JP2006342003A - Hydrogen production apparatus and method for stopping the same - Google Patents

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Yoshinori Otani
義則 大谷
Yutaka Takeda
豊 武田
Noriyuki Imada
典幸 今田
Kazuhito Koyama
一仁 小山
Hiroshi Yatabe
広志 谷田部
Yukinori Iwasaki
之紀 岩崎
Terufumi Miyata
輝史 宮田
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Mitsubishi Power Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To supply a purge gas containing few amount of oxygen and moisture for purging the residual gas in a hydrogen production apparatus without using special equipment. <P>SOLUTION: At the time of stopping the hydrogen production apparatus 1, the residual gas in the apparatus 1 can be purged with a purge gas of less oxygen and moisture content without using special equipment by supplying an exhaust gas of an auxiliary combustor 3 as the purge gas 33 to a reformer 4 after stopping the supply of fuel 14, air 16 and steam 17. Also abnormal temperature rising of a combustion catalyst at the time of restarting can be prevented by the stopping procedure of the hydrogen production apparatus 1 comprising stopping the fuel 14 and the air 16 while continuing supply of the steam 17, then supplying the air 16 again to burn and remove carbon deposited on the combustion catalyst 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素製造装置及び水素製造装置の停止方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen production apparatus and a hydrogen production apparatus stop method.

水素製造装置は、例えば、炭化水素系の燃料と水蒸気と空気とを混合して、燃焼触媒層を通して前記燃料の一部を燃焼させた後、改質触媒層に供給して、燃料を水蒸気により改質させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、改質器で生成された改質ガス中のCOを低減して燃料電池のアノードに供給するCO低減器とを備えて構成される。また、燃料電池は、CO低減器から供給される改質ガス中の水素と空気中の酸素とを反応させて発電するものであり、例えば、固体高分子型の燃料電池が用いられる。   The hydrogen production apparatus, for example, mixes a hydrocarbon-based fuel, steam and air, burns a part of the fuel through the combustion catalyst layer, and supplies the fuel to the reforming catalyst layer. A reformer configured to generate reformed gas containing hydrogen by reforming, and a CO reducer that reduces CO in the reformed gas generated by the reformer and supplies it to the anode of the fuel cell Is done. The fuel cell generates power by reacting hydrogen in the reformed gas supplied from the CO reducer and oxygen in the air. For example, a solid polymer fuel cell is used.

このような水素製造装置により製造された改質ガスにより発電する燃料電池システムを停止するとき、水素製造装置内に残留する水素を含む改質ガスをパージすることにより、残留ガスの異常燃焼や、水蒸気の凝縮に起因する触媒等の劣化を防止することが行われている。パージガスとしては、例えば、水蒸気、窒素ガス(N)、等の不活性ガスが用いられている(特許文献1、特許文献2)。しかし、水蒸気をパージガスとすると、水素製造装置の停止後に装置内に残った水蒸気が結露して、改質触媒等の触媒が劣化するおそれがある。このような問題は、窒素をパージガスとして使用すれば回避できるが、運転停止時のみに使用される窒素ガスをタンクに貯蔵しておく必要があり、貯蔵設備などの無駄が大きいという問題がある。 When stopping the fuel cell system that generates power using the reformed gas produced by such a hydrogen production device, by purging the reformed gas containing hydrogen remaining in the hydrogen production device, abnormal combustion of the residual gas, Prevention of deterioration of the catalyst and the like due to condensation of water vapor has been performed. The purge gas, for example, water vapor, nitrogen gas (N 2), an inert gas etc. are used (Patent Document 1, Patent Document 2). However, if water vapor is used as the purge gas, the water vapor remaining in the apparatus after the hydrogen production apparatus is stopped may condense and the catalyst such as the reforming catalyst may deteriorate. Such a problem can be avoided if nitrogen is used as the purge gas, but it is necessary to store the nitrogen gas used only when the operation is stopped in the tank, and there is a problem that waste of storage facilities and the like is large.

また、特許文献3には、燃料電池のアノード排ガス等の可燃性ガスを燃焼させた排ガスを、パージガスとして用いることが提案されている。しかし、運転停止時のみに使用されるパージガスとしての燃焼排ガスを生成するために、燃焼装置を別途設ける必要があるから、設備コスト等を必ずしも低減することができない。   Patent Document 3 proposes that an exhaust gas obtained by burning a combustible gas such as an anode exhaust gas of a fuel cell is used as a purge gas. However, in order to generate combustion exhaust gas as purge gas that is used only when the operation is stopped, it is necessary to separately provide a combustion device, so that the equipment cost and the like cannot always be reduced.

一方、改質反応に炭化水素系の燃料を用いると、運転中に分解された燃料中のカーボンが燃焼触媒等に付着し、水素製造装置を再起動した際、その付着カーボンが燃焼して一時的に燃焼触媒の温度が異常に上昇(例えば、約950℃以上)することがある。この温度上昇のために、金属を用いた燃焼触媒の活性劣化が加速するという問題がある。   On the other hand, when a hydrocarbon-based fuel is used for the reforming reaction, carbon in the fuel decomposed during operation adheres to the combustion catalyst and the like, and when the hydrogen production apparatus is restarted, the adhering carbon burns temporarily. In particular, the temperature of the combustion catalyst may rise abnormally (for example, about 950 ° C. or more). Due to this temperature increase, there is a problem that the activity deterioration of the combustion catalyst using metal accelerates.

この付着カーボンに類似する問題として、特許文献4に、液体の炭化水素系燃料を用いた改質器において、改質触媒にカーボンが析出し、改質反応が阻害されるという問題が提起されている。そして、同文献によれば、燃料の供給を間欠的に停止し、燃料供給の停止中に酸化ガスを供給して析出カーボンを燃焼除去することが提案されている。   As a problem similar to this adhering carbon, Patent Document 4 raises a problem that in a reformer using a liquid hydrocarbon fuel, carbon is deposited on the reforming catalyst and the reforming reaction is inhibited. Yes. According to this document, it is proposed that fuel supply is intermittently stopped, and oxidizing gas is supplied while the fuel supply is stopped to burn and remove the precipitated carbon.

しかし、特許文献4には、運転中に燃焼触媒等にカーボンが付着し、再起動時にそのカーボンが燃焼して異常上昇するという問題については考慮されていない。特に、燃料の供給を間欠的に停止すると、改質ガスの生成効率が低下するから、燃焼触媒の付着カーボンを除去する解決策としては採用し難い。   However, Patent Document 4 does not consider the problem that carbon adheres to the combustion catalyst or the like during operation, and the carbon burns and abnormally rises at the time of restart. In particular, if the supply of fuel is stopped intermittently, the generation efficiency of the reformed gas is lowered, so that it is difficult to adopt as a solution for removing carbon adhering to the combustion catalyst.

特開2002−179401号公報JP 2002-179401 A 特開2001−180908号公報JP 2001-180908 A 特開2000−277137号公報JP 2000-277137 A 特開2004−262689号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-262689

本発明は、酸素含有量及び水分含有量が少なく、かつ格別な装置を用いることなく、水素製造装置の残留ガスをパージするパージガスを供給することを課題とする。   An object of the present invention is to supply a purge gas for purging a residual gas of a hydrogen production apparatus without using a special apparatus with low oxygen content and water content.

また、本発明は、燃焼触媒に付着するカーボンを除去して、水素製造装置の再起動時に燃焼触媒の温度が異常上昇するのを回避することを他の課題とする。   Another object of the present invention is to remove carbon adhering to the combustion catalyst and to avoid an abnormal rise in the temperature of the combustion catalyst when the hydrogen production apparatus is restarted.

上記課題を解決するため、本発明は、燃料電池のアノード排ガスを燃焼して燃料と水蒸気と空気の少なくとも一つを加熱する補助燃焼器が備えられている水素製造装置を前提とし、水素製造装置の停止時に、燃料と空気と水蒸気の供給を停止した後、補助燃焼器の排ガスを改質器に供給して水素製造装置の残留ガスをパージすることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention presupposes a hydrogen production apparatus provided with an auxiliary combustor that burns anode exhaust gas of a fuel cell and heats at least one of fuel, water vapor, and air. When the fuel, the supply of fuel, air and water vapor are stopped, the exhaust gas of the auxiliary combustor is supplied to the reformer to purge the residual gas of the hydrogen production apparatus.

すなわち、通常運転時において燃料電池のアノード排ガスの燃焼熱により、改質反応に必要な燃料等を加熱して熱収支を改善する補助燃焼器の燃焼排ガスは、水素製造装置を停止する場合、もはや燃料等の加熱は不要になるから大気等に排出される。そこで、本発明は、補助燃焼器から大気に排出される燃焼排ガスを、水素製造装置の停止時のパージガスとして用いることを特徴とする。   That is, the combustion exhaust gas of the auxiliary combustor that improves the heat balance by heating the fuel necessary for the reforming reaction by the combustion heat of the anode exhaust gas of the fuel cell during normal operation is no longer present when the hydrogen production device is stopped. Since heating of fuel etc. becomes unnecessary, it is discharged into the atmosphere. Therefore, the present invention is characterized in that the combustion exhaust gas discharged from the auxiliary combustor to the atmosphere is used as a purge gas when the hydrogen production apparatus is stopped.

なお、アノード排ガスの排出量は水素製造装置の停止によって速やかに減少するから、補助燃料を燃焼するようにする。また、補助燃料に対する燃焼空気比を0.9から1.1の範囲に制御することが好ましい。これによれば、パージガスとして用いる燃焼排ガスの酸素濃度を低下でき、触媒の酸化を防止することができる。   In addition, since the discharge amount of the anode exhaust gas is rapidly reduced by stopping the hydrogen production apparatus, the auxiliary fuel is burned. Further, it is preferable to control the combustion air ratio to the auxiliary fuel in the range of 0.9 to 1.1. According to this, the oxygen concentration of the combustion exhaust gas used as the purge gas can be reduced, and the oxidation of the catalyst can be prevented.

本発明は、上記の他の課題を解決するため、水素製造装置を停止する際に、燃料及び空気の供給を停止して水蒸気の供給を継続し、その後に空気を再供給することを特徴とする。すなわち、燃料及び空気の供給を停止して水蒸気を継続して供給することにより、改質器及びCO低減器等に残留している改質ガスが速やかにパージされるから、その後に、空気の供給を再開しても可燃性ガスの異常燃焼を防止できる。そして、空気の供給再開により燃焼触媒等に付着しているカーボンが燃焼除去されるから、水素製造装置の次の起動時に燃焼触媒が異常高温になることを回避できる。   In order to solve the other problems described above, the present invention is characterized in that when the hydrogen production apparatus is stopped, the supply of fuel and air is stopped and the supply of water vapor is continued, and then the air is supplied again. To do. That is, by stopping the supply of fuel and air and continuously supplying water vapor, the reformed gas remaining in the reformer and the CO reducer is quickly purged. Even if the supply is resumed, abnormal combustion of the combustible gas can be prevented. Since carbon adhering to the combustion catalyst or the like is combusted and removed by restarting the supply of air, it is possible to avoid the combustion catalyst from becoming an abnormally high temperature at the next startup of the hydrogen production apparatus.

ここで、空気の供給再開のタイミングは、残留ガスがパージされた後であって、燃焼触媒の温度が付着カーボンの燃焼可能な温度(例えば、550℃)以上であることが条件となる。また、カーボンの燃焼の際に発生する熱で燃焼触媒が劣化するのを防ぐため、水蒸気と空気の流量比を制御して、燃焼触媒層の温度を設定温度以下(例えば、900℃以下好ましくは850℃以下)に保持することが好ましい。   Here, the timing of restarting the supply of air is after the residual gas has been purged, and the condition is that the temperature of the combustion catalyst is equal to or higher than the temperature at which the attached carbon can be combusted (for example, 550 ° C.). Further, in order to prevent the combustion catalyst from being deteriorated by heat generated during carbon combustion, the flow rate ratio of water vapor and air is controlled so that the temperature of the combustion catalyst layer is lower than a set temperature (for example, 900 ° C. or lower, preferably It is preferable to hold | maintain at 850 degrees C or less.

上記の場合において、パージガスとしての水蒸気に代えて、補助燃焼器の排ガスを用いることができる。また、窒素ガスを用いることもできる。   In the above case, the exhaust gas of the auxiliary combustor can be used instead of water vapor as the purge gas. Nitrogen gas can also be used.

また、上記の他の課題を解決するため、本発明は、水素製造装置を停止する際に、燃料及び空気の供給を停止して水蒸気の供給を継続した後、水蒸気の供給を停止して空気の供給を再開し、燃焼触媒層の温度がピーク値に達した後に空気の供給を停止することを特徴とする。   In order to solve the above other problems, the present invention stops the supply of steam and water after stopping the supply of fuel and air when the hydrogen production apparatus is stopped. The supply of air is resumed, and the supply of air is stopped after the temperature of the combustion catalyst layer reaches the peak value.

これによれば、上記の効果に加えて、燃焼温度のピークによって付着カーボンが燃焼除去されたことを検知できるから、過剰な空気供給を防ぐことができ、酸素によるCO選択酸化触媒の劣化を防ぐことができる。   According to this, in addition to the above effect, it can be detected that the attached carbon has been burned and removed by the peak of the combustion temperature, so that excessive air supply can be prevented and deterioration of the CO selective oxidation catalyst due to oxygen can be prevented. be able to.

本発明によれば、酸素含有量及び水分含有量が少なく、かつ格別な装置を用いることなく、水素製造装置の残留ガスをパージするパージガスを供給することができる。   According to the present invention, the purge gas for purging the residual gas of the hydrogen production apparatus can be supplied without using a special apparatus with a small oxygen content and water content.

また、本発明によれば、改質器内の燃焼触媒等に付着するカーボンを除去して、水素製造装置の再起動時に燃焼触媒の温度が異常上昇するのを回避することができる。   Further, according to the present invention, it is possible to remove carbon adhering to the combustion catalyst or the like in the reformer, and to avoid an abnormal increase in the temperature of the combustion catalyst when the hydrogen production apparatus is restarted.

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples.

図1に、本発明の水素製造装置の停止方法の一実施例を適用可能な燃料電池システムの構成を示す。図に示すように、燃料電池システムは、原料ガスから水素を含む改質ガスを生成する小型の水素製造装置1と、水素を原料として発電する固体高分子型の燃料電池2と、水素製造装置1内に供給されるガスの昇温を補助する補助燃焼器3とを備え構成される。   FIG. 1 shows the configuration of a fuel cell system to which one embodiment of a method for stopping a hydrogen production apparatus of the present invention can be applied. As shown in the figure, a fuel cell system includes a small-sized hydrogen production apparatus 1 that generates a reformed gas containing hydrogen from a raw material gas, a solid polymer fuel cell 2 that generates power using hydrogen as a raw material, and a hydrogen production apparatus. 1 and an auxiliary combustor 3 that assists in raising the temperature of the gas supplied to the inside.

水素製造装置1を構成する改質反応器4は、竪型の筒状容器内に、底部から上部に向けて順に、燃焼触媒層5、改質触媒層6、COシフト触媒層7、CO選択酸化触媒層8を配設して構成される。また、燃焼触媒層5の下方の空間に起動バーナ9が設けられている。さらに、改質触媒層6とCOシフト触媒層7との間の空間に蒸気発生用熱交換器10が設けられている。また、COシフト触媒層7内には、COシフト用熱交換器11が設けられ、CO選択酸化触媒層8内には、CO選択酸化用熱交換器12が設けられている。   The reforming reactor 4 constituting the hydrogen production apparatus 1 is arranged in a vertical cylindrical container in order from the bottom to the top, the combustion catalyst layer 5, the reforming catalyst layer 6, the CO shift catalyst layer 7, and the CO selection. An oxidation catalyst layer 8 is provided. An activation burner 9 is provided in the space below the combustion catalyst layer 5. Further, a steam generating heat exchanger 10 is provided in a space between the reforming catalyst layer 6 and the CO shift catalyst layer 7. A CO shift heat exchanger 11 is provided in the CO shift catalyst layer 7, and a CO selective oxidation heat exchanger 12 is provided in the CO selective oxidation catalyst layer 8.

起動バーナ9の改質反応器4の下部空間に、ブロア13から燃料である都市ガス14が、ブロア15から燃焼用の空気16が、蒸気発生用熱交換器10から水蒸気17が、それぞれ供給されるようになっている。また、燃焼触媒層5と改質触媒層6との境界に熱電対の温度センサ18が設けられ、改質触媒層6と蒸気発生用熱交換器10の間の空間に熱電対の温度センサ19が設けられている。さらに、COシフト触媒層7とCO選択酸化触媒層8の間の空間に空気20を投入可能になっている。COシフト用熱交換器11とCO選択酸化用熱交換器12とには、それらの触媒温度を調整するために、それぞれ水ポンプ21、22から冷却水が供給可能になっている。   To the lower space of the reforming reactor 4 of the start burner 9, city gas 14 as fuel is supplied from the blower 13, combustion air 16 is supplied from the blower 15, and steam 17 is supplied from the steam generating heat exchanger 10. It has become so. Further, a thermocouple temperature sensor 18 is provided at the boundary between the combustion catalyst layer 5 and the reforming catalyst layer 6, and a thermocouple temperature sensor 19 is provided in the space between the reforming catalyst layer 6 and the steam generating heat exchanger 10. Is provided. Further, the air 20 can be introduced into the space between the CO shift catalyst layer 7 and the CO selective oxidation catalyst layer 8. Cooling water can be supplied from the water pumps 21 and 22 to the CO shift heat exchanger 11 and the CO selective oxidation heat exchanger 12 in order to adjust the catalyst temperature thereof.

このように構成された改質反応器4の頂部から排出される水素に富んだ改質ガスは、改質ガス供給管23を介して燃料電池2のアノード室に供給されるようになっている。燃料電池2のカソード室には空気24が供給されている。燃料電池2においては、改質ガス中の水素と空気中の酸素が電解質膜を介して反応して発電するようになっている。カソード室からは未反応酸素を含むカソード排ガス25が排出され、アノード室からは未反応水素を含むアノード排ガス26が排出される。アノード排ガス26は、補助燃焼器3の補助バーナ27に導かれて燃焼されるようになっている。   The reformed gas rich in hydrogen discharged from the top of the reforming reactor 4 configured as described above is supplied to the anode chamber of the fuel cell 2 through the reformed gas supply pipe 23. . Air 24 is supplied to the cathode chamber of the fuel cell 2. In the fuel cell 2, hydrogen in the reformed gas and oxygen in the air react via the electrolyte membrane to generate power. A cathode exhaust gas 25 containing unreacted oxygen is discharged from the cathode chamber, and an anode exhaust gas 26 containing unreacted hydrogen is discharged from the anode chamber. The anode exhaust gas 26 is guided to the auxiliary burner 27 of the auxiliary combustor 3 and burned.

補助燃焼器3の補助バーナ27には、補助燃料として都市ガス14が供給され、燃焼用空気として空気16が供給されている。また、補助燃焼器3内には熱交換器28が設けられている。熱交換器28は水ポンプ29から供給される水を補助燃焼器3の排ガスで加熱して、改質反応器4の蒸気発生用熱交換器10に供給するようになっている。補助燃焼器3の排ガス30は、切替弁31を介して大気中に放出可能になっている。また、切替弁31を切り替えると、排ガス30は除湿器32を介してパージガス33として、起動バーナ9の下部空間に供給可能になっている。なお、除湿器32は、パージガス33中の水分を除去するためのものであり、パージガス33中の水分量が改質反応器4内の触媒にとって問題にならない程度の場合は、省略することができる。   The auxiliary burner 27 of the auxiliary combustor 3 is supplied with city gas 14 as auxiliary fuel and air 16 as combustion air. A heat exchanger 28 is provided in the auxiliary combustor 3. The heat exchanger 28 is configured to heat the water supplied from the water pump 29 with the exhaust gas from the auxiliary combustor 3 and supply the water to the steam generating heat exchanger 10 of the reforming reactor 4. The exhaust gas 30 of the auxiliary combustor 3 can be released into the atmosphere via the switching valve 31. When the switching valve 31 is switched, the exhaust gas 30 can be supplied to the lower space of the activation burner 9 as the purge gas 33 via the dehumidifier 32. The dehumidifier 32 is for removing moisture in the purge gas 33, and can be omitted if the amount of moisture in the purge gas 33 is not a problem for the catalyst in the reforming reactor 4. .

また、制御器34は、水素製造装置1の全体を制御するものであり、図示例では、温度センサ18、19の検出温度を取り込むとともに、水素製造装置1の状態に応じてブロア13、ブロア15、水ポンプ29及び切替弁31等を制御するようになっている。   The controller 34 controls the entire hydrogen production apparatus 1. In the illustrated example, the controller 34 takes in the detected temperatures of the temperature sensors 18 and 19, and the blower 13 and the blower 15 according to the state of the hydrogen production apparatus 1. The water pump 29, the switching valve 31 and the like are controlled.

このように構成される本実施例の動作について説明する。改質反応器4の起動バーナ9の下部空間に燃料14と空気16を供給して起動バーナ9を運転する。起動時は、燃料に対する空気比は、1.2程度にする。また、本実施例では燃料14にメタンを主成分とする都市ガスを用いたが、燃料としてはこれに限らず、天然ガス、LPガス、ガソリン、灯油などの炭化水素燃料を使用することができる。   The operation of this embodiment configured as described above will be described. The starter burner 9 is operated by supplying fuel 14 and air 16 to the lower space of the starter burner 9 of the reforming reactor 4. At startup, the air to fuel ratio is about 1.2. In the present embodiment, city gas mainly composed of methane is used as the fuel 14, but the fuel is not limited to this, and hydrocarbon fuels such as natural gas, LP gas, gasoline, and kerosene can be used. .

起動バーナ9の燃焼ガスにより燃焼触媒層5と改質触媒層6の温度が十分に上昇すると、蒸気発生用熱交換器10から水蒸気17が供給され、改質触媒層6において燃料14の改質が可能な状態になる。そこで、燃料に対する空気比を下げて(例えば、0.25〜0.3)、改質反応を行わせる。   When the temperature of the combustion catalyst layer 5 and the reforming catalyst layer 6 is sufficiently increased by the combustion gas of the starting burner 9, the steam 17 is supplied from the steam generating heat exchanger 10, and the reforming of the fuel 14 is performed in the reforming catalyst layer 6. Will be possible. Therefore, the reforming reaction is performed by lowering the air to fuel ratio (for example, 0.25 to 0.3).

改質触媒層6では主に次式(1)の改質反応により、メタンと水を水素に変換し、同時に発生したCOは次式(2)のCO転化反応より、さらに水素に変換する。この時点でのCO濃度は、例えば、2000ppmから3000ppmとなる。   In the reforming catalyst layer 6, methane and water are converted into hydrogen mainly by the reforming reaction of the following formula (1), and simultaneously generated CO is further converted to hydrogen by the CO conversion reaction of the following formula (2). The CO concentration at this time is, for example, 2000 ppm to 3000 ppm.

CH+HO⇔CO+3H ……(1)
CO +HO⇔CO+H ……(2)
CH 4 + H 2 O⇔CO + 3H 2 (1)
CO + H 2 O⇔CO 2 + H 2 (2)

(1)式の改質反応は高温で進行する反応であり、大きなエネルギーを必要とする吸熱反応である。そこで、反応熱を供給するために、燃料のメタンの一部を燃焼触媒層5で燃焼させて補うようにする。例えば、改質反応器4内の温度分布は、起動バーナ9から燃焼触媒層5までの間が約400℃、燃焼触媒層5が750℃から850℃、改質触媒層6が550℃から750℃となる。    The reforming reaction of the formula (1) is a reaction that proceeds at a high temperature, and is an endothermic reaction that requires a large amount of energy. Therefore, in order to supply reaction heat, a part of the fuel methane is combusted in the combustion catalyst layer 5 to be supplemented. For example, the temperature distribution in the reforming reactor 4 is about 400 ° C. from the start burner 9 to the combustion catalyst layer 5, the combustion catalyst layer 5 is 750 ° C. to 850 ° C., and the reforming catalyst layer 6 is 550 ° C. to 750 ° C. It becomes ℃.

改質触媒層6の改質反応によって、COが副生成物として発生するが、燃料電池2は電極に白金触媒を使用しているために、燃料ガス中にCOガスが含まれると電極が被毒して発電性能が低下する。そこで、改質触媒層6で発生するCOをCOシフト触媒層7と、CO選択酸化触媒層8を用いて低減する。COシフト触媒層7では、前記式(2)のCO転化反応によりCOを低減する。また、CO選択酸化触媒層8では、次式(3)のCO選択酸化反応により、CO濃度をおよそ数ppmに調整する。   The reforming reaction of the reforming catalyst layer 6 generates CO as a by-product. However, since the fuel cell 2 uses a platinum catalyst for the electrode, the electrode is covered when CO gas is contained in the fuel gas. Poisoning will reduce power generation performance. Therefore, CO generated in the reforming catalyst layer 6 is reduced by using the CO shift catalyst layer 7 and the CO selective oxidation catalyst layer 8. In the CO shift catalyst layer 7, CO is reduced by the CO conversion reaction of the formula (2). In the CO selective oxidation catalyst layer 8, the CO concentration is adjusted to about several ppm by the CO selective oxidation reaction of the following formula (3).

2CO+O→2CO……(3) 2CO + O 2 → 2CO 2 (3)

ここで、COシフト触媒層7の最適な動作温度(例えば、250〜300℃)に合わせて、改質触媒層6より発生する改質ガスの温度(例えば、550〜750℃)を、蒸気発生用熱交換器10により低減する。蒸気発生用熱交換器10で発生した水蒸気17は、前述したように改質反応器4の底部に原料用水蒸気として投入される。   Here, the temperature of the reformed gas generated from the reforming catalyst layer 6 (for example, 550 to 750 ° C.) is adjusted to the optimum operating temperature (for example, 250 to 300 ° C.) of the CO shift catalyst layer 7 to generate steam. It is reduced by the heat exchanger 10 for use. As described above, the steam 17 generated in the steam generating heat exchanger 10 is fed to the bottom of the reforming reactor 4 as raw material steam.

このようにして、CO選択酸化触媒8により処理された水素を含む改質ガスは、改質ガス供給管23を通り燃料電池2のアノード室に供給され、カソード室に供給された空気と反応して電気を発生する。   In this manner, the reformed gas containing hydrogen treated by the CO selective oxidation catalyst 8 is supplied to the anode chamber of the fuel cell 2 through the reformed gas supply pipe 23 and reacts with the air supplied to the cathode chamber. To generate electricity.

燃料電池2のアノード室の排ガスは未反応の水素が残存しているため、アノード排ガス26は補助燃焼器3の補助バーナ27に導かれて燃焼処理される。補助燃焼器3内の燃焼排ガスの温度は、未反応水素の量によって変動するが、例えば、600〜900℃である。補助燃焼器3の燃焼排ガス30は、通常運転時は、切替弁31を介して系外へ排出される。一方、補助燃焼器3内に設けられた熱交換器28によって、水ポンプ29から供給される水の補助加熱が行われ、加熱された水は改質反応器4の蒸気発生用熱交換器10で水蒸気17となって、改質反応器4の底部に原料として供給される。このようにして、本実施例の燃料電池システムによれば、水素製造装置1により水素を含む改質ガスが安定して製造され、その改質ガスによって燃料電池2において安定した発電が行われる。   Since unreacted hydrogen remains in the exhaust gas in the anode chamber of the fuel cell 2, the anode exhaust gas 26 is guided to the auxiliary burner 27 of the auxiliary combustor 3 for combustion treatment. The temperature of the combustion exhaust gas in the auxiliary combustor 3 varies depending on the amount of unreacted hydrogen, but is, for example, 600 to 900 ° C. The combustion exhaust gas 30 of the auxiliary combustor 3 is discharged out of the system via the switching valve 31 during normal operation. On the other hand, auxiliary heat of water supplied from the water pump 29 is performed by the heat exchanger 28 provided in the auxiliary combustor 3, and the heated water is used as the steam generating heat exchanger 10 of the reforming reactor 4. As a result, the steam 17 is supplied to the bottom of the reforming reactor 4 as a raw material. Thus, according to the fuel cell system of the present embodiment, the hydrogen production apparatus 1 stably produces the reformed gas containing hydrogen, and stable power generation is performed in the fuel cell 2 by the reformed gas.

次に、本発明の特徴に係る水素製造装置1の停止方法の一実施例について、図2に示す停止工程のフローチャート、及び図3に示す各部の動作状態のタイムチャートを参照して説明する。なお、図2の停止工程は、制御器34によって実行される。   Next, an embodiment of a method for stopping the hydrogen production apparatus 1 according to the features of the present invention will be described with reference to the flowchart of the stop process shown in FIG. 2 and the time chart of the operation state of each part shown in FIG. 2 is executed by the controller 34.

図2及び図3に示すように、時刻QからTまでの定常運転中(S1)においては、改質反応器4に所定量の燃料14と空気16と水蒸気17とが供給されている。したがって、温度センサ18により検出される改質器温度は一定で推移している。時刻Rに停止命令が出されると(S2)、ステップS3にて改質反応器4への燃料14と空気16の供給を停止するとともに(図3(a))、水ポンプ29を停止して蒸気発生用熱交換器10への水の供給を停止する(図3(b))。但し、改質反応器4に供給される水蒸気17は、途中の管路等に水が残存しているため、図3(d)に示すように、やや遅れて停止する。一方、アノード排ガス26は、時刻Bの停止操作と同時に改質ガスの供給が停止するため、補助燃焼器3へ導入されるアノード排ガス26の量は速やかに減少する(図3(c))。次いで、ステップS4で切替弁31を切り替え、補助燃焼器3の燃焼排ガスをパージガス33として改質反応器4の底部に供給し(図3(f))、これと同時に、補助燃焼器3に補助燃料として、設定量の燃料14と空気16の供給を開始する(S5)。このとき、補助燃料に対する燃焼空気比を0.9から1.1の範囲に制御することにより、パージガス33中の酸素濃度を0%又は0%近傍に保持することが可能になる。また、パージガス33中には、燃料14の燃焼による水分が含まれるが、これが改質反応器4内に残ることになるが、従来の水蒸気によるパージに比べれば、最小量に抑えることができる。さらに、必要であれば、除湿器32を設けて除湿することが好ましい。この除湿器32は、パージガス33を例えば冷却水で冷却することにより、水分を凝縮して除去する。   As shown in FIGS. 2 and 3, during a steady operation from time Q to T (S 1), a predetermined amount of fuel 14, air 16, and water vapor 17 are supplied to the reforming reactor 4. Therefore, the reformer temperature detected by the temperature sensor 18 is constant. When a stop command is issued at time R (S2), the supply of fuel 14 and air 16 to the reforming reactor 4 is stopped in step S3 (FIG. 3 (a)), and the water pump 29 is stopped. Water supply to the steam generating heat exchanger 10 is stopped (FIG. 3B). However, the water vapor 17 supplied to the reforming reactor 4 stops after a slight delay as shown in FIG. On the other hand, the supply of the reformed gas to the anode exhaust gas 26 is stopped simultaneously with the stop operation at time B, so that the amount of the anode exhaust gas 26 introduced into the auxiliary combustor 3 quickly decreases (FIG. 3 (c)). Next, in step S4, the switching valve 31 is switched, and the combustion exhaust gas from the auxiliary combustor 3 is supplied as the purge gas 33 to the bottom of the reforming reactor 4 (FIG. 3 (f)). Supply of a set amount of fuel 14 and air 16 is started as fuel (S5). At this time, it is possible to keep the oxygen concentration in the purge gas 33 at 0% or in the vicinity of 0% by controlling the combustion air ratio to the auxiliary fuel in the range of 0.9 to 1.1. The purge gas 33 contains moisture from the combustion of the fuel 14 and remains in the reforming reactor 4, but it can be suppressed to a minimum amount as compared with the conventional purge by steam. Furthermore, if necessary, it is preferable to provide a dehumidifier 32 for dehumidification. The dehumidifier 32 condenses and removes moisture by cooling the purge gas 33 with, for example, cooling water.

次いで、ステップS6にて、図示していない温度センサにより補助燃焼器3の排ガス温度を計測し、補助バーナ27に供給する燃料14と空気16の量を調整して排ガス温度を設定温度以下に制御する(S7)。また、ステップS8にて、温度センサ18により改質触媒層6の温度を検出し、改質触媒温度が設定温度(例えば、100℃)になるように、補助バーナ27に供給する燃料14と空気16の量を制御する(S9)。なお、ステップS6、S7は、省略することができる。   Next, in step S6, the exhaust gas temperature of the auxiliary combustor 3 is measured by a temperature sensor (not shown), the amount of fuel 14 and air 16 supplied to the auxiliary burner 27 is adjusted, and the exhaust gas temperature is controlled to be lower than the set temperature. (S7). In step S8, the temperature of the reforming catalyst layer 6 is detected by the temperature sensor 18, and the fuel 14 and air supplied to the auxiliary burner 27 so that the reforming catalyst temperature becomes a set temperature (for example, 100 ° C.). The amount of 16 is controlled (S9). Note that steps S6 and S7 can be omitted.

改質触媒温度が設定温度以下になると、タイマーを作動させ、タイマ設定時間に達すると(S10)、補助バーナ27に供給する燃料14と空気16の供給を停止して(S11)、停止工程を終了する。   When the reforming catalyst temperature falls below the set temperature, the timer is operated. When the timer set time is reached (S10), the supply of fuel 14 and air 16 supplied to the auxiliary burner 27 is stopped (S11), and the stop process is performed. finish.

以上説明したように、本実施例によれば、燃料電池のアノード排ガスを燃焼して改質反応に必要な水等を加熱する補助燃焼器は、水素製造装置を停止する場合に不要になることに着目し、補助燃焼器の燃焼排ガスをパージガスとして用いていることから、窒素貯蔵装置などの格別な装置を用いることなく、パージガスを供給することができる。   As described above, according to the present embodiment, the auxiliary combustor that burns the anode exhaust gas of the fuel cell and heats water or the like necessary for the reforming reaction becomes unnecessary when the hydrogen production apparatus is stopped. Since the combustion exhaust gas of the auxiliary combustor is used as the purge gas, the purge gas can be supplied without using a special device such as a nitrogen storage device.

また、補助燃焼器3における燃焼空気比を0.9から1.1の範囲に制御していることから、パージガスの酸素濃度を低下でき、触媒の酸化を防止することができる。   Further, since the combustion air ratio in the auxiliary combustor 3 is controlled in the range of 0.9 to 1.1, the oxygen concentration of the purge gas can be reduced and the oxidation of the catalyst can be prevented.

また、補助燃焼器3の燃焼排ガスによるパージによれば、パージガス中の水分を従来の水蒸気パージに比べて少量に抑えることができる。この際、さらにパージガス中の水分を除去したい場合は、除湿器32を設けて水分の除去を行うこともできる。   Moreover, according to the purge by the combustion exhaust gas of the auxiliary combustor 3, the moisture in the purge gas can be suppressed to a small amount as compared with the conventional steam purge. At this time, if it is desired to further remove the moisture in the purge gas, the moisture can be removed by providing a dehumidifier 32.

図4に、本発明の水素製造装置の停止方法を適用してなる他の実施例の燃料電池システムの構成を示す。本実施例が図1の実施例と異なる点は、補助燃焼器3の排ガスをパージガスとするための切替弁31及び除湿器32の系統を備えていないこと、及びパージガスとして窒素ガス36を調整弁37を介して空気16の供給管に投入可能にしている点にある。その他の構成は、図1の実施例と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。特に、本実施例は、改質反応器4内の燃焼触媒層5に付着するカーボンを除去した後に、水素製造装置1を停止することを特徴とする実施例である。   FIG. 4 shows a configuration of a fuel cell system according to another embodiment to which the hydrogen production apparatus stopping method of the present invention is applied. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 in that it does not have a switching valve 31 and a dehumidifier 32 system for using the exhaust gas of the auxiliary combustor 3 as a purge gas, and a nitrogen gas 36 is used as the purge gas. 37, the air 16 can be supplied to the supply pipe. Since other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. 1, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted. In particular, the present embodiment is an embodiment characterized in that the hydrogen production apparatus 1 is stopped after removing carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 in the reforming reactor 4.

本実施例は、図1の実施例に従って水素製造装置1を停止した後に、水素製造装置1を再起動すると、図5に示すように、燃焼触媒層5の温度が異常に上昇するという問題を解決するものである。すなわち、図5に示すように、時刻Eにて 起動バーナ9を点火し、時刻EからHまでの間は、起動バーナ9に空気比が1.2となるように燃料14と空気16を投入する。これにより、起動バーナ9で火炎を形成して、後流の燃焼触媒層5と改質触媒層6等を昇温する。この時刻EからHまでの間が起動モードである。そして、改質触媒層6の温度が設定温度に達したことを確認し、時刻Hで蒸気発生用熱交換器10に水を供給して水蒸気17を発生させ、改質反応器4に供給する。これにより、改質反応器4は改質モードに移行し、改質ガス中の水素濃度が上昇して定常運転に至る。   In the present embodiment, when the hydrogen production device 1 is restarted after the hydrogen production device 1 is stopped according to the embodiment of FIG. 1, the temperature of the combustion catalyst layer 5 rises abnormally as shown in FIG. It is a solution. That is, as shown in FIG. 5, the start burner 9 is ignited at time E, and fuel 14 and air 16 are supplied to the start burner 9 so that the air ratio becomes 1.2 from time E to H. To do. Thereby, a flame is formed by the start burner 9 and the temperature of the downstream combustion catalyst layer 5 and the reforming catalyst layer 6 is increased. The start-up mode is from time E to H. Then, it is confirmed that the temperature of the reforming catalyst layer 6 has reached the set temperature, and at time H, water is supplied to the steam generating heat exchanger 10 to generate steam 17 and supplied to the reforming reactor 4. . As a result, the reforming reactor 4 shifts to the reforming mode, and the hydrogen concentration in the reformed gas is increased to reach a steady operation.

ところが、起動モード中の時刻Fから時刻Gの間に、一時的に燃焼触媒層5の温度が異常高温(例えば、950℃以上)になるという現象を知見した。しかし、燃焼触媒層5の温度の異常上昇は一時的であり、時刻Gを経過すると通常に近い温度(例えば、900℃程度)まで低下する。そして、水蒸気の供給が開始される改質モードになると、燃焼触媒層5の温度は徐々に低下して定常運転の温度(例えば、約700℃)に安定する。   However, the inventors have found a phenomenon that the temperature of the combustion catalyst layer 5 temporarily becomes abnormally high (for example, 950 ° C. or higher) between time F and time G in the start mode. However, the abnormal rise in the temperature of the combustion catalyst layer 5 is temporary, and when the time G elapses, it drops to a temperature close to normal (for example, about 900 ° C.). In the reforming mode in which the supply of water vapor is started, the temperature of the combustion catalyst layer 5 gradually decreases and stabilizes at a steady operation temperature (for example, about 700 ° C.).

ここで、燃焼触媒層5は、金属を用いていることから、例えば、950℃以上になると、燃焼触媒の活性劣化が加速するという問題がある。そこで、起動モード時に燃焼触媒層5の温度が異常上昇する現象について検討したところ、通常の改質運転の際に燃料中のカーボンが熱分解して燃焼触媒層5に付着し、その付着カーボンが再起動時に燃焼することが原因であることが判明した。   Here, since the combustion catalyst layer 5 uses a metal, for example, when the temperature becomes 950 ° C. or more, there is a problem that the activity deterioration of the combustion catalyst is accelerated. Therefore, when the phenomenon in which the temperature of the combustion catalyst layer 5 abnormally rises in the start-up mode was examined, carbon in the fuel was thermally decomposed and adhered to the combustion catalyst layer 5 during the normal reforming operation. It was found that the cause was burning on restart.

ところで、付着カーボンが発生する理由は、改質運転中に燃焼触媒層5に供給される都市ガスと空気との空気比が低いことにあると考えられる。つまり、燃焼触媒層5は都市ガスの一部を燃焼して改質反応に必要な熱を補うためのものであるから、空気比は部分燃焼に必要な低い値(例えば、0.25〜0.3)に設定される。このように空気比が低いと、都市ガスの部分酸化燃焼が起こることが考えられる。ここで、都市ガスの成分は、CHが85%以上であるが、他にC、Cなどが含まれる。
図6に、都市ガス中に含まれるCH、C、Cの熱分解温度と分解量の関係を示す。図6に示すように、CHに比べてC、Cは比較的低温で分解することがわかる。Cの多いCが最も低い温度で分解し、温度約500℃から分解が進み温度700℃では23%分解している。この分解をCHの場合を例にとって説明すると、次式(4)に示すように、CHはHとC(カ−ボン)に分解される。
By the way, it is considered that the reason why the attached carbon is generated is that the air ratio between the city gas and the air supplied to the combustion catalyst layer 5 during the reforming operation is low. That is, since the combustion catalyst layer 5 is for combusting a part of the city gas to supplement heat necessary for the reforming reaction, the air ratio is a low value necessary for partial combustion (for example, 0.25 to 0). .3). Thus, when the air ratio is low, partial oxidation combustion of city gas may occur. Here, the component of city gas is 85% or more of CH 4, but includes C 2 H 6 , C 3 H 8 and the like.
FIG. 6 shows the relationship between the thermal decomposition temperature and decomposition amount of CH 4 , C 2 H 6 , and C 3 H 8 contained in city gas. As shown in FIG. 6, it can be seen that C 2 H 6 and C 3 H 8 decompose at a relatively low temperature compared to CH 4 . C 3 H 8 containing a large amount of C decomposes at the lowest temperature, decomposition proceeds from a temperature of about 500 ° C., and 23% decomposes at a temperature of 700 ° C. This decomposition will be described by taking the case of CH 4 as an example. As shown in the following equation (4), CH 4 is decomposed into H 2 and C (carbon).

CH⇒C+2H …(4)
特に、カーボン生成は、温度が高く、蒸気流量が少なく、空気比が低いほど発生しやすい。したがって、定常運転時の燃焼触媒層5の付近は空気比が低く(例えば、0.3)、かつ温度が高い(例えば、700℃以上)ため、カーボンが生成されやすい条件になっている。
CH 4 ⇒C + 2H 2 (4)
In particular, carbon generation is more likely to occur at higher temperatures, lower steam flow rates, and lower air ratios. Therefore, in the vicinity of the combustion catalyst layer 5 during steady operation, the air ratio is low (for example, 0.3) and the temperature is high (for example, 700 ° C. or higher), so that carbon is easily generated.

このようにして生成されたカーボンが、燃焼触媒層5の触媒表面に付着し、起動時に供給される高い空気比に設定された空気により付着カーボンが燃焼して、燃焼触媒層5が異常高温になると考えられる。   The carbon generated in this manner adheres to the catalyst surface of the combustion catalyst layer 5 and the attached carbon burns by the air set at a high air ratio supplied at the time of startup, so that the combustion catalyst layer 5 becomes abnormally high in temperature. It is considered to be.

そこで、本実施例は、燃焼触媒層5に付着するカーボンを停止時に燃焼させて除去した後に、水素製造装置1を停止することにより、起動時の燃焼触媒層5の異常高温を回避するようにすることを特徴とする。   Therefore, in this embodiment, after the carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 is burned and removed at the time of stopping, the hydrogen production apparatus 1 is stopped so as to avoid the abnormally high temperature of the combustion catalyst layer 5 at the time of startup. It is characterized by doing.

本実施例の水素製造装置1の停止方法について図7のタイムチャートを参照しながら説明する。本実施例では、パージガスとして水蒸気を使用した場合の停止手順を示している。図において、時刻0から時刻Bまでは、定常運転であり、燃料14、空気16、及び水蒸気17が所定量供給されている。そして、時刻Bにて停止操作が開始されると、制御器34から燃料14と空気16をほぼ同時に停止する指令がブロア13とブロア15に出力される。一方、改質反応器4内をパージするため水蒸気17の供給を継続し、残存ガスによる異常燃焼を防止する。水蒸気17のパージにより、燃焼触媒層5と改質触媒層6の温度が低下し始め、改質反応器4の内部は水蒸気に置換されて、改質反応器4内に残存したガスは、補助燃焼器3から系外へ排出される。   A method for stopping the hydrogen production apparatus 1 of this embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. In this embodiment, a stop procedure when steam is used as the purge gas is shown. In the figure, from time 0 to time B, steady operation is performed, and a predetermined amount of fuel 14, air 16, and water vapor 17 are supplied. When the stop operation is started at time B, a command to stop the fuel 14 and the air 16 almost simultaneously is output from the controller 34 to the blower 13 and the blower 15. On the other hand, since the inside of the reforming reactor 4 is purged, the supply of the steam 17 is continued to prevent abnormal combustion due to the residual gas. The temperature of the combustion catalyst layer 5 and the reforming catalyst layer 6 starts to decrease due to the purge of the steam 17, the interior of the reforming reactor 4 is replaced with steam, and the gas remaining in the reforming reactor 4 is supplemented. It is discharged out of the system from the combustor 3.

本実施例では、水蒸気17を定常運転時と同じ流量で供給してパージしているが、通常運転時よりも少ない流量でパージすることも可能である。本実施例では、本実施例の水素製造装置1の空間内容積が約6Lの場合であり、蒸気流量を約10g/分でパージする例を示している。したがって、1〜2分の蒸気パージで改質反応器内を十分置換できる流量に相当する。しかし、パージ時間や水素製造装置1のサイズは特に限定するものではない。   In this embodiment, the water vapor 17 is supplied and purged at the same flow rate as in the steady operation, but it is also possible to purge at a lower flow rate than in the normal operation. In this embodiment, the hydrogen production apparatus 1 of the present embodiment has a space volume of about 6 L, and shows an example of purging at a steam flow rate of about 10 g / min. Accordingly, this corresponds to a flow rate at which the inside of the reforming reactor can be sufficiently replaced with a steam purge for 1 to 2 minutes. However, the purge time and the size of the hydrogen production apparatus 1 are not particularly limited.

次いで、時刻Cにおいて、水蒸気を供給しながら、空気を改質反応器4内に再供給する。この空気の再供給時期は、燃焼触媒層5の温度がカーボンが燃焼可能な温度(例えば、550℃)以下になる前に、好ましくは余裕を考慮した温度(例えば、600℃以上)に制御される。ここで、図8に燃焼触媒層5に付着したカーボンの酸化雰囲気における熱分解特性を示す。同図から明らかなように、温度550℃からカーボンの重量減少が確認され、カーボンの燃焼が開始していることがわかる。したがって、空気16を供給する時刻Cから時刻Eまでの間は、燃焼触媒層5の温度を設定温度(例えば、850℃)以下に保持して、燃焼触媒層5の劣化を防ぐために、水蒸気17と空気16の流量比を制御する。   Next, at time C, air is supplied again into the reforming reactor 4 while supplying water vapor. The re-supply timing of the air is preferably controlled to a temperature (for example, 600 ° C. or more) in consideration of a margin before the temperature of the combustion catalyst layer 5 becomes a temperature at which carbon can be combusted (for example, 550 ° C.) or less. The Here, FIG. 8 shows the thermal decomposition characteristics of the carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 in an oxidizing atmosphere. As is apparent from the figure, a decrease in the weight of carbon is confirmed from a temperature of 550 ° C., and it can be seen that the combustion of carbon has started. Therefore, during the period from time C to time E at which the air 16 is supplied, the temperature of the combustion catalyst layer 5 is maintained at a set temperature (for example, 850 ° C.) or less to prevent deterioration of the combustion catalyst layer 5. And the flow ratio of air 16 is controlled.

本実施例では、燃焼触媒層5の温度が620℃のときに空気16の供給を再開し、空気の供給開始と同時に燃焼触媒層5の620℃から徐々に上昇し、時刻Dのときに約720℃になっている。このように燃焼触媒層5の温度が上昇するのは、燃焼触媒層5に付着したカーボンが燃焼しているためであり、これにより改質触媒層6の温度も上昇している。   In this embodiment, the supply of the air 16 is resumed when the temperature of the combustion catalyst layer 5 is 620 ° C., and gradually rises from 620 ° C. of the combustion catalyst layer 5 simultaneously with the start of the supply of air. It is 720 ° C. The reason why the temperature of the combustion catalyst layer 5 rises in this way is that the carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 is combusted, and as a result, the temperature of the reforming catalyst layer 6 also rises.

ここで、燃焼触媒層5内部のカーボンが完全に燃焼したか否かを確認するために、温度センサ18により燃焼触媒層5の出口温度を計測し、その計測値がピーク値を過ぎた時に、燃焼触媒層5内のカーボンが燃焼したと判断する。そして、余裕を見て、燃焼触媒層5の温度がピークを過ぎた時刻Eで、空気の供給を停止する。ところで、カーボン燃焼用の空気の供給量が多すぎると、酸素によるCO選択酸化触媒層8の劣化の問題がある。そこで、燃焼触媒層5に付着したカーボンを燃焼して除去するに必要な空気(酸素)の供給量に制御することが好ましい。   Here, in order to confirm whether or not the carbon inside the combustion catalyst layer 5 has completely combusted, the temperature sensor 18 measures the outlet temperature of the combustion catalyst layer 5, and when the measured value exceeds the peak value, It is determined that the carbon in the combustion catalyst layer 5 has burned. Then, with a margin, the supply of air is stopped at time E when the temperature of the combustion catalyst layer 5 has passed the peak. By the way, when the supply amount of air for carbon combustion is too large, there is a problem of deterioration of the CO selective oxidation catalyst layer 8 due to oxygen. Therefore, it is preferable to control the supply amount of air (oxygen) necessary for burning and removing carbon adhering to the combustion catalyst layer 5.

図9に、カーボン燃焼用の空気を必要以上に供給した場合の例を示す。図示例は、カーボン除去の際に燃焼触媒層5の温度がピークを経過後、さらに5分間空気を供給した後に水素製造装置1を停止した場合の再起動の例である。図示のように、付着カーボンが除去されているために、起動モードにおいては燃焼触媒層5の温度が800℃以上にはならないが、改質運転における改質ガス中のCO濃度が2000ppm以上になっている。再起動した際の改質器の温度と改質器からのCO濃度の履歴を示した図である。これによれば、余剰の空気を供給したために、CO選択酸化触媒層8の触媒が酸化され、劣化が進行したためと考えられる。   FIG. 9 shows an example in which the air for carbon combustion is supplied more than necessary. The illustrated example is an example of restart when the hydrogen production apparatus 1 is stopped after supplying air for 5 minutes after the peak of the temperature of the combustion catalyst layer 5 during carbon removal. As shown in the figure, since the adhering carbon is removed, in the start-up mode, the temperature of the combustion catalyst layer 5 does not exceed 800 ° C., but the CO concentration in the reformed gas in the reforming operation becomes 2000 ppm or more. ing. It is the figure which showed the history of the temperature of the reformer at the time of restarting, and the CO density | concentration from a reformer. According to this, it is considered that since the excess air was supplied, the catalyst of the CO selective oxidation catalyst layer 8 was oxidized and the deterioration progressed.

しかし、実際には燃焼触媒層5の付着カーボン量は検出できないから、燃焼触媒の温度を検出する温度センサ18の検出温度がピークに達した後、低下傾向にある時点を空気供給停止の目安とすることが好ましい。図7において、空気供給停止の時刻Eは、通常、空気の供給を開始してから数分後であるが、燃焼触媒温度がピークに達してから設定時間(例えば、1〜2分)後に停止することが好ましい。   However, since the amount of carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 cannot actually be detected, the time point when the temperature detected by the temperature sensor 18 for detecting the temperature of the combustion catalyst reaches a peak and then tends to decrease is taken as a guideline for stopping the air supply. It is preferable to do. In FIG. 7, the air supply stop time E is usually several minutes after the start of air supply, but stops after a set time (for example, 1-2 minutes) after the combustion catalyst temperature reaches its peak. It is preferable to do.

本実施例により水素製造装置1を停止した後、水素製造装置1を再起動した際の触媒温度等の各部の状態のタイムチャートを図10に示す。図示のように、起動運転において、燃焼触媒の温度が800℃を超えることなく、また、時刻Dの改質運転に入ってもCO濃度が一時的に約300ppmになるが、その後は約0ppmを維持できる。   FIG. 10 shows a time chart of the state of each part such as the catalyst temperature when the hydrogen production apparatus 1 is restarted after the hydrogen production apparatus 1 is stopped according to this embodiment. As shown in the figure, in the start-up operation, the temperature of the combustion catalyst does not exceed 800 ° C., and even when the reforming operation at time D is entered, the CO concentration temporarily becomes about 300 ppm. Can be maintained.

上述したように、本実施例によれば、燃焼触媒層5に付着したカーボンを停止運転の際に燃焼させて除去することができるから、水素製造装置1を再起動する際に燃焼触媒層5の温度が異常上昇することによる触媒の劣化を防止することができる。   As described above, according to this embodiment, the carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 can be burned and removed during the stop operation, so that the combustion catalyst layer 5 is restarted when the hydrogen production apparatus 1 is restarted. The catalyst can be prevented from deteriorating due to an abnormal rise in temperature.

また、付着したカーボンを燃焼して除去する際の空気量を、燃焼触媒の温度の変化を目安に制御していることから、CO選択酸化触媒の酸素による劣化を抑制することができる。   Further, since the amount of air when the attached carbon is burned and removed is controlled based on the change in the temperature of the combustion catalyst, deterioration of the CO selective oxidation catalyst due to oxygen can be suppressed.

なお、水素製造装置1の仕様、燃料の仕様、等の条件が決まれば、図7の時刻B、C、D、Eはほぼ一義的に定まってくるから、燃焼触媒の温度のピークを検出することに代えて、タイマによる時間制御で、図7の停止手順を実現することができる。   If conditions such as the specifications of the hydrogen production apparatus 1 and the specifications of the fuel are determined, the times B, C, D, and E in FIG. 7 are determined almost uniquely, so that the temperature peak of the combustion catalyst is detected. Instead, the stop procedure of FIG. 7 can be realized by time control by a timer.

図11に、改質反応器4内の燃焼触媒層5に付着するカーボンを除去した後に、水素製造装置1を停止する他の実施例のタイムチャートを示す。本実施例が、図7の実施例と相違する点は、停止時のパージガスとして、水蒸気に代えて、窒素ガスを適用したことにある。すなわち、時刻Bにおいて、燃料14、空気16及び水蒸気17の供給を全て停止するとともに、調整弁36を開いて窒素ガスを改質反応器4の底部に供給する。その他の点は、図7の実施例と同一であることから、説明を省略する。   In FIG. 11, the time chart of the other Example which stops the hydrogen production apparatus 1 after removing the carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 in the reforming reactor 4 is shown. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 7 in that nitrogen gas is applied instead of water vapor as the purge gas at the time of stoppage. That is, at time B, the supply of the fuel 14, air 16, and water vapor 17 is all stopped, and the regulating valve 36 is opened to supply nitrogen gas to the bottom of the reforming reactor 4. The other points are the same as in the embodiment of FIG.

本実施例によれば、実施例2と同一の効果が得られることに加え、水蒸気をパージガスとして用いたときに、水蒸気が凝縮して触媒に水分が吸着されることに伴う問題を回避できる。   According to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the second embodiment, when water vapor is used as the purge gas, it is possible to avoid problems associated with water vapor being condensed and moisture adsorbed on the catalyst.

なお、窒素ガスに代えて、図1の実施例で示した、補助燃焼器3の燃焼排ガスをパージガスとして用いることができることは、いうまでもない。   In addition, it cannot be overemphasized that it can replace with nitrogen gas and the combustion exhaust gas of the auxiliary | assistant combustor 3 shown in the Example of FIG. 1 can be used as purge gas.

図12に、改質反応器4内の燃焼触媒層5に付着するカーボンを除去した後に、水素製造装置1を停止するさらに他の実施例のタイムチャートを示す。本実施例が、図7の実施例と相違する点は、停止行程における空気再供給時に、水蒸気17の供給を停止したことにある。その他の点は、図7の実施例と同一であることから、説明を省略する。   FIG. 12 shows a time chart of still another embodiment in which the hydrogen production apparatus 1 is stopped after the carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 in the reforming reactor 4 is removed. The present embodiment is different from the embodiment of FIG. 7 in that the supply of the water vapor 17 is stopped at the time of air resupply in the stop process. The other points are the same as in the embodiment of FIG.

本実施例によれば、空気再供給の際に蒸気をカットすることで、水蒸気の発生に必要な蒸気発生用熱交換器10における熱損失が少なくなり、燃焼触媒層5の温度が顕著に上昇しやすくなる。その結果、燃焼触媒層5への付着カーボン量が少ない場合に、燃焼触媒温度のピークを明確に判断することができる。   According to the present embodiment, the steam is cut when the air is re-supplied, so that heat loss in the steam generating heat exchanger 10 necessary for generating steam is reduced, and the temperature of the combustion catalyst layer 5 is remarkably increased. It becomes easy to do. As a result, when the amount of carbon adhering to the combustion catalyst layer 5 is small, the peak of the combustion catalyst temperature can be clearly determined.

図12の時刻Bにおいて燃料14と空気16の供給が停止され、時刻Bから時刻Cの間は、水蒸気17による水素製造装置1のパージが行われる。そして、時刻Cにおいて水蒸気17の供給を停止し、同時に空気16の供給を再開する。この空気16の再供給は、図7の場合と同様に、燃焼触媒層5の温度がカーボンを燃焼可能な温度以上のときに行う。また、水蒸気17と空気16の流量を制御して、燃焼触媒層5の温度を設定温度(例えば、900℃好ましくは850℃)以下に調整して、燃焼触媒層5の熱による劣化を防ぐ。   The supply of the fuel 14 and the air 16 is stopped at time B in FIG. 12, and the hydrogen production apparatus 1 is purged with the steam 17 from time B to time C. At time C, the supply of the water vapor 17 is stopped, and at the same time, the supply of the air 16 is restarted. This resupply of air 16 is performed when the temperature of the combustion catalyst layer 5 is equal to or higher than the temperature at which carbon can be combusted, as in the case of FIG. Further, the flow rate of the water vapor 17 and the air 16 is controlled to adjust the temperature of the combustion catalyst layer 5 to a set temperature (for example, 900 ° C., preferably 850 ° C.) or less, thereby preventing deterioration of the combustion catalyst layer 5 due to heat.

時刻Cにおいて、空気が再供給されると、時刻Dにおいて、燃焼触媒温度が急激に上昇して、例えば840℃まで達した。そのときのピーク温度を温度センサ18の計測値により判断し、一定時間後の時刻Eにおいて空気16の供給を停止して終了する。   When the air was supplied again at time C, the temperature of the combustion catalyst suddenly increased at time D and reached, for example, 840 ° C. The peak temperature at that time is determined from the measured value of the temperature sensor 18, and the supply of the air 16 is stopped at time E after a predetermined time, and the process ends.

なお、停止操作における空気流量及び蒸気流量については、試運転時に固定することもできる。しかし、初期段階では空気と蒸気の併用運転を実施し、燃焼触媒温度の顕著な履歴が得られない場合は、本実施例のように、蒸気を停止し空気供給のみにする。   It should be noted that the air flow rate and the steam flow rate in the stop operation can be fixed during the trial operation. However, when the combined operation of air and steam is performed in the initial stage and no significant history of the combustion catalyst temperature is obtained, the steam is stopped and only the air supply is performed as in this embodiment.

また、図7の実施例で説明したように、水素製造装置1の仕様、燃料の仕様、等の条件が決まれば、図12の時刻B、C、D、Eはほぼ一義的に定まってくるから、燃焼触媒の温度のピークを検出することに代えて、タイマによる時間制御で、図12の停止手順を実現することができる。   Further, as described in the embodiment of FIG. 7, when the conditions such as the specifications of the hydrogen production apparatus 1 and the specifications of the fuel are determined, the times B, C, D, and E in FIG. 12 are determined almost uniquely. Thus, instead of detecting the temperature peak of the combustion catalyst, the stop procedure of FIG. 12 can be realized by time control by a timer.

本発明の水素製造装置の停止方法の一実施例を適用可能な燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which can apply one Example of the stop method of the hydrogen production apparatus of this invention. 本発明の水素製造装置の停止方法の一実施例の停止工程のフローチャートである。It is a flowchart of the stop process of one Example of the stop method of the hydrogen production apparatus of this invention. 図2実施例の停止工程における改質反応器各部の温度変化とガスの流量変化を示すタイムチャートである。2 is a time chart showing a change in temperature of each part of the reforming reactor and a change in gas flow rate in the stopping step of the embodiment in FIG. 本発明の水素製造装置の停止方法の他の実施例を適用可能な燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which can apply the other Example of the stop method of the hydrogen production apparatus of this invention. 水素製造装置の再起動時に燃焼触媒の温度が異常上昇することを説明する図である。It is a figure explaining that the temperature of a combustion catalyst rises abnormally at the time of restart of a hydrogen production device. 炭化水素系燃料の熱分解温度と分解量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thermal decomposition temperature and decomposition amount of a hydrocarbon fuel. 本発明の他の実施例の停止工程における改質反応器各部の温度変化とガス流量変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the temperature change and gas flow rate change of each part of a reforming reactor in the stop process of other examples of the present invention. 燃焼触媒に付着したカーボンの酸化雰囲気での熱分解特性を示す図である。It is a figure which shows the thermal decomposition characteristic in the oxidation atmosphere of the carbon adhering to the combustion catalyst. 図7の実施例の停止工程を実施する際にカーボン燃焼用の空気を必要以上に供給した場合の再起動した際のCO濃度を説明するためのタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart for explaining the CO concentration at the time of restart when carbon combustion air is supplied more than necessary when the stop process of the embodiment of FIG. 7 is performed. 図7の実施例の停止工程を実施した後に、水素製造装置を起動した際の改質反応器各部の温度変化とガス流量変化とCO濃度変化を示すタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart showing a temperature change, a gas flow rate change, and a CO concentration change in each part of the reforming reactor when the hydrogen production apparatus is started after the stop process of the embodiment of FIG. 7 is performed. 本発明のさらに他の実施例の停止工程における改質反応器各部の温度変化とガス流量変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the temperature change and gas flow rate change of each part of the reforming reactor in the stopping step of still another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施例の停止工程における改質反応器各部の温度変化とガス流量変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the temperature change and gas flow rate change of each part of the reforming reactor in the stopping step of still another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:水素製造装置
2:燃料電池
3:補助燃焼器
4:改質反応器
5:燃焼触媒層
6:改質触媒層
7:COシフト触媒層
8:CO選択酸化触媒層
9:起動バーナ
10:蒸気発生用熱交換器
11:COシフト用熱交換器
12:CO選択酸化用熱交換器
13、15:ブロア
14:燃料
16、20、24:空気
17:水蒸気
18、19:温度センサ
21,22、29:水ポンプ
23:改質ガス供給管
25:カソード排ガス
26:アノード排ガス
27:補助バーナ
28:熱交換器
30:排ガス
31:切替弁
32:除湿器
1: Hydrogen production device 2: Fuel cell 3: Auxiliary combustor 4: Reforming reactor 5: Combustion catalyst layer 6: Reforming catalyst layer 7: CO shift catalyst layer 8: CO selective oxidation catalyst layer 9: Startup burner 10: Steam generation heat exchanger 11: CO shift heat exchanger 12: CO selective oxidation heat exchanger 13, 15: Blower 14: Fuel 16, 20, 24: Air 17: Water vapor 18, 19: Temperature sensors 21, 22 , 29: water pump 23: reformed gas supply pipe 25: cathode exhaust gas 26: anode exhaust gas 27: auxiliary burner 28: heat exchanger 30: exhaust gas 31: switching valve 32: dehumidifier

Claims (12)

炭化水素系の燃料と水蒸気と空気とを混合して、燃焼触媒層を通して前記燃料の一部を燃焼させた後、改質触媒層に供給して前記燃料を前記水蒸気により改質させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記改質ガス中のCOを低減して燃料電池のアノードに供給するCO低減器と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して前記燃料と前記水蒸気と前記空気の少なくとも一つを加熱する補助燃焼器とを備えた水素製造装置の停止方法において、前記燃料と前記空気と前記水蒸気の供給を停止した後、前記補助燃焼器の排ガスを前記改質器に供給して前記水素製造装置の残留ガスをパージすることを特徴とする水素製造装置の停止方法。   A hydrocarbon-based fuel, water vapor, and air are mixed, and a part of the fuel is burned through the combustion catalyst layer, and then supplied to the reforming catalyst layer to reform the fuel with the water vapor to generate hydrogen. A reformer that produces reformed gas, a CO reducer that reduces the CO in the reformed gas produced by the reformer and supplies it to the anode of the fuel cell, and an anode exhaust gas of the fuel cell. In a hydrogen production apparatus stopping method comprising an auxiliary combustor that burns and heats at least one of the fuel, the water vapor, and the air, the supply of the fuel, the air, and the water vapor is stopped, and then the auxiliary A method for stopping a hydrogen production apparatus, wherein exhaust gas from a combustor is supplied to the reformer to purge residual gas from the hydrogen production apparatus. 前記補助燃焼器は、パージ時に補助燃料を燃焼することを特徴とする請求項1に記載の水素製造装置の停止方法。   The method of stopping a hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary combustor burns auxiliary fuel during purging. 前記補助燃焼器は、前記補助燃料に対する燃焼空気の流量比を0.9から1.1に制御することを特徴とする請求項2に記載の水素製造装置の停止方法。   The method for stopping a hydrogen production apparatus according to claim 2, wherein the auxiliary combustor controls the flow rate ratio of the combustion air to the auxiliary fuel from 0.9 to 1.1. 炭化水素系の燃料と水蒸気と空気とを混合して、燃焼触媒層を通して前記燃料の一部を燃焼させた後、改質触媒層に供給して、前記燃料を前記水蒸気により改質させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記改質ガス中のCOを低減して燃料電池のアノードに供給するCO低減器と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して前記燃料と前記水蒸気と前記空気の少なくとも一つを加熱する補助燃焼器とを備えた水素製造装置の停止方法において、前記燃料及び前記空気の供給を停止して前記水蒸気の供給を継続し、その後に前記空気を再供給することを特徴とする水素製造装置の停止方法。   A hydrocarbon-based fuel, water vapor, and air are mixed, and a part of the fuel is combusted through the combustion catalyst layer, and then supplied to the reforming catalyst layer, and the fuel is reformed by the water vapor to generate hydrogen. A reformer that produces reformed gas, a CO reducer that reduces the CO in the reformed gas produced by the reformer and supplies it to the anode of the fuel cell, and the anode exhaust gas of the fuel cell In the method for stopping a hydrogen production apparatus comprising an auxiliary combustor that heats at least one of the fuel, the steam, and the air, the supply of the fuel and the air is stopped and the supply of the steam is performed. A method for stopping a hydrogen production apparatus, characterized in that the method continues and then supplies the air again. 前記水蒸気の供給を継続することに代えて、前記水蒸気の供給を停止して前記補助燃焼器の排ガス又は窒素を供給することを特徴とする請求項4に記載の水素製造装置の停止方法。   The method for stopping a hydrogen production apparatus according to claim 4, wherein the supply of the steam is stopped and the exhaust gas or nitrogen of the auxiliary combustor is supplied instead of continuing the supply of the steam. 前記空気を再供給する工程において、前記水蒸気又は前記不活性ガスと前記空気の流量比を制御して、前記燃焼触媒層の温度を設定温度以下に保持することを特徴とする請求項4に記載の水素製造装置の停止方法。   5. The temperature of the combustion catalyst layer is maintained at a set temperature or lower by controlling a flow rate ratio of the water vapor or the inert gas and the air in the step of resupplying the air. Method for stopping the hydrogen production equipment. 炭化水素系の燃料と水蒸気と空気とを混合して、燃焼触媒層を通して前記燃料の一部を燃焼させた後、改質触媒層に供給して、前記燃料を前記水蒸気により改質させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記改質ガス中のCOを低減して燃料電池のアノードに供給するCO低減器と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して前記燃料と前記水蒸気と前記空気の少なくとも一つを加熱する補助燃焼器とを備えた水素製造装置の停止方法において、前記燃料及び前記空気の供給を停止して前記水蒸気の供給を継続し、その後に前記水蒸気の供給を停止して前記空気の供給を再開し、前記燃焼触媒層の温度がピーク値に達した後に前記空気の供給を停止することを特徴とする水素製造装置の停止方法。   A hydrocarbon-based fuel, water vapor, and air are mixed, and a part of the fuel is combusted through the combustion catalyst layer, and then supplied to the reforming catalyst layer, and the fuel is reformed by the water vapor to generate hydrogen. A reformer that produces reformed gas, a CO reducer that reduces the CO in the reformed gas produced by the reformer and supplies it to the anode of the fuel cell, and the anode exhaust gas of the fuel cell In the method for stopping a hydrogen production apparatus comprising an auxiliary combustor that heats at least one of the fuel, the steam, and the air, the supply of the fuel and the air is stopped and the supply of the steam is performed. The hydrogen production apparatus is characterized in that the supply of water vapor is stopped and then the supply of air is resumed, and the supply of air is stopped after the temperature of the combustion catalyst layer reaches a peak value. How to stop. 前記空気の供給の再開は、前記燃焼触媒層の温度がカーボンが再燃焼可能な設定温度以上のときに行うことを特徴とする請求項7に記載の水素製造装置の停止方法。   8. The method for stopping a hydrogen production apparatus according to claim 7, wherein the air supply is restarted when the temperature of the combustion catalyst layer is equal to or higher than a set temperature at which carbon can be reburned. 前記水蒸気と前記空気との流量を制御して、前記燃焼触媒層の温度を、900℃以下好ましくは850℃以下に保持することを特徴とする請求項7に記載の水素製造装置の停止方法。   The method for stopping a hydrogen production apparatus according to claim 7, wherein the flow rate of the water vapor and the air is controlled to keep the temperature of the combustion catalyst layer at 900 ° C or lower, preferably 850 ° C or lower. 炭化水素系の燃料と水蒸気と空気とを混合して、燃焼触媒層を通して前記燃料の一部を燃焼させた後、改質触媒層に供給して、前記燃料を前記水蒸気により改質させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記改質ガス中のCOを低減して燃料電池のアノードに供給するCO低減器と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して前記燃料と前記水蒸気と前記空気の少なくとも一つを加熱する補助燃焼器と、制御手段とを備えた水素製造装置おいて、前記補助燃焼器の排ガスを前記改質器に供給する供給手段を備え、前記制御手段は、前記燃料と前記空気の供給を停止した後、前記補助燃焼器の排ガスを前記改質器に供給して前記水素製造装置の残留ガスをパージすることを特徴とする水素製造装置。   A hydrocarbon-based fuel, water vapor, and air are mixed, and a part of the fuel is combusted through the combustion catalyst layer, and then supplied to the reforming catalyst layer, and the fuel is reformed by the water vapor to generate hydrogen. A reformer that generates reformed gas, a CO reducer that reduces the CO in the reformed gas generated by the reformer and supplies it to the anode of the fuel cell, and the anode exhaust gas of the fuel cell In a hydrogen production apparatus comprising an auxiliary combustor for heating at least one of the fuel, the water vapor and the air, and a control means, exhaust gas from the auxiliary combustor is supplied to the reformer Supply means, and after the supply of the fuel and the air is stopped, the control means supplies the exhaust gas of the auxiliary combustor to the reformer and purges the residual gas of the hydrogen production apparatus. Hydrogen production equipment. 炭化水素系の燃料と水蒸気と空気とを混合して、燃焼触媒層を通して前記燃料の一部を燃焼させた後、改質触媒層に供給して、前記燃料を前記水蒸気により改質させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記改質ガス中のCOを低減して燃料電池のアノードに供給するCO低減器と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して前記燃料と前記水蒸気と前記空気の少なくとも一つを加熱する補助燃焼器と、制御手段とを備えた水素製造装置において、前記制御手段は、前記燃料及び前記空気の供給を停止して前記水蒸気の供給を継続し、その後に前記空気を再供給した後に前記水素製造装置を停止することを特徴とする水素製造装置。   A hydrocarbon-based fuel, water vapor, and air are mixed, and a part of the fuel is combusted through the combustion catalyst layer, and then supplied to the reforming catalyst layer, and the fuel is reformed by the water vapor to generate hydrogen. A reformer that produces reformed gas, a CO reducer that reduces the CO in the reformed gas produced by the reformer and supplies it to the anode of the fuel cell, and the anode exhaust gas of the fuel cell In a hydrogen production apparatus comprising an auxiliary combustor that heats at least one of the fuel, the water vapor, and the air, and a control means, the control means stops supplying the fuel and the air Then, the supply of water vapor is continued, and then the hydrogen production apparatus is stopped after the air is resupplied. 炭化水素系の燃料と水蒸気と空気とを混合して、燃焼触媒層を通して前記燃料の一部を燃焼させた後、改質触媒層に供給して、前記燃料を前記水蒸気により改質させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記改質ガス中のCOを低減して燃料電池のアノードに供給するCO低減器と、前記燃料電池のアノード排ガスを燃焼して前記燃料と前記水蒸気と前記空気の少なくとも一つを加熱する補助燃焼器と、制御手段とを備えた水素製造装置おいて、前記制御手段は、前記燃料及び前記空気の供給を停止して前記水蒸気の供給を継続し、その後に前記水蒸気の供給を停止して前記空気の供給を再開し、前記燃焼触媒層の温度がピーク値に達した後に前記空気の供給を停止することを特徴とする水素製造装置。
A hydrocarbon-based fuel, water vapor, and air are mixed, and a part of the fuel is combusted through the combustion catalyst layer, and then supplied to the reforming catalyst layer, and the fuel is reformed by the water vapor to generate hydrogen. A reformer that produces reformed gas, a CO reducer that reduces the CO in the reformed gas produced by the reformer and supplies it to the anode of the fuel cell, and the anode exhaust gas of the fuel cell In a hydrogen production apparatus comprising an auxiliary combustor for heating at least one of the fuel, the water vapor and the air, and a control means, the control means stops supplying the fuel and the air Then, the supply of the water vapor is continued, and then the supply of the water vapor is stopped to restart the supply of the air, and the supply of the air is stopped after the temperature of the combustion catalyst layer reaches a peak value. Characteristic hydrogen production equipment.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007323972A (en) * 2006-06-01 2007-12-13 Ebara Ballard Corp Fuel treating device and fuel cell system
JP2008251398A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Casio Comput Co Ltd Reactor, power generation device, and shutdown method for reactor
JP2014041804A (en) * 2012-08-24 2014-03-06 Tokyo Gas Co Ltd High temperature type fuel cell system
WO2014080848A1 (en) * 2012-11-22 2014-05-30 三菱重工業株式会社 Power generation system and operation method for power generation system
CN117039080A (en) * 2023-10-08 2023-11-10 成都岷山绿氢能源有限公司 Fuel cell system with carbon removal function and carbon removal method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007323972A (en) * 2006-06-01 2007-12-13 Ebara Ballard Corp Fuel treating device and fuel cell system
JP2008251398A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Casio Comput Co Ltd Reactor, power generation device, and shutdown method for reactor
JP2014041804A (en) * 2012-08-24 2014-03-06 Tokyo Gas Co Ltd High temperature type fuel cell system
WO2014080848A1 (en) * 2012-11-22 2014-05-30 三菱重工業株式会社 Power generation system and operation method for power generation system
JP2014107030A (en) * 2012-11-22 2014-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power generating system and power generating system operation method
CN104737346A (en) * 2012-11-22 2015-06-24 三菱日立电力系统株式会社 Power generation system and operation method for power generation system
KR101732286B1 (en) 2012-11-22 2017-05-02 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Power generation system and operation method for power generation system
CN117039080A (en) * 2023-10-08 2023-11-10 成都岷山绿氢能源有限公司 Fuel cell system with carbon removal function and carbon removal method
CN117039080B (en) * 2023-10-08 2024-01-23 成都岷山绿氢能源有限公司 Fuel cell system with carbon removal function and carbon removal method

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