間が経過するほど、混合状態の原燃料及び水蒸気と原燃料加熱用熱交換部にて熱交換したのち変成部へ供給される改質処理ガスの温度が高くなるので、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、改質処理ガス通流部の始端側部分の温度を高くすることが可能になって、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、改質処理ガス通流部から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができるのである。
又、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくするにしても、改質部の温度を一定又は略一定に維持する状態で大きくするので、改質部における改質処理を所定通りに適正に行わせることが可能となる。
要するに、運転時間の経過に伴う生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇を抑制し得る水素含有ガス生成装置を提供することができるようになった。
又、改質バーナの燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくするにしても、改質部の温度を一定又は略一定に維持する状態で大きくするので、改質部における改質処理を所定通りに適正に行わせることが可能となる。
要するに、運転時間の経過に伴う生成水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇を抑制し得る水素含有ガス生成装置を提供することができるようになった。
本発明の水素含有ガス生成装置の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記水蒸気生成部、前記改質部、前記原燃料加熱用熱交換部及び前記変成部が、前記水蒸気生成部、前記改質部、前記原燃料加熱用熱交換部、前記変成部の順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設されている点を特徴とする。
前記水蒸気生成部、前記改質部、前記原燃料加熱用熱交換部及び前記変成部が、前記水蒸気生成部、前記改質部、前記原燃料加熱用熱交換部、前記変成部の順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設されている点を特徴とする。
即ち、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部が、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部、変成部の順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設されているので、改質部からその両側の水蒸気生成部及び原燃料加熱用熱交換部の夫々に向かって伝熱すると共に、原燃料加熱用熱交換部から変成部に向かって伝熱する。
つまり、水蒸気生成部における水蒸気生成処理温度、改質部における改質処理温度、及び、変成部における変成処理温度においては、改質処理温度が最も高く、又、改質部から排出された改質処理ガスは原燃料加熱用熱交換部、変成部の順に通流することから、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部においては、改質部を最も高い所定の温度に維持すると共に、変成部を原燃料加熱用熱交換部よりも低い所定の温度に維持する必要がある。
そこで、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部を、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部、変成部の順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設することにより、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部の夫々からの放熱損失を抑制することが可能になると共に、水素含有ガス生成装置の周囲温度が変動しても、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部夫々の温度変動を抑制することが可能になる。
そして、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部の夫々からの放熱損失を抑制することが可能になることにより、水素含有ガス生成装置における水素含有ガス生成効率を向上することが可能になり、又、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部夫々の温度変動を抑制することが可能になることにより、水蒸気生成部における水蒸気生成処理、改質部における原燃料の改質処理、及び、変成部における一酸化炭素の変成処理を安定化させることが可能になって、水素含有ガス生成装置全体としての水素含有ガス生成処理を安定化させることが可能になる。
ちなみに、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部を互いに分離状態で設ける場合が想定されるが、その場合は、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部の夫々からの放熱損失が大きくなると共に、周囲温度の変動に伴って、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部夫々の温度変動が大きくなり易い。
従って、水素含有ガス生成効率の向上及び水素含有ガス生成処理の安定化を図る上で好ましい手段を提供することができるようになった。
そこで、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部を、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部、変成部の順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設することにより、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部の夫々からの放熱損失を抑制することが可能になると共に、水素含有ガス生成装置の周囲温度が変動しても、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部夫々の温度変動を抑制することが可能になる。
そして、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部の夫々からの放熱損失を抑制することが可能になることにより、水素含有ガス生成装置における水素含有ガス生成効率を向上することが可能になり、又、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部夫々の温度変動を抑制することが可能になることにより、水蒸気生成部における水蒸気生成処理、改質部における原燃料の改質処理、及び、変成部における一酸化炭素の変成処理を安定化させることが可能になって、水素含有ガス生成装置全体としての水素含有ガス生成処理を安定化させることが可能になる。
ちなみに、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部を互いに分離状態で設ける場合が想定されるが、その場合は、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部の夫々からの放熱損失が大きくなると共に、周囲温度の変動に伴って、水蒸気生成部、改質部、原燃料加熱用熱交換部及び変成部夫々の温度変動が大きくなり易い。
従って、水素含有ガス生成効率の向上及び水素含有ガス生成処理の安定化を図る上で好ましい手段を提供することができるようになった。
以下、図面に基づいて、本発明を燃料電池用の水素含有ガス生成装置に適用した場合の実施形態を説明する。
図１に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、炭化水素系の原燃料ガスと水蒸気とが混合状態で供給されて、原燃料ガスを改質バーナ１による加熱状態で水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部Ｒ、改質バーナ１の燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部２による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を改質部Ｒに供給される原燃料ガスに混合する水蒸気生成部Ｓ、改質部Ｒから供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部としての変成用改質処理ガス通流部３を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部２を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部４により変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、変成用改質処理ガス通流部３を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部Ｔ、改質部Ｒから変成部Ｔに供給される改質処理ガスにより、改質部Ｒへ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ、及び、水素含有ガス生成装置Ｐの運転を制御する制御部Ｃ等を備えて構成してある。
図１に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、炭化水素系の原燃料ガスと水蒸気とが混合状態で供給されて、原燃料ガスを改質バーナ１による加熱状態で水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部Ｒ、改質バーナ１の燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部２による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を改質部Ｒに供給される原燃料ガスに混合する水蒸気生成部Ｓ、改質部Ｒから供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部としての変成用改質処理ガス通流部３を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部２を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部４により変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、変成用改質処理ガス通流部３を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部Ｔ、改質部Ｒから変成部Ｔに供給される改質処理ガスにより、改質部Ｒへ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ、及び、水素含有ガス生成装置Ｐの運転を制御する制御部Ｃ等を備えて構成してある。
更に、この実施形態では、前記改質部Ｒへ供給する原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器５、改質部Ｒから排出されて前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａに供給される前の改質処理ガスが通流されて、改質部Ｒを加熱する改質部加熱用通流部６、及び、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａを通過して前記変成部Ｔに供給される前の改質処理ガスにより、脱硫器５に供給される原燃料ガスを加熱する脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂを設けてある。
そして、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂにて予熱した原燃料ガスを、脱硫器５にて脱硫処理し、その脱硫した原燃料ガスに水蒸気を混合させて、その混合状態の原燃料ガスと水蒸気を脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａにて加熱した後、改質部Ｒに供給して改質処理し、その改質処理した改質処理ガスを、改質部加熱用通流部６、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂを順次通流させて、改質部加熱用通流部６の通流の際には改質部Ｒを加熱させ、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａの通流の際には、改質部Ｒに供給される混合状態の原燃料ガス及び水蒸気を加熱させ、脱硫前原燃料加熱用通流部Ｅｂの通流の際には、脱硫器５に供給される原燃料ガスを加熱させた後、変成部Ｔに供給して、変成処理するようになっている。
そして、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂにて予熱した原燃料ガスを、脱硫器５にて脱硫処理し、その脱硫した原燃料ガスに水蒸気を混合させて、その混合状態の原燃料ガスと水蒸気を脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａにて加熱した後、改質部Ｒに供給して改質処理し、その改質処理した改質処理ガスを、改質部加熱用通流部６、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂを順次通流させて、改質部加熱用通流部６の通流の際には改質部Ｒを加熱させ、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａの通流の際には、改質部Ｒに供給される混合状態の原燃料ガス及び水蒸気を加熱させ、脱硫前原燃料加熱用通流部Ｅｂの通流の際には、脱硫器５に供給される原燃料ガスを加熱させた後、変成部Ｔに供給して、変成処理するようになっている。
又、この実施形態では、前記改質バーナ１に供給される燃焼用空気を通流させる酸化部冷却用空気通流部７を備えて、前記変成部Ｔにて変成処理された改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを選択酸化処理する選択酸化部Ｏ、及び、その選択酸化部Ｏを冷却する冷却用ファン８を設けて、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）水素含有ガスを生成するように構成してある。
又、変成部Ｔから排出されて選択酸化部Ｏへ供給される改質処理ガスと、水蒸気生成部Ｓへ供給する原料水とを熱交換させて、原料水を予熱する原料水予熱用熱交換器１０を設けてある。
又、変成部Ｔから排出されて選択酸化部Ｏへ供給される改質処理ガスと、水蒸気生成部Ｓへ供給する原料水とを熱交換させて、原料水を予熱する原料水予熱用熱交換器１０を設けてある。
そして、上述のように水素含有ガス生成装置Ｐにて生成された水素含有ガスを燃料ガスとして、燃料ガス路９を通じて燃料電池Ｇに供給するようになっている。
燃料電池Ｇは、詳細な説明は省略するが、高分子膜を電解質とする固体高分子型であり、水素含有ガス生成装置Ｐから供給される燃料ガス中の水素と、発電用ファン１３から供給される反応用空気中の酸素との電気化学反応により発電するように構成してある。
燃料電池Ｇは、詳細な説明は省略するが、高分子膜を電解質とする固体高分子型であり、水素含有ガス生成装置Ｐから供給される燃料ガス中の水素と、発電用ファン１３から供給される反応用空気中の酸素との電気化学反応により発電するように構成してある。
以下、水素含有ガス生成装置Ｐを構成する各部について説明を加える。
前記脱硫器５は、例えば１５０〜３００°Ｃの範囲の脱硫処理温度で、脱硫触媒にて原燃料ガス中の硫黄化合物を水素化して、その水素化物を酸化亜鉛に吸着させて脱硫するように構成してある。
前記脱硫器５は、例えば１５０〜３００°Ｃの範囲の脱硫処理温度で、脱硫触媒にて原燃料ガス中の硫黄化合物を水素化して、その水素化物を酸化亜鉛に吸着させて脱硫するように構成してある。
前記改質部Ｒは、ルテニウム、ニッケル、白金等の改質触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数を通気可能な状態で装入した改質処理用通流部１１と、その改質処理用通流部１１と伝熱可能に設けて、前記改質バーナ１を内装した燃焼室１２とを備えて構成して、改質バーナ１により燃焼室１２内にてガス燃料を燃焼させて、改質処理用通流部１１を改質処理可能なように加熱するようになっている。
改質部Ｒにおいては、メタンガスを主成分とする天然ガスベースの都市ガス（１３Ａ）が原燃料ガスである場合は、改質触媒の触媒作用により、例えば６００〜７００°Ｃの範囲の改質処理温度の下で、メタンガスと水蒸気とが下記の〔化１〕の反応式にて改質反応して、水素ガスと一酸化炭素ガスを含む改質処理ガスに改質処理される。ちなみに、改質部Ｒにおける改質反応は吸熱反応である。
前記水蒸気生成部Ｓは、前記改質部Ｒの燃焼室１２から排出された改質バーナ１の燃焼排ガスを通流させる前記加熱用燃焼排ガス通流部２と、供給される原料水を加熱用燃焼排ガス通流部２による加熱にて蒸発させる蒸発処理部１４とを備えて構成してある。
前記変成部Ｔは、酸化鉄系又は銅亜鉛系の変成触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数を通気可能な状態で装入して、改質部Ｒから供給される改質処理ガスが通流される前記変成用改質処理ガス通流部３と、前記加熱用燃焼排ガス通流部２を通過した燃焼排ガスが通流される前記冷却用燃焼排ガス通流部４とを備えて構成してある。
変成部Ｔにおいては、改質処理ガス中の一酸化炭素ガスと水蒸気とが、変成触媒の触媒作用により、例えば１５０〜３１０°Ｃの範囲の変成処理温度の下で、下記の〔化２〕の反応式にて変成反応して、一酸化炭素ガスが二酸化炭素ガスに変成処理される。ちなみに、変成部Ｔにおける変成反応は発熱反応である。
前記選択酸化部Ｏは、白金、ルテニウム、ロジウム等の貴金属系の選択酸化触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数を通気可能な状態で装入して、前記変成部Ｔから供給される改質処理ガスが通流される酸化用改質処理ガス通流部１５と、前記酸化部冷却用空気通流部７とを備えて構成してある
選択酸化部Ｏにおいては、選択酸化触媒の触媒作用によって、例えば８０〜１００°Ｃの範囲の選択酸化処理温度の下で、変成処理後の改質処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスが選択酸化される。ちなみに、選択酸化部Ｏにおける選択酸化反応は発熱反応である。
前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａは、前記改質部加熱用通流部６から排出された改質処理ガスを通流させる上流側熱交換用通流部１６と、前記脱硫器５にて脱硫処理されて改質部Ｒに供給する脱硫処理後の原燃料ガスを通流させる脱硫後原燃料ガス通流部１７とを熱交換自在に設けて構成し、前記脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂは、前記上流側熱交換用通流部１６から排出された改質処理ガスを通流させる下流側熱交換用通流部１８と、前記脱硫器５に供給する原燃料ガスを通流させる脱硫前原燃料ガス通流部１９とを熱交換自在に設けて構成してある。
起動時に、前記脱硫器５を脱硫処理可能なように加熱する脱硫器用ヒータ２０、前記変成部Ｔを変成処理可能なように加熱する変成部用ヒータ２１、及び、前記水蒸気生成部Ｓを水蒸気生成処理可能なように加熱する水蒸気生成部用ヒータ５１を設けてあり、それらヒータ２０，２１，５１は電気ヒータにて構成してある。
この実施形態においては、前記改質部Ｒ、前記脱硫器５、前記変成部Ｔ及び前記選択酸化部Ｏを、改質部Ｒと選択酸化部Ｏとの間に脱硫器５及び変成部Ｔが位置し、且つ、隣接するもの同士で熱伝導可能なように設け、改質部Ｒの改質処理用通流部１１を改質処理に適正な温度に維持するように改質バーナ１の加熱能力を調節し、且つ、選択酸化部Ｏの酸化用改質処理ガス通流部１５を選択酸化処理に適正な温度に維持するように前記冷却用ファン８の通風量を調節して冷却能力を調節することにより、脱硫器５及び変成部Ｔの変成用改質処理ガス通流部３がそれぞれの処理に適正な温度になるように、隣接するもの同士の伝熱状態を予め設定してある。
説明を加えると、水素含有ガス生成装置Ｐは、矩形板状の扁平な容器Ｂの複数を板状形状の厚さ方向に並べて設けて、それらの容器Ｂを用いて、前記水蒸気生成部Ｓ、前記改質部Ｒ、前記改質部加熱用通流部６、前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ、前記脱硫器５、前記脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂ、前記変成部Ｔ、前記選択酸化部Ｏ等を夫々構成してある。
複数の容器Ｂのうちの一部は、一つの扁平な室を備えるように形成した単室具備容器Ｂｍにて構成し、残りは、区画された二つの扁平な室を備えるように形成した双室具備容器Ｂｄにて構成してある。
複数の容器Ｂのうちの一部は、一つの扁平な室を備えるように形成した単室具備容器Ｂｍにて構成し、残りは、区画された二つの扁平な室を備えるように形成した双室具備容器Ｂｄにて構成してある。
図２に示すように、双室具備容器Ｂｄは、一対の皿形状容器形成部材４１の間に平板状の仕切り部材４３を位置させた状態で、周辺部を溶接接続して、二つの扁平な室を区画形成し、図３に示すように、単室具備容器Ｂｍは、皿形状容器形成部材４１と平板状容器形成部材４２とを周辺部を溶接接続して、一つの扁平な室を区画形成してある。
各単室具備容器Ｂｍや、各双室具備容器Ｂｄには、必要に応じて、流体供給用や流体排出用の接続ノズル４４を内部の室と連通する状態で取り付けてある。
又、図示を省略するが、必要に応じて、容器Ｂの室内を蛇行状流路になるように構成して、流体の通流経路を長くしている。
各単室具備容器Ｂｍや、各双室具備容器Ｂｄには、必要に応じて、流体供給用や流体排出用の接続ノズル４４を内部の室と連通する状態で取り付けてある。
又、図示を省略するが、必要に応じて、容器Ｂの室内を蛇行状流路になるように構成して、流体の通流経路を長くしている。
図１に示すように、本実施形態においては、８個の双室具備容器Ｂｄと、１個の単室具備容器Ｂｍを、側面視において左端から３個目に単室具備容器Ｂｍを位置させた状態で、横方向に厚さ方向に並べて設けて、コンパクトに形成してある。
８個の双室具備容器Ｂｄの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を示す符号Ｂｄの後に、左からの並び順を示す符号１，２，３……………８を付す。
８個の双室具備容器Ｂｄの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を示す符号Ｂｄの後に、左からの並び順を示す符号１，２，３……………８を付す。
左端の双室具備容器Ｂｄ１を用いて、前記水蒸気生成部Ｓを構成してある。つまり、その双室具備容器Ｂｄ１の左側の室を用いて、加熱用燃焼排ガス通流部２を構成し、右側の室を用いて前記蒸発処理部１４を構成し、両室内にステンレスウール等からなる伝熱促進材を通気可能な状態で充填してある。
左から２個目の双室具備容器Ｂｄ２を用いて、前記改質部Ｒを構成してある。つまり、その双室具備容器Ｂｄ２の左側の室を用いて前記燃焼室１２を構成すると共に、その燃焼室１２内でガス燃料を燃焼させるように前記改質バーナ１を設け、双室具備容器Ｂｄ２の右側の室を用いて前記改質処理用通流部１１を構成してある。
単室具備容器Ｂｍを用いて、前記改質部加熱用通流部６を構成してある。
単室具備容器Ｂｍを用いて、前記改質部加熱用通流部６を構成してある。
左から３個目の双室具備容器Ｂｄ３を用いて、前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａを構成してある。つまり、その双室具備容器Ｂｄ３の左側の室を用いて、前記上流側熱交換用通流部１６を構成し、右側の室を用いて、脱硫後原燃料ガス通流部１７を構成してある。両室内には、ステンレスウール等からなる伝熱促進材を通気可能な状態で充填してある。
左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４の左側の室を備えた部分を用いて、前記脱硫器５を構成してある。
又、その左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４の右側の室を用いて、前記脱硫前原燃料ガス通流部１９を構成し、左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側の室を用いて、前記下流側熱交換用通流部１８を構成して、それら左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４の右側の室を備えた部分及び左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側の室を備えた部分を用いて、前記脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂを構成してある。
又、その左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４の右側の室を用いて、前記脱硫前原燃料ガス通流部１９を構成し、左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側の室を用いて、前記下流側熱交換用通流部１８を構成して、それら左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４の右側の室を備えた部分及び左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側の室を備えた部分を用いて、前記脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂを構成してある。
左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の右側の室、左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６の左側の室及び左から７個目の双室具備容器Ｂｄ７の両室を用いて、前記変成用改質処理ガス通流部３を構成し、左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６の右側の室を用いて、前記冷却用燃焼排ガス通流部４を構成して、それら左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の右側の室を備えた部分、左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６及び左から７個目の双室具備容器Ｂｄ７を用いて、前記変成部Ｔを構成してある。
そして、左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の右側の室にて構成する変成用改質処理ガス通流部３を１段目とし、左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６の左側の室にて構成する変成用改質処理ガス通流部３を２段目とし、左から７個目の双室具備容器Ｂｄ７の左側の室にて構成する変成用改質処理ガス通流部３を３段目とし、その双室具備容器Ｂｄ７の右側の室にて構成する変成用改質処理ガス通流部３を４段目として、それら４段の変成用改質処理ガス通流部３を、１段目、２段目、３段目、４段目の順に改質処理ガスを通流させると共に、２段目の変成用改質処理ガス通流部３と３段目の変成用改質処理ガス通流部３との間に、それらと伝熱可能に前記冷却用燃焼排ガス通流部４を設けてある。
つまり、変成部Ｔは、前記加熱用燃焼排ガス通流部２を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部４により変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却する状態で、変成用改質処理ガス通流部３を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理するように構成してある。
左から８個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ８を用いて、前記選択酸化部Ｏを構成してある。つまり、左から８個目の双室具備容器Ｂｄ８の左側の室を用いて、前記酸化部冷却用空気通流部７を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、前記酸化用改質処理ガス通流部１５を構成してある。
又、８個の双室具備容器Ｂｄと１個の単室具備容器Ｂｍを並設するに当たっては、前記改質部Ｒを構成する双室具備容器Ｂｄ２の一方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、前記改質部加熱用通流部６を構成する単室具備容器Ｂｍ、断熱材２２、前記脱後原燃料加熱用熱交換部Ｅａを構成する双室具備容器Ｂｄ３、断熱材２２、前記脱硫器５及び前記脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂの脱硫前原燃料ガス通流部１９を構成する双室具備容器Ｂｄ４、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂの下流側熱交換用通流部１８及び１段目の変成用改質処理ガス通流部３を構成する双室具備容器Ｂｄ５、２段目の変成用改質処理ガス通流部３及び冷却用燃焼排ガス通流部４を構成する双室具備容器Ｂｄ６、３段目及び４段目の変成用改質処理ガス通流部３を構成する双室具備容器Ｂｄ７、前記選択酸化部Ｏを構成する双室具備容器Ｂｄ８を記載順に並ぶように互いに密接配置して設け、前記改質部Ｒを構成する双室具備容器Ｂｄ２の他方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、断熱材２２、水蒸気生成部Ｓを構成する双室具備容器Ｂｄ１を記載順に並ぶように密接配置して設けてある。
前記脱硫器用ヒータ２０は、脱硫器５を構成する左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４とそれに隣接する断熱材２２との間に設け、前記変成部用ヒータ２１は、１段目の変成用改質処理ガス通流部３を構成する左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５と、２段目の変成用改質処理ガス通流部３を構成する左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６との間と、３段目及び４段目の変成用改質処理ガス通流部３を構成する左から７個目の双室具備容器Ｂｄ７と選択酸化部Ｏを構成する左から８個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ８との間に設けてある。
図４及び図５に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、複数の容器Ｂ及び断熱材２２等を、上述のように並べて配置位置して、並び方向両端の容器Ｂに一対の保持板４９を各別に当て付けた状態で、それら一対の保持板４９を６組のネジ式連結手段にて連結することにより、一体的に組み付けて構成してある。
ネジ式連結手段は、ボルト４５、一対のナット４６及び一対のスプリングワッシャ４７から成る。
各保持板４９は、Ｌ字状に形成すると共に、各保持板４９は、２本の補強用リブ４８にて補強してある。
そして、一対の保持板４９にボルト４５を挿通した状態で、そのボルト４５の両側からスプリングワッシャ４７を介してナット４６にて締め付けることにより、複数の容器Ｂを並び方向に直交する方向での相対移動を許容する状態で並び方向両側から押し付けるようにしてある。又、スプリングワッシャ４７の伸縮作用により、各容器Ｂの並び方向での膨張収縮も許容するようにしてある。
尚、一対の保持板４９を立設して、その一対の保持板４９にて支持する状態で、水素含有ガス生成装置Ｐを設置する。
ネジ式連結手段は、ボルト４５、一対のナット４６及び一対のスプリングワッシャ４７から成る。
各保持板４９は、Ｌ字状に形成すると共に、各保持板４９は、２本の補強用リブ４８にて補強してある。
そして、一対の保持板４９にボルト４５を挿通した状態で、そのボルト４５の両側からスプリングワッシャ４７を介してナット４６にて締め付けることにより、複数の容器Ｂを並び方向に直交する方向での相対移動を許容する状態で並び方向両側から押し付けるようにしてある。又、スプリングワッシャ４７の伸縮作用により、各容器Ｂの並び方向での膨張収縮も許容するようにしてある。
尚、一対の保持板４９を立設して、その一対の保持板４９にて支持する状態で、水素含有ガス生成装置Ｐを設置する。
図１において、白抜き線矢印にて示すように、原燃料ガス供給路２３を前記脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂの脱硫前原燃料ガス通流部１９に接続し、並びに、その脱硫前原燃料ガス通流部１９、前記脱硫器５、前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａの脱硫後原燃料ガス通流部１７、前記改質部Ｒの改質処理用通流部１１、前記改質部加熱用通流部６、前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａの上流側熱交換用通流部１６、前記脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂの下流側熱交換用通流部１８、４段の各変成用改質処理ガス通流部３、選択酸化Ｏの酸化用改質処理ガス通流部１５の順に流れるガス処理経路を形成するように、それらをガス処理用流路２４にて接続してある。
原燃料ガス供給路２３には、水素含有ガス生成装置Ｐへの原燃料ガスの供給の断続及び供給量の調整を行う原燃料ガス調整弁２５を設けてある。
最後段（４段目）の変成用改質処理ガス通流部３と酸化用改質処理ガス通流部１５とを接続するガス処理用流路２４に、後述する原料水供給路２６を流れる原料水を変成処理後の改質処理ガスにて予熱すべく、前記原料水予熱用熱交換器１０を設けると共に、改質処理ガスから凝縮水を除去するドレントラップ２７を、その原料水予熱用熱交換器１０よりも下流側の箇所に設けてある。
最後段（４段目）の変成用改質処理ガス通流部３と酸化用改質処理ガス通流部１５とを接続するガス処理用流路２４に、後述する原料水供給路２６を流れる原料水を変成処理後の改質処理ガスにて予熱すべく、前記原料水予熱用熱交換器１０を設けると共に、改質処理ガスから凝縮水を除去するドレントラップ２７を、その原料水予熱用熱交換器１０よりも下流側の箇所に設けてある。
図１において、実線矢印にて示すように、前記原料水供給路２６を前記水蒸気生成部Ｓの蒸発処理部１４に接続すると共に、その原料水供給路２６に原料水ポンプ２８を設けて、その原料水ポンプ２８にて水蒸気生成用の原料水を原料水供給路２６を通じて蒸発処理部１４に圧送するようになっている。又、蒸発処理部１４にて生成された水蒸気を送出する水蒸気路２９を、前記脱硫器５と前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａの脱硫後原燃料ガス通流部１７とを接続するガス処理用流路２４に接続して、そのガス処理用流路２４を通流する脱硫処理後の原燃料ガスに改質用の水蒸気を混合させて、その混合状態の原燃料ガスと水蒸気を脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａの脱硫後原燃料ガス通流部１７に供給するように構成してある。
図１において、破線矢印にて示すように、前記燃焼室１２から排出された改質バーナ１の燃焼排ガスを、前記水蒸気生成部Ｓの加熱用燃焼排ガス通流部２、前記変成部Ｔの冷却用燃焼排ガス通流部４の順に流すように、それら燃焼室１２、加熱用燃焼排ガス通流部２、冷却用燃焼排ガス通流部４を燃焼排ガス路３０にて接続して、加熱用燃焼排ガス通流部２においては、燃焼排ガスによって蒸発処理部１４を加熱し、冷却用燃焼排ガス通流部４においては、燃焼排ガスによって、発熱反応である変成反応が行われる変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分に相当する２段目と３段目の変成用改質処理ガス通流部３を冷却するように構成してある。
前記燃料電池Ｇの燃料極から排出された燃料極排ガス（以下、オフガスと称する場合がある）をガス燃料として改質バーナ１に供給すべく、燃料電池Ｇと改質バーナ１とをオフガス路３１にて接続すると共に、そのオフガス路３１には、燃料電池Ｇ側へのガスの逆流を防止する逆止弁３２を設けてある。オフガス路３１における逆止弁３２よりも下流側の箇所には、天然ガスベースの都市ガス（１３Ａ）をガス燃料として改質バーナ１に供給するガス燃料供給路３３を接続すると共に、そのガス燃料供給路３３に、オフガスに追加して供給するガス燃料の供給量を調整する追加燃料調整弁３４を設けてある。つまり、この追加燃料調整弁３４が、改質バーナ１への燃料の供給量を調節する燃料供給量調整手段に相当する。
図１において、一点鎖線矢印にて示すように、燃焼用ファン５０からの空気を燃焼用空気として前記改質バーナ１に供給するように、燃焼用ファン５０と改質バーナ１とを燃焼用空気供給路３５にて接続し、燃焼用ファン５０からの空気を前記酸化部冷却用空気通流部７を通流させてから燃焼用空気として改質バーナ１に供給するように、酸化部冷却用空気通流部７を、酸化部経由空気供給路３６を用いて燃焼用ファン５０と燃焼用空気供給路３５の途中とに接続してある。更に、選択酸化部Ｏの酸化用改質処理ガス通流部１５に選択酸化用空気を供給するように、選択酸化用空気供給用の選択酸化用ファン５２を、酸化用空気供給路３７にて、最後段の変成用改質処理ガス通流部３と酸化用改質処理ガス通流部１５とを接続するガス処理用流路２４の途中に接続してあり、その酸化用空気供給路３７には、選択酸化部Ｏへの選択酸化用空気の供給量を調節する選択酸化用空気調整弁５３を設けてある。
改質バーナ１に対して、燃焼用空気を酸化部経由空気供給路３６を通じて酸化部冷却用空気通流部７を通流させて供給する酸化部経由供給状態と、燃焼用空気を酸化部冷却用空気通流部７を迂回させて燃焼用空気供給路３５を通じて直接供給する直接供給状態とに切り換えるために、空気経路切り換え用開閉弁３８，３９を設け、更に、改質バーナ１への燃焼用空気の供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段としての燃焼用空気調整弁４０を、前記直接供給状態及び前記酸化部経由供給状態のいずれにおいても燃焼用空気供給量の調節が可能なように設けてある。尚、空気経路切り換え用開閉弁３８，３９は、通常は直接供給状態に切り換えるが、選択酸化部Ｏの冷却能力が不足するとき、例えば、夏期の高気温時には、酸化部経由供給状態に切り換えて、燃焼用空気にて選択酸化部Ｏを冷却する。
更に、前記改質処理用通流部１１の温度を前記改質部Ｒの改質処理温度として検出する改質部温度センサＴ１、及び、酸化用改質処理ガス通流部１５の温度を前記選択酸化部Ｏの選択酸化処理温度として検出する選択酸化部温度センサＴ２を設けてある。
改質部温度センサＴ１は、改質処理用通流部１１における改質処理ガスの出口部近傍の温度を検出するように設け、選択酸化部温度センサＴ２は、扁平形状の酸化用改質処理ガス通流部１５における面方向の中央部近傍の温度を検出するように設けてある。
改質部温度センサＴ１は、改質処理用通流部１１における改質処理ガスの出口部近傍の温度を検出するように設け、選択酸化部温度センサＴ２は、扁平形状の酸化用改質処理ガス通流部１５における面方向の中央部近傍の温度を検出するように設けてある。
要するに、脱硫器５、改質部Ｒ、変成部Ｔ及び選択酸化部Ｏを、それらのうちで最も高温に維持する必要のある改質部Ｒと、最も低温に維持する必要のある選択酸化部Ｏとの間に、それら改質部Ｒの温度と選択酸化部Ｏの温度との間の温度に維持する必要のある脱硫器５と変成部Ｔが記載順に改質部Ｒの側から並んで位置し、且つ、隣接するもの同士で熱伝導可能なように設け、改質部Ｒにおける脱硫器５が設けられている側とは反対側に、改質部Ｒよりも低い温度に維持する必要のある水蒸気生成部Ｓを改質部Ｒと伝熱可能なように設けてある。
すると、改質バーナ１にて加熱される改質部Ｒから選択酸化部Ｏに向かって、脱硫器５、変成部Ｔを順次伝熱して、選択酸化部Ｏから放熱されると共に、改質部Ｒから水蒸気生成部Ｓに向かって伝熱する。
原燃料ガス供給路２３から供給された原燃料ガスは、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂにて改質処理ガスとの熱交換により予熱した後、脱硫器５に供給して脱硫処理し、その脱硫処理後の原燃料ガスを水蒸気路２９からの水蒸気と混合し、続いて、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａにて改質処理ガスとの熱交換により予熱した後、改質処理用通流部１１に供給して改質バーナ１による加熱状態にて水蒸気を用いて改質処理し、その改質処理ガスを、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａにて脱硫処理後の原燃料ガス及び水蒸気の混合ガスとの熱交換により冷却し、更に、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂにて脱硫処理前の原燃料ガスとの熱交換により冷却した後、４段の変成用改質処理ガス通流部３を順次通流させて、加熱用燃焼排ガス通流部２を通過した燃焼排ガスが通流する冷却用燃焼排ガス通流部４にて２段目と３段目の変成用改質処理ガス通流部３を冷却する状態で、４段の変成用改質処理ガス通流部３を通流する改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理し、その変成処理後の改質処理ガスを原料水予熱用熱交換器１０にて原料水との熱交換により冷却した後、酸化用改質処理ガス通流部１５に供給して一酸化炭素ガスを選択酸化処理する。
そして、改質部Ｒ、脱硫器５、変成部Ｔ及び選択酸化部Ｏを上述のように配置した状態で、上述の如き流体の流れを考慮して、隣接するもの同士、即ち、改質部Ｒと脱硫器５との間、脱硫器５と変成部Ｔとの間、変成部Ｔと選択酸化部Ｏとの間、及び、改質部Ｒと水蒸気生成部Ｓとの間のそれぞれの伝熱状態（伝熱量）を所定に設定することにより、改質部Ｒを設定改質処理温度に維持するように改質バーナ１の加熱能力を調節し、且つ、選択酸化部Ｏを選択酸化処理温度に維持するように冷却用ファン８の通風量を調節することにより、改質部Ｒと選択酸化部Ｏとの間に位置する脱硫器５と変成部Ｔを、温度を制御しなくても成り行きにて、それぞれ脱硫処理温度、変成処理温度に維持することができ、並びに、水蒸気生成部Ｓを成り行きにて水蒸気生成に適正な温度に維持することができるのである。
つまり、改質部Ｒと脱硫器５との間は、改質部Ｒの側から順に並ぶ改質部加熱用通流部６、断熱材２２、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ及び断熱材２２にて伝熱量を設定し、脱硫器５と変成部Ｔとの間は、脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂにて伝熱量を設定し、変成部Ｔと選択酸化部Ｏとの間は、酸化部冷却用空気通流部７にて伝熱量を設定し、改質部Ｒと水蒸気生成部Ｓとの間は、断熱材２２にて伝熱量を設定してある。
要するに、本実施形態では、前記水蒸気生成部Ｓ、前記改質部Ｒ、前記脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ及び前記変成部Ｔを、水蒸気生成部Ｓ、改質部Ｒ、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ、変成部Ｔの順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設してある。ちなみに、水蒸気生成部Ｓと改質部Ｒとは、それらの間の断熱材２２を介して伝熱可能に設け、改質部Ｒと脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａとは、それらの間の改質部加熱用通流部６及び断熱材２２を介して伝熱可能に設け、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａと変成部Ｔとは、それらの間の断熱材２２、脱硫器５及び脱硫前原燃料加熱用熱交換部Ｅｂを介して伝熱可能に設けてある。
次に、上述のように構成した水素含有ガス生成装置Ｐの運転方法について説明する。
水素含有ガス生成装置Ｐを起動するときは、前記燃料電池Ｇからはオフガスが供給されないので、前記追加燃料調整弁３４を開弁して、前記ガス燃料供給路３３を通じて供給される都市ガスにて前記改質バーナ１を燃焼させて前記改質部Ｒを加熱し、前記脱硫器用ヒータ２０を加熱作動させて前記脱硫器５を加熱し、前記変成部用ヒータ２１を加熱作動させて前記変成部Ｔを加熱する起動運転を行い、その起動運転は、前記改質部温度センサＴ１の検出温度が予め設定した設定改質処理温度になるまで継続する。
水素含有ガス生成装置Ｐを起動するときは、前記燃料電池Ｇからはオフガスが供給されないので、前記追加燃料調整弁３４を開弁して、前記ガス燃料供給路３３を通じて供給される都市ガスにて前記改質バーナ１を燃焼させて前記改質部Ｒを加熱し、前記脱硫器用ヒータ２０を加熱作動させて前記脱硫器５を加熱し、前記変成部用ヒータ２１を加熱作動させて前記変成部Ｔを加熱する起動運転を行い、その起動運転は、前記改質部温度センサＴ１の検出温度が予め設定した設定改質処理温度になるまで継続する。
起動運転が終了すると、脱硫器用ヒータ２０及び変成部用ヒータ２１を停止させ、一方、改質バーナ１の燃焼は継続して、原燃料ガス調整弁２５を開弁して原燃料ガスの供給を開始すると共に、原料水ポンプ２８を作動させて原料水の供給を開始して、水素含有ガスを生成するガス生成運転を開始し、以降、そのガス生成運転中は、発電出力に応じて原燃料ガス供給量を調節し、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度（具体的には、前記改質処理用通流部１１の温度）を設定改質処理温度に維持するように、改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節し、並びに、選択酸化部Ｏの温度（具体的には、酸化用改質処理ガス通流部１５の温度）を設定選択酸化処理温度に維持するように、冷却用ファン８の通風量を調節する。ちなみに、改質バーナ１には、燃料電池Ｇの燃料極から排出されるオフガスの全量を供給すると共に、改質部Ｒを設定改質処理温度に加熱するために不足する分を補うようにガス燃料供給路３３を通じて都市ガスを供給する。
すると、上述のように、改質部Ｒと脱硫器５との間、脱硫器５と変成部Ｔとの間、変成部Ｔと選択酸化部Ｏとの間、及び、改質部Ｒと水蒸気生成部Ｓとの間のそれぞれの伝熱量を設定してあるので、脱硫器５と変成部Ｔを、温度を制御しなくても成り行きにて、それぞれ脱硫処理温度、変成処理温度に維持することができ、並びに、水蒸気生成部Ｓを成り行きにて水蒸気生成に適正な温度に維持することができる。
又、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するように、改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節することから、原燃料ガス供給量が一定であるとすると、運転時間が経過するほど、改質バーナ１の燃焼排ガスにより水蒸気生成部Ｓに供給される水蒸気生成用の熱量が多くなって、その水蒸気生成部Ｓにて生成される水蒸気の温度が高くなり、脱硫後原燃料加熱用熱交換Ｅａに供給される混合状態の原燃料ガス及び水蒸気の温度も高くなるので、脱硫後原燃料加熱用熱交換Ｅａにて混合状態の原燃料ガス及び水蒸気と熱交換したのち変成部Ｔの１段目の変成用改質処理ガス通流部３へ供給される改質処理ガスの温度は、運転時間が経過するほど高くなる
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、変成用改質処理ガス通流部３の始端側部分の温度を高くすることが可能になって、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、最後段の変成用改質処理ガス通流部３から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができる。
従って、運転時間の経過に伴って変成触媒の活性が低下しても、運転時間が経過するほど、変成用改質処理ガス通流部３の始端側部分の温度を高くすることが可能になって、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制することが可能になり、もって、最後段の変成用改質処理ガス通流部３から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができる。
本発明においては、制御部Ｃを用いて、上述の如き起動運転における運転制御、及び、ガス生成運転における運転制御を自動的に行わせるように構成してある。
次に、制御部Ｃがガス生成運転を実行するときの制御動作について説明する。
制御部Ｃは、原燃料ガス供給量が発電出力に応じた量になるように原燃料ガス調整弁２５を制御し、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部温度センサＴ１の検出温度が予め設定した設定改質処理温度になるように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、追加燃料調整弁３４及び燃焼用空気調整弁４０それぞれを制御し、並びに、選択酸化部温度センサＴ２の検出温度が予め設定した設定選択酸化処理温度になるように冷却用の通風量を調節すべく、冷却用ファン８の作動を制御する。
次に、制御部Ｃがガス生成運転を実行するときの制御動作について説明する。
制御部Ｃは、原燃料ガス供給量が発電出力に応じた量になるように原燃料ガス調整弁２５を制御し、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部温度センサＴ１の検出温度が予め設定した設定改質処理温度になるように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、追加燃料調整弁３４及び燃焼用空気調整弁４０それぞれを制御し、並びに、選択酸化部温度センサＴ２の検出温度が予め設定した設定選択酸化処理温度になるように冷却用の通風量を調節すべく、冷却用ファン８の作動を制御する。
本実施形態では、燃料電池Ｇを一定の設定発電出力（例えば、定格出力）にて運転させるように構成してあり、以下、この場合のガス生成運転における原燃料ガス供給量、改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々の制御について説明を加える。
予め、前記設定発電出力に対応する設定原燃料ガス供給量を設定して、制御部Ｃに記憶させてある。
又、改質バーナ１の燃料空気供給量比率である空気比（空気過剰率）λを運転時間が経過するほど大きくするように設定すると共に、各設定空気比λ夫々について、各空気比λにて改質バーナ１を燃焼させたときに、改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するためのガス燃料供給路３３を通じての都市ガスの供給量（以下、追加燃料供給量と称する場合がある）と燃焼用空気供給量とを設定して、それら設定追加燃料供給量及び設定燃焼用空気供給量を積算運転時間に対応させて制御部Ｃに記憶させてある。
予め、前記設定発電出力に対応する設定原燃料ガス供給量を設定して、制御部Ｃに記憶させてある。
又、改質バーナ１の燃料空気供給量比率である空気比（空気過剰率）λを運転時間が経過するほど大きくするように設定すると共に、各設定空気比λ夫々について、各空気比λにて改質バーナ１を燃焼させたときに、改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するためのガス燃料供給路３３を通じての都市ガスの供給量（以下、追加燃料供給量と称する場合がある）と燃焼用空気供給量とを設定して、それら設定追加燃料供給量及び設定燃焼用空気供給量を積算運転時間に対応させて制御部Ｃに記憶させてある。
そして、制御部Ｃを構成するに、原燃料ガス供給量が前記設定原燃料ガス供給量になるように原燃料ガス調整弁２５を制御する状態で、改質バーナ１への追加燃料供給量が積算運転時間に対応する設定追加燃料供給量になるように追加燃料調整弁３４を制御し且つ改質バーナ１への燃焼用空気供給量が積算運転時間に対応する設定燃焼用空気供給量になるように燃焼用空気調整弁４０を制御し、並びに、改質部温度センサＴ１の検出温度が設定改質処理温度になるように追加燃料調整弁３４を微調するように構成してある。
以下、改質バーナ１の空気比λを運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節するに当たって、空気比λ、追加燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々の具体的な設定例について、１ｋＷ級燃料電池用の水素含有ガス生成装置Ｐを対象にして説明する。ちなみに、この場合の設定改質処理温度、設定原燃料ガス供給量（原燃料ガス供給路２３を通じての原燃料ガス（１３Ａ）の供給量）、燃料電池Ｇの燃料極からのオフガス排出量、即ち、改質バーナ１へのオフガス供給量は以下の通りである。
設定改質処理温度：６９０°Ｃ
設定原燃料ガス供給量：４．２Ｌ（標準状態）／ｍｉｎ
オフガス供給量 ：９．３Ｌ（標準状態）／ｍｉｎ
設定原燃料ガス供給量：４．２Ｌ（標準状態）／ｍｉｎ
オフガス供給量 ：９．３Ｌ（標準状態）／ｍｉｎ
図６に示すように、空気比λを積算運転時間が３００００時間を経過する毎に段階的に大きくするように設定すると共に、段階的に設定した各空気比λ夫々について、各空気比λにて改質バーナ１を燃焼させたときに、改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するための追加燃料供給量と燃焼用空気供給量とを設定する。ちなみに、図６には、設定改質処理温度及び改質バーナ１へのオフガス供給量も図示してある。
以下、上記の運転制御方法にて運転して、水素含有ガス生成装置Ｐの性能を検証した結果を説明する。この検証試験では、積算運転時間が９００００時間程度経過した状態に相当するように活性を劣化させた改質触媒及び変成触媒を用いて、空気比λが１．２７になるように初期条件で運転したときと、空気比λが１．４５になるように空気比増大条件で運転したときとで、性能を比較した。ちなみに、この検証試験において用いた水素含有ガス生成装置Ｐは、上述した１ｋＷ級燃料電池用のものであり、従って、設定改質処理温度、設定原燃料ガス供給量及び改質バーナ１へのオフガス供給量は、上述した通りである。
検証試験における水素含有ガス生成装置Ｐの運転条件は、以下の通りである。
改質触媒：Ｒｕ／ＡＬ２０３
変成触媒：ＣｕＯ−ＺｎＯ系
原燃料ガス：天然ガスベース１３Ａ都市ガス（ＣＨ4＝８８．９、Ｃ2Ｈ6＝６．８、Ｃ3Ｈ8＝３．１、Ｃ4Ｈ10＝１．２ｖｏｌ％）
オフガス：Ｈ2＝４９．０％、Ｎ2＝６．０，ＣＨ4＝３．０，ＣＯ2＝４２．０ｖｏｌ％の組成の模擬ガス
改質部Ｒに水蒸気として供給される水分子のモル数と原燃料ガスとして供給される炭素のモル数との比（Ｓ／Ｃ）：２．５
改質触媒：Ｒｕ／ＡＬ２０３
変成触媒：ＣｕＯ−ＺｎＯ系
原燃料ガス：天然ガスベース１３Ａ都市ガス（ＣＨ4＝８８．９、Ｃ2Ｈ6＝６．８、Ｃ3Ｈ8＝３．１、Ｃ4Ｈ10＝１．２ｖｏｌ％）
オフガス：Ｈ2＝４９．０％、Ｎ2＝６．０，ＣＨ4＝３．０，ＣＯ2＝４２．０ｖｏｌ％の組成の模擬ガス
改質部Ｒに水蒸気として供給される水分子のモル数と原燃料ガスとして供給される炭素のモル数との比（Ｓ／Ｃ）：２．５
検証試験の結果は、図７に示す通りである。ちなみに、図７中、「変成部入口温度」は、１段目の変成用改質処理ガス通流部３の入口部近傍の温度を示し、「変成部出口温度」は、４段目の変成用改質処理ガス通流部３の出口部近傍の温度を示し、「変成部出口ＣＯ濃度」は、４段目の変成用改質処理ガス通流部３から排出される改質処理ガス中の一酸化炭素ガス濃度を示す。ちなみに、４段目の変成用改質処理ガス通流部３から排出される改質処理ガスの温度は、「変成部出口温度」と同一又は略同一である。
図７に示すように、初期条件で運転したときの変成部入口温度、変成部出口ＣＯ濃度はそれぞれ２８８°Ｃ、０．６６ｖｏｌ％であり、空気比増大条件で運転したときの変成部入口温度、変成部出口ＣＯ濃度はそれぞれ３０６°Ｃ、０．６０ｖｏｌ％である。
つまり、積算運転時間が６００００時間程度経過したときに、空気比λを初期の１．２７から１．４５に大きくする状態で、改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すると、変成用改質処理ガス通流部３から排出される変成処理後の改質処理ガスの温度は空気比λの変更前と同一又は略同一に維持しながら、変成用改質処理ガス通流部３の始端側部分の温度を空気比λの変更前よりも高くすることができて、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制して、変成用改質処理ガス通流部３から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができることが分かった。
つまり、積算運転時間が６００００時間程度経過したときに、空気比λを初期の１．２７から１．４５に大きくする状態で、改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すると、変成用改質処理ガス通流部３から排出される変成処理後の改質処理ガスの温度は空気比λの変更前と同一又は略同一に維持しながら、変成用改質処理ガス通流部３の始端側部分の温度を空気比λの変更前よりも高くすることができて、変成触媒の活性低下による変成反応速度の低下を抑制して、変成用改質処理ガス通流部３から排出される変成処理後の改質処理ガスの一酸化炭素濃度が高くなるのを抑制することができることが分かった。
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の実施形態においては、燃料電池Ｇを一定の発電出力にて運転させる場合について説明したが、燃料電池Ｇをその発電出力を電力負荷に応じて変更調節するように負荷追従運転させても良い。
以下、この負荷追従運転の場合の前記ガス生成運転における原燃料ガス供給量、改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々の制御について、説明する。
即ち、予め、変更調節される燃料電池Ｇの各発電出力に応じて原燃料ガス供給量を設定して、設定原燃料ガス供給量を発電出力に対応させて制御部Ｃに記憶させてある。
又、空気比λを運転時間が経過するほど大きくするように設定すると共に、各空気比λの夫々について、変更調節される燃料電池Ｇの各発電出力に対応して、各空気比λにて改質バーナ１を燃焼させたときに改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するための追加燃料供給量及び燃焼用空気供給量を設定し、それら設定追加燃料供給量及び設定燃焼用空気供給量を発電出力及び積算運転時間に対応させて制御部Ｃに記憶させる。
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の実施形態においては、燃料電池Ｇを一定の発電出力にて運転させる場合について説明したが、燃料電池Ｇをその発電出力を電力負荷に応じて変更調節するように負荷追従運転させても良い。
以下、この負荷追従運転の場合の前記ガス生成運転における原燃料ガス供給量、改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々の制御について、説明する。
即ち、予め、変更調節される燃料電池Ｇの各発電出力に応じて原燃料ガス供給量を設定して、設定原燃料ガス供給量を発電出力に対応させて制御部Ｃに記憶させてある。
又、空気比λを運転時間が経過するほど大きくするように設定すると共に、各空気比λの夫々について、変更調節される燃料電池Ｇの各発電出力に対応して、各空気比λにて改質バーナ１を燃焼させたときに改質部Ｒの温度を設定改質処理温度に維持するための追加燃料供給量及び燃焼用空気供給量を設定し、それら設定追加燃料供給量及び設定燃焼用空気供給量を発電出力及び積算運転時間に対応させて制御部Ｃに記憶させる。
そして、制御部Ｃを構成するに、発電出力に応じて、原燃料ガス供給量が発電出力に対応する設定原燃料供給量になるように原燃料ガス調整弁２５を制御する状態で、改質バーナ１への追加燃料供給量が積算運転時間及び発電出力に対応する設定追加燃料供給量になるように追加燃料調整弁３４を制御し且つ改質バーナ１への燃焼用空気供給量が積算運転時間及び発電出力に対応する設定燃焼用空気供給量になるように燃焼用空気調整弁４０を制御し、並びに、改質部温度センサＴ１の検出温度が設定改質処理温度になるように追加燃料調整弁３４を微調するように構成する。
（ロ） 上記の実施形態及び上記（イ）の別実施形態においては、改質バーナ１への追加燃料供給量が積算運転時間（及び発電出力）に対応する設定追加燃料供給量になるように追加燃料調整弁３４を制御し且つ改質バーナ１への燃焼用空気供給量が積算運転時間（及び発電出力）に対応する設定燃焼用空気供給量になるように燃焼用空気調整弁４０を制御する所謂フィードフォワード制御と共に、それに合わせて、改質部温度センサＴ１の検出温度が設定改質処理温度になるように追加燃料調整弁３４を微調する所謂フィードバック制御を実行する場合について例示したが、フィードバック制御を省略して、フィードフォワード制御のみを実行することが可能である。
（ハ） 上記の実施形態及び上記（イ）の別実施形態においては、前記ガス生成運転における改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々の制御をフィードフォワード制御とフィードバック制御とを合わせて実行する場合について例示したが、フィードバック制御のみを実行しても良い。
このフィードバック制御では、例えば、燃料電池Ｇを負荷追従運転させる場合、発電出力の変化に応じて、その発電出力と改質バーナ１への燃料供給量との関係を、積算運転時間に応じて、その積算運転時間が長くなるほど改質バーナ１への燃料供給量が多くなる条件にて、複数種設定する。
そして、制御部Ｃを構成するに、発電出力に応じて、改質バーナ１への燃料供給量が積算運転時間及び発電出力に対応する設定燃料供給量になるように追加燃料調整弁３４を制御し、且つ、改質部温度センサＴ１の検出温度が設定改質処理温度になるように燃焼用空気調整弁４０を制御して改質バーナ１への燃焼用空気供給量を調節するように構成する。
上述のように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々を制御するようにすると、結果的に、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、追加燃料調整弁３４及び燃焼用空気調整弁４０を制御することになる。
このフィードバック制御では、例えば、燃料電池Ｇを負荷追従運転させる場合、発電出力の変化に応じて、その発電出力と改質バーナ１への燃料供給量との関係を、積算運転時間に応じて、その積算運転時間が長くなるほど改質バーナ１への燃料供給量が多くなる条件にて、複数種設定する。
そして、制御部Ｃを構成するに、発電出力に応じて、改質バーナ１への燃料供給量が積算運転時間及び発電出力に対応する設定燃料供給量になるように追加燃料調整弁３４を制御し、且つ、改質部温度センサＴ１の検出温度が設定改質処理温度になるように燃焼用空気調整弁４０を制御して改質バーナ１への燃焼用空気供給量を調節するように構成する。
上述のように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量夫々を制御するようにすると、結果的に、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、追加燃料調整弁３４及び燃焼用空気調整弁４０を制御することになる。
（ニ） 改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、改質部Ｒの温度を一定又は略一定に維持するように改質バーナ１への燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節するようにするに当たって、上記の実施形態のように、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を運転時間の経過に伴って段階的に大きくする場合、その比率を変更するための時間間隔は上記の実施形態において例示した３００００時間に限定されるものではなく、種々に変更可能である。
又、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を、上記の実施形態のように運転時間の経過に伴って段階的に大きくするのに代えて、運転時間の経過に伴って連続的に大きくしても良い。
又、改質バーナ１の燃料空気供給量比率を、上記の実施形態のように運転時間の経過に伴って段階的に大きくするのに代えて、運転時間の経過に伴って連続的に大きくしても良い。
又、改質バーナ１の燃料空気供給量比率（例えば、空気比λ）を運転時間が経過するほど大きく設定するに当たって、具体的な設定値は、上記の実施形態において例示した値（即ち、図６に示す空気比λの値）に限定されるものではない。ちなみに、改質バーナ１の燃料空気供給量比率は小さい方が熱効率的に有利であるため、初期の改質バーナ１の燃料空気供給量比率は、未燃成分が発生せず且つ各部を夫々の処理に適正な温度に維持可能な条件で、極力小さく設定するのが好ましい。
（ホ） 冷却用燃焼排ガス通流部４により変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却するための具体構成としては、上記の実施形態において例示した構成以外に種々の構成が可能である。
例えば、上記の実施形態のように、変成用改質処理ガス通流部３を４段に設ける場合、２段目、３段目及び４段目の変成用改質処理ガス通流部３のうちのいずれか一つ、いずれか二つ、又は、全てを冷却するように構成することが可能である。
又、変成用改質処理ガス通流部３を１段に設ける場合、冷却用燃焼排ガス通流部４は、変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分と伝熱可能に設けることになる。
又、前記加熱用燃焼排ガス通流部２を通過した燃焼排ガスとは別の冷却用流体（例えば、改質用水蒸気生成用の原料水）を通流させて、前記変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却する冷却用流体通流部を設けて、この冷却用流体通流部と前記冷却用燃焼排ガス通流部４との協働にて、前記変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却するように構成しても良い。
例えば、上記の実施形態のように、変成用改質処理ガス通流部３を４段に設ける場合、２段目、３段目及び４段目の変成用改質処理ガス通流部３のうちのいずれか一つ、いずれか二つ、又は、全てを冷却するように構成することが可能である。
又、変成用改質処理ガス通流部３を１段に設ける場合、冷却用燃焼排ガス通流部４は、変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分と伝熱可能に設けることになる。
又、前記加熱用燃焼排ガス通流部２を通過した燃焼排ガスとは別の冷却用流体（例えば、改質用水蒸気生成用の原料水）を通流させて、前記変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却する冷却用流体通流部を設けて、この冷却用流体通流部と前記冷却用燃焼排ガス通流部４との協働にて、前記変成用改質処理ガス通流部３における少なくとも始端側部分を除いた部分を冷却するように構成しても良い。
（ヘ） 上記の実施形態のように、変成用改質処理ガス通流部３を複数段に設ける場合、その段数は、上記の実施形態において例示した４段に限定されるものではなく、２段や３段、あるいは、５段以上でも良い。
（ト） 上記の実施形態においては、水蒸気生成部Ｓ、改質部Ｒ、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ及び変成部Ｔを、水蒸気生成部Ｓ、改質部Ｒ、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ、変成部Ｔの順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設する場合について例示したが、水蒸気生成部Ｓ、改質部Ｒ、脱硫後原燃料加熱用熱交換部Ｅａ及び変成部Ｔを互いに分離状態で設けても良い。
（チ） 水素含有ガス生成装置Ｐの用途が、燃料ガス中の一酸化炭素ガス濃度を固体高分子型ほど低くすることが要求されない型式（例えばリン酸型）の燃料電池用である場合は、選択酸化部Ｏを省略することが可能である。
（リ） 上記の実施形態においては、水素含有ガス生成装置Ｐを、脱硫器５を一体的に組み付けて構成する場合について例示したが、脱硫器５を別体にて設けて構成しても良い。
（ヌ） 炭化水素系の原燃料として、硫黄化合物を含有しない又は硫黄化合物の含有量がわずかなものを用いる場合は、脱硫器５を省略することが可能である。
又、炭化水素系の原燃料としては、上記の実施形態において例示した天然ガスベースの都市ガス限定されるものではなく、例えば、プロパンガス、メタノール等のアルコール類等、種々のものを用いることが可能である。
又、炭化水素系の原燃料としては、上記の実施形態において例示した天然ガスベースの都市ガス限定されるものではなく、例えば、プロパンガス、メタノール等のアルコール類等、種々のものを用いることが可能である。
１ 改質バーナ
２ 加熱用燃焼排ガス通流部
３ 改質処理ガス通流部
４ 冷却用燃焼排ガス通流部
３４ 燃料供給量調節手段
４０ 燃焼用空気供給量調節手段
Ｃ 制御手段
Ｅａ 原燃料加熱用熱交換部
Ｒ 改質部
Ｓ 水蒸気生成部
Ｔ 変成部
２ 加熱用燃焼排ガス通流部
３ 改質処理ガス通流部
４ 冷却用燃焼排ガス通流部
３４ 燃料供給量調節手段
４０ 燃焼用空気供給量調節手段
Ｃ 制御手段
Ｅａ 原燃料加熱用熱交換部
Ｒ 改質部
Ｓ 水蒸気生成部
Ｔ 変成部
Claims (3)
- 炭化水素系の原燃料と水蒸気とが混合状態で供給されて、原燃料を改質バーナによる加熱状態で水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置の運転方法であって、
前記改質バーナへの燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、前記改質部の温度を一定又は略一定に維持するように前記改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節する水素含有ガス生成装置の運転方法。 - 炭化水素系の原燃料と水蒸気とが混合状態で供給されて、原燃料を改質バーナによる加熱状態で水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
前記改質バーナの燃焼排ガスが通流される加熱用燃焼排ガス通流部による水の加熱により水蒸気を生成して、生成した水蒸気を前記改質部に供給される原燃料に混合する水蒸気生成部と、
前記改質部から供給される改質処理ガスが通流される改質処理ガス通流部を備えて、前記加熱用燃焼排ガス通流部を通過した燃焼排ガスが通流される冷却用燃焼排ガス通流部により前記改質処理ガス通流部における少なくとも始端側部分を除いた部分が冷却される状態で、前記改質処理ガス通流部を通流される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部と、
前記改質部から前記変成部に供給される改質処理ガスにより、前記改質部へ供給される混合状態の原燃料及び水蒸気を加熱する原燃料加熱用熱交換部とが設けられた水素含有ガス生成装置であって、
前記改質バーナへの燃料の供給量を調節する燃料供給量調節手段及び前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段を制御する制御手段が、前記改質バーナへの燃料供給量に対する燃焼用空気供給量の比率を運転時間が経過するほど大きくする状態で、前記改質部の温度を一定又は略一定に維持するように前記改質バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節すべく、前記燃料供給量調節手段及び前記燃焼用空気供給量調節手段を制御するように構成されている水素含有ガス生成装置。 - 前記水蒸気生成部、前記改質部、前記原燃料加熱用熱交換部及び前記変成部が、前記水蒸気生成部、前記改質部、前記原燃料加熱用熱交換部、前記変成部の順に並び且つ隣接するもの同士で伝熱可能な状態で並設されている請求項２記載の水素含有ガス生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004031922A JP4429032B2 (ja) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | 水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004031922A JP4429032B2 (ja) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | 水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005219991A true JP2005219991A (ja) | 2005-08-18 |
| JP4429032B2 JP4429032B2 (ja) | 2010-03-10 |
Family
ID=34995917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004031922A Expired - Fee Related JP4429032B2 (ja) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | 水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4429032B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115523A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Corona Corp | 燃料電池システム |
| JP2008201638A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置とその運転方法及びそれを備える燃料電池システム |
| JP2009091210A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Nippon Oil Corp | 水素製造システム |
| JP2009242205A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置の起動方法 |
| JP2010086909A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Chofu Seisakusho Co Ltd | 燃料電池用改質器及びこれに使用するバッフルプレートの製造方法 |
| JP2012206904A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置 |
| JP2012206905A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置 |
-
2004
- 2004-02-09 JP JP2004031922A patent/JP4429032B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115523A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Corona Corp | 燃料電池システム |
| JP2008201638A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置とその運転方法及びそれを備える燃料電池システム |
| JP2009091210A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Nippon Oil Corp | 水素製造システム |
| JP2009242205A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置の起動方法 |
| JP2010086909A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Chofu Seisakusho Co Ltd | 燃料電池用改質器及びこれに使用するバッフルプレートの製造方法 |
| JP2012206904A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置 |
| JP2012206905A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4429032B2 (ja) | 2010-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7838161B2 (en) | Reformer and fuel cell system using the same | |
| JP5643712B2 (ja) | 燃料電池モジュール | |
| JP2005293951A (ja) | 燃料電池及びその運転方法 | |
| JP6064782B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
| JP5298375B2 (ja) | 燃料電池用改質装置 | |
| KR20090079517A (ko) | 연료전지 및 연료전지 제어방법 | |
| JP5044135B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP4429032B2 (ja) | 水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置 | |
| JP5324752B2 (ja) | 水素含有ガス生成装置 | |
| JP4531320B2 (ja) | 水素含有ガス生成装置の運転制御方法 | |
| JP2010238416A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4624382B2 (ja) | 水素含有ガス生成装置の運転制御方法 | |
| JPH11149931A (ja) | 燃料電池用改質装置の起動方法 | |
| JP4847772B2 (ja) | 水素含有ガス生成装置 | |
| JP2015140285A (ja) | 水素含有ガス生成装置の運転方法及び水素含有ガス生成装置 | |
| JP2007261871A (ja) | 水素含有ガス生成装置 | |
| JP4872760B2 (ja) | 燃料処理装置の運転制御方法及び装置 | |
| JP5249622B2 (ja) | 水素含有ガス生成装置の起動方法 | |
| JP4502468B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP3948885B2 (ja) | 燃料電池における水素含有ガス生成装置 | |
| JP2002080204A (ja) | 水素含有ガス生成装置の停止保管方法 | |
| JP4484585B2 (ja) | 改質装置 | |
| WO2012029322A1 (ja) | 水素生成装置及びそれを備える燃料電池システム | |
| JP2003317778A (ja) | 燃料電池の排ガス燃焼器、及び燃料電池発電システム | |
| JP6270507B2 (ja) | 水素含有ガス生成装置の起動運転方法及び水素含有ガス生成装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090907 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090910 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091027 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091203 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091215 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4429032 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151225 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |