JP2006233011A - Fuel gas treating equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料ガスを触媒で酸化反応させる触媒を有する触媒燃焼部を備える燃料ガス処理装置に関する。 The present invention relates to a fuel gas processing apparatus including a catalytic combustion unit having a catalyst for oxidizing a fuel gas with a catalyst.
従来、燃料ガス処理装置として、燃料ガスを供給するガス供給部と、触媒を有し燃料ガスを触媒で酸化反応させる触媒燃焼部とを有するものが知られている。また特許文献1には、メタノールとH2Oとを反応させ、水素及び一酸化炭素(以下、COともいう)を含む改質ガスを生成する技術が開示されている。このものでは、改質部の上流に設けた熱交換器において、COを含む可燃性ガスを触媒成分により触媒燃焼させる技術が開示されている。このものでは、触媒成分としてPdO及びPtが有効であることが記載されている。
ところで、上記した燃料ガス処理装置では、燃料ガスにCOガスが含まれていることがある。この場合COガスの濃度が高くなると、触媒燃焼部の触媒にCOが吸着するため、着火性、燃焼性が阻害される。触媒燃焼部の温度を高くしたとしても、触媒燃焼部の着火性、燃焼性が阻害される。触媒燃焼部が着火しないまま、COガスを含む燃料ガスが触媒燃焼部に供給されると、COガスが触媒燃焼部に過剰に吸着するため、触媒燃焼部がますます着火しにくくなる不具合がある。 By the way, in the fuel gas processing apparatus described above, the fuel gas may contain CO gas. In this case, if the concentration of the CO gas is increased, CO is adsorbed on the catalyst in the catalytic combustion section, so that ignitability and combustibility are hindered. Even if the temperature of the catalytic combustion section is increased, the ignitability and combustibility of the catalytic combustion section are hindered. If fuel gas containing CO gas is supplied to the catalytic combustion section without igniting the catalytic combustion section, CO gas is excessively adsorbed to the catalytic combustion section, which makes the catalytic combustion section more difficult to ignite. .
また、上記した特許文献1では、触媒燃焼させる触媒燃焼部としての機能を有する熱交換器を備えた改質装置が開示されている。しかしながら上記した特許文献1では、COガスを含む燃料ガスに対しては、触媒成分としてPdO及びPtが有効である旨が記載されているものの、COガスを低減させることにより触媒燃焼部における着火性、燃焼の安定性を図る方策については、言及されていない。
Moreover, the above-described
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、COガスを低減させることにより触媒燃焼部の着火性、燃焼性の向上に有利な燃料ガス処理装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned actual condition, and makes it a subject to provide the fuel gas processing apparatus advantageous for the improvement of the ignitability of a catalyst combustion part, and combustibility by reducing CO gas.
様相1に係る燃料ガス処理装置は、一酸化炭素を含み得る燃料ガスを供給するガス供給部と、触媒を有し燃料ガスを触媒で酸化反応させる触媒燃焼部とを具備している燃料ガス処理装置において、触媒燃焼部に供給される前の燃料ガスに含まれている一酸化炭素を低減させて、触媒燃焼部における着火性を高める一酸化炭素低減部を具備することを特徴とするものである。
A fuel gas processing apparatus according to
本発明に係る燃料ガス処理装置によれば、触媒燃焼部に供給される前の燃料ガスに含まれている一酸化炭素を一酸化炭素低減部により低減させ、触媒燃焼部に供給される前の燃料ガスを浄化させる。このため一酸化炭素が触媒燃焼部に過剰に吸着することが抑制され、触媒燃焼部における着火性、燃焼性を高めことができる。 According to the fuel gas processing apparatus of the present invention, the carbon monoxide contained in the fuel gas before being supplied to the catalytic combustion unit is reduced by the carbon monoxide reducing unit, and before being supplied to the catalytic combustion unit. Purify the fuel gas. For this reason, it is suppressed that carbon monoxide adsorb | sucks excessively to a catalyst combustion part, and the ignitability and combustibility in a catalyst combustion part can be improved.
様相2に係る燃料ガス処理装置によれば、起動時において一酸化炭素低減部の温度がこれの活性化温度領域に到達する時間を促進させる活性化促進手段が設けられていることを特徴とする。起動時においても、一酸化炭素低減部の温度がこれの活性化温度領域に到達する時間を活性化促進手段により促進させることができる。
The fuel gas processing apparatus according to
本発明に係る燃料ガス処理装置によれば、触媒燃焼部に供給される前の燃料ガスに含まれている一酸化炭素を一酸化炭素低減部により低減させ、触媒燃焼部に供給される前の燃料ガスを浄化させる。このため一酸化炭素が触媒燃焼部の触媒に過剰に吸着することが抑制され、触媒燃焼部の温度が低いときであっても、触媒燃焼部における着火性、燃焼性を高めことができる。 According to the fuel gas processing apparatus of the present invention, the carbon monoxide contained in the fuel gas before being supplied to the catalytic combustion unit is reduced by the carbon monoxide reducing unit, and before being supplied to the catalytic combustion unit. Purify the fuel gas. For this reason, it is suppressed that carbon monoxide is adsorbed excessively on the catalyst in the catalytic combustion section, and the ignitability and combustibility in the catalytic combustion section can be improved even when the temperature of the catalytic combustion section is low.
燃料ガス処理装置は、一酸化炭素を含み得る燃料ガスを供給するガス供給部と、燃料ガスを触媒で酸化反応させる触媒を有する触媒燃焼部と、一酸化炭素低減部を備えている。燃料ガスは水素を主要成分とする(例えば10モル%以上)と共に一酸化炭素を含み得るガスである形態を例示することができる。水素は比重及び粘性が小さく、拡散係数が高く、更に低温着火性、低温燃焼性に優れ、更に、燃焼速度が速く、燃焼により水分が生成されるという性質を有する。一酸化炭素低減部は、触媒燃焼部に供給される前の燃料ガスに含まれている一酸化炭素を低減させて燃料ガスを浄化させる。これにより触媒燃焼部における着火性を高める。 The fuel gas processing apparatus includes a gas supply unit that supplies a fuel gas that may contain carbon monoxide, a catalyst combustion unit that has a catalyst that causes the fuel gas to undergo an oxidation reaction with a catalyst, and a carbon monoxide reduction unit. The fuel gas can be exemplified by a form in which hydrogen is a main component (for example, 10 mol% or more) and a gas that can contain carbon monoxide. Hydrogen has the properties of low specific gravity and viscosity, high diffusion coefficient, excellent low temperature ignitability and low temperature flammability, high combustion speed, and generation of moisture by combustion. The carbon monoxide reduction unit purifies the fuel gas by reducing the carbon monoxide contained in the fuel gas before being supplied to the catalytic combustion unit. This enhances the ignitability in the catalytic combustion section.
一酸化炭素低減部としては、燃料ガス中のCOの濃度を低減させるものである。一酸化炭素低減部は、燃料ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させるCO第1低減部と、燃料ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を更に低減させるCO第2低減部とを有することができる。CO第1低減部及びCO第2低減部のうちの一方は、COとH2Oとを反応させてCOを低減させる方式を例示することができる。CO第1低減部及びCO第2低減部のうちの他方は、COとO2とを反応させてCOを低減させる方式を例示することができる。 As the carbon monoxide reduction unit, the concentration of CO in the fuel gas is reduced. The carbon monoxide reduction unit includes a CO first reduction unit that reduces the concentration of carbon monoxide contained in the fuel gas, and a CO second reduction unit that further reduces the concentration of carbon monoxide contained in the fuel gas. Can have. One of the CO first reduction unit and the CO second reduction unit can exemplify a method of reducing CO by reacting CO with H 2 O. The other of the CO first reduction unit and the CO second reduction unit can exemplify a method of reducing CO by reacting CO and O 2 .
触媒燃焼部としては、一酸化炭素低減部を暖機するように一酸化炭素低減部の上流側に配設されている形態を例示することができる。起動時に一酸化炭素低減部を暖機するため、一酸化炭素低減部を早期に活性温度領域に到達されるのに有利である。触媒燃焼部は、ガス供給部に連通して配設されており、燃料ガスを触媒で酸化反応させる触媒を担持する。触媒燃焼は、燃料ガスの成分と酸素とを触媒の存在下で酸化反応させる燃焼であり、多くの場合には無炎燃焼の形態(場合によっては有炎燃焼)で燃焼し、触媒を用いない通常の燃焼に比較して燃焼開始温度及び燃焼温度が低い。またガスの組成が変動するときであっても、着火性、燃焼性を安定化させ得る。なお、無炎燃焼は目視で炎が実質的に視認できない酸化燃焼の形態をいう。用いられる触媒としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム等の白金属金属、あるいは、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、クロム、銀等を含む金属酸化物のうちの少なくとも1種を例示できる。触媒は担体に担持されていてもよい。担体としてはペレット担体でも、モノリス担体でもよい。触媒燃焼部は一酸化炭素低減部を暖機させるものでもよい。 Examples of the catalytic combustion unit include a configuration in which the carbon monoxide reduction unit is disposed upstream of the carbon monoxide reduction unit so as to warm up. Since the carbon monoxide reduction part is warmed up at the time of start-up, it is advantageous for the carbon monoxide reduction part to reach the activation temperature region early. The catalytic combustion unit is disposed in communication with the gas supply unit, and carries a catalyst that oxidizes the fuel gas with the catalyst. Catalytic combustion is combustion in which a fuel gas component and oxygen are oxidized in the presence of a catalyst. In many cases, combustion is performed in a form of flameless combustion (in some cases, flammable combustion), and no catalyst is used. Compared to normal combustion, the combustion start temperature and the combustion temperature are low. Even when the gas composition varies, the ignitability and combustibility can be stabilized. Flameless combustion refers to a form of oxidation combustion in which the flame is not visually visible. Examples of the catalyst used include at least one of white metal metals such as platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium and osmium, or metal oxides including nickel, cobalt, iron, manganese, chromium and silver. it can. The catalyst may be supported on a carrier. The carrier may be a pellet carrier or a monolith carrier. The catalytic combustion section may warm up the carbon monoxide reduction section.
上記したガス供給部は、改質原料を改質させて改質ガスを燃料ガスとして生成する改質部本体と、燃焼により改質部本体を加熱する燃焼部とを有する形態を例示することができる。この場合、一酸化炭素低減部としては、改質部本体および/または燃焼部からの熱が伝達される位置に伝熱可能に配設されている形態を例示することができる。この場合、起動時においても、一酸化炭素低減部は早期に活性温度領域に到達できるため、燃料ガスのCO濃度を低減させるのに貢献できる。 The gas supply unit described above may exemplify a form having a reforming unit body that reforms a reforming raw material to generate reformed gas as a fuel gas, and a combustion unit that heats the reforming unit body by combustion. it can. In this case, examples of the carbon monoxide reduction unit include a configuration in which heat transfer from the reforming unit main body and / or the combustion unit is transmitted to a position where heat can be transmitted. In this case, the carbon monoxide reduction unit can reach the activation temperature region at an early stage even at the time of start-up, which can contribute to reducing the CO concentration of the fuel gas.
本発明によれば、起動時において一酸化炭素低減部の温度が活性化温度領域に到達する時間を促進させる活性化促進手段が設けられている形態を例示することができる。活性化促進手段としては、一酸化炭素低減部を直接的又は間接的に加熱する電気ヒータ等の加熱部である形態を採用することができる。電気ヒータであれば、制御性が良好である。 According to the present invention, it is possible to exemplify a form in which activation promoting means for accelerating the time for the temperature of the carbon monoxide reducing unit to reach the activation temperature region at the time of startup. As the activation promoting means, a form that is a heating unit such as an electric heater that directly or indirectly heats the carbon monoxide reduction unit can be adopted. If it is an electric heater, controllability is favorable.
また活性化促進手段は、改質部の燃焼部から燃焼排ガスを一酸化炭素低減部に供給し燃焼排ガスの熱により一酸化炭素低減部を加熱する燃焼排ガス通路を有している形態を例示することができる。起動時には改質部の燃焼部から高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス通路に排出されるため、一酸化炭素低減部を短時間に加熱できる。この場合、起動時においても、一酸化炭素低減部を早期に活性温度領域に到達できるため、改質ガスのCO濃度を低減させるのに貢献できる。また活性化促進手段は、起動時に一酸化炭素低減部に酸素を供給する形態を例示することができる。これにより一酸化炭素と酸素とを反応させ、起動時におけるCO濃度を低減させるのに貢献できる。 Further, the activation promoting means exemplifies a form having a combustion exhaust gas passage for supplying combustion exhaust gas from the combustion part of the reforming part to the carbon monoxide reduction part and heating the carbon monoxide reduction part by heat of the combustion exhaust gas. be able to. At startup, high-temperature combustion exhaust gas is discharged from the combustion part of the reforming part into the combustion exhaust gas passage, so that the carbon monoxide reduction part can be heated in a short time. In this case, since the carbon monoxide reduction unit can reach the activation temperature region at an early stage even at the start-up, it can contribute to reducing the CO concentration of the reformed gas. Further, the activation promoting means can be exemplified by a form in which oxygen is supplied to the carbon monoxide reduction unit at the time of activation. Thereby, carbon monoxide and oxygen can be reacted to contribute to reducing the CO concentration at the time of startup.
本発明によれば、活性化促進手段は、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスを触媒燃焼部に導入する導入手段と、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスを導入手段により触媒燃焼部に導入する前に、酸素を主成分とするガス(一般的には空気)を触媒燃焼部に供給する酸素供給手段とを備えている形態を例示することができる。このように酸素を主成分とするガスが触媒燃焼部に供給された状態で、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスが触媒燃焼部に供給されると、燃料ガスが一酸化炭素を含むときであっても、触媒燃焼部の着火性が確保され易い。一酸化炭素は触媒燃焼部の触媒に吸着されて触媒活性を低下させる傾向をもつ。しかしながら燃焼しやすい水素が存在すれば、水素の燃焼容易性のため、触媒燃焼部は着火し易くなる。ここで、水素分子は軽量で粘性が小さく、一酸化炭素の分子よりも流速が速いため、一酸化炭素の分子よりも水素の分子が触媒燃焼部に到達し易く、水素リッチの雰囲気を一時的に触媒燃焼部に生成し易いことも起因していると推察される。 According to the present invention, the activation promoting means introduces the fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide into the catalytic combustion section, and introduces the fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide into the catalytic combustion section by the introducing means. Before starting, a mode including oxygen supply means for supplying a gas (generally air) containing oxygen as a main component to the catalytic combustion section can be exemplified. When the fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide is supplied to the catalytic combustion unit in a state where the gas mainly containing oxygen is supplied to the catalytic combustion unit, the fuel gas contains carbon monoxide. Even if it exists, it is easy to ensure the ignitability of a catalyst combustion part. Carbon monoxide tends to be adsorbed by the catalyst in the catalytic combustion section and reduce the catalytic activity. However, if there is hydrogen that is easily combusted, the catalytic combustion part is easily ignited due to the ease of combustion of hydrogen. Here, hydrogen molecules are light and have a low viscosity, and the flow rate is faster than that of carbon monoxide molecules. Therefore, hydrogen molecules are more likely to reach the catalytic combustion part than carbon monoxide molecules, and a hydrogen-rich atmosphere is temporarily created. It is presumed that this is also attributed to the fact that it is easily generated in the catalytic combustion section.
本発明によれば、触媒燃焼部の触媒燃焼を制御する触媒燃焼制御部が設けられている形態を例示することができる。触媒燃焼制御部は、触媒燃焼部の着火の際に、燃料ガスと空気とが火炎を生成しつつ燃焼する可燃範囲から外れる領域において触媒燃焼部を着火させる着火操作と、着火後に、触媒燃焼部に供給する単位時間当たりの空気量を着火操作時よりも増加させる増量操作とを実行することができる。着火は、酸化燃焼反応が開始され、持続するようになる現象をいう。着火の有無については、例えば、触媒燃焼部の温度がある温度上昇することにより着火と判定することができる。触媒燃焼における燃焼性は良好であるため、可燃範囲から外れる領域においても触媒燃焼部を着火させることができる。着火後に、触媒燃焼部に供給する空気の流量を増加すれば、触媒燃焼部における酸化反応の安定性も向上し、更に、触媒燃焼部における発熱量、昇温性も確保される。従って、燃焼性を阻害するCOが燃料ガスに含まれているときであっても、燃料ガスの可燃成分と空気との比である空燃比が変動するときであっても、あるいは、触媒の温度が低い、燃料ガスに水蒸気や水滴などの湿分が存在しているとき等であっても、触媒燃焼部の燃焼の制御に容易となる。 According to the present invention, it is possible to exemplify a form in which a catalytic combustion control unit that controls catalytic combustion of the catalytic combustion unit is provided. When the catalytic combustion unit is ignited, the catalytic combustion control unit ignites the catalytic combustion unit in a region outside the combustible range where the fuel gas and air burn while generating a flame, and after the ignition, the catalytic combustion unit It is possible to execute an increase operation for increasing the amount of air supplied per unit time per unit time compared to the ignition operation. Ignition refers to a phenomenon in which an oxidative combustion reaction starts and continues. About the presence or absence of ignition, it can determine with ignition, for example, when the temperature of a catalyst combustion part rises a certain temperature. Since the combustibility in the catalytic combustion is good, the catalytic combustion part can be ignited even in a region outside the combustible range. If the flow rate of air supplied to the catalytic combustion section is increased after ignition, the stability of the oxidation reaction in the catalytic combustion section is improved, and further, the amount of heat generated and the temperature rise in the catalytic combustion section are secured. Therefore, even when CO that inhibits combustibility is contained in the fuel gas, even when the air-fuel ratio, which is the ratio of the combustible component of the fuel gas to air, fluctuates, or the temperature of the catalyst Even when the fuel gas contains moisture such as water vapor or water droplets, it is easy to control the combustion in the catalytic combustion section.
以下、本発明の実施例1を図面を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質装置は燃料電池発電システムに適用したものである。図1は改質装置のシステム図である。図2は改質装置の要部を模式的に示す図である。図3及び図4は触媒燃焼部を示す。図1に示すように、燃料電池のスタック1が設けられている。スタック1は燃料電池の複数のセルを積層したものである。セルは、改質ガス(燃料ガス)が供給される燃料極10と、酸化剤としての酸素を含む酸素含有ガスが供給される酸化剤極11と、燃料極10及び酸化剤極11で挟持された電解質膜12とを有する。
燃料ガス処理装置は、改質原料を水蒸気改質させることにより水素を主要成分とする改質ガス(燃料ガス)を生成する改質部(ガス供給部)2と、改質部2で生成された改質ガスに含まれている不純物としての一酸化炭素を低減させる一酸化炭素低減部3Aとを備えている。改質原料は燃料系原料及び水系原料である。燃料系原料は例えば都市ガス、LPG、灯油、ジエチルエーテル等の炭化水素系燃料、メタノール等のアルコール系燃料等が例示される。
The fuel gas processing apparatus is generated by a reforming unit (gas supply unit) 2 that generates reformed gas (fuel gas) containing hydrogen as a main component by steam reforming the reforming raw material, and the reforming
図2に示すように、改質部2は、改質反応を促進させる改質触媒20cを有する改質部本体20と、燃料系原料及び空気が供給されるバーナ21と、燃料系原料が燃焼するリング状断面を有する円筒状の燃焼帯22と、燃焼帯22から伝達された熱により水系原料を蒸発させるリング状断面を有する円筒状の蒸発部23とを有する。バーナ21と燃焼帯20で燃焼部200を形成している。燃焼帯22の熱は改質部本体20及び蒸発部23に伝達される。改質部本体20に設けられている改質触媒20cの活性温度領域は、一般的には500〜800℃であるが、これに限られるものではない。
As shown in FIG. 2, the reforming
図2に示すようにシフト部3には、シフト部3を加熱するための加熱部として機能する電気ヒータ59(活性化促進手段)が取り付けられている。殊に電気ヒータ59はシフト部3の外周側にリング状断面を有する円筒状に取り付けられている。
As shown in FIG. 2, an electric heater 59 (activation promoting means) that functions as a heating unit for heating the
図2に示すように、バーナ21には燃料系原料と燃焼用の空気とが供給され、燃料系原料の燃焼により改質部本体20が高温領域に加熱される。改質部本体20は、下記の式(1)に基づいて、改質原料(燃料系原料と水系原料)とを反応させて水蒸気改質を行い、水素を主要成分とする改質ガスを燃料ガスとして生成する。改質部本体20で生成された改質ガスにはCOが副生成物として生じる。この場合、COの濃度は一般的には5〜15%であるが、これに限られるものではない。なおCOの濃度はモル%を基準とする。
As shown in FIG. 2, the fuel system material and combustion air are supplied to the
図1に示すように、一酸化炭素低減部3Aは、改質部2からの熱が伝達される位置に伝熱可能に、改質部2の下流に配設されており、CO第1低減部としてのシフト部3と、CO第2低減部としてのCO浄化部4とで形成されている。シフト部3は、下記の式(2)に基づいてシフト反応を促進させるシフト触媒3cを有する。シフト触媒3cの活性温度領域は一般的には200〜300℃であるが、これに限られるものではない。シフト触媒3cは例えば銅−亜鉛系の触媒を主要成分とするが、これに限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the carbon
CO浄化部4は、下記の式(3)に基づいてCOを二酸化炭素に酸化させて低減させる反応を促進させる浄化触媒4c(例えばルテニウム系)を有しており、更に、浄化触媒4cを担持したセラミックス製の担体(例えばアルミナ系)を有する。浄化触媒4cの活性温度領域は一般的には100〜200℃であるが、これに限られるものではない。シフト部3で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度は、一般的には0.2〜1%であるが、これに限られるものではない。CO浄化部4で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度は一般的には10ppm以下であるが、これに限られるものではない。
式(1)…CH4+H2O→3H2+CO
式(2)…CO+H2O→H2+CO2
式(3)…CO+1/2O2→CO2
図1に示すように、触媒で酸化反応させる触媒燃焼部5はシフト部3と改質部2との間に介在しており、改質部2に連通する入口5sと、シフト部3に連通する出口5eとを有する。触媒燃焼部5は、シフト部3を昇温させやすいように、改質部2の下流で且つシフト部3の上流側に配設され、殊に、シフト部3に隣接して配設されている。つまり、起動時に改質部2で生成された改質ガスがシフト部3に向けて流れる流路において、改質部2の下流で且つシフト部3の上流に触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50を配置することにより構成されている。これが触媒燃焼部本体昇温促進手段を構成する。
The
Formula (1): CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
Formula (2): CO + H 2 O → H 2 + CO 2
Formula (3): CO + 1 / 2O 2 → CO 2
As shown in FIG. 1, the
起動時には、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の暖機用導入口5iに、改質部2で生成された改質ガス(燃料ガス)が導入される。よって触媒燃焼部本体50は、改質ガスを燃焼させて燃焼熱を用いてシフト部3(暖機対象物)を起動時に暖機するものである。暖機により、改質ガス中の一酸化炭素をシフト部3において低減させる反応を促進させる。
At startup, the reformed gas (fuel gas) generated by the reforming
図3及び図4は上記した触媒燃焼部5の概念を示す。触媒燃焼部5は触媒燃焼機能を有するものであり、触媒燃焼させる触媒5c(例えばPt−Pd系)を有する。具体的には、触媒燃焼部5は、触媒5cを担持したセラミックス製の担体(例えばアルミナ)を備えた複数の触媒燃焼部本体50と、複数の改質ガス通路51と、改質ガス通路51を遮蔽する遮蔽部52とを有する。触媒燃焼部本体50は通気性を有しており、改質ガス(改質環流ガス)を燃焼させつつ透過させることができる。触媒5cを担持する担体はペレット状でも、モノリス状でも良い。前述したように、触媒燃焼は、燃料ガスと酸素とを酸化反応させる触媒であり、一般的には無炎燃焼であり(場合によっては有炎燃焼)、燃焼触媒を用いない通常の燃焼に比較して燃焼が安定していると共に燃焼温度が低い。
3 and 4 show the concept of the
図3に示すように、触媒燃焼部5の改質ガス通路51の一端部側の入口5sは改質部本体20に連通している。改質ガス通路51の他端部側の出口5eはシフト部3に連通している。従って、改質部本体20で生成された改質ガスは、触媒燃焼部5において、入口5s→改質ガス通路51→出口5eを通過し、シフト部3に向かう。図4に示すように、触媒燃焼部5において、触媒燃焼部本体50と改質ガス通路51とは互いに対面している。これにより改質ガス通路51を通過する高温の改質ガスにより、起動時における触媒燃焼部本体50の昇温速度は高められている。
As shown in FIG. 3, the
本実施例によれば、図1に示すように、改質部2と触媒燃焼部5との間に冷却部6が設けられている。冷却部6は、改質部2で改質された改質ガスが触媒燃焼部5に供給される前に高温の改質ガスを冷却するためのものである。ここで、図2に示すように、冷却部6は、改質部本体20で改質された改質ガスを触媒燃焼部5の改質ガス通路51に向けて供給するガス通路60と、改質部本体20に供給される前の改質原料(燃料系原料及び水系原料)を通過させる原料通路61を有する。この結果、ガス通路60を通過する改質ガスを冷却すると共に、原料通路61を通過する改質原料を加熱する。このため冷却部6は、改質部2に供給される前であり温度が相対的に低い改質原料と、改質部2から吐出された後であり温度が相対的に高い改質ガスとを熱交換させる熱交換部として機能することができる。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
図1を参照して配管系について更に説明を加える。燃料系原料を改質原料としてバーナ21または改質部本体20に供給する第1通路71が設けられている。第1通路71には、燃料系原料を搬送するポンプ等の搬送要素71m,71nが設けられている。更に、水系原料を改質原料として改質部本体20に供給する第2通路72が設けられている。第2通路72には水系原料を改質部2に搬送するポンプ等の搬送要素72mが設けられている。空気(酸素含有ガス)を第1バルブ81(第1開閉手段)を介して触媒燃焼部5の暖機用導入口5i側に供給する第3通路73が設けられている。第3通路73には空気を搬送するファン、コンプレッサ、ブロア、ポンプ等の搬送要素73mが設けられている。更に、空気をバーナ21に供給する空気通路76が第3通路73に連通するように設けられている。空気通路76には搬送要素73xが設けられている。空気をスタック1の酸化剤極11に供給する酸化剤通路11kが第3通路73に連通するように設けられている。酸化剤通路11kには搬送要素73wが設けられている。
The piping system will be further described with reference to FIG. A
図1に示すように、CO浄化用の空気を第2バルブ82(第2開閉手段)を介してCO浄化部4に供給する第4通路74が設けられている。シフト部3とCO浄化部4とを繋ぐ接続通路77が設けられている。CO浄化部4の出口4p側とスタック1の燃料極10の入口10i側とを第3バルブ83(第3開閉手段)及び凝縮器87’を介して繋ぐ第5通路75が設けられている。燃料電池のスタック1の燃料極10の出口10p側と改質部2のバーナ21とを繋ぐ第1リターン通路78が設けられている。第1リターン通路78には、第4バルブ84(第4開閉手段)、凝縮器87、第5バルブ85(第5開閉手段)が直列にスタック1からバーナ21に向かうにつれて順に設けられている。
As shown in FIG. 1, the 4th channel |
図1に示すように、スタック1を迂回するように、CO浄化部4の出口4p側と凝縮器87の入口87i側とを迂回用のバルブ79vを介して繋ぐ第1迂回通路79が設けられている。更に、凝縮器87の出口87p側と触媒燃焼部5の暖機用導入口5i側とを第6バルブ86(第6開閉手段)を介して繋ぐ第2迂回通路80が設けられている。改質ガスを流す第2迂回通路80は、空気用を流す第3通路73と合流部80xで合流する。触媒燃焼部5の暖機用導出口5p側とバーナ21とを繋ぐ第2リターン通路70が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
更に、図2を参照して説明を加える。図2に示すように、改質部本体20は内側部20iと外側部20pと折り返し部20mとを有する。そして燃料電池システムの起動時、つまり、改質部2の起動時には、燃料系原料と燃焼用の空気とをバーナ21に供給しつつバーナ21を着火させ、燃料系原料を改質部2において燃焼させる。これにより改質部本体20及び蒸発部23が次第に加熱される。改質部2の熱はシフト部3及びCO浄化部4にゆっくりと伝達されるので、起動時には、シフト部3及びCO浄化部4はそれぞれの活性温度領域に長時間(例えば30〜90分)かかって到達する。なお、図2に示すように、水蒸気を生成する蒸発部23がCO浄化部4と燃焼帯22との間に介在しており、蒸発部23は水蒸気化のために多量の熱を消費するため、CO浄化部4、触媒4cの過熱は抑制される。
Further, a description will be added with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the reforming part
このように改質部2が高温とされた状態で、燃料系原料と水系原料とが改質部本体20に供給される。この場合、水系原料は蒸発部23を通過するときに水蒸気化される。水蒸気と燃料系原料とは合流域71sで合流し、冷却部6の原料通路61を介して矢印B2,B3方向に流れ、改質部本体20の外側部20pに供給される。このように改質原料が冷却部6の原料通路61を通過するとき予熱される。
Thus, the fuel-based material and the water-based material are supplied to the reforming unit
図2において、上記した改質原料は、改質部本体20の外側部20pに流入し、外側部20pにおいて矢印B4方向に進み、更に、改質部本体20の折り返し部20mにおいて矢印B5方向に折り返し、更に、改質部本体20の内側部20iを矢印B6方向に進む。このように改質原料が改質部本体20の内部を通過するときに水蒸気改質され、改質ガスが生成される。生成された改質ガスは冷却部6のガス通路60を矢印C1方向に進み、触媒燃焼部5の改質ガス通路51を経てシフト部3に至る。
In FIG. 2, the above-described reforming raw material flows into the
ここで本実施例によれば、上記した式(1)に基づいて水蒸気改質が行われ、COを含む水素リッチな改質ガスが生成される。シフト部3においては、上記した式(2)のシフト反応に基づいて改質ガス中のCOが低減される。CO浄化部4においては、上記した式(3)に基づいて改質ガス中のCOが更に低減される。これによりスタック1での発電反応に適するように、改質ガス中のCOが低減される。
Here, according to the present embodiment, steam reforming is performed based on the above-described formula (1), and hydrogen-rich reformed gas containing CO is generated. In the
ところで、起動時においては、改質部本体20の温度が低く、改質部本体20で生成される改質ガスのCO濃度が高く、しかも、シフト部3の温度は低いためこれの活性温度領域には到達していない。故にシフト部3によるCO低減効果には限界があり、改質ガスをスタック1での発電に用いるには必ずしも充分ではない。そこで本実施例によれば、起動時においては、改質ガスをスタック1に供給することなく、スタック1を迂回させ、バーナ21に帰還させ、バーナ21で燃焼させる。即ち、図1に示すように、CO浄化部4を経た改質ガスを迂回用のバルブ79v、第1迂回通路79を介して凝縮器87の入口87iに供給し、凝縮器87において改質ガスを冷却させて、改質ガスに含まれている湿分を凝縮させて、改質ガスに含まれている湿分を低減させる。その後、開放している第5バルブ85及び第1リターン通路78を介してバーナ21に帰還させる。
By the way, at the time of startup, the temperature of the reforming unit
さて本実施例によれば、起動時においては電気ヒータ59が発熱するため、シフト部3は早期に加熱され、シフト部3のシフト触媒3cがこれの活性温度領域に到達する時間が短縮される。起動時から定常運転に移行すれば、電気ヒータ59をオフとすることができる。
Now, according to the present embodiment, since the
このようにシフト部3のシフト触媒3cがこれの活性温度領域に到達する時間が早くなるため、起動時において改質ガスはシフト部3により浄化され、CO濃度が早期に低減される。このように改質ガスの浄化が進行して、改質ガスのCO濃度が低減された(例えばモル%で0.01〜0.1%以下)後には、第6バルブ86を開放させる。この場合、第5バルブ85は閉鎖する。
As described above, since the time for the
そして、凝縮器87で湿分を低減させた改質ガスを、凝縮器87の出口87p、第6バルブ86、第2迂回通路80を経て触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに導入する。このとき、第1バルブ81を開放させ、触媒燃焼用の空気を第1バルブ81を介して触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに導入する。触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに導入された改質ガス(低温燃焼性に優れる水素を主成分とする)は、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに導入された空気と共に、触媒燃焼部本体50の内部を矢印E1方向(図4参照)に通過し、触媒燃焼部本体50において触媒5cにより触媒燃焼される。このため、起動時において触媒燃焼部5によりシフト部3を昇温させることができる。シフト部3が昇温すれば、または、触媒燃焼部5の着火確認後は電気ヒータ59をオフとすることができる。
Then, the reformed gas whose moisture has been reduced by the
触媒燃焼部5で触媒燃焼された後のオフガスは、触媒燃焼部5の暖機用導出口5pから下流に至り、第2リターン通路70、第1リターン通路78を経てバーナ21に戻される。このオフガスには燃焼成分として水素が含まれている可能性があるが、この燃焼成分はバーナ21で燃焼され、その後、排気される。
The off-gas after catalytic combustion in the
上記したように触媒燃焼部5を触媒燃焼で加熱する暖機運転時には、第3バルブ83、第4バルブ84は閉鎖されているものの、迂回用のバルブ79v、第1バルブ81、第6バルブ86は開放されている。なお、上記したように暖機運転時には、一般的には第2バルブ82を閉鎖しておくが、必要に応じて第2バルブ82を開放し、空気をCO浄化部4に供給しても良い。
As described above, during the warm-up operation in which the
起動時から所定時間が経過すれば、改質部本体20が加熱され、シフト部3の少なくとも一部が加熱され、シフト部3におけるCO低減効果がかなり向上するため、暖機運転から定常運転に移行することができる。定常運転では、第3バルブ83、第4バルブ84、第5バルブ85、第2バルブ82を開放すると共に、迂回用のバルブ79v、第6バルブ86、第1バルブ81を閉鎖する。これにより第1迂回通路79、第2迂回通路80を遮断する。このため定常運転時においては、改質部本体20で水蒸気改質された改質ガスは、冷却部6、触媒燃焼部5の改質ガス通路51、シフト部3、接続通路77、CO浄化部4、第3バルブ83、第5通路75を順に経て、スタック1の燃料極10の入口10iに供給される。更に、定常運転では酸化剤ガスである空気が酸化剤通路11kのバルブ11vを介してスタック1の酸化剤極11に供給される。これによりスタック1において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。発電に使用された改質ガスのオフガスは、スタック1の燃料極10の出口10p側から、第1リターン通路78、凝縮器87、第5バルブ85を経てバーナ21に供給される。発電に使用された改質ガスのオフガスには燃焼成分として水素が含まれ得るため、この燃焼成分はバーナ21で燃焼された後、排気される。
When the predetermined time has elapsed since the start-up, the reforming unit
本実施例によれば、昇温した触媒燃焼部5の熱を、触媒燃焼部5よりも下流に位置するシフト部3およびCO浄化部4に効果的に伝達させることができる。この結果、起動時においても、シフト部3およびCO浄化部4の昇温速度を早め、シフト部3およびCO浄化部4をこれらの触媒3c,4cの活性温度領域に早期に到達させることができ、改質ガスの浄化効率を早期に高めることができる。
According to the present embodiment, the heated heat of the
また、上記したように触媒燃焼部5を昇温させるときにおいて、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給される改質ガスは湿分を有することが多い。改質ガスは水蒸気改質を経ているためである。このため 改質ガスは飽和蒸気圧相当の湿分を有する可能性がある。更に、凝縮器87から触媒燃焼部5に向かう第2迂回通路80において改質ガスが冷却されるため、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給される改質ガスには湿分が水滴として含まれていることがある。
In addition, when the temperature of the
そこで本実施例によれば、図3及び図4に示すように、触媒燃焼部5において触媒燃焼部本体50の暖機用導入口5i側には、第1ガス接触部材9が設けられている。ここで、触媒燃焼部本体50の暖機用導入口5iは、起動時において改質ガスが第1ガス接触部材9(湿分低減手段)を介して流れる流路のうち、触媒燃焼部本体50よりも上流に位置している。また触媒燃焼部本体50の暖機用導出口5pは、起動時において改質ガスが第1ガス接触部材9(湿分低減手段)を介して流れる流路のうち、触媒燃焼部本体50よりも下流に位置している。
Therefore, according to the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the first
図3および図4に示すように、第1ガス接触部材9は、暖機運転時において、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50に供給される改質ガスが衝突して接触する接触部90をもつ邪魔板機能を奏するように板状をなしている。第1ガス接触部材9は、凝縮器87の出口87pから第2迂回通路80を経て供給された改質ガスが流れる通路部分80aに対向している。具体的には、図4に示すように、第1ガス接触部材9は、第2迂回通路80のうち触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに繋がる通路部分80aの軸線P1に対して交差する方向に指向している。つまり、第1ガス接触部材9は第2迂回通路80のうち触媒燃焼部5に繋がる通路部分80aの軸線P1に対して直交する方向に指向している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first
従って、上記したように改質装置の起動時において、つまり、触媒燃焼部5を昇温させる暖機運転時において、改質ガスが触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに導入するとき、その改質ガスは第1ガス接触部材9の接触部90に衝突する。従って、改質ガスに含まれている湿分(水蒸気、水滴等)は、第1ガス接触部材9の接触部90に捕獲され、改質ガスから除去される。殊に本実施例によれば、改質ガスが第1ガス接触部材9の接触部90に衝突する衝突角度θ1及びθ2は90度または90度に近いため、衝突性が高く、改質ガスに含まれている水滴の捕獲に有利である。改質ガスが飽和状態の水蒸気を含むときには、衝突時の衝撃により液化が進行しやすい。本実施例では、第1ガス接触部材9は、起動時において改質ガスの湿分が触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50に付着することを抑制する湿分抑制手段として機能することができる。
Therefore, when the reformed gas is introduced into the warm-
このような本実施例によれば、起動時に、改質ガスに含まれている湿分(水蒸気、水滴等)が触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50、殊に、触媒燃焼部本体50の構成要素である触媒5cの反応サイトに付着することは抑制される。故に、起動時において、触媒燃焼を行う触媒燃焼部本体50における着火性、燃焼性、昇温性を一層高めることができる。つまり、触媒燃焼部本体50による触媒燃焼を早期に立ち上げ、触媒燃焼部本体50を早期に昇温させることができる。ひいてはシフト部3を早期に昇温させて立ち上げることができる。更に第1ガス接触部材9は、触媒燃焼部5において複数の改質ガス通路51に改質ガスを分散させる機能も奏する。
According to the present embodiment, moisture (steam, water droplets, etc.) contained in the reformed gas at the time of start-up causes the catalytic combustion unit
更に本実施例によれば、図3に示すように、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の上流である暖機用導入口5i側には、上流側湿分貯留部53が設けられている。上流側湿分貯留部53は、触媒燃焼部本体50に供給される改質ガスから捕獲した湿分を貯留する空間53rをもつ。上流側湿分貯留部53の底面53dには第1ガス接触部材9が立設されている。上流側湿分貯留部53の底面53dは、触媒燃焼部本体50の底面50dよりも低い位置に設定されている。従って、第1ガス接触部材9の接触部90に付着した湿分が水滴として流下したとしても、上流側湿分貯留部53の底面53dに溜まるものの、触媒燃焼部本体50に進入することは抑えられる。この意味においても、触媒燃焼部本体50を早期に昇温させて、触媒燃焼部本体50による暖機作用を早期に立ち上げることができ、シフト部3を早期に昇温させて立ち上げることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, an upstream
また第2リターン通路70で凝縮した水滴が流下して触媒燃焼部5の下流側に進入するおそれがある。この点について本実施例によれば、図3に示すように、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の下流側である暖機用導出口5p側には、湿分を貯留する空間55rをもつ下流側湿分貯留部55が設けられている。下流側湿分貯留部55の底面55dは、触媒燃焼部本体50の底面50dよりも低い位置に設定されている。このため下流側湿分貯留部55に湿分が液体として貯留されたとしても、その湿分が触媒燃焼部本体50に進入することを抑えることができる。この意味においても、触媒燃焼部本体50を早期に昇温させて、触媒燃焼部本体50による暖機作用を早期に立ち上げることができ、シフト部3を早期に昇温させて立ち上げることができる。
In addition, water droplets condensed in the
なお、湿分が上流側湿分貯留部53の底面53d、下流側湿分貯留部55の底面55dに液体として溜まるとしても、多量ではない。起動時から燃料電池発電システムの定常運転に移行すれば、触媒燃焼部5の上流側湿分貯留部53及び下流側湿分貯留部55は、かなり昇温される。例えば100〜300℃程度に昇温される。このため、起動時に上流側湿分貯留部53の底面53d、下流側湿分貯留部55の底面55dに湿分が溜まったとしても、その湿分は、定常運転時において蒸気化して消失する。故に、湿分が触媒燃焼部本体50に進入することを抑えるのに一層有利となる。
In addition, even if moisture accumulates as a liquid in the
図3及び図4に示すように、触媒燃焼部本体50の下流に設けられている下流側湿分貯留部55には板状の第2ガス接触部材95が立設されている。第2ガス接触部材95は、第2リターン通路70から流下した水が触媒燃焼部本体50に進入することを抑制する。
As shown in FIGS. 3 and 4, a plate-like second
ところで、図5は可燃限界と断熱火炎温度との関係を示すグラフを示す。断熱火炎温度は、燃料ガスである改質ガスを断熱状態で完全燃焼させたときにおける火炎の理論温度である。図5の横軸は改質原料としての原料ガス(天然ガス13A)が改質部2に単位時間当たり供給される流量を示す。図5の一方の縦軸は改質ガスの断熱火炎温度を示す。図5の他方の縦軸は可燃限界において単位時間当たり供給される空気流量を示す。ここで、可燃範囲は、酸化燃焼による火炎が伝播して持続できる条件の範囲をいう。可燃限界は可燃範囲の限界をいう。図5の特性線W1は、可燃限界において単位時間当たり供給される空気流量を示す。図5において特性線W1よりも上の領域は、火炎の伝搬が持続する可燃範囲に相当する。特性線W1よりも下の領域は可燃範囲外に相当する。特性線S1〜S6は、触媒燃焼部5に導入される温度に対応する空気流量(飽和蒸気)を示す。またTCは触媒燃焼部本体50の触媒5cの耐熱温度を示し、本実施例では750℃に設定されている。なお触媒の耐熱温度は、触媒の劣化を抑えつつ常用される温度の上限をいう。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the flammability limit and the adiabatic flame temperature. The adiabatic flame temperature is the theoretical temperature of the flame when the reformed gas, which is a fuel gas, is completely burned in an adiabatic state. The horizontal axis of FIG. 5 shows the flow rate at which the raw material gas (natural gas 13A) as the reforming raw material is supplied to the reforming
本実施例では、触媒燃焼部5における触媒燃焼を制御する触媒燃焼制御部100が設けられている。触媒燃焼制御部100により触媒燃焼部5の触媒燃焼本体部50に対する着火制御が実行される。着火制御によれば、触媒燃焼部5の燃焼開始時において、燃料ガスと空気とが火炎を生成しつつ燃焼する可燃範囲から外れる領域となるように、開放状態の第1バルブ81から空気を、開放状態の第6バルブ86から改質ガスを触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに導入し、この結果、領域K1内の条件において触媒燃焼部本体50を着火させる。ここで、領域K1は、改質ガスが燃焼しても火炎が発生しない無炎領域に相当ものであり、触媒5cの耐熱温度を示す特性線W1よりも下方の領域に相当する。領域K1は線K2〜K6で区画されている。触媒燃焼の燃焼性は良好であるため、可燃範囲から外れる領域K1であっても、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50を着火させることができる。
In this embodiment, a catalytic
本実施例によれば、触媒燃焼部本体50が着火したと判定された後に、触媒燃焼制御部100は、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する単位時間当たりの空気量を、着火操作時よりも増加させる増量操作を実行する。この場合、当該空気量を、可燃範囲限を示す特性線W1を越えて可燃範囲内となるようにしても良いし、しなくても良い。ここで、触媒燃焼部本体50の着火の判定としては、触媒燃焼部本体50の温度が着火操作前の温度T1よりもΔTa(例えば80℃)以上昇温したら、触媒燃焼部本体50が着火したと判定することができる。ΔTaは改質ガスの基本組成、触媒5c等の種類に応じて適宜設定できる。
According to this embodiment, after it is determined that the catalytic combustion unit
上記した増量操作時には、第6バルブ86の開度は一定であり、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する燃料ガスの単位時間当たりの流量は、基本的には変化しない。例えば、図5の部位R1で着火し、図5の矢印M1方向に向けて空気を増量させ、部位R2とする。また図5の部位R3で着火し、図5の矢印M2方向に向けて空気を増量させ、部位R4とする。
During the increase operation described above, the opening degree of the
上記した増量操作においては、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の温度が、触媒燃焼部本体50に担持されている触媒5cの耐熱温度TCを越えないように、あるいは、触媒5cの耐熱温度TCを一時的に越えることがあるとしても、越える頻度が過剰になり過ぎないように設定されている。この結果、触媒燃焼部本体50に担持されている触媒5cの熱劣化が抑制されるため、触媒5cの長寿命化に有利である。
In the above increase operation, the temperature of the catalyst
上記したように本実施例によれば、改質ガスに含まれている可燃成分と空気との比である空燃比が変動するときであっても、あるいは、触媒5cの温度が低い、燃料ガスにCOガスが存在しているときであっても、更には水蒸気及び水滴などの湿分が存在しているとき等であっても、触媒燃焼部本体50の着火を良好に行うことができる。故に着火時において、触媒燃焼部5よりも下流配管で火炎が発生するといったことを回避でき、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の燃焼の制御に容易となる。更に、着火した後、空気を増加させて触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の燃焼を良好に行うことができるため、触媒燃焼部5における発熱量を確保するのに有利となる。
As described above, according to this embodiment, even when the air-fuel ratio, which is the ratio between the combustible component contained in the reformed gas and air, fluctuates, or when the temperature of the
図6は触媒燃焼制御部100が実行する制御のフローチャートの一例を示す。制御はこのフローチャートに限定されるものではない。まず、改質原料である燃料系原料、水系原料を改質部2に搬入する(ステップS102)。これにより改質部2により改質ガスが生成される。更に電気ヒータ59を所定時間オンしてシフト部3を加熱する(ステップS103)。これによりシフト部3の少なくとも一部は早期に活性温度領域に到達でき、シフト部3によるCO浄化能を高めることができ、改質ガスのCO濃度を低減させる。このようにCO濃度を低減させた改質ガスが触媒燃焼部5の改質ガス通路51を通過するため、触媒5cの反応サイトにCOが吸着することが抑制される。なお電気ヒータ59は所定時間経過すれば、オフとされる。
FIG. 6 shows an example of a flowchart of control executed by the catalytic
次に、触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が第1設定温度T1(T1:例えば90℃)以上か否か判定する(ステップS104)。なお触媒5cが低温すぎるときには、改質ガスのCO濃度が低減されているといえども、燃焼触媒の着火は起こりにくい。このため、触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が第1設定温度T1に到達していなければ、温度が低すぎるため、第1設定温度T1に到達するまで待機する(ステップS104)。従って、ステップS104は、触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が着火に適する温度であるか否かを判定する着火適温判定手段を構成する。
Next, it is determined whether or not the temperature of the
触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が第1設定温度T1以上であれば、第6バルブ86を開放させ、改質ガスを第2迂回通路80を介して触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する(ステップS106)。一定時間経過した後(ステップS108)、第1バルブ81を開放させ、空気を触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給し(ステップS110)、触媒燃焼部5を着火させる着火操作を行う。このように着火時において、空気量は通常の可燃範囲よりも少ないものであるが、前記したようにシフト部3の少なくとも一部が電気ヒータ59により加熱されて早期に活性化されており、改質ガスのCO濃度がかなり低減されており、更に、改質ガスは水素を主成分とするため、触媒燃焼部5における着火性は確保される。
If the temperature of the
なお、改質ガスを暖機用導入口5iに供給した後に、暖機用導入口5iに空気を供給するのは、無用な着火防止のためである。従って、ステップ106,S108,S110は、燃料ガスを空気よりも優先して触媒燃焼部5に供給する燃料ガス優先手段を構成する。
The reason why the air is supplied to the warm-
そして、シフト部3の測温場所が第2設定温度T2(T2:例えば170℃)以下であるか否か判定する(ステップS112)。第2設定温度T2以上であれば、シフト部3の活性化が充分であり、シフト部3の暖機が必要でないと判定されるため、メインルーチンにリターンする。シフト部3の測温場所が第2設定温度T2未満であれば、シフト部3の活性化が充分ではなく、シフト部3を暖機させる必要があり、ひいては触媒燃焼部5の昇温が必要であると判定される。従ってステップS112は、触媒燃焼部5を昇温させてシフト部3を暖機させる必要性があるか否かを判定する暖機必要性判定手段を構成する。
And it is determined whether the temperature measurement place of the
そして、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が第1設定温度T1よりもΔTa(ΔTa:例えば80℃)上昇したか否か判定する(ステップS114)。第1設定温度T1よりもΔTa上昇していれば、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cが着火したと判定し、着火判定信号を出力する(ステップS116)。従ってステップS114は、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50における着火の有無を判定する着火判定手段を構成する。その後、第1バルブ81の開放度を増加するか、搬送要素73mの空気搬送量を増加させることにより、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する単位時間当たりの空気の流量を増加させ(ステップS118)、増量操作を行う。これにより触媒燃焼部5における触媒燃焼性が進み、発熱量が確保され、触媒燃焼部5がシフト部3を暖機する暖機性能が確保される。
Then, it is determined whether or not the temperature of the
次に、触媒燃焼部5に装備されている温度センサ50x(温度検知手段)により、触媒燃焼部5の温度が触媒燃焼部本体50の触媒5cの耐熱温度TC以下であるか否か判定する(ステップS120)。触媒燃焼部5の温度が触媒燃焼部本体50の触媒5cの耐熱温度TCを越えていれば、触媒5cを過熱から保護するため、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iへの空気の供給を停止させ(ステップS126)、触媒燃焼部5による暖機運転を停止させる。従って、ステップS120,S126は、触媒燃焼部5の触媒5cを熱的に保護する触媒保護手段を構成する。
Next, it is determined whether or not the temperature of the
また、シフト部3の暖機が終了したか否か判定する(ステップS124)。つまり、シフト部3の測温場所が第2設定温度T2以上であるか否か判定する。第2設定温度T2以上であれば(YES)、シフト部3の暖機が終了したと判定されるため、暖機用導入口5iへの空気の供給を停止させ(ステップS126)、触媒燃焼部5による暖機運転を停止させ、メインルーチンにリターンする。シフト部3の測温場所が第2設定温度T2未満であれば(NO)、シフト部3の暖機がまだ終了していないため、ステップS120にリターンし、暖機用導入口5iへの空気の供給を継続させ、増量操作を継続させる。従ってステップS124は、触媒燃焼部5による暖機運転を終了する時期を判定する暖機終了判定手段を構成する。
Further, it is determined whether or not the warm-up of the
ステップS114において、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が第1設定温度T1よりもΔTa上昇していないときには、触媒燃焼部本体50が着火していないと推定されるので、上記した着火操作時から一定時間経過したか判定し(ステップS130)、一定時間経過していなければ、ステップS114に戻り、着火の有無の判定を継続する。一定時間経過しても着火していなければ、燃料電池発電システムが異常であると判定し(ステップS132)、当該システムを停止させる(ステップS134)。従ってステップS114,S130は触媒燃焼部5の着火不良を判定する着火不良判定手段を構成する。
In step S114, when the temperature of the
図7は実施例2を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。従って図1、図3、図4、図5を準用することができる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。本実施例においては、図7に示すように、一酸化炭素低減部の一部として機能するシフト部3には、シフト部3の昇温を促進させて活性化促進手段としての燃焼排ガス通路200が設けられている。燃焼排ガス通路200は、シフト部3にこれの外周側に取り付けられ入口201i及び出口201pをもつリング状の加熱通路201と、加熱通路201の入口201iと改質部2の燃焼帯22の出口22pとを繋ぐ加熱通路203と、流路切替手段としての切替バルブ204と、加熱通路201を迂回する迂回排気通路205とを有する。
FIG. 7 shows a second embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Accordingly, FIGS. 1, 3, 4, and 5 can be applied mutatis mutandis. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
改質部2の運転時に、改質部2の燃焼帯22の出口22pから排出された燃焼排ガスは、通路203,加熱通路201を流れ、シフト部3を加熱する。このため起動時においても、シフト部3のシフト触媒3cをこれの活性化温度領域に短時間に到達させることができる。この結果、起動時においても、改質ガスのCO濃度を低減させることができる。このように浄化された改質ガスを触媒燃焼部5の導入口5iに導入するため、COが触媒燃焼部5の触媒5cに吸着することが抑制される。よって起動時においても、触媒燃焼部5における着火性、燃焼性を向上させることができる。着火した後には、実施例1のように触媒燃焼部5に供給する空気の流量を増加させることができる。
During the operation of the reforming
定常運転時等において、シフト部3の温度が高くなりすぎたら、切替バルブ204により、加熱通路201に向かう燃焼排ガスの流量を減少させるか0にすると共に、燃焼排ガスを迂回排気通路205から排出させる。これによりシフト部3の過熱が抑制され、シフト触媒3cの保護性を高めることができる。切替バルブ204および迂回排気通路205は、シフト部3シフト触媒3cの保護する触媒保護手段として機能できる。
If the temperature of the
図8及び図9は実施例3を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。従って図1、図3、図4、図5を準用することができる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。本実施例においても、図8に示すように、CO浄化部4は改質部2からの熱が伝達される位置に伝熱可能に設けられており、具体的には改質部2の外周部にリング状断面を有する一体的に円筒状に設けられている。起動時においては改質部2が早く高温になるため、CO浄化部4をこれの活性化温度領域に短時間に到達させることができ、故に、改質ガス中のCOが触媒燃焼部5の触媒5cに吸着することが抑制され、触媒燃焼部5における着火性、燃焼性を高めるのに有利である。
8 and 9 show a third embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Accordingly, FIGS. 1, 3, 4, and 5 can be applied mutatis mutandis. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. Also in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
更に、起動時には、触媒燃焼制御部100が第2バルブ82を開放し、第2バルブ82および第4通路74を介して空気(酸素)をCO浄化部4に導入する。これにより前記した式(3)の反応式に基づいて、改質ガスのCOガスと酸素とを反応させて二酸化炭素を生成し、改質ガスのCOガスの濃度を低減させる。この反応は発熱反応であり、CO浄化部4の昇温、活性化に有効であり、触媒燃焼部5における着火性、燃焼性を高めるのに一層有利である。
Further, at the time of startup, the catalytic
図9は触媒燃焼制御部100が実行する制御のフローチャートの一例を示す。制御はこのフローチャートに限定されるものではない。まず、改質原料である燃料系原料、水系原料を改質部2に搬入する(ステップS202)。これにより改質部2により改質ガスが生成される。CO浄化部4が昇温して設定温度TE(例えば80℃)を越えているか判定する(ステップS204)。設定温度TEはCO浄化部4の活性温度領域よりもやや低い温度に相当する。CO浄化部4が設定温度TEを越えていなければ、越えるまで待機する(ステップS204)。CO浄化部4が設定温度TEを越えていれば、第2バルブ82(第2開閉手段)を開放して第4通路74を介して浄化用の空気(酸素)をCO浄化部4に供給し(ステップS206)、改質ガスのCOガスと酸素とを反応させて二酸化炭素を生成し、CO浄化部4において浄化反応を進め、改質ガスのCO濃度を低減する。更に、一定時間待機する(ステップS208)。この間に触媒燃焼部本体50及びCO浄化部4は次第に昇温される。ステップS206は、起動時に、一酸化炭素低減部であるCO浄化部4に酸素を供給する活性化促進手段として機能することができる。ステップS206、S208,S210は、起動時に、一酸化炭素低減部であるCO浄化部4に酸素を供給してCO浄化部4を活性化させた後に、CO濃度が低減された燃料ガスを触媒燃焼部5に供給する活性化促進手段として機能することができる。
FIG. 9 shows an example of a flowchart of control executed by the catalytic
次に、第6バルブ86を開放させ、CO濃度が低減された改質ガスを凝縮器87,第6バルブ86及び第2迂回通路80を介して触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する(ステップS210)。そして一定時間待機する(ステップS212)。この間に、改質ガスが触媒燃焼部5に装填される。その後、バルブ流路変更指令を出力し(ステップS214)、第1バルブ81を開放させ、空気を触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給し(ステップS216)、触媒燃焼部5を着火させる着火操作を行う。この場合、第2バルブ82の開放量を小さくしても良いし、あるいは、閉鎖させても良い。上記したように改質ガスを暖機用導入口5iに供給した後に、暖機用導入口5iに空気を供給するのは、無用な着火防止のためである。ステップ210,S212,S214、S216は、燃料ガスを空気よりも優先して触媒燃焼部5に供給する燃料ガス優先手段を構成する。
Next, the
そして、シフト部3の測温場所が第2設定温度T2(T2:例えば170℃)以下であるか否か判定する(ステップS218)。以上であれば、シフト部3の活性化が充分であり、シフト部3の暖機が必要でないと判定されるため、空気の供給を停止し(ステップS230)、メインルーチンにリターンする。これに対して、シフト部3の測温場所が第2設定温度T2未満であれば、シフト部3の活性化が充分ではなく、シフト部3を暖機させる必要があり、ひいては触媒燃焼部5の更なる昇温が必要であると判定される。従ってステップS218は、触媒燃焼部5を昇温させてシフト部3を暖機させる必要性があるか否かを判定する暖機必要性判定手段を構成する。
And it is determined whether the temperature measurement place of the
そして、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cが着火したか否かを判定する(ステップS220)。即ち、触媒燃焼部5の温度が初期温度である第1設定温度T1よりもΔTa(ΔTa:例えば80℃)上昇したか否か判定する。触媒燃焼部5の温度が第1設定温度T1よりもΔTa上昇していれば、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cが着火したと判定し、着火判定信号を出力する(ステップS220)。従ってステップS220は、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50における着火の有無を判定する着火判定手段を構成する。
And it is determined whether the
その後、第1バルブ81の開放度を増加するか、搬送要素73mの空気搬送量を増加させることにより、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する単位時間当たりの空気の流量を増加させ(ステップS224)、酸素の増量操作を行う。これにより触媒燃焼部5における触媒燃焼性が更に進み、触媒燃焼部5の発熱量、暖機性能が確保される。
Thereafter, by increasing the degree of opening of the
次に、触媒燃焼部5に装備されている温度センサ50x(温度検知手段)により、触媒燃焼部5の温度が触媒燃焼部本体50の触媒5cの耐熱温度TC以下であるか否か判定する(ステップS226)。触媒燃焼部5の温度が触媒燃焼部本体50の触媒5cの耐熱温度TCを越えていれば、触媒5cを過熱から保護するため、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iへの空気の供給を停止させ(ステップS230)、触媒燃焼部5による暖機運転を停止させる。従って、ステップS226,S230は、触媒燃焼部5の触媒5cを熱的に保護する触媒保護手段を構成する。
Next, it is determined whether or not the temperature of the
また、シフト部3の暖機が終了したか否か判定する(ステップS228)。つまり、シフト部3の測温場所が第2設定温度T2以上であるか否か判定する。第2設定温度T2以上であれば(YES)、シフト部3の暖機が終了したと判定されるため、暖機用導入口5iへの空気の供給を停止させ(ステップS230)、触媒燃焼部5による暖機運転を停止させ、メインルーチンにリターンする。シフト部3の測温場所が第2設定温度T2未満であれば、シフト部3の暖機がまだ終了していないため(NO)、ステップS226にリターンし、暖機用導入口5iへの空気の供給を継続させ、増量操作を継続させる。従ってステップS228は、触媒燃焼部5による暖機運転を終了する時期を判定する暖機終了判定手段を構成する。
Further, it is determined whether or not the warm-up of the
ステップS220において、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が初期温度である第1設定温度T1よりもΔTa上昇していないときには、触媒燃焼部本体50が着火していないと推定されるので、上記した着火操作時から一定時間経過したか判定し(ステップS234)、一定時間経過していなければ、ステップS220に戻り、着火の有無の判定を継続する。一定時間経過しても着火していなければ、燃料電池発電システムが異常であると判定し(ステップS236)、当該システムを停止させる(ステップS238)。従ってステップS220,S234は触媒燃焼部5の着火不良を判定する着火不良判定手段を構成する。
In step S220, when the temperature of the
図10は実施例4に係るフローチャートを示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。従って図1、図2、図3、図4、図5を準用することができる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。本実施例においては、活性化促進手段は、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスを触媒燃焼部に導入する導入手段と、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスを導入手段により触媒燃焼部に導入する前に、空気(酸素)を触媒燃焼部5に供給する酸素供給手段とを備えている。
FIG. 10 is a flowchart according to the fourth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Accordingly, FIGS. 1, 2, 3, 4, and 5 can be applied mutatis mutandis. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the activation promoting means introduces the fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide into the catalytic combustion section, and introduces the fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide into the catalytic combustion section by the introducing means. Before starting, oxygen supply means for supplying air (oxygen) to the
図10は触媒燃焼制御部100が実行する制御のフローチャートの一例を示す。制御はこのフローチャートに限定されるものではない。まず、改質原料である燃料系原料、水系原料を改質部2に搬入する(ステップS302)。これにより改質部2により改質ガスが生成される。一定時間の経過を待つ(ステップS304)。一定時間経過すれば、CO浄化部4が昇温する。次に、第6バルブ86を閉鎖した状態で第1バルブ81を開放し、空気を触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する。更に一定時間待機する(ステップS308)。これにより空気は触媒燃焼部5の内部に流れる。次に、第6バルブ86を開放させ、改質ガスを第6バルブ86及び第2迂回通路80を介して触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する(ステップS310)。これにより触媒燃焼部5を着火させる着火操作を行う。この場合、第2バルブ82は開放していても良いし、あるいは、閉鎖していても良い。
FIG. 10 shows an example of a flowchart of control executed by the catalytic
上記したように触媒燃焼部5に空気が供給された状態で、水素及び一酸化炭素を含む改質ガスが触媒燃焼部5に供給されると、一酸化炭素を改質ガスが含むときであっても、触媒燃焼部5の着火性が確保され易い。ここで、一酸化炭素は触媒燃焼部5の触媒5cに吸着されて触媒活性を低下させる傾向をもつ。しかし、CO分子が存在したとしても、燃焼しやすい水素が存在すれば、触媒燃焼部5の触媒5cは着火し易くなる。水素の燃焼容易性によるものと推察される。更に、水素分子は軽量で粘性が小さいため、拡散性が高く、一酸化炭素の分子よりも移動速度が速いことも起因していると推察される。
As described above, when the reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide is supplied to the
ここで、閉鎖している第6バルブ86が開放すると、改質ガスに含まれている水素分子及びCO分子が第6バルブ86から暖機用導入口5iを経て触媒燃焼部5に向かう。この場合、仮に第6バルブ86の位置が暖機用導入口5iに接近していたしても、水素は着火容易性、低温着火性を有するため、触媒燃焼部5における着火性を確保できる。また、第6バルブ86(燃料ガス供給バルブ)と暖機用導入口5iとの間の距離が長い場合には、着火阻害性を有するCO分子よりも、着火容易性をもつ水素分子が速く進む度合を大きくでき、ひいては水素リッチでCO濃度が少ない状態を触媒燃焼部5付近に一時的に形成でき、触媒燃焼部5における着火性及び燃焼性を改善できるものと考えられる。従って第6バルブ86と暖機用導入口5iとの間の距離をある程度設定することができる。しかし当該距離が長いと、サイズの大型化を招く。従って、当該距離としては、燃料電池発電システムのサイズにもよるが、例えば3〜100センチメートル程度に設定することができるが、これに限定されるものではない。従って、ステップ306,S308,S310は、COよりも水素を優先して触媒燃焼部5に到達させて触媒燃焼部5の着火性を促進させる促進手段を構成する。ここで、水素は低温でも燃焼できる低温燃焼性に優れているため、触媒燃焼部5が一旦着火してしまえば、改質ガスのCO濃度が仮に高い場合(例えば10〜15%程度)であっても、触媒燃焼部5における燃焼性は維持される。
Here, when the closed
本実施例によれば、ステップS310は、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスを触媒燃焼部5に導入する導入手段として機能できる。ステップS306は、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスを導入手段により触媒燃焼部5に導入する前に、酸素(空気)を触媒燃焼部5に供給する酸素供給手段として機能できる。
According to the present embodiment, step S310 can function as introduction means for introducing a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide into the
そして、シフト部3の測温場所が第2設定温度T2(T2:例えば170℃)
以下であるか否か判定する(ステップS312)。以上であれば、シフト部3の活性化が充分であり、シフト部3の暖機が必要でないと判定されるため、空気の供給を停止し(ステップS324)、メインルーチンにリターンする。シフト部3の測温場所が第2設定温度T2未満であれば、シフト部3の活性化が充分ではなく、シフト部3を暖機させる必要があり、ひいては触媒燃焼部5の更なる昇温が必要であると判定される。従ってステップS312は、触媒燃焼部5を昇温させてシフト部3を暖機させる必要性があるか否かを判定する暖機必要性判定手段を構成する。
And the temperature measurement place of the
It is determined whether the following is true (step S312). If it is above, since it is determined that the
そして、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が第1設定温度T1よりもΔTa(ΔTa:例えば80℃)上昇したか否か、つまり、触媒燃焼部5が着火したか否かを判定する(ステップS314)。第1設定温度T1よりもΔTa上昇していれば、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cが着火したと判定し、着火判定信号を出力する(ステップS316)。従ってステップS314は、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50における着火の有無を判定する着火判定手段を構成する。その後、第1バルブ81の開放度を増加するか、搬送要素73mの空気搬送量を増加させることにより、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iに供給する単位時間当たりの空気の流量を増加させ(ステップS318)、増量操作を行う。これにより触媒燃焼部5における触媒燃焼性が更に進み、発熱量が確保され、触媒燃焼部5がシフト部3を暖機する暖機性能が確保される。
Then, whether or not the temperature of the
次に、触媒燃焼部5に装備されている温度センサ50x(温度検知手段)により、触媒燃焼部5の温度が触媒燃焼部本体50の触媒5cの耐熱温度TC以下であるか否か判定する(ステップS320)。触媒燃焼部5の温度が触媒燃焼部本体50の触媒5cの耐熱温度TCを越えていれば、触媒5cを保護するため、触媒燃焼部5の暖機用導入口5iへの空気の供給を停止させ(ステップS324)、触媒燃焼部5による暖機運転を停止させる。従って、ステップS320,S324は、触媒燃焼部5の触媒5cを熱的に保護する触媒保護手段を構成する。
Next, it is determined whether or not the temperature of the
また、シフト部3の暖機が終了したか否か判定する(ステップS322)。つまり、シフト部3の測温場所が第2設定温度T2以上であるか否か判定する。シフト部3の暖機が終了したと判定されると(YES)、暖機用導入口5iへの空気の供給を停止させるべく第1バルブ81を閉鎖し(ステップS324)、触媒燃焼部5による暖機運転を停止させ、メインルーチンにリターンする。シフト部3の測温場所が第2設定温度T2未満であれば(NO)、シフト部3の暖機がまだ終了していないため、ステップS320にリターンし、暖機用導入口5iへの空気の供給を継続させ、増量操作を継続させる。従ってステップS322は、触媒燃焼部5による暖機運転を終了する時期を判定する暖機終了判定手段を構成する。
Further, it is determined whether or not the warm-up of the
ステップS314において、触媒燃焼部5の触媒燃焼部本体50の触媒5cの温度が第1設定温度T1よりもΔTa上昇していないときには、触媒燃焼部本体50が着火していないと推定されるので、上記した着火操作時から一定時間経過したか判定し(ステップS330)、一定時間経過していなければ、ステップS314に戻り、着火の有無の判定を継続する。一定時間経過しても着火していなければ、燃料電池発電システムが異常であると判定し(ステップS332)、当該システムを停止させる(ステップS334)。従ってステップS314,S330は触媒燃焼部5の着火不良を判定する着火不良判定手段を構成する。
In step S314, when the temperature of the
(その他)
上記した燃料電池発電システムは定置用でも車載用でも、それ以外の用途でも良い。上記した実施例は改質装置は燃料電池発電システムに適用したものであるが、これに限らず、水素製造システム等の他のシステムに適用してもよい。
(Other)
The fuel cell power generation system described above may be stationary, in-vehicle, or used for other purposes. In the above-described embodiment, the reformer is applied to a fuel cell power generation system. However, the present invention is not limited to this and may be applied to other systems such as a hydrogen production system.
本発明は燃料ガス処理装置に利用することができる。例えば、燃料ガス処理装置を有する水素製造システム、燃料ガス処理装置を有する燃料電池発電システムに利用することができる。 The present invention can be used in a fuel gas processing apparatus. For example, it can be used for a hydrogen production system having a fuel gas processing device and a fuel cell power generation system having a fuel gas processing device.
1はスタック、10は燃料極、11は酸化剤極、2は改質部(ガス供給部)、20は改質部本体、3はシフト部(一酸化炭素低減部)、4はCO浄化部(一酸化炭素低減部)、5は触媒燃焼部、5cは触媒、50は触媒燃焼部本体、59は電気ヒータ(活性化促進手段)、87は凝縮器、100は触媒燃焼制御部、200は燃焼排ガス通路(活性化促進手段)を示す。 1 is a stack, 10 is a fuel electrode, 11 is an oxidizer electrode, 2 is a reforming unit (gas supply unit), 20 is a reforming unit body, 3 is a shift unit (carbon monoxide reduction unit), and 4 is a CO purification unit. (Carbon monoxide reduction part), 5 is a catalyst combustion part, 5c is a catalyst, 50 is a catalyst combustion part main body, 59 is an electric heater (activation promoting means), 87 is a condenser, 100 is a catalyst combustion control part, 200 is A combustion exhaust gas passage (activation promoting means) is shown.
Claims (8)
触媒を有し燃料ガスを触媒で酸化反応させる触媒燃焼部とを具備している燃料ガス処理装置において、
前記触媒燃焼部に供給される前の燃料ガスに含まれている一酸化炭素を低減させて、前記触媒燃焼部における着火性を高める一酸化炭素低減部を具備することを特徴とする燃料ガス処理装置。 A gas supply for supplying a fuel gas that may contain carbon monoxide;
In a fuel gas processing apparatus having a catalyst and a catalytic combustion section that oxidizes the fuel gas with the catalyst,
A fuel gas treatment comprising a carbon monoxide reduction unit that reduces carbon monoxide contained in the fuel gas before being supplied to the catalyst combustion unit, thereby improving ignitability in the catalyst combustion unit. apparatus.
前記一酸化炭素低減部は、前記改質部本体および/または前記燃焼部からの熱が伝達される位置に伝熱可能に配設されていることを特徴とする燃料ガス処理装置。 3. The gas supply unit according to claim 1, wherein the gas supply unit includes a reforming unit body that reforms a reforming raw material to generate a reformed gas as a fuel gas, and a combustion unit that heats the reforming unit body by combustion. Have and
The fuel gas processing apparatus, wherein the carbon monoxide reduction unit is arranged to be capable of transferring heat to a position where heat from the reforming unit main body and / or the combustion unit is transmitted.
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