JP2008030997A - 改質炉 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒形の炉本体1の内側部分に改質管2を配置し、改質管2の外側と炉本体1の内周面との間の円環状の空間4内に燃焼排ガスを送入して炉本体1の内周面に沿って旋回させながら改質管2を加熱する改質炉で、複数本の改質管2が、炉本体1の中心部に燃焼用空間3を形成して円周状に並べて配置され、円筒形の放射管7が、燃焼用空間3の外周面を形成するように炉本体1とほぼ同心状に配置されて、放射管7に多数の排ガス通過孔9が形成され、放射管7の一側方に配置されたバーナ8からの燃焼排ガスが、他側方に向けて噴出され、燃焼排ガスの少なくとも一部が、排ガス通過孔9を通って改質管2側へ流出する。
【選択図】図1
Description
すなわち、1本の改質管では、改質管を通流する被改質ガスの量に限りがあり、単位時間当たりの処理量が制限されるという問題がある。
その他、改質管の本数を増やすことも考えられるが、単に改質管の本数を増やすだけでは、燃焼排ガスに曝される改質管外側と燃焼排ガスにあまり曝されない改質管内側との間で温度差が生じ、やはり改質性能の低下を招くという問題がある。特に、改質炉の小型化が望まれる昨今においては、複数本の改質管をできるだけ近接配置することが好ましく、その場合には、改質管外側と内側との温度差が一層顕著となり、改質性能の極端な低下も予想される。
その結果、改質性能の低下を回避しながら、複数本の改質管を使用して単位時間当たりの改質処理量の増加を図ることができ、しかも、複数本の改質管を近接配置して、改質炉の小型化を図ることも可能となる。
この改質炉は、例えば、天然ガスなどの炭化水素系の燃料を改質して水素に富んだガスを製造するためのもので、図1〜図3に示すように、鉛直に配置された円筒形の炉本体1を備え、炉本体1の上方の開口は上蓋1aにより、下方の開口は下蓋1bによりそれぞれ閉鎖されるとともに、炉本体1、上蓋1a、および、下蓋1bの内面には断熱材Aが配設され、その炉本体1の内側部分には多数本の改質管2、この実施形態では合計12本の改質管2が炉本体1の長手方向に沿って配置されている。
その12本の改質管2は、平面視(図2参照)において、その中心部に燃焼用空間3を形成した状態で、その燃焼用空間3の外側で円周状に並べて配置され、それによって、円周状に配置された改質管2の外側と炉本体1の内周面との間には、平面視で円環状の空間4が形成されている。
そして、円周状に配置された改質管2の内側には、燃焼用空間3の外周面を形成する円筒形の放射管7が、炉本体1とほぼ同心状に配置され、その放射管7の長手方向の一側方、この実施形態では放射管7の上方にバーナ8が配置され、放射管7の他側方である下方は、放射管7の蓋部材として機能する下蓋1bにより閉鎖されて、放射管7には多数の排ガス通過孔9が穿設されている。
したがって、改質管2の内側は、主として放射管7からの放射熱と燃焼排ガスにより加熱されることになり、放射管7に形成する排ガス通過孔9の個数、大きさ、配置などを適宜設定することによって、改質管2の内側をその長手方向にほぼ均一に加熱することが可能となる。
このようにして、円周状に配置された多数の改質管2は、その外側が主として炉本体1の内周面に沿って旋回する燃焼排ガスにより加熱され、その内側が主として放射管2からの放射熱とバーナ8からの燃焼排ガスにより加熱される。
したがって、例えば、入口側リング管10を介して各原料ガス流入管11から各改質管2に流入された炭化水素系の天然ガスは、外管2aから内管2bを通過する間に、高温下における触媒Bの作用で水素に富んだガスに改質され、改質後のガスは、各原料ガス流出管13を介して出口側リング管12に集められて炉外へ排出される。
つぎに、別の実施形態について説明するが、先の実施形態で説明した構成部品や同じ作用を有する構成部品については、同じ符号を付すことで説明を省略し、主として先の実施形態と異なる構成について説明する。
すなわち、図4に示す別の実施形態では、放射管7の下方が開口されていて、バーナ8からの燃焼排ガスの一部が、放射管7に形成の排ガス通過孔9から改質管2側へ流出し、残りは下方の開口から排ガス流出管6を通って炉外へ排出されるように構成されている。
なお、この図4に示す別の実施形態において、放射管7の下方開口部を専用の蓋部材、つまり、下蓋1bとは別の放射管専用の蓋部材により閉鎖して実施することもできる。
また、円環状の空間4内において、燃焼排ガスを上方から下方に向けて旋回させた例を示したが、逆に、下方から上方に向けて旋回させることもでき、同様に、バーナ8からの燃焼排ガスについても、先の実施形態とは逆に、下方から上方に向けて噴出させることもできる。
1b 蓋部材
2 改質管
3 燃焼用空間
4 円環状の空間
7 放射管
8 バーナ
9 排ガス通過孔
Claims (2)
- 円筒形の炉本体の内側部分に炉本体の長手方向に沿って改質管を配置し、その改質管の外側と前記炉本体の内周面との間に形成される平面視で円環状の空間内に燃焼排ガスを送入し、その燃焼排ガスを前記炉本体の内周面に沿って旋回させながら前記改質管を加熱する改質炉であって、
前記改質管を複数本備え、その複数本の改質管が、前記炉本体の中心部に燃焼用空間を形成した状態で、その燃焼用空間の外側で円周状に並べて配置され、円筒形の放射管が、前記燃焼用空間の外周面を形成するように前記炉本体とほぼ同心状に配置されて、その放射管に多数の排ガス通過孔が形成され、前記放射管の長手方向の一側方に配置されたバーナからの燃焼排ガスが、前記放射管の他側方に向けて噴出されるとともに、その燃焼排ガスの少なくとも一部が、前記排ガス通過孔を通って前記改質管側へ流出するように構成してある改質炉。 - 前記放射管の他側方が蓋部材により閉鎖されて、前記バーナからの燃焼排ガスの全てが、前記排ガス通過孔を通って前記改質管側へ流出するように構成してある請求項1に記載の改質炉。
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