JP7082942B2 - Hydrogen production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水素製造装置に関し、特に、炭化水素原料を改質して水素を製造する水素製造装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen production apparatus, and more particularly to a hydrogen production apparatus for reforming a hydrocarbon raw material to produce hydrogen.
従来、水素を得るための水素製造装置としては、原料炭化水素を水蒸気改質装置で改質ガスに改質した後、PSA(Pressure Swing Adsorption)装置(水素精製器)へ供給するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a hydrogen production device for obtaining hydrogen, a device in which a raw material hydrocarbon is reformed into a reformed gas by a steam reformer and then supplied to a PSA (Pressure Swing Attachment) device (hydrogen purifier) is known. (For example, see Patent Document 1).
特許文献1には、改質器にバーナーを備え、バーナーを燃焼させることによって改質器内を高温にすることが記載されている。 Patent Document 1 describes that the reformer is provided with a burner and the inside of the reformer is heated to a high temperature by burning the burner.
上記水素製造装置は、バーナーの燃焼によって改質器の内部を高温とすることによって、原料ガスの水蒸気改質等を促進できる点で優れている。 The hydrogen production apparatus is excellent in that it can promote steam reforming of the raw material gas by raising the temperature inside the reformer by burning the burner.
しかし、何らかの原因でバーナーに供給される燃焼用ガスの混合比(空燃比)が変化した場合に、バーナーに逆火を生じるおそれがある。そこで、バーナーの逆火を検知する手段を設けることが望まれている。 However, if the mixing ratio (air-fuel ratio) of the combustion gas supplied to the burner changes for some reason, the burner may have a flashback. Therefore, it is desired to provide a means for detecting the flashback of the burner.
本発明の課題は、改質器のバーナーの逆火を検知可能とした水素製造装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hydrogen production apparatus capable of detecting a flashback of a burner of a reformer.
請求項1記載の水素製造装置は、炭化水素供給源から炭化水素が原料として供給されると共に、前記炭化水素を改質して水素を主成分とする改質ガスを生成すると共に、内部の燃焼室にバーナーが設置された改質器と、前記改質器と接続され、前記改質ガスを製品水素と不純物であるオフガスとに分離して製品水素を精製する水素精製器と、可撓性を有し、前記バーナーに連通されたガス供給管と、前記ガス供給管の振動に基づいて前記バーナーの逆火を検知する逆火検知手段と、を備える。 The hydrogen production apparatus according to claim 1 is supplied with hydrogen as a raw material from a hydrogen supply source, reforms the hydrogen to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component, and internally burns the hydrogen. A reformer with a burner installed in the chamber, a hydrogen purifier connected to the reformer and separating the reforming gas into product hydrogen and off-gas, which is an impurity, to purify the product hydrogen, and flexibility. It is provided with a gas supply pipe communicated with the burner and a flashback detecting means for detecting the flashback of the burner based on the vibration of the gas supply pipe.
この水素製造装置では、バーナーに対して供給される燃焼用ガスの混合比(空燃比)が変動する等の原因によりバーナーに逆火を生じることがある。この場合、バーナーと連通し可撓性を有するガス供給管が振動する。 In this hydrogen production apparatus, a flashback may occur in the burner due to a change in the mixing ratio (air-fuel ratio) of the combustion gas supplied to the burner. In this case, the gas supply pipe that communicates with the burner and has flexibility vibrates.
ところで、水素製造装置には、可撓性を有するガス供給管の振動を検出し、この振動に基づいてバーナーの逆火を検知する逆火検知手段が設けられている。したがって、水素製造装置は、ガス供給管の振動に基づいてバーナーの逆火を検知することができる。 By the way, the hydrogen production apparatus is provided with a flashback detecting means for detecting the vibration of the flexible gas supply pipe and detecting the flashback of the burner based on the vibration. Therefore, the hydrogen production device can detect the flashback of the burner based on the vibration of the gas supply pipe.
このように、水素製造装置は、簡単な構成でバーナーの逆火を検知することができる。 In this way, the hydrogen production device can detect the flashback of the burner with a simple configuration.
請求項2記載の水素製造装置は、請求項1記載の水素製造装置において、前記逆火検知手段は、前記振動による前記ガス供給管の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度と閾値とを比較し、前記加速度が閾値以上の場合には前記バーナーの逆火と判定する逆火判定手段と、を備える。 The hydrogen production apparatus according to claim 2 is the hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the flashback detecting means includes an acceleration detecting means for detecting the acceleration of the gas supply pipe due to the vibration, and the acceleration and the threshold value. By comparison, when the acceleration is equal to or higher than the threshold value, the burner is provided with a flashback determining means for determining the flashback.
この水素製造装置では、加速度検出手段が振動によるガス供給管の加速度を検出し、逆火判定手段で検出された加速度が閾値以上か否かを判定する。検出された加速度が閾値以上の場合に、逆火判定手段はバーナーの逆火と判定する(バーナーの逆火を検知する)。 In this hydrogen production apparatus, the acceleration detecting means detects the acceleration of the gas supply pipe due to vibration, and determines whether or not the acceleration detected by the flashback determining means is equal to or higher than the threshold value. When the detected acceleration is equal to or higher than the threshold value, the flashback determining means determines that the burner is flashback (detects the burner flashback).
このように、水素製造装置では、逆火判定手段で、加速度検出手段で検出されたガス供給管の加速度が閾値以上とされた場合のみ、バーナーの逆火であると判定(検知)する。したがって、他の原因による微弱な振動の場合までバーナーの逆火であると誤検知する可能性が抑制され、簡単な構成で精度良くバーナーの逆火を検知することができる。 As described above, in the hydrogen production apparatus, the flashback determining means determines (detects) that the burner has a flashback only when the acceleration of the gas supply pipe detected by the acceleration detecting means is equal to or higher than the threshold value. Therefore, the possibility of erroneously detecting the flashback of the burner even in the case of weak vibration due to other causes is suppressed, and the flashback of the burner can be detected accurately with a simple configuration.
請求項3記載の水素製造装置は、請求項1又は2項記載の水素製造装置において、前記逆火検知手段で前記バーナーの逆火が検知されると、前記水素製造装置の運転を停止させる運転停止手段を有する。 The hydrogen production apparatus according to claim 3 is an operation for stopping the operation of the hydrogen production apparatus according to claim 1 or 2, when the flashback of the burner is detected by the flashback detecting means. It has a stopping means.
この水素製造装置では、逆火検知手段でバーナーの逆火が検知されると、運転停止手段によって水素製造装置の運転が停止される。これにより、バーナーの逆火が解消される。すなわち、逆火が継続してバーナーが損傷することを防止できる。 In this hydrogen production apparatus, when the flashback of the burner is detected by the flashback detection means, the operation of the hydrogen production apparatus is stopped by the operation stop means. This eliminates the flashback of the burner. That is, it is possible to prevent the burner from being damaged due to continuous flashback.
請求項4記載の水素製造装置は、請求項3記載の水素製造装置において、前記水素製造装置の運転停止を運転員に報知する報知手段と、前記逆火検知手段で前記バーナーの逆火が検知されると、前記報知手段を駆動させる駆動手段と、をさらに備える。 The hydrogen production apparatus according to claim 4 is the hydrogen production apparatus according to claim 3, wherein the flashback of the burner is detected by the notification means for notifying the operator of the shutdown of the hydrogen production apparatus and the flashback detecting means. Then, the driving means for driving the notification means is further provided.
この水素製造装置では、逆火検知手段によってバーナーの逆火が検知されると、水素製造装置の運転を停止させると共に、駆動手段によって報知手段が駆動される。この結果、報知手段によって逆火による水素製造装置の運転停止が運転員に報知される。したがって、逆火による水素製造装置の運転停止を運転員がいち早く認識することができ、水素製造装置の再起動に迅速に移行することができる。 In this hydrogen production apparatus, when the flashback of the burner is detected by the flashback detection means, the operation of the hydrogen production apparatus is stopped and the notification means is driven by the drive means. As a result, the notification means notifies the operator of the shutdown of the hydrogen production device due to flashback. Therefore, the operator can quickly recognize the shutdown of the hydrogen production device due to the flashback, and can quickly shift to the restart of the hydrogen production device.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る水素製造装置の一例を図1~図3に従って説明する。
[First Embodiment]
An example of the hydrogen production apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
水素製造装置10は、図1に示すように、炭化水素(都市ガス)から水蒸気改質した改質ガスを生成する多重筒型改質器(以下、「改質器」という場合がある)12と、改質ガスを圧縮する圧縮機80と、圧縮された改質ガスから不純物を除去して水素ガスを精製する水素精製器90と、を備えている。また、水素製造装置10は、圧縮機80の上流側、下流側でそれぞれ改質ガスから水分を分離・除去する昇圧前水分離部50、昇圧後水分離部60と、を備えると共に、改質器12の後述する燃焼排ガスから水分を分離・除去する燃焼排ガス水分離部70を備えている。
As shown in FIG. 1, the
なお、この水素製造装置10は、炭化水素原料から水素を製造するものであり、本実施形態では、炭化水素原料の一例としてメタンを主成分とする都市ガスが用いられる場合について説明する。
The
(多重筒型改質器)
多重筒型改質器12は、図2に示すように、多重に配置された複数の筒状壁21、22、23、24(以下、「筒状壁21~24」という場合がある)を有している。複数の筒状壁21~24は、例えば円筒状や楕円筒状に形成される。複数の筒状壁21~24のうち内側から一番目の筒状壁21の内部には、燃焼室25が形成されており、この燃焼室25の上部には、バーナー26が下向きに配置されている。このバーナー26には、オフガス還流管100から水素精製器90のオフガスが燃料として供給可能とされている。この多重筒型改質器12は、改質器の一例である。さらに、この燃焼室25の上端部には、外部から燃焼用空気を供給するための空気供給管40が接続されている。バーナー26には、さらに都市ガスが原料供給管33から分岐された原料分岐管33Aが接続されている。原料分岐管33Aには、空気供給管40から分岐された空気分岐管40Aが接続されている。バーナー26には、都市ガスに空気が混合された気体が、オフガスとは別に供給される。燃焼用のオフガスと都市ガスは、いずれか一方、または両方が、必要に応じて供給可能とされている。なお、オフガス還流管100、原料分岐管33A、空気供給管40、空気分岐管40Aが「ガス供給管」に相当する。
(Multiple cylinder reformer)
As shown in FIG. 2, the
一番目の筒状壁21と二番目の筒状壁22との間には、燃焼排ガス流路27が形成されている。燃焼排ガス流路27の下端部は、燃焼室25と連通されており、燃焼排ガス流路27の上端部には、ガスを排出するためのガス排出管28が接続されている。燃焼室25から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路27を下側から上側に流れ、ガス排出管28を通じて燃焼排ガス水分離部70へ送出される構成である。
A combustion exhaust
また、二番目の筒状壁22と三番目の筒状壁23との間には、第1流路31が形成されている。この第1流路31の上部は、予熱流路32として形成されており、この予熱流路32の上端部には、都市ガスを供給するための原料供給管33と、改質用水を供給するための改質用水供給管34とが接続されている。さらに、二番目の筒状壁22と三番目の筒状壁23との間には、螺旋部材35が設けられており、この螺旋部材35により、予熱流路32は、螺旋状に形成されている。原料供給管33は、流路管の一例である。
Further, a
予熱流路32には、都市ガスが原料供給管33から供給可能とされ、さらに、改質用水が改質用水供給管34から供給可能とされている。都市ガス及び改質用水は、予熱流路32を上側から下側に流れ、二番目の筒状壁22を介して燃焼排ガスと熱交換され水が気化される構成である。この予熱流路32では、都市ガス及び気相の改質用水(水蒸気)が混合されることにより、混合ガスが生成される構成である。
City gas can be supplied to the preheating
また、第1流路31における予熱流路32の下側には、改質触媒層36が設けられており、予熱流路32にて生成された混合ガスは、改質触媒層36へ供給される構成である。改質触媒層36では、燃焼排ガス流路27を流れる燃焼排ガスからの熱を受け、混合ガスが水蒸気改質反応することによって、水素を主成分とする改質ガスが生成される構成である。
Further, a reforming
さらに、三番目の筒状壁23と四番目の筒状壁24との間には、第2流路42が形成されている。第2流路42の下端部は、第1流路31の下端部と連通されている。第2流路42の下部は、改質ガス流路43として形成されており、第2流路42の上端部には、改質ガス排出管44が接続されている。
Further, a
また、第2流路42における改質ガス流路43よりも上側には、CO変成触媒層45が設けられており、改質触媒層36にて生成された改質ガスは、改質ガス流路43を通過した後、CO変成触媒層45へ供給される構成である。CO変成触媒層45では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減可能とされている。
Further, a CO
さらに、CO変成触媒層45の上側には、酸化剤ガス供給管46が接続されており、第2流路42におけるCO変成触媒層45よりも上側には、CO選択酸化触媒層47が設けられている。酸化剤ガス供給管46を通じて取り入れられた酸化剤ガス、及び、CO変成触媒層45を通過した改質ガスは、CO選択酸化触媒層47へ供給される構成である。CO選択酸化触媒層47では、例えば白金やルテニウム等の貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去可能とされている。CO変成触媒層45及びCO選択酸化触媒層47で一酸化炭素が低減された改質ガスG1は、改質ガス排出管44を通じて排出される構成である。なお、CO選択酸化触媒層47は、必須ではなく設けない構成とすることもできる。
Further, an oxidant gas supply pipe 46 is connected to the upper side of the CO
多重筒型改質器12において生成された改質ガスは、図1に示すように、昇圧前水分離部50、圧縮機80、昇圧後水分離部60、及び水素精製器90をこの順番で流れる。つまり、ガスの流れ方向において、上流側から下流側に、多重筒型改質器12、昇圧前水分離部50、圧縮機80、昇圧後水分離部60、及び水素精製器90がこの順番で配置されている。
As shown in FIG. 1, the reforming gas generated in the
(昇圧前水分離部)
昇圧前水分離部50には、多重筒型改質器12から改質ガスG1を流入させる改質ガス排出管44の下流端が接続されている。昇圧前水分離部50の底部には水回収管59が接続され、昇圧前水分離部50の上部には連絡流路管56が接続されている。改質ガスG1は、昇圧前水分離部50の上流の改質ガス排出管44に配置された熱交換器HE1において、冷却水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧前水分離部50の下部に水(液相)が貯留可能とされている。当該水(液相)は、水回収管59へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスG2は、連絡流路管56へ送出される構成である。
(Water separation part before boosting)
The downstream end of the reforming
(圧縮機)
圧縮機80には、昇圧前水分離部50からの改質ガスG2が流れる連絡流路管56と、昇圧後水分離部60へ供給される改質ガスG2が流れる連絡流路管66とが接続されている。圧縮機80は、昇圧前水分離部50から供給された大気圧の改質ガスを圧縮し、昇圧後水分離部60へ供給可能とされている。
(Compressor)
The
(昇圧後水分離部)
昇圧後水分離部60には、圧縮機80から改質ガスG2を流入させる連絡流路管66の下流端が接続されている。昇圧後水分離部60の底部には水回収管69が接続され、昇圧後水分離部60の上部には連絡流路管68が接続されている。改質ガスG2は、昇圧後水分離部60の上流の連絡流路管66に配置された熱交換器HE2において、冷却水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧後水分離部60の下部に水(液相)が貯留可能されている。当該水(液相)は、水回収管69へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスG3は、連絡流路管68へ送出される構成である。
(Water separation part after boosting)
The downstream end of the connecting
(水素精製器)
水素精製器90には、昇圧後水分離部60からの改質ガスG3が流れる連絡流路管68の下流端と、多重筒型改質器12へ供給される水素精製器90のオフガスが流れるオフガス還流管100の上流端とが接続されている。
(Hydrogen purifier)
In the
水素精製器90は、一例として、PSA装置が使用されている。この水素精製器90では、一対の吸着槽を備え、一方の吸着槽で吸着剤に不純物を吸着させる吸着工程を行い、他方の吸着槽で吸着剤に吸着した不純物を脱着させる脱着工程を行い、次に一方の吸着層で脱着工程、他方の吸着層で吸着工程を行う。これを周期的に繰り返すことで、改質ガスG3を水素と可燃ガスを含む不純物とに連続的に分離して、水素が精製される構成である。精製された水素は、水素供給配管92へ送出され、不図示のタンクへ貯留される、あるいは水素供給ラインへ送出可能とされている。
As an example, the
水素精製器90のオフガスは、オフガス還流管100を介して多重筒型改質器12の燃焼室25に設けられたバーナー26(図2参照)へ燃料として供給可能とされている。
The off-gas of the
(燃焼排ガス分離部)
燃焼排ガス水分離部70には、燃焼排ガス流路27から燃焼排ガスを導くガス排出管28の下流端が接続されている。燃焼排ガス水分離部70の底部には水回収管78が接続され、燃焼排ガス水分離部70の上部にはガス排出管76が接続されている。燃焼室25から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス水分離部70の上流のガス排出管28に配置された熱交換器HE3において、冷却水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、燃焼排ガス水分離部70の下部に水(液相)が貯留可能とされている。当該水(液相)は、水回収管78へ送出される構成である。水が凝縮された後の燃焼排ガスは、ガス排出管76から外部へ排出される構成である。
(Combustion exhaust gas separation part)
The downstream end of the
水回収管59、水回収管69、水回収管78の各々の下流端は、改質用水供給管34に接続されている。改質用水供給管34には、溶存イオン成分を除去するための水処理器(イオン交換樹脂)34Aが設けられている。また、改質用水供給管34には、外部水供給部17が接続されている。外部水供給部17からは、例えば純水または市水が供給される。
The downstream ends of each of the
また、改質用水供給管34には、ポンプP1が設けられている。昇圧前水分離部50、昇圧後水分離部60、燃焼排ガス水分離部70で分離された水、又は外部水供給部17から供給された水は、ポンプP1によって多重筒型改質器12へ供給される構成である。
Further, the pump P1 is provided in the reforming
(オフガスタンク)
水素精製器90から改質器12の燃焼室25のバーナー26に連通するオフガス還流管100の途中には、オフガスタンク102が設けられている。水素精製器90から送出されたオフガスはオフガスタンク102に一旦貯留され、組成・流量が平準化されてバーナー26に供給される構成である。
(Off gas tank)
An off-
なお、このオフガス還流管100の少なくとも改質器12(バーナー26)側の部分は、図2に示すように、可撓性を有する部材から形成されており、その部分に振動検出器104が配設されている。なお、可撓性を有する部材から形成されている部分を可撓部分100Aという。
As shown in FIG. 2, at least the portion of the off-
振動検出器104は、オフガス還流管100の可撓部分100Aが振動した場合に、可撓部分100Aの加速度を検出し、後述する制御部106に出力する構成である。なお、振動検出器104が「加速度検出手段」に相当する。
The
(制御部)
水素製造装置10の制御部106は、図3に示すように、振動検出器104で検出された加速度に基づいて、バーナー26における逆火の発生を検知するものである。
(Control unit)
As shown in FIG. 3, the
すなわち、制御部106は、振動検出器104で検出された加速度と記憶している閾値とを比較し、加速度が閾値以上の場合にバーナー26で逆火を生じていると判定(バーナー26の逆火を検知)するものである。なお、「加速度が閾値以上の場合にバーナー26で逆火を生じていると判定する」には、閾値以上の加速度が所定時間継続した場合にバーナー26で逆火を生じていると判定することが含まれる。
That is, the
また、制御部106は、バーナー26の逆火を検知した場合に、改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれに制御(駆動停止)信号を出力する運転停止部108を有する。制御部106の運転停止部108から駆動停止信号を改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1に出力することによって、水素製造装置10の運転を停止可能とされている。ここで、「水素製造装置10の運転を停止」とは、改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれが運転を停止することをいう。なお、制御部106が「逆火判定手段」に相当する。また、振動検出器104及び制御部106が「逆火検知手段」に相当する。さらに、運転停止部108が「運転停止手段」に相当する。
Further, when the
(作用)
次に、水素製造装置10の作用について説明する。
(Action)
Next, the operation of the
都市ガスは、原料供給管33から多重筒型改質器12へ供給される。図2に示すように、多重筒型改質器12へ供給された都市ガスは、多重筒型改質器12の予熱流路32で改質用水と混合されつつ加熱され、改質触媒層36へ供給される。改質触媒層36では、燃焼排ガス流路27を流れる燃焼排ガスからの熱を受けて混合ガスが水蒸気改質反応によって、水素を主成分とする改質ガスが生成される。この改質ガスは、改質ガス流路43を通ってCO変成触媒層45へ供給される。CO変成触媒層45では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減される。
The city gas is supplied from the raw
さらに、CO変成触媒層45を通過した改質ガスは、酸化剤ガス供給管46から供給される酸化剤ガス(空気)と共にCO選択酸化触媒層47へ供給され、貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去される。CO選択酸化触媒層47で一酸化炭素が低減された改質ガスG1は、改質ガス排出管44へ送出される。
Further, the reforming gas that has passed through the CO
図1に示すように、改質ガスG1は、改質ガス排出管44を経て、昇圧前水分離部50へ供給される。昇圧前水分離部50では、熱交換器HE1での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管59へ送出される。水が分離された改質ガスG2は、連絡流路管56から圧縮機80へ供給され、圧縮機80によって圧縮される。
As shown in FIG. 1, the reforming gas G1 is supplied to the pre-boost
圧縮された改質ガスG2は、連絡流路管66から昇圧後水分離部60へ供給される。昇圧後水分離部60では、熱交換器HE2での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管69へ送出される。水が分離された改質ガスG3は、連絡流路管68から水素精製器90へ供給される。
The compressed reforming gas G2 is supplied from the connecting
なお、昇圧前水分離部50、昇圧後水分離部60、燃焼排ガス水分離部70からそれぞれ水回収管59、69、78に送出された水は、改質用水供給管34に戻される。ポンプP1の駆動により、改質用水供給管34から多重筒型改質器12に改質用水として供給される。
The water sent from the pre-boost
水素精製器90では、改質ガスG3が水素と不純物であるオフガスとに分離され、水素は水素供給配管92へ送出される。送出された水素は、不図示のタンクへ貯留される、あるいは水素供給ラインへ送られたりする。
In the
水素精製器90からオフガス還流管100に送出されたオフガスは、オフガスタンク102に一旦貯留され、オフガスの組成や流量が平準化された後、改質器12のバーナー26に燃料として供給される。
The off-gas sent from the
多重筒型改質器12の燃焼室25では、バーナー26によってオフガスタンク102から供給されたオフガスが燃焼される。燃焼排ガスは、燃焼室25からガス排出管28を介して燃焼排ガス水分離部70へ供給される。燃焼排ガスに含まれる水は、熱交換器HE3での熱交換により冷却されて凝縮され、燃焼排ガス水分離部70に貯留され、水回収管78へ送出される。水が分離された燃焼排ガスは、ガス排出管76から外部へ排出される。
In the
ところで、改質器12の燃焼室25に設けられたバーナー26では、バーナー26に供給される燃焼用ガス(都市ガスやオフガス)の混合比(空燃比)が変動する等の原因により逆火を生ずることがある。
By the way, in the
この場合に、バーナー26に連通されたオフガス還流管100の可撓部分100Aが振動する。この際、オフガス還流管100の可撓部分100Aに設けられた振動検出器104では、可撓部分100Aの振動による加速度を検出し、制御部106に出力する。
In this case, the
制御部106は、振動検出器104で検出された加速度と記憶されている閾値とを比較し、加速度が閾値以上の場合にバーナー26で逆火が発生したと検知(判定)する。
The
制御部106は、バーナー26の逆火を検知すると、運転停止部108から改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれに駆動停止信号を出力し、これにより水素製造装置10の運転が停止される。この結果、バーナー26に対する燃焼ガス(都市ガス、オフガス)の供給が停止され、バーナー26の逆火も解消(消炎)される。
When the
このように、水素製造装置10では、オフガス還流管100の可撓部分100Aに振動検出器104を設けているため、バーナー26で逆火を生じた場合、可撓部分100Aの振動による加速度が振動検出器104で検出される。制御部106では、振動検出器104で検出された加速度を閾値と比較することにより、バーナー26の逆火の発生を検知することができる。
As described above, in the
すなわち、水素製造装置10は、オフガス還流管100の可撓部分100Aを設け、可撓部分100Aに振動検出器104を配置する簡単な構成で、バーナー26の逆火を容易に検知することができる。
That is, the
また、水素製造装置10では、制御部106において、振動検出器104で検出された加速度が閾値以上か否かに基づいてバーナー26の逆火による振動であるか否かを判定している。したがって、制御部106において閾値を適切に設定することによって、逆火以外の理由による振動をバーナー26の逆火であると誤検知することが抑制され、バーナー26の逆火を精度良く検出することができる。
Further, in the
さらに、制御部106は、バーナー26の逆火を検知すると、運転停止部108から振動検出器104から改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれに駆動停止信号を出力され、水素製造装置10の運転が停止されるため、バーナー26の逆火が迅速に解消される。これにより、逆火の継続によってバーナー26が損傷することが防止又は抑制される。
Further, when the
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係る水素製造装置200について図4を参照して説明する。なお、水素製造装置200は、水素製造装置10に警告ランプ、警報発生部、メール送信部を追加したのみなので、該当部分について制御ブロック図のみを用いて説明する。第1実施形態と同様の作用効果を奏する部分についてはその詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
The
(構成)
図4に示すように、水素製造装置200は、水素製造装置10に警告ランプ202、警報発生部204、メール送信部206を追加したものである。
(Constitution)
As shown in FIG. 4, the
制御部106は、振動検出器104で検出された加速度に基づいて逆火を検知した場合には、水素製造装置200に設けられている警告ランプ202、警報発生部204、メール送信部206に制御(駆動)信号を出力する駆動部110を有する。駆動部110から警告ランプ202、警報発生部204、メール送信部206に駆動信号が出力されることにより、警告ランプの点灯、警報、メールの送信等が行われる構成である。なお、警告ランプ202、警報発生部204、メール送信部206が「報知手段」に相当する。また、駆動部110が「駆動手段」に相当する。
When the
警告ランプ202は、水素製造装置200の制御盤等に設けられているものであり、制御部106の駆動部110から制御信号が入力されると点灯される構成である。
The
警報発生部204は、水素製造装置200に設けられているものであり、制御部106の駆動部110から制御信号が入力されると、水素製造装置200の外部に警報を鳴らす構成である。
The
メール送信部206は、水素製造装置200に設けられているものであり、制御部106の駆動部110から制御信号が入力されると、事前に登録された運転員の携帯電話等にバーナー26の逆火による水素製造装置200の運転停止を知らせるメール(以下、「運転停止メール」という)を送信する構成である。
The
(作用)
水素製造装置200の制御部106は、バーナー26の逆火が検知されると、運転停止部108から改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれに駆動停止信号を出力する。これにより、水素製造装置200の運転が停止され、バーナー26に対する燃焼ガス(都市ガス、オフガス)の供給が停止され、バーナー26の逆火が解消される。
(Action)
When the flashback of the
また、制御部106は、駆動部110から警告ランプ202、警報発生部204、メール送信部206のそれぞれに制御(駆動)信号を出力する。
Further, the
この結果、水素製造装置200の制御盤に設けられた警告ランプ202が点灯される。また、水素製造装置200の警報が鳴らされる。さらに、運転員の携帯電話に運転停止メールが送信される。
As a result, the warning
これらにより、運転員が逆火による水素製造装置200の運転停止をいち早く認識することができ、水素製造装置200(改質器12)の再起動までの時間を短縮することができる。
As a result, the operator can quickly recognize the shutdown of the
このように、水素製造装置200では、制御部106がバーナー26の逆火を検知すると、警告ランプ202、警報発生部204、メール送信部206を駆動する。これにより、バーナー26の逆火による水素製造装置200の運転停止を運転員がいち早く認識することができ、水素製造装置200の再起動に向けた作業に迅速に取り掛かることができる。この結果、水素製造装置200の再起動までの時間が短縮される。
As described above, in the
特に、水素製造装置200では、制御部106がバーナー26の逆火を検知すると、警告ランプ202の点灯、警報、運転停止メールの送信の3種類の手段で運転員に報知している。したがって、運転員は所在や作業内容に拘らず、逆火による水素製造装置200の運転停止を迅速に把握することができ、水素製造装置200の再起動までの時間を短縮できる。
In particular, in the
(その他)
なお、水素製造装置10、200では、振動検出器104で検出したオフガス還流管100の可撓部分100Aの振動による加速度が閾値以上か否かによって制御部106がバーナー26の逆火による振動であるか否かを判定していたが、これに限定するものではない。すなわち、振動検出器104で可撓部分100Aの振動を検出し、この検出信号が制御部106に入力されるだけで、バーナー26の逆火を検知する構成でも良い。この場合には、一層構成が簡略化される。
(others)
In the
また、水素製造装置10、200では、制御部106でバーナー26の逆火を検知した場合に、運転停止部108から改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれに駆動停止信号を出力することにより水素製造装置10、200の運転を停止させる構成となっていたが、運転員が手動で運転を停止させる構成でも良い。
Further, in the
さらに、水素製造装置10では、制御部106でバーナー26の逆火を検知した場合に、運転停止部108から改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれに駆動停止信号を出力することにより水素製造装置10の運転を停止させる(バーナー26の逆火が解消(消炎)される)構成となっていたが、運転停止から所定時間経過後に制御部106から改質器12、圧縮機80、水素精製器90、ポンプP1のそれぞれに駆動信号を出力して水素製造装置10を再起動(リスタート)するように構成しても良い。
Further, in the
また、第2実施形態に係る水素製造装置200では、バーナー26の逆火による水素製造装置200の運転停止の報知手段として、警告ランプ、警報、メールを用いたが、これらのいずれか1つでも良いし、2つでも良い。また、これ以外の手段によって運転員にバーナー26の逆火による水素製造装置200の運転停止を報知しても良い。
Further, in the
さらに、水素製造装置10、200では、オフガス還流管100に可撓部分100Aを設け、可撓部分100Aに振動検出器104を配設したが、オフガス還流管100の全体を可撓性を有する管としても良い。
Further, in the
また、水素製造装置10、200では、オフガス還流管100に振動検出器104を設けたが、バーナー26に連通する原料分岐管33A、空気分岐管40A、空気供給管40のいずれか1つを可撓性を有する管に形成し、そこに振動検出器104を配設する構成でも良い。
Further, in the
さらに、水素製造装置10、200では、振動によるオフガス還流管100(可撓部分100A)の加速度を検出する振動検出器104をオフガス還流管100の可撓部分100Aに配設する構成としたが、可撓部分100Aの振動を検出できるものであれば、振動検出器104は可撓部分100Aに配設されたものに限定するものではない。例えば、振動検出器は、可撓部分100Aから離間された位置に配設されており、可撓部分100Aの振動を光学的に検出するものでも良い。
Further, in the
10、200 水素製造装置
12 多重筒型改質器(改質器)
25 燃焼室
26 バーナー
33A 原料分岐管(ガス供給管)
40 空気供給管(ガス供給管)
40A 空気分岐管(ガス供給管)
90 水素精製器
100 オフガス還流管(ガス供給管)
104 振動検出器(逆火検知手段、加速度検出手段)
106 制御部(逆火検知手段、逆火判定手段)
108 運転停止部(運転停止主段)
110 駆動部(駆動手段)
202 警告ランプ(報知手段)
204 警報発生部(報知手段)
206 メール送信部(報知手段)
10,200
25
40 Air supply pipe (gas supply pipe)
40A air branch pipe (gas supply pipe)
90
104 Vibration detector (backfire detection means, acceleration detection means)
106 Control unit (backfire detection means, backfire determination means)
108 Operation stop section (operation stop main stage)
110 Drive unit (drive means)
202 Warning lamp (notification means)
204 Alarm generator (notification means)
206 Mail transmitter (notification means)
Claims (4)
前記改質器と接続され、前記改質ガスを製品水素と不純物であるオフガスとに分離して製品水素を精製する水素精製器と、
可撓性を有し、前記バーナーに連通されたガス供給管と、
前記ガス供給管の振動に基づいて前記バーナーの逆火を検知する逆火検知手段と、
を備える水素製造装置。 A reformer in which a hydrocarbon is supplied as a raw material from a hydrocarbon supply source, the hydrocarbon is reformed to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component, and a burner is installed in an internal combustion chamber. When,
A hydrogen purifier that is connected to the reformer and separates the reformed gas into product hydrogen and off-gas, which is an impurity, to purify the product hydrogen.
A gas supply pipe that has flexibility and communicates with the burner,
A flashback detecting means for detecting a flashback of the burner based on the vibration of the gas supply pipe, and a flashback detecting means.
A hydrogen production device equipped with.
前記加速度と閾値とを比較し、前記加速度が閾値以上の場合には前記バーナーの逆火と判定する逆火判定手段と、
を備える請求項1記載の水素製造装置。 The flashback detecting means includes an acceleration detecting means for detecting the acceleration of the gas supply pipe due to the vibration, and the acceleration detecting means.
A flashback determining means for comparing the acceleration with the threshold value and determining that the burner is flashback when the acceleration is equal to or higher than the threshold value.
The hydrogen production apparatus according to claim 1.
前記逆火検知手段で前記バーナーの逆火が検知されると、前記報知手段を駆動させる駆動手段と、
をさらに備える請求項3記載の水素製造装置。 A notification means for notifying the operator of the shutdown of the hydrogen production apparatus, a drive means for driving the notification means when the flashback of the burner is detected by the flashback detecting means, and a driving means for driving the notification means.
3. The hydrogen production apparatus according to claim 3.
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