JPH03232702A - 輻射伝熱型改質装置 - Google Patents
輻射伝熱型改質装置Info
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- JPH03232702A JPH03232702A JP2924590A JP2924590A JPH03232702A JP H03232702 A JPH03232702 A JP H03232702A JP 2924590 A JP2924590 A JP 2924590A JP 2924590 A JP2924590 A JP 2924590A JP H03232702 A JPH03232702 A JP H03232702A
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Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、燃料電池発電プラントあるいはその他の用途
に使用される輻射伝熱型改質装置に関する。
に使用される輻射伝熱型改質装置に関する。
(従来の技術)
燃料電池は、一般に水素と酸素を電気化学的に反応させ
、電力を発生させるものである。燃料電池のうち、溶融
炭酸塩形燃料電池あるいは固体電解質形燃料電池は水素
を使用しなくても一酸化炭素を直接燃料として使用でき
る。
、電力を発生させるものである。燃料電池のうち、溶融
炭酸塩形燃料電池あるいは固体電解質形燃料電池は水素
を使用しなくても一酸化炭素を直接燃料として使用でき
る。
しかし、発電プラントの燃料としては、通常用いられて
いる天然ガスやナフサ等の炭化水素は直接燃料電池の燃
料として使用できないことから、改質装置を通して水素
リッチなガスに変換する必要がある。
いる天然ガスやナフサ等の炭化水素は直接燃料電池の燃
料として使用できないことから、改質装置を通して水素
リッチなガスに変換する必要がある。
従来、改質装置として使用されているのは、通常、触媒
を充填した反応管を一本または複数本配列し、この反応
管の外部に高温ガスを流通させるとともに、この高温ガ
スを加熱するものであった。
を充填した反応管を一本または複数本配列し、この反応
管の外部に高温ガスを流通させるとともに、この高温ガ
スを加熱するものであった。
近年、多孔性輻射体を加熱体として使用し、伝熱効果を
改善した新しい方式、すなわち、輻射伝熱型改質装置が
開発されている。第5図は、その中で最も実用性のある
ものと考えられる従来の円筒形タイプの一例を示す縦断
面図(第6図のV−v線に沿って切断し、矢印方向に見
た断面図)であり、第6図はその横断面図(第5図のV
T−Vl線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図)で
ある。円筒形外容器1の内面に、断熱材2が施されてお
り、容器1内にはガス非透過性材料からなる隔壁3が配
設され、これにより容器1内にはこの外周側に加熱室A
と内周側に被加熱室(受熱室)Bがそれぞれ形成されて
いる。
改善した新しい方式、すなわち、輻射伝熱型改質装置が
開発されている。第5図は、その中で最も実用性のある
ものと考えられる従来の円筒形タイプの一例を示す縦断
面図(第6図のV−v線に沿って切断し、矢印方向に見
た断面図)であり、第6図はその横断面図(第5図のV
T−Vl線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図)で
ある。円筒形外容器1の内面に、断熱材2が施されてお
り、容器1内にはガス非透過性材料からなる隔壁3が配
設され、これにより容器1内にはこの外周側に加熱室A
と内周側に被加熱室(受熱室)Bがそれぞれ形成されて
いる。
加熱室Aには、円筒状のバーナ4、再熱交換用配管6お
よび円筒状の多孔性固体5が配設され、かつ、バーナ4
には容器1の外部からの燃料導入管7と連結され、また
再熱交換用配管6には容器1の外部からの燃焼空気導入
管8が連結され、加熱室Aには燃焼ガス排出管9が連結
されている。
よび円筒状の多孔性固体5が配設され、かつ、バーナ4
には容器1の外部からの燃料導入管7と連結され、また
再熱交換用配管6には容器1の外部からの燃焼空気導入
管8が連結され、加熱室Aには燃焼ガス排出管9が連結
されている。
被加熱室B内には、円筒状の多孔性固体10が配設され
、かつ容器1外部から原料ガス供給管11が連結される
と共に、容器1の外部のプロセスガス排出管12に連結
されている。
、かつ容器1外部から原料ガス供給管11が連結される
と共に、容器1の外部のプロセスガス排出管12に連結
されている。
このような構成のものにおいて、燃焼空気導入管8から
導入される燃焼空気aが、再熱交換用配管6により予熱
され、その後、燃料導入管7より導入された燃料ガスf
が混合され、この混合ガスがバーナ4により燃焼される
。この燃焼された高温ガスは、多孔性固体5を通過しな
がら輻射エネルギーが放射され、この輻射エネルギーの
多くは隔壁3を介して被加熱室Bに伝達される。これに
よって、被加熱室B内に原料ガス供給管11からの原料
ガス(天然ガスやメタノール等の原料に水蒸気を添加し
たもの)dは、多孔性固体1oを通過する際に改質され
、この改質されたプロセスガスeか、プロセスガス排出
管12を通じて容器1外部に排出される。
導入される燃焼空気aが、再熱交換用配管6により予熱
され、その後、燃料導入管7より導入された燃料ガスf
が混合され、この混合ガスがバーナ4により燃焼される
。この燃焼された高温ガスは、多孔性固体5を通過しな
がら輻射エネルギーが放射され、この輻射エネルギーの
多くは隔壁3を介して被加熱室Bに伝達される。これに
よって、被加熱室B内に原料ガス供給管11からの原料
ガス(天然ガスやメタノール等の原料に水蒸気を添加し
たもの)dは、多孔性固体1oを通過する際に改質され
、この改質されたプロセスガスeか、プロセスガス排出
管12を通じて容器1外部に排出される。
また、バーナ4により燃焼された燃焼排ガス0は、前記
燃焼空気aを予熱した後、燃焼ガス排出管9から容器]
の外部に排出される。
燃焼空気aを予熱した後、燃焼ガス排出管9から容器]
の外部に排出される。
以上述べた方式はいわゆる「離反方式」であるが、「近
寄流h″式」の場合であってもプロセスガスeの流れ方
向が逆になるだけで、同様な動作となる。
寄流h″式」の場合であってもプロセスガスeの流れ方
向が逆になるだけで、同様な動作となる。
燃料電池発電システムは、高効率であることがその主要
な特徴の一つであり、改質装置についても熱効率を向上
させることが重要な開発課間であることは言うまでもな
い。前述した輻射伝熱型改質装置は、従来の反応管方式
に比較して格段にコンパクト化が実現できる。
な特徴の一つであり、改質装置についても熱効率を向上
させることが重要な開発課間であることは言うまでもな
い。前述した輻射伝熱型改質装置は、従来の反応管方式
に比較して格段にコンパクト化が実現できる。
(発明が解決しようとする課S)
ところが、前述した輻射伝熱型改質装置にあっては、伝
熱のためのガス流路が従来方式と比較して極めて短く、
燃焼排出ガス0が比較的高温である。このため、燃焼排
出ガスOの有する熱エネルギーを最大限に利用すること
ができず、伝熱効率を高める上での課題である。具体的
には、前述した従来の改質装置では、加熱側の多孔性固
体5の下流側の燃焼排ガス通路に、配設されている多数
の再生熱交換用配管6により熱交換を行う方式であるた
め、下流燃焼排ガスの流速は比較的小さ(、従って、燃
焼排ガス0と再生熱交換用配管6の中を流れる燃焼空気
aとの熱交換が十分行われなかった。
熱のためのガス流路が従来方式と比較して極めて短く、
燃焼排出ガス0が比較的高温である。このため、燃焼排
出ガスOの有する熱エネルギーを最大限に利用すること
ができず、伝熱効率を高める上での課題である。具体的
には、前述した従来の改質装置では、加熱側の多孔性固
体5の下流側の燃焼排ガス通路に、配設されている多数
の再生熱交換用配管6により熱交換を行う方式であるた
め、下流燃焼排ガスの流速は比較的小さ(、従って、燃
焼排ガス0と再生熱交換用配管6の中を流れる燃焼空気
aとの熱交換が十分行われなかった。
本発明は、与えられた条件下で、燃焼排出ガスの有する
熱エネルギーを最も効率よく回収できる輻射伝熱型改質
装置を提供することを目的とする。
熱エネルギーを最も効率よく回収できる輻射伝熱型改質
装置を提供することを目的とする。
[発明の構成]
本発明は前記目的を達成するため、第1の発明は円筒°
状の密閉容器内に、ガス非透過性材料からなる円筒状隔
壁を設けて、加熱室および被加熱室を形成し、前記加熱
室に円筒状の多孔性輻射体を設けるとともに、前記被加
熱室に円筒状に形成した触媒体を設け、前記輻射体に高
温ガスを通過させて前記容器外部に排出させることによ
り、前記高温ガスの輻射熱で前記隔壁を介して前記被加
熱室内の触媒体を加熱し、この被加熱室内に導入される
原料ガスを前記触媒体に通過させて改質ガスを前記容器
外部に取出す輻射伝熱型改質装置において、 前記加熱室内であって、前記輻射体を透過して流れる高
温ガスの排出側に、ガス非透過性材料からなる二重また
は多重の円筒体で独立した複数のガス通路を構成し、こ
の各ガス通路にそれぞれ前記高温ガスまたは燃料燃焼用
空気等のガスを個別に導入し、前記容器外部に排出され
る排ガスが保有する熱エネルギーを、前記燃料燃焼用空
気等の獲得エネルギーとして回収する加熱側熱回収手段
を備えたことを特徴とするものである。
状の密閉容器内に、ガス非透過性材料からなる円筒状隔
壁を設けて、加熱室および被加熱室を形成し、前記加熱
室に円筒状の多孔性輻射体を設けるとともに、前記被加
熱室に円筒状に形成した触媒体を設け、前記輻射体に高
温ガスを通過させて前記容器外部に排出させることによ
り、前記高温ガスの輻射熱で前記隔壁を介して前記被加
熱室内の触媒体を加熱し、この被加熱室内に導入される
原料ガスを前記触媒体に通過させて改質ガスを前記容器
外部に取出す輻射伝熱型改質装置において、 前記加熱室内であって、前記輻射体を透過して流れる高
温ガスの排出側に、ガス非透過性材料からなる二重また
は多重の円筒体で独立した複数のガス通路を構成し、こ
の各ガス通路にそれぞれ前記高温ガスまたは燃料燃焼用
空気等のガスを個別に導入し、前記容器外部に排出され
る排ガスが保有する熱エネルギーを、前記燃料燃焼用空
気等の獲得エネルギーとして回収する加熱側熱回収手段
を備えたことを特徴とするものである。
また、第2の発明は前記被加熱室内であって、前記原料
ガスが触媒体を通過して得られる改質ガスの排出側に、
ガス非透過性材料からなる二重または多重の円筒体で独
立した複数のガス通路を構成し、この各ガス通路にそれ
ぞれ前記改質ガスまたは改質前の原料ガスを個別に導入
し、前記円筒容器外部に排出される排ガスの有する熱エ
ネルギーを、前記燃料燃焼用空気等の獲得エネルギーと
して回収する被加熱側熱回収手段を備えたことを特徴と
するものである。
ガスが触媒体を通過して得られる改質ガスの排出側に、
ガス非透過性材料からなる二重または多重の円筒体で独
立した複数のガス通路を構成し、この各ガス通路にそれ
ぞれ前記改質ガスまたは改質前の原料ガスを個別に導入
し、前記円筒容器外部に排出される排ガスの有する熱エ
ネルギーを、前記燃料燃焼用空気等の獲得エネルギーと
して回収する被加熱側熱回収手段を備えたことを特徴と
するものである。
さらに、第3の発明は前記加熱室内であって、前記輻射
体を透過して流れる高温ガスの排出側に、ガス非透過性
材料からなる二重または多重の円筒体で独立した複数の
ガス通路を構成し、この各ガス通路にそれぞれ前記高温
ガスまたは燃料燃焼用空気等のガスを個別に導入し、前
記容器外部に排出される排ガスの有する熱エネルギーを
、前記燃料燃焼用空気等の獲得エネルギーとして回収す
る加熱側熱回収手段と、 前記被加熱室内であって、前記原料ガスが触媒体を通過
して得られる改質ガスの排出側に、ガス非透過性材料か
らなる二重または多重の円筒体で独立した複数のガス通
路を構成し、この各ガス通路にそれぞれ前記改質ガスま
たは改質前の原料ガスを個別に導入し、前記容器外部に
排出される排ガスの有する熱エネルギーを、前記燃料燃
焼用空気等の獲得エネルギーとして回収する被加熱側熱
回収手段を備えたことを特徴とするものである。
体を透過して流れる高温ガスの排出側に、ガス非透過性
材料からなる二重または多重の円筒体で独立した複数の
ガス通路を構成し、この各ガス通路にそれぞれ前記高温
ガスまたは燃料燃焼用空気等のガスを個別に導入し、前
記容器外部に排出される排ガスの有する熱エネルギーを
、前記燃料燃焼用空気等の獲得エネルギーとして回収す
る加熱側熱回収手段と、 前記被加熱室内であって、前記原料ガスが触媒体を通過
して得られる改質ガスの排出側に、ガス非透過性材料か
らなる二重または多重の円筒体で独立した複数のガス通
路を構成し、この各ガス通路にそれぞれ前記改質ガスま
たは改質前の原料ガスを個別に導入し、前記容器外部に
排出される排ガスの有する熱エネルギーを、前記燃料燃
焼用空気等の獲得エネルギーとして回収する被加熱側熱
回収手段を備えたことを特徴とするものである。
(作用)
以上述べた本発明によれば、少くとも加熱側熱回収手段
が設けであるので、従来の輻射伝熱型改質装置に比べて
伝熱面積が大きく、また、高温ガス流速が大きくなるこ
とから、伝熱効果が改善でき、従って、与えられた条件
下で、燃焼排出ガスの有する熱エネルギーを最も効率よ
く回収できる。
が設けであるので、従来の輻射伝熱型改質装置に比べて
伝熱面積が大きく、また、高温ガス流速が大きくなるこ
とから、伝熱効果が改善でき、従って、与えられた条件
下で、燃焼排出ガスの有する熱エネルギーを最も効率よ
く回収できる。
(実施例)
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図は第1の実施例を示す縦断面図(第2図の1−
1線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図)であり、
第2図は第1図の■−n線に沿って切断し、矢印方向に
見た断面図(第1の実施例の横断面図)である。内面に
断熱材または保温材21が配設された円筒状の密閉容器
22内に、ガス非透過性材料からなる有底円筒状隔壁2
3か、この底部が下方に位置するように設けられ、これ
により加熱室Aおよび被加熱室Bが形成されている。
。第1図は第1の実施例を示す縦断面図(第2図の1−
1線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図)であり、
第2図は第1図の■−n線に沿って切断し、矢印方向に
見た断面図(第1の実施例の横断面図)である。内面に
断熱材または保温材21が配設された円筒状の密閉容器
22内に、ガス非透過性材料からなる有底円筒状隔壁2
3か、この底部が下方に位置するように設けられ、これ
により加熱室Aおよび被加熱室Bが形成されている。
また、加熱室A内には、隔壁23とは所定間隔を存して
円筒状の多孔性輻射体24が下部支持部材25および上
部支持部材26により支持されている。さらに、加熱室
A内であって、輻射体24と容器1内面の断熱材21と
の間にこれらと間隔を存して加熱側再生熱交換用配管3
0が配設され、この再生熱交換用配管30は、例えば二
重管構成、すなわち、第1(直径の小さい方)の円筒状
の配管30aと、第2(直径の大きい方)の円筒状の配
管30bが同心状に配設され、この両端部が閉塞部材3
0cにより閉塞されている。配管30a、30bおよび
閉塞部材30cは、いずれもガス非透過性材料から構成
されている。このような構成の再生熱交換用配管30に
より加熱側熱回収手段を形成している。
円筒状の多孔性輻射体24が下部支持部材25および上
部支持部材26により支持されている。さらに、加熱室
A内であって、輻射体24と容器1内面の断熱材21と
の間にこれらと間隔を存して加熱側再生熱交換用配管3
0が配設され、この再生熱交換用配管30は、例えば二
重管構成、すなわち、第1(直径の小さい方)の円筒状
の配管30aと、第2(直径の大きい方)の円筒状の配
管30bが同心状に配設され、この両端部が閉塞部材3
0cにより閉塞されている。配管30a、30bおよび
閉塞部材30cは、いずれもガス非透過性材料から構成
されている。このような構成の再生熱交換用配管30に
より加熱側熱回収手段を形成している。
再生熱交換用配管30の上部には、容器22および断熱
材21を貫通するとともに、燃焼空気aを導入するため
の燃焼空気導入管31が連結されている。密閉容器22
の底面部には、燃焼器28が貫通固定され、この燃焼器
28には燃料導入管29が連結され、燃焼器28には前
記再生熱交換用配管30内に導入される燃焼空気aが供
給されるように、燃焼器28と再生熱交換用配管30に
空気連絡管32の端部がそれぞれ連結されている。
材21を貫通するとともに、燃焼空気aを導入するため
の燃焼空気導入管31が連結されている。密閉容器22
の底面部には、燃焼器28が貫通固定され、この燃焼器
28には燃料導入管29が連結され、燃焼器28には前
記再生熱交換用配管30内に導入される燃焼空気aが供
給されるように、燃焼器28と再生熱交換用配管30に
空気連絡管32の端部がそれぞれ連結されている。
さらに、容器22の下部外周面には、燃焼室A内と連通
し、燃焼器28により燃焼され燃焼排ガスが外部に排出
されるように、燃焼排ガス排出管33が連結されている
。そして、再生熱交換用配管30の内周面、すなわち、
配管30aの内周面には、螺旋状の仕切板34が配設さ
れている。
し、燃焼器28により燃焼され燃焼排ガスが外部に排出
されるように、燃焼排ガス排出管33が連結されている
。そして、再生熱交換用配管30の内周面、すなわち、
配管30aの内周面には、螺旋状の仕切板34が配設さ
れている。
このような構成により、燃焼器28に燃焼された燃焼高
温ガスが隔壁23と輻射体24の間に形成されている間
隙に供給され、この燃焼高温ガスがさらに輻射体24を
通過した後、これによって冷却された低温燃焼排ガスが
、仕切板34に沿って旋回しながら容器22の下部から
上部に移動して再生熱交換用配管30の周囲を通って燃
焼排ガス排出管32により容器22の外部に排出される
ようになっている。
温ガスが隔壁23と輻射体24の間に形成されている間
隙に供給され、この燃焼高温ガスがさらに輻射体24を
通過した後、これによって冷却された低温燃焼排ガスが
、仕切板34に沿って旋回しながら容器22の下部から
上部に移動して再生熱交換用配管30の周囲を通って燃
焼排ガス排出管32により容器22の外部に排出される
ようになっている。
しかして、被加熱室Bとの内には隔壁23とは所定間隔
を存して円筒状に形成した多孔性触媒体27が上部支持
体26により支持されている。
を存して円筒状に形成した多孔性触媒体27が上部支持
体26により支持されている。
また、被加熱室B内であって、触媒体27の内周側に、
被加熱側排熱回収用配管35が配設されている。この排
熱回収用配管35は、例えば三重管構成、すなわち、第
1 (直径の小のもの)の円筒状の配管35aと、第2
(直径が中ぐらいのもの)の円筒状の配管35bと、第
3(直径の大のもの)円筒状の配管35cからなり、配
管35bの下端部は閉塞部材35eにより閉塞され、ま
た配管35aの上端部は円板状の閉塞部材35dとによ
り閉塞され、配管35b、35Cの上端部間に円環状の
閉塞部材35fが配設されている。このような構成の被
加熱側排熱回収用配管35により加熱側排熱回収手段を
形成している。
被加熱側排熱回収用配管35が配設されている。この排
熱回収用配管35は、例えば三重管構成、すなわち、第
1 (直径の小のもの)の円筒状の配管35aと、第2
(直径が中ぐらいのもの)の円筒状の配管35bと、第
3(直径の大のもの)円筒状の配管35cからなり、配
管35bの下端部は閉塞部材35eにより閉塞され、ま
た配管35aの上端部は円板状の閉塞部材35dとによ
り閉塞され、配管35b、35Cの上端部間に円環状の
閉塞部材35fが配設されている。このような構成の被
加熱側排熱回収用配管35により加熱側排熱回収手段を
形成している。
そして、配管35aの外周面には螺旋状の仕切板36が
配設され、さらに配管35cの外周面には螺旋状の仕切
板37か配設されている。
配設され、さらに配管35cの外周面には螺旋状の仕切
板37か配設されている。
原料ガス(天然ガスやメタノール等の原料に水蒸気を添
加もの)を、配管35bと35cの間の空間に導くため
、容器22および断熱材21の上部壁面には、原料ガス
導入管38が貫通されるとともに、閉塞部材35fに連
結されている。そして、配管35a内には、後述する経
路で生成されるプロセスガスを容器外部に取り出すため
、プロセスガス取出管39が容器22および断熱材21
に貫通されるとともに、閉塞部材35dに連結されてい
る。
加もの)を、配管35bと35cの間の空間に導くため
、容器22および断熱材21の上部壁面には、原料ガス
導入管38が貫通されるとともに、閉塞部材35fに連
結されている。そして、配管35a内には、後述する経
路で生成されるプロセスガスを容器外部に取り出すため
、プロセスガス取出管39が容器22および断熱材21
に貫通されるとともに、閉塞部材35dに連結されてい
る。
以上のように構成された第1の実施例の動作について説
明する。燃焼空気導入管31から加熱室B内に導入され
た燃焼空気aと、燃料導入管29から導入された燃料(
天然ガスあるいは燃料電池の排燃料等)fとが燃焼器2
8により混合されて燃焼される。この燃焼器28で燃焼
された高温燃焼ガスは、隔壁23の外周側と輻射体24
の間の間隙を通りながら上昇し、この際隔壁23が加熱
されると同時に、輻射体24の内周面全面からこれを通
過しながら、燃焼ガスの持つ熱エネルギーか、輻射体2
4に与えつつ高温燃焼ガスは冷却される。この冷却され
た燃焼ガスは、再生熱交換用配管30の外周を通過し、
燃焼ガス出口管33から容器22の外部に排出される。
明する。燃焼空気導入管31から加熱室B内に導入され
た燃焼空気aと、燃料導入管29から導入された燃料(
天然ガスあるいは燃料電池の排燃料等)fとが燃焼器2
8により混合されて燃焼される。この燃焼器28で燃焼
された高温燃焼ガスは、隔壁23の外周側と輻射体24
の間の間隙を通りながら上昇し、この際隔壁23が加熱
されると同時に、輻射体24の内周面全面からこれを通
過しながら、燃焼ガスの持つ熱エネルギーか、輻射体2
4に与えつつ高温燃焼ガスは冷却される。この冷却され
た燃焼ガスは、再生熱交換用配管30の外周を通過し、
燃焼ガス出口管33から容器22の外部に排出される。
前述のように、輻射体24が、燃焼ガスの持つ熱エネル
ギーにより加熱され、この輻射体24から輻射熱が放射
され、この輻射熱の多くは、隔壁23を介して被加熱室
B内の触媒体27を加熱する。そして、半ば冷却された
燃焼ガスは、再生熱交換用配管30の内壁面を加熱しな
がら上昇し、次に最上端より再生熱交換用配管30の外
壁を下降しながらその外壁面が加熱される。この過程で
、再生熱交換用配管30の第1.第2の管で挾まれた間
隙を通過する燃焼ガスが加熱される。
ギーにより加熱され、この輻射体24から輻射熱が放射
され、この輻射熱の多くは、隔壁23を介して被加熱室
B内の触媒体27を加熱する。そして、半ば冷却された
燃焼ガスは、再生熱交換用配管30の内壁面を加熱しな
がら上昇し、次に最上端より再生熱交換用配管30の外
壁を下降しながらその外壁面が加熱される。この過程で
、再生熱交換用配管30の第1.第2の管で挾まれた間
隙を通過する燃焼ガスが加熱される。
一方原料ガスdは、原料ガス導入管38より被加熱室B
内に導入され、被加熱側回収用配管35を通って予熱さ
れ、次に前述のように隔壁23を介して加熱された触媒
体27を通過し、これにより原料ガスdは水素リッチな
改質ガスeに改質され、この改質ガスeは第2のガス通
路を通過し、配管35aを通りプロセスガス取出管39
を通り容器22の外部に排出される。
内に導入され、被加熱側回収用配管35を通って予熱さ
れ、次に前述のように隔壁23を介して加熱された触媒
体27を通過し、これにより原料ガスdは水素リッチな
改質ガスeに改質され、この改質ガスeは第2のガス通
路を通過し、配管35aを通りプロセスガス取出管39
を通り容器22の外部に排出される。
以上述べた第1の実施例によれば、次のような効果が得
られる。加熱室A内において、燃焼ガスが通過する円筒
状の多孔性輻射体24の外周側すなわち燃焼ガスの排出
側に、二重管構成の再生熱交換用配管30を配設し、こ
の内側の配管30aの内周面を加熱しながら、多孔性輻
射体24を通過した燃焼ガスが順次流れるように上昇し
、次に最上端より配管30bの内周面を順次下降して、
燃焼排ガス排出管33から容器22の外部に排出される
ので、前述した従来装置に比べて伝熱面積が大きくなり
、また、高温ガス流速が大きくなることから、伝熱効果
が改善でき、従って、与えられた条件下で、燃焼排出ガ
スの有する熱エネルギーを最も効率よく回収できる。
られる。加熱室A内において、燃焼ガスが通過する円筒
状の多孔性輻射体24の外周側すなわち燃焼ガスの排出
側に、二重管構成の再生熱交換用配管30を配設し、こ
の内側の配管30aの内周面を加熱しながら、多孔性輻
射体24を通過した燃焼ガスが順次流れるように上昇し
、次に最上端より配管30bの内周面を順次下降して、
燃焼排ガス排出管33から容器22の外部に排出される
ので、前述した従来装置に比べて伝熱面積が大きくなり
、また、高温ガス流速が大きくなることから、伝熱効果
が改善でき、従って、与えられた条件下で、燃焼排出ガ
スの有する熱エネルギーを最も効率よく回収できる。
また、再生熱交換用配管30の内側の配管30aの内周
面に螺旋状の仕切板34が配設されているので、多孔性
輻射体24を通過した燃焼ガスは旋回しながら高速で上
昇し、このとき配管30aとの接触通路が長くなり、ま
た仕切板34の分伝熱面積が増えるので、伝熱効果をよ
り高めることができる。
面に螺旋状の仕切板34が配設されているので、多孔性
輻射体24を通過した燃焼ガスは旋回しながら高速で上
昇し、このとき配管30aとの接触通路が長くなり、ま
た仕切板34の分伝熱面積が増えるので、伝熱効果をよ
り高めることができる。
一方、原料ガス導入管38より導入された原料ガスdは
、三重構成の排熱回収配管35の配管35cの内周面と
配管35bの外周面の間の間隙に供給され、この間隙を
通過する際に予熱されながら下降し、次に触媒体27と
隔壁23間の間隙に上昇し、これに伴って隔壁23が加
熱される。
、三重構成の排熱回収配管35の配管35cの内周面と
配管35bの外周面の間の間隙に供給され、この間隙を
通過する際に予熱されながら下降し、次に触媒体27と
隔壁23間の間隙に上昇し、これに伴って隔壁23が加
熱される。
また、隔壁23から放射される二次輻射熱により、触媒
体27が加熱されるため、これを通過すして得られるプ
ロセスガスeがさらに加熱されることになる。
体27が加熱されるため、これを通過すして得られるプ
ロセスガスeがさらに加熱されることになる。
こうして加熱されたプロセスガスeは、触媒体27の作
用により水素リッチなガスに改質される。この改質され
たガスeは、排熱回収配管35の配管35cの外周面に
沿って上昇し、最上端で今度は配管35aと35bの間
の間隙を下降し、この下降する際にプロセスガスが予熱
され、中心側の配管35aを経て上昇し、プロセスガス
取出管39より取出される。
用により水素リッチなガスに改質される。この改質され
たガスeは、排熱回収配管35の配管35cの外周面に
沿って上昇し、最上端で今度は配管35aと35bの間
の間隙を下降し、この下降する際にプロセスガスが予熱
され、中心側の配管35aを経て上昇し、プロセスガス
取出管39より取出される。
以上述べたプロセスガスの通路に螺旋状の仕切板37.
36か形成されているので、仕切板か形成されていない
ものに比べて、プロセスガスの流速が大きくできること
から更に伝熱効果を高めることができる。また、容器2
2の内面に断熱材21が配設されているので、熱(i失
を防ぐことができ、また隔壁23の底面にも断熱材が配
設されているので、燃焼器28からの炎が直接隔壁23
に触れることがなく、隔壁23の劣化、損傷を防止でき
る。
36か形成されているので、仕切板か形成されていない
ものに比べて、プロセスガスの流速が大きくできること
から更に伝熱効果を高めることができる。また、容器2
2の内面に断熱材21が配設されているので、熱(i失
を防ぐことができ、また隔壁23の底面にも断熱材が配
設されているので、燃焼器28からの炎が直接隔壁23
に触れることがなく、隔壁23の劣化、損傷を防止でき
る。
第3図は、本発明の第2の実施例を示す縦断面図(第4
図の■−■線に沿って切断し矢印方向に見た断面図)で
あり、第4図は第3図のTV−TV線に沿って切断した
断面図である。この実施例は、第1の実施例の加熱側再
生熱交換用配管30の配管30の内周側に形成されてい
る螺旋状の仕切板34を形成せず、この面に軸方向(縦
方向)にフィン40を複数個形成し、これにより大きな
圧力損失を伴わないで、伝熱効果を高めるようにしたも
のである。
図の■−■線に沿って切断し矢印方向に見た断面図)で
あり、第4図は第3図のTV−TV線に沿って切断した
断面図である。この実施例は、第1の実施例の加熱側再
生熱交換用配管30の配管30の内周側に形成されてい
る螺旋状の仕切板34を形成せず、この面に軸方向(縦
方向)にフィン40を複数個形成し、これにより大きな
圧力損失を伴わないで、伝熱効果を高めるようにしたも
のである。
そして、第1の実施例で被加熱室B内にある被加熱側排
熱回収用配管35を代りに、円筒状の配管の外周面に軸
方向にフィン41aを複数個有する被加熱側排熱回収用
配管41を設けるとともに、これに容器22の外部から
導入される原料ガスを通過させ、原料ガスを触媒体27
に通過させることにより得られるプロセスガスを、触媒
体27と配管41の間の空隙を通り、容器22に連通さ
れているプロセスガス取出管42から容器22の外部に
取出せるようにしたものである。この実施例も前述の実
施例と同様な効果が得られることは言うまでもない。
熱回収用配管35を代りに、円筒状の配管の外周面に軸
方向にフィン41aを複数個有する被加熱側排熱回収用
配管41を設けるとともに、これに容器22の外部から
導入される原料ガスを通過させ、原料ガスを触媒体27
に通過させることにより得られるプロセスガスを、触媒
体27と配管41の間の空隙を通り、容器22に連通さ
れているプロセスガス取出管42から容器22の外部に
取出せるようにしたものである。この実施例も前述の実
施例と同様な効果が得られることは言うまでもない。
なお、本発明は前述した実施例に限らず、次のように変
形して実施できる。前述の第1および第2の実施例では
、いずれも再生熱交換用配管30と排熱回収用配管35
または41をそれぞれ設けたものをあげたが、用途によ
ってはこの少なくとも一方を設けるようにしてもよい。
形して実施できる。前述の第1および第2の実施例では
、いずれも再生熱交換用配管30と排熱回収用配管35
または41をそれぞれ設けたものをあげたが、用途によ
ってはこの少なくとも一方を設けるようにしてもよい。
また、再生熱交換用配管30と排熱回収用配管35また
は41は2重管構成に限らずこれ以外の多重管構成であ
ってもよく、これにともなって仕切板34゜36.37
またはフィン40.41の配設位置、個数等も任意にで
きる。さらに、実施例では容器22内の中央部に被加熱
室Bを形成し、この中に触媒体27を配設し、容器22
内の被加熱室Bの外側に加熱室Aを形成し、この中に輻
射体24を配設したが、これらを逆にして加熱室Aを容
器22の中央部としこの中に輻射体24を配設し、この
外側に被加熱室Bを形成しこの中に触媒体27を配設し
てもよい。また、2重管または多重管構成の再生熱交換
用配管、排熱回収用配管に形成しである仕切板の代りに
溝を形成したりしてもよい。さらに、燃焼空気導入管3
1、燃焼排ガス排出管33、原料ガス導入管38および
プロセスガス取出管39は、いずれも1個所、2個所に
限らず3個所以上であってもよい。
は41は2重管構成に限らずこれ以外の多重管構成であ
ってもよく、これにともなって仕切板34゜36.37
またはフィン40.41の配設位置、個数等も任意にで
きる。さらに、実施例では容器22内の中央部に被加熱
室Bを形成し、この中に触媒体27を配設し、容器22
内の被加熱室Bの外側に加熱室Aを形成し、この中に輻
射体24を配設したが、これらを逆にして加熱室Aを容
器22の中央部としこの中に輻射体24を配設し、この
外側に被加熱室Bを形成しこの中に触媒体27を配設し
てもよい。また、2重管または多重管構成の再生熱交換
用配管、排熱回収用配管に形成しである仕切板の代りに
溝を形成したりしてもよい。さらに、燃焼空気導入管3
1、燃焼排ガス排出管33、原料ガス導入管38および
プロセスガス取出管39は、いずれも1個所、2個所に
限らず3個所以上であってもよい。
[発明の効果]
以上述べた本発明によれば、少くとも加熱側熱回収手段
または被加熱側熱回収手段が設けであるので、従来の輻
射伝熱型改質装置に比べて伝熱面積が大きく、また、高
温ガス流速が大きくなることから、伝熱効果が改善でき
、従って、与えられた条件下で、燃焼排出ガスの有する
熱エネルギーを最も効率よく回収できる輻射伝熱型改質
装置を提供できる。
または被加熱側熱回収手段が設けであるので、従来の輻
射伝熱型改質装置に比べて伝熱面積が大きく、また、高
温ガス流速が大きくなることから、伝熱効果が改善でき
、従って、与えられた条件下で、燃焼排出ガスの有する
熱エネルギーを最も効率よく回収できる輻射伝熱型改質
装置を提供できる。
第1図は本発明の輻射伝熱型改質装置の第1の実施例を
示す縦断面図、第2図は第1図の■−■線に沿って切断
し矢印方向に見た断面図、第3図は本発明の輻射伝熱型
改質装置の第2の実施例を示す縦断面図、第4図は第3
図のIV−IV線に沿って切断し矢印方向に見た断面図
、第5図は従来の輻射伝熱型改質装置の一例を示す縦断
面図、第6図は第5図のVl−Vl線に沿って切断し矢
印方向に見た断面図である。 22・・・容器、23・・・隔壁、A・・・加熱室、B
・・・被加熱室(受熱室)、24・・・輻射体、27・
・・触媒体、28・・・燃焼器、29・・・燃料導入管
、30・・・再生熱交換用配管、31・・・燃焼空気導
入管、33・・燃焼排ガス排出管、35.41・・・被
加熱側排熱回収用配管、38・・・原料ガス導入管、3
9・・・プロセスガス取出管、34,36.37・・・
仕切板、4041a・・・フィン。
示す縦断面図、第2図は第1図の■−■線に沿って切断
し矢印方向に見た断面図、第3図は本発明の輻射伝熱型
改質装置の第2の実施例を示す縦断面図、第4図は第3
図のIV−IV線に沿って切断し矢印方向に見た断面図
、第5図は従来の輻射伝熱型改質装置の一例を示す縦断
面図、第6図は第5図のVl−Vl線に沿って切断し矢
印方向に見た断面図である。 22・・・容器、23・・・隔壁、A・・・加熱室、B
・・・被加熱室(受熱室)、24・・・輻射体、27・
・・触媒体、28・・・燃焼器、29・・・燃料導入管
、30・・・再生熱交換用配管、31・・・燃焼空気導
入管、33・・燃焼排ガス排出管、35.41・・・被
加熱側排熱回収用配管、38・・・原料ガス導入管、3
9・・・プロセスガス取出管、34,36.37・・・
仕切板、4041a・・・フィン。
Claims (3)
- (1)円筒状の密閉容器内に、ガス非透過性材料からな
る円筒状隔壁を設けて、加熱室および被加熱室を形成し
、前記加熱室に円筒状の多孔性輻射体を設けるとともに
、前記被加熱室に円筒状に形成した触媒体を設け、前記
輻射体に高温ガスを通過させて前記容器外部に排出させ
ることにより、前記高温ガスの輻射熱で前記隔壁を介し
て前記被加熱室内の触媒体を加熱し、この被加熱室内に
導入される原料ガスを前記触媒体に通過させて改質ガス
を前記容器外部に取出す輻射伝熱型改質装置において、 前記加熱室内であって、前記輻射体を透過して流れる高
温ガスの排出側に、ガス非透過性材料からなる二重また
は多重の円筒体で独立した複数のガス通路を構成し、こ
の各ガス通路にそれぞれ前記高温ガスまたは燃料燃焼用
空気等のガスを個別に導入し、前記容器外部に排出され
る排ガスが保有する熱エネルギーを、前記燃料燃焼用空
気等の獲得エネルギーとして回収する加熱側熱回収手段
を備えたことを特徴とする輻射伝熱型改質装置。 - (2)円筒状の密閉容器内に、ガス非透過性材料からな
る円筒状隔壁を設けて、加熱室および被加熱室を形成し
、前記加熱室に円筒状の多孔性輻射体を設けるとともに
、前記被加熱室に円筒状に形成した触媒体を設け、前記
輻射体に高温ガスを通過させて前記容器外部に排出させ
ることにより、前記高温ガスの輻射熱で前記隔壁を介し
て前記被加熱室内の触媒体を加熱し、この被加熱室内に
導入される原料ガスを前記触媒体に通過させて改質ガス
を得るとともに、これを容器外部に排出する輻射伝熱型
改質装置において、 前記被加熱室内であって、前記原料ガスが触媒体を通過
して得られる改質ガスの排出側に、ガス非透過性材料か
らなる二重または多重の円筒体で独立した複数のガス通
路を構成し、この各ガス通路にそれぞれ前記改質ガスま
たは改質前の原料ガスを個別に導入し、前記円筒容器外
部に排出される排ガスの有する熱エネルギーを、前記燃
料燃焼用空気等の獲得エネルギーとして回収する被加熱
側熱回収手段を備えたことを特徴とする輻射伝熱型改質
装置。 - (3)円筒状の密閉容器内に、ガス非透過性材料からな
る円筒状隔壁を設けて、加熱室および被加熱室を形成し
、前記加熱室に円筒状の多孔性輻射体を設けるとともに
、前記被加熱室に円筒状に形成した触媒体を設け、前記
輻射体に高温ガスを通過させて前記容器外部に排出させ
ることにより、前記高温ガスの輻射熱で前記隔壁を介し
て前記被加熱室内の触媒体を加熱し、前記被加熱室内に
容器外部から導入される原料ガスを前記触媒体に通過さ
せて改質ガスを前記容器外部に取出す輻射伝熱型改質装
置において、 前記加熱室内であって、前記輻射体を透過して流れる高
温ガスの排出側に、ガス非透過性材料からなる二重また
は多重の円筒体で独立した複数のガス通路を構成し、こ
の各ガス通路にそれぞれ前記高温ガスまたは燃料燃焼用
空気等のガスを個別に導入し、前記容器外部に排出され
る排ガスの有する熱エネルギーを、前記燃料燃焼用空気
等の獲得エネルギーとして回収する加熱側熱回収手段と
、 前記被加熱室内であって、前記原料ガスが触媒体を通過
して得られる改質ガスの排出側に、ガス非透過性材料か
らなる二重または多重の円筒体で独立した複数のガス通
路を構成し、この各ガス通路にそれぞれ前記改質ガスま
たは改質前の原料ガスを個別に導入し、前記容器外部に
排出される排ガスの有する熱エネルギーを、前記燃料燃
焼用空気等の獲得エネルギーとして回収する被加熱側熱
回収手段を備えたことを特徴とする輻射伝熱型改質装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2924590A JPH03232702A (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 輻射伝熱型改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2924590A JPH03232702A (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 輻射伝熱型改質装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03232702A true JPH03232702A (ja) | 1991-10-16 |
Family
ID=12270870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2924590A Pending JPH03232702A (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 輻射伝熱型改質装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03232702A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996032753A1 (en) * | 1995-04-12 | 1996-10-17 | International Fuel Cells Corporation | Fuel processing apparatus having a furnace for fuel cell power plant |
JP2003206105A (ja) * | 2002-01-11 | 2003-07-22 | Honda Motor Co Ltd | 触媒反応器 |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2924590A patent/JPH03232702A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996032753A1 (en) * | 1995-04-12 | 1996-10-17 | International Fuel Cells Corporation | Fuel processing apparatus having a furnace for fuel cell power plant |
US5931658A (en) * | 1995-04-12 | 1999-08-03 | International Fuel Cells | Fuel cell power plant furnace |
JP2003206105A (ja) * | 2002-01-11 | 2003-07-22 | Honda Motor Co Ltd | 触媒反応器 |
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