JPH01249601A - 燃料電池発電装置の改質器用燃焼装置 - Google Patents
燃料電池発電装置の改質器用燃焼装置Info
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- JPH01249601A JPH01249601A JP63077853A JP7785388A JPH01249601A JP H01249601 A JPH01249601 A JP H01249601A JP 63077853 A JP63077853 A JP 63077853A JP 7785388 A JP7785388 A JP 7785388A JP H01249601 A JPH01249601 A JP H01249601A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
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- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は燃料電池発電装置の燃料改質器用燃焼装置に
関するものである。
関するものである。
燃料電池発電装置の基本的な構成を簡単・模式化して第
１１図に示す。基本的な構成要素としては改質装置（９
）とＣＯ転化器（９０１）及び発電セル本体（９０２）
であり、改質装置（９）には改質反応の温度維持と反応
熱の供給のための燃焼器（９０４）と、改質炉（Ｃ）内
部には改質触媒が充填されている改質反応管（９０３）
が収納されている。燃料電池発電装置の始動は、まず改
質装置燃焼器（９０４）で在来の燃料例えば都市ガス（
１３Ａ）と燃焼用空気を供給して予熱燃焼を行なう。反
応管（９０３）が反応を進行させるに十分な所定の温度
に達した後、改質原料ガス（通常は都市ガス（１３Ａ）
又はメタノール）土水蒸気（Ｉ（２０）を反応管（９０
３）に導入する。
１１図に示す。基本的な構成要素としては改質装置（９
）とＣＯ転化器（９０１）及び発電セル本体（９０２）
であり、改質装置（９）には改質反応の温度維持と反応
熱の供給のための燃焼器（９０４）と、改質炉（Ｃ）内
部には改質触媒が充填されている改質反応管（９０３）
が収納されている。燃料電池発電装置の始動は、まず改
質装置燃焼器（９０４）で在来の燃料例えば都市ガス（
１３Ａ）と燃焼用空気を供給して予熱燃焼を行なう。反
応管（９０３）が反応を進行させるに十分な所定の温度
に達した後、改質原料ガス（通常は都市ガス（１３Ａ）
又はメタノール）土水蒸気（Ｉ（２０）を反応管（９０
３）に導入する。
改質され水素（Ｈｚ）分を多く含む改質ガスはＣＯ転化
器（９０１）を通り、未反応のＣＯとＨ，０より更にＨ
２が富化され発電セル本体（９０２）に供給される。
器（９０１）を通り、未反応のＣＯとＨ，０より更にＨ
２が富化され発電セル本体（９０２）に供給される。
発電セル本体（９０２）ではこのＨ２富化改質ガスと酸
化剤の空気と電解質を通して反応し電気出力を得ると同
時に改質ガス中の８２分は消費され電池オフガスとなっ
て排出される。しかしこの電池オフガスは未消費のＨ２
分が約２０〜３０ｖｏ１％程度残っており、その他はＨ
２ＯやＣＯ２の不活成ガスという低力口り一可燃ガスで
ある。この低カロリー可燃ガスである電池オフガスを再
び改質用燃焼器（９０４）に導入して燃焼させ改質反応
の熱供給に利用して燃料電池発電装置の効率を高いもの
にしている。
化剤の空気と電解質を通して反応し電気出力を得ると同
時に改質ガス中の８２分は消費され電池オフガスとなっ
て排出される。しかしこの電池オフガスは未消費のＨ２
分が約２０〜３０ｖｏ１％程度残っており、その他はＨ
２ＯやＣＯ２の不活成ガスという低力口り一可燃ガスで
ある。この低カロリー可燃ガスである電池オフガスを再
び改質用燃焼器（９０４）に導入して燃焼させ改質反応
の熱供給に利用して燃料電池発電装置の効率を高いもの
にしている。
なお、低カロリーオフガス燃焼が行なわれる時点では、
予熱燃焼はすでに停止している。
予熱燃焼はすでに停止している。
また、供給される燃料ガスの種類（低カロリーオフガス
か高カロリー都市ガスかなど）や量に応じて供給される
燃焼用空気の量も調節されるのは言うまでもない。
か高カロリー都市ガスかなど）や量に応じて供給される
燃焼用空気の量も調節されるのは言うまでもない。
従来、この種の改質器用燃焼装置としては、はとんど一
般の工業加熱炉用の燃焼装置が用いられており、これら
一般の加熱炉用燃焼装置では通常、燃料および燃焼用空
気の供給圧が極めて高く、また、炉内加熱分布の均一性
に問題がある。特にオンサイト型の業務用燃料電池発電
装置では、予熱燃料および改質原料ガスとして布中の都
市ガスを用いることになり、前者の燃料供給圧を高くし
なければならないことは大きな欠点の一つである。
般の工業加熱炉用の燃焼装置が用いられており、これら
一般の加熱炉用燃焼装置では通常、燃料および燃焼用空
気の供給圧が極めて高く、また、炉内加熱分布の均一性
に問題がある。特にオンサイト型の業務用燃料電池発電
装置では、予熱燃料および改質原料ガスとして布中の都
市ガスを用いることになり、前者の燃料供給圧を高くし
なければならないことは大きな欠点の一つである。
第１２図に特公昭６０−１０３００１号公報に掲載され
ている従来の燃料改質器を示す。この図では燃焼装置部
分が詳細に明示されていないが、炉内中心部に燃焼器＠
（９０４）が配置されていて火炎（１０２）が長く、
燃焼空間を炉中央で改質炉全高さに渡って設けることに
よってその周囲に配置された反応管（９０３）の加熱の
均一性を確保しており、火炎（１０２）長さの短炎化お
よび燃焼空間のコンパクト性に欠けるものである。
ている従来の燃料改質器を示す。この図では燃焼装置部
分が詳細に明示されていないが、炉内中心部に燃焼器＠
（９０４）が配置されていて火炎（１０２）が長く、
燃焼空間を炉中央で改質炉全高さに渡って設けることに
よってその周囲に配置された反応管（９０３）の加熱の
均一性を確保しており、火炎（１０２）長さの短炎化お
よび燃焼空間のコンパクト性に欠けるものである。
燃料電池発電装置の改質器用燃焼装置には、この他にも
、前述の電池オフガス低カロリー燃焼が可能であると同
時に、始動時に用いる在来の高力口り一燃料（例えば都
市ガス）の改質炉予熱燃焼も行なえる必要がある。この
為に、低カロリー燃料用と在来の高カロリー燃料用との
２個のバーナを併設した燃焼装置が考えられてきたが、
構造が複雑になり、またその大きさも大きなものになる
という欠点が生じる。
、前述の電池オフガス低カロリー燃焼が可能であると同
時に、始動時に用いる在来の高力口り一燃料（例えば都
市ガス）の改質炉予熱燃焼も行なえる必要がある。この
為に、低カロリー燃料用と在来の高カロリー燃料用との
２個のバーナを併設した燃焼装置が考えられてきたが、
構造が複雑になり、またその大きさも大きなものになる
という欠点が生じる。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、燃料供給圧を低くできると共に、電池オフガ
スの低カロリー燃焼および在来の都市ガスの高カロリー
燃焼の両方を同一バーナで、火炎長の短いコンパクトな
燃焼空間で良好に行なえるような燃料電池発電装置の改
質器用燃焼装置を得ることを目的としている。
たもので、燃料供給圧を低くできると共に、電池オフガ
スの低カロリー燃焼および在来の都市ガスの高カロリー
燃焼の両方を同一バーナで、火炎長の短いコンパクトな
燃焼空間で良好に行なえるような燃料電池発電装置の改
質器用燃焼装置を得ることを目的としている。
この発明に係る燃料電池発電装置の改質器用燃焼装置は
、改質反応管が収納される改質炉に隣接して設けられ燃
焼用空気が供給される空気室、この空気室に隣接して設
けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が上記燃料室
に開口し、かつ他端が上記改質炉に関口して上記燃料ガ
スを改質炉に噴出して炎孔部となる複数本の燃料管、上
記空気室と上記改質炉を仕切る壁に上記燃料管と隣接し
て設けられる複数個の空気噴出孔、および上記燃料管と
上記空気噴出孔からそれぞれ噴出される燃料ガスと空気
の混合気に点火する着火手段を備えたものである。
、改質反応管が収納される改質炉に隣接して設けられ燃
焼用空気が供給される空気室、この空気室に隣接して設
けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が上記燃料室
に開口し、かつ他端が上記改質炉に関口して上記燃料ガ
スを改質炉に噴出して炎孔部となる複数本の燃料管、上
記空気室と上記改質炉を仕切る壁に上記燃料管と隣接し
て設けられる複数個の空気噴出孔、および上記燃料管と
上記空気噴出孔からそれぞれ噴出される燃料ガスと空気
の混合気に点火する着火手段を備えたものである。
この発明による燃料電池発電装置の改質器用燃料装置で
は、複数本の燃料管と複数個の空気噴出孔を隣接させな
がら分散させて設けたので、燃料ガスと燃焼用空気の拡
散混合が良好となり、火炎長が短かく、低圧損で良い燃
焼状態が確保でき、しかも適切な空気量を供給すれば高
カロリーガスから低カロリーガスまでの燃焼を同一燃焼
器で良好に行なえる。
は、複数本の燃料管と複数個の空気噴出孔を隣接させな
がら分散させて設けたので、燃料ガスと燃焼用空気の拡
散混合が良好となり、火炎長が短かく、低圧損で良い燃
焼状態が確保でき、しかも適切な空気量を供給すれば高
カロリーガスから低カロリーガスまでの燃焼を同一燃焼
器で良好に行なえる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電装置の
改質器用燃焼装置を示す断面図である。
改質器用燃焼装置を示す断面図である。
図において、（Ｃ）は改！質炉であり、改質反応管（図
示せず）が収納される。（Ｂ）は改質炉（Ｃ）に隣接し
て設けられ燃焼用空気（２０１）が供給される空気室、
（Ａ）はこの空気室（Ｂ）に隣接して設けられ燃料ガス
（１０１）が供給される燃料室である。（１１０）は燃
料管であり、一端が燃料室（Ａ）に開口し、他端が改質
炉（Ｃ）に開口して燃料ガス（１０１）を改質炉（Ｃ）
に噴出して炎孔部となる。（１）〜（５）はそれぞれ壁
である。また、第１図では複雑となるため図示していな
いが、空気室（Ｂ）と改質炉（Ｃ）を仕切る壁には燃料
管（１１０）と隣接して複数個の空気噴出孔が設けられ
ており、この空気噴出孔と燃料管（１１０）の分散の様
子を第２図に示す。第２図は第１図の燃料管（１１０）
および空気噴出孔の一部を改質炉（Ｃ）側から見た平面
図であり、図において、（２１０）は空気噴出孔を示す
。この例では、燃料管（１１０）の炎孔部に隣接して多
数の空気噴出孔（２１０）を設けた大板（２１１）が空
気室（Ｂ）と改質炉（Ｃ）を仕切る壁（３）に例えば溶
接などにより接合され、メインバーナ面となっている。
示せず）が収納される。（Ｂ）は改質炉（Ｃ）に隣接し
て設けられ燃焼用空気（２０１）が供給される空気室、
（Ａ）はこの空気室（Ｂ）に隣接して設けられ燃料ガス
（１０１）が供給される燃料室である。（１１０）は燃
料管であり、一端が燃料室（Ａ）に開口し、他端が改質
炉（Ｃ）に開口して燃料ガス（１０１）を改質炉（Ｃ）
に噴出して炎孔部となる。（１）〜（５）はそれぞれ壁
である。また、第１図では複雑となるため図示していな
いが、空気室（Ｂ）と改質炉（Ｃ）を仕切る壁には燃料
管（１１０）と隣接して複数個の空気噴出孔が設けられ
ており、この空気噴出孔と燃料管（１１０）の分散の様
子を第２図に示す。第２図は第１図の燃料管（１１０）
および空気噴出孔の一部を改質炉（Ｃ）側から見た平面
図であり、図において、（２１０）は空気噴出孔を示す
。この例では、燃料管（１１０）の炎孔部に隣接して多
数の空気噴出孔（２１０）を設けた大板（２１１）が空
気室（Ｂ）と改質炉（Ｃ）を仕切る壁（３）に例えば溶
接などにより接合され、メインバーナ面となっている。
また燃料管（１１０）はその内径が数ｍｍ例えば５ｍｍ
であり、燃料室（Ａ）と空気室（Ｂ）とを仕切る壁（５
）に例えば溶接などにより隙間のないように固定され、
炎孔部分が改質炉（Ｃ）内に数ｍ、ｍ以下程度突出する
ように配置されている。さらに、メインバーナ面（２１
１）の中央部には、着火手段すなわちメインバーナ着火
用のパイロットバーナ＋４１）が取り付けられており、
その先端のパイロット炎孔（４０２）の近傍にはパイロ
ット炎（４，０３）の着火用放電電極（４０４）が設置
されると共に、パイロット炎（４，，０３）の検知電極
（４０５）がパイロット炎（４０３）に挿入されるよう
に設置されている。なお、壁（４）の空気室（Ｂ）に接
する位置にはパイロット炎（４０３）用の２次空気孔（
２２０）が開けられている。（４０１）はパイロット炎
（４０３）用の燃料である。
であり、燃料室（Ａ）と空気室（Ｂ）とを仕切る壁（５
）に例えば溶接などにより隙間のないように固定され、
炎孔部分が改質炉（Ｃ）内に数ｍ、ｍ以下程度突出する
ように配置されている。さらに、メインバーナ面（２１
１）の中央部には、着火手段すなわちメインバーナ着火
用のパイロットバーナ＋４１）が取り付けられており、
その先端のパイロット炎孔（４０２）の近傍にはパイロ
ット炎（４，０３）の着火用放電電極（４０４）が設置
されると共に、パイロット炎（４，，０３）の検知電極
（４０５）がパイロット炎（４０３）に挿入されるよう
に設置されている。なお、壁（４）の空気室（Ｂ）に接
する位置にはパイロット炎（４０３）用の２次空気孔（
２２０）が開けられている。（４０１）はパイロット炎
（４０３）用の燃料である。
次に、動作について説明する。燃料電池発電装置の始動
時は、まず、在来の燃料、例えば都市ガス（１３Ａ）を
用いて予熱燃焼を行なう。すなわち、空気源、例えば送
風機から燃焼用空気（２０１）を空気室（Ｂ）に導入し
、続いて放電電極（４０４）にスパークを飛ばしながら
パイロットバーナ（４］Ｊに都市ガス燃料（１次空気を
含む）を供給する。放電スパークにより着火したパイロ
ット炎（４０３）は、パイロット炎検知電極（４０５）
の炎電流値によって着火検知され、着火が確認されると
、燃料室（Ａ）に予熱用の燃料（１０１）が導入され燃
料管（１１０）を通り、空気噴出孔（２１０）から噴出
される燃焼用空気と拡散混合してパイロット炎（４０３
）によって着火し、メインバーナ上に燃焼火炎（１０２
）が形成され改質炉（Ｃ）を予熱する。予熱完了後は予
熱燃焼は停止し第１１図に示す改質反応管（９０３）に
原料ガス＋Ｈ２０が導入されＨ７富化された改質ガスは
発電セル（９０２）に導入され発電を開始する。発電後
の未消費Ｈ２分を含む電池オフガス（１，０１）は再び
改質用燃焼器（９０４，）に供給され、燃料室（Ａ）か
ら燃料管（１１０）を通りメインバーナ上で低カロリー
オフガス燃焼が行なわれる。この際、燃焼用空気（２０
１）が供給されていることは言うまでもない。
時は、まず、在来の燃料、例えば都市ガス（１３Ａ）を
用いて予熱燃焼を行なう。すなわち、空気源、例えば送
風機から燃焼用空気（２０１）を空気室（Ｂ）に導入し
、続いて放電電極（４０４）にスパークを飛ばしながら
パイロットバーナ（４］Ｊに都市ガス燃料（１次空気を
含む）を供給する。放電スパークにより着火したパイロ
ット炎（４０３）は、パイロット炎検知電極（４０５）
の炎電流値によって着火検知され、着火が確認されると
、燃料室（Ａ）に予熱用の燃料（１０１）が導入され燃
料管（１１０）を通り、空気噴出孔（２１０）から噴出
される燃焼用空気と拡散混合してパイロット炎（４０３
）によって着火し、メインバーナ上に燃焼火炎（１０２
）が形成され改質炉（Ｃ）を予熱する。予熱完了後は予
熱燃焼は停止し第１１図に示す改質反応管（９０３）に
原料ガス＋Ｈ２０が導入されＨ７富化された改質ガスは
発電セル（９０２）に導入され発電を開始する。発電後
の未消費Ｈ２分を含む電池オフガス（１，０１）は再び
改質用燃焼器（９０４，）に供給され、燃料室（Ａ）か
ら燃料管（１１０）を通りメインバーナ上で低カロリー
オフガス燃焼が行なわれる。この際、燃焼用空気（２０
１）が供給されていることは言うまでもない。
この発明の一実施例による燃焼装置では燃料管（１１０
）の一端の隔壁（５）で燃料室（Ａ）と空気室（Ｂ）を
形成でき、改質用燃焼装置として簡単に構成できる。ま
た、第２図に示すように、多数の燃料管（１１０）とそ
れらに隣接する様に多数の燃焼用空気噴出孔（２１０）
を分散配置しているので以下に説明するような優れた特
性が発揮できる。第３図は本燃焼装置における火炎長さ
を示したもので横軸に燃料管（１１０）の内径ｄを用い
た炎孔負荷（＝燃焼量／（７ｄ２ＸＮ）； Ｎは燃料管
の本数）、縦軸に火炎長さＬ５をｄで無次元化して表わ
しである。燃料管内径ｄ（３ｍｍと１２．５ｍｍ ）
ニ依らずＬｆ／ｄ ＋、ｔ ホ＋？−本の直線上にのる
。今、第２図に示しであるバーナ１個で〜６０００ ［
ｋｃａｌ ／ ｈ ｒ ）の燃焼を行なわせた場合でも
燃料管内径ｄを数ｍｍ以下にすれば（例えばｄ ＝ ３
ｍｍ であれば、Ｌｆ＝６０ｍｍ程度となり）極めて
火炎長の短いオフガス（Ｈ＝２５ｖｏ１％）燃焼が実現
できる。第３図にはメタン（ＣＨ４）の燃焼（−次空気
比μ＋−０，３、ｄ＝３ ｍｍ）時の火炎長さも示しで
あるが、同時に都市ガス（１３Ａ ）の改質器始動予熱
燃焼でも火炎長は短い。従って本燃焼装置を用いれば燃
焼空間のコンパクトな改質装置ができる。
）の一端の隔壁（５）で燃料室（Ａ）と空気室（Ｂ）を
形成でき、改質用燃焼装置として簡単に構成できる。ま
た、第２図に示すように、多数の燃料管（１１０）とそ
れらに隣接する様に多数の燃焼用空気噴出孔（２１０）
を分散配置しているので以下に説明するような優れた特
性が発揮できる。第３図は本燃焼装置における火炎長さ
を示したもので横軸に燃料管（１１０）の内径ｄを用い
た炎孔負荷（＝燃焼量／（７ｄ２ＸＮ）； Ｎは燃料管
の本数）、縦軸に火炎長さＬ５をｄで無次元化して表わ
しである。燃料管内径ｄ（３ｍｍと１２．５ｍｍ ）
ニ依らずＬｆ／ｄ ＋、ｔ ホ＋？−本の直線上にのる
。今、第２図に示しであるバーナ１個で〜６０００ ［
ｋｃａｌ ／ ｈ ｒ ）の燃焼を行なわせた場合でも
燃料管内径ｄを数ｍｍ以下にすれば（例えばｄ ＝ ３
ｍｍ であれば、Ｌｆ＝６０ｍｍ程度となり）極めて
火炎長の短いオフガス（Ｈ＝２５ｖｏ１％）燃焼が実現
できる。第３図にはメタン（ＣＨ４）の燃焼（−次空気
比μ＋−０，３、ｄ＝３ ｍｍ）時の火炎長さも示しで
あるが、同時に都市ガス（１３Ａ ）の改質器始動予熱
燃焼でも火炎長は短い。従って本燃焼装置を用いれば燃
焼空間のコンパクトな改質装置ができる。
第４図、第５図は共に低カロリー燃焼の燃焼範囲を示し
たもので、第４図は電池オフガス燃料について、第５図
はメタンガス（ＣＨ，） （−次空気比μ。
たもので、第４図は電池オフガス燃料について、第５図
はメタンガス（ＣＨ，） （−次空気比μ。
＝０．３）について表わしたものである。第４図より、
本バーナでは、水素が主可燃成分である電池オフガスは
Ｈ２体積濃度０．１程度までの低カロリー燃焼が可能で
、通常の燃料電池オフガスＨ，体積濃度、：０．２〜０
．３に対しては十分広い燃焼範囲を有していることがわ
かる。予熱燃焼の都市ガス（１３Ａ）に対しても本バー
ナは燃焼は可能であり、実際の予熱燃焼ではほとんどメ
タンが主成分であることより、第５図より本バーナは電
池オフガス低カロリー燃焼は勿論のこと、同一バーナで
都市ガスによる予熱燃焼も行なうことができることがわ
かる。
本バーナでは、水素が主可燃成分である電池オフガスは
Ｈ２体積濃度０．１程度までの低カロリー燃焼が可能で
、通常の燃料電池オフガスＨ，体積濃度、：０．２〜０
．３に対しては十分広い燃焼範囲を有していることがわ
かる。予熱燃焼の都市ガス（１３Ａ）に対しても本バー
ナは燃焼は可能であり、実際の予熱燃焼ではほとんどメ
タンが主成分であることより、第５図より本バーナは電
池オフガス低カロリー燃焼は勿論のこと、同一バーナで
都市ガスによる予熱燃焼も行なうことができることがわ
かる。
第６図は電池オフガス（Ｉ−Ｉ２＝ ２５ｖｏ１％）燃
焼時のバーナ部分の圧力損失を示したものであるが、１
０ｍｍＡｑ以下と非常に低圧損で燃焼が可能である。
焼時のバーナ部分の圧力損失を示したものであるが、１
０ｍｍＡｑ以下と非常に低圧損で燃焼が可能である。
勿論予熱都市ガス燃焼でも同程度の圧損であり、燃料及
び改質原料ガスの供給圧力は低くてすみ、本燃焼装置を
用いればｒｌｊ中の都市ガス供紹配管で燃料電池発電装
置の動作を行なうことができる。
び改質原料ガスの供給圧力は低くてすみ、本燃焼装置を
用いればｒｌｊ中の都市ガス供紹配管で燃料電池発電装
置の動作を行なうことができる。
以上の特長は燃料管（１１０）炎孔部に隣接して燃焼用
空気噴出孔（２１０）を配置したことによる効果で本構
成が、燃料と空気の拡散混合が低圧損でも非常に良いこ
とを表わしている。
空気噴出孔（２１０）を配置したことによる効果で本構
成が、燃料と空気の拡散混合が低圧損でも非常に良いこ
とを表わしている。
さて、実際の燃料電池発電装置ではその規模は大きく、
電気出力として業務用の約２００ ｋｗ程度から数千ｋ
ｗ程度であり、その為の改質器用燃焼装置の燃焼量は約
２０万］＜ｃｏｌ／ｈｒ 〜数１００７５ｋ ｃｏｄ／
ｈｒにもなる。本発明による燃焼装置では第１図、第２
図の実施例で示したメインバーナ（２１１）をその出力
規模に応じて多数用いれば良い。第７図に示した実施例
では、１個の着火用パイロットバーナ＋４１１の囲りに
４個のメインバーナ（２１１）を配置した場合を示し、
第７図（ａ）は断面図、ｆｂｌは（ａ）を改質炉（Ｃ１
側から見た平面図である。なお、第７図（１〕）では簡
単のためメインバーナ（２１１）の燃料管（１１０）お
よび空気噴出孔（２１０）はその一部のみを示している
。
電気出力として業務用の約２００ ｋｗ程度から数千ｋ
ｗ程度であり、その為の改質器用燃焼装置の燃焼量は約
２０万］＜ｃｏｌ／ｈｒ 〜数１００７５ｋ ｃｏｄ／
ｈｒにもなる。本発明による燃焼装置では第１図、第２
図の実施例で示したメインバーナ（２１１）をその出力
規模に応じて多数用いれば良い。第７図に示した実施例
では、１個の着火用パイロットバーナ＋４１１の囲りに
４個のメインバーナ（２１１）を配置した場合を示し、
第７図（ａ）は断面図、ｆｂｌは（ａ）を改質炉（Ｃ１
側から見た平面図である。なお、第７図（１〕）では簡
単のためメインバーナ（２１１）の燃料管（１１０）お
よび空気噴出孔（２１０）はその一部のみを示している
。
第８図は４個のメインバーナ（２１１）を配置する代わ
りに同心円形状の１個のメインバーナ（２１１）で着火
用パイロットバーナ（旬を取り囲む構成とした実施例を
示し、第８図ｆａ＋は断面図、（ｂｌは（ａ）を改質炉
（Ｃ１側から見た平面図である。また、第８図（ｂｌで
は第７図ｆｂｌと同様に燃料管（１１，０）および空気
噴出孔（２１０）はその一部のみを示している。
りに同心円形状の１個のメインバーナ（２１１）で着火
用パイロットバーナ（旬を取り囲む構成とした実施例を
示し、第８図ｆａ＋は断面図、（ｂｌは（ａ）を改質炉
（Ｃ１側から見た平面図である。また、第８図（ｂｌで
は第７図ｆｂｌと同様に燃料管（１１，０）および空気
噴出孔（２１０）はその一部のみを示している。
第９図は着火用パイロットバーナ（仙の囲りに４個のメ
インバーナ（２１１）を配置した第７図に示すような燃
焼ブロックを４個装着し、各ブロックの燃料室向および
空気室（Ｂ）はそれぞれ共通とし、１本の燃料配管（１
０）および１本の空気配管（４）により燃料室（Ａ）お
よび空気室（Ｂ）へそれぞれ燃料ガス（１０１）および
燃焼用空気（２０１）を供給するように構成したもので
あり、配管等の構成が簡単になるというメリットが生じ
る。
インバーナ（２１１）を配置した第７図に示すような燃
焼ブロックを４個装着し、各ブロックの燃料室向および
空気室（Ｂ）はそれぞれ共通とし、１本の燃料配管（１
０）および１本の空気配管（４）により燃料室（Ａ）お
よび空気室（Ｂ）へそれぞれ燃料ガス（１０１）および
燃焼用空気（２０１）を供給するように構成したもので
あり、配管等の構成が簡単になるというメリットが生じ
る。
第１０図はこの発明のさらに他の実施例による燃料電池
発電装置の改質器用燃焼装置の構成を模式的に示す断面
図であり、この例では、複数個の貫通孔（８０）を有す
る燃料流量調節板（８０１）および空気流量調節板（８
０２）がそれぞれ燃料室（Ａ）および空気室（Ｂ）に設
けられている。燃料ガス（１０１）は燃料流量調節板（
８０１）の孔（胆を通過して燃料管（１１０）に至り、
燃焼用空気（２０１）は空気流量調節板（８０２）の孔
（８０１を通過して空気噴出孔（２１０）に至るが、こ
の様な流量調節板（８０１） 、（８０２）を設けるこ
とにより、第９図に示す燃料配管（１０）や空気配管■
の曲り部等によって燃料室（Ａ）や空気室（Ｂ）に偏流
等が生じた場合にも、各バーナの流量の均一性が確保さ
れ、改質炉（Ｃ）内に配置される反応管の加熱分布を一
様にすることができる。
発電装置の改質器用燃焼装置の構成を模式的に示す断面
図であり、この例では、複数個の貫通孔（８０）を有す
る燃料流量調節板（８０１）および空気流量調節板（８
０２）がそれぞれ燃料室（Ａ）および空気室（Ｂ）に設
けられている。燃料ガス（１０１）は燃料流量調節板（
８０１）の孔（胆を通過して燃料管（１１０）に至り、
燃焼用空気（２０１）は空気流量調節板（８０２）の孔
（８０１を通過して空気噴出孔（２１０）に至るが、こ
の様な流量調節板（８０１） 、（８０２）を設けるこ
とにより、第９図に示す燃料配管（１０）や空気配管■
の曲り部等によって燃料室（Ａ）や空気室（Ｂ）に偏流
等が生じた場合にも、各バーナの流量の均一性が確保さ
れ、改質炉（Ｃ）内に配置される反応管の加熱分布を一
様にすることができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、改質反応管が収納さ
れる改質炉に隣接して設けられ燃焼用空気が供給される
空気室、この空気室に隣接して設けられ燃料ガスが供給
される燃料室、一端が上記燃料室に開口し、かつ、他端
が上記改質炉に開口して上記燃料ガスを改質炉に噴出し
て炎孔部となる複数本の燃料管、上記空気室と上記改質
炉を仕切る壁に上記燃料管と隣接して設けられる複数個
の空気噴出孔、および上記燃料管と上記空気噴出孔から
それぞれ噴出される燃料ガスと空気の混合気に点火する
着火手段を備えたので、燃料ガスと燃焼用空気の拡散混
合が良好となり、火炎長が短かく、低圧損で良い燃焼状
態が確保でき、しかも適切な空気量を供給すれば高カロ
リーガスから低カロリーガスまでの燃焼を同一燃焼器で
良好に行なえる効果がある。
れる改質炉に隣接して設けられ燃焼用空気が供給される
空気室、この空気室に隣接して設けられ燃料ガスが供給
される燃料室、一端が上記燃料室に開口し、かつ、他端
が上記改質炉に開口して上記燃料ガスを改質炉に噴出し
て炎孔部となる複数本の燃料管、上記空気室と上記改質
炉を仕切る壁に上記燃料管と隣接して設けられる複数個
の空気噴出孔、および上記燃料管と上記空気噴出孔から
それぞれ噴出される燃料ガスと空気の混合気に点火する
着火手段を備えたので、燃料ガスと燃焼用空気の拡散混
合が良好となり、火炎長が短かく、低圧損で良い燃焼状
態が確保でき、しかも適切な空気量を供給すれば高カロ
リーガスから低カロリーガスまでの燃焼を同一燃焼器で
良好に行なえる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電装置の
改質器用燃焼装置を示す断面図、第２図は第１図の要部
を拡大して示す平面図、第３図はこの発明の一実施例に
よる燃焼装置の炎孔負荷に対する火炎長さの関係を示す
特性図、第４図、第５図はこの発明の一実施例による燃
焼装置のそれぞれオフガス燃焼およびメタン燃焼におけ
る燃焼範囲を示す特性図、第６図はこの発明の一実施例
による燃焼装置のオフガス燃焼における炎孔負荷に対す
るバーナ部の圧力損失の関係を示す特性図、第７図、第
８図はそれぞれこの発明の他の実施例による燃焼装置を
示し、（ａｌは断面図、（ｂｌは平面図、第９図はこの
発明の他の実施例による燃焼装置を示す平面図、第１０
図はこの発明の他の実施例による燃焼装置を模式的に示
す断面図、第１１図は一般的な燃料電池発電装置の基本
構成を示す説明図、第１２図は従来の燃料改質器の一例
を示す断面図である。 図において、（Ａ）は燃料室、（Ｂ）は空気室、（Ｃ）
は改質炉、（１０１）は燃料ガス、（１０２）は火炎、
（１，１０）は燃料管、（２０１）は燃焼用空気、（２
１０）は空気噴出孔、＋４１１は着火用パイロットバー
ナ、Ｃ８０１，）。 （８０２）は流量調節板である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
改質器用燃焼装置を示す断面図、第２図は第１図の要部
を拡大して示す平面図、第３図はこの発明の一実施例に
よる燃焼装置の炎孔負荷に対する火炎長さの関係を示す
特性図、第４図、第５図はこの発明の一実施例による燃
焼装置のそれぞれオフガス燃焼およびメタン燃焼におけ
る燃焼範囲を示す特性図、第６図はこの発明の一実施例
による燃焼装置のオフガス燃焼における炎孔負荷に対す
るバーナ部の圧力損失の関係を示す特性図、第７図、第
８図はそれぞれこの発明の他の実施例による燃焼装置を
示し、（ａｌは断面図、（ｂｌは平面図、第９図はこの
発明の他の実施例による燃焼装置を示す平面図、第１０
図はこの発明の他の実施例による燃焼装置を模式的に示
す断面図、第１１図は一般的な燃料電池発電装置の基本
構成を示す説明図、第１２図は従来の燃料改質器の一例
を示す断面図である。 図において、（Ａ）は燃料室、（Ｂ）は空気室、（Ｃ）
は改質炉、（１０１）は燃料ガス、（１０２）は火炎、
（１，１０）は燃料管、（２０１）は燃焼用空気、（２
１０）は空気噴出孔、＋４１１は着火用パイロットバー
ナ、Ｃ８０１，）。 （８０２）は流量調節板である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
Claims (1)
- 改質反応管が収納される改質炉に隣接して設けられ燃焼
用空気が供給される空気室、この空気室に隣接して設け
られ燃料ガスが供給される燃料室、一端が上記燃料室に
開口し、かつ他端が上記改質炉に開口して上記燃料ガス
を改質炉に噴出して炎孔部となる複数本の燃料管、上記
空気室と上記改質炉を仕切る壁に上記燃料管と隣接して
設けられる複数個の空気噴出孔、および上記燃料管と上
記空気噴出孔からそれぞれ噴出される燃料ガスと空気の
混合気に点火する着火手段を備えた燃料電池発電装置の
改質器用燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077853A JPH01249601A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 燃料電池発電装置の改質器用燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077853A JPH01249601A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 燃料電池発電装置の改質器用燃焼装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01249601A true JPH01249601A (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=13645620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63077853A Pending JPH01249601A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 燃料電池発電装置の改質器用燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01249601A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023077A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | J Eberspecher Gmbh & Co Kg | バーナ |
| JP2006190580A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577539A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-14 | Aisan Ind Co Ltd | Apparatus for detecting and preventing separation of fluid mixture |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63077853A patent/JPH01249601A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577539A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-14 | Aisan Ind Co Ltd | Apparatus for detecting and preventing separation of fluid mixture |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023077A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | J Eberspecher Gmbh & Co Kg | バーナ |
| JP4732816B2 (ja) * | 2004-07-09 | 2011-07-27 | ヨット・エーバーシュペッヒャー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー | バーナ |
| JP2006190580A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
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