JP4638693B2 - Liquid fuel vaporizer, liquid fuel processor, and fuel cell power generation system - Google Patents

Liquid fuel vaporizer, liquid fuel processor, and fuel cell power generation system Download PDF

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Description

本発明は液体燃料気化装置、液体燃料処理装置および燃料電池発電システムに関し、特に気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合ガスの濃度を経時的に均一にする液体燃料気化装置、この液体燃料気化装置を備える液体燃料処理装置およびこの液体燃料処理装置を備える燃料電池発電システムに関するものである。   The present invention relates to a liquid fuel vaporization apparatus, a liquid fuel processing apparatus, and a fuel cell power generation system, and in particular, a liquid fuel vaporization apparatus that makes the concentration of a mixed gas of vaporized liquid fuel and superheated steam uniform over time, and the liquid fuel vaporization apparatus And a fuel cell power generation system including the liquid fuel processing apparatus.

ＧＴＬ（Ｇａｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ）や灯油のような液体燃料を水蒸気改質し改質ガスを生成する液体燃料処理装置には、気化した燃料と改質用水蒸気との混合ガスを供給するために、前置装置としての液体燃料気化装置を備えていた。液体燃料の気化を電気ヒータなどの加熱体で行うと、液体燃料の過熱により炭素析出することがあった。また、過熱を防ぐために電気ヒータをオフにしていると、温度低下により液体燃料が不完全気化することがあった。そこで、電気ヒータを頻繁にオンオフする必要が生じ、頻繁なオンオフにより制御装置の寿命が低下するなどの問題があった。更に、液体燃料処理装置の能力が１〜１０ｋＷと比較的小さな場合には、液体燃料の供給が液滴の形で間歇的に行われるので、混合ガス中の燃料の濃度が経時的に変動し易かった。この混合ガス中の燃料の濃度の経時的変動は、後段の改質装置において、改質条件や改質ガス流量の変動を招くので、混合ガス中の燃料の濃度はできるだけ均質にすることが望まれていた。   In order to supply a mixed gas of vaporized fuel and reforming water vapor to a liquid fuel processing apparatus that generates reformed gas by steam reforming liquid fuel such as GTL (Gas To Liquid) or kerosene, A liquid fuel vaporization device as a placement device was provided. When the liquid fuel is vaporized by a heating element such as an electric heater, carbon may be deposited due to overheating of the liquid fuel. Further, when the electric heater is turned off to prevent overheating, the liquid fuel may be incompletely vaporized due to a temperature drop. Therefore, it is necessary to frequently turn on and off the electric heater, and there is a problem that the life of the control device is reduced due to frequent turning on and off. Furthermore, when the liquid fuel processing apparatus has a relatively small capacity of 1 to 10 kW, liquid fuel is supplied intermittently in the form of droplets, so that the concentration of fuel in the mixed gas varies with time. It was easy. This change over time in the concentration of fuel in the mixed gas leads to changes in the reforming conditions and the flow rate of the reformed gas in the reformer at the subsequent stage. Therefore, it is desirable that the concentration of fuel in the mixed gas be as homogeneous as possible. It was rare.

そこで、過熱水蒸気と液体燃料とを混合することにより、液体燃料を気化する方法が提案された（特許文献１参照）。
特開２００３−３００７０３ （段落００３８、図１、図３〜図８等） Therefore, a method for vaporizing liquid fuel by mixing superheated steam and liquid fuel has been proposed (see Patent Document 1).
JP 2003-300703 (paragraph 0038, FIG. 1, FIG. 3 to FIG. 8 etc.)

しかし、気化した液体燃料と改質用水蒸気との混合を、液体燃料気化装置と改質装置との間の流路で行う従来の方法では、混合ガス中の燃料濃度の経時的変動は依然として大きく、ひいては生成される改質ガスの流量が安定せず、燃料電池発電システムの安定的運転に影響を及ぼす可能性のあるものであった。   However, in the conventional method in which the vaporized liquid fuel and the reforming water vapor are mixed in the flow path between the liquid fuel vaporizer and the reformer, the change in the fuel concentration in the mixed gas with time is still large. As a result, the flow rate of the generated reformed gas is not stable, which may affect the stable operation of the fuel cell power generation system.

そこで本発明の目的は、改質ガスの原料燃料として液体燃料を使用する際に、経時的に均一な流量の改質ガスを生成し、安定的な発電を行うため、経時的に均一な濃度の混合ガスを生成する液体燃料気化装置、液体燃料処理装置およびこの液体燃料処理装置を備える燃料電池発電システムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to generate a reformed gas having a uniform flow rate over time when liquid fuel is used as a raw material fuel for the reformed gas, and to generate stable power, so that a uniform concentration over time. An object of the present invention is to provide a liquid fuel vaporizer, a liquid fuel processor, and a fuel cell power generation system including the liquid fuel processor.

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、液体燃料Ｌと過熱水蒸気Ｓとを拡散する充填物１８５と；液体燃料Ｌを充填物１８５に導入する液体燃料供給ノズル１８１と；充填物１８５の液体燃料Ｌを導入した箇所に、過熱水蒸気Ｓを導入する過熱水蒸気供給口１８４とを備える。   In order to achieve the above object, a liquid fuel vaporizer according to a first aspect of the present invention includes a filling 185 for diffusing liquid fuel L and superheated steam S, for example, as shown in FIG. A liquid fuel supply nozzle 181 for introducing L into the filler 185; and a superheated steam supply port 184 for introducing the superheated steam S at a location where the liquid fuel L of the filler 185 is introduced.

このように構成すると、液体燃料と過熱水蒸気とが充填物に浸透して拡散し、拡散した液体燃料が、充填物中に浸入し拡散した過熱水蒸気の保有する熱によって加熱され、気化すると共に、気化した液体燃料と過熱水蒸気とが混合するので、気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合ガスの濃度が経時的に均一な液体燃料気化装置となる。   When configured in this way, the liquid fuel and superheated steam permeate and diffuse into the filling, and the diffused liquid fuel is heated and vaporized by the heat of the superheated steam that has penetrated and diffused into the filling, Since the vaporized liquid fuel and the superheated steam are mixed, the liquid fuel vaporization apparatus in which the concentration of the mixed gas of the vaporized liquid fuel and the superheated steam is uniform over time.

なおここで、「充填物の液体燃料を導入した箇所に、過熱水蒸気を導入する」とは、液体燃料が導入された充填物の、液体燃料が導入された位置およびその周辺に、過熱水蒸気が導入されることをいい、液体燃料が導入される位置と同じ範囲、あるいは、その位置を含む範囲に過熱水蒸気が導入されることをいう。   Here, “introducing superheated steam into the place where the liquid fuel of the filling material is introduced” means that superheated steam is present at and around the position where the liquid fuel is introduced in the filling material where the liquid fuel is introduced. It means that the superheated steam is introduced into the same range as the position where the liquid fuel is introduced or a range including the position.

また、請求項１に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、過熱水蒸気供給口１８４は、液体燃料供給ノズル１８１と充填物１８５との間に配設された第１の隔板１８３の中の液体燃料供給ノズル１８１の鉛直下方に形成された貫通孔であって、液体燃料供給ノズル１８１から供給された液体燃料Ｌを通す貫通孔で構成されている。 The liquid fuel vaporizing apparatus according to the invention of claim 1, for example, as shown in FIG. 1, overheating the steam supply port 184 is disposed between the packing 185 and the liquid fuel supply nozzle 181 The first partition plate 183 is a through hole formed vertically below the liquid fuel supply nozzle 181 and includes a through hole through which the liquid fuel L supplied from the liquid fuel supply nozzle 181 passes .

このように構成すると、過熱水蒸気が液体燃料供給ノズルより離れた位置から導入されても、充填物の液体燃料を導入した箇所に過熱水蒸気を導入することができる。   If comprised in this way, even if superheated steam is introduce | transduced from the position away from the liquid fuel supply nozzle, superheated steam can be introduce | transduced into the location into which the liquid fuel of the filling was introduced.

また、請求項２に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、請求項１に記載の液体燃料気化装置１８０（図１参照）において、充填物１８５（図１参照）が多孔質の材料で形成されている。 The liquid fuel vaporizer according to the invention described in claim 2 is the liquid fuel vaporizer 180 according to claim 1 (see FIG. 1), and the filling 185 (see FIG. 1) is formed of a porous material. Has been.

このように構成すると、充填物に浸透した液体燃料が拡散する表面積が増加するので液体燃料と過熱水蒸気との接触面積が増加し、液体燃料の気化、および気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合が効率よく行われる。なお、「多孔質」とは、スポンジのようにたくさんの孔を有する物を含み、更に繊維集合体、粒状物、焼結体のように間にたくさんの空隙を有する物をも含む。   With this configuration, the surface area through which the liquid fuel that has penetrated the filler diffuses increases, so the contact area between the liquid fuel and superheated steam increases, and the liquid fuel vaporizes and mixes the vaporized liquid fuel with superheated steam. Is done efficiently. The term “porous” includes a material having a lot of pores such as a sponge, and further includes a material having a lot of voids such as a fiber aggregate, a granular material, and a sintered body.

また、請求項３に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、請求項１または請求項２に記載の液体燃料気化装置１８０において、充填物１８５の下方に空間１９２が形成されるように配設され、１の貫通孔１８８が形成された第２の隔板１８７を備える。 Further, the liquid fuel vaporizer according to the invention described in claim 3 is a liquid fuel vaporizer 180 according to claim 1 or 2 , for example, as shown in FIG. 1, in the space 192 below the filling 185. And a second partition plate 187 in which one through hole 188 is formed.

このように構成すると、気化した液体燃料と過熱水蒸気とが混合する空間が設けられるので、該空間において混合ガスが滞留し、異なる時間に生成された混合ガスが混じり、より経時的に均一となる。更に、１の貫通孔から混合ガスが送出されるので、充填物中の異なる位置で生成された混合ガスが混じり、より均一な混合ガスとなる。   If comprised in this way, since the space in which the vaporized liquid fuel and superheated steam mix is provided, the mixed gas stagnates in this space, the mixed gas produced | generated at different time mixes, and it becomes more uniform over time. . Further, since the mixed gas is sent out from one through hole, the mixed gases generated at different positions in the filling are mixed to form a more uniform mixed gas.

また、請求項４に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、請求項３に記載の液体燃料気化装置１８０において、充填物１８５と第２の隔板１８７との間に配設され、１または２以上の貫通孔が形成された第３の隔板１８６を備える。 In addition, the liquid fuel vaporizer according to the invention described in claim 4 is the liquid fuel vaporizer 180 according to claim 3 , for example, as shown in FIG. A third partition plate 186 is provided between which one or more through holes are formed.

このように構成すると、第３の隔板により充填物を支持することができる。また、充填物中の異なる位置で気化した液体燃料は、過熱水蒸気と共に第３の隔板の各貫通孔から送出されるので、混合ガスのよどみを防ぐことができる。   If comprised in this way, a filler can be supported by the 3rd partition. Further, since the liquid fuel vaporized at different positions in the filling is sent from each through hole of the third partition plate together with the superheated steam, the stagnation of the mixed gas can be prevented.

また、請求項５に記載の発明に係る液体燃料処理装置は、例えば図３に示すように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体燃料気化装置８０と；液体燃料気化装置８０で気化した燃料を改質し、改質ガスを生成する改質部１０５とを備える。 A liquid fuel processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 3, the liquid fuel vaporization apparatus 80 according to any one of the first to fourth aspects; And a reforming unit 105 that reforms the fuel vaporized by the apparatus 80 and generates a reformed gas.

このように構成すると、濃度が経時的に均一な混合ガスが改質部に供給されるので、経時的に均一な流量の改質ガスを生成する液体燃料処理装置となる。   With this configuration, since the mixed gas having a uniform concentration with time is supplied to the reforming unit, a liquid fuel processing apparatus that generates reformed gas with a uniform flow rate with time is obtained.

また、請求項６に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図４に示すように、請求項５に記載の液体燃料処理装置１と；改質ガスｒと酸化剤ガスｔとを導入して発電を行う燃料電池３３０とを備える。 In addition, the fuel cell power generation system according to the invention described in claim 6 introduces the liquid fuel processing apparatus 1 described in claim 5 ; a reformed gas r and an oxidant gas t as shown in FIG. And a fuel cell 330 for generating power.

このように構成すると、経時的に均一な流量の改質ガスが燃料電池に供給されるので、安定した発電が可能な燃料電池発電システムとなる。   With this configuration, a reformed gas having a uniform flow rate is supplied to the fuel cell over time, so that a fuel cell power generation system capable of stable power generation is obtained.

本発明によれば、気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合ガスの濃度を経時的に均一にする液体燃料気化装置、経時的に均一な流量の改質ガスを生成する液体燃料処理装置および安定した発電が可能な燃料電池発電システムを提供することができる。   According to the present invention, a liquid fuel vaporization apparatus that uniformizes the concentration of a gas mixture of vaporized liquid fuel and superheated steam over time, a liquid fuel processing apparatus that generates reformed gas with a uniform flow rate over time, and a stable It is possible to provide a fuel cell power generation system capable of generating electricity.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding devices are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

先ず、図１の縦断面図を参照して、本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０の構成について説明する。液体燃料気化装置１８０は、円筒形の胴板１８９の上端部を蓋板１９１で覆った円筒形の容器である。蓋板１９１には、蓋板１９１の中心部を貫く液体燃料供給ノズル１８１と、液体燃料供給ノズル１８１と蓋板１９１の外周との間に液体燃料供給ノズル１８１と平行に設置された過熱水蒸気供給ノズル１８２とが設けられている。なお、液体燃料気化装置１８０の形状は、例えば三角柱、四角柱、その他円筒形以外の任意の形状でよい。ただし、円筒形とするのが、製作が容易であり、強度的にも優れ、かつ、ガスの流れが均一になり易く、更に、流れのよどみができにくくなるので、好適である。   First, the configuration of the liquid fuel vaporization apparatus 180 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the longitudinal sectional view of FIG. The liquid fuel vaporizer 180 is a cylindrical container in which the upper end portion of a cylindrical body plate 189 is covered with a cover plate 191. A liquid fuel supply nozzle 181 penetrating through the center of the cover plate 191 and a superheated steam supply installed in parallel with the liquid fuel supply nozzle 181 between the liquid fuel supply nozzle 181 and the outer periphery of the cover plate 191 are provided on the cover plate 191. A nozzle 182 is provided. The shape of the liquid fuel vaporizer 180 may be any shape other than, for example, a triangular prism, a quadrangular prism, and other cylindrical shapes. However, the cylindrical shape is preferable because it is easy to manufacture, excellent in strength, easy to make the gas flow uniform, and more difficult to stagnate the flow.

蓋板１９１の下に、空間を有して、第１の隔板１８３が設けられる。第１の隔板１８３には、図１のＡ−Ａ断面図に示すように、液体燃料供給ノズル１８１の鉛直下方に貫通孔１８４が形成されている。貫通孔１８４は、円形とするのが、製作も容易で、強度的な弱部もなく、一様な流れとするためにも好ましいが、四角でも、他の形状であってもよい。円形の場合、貫通孔１８４は、液体燃料供給ノズル１８１よりも大きな径を有するのが好ましい。   A first partition plate 183 is provided below the lid plate 191 with a space. As shown in the AA sectional view of FIG. 1, a through hole 184 is formed in the first partition plate 183 vertically below the liquid fuel supply nozzle 181. The through-hole 184 is preferably circular so that it is easy to manufacture, has no weak weak portion, and is uniform in flow, but may have a square shape or other shapes. In the case of a circular shape, the through hole 184 preferably has a larger diameter than the liquid fuel supply nozzle 181.

第１の隔板１８３の下に、充填物としての金属繊維集合体１８５が配置される。金属繊維の材質は、水蒸気に対する耐食性と約３００〜５００℃の耐熱性とが要求されるためステンレス鋼が好適であるが、耐食性と耐熱性を併せ持つ材料であればその他の金属でもよい。金属繊維の径は、液体燃料Ｌを毛細管現象により拡散させるのに適するように５〜５００μｍとするのが好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍとする。金属繊維集合体の密度は、材質をステンレス鋼とした場合、０．１〜１ｇ／ｃｍ３とするのが好ましく、より好ましくは０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３とする。このとき、液体燃料処理装置の能力が３ｋＷ程度の場合、金属繊維集合体の大きさは、金属繊維上面の面積が２０〜１００ｃｍ２程度、金属繊維鉛直方向の長さが０．５〜２ｃｍ程度でよい。金属繊維集合体１８５の形態としては、金属の織布、不織布あるいはフェルト状のいずれでもよい。なお、充填物は、金属繊維集合体ではなく、金属以外の素材、例えばセラミックスとし、あるいは、繊維集合体とせずにスポンジ、粒状物、焼結体、その他の多孔質で形成してもよい。 A metal fiber assembly 185 as a filler is disposed under the first partition plate 183. The material of the metal fiber is preferably stainless steel because it requires corrosion resistance against water vapor and heat resistance of about 300 to 500 ° C., but other metals may be used as long as the material has both corrosion resistance and heat resistance. The diameter of the metal fiber is preferably 5 to 500 μm and more preferably 10 to 100 μm so as to be suitable for diffusing the liquid fuel L by capillary action. Density of the metal fiber aggregate, when the material of stainless steel, it is preferable to be 0.1 to 1 g / cm 3, more preferably from 0.2-0.5 g / cm 3. At this time, when the capacity of the liquid fuel processing apparatus is about 3 kW, the size of the metal fiber assembly is such that the area of the upper surface of the metal fiber is about 20 to 100 cm 2 and the length in the vertical direction of the metal fiber is about 0.5 to 2 cm. It's okay. The form of the metal fiber assembly 185 may be any of a metal woven fabric, a nonwoven fabric, or a felt shape. The filler may not be a metal fiber aggregate, but may be a material other than metal, such as ceramics, or may be formed of a sponge, a granular material, a sintered body, or other porous material without being a fiber aggregate.

金属繊維集合体１８５の下には、第３の隔板としての多孔板１８６が配置されている。多孔板１８６は、平板に小径の貫通孔が多数形成されている。金属繊維集合体１８５は、多孔板１８６により支持されている。多孔板１８６の貫通孔の大きさ、形状、個数に特に制限はないが、金属繊維集合体１８５を支持し、かつ、金属繊維集合体１８５中で気化した液体燃料Ｌと過熱水蒸気Ｓとの混合ガスＭが流通すればよい。混合ガスＭの流通を良くするためには、貫通孔は多孔板１８６の全面にわたって均等に分布しているのが好ましい。また、多孔板でなく、大きな貫通孔が１つ形成されていてもよい。あるいは、金属繊維集合体１８５を支持し、混合ガスＭの流通を妨げないために、金属繊維集合体１８５の下面の位置で、網目若しくは糸を張ってもよいし、あるいは、胴板１８９の内面から突起を突出してもよい。   Under the metal fiber assembly 185, a porous plate 186 as a third partition plate is disposed. The porous plate 186 has a large number of small-diameter through holes formed in a flat plate. The metal fiber assembly 185 is supported by the perforated plate 186. There is no particular limitation on the size, shape, and number of the through holes of the perforated plate 186, but the metal fuel assembly 185 is supported and the liquid fuel L vaporized in the metal fiber assembly 185 and the superheated steam S are mixed. The gas M should just distribute | circulate. In order to improve the flow of the mixed gas M, it is preferable that the through holes are evenly distributed over the entire surface of the porous plate 186. Moreover, one large through-hole may be formed instead of the perforated plate. Alternatively, in order to support the metal fiber assembly 185 and not disturb the flow of the mixed gas M, a mesh or a thread may be stretched at the position of the lower surface of the metal fiber assembly 185, or the inner surface of the body plate 189 The protrusion may protrude from the surface.

多孔板１８６の下部に、空間１９２を形成して、すなわち多孔板１８６との間を空けて、第２の隔板１８７が配置され、液体燃料気化装置１８０の下面が閉じられる。第２の隔板１８７の中心には１つの貫通孔１８８が形成される。貫通孔１８８を通じて、混合ガスＭが送出されるが、送出される際に、乱流となり、混合ガスＭがよく攪拌されるよう、貫通孔１８８は小さいことが好ましい。ただし、小さ過ぎると、混合ガスＭが流通するときの圧力損失が大きくなり、また、通過する際の振動の問題も生ずるので、好ましくない。貫通孔１８８の大きさは、流通する混合ガスＭの流量、物性、温度等により、適切に定められる。貫通孔１８８の形状は、一様な流れとするために円形とするのが好ましいが、他の形状としてもよい。   A space 192 is formed below the perforated plate 186, that is, with a space between the perforated plate 186, the second partition plate 187 is disposed, and the lower surface of the liquid fuel vaporizer 180 is closed. One through hole 188 is formed at the center of the second partition plate 187. The mixed gas M is sent out through the through-hole 188, but it is preferable that the through-hole 188 is small so that the turbulent flow is generated and the mixed gas M is well agitated. However, if it is too small, the pressure loss when the mixed gas M circulates increases, and the problem of vibration when passing through the gas also arises. The size of the through hole 188 is appropriately determined depending on the flow rate, physical properties, temperature, and the like of the flowing mixed gas M. The shape of the through-hole 188 is preferably circular for a uniform flow, but may be other shapes.

胴板１８９、蓋板１９１、第１の隔板１８３、多孔板１８６および第２の隔板１８７は、金属製とするのが一般的であり、耐食性と耐熱性とを有するステンレス鋼製とするのが好ましいが、他の金属製、あるいは、金属以外の例えばセラミックスなどで成形してもよい。   The body plate 189, the cover plate 191, the first partition plate 183, the porous plate 186, and the second partition plate 187 are generally made of metal, and are made of stainless steel having corrosion resistance and heat resistance. However, it may be formed of other metal or other metal such as ceramics.

続いて、液体燃料気化装置１８０の作用について説明する。ＧＴＬあるいは灯油などの液体燃料Ｌは、不図示の燃料供給装置から液体燃料気化装置１８０へ流送され、液体燃料供給ノズル１８１から注入される。液体燃料処理装置（図３参照）の能力が１〜１０ｋＷと比較的小さな場合には、要求される液体燃料Ｌの流量が少なく、液体燃料Ｌは液体燃料供給ノズル１８１から液滴となって間歇的に滴下する。液体燃料供給ノズル１８１から注入された液体燃料Ｌは、液体燃料供給ノズル１８１の鉛直下方に位置する貫通孔１８４を通過して、第１の隔板１８３に接触することなく、金属繊維集合体１８５に到達する。特に、貫通孔１８４が液体燃料供給ノズル１８１より大きな径を有すると、液体燃料Ｌが第１の隔板１８３に接触することがない。液体燃料Ｌが、第１の隔板１８３に接触しないので、例えば第１の隔板１８３上に落下して第1の隔板１８３上に溜まることがない。液体燃料Ｌが第1の隔板１８３上に溜まると、気化されにくく、経時的に均一な気化が行われないという不具合を生ずる。   Next, the operation of the liquid fuel vaporizer 180 will be described. The liquid fuel L such as GTL or kerosene is sent from a fuel supply device (not shown) to the liquid fuel vaporization device 180 and injected from the liquid fuel supply nozzle 181. When the capacity of the liquid fuel processing apparatus (see FIG. 3) is as relatively small as 1 to 10 kW, the required flow rate of the liquid fuel L is small, and the liquid fuel L is intermittently formed as droplets from the liquid fuel supply nozzle 181. Dripping. The liquid fuel L injected from the liquid fuel supply nozzle 181 passes through the through-hole 184 positioned vertically below the liquid fuel supply nozzle 181, and does not contact the first partition plate 183, so that the metal fiber assembly 185. To reach. In particular, when the through hole 184 has a larger diameter than the liquid fuel supply nozzle 181, the liquid fuel L does not contact the first partition plate 183. Since the liquid fuel L does not come into contact with the first partition plate 183, for example, the liquid fuel L does not fall on the first partition plate 183 and accumulate on the first partition plate 183. When the liquid fuel L accumulates on the first partition plate 183, it is difficult to vaporize, causing a problem that uniform vaporization is not performed with time.

過熱水蒸気Ｓは、不図示のボイラおよびスーパーヒーターで生成され、過熱水蒸気供給ノズル１８２から液体燃料気化装置１８０に導入される。過熱水蒸気Ｓは、第１の隔板１８３によりその流れを妨害され、胴板１８９内において蓋板１９１と第１の隔板１８３の間の空間を充満し、貫通孔１８４を通って、金属繊維集合体１８５へ流れる。すなわち、金属繊維集合体１８５の液体燃料Ｌが導入された箇所に、過熱水蒸気Ｓが導入される。   The superheated steam S is generated by a boiler and a super heater (not shown) and introduced into the liquid fuel vaporizer 180 from the superheated steam supply nozzle 182. The superheated steam S is blocked by the first partition plate 183, fills the space between the cover plate 191 and the first partition plate 183 in the body plate 189, passes through the through hole 184, and passes through the metal fiber. It flows to the aggregate 185. That is, the superheated steam S is introduced into the portion of the metal fiber assembly 185 where the liquid fuel L is introduced.

液体燃料Ｌは、金属繊維集合体１８５に導入されると、毛細管現象により、その金属繊維の表面上で薄く広がる。また、過熱水蒸気Ｓは、その流れが金属繊維集合体１８５に邪魔されて、金属繊維の間を抜けて流れるので、結果として、拡散される。過熱水蒸気Ｓは液体燃料Ｌと同じ位置あるいはその周囲を含む位置で金属繊維集合体１８５に導入されるので、過熱水蒸気Ｓが金属繊維の間を拡散しながら流れるにつれて、液体燃料Ｌも金属繊維の表面上を拡散する。したがって、液体燃料Ｌと過熱水蒸気Ｓとは、金属繊維集合体１８５の同じ位置に拡散する。液体燃料Ｌは、金属繊維集合体１８５の金属繊維の表面に拡散されることにより、薄い膜状になる。   When the liquid fuel L is introduced into the metal fiber assembly 185, the liquid fuel L spreads thinly on the surface of the metal fiber by capillary action. Further, the superheated steam S is disturbed by the metal fiber aggregate 185 and flows through the metal fibers, and as a result, is diffused. Since the superheated steam S is introduced into the metal fiber assembly 185 at the same position as the liquid fuel L or a position including the periphery thereof, as the superheated steam S flows while diffusing between the metal fibers, the liquid fuel L is also made of the metal fibers. Diffuse on the surface. Therefore, the liquid fuel L and the superheated steam S are diffused to the same position of the metal fiber assembly 185. The liquid fuel L is diffused on the surface of the metal fibers of the metal fiber assembly 185, thereby forming a thin film.

液体燃料Ｌは、金属繊維集合体１８５の金属繊維の表面に拡散されることにより、薄膜状になる。金属繊維集合体１８５の金属繊維上で拡散した薄膜状の液体燃料Ｌは、過熱水蒸気Ｓと接触することにより加熱され、気化する。液体燃料Ｌは、薄膜状に広がっているので、過熱水蒸気Ｓとの接触面が増え、気化され易い。また、金属繊維集合体１８５自体も過熱水蒸気Ｓにより加熱されているので、液体燃料Ｌは金属繊維集合体１８５からも加熱され、気化される。気化した液体燃料Ｌは、金属繊維の間を流れる過熱水蒸気Ｓと混合して、混合ガスＭとなる。すなわち、液体燃料Ｌが気化する位置は、金属繊維集合体１８５中で広く分散しており、その分散した位置には過熱水蒸気Ｓが流れているので、いわば金属繊維集合体１８５全体に広く分散した液体燃料Ｌの気化物と過熱水蒸気Ｓとが混合することになる。よって、混合ガスＭの濃度は均一となり易い。更に、液滴として間歇的に金属繊維集合体１８５に供給された液体燃料Ｌは、時間をかけて金属繊維集合体１８５中に拡散しつつ気化するので、連続的に気化することになる。すなわち、混合ガスＭの濃度は、時間的に平滑化される。   The liquid fuel L becomes a thin film by being diffused on the surface of the metal fiber of the metal fiber assembly 185. The thin-film liquid fuel L diffused on the metal fibers of the metal fiber assembly 185 is heated and vaporized by contacting with the superheated steam S. Since the liquid fuel L spreads in a thin film shape, the contact surface with the superheated steam S increases and is easily vaporized. Further, since the metal fiber assembly 185 itself is also heated by the superheated steam S, the liquid fuel L is also heated from the metal fiber assembly 185 and vaporized. The vaporized liquid fuel L is mixed with the superheated steam S flowing between the metal fibers to become a mixed gas M. That is, the position where the liquid fuel L is vaporized is widely dispersed in the metal fiber assembly 185, and the superheated steam S flows in the dispersed position, so that it is widely dispersed throughout the metal fiber assembly 185. The vaporized liquid fuel L and the superheated steam S are mixed. Therefore, the concentration of the mixed gas M tends to be uniform. Furthermore, since the liquid fuel L intermittently supplied to the metal fiber assembly 185 as droplets is vaporized while diffusing into the metal fiber assembly 185 over time, it is continuously vaporized. That is, the concentration of the mixed gas M is smoothed over time.

なお、過熱水蒸気Ｓは、液体燃料Ｌあるいは金属繊維集合体１８５により熱を奪われ、温度が低下する。しかし、低下する温度以上に飽和温度より高温に過熱されていれば、上記の温度低下により、凝縮して水分を生ずることがない。そのため、水分の凝縮による過熱水蒸気Ｓの流れの偏りを防ぐことができる。   The superheated steam S is deprived of heat by the liquid fuel L or the metal fiber aggregate 185, and the temperature decreases. However, as long as the temperature is higher than the saturation temperature and higher than the saturation temperature, condensation does not occur due to the temperature decrease. Therefore, it is possible to prevent uneven flow of the superheated steam S due to moisture condensation.

混合ガスＭは、金属繊維集合体１８５の金属繊維の間を流れ、多孔板１８６の貫通孔から下方の空間１９２に流出する。多孔板１８６には、多数の貫通孔が形成されているので、金属繊維集合体１８５中によどむことなく、下方に流れ、金属繊維集合体１８５から流出する。   The mixed gas M flows between the metal fibers of the metal fiber assembly 185 and flows out from the through hole of the perforated plate 186 into the space 192 below. Since a large number of through holes are formed in the porous plate 186, the porous plate 186 flows downward and flows out of the metal fiber assembly 185 without stagnation in the metal fiber assembly 185.

多孔板１８６の多数の貫通孔から流出した混合ガスＭは、空間１９２において合流する。合流することで、ある程度の攪拌がなされ、混合ガスＭは混ざり合う。混合ガスＭは空間１９２から第２の隔板１８７の１つの貫通孔１８８を通って、液体燃料気化装置１８０の下流に送出される。その際に、貫通孔１８８の孔径は、混合ガスＭが乱流として流れ、しかし、圧力損失が大き過ぎず、また、振動を生じることがないような、大きさに形成される。よって、混合ガスＭは、貫通孔１８８から流出されるときに、更に攪拌され、混ぜ合わされる。   The mixed gas M flowing out from a large number of through holes of the perforated plate 186 joins in the space 192. By mixing, a certain amount of stirring is performed, and the mixed gas M is mixed. The mixed gas M is sent from the space 192 through one through hole 188 of the second partition 187 to the downstream of the liquid fuel vaporizer 180. At that time, the hole diameter of the through hole 188 is formed such that the mixed gas M flows as a turbulent flow, but the pressure loss is not too large and no vibration is generated. Therefore, the mixed gas M is further stirred and mixed when it flows out of the through hole 188.

本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０を用いると、液体燃料Ｌが金属繊維集合体１８５中に拡散し、その上で、過熱水蒸気Ｓにより加熱されて気化し、過熱水蒸気Ｓと混合し、混合ガスＭとなる。混合ガスＭは、液体燃料気化装置１８０から送出されるまでに、よく混ざる。よって、液体燃料Ｌの供給が少量で液滴により間歇的に供給されても、液体燃料Ｌを時間をかけて空間的に広げ気化し過熱水蒸気Sと混合すること、および、空間的に分散した混合ガスＭを混ぜ合わされることで、混合ガスＭが経時的に不均一な濃度になる問題を解消し、均一な濃度の混合ガスＭとして下流側に送出する。なお、液体燃料Ｌが連続的に供給されれば、より均一な濃度の混合ガスＭが送出される。   When the liquid fuel vaporization apparatus 180 according to the first embodiment of the present invention is used, the liquid fuel L diffuses into the metal fiber assembly 185 and is heated and vaporized by the superheated steam S, thereby superheated steam. It is mixed with S to become a mixed gas M. The mixed gas M is mixed well before being delivered from the liquid fuel vaporizer 180. Therefore, even if the supply of the liquid fuel L is small and intermittently supplied by droplets, the liquid fuel L is spatially spread and vaporized over time, mixed with the superheated steam S, and spatially dispersed. By mixing the mixed gas M, the problem that the mixed gas M has a non-uniform concentration over time is solved, and the mixed gas M is sent downstream as a mixed gas M having a uniform concentration. If the liquid fuel L is continuously supplied, the mixed gas M having a more uniform concentration is sent out.

続いて、図２の縦断面図を参照して、液体燃料気化装置２８０の構成について説明する。本液体燃料気化装置２８０は、本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０と同様に、金属繊維集合体１８５、多孔板１８６、第２の隔板１８７、胴板１８９および蓋板１９１を備えている。液体燃料気化装置２８０では、液体燃料供給ノズル２８１と過熱水蒸気供給ノズル２８２とが二重管構造となっている。すなわち、液体燃料供給ノズル２８１の周囲に過熱水蒸気供給ノズル２８２が形成されている。そのために、第１の隔板１８３を備えていなくても、過熱水蒸気Ｓは、液体燃料Ｌが金属繊維集合体１８５に導入された箇所に、導入される。よって、本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０と同様に、液体燃料Ｌが液滴として供給されても、あるいは、連続的に供給されても、均一な濃度の混合ガスＭを送出することができる。 Subsequently, with reference to the longitudinal sectional view of FIG. 2, the configuration of the liquid body fuel vaporizer 280. Similar to the liquid fuel vaporizer 180 according to the first embodiment of the present invention, the present liquid fuel vaporizer 280 has a metal fiber assembly 185, a porous plate 186, a second partition plate 187, a body plate 189, and a lid. A plate 191 is provided. In the liquid fuel vaporizer 280, the liquid fuel supply nozzle 281 and the superheated steam supply nozzle 282 have a double tube structure. That is, the superheated steam supply nozzle 282 is formed around the liquid fuel supply nozzle 281. Therefore, even if the first partition plate 183 is not provided, the superheated steam S is introduced at a location where the liquid fuel L is introduced into the metal fiber assembly 185. Therefore, similarly to the liquid fuel vaporization apparatus 180 according to the first embodiment of the present invention, even if the liquid fuel L is supplied as droplets or continuously supplied, the mixed gas has a uniform concentration. M can be sent out.

続いて図３の縦断面図を参照して、本発明の実施の形態である液体燃料処理装置１の構成について説明する。図中の上方向が、実際の液体燃料処理装置１でも鉛直上側となり、以降上部あるいは上方向と称し、逆に、図中下方向を、下部あるいは下方向と称する。液体燃料処理装置１は、液体燃料気化装置８０を有する改質器上部２と、改質器下部３を備えている。改質器上部２は、燃料を燃焼させるバーナー４と、バーナー４と同軸に配置された燃焼円筒体５と、改質触媒充填層６を収容した円環体状の改質部１０５を有している。改質部１０５は内円筒体９と外円筒体７とを有し、内円筒体９と外円筒体７との間に改質触媒充填層６を形成する。改質触媒充填層６に用いる改質触媒は、改質反応を促進するものであれば何でもよく、例えば触媒の種類としてＮｉ系改質触媒やＲｕ系改質触媒などが用いられる。また、改質触媒の形状として粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが好適である。バーナー４は、燃焼円筒体５のほぼ中心軸上に設けられている。なお、バーナー４の詳細に関する図示は省略している。   Next, the configuration of the liquid fuel processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the longitudinal sectional view of FIG. The upward direction in the figure is also the vertical upper side in the actual liquid fuel processing apparatus 1, and is hereinafter referred to as the upper part or the upward direction, and conversely, the downward direction in the figure is referred to as the lower part or the downward direction. The liquid fuel processing apparatus 1 includes an upper reformer 2 having a liquid fuel vaporizer 80 and a lower reformer 3. The reformer upper part 2 has a burner 4 for burning fuel, a combustion cylinder 5 arranged coaxially with the burner 4, and a torus-shaped reforming part 105 containing a reforming catalyst packed layer 6. ing. The reforming unit 105 includes an inner cylindrical body 9 and an outer cylindrical body 7, and the reforming catalyst packed layer 6 is formed between the inner cylindrical body 9 and the outer cylindrical body 7. The reforming catalyst used in the reforming catalyst packed layer 6 may be anything as long as it promotes the reforming reaction. For example, a Ni-based reforming catalyst or a Ru-based reforming catalyst is used as the type of catalyst. Further, the shape of the reforming catalyst is preferably granular, cylindrical, honeycomb or monolith. The burner 4 is provided substantially on the central axis of the combustion cylinder 5. In addition, the illustration regarding the detail of the burner 4 is abbreviate | omitted.

バーナー４の燃焼部の周囲には、燃焼円筒体５によって下方が開いた周壁が形成され、燃焼円筒体５と内円筒体９との間隙は、バーナー４での燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路１０を構成する。燃焼円筒体５は上端において周外向き方向に広がる平板５ａを有し、液体燃料処理装置１の上面を形成している。なお、液体燃料処理装置１の上面には、更に断熱層６０が配置される。バーナー４は、平板５ａに担持されている。バーナー４に対向する、内円筒体９の底面には隔壁１５が備えられている。燃焼ガスは、隔壁１５に流れを遮られ、燃焼円筒体５と内円筒体９との間隙の燃焼ガス流路１０に流れることになる。隔壁１５は、バーナー４の燃焼ガスが直接当たり、また、放射熱も受けるので、耐熱性の高い金属材料等で形成されている。断熱材１４が、隔壁１５の上面に設けられ、燃焼ガスと、後述する改質部１０５を出た改質ガスとの間の熱伝達を抑制する。内円筒体９は、上端が外円筒体７より更に上方向に延びて周外向き方向に広がる平板９ａを有し、燃焼円筒体５の周外向き方向に広がった平板５ａとの間において、燃焼ガス流路１０を形成する。燃焼ガス流路１０は平板９ａと平板５ａとの外周の間で閉じられ、１または２以上の燃焼ガス出口が設けられ、また、燃焼ガス出口の内側にバッフル板１１が備えられている。バッフル板１１は、燃焼ガス流路１０での燃焼ガスの流れ分布を均一化させるもので、その構造は円筒状で、多数の孔が形成されている。   A peripheral wall opened downward by the combustion cylinder 5 is formed around the combustion portion of the burner 4, and a gap between the combustion cylinder 5 and the inner cylinder 9 is a combustion gas flow path through which the combustion gas in the burner 4 flows. 10 is configured. The combustion cylinder 5 has a flat plate 5 a that extends in the circumferentially outward direction at the upper end, and forms the upper surface of the liquid fuel processing apparatus 1. A heat insulating layer 60 is further disposed on the upper surface of the liquid fuel processing apparatus 1. The burner 4 is carried on the flat plate 5a. A partition wall 15 is provided on the bottom surface of the inner cylindrical body 9 facing the burner 4. The combustion gas is blocked by the partition wall 15 and flows into the combustion gas flow path 10 in the gap between the combustion cylinder 5 and the inner cylinder 9. The partition wall 15 is made of a metal material having high heat resistance because the combustion gas of the burner 4 directly hits it and also receives radiant heat. The heat insulating material 14 is provided on the upper surface of the partition wall 15, and suppresses heat transfer between the combustion gas and the reformed gas that has exited the reforming unit 105 described later. The inner cylindrical body 9 has a flat plate 9a whose upper end extends further upward than the outer cylindrical body 7 and spreads in the circumferentially outward direction, and between the flat plate 5a that spreads in the circumferentially outward direction of the combustion cylinder 5, A combustion gas flow path 10 is formed. The combustion gas flow path 10 is closed between the outer peripheries of the flat plate 9a and the flat plate 5a, one or more combustion gas outlets are provided, and a baffle plate 11 is provided inside the combustion gas outlet. The baffle plate 11 makes the flow distribution of the combustion gas in the combustion gas flow path 10 uniform, and its structure is cylindrical, and a large number of holes are formed.

内円筒体９と外円筒体７との間隙では、改質触媒充填層６の上部に液体燃料気化装置８０が設けられる。すなわち、中空円盤状の内円筒体９と外円筒体７との間隙の上面が、液体燃料気化装置８０の蓋板９１で塞がれる。蓋板９１には、過熱水蒸気流路４５から液体燃料気化装置８０内へ過熱水蒸気を導入する過熱水蒸気供給口８２が形成される。蓋板９１の下部に貫通孔８４を有する第１の隔板８３、その下に金属繊維集合体８５が多孔板８６に支持されて配置され、その下に空間を有して第２の隔板８７が配置される。第１の隔板８３、金属繊維集合体８５、多孔板８６および第２の隔板８７は、いずれも内円筒体９と外円筒体７との間隙で中空円盤状の形状をしている。蓋板９１には、１若しくは２以上の孔またはスリットが形成され、該孔またはスリットを貫通して、孔径またはスリットより細い外径を有する液体燃料供給ノズル８１が第１の隔板８３の直上まで延びて開口している。第１の隔板８３の液体燃料供給ノズル８１の鉛直下方には液体燃料と過熱水蒸気を金属繊維集合体８５に導入するための貫通孔８４が形成されている。多孔板８６には、貫通孔が多数形成されている。また、第２の隔板８７には、１の貫通孔８８が形成されている。   In the gap between the inner cylindrical body 9 and the outer cylindrical body 7, a liquid fuel vaporizer 80 is provided above the reforming catalyst packed bed 6. That is, the upper surface of the gap between the hollow disk-shaped inner cylinder 9 and outer cylinder 7 is closed by the cover plate 91 of the liquid fuel vaporizer 80. The cover plate 91 is formed with a superheated steam supply port 82 for introducing superheated steam from the superheated steam channel 45 into the liquid fuel vaporizer 80. A first partition plate 83 having a through hole 84 in the lower portion of the cover plate 91, a metal fiber assembly 85 supported by the perforated plate 86, and a second partition plate having a space below it. 87 is arranged. The first partition plate 83, the metal fiber assembly 85, the perforated plate 86, and the second partition plate 87 all have a hollow disk shape with a gap between the inner cylindrical body 9 and the outer cylindrical body 7. The cover plate 91 is formed with one or more holes or slits, and the liquid fuel supply nozzle 81 having an outer diameter smaller than the hole diameter or the slit is directly above the first partition plate 83 through the holes or slits. It extends to the opening. A through hole 84 for introducing liquid fuel and superheated steam into the metal fiber assembly 85 is formed vertically below the liquid fuel supply nozzle 81 of the first partition plate 83. A large number of through holes are formed in the porous plate 86. Further, one through hole 88 is formed in the second partition plate 87.

液体燃料気化装置８０と改質触媒充填層６との間には、空間があり、改質部入口ガス流路８を構成する。改質部入口ガス流路８には、その流路に垂直な断面を覆う分散板９０が設置される。分散版９０は、貫通孔が多数形成された板で、第２の隔板８７の貫通孔から送出されたガスを、中空円盤状の内円筒体９と外円筒体７との間隙に均等に分散するための板である。   There is a space between the liquid fuel vaporizer 80 and the reforming catalyst packed bed 6, and the reforming unit inlet gas flow path 8 is configured. The reformer inlet gas flow path 8 is provided with a dispersion plate 90 that covers a cross section perpendicular to the flow path. The dispersion plate 90 is a plate in which a large number of through-holes are formed, and the gas sent from the through-holes of the second partition plate 87 is evenly distributed in the gap between the hollow disk-shaped inner cylindrical body 9 and the outer cylindrical body 7. It is a board for dispersing.

液体燃料気化装置８０と内円筒体９の周外向き方向に広がる平板９ａとの間の空間は、過熱水蒸気流路４５となる。蓋板９１は、液体燃料気化装置８０の周外向き方向に広がっており、平板９ａと共に、過熱水蒸気流路４５を構成する。過熱水蒸気流路４５は、その外周が円筒形の板により閉じられており、改質添加水を導入するためのノズル４７が設けられている。ノズル４７には、改質添加水供給管６７が接続され、改質添加水供給管６７には流量調整弁６５が配置されている。液体燃料気化装置８０と平板９ａとの間の過熱水蒸気流路４５には、内側に隙間を有する中空円盤である仕切板４８が配置され、上下２段に分けられている、ノズル４７は上段に接続し、上段から導入された改質添加水は、過熱水蒸気流路４５を内側に流れ下段に移動した後、外側に向かって流れ、その間に加熱されて過熱水蒸気となる。仕切板４８の内縁の下部には分散板４６が設けられ、過熱水蒸気の流れを均等にする。分散板４６は、多数の貫通孔が形成された円筒形の板である。分散板４６の外側に、蓋板９１の貫通孔あるいはスリットが設けられ、過熱水蒸気が液体燃料気化装置８０に供給される。なお、ノズル４７から過熱水蒸気が導入されてもよい。   A space between the liquid fuel vaporization device 80 and the flat plate 9 a extending in the circumferentially outward direction of the inner cylindrical body 9 becomes the superheated steam channel 45. The cover plate 91 extends in the circumferentially outward direction of the liquid fuel vaporizer 80, and constitutes the superheated steam channel 45 together with the flat plate 9a. The outer periphery of the superheated steam channel 45 is closed by a cylindrical plate, and a nozzle 47 for introducing the reformed additive water is provided. A reformed / added water supply pipe 67 is connected to the nozzle 47, and a flow rate adjusting valve 65 is disposed in the reformed / added water supply pipe 67. In the superheated steam flow path 45 between the liquid fuel vaporizer 80 and the flat plate 9a, a partition plate 48, which is a hollow disk having a gap on the inside, is arranged and divided into two upper and lower stages. The reformed additive water that is connected and introduced from the upper stage flows in the superheated steam channel 45 to the inside, moves to the lower stage, and then flows to the outside, and is heated during that time to become superheated steam. A dispersion plate 46 is provided below the inner edge of the partition plate 48 to equalize the flow of superheated steam. The dispersion plate 46 is a cylindrical plate in which a large number of through holes are formed. A through-hole or slit of the cover plate 91 is provided outside the dispersion plate 46, and superheated steam is supplied to the liquid fuel vaporizer 80. Note that superheated steam may be introduced from the nozzle 47.

改質器上部２および改質器下部３の外側に容器１３が設置され、改質器上部２および改質器下部３との間に改質添加水流路４０が形成される。蓋板９１は、液体燃料気化装置８０を超えて周外向き方向に広がっており、液体燃料気化装置８０の外側に貫通孔またはスリット９２が形成される。貫通孔またはスリット９２により、過熱水蒸気流路４５と改質添加水流路４０とが連通する。なお、容器１３の底板には、改質添加水注入口４１が設けられ、改質反応用の水である改質添加水が導入され、改質器下部３および改質器上部２との熱交換により加熱され、過熱水蒸気となり、過熱水蒸気流路４５に導入される。あるいは、改質添加水注入口４１から過熱水蒸気が導入されてもよい。   A container 13 is installed outside the reformer upper part 2 and the reformer lower part 3, and a reforming addition water flow path 40 is formed between the reformer upper part 2 and the reformer lower part 3. The cover plate 91 extends in a circumferentially outward direction beyond the liquid fuel vaporizer 80, and a through hole or a slit 92 is formed outside the liquid fuel vaporizer 80. The superheated steam channel 45 and the reformed / added water channel 40 communicate with each other through the through hole or the slit 92. The bottom plate of the container 13 is provided with a reforming addition water inlet 41, and reforming addition water, which is water for reforming reaction, is introduced to heat the reformer lower part 3 and the reformer upper part 2 with heat. Heated by the exchange, becomes superheated steam, and is introduced into the superheated steam channel 45. Alternatively, superheated steam may be introduced from the reformed / added water inlet 41.

改質器下部３は、筒状に第１の変成触媒を充填する第１変成触媒充填層２０を備える第１変成部１２０と、第１変成部１２０の下部に、環状に第２の変成触媒を充填する第２変成触媒充填層２５を備える第２変成部１２５と、第２変成部１２５の外周に沿って同軸円筒状に位置する選択酸化触媒充填層３５を備える選択酸化部１３５とを備える。第１変成触媒充填層２０に充填される第１変成触媒としては、例えば鉄Ｆｅ−クロムＣｒ系の高温変成触媒やプラチナＰｔ系の中高温変成触媒などが好適に用いられる。第２変成触媒充填層２５に充填される第２変成触媒としては、例えばクロムＣｕ−亜鉛Ｚｎ系低温変成触媒やプラチナＰｔ系低温変成触媒などが好適に用いられる。第１の変成触媒および第２の変成触媒の形状としては、粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが好適に用いられる。選択酸化触媒は、一酸化炭素に対する選択酸化性が高いものであれば何でもよく、例えばプラチナＰｔ系選択酸化触媒、ルテニウムＲｕ系選択酸化触媒やプラチナＰｔ−ルテニウムＲｕ系選択酸化触媒などが好適に用いられ、その形状として粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが好適に用いられる。   The reformer lower portion 3 includes a first shift portion 120 including a first shift catalyst packed bed 20 that fills the first shift catalyst in a cylindrical shape, and a second shift catalyst that is annularly formed below the first shift portion 120. The second shift portion 125 including the second shift catalyst packed layer 25 that fills the catalyst, and the selective oxidation portion 135 including the selective oxidation catalyst fill layer 35 positioned in a coaxial cylindrical shape along the outer periphery of the second shift portion 125 are provided. . As the first shift catalyst filled in the first shift catalyst packed bed 20, for example, an iron Fe-chromium Cr-based high temperature shift catalyst, a platinum Pt-based medium-high temperature shift catalyst, or the like is preferably used. As the second shift catalyst filled in the second shift catalyst packed bed 25, for example, a chromium Cu-zinc Zn-based low temperature shift catalyst, a platinum Pt-based low temperature shift catalyst, or the like is preferably used. As the shapes of the first shift catalyst and the second shift catalyst, a granular shape, a columnar shape, a honeycomb shape, a monolith shape, or the like is preferably used. The selective oxidation catalyst may be anything as long as it has a high selective oxidation property with respect to carbon monoxide. For example, a platinum Pt-based selective oxidation catalyst, a ruthenium Ru-based selective oxidation catalyst, or a platinum Pt-ruthenium Ru-based selective oxidation catalyst is preferably used. As the shape, a granular shape, a columnar shape, a honeycomb shape, a monolith shape, or the like is preferably used.

第１変成部１２０は、第１変成部外円筒２１と、その上面を構成する上面２３と、下面を構成する円環状バッフル板２７とにより囲まれている。第１変成部１２０の第１変成触媒充填層２０の上下には空間が形成され、ガス流路となっている。第１変成触媒充填層２０の上の空間には、ガス分散板２２が設けられている。ガス分散板２２は、第１変成部１２０のガス流路に垂直な内面を覆う、多数の貫通孔が形成された平板であり、流通するガスを第１変成部１２０の内面にわたって均等にする。   The first metamorphic portion 120 is surrounded by a first metamorphic portion outer cylinder 21, an upper surface 23 constituting the upper surface thereof, and an annular baffle plate 27 constituting the lower surface. Spaces are formed above and below the first shift catalyst packed bed 20 of the first shift section 120 to form gas flow paths. A gas dispersion plate 22 is provided in the space above the first shift catalyst packed bed 20. The gas dispersion plate 22 is a flat plate in which a large number of through holes are formed covering the inner surface perpendicular to the gas flow path of the first metamorphic portion 120, and makes the flowing gas uniform over the inner surface of the first metamorphic portion 120.

第２変成部１２５には、改質器下部３の外壁（第１変成部外円筒２１および後述の選択酸化部外円筒３６）と同軸に、内円筒体２９と、内円筒体２９の外周側に中円筒体２６とが設けられている。第２変成部１２５の触媒充填層２５は、第２変成触媒が収容される円環状の空間で、内円筒体２９の外周面と中円筒体２６の内周面によって形成されている。円環状バッフル板２７は、第１変成部１２０と第２変成部１２５との間隙に設置されるもので、円環の中心部には多数の貫通孔が形成されたガス分散板３４が設けられている。   The second shift section 125 includes an inner cylinder 29 and an outer peripheral side of the inner cylinder 29 coaxially with the outer wall of the reformer lower part 3 (the first shift section outer cylinder 21 and the selective oxidation section outer cylinder 36 described later). An intermediate cylindrical body 26 is provided. The catalyst packed layer 25 of the second shift section 125 is an annular space in which the second shift catalyst is accommodated, and is formed by the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 29 and the inner peripheral surface of the middle cylindrical body 26. The annular baffle plate 27 is installed in the gap between the first metamorphic portion 120 and the second metamorphic portion 125, and a gas distribution plate 34 having a large number of through holes is provided at the center of the ring. ing.

第２変成部１２５の触媒充填層２５の上部は、ガス導入流路３１となる。ガス導入流路３１は、第１変成触媒充填層２０の下面、第１変成部外円筒２１の内周面、円環状バッフル板２７、中円筒体２６の第１変成部１２０側の内周面、内円筒体２９の第１変成部１２０側の外周面および触媒充填層２５の上面によって形成された空間で、第１変成部１２０を通過した改質ガスを第２変成部１２５に導入する流路である。第２変成部１２５の触媒充填層２５の下部は、ガス導出流路３２となる。ガス導出流路３２は、第２変成触媒充填層２５の下面、中円筒体２６の下側の内周面、第２変成部１２５の底面３９、内円筒体２９の内周面、並びに選択酸化部１３５の上部と連絡する管路７０によって形成された空間で、第２変成部１２５を通過した改質ガスを選択酸化部１３５に導入する流路である。管路７０は、内円筒体２９と接続され、中円筒体２６を貫通する円形断面、矩形断面等の筒体で、ガスの流れを阻害しない管径を有している。内円筒体２９の下端３３は開口しており、その直下、好ましくは内円筒体２９の内側に若干挿入されて、選択酸化用空気が導入される選択酸化用空気導入管５７の導入口５８が配置されている。   The upper part of the catalyst packed bed 25 of the second shift section 125 is a gas introduction flow path 31. The gas introduction flow path 31 includes a lower surface of the first shift catalyst packed bed 20, an inner peripheral surface of the first shift portion outer cylinder 21, an annular baffle plate 27, and an inner peripheral surface of the middle cylinder body 26 on the first shift portion 120 side. A flow for introducing the reformed gas that has passed through the first shift section 120 into the second shift section 125 in a space formed by the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 29 on the first shift section 120 side and the upper surface of the catalyst packed bed 25. Road. A lower part of the catalyst packed bed 25 of the second shift section 125 is a gas outlet flow path 32. The gas lead-out flow path 32 includes a lower surface of the second shift catalyst packed bed 25, an inner peripheral surface below the middle cylindrical body 26, a bottom surface 39 of the second shift section 125, an inner peripheral surface of the inner cylindrical body 29, and selective oxidation. This is a flow path for introducing the reformed gas that has passed through the second shift section 125 into the selective oxidation section 135 in a space formed by the pipe line 70 communicating with the upper portion of the section 135. The pipe 70 is connected to the inner cylindrical body 29 and is a cylindrical body having a circular cross section, a rectangular cross section, or the like that penetrates the middle cylindrical body 26, and has a pipe diameter that does not inhibit the flow of gas. The lower end 33 of the inner cylindrical body 29 is open, and an introduction port 58 of a selective oxidation air introduction pipe 57 into which selective oxidation air is introduced is inserted just below, preferably inside the inner cylindrical body 29. Has been placed.

選択酸化部１３５は、選択酸化部外円筒体３６の内周面と中円筒体２６の外周面によって形成された選択酸化触媒充填層３５を有しており、更にガス導入流路７１とガス導出流路７２を有している。選択酸化部外円筒体３６は、第１変成部外円筒２１と同一の径、板厚とし、一体で成形するのが、製作上、強度上、およびスペース上、好ましい。ガス導入流路７１は、選択酸化部外円筒体３６の内周面、中円筒体２６の外周面、円環状バッフル板２７および選択酸化触媒充填層３５の上面によって形成される空間で、第２変成部１２５を通過した改質ガスを選択酸化触媒充填層３５に導く。ガス導入流路７１には、ガスの流れを均質化するために、多数の貫通孔が形成された板であるガス分散板３７が設けられている。ガス導出流路７２は、選択酸化触媒充填層３５の下面、選択酸化部外円筒体３６の内周面、中円筒体２６の外周面、中円筒体２６の底面３９、選択酸化部外円筒体３６の底面４３、並びに燃料ガス導出管５５の内周面によって形成される空間で、選択酸化触媒充填層３５を通過した改質ガスを燃料ガス導出管５５に導く構成となっている。ここで、円筒形の中心に配置されるために、燃料ガス導出管５５は、その中を選択酸化用空気導入管５７が並行する二重管構造となっている。燃料ガス導出管５５は、不図示の一酸化炭素低減ガス導出流路を経て燃料電池に連接する。   The selective oxidation unit 135 includes a selective oxidation catalyst packed layer 35 formed by the inner peripheral surface of the selective oxidation unit outer cylindrical body 36 and the outer peripheral surface of the middle cylindrical body 26, and further includes a gas introduction channel 71 and a gas outlet. A flow path 72 is provided. It is preferable in terms of manufacturing, strength, and space that the selective oxidation portion outer cylindrical body 36 has the same diameter and plate thickness as the first transformation portion outer cylinder 21 and is integrally formed. The gas introduction channel 71 is a space formed by the inner peripheral surface of the selective oxidation part outer cylindrical body 36, the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical body 26, the annular baffle plate 27, and the upper surface of the selective oxidation catalyst packed layer 35, and is the second. The reformed gas that has passed through the shift converter 125 is guided to the selective oxidation catalyst packed bed 35. The gas introduction channel 71 is provided with a gas dispersion plate 37 which is a plate in which a large number of through holes are formed in order to homogenize the gas flow. The gas outlet flow path 72 includes a lower surface of the selective oxidation catalyst packed layer 35, an inner peripheral surface of the selective oxidation portion outer cylindrical body 36, an outer peripheral surface of the intermediate cylindrical body 26, a bottom surface 39 of the intermediate cylindrical body 26, and a selective oxidation portion outer cylindrical body. In the space formed by the bottom surface 43 of 36 and the inner peripheral surface of the fuel gas outlet pipe 55, the reformed gas that has passed through the selective oxidation catalyst packed bed 35 is guided to the fuel gas outlet pipe 55. Here, since the fuel gas outlet pipe 55 is arranged at the center of the cylindrical shape, the fuel gas outlet pipe 55 has a double pipe structure in which the selective oxidation air introduction pipe 57 is parallel. The fuel gas outlet pipe 55 is connected to the fuel cell via a carbon monoxide reduced gas outlet passage (not shown).

改質器上部２と改質器下部３とは、連結流通管１９により連接されている。連結流通管１９は、改質器上部２の底面１７と改質器下部３の上面２３を連結するもので、例えば連結流通管１９の軸方向に伸縮するコルゲート形伸縮管を用いる。ここで、改質器上部２は円筒状の筒体にて周縁が囲われており、底面１７は改質器上部２に対してバケツの底板状に設けられ、中央部には連結流通管１９に通じる開口部を有している。改質器下部３は円筒状の筒体にて周縁が囲われており、上面２３は改質器下部３に対して蓋状に設けられ、中央部には連結流通管１９に通じる開口部を有している。   The reformer upper part 2 and the reformer lower part 3 are connected by a connecting flow pipe 19. The connecting flow pipe 19 connects the bottom surface 17 of the reformer upper part 2 and the upper surface 23 of the reformer lower part 3. For example, a corrugated expansion pipe that expands and contracts in the axial direction of the connection flow pipe 19 is used. Here, the reformer upper portion 2 is surrounded by a cylindrical tube, and the bottom surface 17 is provided in a bucket bottom plate shape with respect to the reformer upper portion 2. Has an opening leading to. The reformer lower part 3 is surrounded by a cylindrical tube, and the upper surface 23 is provided in a lid shape with respect to the reformer lower part 3, and an opening leading to the connecting flow pipe 19 is provided in the center part. Have.

連結流通管１９にコルゲート形伸縮管を用いる場合には、伸縮管の軸方向の変形によって改質器上部２と改質器下部３の熱伸縮を吸収可能なので、底面１７と上面２３には剛性の高い材料を用いてもよい。また連結流通管１９の底面１７と上面２３に対する取付け位置は中央部に限らず、周縁部でもよく、また複数の連結流通管１９を底面１７と上面２３に設けてもよい。連結流通管１９の管路部分にコルゲート形伸縮管ではなく直管を用いる場合には、底面１７と上面２３の曲げ変形によって改質器上部２と改質器下部３の熱伸縮を吸収可能とするために、連結流通管１９の底面１７と上面２３に対する取付け位置は中央部とし、底面１７と上面２３には弾性を有し撓み易い材質を用いる。なお、改質器上部２、改質器下部３の他の部分と同材質の板で形成してもよい。底面１７と上面２３にコルゲート成形を施せば、更に曲げ変形が容易になり好ましい。   When a corrugated expansion / contraction tube is used for the connecting / circulating pipe 19, the bottom surface 17 and the top surface 23 are rigid because the heat expansion / contraction of the reformer upper portion 2 and the reformer lower portion 3 can be absorbed by the deformation of the expansion tube in the axial direction. High material may be used. Moreover, the attachment position with respect to the bottom face 17 and the upper surface 23 of the connection flow pipe 19 is not limited to the center portion, but may be a peripheral edge portion, and a plurality of connection flow pipes 19 may be provided on the bottom face 17 and the upper surface 23. When a straight pipe is used instead of a corrugated expansion / contraction pipe for the pipe portion of the connecting flow pipe 19, the thermal expansion / contraction of the reformer upper part 2 and the reformer lower part 3 can be absorbed by bending deformation of the bottom surface 17 and the upper surface 23. Therefore, the attachment position of the connecting flow pipe 19 with respect to the bottom surface 17 and the top surface 23 is a central portion, and the bottom surface 17 and the top surface 23 are made of an elastic material that is easily bent. In addition, you may form with the board | plate of the same material as the other part of the reformer upper part 2 and the reformer lower part 3. FIG. It is preferable to perform corrugation molding on the bottom surface 17 and the top surface 23 because bending deformation becomes easier.

改質器上部２と改質器下部３とは、容器１３に収容される。容器１３の底面には改質添加水注入口４１が設けられ、また、燃料ガス導出管５５が貫通している。容器１３は、円筒状の改質器上部２と改質器下部３に対して同軸に設けられる。容器１３の外周および改質器上部２の上面には断熱層６０が設けられる。断熱層６０としては、例えば真空断熱層が好適に用いられる。   The reformer upper part 2 and the reformer lower part 3 are accommodated in a container 13. A reformed / added water inlet 41 is provided on the bottom surface of the container 13, and a fuel gas outlet pipe 55 passes therethrough. The container 13 is provided coaxially with the cylindrical reformer upper part 2 and the reformer lower part 3. A heat insulating layer 60 is provided on the outer periphery of the container 13 and the upper surface of the reformer upper portion 2. As the heat insulation layer 60, for example, a vacuum heat insulation layer is preferably used.

容器１３と改質器上部２と改質器下部３との間には空間が形成されており、前述のとおり、改質添加水流路４０となっている。改質器上部２と改質器下部３とを連結する連結流通管１９は改質器上部２と改質器下部３との外径より細くなるが、容器１３の径は上方から下方にわたり一様であるので、連結流通管１９の周囲で改質添加水流路４０は広くなる。そこで、外周は容器１３に接触し、内径は連結流通管１９との間に隙間を有する円環状のバッフル板１８が設けられる。バッフル板１８は、改質添加水流路４０の流れを邪魔して、連結流通管１９側に改質添加水の流れを導くことで、過熱水蒸気の改質器上部底面１７と改質下部上面２３と効率をよく熱交換をする熱交換部２４を構成する。   A space is formed between the container 13, the reformer upper part 2, and the reformer lower part 3, and the reforming addition water flow path 40 is formed as described above. The connecting flow pipe 19 that connects the reformer upper part 2 and the reformer lower part 3 is thinner than the outer diameter of the reformer upper part 2 and the reformer lower part 3, but the diameter of the container 13 is constant from the top to the bottom. As a result, the reformed / added water flow path 40 is widened around the connecting flow pipe 19. Therefore, an annular baffle plate 18 having an outer periphery contacting the container 13 and a gap between the inner diameter and the connecting flow pipe 19 is provided. The baffle plate 18 obstructs the flow of the reformed / added water flow path 40 and guides the flow of the reformed / added water to the connecting flow pipe 19 side, so that the reformer upper bottom surface 17 and the reformed lower top surface 23 of superheated steam are supplied. And the heat exchanging part 24 for exchanging heat efficiently.

改質添加水注入口４１は、改質添加水流路４０の改質器下部３側の下端に設けられている。改質添加水注入口４１には、改質添加水注入流路６６が接続する。改質添加水注入流路６６は流量調整弁６４で流量を調整しながら、過熱水蒸気の流路４０に改質添加水を供給する管路である。また、改質添加水注入流路６６は、改質添加水注入口４１と流量調整弁６４との間で分岐し、分岐した配管にはドレン電磁弁６３が配設される。この配管は、運転を停止したときに、液体燃料気化装置８０内の水蒸気が凝縮したドレンを排出するのに用いられる。   The reformed / added water inlet 41 is provided at the lower end of the reformed / added water channel 40 on the reformer lower part 3 side. A reformed / added water injection channel 66 is connected to the reformed / added water inlet 41. The reformed / added water injection channel 66 is a conduit for supplying the reformed / added water to the superheated steam channel 40 while adjusting the flow rate by the flow rate adjusting valve 64. Further, the reformed / added water injection channel 66 is branched between the reformed / added water inlet 41 and the flow rate adjusting valve 64, and a drain solenoid valve 63 is disposed in the branched pipe. This pipe is used for discharging drain condensed water vapor in the liquid fuel vaporizer 80 when operation is stopped.

次に本発明に係る液体燃料気化装置を備えた液体燃料処理装置１の運転について説明する。バーナー４が燃焼することにより燃焼ガスが燃焼ガス流路１０を流れ、改質器上部２を加熱する。炭化水素系である原料燃料と改質添加水の水蒸気との改質反応により、水素と一酸化炭素と二酸化炭素の改質ガスが生成する。改質反応をする温度としては５５０〜８００℃が好適であり、更に好適には６００〜７００℃、最も好適には６５０℃程度である。改質反応は吸熱反応であるので、バーナーにより所定の温度（例えば、６５０℃）に加熱する。また、反応にかかわる水蒸気の添加量は多い程改質率が高くなるが、水蒸気を発生するための熱量の増加で熱効率が低下するので、Ｓ／Ｃ（改質添加水の水蒸気と燃料中炭素とのモル比）として例えば２．２〜３．５の範囲が好適である。改質反応は、改質触媒充填層６に充填された改質触媒の下で行われる。改質触媒充填層６で生成した改質ガスは、連結流通管１９を通って、改質器下部３に送られる。   Next, the operation of the liquid fuel processing apparatus 1 including the liquid fuel vaporizer according to the present invention will be described. When the burner 4 burns, the combustion gas flows through the combustion gas passage 10 and heats the reformer upper part 2. A reformed gas of hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide is generated by the reforming reaction between the hydrocarbon-based raw material fuel and the steam of the reformed additive water. The temperature for the reforming reaction is preferably 550 to 800 ° C, more preferably 600 to 700 ° C, and most preferably about 650 ° C. Since the reforming reaction is an endothermic reaction, it is heated to a predetermined temperature (for example, 650 ° C.) by a burner. In addition, although the reforming rate increases as the amount of water vapor added in the reaction increases, the heat efficiency decreases due to the increase in the amount of heat for generating water vapor, so S / C (water vapor of reformed water and carbon in fuel) The molar ratio is preferably in the range of 2.2 to 3.5. The reforming reaction is performed under the reforming catalyst filled in the reforming catalyst packed bed 6. The reformed gas generated in the reforming catalyst packed bed 6 is sent to the reformer lower part 3 through the connecting flow pipe 19.

改質ガスは連結流通管１９の熱交換部２４にて減温された後、第１変成部１２０から第２変成部１２５に導かれ、変成反応が行われる。この変成反応は発熱反応であり、反応温度を低くすれば、変成後の改質ガスの一酸化炭素濃度が低くなる有利な点があり、逆に反応速度が遅くなる不利な点がある。   After the temperature of the reformed gas is reduced in the heat exchange section 24 of the connection flow pipe 19, the reformed reaction is conducted from the first shift section 120 to the second shift section 125. This modification reaction is an exothermic reaction, and if the reaction temperature is lowered, there is an advantage that the carbon monoxide concentration of the reformed gas after the modification is lowered, and there is a disadvantage that the reaction rate is slow.

そこで、本実施形態では比較的反応温度の高い第１変成部１２０と、反応温度の低い第２変成部１２５とを設け、第１変成部１２０にて反応速度を早くし、第２変成部１２５にて改質ガスの一酸化炭素濃度を低くすることで、総合的な変成反応の効率を高めている。第１変成触媒充填層２０の温度分布は、例えば２８０〜５００℃、好ましくは３００〜４５０℃にし、第２変成触媒充填層２５の温度分布は、例えば１７０〜２８０℃、好ましくは１９０〜２５０℃にする。各部における改質ガスの一酸化炭素濃度は、第１変成触媒充填層２０の入口で１０％程度、第２変成触媒充填層２５の入口で３〜５％程度、第２変成触媒充填層の出口で０．３〜１％程度である。このように各変成触媒充填層の温度分布を最適化して変成後改質ガス中の残留一酸化炭素濃度を低くすると同時に、変成触媒全体の充填量を少なくし、改質器のコンパクト化と低コスト化を図ることができる。   Therefore, in the present embodiment, the first shift section 120 having a relatively high reaction temperature and the second shift section 125 having a low reaction temperature are provided, the reaction speed is increased in the first shift section 120, and the second shift section 125 is provided. By reducing the carbon monoxide concentration in the reformed gas, the efficiency of the total shift reaction is increased. The temperature distribution of the first shift catalyst packed bed 20 is, for example, 280 to 500 ° C., preferably 300 to 450 ° C., and the temperature distribution of the second shift catalyst packed bed 25 is, for example, 170 to 280 ° C., preferably 190 to 250 ° C. To. The carbon monoxide concentration of the reformed gas in each part is about 10% at the inlet of the first shift catalyst packed bed 20, about 3 to 5% at the inlet of the second shift catalyst packed bed 25, and the outlet of the second shift catalyst packed bed. Is about 0.3 to 1%. In this way, the temperature distribution in each shift catalyst packed bed is optimized to reduce the residual carbon monoxide concentration in the reformed gas after shift, and at the same time, the total shift amount of the shift catalyst is reduced, making the reformer compact and low. Cost can be reduced.

改質器下部３では、先ず第１変成部１２０において、ガス分散板２２により改質ガスは第１変成部１２０の断面にほぼ均等に広がった流れとなる。そして、第１変成触媒充填層２０に流入し、そこで、改質ガス中の一酸化炭素と、改質反応で使われなかった水蒸気とが変成反応を起こし、水素と二酸化炭素とになる。前述のとおりに変成反応は発熱反応であり、第１変成触媒充填層２０は改質ガスの熱と変成反応により生ずる熱とで、温度上昇する。そこで、第１変成部１２０の外側の改質添加水流路４０を流れる改質添加水あるいは水蒸気により冷却され、変成反応に適した温度に維持される。第１変成触媒充填層２０で一部変成された改質ガスは、ガス分散板３４で、流路にわたって均等な流れにされた後、第２変成部１２５に送られる。   In the reformer lower portion 3, first, in the first shift section 120, the reformed gas flows in a substantially uniform manner in the cross section of the first shift section 120 by the gas dispersion plate 22. Then, it flows into the first shift catalyst packed bed 20, where carbon monoxide in the reformed gas and water vapor not used in the reforming reaction undergo a shift reaction to become hydrogen and carbon dioxide. As described above, the shift reaction is an exothermic reaction, and the temperature of the first shift catalyst packed bed 20 is increased by the heat of the reformed gas and the heat generated by the shift reaction. Therefore, it is cooled by the reforming / added water or steam flowing in the reforming / adding water flow path 40 outside the first shift section 120 and maintained at a temperature suitable for the shift reaction. The reformed gas partially transformed in the first transformation catalyst packed bed 20 is sent to the second transformation unit 125 after being made to flow uniformly over the flow path by the gas dispersion plate 34.

第２変成部１２５では、第２変成触媒充填層２５にて、第１変成触媒充填層２０で行われたのと同様の変成反応が行われ、改質ガス中の一酸化炭素が減少し、水素が増加する。第２変成触媒充填層２５の温度分布は、例えば１７０〜２８０℃、好ましくは１９０〜２５０℃とする。変成反応により一酸化炭素が減少し、水素が増加した改質ガス（以降、変成ガスという）は、内円筒体２９および管路７０を経て、ガス導入流路７１に送られる。なお、内円筒体２９の下端３３から変成ガスが内円筒２９に流入する際、流路が絞られるのでエジェクタ効果により選択酸化用空気導入管５７の導入口５８から、空気を吸い込む。この吸い込んだ空気を選択酸化用空気とし、選択酸化用空気を含む変成ガスはガス導入流路７１に送られる。   In the second shift section 125, the shift reaction similar to that performed in the first shift catalyst packed bed 20 is performed in the second shift catalyst packed bed 25, and carbon monoxide in the reformed gas is reduced. Hydrogen increases. The temperature distribution of the second shift catalyst packed bed 25 is, for example, 170 to 280 ° C, preferably 190 to 250 ° C. The reformed gas in which carbon monoxide is reduced due to the shift reaction and hydrogen is increased (hereinafter referred to as shift gas) is sent to the gas introduction flow path 71 through the inner cylindrical body 29 and the conduit 70. Note that when the metamorphic gas flows into the inner cylinder 29 from the lower end 33 of the inner cylindrical body 29, the flow path is throttled, so that air is sucked from the inlet 58 of the selective oxidation air introduction pipe 57 by the ejector effect. The sucked air is used as selective oxidation air, and the modified gas containing the selective oxidation air is sent to the gas introduction channel 71.

第２変成部１２５を出た変成ガスは選択酸化部１３５に導かれ、選択酸化用空気導入口５８より導入された選択酸化用空気との間で選択酸化反応が行われる。選択酸化反応は、変成ガス中の一酸化炭素酸を酸化して二酸化炭素とする反応であるが、選択酸化用空気の酸素は変成ガス中の水素をも酸化し消費するので、水素との酸化反応を抑制することが重要である。なお、一酸化炭素量を低減するのは、燃料電池のアノード極（燃料極）のプラチナＰｔ触媒が一酸化炭素に被毒し、発電効率の低下が起こるという問題を防止するためである。   The shift gas exiting the second shift section 125 is guided to the selective oxidation section 135 and a selective oxidation reaction is performed with the selective oxidation air introduced from the selective oxidation air introduction port 58. The selective oxidation reaction is a reaction in which carbon monoxide in the shift gas is oxidized to carbon dioxide, but oxygen in the selective oxidation air also oxidizes and consumes hydrogen in the shift gas, so it is oxidized with hydrogen. It is important to suppress the reaction. The amount of carbon monoxide is reduced in order to prevent the problem that the platinum Pt catalyst at the anode electrode (fuel electrode) of the fuel cell is poisoned by carbon monoxide and the power generation efficiency is lowered.

選択酸化触媒充填層３５の温度分布は、例えば１００〜２００℃、好ましくは１１０〜１５０℃にしている。選択酸化用空気の導入量は、選択酸化後改質ガスの残留一酸化炭素濃度が例えば１００ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下となるように決定すればよい。変成ガス中の水素の酸化による消費を減少し、効率よく一酸化炭素のみを酸化し、結果として液体燃料処理装置１の効率を高めるためには、選択酸化用空気中の酸素と選択酸化部１３５に導入される変成ガス中の一酸化炭素とのモル比（Ｏ２／ＣＯ）として、例えば１．２〜３．０の範囲が望ましく、１．２〜１．８の範囲がより望ましい。 The temperature distribution of the selective oxidation catalyst packed bed 35 is, for example, 100 to 200 ° C., preferably 110 to 150 ° C. The amount of selective oxidation air introduced may be determined so that the residual carbon monoxide concentration in the reformed gas after selective oxidation is, for example, 100 ppm or less, preferably 10 ppm or less. In order to reduce the consumption due to the oxidation of hydrogen in the metamorphic gas and efficiently oxidize only carbon monoxide, and as a result, increase the efficiency of the liquid fuel processing apparatus 1, oxygen in the selective oxidation air and the selective oxidation unit 135 The molar ratio (O 2 / CO) with respect to carbon monoxide in the modified gas introduced into is desirably in the range of, for example, 1.2 to 3.0, and more desirably in the range of 1.2 to 1.8.

ガス導入流路７１に送られた変成ガスは、ガス分散板３７により中空円盤状の選択酸化部１３５において均等な流れとなる。均等な流れとなった変成ガスは、選択酸化触媒充填層３５を流れ、選択酸化触媒により選択酸化される。一酸化炭素選択酸化反応に適した温度は１００〜２００℃であるのに対し、選択酸化部１３５は、隣接する第２変成部１２５からの熱を受け、選択酸化反応が発熱反応であるので反応熱を受け、また、変成ガスも熱を持っているので、温度が上昇し易い。そこで、選択酸化部１３５の周囲に形成された改質添加水流路４０を流れる改質添加水あるいは水蒸気により冷却される。選択酸化部１３５にて一酸化炭素濃度が低減した変成ガスは、燃料ガスとして、燃料ガス導出管５５を通って、不図示の燃料電池に供給される。   The modified gas sent to the gas introduction flow path 71 becomes a uniform flow in the hollow disk-shaped selective oxidation unit 135 by the gas dispersion plate 37. The metamorphic gas having a uniform flow flows through the selective oxidation catalyst packed bed 35 and is selectively oxidized by the selective oxidation catalyst. While the temperature suitable for the carbon monoxide selective oxidation reaction is 100 to 200 ° C., the selective oxidation unit 135 receives heat from the adjacent second transformation unit 125 and the selective oxidation reaction is an exothermic reaction. Since it receives heat and the modified gas also has heat, the temperature is likely to rise. Therefore, the water is cooled by the reformed / added water or water vapor flowing through the reformed / added water flow path 40 formed around the selective oxidation unit 135. The modified gas whose carbon monoxide concentration has been reduced in the selective oxidation unit 135 is supplied as a fuel gas to a fuel cell (not shown) through the fuel gas outlet pipe 55.

なお、本実施の形態では上述のように選択酸化部１３５を１段としているが、選択酸化部１３５を２段にして、例えば図３に示す選択酸化部１３５の下方に第２の選択酸化部を設けてもよく、また、改質部１０５の下流に第２の選択酸化部を設けることもできる。   In this embodiment, as described above, the selective oxidation unit 135 has one stage. However, the selective oxidation unit 135 has two stages, for example, a second selective oxidation unit below the selective oxidation unit 135 shown in FIG. In addition, a second selective oxidation unit can be provided downstream of the reforming unit 105.

ここで、液体燃料気化装置８０の作用について説明する。改質添加水注入口４１より注入される改質添加水は、改質器下部３の内部を流れる改質ガスと対向流で熱交換しながら改質添加水流路４０を流過する。改質添加水流路４０を流れる改質添加水は、更に、選択酸化部１３５および第１変成部１２０を冷却する。改質添加水は、選択酸化部１３５および第１変成部１２０を冷却する過程で加熱され、蒸発する。更に、熱交換部２４にて改質部１０５を出た高温の改質ガスによって加熱され、また、改質部１０５と熱交換することにより加熱され、過熱水蒸気となって過熱水蒸気流路４５に導かれる。過熱水蒸気流路４５に至った過熱水蒸気は、蓋板９１の貫通孔若しくはスリットを通って、液体燃料気化装置８０に導入される。例えば、改質触媒充填層６の下方が６５０℃に維持される改質部と熱交換することにより、過熱水蒸気も５００℃程度に加熱される。   Here, the operation of the liquid fuel vaporizer 80 will be described. The reformed additive water injected from the reformed additive water inlet 41 flows through the reformed additive water passage 40 while exchanging heat with the reformed gas flowing inside the reformer lower part 3 in a counter flow. The reformed / added water flowing through the reformed / added water flow path 40 further cools the selective oxidation unit 135 and the first shift unit 120. The reformed additive water is heated and evaporated in the process of cooling the selective oxidation unit 135 and the first shift unit 120. Further, the heat exchange unit 24 is heated by the high-temperature reformed gas exiting the reforming unit 105, and is heated by exchanging heat with the reforming unit 105, and becomes superheated steam in the superheated steam channel 45. Led. The superheated steam that reaches the superheated steam channel 45 is introduced into the liquid fuel vaporizer 80 through the through hole or slit of the cover plate 91. For example, by exchanging heat with the reforming section where the lower part of the reforming catalyst packed bed 6 is maintained at 650 ° C., the superheated steam is also heated to about 500 ° C.

液体燃料供給ノズル８１より液体燃料が注入される。液体燃料の供給量が少ないときには、液滴として液体燃料気化装置８０に供給される。液体燃料は、液体燃料供給ノズル８１から充填物８５に導入される。また、液体燃料供給ノズル８１の鉛直直下に形成された第１の隔板８３の貫通孔８４を通って、過熱水蒸気が金属繊維集合体８５に導入される。すなわち、過熱水蒸気は、液体燃料供給ノズル８１から導入される液体燃料と同じ箇所に導入される。金属繊維集合体８５に導入された液体燃料と過熱水蒸気は、金属繊維集合体８５中で拡散し、過熱水蒸気の熱により液体燃料は気化する。また、気化した液体燃料は、過熱水蒸気と混合する。   Liquid fuel is injected from the liquid fuel supply nozzle 81. When the amount of liquid fuel supplied is small, it is supplied to the liquid fuel vaporizer 80 as droplets. The liquid fuel is introduced into the filling 85 from the liquid fuel supply nozzle 81. Further, the superheated steam is introduced into the metal fiber assembly 85 through the through hole 84 of the first partition plate 83 formed immediately below the liquid fuel supply nozzle 81. That is, the superheated steam is introduced into the same location as the liquid fuel introduced from the liquid fuel supply nozzle 81. The liquid fuel and superheated steam introduced into the metal fiber assembly 85 are diffused in the metal fiber assembly 85, and the liquid fuel is vaporized by the heat of the superheated steam. The vaporized liquid fuel is mixed with superheated steam.

一方、第２の改質添加水注入口４７より注入される改質添加水は、改質添加水流路４５を流過しながら燃焼ガスによって加熱されて蒸発し、液体燃料気化装置８０に導かれる。   On the other hand, the reformed additive water injected from the second reformed additive water inlet 47 is heated and evaporated by the combustion gas while flowing through the reformed additive water flow path 45, and is guided to the liquid fuel vaporizer 80. .

液体燃料気化装置８０では、金属繊維集合体８５中に拡散し、過熱水蒸気の熱を受けて気化した液体燃料と、金属繊維集合体８５により拡散された過熱水蒸気とが混合し、混合ガスが生成される。生成された混合ガスは、多孔板８６を通過して、その下の空間に至り、そこで、金属繊維集合体８５中の異なる位置で生成した混合ガスと混合される。特に、金属繊維集合体８５が中空円盤状をしており、液体燃料と過熱水蒸気とが１箇所から導入されて気化した場合、液体燃料と過熱水蒸気との濃度が位置により異なりがちであるが、多孔板８６の下の空間で混合することにより、濃度が均一になる。更に、混合ガスは第２の隔板８７の貫通孔８８を通過する際に混合され、均一な濃度となって液体燃料気化装置８０から送出され、分散板９０を通過した後、改質触媒充填層６に導かれる。なお、液体燃料気化装置８０については、以上記載した事項の他に、液体燃料気化装置１８０における前述の記載が当てはまる。   In the liquid fuel vaporizer 80, the liquid fuel diffused into the metal fiber assembly 85 and vaporized by receiving the heat of the superheated steam is mixed with the superheated steam diffused by the metal fiber assembly 85, and a mixed gas is generated. Is done. The generated mixed gas passes through the perforated plate 86 and reaches a space below it, where it is mixed with the mixed gas generated at different positions in the metal fiber assembly 85. In particular, when the metal fiber assembly 85 has a hollow disk shape and the liquid fuel and superheated steam are introduced from one place and vaporized, the concentration of the liquid fuel and superheated steam tends to differ depending on the position. By mixing in the space below the perforated plate 86, the concentration becomes uniform. Further, the mixed gas is mixed when passing through the through-hole 88 of the second partition plate 87, is sent to the uniform concentration from the liquid fuel vaporizer 80, passes through the dispersion plate 90, and then charged with the reforming catalyst. Guided to layer 6. Regarding the liquid fuel vaporizer 80, the above description of the liquid fuel vaporizer 180 is applicable in addition to the matters described above.

なお、選択酸化部１３５を出た選択酸化後の変成ガスは燃料ガスとして燃料ガス導出管５５の出口より得られ、燃料電池にて発電に利用される（図４参照）。一般に、炭化水素を改質したガスを燃料とする燃料電池発電の場合、改質したガス中の水素の７０〜８０％が消費され、残りの水素がアノードオフガスとして排出される。第３の実施の形態によれば、燃料電池のアノードオフガスをバーナー燃料として用いることができる。バーナー４において、定常運転時のバーナー燃料をアノードオフガスだけでまかなうアノードオフガス専焼方式としてもよいし、アノードオフガスと合わせ補助燃料として灯油等の原料を供給する混焼方式を用いる構成としてもよい。   The modified gas after selective oxidation exiting the selective oxidation unit 135 is obtained as a fuel gas from the outlet of the fuel gas outlet pipe 55 and used for power generation in the fuel cell (see FIG. 4). In general, in the case of fuel cell power generation using a gas obtained by reforming a hydrocarbon as a fuel, 70 to 80% of the hydrogen in the reformed gas is consumed, and the remaining hydrogen is discharged as an anode off-gas. According to the third embodiment, the anode off gas of the fuel cell can be used as the burner fuel. The burner 4 may be an anode off-gas exclusive firing method in which the burner fuel during steady operation is provided only by the anode off-gas, or a mixed combustion method in which a raw material such as kerosene is supplied as an auxiliary fuel together with the anode off-gas.

図４は本発明に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。本発明の実施の形態である燃料電池発電システム３００は、灯油などの液体燃料Ｌを供給する原料燃料供給部３０２、液体燃料Ｌと改質添加水ｓとから気化した液体燃料と加熱水蒸気との混合ガスＭを生成する液体燃料気化装置３８０、混合ガスＭを改質する改質部３０４、改質部３０４を加熱する燃焼部３０５、燃焼部３０５での燃焼用空気ａを供給する燃焼空気供給部３０３、混合ガスＭを改質した改質ガスｒの選択酸化反応を行い、燃料ガスｇを生成する一酸化炭素低減部３０６、燃料ガスｇと酸化剤ガスｔを導入して発電を行う燃料電池３３０とを備える。ここで、原料燃料供給部３０２、液体燃料気化装置３８０、改質部３０４、燃焼部３０５、燃焼空気供給部３０３および一酸化炭素低減部３０６は、燃料処理装置１の構成要素である。   FIG. 4 is a system diagram showing a fuel cell power generation system according to the present invention. A fuel cell power generation system 300 according to an embodiment of the present invention includes a raw fuel supply unit 302 that supplies a liquid fuel L such as kerosene, a liquid fuel vaporized from the liquid fuel L and the reformed additive water s, and heated steam. Liquid fuel vaporizer 380 that generates mixed gas M, reforming unit 304 that reforms mixed gas M, combustion unit 305 that heats reforming unit 304, and combustion air supply that supplies combustion air a in combustion unit 305 303, a carbon monoxide reduction unit 306 that performs a selective oxidation reaction of the reformed gas r obtained by reforming the mixed gas M to generate a fuel gas g, and a fuel that generates power by introducing the fuel gas g and the oxidant gas t A battery 330. Here, the raw material fuel supply unit 302, the liquid fuel vaporizer 380, the reforming unit 304, the combustion unit 305, the combustion air supply unit 303, and the carbon monoxide reduction unit 306 are constituent elements of the fuel processing apparatus 1.

液体燃料気化装置３８０は、例えば液体燃料気化装置１８０（図１参照）と同じ構成でもよいし、あるいは、液体燃料気化装置２８０（図２参照）と同じ構成でもよく、充填物を有し、液体燃料Ｌを導入した箇所に、改質添加水ｓの過熱水蒸気を導入する。   The liquid fuel vaporizer 380 may have, for example, the same configuration as the liquid fuel vaporizer 180 (see FIG. 1) or the same configuration as the liquid fuel vaporizer 280 (see FIG. 2). The superheated steam of the reformed additive water s is introduced into the location where the fuel L is introduced.

原料燃料供給部３０２から液体燃料気化装置３８０を通って改質部３０４へは液体燃料Ｌおよび混合ガスＭの流路３１３が接続され、燃焼空気供給部３０３と燃焼部３０５との間には燃焼用空気ａの流路３１４が、改質部３０４と一酸化炭素低減部３０６との間には改質ガスｒの流路３１６が、一酸化炭素低減部３０６と燃料電池３３０との間には燃料ガスｇの流路３１８が接続される。液体燃料気化装置３８０には、改質添加水ｓを導入する流路３２０も接続される。燃焼部３０５には、燃焼による排ガスを排気する流路３１５が接続する。燃料電池３３０から燃焼部３０５にアノードオフガスｐの流路３１９が接続される。燃料電池３３０には、他に酸化剤ガスｔを導入する流路３２１も接続されており、また、発電した電力を出力するケーブル３３１も接続されている。   A flow path 313 of the liquid fuel L and the mixed gas M is connected from the raw material fuel supply unit 302 to the reforming unit 304 through the liquid fuel vaporizer 380, and combustion is performed between the combustion air supply unit 303 and the combustion unit 305. The flow path 314 for the working air a is between the reforming section 304 and the carbon monoxide reduction section 306, and the flow path 316 for the reformed gas r is between the carbon monoxide reduction section 306 and the fuel cell 330. A fuel gas g flow path 318 is connected. The liquid fuel vaporizer 380 is also connected with a flow path 320 for introducing the reformed additive water s. A channel 315 for exhausting exhaust gas from combustion is connected to the combustion unit 305. A flow path 319 of the anode off gas p is connected from the fuel cell 330 to the combustion unit 305. In addition, a flow path 321 for introducing the oxidant gas t is connected to the fuel cell 330, and a cable 331 for outputting the generated power is also connected.

液体燃料Ｌと改質添加水ｓとは液体燃料気化装置３８０へ導入され、液体燃料Ｌは気化し、改質添加水ｓの水蒸気と混合して混合ガスＭとなる。混合ガスＭは、改質部３０４へ送られ、改質反応により水素リッチな改質ガスｒとなる。なお、改質部３０４は、燃焼部３０５におけるアノードオフガスｐと燃焼空気ａとの燃焼により、改質反応に適切な温度（例えば、６５０℃）に加熱されている。改質ガスｒは、一酸化炭素低減部３０６において、変成反応および選択酸化反応により改質ガスｒ中の水素濃度が高められ一酸化炭素が低減された燃料ガスｇとなる。燃料電池３３０において、燃料ガスｇと酸化剤ガスｔとによる電気化学的反応により、発電を行う。なお、燃料ガスｇは、アノード極（不図示）に送られ、燃料電池３３０では燃料ガス中の水素の７０〜８０％が消費される。よって、アノード極のオフガスであるアノードオフガスｐ中には水素が残留しているので、燃焼部３０５に送られて、燃焼に用いられる。なお、燃料電池３３０としては、例えば固体高分子型燃料電池が好適に用いられる。   The liquid fuel L and the reformed additive water s are introduced into the liquid fuel vaporizer 380, and the liquid fuel L is vaporized and mixed with the steam of the reformed additive water s to become a mixed gas M. The mixed gas M is sent to the reforming unit 304 and becomes a hydrogen-rich reformed gas r by the reforming reaction. The reforming unit 304 is heated to a temperature suitable for the reforming reaction (for example, 650 ° C.) by the combustion of the anode off gas p and the combustion air a in the combustion unit 305. The reformed gas r becomes the fuel gas g in which the carbon monoxide is reduced in the carbon monoxide reduction unit 306 by increasing the hydrogen concentration in the reformed gas r by the shift reaction and the selective oxidation reaction. In the fuel cell 330, power is generated by an electrochemical reaction between the fuel gas g and the oxidant gas t. The fuel gas g is sent to an anode electrode (not shown), and the fuel cell 330 consumes 70 to 80% of hydrogen in the fuel gas. Therefore, hydrogen remains in the anode off-gas p, which is the anode off-gas, so that it is sent to the combustion unit 305 and used for combustion. As the fuel cell 330, for example, a polymer electrolyte fuel cell is preferably used.

本発明の実施の形態である燃料電池発電システム３００では、燃料電池３３０の発電容量が例えば１〜１０ｋＷと小さく、供給される液体燃料Ｌが少量で、液滴として間歇的に供給されても、液体燃料気化装置３８０で経時的に均一な混合ガスＭが送出されるので、改質部３０４で経時的に均一な量の水素リッチな改質ガスが生成され、一酸化炭素低減部３０６を経由して経時的に均一な量の燃料ガスｇが燃料電池に供給される。すなわち、発電電力が経時的に安定した発電を行う燃料電池発電システム３００となる。   In the fuel cell power generation system 300 according to the embodiment of the present invention, the power generation capacity of the fuel cell 330 is as small as 1 to 10 kW, for example, even if the supplied liquid fuel L is a small amount and intermittently supplied as droplets, Since the uniform mixed gas M is sent out over time in the liquid fuel vaporizer 380, a uniform amount of hydrogen-rich reformed gas is generated over time in the reforming unit 304 and passes through the carbon monoxide reduction unit 306. Thus, a uniform amount of fuel gas g is supplied to the fuel cell over time. That is, the fuel cell power generation system 300 performs power generation with stable power generation over time.

本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the liquid fuel vaporization apparatus which is the 1st Embodiment of this invention. 参考例である液体燃料気化装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the liquid fuel vaporization apparatus which is a reference example . 本発明に係る液体燃料処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the liquid fuel processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。1 is a system diagram showing a fuel cell power generation system according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 液体燃料処理装置
２ 改質器上部
３ 改質器下部
４ バーナー
５ 燃焼円筒体
６ 改質触媒充填層
７ 外円筒体
８ 改質部入口ガス流路
９ 内円筒体
１０ 燃焼ガス流路
１１ バッフル板
１３ 容器
１４ 断熱材
１５ 隔壁
１７ 改質器上部底面
１８ バッフル板
１９ 連結流通管
２０ 第１変成触媒充填層
２１ 第１変成部外円筒
２２ ガス分散板
２３ 上面
２４ 熱交換部
２５ 第２変成触媒充填層
２６ 中円筒体
２７ 円環状バッフル板
２９ 内円筒体
３１ ガス導入流路
３２ ガス導出流路
３３ 内円筒体下端
３４ ガス分散板
３５ 選択酸化触媒充填層
３６ 選択酸化部外円筒体
３７ ガス分散板
３９ 第２変成部の底面
４０ 改質添加水流路
４１ 改質添加水注入口
４３ 底面
４５ 過熱水蒸気流路
４６ 分散板
４７ ノズル
４８ 仕切板
５５ 燃料ガス導出管
５７ 選択酸化用空気導入管
５８ 導入口
６０ 断熱層
６３ ドレン電磁弁
６４ 流量調整弁
６５ 流量調整弁
６６ 改質添加水注入流路
６７ 改質添加水供給管
７０ 管路
７１ ガス導入流路
７２ ガス導出流路
８０、１８０、２８０ 液体燃料気化装置
８１ 液体燃料供給ノズル
８２ 過熱水蒸気供給口
８３ 第１の隔板
８４ 過熱水蒸気供給口
８５ 充填物（金属繊維集合体）
８６ 第３の隔板（多孔板）
８７ 第２の隔板
８８ 貫通孔
９０ 分散板
９１ 蓋板
９２ 貫通孔またはスリット
１０５ 改質部
１２０ 第１変成部
１２５ 第２変成部
１３５ 選択酸化部
１８１、２８１ 液体燃料供給ノズル
１８２、２８２ 過熱水蒸気供給ノズル
１８３ 第１の隔板
１８４ 貫通孔（過熱水蒸気供給口）
１８５ 金属繊維集合体（充填物）
１８６ 多孔板（第３の隔板）
１８７ 第２の隔板
１８８ 貫通孔
１８９ 胴板
１９１ 蓋板
１９２ 空間
３００ 燃料電池発電システム
３０２ 原料燃料供給部
３０３ 燃焼空気供給部
３０４ 改質部
３０５ 燃焼部
３０６ 一酸化炭素低減部
３１３〜３２１ 流路
３３０ 燃料電池
３３１ 電気ケーブル
３８０ 液体燃料気化装置
ａ 燃焼用空気
ｇ 燃料ガス
Ｌ 液体燃料
Ｍ 混合ガス
ｐ アノードオフガス
ｒ 改質ガス
ｓ 加湿添加水
Ｓ 過熱水蒸気
ｔ 酸化剤ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid fuel processing apparatus 2 Reformer upper part 3 Reformer lower part 4 Burner 5 Combustion cylindrical body 6 Reforming catalyst packed bed 7 Outer cylindrical body 8 Reformation part inlet gas flow path 9 Inner cylindrical body 10 Combustion gas flow path 11 Baffle Plate 13 Container 14 Heat insulating material 15 Partition 17 Reformer upper bottom surface 18 Baffle plate 19 Connection flow pipe 20 First shift catalyst packed bed 21 First shift portion outer cylinder 22 Gas dispersion plate 23 Upper surface 24 Heat exchange portion 25 Second shift catalyst Packing layer 26 Middle cylinder 27 Circular baffle plate 29 Inner cylinder 31 Gas introduction channel 32 Gas outlet channel 33 Inner cylinder lower end 34 Gas dispersion plate 35 Selective oxidation catalyst packed layer 36 Selective oxidation outer cylinder 37 Gas dispersion Plate 39 Bottom surface 40 of second transformation section Reformation addition water flow path 41 Reformation addition water inlet 43 Bottom surface 45 Superheated steam flow path 46 Dispersion plate 47 Nozzle 48 Partition plate 55 Fuel gas outlet pipe 57 Selective oxidation air introduction Pipe 58 Inlet 60 Heat insulation layer 63 Drain solenoid valve 64 Flow rate adjustment valve 65 Flow rate adjustment valve 66 Reformation addition water injection flow path 67 Reformation addition water supply pipe 70 Pipe line 71 Gas introduction flow path 72 Gas discharge flow paths 80, 180 280 Liquid fuel vaporizer 81 Liquid fuel supply nozzle 82 Superheated steam supply port 83 First partition plate 84 Superheated steam supply port 85 Filling (metal fiber assembly)
86 Third partition (perforated plate)
87 Second partition plate 88 Through hole 90 Dispersion plate 91 Cover plate 92 Through hole or slit 105 Reforming unit 120 First conversion unit 125 Second conversion unit 135 Selective oxidation units 181 and 281 Liquid fuel supply nozzles 182 and 282 Superheated steam Supply nozzle 183 First partition plate 184 Through hole (superheated steam supply port)
185 Metal fiber assembly (filler)
186 Perforated plate (third partition plate)
187 Second partition plate 188 Through hole 189 Body plate 191 Lid plate 192 Space 300 Fuel cell power generation system 302 Raw material fuel supply unit 303 Combustion air supply unit 304 Reforming unit 305 Combustion unit 306 Carbon monoxide reduction unit 313 to 321 Flow path 330 Fuel cell 331 Electric cable 380 Liquid fuel vaporizer a Combustion air g Fuel gas L Liquid fuel M Mixed gas p Anode offgas r Reformed gas s Humidity additive water S Superheated steam t Oxidant gas

Claims (6)

液体燃料と過熱水蒸気とを拡散する充填物と；
前記液体燃料を前記充填物に導入する液体燃料供給ノズルと；
前記充填物の前記液体燃料を導入した箇所に、前記過熱水蒸気を導入する過熱水蒸気供給口とを備え；
前記過熱水蒸気供給口は、前記液体燃料供給ノズルと前記充填物との間に配設された第１の隔板の中の前記液体燃料供給ノズルの鉛直下方に形成された貫通孔であって、前記液体燃料供給ノズルから供給された前記液体燃料を通す貫通孔で構成されている；
液体燃料気化装置。 A filling that diffuses liquid fuel and superheated steam;
A liquid fuel supply nozzle for introducing the liquid fuel into the filling;
In place of introducing the liquid fuel in the filler, Bei example a superheated steam supply port for introducing the superheated steam;
The superheated steam supply port is a through hole formed vertically below the liquid fuel supply nozzle in a first partition plate disposed between the liquid fuel supply nozzle and the filler , A through-hole for passing the liquid fuel supplied from the liquid fuel supply nozzle ;
Liquid fuel vaporizer. 前記充填物が多孔質の材料で形成された；
請求項１に記載の液体燃料気化装置。 The filling was formed of a porous material;
The liquid fuel vaporizer according to claim 1 . 前記充填物の下方に空間が形成されるように配設され、１の貫通孔が形成された第２の隔板を備える；
請求項１または請求項２に記載の液体燃料気化装置。 A second partition plate disposed so as to form a space below the filler and having one through hole;
The liquid fuel vaporizer according to claim 1 or 2 . 前記充填物と前記第２の隔板との間に配設され、１または２以上の貫通孔が形成された第３の隔板を備える；
請求項３に記載の液体燃料気化装置。 A third partition plate disposed between the filler and the second partition plate and having one or more through holes formed therein;
The liquid fuel vaporizer according to claim 3 . 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体燃料気化装置と；
前記液体燃料気化装置で気化した燃料を改質し、改質ガスを生成する改質部とを備える；
液体燃料処理装置。 A liquid fuel vaporizer according to any one of claims 1 to 4 ;
A reforming unit that reforms the fuel vaporized by the liquid fuel vaporizer and generates a reformed gas;
Liquid fuel processor. 請求項５に記載の液体燃料処理装置と；
前記改質ガスと酸化剤ガスとを導入して発電を行う燃料電池とを備える；
燃料電池発電システム。 A liquid fuel processing apparatus according to claim 5 ;
A fuel cell for generating power by introducing the reformed gas and the oxidant gas;
Fuel cell power generation system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4556736B2 (en) * 2005-03-29 2010-10-06 カシオ計算機株式会社 Vaporizer and vaporizing method
JP5431800B2 (en) * 2009-06-12 2014-03-05 日本特殊陶業株式会社 Raw material supply device for fuel cells
JP2011026139A (en) * 2009-07-21 2011-02-10 Jx Nippon Oil & Energy Corp Method for vaporizing and mixing reforming raw material
JP2011207726A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Jx Nippon Oil & Energy Corp Hydrogen production apparatus and fuel cell system
JP5534901B2 (en) * 2010-03-30 2014-07-02 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 Hydrogen production apparatus and fuel cell system
KR101282230B1 (en) * 2013-04-04 2013-07-09 국방과학연구소 Fuel reformer using liquid fuel
JP5677513B2 (en) * 2013-06-05 2015-02-25 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 Kerosene reformer
JP6291375B2 (en) * 2014-07-16 2018-03-14 東京瓦斯株式会社 Fuel cell module
CN115435338B (en) * 2022-11-09 2023-01-03 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 Large-flow combustion heating injector adopting mixing nozzle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5617946A (en) * 1979-07-24 1981-02-20 Ishizuka Glass Ltd Method and apparatus for generating gaseous mixture containing organometallic compound for tempering glass
JP2002201478A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Idemitsu Kosan Co Ltd Method for desulfurizing and reforming kerosine
JP2003300703A (en) * 2002-02-05 2003-10-21 Ebara Ballard Corp Fuel reformer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5617946A (en) * 1979-07-24 1981-02-20 Ishizuka Glass Ltd Method and apparatus for generating gaseous mixture containing organometallic compound for tempering glass
JP2002201478A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Idemitsu Kosan Co Ltd Method for desulfurizing and reforming kerosine
JP2003300703A (en) * 2002-02-05 2003-10-21 Ebara Ballard Corp Fuel reformer

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