JPH05147901A - Fuel reformer - Google Patents

Fuel reformer

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Publication number
JPH05147901A
JPH05147901A JP3315676A JP31567691A JPH05147901A JP H05147901 A JPH05147901 A JP H05147901A JP 3315676 A JP3315676 A JP 3315676A JP 31567691 A JP31567691 A JP 31567691A JP H05147901 A JPH05147901 A JP H05147901A
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JP
Japan
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burner
distribution duct
fuel
reforming
main
Prior art date
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Pending
Application number
JP3315676A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Miura
芳春 三浦
Masatake Shintani
誠剛 新谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3315676A priority Critical patent/JPH05147901A/en
Publication of JPH05147901A publication Critical patent/JPH05147901A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination 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
    • H01M8/0625Combination 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 in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/062Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00716Means for reactor start-up
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

PURPOSE:To enhance efficiency of heat transfer at the time of warming-up operation, to prevent local overheat and to shorten start-up time by uniformly heating the whole reforming pipe by combustion gas of a start burner. CONSTITUTION:A fuel reformer is equipped with the group of reforming pipes 3 provided with a reforming catalyst layer 11 in the inside, a pilot burner 4 provided in the upper part of the reforming pipe group, start burners 5, main burners 6 and a main fuel distribution duct 11 and an air distribution duct 12 for burners provided in the lower step thereof. In this fuel reformer, a fuel distribution duct 21 for start is arranged in parallel in the upper step of the main fuel distribution duct.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素ガスに水蒸気
を混合したガス(以下、原料ガス)を燃焼ガスによって
加熱し、触媒を用いた改質反応により水素を主成分とす
るガス(以下、改質ガス)を生成する燃料改質器(以
下、改質器)に係り、特に、燃料電池発電システムに使
用するのに適した燃焼バーナの改良によって、均等燃焼
を成らしめ、内部構造物の過熱現象を防止し、もって燃
料電池発電システムの信頼性の向上を成しうる燃料改質
器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is directed to heating a gas (hereinafter referred to as a raw material gas) obtained by mixing a hydrocarbon gas with water vapor by a combustion gas, and a gas containing hydrogen as a main component (hereinafter referred to as a gas) by a reforming reaction using a catalyst. , Reformed gas), a reformer of a combustion burner suitable for use in a fuel cell power generation system to achieve uniform combustion and internal structure. The present invention relates to a fuel reformer capable of preventing the above-mentioned overheating phenomenon and improving the reliability of a fuel cell power generation system.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池発電システムは、一般に燃料電
池本体と上記改質器と電力変換装置、制御装置および多
くの熱交換器類によって構成されており、非常に複雑な
システムである。本発明の対象である改質器用バーナ
は、普通は改質器に付属していることが多い。一般に用
いられている改質器の一例を、図3および図4を用いて
説明する。
2. Description of the Related Art A fuel cell power generation system generally comprises a fuel cell main body, the reformer, a power converter, a controller and many heat exchangers, and is a very complicated system. The reformer burner that is the subject of the present invention is usually attached to the reformer in many cases. An example of a commonly used reformer will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

【0003】初めに構成を説明する。内面に適当な厚さ
の断熱材2を施した収納容器1内に、規則的に配置され
た多数の改質管3が立設され、当該収納容器1の上部に
はパイロットバーナ4、スタートバーナ5およびメイン
バーナ6が付属している。
First, the configuration will be described. A large number of regularly arranged reforming tubes 3 are erected in a storage container 1 having an inner surface provided with a heat insulating material 2 having an appropriate thickness, and a pilot burner 4 and a start burner are provided above the storage container 1. 5 and main burner 6 are included.

【0004】上記パイロットバーナ4はパイロット燃料
入口7およびパイロット空気入口8を具備し、また、メ
インバーナ6はメイン燃料入口9、バーナ空気入口10を
有する他、メイン燃料分配ダクト11およびバーナ空気分
配ダクト12を備えている。また、スタートバーナ5はメ
イン燃料分配ダクト11およびバーナ空気分配ダクト12を
貫通する管と、その先端のノズルチップ13で構成されて
いる。さらに収納容器1の下部には、容器壁を貫通して
原料ガス入口14、改質ガス出口15および排ガス出口16が
備えられている。また、収納容器1内のメインバーナ6
と改質管3の間にはバーナキャビティ17と称するやや広
い空間が設けられている。
The pilot burner 4 has a pilot fuel inlet 7 and a pilot air inlet 8, and the main burner 6 has a main fuel inlet 9 and a burner air inlet 10, as well as a main fuel distribution duct 11 and a burner air distribution duct. Equipped with 12. The start burner 5 is composed of a pipe penetrating the main fuel distribution duct 11 and the burner air distribution duct 12, and a nozzle tip 13 at the tip thereof. Further, a raw material gas inlet 14, a reformed gas outlet 15 and an exhaust gas outlet 16 are provided at the lower part of the storage container 1 so as to penetrate the container wall. In addition, the main burner 6 in the storage container 1
A slightly wider space called a burner cavity 17 is provided between and the reforming tube 3.

【0005】次に、上記構成を有する改質器の機能を説
明する。パイロット空気入口8およびパイロット燃料入
口7から供給されたパイロット空気およびパイロット燃
料は、パイロットバーナ4で点火されて燃焼し、その火
炎はバーナキャビティ17の中央近くまで達する。これに
よって改質器の起動準備完了となる。
Next, the function of the reformer having the above structure will be described. The pilot air and the pilot fuel supplied from the pilot air inlet 8 and the pilot fuel inlet 7 are ignited and burned in the pilot burner 4, and the flame thereof reaches near the center of the burner cavity 17. This completes the preparation for starting the reformer.

【0006】スタートバーナ5に供給されたスタート燃
料は、先端に付属するノズルチップ13からバーナキャビ
ティ17内に噴出する。一方、バーナ空気入口10から供給
されたバーナ空気は、バーナ空気分配ダクト12に流入
し、多数配設されたバーナ空気ノズル18からバーナキャ
ビティ17内に噴出する。ここで、バーナ空気は前記した
スタート燃料と混合するとともに、前記したパイロット
バーナ4の火炎によって点火せられて燃焼する。このス
タートバーナ5の燃焼熱は改質器本体の昇温に用いられ
る他、燃料電池発電プラント全体の暖気運転の熱源とし
て使用される。
The start fuel supplied to the start burner 5 is jetted into the burner cavity 17 from the nozzle tip 13 attached to the tip. On the other hand, the burner air supplied from the burner air inlet 10 flows into the burner air distribution duct 12 and is ejected into the burner cavity 17 from a large number of burner air nozzles 18 arranged. Here, the burner air is mixed with the above-mentioned start fuel, and is ignited by the flame of the pilot burner 4 and burned. The combustion heat of the start burner 5 is used not only for raising the temperature of the reformer main body but also as a heat source for warming up the entire fuel cell power plant.

【0007】スタートバーナ5によって規定の温度まで
加熱され、負荷移行の準備を終えた改質器は、次のよう
にメインバーナ6の燃焼に切替えられる。バーナ空気は
スタートバーナ5の燃焼時と同様にバーナ空気ノズル18
より継続して供給され、メイン燃料はメイン燃料入口9
より導入され、メイン燃料分配ダクト11を経て、多数設
けられたメインバーナ6の先端からバーナキャビティ17
に噴出する。ここで、バーナ空気とメイン燃料は混合
し、スタートバーナ5の火炎によって点火して燃焼し、
1000℃以上の高温の燃焼ガスとなって、下方に備えられ
た改質管群に流れ込む。
The reformer, which has been heated to a prescribed temperature by the start burner 5 and has completed the load transfer preparation, is switched to the combustion of the main burner 6 as follows. The burner air is burner air nozzle 18 as in the case of combustion of the start burner 5.
The main fuel is continuously supplied, and the main fuel is the main fuel inlet 9
From the tip of a large number of main burners 6 introduced through the main fuel distribution duct 11 to the burner cavity 17
Gushes into. Here, the burner air and the main fuel are mixed, ignited by the flame of the start burner 5 and burned,
It becomes a combustion gas with a high temperature of 1000 ° C or higher and flows into the reforming pipe group provided below.

【0008】さらに燃焼ガスは、改質管3の内部を流れ
る流体と熱交換してその温度を下げながら改質管3の周
囲を流下し、収納容器1の下部に集合して排ガス出口16
から器外に排出される。
Further, the combustion gas exchanges heat with the fluid flowing inside the reforming pipe 3 and flows down around the reforming pipe 3 while lowering its temperature, and gathers in the lower part of the storage container 1 to collect the exhaust gas outlet 16
Is discharged from the device.

【0009】他方、炭化水素系原料ガスと水蒸気を混合
したガス(以下、原料ガス)は、収納容器1の下部の原
料ガス入口14より器内に流入し、改質管3の下端より改
質管3の内部に設けられた触媒層19に導かれる。次に触
媒層19を改質管3の長さ方向に沿って上向きに流動し、
その際、原料ガスは外部を流れる燃焼ガスによって熱せ
られて徐々に温度が上昇し、触媒の作用によって改質反
応が起こって上端に達するまでに約750 ℃の水素を主成
分とする改質ガスに変化する。
On the other hand, a gas (hereinafter, referred to as a raw material gas) obtained by mixing a hydrocarbon-based raw material gas and steam flows into the container through a raw material gas inlet 14 at the lower part of the container 1 and reforms from the lower end of the reforming pipe 3. It is guided to the catalyst layer 19 provided inside the tube 3. Next, the catalyst layer 19 flows upward along the length direction of the reforming tube 3,
At that time, the raw material gas is heated by the combustion gas flowing outside and the temperature gradually rises, and the reforming reaction occurs by the action of the catalyst and the reforming gas containing hydrogen as the main component at about 750 ° C reaches the upper end. Changes to.

【0010】さらに改質ガスは、改質管3の上端でUタ
ーンして下向きに流動し、約550 ℃に温度降下して改質
ガス出口15より器外に排出され、図示しない種々の機器
を経由して燃料電池本体に導かれる。
Further, the reformed gas makes a U-turn at the upper end of the reforming tube 3, flows downward, drops in temperature to about 550 ° C., and is discharged from the reformed gas outlet 15 to the outside of the apparatus. Through the fuel cell body.

【0011】なお、起動時には、普通原料ガスの代わり
に窒素ガスが導入される。そして、スタートバーナ5の
燃焼ガスによって加熱された窒素ガスは、図示しない他
の機器や配管を循環して暖気の熱源として用いられる。
At the time of startup, nitrogen gas is normally introduced instead of the raw material gas. Then, the nitrogen gas heated by the combustion gas of the start burner 5 circulates through other devices and pipes (not shown) and is used as a heat source of warm air.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上のような構成およ
び機能を有する改質器を備えた燃料電池発電システムに
おいては、プラントの起動時に使用される改質器のスタ
ートバーナ5が、プラントの起動特性を左右する重要な
役割を持っている。
In the fuel cell power generation system equipped with the reformer having the above-mentioned structure and function, the start burner 5 of the reformer used when starting the plant is the starter of the plant. It has an important role in controlling the characteristics.

【0013】つまり、システム全体の機器や配管を十分
に暖気するとともに、改質器に原料ガスを導入して改質
反応開始の段階に移行するためには、改質器内部の触媒
層19の温度を化学反応上の要求から約400 ℃以上まで予
熱する必要がある。そして、この昇温過程をいかにスム
ーズにしかも短時間で達成できるかが、そのシステムの
優劣を決定するひとつの重要なファクターとなってい
る。
That is, in order to sufficiently warm the equipment and piping of the entire system and to introduce the raw material gas into the reformer and shift to the stage of starting the reforming reaction, the catalyst layer 19 inside the reformer is It is necessary to preheat the temperature to about 400 ° C or higher due to chemical reaction requirements. How smoothly this temperature rising process can be achieved in a short time is one of the important factors that determine the superiority or inferiority of the system.

【0014】一般にスタートバーナ5の燃料としては天
然ガスを用いるのが普通であり、燃焼ガスの温度は、50
0 ℃〜1500℃の非常に高温のガスである場合が多く、こ
の高温の燃焼ガスを予熱のための熱源として効率的に利
用することが、改質器の機能として要求される。
Generally, natural gas is used as the fuel for the start burner 5, and the temperature of the combustion gas is 50.
It is often a very high temperature gas of 0 ° C to 1500 ° C, and efficient use of this high temperature combustion gas as a heat source for preheating is required as a function of the reformer.

【0015】この要求を満たすためには、多数の改質管
3を均等に加熱することが肝要である。これによって改
質管3の内部を流れる窒素ガスと燃焼ガスとの伝熱効率
を最大とし、もって、プラントの暖気の熱源としての窒
素ガスを効果的に昇温するとともに、触媒層19の温度上
昇も平準化することができる。
In order to meet this requirement, it is important to heat many reforming tubes 3 evenly. This maximizes the heat transfer efficiency between the nitrogen gas flowing through the inside of the reforming pipe 3 and the combustion gas, thereby effectively raising the temperature of the nitrogen gas as the heat source of the warm air of the plant and increasing the temperature of the catalyst layer 19. Can be leveled.

【0016】もし、前記した均等加熱が不十分な場合、
例えば一部の改質管3の周囲のみに偏ってスタートバー
ナ5の燃焼ガスが流れた場合は、その改質管3を流れる
窒素ガスだけが昇温して、全体としての窒素ガス温度上
昇はわずかになってしまうため伝熱効率の著しい低下を
招く。したがって、全ての改質管3の触媒層19の予熱が
完了するまでの時間が長くなり、プラント起動特性の悪
化の直接的な原因となる。
If the above uniform heating is insufficient,
For example, when the combustion gas of the start burner 5 flows unevenly only around a part of the reforming pipes 3, only the nitrogen gas flowing through the reforming pipes 3 is heated, and the temperature of the nitrogen gas as a whole is not increased. Since the amount becomes small, the heat transfer efficiency is significantly reduced. Therefore, it takes a long time to complete the preheating of the catalyst layers 19 of all the reforming tubes 3, which is a direct cause of deterioration of plant starting characteristics.

【0017】さらに、上記した一部の改質管3は、過渡
の燃焼ガスにさらされるために不要な温度上昇をきた
し、これは金属材料としての寿命の低下の原因となる。
そして、この局部過熱を長時間続けると、極端な場合、
改質管3の破損に至ることもある。なお、以上の技術上
の課題は、スタートバーナ5のみならずメインバーナ6
の構成にもまったく同様にあてはまるものである。
Furthermore, some of the above-mentioned reforming tubes 3 are exposed to transient combustion gas, which causes an unnecessary temperature rise, which causes a decrease in the life of the metal material.
And if this local overheating is continued for a long time, in extreme cases,
The reforming pipe 3 may be damaged. The above technical problems are not limited to the start burner 5 and the main burner 6.
The same applies to the configuration of.

【0018】転じて、図3,図4に示す構成の改質器を
考える時、メインバーナ6は多数分散して配置されてお
り、燃焼ガスが全ての改質管3に均等に流れ込むよう考
慮されている。一方、スタートバーナ5は、ノズルチッ
プ13の燃料噴出口20の角度を傾斜させ、燃焼ガスが周囲
にできるだけ散らばるように考慮されている。しかし、
スタートバーナ5が中央に一本しか配置されていない構
成では、燃料噴出口20の角度調整だけで、燃焼ガスを全
ての改質管3にまんべんなく流入させることは至難であ
ると言わざるをえない。
Turning to the reformer having the structure shown in FIGS. 3 and 4, the main burners 6 are arranged in a dispersed manner, and it is considered that the combustion gas flows into all the reforming tubes 3 evenly. Has been done. On the other hand, in the start burner 5, the angle of the fuel injection port 20 of the nozzle tip 13 is inclined so that the combustion gas is scattered as much as possible in the surroundings. But,
It can be said that it is extremely difficult to evenly inject the combustion gas into all the reforming pipes 3 only by adjusting the angle of the fuel injection port 20 in the configuration in which only one start burner 5 is arranged in the center. ..

【0019】本発明は上記の課題を解決するために考案
されたものであり、その目的とするところは、スタート
バーナ5の燃焼ガスによる全ての改質管3の均等な加熱
を図り、もって暖気運転時の伝熱効率を向上させ、部分
的な過熱を防止して信頼性を高め、かつ起動時間を短縮
することが可能な改質器を提供することにある。
The present invention was devised to solve the above problems, and its purpose is to evenly heat all of the reforming tubes 3 by the combustion gas of the start burner 5 and thereby warm the air. It is an object of the present invention to provide a reformer capable of improving heat transfer efficiency during operation, preventing partial overheating, improving reliability, and shortening start-up time.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するものであって、内部に改質触媒層を設けられた多
数の改質管で構成される改質管群と、改質管群を収納す
る収納容器と、この収納容器で改質管群の上部に配設さ
れたパイロットバーナ、スタートバーナ、メインバーナ
およびメイン燃料分配ダクトと、メイン燃料分配ダクト
の下段に配設されたバーナ空気分配ダクトとを具備する
燃料改質器において、メイン燃料分配ダクトの上段に並
設してスタート燃料分配ダクトを備えることを特徴とす
るものである。
Means for Solving the Problems The present invention achieves the above object, and includes a reforming tube group composed of a large number of reforming tubes having a reforming catalyst layer provided therein, and a reforming tube group. A storage container for storing the pipe group, a pilot burner, a start burner, a main burner, and a main fuel distribution duct disposed above the reforming pipe group in the storage container, and a lower stage of the main fuel distribution duct. In a fuel reformer having a burner air distribution duct, a start fuel distribution duct is provided in parallel with an upper stage of a main fuel distribution duct.

【0021】[0021]

【作用】上記の手段によって、スタートバーナによる暖
気運転時の改質管の均等な加熱が達せられ、よって伝熱
効率が向上して起動時間が短縮されるとともに、部分的
な過熱が防止できる。
By the above means, the reforming tube can be uniformly heated during the warm-up operation by the start burner, so that the heat transfer efficiency is improved, the starting time is shortened, and partial overheating can be prevented.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1,図2を用いて
説明する。図1は本発明のスタートバーナ5を適用した
改質器の全体構成の正面図を示し、図2はその詳細図を
示している。図1および図2において、図3,図4と同
一符号で示す部分はその構成が同様であるから説明を省
略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a front view of the overall configuration of a reformer to which the start burner 5 of the present invention is applied, and FIG. 2 shows its detailed view. 1 and 2, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3 and FIG.

【0023】従来のスタートバーナ5を取り除き、バー
ナ空気分配ダクト12の上部に、スタート燃料入口22を具
備するスタート燃料分配ダクト21を追設する。スタート
燃料分配ダクト21の仕切板23には、メインバーナ6と同
心軸上に多数の穴が穿孔され、その穴に一端を接するス
タートバーナ5が、メイン燃料分配ダクト11およびバー
ナ空気ダクト12を貫通して垂設されているとともに、ス
タートバーナ5は、メインバーナ6の内側に包含されて
二重管構造となっている。
The conventional start burner 5 is removed, and a start fuel distribution duct 21 having a start fuel inlet 22 is additionally provided above the burner air distribution duct 12. The partition plate 23 of the start fuel distribution duct 21 has a number of holes concentric with the main burner 6, and the start burner 5 having one end in contact with the holes penetrates the main fuel distribution duct 11 and the burner air duct 12. The start burner 5 is included inside the main burner 6 and has a double pipe structure.

【0024】尚、当然ながら、スタートバーナ5は、全
数合わせた燃焼性能が従来の一本のみの場合と同等以上
の性能が得られるように形状・寸法上の考慮がなされて
いる。次に、本発明の実施例の作用について、ガスの流
れに沿って説明する。尚、従来と同様の作用を有する部
分はその説明を省略する。
Naturally, the start burners 5 are taken into consideration in terms of shape and dimensions so that the combustion performance of all the start burners 5 is equal to or higher than that of the conventional single burner. Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described along the flow of gas. The description of the parts having the same functions as the conventional ones will be omitted.

【0025】パイロットバーナ4が点火されて改質器の
起動準備が完了した状態で、スタート燃料入口22から供
給された天然ガス等のスタート燃料は、スタート燃料分
配ダクト21に流入して当該ダクトに充満する。そして、
スタート燃料は、スタート燃料分配ダクト21の仕切板23
に穿孔された多数の穴からスタートバーナ5に分配され
て流れ込み、当該バーナの先端のノズルチップ13からバ
ーナキャビティ17に噴出する。
With the pilot burner 4 ignited and the preparation for starting the reformer completed, the start fuel such as natural gas supplied from the start fuel inlet 22 flows into the start fuel distribution duct 21 and enters the duct. Fill up. And
The starting fuel is the partition plate 23 of the starting fuel distribution duct 21.
It is distributed and flows into the start burner 5 through a large number of holes drilled in, and is ejected from the nozzle tip 13 at the tip of the burner into the burner cavity 17.

【0026】また、バーナ空気入口10から流入したバー
ナ空気は、バーナ空気分配ダクト12に流れ込んで充満
し、多数配置されたバーナ空気ノズル18よりバーナキャ
ビティ17に噴出する。そして、バーナ空気は上記スター
ト燃料と混合し、前述したパイロットバーナ4の火炎に
よって点火せられて燃焼して500 ℃〜1500℃の高温の燃
焼ガスとなる。
Further, the burner air flowing in from the burner air inlet 10 flows into the burner air distribution duct 12 and is filled therewith, and is jetted into the burner cavity 17 from a plurality of burner air nozzles 18 arranged. Then, the burner air is mixed with the above-mentioned start fuel, ignited by the flame of the pilot burner 4 described above, and burned to form a high temperature combustion gas of 500 ° C to 1500 ° C.

【0027】次に、燃焼ガスは下方に備えられた改質管
群に、改質管3の内部を流れる窒素ガス等の加熱用の熱
源として流れ込み、その温度を下げながら改質管3の周
りを流下する。
Next, the combustion gas flows into a reforming pipe group provided below as a heat source for heating nitrogen gas or the like flowing inside the reforming pipe 3, and the temperature around the reforming pipe 3 is lowered while lowering the temperature. Flow down.

【0028】この際、スタートバーナ5は改質管群の上
部に分散して設けられているため、その火炎は全ての改
質管3に均等に供給され、一部の改質管3のみが集中的
に加熱されるような不具合はない。したがって、改質管
3の金属材料の寿命低下をもたらすような局部過熱の懸
念は解消される。
At this time, since the start burners 5 are dispersedly provided on the upper portion of the reforming pipe group, the flame thereof is uniformly supplied to all the reforming pipes 3, and only some of the reforming pipes 3 are provided. There are no problems such as intensive heating. Therefore, the concern of local overheating that causes a reduction in the life of the metal material of the reforming tube 3 is eliminated.

【0029】尚、本発明のスタートバーナ5は、従来の
一本のみの場合よりも小形化されているために火炎が小
さく、したがって、改質管3が火炎に直接さらされるこ
とが少なくなり、また、バーナキャビティ17内でほぼ燃
焼ガスの混合がなされるという副次的な効果がある。
The start burner 5 of the present invention has a smaller flame since it is smaller than the conventional one, and therefore the reforming pipe 3 is less directly exposed to the flame. Further, there is a secondary effect that the combustion gas is almost mixed in the burner cavity 17.

【0030】以上の作用によって、本発明のスタートバ
ーナ5は全改質管3を均等に加熱するから、内部を流れ
る窒素ガスを最も効率的に昇温することができるととも
に、触媒層19の温度も全改質管3で均等に温度上昇が図
れる。したがって、従来よりもプラントとしての暖気運
転の時間短縮が可能となる。
With the above operation, the start burner 5 of the present invention heats all the reforming tubes 3 uniformly, so that the nitrogen gas flowing inside can be heated most efficiently and the temperature of the catalyst layer 19 can be increased. The temperature can be evenly increased in all reforming tubes 3. Therefore, it becomes possible to shorten the warm-up time of the plant as compared with the conventional case.

【0031】図5に本発明の他の実施例を示す。上段に
スタート燃料分配ダクト、中段にバーナ空気分配ダク
ト、そして下段にメイン燃料分配ダクトを配設し、メイ
ンバーナの管の内側にバーナ空気を流すとともに、メイ
ン燃料は同軸上に配設されたメイン燃料ノズル24よりバ
ーナキャビティ17に噴出する。その他の構成は、前述し
た実施例と同じである。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. The start fuel distribution duct is located in the upper stage, the burner air distribution duct is located in the middle stage, and the main fuel distribution duct is located in the lower stage. It is ejected from the fuel nozzle 24 into the burner cavity 17. Other configurations are the same as those in the above-described embodiment.

【0032】本構成では、バーナ空気がスタート燃料と
メイン燃料の間に挟まれる形で噴出するために、燃料と
空気がスムーズに混合する利点がある他、ノズルチップ
13およびメイン燃料ノズル24が常にバーナ空気で冷却さ
れているため過熱防止に効果がある。その他の機能およ
び効果については、前述した実施例と同じである。
In this structure, since the burner air is ejected in the form of being sandwiched between the start fuel and the main fuel, there is an advantage that the fuel and the air are smoothly mixed, and the nozzle tip is also provided.
Since 13 and the main fuel nozzle 24 are always cooled by the burner air, it is effective in preventing overheating. Other functions and effects are the same as those in the above-described embodiment.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小形のスタートバーナを多数備えているから全ての改質
管を均等に加熱することができ、したがって、窒素ガス
と触媒層が均等に、しかも効率的に昇温されるととも
に、局部過熱を防止し、効果的に起動時間を短縮できる
という利点を有しており、燃料電池発電システムの信頼
性および性能の向上に寄与する改質器を提供するのに優
れた効果を奏するものである。
As described above, according to the present invention,
Since a large number of small start burners are provided, it is possible to heat all the reforming tubes evenly. Therefore, the nitrogen gas and the catalyst layer are heated evenly and efficiently, and local overheating is prevented. The present invention has an advantage that the start-up time can be effectively shortened, and has an excellent effect in providing a reformer that contributes to improvement in reliability and performance of a fuel cell power generation system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る燃料改質器の全体縦断面図。FIG. 1 is an overall vertical cross-sectional view of a fuel reformer according to the present invention.

【図2】図1の要部拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.

【図3】従来の改質器の全体縦断面図。FIG. 3 is an overall vertical sectional view of a conventional reformer.

【図4】図3の要部拡大断面図。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.

【図5】本発明に係る燃料改質器の他の例の全体縦断面
図。
FIG. 5 is an overall vertical cross-sectional view of another example of the fuel reformer according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…収納容器、2…断熱材、3…改質管、4…パイロッ
トバーナ、5…スタートバーナ、6…メインバーナ、7
…パイロット燃料入口、8…パイロット空気入口、9…
メイン燃料入口、10…バーナ空気入口、11…メイン燃料
分配ダクト、12…バーナ空気分配ダクト、13…ノズルチ
ップ、14…原料ガス入口、15…改質ガス出口、16…排ガ
ス出口、17…バーナキャビティ、18…バーナ空気ノズ
ル、19…触媒層、20…燃料噴出口、21…スタート燃料分
配ダクト、23…仕切板、24…メイン燃料ノズル。
1 ... Storage container, 2 ... Insulation material, 3 ... Reforming tube, 4 ... Pilot burner, 5 ... Start burner, 6 ... Main burner, 7
… Pilot fuel inlet, 8… Pilot air inlet, 9…
Main fuel inlet, 10 ... Burner air inlet, 11 ... Main fuel distribution duct, 12 ... Burner air distribution duct, 13 ... Nozzle tip, 14 ... Raw material gas inlet, 15 ... Reformed gas outlet, 16 ... Exhaust gas outlet, 17 ... Burner Cavity, 18 ... Burner air nozzle, 19 ... Catalyst layer, 20 ... Fuel jet, 21 ... Start fuel distribution duct, 23 ... Partition plate, 24 ... Main fuel nozzle.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に改質触媒層を設けられた多数の改
質管で構成される改質管群と、該改質管群を収納する収
納容器と、この収納容器で改質管群の上部に配設された
パイロットバーナ、スタートバーナ、メインバーナおよ
びメイン燃料分配ダクトと、メイン燃料分配ダクトの下
段に配設されたバーナ空気分配ダクトとを具備する燃料
改質器において、前記メイン燃料分配ダクトの上段に並
設してスタート燃料分配ダクトを備えることを特徴とす
る燃料改質器。
1. A reforming tube group composed of a large number of reforming tubes having a reforming catalyst layer provided therein, a container for accommodating the reforming tube group, and a reforming tube group with this container. In a fuel reformer comprising a pilot burner, a start burner, a main burner, and a main fuel distribution duct disposed above the main fuel distribution duct, and a burner air distribution duct disposed below the main fuel distribution duct. A fuel reformer comprising a start fuel distribution duct which is arranged in parallel on an upper stage of the distribution duct.
【請求項2】 上記スタート燃料分配ダクトの仕切板に
多数の穴が穿孔され、その穴に一端を接する多数のスタ
ートバーナが、バーナ空気分配ダクトおよびメイン燃料
分配ダクトを貫通して垂設されていることを特徴とする
請求項1の燃料改質器。
2. A large number of holes are bored in the partition plate of the start fuel distribution duct, and a large number of start burners having one ends in contact with the holes are vertically provided through the burner air distribution duct and the main fuel distribution duct. The fuel reformer according to claim 1, wherein
【請求項3】 上記スタートバーナは、メインバーナの
内側に包含されて二重管構造となっていることを特徴と
する請求項1の燃料改質器。
3. The fuel reformer according to claim 1, wherein the start burner is contained inside the main burner and has a double pipe structure.
【請求項4】 請求項1の燃料改質器において、上段に
スタート燃料分配ダクト、中段にバーナ空気分配ダク
ト、そして下段にメイン燃料分配ダクトを配設すること
を特徴とする燃料改質器。
4. The fuel reformer according to claim 1, wherein a start fuel distribution duct is provided in an upper stage, a burner air distribution duct is provided in a middle stage, and a main fuel distribution duct is provided in a lower stage.
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