JP2014086180A - Combustion device - Google Patents
Combustion device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014086180A JP2014086180A JP2012232218A JP2012232218A JP2014086180A JP 2014086180 A JP2014086180 A JP 2014086180A JP 2012232218 A JP2012232218 A JP 2012232218A JP 2012232218 A JP2012232218 A JP 2012232218A JP 2014086180 A JP2014086180 A JP 2014086180A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- primary
- air
- cylinder part
- passage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Air Supply (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料を燃料過濃状態で一次燃焼させる一次燃焼器と、
前記一次燃焼器から排出された一次燃焼ガスが通流する一次燃焼ガス通路と、
前記一次燃焼器に供給される前の空気が通流するカソード極通路と、
アノード極が前記一次燃焼ガス通路に面すると共に、カソード極が前記カソード極通路に面する状態で配置された燃料電池セルと、を備え、
前記燃料電池セルが、内周面を前記アノード極とし外周面を前記カソード極とする筒状のセル筒部として形成され、
前記セル筒部が、内側に前記一次燃焼ガス通路を形成する状態で前記一次燃焼器の先端側に連接配置され、
前記セル筒部を外囲するバーナ筒部を備えて、前記セル筒部と前記バーナ筒部との間に、前記カソード極通路が形成されている燃焼装置に関する。
The present invention includes a primary combustor that primarily burns fuel in a fuel rich state,
A primary combustion gas passage through which a primary combustion gas discharged from the primary combustor flows;
A cathode passage through which air before being supplied to the primary combustor flows;
A fuel cell disposed with an anode facing the primary combustion gas passage and a cathode facing the cathode passage,
The fuel cell is formed as a cylindrical cell tube portion having an inner peripheral surface as the anode electrode and an outer peripheral surface as the cathode electrode,
The cell cylinder portion is connected to the front end side of the primary combustor in a state of forming the primary combustion gas passage on the inside;
The present invention relates to a combustion apparatus that includes a burner cylinder part that surrounds the cell cylinder part, and in which the cathode electrode passage is formed between the cell cylinder part and the burner cylinder part.
固体酸化物からなる電解質層を挟んでアノード極とカソード極とを配置した固体酸化物形燃料電池セルとして、燃料を理論空燃比よりも燃料過濃状態で燃焼させることで発生する燃焼ガスをアノード極に直接接触させて発電を行う直接火炎型の燃料電池セルが知られている(例えば特許文献1を参照)。
かかる直接火炎型の燃料電池セルでは、燃料が燃料過濃状態で燃焼することで、炭化水素、一酸化炭素、水素などの還元成分を含む燃焼ガスが発生し、その還元成分を含む燃焼ガスがアノード極に直接接触する。すると、燃料電池セルの加熱が促進されると共に、アノード極側の還元成分とカソード極側の空気(本願において「空気」とは広義の酸素含有ガスを含む。)とが電解質を介して電気化学的に反応して、発電が行われることになる。
As a solid oxide fuel cell in which an anode and a cathode are arranged with an electrolyte layer made of solid oxide, the combustion gas generated by burning the fuel in a fuel richer state than the stoichiometric air-fuel ratio is anode There is known a direct flame type fuel battery cell that generates power by directly contacting an electrode (see, for example, Patent Document 1).
In such a direct flame type fuel cell, combustion of the fuel in a fuel rich state generates a combustion gas containing a reducing component such as hydrocarbon, carbon monoxide, and hydrogen, and the combustion gas containing the reducing component is generated. Direct contact with the anode electrode. Then, the heating of the fuel cell is promoted, and the reducing component on the anode electrode side and the air on the cathode electrode side (in the present application, “air” includes an oxygen-containing gas in a broad sense) are electrochemically passed through the electrolyte. In response to power generation.
特許文献1(特に図2、3)に記載の直接火炎型の燃料電池セルを採用した燃焼装置は、当該燃料電池セルを、内周面をアノード極とし外周面をカソード極とする円筒状のセル筒部として形成している。そして、燃料を燃料過濃状態で一次燃焼させる一次燃焼器から排出された一次燃焼ガスを、セル筒部の内側に形成される一次燃焼ガス通路に通流させると共に、一次燃焼器に供給される前の空気を、セル筒部の外側に形成されるカソード極通路に通流させることで、セル筒部として形成された燃料電池セルにおいて発電を行わせるように構成されている。 A combustion apparatus employing a direct flame type fuel cell described in Patent Document 1 (particularly FIGS. 2 and 3) is a cylindrical device having an inner peripheral surface as an anode electrode and an outer peripheral surface as a cathode electrode. It is formed as a cell cylinder. Then, the primary combustion gas discharged from the primary combustor that primarily burns the fuel in a fuel-rich state is caused to flow through the primary combustion gas passage formed inside the cell tube portion and is supplied to the primary combustor. By causing the previous air to flow through the cathode electrode passage formed outside the cell tube portion, the fuel cell formed as the cell tube portion is configured to generate power.
上述した従来の直接火炎型の燃料電池セルを採用した燃焼装置では、カソード極が配置されたカソード極通路には、比較的低温の外気が直接供給されるので、燃料電池セルが所定の温度まで昇温されず、発電効率が低下する場合があった。
更に、アノード極において局所的に低温となって反応が停止してしまうと、その部分における還元成分の濃度が極端に高くなってしまい、例えばそれにより煤が発生してアノード極に付着すれば、燃料電池セルの破損が懸念される。
In the combustion apparatus employing the above-described conventional direct flame type fuel battery cell, a relatively low temperature outside air is directly supplied to the cathode electrode passage in which the cathode electrode is arranged, so that the fuel battery cell reaches a predetermined temperature. There was a case where the temperature was not raised and the power generation efficiency was lowered.
Furthermore, if the reaction is stopped locally at the anode electrode due to low temperature, the concentration of the reducing component in that part becomes extremely high, for example, if soot is generated and adheres to the anode electrode, There is concern about damage to the fuel cells.
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、直接火炎型の燃料電池セルを採用した燃焼装置において、燃料電池セルの電気化学反応の阻害要因を排除して発電効率の低下や破損を抑制することができる技術を提供する点にある。 The present invention has been made paying attention to such a point, and the object of the present invention is to eliminate the factors that inhibit the electrochemical reaction of the fuel cell in the combustion apparatus adopting the direct flame type fuel cell, and to improve the power generation efficiency. It is in the point of providing the technique which can suppress the fall and breakage | damage.
この目的を達成するための本発明に係る燃焼装置は、
燃料を燃料過濃状態で一次燃焼させる一次燃焼器と、
前記一次燃焼器から排出された一次燃焼ガスが通流する一次燃焼ガス通路と、
前記一次燃焼器に供給される前の空気が通流するカソード極通路と、
アノード極が前記一次燃焼ガス通路に面すると共に、カソード極が前記カソード極通路に面する状態で配置された燃料電池セルと、を備え、
前記燃料電池セルが、内周面を前記アノード極とし外周面を前記カソード極とする筒状のセル筒部として形成され、
前記セル筒部が、内側に前記一次燃焼ガス通路を形成する状態で前記一次燃焼器の先端側に連接配置され、
前記セル筒部を外囲するバーナ筒部を備えて、前記セル筒部と前記バーナ筒部との間に、前記カソード極通路が形成されている燃焼装置であって、
その第1特徴構成は、
前記一次燃焼ガス通路を通過した後の燃焼排ガスとの熱交換により、前記カソード極通路に流入する前の空気を加熱する空気予熱手段を備えた点にある。
In order to achieve this object, a combustion apparatus according to the present invention comprises:
A primary combustor for primary combustion of fuel in a fuel rich state;
A primary combustion gas passage through which a primary combustion gas discharged from the primary combustor flows;
A cathode passage through which air before being supplied to the primary combustor flows;
A fuel cell disposed with an anode facing the primary combustion gas passage and a cathode facing the cathode passage,
The fuel cell is formed as a cylindrical cell tube portion having an inner peripheral surface as the anode electrode and an outer peripheral surface as the cathode electrode,
The cell cylinder portion is connected to the front end side of the primary combustor in a state of forming the primary combustion gas passage on the inside;
A combustion apparatus comprising a burner cylinder part surrounding the cell cylinder part, wherein the cathode electrode passage is formed between the cell cylinder part and the burner cylinder part,
The first characteristic configuration is
An air preheating means for heating the air before flowing into the cathode electrode passage by heat exchange with the combustion exhaust gas after passing through the primary combustion gas passage is provided.
上記第1特徴構成によれば、所謂直接火炎型の燃料電池セルが、内周面をアノード極とし外周面をカソード極とする筒状のセル筒部として形成されており、一次燃焼器から排出された一次燃焼ガスを、セル筒部の内側に形成される一次燃焼ガス通路に通流させると共に、一次燃焼器に供給される前の空気を、セル筒部の外側に形成されるカソード極通路に通流させることで、セル筒部として形成された燃料電池セルにおいて発電が行われる。
更に、上記空気予熱手段を備えることにより、一次燃焼ガス通路を通過した後の高温の燃焼排ガスとの熱交換により加熱された空気がカソード極通路に流入することになるために、燃料電池セルを所定の温度まで適切に昇温させることができる。また、カソード極に局所的に低温となる部位が生じてしまうことが回避され、当該カソード極全体を比較的高温に維持して、アノード極における局所的な反応停止を抑制し、燃料電池セルの破損を防止することができる。
従って、本発明により、燃料電池セルの電気化学反応の阻害要因を排除して発電効率の低下や破損を抑制することができる直接火炎型の燃料電池セルを採用した燃焼装置を実現することができる。
According to the first characteristic configuration, the so-called direct flame type fuel cell is formed as a cylindrical cell tube portion having an inner peripheral surface as an anode electrode and an outer peripheral surface as a cathode electrode, and is discharged from the primary combustor. The primary combustion gas is caused to flow through a primary combustion gas passage formed inside the cell tube portion, and air before being supplied to the primary combustor is formed outside the cell tube portion. As a result, electric power is generated in the fuel cell formed as the cell cylinder.
Further, by providing the air preheating means, air heated by heat exchange with the high-temperature combustion exhaust gas after passing through the primary combustion gas passage flows into the cathode passage. The temperature can be appropriately raised to a predetermined temperature. In addition, it is avoided that a locally low temperature portion is generated in the cathode electrode, the entire cathode electrode is maintained at a relatively high temperature, local reaction stoppage in the anode electrode is suppressed, and the fuel cell Breakage can be prevented.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a combustion apparatus that employs a direct flame type fuel battery cell that can eliminate a factor that inhibits an electrochemical reaction of the fuel battery cell and suppress a decrease in power generation efficiency or damage. .
本発明に係る燃焼装置の第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記バーナ筒部を外囲する排ガス筒部と、当該排ガス筒部を外囲する空気筒部と、を備え、
前記バーナ筒部と前記排ガス筒部との間に、前記一次燃焼ガス通路を通過した後の燃焼排ガスが通流する排ガス通路が形成され、
前記排ガス筒部と前記空気筒部との間に、前記カソード極通路に流入する前の空気が通流する空気通路が形成され、
前記排ガス筒部の前記空気通路に面する部分が、前記排ガス通路を通流する燃焼排ガスと前記空気通路を通流する空気との熱交換可能に構成されて、前記空気予熱手段として機能する点にある。
In addition to the first characteristic configuration described above, the second characteristic configuration of the combustion apparatus according to the present invention includes:
An exhaust gas cylinder part that surrounds the burner cylinder part, and an air cylinder part that surrounds the exhaust gas cylinder part,
An exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas after passing through the primary combustion gas passage flows is formed between the burner cylinder portion and the exhaust gas cylinder portion,
Between the exhaust gas cylinder part and the air cylinder part, an air passage through which air before flowing into the cathode electrode passage flows is formed,
The portion of the exhaust gas cylinder portion facing the air passage is configured to be capable of exchanging heat between the combustion exhaust gas flowing through the exhaust gas passage and the air flowing through the air passage, and functions as the air preheating means. It is in.
上記第2特徴構成によれば、上記排ガス筒部と上記空気筒部とを備えることで、当該排ガス筒部の内側に形成された排ガス通路に、一次燃焼ガス通路を通過した後の高温の燃焼排ガスを通流させながら、当該排ガス筒部の外側に形成された空気通路に、カソード極通路に流入する前の空気を通流させることができる。
即ち、排ガス筒部の空気通路に面する部分を挟んで両側の夫々に高温の燃焼排ガスと低温の空気とが通流することになるので、当該部分を上記空気予熱手段として機能させて、低温の空気を高温の燃焼排ガスとの熱交換により加熱し、加熱後の空気をカソード極通路に流入させることができる。
According to the second characteristic configuration, by providing the exhaust gas cylinder part and the air cylinder part, high-temperature combustion after passing through the primary combustion gas path in the exhaust gas path formed inside the exhaust gas cylinder part While letting the exhaust gas flow, air before flowing into the cathode electrode passage can be passed through the air passage formed outside the exhaust gas cylinder portion.
That is, since the high-temperature combustion exhaust gas and the low-temperature air flow through both sides of the part facing the air passage of the exhaust gas cylinder part, the part functions as the air preheating means, The air can be heated by heat exchange with the high-temperature combustion exhaust gas, and the heated air can flow into the cathode electrode passage.
本発明に係る燃焼装置の第3特徴構成は、上記第2特徴構成に加えて、
前記バーナ筒部及び前記排ガス筒部が先端側に延出形成され、
前記バーナ筒部の先端部との間で折返し口を形成する状態で、前記排ガス筒部の先端部を閉塞する先端蓋部を備えた点にある。
The third characteristic configuration of the combustion apparatus according to the present invention is in addition to the second characteristic configuration,
The burner cylinder part and the exhaust gas cylinder part are formed to extend to the tip side,
It is in the point provided with the front-end | tip cover part which obstruct | occludes the front-end | tip part of the said waste gas cylinder part in the state which forms a return | turnback port between the front-end | tip parts of the said burner cylinder part.
上記第3特徴構成によれば、一次燃焼ガス通路を通流した後の高温の燃焼排ガスは、先ず、先端側に延出形成されたバーナ筒部の内側を通流して上記先端蓋部に到達し、その後、その外周部に形成される折返し口を介して、バーナ筒部の外側であり排ガス筒部の内側に形成される排ガス通路に流入することになる。
そして、このような構成を採用した燃焼装置は、排ガス筒部自身がその内側に通流する燃焼排ガスにより加熱されて高温となるので、その輻射熱を利用して排ガス筒部の外側に配置された加熱対象物を加熱するラジアントチューブバーナ等の間接加熱式燃焼装置として利用することができる。
According to the third characteristic configuration, the high-temperature combustion exhaust gas after flowing through the primary combustion gas passage first passes through the inside of the burner cylinder portion formed to extend to the tip side and reaches the tip lid portion. Then, it flows into the exhaust gas passage formed outside the burner cylinder part and inside the exhaust gas cylinder part through the turn-back opening formed in the outer peripheral part.
And the combustion apparatus which employ | adopted such a structure is arrange | positioned on the outer side of the exhaust gas cylinder part using the radiant heat, since the exhaust gas cylinder part itself is heated by the combustion exhaust gas flowing through the inside and becomes high temperature. It can be used as an indirect heating type combustion apparatus such as a radiant tube burner for heating an object to be heated.
本発明に係る燃焼装置の第4特徴構成は、上記第1乃至第3特徴構成の何れかに加えて、
前記一次燃焼器が、
前記セル筒部の基端側に連接配置され、内側に一次燃焼室を形成する円筒状の一次燃焼筒部と、前記一次燃焼室に燃料と空気とを当該一次燃焼室の軸心周りの旋回流が発生するように供給する一次燃焼供給機構部とを有して、前記一次燃焼室において管状火炎を形成する管状火炎バーナとして構成されている点にある。
In addition to any of the first to third characteristic configurations described above, the fourth characteristic configuration of the combustion apparatus according to the present invention includes:
The primary combustor comprises:
A cylindrical primary combustion cylinder part that is connected to the base end side of the cell cylinder part and forms a primary combustion chamber on the inside, and swirling fuel and air around the axis of the primary combustion chamber in the primary combustion chamber A primary combustion supply mechanism that supplies the flow so as to generate a flow, and is configured as a tubular flame burner that forms a tubular flame in the primary combustion chamber.
上記第4特徴構成によれば、一次燃焼器が所謂管状火炎バーナとして構成されているので、管状火炎を形成して発生する一次燃焼ガスは、旋回しながら一次燃焼ガス通路を通流することになるので、その一次燃焼ガス通路の外周面に配置されたアノード極付近では、一次燃焼ガスに含まれる還元成分の濃淡分布が小さくなる。よって、一次燃焼ガスにおける還元成分の局所的な高濃度化による煤の発生が抑制されるので、当該煤のアノード極への付着による発電効率の低下を抑制することができる。
尚、管状火炎バーナとして構成された一次燃焼器では、円筒状の一次燃焼筒部の内側に形成された一次燃焼室に対して、上記一次燃焼供給機構部により、燃料と空気とが、一次燃焼室の外周壁の接線方向に沿って噴出される形態で、一次燃焼室にて軸心周りの旋回流が発生する状態で供給される。すると、一次燃焼室において燃料が旋回燃焼して外周壁から僅かに離間した管状火炎が形成され、その管状火炎により生成される一次燃焼ガスが、一次燃焼室の先端部に連接された一次燃焼ガス通路に旋回しながら噴出されることになる。また、このような管状火炎バーナは、燃料や空気の供給量を比較的大幅に変化させても安定した燃焼状態を維持できるので、本願発明における一次燃焼器のように燃料過濃状態で燃料を燃焼させる場合に、好適に採用することができる。
According to the fourth characteristic configuration, the primary combustor is configured as a so-called tubular flame burner, so that the primary combustion gas generated by forming the tubular flame flows through the primary combustion gas passage while turning. Therefore, in the vicinity of the anode electrode arranged on the outer peripheral surface of the primary combustion gas passage, the density distribution of the reducing component contained in the primary combustion gas becomes small. Therefore, since the generation of soot due to local concentration of the reducing component in the primary combustion gas is suppressed, a decrease in power generation efficiency due to the soot adhering to the anode electrode can be suppressed.
In the primary combustor configured as a tubular flame burner, the primary combustion chamber is formed inside the cylindrical primary combustion cylinder, and the primary combustion supply mechanism unit causes fuel and air to undergo primary combustion. It is supplied in a state in which a swirling flow around the axis is generated in the primary combustion chamber in a form ejected along the tangential direction of the outer peripheral wall of the chamber. Then, in the primary combustion chamber, fuel swirls to form a tubular flame slightly separated from the outer peripheral wall, and the primary combustion gas generated by the tubular flame is connected to the tip of the primary combustion chamber. It will be ejected while turning into the passage. In addition, such a tubular flame burner can maintain a stable combustion state even if the supply amount of fuel or air is changed relatively significantly, so that the fuel in a fuel rich state like the primary combustor in the present invention can be maintained. When burning, it can employ | adopt suitably.
本発明に係る燃焼装置の第5特徴構成は、上記第4特徴構成に加えて、
前記一次燃焼供給機構部が、
前記一次燃焼筒部の周方向に分散配置され、外側に供給された空気を内側に流入させる複数の一次空気供給口を備えると共に、
前記一次燃焼筒部に同心状で外囲される燃料供給筒部の周方向に分散配置され、内側に供給された燃料を外側に流出させる複数の燃料供給口を備えて構成され、
前記一次空気供給口及び前記燃料供給口が、前記一次燃焼室の軸方向に長尺なスリット状に形成され、前記旋回流に沿った方向に穿設されている点にある。
In addition to the fourth characteristic configuration described above, the fifth characteristic configuration of the combustion apparatus according to the present invention includes:
The primary combustion supply mechanism is
A plurality of primary air supply ports that are dispersedly arranged in the circumferential direction of the primary combustion cylinder portion and allow air supplied to the outside to flow inward;
The fuel supply cylinder part that is concentrically surrounded by the primary combustion cylinder part is arranged in a circumferential direction, and includes a plurality of fuel supply ports that allow the fuel supplied to the inside to flow out.
The primary air supply port and the fuel supply port are formed in a slit shape elongated in the axial direction of the primary combustion chamber, and are formed in a direction along the swirl flow.
上記第5特徴構成によれば、管状火炎バーナとして構成された一次燃焼器において、上記のように一次燃焼供給機構部を構成して、燃料と空気とを各別に一次燃焼室に供給することで、一次燃焼室の火炎が上流側に伝播する所謂逆火を防止することができる。
このように燃料と空気とを各別に一次燃焼室に供給する場合には、セル筒部の外側に形成されたカソード極通路を介して一次燃焼筒部の外側に空気が供給されるため、その空気を、一次燃焼筒部に形成した複数の一次空気供給口を介して、一次燃焼筒部の内側に向けて内向きに供給するというように、合理的な構成を採用することができる。
また、空気を一次燃焼筒部に形成された一次空気供給口から内側に供給するように構成する場合には、その一次燃焼筒部に同心状で外囲される燃料供給筒部を配置し、その燃料供給筒部の内側に供給された燃料を、その燃料供給筒部に形成した複数の燃料供給口を介して、燃料供給筒部の外側に向けて外向きに供給することができる。
更には、これら一次空気供給口及び燃料供給口は、一次燃焼室の軸方向に長尺なスリット状に形成され、一次燃焼室に発生させる旋回流に沿った方向に穿設されているため、一次燃焼筒部の内側で且つ燃料供給筒部の外側に形成された円筒状の空間では、外向きに供給された燃料と内向きに供給された空気とが互いに衝突することで混合が促進され、それにより形成される混合気が軸心周りに良好に旋回するものとなる。そして、この円筒状の空間で旋回する混合気が、その旋回流を維持したまま、燃料供給筒部の先端よりも先端側に形成される一次燃焼室に噴出されて燃焼することになるので、当該一次燃焼室において安定した管状火炎を形成することできる。
According to the fifth characteristic configuration, in the primary combustor configured as a tubular flame burner, the primary combustion supply mechanism is configured as described above, and fuel and air are separately supplied to the primary combustion chamber. The so-called backfire in which the flame in the primary combustion chamber propagates upstream can be prevented.
Thus, when supplying fuel and air separately to the primary combustion chamber, air is supplied to the outside of the primary combustion cylinder portion through the cathode electrode passage formed outside the cell cylinder portion. A rational configuration can be employed such that air is supplied inward toward the inside of the primary combustion cylinder part via a plurality of primary air supply ports formed in the primary combustion cylinder part.
Further, when the air is configured to be supplied to the inside from the primary air supply port formed in the primary combustion cylinder part, a fuel supply cylinder part concentrically surrounded by the primary combustion cylinder part is disposed, The fuel supplied to the inside of the fuel supply cylinder part can be supplied outward toward the outside of the fuel supply cylinder part via a plurality of fuel supply ports formed in the fuel supply cylinder part.
Furthermore, these primary air supply port and fuel supply port are formed in a slit shape elongated in the axial direction of the primary combustion chamber, and are formed in a direction along the swirl flow generated in the primary combustion chamber. In a cylindrical space formed inside the primary combustion cylinder and outside the fuel supply cylinder, mixing is promoted by the fuel supplied outward and the air supplied inward colliding with each other. Thus, the air-fuel mixture formed thereby turns well around the axis. Then, the air-fuel mixture swirling in this cylindrical space is jetted into the primary combustion chamber formed on the front end side of the fuel supply cylinder portion while maintaining the swirling flow, and burns. A stable tubular flame can be formed in the primary combustion chamber.
本発明に係る燃焼装置の第6特徴構成は、上記第1乃至第5特徴構成の何れかに加えて、
前記一次燃焼ガスに空気を供給して二次燃焼させる二次燃焼器を備え、
前記二次燃焼器が、
前記セル筒部の先端側に連接配置され、内側に二次燃焼室を形成する筒状の二次燃焼筒部を備えると共に、
前記二次燃焼筒部の周方向に分散配置され、外側に供給された空気を内側に流入させる複数の二次空気供給口を備えて構成されている点にある。
The sixth feature configuration of the combustion apparatus according to the present invention is in addition to any of the first to fifth feature configurations,
A secondary combustor for supplying the primary combustion gas with air and performing secondary combustion;
The secondary combustor is
A cylindrical secondary combustion cylinder part that is connected to the distal end side of the cell cylinder part and forms a secondary combustion chamber on the inner side,
The secondary combustion cylinder portion is provided with a plurality of secondary air supply ports that are dispersedly arranged in the circumferential direction and allow air supplied to the outside to flow into the inside.
上記第6特徴構成によれば、セル筒部の先端側に、一次燃焼ガス通路から排出される一次燃焼ガスに空気を供給して二次燃焼させる二次燃焼器が連接配置されているので、一次燃焼ガス通路においてアノード極で消費されずに残存する還元成分を二次燃焼器で略完全燃焼させることができる。よって、その下流側にある排ガス通路に対して、未燃焼の還元成分が極めて少なく且つ高温の排ガスを供給することができ、また、空気予熱手段においてこの高温の排ガスを利用して、カソード極通路に流入する前の空気の加熱を良好に行うことができる。
このように空気を二次燃焼室に供給する場合には、セル筒部の外側に形成されたカソード極通路を介してセル筒部の先端側に連接配置された二次燃焼筒部の外側に空気が供給されるため、その空気を、二次燃焼筒部に形成した複数の一次空気供給口を介して、二次燃焼筒部の内側に向けて内向きに供給するというように、合理的な構成を採用することができる。
更には、上述した第5特徴構成の二次空気供給口と同様に、これら二次空気供給口を、二次燃焼室の軸方向に長尺なスリット状に形成し、二次燃焼室に発生させる旋回流に沿った方向に穿設することもできる。この構成によれば、二次燃焼筒部の内側に形成された二次燃焼室では、一次燃焼ガス通路から旋回しながら排出された一次燃焼ガスに対して、その旋回流を維持しながら空気が供給されることになるので、当該一次燃焼ガスに含まれる還元成分を安定且つ良好に燃焼させながら、その燃焼により形成される二次燃焼ガスについても軸心周りに良好に旋回させることができる。
According to the sixth characteristic configuration, since the secondary combustor for supplying air to the primary combustion gas discharged from the primary combustion gas passage and performing secondary combustion is connected to the front end side of the cell cylinder portion, The reducing component remaining without being consumed at the anode electrode in the primary combustion gas passage can be almost completely burned by the secondary combustor. Therefore, the exhaust gas passage on the downstream side can be supplied with high temperature exhaust gas with extremely little unburned reducing component, and the high temperature exhaust gas is utilized in the air preheating means, and the cathode electrode passage is used. It is possible to heat the air before flowing into the air well.
When air is supplied to the secondary combustion chamber in this way, it is placed outside the secondary combustion cylinder portion connected to the tip end side of the cell cylinder portion via the cathode electrode passage formed outside the cell cylinder portion. Since air is supplied, the air is supplied inward toward the inside of the secondary combustion cylinder part through a plurality of primary air supply ports formed in the secondary combustion cylinder part. Can be adopted.
Further, similar to the secondary air supply port of the fifth characteristic configuration described above, these secondary air supply ports are formed in a slit shape that is long in the axial direction of the secondary combustion chamber and generated in the secondary combustion chamber. It is also possible to drill in a direction along the swirling flow. According to this configuration, in the secondary combustion chamber formed inside the secondary combustion cylinder portion, air is maintained while maintaining the swirling flow with respect to the primary combustion gas discharged while swirling from the primary combustion gas passage. Since the reduced components contained in the primary combustion gas are stably and satisfactorily burned, the secondary combustion gas formed by the combustion can be swirled well around the axis.
本発明に係る燃焼装置の第7特徴構成は、上記第1乃至第6特徴構成の何れかに加えて、
前記燃料電池セルの発電電力を、内蔵した空気ファンを含む電気機器の作動電力として供給する点にある。
The seventh characteristic configuration of the combustion apparatus according to the present invention is in addition to any of the first to sixth characteristic configurations described above,
The power generated by the fuel cell is supplied as operating power for an electric device including a built-in air fan.
上記第6特徴構成によれば、燃料電池セルの発電電力を、空気を取り込むための空気ファンを含む内蔵した電気機器の作動電力として供給すれば、外部からの電力供給を省略又は簡略化することができる。 According to the sixth characteristic configuration, if the generated power of the fuel cell is supplied as the operating power of the built-in electric device including the air fan for taking in air, the power supply from the outside is omitted or simplified. Can do.
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る燃焼装置100は、図1に示すように、詳細構成については後述するが、排ガス筒部8の先端側部8aを炉内70に露出させる状態で炉壁60に設置され、排ガス筒部8をその内側を通流する燃焼排ガスEGにより加熱し、その輻射熱で炉内70ある加熱対象物(図示省略)を加熱するラジアントチューブバーナ等の間接加熱式燃焼装置として構成されている。更に、この燃焼装置100には、直接火炎型の燃料電池セル30が設けられており、その燃料電池セル30の電気化学反応の阻害要因を排除して発電効率の低下や破損を抑制する構成が採用されている。
尚、図1、図3、及び図5では、図面上の右側を先端側と呼び、図面上の左側を基端側と呼ぶ。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
In FIGS. 1, 3, and 5, the right side in the drawing is referred to as the distal end side, and the left side in the drawing is referred to as the proximal end side.
具体的に、かかる燃焼装置100には、天然ガス系都市ガスなどの燃料Fを燃料過濃状態で一次燃焼させる一次燃焼器1が設けられており、更に、一次燃焼器1から排出された一次燃焼ガスCG1が通流する一次燃焼ガス通路4と、一次燃焼器1に供給される前の空気Aが通流するカソード極通路5とが設けられている。
そして、燃料電池セル30は、アノード極33が上記一次燃焼ガス通路4に面すると共に、カソード極31が上記カソード極通路5に面する状態で配置されている。
Specifically, the
The
更に、燃料電池セル30は、円筒状のセル筒部3として形成されており、このセル筒部3は、その内周面をアノード極33とし、その外周面をカソード極31とし、それらアノード極33とカソード極31との間に固体酸化物である電解質層32とする形態で、3重構造の円筒状に形成されている。
この円筒状のセル筒部3は、一次燃焼器の先端側に連接配置されており、その内側には、一次燃焼器1から排出された一次燃焼ガスCG1が通流する一次燃焼ガス通路4が形成されている。
円筒状のバーナ筒部6が、このセル筒部3の外囲する状態で配置されており、セル筒部3とバーナ筒部6との間には、カソード極31が面するカソード極通路5が形成されている。尚、このカソード極通路5は、一次燃焼器1の基端側から後述する二次燃焼器2の先端側に渡って設けけられており、その基端部及び先端部は閉塞されている。
Further, the
The cylindrical
A cylindrical
以上のような構成により、燃料電池セル30では、燃料Fを理論空燃比よりも燃料過濃状態で燃焼させることで発生する一次燃焼ガスCG1がアノード極33に直接接触され、一方、外気より取り込んだ空気Aがカソード極31に接触される。よって、アノード極33側の一次燃焼ガスCG1に含まれる炭化水素、一酸化炭素、水素などの還元成分と、カソード極31側の空気Aに含まれる酸素とが、電解質層32を介して電気化学的に反応して発電が行われることになる。
燃料電池セル30の発電電力は、電源回路40を介して、大気から空気Aを取り込むための空気ファン45や、各種電磁弁、センサ、及び制御装置などのように、燃焼装置100に内蔵される電気機器の作動電力として供給され、よって、この燃焼装置100は外部からの電力供給が省略又は簡略化されている。
With the configuration described above, in the
The power generated by the
セル筒部3の先端側には、一次燃焼ガス通路4から排出された一次燃焼ガスCG1に空気Aを供給して二次燃焼させる二次燃焼器2が連接配置されている。
この二次燃焼器2では、一次燃焼ガス通路4においてアノード極33で消費されずに残存する還元成分が新たに供給される空気Aを利用して燃焼することになり、その燃焼後の二次燃焼ガスCG2が二次燃焼器2の先端側から排出されることになり、この二次燃焼ガスCG2が後述する燃焼排ガスEGとなる。
A
In the
上記のように基端側から順に連接配置されている、一次燃焼器1、セル筒部3、及び二次燃焼器2の夫々は、同じ外形を有し一体型のバーナユニット50として構成されており、更に、燃焼装置100において、バーナ筒部6の内側には、図2に示すように、7本のバーナユニット50が、正六角形の夫々の頂点及び中心部に夫々並設されている。
よって、バーナ筒部6の内側の空間において、これらバーナユニット50の外側にあたる空間が、上述したカソード極通路5となる。
Each of the
Therefore, in the space inside the
バーナ筒部6の外側には、当該バーナ筒部6を同心状で外囲する円筒状の排ガス筒部8と、当該排ガス筒部8を同心状で外囲する円筒状の空気筒部10とが、設けられている。
そして、このバーナ筒部6と排ガス筒部8との間には、一次燃焼ガス通路4及び二次燃焼器2を通過した後の燃焼排ガスEGが通流する排ガス通路7が形成されている。一方、排ガス筒部8と空気筒部10との間には、カソード極通路5に流入する前の空気Aが通流する空気通路9が形成されている。
そして、この排ガス筒部8の空気通路9に面する部分、即ち排ガス筒部8の炉壁60よりも基端側の部分は、排ガス通路7を通流する燃焼排ガスEGと空気通路9を通流する空気Aとの熱交換が可能な熱交換部8cとして構成され、一次燃焼ガス通路4を通過した後の燃焼排ガスEGとの熱交換により、カソード極通路5に流入する前の空気Aを加熱する空気予熱手段として機能することになる。
従って、一次燃焼ガス通路を通過した後の高温の燃焼排ガスEGとの熱交換により加熱された空気Aがカソード極通路5に流入することになるために、カソード極31に局所的に低温となる部位が生じてしまうことが回避される。よって、当該カソード極31全体が比較的高温に維持され、アノード極33における局所的な反応停止が抑制されている。
On the outside of the
An exhaust gas passage 7 through which the combustion exhaust gas EG after passing through the primary
A portion of the exhaust
Therefore, the air A heated by heat exchange with the high-temperature combustion exhaust gas EG after passing through the primary combustion gas passage flows into the
尚、バーナ筒部6及び排ガス筒部8は、炉壁60から炉内70に突出する状態で先端側に延出形成されており、その排ガス筒部8の炉壁60よりも先端側にある先端側部8aが、炉内70に晒されることになる。
また、排ガス筒部8の先端は、先端蓋部8bにより閉塞されており、その先端側部8aの内側面(図1において左側面)とバーナ筒部6の先端部6aとの間には、バーナ筒部6の内側からバーナ筒部6の外側へ向けて燃焼排ガスEGが折り返す際に通過する折返し口47が形成されている。
即ち、二次燃焼器2から排出された二次燃焼ガスCG2は、先端側に延出形成されたバーナ筒部6の内側を通流して、排ガス筒部8の先端蓋部8bに到達し、その後、その外周部に形成される折返し口47を通過して、バーナ筒部6の外側であり排ガス筒部8の内側に形成される排ガス通路7に、燃焼排ガスEGとして流入することになる。
よって、排ガス筒部8の先端側部8aはその内側に通流する燃焼排ガスEGにより加熱されて高温となり、その輻射熱により炉内70にある加熱対象物(図示省略)が加熱されることになる。
Note that the
Further, the tip of the exhaust
That is, the secondary combustion gas CG2 discharged from the
Therefore, the front
次に、一次燃焼器1の詳細構成について、図3及び図4に基づいて説明する。
一次燃焼器1は、内部に形成された円柱状の一次燃焼室17において燃料Fが旋回燃焼して外周壁から僅かに離間した管状火炎PFが形成される所謂管状火炎バーナとして構成されている。
具体的には、一次燃焼器1には、セル筒部3の基端側に連接配置され、内側に一次燃焼室17を形成する円筒状の一次燃焼筒部11が設けられ、更に、一次燃焼室17に燃料Fと空気Aとを当該一次燃焼室17の軸心周りの旋回流S(図4参照)が発生するように供給する一次燃焼供給機構部Xが設けられている。
よって、一次燃焼筒部11の内側に形成された一次燃焼室17に対して、一次燃焼供給機構部Xにより、燃料Fと空気Aとが、一次燃焼室17の外周壁の接線方向に沿って噴出される形態で、一次燃焼室17にて軸心周りの旋回流Sが発生する状態で供給されることになる。すると、一次燃焼室17では、燃料Fが旋回燃焼して外周壁から僅かに離間した管状火炎PFが形成され、その管状火炎PFにより生成される一次燃焼ガスCG1が、一次燃焼室17の先端部に連接された一次燃焼ガス通路4に旋回しながら噴出されることになる。
よって、その一次燃焼ガス通路4の外周面に配置されたアノード極33付近では、一次燃焼ガスCG1に含まれる還元成分の濃淡分布が小さくなって、一次燃焼ガスCG1における還元成分の局所的な高濃度化による煤の発生が抑制され、当該煤のアノード極33への付着による発電効率の低下が抑制されている。
Next, the detailed configuration of the
The
Specifically, the
Therefore, with respect to the
Therefore, in the vicinity of the
上記一次燃焼供給機構部Xは、一次燃焼室17に空気Aを供給する複数の一次空気供給口12と、一次燃焼室17に燃料Fを供給する複数の燃料供給口14とを備えて構成されている。
複数の一次空気供給口12は、一次燃焼筒部11の周方向に分散配置され、カソード極通路5から一次燃焼筒部11の外側に供給された空気を、一次燃焼筒部11の内側の一次燃焼室17に流入させる。
一方、複数の燃料供給口14は、一次燃焼筒部11に同心状で外囲される燃料供給筒部13の周方向に分散配置され、燃料供給筒部13の内側に供給された燃料を、燃料供給筒部13の外側の一次燃焼室17に流出させる。尚、燃料供給筒部13の先端は蓋部により閉塞されているので、内部に供給された燃料Fは全て燃料供給口14から流出することになる。
更に、これら一次空気供給口12及び燃料供給口14は、図5に示すように、一次燃焼室17の軸方向(図5における左右方向)に長尺なスリット状に形成され、図6に示すように、旋回流Sに沿った方向に穿設されている。
よって、一次燃焼筒部11の内側で且つ燃料供給筒部13の外側に形成された円筒状の空間17aでは、外向きに供給された燃料Fと内向きに供給された空気Aとが互いに衝突することで混合が促進され、更に、それにより形成される混合気が軸心周りに良好に旋回するものとなり、この円筒状の空間17aで旋回する混合気が、その旋回流を維持したまま、燃料供給筒部13の先端よりも先端側に形成される一次燃焼室17に噴出されて旋回燃焼することになるので、当該一次燃焼室17において安定した管状火炎PFが形成される。
The primary combustion supply mechanism X includes a plurality of primary
The plurality of primary
On the other hand, the plurality of
Further, as shown in FIG. 5, the primary
Therefore, in the
次に、二次燃焼器2の詳細構成について、図5及び図6に基づいて説明する。
一次燃焼器1は、内部に形成された二次燃焼室22において一次燃焼ガスCG1に空気Aを供給して二次燃焼させる燃焼器として構成されている。
具体的には、二次燃焼器2には、セル筒部3の先端側に連接配置され、内側に二次燃焼室22を形成する円筒状の二次燃焼筒部21が設けられている。
更に、この二次燃焼器2には、二次燃焼室22に空気Aを供給する複数の二次空気供給口23が設けられている。
複数の二次空気供給口23は、二次燃焼筒部21の周方向に分散配置され、カソード極通路5から二次燃焼筒部21の外側に供給された空気Aを、二次燃焼筒部21の内側の二次燃焼室22に流入させる。
更に、この二次空気供給口23は、図5に示すように、二次燃焼室22の軸方向(図5における左右方向)に長尺なスリット状に形成され、図6に示すように、旋回流Sに沿った方向に穿設されている。
よって、二次燃焼筒部21の内側に形成された二次燃焼室22では、一次燃焼ガス通路4から旋回しながら排出された一次燃焼ガスCG1に対して、その旋回流を維持しながら空気Aが供給されることになるので、当該一次燃焼ガスCG1に含まれる還元成分が安定且つ良好に燃焼し、その燃焼により形成される二次燃焼ガスCG2についても、軸心周りに良好に旋回する状態になる。
Next, the detailed structure of the
The
Specifically, the
Further, the
The plurality of secondary
Further, as shown in FIG. 5, the secondary
Therefore, in the
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Other Embodiments]
Finally, other embodiments of the present invention will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.
(1)上記実施形態では、燃料電池セル30の発電電力を、空気ファン45などのような燃焼装置100に内蔵される電気機器の作動電力として供給したが、例えば十分な発電電力を確保できる場合には、その発電電力を燃焼装置100の外部に設置された電力負荷に供給するように構成しても構わない。
(1) In the above-described embodiment, the generated power of the
(2)上記実施形態では、セル筒3、それを外囲するバーナ筒部6、それを外囲する排ガス筒部8、及びそれを外囲する空気筒部10を、断面形状が円形となる円筒状としたが、別に、夫々の筒部を、断面形状が四角形等の矩形となる角筒状や、断面形状が楕円形状となる楕円筒状などのように、他の形態の筒状としても構わない。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、二次燃焼器2を備えたが、一次燃焼ガス通路4において一次燃焼ガスCG1に含まれる還元成分が燃料電池セル30のアノード極33で十分に消費されて燃焼排ガスに残存する還元成分が問題とならない場合や、その残存する還元成分を触媒などの他の手段で除去するように構成する場合などにおいて、その二次燃焼器2を省略することもできる。
(3) In the above-described embodiment, the
(4)上記実施形態では、一次燃焼器1を所謂管状火炎バーナとして構成したが、当該一次燃焼器1を別の形態のバーナとして構成しても構わない。
(4) In the above embodiment, the
本発明は、燃料を燃料過濃状態で一次燃焼させる一次燃焼器と、前記一次燃焼器から排出された一次燃焼ガスが通流する一次燃焼ガス通路と、前記一次燃焼器に供給される前の空気が通流するカソード極通路と、アノード極が前記一次燃焼ガス通路に面すると共に、カソード極が前記カソード極通路に面する状態で配置された燃料電池セルと、を備え、前記燃料電池セルが、内周面を前記アノード極とし外周面を前記カソード極とする筒状のセル筒部として形成され、前記セル筒部が、内側に前記一次燃焼ガス通路を形成する状態で前記一次燃焼器の先端側に連接配置され、前記セル筒部を外囲するバーナ筒部を備えて、前記セル筒部と前記バーナ筒部との間に、前記カソード極通路が形成されている燃焼装置として好適に利用可能である。 The present invention includes a primary combustor that primarily burns fuel in a fuel-rich state, a primary combustion gas passage through which a primary combustion gas discharged from the primary combustor flows, and before being supplied to the primary combustor. A cathode electrode passage through which air flows; and a fuel cell arranged with the anode electrode facing the primary combustion gas channel and the cathode electrode facing the cathode electrode channel, the fuel cell However, the primary combustor is formed as a cylindrical cell tube portion having an inner peripheral surface as the anode electrode and an outer peripheral surface as the cathode electrode, and the cell tube portion forms the primary combustion gas passage inside. And a burner cylinder part that is connected to the front end side of the cylinder and surrounds the cell cylinder part, and is suitable as a combustion apparatus in which the cathode electrode passage is formed between the cell cylinder part and the burner cylinder part. Is available.
1 :一次燃焼器
2 :二次燃焼器
3 :セル筒部
4 :一次燃焼ガス通路
5 :カソード極通路
6 :バーナ筒部
6a :先端部
7 :排ガス通路
8 :排ガス筒部
8b :先端蓋部
8c :熱交換部(空気予熱手段)
9 :空気通路
10 :空気筒部
11 :一次燃焼筒部
12 :一次空気供給口
13 :燃料供給筒部
14 :燃料供給口
17 :一次燃焼室
21 :二次燃焼筒部
22 :二次燃焼室
23 :二次空気供給口
30 :燃料電池セル
31 :カソード極
33 :アノード極
45 :空気ファン(電気機器)
47 :折返し口
100 :燃焼装置
A :空気
CG1 :一次燃焼ガス
CG2 :二次燃焼ガス
EG :燃焼排ガス
F :燃料
PF :管状火炎
S :旋回流
X :一次燃焼供給機構部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Primary combustor 2: Secondary combustor 3: Cell cylinder part 4: Primary combustion gas channel 5: Cathode pole channel 6:
9: Air passage 10: Air cylinder part 11: Primary combustion cylinder part 12: Primary air supply port 13: Fuel supply cylinder part 14: Fuel supply port 17: Primary combustion chamber 21: Secondary combustion cylinder part 22: Secondary combustion chamber 23: Secondary air supply port 30: Fuel cell 31: Cathode electrode 33: Anode electrode 45: Air fan (electrical device)
47: Turn-back 100: Combustion device A: Air CG1: Primary combustion gas CG2: Secondary combustion gas EG: Combustion exhaust gas F: Fuel PF: Tubular flame S: Swirl X: Primary combustion supply mechanism
Claims (7)
前記一次燃焼器から排出された一次燃焼ガスが通流する一次燃焼ガス通路と、
前記一次燃焼器に供給される前の空気が通流するカソード極通路と、
アノード極が前記一次燃焼ガス通路に面すると共に、カソード極が前記カソード極通路に面する状態で配置された燃料電池セルと、を備え、
前記燃料電池セルが、内周面を前記アノード極とし外周面を前記カソード極とする筒状のセル筒部として形成され、
前記セル筒部が、内側に前記一次燃焼ガス通路を形成する状態で前記一次燃焼器の先端側に連接配置され、
前記セル筒部を外囲するバーナ筒部を備えて、前記セル筒部と前記バーナ筒部との間に、前記カソード極通路が形成されている燃焼装置であって、
前記一次燃焼ガス通路を通過した後の燃焼排ガスとの熱交換により、前記カソード極通路に流入する前の空気を加熱する空気予熱手段を備えた燃焼装置。 A primary combustor for primary combustion of fuel in a fuel rich state;
A primary combustion gas passage through which a primary combustion gas discharged from the primary combustor flows;
A cathode passage through which air before being supplied to the primary combustor flows;
A fuel cell disposed with an anode facing the primary combustion gas passage and a cathode facing the cathode passage,
The fuel cell is formed as a cylindrical cell tube portion having an inner peripheral surface as the anode electrode and an outer peripheral surface as the cathode electrode,
The cell cylinder portion is connected to the front end side of the primary combustor in a state of forming the primary combustion gas passage on the inside;
A combustion apparatus comprising a burner cylinder part surrounding the cell cylinder part, wherein the cathode electrode passage is formed between the cell cylinder part and the burner cylinder part,
A combustion apparatus comprising air preheating means for heating air before flowing into the cathode electrode passage by heat exchange with the combustion exhaust gas after passing through the primary combustion gas passage.
前記バーナ筒部と前記排ガス筒部との間に、前記一次燃焼ガス通路を通過した後の燃焼排ガスが通流する排ガス通路が形成され、
前記排ガス筒部と前記空気筒部との間に、前記カソード極通路に流入する前の空気が通流する空気通路が形成され、
前記排ガス筒部の前記空気通路に面する部分が、前記排ガス通路を通流する燃焼排ガスと前記空気通路を通流する空気との熱交換可能に構成されて、前記空気予熱手段として機能する請求項1に記載の燃焼装置。 An exhaust gas cylinder part that surrounds the burner cylinder part, and an air cylinder part that surrounds the exhaust gas cylinder part,
An exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas after passing through the primary combustion gas passage flows is formed between the burner cylinder portion and the exhaust gas cylinder portion,
Between the exhaust gas cylinder part and the air cylinder part, an air passage through which air before flowing into the cathode electrode passage flows is formed,
The portion of the exhaust gas cylinder portion facing the air passage is configured to be able to exchange heat between the combustion exhaust gas flowing through the exhaust gas passage and the air flowing through the air passage, and functions as the air preheating means. Item 4. The combustion apparatus according to Item 1.
前記バーナ筒部の先端部との間で折返し口を形成する状態で、前記排ガス筒部の先端部を閉塞する先端蓋部を備えた請求項2に記載の燃焼装置。 The burner cylinder part and the exhaust gas cylinder part are formed to extend to the tip side,
The combustion apparatus according to claim 2, further comprising a front end lid portion that closes the front end portion of the exhaust gas cylinder portion in a state in which a folding opening is formed with the front end portion of the burner cylinder portion.
前記セル筒部の基端側に連接配置され、内側に一次燃焼室を形成する円筒状の一次燃焼筒部と、前記一次燃焼室に燃料と空気とを当該一次燃焼室の軸心周りの旋回流が発生するように供給する一次燃焼供給機構部とを有して、前記一次燃焼室において管状火炎を形成する管状火炎バーナとして構成されている請求項1〜3の何れか1項に記載の燃焼装置。 The primary combustor comprises:
A cylindrical primary combustion cylinder part that is connected to the base end side of the cell cylinder part and forms a primary combustion chamber on the inside, and swirling fuel and air around the axis of the primary combustion chamber in the primary combustion chamber The primary combustion supply mechanism part which supplies so that a flow may generate | occur | produce, and is comprised as a tubular flame burner which forms a tubular flame in the said primary combustion chamber. Combustion device.
前記一次燃焼筒部の周方向に分散配置され、外側に供給された空気を内側に流入させる複数の一次空気供給口を備えると共に、
前記一次燃焼筒部に同心状で外囲される燃料供給筒部の周方向に分散配置され、内側に供給された燃料を外側に流出させる複数の燃料供給口を備えて構成され、
前記一次空気供給口及び前記燃料供給口が、前記一次燃焼室の軸方向に長尺なスリット状に形成され、前記旋回流に沿った方向に穿設されている請求項4に記載の燃焼装置。 The primary combustion supply mechanism is
A plurality of primary air supply ports that are dispersedly arranged in the circumferential direction of the primary combustion cylinder portion and allow air supplied to the outside to flow inward;
The fuel supply cylinder part that is concentrically surrounded by the primary combustion cylinder part is arranged in a circumferential direction, and includes a plurality of fuel supply ports that allow the fuel supplied to the inside to flow out.
The combustion apparatus according to claim 4, wherein the primary air supply port and the fuel supply port are formed in a slit shape elongated in the axial direction of the primary combustion chamber, and are formed in a direction along the swirl flow. .
前記二次燃焼器が、
前記セル筒部の先端側に連接配置され、内側に二次燃焼室を形成する筒状の二次燃焼筒部を備えると共に、
前記二次燃焼筒部の周方向に分散配置され、外側に供給された空気を内側に流入させる複数の二次空気供給口を備えて構成されている請求項1〜5の何れか1項に記載の燃焼装置。 A secondary combustor for supplying the primary combustion gas with air and performing secondary combustion;
The secondary combustor is
A cylindrical secondary combustion cylinder part that is connected to the distal end side of the cell cylinder part and forms a secondary combustion chamber on the inner side,
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of secondary air supply ports that are dispersedly arranged in a circumferential direction of the secondary combustion cylinder portion and allow air supplied to the outside to flow into the inside. The combustion apparatus as described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012232218A JP6004886B2 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | Combustion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012232218A JP6004886B2 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | Combustion device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014086180A true JP2014086180A (en) | 2014-05-12 |
JP6004886B2 JP6004886B2 (en) | 2016-10-12 |
Family
ID=50789072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012232218A Expired - Fee Related JP6004886B2 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | Combustion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6004886B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016027430A1 (en) * | 2014-08-19 | 2016-02-25 | 株式会社デンソー | Fuel cell device |
JP2017161157A (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 大阪瓦斯株式会社 | Combustor and control method thereof |
JP7443487B2 (en) | 2019-07-15 | 2024-03-05 | ブルーム エネルギー コーポレイション | Fuel cell system including ATO injector and its operation method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006179277A (en) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Fuel cell |
JP2008007346A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Cylindrical body to be heated and reformer and evaporator using the same |
JP2011065786A (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Ark Inc | Combustion device, and cogeneration system equipped with the same |
-
2012
- 2012-10-19 JP JP2012232218A patent/JP6004886B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006179277A (en) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Fuel cell |
JP2008007346A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Cylindrical body to be heated and reformer and evaporator using the same |
JP2011065786A (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Ark Inc | Combustion device, and cogeneration system equipped with the same |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016027430A1 (en) * | 2014-08-19 | 2016-02-25 | 株式会社デンソー | Fuel cell device |
JP2016046247A (en) * | 2014-08-19 | 2016-04-04 | 株式会社デンソー | Fuel cell device |
JP2017161157A (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 大阪瓦斯株式会社 | Combustor and control method thereof |
JP7443487B2 (en) | 2019-07-15 | 2024-03-05 | ブルーム エネルギー コーポレイション | Fuel cell system including ATO injector and its operation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6004886B2 (en) | 2016-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2693534C2 (en) | Improved vortex burner with fuel injection before and after the swirler | |
KR101040885B1 (en) | Catalytic Combustor and Fuel Reformer having the same | |
KR20150063096A (en) | Flame stabilized mixer-eductor-oxidizer for high temperature fuel cells | |
JP5216369B2 (en) | Burner and its operating method | |
JP6004886B2 (en) | Combustion device | |
CN108758660A (en) | A kind of exhaust gas combustion chamber and method for solid oxide fuel battery system | |
WO2015141707A1 (en) | Combustor and fuel cell system | |
CN113483324B (en) | Tail gas burner | |
JP5825830B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2007093179A (en) | Micro-combustor | |
KR101244510B1 (en) | Fuel reformer burner of fuel cell system | |
JP3875928B2 (en) | Combustion device | |
JP2007093180A (en) | Starting method of micro-combustor | |
KR101123114B1 (en) | Fuel Reformer Burner of Fuel Cell System | |
JP2015144092A (en) | Fuel battery device | |
JP2013182695A (en) | Fuel processing system for fuel cell and combustion apparatus | |
JP2010286130A (en) | Two-mode combustion burner and fuel cell including the same | |
JP2008258065A (en) | Solid oxide fuel battery module and starting method therefor | |
JP6262403B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5584480B2 (en) | Fuel cell device | |
JP2003074804A (en) | Combustion device | |
KR20130030998A (en) | Home fuel cell boiler system having combustion catalysis device | |
JP2017161157A (en) | Combustor and control method thereof | |
KR101576713B1 (en) | Pre-mixed combustion burner for fuel cell | |
JP2017162564A (en) | Combustion apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150527 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160809 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160906 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6004886 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |