JP3975191B2 - Combustion device for fuel reformer - Google Patents

Combustion device for fuel reformer Download PDF

Info

Publication number
JP3975191B2
JP3975191B2 JP2003364611A JP2003364611A JP3975191B2 JP 3975191 B2 JP3975191 B2 JP 3975191B2 JP 2003364611 A JP2003364611 A JP 2003364611A JP 2003364611 A JP2003364611 A JP 2003364611A JP 3975191 B2 JP3975191 B2 JP 3975191B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
combustion
supply pipe
gas
fuel gas
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003364611A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005127634A (en
Inventor
実 水澤
榮 千々岩
雅人 田村
喜彦 遠藤
均 伊東
紀史 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2003364611A priority Critical patent/JP3975191B2/en
Publication of JP2005127634A publication Critical patent/JP2005127634A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3975191B2 publication Critical patent/JP3975191B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は燃料改質装置の燃焼装置に関するものである。   The present invention relates to a combustion apparatus for a fuel reformer.

一般に、燃料電池は、水の電気分解とは逆に水素と酸素を結合させて、その時に発生する電気と熱を取り出すものであり、その発電効率の高さや環境への適合性から、家庭用燃料電池コージェネレーションシステムや燃料電池自動車としての開発が盛んに行われているが、そうした燃料電池の燃料となる水素は、ナフサ、灯油等の石油系燃料や都市ガス等を改質器で改質して製造される。   In general, a fuel cell is one that combines hydrogen and oxygen in reverse to the electrolysis of water to extract the electricity and heat generated at that time. Because of its high power generation efficiency and environmental compatibility, Although fuel cell cogeneration systems and fuel cell vehicles are being actively developed, the hydrogen used as fuel for such fuel cells is reformed from petroleum-based fuels such as naphtha and kerosene, city gas, etc., with a reformer. Manufactured.

図6は改質器が設けられる設備の一例として、定置式の固体高分子型燃料電池(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)の全体系統を表わすものであって、1は改質器、2は改質器1から排出される排ガスの熱により水を蒸発させて水蒸気を発生させる水蒸発器、3は前記排ガスの熱によりナフサ等の原燃料を気化させる原燃料気化器、4は改質器1へ供給する原料ガスの脱硫を行う脱硫器、5は改質器1で改質した改質ガスを冷却水で所要温度(およそ200〜250℃前後)に温度降下させCOとH2OをCO2とH2に変換する低温シフトコンバータ、6は低温シフトコンバータ5を通過した改質ガスを冷却水で冷却し酸化反応によってCOを除去する選択酸化CO除去器、7は選択酸化CO除去器6を通過した改質ガスを加湿する加湿器、8はカソード8aとアノード8bを有する固体高分子型燃料電池である。 FIG. 6 shows an entire system of a stationary polymer electrolyte fuel cell (PEFC) as an example of equipment provided with a reformer. 1 is a reformer, 2 is a modified A water evaporator that evaporates water by the heat of exhaust gas discharged from the gasifier 1 and generates water vapor, 3 is a raw fuel vaporizer that vaporizes raw fuel such as naphtha by the heat of the exhaust gas, and 4 is a reformer 1 The desulfurizer 5 desulfurizes the feed gas supplied to the reactor 5 and the temperature of the reformed gas reformed by the reformer 1 is lowered to the required temperature (approximately 200 to 250 ° C.) with cooling water to convert CO and H 2 O into CO. A low-temperature shift converter that converts the gas into 2 and H 2 , 6 is a selective oxidation CO remover that cools the reformed gas that has passed through the low-temperature shift converter 5 with cooling water and removes CO by an oxidation reaction, and 7 is a selective oxidation CO removal device 6. The A humidifier 8 for humidifying the reformed gas that has passed through is a solid polymer fuel cell 8 having a cathode 8a and an anode 8b.

図6に示される設備においては、水が水蒸発器2で水蒸気とされ、且つナフサ等の原燃料が原燃料気化器3で気化されて原料ガスとされ、前記水蒸気を混合した原料ガスが脱硫器4へ導かれ、該脱硫器4で脱硫された原料ガスが改質器1へ導かれ、該改質器1で改質された改質ガスが低温シフトコンバータ5と選択酸化CO除去器6と加湿器7とを介して固体高分子型燃料電池8のアノード8bへ導かれると共に、空気が加湿器7を介して固体高分子型燃料電池8のカソード8aへ導かれ、発電が行われるようになっており、又、前記アノード8bから排出されるアノードオフガスは、改質器1における燃料ガスとして再利用される一方、前記カソード8aから排出される水は、固体高分子型燃料電池8と選択酸化CO除去器6と低温シフトコンバータ5それぞれの冷却水、並びに原料ガスに混合される水蒸気の一部として用いられるようになっている。   In the facility shown in FIG. 6, water is converted into steam by the water evaporator 2, and raw fuel such as naphtha is vaporized by the raw fuel vaporizer 3 as raw material gas, and the raw material gas mixed with the steam is desulfurized. The raw material gas led to the reformer 4 and desulfurized by the desulfurizer 4 is guided to the reformer 1, and the reformed gas reformed by the reformer 1 is converted into the low temperature shift converter 5 and the selective oxidation CO remover 6. And the humidifier 7 are led to the anode 8b of the polymer electrolyte fuel cell 8, and air is led to the cathode 8a of the polymer electrolyte fuel cell 8 via the humidifier 7 so that power generation is performed. The anode off-gas discharged from the anode 8b is reused as fuel gas in the reformer 1, while the water discharged from the cathode 8a is exchanged with the polymer electrolyte fuel cell 8. Selective oxidation CO remover 6 and low temperature shift Converter 5 is adapted to be used as part of the steam to be mixed to the respective cooling water, and the raw material gas.

従来、前記改質器1と、その関連機器としての水蒸発器2、原燃料気化器3、脱硫器4、低温シフトコンバータ5、及び選択酸化CO除去器6は、燃料改質装置として一つのユニットにまとめられており、斯かる燃料改質装置としては、例えば特願2002−140149号明細書で開示したバーナ燃焼タイプの装置が提案されている。   Conventionally, the reformer 1, the water evaporator 2, the raw fuel vaporizer 3, the desulfurizer 4, the low temperature shift converter 5, and the selective oxidation CO remover 6 as the related equipment are one as a fuel reformer. As such a fuel reforming apparatus, for example, a burner combustion type apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 2002-140149 has been proposed.

而して、斯かる燃料改質装置は図7、図8に示され、図中、図6に示すものと同一の符号を付した部分は同一のものを表わしている。図7、図8に示す燃料改質装置では、改質器1とその関連機器(水蒸発器2、原燃料気化器3、脱硫器4、低温シフトコンバータ5、及び選択酸化CO除去器6)とからなるユニットに対し、内筒9aと外筒9bとの間に真空の断熱層9cが形成される真空断熱容器9を被せて覆うことにより、燃料改質装置を構成するようにしている。   Thus, such a fuel reformer is shown in FIGS. 7 and 8, in which the same reference numerals as those shown in FIG. 6 denote the same components. In the fuel reformer shown in FIGS. 7 and 8, the reformer 1 and its related devices (water evaporator 2, raw fuel vaporizer 3, desulfurizer 4, low temperature shift converter 5, and selective oxidation CO remover 6). The unit consisting of the above is covered with a vacuum heat insulation container 9 in which a vacuum heat insulation layer 9c is formed between the inner cylinder 9a and the outer cylinder 9b, thereby constituting a fuel reformer.

本図示例の場合、前記真空断熱容器9の内筒9a自体を改質器1の一部として利用するようにし、該内筒9aの内部における中心部に、燃焼装置10から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒11を配置すると共に、該炉筒11と前記内筒9aとの間に燃焼ガスの流路12を形成し、該流路12内に、内部に改質触媒(図示せず)が装填され原料ガスを流通させてその改質を行うための複数(図8の例では六本)の改質管13を並設し、改質器1を構成するようにしてある。なお、前記改質管13は、内管13aと外管13bとからなる二重管構造としてあり、原料ガスを内管13aと外管13bとの間に形成される空間内を上昇させて前記燃焼ガスと熱交換させた後、その上端で折り返して内管13a内の空間を下降させるようにしてある。   In the case of this illustrated example, the inner cylinder 9a itself of the vacuum heat insulating container 9 is used as a part of the reformer 1, and the combustion gas injected from the combustion device 10 at the center inside the inner cylinder 9a. Is disposed, and a combustion gas flow path 12 is formed between the furnace cylinder 11 and the inner cylinder 9a, and a reforming catalyst (not shown) is formed inside the flow path 12. The reformer 1 is configured by arranging a plurality of (six in the example of FIG. 8) reforming pipes 13 for reforming the material gas. The reforming pipe 13 has a double-pipe structure composed of an inner pipe 13a and an outer pipe 13b, and the source gas is raised in a space formed between the inner pipe 13a and the outer pipe 13b. After exchanging heat with the combustion gas, it is folded at the upper end to lower the space in the inner tube 13a.

前記改質器1の炉筒11は、ベースプレート14から立設されたベース内筒16の上端部に連結配置してあり、ベースプレート14の外周端縁から立上がる長さの短いベース外筒15の上端部に対し、前記真空断熱容器9の下端部を図示していないボルト・ナット等の締結手段により着脱自在となるよう気密に接続し、前記ベースプレート14とベース内筒16とベース外筒15と真空断熱容器9の内筒9aとで画成され且つ前記燃焼ガスの流路12に連通する筒状の空間17内に、前記改質器1の関連機器としての水蒸発器2、原燃料気化器3、脱硫器4、低温シフトコンバータ5、及び選択酸化CO除去器6を配設するようにしてある。   A furnace cylinder 11 of the reformer 1 is connected to an upper end portion of a base inner cylinder 16 erected from a base plate 14, and has a short base outer cylinder 15 rising from an outer peripheral edge of the base plate 14. The lower end portion of the vacuum heat insulating container 9 is hermetically connected to the upper end portion by means of fastening means such as bolts and nuts (not shown), and the base plate 14, the base inner tube 16, the base outer tube 15, In a cylindrical space 17 defined by the inner cylinder 9a of the vacuum heat insulating container 9 and communicating with the combustion gas flow path 12, a water evaporator 2 as a related device of the reformer 1, a raw fuel vaporization A vessel 3, a desulfurizer 4, a low temperature shift converter 5, and a selective oxidation CO remover 6 are arranged.

前記ベース内筒16の内部には、前記燃焼装置10へ空気を供給するための空気流路18を形成すると共に、その軸心部に、前記燃焼装置10へアノードオフガス等の燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管19を配設し、又、起動時或は定常の燃焼時には、燃焼用燃料供給管20から前記燃焼装置10へ燃焼用燃料を供給するようにしてある。   An air flow path 18 for supplying air to the combustion device 10 is formed inside the base inner cylinder 16, and a fuel gas such as an anode off gas is supplied to the combustion device 10 at its axial center. A fuel gas supply pipe 19 is provided, and combustion fuel is supplied from the combustion fuel supply pipe 20 to the combustion apparatus 10 at the time of start-up or steady combustion.

図7、図8の燃料改質装置においては、真空断熱容器9をユニットに被せるだけで断熱層9cの施工が行われるため、断熱層9cの施工の手間が大幅に軽減され、しかも、改質器1内の触媒交換や点検等のメンテナンスの際には、真空断熱容器9を開放するだけで済み、迅速に作業を行うことができる。   In the fuel reforming apparatus shown in FIGS. 7 and 8, since the heat insulating layer 9c is constructed simply by covering the unit with the vacuum heat insulating container 9, the labor for the heat insulating layer 9c is greatly reduced, and the reforming is performed. At the time of maintenance such as catalyst replacement and inspection in the vessel 1, it is only necessary to open the vacuum heat insulating container 9, and work can be performed quickly.

又、容器として内筒9aと外筒9bとの間に真空の断熱層9cが形成される真空断熱容器9を採用しているため、断熱性能が極めて高くなり、断熱層9cの容積が低減され、装置を小型化することが可能となる一方、放散熱量が抑えられ、熱効率の向上にも役立つこととなる。   Moreover, since the vacuum heat insulation container 9 in which the vacuum heat insulation layer 9c is formed between the inner cylinder 9a and the outer cylinder 9b is adopted as the container, the heat insulation performance is extremely high, and the volume of the heat insulation layer 9c is reduced. While the apparatus can be reduced in size, the amount of heat dissipated can be suppressed, which helps to improve the thermal efficiency.

更に、真空断熱容器9の内筒9a内部を改質器1の燃焼ガスの流路12としているため、装置全体の構造が単純となり、コストダウンにつながり、更に、前記改質器1を、燃焼装置10から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒11と、該炉筒11と真空断熱容器9の内筒9aとの間に形成される燃焼ガスの流路12に並設され且つ内部に改質触媒が装填され原料ガスを流通させてその改質を行うための複数の改質管13とから構成してあるため、改質管13の多管化と燃焼装置10での高温燃焼による放射伝熱利用により改質器1の全長を短くすることが可能となり、これに伴って、水蒸発器2、原燃料気化器3、脱硫器4、低温シフトコンバータ5、選択酸化CO除去器6等の関連機器を改質器1の下側に配置でき、燃料改質装置の高さを低くすることができる。   Furthermore, since the inside of the inner cylinder 9a of the vacuum heat insulating container 9 is used as the combustion gas flow path 12 of the reformer 1, the structure of the entire apparatus is simplified, leading to cost reduction. Further, the reformer 1 is combusted. A furnace tube 11 through which combustion gas injected from the apparatus 10 circulates, and a combustion gas flow path 12 formed between the furnace tube 11 and the inner tube 9a of the vacuum heat insulating container 9 are arranged in parallel and modified inside. Since the catalyst is loaded with a plurality of reforming tubes 13 for reforming the raw material gas by passing through the raw material gas, it is possible to increase the number of reforming tubes 13 and radiate by high-temperature combustion in the combustion device 10. By utilizing heat transfer, the total length of the reformer 1 can be shortened. Along with this, the water evaporator 2, the raw fuel vaporizer 3, the desulfurizer 4, the low temperature shift converter 5, the selective oxidation CO remover 6, etc. Related equipment can be placed under the reformer 1, and the height of the fuel reformer Can Kusuru.

なお、通常運転時には、改質器1には原燃料から生成した原料ガスが供給され、アノードオフガスである燃料ガスを燃焼させた燃焼ガスは、改質器1と、水蒸発器2並びに原燃料気化器3において原料ガスと熱交換し、およそ200℃程度に温度が下がり、低温シフトコンバータ5や選択酸化CO除去器6における反応の温度レベルになるため、前記燃焼ガスの流路となる筒状の空間17内に低温シフトコンバータ5や選択酸化CO除去器6等の反応器を剥き出しで配置しても不要な熱交換が起こる心配はない。   During normal operation, the reformer 1 is supplied with the raw material gas generated from the raw fuel, and the combustion gas obtained by burning the fuel gas as the anode off-gas is the reformer 1, the water evaporator 2 and the raw fuel. In the vaporizer 3, heat is exchanged with the raw material gas, the temperature drops to about 200 ° C., and reaches the temperature level of the reaction in the low-temperature shift converter 5 and the selective oxidation CO remover 6, so that the cylindrical shape serving as the flow path of the combustion gas Even if the reactor such as the low-temperature shift converter 5 and the selective oxidation CO remover 6 is exposed in the space 17, there is no fear of unnecessary heat exchange.

こうして、装置の小型化並びに熱効率向上を図ることができ、更に、断熱層9cの施工の手間を大幅に低減し得、メンテナンスも容易に行うことができる。   In this way, it is possible to reduce the size of the apparatus and improve the thermal efficiency. Further, it is possible to greatly reduce the time and labor required for the construction of the heat insulating layer 9c and to perform maintenance easily.

なお、燃料改質装置の先行技術文献としては例えば、特許文献1があるが、本件とは直接関係はない。
特開2003−20203号公報
In addition, as a prior art document of the fuel reformer, for example, there is Patent Document 1, which is not directly related to this case.
JP 2003-20203 A

上述のように、図7、図8に示すバーナ燃焼式の燃料改質装置は種々の優れた利点を有する。しかし、原料ガスの改質時には、改質器1の熱源を得るために燃焼装置10では、アノードオフガスのような燃料ガス、及びナフサ、都市ガス等の燃焼用燃料のように、発熱量が極端に異なる二種の燃料を混合して燃焼させなければならない。而して、発熱量が極端に異なる二種の燃料を良好に燃焼させるためには、燃焼装置10としては、一般的には燃料噴射ポートを複数設けた複雑な構造の燃焼装置を用いなければならない。又、固体高分子型燃料電池8による発電システムでは、運転負荷の幅が広く、燃焼装置10は大きな負荷比(ターンダウン)での燃焼を行うことができなければならない。   As described above, the burner combustion type fuel reformer shown in FIGS. 7 and 8 has various excellent advantages. However, when the raw material gas is reformed, the combustion apparatus 10 has an extremely high calorific value like the fuel gas such as the anode off-gas and the combustion fuel such as naphtha and city gas in order to obtain the heat source of the reformer 1. Two different types of fuel must be mixed and burned. Thus, in order to satisfactorily burn two types of fuel having extremely different calorific values, generally, the combustion device 10 must be a combustion device having a complicated structure provided with a plurality of fuel injection ports. Don't be. Further, in the power generation system using the polymer electrolyte fuel cell 8, the operating load is wide and the combustion apparatus 10 must be able to perform combustion at a large load ratio (turndown).

しかしながら、複数の燃料噴射ポートを設けた燃焼装置では、構造が複雑で小型化が難しく、又、ターンダウンを大きくすることができない。更に、燃料噴射ポートの噴出し量を最適にするには、燃料噴射ポートに細径の噴射ノズルが必要で、燃料の噴射ノズルへの供給圧力を高圧にしなければならないうえ、アノードオフガス中のミストの影響により、噴射ノズルからの噴出し流量が不均一となり、良好な燃焼を行うことができない。   However, in the combustion apparatus provided with a plurality of fuel injection ports, the structure is complicated and it is difficult to reduce the size, and the turndown cannot be increased. Furthermore, in order to optimize the injection amount of the fuel injection port, a small-diameter injection nozzle is required at the fuel injection port, the supply pressure of the fuel to the injection nozzle must be increased, and the mist in the anode off-gas As a result, the flow rate from the injection nozzle becomes uneven, and good combustion cannot be performed.

本発明は、上述の実情に鑑み、構造がシンプル且つ小型で、燃料の供給圧力を低圧にすることができ、しかもアノードオフガスの影響を受けず、噴出し流量が均一となって良好な燃焼を行い得るようにした燃料改質装置の燃焼装置を提供することを目的としてなしたものである。   In view of the above circumstances, the present invention is simple and compact in structure, can reduce the supply pressure of fuel, is not affected by anode off-gas, and has a uniform injection flow rate and good combustion. The object of the present invention is to provide a combustion apparatus for a fuel reformer that can be performed.

請求項1の発明は、容器の内筒内に配置した炉筒と内筒との間の流路に収納した改質管の外周側に燃焼ガスを送給して前記改質管内を流れる原料ガスを改質し得るようにした燃料改質装置の燃焼装置であって、前記炉筒の下端に接続されて空気を送給し得るようにした筒体内の上端に、周壁部に複数の空気吹出し孔を有する中空筒状のバーナコーンを収納すると共に、該バーナコーン内に所定形状の中子を収納して、前記バーナコーンと中子との間に保炎スペースを形成し、前記バーナコーンの下部に、燃料ガスを前記保炎スペースに送給し得るようにした燃料ガス供給管と、少なくとも上端部が燃料ガス供給管内に配置されて燃焼用燃料を前記燃料ガス供給管内の上部空間から保炎スペースに送給し得るようにした燃焼用燃料供給管を設け、前記燃料ガス及び燃焼用燃料を前記中子の下面を通して前記保炎スペースへ送給し得るよう構成したものである。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a raw material that feeds combustion gas to the outer peripheral side of the reforming tube housed in the flow path between the furnace tube and the inner tube disposed in the inner tube of the container and flows in the reforming tube. A combustion apparatus of a fuel reforming apparatus capable of reforming gas, wherein a plurality of air is provided on a peripheral wall portion at an upper end of a cylinder body connected to a lower end of the furnace cylinder so that air can be fed. A hollow cylindrical burner cone having a blowout hole is accommodated, a core having a predetermined shape is accommodated in the burner cone, and a flame holding space is formed between the burner cone and the core. A fuel gas supply pipe capable of supplying fuel gas to the flame holding space at a lower portion of the fuel gas supply pipe, and at least an upper end portion is disposed in the fuel gas supply pipe so that the combustion fuel is discharged from the upper space in the fuel gas supply pipe. A fuel supply pipe for combustion that can be sent to the flame holding space is provided. The fuel gas and the combustion fuel is obtained by adapted be delivered to the flame holding space through the lower surface of the core.

請求項2の発明においては、容器は真空断熱容器であり、請求項3の発明においては、空気吹出し孔はバーナコーンの周方向へ所定の間隔で設けられると共に軸線方向へ複数段設けられており、請求項4の発明においては、空気吹出し孔は正列配置されており、請求項5の発明においては、燃焼用燃料供給管の少なくとも上端部は燃料ガス供給管内に同心状に配置されている。   In the invention of claim 2, the container is a vacuum heat insulating container. In the invention of claim 3, the air blowing holes are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the burner cone and are provided in a plurality of stages in the axial direction. In the invention of claim 4, the air blowing holes are arranged in a straight line, and in the invention of claim 5, at least the upper end portion of the fuel supply pipe for combustion is arranged concentrically in the fuel gas supply pipe. .

本発明においては、燃料ガスは燃料ガス供給管に送給され、燃焼用燃料は燃焼用燃料供給管から燃料ガス供給管に送給される。この場合、燃料ガスは燃料ガス供給管の内周側に分布し、燃焼用燃料は燃料ガスの軸心側に分布した状態となる。而して、燃料ガス及び燃焼用燃料は、燃料ガス供給管内の上部から、ごく低速で中子の下面を流れ、保炎スペース内に導入され、バーナコーン側へ流れる。このため、燃料ガス及び燃焼用燃料は強制的に拡散されて混合が促進される。保炎スペース内では、燃料ガス及び燃焼用燃料は空気吹出し孔から導入された空気と協働して燃焼する。その結果、空気吹出し孔の部分に炎が形成されて燃焼ガスが生成され、生成された燃焼ガスは原料ガスの改質に使用される。   In the present invention, the fuel gas is supplied to the fuel gas supply pipe, and the combustion fuel is supplied from the combustion fuel supply pipe to the fuel gas supply pipe. In this case, the fuel gas is distributed on the inner peripheral side of the fuel gas supply pipe, and the combustion fuel is distributed on the axial center side of the fuel gas. Thus, the fuel gas and the combustion fuel flow from the upper part in the fuel gas supply pipe through the lower surface of the core at a very low speed, are introduced into the flame holding space, and flow toward the burner cone. For this reason, the fuel gas and the combustion fuel are forcibly diffused to promote mixing. In the flame holding space, the fuel gas and the fuel for combustion burn in cooperation with the air introduced from the air blowing holes. As a result, a flame is formed in the air blowing hole to generate combustion gas, and the generated combustion gas is used for reforming the raw material gas.

本発明の請求項1〜5記載の燃料改質装置の燃焼装置によれば、幅広い負荷の範囲で安定した燃焼を行うことができ、しかも、未燃分が排出されることのない完全燃焼を行うことができ、又構造がシンプル且つ小型で、燃料の供給圧力を低圧にすることができ、しかも燃焼用燃料はその供給圧力に影響を受けず、噴出し流量が均一となって良好な燃焼を行うことができ、更に請求項4記載の燃料改質装置の燃焼装置によれば、混合気の濃淡化が図れ、且つ低負荷時の立消えを防止することができると共に、幅広い負荷と燃料種別の供給比で安定した燃焼状態の維持を行うことができる、等種々の優れた効果を奏し得る。   According to the combustion apparatus of the fuel reformer of the first to fifth aspects of the present invention, it is possible to perform stable combustion over a wide range of loads, and complete combustion without discharging unburned components. The fuel supply pressure can be reduced, and the combustion fuel is not affected by the supply pressure, and the jet flow rate is uniform and good combustion is possible. Furthermore, according to the combustion apparatus of the fuel reformer of claim 4, the mixture can be concentrated and can be prevented from disappearing at low load, and a wide range of loads and fuel types can be obtained. Various excellent effects, such as being able to maintain a stable combustion state at a supply ratio of, can be achieved.

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図1〜図5は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図6〜図8と同一の符号を付した部分は同一のものを表わしており、基本的な構成は図7、図8に示すものと略同様である。而して、本図示例においては、空気供給管21が接続されたダクト22の側部には燃料ガス接続座23が固設され、ベース内筒16は、ダクト22及び燃料ガス接続座23の上面に搭載されて支持され、固設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described together with illustrated examples.
1 to 5 show an example of an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 6 to 8 denote the same components, and the basic configuration is shown in FIG. This is substantially the same as that shown in FIG. Thus, in the illustrated example, the fuel gas connection seat 23 is fixed to the side portion of the duct 22 to which the air supply pipe 21 is connected, and the base inner cylinder 16 is connected to the duct 22 and the fuel gas connection seat 23. It is mounted and supported on the upper surface, and fixed.

ベース内筒16の上端は炉筒11の下端に接続されており、ベース内筒16内の上端部には、燃焼装置10を構成するバーナコーン24が、ベース内筒16に対し同心状で且つ上端部がベース内筒16の上端部と略同一高さとなるよう収納されている。バーナコーン24は中空円筒状で上方が開口され、下端は閉塞板24aにより閉止されている。バーナコーン24の外径はベース内筒16の内径よりも小径であり、バーナコーン24外周とベース内筒16との間には、空気供給管21からダクト22、ベース内筒16内の空気流路18を通って送給された空気25が流入し得るようになっている。   The upper end of the base inner cylinder 16 is connected to the lower end of the furnace cylinder 11, and the burner cone 24 constituting the combustion device 10 is concentric with the base inner cylinder 16 at the upper end portion in the base inner cylinder 16. The upper end portion is accommodated so as to be substantially the same height as the upper end portion of the base inner cylinder 16. The burner cone 24 has a hollow cylindrical shape with an upper opening, and a lower end is closed by a closing plate 24a. The outer diameter of the burner cone 24 is smaller than the inner diameter of the base inner cylinder 16, and the air flow from the air supply pipe 21 to the duct 22 and the base inner cylinder 16 is between the outer periphery of the burner cone 24 and the base inner cylinder 16. The air 25 fed through the path 18 can flow in.

ベース内筒16上端部とバーナコーン24上端部との間には、その間から空気25が排出されないようリング状の閉塞板26が固設されており、バーナコーン24には軸線方向及び周方向へ一定の間隔で複数の空気吹出し孔24bが設けられている。而して、ベース内筒16内の空気流路18を下方からベース内筒16とバーナコーン24との間に送給された空気25は、空気吹出し孔24bからバーナコーン24内に導入されようになっている。本図示例においては、空気吹出し孔24bは、バーナコーン24を展開した状態で見ると空気吹出し孔24bの中心を結んで形成される線により碁盤目が形成されるよう、正列配置されており、且つ直径約1.7mm、軸線方向へ4段、周方向へ30度間隔で合計48個設けられている。   Between the upper end portion of the base inner cylinder 16 and the upper end portion of the burner cone 24, a ring-shaped blocking plate 26 is fixed so that air 25 is not discharged from between the upper end portion and the burner cone 24 in the axial direction and the circumferential direction. A plurality of air blowing holes 24b are provided at regular intervals. Thus, the air 25 fed between the base inner cylinder 16 and the burner cone 24 from below through the air flow path 18 in the base inner cylinder 16 will be introduced into the burner cone 24 from the air blowing hole 24b. It has become. In the illustrated example, the air blowing holes 24b are arranged in a straight line so that a grid pattern is formed by a line formed by connecting the centers of the air blowing holes 24b when the burner cone 24 is expanded. And a total of 48 diameters of about 1.7 mm, four stages in the axial direction, and 30 degrees apart in the circumferential direction.

バーナコーン24内にはバーナコーン24に対し同心状で且つ上端がバーナコーン24の上端よりも若干下方に位置し、下端がバーナコーン24の下端よりも若干上方に位置するよう、中子27が収納されている。中子27は、下部の大径円筒状部27aと、大径円筒状部27aの上端に一体的に繋がり上方へ行くにつれて大径円筒状部27aよりも小径となるようテーパを付されたテーパ状部27bと、テーパ状部27bの上端に一体的に繋がり直径はテーパ状部27bの上端部と同一の小径円筒状部27cを備えている。中子27は図示の形状に限らず、円筒形、截頭円錐形、釣鐘形等種々の形状とすることができ、又、中空体でも中実体であっても良い。   In the burner cone 24, the core 27 is concentric with the burner cone 24 and has an upper end located slightly below the upper end of the burner cone 24 and a lower end located slightly above the lower end of the burner cone 24. It is stored. The core 27 is integrally connected to the lower large-diameter cylindrical portion 27a and the upper end of the large-diameter cylindrical portion 27a, and is tapered so as to become smaller in diameter than the large-diameter cylindrical portion 27a. The tapered portion 27b is integrally connected to the upper end of the tapered portion 27b, and has a small diameter cylindrical portion 27c having the same diameter as the upper end portion of the tapered portion 27b. The core 27 is not limited to the shape shown in the figure, and may have various shapes such as a cylindrical shape, a truncated cone shape, and a bell shape, and may be a hollow body or a solid body.

上部において同心状にベース内筒16内に収納された燃料ガス供給管19の上端は、図5に示すように、閉塞板24aを貫通して僅かに上方へ突出し、中子27の下端位置よりも若干下方に位置する。而して、中子27の下端と燃料ガス供給管19の上端との間には、アノードオフガスのような燃料ガス28やナフサ、都市ガス等の燃焼用燃料29が流通し得るよう、間隙30が形成されている。燃料ガス供給管19はベース内筒16を下方へ延在してその下端は、燃料ガス接続座23に設けた燃料ガス供給口23aに接続されている。   As shown in FIG. 5, the upper end of the fuel gas supply pipe 19 concentrically housed in the base inner cylinder 16 at the upper part penetrates the closing plate 24 a and slightly protrudes upward, from the lower end position of the core 27. Is located slightly below. Thus, a gap 30 is provided between the lower end of the core 27 and the upper end of the fuel gas supply pipe 19 so that the fuel gas 28 such as the anode off-gas and the combustion fuel 29 such as naphtha and city gas can flow. Is formed. The fuel gas supply pipe 19 extends downward from the base inner cylinder 16, and its lower end is connected to a fuel gas supply port 23 a provided in the fuel gas connection seat 23.

燃料ガス供給管19内には、燃料ガス供給管19の長手方向中間部において燃料ガス供給管19の軸線方向中途部側部を貫通し燃料ガス供給管19内に延在した燃焼用燃料供給管20が、燃料ガス供給管19に対し同心状に収納されて燃料ガス供給管19上端よりも若干下方位置まで延びている。   In the fuel gas supply pipe 19, a combustion fuel supply pipe that extends into the fuel gas supply pipe 19 through the axial middle portion of the fuel gas supply pipe 19 in the longitudinal intermediate portion of the fuel gas supply pipe 19. 20 is housed concentrically with respect to the fuel gas supply pipe 19 and extends slightly below the upper end of the fuel gas supply pipe 19.

バーナコーン24内周と中子27外周との間には環状の保炎スペース31が形成されている。保炎スペース31の径方向間隔は、炎が良好に保持される間隔とする。   An annular flame holding space 31 is formed between the inner periphery of the burner cone 24 and the outer periphery of the core 27. An interval in the radial direction of the flame holding space 31 is an interval at which the flame is satisfactorily held.

而して、燃料ガス供給管19を送給されてきた燃料ガス28と、燃焼用燃料供給管20を送給されてきた燃焼用燃料29は、燃料ガス供給管19内の上端部から間隙30を通り、バーナコーン24内の保炎スペース31へ導入されるようになっている。   Thus, the fuel gas 28 supplied through the fuel gas supply pipe 19 and the combustion fuel 29 supplied through the combustion fuel supply pipe 20 are separated from the upper end portion in the fuel gas supply pipe 19 by a gap 30. And is introduced into the flame-holding space 31 in the burner cone 24.

保炎スペース31では、間隙30を通って導入された燃料ガス28及び燃焼用燃料29が空気吹出し孔24bから導入された空気25と協働して燃焼することにより空気吹出し孔24bの部分に炎32a(図3参照)が形成され、燃焼ガス32が生成されるようになっている。   In the flame-holding space 31, the fuel gas 28 and the combustion fuel 29 introduced through the gap 30 are burned in cooperation with the air 25 introduced from the air blowing holes 24b, so that a flame is formed in the air blowing holes 24b. 32a (refer FIG. 3) is formed, and the combustion gas 32 is produced | generated.

ベース内筒16内には、閉塞板24aの下方で且つ燃料ガス供給管19の側部に位置するよう、上端が閉塞板24aの下面に接続され、下端が底板33aにより塞がれた円筒状の短管33が、燃料ガス供給管19と平行に収納されている。而して、短管33とベース内筒16とにより二重管が構成されており、短管33下面には絶縁板兼ガスケット34が取付けられ、短管33側面には1個の小径の空気導入口(図示せず)が穿設されている。   A cylindrical shape in which the upper end is connected to the lower surface of the closing plate 24a and the lower end is closed by the bottom plate 33a so as to be located in the base inner cylinder 16 below the closing plate 24a and on the side of the fuel gas supply pipe 19. The short pipe 33 is accommodated in parallel with the fuel gas supply pipe 19. Thus, the short pipe 33 and the base inner cylinder 16 constitute a double pipe. An insulating plate and gasket 34 is attached to the lower surface of the short pipe 33, and one small-diameter air is provided on the side of the short pipe 33. An introduction port (not shown) is formed.

短管33内には底板33a及び絶縁板兼ガスケット34を貫通してスパークロッド35が挿入されている。絶縁板兼ガスケット34は、絶縁板として機能すると共にスパークロッド35貫通部のガスシールをも行い得るようになっている。又スパークロッド35の上端は、閉塞板24aに穿設した孔36に挿通されて僅かに保炎スペース31内に突出しており、スパークロッド35の下端には高圧ケーブル37が接続されている。高圧ケーブル37はベース内筒16内を下方へ延在して、その下端はダクト22内に水平に設けられた伝導ロッド38に接続されている。又伝導ロッド38には、空気供給管21内を挿通された高圧ケーブル39が接続されている。   A spark rod 35 is inserted into the short tube 33 through the bottom plate 33 a and the insulating plate / gasket 34. The insulating plate / gasket 34 functions as an insulating plate and can also perform gas sealing of the spark rod 35 penetrating portion. The upper end of the spark rod 35 is inserted into a hole 36 formed in the closing plate 24a and slightly protrudes into the flame holding space 31, and a high voltage cable 37 is connected to the lower end of the spark rod 35. The high voltage cable 37 extends downward in the base inner cylinder 16, and its lower end is connected to a conductive rod 38 provided horizontally in the duct 22. The conductive rod 38 is connected to a high voltage cable 39 inserted through the air supply pipe 21.

スパークロッド35を短管33に挿入するのは、ベース内筒16からの空気25が過剰に孔36から保炎スペース31内に導入されないようにするためである。   The reason why the spark rod 35 is inserted into the short tube 33 is to prevent the air 25 from the base inner cylinder 16 from being excessively introduced into the flame holding space 31 from the hole 36.

なお、図中、40は炉筒11内に同心状に収納されて燃焼装置10上方所定位置から改質管13の上端よりも若干上方まで延在する中空円筒状で有底の案内筒、41は案内筒40の上端に固設された、炉筒11よりも大径の案内板、42は改質管13を包囲するよう、真空断熱容器9の内筒9aと炉筒11との間の流路12内に螺旋状に設けられた螺旋板、43は原燃料と水蒸気の混合ガスの硫分を脱硫器4で脱硫することにより生成された原料ガス、43aは改質ガス、44は排気である。   In the figure, reference numeral 40 denotes a hollow cylindrical bottomed guide tube 41 concentrically housed in the furnace tube 11 and extending from a predetermined position above the combustion apparatus 10 to a position slightly above the upper end of the reforming tube 13. Is a guide plate having a diameter larger than that of the furnace tube 11, fixed at the upper end of the guide tube 40, and 42 between the inner tube 9 a of the vacuum heat insulating container 9 and the furnace tube 11 so as to surround the reforming tube 13. A spiral plate provided spirally in the flow path 12, 43 is a raw material gas generated by desulfurization of a mixed gas of raw fuel and water vapor by the desulfurizer 4, 43 a is a reformed gas, and 44 is an exhaust gas It is.

次に、上記図示例の作動を説明する。
図6に示す固体高分子型燃料電池8で発電を行うに際しての起動時には、燃料改質装置を加熱する必要がある。この場合は、燃焼用燃料29を起動用燃料として燃焼用燃料供給管20から燃料ガス供給管19内に吹込み、燃料ガス供給管19内から間隙30を介してバーナコーン24内の保炎スペース31に導入し、空気25を短管33に設けた小孔を介し孔36から保炎スペース31内に導入し、スパークロッド35に通電してスパークを発生させ、バーナコーン24内の保炎スペース31内に供給された燃焼用燃料29に点火する。
Next, the operation of the illustrated example will be described.
It is necessary to heat the fuel reforming device at the time of starting when generating power with the polymer electrolyte fuel cell 8 shown in FIG. In this case, the combustion fuel 29 is blown into the fuel gas supply pipe 19 from the combustion fuel supply pipe 20 as a starting fuel, and the flame holding space in the burner cone 24 from the fuel gas supply pipe 19 through the gap 30. The air 25 is introduced into the flame holding space 31 from the hole 36 through a small hole provided in the short tube 33, the spark rod 35 is energized to generate a spark, and the flame holding space in the burner cone 24. The combustion fuel 29 supplied into 31 is ignited.

而して、点火して得られたガスは炉筒11と案内筒40との間の隙間、流路12へ流通させ、改質管13等装置全体を加熱するが、点火時の挙動は本発明の要旨とは直接関係ないため、詳しい説明は省略する。   Thus, the gas obtained by ignition is circulated through the gap between the furnace tube 11 and the guide tube 40, the flow path 12, and the entire apparatus such as the reforming tube 13 is heated. Since it is not directly related to the gist of the invention, detailed description is omitted.

固体高分子型燃料電池8で発電を行う場合には、原料ガスを改質器1で改質する必要がある。このため、図1に示す燃料改質装置においては、水が水蒸発器2で水蒸気とされ、且つナフサ等の原燃料は原燃料気化器3で気化され、前記水蒸気を混合した原燃料は脱硫器4へ導かれ脱硫されて原料ガス43が生成され、原料ガス43は改質器1における改質管13の外管13bと内管13aとの間に導かれて上昇し、改質管13の上端で反転して内管13a内部を下降し、この上昇及び下降の間に、以下で述べるように燃焼ガス32により加熱されて改質され、改質ガス43aとなる。   When power is generated by the polymer electrolyte fuel cell 8, the raw material gas needs to be reformed by the reformer 1. For this reason, in the fuel reformer shown in FIG. 1, water is converted into steam by the water evaporator 2, and raw fuel such as naphtha is vaporized by the raw fuel vaporizer 3, and the raw fuel mixed with the steam is desulfurized. The raw material gas 43 is generated by being guided to the reactor 4 and desulfurized, and the raw material gas 43 is guided between the outer tube 13b and the inner tube 13a of the reformer 13 in the reformer 1 and rises. Is reversed at the upper end of the inner pipe 13a and descends in the inner pipe 13a. During this rise and fall, the gas is heated and reformed by the combustion gas 32 as described below to become a reformed gas 43a.

一方、燃料ガス供給口23aから燃料ガス供給管19に導入された大流量で低カロリーの燃料ガス28は、上昇して燃料ガス供給管19の内周壁側(外側)に分布するよう、燃料ガス供給管19内の上部空間に送給され、燃焼用燃料供給管20に導入された低流量で高カロリーの燃焼用燃料29は、燃焼用燃料供給管20の上端から燃料ガス供給管19の上部空間内に燃料ガス供給管19の軸心側(内側)に分布するよう送給される。   On the other hand, the fuel gas 28 having a large flow rate and a low calorie introduced into the fuel gas supply pipe 19 from the fuel gas supply port 23 a rises and is distributed on the inner peripheral wall side (outside) of the fuel gas supply pipe 19. The low-flow and high-calorie combustion fuel 29 fed to the upper space in the supply pipe 19 and introduced into the combustion fuel supply pipe 20 extends from the upper end of the combustion fuel supply pipe 20 to the upper part of the fuel gas supply pipe 19. The fuel gas is supplied so as to be distributed on the axial center side (inside) of the fuel gas supply pipe 19 in the space.

而して、燃料ガス28と燃焼用燃料29は、燃料ガス供給管19内の上部空間を混合しつつ流れ、中子27下部の間隙30からバーナコーン24径方向内周側へ拡散されてバーナコーン24内の保炎スペース31にごく低流速で噴射される。このため、燃料ガス28と燃焼用燃料29は、保炎スペース31内に拡散される。   Thus, the fuel gas 28 and the combustion fuel 29 flow while mixing in the upper space in the fuel gas supply pipe 19 and are diffused from the gap 30 below the core 27 toward the inner peripheral side in the radial direction of the burner cone 24. It is injected into the flame holding space 31 in the cone 24 at a very low flow rate. For this reason, the fuel gas 28 and the combustion fuel 29 are diffused into the flame holding space 31.

空気25は空気供給管21からダクト22を経てベース内筒16へ導入され、空気流路18を上昇してバーナコーン24の空気吹出し孔24bから保炎スペース31内に導入される。   The air 25 is introduced from the air supply pipe 21 through the duct 22 into the base inner cylinder 16, rises in the air flow path 18, and is introduced into the flame holding space 31 from the air blowing hole 24 b of the burner cone 24.

保炎スペース31内では、燃料ガス28及び燃焼用燃料29並びに空気25の混合が促進されて燃焼が行われ、空気吹出し孔24bの部分に炎32aが形成され、高温(約1200℃)の燃焼ガス32が生成される。   In the flame holding space 31, the mixing of the fuel gas 28, the combustion fuel 29 and the air 25 is promoted to perform combustion, and a flame 32 a is formed in the portion of the air blowing hole 24 b, and combustion is performed at a high temperature (about 1200 ° C.). Gas 32 is produced.

バーナコーン24の空気吹出し孔24bの数量、直径、段数、円周方向間隔を適切に設定することで、幅広い負荷範囲での燃焼が可能となり、且つ未燃分が生じない完全燃焼が可能となる。   By appropriately setting the number, diameter, number of steps, and circumferential interval of the air outlet holes 24b of the burner cone 24, combustion over a wide load range is possible, and complete combustion with no unburned portion is possible. .

燃焼ガス32は、炉筒11と案内筒40との間の狭い隙間を偏流することなく均一且つ高速で上昇する。上昇時の燃焼ガス32の流れは、改質管13を上昇若しくは下降する原料ガス43及び改質ガス43aに対して並行流となる。而して、燃焼ガス32を炉筒11と案内筒40との間の狭い隙間に上方へ向け且つ改質管13を流れる原料ガス43と並行流となるよう流すと、燃焼ガス32による対流伝熱が促進されて炉筒11が赤熱され、炉筒11の放射伝熱により改質管13が加熱される。   The combustion gas 32 rises uniformly and at high speed without drifting in a narrow gap between the furnace tube 11 and the guide tube 40. The flow of the combustion gas 32 at the time of ascending becomes a parallel flow with respect to the raw material gas 43 and the reformed gas 43a that ascend or descend the reforming pipe 13. Thus, when the combustion gas 32 is caused to flow upward in a narrow gap between the furnace tube 11 and the guide tube 40 so as to be in parallel with the raw material gas 43 flowing through the reforming tube 13, convection transfer by the combustion gas 32 is performed. Heat is accelerated and the furnace tube 11 is heated red, and the reforming tube 13 is heated by the radiant heat transfer of the furnace tube 11.

炉筒11と案内筒40との間の狭い隙間を上端まで上昇した燃焼ガス32は、案内板41により反転させられて内筒9aと炉筒11との間の流路12を螺旋板42に沿って螺旋状に改質管13を径方向へ横切るように流れつつ下降し、改質管13を対流伝熱により加熱し、しかる後、水蒸発器2、脱硫器4、低温シフトコンバータ5、原燃料気化器3、選択酸化CO除去器6が収納されている筒状の空間17を通ってベース外筒15下端部に設けられている燃焼ガス排出口15aから排気44として外部に排出される。   The combustion gas 32 that has risen to the upper end of the narrow gap between the furnace tube 11 and the guide tube 40 is reversed by the guide plate 41, and the flow path 12 between the inner tube 9 a and the furnace tube 11 is changed to the spiral plate 42. The reforming pipe 13 descends while flowing so as to traverse the reforming pipe 13 in the radial direction, and the reforming pipe 13 is heated by convection heat transfer. Thereafter, the water evaporator 2, the desulfurizer 4, the low temperature shift converter 5, It passes through a cylindrical space 17 in which the raw fuel vaporizer 3 and the selective oxidation CO remover 6 are housed, and is discharged outside as a combustion gas discharge port 15a provided at the lower end portion of the base outer cylinder 15. .

改質管13内を上方及び下方に流れる原料ガス43及び原料ガス43の一部が改質されて得られた改質ガス43aは、燃焼ガス32により加熱された炉筒11の放射伝熱により加熱されると共に、内筒9aと炉筒11との間の流路12を螺旋板42に沿って螺旋状に改質管13を径方向へ横切るように流れつつ下降する燃焼ガス32により対流伝熱により加熱され、改質管13から送出される際には全体が改質ガス43aとなる。   The raw material gas 43 flowing upward and downward in the reforming pipe 13 and the reformed gas 43a obtained by reforming a part of the raw material gas 43 are radiated by radiant heat transfer of the furnace tube 11 heated by the combustion gas 32. While being heated, convection is transferred by the combustion gas 32 that descends while flowing in a spiral manner along the spiral plate 42 in the flow path 12 between the inner cylinder 9a and the furnace cylinder 11 so as to cross the reforming pipe 13 in the radial direction. When heated by heat and sent from the reforming tube 13, the whole becomes the reformed gas 43a.

本発明の図示例によれば、上端側で燃料ガス供給管19内に燃焼用燃料供給管20を同心状に配設した二重管構造としているため、燃料ガス供給管19から送給された燃料ガス28と燃焼用燃料供給管20から送給された燃焼用燃料29とは、混合を強制的に行わなくても良好に混合が行われ、従って混合器が不要で構造をシンプルにすることができる。又、燃料ガス28と燃焼用燃料29を保炎スペース31へ噴出させる、中子27下部の部分の隙間の面積は広いので、この部分がミストにより目詰まりする虞がなく、従って燃焼が安定して行われると共に、燃料ガス28と燃焼用燃料29の供給圧力も低くて良く、システムの効率が向上する。   According to the illustrated example of the present invention, since the fuel gas supply pipe 20 is disposed in the fuel gas supply pipe 19 on the upper end side in a concentric manner, the fuel gas supply pipe 19 is fed from the fuel gas supply pipe 19. The fuel gas 28 and the combustion fuel 29 fed from the combustion fuel supply pipe 20 are mixed well without compulsory mixing, and therefore a mixer is unnecessary and the structure is simplified. Can do. In addition, since the area of the gap at the lower portion of the core 27 through which the fuel gas 28 and the combustion fuel 29 are jetted into the flame holding space 31 is large, there is no possibility of clogging by this mist, so that the combustion is stabilized. In addition, the supply pressure of the fuel gas 28 and the combustion fuel 29 may be low, and the efficiency of the system is improved.

燃焼装置10は、バーナコーン24内に適切な形状の中子27を備えているため、中子27下面の隙間から保炎スペース31内へ低速で噴射される燃料ガス28や燃焼用燃料29の燃料は、バーナコーン24内周まで強制的に拡散される。従って、該燃料と空気吹出し孔24bから保炎スペース31内に噴射される空気25との混合が促進される。   Since the combustion apparatus 10 includes the core 27 having an appropriate shape in the burner cone 24, the fuel gas 28 and the combustion fuel 29 injected at a low speed from the gap on the lower surface of the core 27 into the flame holding space 31. The fuel is forcibly diffused to the inner periphery of the burner cone 24. Therefore, mixing of the fuel and the air 25 injected into the flame holding space 31 from the air blowing holes 24b is promoted.

又、バーナコーン24の直径方向の寸法を適度に保てることから、バーナコーン24内部の保炎スペース31を確保でき、燃料ガス28及び燃焼用燃料29の安定した燃焼を行うことができる。更に、空気吹出し孔24bの相互の間隔を吹出される空気25が干渉しない間隔とすることができるため、炎32aが干渉することなく、この点からも安定した燃焼を行うことができる。   Further, since the dimension in the diameter direction of the burner cone 24 can be kept moderate, the flame holding space 31 inside the burner cone 24 can be secured, and the fuel gas 28 and the combustion fuel 29 can be stably burned. Further, since the air blowing holes 24b can be spaced apart from each other by the air 25 to be blown out, stable combustion can be performed from this point without the flame 32a interfering.

従って、本図示例の燃焼装置10によれば、燃料ガス28及び燃焼用燃料29の供給の比率を適度にとることにより、幅広い負荷の範囲で安定した燃焼を行うことができ、しかも、未燃分が排出されることのない完全燃焼を行うことができる。又、燃焼装置10は構造がシンプル且つ小型で、燃料の供給圧力を低圧にすることができ、しかも燃焼用燃料29はその供給圧力に影響を受けず、噴出し流量が均一となって良好な燃焼を行うことができる。   Therefore, according to the combustion apparatus 10 of the illustrated example, stable combustion can be performed in a wide load range by appropriately taking the ratio of the supply of the fuel gas 28 and the combustion fuel 29, and unburned It is possible to perform complete combustion without discharging the minute. Further, the combustion apparatus 10 has a simple and small structure, can reduce the supply pressure of the fuel, and the combustion fuel 29 is not affected by the supply pressure, and the injection flow rate is uniform and good. Combustion can be performed.

更に本図示例によれば、空気吹出し孔24bを正列配置することにより、混合気の濃淡化が図れ、低負荷時の立消えを防止することができると共に、幅広い負荷と燃料種別の供給比で安定した燃料状態の維持を行うことができる。   Further, according to the illustrated example, by arranging the air blowing holes 24b in a straight line, it is possible to increase the concentration of the air-fuel mixture, prevent the extinction at low load, and at a wide range of load and fuel type supply ratio. A stable fuel state can be maintained.

なお、本発明の燃料改質装置の燃焼装置においては、燃焼用燃料として、原燃料気化器に送給する原燃料を使用することも、或いは、原燃料とはことなる独立したラインから供給し得るようにした燃焼用燃料を用いることも可能なこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   In the combustion apparatus of the fuel reformer of the present invention, the raw fuel supplied to the raw fuel carburetor may be used as the combustion fuel, or may be supplied from an independent line different from the raw fuel. Of course, it is possible to use the combustion fuel obtained, and other various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の燃料改質装置の燃焼装置の実施の形態の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of embodiment of the combustion apparatus of the fuel reformer of this invention. 図1の燃焼装置よりも下部の燃料ガス及び燃焼用燃料並びに空気を供給する系統を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the system | strain which supplies the fuel gas of lower part and the fuel for combustion, and air rather than the combustion apparatus of FIG. 図2のIII−III方向矢視図である。It is a III-III direction arrow directional view of FIG. 図2のIV−IV方向矢視図である。It is the IV-IV direction arrow directional view of FIG. 図1、図2の燃焼装置及びその近傍の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of the combustion apparatus of FIG. 1, FIG. 2, and its vicinity. 改質器が設けられる設備の一例を表わす全体系統図である。It is a whole system diagram showing an example of the equipment provided with a reformer. バーナ燃焼タイプの燃料改質装置の一例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an example of a burner combustion type fuel reformer. 図7のVIII−VIII方向矢視図である。It is a VIII-VIII direction arrow line view of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

9 真空断熱容器(容器)
10 燃焼装置
11 炉筒
12 流路
13 改質管
16 ベース内筒(筒体)
19 燃料ガス供給管
20 燃焼用燃料供給管
24 バーナコーン
24b 空気吹出し孔
25 空気
27 中子
28 燃料ガス
29 燃焼用燃料
31 保炎スペース
32 燃焼ガス
43 原料ガス
9 Vacuum insulated container (container)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Combustion apparatus 11 Furnace cylinder 12 Flow path 13 Reformation pipe 16 Base inner cylinder (cylinder)
19 Fuel gas supply pipe 20 Combustion fuel supply pipe 24 Burner cone 24b Air outlet hole 25 Air 27 Core 28 Fuel gas 29 Combustion fuel 31 Flame holding space 32 Combustion gas 43 Raw material gas

Claims (5)

容器の内筒内に配置した炉筒と内筒との間の流路に収納した改質管の外周側に燃焼ガスを送給して前記改質管内を流れる原料ガスを改質し得るようにした燃料改質装置の燃焼装置であって、前記炉筒の下端に接続されて空気を送給し得るようにした筒体内の上端に、周壁部に複数の空気吹出し孔を有する中空筒状のバーナコーンを収納すると共に、該バーナコーン内に所定形状の中子を収納して、前記バーナコーンと中子との間に保炎スペースを形成し、前記バーナコーンの下部に、燃料ガスを前記保炎スペースに送給し得るようにした燃料ガス供給管と、少なくとも上端部が燃料ガス供給管内に配置されて燃焼用燃料を前記燃料ガス供給管内の上部空間から保炎スペースに送給し得るようにした燃焼用燃料供給管を設け、前記燃料ガス及び燃焼用燃料を前記中子の下面を通して前記保炎スペースへ送給し得るよう構成したことを特徴とする燃料改質装置の燃焼装置。   It is possible to reform the raw material gas flowing in the reforming pipe by supplying combustion gas to the outer peripheral side of the reforming pipe housed in the flow path between the furnace cylinder and the inner cylinder arranged in the inner cylinder of the container A combustion apparatus for a fuel reformer, wherein a hollow cylinder having a plurality of air blowing holes in a peripheral wall portion at an upper end of a cylinder connected to a lower end of the furnace cylinder so as to be able to feed air And a core having a predetermined shape is housed in the burner cone to form a flame-holding space between the burner cone and the core, and a fuel gas is placed below the burner cone. A fuel gas supply pipe capable of being supplied to the flame holding space, and at least an upper end portion is disposed in the fuel gas supply pipe to supply combustion fuel from an upper space in the fuel gas supply pipe to the flame holding space. A combustion fuel supply pipe is provided, the fuel gas and Combustion of a fuel reforming apparatus, characterized in that the baked fuel and configured to be delivered to the flame holding space through the lower surface of the core. 容器は真空断熱容器である請求項1に記載の燃料改質装置の燃焼装置。   The combustion apparatus for a fuel reformer according to claim 1, wherein the container is a vacuum heat insulating container. 空気吹出し孔はバーナコーンの周方向へ所定の間隔で設けられると共に軸線方向へ複数段設けられている請求項1又は2に記載の燃料改質装置の燃焼装置。   The combustion apparatus for a fuel reformer according to claim 1 or 2, wherein the air blowing holes are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the burner cone and are provided in a plurality of stages in the axial direction. 空気吹出し孔は正列配置されている請求項3に記載の燃料改質装置の燃焼装置。   The combustion apparatus for a fuel reformer according to claim 3, wherein the air blowing holes are arranged in a straight line. 燃焼用燃料供給管の少なくとも上端部は燃料ガス供給管内に同心状に配置されている請求項1、2、3又は4に記載の燃料改質装置の燃焼装置。   The combustion apparatus for a fuel reformer according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein at least an upper end portion of the combustion fuel supply pipe is concentrically disposed in the fuel gas supply pipe.
JP2003364611A 2003-10-24 2003-10-24 Combustion device for fuel reformer Expired - Fee Related JP3975191B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003364611A JP3975191B2 (en) 2003-10-24 2003-10-24 Combustion device for fuel reformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003364611A JP3975191B2 (en) 2003-10-24 2003-10-24 Combustion device for fuel reformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005127634A JP2005127634A (en) 2005-05-19
JP3975191B2 true JP3975191B2 (en) 2007-09-12

Family

ID=34643540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003364611A Expired - Fee Related JP3975191B2 (en) 2003-10-24 2003-10-24 Combustion device for fuel reformer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3975191B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4904867B2 (en) * 2006-03-20 2012-03-28 株式会社Ihi Fuel processor
JP4904879B2 (en) * 2006-03-27 2012-03-28 株式会社Ihi Vaporization burner for fuel processor
KR100813244B1 (en) * 2006-07-11 2008-03-13 삼성에스디아이 주식회사 Reformer burner
EP2865642B1 (en) * 2012-06-22 2018-09-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen generation device and fuel cell system
KR102424891B1 (en) * 2020-08-14 2022-07-26 주식회사 파나시아 Steam Hydrocarbon Reformer with Burner
KR102424883B1 (en) * 2020-08-14 2022-07-26 주식회사 파나시아 Steam Hydrocarbon Reformer with Burner
KR102416025B1 (en) * 2020-08-14 2022-07-05 주식회사 파나시아 Steam Hydrocarbon Reformer with Burner
KR102378008B1 (en) * 2020-08-14 2022-03-24 주식회사 파나시아 Steam Hydrocarbon Reformer with Burner

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005127634A (en) 2005-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4979935B2 (en) Fuel reformer
EP2810329B1 (en) Fuel cell module
JP2003327405A (en) Fuel reforming apparatus and method of starting same
US11050067B2 (en) Fuel cell system
JP5376384B2 (en) Combustion reformer applied to fuel cell power generation system
JP3975191B2 (en) Combustion device for fuel reformer
CA2521698A1 (en) Selective oxidation reactor
EP3787082A1 (en) Fuel cell system
KR101265198B1 (en) Apparatus for reforming fuel
JP5317136B2 (en) Burner nozzle device and fuel reformer equipped with the same
US20130065144A1 (en) Hydrogen production apparatus and fuel cell system
US8591609B2 (en) Reformer with high durability
US20070028522A1 (en) Fuel reformer
JP4588309B2 (en) Combustion device for fuel reformer
CN109818008B (en) Modular device for fuel cell system
US7887606B2 (en) Fuel reforming apparatus and method for starting said fuel reforming apparatus
JP2004075435A (en) Fuel reforming device
JP4904879B2 (en) Vaporization burner for fuel processor
JP5810006B2 (en) Fuel processing system and combustion apparatus for fuel cell
KR20160045737A (en) Burner for a hydrocarbon and alcohol reforming system, hydrocarbon and alcohol reforming system comprising it and associated process
JP2008159373A (en) Hydrogen manufacturing device and fuel cell electric power generation system
JP2011089754A (en) Mix burner device of liquid fuel and low calorie fuel
JP2008019160A (en) Reformer burner
JP4283238B2 (en) Reformer burner
JP2013157216A (en) Fuel cell module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060629

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070531

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: 20070612

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070618

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110622

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110622

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120622

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130622

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees