JPH06281129A - 触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置 - Google Patents
触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置Info
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- JPH06281129A JPH06281129A JP5074707A JP7470793A JPH06281129A JP H06281129 A JPH06281129 A JP H06281129A JP 5074707 A JP5074707 A JP 5074707A JP 7470793 A JP7470793 A JP 7470793A JP H06281129 A JPH06281129 A JP H06281129A
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- 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
- H01M8/0625—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 in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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】 （修正有）
【目的】 燃焼装置の触媒燃焼部から放出される燃焼ガ
スの分散性を向上改善させた触媒燃焼室一体型熱交換器
型改質装置を提供する。 【構成】 二重管構造のバヨネットタイプ触媒管１を具
備する熱交換器型改質室と、該熱交換器型改質室の下部
に設置され、内部に排ガスを酸素によって燃焼する触媒
層を有し、前記改質室の断面面積の小さい触媒燃焼室と
からなる改質装置であって、該燃焼室内部、出口部の触
媒層上部に、多孔体質の分散板３１を設置したことを特
徴とする触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置である。 【効果】 燃焼ガスは均一に分散されることにより各触
媒管での反応の度合が等しくなり、局部的な過剰な若し
くは不十分な反応が起きるのを防止することができる。
スの分散性を向上改善させた触媒燃焼室一体型熱交換器
型改質装置を提供する。 【構成】 二重管構造のバヨネットタイプ触媒管１を具
備する熱交換器型改質室と、該熱交換器型改質室の下部
に設置され、内部に排ガスを酸素によって燃焼する触媒
層を有し、前記改質室の断面面積の小さい触媒燃焼室と
からなる改質装置であって、該燃焼室内部、出口部の触
媒層上部に、多孔体質の分散板３１を設置したことを特
徴とする触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置である。 【効果】 燃焼ガスは均一に分散されることにより各触
媒管での反応の度合が等しくなり、局部的な過剰な若し
くは不十分な反応が起きるのを防止することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池
（ＭＣＦＣ）発電システムにおいて、燃料電池アノード
排ガスを燃焼して得られる高温ガスの顕熱を利用して、
天然ガスをスチームで改質することにより、水素および
一酸化炭素に富むガスを製造し、燃料電池アノードに供
給する役割をもつ触媒燃焼室と熱交換器型改質室を備え
た熱交換器型改質装置に関するものであり、特に燃焼室
の燃焼触媒層上部出口部の改良に関するものである。
（ＭＣＦＣ）発電システムにおいて、燃料電池アノード
排ガスを燃焼して得られる高温ガスの顕熱を利用して、
天然ガスをスチームで改質することにより、水素および
一酸化炭素に富むガスを製造し、燃料電池アノードに供
給する役割をもつ触媒燃焼室と熱交換器型改質室を備え
た熱交換器型改質装置に関するものであり、特に燃焼室
の燃焼触媒層上部出口部の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池発電システムにお
いては、燃料電池のカソードに二酸化炭素および酸素を
含んだカソードガスを供給し、一方、アノードには、天
然ガス、石炭などの化石燃料を改質により得られた水素
および一酸化炭素などを含有する燃料ガスを導入し、ア
ノードで水素および一酸化炭素を供給反応させた後、残
存ガスをアノード排ガスとして排出させている。このア
ノード排ガスを燃焼させる燃焼装置は、特開平４−２５
７６１０号公報に開示されている。また、天然ガスとス
チームとを反応させて、水素および一酸化炭素に富むガ
スに改質するための内管と外管とからなる二重構造のバ
ヨネットタイプ触媒管を具備した熱交換器型改質装置も
知られており、これは特開平４−３００６４２号公報に
開示されている。
いては、燃料電池のカソードに二酸化炭素および酸素を
含んだカソードガスを供給し、一方、アノードには、天
然ガス、石炭などの化石燃料を改質により得られた水素
および一酸化炭素などを含有する燃料ガスを導入し、ア
ノードで水素および一酸化炭素を供給反応させた後、残
存ガスをアノード排ガスとして排出させている。このア
ノード排ガスを燃焼させる燃焼装置は、特開平４−２５
７６１０号公報に開示されている。また、天然ガスとス
チームとを反応させて、水素および一酸化炭素に富むガ
スに改質するための内管と外管とからなる二重構造のバ
ヨネットタイプ触媒管を具備した熱交換器型改質装置も
知られており、これは特開平４−３００６４２号公報に
開示されている。
【０００３】上述した触媒燃焼器と熱交換器型改質装置
とを一体としてコンパクト化し、しかもこれらの機能を
併せ持った装置は、特公平４−５９２４１号公報に記載
されている。この従来装置は、改質炉胴体内に配設され
る反応管と、その反応管内に保持される触媒と、改質炉
胴体の下部に配置されて反応質を加熱する加熱装置とを
備え、天然ガスと水蒸気とを加熱されている反応管内へ
送り、触媒の作用により天然ガスと水蒸気とを反応させ
て水素含有ガスを製造する燃料電池システム用水蒸気改
質装置である。
とを一体としてコンパクト化し、しかもこれらの機能を
併せ持った装置は、特公平４−５９２４１号公報に記載
されている。この従来装置は、改質炉胴体内に配設され
る反応管と、その反応管内に保持される触媒と、改質炉
胴体の下部に配置されて反応質を加熱する加熱装置とを
備え、天然ガスと水蒸気とを加熱されている反応管内へ
送り、触媒の作用により天然ガスと水蒸気とを反応させ
て水素含有ガスを製造する燃料電池システム用水蒸気改
質装置である。
【０００４】この従来装置の特徴は、加熱装置の加熱部
を燃料ノズルと空気ノズルとを組合せた複数のバーナー
を有するバーナー燃焼部と、このバーナー燃焼部のほぼ
中央に近接して設けられた燃料と酸素を含む混合ガスを
燃焼触媒の作用により燃焼させる触媒燃焼部と、触媒燃
焼部とバーナー燃焼部のそれぞれ接続する燃料供給通路
および空気供給通路とにより形成したことにある。
を燃料ノズルと空気ノズルとを組合せた複数のバーナー
を有するバーナー燃焼部と、このバーナー燃焼部のほぼ
中央に近接して設けられた燃料と酸素を含む混合ガスを
燃焼触媒の作用により燃焼させる触媒燃焼部と、触媒燃
焼部とバーナー燃焼部のそれぞれ接続する燃料供給通路
および空気供給通路とにより形成したことにある。
【０００５】この従来装置の具体的構造を、図３に基づ
いて説明する。図３は、特に水蒸気改質装置における加
熱装置を示したものである。この加熱装置は、燃料ノズ
ル５０と空気ノズル５１とで形成される燃焼バーナーの
内側中央部に触媒燃焼部を形成している。この触媒燃焼
部は、燃焼触媒６３に燃料と空気（または酸素）の混合
ガスを通過させ、燃焼触媒６３の作用により燃焼を行な
うものである。この燃焼触媒６３は、下面をハニカム６
４Ｂで保持され、上面に触媒６３の上昇を抑え、かつ燃
焼ガスの流れを均一にする（整流する）ハニカム６４Ａ
が設けられている。
いて説明する。図３は、特に水蒸気改質装置における加
熱装置を示したものである。この加熱装置は、燃料ノズ
ル５０と空気ノズル５１とで形成される燃焼バーナーの
内側中央部に触媒燃焼部を形成している。この触媒燃焼
部は、燃焼触媒６３に燃料と空気（または酸素）の混合
ガスを通過させ、燃焼触媒６３の作用により燃焼を行な
うものである。この燃焼触媒６３は、下面をハニカム６
４Ｂで保持され、上面に触媒６３の上昇を抑え、かつ燃
焼ガスの流れを均一にする（整流する）ハニカム６４Ａ
が設けられている。
【０００６】しかしながら、従来装置の触媒燃焼部にお
いて、燃焼触媒は、その上面がハニカム状整流板で押え
られているため、燃焼ガスは上方に直進するだけで中央
に集中してしまう。このため、改質炉胴体に配置される
反応管への燃焼ガスは、ある特定の反応管に向けて集中
して接触することとなる。すなわち、一般に触媒燃焼部
の内径は、改質装置のそれに比較して、はるかに小さい
ため、燃焼ガスが上方に直進することとなると、特定の
反応管のみを接触加熱することとなる。その結果、局部
加熱が起こり、一方では過剰反応の進行が起こり、他方
では所定の反応効率が達成されないなど、極めて反応の
制御性が悪くなる。
いて、燃焼触媒は、その上面がハニカム状整流板で押え
られているため、燃焼ガスは上方に直進するだけで中央
に集中してしまう。このため、改質炉胴体に配置される
反応管への燃焼ガスは、ある特定の反応管に向けて集中
して接触することとなる。すなわち、一般に触媒燃焼部
の内径は、改質装置のそれに比較して、はるかに小さい
ため、燃焼ガスが上方に直進することとなると、特定の
反応管のみを接触加熱することとなる。その結果、局部
加熱が起こり、一方では過剰反応の進行が起こり、他方
では所定の反応効率が達成されないなど、極めて反応の
制御性が悪くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の問題点を解決するためのものであって、触媒燃
焼部から放出される燃焼ガスの分散性を向上させること
を目的としている。
来技術の問題点を解決するためのものであって、触媒燃
焼部から放出される燃焼ガスの分散性を向上させること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、触媒燃焼部の出口部に分散性を向上するための特
定の分散板を設置することが、極めて有効であることに
着目して、本発明は完成された。すなわち、二重管バヨ
ネットタイプ触媒管を具備する熱交換器型改質室と、該
熱交換器型改質室の下部に設置され、内部に排ガスを酸
素によって燃焼する触媒層を有し、上記改質室の断面面
積に比べその断面面積の小さい触媒燃焼室とからなる改
質装置であって、該燃焼室内部、出口部の触媒層上部
に、多孔質体の分散板を設置したことを特徴とするもの
である。
には、触媒燃焼部の出口部に分散性を向上するための特
定の分散板を設置することが、極めて有効であることに
着目して、本発明は完成された。すなわち、二重管バヨ
ネットタイプ触媒管を具備する熱交換器型改質室と、該
熱交換器型改質室の下部に設置され、内部に排ガスを酸
素によって燃焼する触媒層を有し、上記改質室の断面面
積に比べその断面面積の小さい触媒燃焼室とからなる改
質装置であって、該燃焼室内部、出口部の触媒層上部
に、多孔質体の分散板を設置したことを特徴とするもの
である。
【０００９】本発明に用いる熱交換器型改質室は、天然
ガスとスチームとを反応させて水素および一酸化炭素に
富むガスに改質するための内管と外管からなる二重管構
造のバヨネットタイプ触媒管を具備する熱交換器型の改
質器である。例えば、本出願人による特開平４−３００
６４２号公報に開示されているものであって、その触媒
管の内側にデミスターネットおよび内管ワイヤーネット
の組合せからなる伝熱促進手段を設けたものなどが望ま
しい。
ガスとスチームとを反応させて水素および一酸化炭素に
富むガスに改質するための内管と外管からなる二重管構
造のバヨネットタイプ触媒管を具備する熱交換器型の改
質器である。例えば、本出願人による特開平４−３００
６４２号公報に開示されているものであって、その触媒
管の内側にデミスターネットおよび内管ワイヤーネット
の組合せからなる伝熱促進手段を設けたものなどが望ま
しい。
【００１０】また、本発明に使用する燃焼室の構造とし
ては、同じく本出願人が、すでに出願している、特開平
４−２５７６１０号公報に開示されている燃焼装置が好
適である。すなわち、酸素含有ガス導入口と複数のアノ
ード排ガス導入口と燃焼ガスの排出口とを備えた燃料電
池アノード排ガスの燃焼室であって、該燃焼室本体内
に、アノード排ガスと酸素含有ガスとの予備燃焼室、板
状混合層とハニカム状または板状触媒層とからなる接触
床をそれぞれ複数段設け、前記酸素含有ガス導入口が、
最上流側の前記予備燃焼室に通ずるように設けられ、前
記複数のアノード排ガス導入口のそれぞれが、複数段設
けられた前記予備燃焼室のそれぞれに通じるように設け
られた、前記接触床に対して予備燃焼室が、および前記
触媒層に対して前記混合層がそれぞれ上流側に設置され
てなるものが望ましい。この場合、燃焼室の断面の面積
は、改質室の断面積に比べ小さく、通常１／３０〜１／
１０である。
ては、同じく本出願人が、すでに出願している、特開平
４−２５７６１０号公報に開示されている燃焼装置が好
適である。すなわち、酸素含有ガス導入口と複数のアノ
ード排ガス導入口と燃焼ガスの排出口とを備えた燃料電
池アノード排ガスの燃焼室であって、該燃焼室本体内
に、アノード排ガスと酸素含有ガスとの予備燃焼室、板
状混合層とハニカム状または板状触媒層とからなる接触
床をそれぞれ複数段設け、前記酸素含有ガス導入口が、
最上流側の前記予備燃焼室に通ずるように設けられ、前
記複数のアノード排ガス導入口のそれぞれが、複数段設
けられた前記予備燃焼室のそれぞれに通じるように設け
られた、前記接触床に対して予備燃焼室が、および前記
触媒層に対して前記混合層がそれぞれ上流側に設置され
てなるものが望ましい。この場合、燃焼室の断面の面積
は、改質室の断面積に比べ小さく、通常１／３０〜１／
１０である。
【００１１】本願発明において、燃焼室は、上記熱交換
器型改質室の下部に、直接的に設置されており、しかも
触媒燃焼室からの燃焼ガスが、直接前記熱交換器型改質
室の下方に導入される構造を有している。従って、燃焼
室の構造そのものは、特開平４−２５７６１０号公報に
記載されているようなタイプのものを採用することがで
きるが、その配置は上下逆転し、下部より各々のガスが
導入され、その頂部より燃焼ガスが、排出される位置関
係となって、熱交換器型改質室の下部に設置されること
となる。
器型改質室の下部に、直接的に設置されており、しかも
触媒燃焼室からの燃焼ガスが、直接前記熱交換器型改質
室の下方に導入される構造を有している。従って、燃焼
室の構造そのものは、特開平４−２５７６１０号公報に
記載されているようなタイプのものを採用することがで
きるが、その配置は上下逆転し、下部より各々のガスが
導入され、その頂部より燃焼ガスが、排出される位置関
係となって、熱交換器型改質室の下部に設置されること
となる。
【００１２】次に、燃焼室の内部であって、その出口部
の近傍で、しかも触媒層上部に取り付けられている多孔
性の分散板について説明する。この分散板は、触媒層か
らの比較的に整流された燃焼ガスの流れを、強制的に乱
流状態を起こさせるためのものである。その乱流状態の
ガスの流れは、前記熱交換器型改質器に導入されると、
その乱流状態のエネルギーに基づき、乱流拡散して不規
則な方向に放出され、改質器半径方向の均等分散流れを
惹起し、結果的に改質器内の反応管に均一な熱の供給を
図ることができる。
の近傍で、しかも触媒層上部に取り付けられている多孔
性の分散板について説明する。この分散板は、触媒層か
らの比較的に整流された燃焼ガスの流れを、強制的に乱
流状態を起こさせるためのものである。その乱流状態の
ガスの流れは、前記熱交換器型改質器に導入されると、
その乱流状態のエネルギーに基づき、乱流拡散して不規
則な方向に放出され、改質器半径方向の均等分散流れを
惹起し、結果的に改質器内の反応管に均一な熱の供給を
図ることができる。
【００１３】この分散板は、多孔質のものであればよ
い。例えば、無機質の多孔質物体や金属のワイヤーメッ
シュのようなものが選定されることとなるが、特に、図
２に示すような海面状の多孔質体が効果的である。一般
にその形状は、円盤形をしており、外形は１０cmから１
ｍ、好ましくは２０〜５０cmの大きさである。分散板の
材料としては、表１に示すようにアルミナ質、アルミナ
−ジルコニア質およびシリカ質のものから選定される。
い。例えば、無機質の多孔質物体や金属のワイヤーメッ
シュのようなものが選定されることとなるが、特に、図
２に示すような海面状の多孔質体が効果的である。一般
にその形状は、円盤形をしており、外形は１０cmから１
ｍ、好ましくは２０〜５０cmの大きさである。分散板の
材料としては、表１に示すようにアルミナ質、アルミナ
−ジルコニア質およびシリカ質のものから選定される。
【００１４】
【表１】
【００１５】この分散板は、触媒層の上部に設置され
る。すなわち、ハニカム状触媒層などからの、比較的整
流された流れを、乱流状態に変える必要がある。また、
乱流状態の燃焼ガスの流れを不規則な状態で改質室に導
入させるため、分散板は、燃焼室の出口近傍に設置する
必要がある。
る。すなわち、ハニカム状触媒層などからの、比較的整
流された流れを、乱流状態に変える必要がある。また、
乱流状態の燃焼ガスの流れを不規則な状態で改質室に導
入させるため、分散板は、燃焼室の出口近傍に設置する
必要がある。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。図１は、本発明における好ましい態様の分散板
を有する触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置である。
燃焼空気および燃焼ガスは、装置下方の導入口から、室
内に導入され、ここで混合、部分燃焼された後、混合層
と触媒層からなる触媒床を通過する間に十分混合され完
全に燃焼されて燃焼ガスとなって燃焼室上部から改質器
下部へと排出される。触媒燃焼室の側面には、燃焼ガス
（アノード排ガス）の導入口が設けられている。
明する。図１は、本発明における好ましい態様の分散板
を有する触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置である。
燃焼空気および燃焼ガスは、装置下方の導入口から、室
内に導入され、ここで混合、部分燃焼された後、混合層
と触媒層からなる触媒床を通過する間に十分混合され完
全に燃焼されて燃焼ガスとなって燃焼室上部から改質器
下部へと排出される。触媒燃焼室の側面には、燃焼ガス
（アノード排ガス）の導入口が設けられている。
【００１７】燃焼室本体の内部には、板状の一段目混合
層３５とその上部に板状またはハニカム状の一段目燃焼
触媒３４とからなる第一の触媒床、その上方に板状の二
段目混合層３３とその上部に板状またはハニカム状の二
段目燃焼触媒３２とからなる第二の触媒床が設けられて
いる。二段目の燃焼触媒３２の上部であって、燃焼室出
口近傍には、多孔質の分散板３１が設置されている。こ
の分散板により、下方から流出する比較的整流された燃
焼ガスの流れを強制的に乱流状態に変更せしめる。
層３５とその上部に板状またはハニカム状の一段目燃焼
触媒３４とからなる第一の触媒床、その上方に板状の二
段目混合層３３とその上部に板状またはハニカム状の二
段目燃焼触媒３２とからなる第二の触媒床が設けられて
いる。二段目の燃焼触媒３２の上部であって、燃焼室出
口近傍には、多孔質の分散板３１が設置されている。こ
の分散板により、下方から流出する比較的整流された燃
焼ガスの流れを強制的に乱流状態に変更せしめる。
【００１８】燃焼室の上部には、熱交換器型改質室が設
置されている。該改質室内には、バヨネットタイプの触
媒管１が複数本設置されている。触媒管１の内管の内側
には、デミスターネット１０および内管ワイヤーネット
１１を組合せてなる伝熱手段が設けられている。デミス
ターネットは、細い金属性のワイヤーをランダムに、金
タワシの如く集積体の形態に形成してなるもので、例え
ば空隙率９９％、密度８０kg／ｍ3 程度のものが用いら
れる。また、内管ワイヤーネットは、蒸気のデミスター
ネットを圧縮したような形態のもので、例えば空隙が２
０メッシュ程度のものである。この内管ワイヤーネット
はそれ自体伝熱促進効果を持つとともにデミスターネッ
トを保持し、また改質ガス流の整流作用を有する。装置
全体の内部は、耐火・断熱材でライニングされ、略筒
形、好ましくは略円筒形に形成されており、その外周は
別種の耐火・断熱材で囲われている。
置されている。該改質室内には、バヨネットタイプの触
媒管１が複数本設置されている。触媒管１の内管の内側
には、デミスターネット１０および内管ワイヤーネット
１１を組合せてなる伝熱手段が設けられている。デミス
ターネットは、細い金属性のワイヤーをランダムに、金
タワシの如く集積体の形態に形成してなるもので、例え
ば空隙率９９％、密度８０kg／ｍ3 程度のものが用いら
れる。また、内管ワイヤーネットは、蒸気のデミスター
ネットを圧縮したような形態のもので、例えば空隙が２
０メッシュ程度のものである。この内管ワイヤーネット
はそれ自体伝熱促進効果を持つとともにデミスターネッ
トを保持し、また改質ガス流の整流作用を有する。装置
全体の内部は、耐火・断熱材でライニングされ、略筒
形、好ましくは略円筒形に形成されており、その外周は
別種の耐火・断熱材で囲われている。
【００１９】次に、本発明の実施例における作用を説明
する。定常運転時において、予熱された酸素含有ガス
は、酸素含有ガス導入口から予備燃焼室に導かれ、一方
残留水素および一酸化炭素を含む予熱されたアノード排
ガスは、アノード排ガス導入口から同じく予備燃焼室に
導かれる。ここで両ガスは混合されるが、この時両ガス
はいずれも高温に予熱されているため、水素ガスの発火
や燃焼が起こりやすいが、燃焼室は耐火・断熱材に覆わ
れているので、発火や燃焼が起こっても何ら危険にさら
されることはない。この混合および予備燃焼されたガス
は、板状混合層を通過する際に十分混合される。この混
合ガスは触媒層を通過する間に残留水素および一酸化炭
素が酸化により完全に燃焼されて、第二の燃焼室に導か
れる。第二の燃焼室に導かれた燃焼ガスには過剰の酸素
ガスが含有されており、この酸素ガスと燃焼室側面から
導入されたアノード排ガスとが第二の予備燃焼室内で混
合、部分燃焼したのち、第二の触媒床を経る間に十分混
合、完全燃焼されて、第二燃焼触媒層から上昇流出す
る。当該流出ガスの流れは、通常は整流されており、こ
のまま上部の改質器に放出すると、そのガス流は直進
し、特定の反応管を接触加熱することとなる。本発明で
は、前記した分散板を設け、燃焼ガスを乱流状態とし、
その状態で改質室へと放出させることにより、不規則な
流動状態を形成せしめ、その結果、半径方向のガスの流
れを均等にして、反応管への熱の供給を均一化すること
ができる。
する。定常運転時において、予熱された酸素含有ガス
は、酸素含有ガス導入口から予備燃焼室に導かれ、一方
残留水素および一酸化炭素を含む予熱されたアノード排
ガスは、アノード排ガス導入口から同じく予備燃焼室に
導かれる。ここで両ガスは混合されるが、この時両ガス
はいずれも高温に予熱されているため、水素ガスの発火
や燃焼が起こりやすいが、燃焼室は耐火・断熱材に覆わ
れているので、発火や燃焼が起こっても何ら危険にさら
されることはない。この混合および予備燃焼されたガス
は、板状混合層を通過する際に十分混合される。この混
合ガスは触媒層を通過する間に残留水素および一酸化炭
素が酸化により完全に燃焼されて、第二の燃焼室に導か
れる。第二の燃焼室に導かれた燃焼ガスには過剰の酸素
ガスが含有されており、この酸素ガスと燃焼室側面から
導入されたアノード排ガスとが第二の予備燃焼室内で混
合、部分燃焼したのち、第二の触媒床を経る間に十分混
合、完全燃焼されて、第二燃焼触媒層から上昇流出す
る。当該流出ガスの流れは、通常は整流されており、こ
のまま上部の改質器に放出すると、そのガス流は直進
し、特定の反応管を接触加熱することとなる。本発明で
は、前記した分散板を設け、燃焼ガスを乱流状態とし、
その状態で改質室へと放出させることにより、不規則な
流動状態を形成せしめ、その結果、半径方向のガスの流
れを均等にして、反応管への熱の供給を均一化すること
ができる。
【００２１】一方、改質室の反応器へは、天然ガスおよ
びスチームは入口ノズルから本改質器内に導入され、触
媒管の触媒層を通過する間に水素と一酸化炭素に富むガ
スに改質され、出口ノズルから排出される。一方、高温
の燃焼ガスは入口ノズルから改質器本体に導入され、触
媒管１に熱を伝達した後、出口ノズルから排出される。
びスチームは入口ノズルから本改質器内に導入され、触
媒管の触媒層を通過する間に水素と一酸化炭素に富むガ
スに改質され、出口ノズルから排出される。一方、高温
の燃焼ガスは入口ノズルから改質器本体に導入され、触
媒管１に熱を伝達した後、出口ノズルから排出される。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、多孔質体、好ましくは海綿状
多孔質体からなる分散板を用いたので燃焼ガスは不規則
な方向に放出され、その結果均一に分散されることとな
る。これにより各触媒管での反応の度合が等しくなり、
局部的な過剰な若しくは不十分な反応が起こるのを防止
することができる。
多孔質体からなる分散板を用いたので燃焼ガスは不規則
な方向に放出され、その結果均一に分散されることとな
る。これにより各触媒管での反応の度合が等しくなり、
局部的な過剰な若しくは不十分な反応が起こるのを防止
することができる。
【図１】本発明に係る触媒燃焼室一体型熱交換器型改質
装置の説明図である。
装置の説明図である。
【図２】本発明に係る分散板の模型図である。
【図３】従来の水蒸気改質装置における加熱装置であ
る。
る。
１ バヨネットタイプ触媒管 １０ デミスターネット １１ 内管ワイヤーネット １４ オリフィスバルブ １７ 触媒層の出口 １９ 天然ガスおよびスチーム入口ノズル ２０ 改質ガスの出口ノズル ２２ 燃焼ガスの出口ノズル ２３ タイロッド ２４ セラミックスファイバーブラケット ２６ 断熱材キャスタブル ２７ 断熱材 ３１ 分散板 ３２ 二段目燃焼触媒 ３３ 二段目混合層 ３４ 一段目燃焼触媒 ３５ 一段目混合層 ３６ スタートアップバーナ ４６ 加熱装置 ４７ 燃料供給管 ４８ 空気供給管 ５０ 燃焼ノズル ５１ 空気ノズル ５４ 燃料流量調節弁 ５５ 空気流量調節弁 ６３ 燃焼触媒 ６４Ａ，６４Ｂ ハニカム ６５ 燃料供給通路 ６６ 空気供給通路 ６７ 混合ガス供給通路 ７０ 燃料遮断弁 ７１ 予熱ヒータ ７２ 空気流量調節オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｒ
Claims (1)
- 【請求項１】二重管構造のバヨネットタイプ触媒管を具
備する熱交換器型改質室と、該熱交換器型改質室の下部
に設置され、内部に排ガスを酸素によって燃焼する触媒
層を有し、前記改質室の断面面積に比べその断面面積の
小さい触媒燃焼室とからなる改質装置であって、該燃焼
室内部、出口部の触媒層上部に、多孔質体の分散板を設
置したことを特徴とする触媒燃焼室一体型熱交換器型改
質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5074707A JPH06281129A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5074707A JPH06281129A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281129A true JPH06281129A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13554976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5074707A Pending JPH06281129A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 触媒燃焼室一体型熱交換器型改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06281129A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6630423B2 (en) * | 2001-03-30 | 2003-10-07 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Graded metal catalytic tubes |
| JP2004256336A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Nippon Oil Corp | 水素製造装置及び水素製造方法 |
| JP2013069662A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Gyoseiin Genshino Iinkai Kakuno Kenkyusho | 燃料電池発電システムに適用される燃焼リフォーマー |
| JP2015215981A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 三浦工業株式会社 | 燃料電池システム |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5074707A patent/JPH06281129A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6630423B2 (en) * | 2001-03-30 | 2003-10-07 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Graded metal catalytic tubes |
| JP2004256336A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Nippon Oil Corp | 水素製造装置及び水素製造方法 |
| JP2013069662A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Gyoseiin Genshino Iinkai Kakuno Kenkyusho | 燃料電池発電システムに適用される燃焼リフォーマー |
| JP2015215981A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 三浦工業株式会社 | 燃料電池システム |
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