JP2011256059A - Method for operating hydrogen generator and fuel cell system - Google Patents

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Kiyoshi Taguchi
清 田口
Yoshihisa Tamura
佳央 田村
Yukimune Kani
幸宗 可児
Kouichi Kusumura
浩一 楠村
Kunihiro Ukai
邦弘 鵜飼
Hiroaki Kaneko
広明 金子
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for operating a hydrogen generator and a fuel cell system that can efficiently prevent deposition of carbon and condensation of water at start-up.SOLUTION: The method for operating the hydrogen generator 100 includes: a first passage 21 where a material gas flows; a reformer for generating a hydrogen containing gas using the material gas supplied form the first passage; a CO reducer for reducing carbon monoxide in the hydrogen containing gas; a second passage 22 for returning the gas exhausted by the CO reducer to the first passage 21; and a combustor 2 for heating the reformer. A circulation operation for returning at least one part of the gas exhausted by the CO reducer to the first passage 21 through the second passage 22 is carried out while heating the reformer by the combustion operation of the combustor 2 and supplying the material gas to the reformer via the first passage 21 at the start-up.

Description

本発明は、水素を含む水素リッチなガスを生成する水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムの運転方法に関し、特に水素生成装置および燃料電池システムの起動方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen generator that generates a hydrogen-rich gas containing hydrogen and a method for operating a fuel cell system including the same, and more particularly to a hydrogen generator and a method for starting a fuel cell system.

燃料電池システムは、発電の際に発生する熱エネルギーを利用するためのシステム構築が容易であり、高いエネルギー利用効率を実現可能な分散型の発電システムとして開発が進められている。燃料電池システムは、外部から燃料ガス(水素ガス)と酸化剤ガス(空気)とを燃料電池に供給し、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行うとともに、反応により生じた熱を湯水として回収して貯湯槽に貯え、湯水を外部への熱供給に有効利用する。   The fuel cell system is easily developed as a distributed power generation system that can easily construct a system for using thermal energy generated during power generation and can realize high energy use efficiency. The fuel cell system supplies fuel gas (hydrogen gas) and oxidant gas (air) from the outside to the fuel cell, and generates power by an electrochemical reaction between the supplied fuel gas and oxidant gas. The generated heat is recovered as hot water and stored in a hot water tank, and the hot water is effectively used for heat supply to the outside.

燃料電池システムは一般に、水素を用いて発電を行う。水素の供給設備は、一般的なインフラとして整備されていないため、一般的には、水素生成装置が燃料電池に併設される。水素生成装置により、ガス供給基地に接続されたガス配管やLPGガスボンベ等の既存のインフラから供給される原料を用いて、発電用の水素含有ガスが生成される。   A fuel cell system generally generates power using hydrogen. Since a hydrogen supply facility is not provided as a general infrastructure, a hydrogen generator is generally provided in the fuel cell. A hydrogen-containing gas for power generation is generated by a hydrogen generator using raw materials supplied from an existing infrastructure such as a gas pipe connected to a gas supply base or an LPG gas cylinder.

水素生成装置は、改質器とCO低減器から構成される。原料および水が改質器に供給され、改質器内の改質触媒にて水蒸気改質反応が生じ、水素を含有する改質ガスが生成される。改質ガスに含まれる一酸化炭素(以下COと記す)は燃料電池を被毒するため、CO低減器により改質ガス中のCOが低減される。CO低減器は、典型的には変成触媒とCO選択酸化触媒から構成される。変成触媒は、改質ガス中のCOと水蒸気を反応させ、シフト反応によってCOを0.5〜1%程度まで低減する。CO選択酸化触媒は、変成触媒を通過した改質ガスに含まれるCOを微量の空気と反応させて選択的に酸化除去し、COを数ppm〜数10ppmまで低減する。   The hydrogen generator is composed of a reformer and a CO reducer. The raw material and water are supplied to the reformer, and a steam reforming reaction occurs in the reforming catalyst in the reformer, and a reformed gas containing hydrogen is generated. Since carbon monoxide (hereinafter referred to as CO) contained in the reformed gas poisons the fuel cell, the CO in the reformed gas is reduced by the CO reducer. The CO reducer typically includes a shift catalyst and a CO selective oxidation catalyst. The shift catalyst reacts CO and steam in the reformed gas, and reduces CO to about 0.5 to 1% by a shift reaction. The CO selective oxidation catalyst selectively removes CO by reacting CO contained in the reformed gas that has passed through the shift catalyst with a small amount of air, and reduces CO to several ppm to several tens of ppm.

ところで、水素生成装置の起動処理において、水素生成装置内の改質器及びCO低減器を加熱昇温する場合、改質器を加熱する燃焼器において、改質器及びCO低減器を通過した原料を燃焼させることが提案されている。(例えば、特許文献1参照)。   By the way, in the start-up process of the hydrogen generator, when heating and heating the reformer and the CO reducer in the hydrogen generator, the raw material that has passed through the reformer and the CO reducer in the combustor that heats the reformer It has been proposed to burn. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2001−354401号公報JP 2001-354401 A

しかしながら、従来の水素生成装置では、上記昇温動作においてCO低減器よりも改質器の方が優先的に加熱されるため、改質器とCO低減器との間で温度差が生じやすいという課題があった。   However, in the conventional hydrogen generator, the reformer is preferentially heated over the CO reducer in the temperature raising operation, so that a temperature difference is likely to occur between the reformer and the CO reducer. There was a problem.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、起動時の昇温動作において改質器とCO低減器との間の温度差が従来に比べ低減される水素生成装置および燃料電池システムの運転方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a hydrogen generation apparatus in which a temperature difference between a reformer and a CO reducer is reduced as compared with the prior art in a temperature rising operation at start-up, and An object of the present invention is to provide a method for operating a fuel cell system.

上記課題を解決するために、本発明の水素生成装置の運転方法は、原料ガスが流れる第1経路と、第1経路から供給される原料ガスを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するCO低減器と、CO低減器より排出されるガスを第1経路に戻す第2経路と、改質器を加熱する燃焼器と、を備える水素生成装置の運転方法であって、起動時において、燃焼器の燃焼動作により改質器を加熱するとともに第1経路を通じて改質器に原料ガスを供給し、CO低減器より排出されるガスの少なくとも一部を第2経路を介して第1経路に戻す循環動作を実行する。   In order to solve the above problems, an operation method of a hydrogen generator of the present invention includes a first path through which a source gas flows, a reformer that generates a hydrogen-containing gas using the source gas supplied from the first path, and A hydrogen generator comprising: a CO reducer for reducing carbon monoxide in the hydrogen-containing gas; a second path for returning the gas discharged from the CO reducer to the first path; and a combustor for heating the reformer An operation method of the apparatus, wherein at the time of start-up, the reformer is heated by the combustion operation of the combustor and the raw material gas is supplied to the reformer through the first path, and at least one of the gases discharged from the CO reducer. A circulation operation for returning the unit to the first path via the second path is executed.

かかる構成では、上記循環動作により、CO低減器から燃焼器に流入する原料ガス量が従来の水素生成装置と同等であっても、CO低減器を流通する原料ガス流量が従来の水素生成装置よりも増加するため、CO低減器の温度上昇が促進され、改質器とCO低減器との温度差は低減される。   In such a configuration, even if the amount of the raw material gas flowing from the CO reducer into the combustor is equal to that of the conventional hydrogen generator, the flow rate of the raw material gas flowing through the CO reducer is higher than that of the conventional hydrogen generator. Therefore, the temperature rise of the CO reducer is promoted, and the temperature difference between the reformer and the CO reducer is reduced.

本発明の水素生成装置および燃料電池システムの運転方法によれば、起動時の昇温動作において改質器とCO低減器との間の温度差を低減することができる。   According to the operation method of the hydrogen generator and the fuel cell system of the present invention, the temperature difference between the reformer and the CO reducer can be reduced in the temperature raising operation at the time of startup.

図1は、本発明の第1実施形態にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1実施形態における水素生成器の概略構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the hydrogen generator in the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第1実施形態の変形例1にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to Modification 1 of the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第1実施形態の変形例2にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to Modification 2 of the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第2実施形態にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the hydrogen generator according to the second embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第2実施形態にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、原料ガスが流れる第1経路と、第1経路から供給される原料ガスを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するCO低減器と、CO低減器より排出されるガスを第1経路に戻す第2経路と、改質器を加熱する燃焼器と、を備える水素生成装置の運転方法であって、起動時において、燃焼器の燃焼動作により改質器を加熱するとともに第1経路を通じて改質器に原料ガスを供給し、CO低減器より排出されるガスの少なくとも一部を第2経路を介して第1経路に戻す循環動作を実行する。   An operation method of a hydrogen generator according to a first embodiment includes a first path through which a source gas flows, a reformer that generates a hydrogen-containing gas using a source gas supplied from the first path, and a hydrogen-containing gas A hydrogen generator comprising: a CO reducer that reduces carbon monoxide; a second path that returns gas discharged from the CO reducer to the first path; and a combustor that heats the reformer. At the time of start-up, the reformer is heated by the combustion operation of the combustor, the raw material gas is supplied to the reformer through the first path, and at least a part of the gas discharged from the CO reducer is supplied to the second path. A circulation operation to return to the first path via the is executed.

かかる構成では、上記循環動作により、CO低減器から燃焼器に流入する原料ガス量が従来の水素生成装置と同等であっても、改質器及びCO低減器を流通する原料ガス流量が従来の水素生成装置よりも増加するため、CO低減器の温度上昇が促進され、改質器とCO低減器との温度差は低減される。   In such a configuration, even if the amount of the raw material gas flowing from the CO reducer into the combustor is equal to that of the conventional hydrogen generator, the flow rate of the raw material gas flowing through the reformer and the CO reducer is the same as that of the conventional hydrogen generator. Since it increases more than a hydrogen generator, the temperature rise of a CO reducer is accelerated | stimulated and the temperature difference of a reformer and a CO reducer is reduced.

第2の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第1の形態にかかる水素生成装置の運転方法において、第1経路に、原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する水添脱硫器を備え、第2経路は、CO低減器より排出されるガスを、水添脱硫器よりも上流側の第1経路に戻すように構成されている。   The operation method of the hydrogen generator according to the second aspect is the operation method of the hydrogen generator according to the first aspect, comprising a hydrodesulfurizer for removing sulfur compounds contained in the raw material gas in the first path, The second path is configured to return the gas discharged from the CO reducer to the first path upstream of the hydrodesulfurizer.

かかる構成では、第2経路と水添脱硫器へ水素を供給するためのリサイクル経路が共通化され、コストが低減される。   In such a configuration, the second path and the recycling path for supplying hydrogen to the hydrodesulfurizer are made common, and the cost is reduced.

第3の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第1の形態にかかる水素生成装置の運転方法であって、起動時において、燃焼器の燃焼動作の開始と停止とを繰り返し、少なくとも燃焼器の燃焼動作が停止されている期間に循環動作を実行する。   The operation method of the hydrogen generator according to the third embodiment is the operation method of the hydrogen generator according to the first embodiment, and at the time of startup, the start and stop of the combustion operation of the combustor is repeated, and at least the combustor The circulation operation is executed during the period when the combustion operation of the engine is stopped.

かかる構成では、改質器とCO低減器との温度差をより低減することができる。   In such a configuration, the temperature difference between the reformer and the CO reducer can be further reduced.

第4の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第1の形態にかかる水素生成装置の運転方法であって、起動時において、改質器の温度が原料から炭素析出が生じる温度よりも低い第3温度以上になると燃焼器の燃焼動作を停止し、循環動作を実行した後、改質器の温度が低下すると燃焼器の燃焼動作を開始する。   The operation method of the hydrogen generator according to the fourth embodiment is the operation method of the hydrogen generator according to the first embodiment, and the temperature of the reformer is lower than the temperature at which carbon deposition occurs from the raw material at start-up. When the temperature exceeds the third temperature, the combustion operation of the combustor is stopped, and after the circulation operation is executed, the combustion operation of the combustor is started when the temperature of the reformer decreases.

かかる構成では、改質器での炭素析出を抑制しながら、改質器とCO低減器との温度差をより低減することができる。   With this configuration, the temperature difference between the reformer and the CO reducer can be further reduced while suppressing carbon deposition in the reformer.

第5の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第1の形態にかかる水素生成装置の運転方法において、改質器に水蒸気を供給する水蒸気供給器を備え、起動時において、改質器の温度が、改質器内で水が凝縮しない温度である第1温度以上になり、かつ、CO低減器の温度が、CO低減器内で水が凝縮しない温度である第2温度以上になると、燃焼器の燃焼動作を継続した状態で水蒸気供給器より改質器に水蒸気を供給する。   The operation method of the hydrogen generator according to the fifth embodiment is the same as the operation method of the hydrogen generator according to the first embodiment, comprising a steam supply device for supplying steam to the reformer, When the temperature is equal to or higher than a first temperature that is a temperature at which water is not condensed in the reformer, and the temperature of the CO reducer is equal to or higher than a second temperature that is a temperature at which water is not condensed within the CO reducer, Steam is supplied from the steam supply unit to the reformer while the combustion operation of the combustor is continued.

かかる構成では、改質器への水蒸気の供給を開始した際に、改質器及びCO低減器での水凝縮を抑制できる。   In such a configuration, when the supply of water vapor to the reformer is started, water condensation in the reformer and the CO reducer can be suppressed.

第6の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第3の形態にかかる水素生成装置の運転方法であって、起動時において、燃焼器の燃焼動作が停止されている時に第2経路を通過する原料ガス流量を、燃焼器の燃焼動作が実行されている時に第2経路を通過する原料ガス流量よりも大きくする。   The operation method of the hydrogen generator according to the sixth embodiment is the operation method of the hydrogen generator according to the third embodiment, and passes through the second path when the combustion operation of the combustor is stopped at startup. The flow rate of the raw material gas to be made is larger than the flow rate of the raw material gas passing through the second path when the combustion operation of the combustor is being performed.

かかる構成では、燃焼器の燃焼動作の停止時に第2経路を通過する原料ガス流量を、停止前に第2経路を通過する原料ガス流量よりも大きくしない場合に比べ、改質器とCO低減器との間の温度差をより速やかに低減することができる。
第7の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第1または第6の形態にかかる水素生成装置の運転方法において、CO低減器より排出され第2経路に流入しないガスを燃焼器に導く第3経路を備え、第2経路に流量調整器が設けられ、起動時において、改質器の温度が、原料から炭素析出が生じる温度よりも低い温度である第3温度以上になると、流量調整器により、CO低減器より排出されるガスの流量に対する第2経路に流入するガスの流量の比を上昇させる。
In such a configuration, the reformer and the CO reducer are compared with the case where the flow rate of the raw material gas passing through the second path when the combustion operation of the combustor is not made larger than the flow rate of the raw material gas passing through the second path before stopping. The temperature difference between and can be reduced more quickly.
The operation method of the hydrogen generator according to the seventh aspect is the same as the operation method of the hydrogen generator according to the first or sixth aspect, wherein the gas discharged from the CO reducer and not flowing into the second path is guided to the combustor. 3 flow paths are provided in the second path, and when the temperature of the reformer becomes equal to or higher than the third temperature, which is lower than the temperature at which carbon deposition occurs from the raw material, at the start-up, Thus, the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path to the flow rate of the gas discharged from the CO reducer is increased.

かかる構成では、第2経路に流入するガスの流量の比を上昇させず、上記循環動作を実行する場合に比べ、改質器での炭素析出を抑制しながら、改質器とCO低減器との温度差をより低減することができる。   In such a configuration, the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path is not increased, and the reformer and the CO reducer are controlled while suppressing carbon deposition in the reformer, compared to the case where the circulation operation is performed. The temperature difference can be further reduced.

なお、上記流量の比を上昇させる前後において、改質器への原料ガスの供給量は一定である必要はない。燃焼器への原料ガスの流入量が低下するのであれば、上記流量の比を上昇させる前後において、改質器への原料ガスの供給量は任意に変化させてよい。   Note that the supply amount of the raw material gas to the reformer does not need to be constant before and after increasing the flow rate ratio. If the inflow amount of the raw material gas to the combustor is reduced, the supply amount of the raw material gas to the reformer may be arbitrarily changed before and after the ratio of the flow rates is increased.

第8の形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第7の形態にかかる水素生成装置の運転方法であって、起動時において、流量調整器により、CO低減器より排出されるガスの流量に対する第2経路に流入するガスの流量の比を上昇させた後、改質器の温度が低下すると流量調整器により比を低下させる。   The operation method of the hydrogen generator according to the eighth embodiment is the operation method of the hydrogen generator according to the seventh embodiment, and corresponds to the flow rate of the gas discharged from the CO reducer by the flow rate regulator at startup. After the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path is increased, when the temperature of the reformer decreases, the ratio is decreased by the flow rate regulator.

かかる構成では、上記流量の比を上昇後に改質器の温度が低下しても、その状態を継続する場合に比べ、改質器及びCO除去器の温度上昇を促進することができる。   In such a configuration, even if the temperature of the reformer decreases after increasing the flow rate ratio, the temperature increase of the reformer and the CO remover can be promoted as compared with the case where the state continues.

第1の形態にかかる燃料電池システムの運転方法は、原料ガスが流れる第1経路と、第1経路から供給される原料ガスを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するCO低減器と、CO低減器より排出されるガスを第1経路に戻す第2経路と、改質器を加熱する燃焼器と、CO低減器より排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える燃料電池システムの運転方法であって、起動時において、燃焼器の燃焼動作により改質器を加熱するとともに第1経路を通じて改質器に原料ガスを供給し、CO低減器より排出されるガスの少なくとも一部を第2経路を介して第1経路に戻す循環動作を実行する。   An operation method of a fuel cell system according to a first embodiment includes a first path through which a source gas flows, a reformer that generates a hydrogen-containing gas using the source gas supplied from the first path, and a hydrogen-containing gas CO reducer for reducing carbon monoxide, second path for returning gas discharged from the CO reducer to the first path, combustor for heating the reformer, and hydrogen content discharged from the CO reducer An operation method of a fuel cell system including a fuel cell that generates electricity using gas, and at the time of start-up, heats the reformer by a combustion operation of the combustor and supplies a raw material gas to the reformer through a first path Then, a circulation operation for returning at least a part of the gas discharged from the CO reducer to the first path through the second path is executed.

かかる構成では、上記循環動作により、CO低減器から燃焼器に流入する原料ガス量が従来の燃料電池システムと同等であっても、CO低減器を流通する原料ガス流量が従来の燃料電池システムよりも増加するため、CO低減器の温度上昇が促進され、改質器とCO低減器との温度差は低減される。   In such a configuration, even if the amount of raw material gas flowing from the CO reducer into the combustor is equal to that of the conventional fuel cell system, the flow rate of the raw material gas flowing through the CO reducer is higher than that of the conventional fuel cell system. Therefore, the temperature rise of the CO reducer is promoted, and the temperature difference between the reformer and the CO reducer is reduced.

(第1実施形態)
[装置構成]
図1は、本発明の第1実施形態にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。図2は、本発明の第1実施形態における水素生成器の概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図1および図2を参照しつつ、第1実施形態にかかる水素生成装置の装置構成について説明する。
(First embodiment)
[Device configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the hydrogen generator in the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the device configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1に示すように、本実施形態の水素生成装置100は、原料ガス(メタンガス、プロパンガスなどの炭化水素を含むガス等)と水とを用いて水素含有ガス(Hガスを含有するガス)を生成する水素生成器1と、水素生成器1に供給される原料が流れる第1経路21と、水素生成器1を加熱する燃焼器2と、第1経路21に設けられたブースターポンプ3と、燃焼器2の燃焼状態を検出するフレームロッド4と、燃焼器2に燃焼用の空気を供給する燃焼ファン5と、水素生成器1から排出されるガスをブースターポンプ3の上流側の第1経路21に戻す第2経路22と、第2経路22から分岐して水素生成器1から排出されるガスを燃焼器2に供給する第3経路23と、第3経路23から分岐して水素生成器1から排出されるガスを水素利用機器150に供給する第4経路24と、燃焼器2から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路16と、制御器30とを備えている。 As shown in FIG. 1, the hydrogen generator 100 of the present embodiment uses a raw material gas (a gas containing hydrocarbons such as methane gas and propane gas) and water and a hydrogen-containing gas (a gas containing H 2 gas). ), A first path 21 through which the raw material supplied to the hydrogen generator 1 flows, a combustor 2 that heats the hydrogen generator 1, and a booster pump 3 provided in the first path 21 A flame rod 4 for detecting the combustion state of the combustor 2, a combustion fan 5 for supplying combustion air to the combustor 2, and a gas discharged from the hydrogen generator 1 in the upstream side of the booster pump 3. A second path 22 that returns to the first path 21; a third path 23 that branches from the second path 22 and supplies the gas discharged from the hydrogen generator 1 to the combustor 2; and a hydrogen that branches from the third path 23 and hydrogen. Hydrogen discharged from the generator 1 And a controller 30. The controller 30 includes a fourth path 24 that supplies the fuel device 150, a flue gas path 16 through which the flue gas discharged from the combustor 2 flows.

第1経路21には、第1経路21と第2経路22との合流点より上流側に、第1弁11が設けられている。第2経路22には、第2経路22から第3経路23が分岐する点と、第1経路21と第2経路22との合流点との間に、第2弁が設けられている。第3経路23には、第3経路23から第4経路24が分岐する点より下流側に、第3弁が設けられている。第4経路24には第4弁14が設けられている。第1弁11と、第2弁12と、第3弁13と、第4弁14とは、例えば電磁式の開閉弁からなる。   In the first path 21, the first valve 11 is provided on the upstream side from the junction of the first path 21 and the second path 22. The second path 22 is provided with a second valve between the point where the third path 23 branches from the second path 22 and the junction of the first path 21 and the second path 22. The third path 23 is provided with a third valve downstream from the point where the fourth path 24 branches from the third path 23. A fourth valve 14 is provided in the fourth path 24. The 1st valve 11, the 2nd valve 12, the 3rd valve 13, and the 4th valve 14 consist of an electromagnetic on-off valve, for example.

図2に示すように、本実施形態の水素生成器1は、水素(Hガス)を用いて原料ガスに含まれる硫黄成分を除去する水添脱硫器43と、原料ガスおよび水蒸気から改質反応により水素含有ガスを生成する改質器41と、改質器41から排出される水素含有ガスに含まれるCOの濃度を低減するCO低減器42と、改質器41の温度を検知する第1温度検知器44と、CO低減器42の温度を検知する第2温度検知器45とを備えている。第1温度検知器44と第2温度検知器45とは、例えば熱電対を備える。なお、上記CO低減器42は、変成器及びCO除去器の少なくともいずれか一方により構成される。変成器は、水性シフト反応により水素含有ガスのCO濃度を低減する機器であり、CO除去器は、酸化反応及びメタン化反応の少なくともいずれか一方により水素含有ガスのCO濃度を低減する機器である。 As shown in FIG. 2, the hydrogen generator 1 of this embodiment includes a hydrodesulfurizer 43 that removes sulfur components contained in a raw material gas using hydrogen (H 2 gas), and reforming from the raw material gas and steam. A reformer 41 that generates a hydrogen-containing gas by reaction, a CO reducer 42 that reduces the concentration of CO contained in the hydrogen-containing gas discharged from the reformer 41, and a temperature that detects the temperature of the reformer 41. A first temperature detector 44 and a second temperature detector 45 that detects the temperature of the CO reducer 42 are provided. The first temperature detector 44 and the second temperature detector 45 include, for example, a thermocouple. The CO reducer 42 is constituted by at least one of a transformer and a CO remover. The transformer is a device that reduces the CO concentration of the hydrogen-containing gas by an aqueous shift reaction, and the CO remover is a device that reduces the CO concentration of the hydrogen-containing gas by at least one of an oxidation reaction and a methanation reaction. .

水添脱硫器43は、原料ガス中の臭気成分である硫黄含有化合物と水素とを反応させて硫化水素とし、これを吸着除去する。水添脱硫器43に供給される水素は、CO低減器42から排出される水素含有ガスを用いることができる。なお、水素利用機器150から排出されるガスに水素が残留している場合には、該ガスを水添脱硫器43の水素源とすることもできる。   The hydrodesulfurizer 43 reacts a sulfur-containing compound, which is an odor component in the raw material gas, with hydrogen to form hydrogen sulfide, which is removed by adsorption. As the hydrogen supplied to the hydrodesulfurizer 43, a hydrogen-containing gas discharged from the CO reducer 42 can be used. In addition, when hydrogen remains in the gas discharged | emitted from the hydrogen utilization apparatus 150, this gas can also be used as the hydrogen source of the hydrodesulfurizer 43.

水素生成装置100は、水供給経路17と水供給経路17に設けられた水供給ポンプ6と、水供給ポンプの下流側の水供給経路17に設けられた水蒸発器7とを備える。水供給ポンプ6と水蒸発器7とにより、水供給経路17を介して、改質器41に水蒸気が供給される。すなわち本実施形態における水蒸気供給器は、水供給ポンプ6と水蒸発器7とを含み構成される。水蒸発器7には、燃焼器2から熱が供給される。   The hydrogen generator 100 includes a water supply path 17, a water supply pump 6 provided in the water supply path 17, and a water evaporator 7 provided in the water supply path 17 on the downstream side of the water supply pump. Water vapor is supplied to the reformer 41 through the water supply path 17 by the water supply pump 6 and the water evaporator 7. That is, the water vapor supply device in this embodiment includes a water supply pump 6 and a water evaporator 7. Heat is supplied from the combustor 2 to the water evaporator 7.

制御器30は、例えばCPUとメモリと計時器とを備え、ブースターポンプ3と、フレームロッド4と、燃焼ファン5と、水供給ポンプ6と、第1弁11と、第2弁12と、第3弁13と、第4弁14と、第1温度検知器44と、第2温度検知器45とに、通信可能に接続されている。   The controller 30 includes, for example, a CPU, a memory, and a timer, and includes a booster pump 3, a frame rod 4, a combustion fan 5, a water supply pump 6, a first valve 11, a second valve 12, and a second valve. The three valves 13, the fourth valve 14, the first temperature detector 44, and the second temperature detector 45 are communicably connected.

改質器41には改質触媒(図示せず)が設けられている。改質触媒としては、例えば、Ru触媒が好適に用いられる。CO低減器42には、CO低減触媒(図示せず)が設けられている。CO低減触媒が、変成器に充填される変成触媒である場合、例えば、銅亜鉛触媒が好適に用いられる。CO低減触媒が、CO除去器に充填される酸化触媒である場合、Pt、Ru等が好適に用いられ、メタン化触媒である場合、Ru触媒が好適に用いられる。水添脱硫器43には水添脱硫触媒(図示せず)が設けられている。水添脱硫触媒としては、例えば、銅亜鉛触媒が好適に用いられる。ただし触媒の種類は以上に限定されるものではなく、改質触媒には他の貴金属触媒やニッケル触媒が、CO低減触媒には他の貴金属触媒や鉄触媒が、水添脱硫触媒には酸化亜鉛触媒やMo系触媒が、それぞれ単独であるいは複数の触媒の組合せで、用いられてもよい。   The reformer 41 is provided with a reforming catalyst (not shown). For example, a Ru catalyst is preferably used as the reforming catalyst. The CO reducer 42 is provided with a CO reduction catalyst (not shown). In the case where the CO reduction catalyst is a shift catalyst filled in the shift converter, for example, a copper zinc catalyst is preferably used. When the CO reduction catalyst is an oxidation catalyst filled in the CO remover, Pt, Ru, or the like is preferably used. When the CO reduction catalyst is a methanation catalyst, a Ru catalyst is preferably used. The hydrodesulfurizer 43 is provided with a hydrodesulfurization catalyst (not shown). As the hydrodesulfurization catalyst, for example, a copper zinc catalyst is preferably used. However, the type of catalyst is not limited to the above. Other noble metal catalysts and nickel catalysts are used as reforming catalysts, other noble metal catalysts and iron catalysts are used as CO reduction catalysts, and zinc oxide is used as a hydrodesulfurization catalyst. The catalyst and the Mo-based catalyst may be used alone or in combination of a plurality of catalysts.

なお、本実施の形態の水素生成装置では、図2に示すように水添脱硫器を設けるよう構成されているが、水添脱硫器を設けず、原料ガス中の硫黄化合物を物理吸着する常温吸着脱硫器を設ける形態を採用しても構わない。なお、この場合、第2経路22は、常温脱硫器の上流または下流の第1経路21のいずれに接続しても構わない。   In the hydrogen generator of this embodiment, a hydrodesulfurizer is provided as shown in FIG. 2, but a hydrodesulfurizer is not provided, and a room temperature that physically adsorbs sulfur compounds in the raw material gas. You may employ | adopt the form which provides an adsorption desulfurizer. In this case, the second path 22 may be connected to either the first path 21 upstream or downstream of the room temperature desulfurizer.

[動作]
図3は、本発明の第1実施形態にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。以下、図3を参照しつつ、本実施形態にかかる水素生成装置の運転方法について説明する。なお本実施形態では、図3の運転方法は制御器30により実行される(図4、5、7についても同様)。
[Operation]
FIG. 3 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the operation method of the hydrogen generator according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the operation method of FIG. 3 is executed by the controller 30 (the same applies to FIGS. 4, 5 and 7).

起動が開始されると(スタート)、燃焼器2での燃焼が開始される(ステップS101)。このとき、第4弁14と第2弁12とは閉止されているが、第1弁11と第3弁とが開放される。ブースターポンプ3の動作が開始され、原料ガスが改質器41に供給される。改質器41を通過した原料ガスはCO低減器42と第3経路23とを通って燃焼器2に供給される。同時に、燃焼ファン5の動作も開始され、燃焼用の空気が燃焼器2に供給される。燃焼器2において、点火電極(図示せず)により着火動作が行われ、燃焼用の空気を用いて、原料ガスが燃焼される。燃焼器2から供給される燃焼熱により、改質器41が加熱される。改質器41から排出されるガスにより、CO低減器42が加熱される。   When starting is started (start), combustion in the combustor 2 is started (step S101). At this time, the fourth valve 14 and the second valve 12 are closed, but the first valve 11 and the third valve are opened. The operation of the booster pump 3 is started, and the raw material gas is supplied to the reformer 41. The raw material gas that has passed through the reformer 41 is supplied to the combustor 2 through the CO reducer 42 and the third path 23. At the same time, the operation of the combustion fan 5 is started, and combustion air is supplied to the combustor 2. In the combustor 2, an ignition operation is performed by an ignition electrode (not shown), and the raw material gas is combusted using combustion air. The reformer 41 is heated by the combustion heat supplied from the combustor 2. The CO reducer 42 is heated by the gas discharged from the reformer 41.

その後、第2弁12が開放され(ステップS102)、CO低減器42から排出される原料ガスの一部は第2経路22を通って水添脱硫器43よりも上流側の第1経路21に戻る(循環動作)。これにより、原料ガス供給源から供給される原料ガスの供給量よりも多い流量のガスが水素生成器1を流通するので、改質器41からCO低減器42への熱の伝搬が促進される。これにより、従来の水素生成装置に比べ、改質器41とCO低減器42との温度差が低減される。   Thereafter, the second valve 12 is opened (step S102), and part of the raw material gas discharged from the CO reducer 42 passes through the second path 22 to the first path 21 upstream of the hydrodesulfurizer 43. Return (circulation). Thereby, since a gas having a flow rate larger than the supply amount of the raw material gas supplied from the raw material gas supply source flows through the hydrogen generator 1, the propagation of heat from the reformer 41 to the CO reducer 42 is promoted. . Thereby, compared with the conventional hydrogen generator, the temperature difference between the reformer 41 and the CO reducer 42 is reduced.

その後、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第1温度T1以上であるか否かが判定される(ステップS103A)。第1温度T1は、改質器41の内部で水が凝縮しないように設定された温度であり、例えば150℃としうる。判定結果がNoであれば、循環動作が継続される。なお、上記第1温度T1は、改質器41において原料ガスより炭素析出が生じない温度であることがより好ましい。   Thereafter, it is determined whether or not the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the first temperature T1 (step S103A). The first temperature T1 is a temperature set so that water does not condense inside the reformer 41, and may be, for example, 150 ° C. If the determination result is No, the circulation operation is continued. The first temperature T1 is more preferably a temperature at which carbon deposition does not occur from the raw material gas in the reformer 41.

ステップS103Aの判定結果がYesとなると、水供給ポンプ6の動作が開始され(ステップS104)、水蒸発器7において水蒸気が生成され、改質器41へと水蒸気が供給される。本実施の形態の水素生成装置は、上記循環動作により改質器とCO低減器との温度差が低減されているので、CO低減器における水蒸気の凝縮量が従来の水素生成装置に比べ低減され、CO低減触媒の劣化が抑制される。   When the determination result in step S103A is Yes, the operation of the water supply pump 6 is started (step S104), steam is generated in the water evaporator 7, and steam is supplied to the reformer 41. In the hydrogen generator of the present embodiment, the temperature difference between the reformer and the CO reducer is reduced by the above-described circulation operation, so that the amount of water vapor condensed in the CO reducer is reduced as compared with the conventional hydrogen generator. The deterioration of the CO reduction catalyst is suppressed.

以上で起動時の動作が完了する(エンド)。なお、上記水蒸気の供給開始後、水素生成器1で生成された水素含有ガスの組成や温度が水素利用機器150への供給に適した組成や温度になった段階で、第4弁24が開放され、水素利用機器150へと水素含有ガスが供給される。   This completes the startup operation (end). The fourth valve 24 is opened when the composition and temperature of the hydrogen-containing gas generated by the hydrogen generator 1 reach a composition and temperature suitable for supply to the hydrogen utilization device 150 after the supply of the water vapor is started. Then, the hydrogen-containing gas is supplied to the hydrogen utilization device 150.

なお、本実施の形態の水素生成装置は、CO低減器を加熱する加熱器を設けていないが、CO低減器での水凝縮量をより低減するため、電気ヒータ等の加熱器を設け、少なくとも改質器41へ水蒸気の供給を開始する前において、CO低減器を加熱する形態を採用しても構わない。   Note that the hydrogen generator of the present embodiment does not include a heater for heating the CO reducer, but in order to further reduce the amount of water condensation in the CO reducer, a heater such as an electric heater is provided, and at least Before starting the supply of water vapor to the reformer 41, a form of heating the CO reducer may be employed.

[変形例1]
本変形例では、起動時において、改質器だけでなくCO低減器の温度も温度検知器により確認して、改質器への水蒸気の供給を開始することを特徴とする。
[Modification 1]
In this modification, at the time of start-up, the temperature of not only the reformer but also the CO reducer is confirmed by the temperature detector, and supply of water vapor to the reformer is started.

図4は、本発明の第1実施形態の変形例1にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。以下、図4を参照しつつ、変形例1にかかる水素生成装置の運転方法について説明する。なお、ステップ103A以外のステップについては、実施の形態1の水素生成装置と同様であるので、その説明を省略する。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to Modification 1 of the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the operation method of the hydrogen generator according to Modification 1 will be described with reference to FIG. Since steps other than step 103A are the same as those of the hydrogen generator of Embodiment 1, the description thereof is omitted.

上記改質器41及びCO低減器42の昇温動作を実行中において、ステップS102の後、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第1温度T1以上であり、かつ、第2温度検知器45が検知する温度(CO低減器42の温度)が第2温度T2以上であるか否かが判定される(ステップS103B)。第1温度T1は、改質器41の内部で水が凝縮しないように設定された温度であり、例えば150℃としうる。第2温度T2は、CO低減器42の内部で水が凝縮しないように設定された温度であり、例えば150℃としうる。判定結果がNoであれば、循環動作が継続される。   During the temperature raising operation of the reformer 41 and the CO reducer 42, the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the first temperature T1 after step S102. In addition, it is determined whether or not the temperature detected by the second temperature detector 45 (the temperature of the CO reducer 42) is equal to or higher than the second temperature T2 (step S103B). The first temperature T1 is a temperature set so that water does not condense inside the reformer 41, and may be, for example, 150 ° C. The second temperature T2 is a temperature set so that water does not condense inside the CO reducer 42, and may be set to 150 ° C., for example. If the determination result is No, the circulation operation is continued.

ステップS103Bの判定結果がYesとなると、水供給ポンプ6の動作が開始され(ステップS104)、水蒸発器7において水蒸気が生成され、改質器41へと水蒸気が供給される。これにより、改質器41に水蒸気が供給されても改質器41及びCO低減器42の内部で水が凝縮する可能性が低減される。   When the determination result in step S103B is Yes, the operation of the water supply pump 6 is started (step S104), water vapor is generated in the water evaporator 7, and water vapor is supplied to the reformer 41. Thereby, even if water vapor is supplied to the reformer 41, the possibility of water condensing inside the reformer 41 and the CO reducer 42 is reduced.

上記循環動作により、改質器とCO低減器との間の温度差が低減される。改質器及びCO低減器の内部が共に水が凝縮しない温度になった時点において、改質器の内部が原料由来の炭素の析出しない温度になっている可能性が、従来の水素生成装置に比べ高くなり、好ましい。特にかかる構成は、改質触媒が、Ni触媒のように300℃程度の比較的低い温度で炭素析出が開始される触媒である場合に、好ましい。   By the circulation operation, the temperature difference between the reformer and the CO reducer is reduced. When the temperature inside the reformer and the CO reducer reaches a temperature at which water does not condense, there is a possibility that the interior of the reformer is at a temperature at which carbon derived from the raw material does not precipitate. It is higher and preferable. Such a configuration is particularly preferable when the reforming catalyst is a catalyst that starts carbon deposition at a relatively low temperature of about 300 ° C., such as a Ni catalyst.

以上で起動時の動作が完了する(エンド)。上記水蒸気の供給開始後、水素生成器1で生成された水素含有ガスの組成や温度が水素利用機器150への供給に適した組成や温度になった段階で、第4弁24が開放され、水素利用機器150へと水素含有ガスが供給される。   This completes the startup operation (end). After the start of the supply of the water vapor, the fourth valve 24 is opened at a stage where the composition or temperature of the hydrogen-containing gas generated by the hydrogen generator 1 has reached a composition or temperature suitable for supply to the hydrogen utilization device 150, A hydrogen-containing gas is supplied to the hydrogen utilization device 150.

[変形例2]
本変形例では、起動時において、燃焼器の燃焼動作の開始と停止とを繰り返し、少なくとも燃焼器の燃焼動作が停止されている期間に循環動作を実行することを特徴とする。その具体例として、起動時において、改質器の温度が原料から炭素析出が生じる温度よりも低い第3温度以上になると燃焼器の燃焼動作を停止し、循環動作を実行するよう構成されている。燃焼器の燃焼動作が停止している間に行われる循環動作によって改質器の温度が低下した場合に、燃焼器の燃焼動作を開始してもよい。
[Modification 2]
This modification is characterized in that at the time of start-up, the start and stop of the combustion operation of the combustor are repeated, and the circulation operation is executed at least during the period when the combustion operation of the combustor is stopped. As a specific example, at the time of start-up, when the temperature of the reformer becomes equal to or higher than a third temperature lower than the temperature at which carbon deposition occurs from the raw material, the combustion operation of the combustor is stopped and the circulation operation is executed. . The combustion operation of the combustor may be started when the temperature of the reformer decreases due to the circulation operation performed while the combustion operation of the combustor is stopped.

図5は、本発明の第1実施形態の変形例2にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。以下、図5を参照しつつ、変形例2にかかる水素生成装置の運転方法について説明する。   FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to Modification 2 of the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the operation method of the hydrogen generator according to Modification 2 will be described with reference to FIG.

起動が開始されると(スタート)、燃焼器2での燃焼が開始されると共に(ステップS201)、第2弁12が開放される(ステップS202)。以上のステップについては、図3のステップS101およびステップS102と同様であるので詳細な説明を省略する。   When starting is started (start), combustion in the combustor 2 is started (step S201), and the second valve 12 is opened (step S202). Since the above steps are the same as steps S101 and S102 of FIG. 3, detailed description thereof is omitted.

その後、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第3温度T3以上であり、かつ、第2温度検知器45が検知する温度(CO低減器42の温度)が第2温度T2未満であるか否かが判定される(ステップS203)。第3温度T3は、改質器41の内部で原料ガスに含まれる炭素が析出しないように設定された温度である。例えば、改質触媒がRu触媒である場合、炭素析出が開始する温度が500℃であるので、第3温度T3はその温度よりも低い温度として300℃に設定される。第3温度T3は、上記第1温度T1よりも高い温度に設定される。   Thereafter, the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the third temperature T3 and the temperature detected by the second temperature detector 45 (the temperature of the CO reducer 42). It is determined whether or not the temperature is lower than the second temperature T2 (step S203). The third temperature T3 is a temperature set so that carbon contained in the raw material gas does not precipitate inside the reformer 41. For example, when the reforming catalyst is a Ru catalyst, the temperature at which carbon deposition starts is 500 ° C., so the third temperature T3 is set to 300 ° C. as a temperature lower than that temperature. The third temperature T3 is set to a temperature higher than the first temperature T1.

ステップS203の判定結果がYesの場合、このまま燃焼器の燃焼量を下げず昇温動作を継続すると、改質器41において炭素が析出する可能性がある。炭素析出を防止するために改質器41に水蒸気の供給を開始することも考えられるが、この時点ではCO低減器42の温度が低く、CO低減器42の内部で水蒸気が凝縮し、CO低減触媒が劣化する可能性がある。そこで、燃焼器2での燃焼が停止され、その上で、ステップS202で開始された循環動作が継続され、所定時間実行される(ステップS204)。燃焼を停止するために、ブースターポンプ3および燃焼ファン5の動作が停止される。   If the determination result in step S203 is Yes, carbon may be deposited in the reformer 41 if the temperature raising operation is continued without reducing the combustion amount of the combustor. Although it is conceivable to start supplying steam to the reformer 41 in order to prevent carbon deposition, at this time, the temperature of the CO reducer 42 is low, and water vapor condenses inside the CO reducer 42 to reduce CO. The catalyst may deteriorate. Therefore, combustion in the combustor 2 is stopped, and then, the circulation operation started in step S202 is continued and executed for a predetermined time (step S204). In order to stop the combustion, the operations of the booster pump 3 and the combustion fan 5 are stopped.

ステップS204における、燃焼を停止した状態での循環動作の実行時間は、改質器41の温度を低下させることを目標に、適宜に設定される。循環動作の実行時間は。制御器30が計時器を用いて計測してもよい。改質器41の温度を例えば第1温度検知器44などにより直接検知し、検知された温度が所定温度(例えば、250℃)になるまで循環動作を実行してもよい。   The execution time of the circulation operation in the state where the combustion is stopped in step S204 is appropriately set with the goal of lowering the temperature of the reformer 41. What is the execution time of the circular operation? The controller 30 may measure using a timer. The temperature of the reformer 41 may be directly detected by, for example, the first temperature detector 44, and the circulation operation may be executed until the detected temperature reaches a predetermined temperature (for example, 250 ° C.).

ステップS204が終ると、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第1温度T1以上であり、かつ、第2温度検知器45が検知する温度(CO低減器42の温度)が第2温度T2以上であるか否かが判定される(ステップS205A)。   When step S204 ends, the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the first temperature T1, and the temperature detected by the second temperature detector 45 (the CO reducer 42). Is determined to be equal to or higher than the second temperature T2 (step S205A).

ステップS205Aの判定結果がNoの場合、改質器41および/またはCO低減器42の温度が低く、そのまま水蒸気を供給すると水が凝縮して触媒が劣化する可能性がある。よって、再び、ステップS201に戻り、燃焼器2での燃焼を再開するとともに、ステップS202で第2弁を開放し、循環動作が実行される。   If the determination result in step S205A is No, the temperature of the reformer 41 and / or the CO reducer 42 is low, and if steam is supplied as it is, water may condense and the catalyst may deteriorate. Therefore, the process returns to step S201 again, the combustion in the combustor 2 is restarted, the second valve is opened in step S202, and the circulation operation is executed.

ステップS203の判定結果がNoの場合、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第1温度T1以上であり、かつ、第2温度検知器45が検知する温度(CO低減器42の温度)が第2温度T2以上であるか否かが判定される(ステップS205B)。   When the determination result in step S203 is No, the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the first temperature T1, and the temperature detected by the second temperature detector 45 ( It is determined whether or not the temperature of the CO reducer 42 is equal to or higher than the second temperature T2 (step S205B).

ステップS205Bの判定結果がNoの場合、改質器41および/またはCO低減器42の温度が低く、そのまま水蒸気を供給すると水が凝縮して触媒が劣化する可能性がある。よって、燃焼器2での燃焼を継続した状態でステップS203へと戻り、改質器41およびCO低減器42の加熱が継続される。   When the determination result in step S205B is No, the temperature of the reformer 41 and / or the CO reducer 42 is low, and if steam is supplied as it is, water may condense and the catalyst may deteriorate. Therefore, the process returns to step S203 while the combustion in the combustor 2 is continued, and the heating of the reformer 41 and the CO reducer 42 is continued.

ステップS205Bの判定結果がYesの場合、改質器41およびCO低減器42の温度は十分に高く、水蒸気を供給しても水が凝縮して触媒が劣化する可能性は低い。よって、燃焼器2の燃焼動作を継続した状態で、水供給ポンプ6の動作が開始され(ステップS206)、水蒸発器7において水蒸気が生成され、改質器41へと水蒸気が供給される。   When the determination result in step S205B is Yes, the temperatures of the reformer 41 and the CO reducer 42 are sufficiently high, and even if steam is supplied, there is a low possibility that water will condense and the catalyst will deteriorate. Therefore, the operation of the water supply pump 6 is started in a state where the combustion operation of the combustor 2 is continued (step S206), steam is generated in the water evaporator 7, and the steam is supplied to the reformer 41.

以上で起動時の動作が完了する(エンド)。上記水蒸気の供給開始後、水素生成器1で生成された水素含有ガスの組成や温度が水素利用機器150への供給に適した組成や温度になった段階で、第4弁24が開放され、水素利用機器150へと水素含有ガスが供給される。かかる定常運転時における改質器41あるいは改質触媒の温度は、約600〜700℃である。   This completes the startup operation (end). After the start of the supply of the water vapor, the fourth valve 24 is opened at a stage where the composition or temperature of the hydrogen-containing gas generated by the hydrogen generator 1 has reached a composition or temperature suitable for supply to the hydrogen utilization device 150, A hydrogen-containing gas is supplied to the hydrogen utilization device 150. The temperature of the reformer 41 or the reforming catalyst during the steady operation is about 600 to 700 ° C.

なお、本変形例の水素生成装置では、燃焼器2が燃焼動作を実行及び停止している期間の両方において、循環動作を実行するよう構成されているが、燃焼器2の燃焼動作を停止している期間にのみ上記循環動作を実行する形態を採用しても構わない。少なくとも燃焼器2の燃焼動作を停止している期間に上記循環動作を実行すればよい。   In the hydrogen generator of this modification, the combustor 2 is configured to perform the circulation operation in both the period during which the combustion operation is performed and stopped, but the combustion operation of the combustor 2 is stopped. A mode in which the above-described circulation operation is executed only during a certain period may be adopted. What is necessary is just to perform the said circulation operation in the period which has stopped the combustion operation of the combustor 2 at least.

(第2実施形態)
第2実施形態の水素生成装置は、起動時において、燃焼器の燃焼動作が停止されている時に第2経路を通過する原料ガス流量を、燃焼器の燃焼動作が実行されている時に第2経路を通過する原料ガス流量よりも大きくすることを特徴とする。その具体例として、第2経路に流量調整器が設けられ、起動時において、改質器の温度が、原料から炭素析出が生じる温度よりも低い温度である第3温度以上になると、流量調整器により、CO低減器より排出されるガスの流量に対する第2経路に流入するガスの流量の比を上昇させるよう構成されている。本実施形態の水素生成装置では、上記のように第2経路に流入するガスの流量の比を上昇させた後、改質器の温度が低下すると流量調整器により該比を低下させてもよい。
(Second Embodiment)
In the hydrogen generator of the second embodiment, at the time of startup, the flow rate of the raw material gas that passes through the second path when the combustion operation of the combustor is stopped, and the second path when the combustion operation of the combustor is being performed It is characterized by being larger than the flow rate of the raw material gas passing through. As a specific example, when the flow rate regulator is provided in the second path, and the temperature of the reformer becomes equal to or higher than a third temperature that is lower than the temperature at which carbon deposition occurs from the raw material at startup, the flow rate regulator Thus, the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path with respect to the flow rate of the gas discharged from the CO reducer is increased. In the hydrogen generator of the present embodiment, after the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path is increased as described above, the ratio may be decreased by the flow rate regulator when the temperature of the reformer decreases. .

[装置構成]
図6は、本発明の第2実施形態にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の水素生成装置200は、第1実施形態の水素生成装置100において、第2弁12を流量調整弁15に置換したものであり、その他の構成要素は共通する。よって、第1実施形態と第2実施形態との間で共通する構成要素には同一の名称および符号を付して説明を省略する。
[Device configuration]
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the hydrogen generator according to the second embodiment of the present invention. The hydrogen generator 200 of this embodiment is obtained by replacing the second valve 12 with a flow rate adjusting valve 15 in the hydrogen generator 100 of the first embodiment, and other components are common. Therefore, the same name and code | symbol are attached | subjected to the component which is common between 1st Embodiment and 2nd Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

流量調整弁15は、制御器30と通信可能に接続され、制御器30の制御に基づいて開度を変更することで、第2経路22を流れるガスの流量を調整する。流量調整弁15は、例えば、可変オリフィス弁からなる。   The flow rate adjustment valve 15 is communicably connected to the controller 30, and adjusts the flow rate of the gas flowing through the second path 22 by changing the opening degree based on the control of the controller 30. The flow rate adjustment valve 15 is composed of, for example, a variable orifice valve.

[動作]
図7は、本発明の第2実施形態にかかる水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。以下、図7を参照しつつ、本実施形態にかかる水素生成装置の運転方法について説明する。
[Operation]
FIG. 7 is a flowchart showing an example of an operation method of the hydrogen generator according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, the operation method of the hydrogen generator according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

起動が開始されると(スタート)、燃焼器2での燃焼が開始される(ステップS301)。ステップS301については、図3のステップS101と同様であるので詳細な説明を省略する。   When starting is started (start), combustion in the combustor 2 is started (step S301). Since step S301 is the same as step S101 in FIG. 3, detailed description thereof is omitted.

その後、流量調整弁15の開度が30%に設定される(ステップS302)。CO低減器42から排出される原料ガスの一部は第2経路22を通って水添脱硫器43よりも上流側の第1経路21に戻る(循環動作)。これにより、原料ガス供給源から供給される原料ガスの供給量よりも多い流量のガスが水素生成器1を流通し、改質器41とCO低減器42との温度差が低減される。CO低減器42の昇温も加速され、起動時間も短くなる。   Thereafter, the opening degree of the flow rate adjusting valve 15 is set to 30% (step S302). Part of the source gas discharged from the CO reducer 42 returns to the first path 21 upstream of the hydrodesulfurizer 43 through the second path 22 (circulation operation). Thereby, a gas having a flow rate larger than the supply amount of the source gas supplied from the source gas supply source flows through the hydrogen generator 1, and the temperature difference between the reformer 41 and the CO reducer 42 is reduced. The temperature rise of the CO reducer 42 is also accelerated and the startup time is shortened.

その後、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第3温度T3以上であり、かつ、第2温度検知器45が検知する温度(CO低減器42の温度)が第2温度T2未満であるか否かが判定される(ステップS303)。ステップS303については、ステップS203と同様であるので、詳細な説明を省略する。   Thereafter, the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the third temperature T3 and the temperature detected by the second temperature detector 45 (the temperature of the CO reducer 42). It is determined whether or not the temperature is lower than the second temperature T2 (step S303). Since step S303 is the same as step S203, detailed description thereof is omitted.

ステップS303の判定結果がYesの場合、改質器41において炭素が析出する可能性がある。炭素析出を防止するために改質器41に水蒸気を供給することも考えられるが、この時点ではCO低減器42の温度が低く、CO低減器42の内部で水蒸気が凝縮し、CO低減触媒が劣化する可能性がある。そこで、燃焼器2での燃焼が停止され、流量調整弁15の開度が100%に設定されると共に、ステップS302で開始された循環動作が継続され、所定時間実行される(ステップS304)。燃焼を停止するために、第3弁13が閉止される。なお、本ステップは、改質器41の温度上昇を停止し、改質器41の温度を低下させることが目的であるが、温度の低下速度は任意で構わない。つまり、本ステップの前後において、改質器41に供給される原料ガスの流量は一定である必要はなく、任意に変化させて構わない。ただし、改質器41の温度低下をより促進する目的で、改質器41に供給される原料ガスの流量が上昇するようブースターポンプ3を制御することがより好ましい。   When the determination result in step S303 is Yes, carbon may be precipitated in the reformer 41. Although it is conceivable to supply steam to the reformer 41 in order to prevent carbon deposition, at this time, the temperature of the CO reducer 42 is low, the steam is condensed inside the CO reducer 42, and the CO reducing catalyst is There is a possibility of deterioration. Therefore, combustion in the combustor 2 is stopped, the opening degree of the flow rate adjusting valve 15 is set to 100%, and the circulation operation started in step S302 is continued and executed for a predetermined time (step S304). In order to stop the combustion, the third valve 13 is closed. The purpose of this step is to stop the temperature rise of the reformer 41 and lower the temperature of the reformer 41, but the rate of temperature reduction may be arbitrary. That is, before and after this step, the flow rate of the raw material gas supplied to the reformer 41 does not need to be constant, and may be arbitrarily changed. However, it is more preferable to control the booster pump 3 so as to increase the flow rate of the raw material gas supplied to the reformer 41 for the purpose of further promoting the temperature drop of the reformer 41.

ステップS304において流量調整弁15の開度が30%から100%に変更されることにより、CO低減器より排出されるガスの流量に対する第2経路に流入するガスの流量の比が上昇する。燃焼を停止し、流量調整弁15の開度を100%に変更した状態での循環動作の実行時間は、改質器41の温度を低下させることを目標に、適宜に設定される。循環動作の実行時間は。制御器30が計時器を用いて計測してもよい。改質器41の温度を例えば第1温度検知器44などにより直接検知し、検知された温度が所定温度(例えば、250℃)になるまで循環動作を実行してもよい。   By changing the opening degree of the flow rate adjusting valve 15 from 30% to 100% in step S304, the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path to the flow rate of the gas discharged from the CO reducer increases. The execution time of the circulation operation in a state where the combustion is stopped and the opening degree of the flow rate adjustment valve 15 is changed to 100% is appropriately set with the goal of reducing the temperature of the reformer 41. What is the execution time of the circular operation The controller 30 may measure using a timer. The temperature of the reformer 41 may be directly detected by, for example, the first temperature detector 44, and the circulation operation may be executed until the detected temperature reaches a predetermined temperature (for example, 250 ° C.).

ステップS304が終ると、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第1温度T1以上であり、かつ、第2温度検知器45が検知する温度(CO低減器42の温度)が第2温度T2以上であるか否かが判定される(ステップS305A)。   When step S304 ends, the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the first temperature T1, and the temperature detected by the second temperature detector 45 (the CO reducer 42). Is determined to be equal to or higher than the second temperature T2 (step S305A).

ステップS305Aの判定結果がNoの場合、改質器41および/またはCO低減器42の温度が低く、そのまま水蒸気を供給すると水が凝縮して触媒が劣化する可能性がある。よって、再び、ステップS301に戻り、燃焼器2での燃焼を再開するとともに、ステップS302で流量調整弁15の開度を30%に戻し、循環動作が実行される。これにより、CO低減器より排出されるガスの流量に対する第2経路に流入するガスの流量の比が低下する。   If the determination result in step S305A is No, the temperature of the reformer 41 and / or the CO reducer 42 is low, and if steam is supplied as it is, water may condense and the catalyst may deteriorate. Therefore, the process returns to step S301 again, and combustion in the combustor 2 is resumed. At step S302, the opening degree of the flow rate adjustment valve 15 is returned to 30%, and the circulation operation is executed. Thereby, the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path with respect to the flow rate of the gas discharged from the CO reducer decreases.

ステップS303の判定結果がNoの場合、第1温度検知器44が検知する温度(改質器41の温度)が第1温度T1以上であり、かつ、第2温度検知器45が検知する温度(CO低減器42の温度)が第2温度T2以上であるか否かが判定される(ステップS305B)。   When the determination result in step S303 is No, the temperature detected by the first temperature detector 44 (the temperature of the reformer 41) is equal to or higher than the first temperature T1, and the temperature detected by the second temperature detector 45 ( It is determined whether or not the temperature of the CO reducer 42 is equal to or higher than the second temperature T2 (step S305B).

ステップS305Bの判定結果がNoの場合、改質器41および/またはCO低減器42の温度が低く、そのまま水蒸気を供給すると水が凝縮して触媒が劣化する可能性がある。よって、燃焼器2での燃焼を継続した状態でステップS303へと戻り、改質器41およびCO低減器42の加熱が継続される。   If the determination result in step S305B is No, the temperature of the reformer 41 and / or the CO reducer 42 is low, and if steam is supplied as it is, water may condense and the catalyst may deteriorate. Therefore, it returns to step S303 in the state where combustion in the combustor 2 is continued, and heating of the reformer 41 and the CO reducer 42 is continued.

ステップS305Bの判定結果がYesの場合、改質器41およびCO低減器42の温度は十分に高く、水蒸気を供給しても水が凝縮して触媒が劣化する可能性は低い。よって、燃焼器2の燃焼動作を継続した状態で、水供給ポンプ6の動作が開始され(ステップS306)、水蒸発器7において水蒸気が生成され、改質器41へと水蒸気が供給される。   When the determination result in step S305B is Yes, the temperatures of the reformer 41 and the CO reducer 42 are sufficiently high, and there is a low possibility that the water will condense and the catalyst will deteriorate even if steam is supplied. Accordingly, the operation of the water supply pump 6 is started in a state where the combustion operation of the combustor 2 is continued (step S306), steam is generated in the water evaporator 7, and the steam is supplied to the reformer 41.

以上で起動時の動作が完了する(エンド)。上記水蒸気の供給開始後、水素生成器1で生成された水素含有ガスの組成や温度が水素利用機器150への供給に適した組成や温度になった段階で、第4弁24が開放され、水素利用機器150へと水素含有ガスが供給される。   This completes the startup operation (end). After the start of the supply of the water vapor, the fourth valve 24 is opened at a stage where the composition or temperature of the hydrogen-containing gas generated by the hydrogen generator 1 has reached a composition or temperature suitable for supply to the hydrogen utilization device 150, A hydrogen-containing gas is supplied to the hydrogen utilization device 150.

[変形例]
本変形例の水素生成装置は、第2実施形態の水素生成装置と異なり、起動時において、改質器の温度が上昇すると、燃焼器の燃焼動作を継続した状態で、第2経路側に流入する原料ガス量の比を大きくし、燃焼器へ流入する原料ガス量を低下させることを特徴とする。具体的には、図7に示すフローのステップS304において、第3弁13の開放を維持するととともに燃焼ファン5の動作も継続して、燃焼器2の燃焼動作を停止しないよう構成される。なお、本変形例においても、第2流路に流入する原料ガスの流量の比を上昇させる前後において、改質器41へ供給される原料ガス量は一定である必要はない。燃焼器への原料ガスの流入量が低下するのであれば、上記流量の比を上昇させる前後において、改質器への原料ガスの供給量は任意に変化させてよい。
[Modification]
Unlike the hydrogen generator of the second embodiment, when the temperature of the reformer rises at the time of startup, the hydrogen generator of the present modification flows into the second path side while continuing the combustion operation of the combustor. The ratio of the amount of source gas to be increased is increased, and the amount of source gas flowing into the combustor is reduced. Specifically, in step S304 of the flow shown in FIG. 7, the third valve 13 is kept open and the operation of the combustion fan 5 is continued so that the combustion operation of the combustor 2 is not stopped. In this modification as well, the amount of source gas supplied to the reformer 41 does not have to be constant before and after increasing the ratio of the flow rates of source gas flowing into the second flow path. If the inflow amount of the raw material gas to the combustor is reduced, the supply amount of the raw material gas to the reformer may be arbitrarily changed before and after the ratio of the flow rates is increased.

[第1実施形態、第2実施形態及びこれらの形態の変形例に対する変形例]
本変形例は、第2実施形態の水素生成装置に加え、水素利用機器として、CO低減器より排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池を備えることで、燃料電池システムを構成するものである。本変形例の燃料電池システムは、水素利用機器150が燃料電池となっている点以外は、図1及び図2と、または図6及び図2と同様の構成とすることができる。よって、共通する構成要素については、同一の名称および符号を付して説明を省略する。
[Modifications to the first embodiment, the second embodiment, and modifications of these embodiments]
This modification constitutes a fuel cell system by providing a fuel cell that generates electricity using hydrogen-containing gas discharged from a CO reducer as a hydrogen-using device in addition to the hydrogen generator of the second embodiment. It is. The fuel cell system of the present modification can be configured in the same manner as in FIGS. 1 and 2 or in FIGS. 6 and 2 except that the hydrogen using device 150 is a fuel cell. Therefore, about the common component, the same name and code | symbol are attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本変形例における燃料電池システムの運転方法は、図3、図4、図5または図7と同様とすることができるので説明を省略する。   Since the operation method of the fuel cell system in this modification can be the same as that of FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, or FIG.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明の水素生成装置および燃料電池システムの運転方法は、起動時の昇温動作において改質器とCO低減器との間の温度差を低減することができ、水素生成装置および燃料電池システムの運転方法として有用である。   The operation method of the hydrogen generator and the fuel cell system of the present invention can reduce the temperature difference between the reformer and the CO reducer in the temperature rising operation at the time of start-up. It is useful as a driving method.

1 水素生成器
2 燃焼器
3 ブースターポンプ
4 フレームロッド
5 燃焼ファン
6 水供給ポンプ
7 水蒸発器
11 第1弁
12 第2弁
13 第3弁
14 第4弁
15 流量調整弁
17 水供給経路
21 第1経路
22 第2経路
23 第3経路
24 第4経路
30 制御器
41 改質器
42 CO低減器
43 水添脱硫器
44 第1温度検知器
45 第2温度検知器
100、200 水素生成装置
150 水素利用機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen generator 2 Combustor 3 Booster pump 4 Flame rod 5 Combustion fan 6 Water supply pump 7 Water evaporator 11 1st valve 12 2nd valve 13 3rd valve 14 4th valve 15 Flow control valve 17 Water supply path 21 1st 1 path 22 2nd path 23 3rd path 24 4th path 30 controller 41 reformer 42 CO reducer 43 hydrodesulfurizer 44 first temperature detector 45 second temperature detector 100, 200 hydrogen generator 150 hydrogen Equipment used

Claims (9)

原料ガスが流れる第1経路と、
前記第1経路から供給される原料ガスを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、
前記水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するCO低減器と、
前記CO低減器より排出されるガスを前記第1経路に戻す第2経路と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、を備える水素生成装置の運転方法であって、
起動時において、前記燃焼器の燃焼動作により前記改質器を加熱するとともに前記第1経路を通じて前記改質器に前記原料ガスを供給し、前記CO低減器より排出されるガスの少なくとも一部を前記第2経路を介して前記第1経路に戻す循環動作を実行する、水素生成装置の運転方法。
A first path through which the source gas flows;
A reformer that generates a hydrogen-containing gas using the source gas supplied from the first path;
A CO reducer for reducing carbon monoxide in the hydrogen-containing gas;
A second path for returning the gas discharged from the CO reducer to the first path;
A combustor for heating the reformer, and a method of operating a hydrogen generator comprising:
At the time of start-up, the reformer is heated by the combustion operation of the combustor, the raw material gas is supplied to the reformer through the first path, and at least a part of the gas discharged from the CO reducer is supplied. An operation method for a hydrogen generator, wherein a circulation operation for returning to the first path through the second path is executed.
前記第1経路に、前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する水添脱硫器を備え、
前記第2経路は、前記CO低減器より排出されるガスを、前記水添脱硫器よりも上流側の前記第1経路に戻すように構成されている、請求項1記載の水素生成装置の運転方法。
The first path includes a hydrodesulfurizer that removes sulfur compounds contained in the source gas,
The operation of the hydrogen generator according to claim 1, wherein the second path is configured to return the gas discharged from the CO reducer to the first path upstream of the hydrodesulfurizer. Method.
起動時において、前記燃焼器の燃焼動作の開始と停止とを繰り返し、少なくとも前記燃焼器の燃焼動作を停止している期間に前記循環動作を実行する、請求項1記載の水素生成装置の運転方法。   The operation method of the hydrogen generator according to claim 1, wherein at the time of start-up, the combustion operation of the combustor is repeatedly started and stopped, and the circulation operation is executed at least during a period when the combustion operation of the combustor is stopped. . 起動時において、前記改質器の温度が原料から炭素析出が生じる温度よりも低い第3温度以上になると前記燃焼器の燃焼動作を停止し、前記循環動作を実行した後、前記改質器の温度が低下すると前記燃焼器の燃焼動作を開始する、請求項3記載の水素生成装置の運転方法。   At the time of start-up, when the temperature of the reformer reaches a third temperature that is lower than the temperature at which carbon deposition occurs from the raw material, the combustion operation of the combustor is stopped and the circulation operation is performed. The operation method of the hydrogen generator according to claim 3, wherein the combustion operation of the combustor is started when the temperature decreases. 前記改質器に水蒸気を供給する水蒸気供給器を備え、
起動時において、前記改質器の温度が、前記改質器内で水が凝縮しない温度である第1温度以上になり、かつ、前記CO低減器の温度が、前記CO低減器内で水が凝縮しない温度である第2温度以上になると、前記燃焼器の燃焼動作を継続した状態で前記水蒸気供給器より前記改質器に水蒸気を供給する、請求項1記載の水素生成装置の運転方法。
A water vapor supply device for supplying water vapor to the reformer;
At the time of start-up, the temperature of the reformer is equal to or higher than a first temperature that is a temperature at which water does not condense in the reformer, and the temperature of the CO reducer is reduced by water in the CO reducer. The method for operating a hydrogen generator according to claim 1, wherein when the temperature is not less than a second temperature that is not condensed, steam is supplied from the steam supplier to the reformer while the combustion operation of the combustor is continued.
起動時において、前記燃焼器の燃焼動作が停止されている時に前記第2経路を通過する原料ガス流量を、前記燃焼器の燃焼動作が実行されている時に前記第2経路を通過する原料ガス流量よりも大きくする、請求項3記載の水素生成装置の運転方法。   When starting, the flow rate of the raw material gas that passes through the second path when the combustion operation of the combustor is stopped, and the flow rate of the raw material gas that passes through the second path when the combustion operation of the combustor is being performed. The method for operating the hydrogen generator according to claim 3, wherein the method is larger. 前記CO低減器より排出され前記第2経路に流入しないガスを前記燃焼器に導く第3経路を備え、前記第2経路に流量調整器が設けられ、
起動時において、前記改質器の温度が、原料から炭素析出が生じる温度よりも低い温度である第3温度以上になると、前記流量調整器により、前記CO低減器より排出されるガスの流量に対する前記第2経路に流入するガスの流量の比を上昇させる、請求項1または6記載の水素生成装置の運転方法。
A third path for guiding the gas discharged from the CO reducer and not flowing into the second path to the combustor, and a flow regulator is provided in the second path;
At the time of start-up, when the temperature of the reformer becomes equal to or higher than a third temperature that is lower than the temperature at which carbon deposition occurs from the raw material, the flow regulator adjusts the flow rate of the gas discharged from the CO reducer. The operation method of the hydrogen generator according to claim 1 or 6, wherein a ratio of a flow rate of the gas flowing into the second path is increased.
起動時において、前記流量調整器により、前記CO低減器より排出されるガスの流量に対する前記第2経路に流入するガスの流量の比を上昇させた後、前記改質器の温度が低下すると前記流量調整器により前記比を低下させる、請求項7記載の水素生成装置の運転方法。   At the time of start-up, after the ratio of the flow rate of the gas flowing into the second path to the flow rate of the gas discharged from the CO reducer is increased by the flow rate regulator, The operation method of the hydrogen generator according to claim 7, wherein the ratio is decreased by a flow rate regulator. 原料ガスが流れる第1経路と、
前記第1経路から供給される原料ガスを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、
前記水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するCO低減器と、
前記CO低減器より排出されるガスを前記第1経路に戻す第2経路と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記CO低減器より排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える燃料電池システムの運転方法であって、
起動時において、前記燃焼器の燃焼動作により前記改質器を加熱するとともに前記第1経路を通じて前記改質器に前記原料ガスを供給し、前記CO低減器より排出されるガスの少なくとも一部を前記第2経路を介して前記第1経路に戻す循環動作を実行する、燃料電池システムの運転方法。
A first path through which the source gas flows;
A reformer that generates a hydrogen-containing gas using the source gas supplied from the first path;
A CO reducer for reducing carbon monoxide in the hydrogen-containing gas;
A second path for returning the gas discharged from the CO reducer to the first path;
A combustor for heating the reformer;
A method of operating a fuel cell system comprising a fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas discharged from the CO reducer,
At the time of start-up, the reformer is heated by the combustion operation of the combustor, the raw material gas is supplied to the reformer through the first path, and at least a part of the gas discharged from the CO reducer is supplied. An operation method of a fuel cell system, wherein a circulation operation for returning to the first path through the second path is executed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014152219A (en) * 2013-02-07 2014-08-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Fuel synthesis system and operation method thereof
WO2014155996A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 パナソニック株式会社 Hydrogen generating device, fuel cell system provided with same, method for operating hydrogen generating device, and method for operating fuel cell system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014152219A (en) * 2013-02-07 2014-08-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Fuel synthesis system and operation method thereof
WO2014155996A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 パナソニック株式会社 Hydrogen generating device, fuel cell system provided with same, method for operating hydrogen generating device, and method for operating fuel cell system
JP5853154B2 (en) * 2013-03-28 2016-02-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 Hydrogen generator, fuel cell system including the same, method of operating hydrogen generator, and method of operating fuel cell system

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