JP2007063066A - Method and equipment for producing hydrogen - Google Patents

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Tatsumi Ikeda
達實 池田
Seiichi Yokobori
誠一 横堀
Kazuya Yamada
和矢 山田
Shinobu Shigeniwa
忍 茂庭
Akihiro Hara
昭浩 原
Kimichika Fukushima
公親 福島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and equipment for producing hydrogen capable of efficiently utilizing the heat of steam extracted from a power plant and ensuring high safety. <P>SOLUTION: The equipment for producing hydrogen comprises: the power plant 1 which generates steam; and a hydrogen production plant 2 for producing hydrogen gas using the heat of steam extracted from the power plant 1, wherein the hydrogen production plant 2 comprises: a fuel supply system 11 in which hydrogen-containing fuel and water are heated by heat exchange with extracted steam; a mixed gas heat exchanger 12 in which fuel and water are mixed and heated with extracted steam to generate mixed gas; a reformer 10 in which the fuel in the mixed gas is steam-reformed using the heat of extracted steam to generate produced gas containing hydrogen gas; and a recovery system 13 for separating and recovering the hydrogen gas in the produced gas, wherein the fuel supply system 11, the mixed gas heat exchanger 12 and the reformer 10 are connected in parallel on pipelines 14a, 14b, 14c for supplying extracted steam. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、原子力発電プラント等の水蒸気を発生するプラントから得られる水蒸気の熱を利用して水と有機燃料から水素ガスを製造する水素製造方法および装置に関する。   The present invention relates to a hydrogen production method and apparatus for producing hydrogen gas from water and organic fuel using heat of water vapor obtained from a plant that generates water vapor such as a nuclear power plant.

最近の電力産業分野では、化石燃料枯渇に対応する省エネルギー化のために、あるいはCOやNOxの濃度増加に伴う環境保全等のために燃料の多様化が研究開発されており、その一つに水素ガス利用技術がある。この水素ガス利用技術には、例えば、燃料電池発電システムや水素燃焼発電プラントがある。前者は、水素などの燃料と酸素に代表される酸化剤との電気化学反応で直接電気エネルギーを発生させるものであり、例えば下記特許文献1等数多くの発明が開示されている。また、後者は、高圧の水素ガスと純酸素ガスを燃焼させて高温の水蒸気を発生させ、発生した高温の水蒸気をタービンで膨張仕事をさせ、その際に発生する動力で発電機を駆動して発電を行うものであり、例えば、下記特許文献2等数多くの発明が開示されている。前者、後者ともにNOx、SOx、CO2などの環境汚染物質や温暖化効果ガスを発生させない極めてクリーンなエネルギーを利用する点で、21世紀の新エネルギー推進政策の一環として研究開発の成果が注目されている。 In the recent electric power industry, diversification of fuel has been researched and developed to save energy in response to fossil fuel depletion or to preserve the environment due to increased concentrations of CO 2 and NOx. There is hydrogen gas utilization technology. Examples of the hydrogen gas utilization technology include a fuel cell power generation system and a hydrogen combustion power plant. The former generates electric energy directly by an electrochemical reaction between a fuel such as hydrogen and an oxidant typified by oxygen. For example, the following Patent Document 1 discloses many inventions. In the latter case, high-pressure hydrogen gas and pure oxygen gas are burned to generate high-temperature water vapor, and the generated high-temperature water vapor is expanded by a turbine, and the generator is driven by the power generated at that time. Power generation is performed and, for example, many inventions such as the following Patent Document 2 are disclosed. The former, the latter both in NOx, in that they use a very clean energy that does not generate SOx, environmental pollutants and greenhouse gases such as CO 2, is attracting attention is the results of research and development as part of the new energy promotion policy in the 21st century ing.

ところで、燃料電池発電プラントや水素燃焼発電プラントに燃料として供給する水素は、水の電気分解により製造することが提案されている(下記特許文献3,4参照)。この水の電気分解による水素製造では、必要なコストの大半が電力である。現在の原子力発電プラントや火力発電プラントでは、熱に交換される核分裂エネルギーや石油、天然ガス等の燃料エネルギーの約50%程度しか電力に変換されていない。特に、原子力発電プラントでの熱利用効率は30数%である。このため水の電気分解による水素製造では、エネルギーの利用効率が極めて悪く、コスト高につながる。一方、メタノールやジメチルエーテル等の含酸素炭化水素は、低温で水蒸気改質ができるため、水素製造の際、コスト的に有利である。また、メタノール、ジメチルエーテル、エタノール等は、中小ガス田や炭酸ガス、CO含有量の多いガス田のメタンから製造されるため、その量が比較的多い。このような点に着目して発明されたものに下記特許文献5の発明がある。 Incidentally, it has been proposed that hydrogen supplied as fuel to a fuel cell power plant or a hydrogen combustion power plant is produced by electrolysis of water (see Patent Documents 3 and 4 below). In hydrogen production by electrolysis of water, most of the necessary cost is electric power. In current nuclear power plants and thermal power plants, only about 50% of fission energy exchanged for heat and fuel energy such as oil and natural gas is converted into electric power. In particular, the heat utilization efficiency in a nuclear power plant is about 30%. For this reason, in hydrogen production by electrolysis of water, energy utilization efficiency is extremely poor, leading to high costs. On the other hand, oxygen-containing hydrocarbons such as methanol and dimethyl ether are advantageous in terms of cost during hydrogen production because they can be steam reformed at low temperatures. In addition, methanol, dimethyl ether, ethanol, and the like are produced in a relatively large amount because they are produced from methane in small and medium gas fields, carbon dioxide gas, and gas fields with a high CO 2 content. The invention of the following Patent Document 5 is invented by paying attention to such points.

この発明は原子力発電プラントと水素製造プラントを組み合わせて、原子力発電プラントから発生する水蒸気を用いて含酸素炭化水素を水蒸気改質して水素ガスを生成する水素生産システムである。この水素生産システムでは、原子力発電プラントから発生する水蒸気を抽気し、その抽気した水蒸気に水素製造プラントから供給される燃料を熱交換または直接合流させ、燃料に含まれている水素を水蒸気改質させて水素ガスを生成する。
特開平6−140065号公報 特開平11−36820号公報 特開平6−93481号公報 特開平6−93482号公報 特開2003−248083号公報
The present invention is a hydrogen production system that combines a nuclear power plant and a hydrogen production plant, and steam-reforms oxygen-containing hydrocarbons using steam generated from the nuclear power plant to generate hydrogen gas. In this hydrogen production system, steam generated from a nuclear power plant is extracted, the fuel supplied from the hydrogen production plant is heat-exchanged or directly joined to the extracted steam, and the hydrogen contained in the fuel is subjected to steam reforming. To produce hydrogen gas.
JP-A-6-140065 Japanese Patent Laid-Open No. 11-36820 JP-A-6-93481 JP-A-6-93482 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-248083

上述した公知技術は次の課題が存在する。すなわち前記特許文献5の発明においては、水素製造プラントの重要な構成要素として、発電プラントから抽気した水蒸気の熱を利用し熱交換して水素生成する改質器がある。この改質器は抽気水蒸気の熱を効率よく利用するためには熱交換効率の向上が望まれる。また、抽気水蒸気の更なる有効利用による熱効率向上が望まれる。さらに発電プラントのうち、沸騰水型原子炉を利用する場合においては抽気水蒸気は放射化されており、抽気水蒸気を原子力発電プラントの外に取り出して水素製造プラントに利用するのは安全対策等が過大になる。   The known technique described above has the following problems. That is, in the invention of Patent Document 5, there is a reformer that generates hydrogen by exchanging heat using the heat of steam extracted from a power plant as an important component of a hydrogen production plant. This reformer is desired to improve heat exchange efficiency in order to efficiently use the heat of extracted steam. Moreover, the thermal efficiency improvement by the further effective utilization of extraction water vapor | steam is desired. Furthermore, when using boiling water reactors among the power plants, the extracted steam is activated, and taking the extracted steam out of the nuclear power plant and using it in the hydrogen production plant is overly safe. become.

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、発電プラントから抽気した水蒸気の熱を効率よく利用することができ、また安全性の高い水素製造方法および装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly safe hydrogen production method and apparatus that can efficiently use the heat of steam extracted from a power plant. And

請求項1の発明は、水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を前記抽気水蒸気と熱交換させて加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記抽気水蒸気によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記燃料供給装置と前記混合ガス熱交換器と前記改質器は前記抽気水蒸気を供給する配管上に並列に接続されている構成とする。   The invention of claim 1 includes a power plant that generates steam and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas using heat of extracted steam from the power plant, and the hydrogen production plant is a fuel containing hydrogen. And a fuel supply apparatus that heats water by exchanging heat with the extracted steam, a mixed gas heat exchanger that mixes the fuel and water and heats the extracted steam to generate a mixed gas, and heat of the extracted steam The fuel supply device comprising: a reformer that uses steam reforming of the fuel in the mixed gas to generate a product gas containing hydrogen gas; and a recovery device that separates and recovers the hydrogen gas in the product gas The mixed gas heat exchanger and the reformer are connected in parallel on a pipe for supplying the extracted steam.

請求項2の発明は、水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記抽気水蒸気によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記改質器から出た生成ガスは、前記燃料供給装置の加熱に利用された後に前記回収装置に流れる構成とした構成とする。   The invention of claim 2 includes a power plant that generates steam and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas using heat of extracted steam from the power plant, and the hydrogen production plant is a fuel containing hydrogen. And a fuel supply device for heating water, a mixed gas heat exchanger for mixing the fuel and water and heating with the extracted steam to generate a mixed gas, and using the heat of the extracted steam in the mixed gas A reformer that steam-reforms the fuel to produce a product gas containing hydrogen gas, and a recovery device that separates and recovers the hydrogen gas in the product gas. It is set as the structure which flowed to the said collection | recovery apparatus after utilizing for the heating of a fuel supply apparatus.

請求項3の発明は、水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記発電プラントは、前記抽気水蒸気によって熱媒体流体を加熱する中間熱交換器と、前記熱媒体流体を循環させる循環機とを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を前記熱媒体流体と熱交換させて加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記熱媒体流体によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記熱媒体流体の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記燃料供給装置と前記混合ガス熱交換器と前記改質器は前記熱媒体流体を供給する配管上に並列に接続されている構成とする。   The invention of claim 3 comprises a power generation plant that generates water vapor and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas using the heat of extraction water vapor from the power generation plant, and the power generation plant is heated by the extraction water vapor. An intermediate heat exchanger for heating the medium fluid; and a circulator for circulating the heat medium fluid, wherein the hydrogen production plant heats fuel containing hydrogen and water by exchanging heat with the heat medium fluid for heating. An apparatus, a mixed gas heat exchanger that mixes the fuel and water and heats them with the heat medium fluid to generate a mixed gas, and steam reforms the fuel in the mixed gas using the heat of the heat medium fluid A reformer that produces a product gas containing hydrogen gas, and a recovery device that separates and recovers the hydrogen gas in the product gas, and the fuel supply device, the mixed gas heat exchanger, and the reformer include: in front A configuration that is connected in parallel on the pipe for supplying the heat medium fluid.

請求項4の発明は、水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記発電プラントは、前記抽気水蒸気によって熱媒体流体を加熱する中間熱交換器と、前記熱媒体流体を循環させる循環機とを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記熱媒体流体によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記熱媒体流体の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記改質器から出た生成ガスは、前記燃料供給装置の加熱に利用された後に前記回収装置に流れる構成とした構成とする。   The invention of claim 4 comprises a power plant that generates steam and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas using heat of the extracted steam from the power plant, and the power plant is heated by the extracted steam. An intermediate heat exchanger that heats the medium fluid; and a circulator that circulates the heat medium fluid, wherein the hydrogen production plant mixes the fuel and water with a fuel supply device that heats the fuel and water containing hydrogen. And a mixed gas heat exchanger that generates a mixed gas by heating with the heat medium fluid, and a generated gas containing hydrogen gas by steam reforming the fuel in the mixed gas using heat of the heat medium fluid. A reformer that generates and a recovery device that separates and recovers the hydrogen gas in the product gas, and the generated gas that has exited from the reformer is used for heating the fuel supply device and then to the recovery device. A configuration with the configuration.

請求項13の発明は、水蒸気を発生する水蒸気発生手段から抽気される水蒸気の熱を利用して水素ガスを発生する水素製造装置であって、水素を含む燃料及び水を混合させる混合手段と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記燃料及び水の混合ガスを加熱する加熱手段と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記加熱された混合ガスに含まれる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを精製する改質手段と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収手段とを具備した構成とする。   The invention of claim 13 is a hydrogen production apparatus that generates hydrogen gas using the heat of water vapor extracted from water vapor generation means for generating water vapor, and a mixing means for mixing fuel containing hydrogen and water, Heating means for heating the mixed gas of water and fuel using the heat of the extracted steam, and hydrogen gas by steam reforming the fuel contained in the heated mixed gas using the heat of the extracted steam And a recovery means for separating and recovering the hydrogen gas in the product gas.

請求項14の発明は、原子力発電プラントの抽気水蒸気によって熱媒体流体を加熱し、前記熱媒体流体の熱によって燃料および水を加熱し前記燃料を水蒸気改質して水素ガスを製造する方法とする。   The invention of claim 14 is a method of producing hydrogen gas by heating a heat medium fluid with steam extracted from a nuclear power plant, heating fuel and water with heat of the heat medium fluid, and steam reforming the fuel. .

本発明によれば、発電プラントから抽気した水蒸気の熱を効率よく利用することができ、また安全性の高い水素製造方法および装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat | fever of the water vapor extracted from the power plant can be utilized efficiently, and the highly safe hydrogen production method and apparatus can be provided.

以下、本発明に係る水素製造装置の第1ないし第7の実施の形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
本実施の形態の水素製造装置は、図1に示すように、原子力発電プラント1に水素製造プラント2を接続し、原子力発電プラント1の蒸気熱エネルギーを利用して水素製造プラント2からの燃料を水蒸気改質させて水素を生成する構成になっている。原子力発電プラント1は原子炉3と、高圧蒸気タービン4と、低圧蒸気タービン5と、復水器6と、給水ポンプ7と、高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5の回転軸に直結した発電機8を備えている。原子炉3は高速増殖炉または加圧水型原子炉である。
Hereinafter, first to seventh embodiments of a hydrogen production apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the hydrogen production apparatus of the present embodiment connects a hydrogen production plant 2 to a nuclear power plant 1 and uses the steam heat energy of the nuclear power plant 1 to supply fuel from the hydrogen production plant 2. It is configured to generate hydrogen by steam reforming. The nuclear power plant 1 includes a reactor 3, a high pressure steam turbine 4, a low pressure steam turbine 5, a condenser 6, a feed water pump 7, and a generator directly connected to the rotary shafts of the high pressure steam turbine 4 and the low pressure steam turbine 5. 8 is provided. The nuclear reactor 3 is a fast breeder reactor or a pressurized water reactor.

原子炉3と高圧蒸気タービン4は主蒸気管9で接続され、主蒸気管9には原子炉3から間接的に熱交換で発生した高温水蒸気が流れている。この高温水蒸気を高圧蒸気タービン4に供給し、膨張仕事をして高圧蒸気タービン4を回転させた後、さらに低圧蒸気タービン5に導いてここでも膨張仕事をさせて低圧蒸気タービン5を回転させる。発電機8が高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5の回転軸に直結しているので発電機8が駆動されて発電する。低圧蒸気タービン5で仕事した水蒸気は復水器6で冷却されて凝縮水になり、給水ポンプ7で原子炉3に戻される。   The reactor 3 and the high-pressure steam turbine 4 are connected by a main steam pipe 9, and high-temperature steam generated by heat exchange indirectly from the reactor 3 flows through the main steam pipe 9. The high-temperature steam is supplied to the high-pressure steam turbine 4 to perform expansion work, and the high-pressure steam turbine 4 is rotated. Then, the high-pressure steam is guided to the low-pressure steam turbine 5 and is also expanded here to rotate the low-pressure steam turbine 5. Since the generator 8 is directly connected to the rotary shafts of the high-pressure steam turbine 4 and the low-pressure steam turbine 5, the generator 8 is driven to generate power. The steam that has worked in the low-pressure steam turbine 5 is cooled by the condenser 6 to become condensed water, and is returned to the reactor 3 by the feed water pump 7.

水素製造プラント2は改質器10と、燃料と水を供給する燃料供給装置11と、燃料供給装置11から供給された燃料と水の混合ガスを原子力発電プラント1からの抽気水蒸気と熱交換させる混合ガス熱交換器12と、改質器10から出た水素ガスを含む生成ガスを精製して水素ガスを分離回収する回収装置13を備えている。さらに、燃料供給装置11は改質器10および混合ガス熱交換器12と並列に設けられ、主蒸気管9から分岐した主蒸気抽出管14が3本に分岐して主蒸気抽出分岐管14a,14b,14cが並列に接続している。原子力発電プラント1から抽気された水蒸気は改質器10での熱交換と混合ガス熱交換器12での熱交換と燃料供給装置11での熱交換に利用される構成になっている。これらの熱交換に利用された水蒸気は戻り管枝管15a,15b,15cを通って合流して、原子力発電プラント1の復水器6に接続した戻り管15を通って復水器6に回収される。   The hydrogen production plant 2 exchanges heat between the reformer 10, the fuel supply device 11 that supplies fuel and water, and the mixed gas supplied from the fuel supply device 11 with the extracted steam from the nuclear power plant 1. A mixed gas heat exchanger 12 and a recovery device 13 for purifying a generated gas containing hydrogen gas from the reformer 10 to separate and recover the hydrogen gas are provided. Further, the fuel supply device 11 is provided in parallel with the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12, and the main steam extraction pipe 14 branched from the main steam pipe 9 branches into three main steam extraction branch pipes 14a, 14b and 14c are connected in parallel. The steam extracted from the nuclear power plant 1 is used for heat exchange in the reformer 10, heat exchange in the mixed gas heat exchanger 12, and heat exchange in the fuel supply device 11. The steam used for these heat exchanges merges through the return pipe branch pipes 15a, 15b, 15c, and is collected in the condenser 6 through the return pipe 15 connected to the condenser 6 of the nuclear power plant 1. Is done.

燃料供給装置11は燃料予熱器16と、燃料と混合される水蒸気を発生させる蒸気発生装置17とで構成され、燃料予熱器16には燃料を供給するための燃料供給器18が接続し、蒸気発生装置17には水を供給するための水供給器19が接続している。燃料供給器18には、図示しないが、例えば燃料タンク、ポンプ、圧力調整器などが備えられ、水供給器19には、図示しないが、例えば水タンク、ポンプなどが備えられている。燃料予熱器16は蒸気発生装置17の後段に設置され、蒸気発生装置17には主蒸気抽出分岐管14cが接続し、蒸気発生装置17と燃料予熱器16の間には主蒸気抽出分岐管14dが接続されている。   The fuel supply device 11 includes a fuel preheater 16 and a steam generation device 17 that generates water vapor mixed with fuel. The fuel preheater 16 is connected to a fuel supply device 18 for supplying fuel, and steam. A water supply 19 for supplying water is connected to the generator 17. Although not shown, the fuel supply unit 18 is provided with, for example, a fuel tank, a pump, a pressure regulator, and the like, and the water supply unit 19 is provided with, for example, a water tank, a pump, and the like. The fuel preheater 16 is installed in the subsequent stage of the steam generator 17, a main steam extraction branch pipe 14 c is connected to the steam generator 17, and the main steam extraction branch pipe 14 d is connected between the steam generator 17 and the fuel preheater 16. Is connected.

このように構成された本実施の形態の水素製造装置において、原子力発電プラント1から分岐して抽出した高温水蒸気は主蒸気抽出管14を通って主蒸気抽出分岐管14aから改質器10へ、主蒸気抽出分岐管14bから混合ガス熱交換器12へ、主蒸気抽出分岐管14cから蒸気発生装置17へ流れ、主蒸気抽出分岐管14dを通って燃料予熱器16へと流れる。一方、燃料供給器18から供給された燃料、例えばジメチルエーテル等の含酸素炭化水素は燃料予熱器16で前記主蒸気との熱交換で予熱されて混合ガス熱交換器12へ流れ、水供給器19から供給された水は蒸気発生装置17で主蒸気との熱交換で加熱されて水蒸気になる。これらは混合ガス熱交換器12へ流れて、前記燃料と水蒸気が混合して混合ガスとなって混合ガス熱交換器12で前記主蒸気との熱交換でさらに加熱されて改質器10内へ流れる。   In the hydrogen production apparatus of the present embodiment configured as described above, the high-temperature steam branched and extracted from the nuclear power plant 1 passes through the main steam extraction pipe 14 to the reformer 10 from the main steam extraction branch pipe 14a. It flows from the main steam extraction branch pipe 14b to the mixed gas heat exchanger 12, from the main steam extraction branch pipe 14c to the steam generator 17, and then flows to the fuel preheater 16 through the main steam extraction branch pipe 14d. On the other hand, the fuel supplied from the fuel supplier 18, for example, an oxygen-containing hydrocarbon such as dimethyl ether, is preheated by the fuel preheater 16 by heat exchange with the main steam and flows to the mixed gas heat exchanger 12. The water supplied from is heated to steam by heat exchange with the main steam in the steam generator 17. These flow into the mixed gas heat exchanger 12, and the fuel and steam are mixed to form a mixed gas, which is further heated by heat exchange with the main steam in the mixed gas heat exchanger 12 and enters the reformer 10. Flowing.

改質器10内には、例えばCu−Zn触媒が充填され、混合ガスは前記主蒸気と熱交換して加熱されて、例えば燃料がジメチルエーテルの場合は、水蒸気によって次の(1)式のように改質反応を行って水素ガスを生成する。
CHOCH+3HO→6H+2CO・・・・・・・・・(1)
このようにして生成された水素ガスは二酸化炭素を含んでいるので回収装置13で分離して回収される。
The reformer 10 is filled with, for example, a Cu—Zn catalyst, and the mixed gas is heated by exchanging heat with the main steam. For example, when the fuel is dimethyl ether, the steam is converted into the following formula (1) by steam. A reforming reaction is performed to generate hydrogen gas.
CH 3 OCH 3 + 3H 2 O → 6H 2 + 2CO 2 (1)
The hydrogen gas generated in this manner contains carbon dioxide and is separated and recovered by the recovery device 13.

改質器10と、混合ガス熱交換器12と、蒸気発生装置17から燃料予熱器16の熱交換に利用された高温水蒸気は、戻り管枝管15a,15b,15cおよび戻り管15を通って原子力発電プラント1に戻されて低圧蒸気タービン5を出た主蒸気と合流して復水器6で凝縮水となって原子炉3に戻される。なお、主蒸気抽出管14および分岐管14a,14b,14cにはそれぞれ図示しない調節弁が設置されており熱負荷に対応して主蒸気流量が調節される。また、主蒸気抽出管14の系統には、詳細システム検討時に反応生成に必要な温度が不足する場合は、不足分を補填する加熱器を設置してもよい。   The high temperature steam used for heat exchange from the reformer 10, the mixed gas heat exchanger 12, and the steam generator 17 to the fuel preheater 16 passes through the return pipe branches 15 a, 15 b, 15 c and the return pipe 15. The main steam that has been returned to the nuclear power plant 1 and exited from the low-pressure steam turbine 5 is merged and converted into condensed water by the condenser 6 and returned to the reactor 3. The main steam extraction pipe 14 and the branch pipes 14a, 14b, 14c are each provided with a control valve (not shown), and the main steam flow rate is adjusted according to the heat load. Moreover, in the system | strain of the main steam extraction pipe | tube 14, when the temperature required for reaction production is insufficient at the time of detailed system examination, you may install the heater which supplements a shortage.

本実施の形態によれば、原子力発電プラント1から発生した蒸気の熱エネルギーを水素製造プラント2の改質器10および混合ガス熱交換器12および燃料供給装置11に利用できるので、水素製造に必要なエネルギーの大半を効果的に活用できる。また、利用後は再び原子力発電プラント1に戻されるので無駄なく有効に利用でき、エネルギー効率のよい水素製造装置を提供することができる。なお、本実施の形態において高速増殖炉または加圧水型原子炉などからなる原子力発電プラント1は火力発電プラントに置き換えてもよい。   According to the present embodiment, the heat energy of the steam generated from the nuclear power plant 1 can be used for the reformer 10, the mixed gas heat exchanger 12 and the fuel supply device 11 of the hydrogen production plant 2, which is necessary for hydrogen production. Most energy can be used effectively. Moreover, since it is returned again to the nuclear power plant 1 after use, it can be used effectively without waste, and an energy efficient hydrogen production apparatus can be provided. In the present embodiment, the nuclear power plant 1 including a fast breeder reactor or a pressurized water reactor may be replaced with a thermal power plant.

(第2の実施の形態)
次に、本発明に係る水素製造装置の第2の実施の形態を図2を用いて説明する。なお第1の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施の形態の水素製造装置は、原子力発電プラント1に水素製造プラント2aを接続し、原子力発電プラント1の蒸気熱エネルギーを利用して水素製造プラント2aからの燃料を水蒸気改質させて水素を生成する構成になっている。原子力発電プラント1の構成は第1の実施の形態と同じである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the hydrogen production apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
The hydrogen production apparatus of the present embodiment connects a hydrogen production plant 2a to the nuclear power plant 1, and uses the steam thermal energy of the nuclear power plant 1 to steam reform the fuel from the hydrogen production plant 2a to produce hydrogen. It is configured to generate. The configuration of the nuclear power plant 1 is the same as that of the first embodiment.

水素製造プラント2aは、改質器10と、燃料と水を供給する燃料供給装置11と、燃料供給装置11から供給された燃料と水の混合ガスを水蒸気で熱交換させる混合ガス熱交換器12と、改質器10から出た水素ガスを含む生成ガスを精製して水素ガスを分離回収する回収装置13を備えている。改質器10と混合ガス熱交換器12は並列に設けられ、原子力発電プラント1の主蒸気管9から分岐した主蒸気抽出管14が2本に分岐して主蒸気抽出分岐管14a,14bが並列に接続しており、原子力発電プラント1から抽気された水蒸気は改質器10の熱交換と混合ガス熱交換器12の熱交換に利用される構成になっている。これらの熱交換に利用された水蒸気は戻り管枝管15a,15bを通って合流して、原子力発電プラント1の復水器6に接続した戻り管15を通って復水器6に回収される構成である。   The hydrogen production plant 2a includes a reformer 10, a fuel supply device 11 that supplies fuel and water, and a mixed gas heat exchanger 12 that exchanges heat of the mixed gas of fuel and water supplied from the fuel supply device 11 with steam. And a recovery device 13 that purifies the produced gas containing the hydrogen gas that has exited from the reformer 10 and separates and recovers the hydrogen gas. The reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 are provided in parallel, the main steam extraction pipe 14 branched from the main steam pipe 9 of the nuclear power plant 1 is branched into two, and main steam extraction branch pipes 14a and 14b are provided. The steam that is connected in parallel and extracted from the nuclear power plant 1 is used for heat exchange of the reformer 10 and heat exchange of the mixed gas heat exchanger 12. The steam used for the heat exchange merges through the return pipe branch pipes 15a and 15b, and is recovered by the condenser 6 through the return pipe 15 connected to the condenser 6 of the nuclear power plant 1. It is a configuration.

燃料供給装置11は燃料予熱器16と、燃料と混合される水蒸気を発生させる蒸気発生装置17とで構成され、燃料予熱器16には燃料を供給するための燃料供給器18が接続し、蒸気発生装置17には水を供給するための水供給器19が接続している。燃料供給器18には、図示しないが、例えば燃料タンク、ポンプ、圧力調整器などが備えられ、水供給器19には、図示しないが、例えば水タンク、ポンプなどが備えられている。燃料予熱器16は蒸気発生装置17の後段に設置され、さらに回収装置13は燃料予熱器16の後段に設置されている。   The fuel supply device 11 includes a fuel preheater 16 and a steam generation device 17 that generates water vapor mixed with fuel. The fuel preheater 16 is connected to a fuel supply device 18 for supplying fuel, and steam. A water supply 19 for supplying water is connected to the generator 17. Although not shown, the fuel supply unit 18 is provided with, for example, a fuel tank, a pump, a pressure regulator, and the like, and the water supply unit 19 is provided with, for example, a water tank, a pump, and the like. The fuel preheater 16 is installed downstream of the steam generator 17, and the recovery device 13 is installed downstream of the fuel preheater 16.

改質器10で生成された生成ガスは、改質器10と蒸気発生装置17の間に接続された生成ガス回収管20aを通って蒸気発生装置17で熱交換後、蒸気発生装置17と燃料予熱器16の間を接続した生成ガス回収管20bを通って燃料予熱器16で熱交換して、生成ガス回収管20cを通って回収装置13へ流れる構成になっている。   The product gas generated by the reformer 10 passes through the product gas recovery pipe 20a connected between the reformer 10 and the steam generator 17 and exchanges heat with the steam generator 17, and then the steam generator 17 and the fuel. Heat is exchanged in the fuel preheater 16 through the product gas recovery pipe 20b connected between the preheaters 16, and the heat flows to the recovery device 13 through the product gas recovery pipe 20c.

このように構成された本実施の形態の水素製造装置において、原子力発電プラント1から分岐して抽出した高温水蒸気は主蒸気抽出管14を通って主蒸気抽出分岐管14aから改質器10へ流れ、また主蒸気抽出分岐管14bから混合ガス熱交換器12へと流れる。一方、燃料供給器18から供給された燃料、例えばジメチルエーテル等の含酸素炭化水素は、燃料予熱器16において改質器10で生成した生成ガスとの熱交換で予熱されて混合ガス熱交換器12へ流れ、水供給器19から供給された水は蒸気発生装置17で生成ガスとの熱交換で加熱されて水蒸気になり混合ガス熱交換器12へ流れる。混合ガス熱交換器12で燃料と水蒸気が混合して混合ガスとなって主蒸気との熱交換で加熱されて改質器10内へ流れる。改質器10内には、例えばCu−Zn触媒が充填され、混合ガスは主蒸気と熱交換して加熱されて、例えば燃料がジメチルエーテルの場合は、水蒸気によって前記(1)式の改質反応を行って水素ガスを生成する。   In the hydrogen production apparatus of the present embodiment configured as described above, high-temperature steam branched and extracted from the nuclear power plant 1 flows from the main steam extraction branch pipe 14a to the reformer 10 through the main steam extraction pipe 14. And flows from the main steam extraction branch pipe 14 b to the mixed gas heat exchanger 12. On the other hand, the fuel supplied from the fuel supplier 18, for example, an oxygen-containing hydrocarbon such as dimethyl ether, is preheated by heat exchange with the product gas generated in the reformer 10 in the fuel preheater 16 and is mixed with the mixed gas heat exchanger 12. The water supplied from the water supplier 19 is heated by heat exchange with the product gas in the steam generator 17 to become water vapor and flows to the mixed gas heat exchanger 12. The mixed gas heat exchanger 12 mixes fuel and water vapor to form a mixed gas, which is heated by heat exchange with the main vapor and flows into the reformer 10. The reformer 10 is filled with, for example, a Cu—Zn catalyst, and the mixed gas is heated by exchanging heat with the main steam. For example, when the fuel is dimethyl ether, the reforming reaction of the above formula (1) is performed by steam. To generate hydrogen gas.

このようにして生成された水素ガスは二酸化炭素を含んでいるので回収装置13で分離して回収される。但し、生成された水素ガスは直接回収装置13へ行かないで生成ガス回収管20aを通って蒸気発生装置17の熱交換に利用された後に、生成ガス回収管20bを通って燃料予熱器16の熱交換に利用されてから生成ガス回収管20cを通って回収装置13に入る。   The hydrogen gas generated in this manner contains carbon dioxide and is separated and recovered by the recovery device 13. However, the generated hydrogen gas does not go directly to the recovery device 13 but is used for heat exchange of the steam generator 17 through the generated gas recovery tube 20a, and then passes through the generated gas recovery tube 20b to the fuel preheater 16. After being used for heat exchange, it enters the recovery device 13 through the product gas recovery pipe 20c.

改質器10と混合ガス熱交換器12の熱交換に利用された高温水蒸気は、戻り管枝管15a,15bおよび戻り管15を通って原子力発電プラント1に戻され、低圧蒸気タービン5を出た主蒸気と合流して復水器6で凝縮水となって原子炉3に戻される。なお、主蒸気抽出管14および分岐管14a,14bにはそれぞれ図示しない調節弁が設置されており熱負荷に対応して主蒸気流量が調節される。また、主蒸気抽出管14の系統には、詳細システム検討時に反応生成に必要な温度が不足する場合は、不足分を補填する加熱器を設置してもよい。   The high-temperature steam used for heat exchange between the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 is returned to the nuclear power plant 1 through the return pipe branch pipes 15 a and 15 b and the return pipe 15, and exits the low-pressure steam turbine 5. The main steam is combined with the main steam, and the condensed water is returned to the reactor 3 by the condenser 6. The main steam extraction pipe 14 and the branch pipes 14a and 14b are each provided with a control valve (not shown), and the main steam flow rate is adjusted in accordance with the heat load. Moreover, in the system | strain of the main steam extraction pipe | tube 14, when the temperature required for reaction production is insufficient at the time of detailed system examination, you may install the heater which supplements a shortage.

本実施の形態によれば、原子力発電プラント1から発生した蒸気の熱エネルギーを水素製造プラント2aの改質器10および混合ガス熱交換器12に利用できると共に、改質反応で発生した生成ガスの余剰熱エネルギーを燃料供給装置11の熱交換に利用できるので、水素製造に必要なエネルギーの大半を効果的に活用でき、かつ水蒸気の熱利用後は再び発電プラント1に戻されるので無駄なく有効に利用できると共に、生成ガスの余剰熱エネルギーを回収装置13で冷却するエネルギーを少なくすることができるなど、エネルギー効率のよい水素製造装置を提供することができる。なお、本実施の形態において、高速増殖炉または加圧水型原子炉などの原子力発電プラント1は火力発電プラントに置き換えてもよい。   According to the present embodiment, the thermal energy of steam generated from the nuclear power plant 1 can be used for the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 of the hydrogen production plant 2a, and the generated gas generated by the reforming reaction can be used. Since the surplus heat energy can be used for heat exchange of the fuel supply device 11, most of the energy required for hydrogen production can be effectively utilized, and after the heat of steam is used, it is returned to the power plant 1 again and effectively without waste. It is possible to provide a hydrogen production apparatus with high energy efficiency, such as being able to use and reducing the energy for cooling the surplus thermal energy of the product gas by the recovery device 13. In the present embodiment, the nuclear power plant 1 such as a fast breeder reactor or a pressurized water reactor may be replaced with a thermal power plant.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態を図3を用いて説明する。本実施の形態の水素製造装置は、原子力発電プラント1aに設けた中間熱交換器21を介して水素製造プラント2bを接続し、原子力発電プラント1aの蒸気を利用して中間熱交換器21で熱交換された熱媒体流体、例えばヘリウムガスなどの熱媒体流体の熱エネルギーを利用して水素製造プラント2bからの燃料を水蒸気改質させて水素を生成する構成になっている。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production apparatus of the present embodiment connects a hydrogen production plant 2b via an intermediate heat exchanger 21 provided in the nuclear power plant 1a, and heats the intermediate heat exchanger 21 using steam from the nuclear power plant 1a. It is configured to generate hydrogen by steam reforming the fuel from the hydrogen production plant 2b using the heat energy of the exchanged heat medium fluid, for example, a heat medium fluid such as helium gas.

原子力発電プラント1aは、原子炉3と、高圧蒸気タービン4と、低圧蒸気タービン5と、復水器6と、給水ポンプ7と、高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5の回転軸に直結した発電機8を備えている。原子炉3は沸騰水型原子炉である。これらの機器の機能および動作は第1の実施の形態におけると同じである。   The nuclear power plant 1a includes a nuclear reactor 3, a high-pressure steam turbine 4, a low-pressure steam turbine 5, a condenser 6, a feed water pump 7, and power generation directly connected to the rotary shafts of the high-pressure steam turbine 4 and the low-pressure steam turbine 5. A machine 8 is provided. The reactor 3 is a boiling water reactor. The functions and operations of these devices are the same as those in the first embodiment.

さらに、原子力発電プラント1aには中間熱交換器21と熱媒体流体の循環機22(サーキュレータ)が備えられている。この循環機22はタービン22aとタービン22aに直結した羽根車22bで構成されている。また循環機22は、図示しないケーシング、軸封装置、軸受け装置等の通常機能上必要な部品が備えられており、図3は模式的に簡略化したものである。中間熱交換器21には主蒸気管9から分岐した主蒸気抽出管14が接続しており、主蒸気が一部抽出されて中間熱交換器21に流れ込み、抽出した主蒸気と内部を通過する熱媒体流体とで熱交換される構成である。   Further, the nuclear power plant 1a includes an intermediate heat exchanger 21 and a heat medium fluid circulator 22 (circulator). The circulator 22 includes a turbine 22a and an impeller 22b directly connected to the turbine 22a. Further, the circulation machine 22 is provided with components necessary for normal functions such as a casing, a shaft seal device, and a bearing device (not shown), and FIG. 3 is schematically simplified. A main steam extraction pipe 14 branched from the main steam pipe 9 is connected to the intermediate heat exchanger 21, and a part of the main steam is extracted and flows into the intermediate heat exchanger 21, and passes through the extracted main steam and the inside. The heat exchange is performed with the heat medium fluid.

中間熱交換器21で熱交換した主蒸気は、循環機22のタービン22aに流れ込みタービン22aを回転させた後に、戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り、低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流する構成になっている。中間熱交換器21と循環機22および水素製造プラント2bとは熱媒体流体配管23,24,25が接続されて閉ループを形成している。これらの熱媒体流体配管内には熱媒体流体が封入されて、循環機22によって循環される構成である。   The main steam exchanged in the intermediate heat exchanger 21 flows into the turbine 22a of the circulator 22 and rotates the turbine 22a. Then, the main steam returns to the inlet of the condenser 6 through the return pipe 15 and works in the low-pressure steam turbine 5. It is configured to merge with the main steam that has finished. The intermediate heat exchanger 21, the circulation device 22, and the hydrogen production plant 2b are connected to heat medium fluid pipes 23, 24, and 25 to form a closed loop. In these heat medium fluid pipes, the heat medium fluid is sealed and circulated by the circulator 22.

水素製造プラント2bは、改質器10と、燃料供給装置11と、燃料供給装置11から供給された燃料と水の混合ガスを熱媒体流体で熱交換させる混合ガス熱交換器12と、改質器10から出た水素ガスを含む生成ガスを精製して水素ガスを分離回収する回収装置13を備えている。燃料供給装置11は改質器10および混合ガス熱交換器12と並列に設けられ、熱媒体流体配管24が3本に分岐して熱媒体流体配管24a,24b,24cが並列に接続している。   The hydrogen production plant 2 b includes a reformer 10, a fuel supply device 11, a mixed gas heat exchanger 12 that exchanges heat of a mixed gas of fuel and water supplied from the fuel supply device 11 with a heat medium fluid, and reforming. A recovery device 13 is provided for purifying a product gas containing hydrogen gas discharged from the vessel 10 to separate and recover the hydrogen gas. The fuel supply device 11 is provided in parallel with the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12, and the heat medium fluid pipe 24 is branched into three and the heat medium fluid pipes 24a, 24b, and 24c are connected in parallel. .

中間熱交換器21で熱交換によって加熱された熱媒体流体は、改質器10での熱交換と混合ガス熱交換器12での熱交換と燃料供給装置11での熱交換に利用される構成になっている。これらの熱交換に利用された熱媒体流体は、熱媒体流体配管25a,25b,25cを通って合流して熱媒体流体配管25を介して循環機22の羽根車22bに吸い込まれ、ここで加圧され吐出されて熱媒体流体配管23から中間熱交換器21へと流れて循環する構成である。   The heat medium fluid heated by heat exchange in the intermediate heat exchanger 21 is used for heat exchange in the reformer 10, heat exchange in the mixed gas heat exchanger 12, and heat exchange in the fuel supply device 11. It has become. The heat medium fluids used for these heat exchanges merge through the heat medium fluid pipes 25a, 25b, and 25c, and are sucked into the impeller 22b of the circulator 22 through the heat medium fluid pipes 25, where they are added. In this configuration, the pressure is discharged and flows from the heat medium fluid pipe 23 to the intermediate heat exchanger 21 to circulate.

燃料供給装置11は燃料予熱器16と、燃料と混合される水蒸気を発生させる蒸気発生装置17とで構成され、燃料予熱器16には燃料を供給するための燃料供給器18が接続し、蒸気発生装置17には水を供給するための水供給器19が接続している。燃料供給器18には、図示しないが、例えば燃料タンク、ポンプ、圧力調整器などが備えられ、水供給器19には、図示しないが、例えば水タンク、ポンプなどが備えられている。燃料予熱器16は蒸気発生装置17の後段に設置され、蒸気発生装置17には熱媒体流体配管24cが接続し、蒸気発生装置17と燃料予熱器16の間には熱媒体流体配管24dが接続されている。   The fuel supply device 11 includes a fuel preheater 16 and a steam generation device 17 that generates water vapor mixed with fuel. The fuel preheater 16 is connected to a fuel supply device 18 for supplying fuel, and steam. A water supply 19 for supplying water is connected to the generator 17. Although not shown, the fuel supply unit 18 is provided with, for example, a fuel tank, a pump, a pressure regulator, and the like, and the water supply unit 19 is provided with, for example, a water tank, a pump, and the like. The fuel preheater 16 is installed at the subsequent stage of the steam generator 17, a heat medium fluid pipe 24 c is connected to the steam generator 17, and a heat medium fluid pipe 24 d is connected between the steam generator 17 and the fuel preheater 16. Has been.

このように構成された本実施の形態の水素製造装置において、原子力発電プラント1aの主蒸気管9から分岐して抽出した高温水蒸気は主蒸気抽出管14を通って中間熱交換器21へ流れ、中間熱交換器21内部の熱媒体流体を熱交換で加熱して循環機22のタービン22aに入り、膨張仕事でタービン22aを回転させる。その後、循環機22を出た蒸気は戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り、低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流して復水器6で冷却されて凝縮水になって給水ポンプ7で原子炉3に戻されるサイクルが形成される。中間熱交換器21、循環機22および主蒸気抽出管14と戻り管15など水素製造のために使用される放射能を含む抽出主蒸気が流れる機器類を原子力発電プラント1a内に収納することによって、放射線防護対策は既存の原子力発電プラントに施されている施設でまかなえるので、水素製造装置のための特別の放射線防護対策は不要である。   In the hydrogen production apparatus of the present embodiment configured as described above, the high-temperature steam branched and extracted from the main steam pipe 9 of the nuclear power plant 1a flows to the intermediate heat exchanger 21 through the main steam extraction pipe 14, The heat medium fluid inside the intermediate heat exchanger 21 is heated by heat exchange, enters the turbine 22a of the circulator 22, and rotates the turbine 22a by expansion work. Thereafter, the steam that has exited the circulator 22 returns to the inlet of the condenser 6 through the return pipe 15, joins the main steam that has finished work in the low-pressure steam turbine 5, and is cooled by the condenser 6 to be condensed water. Thus, a cycle in which the feed water pump 7 returns the reactor 3 is formed. By storing, in the nuclear power plant 1a, equipment through which extracted main steam including radioactivity used for hydrogen production, such as the intermediate heat exchanger 21, the circulator 22, and the main steam extraction pipe 14 and the return pipe 15, flows. Since radiation protection measures can be provided at facilities installed in existing nuclear power plants, no special radiation protection measures for hydrogen production equipment are required.

循環機22のタービン22aの回転によって直結している羽根車22bが回転して閉ループ内を熱媒体流体が循環する。熱媒体流体が循環することによって、中間熱交換器21で主蒸気管9から抽出した主蒸気によって熱交換で加熱された高温の熱媒体流体が熱媒体流体配管24を介して水素製造プラント2bへ流れる。水素製造プラント2b内では分岐して熱媒体流体配管24aから改質器10へ、熱媒体流体配管24bから混合ガス熱交換器12へ、熱媒体流体配管24cから蒸気発生装置17へ流れ熱媒体流体配管24dを通って燃料予熱器16へと流れる。   The impeller 22b directly connected by the rotation of the turbine 22a of the circulator 22 rotates and the heat medium fluid circulates in the closed loop. As the heat medium fluid circulates, the high-temperature heat medium fluid heated by heat exchange with the main steam extracted from the main steam pipe 9 by the intermediate heat exchanger 21 passes through the heat medium fluid pipe 24 to the hydrogen production plant 2b. Flowing. Branching in the hydrogen production plant 2b flows from the heat medium fluid pipe 24a to the reformer 10, flows from the heat medium fluid pipe 24b to the mixed gas heat exchanger 12, and flows from the heat medium fluid pipe 24c to the steam generator 17. It flows to the fuel preheater 16 through the pipe 24d.

燃料供給器18から供給された燃料、例えばジメチルエーテル等の含酸素炭化水素は燃料予熱器16で熱媒体流体と熱交換して予熱されて混合ガス熱交換器12へ流れ、水供給器19から供給された水は蒸気発生装置17で熱媒体流体と熱交換して加熱されて水蒸気になり混合ガス熱交換器12へ流れる。そして燃料と水蒸気が混合して混合ガスとなって混合ガス熱交換器12で熱媒体流体との熱交換で加熱されて改質器10内へ流れる。   The fuel supplied from the fuel supplier 18, for example, an oxygenated hydrocarbon such as dimethyl ether, is preheated by exchanging heat with the heat medium fluid in the fuel preheater 16, flows to the mixed gas heat exchanger 12, and is supplied from the water supplier 19. The water thus generated is heated by exchanging heat with the heat medium fluid in the steam generator 17 to become steam, and flows to the mixed gas heat exchanger 12. The fuel and water vapor are mixed to form a mixed gas, which is heated by heat exchange with the heat medium fluid in the mixed gas heat exchanger 12 and flows into the reformer 10.

改質器10内には、例えばCu−Zn触媒が充填され、混合ガスは熱媒体流体と熱交換して加熱されて例えば燃料がジメチルエーテルの場合は水蒸気によって、前記(1)式の改質反応を行って水素ガスを生成する。このようにして生成された水素ガスは二酸化炭素を含んでいるので回収装置13で水素ガスが分離されて回収される。   The reformer 10 is filled with, for example, a Cu—Zn catalyst, and the mixed gas is heated by exchanging heat with the heat medium fluid. For example, when the fuel is dimethyl ether, the reforming reaction of the above formula (1) is performed by steam. To generate hydrogen gas. Since the generated hydrogen gas contains carbon dioxide, the hydrogen gas is separated and recovered by the recovery device 13.

このように、本実施の形態の水素製造装置は、原子力発電プラント1aから分岐して抽出した高温水蒸気を動力源として熱媒体流体の循環機22が駆動して熱媒体流体が流れて、中間熱交換器21で主蒸気管9から分岐して抽出した高温水蒸気との熱交換で熱媒体流体が加熱され、改質器10と、混合ガス熱交換器12と、蒸気発生装置17から燃料予熱器16の熱交換に利用されて熱媒体流体配管25を通って循環機22に戻る循環流を形成する。なお、熱媒体流体配管24a,24b,24cにはそれぞれ図示しない調節弁が設置されており熱負荷に対応して熱媒体流体流量が調節される。さらに、主蒸気抽出管14にも調節弁が設置され負荷に応じて主蒸気抽出流量が調節される。また、熱媒体流体配管の系統には、詳細システム検討時に反応生成に必要な温度が不足する場合は、不足分を補填する加熱器を設置してもよい。   As described above, the hydrogen production apparatus of the present embodiment uses the high-temperature steam branched and extracted from the nuclear power plant 1a as a power source to drive the heat medium fluid circulator 22 so that the heat medium fluid flows, and the intermediate heat The heat medium fluid is heated by heat exchange with the high-temperature steam extracted by branching from the main steam pipe 9 by the exchanger 21, and the fuel preheater from the reformer 10, the mixed gas heat exchanger 12, and the steam generator 17. 16 is used for heat exchange to form a circulation flow returning to the circulator 22 through the heat medium fluid pipe 25. The heat medium fluid pipes 24a, 24b, and 24c are provided with control valves (not shown), respectively, so that the heat medium fluid flow rate is adjusted according to the heat load. Furthermore, a control valve is also installed in the main steam extraction pipe 14, and the main steam extraction flow rate is adjusted according to the load. Further, in the system of the heat medium fluid piping, when the temperature necessary for reaction generation is insufficient at the time of detailed system study, a heater that compensates for the shortage may be installed.

本実施の形態によれば、原子力発電プラント1aの原子炉を沸騰水型原子炉にした場合でも、原子炉3から発生した蒸気の熱エネルギーを中間熱交換器21を介して熱媒体流体に熱交換して水素製造プラント2bの改質器10および混合ガス熱交換器12および燃料供給装置11に利用できるので、放射化された水蒸気が水素製造プラント2b側へ流れることがなく、水素製造プラント2b側に放射線防護対策を必要としない安全な水素製造装置を提供することができる。さらに、熱媒体流体の循環機22の駆動には原子炉3から発生した主蒸気を利用できるので必要なエネルギーの大半を効果的に活用できる。さらに利用した抽出主蒸気は再び発電プラントに戻されるので無駄なく有効に利用でき、エネルギー効率の高い水素製造装置を提供することができる。   According to the present embodiment, even when the nuclear power plant 1a reactor is a boiling water reactor, the heat energy of the steam generated from the nuclear reactor 3 is heated to the heat medium fluid via the intermediate heat exchanger 21. Since it can be used for the reformer 10, the mixed gas heat exchanger 12 and the fuel supply device 11 of the hydrogen production plant 2 b, the activated water vapor does not flow to the hydrogen production plant 2 b side, and the hydrogen production plant 2 b It is possible to provide a safe hydrogen production apparatus that does not require radiation protection measures. Furthermore, since the main steam generated from the nuclear reactor 3 can be used to drive the circulating fluid 22 of the heat medium fluid, most of the necessary energy can be effectively utilized. Further, since the extracted main steam used is returned to the power plant again, it can be used effectively without waste, and a hydrogen production apparatus with high energy efficiency can be provided.

(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態を図4を用いて説明する。本実施の形態の水素製造装置は、原子力発電プラント1bに設けた中間熱交換器21を介して水素製造プラント2bを接続し、原子力発電プラント1bの蒸気を利用して中間熱交換器21で熱交換された熱媒体流体、例えばヘリウムガスなどの熱媒体流体の熱エネルギーを利用して水素製造プラント2bからの燃料を水蒸気改質させて水素を生成する構成になっている。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production apparatus of the present embodiment connects a hydrogen production plant 2b via an intermediate heat exchanger 21 provided in the nuclear power plant 1b, and heats the intermediate heat exchanger 21 using steam from the nuclear power plant 1b. It is configured to generate hydrogen by steam reforming the fuel from the hydrogen production plant 2b using the heat energy of the exchanged heat medium fluid, for example, a heat medium fluid such as helium gas.

原子力発電プラント1bは原子炉3と、高圧蒸気タービン4と、低圧蒸気タービン5と、復水器6と、給水ポンプ7と、高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5の回転軸に直結した発電機8を備えている。原子炉3は沸騰水型原子炉である。これらの機器の機能および動作は第1の実施の形態におけると同じである。さらに、原子力発電プラント1bは中間熱交換器21と熱媒体流体の循環機22が備えられている。この循環機22の羽根車が発電機8の回転軸に直結されている。循環機22は、図示しないケーシング、軸封装置、軸受け装置等の通常機能上必要な部品が備えられており、図4は模式的に簡略化したものである。   The nuclear power plant 1b includes a reactor 3, a high-pressure steam turbine 4, a low-pressure steam turbine 5, a condenser 6, a feed water pump 7, and a generator directly connected to the rotary shafts of the high-pressure steam turbine 4 and the low-pressure steam turbine 5. 8 is provided. The reactor 3 is a boiling water reactor. The functions and operations of these devices are the same as those in the first embodiment. Further, the nuclear power plant 1b is provided with an intermediate heat exchanger 21 and a heat medium fluid circulator 22. The impeller of the circulation machine 22 is directly connected to the rotating shaft of the generator 8. The circulator 22 is provided with components necessary for normal functions such as a casing, a shaft seal device, and a bearing device (not shown), and FIG. 4 is schematically simplified.

中間熱交換器21は主蒸気管9から分岐した主蒸気抽出管14が接続しており、主蒸気が一部抽出されて中間熱交換器21に流れ込み、抽出した主蒸気と内部を通過する熱媒体流体とで熱交換される構成である。中間熱交換器21で熱交換した抽出主蒸気は、戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流する構成になっている。循環機22と中間熱交換器21および水素製造プラント2bとは熱媒体流体配管23,24,25が接続されて閉ループを形成している。これらの熱媒体流体配管内には熱媒体流体が封入されて、循環機22によって循環される構成になっている。   The intermediate heat exchanger 21 is connected to the main steam extraction pipe 14 branched from the main steam pipe 9, and a part of the main steam is extracted and flows into the intermediate heat exchanger 21, and the extracted main steam and the heat passing through the inside are extracted. In this configuration, heat is exchanged with the medium fluid. The extracted main steam exchanged by the intermediate heat exchanger 21 returns to the inlet of the condenser 6 through the return pipe 15 and joins the main steam that has finished work in the low-pressure steam turbine 5. The circulation device 22, the intermediate heat exchanger 21, and the hydrogen production plant 2b are connected to heat medium fluid pipes 23, 24, and 25 to form a closed loop. A heat medium fluid is enclosed in these heat medium fluid pipes, and is circulated by a circulator 22.

水素製造プラント2bは改質器10と、燃料供給装置11と、燃料供給装置11から供給された混合ガスを前記熱媒体流体で熱交換させる混合ガス熱交換器12と、改質器10から出た水素ガスを含む生成ガスを精製して水素ガスを分離回収する回収装置13を備えている。さらに、燃料供給装置11は改質器10および混合ガス熱交換器12と並列に設けられ、前記熱媒体流体配管24が3本に分岐して熱媒体流体配管24a,24b,24cが並列に接続している。中間熱交換器21で熱交換によって加熱された熱媒体流体は改質器10の熱交換と混合ガス熱交換器12の熱交換と燃料供給装置11の熱交換に利用される構成になっている。これらの熱交換に利用された熱媒体流体は熱媒体流体配管25a,25b,25cを通って合流して熱媒体流体配管25を介して、循環機22に吸い込まれ、ここで加圧されて吐出して熱媒体流体配管23から中間熱交換器21へと流れて循環する構成になっている。   The hydrogen production plant 2 b includes a reformer 10, a fuel supply device 11, a mixed gas heat exchanger 12 that exchanges heat of the mixed gas supplied from the fuel supply device 11 with the heat medium fluid, and an output from the reformer 10. And a recovery device 13 for purifying the produced gas containing hydrogen gas and separating and recovering the hydrogen gas. Further, the fuel supply device 11 is provided in parallel with the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12, and the heat medium fluid pipe 24 branches into three and the heat medium fluid pipes 24a, 24b, and 24c are connected in parallel. is doing. The heat medium fluid heated by heat exchange in the intermediate heat exchanger 21 is configured to be used for heat exchange of the reformer 10, heat exchange of the mixed gas heat exchanger 12, and heat exchange of the fuel supply device 11. . The heat medium fluids used for these heat exchanges merge through the heat medium fluid pipes 25a, 25b, and 25c, and are sucked into the circulator 22 through the heat medium fluid pipes 25, where they are pressurized and discharged. Thus, the heat medium fluid pipe 23 is circulated from the heat medium fluid pipe 23 to the intermediate heat exchanger 21.

燃料供給装置11は燃料予熱器16と、燃料と混合される水蒸気を発生させる蒸気発生装置17とで構成され、燃料予熱器16には燃料を供給するための燃料供給器18が接続し、蒸気発生装置17には水を供給するための水供給器19が接続している。燃料供給器18には、図示しないが、例えば燃料タンク、ポンプ、圧力調整器などが備えられ、水供給器19には、図示しないが、例えば水タンク、ポンプなどが備えられている。燃料予熱器16は蒸気発生装置17の後段に設置され、蒸気発生装置17は熱媒体流体配管24cが接続し、蒸気発生装置17と燃料予熱器16の間は熱媒体流体配管24dが接続されている。   The fuel supply device 11 includes a fuel preheater 16 and a steam generation device 17 that generates water vapor mixed with fuel. The fuel preheater 16 is connected to a fuel supply device 18 for supplying fuel, and steam. A water supply 19 for supplying water is connected to the generator 17. Although not shown, the fuel supply unit 18 is provided with, for example, a fuel tank, a pump, a pressure regulator, and the like, and the water supply unit 19 is provided with, for example, a water tank, a pump, and the like. The fuel preheater 16 is installed at the rear stage of the steam generator 17, the heat generator fluid pipe 24 c is connected to the steam generator 17, and the heat medium fluid pipe 24 d is connected between the steam generator 17 and the fuel preheater 16. Yes.

このように構成された本実施の形態の水素製造装置において、熱媒体流体の循環機22の羽根車が原子炉3から発生した抽気され主蒸気の膨張仕事によって回転する発電機8の回転軸に直結しているので自動的に循環機22が駆動して閉ループを熱媒体流体が循環する。   In the hydrogen production apparatus of the present embodiment configured as described above, the impeller of the heat medium fluid circulator 22 is attached to the rotating shaft of the generator 8 that is extracted from the reactor 3 and rotated by the expansion work of the main steam. Since it is directly connected, the circulator 22 is automatically driven to circulate the heat medium fluid in the closed loop.

原子力発電プラント1bの主蒸気管9から分岐して抽出した高温水蒸気は主蒸気抽出管14を通って中間熱交換器21へ流れ、内部を流れる熱媒体流体を熱交換で加熱後、戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り、低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流して復水器6で冷却されて凝縮水になって給水ポンプ7で原子炉3に戻されるサイクルが形成されている。中間熱交換器21および主蒸気抽出管14と戻り管15など水素製造のために使用される放射能を含む抽出主蒸気が流れる機器および配管類を原子力発電プラント1b内に収納することによって、放射線防護対策は既存の原子力発電プラントに施されている施設でまかなえるので、水素製造装置のための特別の放射線防護対策は不要である。   The high-temperature steam branched and extracted from the main steam pipe 9 of the nuclear power plant 1b flows through the main steam extraction pipe 14 to the intermediate heat exchanger 21, and heats the heat medium fluid flowing inside by heat exchange, and then returns the pipe 15 And then returns to the inlet of the condenser 6, merges with the main steam that has finished work in the low-pressure steam turbine 5, is cooled by the condenser 6, becomes condensed water, and is returned to the reactor 3 by the feed water pump 7. A cycle is formed. By storing in the nuclear power plant 1b equipment and piping through which extracted main steam including radioactivity used for hydrogen production, such as the intermediate heat exchanger 21, main steam extraction pipe 14, and return pipe 15, flows. Since the protective measures can be provided at the facilities at existing nuclear power plants, no special radiation protection measures for hydrogen production equipment are required.

発電機8の回転軸に直結している循環機22が駆動して閉ループを熱媒体流体が循環するが、熱媒体流体が循環することによって、中間熱交換器21で主蒸気管9から抽出した主蒸気によって熱交換で加熱された高温の熱媒体流体が熱媒体流体配管24を介して水素製造プラント2bへ流れる。水素製造プラント2b内では分岐して熱媒体流体配管24aから改質器10へ、熱媒体流体配管24bから混合ガス熱交換器12へ、熱媒体流体配管24cから蒸気発生装置17へ流れ熱媒体流体配管24dを通って燃料予熱器16へと流れる。   The circulator 22 directly connected to the rotating shaft of the generator 8 is driven and the heat medium fluid circulates in the closed loop, but the heat medium fluid circulates and is extracted from the main steam pipe 9 by the intermediate heat exchanger 21. A high-temperature heat medium fluid heated by heat exchange by the main steam flows through the heat medium fluid pipe 24 to the hydrogen production plant 2b. Branching in the hydrogen production plant 2b flows from the heat medium fluid pipe 24a to the reformer 10, flows from the heat medium fluid pipe 24b to the mixed gas heat exchanger 12, and flows from the heat medium fluid pipe 24c to the steam generator 17. It flows to the fuel preheater 16 through the pipe 24d.

燃料供給器18から供給された燃料、例えばジメチルエーテル等の含酸素炭化水素は燃料予熱器16で熱媒体流体との熱交換で予熱されて混合ガス熱交換器12へ流れ、水供給器19から供給された水は蒸気発生装置17で熱媒体流体との熱交換で加熱されて水蒸気になり混合ガス熱交換器12へ流れる。そして燃料と水蒸気が混合して混合ガスとなって混合ガス熱交換器12で熱媒体流体との熱交換で加熱されて改質器10内へ流れる。   The fuel supplied from the fuel supplier 18, for example, an oxygen-containing hydrocarbon such as dimethyl ether, is preheated by the fuel preheater 16 by heat exchange with the heat medium fluid, flows to the mixed gas heat exchanger 12, and is supplied from the water supplier 19. The water thus produced is heated by heat exchange with the heat medium fluid in the steam generator 17 to become water vapor and flows to the mixed gas heat exchanger 12. The fuel and water vapor are mixed to form a mixed gas, which is heated by heat exchange with the heat medium fluid in the mixed gas heat exchanger 12 and flows into the reformer 10.

改質器10内には、例えばCu−Zn触媒が充填され、混合ガスは熱媒体流体と熱交換して加熱されて例えば燃料がジメチルエーテルの場合は水蒸気によって、前記(1)式の改質反応を行って水素ガスを生成する。生成された水素ガスは二酸化炭素を含んでいるので回収装置13で分離されて水素ガスが回収される。   The reformer 10 is filled with, for example, a Cu—Zn catalyst, and the mixed gas is heated by exchanging heat with the heat medium fluid. For example, when the fuel is dimethyl ether, the reforming reaction of the above formula (1) is performed by steam. To generate hydrogen gas. Since the generated hydrogen gas contains carbon dioxide, it is separated by the recovery device 13 to recover the hydrogen gas.

このように、本実施の形態の水素製造装置は、発電機8の回転軸に直結した熱媒体流体の循環機22が発電プラントの運転にともなって自動的に駆動して熱媒体流体が流れて、中間熱交換器21で主蒸気管9から分岐して抽出した高温水蒸気との熱交換で加熱され、改質器10と、混合ガス熱交換器12と、蒸気発生装置17から燃料予熱器16の熱交換に利用されて熱媒体流体配管25を通って循環機22に戻る循環流を形成する。なお、熱媒体流体配管24a,24b,24cにはそれぞれ図示しない調節弁が設置されており熱負荷に対応して熱媒体流体流量が調節される。さらに、主蒸気抽出管14にも調節弁が設置され負荷に応じて主蒸気抽出流量が調節される。また、熱媒体流体配管の系統には、詳細システム検討時に反応生成に必要な温度が不足する場合は、不足分を補填する加熱器を設置してもよい。   As described above, in the hydrogen production apparatus of the present embodiment, the heat medium fluid circulator 22 directly connected to the rotating shaft of the generator 8 is automatically driven as the power plant operates, and the heat medium fluid flows. The intermediate heat exchanger 21 is heated by heat exchange with the high-temperature steam branched and extracted from the main steam pipe 9, and the reformer 10, the mixed gas heat exchanger 12, and the steam generator 17 to the fuel preheater 16 are heated. Is used for heat exchange, and a circulation flow is formed that returns to the circulation machine 22 through the heat medium fluid pipe 25. The heat medium fluid pipes 24a, 24b, and 24c are provided with control valves (not shown), respectively, so that the heat medium fluid flow rate is adjusted according to the heat load. Furthermore, a control valve is also installed in the main steam extraction pipe 14, and the main steam extraction flow rate is adjusted according to the load. Further, in the system of the heat medium fluid piping, when the temperature necessary for reaction generation is insufficient at the time of detailed system study, a heater that compensates for the shortage may be installed.

本実施の形態によれば、原子力発電プラント1bの原子炉3を沸騰水型原子炉にした場合でも、原子炉3から発生した蒸気の熱エネルギーを中間熱交換器21を介して熱媒体流体に熱交換して水素製造プラント2bの改質器10および混合ガス熱交換器12および燃料供給装置11に利用できるので、放射化された水蒸気が水素製造プラント2b側へ流れることがなく、水素製造プラント2b側に放射線防護対策を必要としない安全な水素製造装置を提供することができる。さらに、熱媒体流体の循環機22の駆動には高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5および発電機8の回転力を利用できるので必要なエネルギーの大半を効果的に活用できる。さらに熱交換に利用した抽出主蒸気は再び発電プラントに戻されるので無駄なく有効に利用でき、エネルギー効率の高い水素製造装置を提供することができる。   According to the present embodiment, even when the nuclear reactor 3 of the nuclear power plant 1b is a boiling water reactor, the heat energy of the steam generated from the nuclear reactor 3 is converted into the heat medium fluid via the intermediate heat exchanger 21. Heat exchange can be used for the reformer 10, the mixed gas heat exchanger 12 and the fuel supply device 11 of the hydrogen production plant 2 b, so that the activated water vapor does not flow to the hydrogen production plant 2 b side, and the hydrogen production plant A safe hydrogen production apparatus that does not require radiation protection measures on the 2b side can be provided. Furthermore, since the rotational force of the high-pressure steam turbine 4, the low-pressure steam turbine 5, and the generator 8 can be used to drive the heat transfer medium circulator 22, most of the necessary energy can be effectively utilized. Furthermore, since the extracted main steam used for heat exchange is returned to the power plant again, it can be used effectively without waste, and a hydrogen production apparatus with high energy efficiency can be provided.

(第5の実施の形態)
本発明の第5の実施の形態を図5を用いて説明する。本実施の形態の水素製造装置は、原子力発電プラント1aに設けた中間熱交換器21を介して水素製造プラント2cを接続し、原子力発電プラント1aの蒸気を利用して中間熱交換器21で熱交換された熱媒体流体、例えばヘリウムガスなどの熱媒体流体の熱エネルギーを利用して水素製造プラント2cにおいて燃料を水蒸気改質させて水素を生成する構成になっている。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production apparatus of the present embodiment connects a hydrogen production plant 2c via an intermediate heat exchanger 21 provided in the nuclear power plant 1a, and heats the intermediate heat exchanger 21 using steam from the nuclear power plant 1a. The hydrogen production plant 2c is configured to generate hydrogen by steam reforming the fuel using the heat energy of the exchanged heat medium fluid, for example, a heat medium fluid such as helium gas.

原子力発電プラント1aは原子炉3と、高圧蒸気タービン4と、低圧蒸気タービン5と、復水器6と、給水ポンプ7と、高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5の回転軸に直結した発電機8を備えている。原子炉3は沸騰水型原子炉である。さらに、原子力発電プラント1aには中間熱交換器21と熱媒体流体の循環機22が備えられている。この循環機22はタービン22aとタービン22aに直結した羽根車22bで構成されている。循環機22は、図示しないケーシング、軸封装置、軸受け装置等の通常機能上必要な部品が備えられており、図5は模式的に簡略化したものである。   The nuclear power plant 1 a includes a nuclear reactor 3, a high-pressure steam turbine 4, a low-pressure steam turbine 5, a condenser 6, a feed water pump 7, and a generator directly connected to the rotary shafts of the high-pressure steam turbine 4 and the low-pressure steam turbine 5. 8 is provided. The reactor 3 is a boiling water reactor. Furthermore, the nuclear power plant 1a is provided with an intermediate heat exchanger 21 and a heat medium fluid circulator 22. The circulator 22 includes a turbine 22a and an impeller 22b directly connected to the turbine 22a. The circulator 22 is provided with components necessary for normal functions such as a casing, a shaft seal device, and a bearing device (not shown), and FIG. 5 is schematically simplified.

中間熱交換器21には主蒸気管9から分岐した主蒸気抽出管14が接続しており、主蒸気が一部抽出されて中間熱交換器21に流れ込み、抽出した主蒸気と内部を通過する熱媒体流体とで熱交換される構成である。中間熱交換器21で熱交換した抽出主蒸気は循環機22のタービン22aに流れ込みタービン22aを回転させた後に、戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流する構成になっている。中間熱交換器21と循環機22と水素製造プラント2cとは熱媒体流体配管23,24,25が接続されて閉ループを形成している。これらの熱媒体流体配管内には熱媒体流体が封入されて、循環機22によって循環される構成になっている。   A main steam extraction pipe 14 branched from the main steam pipe 9 is connected to the intermediate heat exchanger 21, and a part of the main steam is extracted and flows into the intermediate heat exchanger 21, and passes through the extracted main steam and the inside. The heat exchange is performed with the heat medium fluid. The extracted main steam heat-exchanged in the intermediate heat exchanger 21 flows into the turbine 22a of the circulator 22 and rotates the turbine 22a, then returns to the inlet of the condenser 6 through the return pipe 15 and performs work in the low-pressure steam turbine 5. It is configured to merge with the finished main steam. The intermediate heat exchanger 21, the circulation machine 22, and the hydrogen production plant 2c are connected to heat medium fluid pipes 23, 24, and 25 to form a closed loop. A heat medium fluid is enclosed in these heat medium fluid pipes, and is circulated by a circulator 22.

一方、水素製造プラント2cは、改質器10と、燃料供給装置11と、燃料供給装置11から供給された混合ガスを水蒸気で熱交換させる混合ガス熱交換器12と、改質器10から出た水素ガスを含む生成ガスを精製して水素ガスを分離回収する回収装置13を備えている。改質器10と混合ガス熱交換器12は並列に設けられ、熱媒体流体配管24から2本に分岐して熱媒体流体配管24a,24bが並列に接続しており、中間熱交換器21で熱交換されて加熱された熱媒体流体は改質器10での熱交換と混合ガス熱交換器12での熱交換に利用される構成になっている。これらの熱交換に利用された熱媒体流体は熱媒体流体配管25a,25bを通って合流して熱媒体流体配管25を介して、循環機22の羽根車22bに吸い込まれ、ここで加圧されて吐出して熱媒体流体配管23から中間熱交換器21へと流れて循環する構成になっている。   On the other hand, the hydrogen production plant 2c includes a reformer 10, a fuel supply device 11, a mixed gas heat exchanger 12 for exchanging heat of the mixed gas supplied from the fuel supply device 11 with water vapor, and an output from the reformer 10. And a recovery device 13 for purifying the produced gas containing hydrogen gas and separating and recovering the hydrogen gas. The reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 are provided in parallel, branch from the heat medium fluid pipe 24 into two, and the heat medium fluid pipes 24a and 24b are connected in parallel. The heat medium fluid heated by heat exchange is used for heat exchange in the reformer 10 and heat exchange in the mixed gas heat exchanger 12. The heat medium fluid used for the heat exchange merges through the heat medium fluid pipes 25a and 25b, is sucked into the impeller 22b of the circulator 22 through the heat medium fluid pipe 25, and is pressurized there. And discharged from the heat medium fluid pipe 23 to the intermediate heat exchanger 21 for circulation.

燃料供給装置11は燃料予熱器16と、燃料と混合される水蒸気を発生させる蒸気発生装置17とで構成され、燃料予熱器16には燃料を供給するための燃料供給器18が接続し、蒸気発生装置17には水を供給するための水供給器19が接続している。燃料供給器18には、図示しないが、例えば燃料タンク、ポンプ、圧力調整器などが備えられ、水供給器19には、図示しないが、例えば水タンク、ポンプなどが備えられている。燃料予熱器16は蒸気発生装置17の後段に設置され、さらに回収装置13は燃料予熱器16の後段に設置されている。   The fuel supply device 11 includes a fuel preheater 16 and a steam generation device 17 that generates water vapor mixed with fuel. The fuel preheater 16 is connected to a fuel supply device 18 for supplying fuel, and steam. A water supply 19 for supplying water is connected to the generator 17. Although not shown, the fuel supply unit 18 is provided with, for example, a fuel tank, a pump, a pressure regulator, and the like, and the water supply unit 19 is provided with, for example, a water tank, a pump, and the like. The fuel preheater 16 is installed downstream of the steam generator 17, and the recovery device 13 is installed downstream of the fuel preheater 16.

改質器10で生成された生成ガスは、改質器10と蒸気発生装置17の間に接続した生成ガス回収管20aを通って蒸気発生装置17で熱交換後、蒸気発生装置17と燃料予熱器16の間を接続した生成ガス回収管20bを通って燃料予熱器16で熱交換して、生成ガス回収管20cを通って回収装置13へ流れる構成になっている。   The product gas generated in the reformer 10 passes through the product gas recovery pipe 20 a connected between the reformer 10 and the steam generator 17, exchanges heat with the steam generator 17, and then the steam generator 17 and fuel preheat. Heat is exchanged by the fuel preheater 16 through the product gas recovery pipe 20b connected between the containers 16, and flows to the recovery device 13 through the product gas recovery pipe 20c.

このように構成された本実施の形態の水素製造装置において、原子力発電プラント1aの主蒸気管9から分岐して抽出した高温水蒸気は主蒸気抽出管14を通って中間熱交換器21へ流れ、中間熱交換器21内部の熱媒体流体を熱交換で加熱して循環機22のタービン22aに入り、膨張仕事でタービン22aを回転させる。その後、循環機22を出た蒸気は戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り、低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流して復水器6で冷却されて凝縮水になって給水ポンプ7で原子炉3に戻されるサイクルをなす。中間熱交換器21、循環機22および主蒸気抽出管14と戻り管15など、水素製造のために使用される放射能を含む抽出主蒸気が流れる機器類を原子力発電プラント1a内に収納することによって、放射線防護対策は既存の原子力発電プラントに施されている施設でまかなえるので、水素製造装置のための特別の放射線防護対策が不要である。   In the hydrogen production apparatus of the present embodiment configured as described above, the high-temperature steam branched and extracted from the main steam pipe 9 of the nuclear power plant 1a flows to the intermediate heat exchanger 21 through the main steam extraction pipe 14, The heat medium fluid inside the intermediate heat exchanger 21 is heated by heat exchange, enters the turbine 22a of the circulator 22, and rotates the turbine 22a by expansion work. Thereafter, the steam that has exited the circulator 22 returns to the inlet of the condenser 6 through the return pipe 15, joins the main steam that has finished work in the low-pressure steam turbine 5, and is cooled by the condenser 6 to be condensed water. Then, a cycle of returning to the reactor 3 by the feed water pump 7 is performed. The intermediate heat exchanger 21, the circulation device 22, and the main steam extraction pipe 14 and the return pipe 15 are housed in the nuclear power plant 1a such as equipment through which the extracted main steam containing radioactivity used for hydrogen production flows. Therefore, special radiation protection measures for hydrogen production equipment are not required because radiation protection measures can be provided at facilities installed in existing nuclear power plants.

循環機22のタービン22aの回転によって直結している羽根車22bが回転して閉ループ内を熱媒体流体が循環する。熱媒体流体が循環することによって、中間熱交換器21で主蒸気管9から抽出した主蒸気との熱交換で加熱された高温の熱媒体流体が熱媒体流体配管24を介して水素製造プラント2cへ流れる。水素製造プラント2c内では分岐して熱媒体流体配管24aから改質器10へ流れ、熱媒体流体配管24bから混合ガス熱交換器12へ流れる。改質器10と混合ガス熱交換器12で熱交換した熱媒体流体はそれぞれ熱媒体流体配管25a,25bを介して合流して熱媒体流体配管25を通って原子力発電プラント1a内の循環機22に戻る循環流れを形成する。   The impeller 22b directly connected by the rotation of the turbine 22a of the circulator 22 rotates and the heat medium fluid circulates in the closed loop. As the heat medium fluid circulates, the high-temperature heat medium fluid heated by heat exchange with the main steam extracted from the main steam pipe 9 by the intermediate heat exchanger 21 passes through the heat medium fluid pipe 24 to the hydrogen production plant 2c. To flow. In the hydrogen production plant 2c, it branches and flows from the heat medium fluid pipe 24a to the reformer 10, and flows from the heat medium fluid pipe 24b to the mixed gas heat exchanger 12. The heat medium fluids exchanged by the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 merge through the heat medium fluid pipes 25a and 25b, respectively, and pass through the heat medium fluid pipe 25 to circulate in the nuclear power plant 1a. Form a circulating flow back to

一方、燃料供給器18から供給された燃料、例えばジメチルエーテル等の含酸素炭化水素は、燃料予熱器16で生成ガスとの熱交換で予熱されて混合ガス熱交換器12へ流れ、水供給器19から供給された水は蒸気発生装置17で生成ガスとの熱交換で加熱されて水蒸気になり混合ガス熱交換器12へ流れて、燃料と水蒸気が混合して混合ガスとなって混合ガス熱交換器12で熱媒体流体との熱交換で加熱されて改質器10内へ流れる。改質器10内には、例えばCu−Zn触媒が充填され、混合ガスは熱媒体流体と熱交換して加熱されて例えば燃料がジメチルエーテルの場合は水蒸気によって、前記(1)式の改質反応を行って水素ガスを生成する。   On the other hand, the fuel supplied from the fuel supplier 18, for example, an oxygen-containing hydrocarbon such as dimethyl ether, is preheated by heat exchange with the product gas in the fuel preheater 16 and flows to the mixed gas heat exchanger 12. The water supplied from is heated by heat exchange with the product gas in the steam generator 17 to become water vapor and flows to the mixed gas heat exchanger 12, where the fuel and water vapor are mixed to form a mixed gas and heat exchange of the mixed gas Heated by the heat exchange with the heat medium fluid in the vessel 12 and flows into the reformer 10. The reformer 10 is filled with, for example, a Cu—Zn catalyst, and the mixed gas is heated by exchanging heat with the heat medium fluid. For example, when the fuel is dimethyl ether, the reforming reaction of the above formula (1) is performed by steam. To generate hydrogen gas.

このようにして生成された水素ガスは二酸化炭素を含んでいるので回収装置13で分離されて回収される。但し、生成された水素ガスは直接回収装置13へ行かないで生成ガス回収管20aを通って蒸気発生装置17の熱交換に利用された後に、生成ガス回収管20bを通って燃料予熱器16の熱交換に利用されてから生成ガス回収管20cを通って回収装置13に回収される。なお、熱媒体流体配管24a,24bにはそれぞれ図示しない調節弁が設置されており熱負荷に対応して熱媒体流体の流量が調節される。さらに、主蒸気抽出管14にも調節弁が設置され負荷に応じて主蒸気抽出流量が調節される。また、熱媒体流体配管の系統には、詳細システム検討時に反応生成に必要な温度が不足する場合は、不足分を補填する加熱器を設置することも可能である。   The hydrogen gas generated in this manner contains carbon dioxide and is separated and recovered by the recovery device 13. However, the generated hydrogen gas does not go directly to the recovery device 13 but is used for heat exchange of the steam generator 17 through the generated gas recovery tube 20a, and then passes through the generated gas recovery tube 20b to the fuel preheater 16. After being used for heat exchange, it is recovered by the recovery device 13 through the product gas recovery pipe 20c. In addition, a control valve (not shown) is installed in each of the heat medium fluid pipes 24a and 24b, and the flow rate of the heat medium fluid is adjusted in accordance with the heat load. Furthermore, a control valve is also installed in the main steam extraction pipe 14, and the main steam extraction flow rate is adjusted according to the load. In addition, in the heat medium fluid piping system, when a temperature necessary for reaction generation is insufficient at the time of detailed system study, a heater that compensates for the shortage can be installed.

本実施の形態によれば、原子力発電プラント1aの原子炉3を沸騰水型原子炉にした場合でも、原子炉3から発生した蒸気の熱エネルギーを中間熱交換器21を介して熱媒体流体に熱交換して水素製造プラント2cの改質器10および混合ガス熱交換器12に利用できるので、放射化された水蒸気が水素製造プラント2c側へ流れることがなく、水素製造プラント2c側に放射線防護対策を必要としない安全な水素製造装置を提供することができる。さらに、熱媒体流体の循環機22の駆動には原子炉3から発生した主蒸気を利用でき、かつ、利用した抽出主蒸気は再び発電プラントに戻されるので無駄なく有効に利用できると共に、必要なエネルギーの大半を効果的に活用できる。さらに、改質反応で発生した生成ガスの余剰熱エネルギーを燃料供給装置11の熱交換に利用できるので水素製造に必要なエネルギーの大半を効果的に活用でき、生成ガスの余剰熱エネルギーを回収装置13で冷却するエネルギーを少なくすることができるなど、エネルギー効率のよい水素製造装置を提供することができる。   According to the present embodiment, even when the nuclear reactor 3 of the nuclear power plant 1a is a boiling water reactor, the heat energy of the steam generated from the nuclear reactor 3 is converted into the heat medium fluid via the intermediate heat exchanger 21. Since heat exchange can be used for the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 of the hydrogen production plant 2c, the activated water vapor does not flow to the hydrogen production plant 2c side, and radiation protection is provided to the hydrogen production plant 2c side. It is possible to provide a safe hydrogen production apparatus that does not require a countermeasure. Furthermore, the main steam generated from the nuclear reactor 3 can be used for driving the heat transfer medium circulator 22, and the extracted main steam used can be returned to the power plant so that it can be used effectively without waste. The majority of energy can be used effectively. Furthermore, since the surplus thermal energy of the generated gas generated by the reforming reaction can be used for heat exchange of the fuel supply device 11, most of the energy required for hydrogen production can be effectively used, and the surplus thermal energy of the generated gas can be recovered. It is possible to provide an energy efficient hydrogen production apparatus such that the energy to be cooled in 13 can be reduced.

(第6の実施の形態)
本発明の第6の実施の形態を図6を用いて説明する。本実施の形態の水素製造装置は、原子力発電プラント1bに設けた中間熱交換器21を介して水素製造プラント2cを接続し、原子力発電プラント1bの蒸気を利用して中間熱交換器21で熱交換された熱媒体流体、例えばヘリウムガスなどの熱媒体流体の熱エネルギーを利用して水素製造プラント2cにおいて燃料を水蒸気改質させて水素を生成する構成になっている。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production apparatus of the present embodiment connects a hydrogen production plant 2c via an intermediate heat exchanger 21 provided in the nuclear power plant 1b, and heats the intermediate heat exchanger 21 using steam from the nuclear power plant 1b. The hydrogen production plant 2c is configured to generate hydrogen by steam reforming the fuel using the heat energy of the exchanged heat medium fluid, for example, a heat medium fluid such as helium gas.

原子力発電プラント1bは原子炉3と、高圧蒸気タービン4と、低圧蒸気タービン5と、復水器6と、給水ポンプ7と、高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5の回転軸に直結した発電機8を備えている。原子炉3は沸騰水型原子炉である。さらに、原子力発電プラント1bには中間熱交換器21と熱媒体流体の循環機22が備えられている。この循環機22の羽根車が前記発電機8の回転軸に直結されている。循環機22は、図示しないケーシング、軸封装置、軸受け装置等の通常機能上必要な部品が備えられており、図6は模式的に簡略化したものである。   The nuclear power plant 1b includes a reactor 3, a high-pressure steam turbine 4, a low-pressure steam turbine 5, a condenser 6, a feed water pump 7, and a generator directly connected to the rotary shafts of the high-pressure steam turbine 4 and the low-pressure steam turbine 5. 8 is provided. The reactor 3 is a boiling water reactor. Furthermore, the nuclear power plant 1b is provided with an intermediate heat exchanger 21 and a heat medium fluid circulator 22. The impeller of the circulation machine 22 is directly connected to the rotating shaft of the generator 8. The circulator 22 is provided with components necessary for normal functions such as a casing, a shaft seal device, and a bearing device (not shown), and FIG. 6 is schematically simplified.

中間熱交換器21には主蒸気管9から分岐した主蒸気抽出管14が接続しており、主蒸気が一部抽出されて中間熱交換器21に流れ込み、抽出した主蒸気と内部を通過する熱媒体流体とで熱交換される構成である。中間熱交換器21で熱交換した抽出主蒸気は戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流する構成になっている。循環機22と中間熱交換器21と水素製造プラント2cとは熱媒体流体配管23,24,25が接続されて閉ループを形成している。これらの熱媒体流体配管内には熱媒体流体が封入されて、循環機22によって循環される構成である。   A main steam extraction pipe 14 branched from the main steam pipe 9 is connected to the intermediate heat exchanger 21, and a part of the main steam is extracted and flows into the intermediate heat exchanger 21, and passes through the extracted main steam and the inside. The heat exchange is performed with the heat medium fluid. The extracted main steam heat-exchanged by the intermediate heat exchanger 21 returns to the inlet of the condenser 6 through the return pipe 15 and joins the main steam that has finished work in the low-pressure steam turbine 5. The circulation device 22, the intermediate heat exchanger 21, and the hydrogen production plant 2c are connected to the heat medium fluid pipes 23, 24, and 25 to form a closed loop. In these heat medium fluid pipes, the heat medium fluid is sealed and circulated by the circulator 22.

水素製造プラント2cは、改質器10と、燃料供給装置11と、燃料供給装置11から供給された混合ガスを熱媒体流体と熱交換させる混合ガス熱交換器12と、改質器10から出た水素ガスを含む生成ガスを精製して水素ガスを分離回収する回収装置13を備えている。改質器10と混合ガス熱交換器12は並列に設けられ、熱媒体流体配管24から2本に分岐して熱媒体流体配管24a,24bが並列に接続しており、中間熱交換器21で熱交換されて加熱された熱媒体流体は改質器10での熱交換と混合ガス熱交換器12での熱交換に利用される構成になっている。これらの熱交換に利用された熱媒体流体は熱媒体流体配管25a,25bを通って合流して熱媒体流体配管25を介して、循環機22に吸い込まれ、ここで加圧されて吐出して熱媒体流体配管23から中間熱交換器21へと流れて循環する構成になっている。   The hydrogen production plant 2 c includes a reformer 10, a fuel supply device 11, a mixed gas heat exchanger 12 that exchanges heat of the mixed gas supplied from the fuel supply device 11 with a heat medium fluid, and an output from the reformer 10. And a recovery device 13 for purifying the produced gas containing hydrogen gas and separating and recovering the hydrogen gas. The reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 are provided in parallel, branch from the heat medium fluid pipe 24 into two, and the heat medium fluid pipes 24a and 24b are connected in parallel. The heat medium fluid heated by heat exchange is used for heat exchange in the reformer 10 and heat exchange in the mixed gas heat exchanger 12. The heat medium fluid used for the heat exchange merges through the heat medium fluid pipes 25a and 25b, and is sucked into the circulator 22 through the heat medium fluid pipe 25, where it is pressurized and discharged. It is configured to flow from the heat medium fluid pipe 23 to the intermediate heat exchanger 21 and circulate.

燃料供給装置11は燃料予熱器16と、燃料と混合される水蒸気を発生させる蒸気発生装置17とで構成され、燃料予熱器16には燃料を供給するための燃料供給器18が接続し、蒸気発生装置17には水を供給するための水供給器19が接続している。燃料供給器18には、図示しないが、例えば燃料タンク、ポンプ、圧力調整器などが備えられ、水供給器19には、図示しないが、例えば水タンク、ポンプなどが備えられている。燃料予熱器16は蒸気発生装置17の後段に設置され、さらに回収装置13は燃料予熱器16の後段に設置されている。   The fuel supply device 11 includes a fuel preheater 16 and a steam generation device 17 that generates water vapor mixed with fuel. The fuel preheater 16 is connected to a fuel supply device 18 for supplying fuel, and steam. A water supply 19 for supplying water is connected to the generator 17. Although not shown, the fuel supply unit 18 is provided with, for example, a fuel tank, a pump, a pressure regulator, and the like, and the water supply unit 19 is provided with, for example, a water tank, a pump, and the like. The fuel preheater 16 is installed downstream of the steam generator 17, and the recovery device 13 is installed downstream of the fuel preheater 16.

改質器10で生成された生成ガスは、改質器10と蒸気発生装置17の間を接続した生成ガス回収管20aを通って蒸気発生装置17で熱交換後、蒸気発生装置17と燃料予熱器16の間を接続した生成ガス回収管20bを通って燃料予熱器16で熱交換して、生成ガス回収管20cを通って回収装置13へ流れる構成になっている。   The product gas generated in the reformer 10 exchanges heat in the steam generator 17 through the generated gas recovery pipe 20a connected between the reformer 10 and the steam generator 17, and then the steam generator 17 and the fuel preheat. Heat is exchanged by the fuel preheater 16 through the product gas recovery pipe 20b connected between the containers 16, and flows to the recovery device 13 through the product gas recovery pipe 20c.

このように構成された本実施の形態の水素製造装置において、熱媒体流体の循環機22の羽根車が原子炉3から発生した主蒸気の膨張仕事によって回転する発電機8の軸に直結しているので、発電機8の回転に伴って自動的に循環機22が駆動して閉ループの熱媒体流体が循環する。   In the hydrogen production apparatus of the present embodiment configured as described above, the impeller of the heat medium fluid circulator 22 is directly connected to the shaft of the generator 8 that is rotated by the expansion work of the main steam generated from the nuclear reactor 3. Therefore, as the generator 8 rotates, the circulator 22 is automatically driven to circulate the closed-loop heat transfer fluid.

原子力発電プラント1bの主蒸気管9から分岐して抽出した高温水蒸気は主蒸気抽出管14を通って中間熱交換器21へ流れ、内部の熱媒体流体を熱交換で加熱後、戻り管15を通って復水器6の入り口に戻り、低圧蒸気タービン5で仕事を終えた主蒸気と合流して復水器6で冷却されて凝縮水になって給水ポンプ7で原子炉3に戻されるサイクルをなす。中間熱交換器21および主蒸気抽出管14と戻り管15など水素製造のために使用される放射能を含む抽出主蒸気が流れる機器および配管類を原子力発電プラント1b内に収納することによって、放射線防護対策は既存の原子力発電プラントに施されている施設でまかなえるので、水素製造装置のための特別の放射線防護対策が不要である。   The high-temperature steam branched and extracted from the main steam pipe 9 of the nuclear power plant 1b flows to the intermediate heat exchanger 21 through the main steam extraction pipe 14, heats the internal heat medium fluid by heat exchange, and then returns to the return pipe 15 A cycle through which the main steam that has finished work in the low-pressure steam turbine 5 is merged with the main steam that has been completed by the low-pressure steam turbine 5, is cooled by the condenser 6, is condensed, and is returned to the reactor 3 by the feed water pump 7. Make. By storing in the nuclear power plant 1b equipment and piping through which extracted main steam including radioactivity used for hydrogen production, such as the intermediate heat exchanger 21, main steam extraction pipe 14, and return pipe 15, flows. Since protective measures can be provided at facilities installed in existing nuclear power plants, no special radiation protective measures for hydrogen production equipment are required.

発電機8の回転軸に直結している循環機22が駆動して閉ループの熱媒体流体が循環するが、熱媒体流体が循環することによって、中間熱交換器21で主蒸気管9から抽出した主蒸気によって熱交換で加熱された高温の熱媒体流体が熱媒体流体配管24を介して水素製造プラント2cへ流れる。水素製造プラント2c内では分岐して熱媒体流体配管24aから改質器10へ、熱媒体流体配管24bから混合ガス熱交換器12へ流れる。改質器10と混合ガス熱交換器12で熱交換した熱媒体流体はそれぞれ熱媒体流体配管25a,25bを介して合流して熱媒体流体配管25を通って原子力発電プラント1b内の循環機22に戻る。   The circulating machine 22 directly connected to the rotating shaft of the generator 8 is driven to circulate the closed-loop heat medium fluid, but the heat medium fluid circulates and is extracted from the main steam pipe 9 by the intermediate heat exchanger 21. A high-temperature heat medium fluid heated by heat exchange with the main steam flows to the hydrogen production plant 2 c via the heat medium fluid pipe 24. The hydrogen production plant 2c branches and flows from the heat medium fluid pipe 24a to the reformer 10, and from the heat medium fluid pipe 24b to the mixed gas heat exchanger 12. The heat medium fluid heat-exchanged by the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 merges through the heat medium fluid pipes 25a and 25b, respectively, passes through the heat medium fluid pipe 25, and the circulator 22 in the nuclear power plant 1b. Return to.

燃料供給器18から供給された燃料、例えばジメチルエーテル等の含酸素炭化水素は燃料予熱器16で生成ガスとの熱交換で予熱されて混合ガス熱交換器12へ流れ、水供給器19から供給された水は蒸気発生装置17で生成ガスとの熱交換で加熱されて水蒸気になり混合ガス熱交換器12へ流れて、燃料と水蒸気が混合して混合ガスとなって混合ガス熱交換器12で熱媒体流体との熱交換で加熱されて改質器10内へ流れる。   The fuel supplied from the fuel supplier 18, for example, an oxygen-containing hydrocarbon such as dimethyl ether, is preheated by heat exchange with the product gas in the fuel preheater 16, flows to the mixed gas heat exchanger 12, and is supplied from the water supplier 19. The water is heated by heat exchange with the product gas in the steam generator 17 to become steam and flows to the mixed gas heat exchanger 12, and the fuel and steam are mixed to become a mixed gas in the mixed gas heat exchanger 12. Heated by heat exchange with the heat transfer fluid and flows into the reformer 10.

改質器10内には、例えばCu−Zn触媒が充填され、混合ガスは熱媒体流体と熱交換して加熱されて例えば燃料がジメチルエーテルの場合は水蒸気によって、前記(1)式の改質反応を行って水素ガスを生成する。このようにして生成された水素ガスは二酸化炭素を含んでいるので回収装置13で分離されて回収される。但し、生成された水素ガスは直接回収装置13へ行かないで生成ガス回収管20aを通って蒸気発生装置17の熱交換に利用された後に、生成ガス回収管20bを通って燃料予熱器16の熱交換に利用されてから生成ガス回収管20cを通って回収装置13に回収される。   The reformer 10 is filled with, for example, a Cu—Zn catalyst, and the mixed gas is heated by exchanging heat with the heat medium fluid. For example, when the fuel is dimethyl ether, the reforming reaction of the above formula (1) is performed by steam. To generate hydrogen gas. The hydrogen gas generated in this manner contains carbon dioxide and is separated and recovered by the recovery device 13. However, the generated hydrogen gas does not go directly to the recovery device 13 but is used for heat exchange of the steam generator 17 through the generated gas recovery tube 20a, and then passes through the generated gas recovery tube 20b to the fuel preheater 16. After being used for heat exchange, it is recovered by the recovery device 13 through the product gas recovery pipe 20c.

なお、熱媒体流体配管24a,24bにはそれぞれ図示しない調節弁が設置されており熱負荷に対応して熱媒体流体の流量が調節される。さらに、主蒸気抽出管14にも調節弁が設置され負荷に応じて主蒸気抽出流量が調節される。また、熱媒体流体配管の系統には、詳細システム検討時に反応生成に必要な温度が不足する場合は、不足分を補填する加熱器を設置することも可能である。   In addition, a control valve (not shown) is installed in each of the heat medium fluid pipes 24a and 24b, and the flow rate of the heat medium fluid is adjusted in accordance with the heat load. Furthermore, a control valve is also installed in the main steam extraction pipe 14, and the main steam extraction flow rate is adjusted according to the load. In addition, in the heat medium fluid piping system, when a temperature necessary for reaction generation is insufficient at the time of detailed system study, a heater that compensates for the shortage can be installed.

本実施の形態によれば、原子力発電プラント1bの原子炉3を沸騰水型原子炉にした場合でも、原子炉3から発生した蒸気の熱エネルギーを中間熱交換器21を介して熱媒体流体に熱交換して水素製造プラント2cの改質器10および混合ガス熱交換器12に利用できるので放射化された水蒸気が水素製造プラント2c側へ流れることがなく、水素製造プラント側2cに放射線防護対策を必要としない安全な水素製造装置を提供することができる。さらに、熱媒体流体の循環機22の駆動には高圧蒸気タービン4および低圧蒸気タービン5および発電機8の回転力を利用できるので必要なエネルギーの大半を効果的に活用できる。さらに熱交換に利用した抽出主蒸気は再び発電プラントに戻されるので無駄なく有効に利用できる。さらに、改質反応で発生した生成ガスの余剰熱エネルギーを燃料供給装置11の熱交換に利用できるので水素製造に必要なエネルギーの大半を効果的に活用でき、生成ガスの余剰熱エネルギーを回収装置13で冷却するエネルギーを少なくすることができるなど、エネルギー効率のよい水素製造装置を提供することができる。   According to the present embodiment, even when the nuclear reactor 3 of the nuclear power plant 1b is a boiling water reactor, the heat energy of the steam generated from the nuclear reactor 3 is converted into the heat medium fluid via the intermediate heat exchanger 21. Since heat exchange can be used for the reformer 10 and the mixed gas heat exchanger 12 of the hydrogen production plant 2c, the activated water vapor does not flow to the hydrogen production plant 2c side, and radiation protection measures are taken on the hydrogen production plant side 2c. It is possible to provide a safe hydrogen production apparatus that does not need to be used. Furthermore, since the rotational force of the high-pressure steam turbine 4, the low-pressure steam turbine 5, and the generator 8 can be used to drive the heat transfer medium circulator 22, most of the necessary energy can be effectively utilized. Furthermore, the extracted main steam used for heat exchange is returned to the power plant again, so that it can be used effectively without waste. Furthermore, since the surplus thermal energy of the generated gas generated by the reforming reaction can be used for heat exchange of the fuel supply device 11, most of the energy required for hydrogen production can be effectively used, and the surplus thermal energy of the generated gas can be recovered. It is possible to provide an energy efficient hydrogen production apparatus such that the energy to be cooled in 13 can be reduced.

(第7の実施の形態)
本発明の第7の実施の形態を図7を用いて説明する。本実施の形態は、前記第1ないし第6の実施の形態の水素製造装置に備えられる改質器10の好適な構成の一例に関する。すなわち、上述した第1ないし第6の実施の形態における改質器10としては、従来知られている構成のものを用いてもよいが、以下説明する本実施の形態の改質器を適用することがより好適である。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment relates to an example of a preferable configuration of the reformer 10 provided in the hydrogen production apparatus according to the first to sixth embodiments. That is, as the reformer 10 in the first to sixth embodiments described above, a conventionally known configuration may be used, but the reformer of the present embodiment described below is applied. Is more preferred.

改質器10はシェルアンドチューブ型の縦型熱交換器の形態を成す。シェル31内は、管板32と管板33によって3つの部屋、加熱流体室31a、混合ガス室31bおよび生成ガス室31cに区分され、上下端は鏡板で封止されている。内部に二重管構成のバイオネット型の触媒管34が収納されている。この触媒管34は外管34aと内管34bで構成される。外管34aは下端部は閉止し、上端部は開口して管板32に固定され、内管34bは上下端共に開口し、上端部は管板33に固定されている。   The reformer 10 takes the form of a shell and tube type vertical heat exchanger. The inside of the shell 31 is divided into three chambers, a heated fluid chamber 31a, a mixed gas chamber 31b, and a generated gas chamber 31c by a tube plate 32 and a tube plate 33, and the upper and lower ends are sealed with a mirror plate. A bayonet type catalyst tube 34 having a double tube structure is accommodated therein. The catalyst tube 34 includes an outer tube 34a and an inner tube 34b. The outer tube 34 a is closed at the lower end, the upper end is opened and fixed to the tube plate 32, the inner tube 34 b is opened at both the upper and lower ends, and the upper end is fixed to the tube plate 33.

加熱流体室31aには触媒管34を加熱するための前記原子力発電プラント1から抽出した主蒸気または、前記原子力発電プラント1a,1b内の中間熱交換器21で熱交換されて加熱された熱媒体流体が入出する加熱流体入口管35と加熱流体出口管36が設けられ、混合ガス室31bには混合ガス入口管37が設けられ、生成ガス室31cには改質反応で生成された生成ガスの生成ガス出口管38が設けられている。   In the heating fluid chamber 31a, the main steam extracted from the nuclear power plant 1 for heating the catalyst tube 34 or a heat medium heated by heat exchange in the intermediate heat exchanger 21 in the nuclear power plants 1a and 1b. A heated fluid inlet pipe 35 and a heated fluid outlet pipe 36 through which fluid enters and exits are provided, a mixed gas inlet pipe 37 is provided in the mixed gas chamber 31b, and a product gas generated by the reforming reaction is provided in the generated gas chamber 31c. A product gas outlet pipe 38 is provided.

触媒管34の外管34aと内管34bの間に形成される環状隙間には触媒39が充填される。触媒充填層は空隙部を有して混合ガスが流れるようになっている。触媒管34の環状隙間の下部領域に触媒非充填部40を設けるために、例えばメッシュなどの穴のあいた仕切りとして穴明き受け板41が設置されている。他に図示しないが、加熱流体室31aには熱交換を良くするためのバッフル板が設けられている。   An annular gap formed between the outer tube 34 a and the inner tube 34 b of the catalyst tube 34 is filled with the catalyst 39. The catalyst packed bed has voids so that the mixed gas flows. In order to provide the non-catalyst filling portion 40 in the lower region of the annular gap of the catalyst tube 34, for example, a perforated receiving plate 41 is installed as a partition with holes such as meshes. Although not shown in the drawings, the heating fluid chamber 31a is provided with a baffle plate for improving heat exchange.

このように形成された本実施の形態の改質器においては、加熱流体が加熱流体入口管35から入り、加熱流体出口管36から出て行く。この間の加熱流体室31a内で熱交換される。一方、例えば、ジメチルエーテルなどの燃料と水蒸気の混合ガスが混合ガス入口管37から入り、触媒39の充填層の空隙部を流れていくうちに前記加熱流体から熱を受けて前記(1)式のように改質反応を行って水素ガスを生成する。生成ガスは触媒管34の下部でUターンして内管34bの中を流れて生成ガス室31cに集まり生成ガス出口管38から出て行く。   In the reformer of the present embodiment thus formed, the heating fluid enters from the heating fluid inlet pipe 35 and exits from the heating fluid outlet pipe 36. During this time, heat is exchanged in the heating fluid chamber 31a. On the other hand, for example, a mixed gas of fuel such as dimethyl ether and water vapor enters from the mixed gas inlet pipe 37 and receives heat from the heating fluid as it flows through the voids of the packed bed of the catalyst 39. Thus, a reforming reaction is performed to generate hydrogen gas. The product gas makes a U-turn at the bottom of the catalyst tube 34, flows through the inner tube 34 b, collects in the product gas chamber 31 c, and exits from the product gas outlet tube 38.

触媒層内は吸熱反応であり、熱量が多いほど触媒充填層での反応が促進され水素生成効率は良くなる。そこで、触媒管34の下部に触媒非充填部40を設けることによってこの部分で生成ガスが再加熱される。この再加熱された生成ガスが内管34bを流れるときに熱交換して、触媒層の内側からも加熱することができるので多くの熱量を与えることができる。   The inside of the catalyst layer is an endothermic reaction, and as the amount of heat increases, the reaction in the catalyst packed bed is promoted and the hydrogen generation efficiency is improved. Therefore, the product gas is reheated at this portion by providing the catalyst non-filling portion 40 at the lower portion of the catalyst tube 34. When the reheated product gas flows through the inner pipe 34b, heat exchange can be performed and heating can be performed from the inside of the catalyst layer, so that a large amount of heat can be given.

本実施の形態によれば、発電プラントから抽出した高温の水蒸気または中間熱交換器で熱交換された熱媒体流体からなる加熱流体による触媒充填層の外側からの加熱と、再加熱された生成ガスによる触媒充填層の内側からの加熱によって改質器の熱交換効率が向上して熱効率の高い水素製造装置を提供することができる。なお、本実施の形態の改質器は縦型としたが、横型にすることも可能である。   According to the present embodiment, high-temperature steam extracted from a power plant or heating from the outside of the catalyst packed bed by a heating fluid consisting of a heat medium fluid heat-exchanged by an intermediate heat exchanger, and reheated product gas The heat exchange efficiency of the reformer is improved by heating from the inside of the catalyst packed bed by and a hydrogen production apparatus with high thermal efficiency can be provided. Although the reformer of the present embodiment is a vertical type, it can also be a horizontal type.

本発明の第1の実施の形態の水素製造装置の構成と流体の流れを示す図。The figure which shows the structure of the hydrogen production apparatus of the 1st Embodiment of this invention, and the flow of a fluid. 本発明の第2の実施の形態の水素製造装置の構成と流体の流れを示す図。The figure which shows the structure and fluid flow of the hydrogen production apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の水素製造装置の構成と流体の流れを示す図。The figure which shows the structure and fluid flow of the hydrogen production apparatus of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の水素製造装置の構成と流体の流れを示す図。The figure which shows the structure and fluid flow of the hydrogen production apparatus of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態の水素製造装置の構成と流体の流れを示す図。The figure which shows the structure and fluid flow of the hydrogen production apparatus of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態の水素製造装置の構成と流体の流れを示す図。The figure which shows the structure and fluid flow of the hydrogen production apparatus of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態の水素製造装置に備えられる改質器の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the reformer with which the hydrogen production apparatus of the 7th Embodiment of this invention is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b…原子力発電プラント、2,2a,2b,2c…水素製造プラント、3…原子炉、4…高圧蒸気タービン、5…低圧蒸気タービン、6…復水器、7…給水ポンプ、8…発電機、9…主蒸気管、10…改質器、11…燃料供給装置、12…混合ガス熱交換器、13…回収装置、14…主蒸気抽出管、14a,14b,14c,14d…主蒸気抽出分岐管、15…戻り管、15a,15b,15c…戻り管枝管、16…燃料予熱器、17…蒸気発生装置、18…燃料供給器、19…水供給器、20a,20b,20c…生成ガス回収管、21…中間熱交換器、22…循環機、22a…タービン、22b…羽根車、23,24,24a,24b,24c,24d,25,25a,25b,25c…熱媒体流体配管、31…シェル、31a…加熱流体室、31b…混合ガス室、31c…生成ガス室、32,33…管板、34…触媒管、34a…外管、34b…内管、35…加熱流体入口管、36…加熱流体出口管、37…混合ガス入口管、38…生成ガス出口管、39…触媒、40…触媒非充填部、41…穴明き受け板。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a, 1b ... Nuclear power plant, 2, 2a, 2b, 2c ... Hydrogen production plant, 3 ... Reactor, 4 ... High pressure steam turbine, 5 ... Low pressure steam turbine, 6 ... Condenser, 7 ... Feed water pump, DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Generator, 9 ... Main steam pipe, 10 ... Reformer, 11 ... Fuel supply apparatus, 12 ... Mixed gas heat exchanger, 13 ... Recovery apparatus, 14 ... Main steam extraction pipe, 14a, 14b, 14c, 14d DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Main steam extraction branch pipe, 15 ... Return pipe, 15a, 15b, 15c ... Return pipe branch pipe, 16 ... Fuel preheater, 17 ... Steam generator, 18 ... Fuel supply device, 19 ... Water supply device, 20a, 20b , 20c ... Product gas recovery pipe, 21 ... Intermediate heat exchanger, 22 ... Circulator, 22a ... Turbine, 22b ... Impeller, 23, 24, 24a, 24b, 24c, 24d, 25, 25a, 25b, 25c ... Heat Medium fluid piping, 31 ... shell, 3 a ... heated fluid chamber, 31b ... mixed gas chamber, 31c ... generated gas chamber, 32, 33 ... tube plate, 34 ... catalyst tube, 34a ... outer tube, 34b ... inner tube, 35 ... heated fluid inlet tube, 36 ... heating Fluid outlet pipe, 37 ... mixed gas inlet pipe, 38 ... product gas outlet pipe, 39 ... catalyst, 40 ... catalyst unfilled part, 41 ... perforated backing plate.

Claims (14)

水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を前記抽気水蒸気と熱交換させて加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記抽気水蒸気によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記燃料供給装置と前記混合ガス熱交換器と前記改質器は前記抽気水蒸気を供給する配管上に並列に接続されていることを特徴とする水素製造装置。   A power generation plant that generates water vapor; and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas by using heat of extracted water vapor from the power generation plant, wherein the hydrogen production plant uses hydrogen-containing fuel and water as the extracted water vapor. A fuel supply device that heats and heat-exchanges; a mixed gas heat exchanger that mixes the fuel and water and heats the extracted steam to generate a mixed gas; and the heat of the extracted steam in the mixed gas. The fuel supply device and the mixed gas heat exchanger are provided with a reformer that generates a product gas containing hydrogen gas by steam reforming the fuel of the fuel, and a recovery device that separates and recovers the hydrogen gas in the product gas And the reformer are connected in parallel on a pipe for supplying the extracted steam. 水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記抽気水蒸気によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記改質器から出た生成ガスは、前記燃料供給装置の加熱に利用された後に前記回収装置に流れる構成としたことを特徴とする水素製造装置。   A power generation plant that generates water vapor; and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas using heat of extracted steam from the power generation plant, wherein the hydrogen production plant supplies fuel containing hydrogen and fuel for heating water An apparatus, a mixed gas heat exchanger that mixes the fuel and water and heats the extracted steam to generate a mixed gas, and steam reforms the fuel in the mixed gas using the heat of the extracted steam. A reformer that generates a product gas containing hydrogen gas and a recovery device that separates and recovers the hydrogen gas in the product gas are provided, and the product gas output from the reformer is used for heating the fuel supply device After that, the hydrogen production apparatus is configured to flow to the recovery apparatus. 水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記発電プラントは、前記抽気水蒸気によって熱媒体流体を加熱する中間熱交換器と、前記熱媒体流体を循環させる循環機とを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を前記熱媒体流体と熱交換させて加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記熱媒体流体によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記熱媒体流体の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記燃料供給装置と前記混合ガス熱交換器と前記改質器は前記熱媒体流体を供給する配管上に並列に接続されていることを特徴とする水素製造装置。   A power generation plant that generates water vapor; and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas using heat of extracted steam from the power generation plant, wherein the power generation plant heats a heat medium fluid with the extracted steam. The hydrogen production plant includes a fuel supply device that heats fuel and water containing hydrogen by exchanging heat with the heat medium fluid, and the fuel and water. A mixed gas heat exchanger that mixes and heats with the heat medium fluid to generate a mixed gas, and generates hydrogen gas by reforming the fuel in the mixed gas with steam using the heat of the heat medium fluid A reformer that generates gas; and a recovery device that separates and recovers hydrogen gas in the generated gas. The fuel supply device, the mixed gas heat exchanger, and the reformer supply the heat medium fluid. Hydrogen production apparatus characterized by being connected in parallel on the pipe that. 水蒸気を発生する発電プラントと、前記発電プラントからの抽気水蒸気の熱を利用して水素ガスを生成する水素製造プラントとを備え、前記発電プラントは、前記抽気水蒸気によって熱媒体流体を加熱する中間熱交換器と、前記熱媒体流体を循環させる循環機とを備え、前記水素製造プラントは、水素を含む燃料および水を加熱する燃料供給装置と、前記燃料と水を混合し前記熱媒体流体によって加熱して混合ガスを生成する混合ガス熱交換器と、前記熱媒体流体の熱を利用して前記混合ガス中の燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを生成する改質器と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収装置とを備え、前記改質器から出た生成ガスは、前記燃料供給装置の加熱に利用された後に前記回収装置に流れる構成としたことを特徴とする水素製造装置。   A power generation plant that generates water vapor; and a hydrogen production plant that generates hydrogen gas using heat of extracted steam from the power generation plant, wherein the power generation plant heats a heat medium fluid with the extracted steam. The hydrogen production plant includes a fuel supply device that heats a fuel containing hydrogen and water, and the fuel and water are mixed and heated by the heat medium fluid. A mixed gas heat exchanger for generating a mixed gas, and a reformer for generating a generated gas containing hydrogen gas by steam reforming the fuel in the mixed gas using heat of the heat medium fluid; A recovery device that separates and recovers hydrogen gas in the product gas, and the product gas that has exited the reformer flows to the recovery device after being used for heating the fuel supply device. Hydrogen generating device according to claim. 前記燃料供給装置は、前記抽気水蒸気または前記熱媒体流体または前記生成ガスと熱交換して燃料を加熱する燃料予熱器と、前記抽気水蒸気または前記熱媒体流体または前記生成ガスと熱交換して水蒸気を発生させる蒸気発生装置とを備えていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の水素製造装置。   The fuel supply device includes a fuel preheater that heats fuel by exchanging heat with the extracted steam, the heat medium fluid, or the generated gas; and a water preheater that exchanges heat with the extracted steam, the heat medium fluid, or the generated gas. The hydrogen production apparatus according to claim 1, further comprising: a steam generator that generates water. 前記抽気水蒸気または前記熱媒体流体または前記生成ガスは前記蒸気発生装置での熱交換に利用された後に前記燃料予熱器での熱交換に利用される構成としたことを特徴とする請求項5に記載の水素製造装置。   6. The structure according to claim 5, wherein the extracted steam, the heat medium fluid, or the product gas is used for heat exchange in the fuel preheater after being used for heat exchange in the steam generator. The hydrogen production apparatus as described. 前記循環機は前記抽気水蒸気で駆動されるタービンを備えていることを特徴とする請求項3または4に記載の水素製造装置。   5. The hydrogen production apparatus according to claim 3, wherein the circulator includes a turbine driven by the extracted steam. 前記循環機は、前記発電プラントに設けられた高圧蒸気タービンまたは低圧蒸気タービンまたは発電機の軸に結合されていることを特徴とする請求項3または4に記載の水素製造装置。   5. The hydrogen production apparatus according to claim 3, wherein the circulation machine is coupled to a high-pressure steam turbine, a low-pressure steam turbine, or a shaft of a generator provided in the power plant. 前記タービンは、前記中間熱交換器で熱交換に利用された後の抽気水蒸気で駆動されることを特徴とする請求項7に記載の水素製造装置。   The hydrogen production apparatus according to claim 7, wherein the turbine is driven by extracted steam after being used for heat exchange in the intermediate heat exchanger. 前記燃料供給装置の加熱に用いられた抽気水蒸気および前記混合ガス熱交換器の加熱に用いられた抽気水蒸気および前記改質器の加熱に用いられた抽気水蒸気は、前記発電プラントに設けられた復水器に回収される構成としたことを特徴とする請求項1または2に記載の水素製造装置。   The extraction steam used for heating the fuel supply apparatus, the extraction steam used for heating the mixed gas heat exchanger, and the extraction steam used for heating the reformer are recovered by the recovery steam provided in the power plant. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the hydrogen production apparatus is configured to be collected in a water vessel. 前記中間熱交換器における熱交換に用いられた抽気水蒸気と前記循環機の駆動に用いられた抽気水蒸気は、前記発電プラントに設けられた復水器に回収される構成としたことを特徴とする請求項7に記載の水素製造装置。   The extracted steam used for heat exchange in the intermediate heat exchanger and the extracted steam used for driving the circulator are collected in a condenser provided in the power plant. The hydrogen production apparatus according to claim 7. 前記改質器は、外管と内管を有する二重管構成のバイオネット型の触媒管を備え、前記外管と前記内管の間の環状隙間に触媒が充填された触媒充填部を有し、前記触媒充填部において生成した生成ガスが前記環状隙間から前記内管内へ流入する領域に触媒非充填部を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の水素製造装置。   The reformer includes a bayonet-type catalyst pipe having a double pipe structure having an outer pipe and an inner pipe, and has a catalyst filling portion in which a catalyst is filled in an annular gap between the outer pipe and the inner pipe. 5. The hydrogen production apparatus according to claim 1, further comprising a catalyst non-filling portion in a region where the product gas generated in the catalyst filling portion flows into the inner pipe from the annular gap. 水蒸気を発生する水蒸気発生手段から抽気される水蒸気の熱を利用して水素ガスを発生する水素製造装置であって、水素を含む燃料及び水を混合させる混合手段と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記燃料及び水の混合ガスを加熱する加熱手段と、前記抽気水蒸気の熱を利用して前記加熱された混合ガスに含まれる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを含む生成ガスを精製する改質手段と、前記生成ガス中の水素ガスを分離回収する回収手段とを具備してなる水素製造装置。   A hydrogen production apparatus that generates hydrogen gas using the heat of water vapor extracted from water vapor generating means for generating water vapor, wherein the mixing means for mixing the fuel containing hydrogen and water and the heat of the extracted water vapor are used. Then, heating means for heating the mixed gas of fuel and water, and refinement of the product gas containing hydrogen gas by steam reforming the fuel contained in the heated mixed gas using the heat of the extracted steam A hydrogen production apparatus comprising reforming means and recovery means for separating and recovering hydrogen gas in the product gas. 原子力発電プラントの抽気水蒸気によって熱媒体流体を加熱し、前記熱媒体流体の熱によって燃料および水を加熱し前記燃料を水蒸気改質して水素ガスを製造することを特徴とする水素製造方法。

A method for producing hydrogen, comprising heating a heat medium fluid with steam extracted from a nuclear power plant, heating fuel and water with heat of the heat medium fluid, and steam reforming the fuel to produce hydrogen gas.

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