JPH0654162B2 - 燃焼装置 - Google Patents
燃焼装置Info
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- JPH0654162B2 JPH0654162B2 JP58059376A JP5937683A JPH0654162B2 JP H0654162 B2 JPH0654162 B2 JP H0654162B2 JP 58059376 A JP58059376 A JP 58059376A JP 5937683 A JP5937683 A JP 5937683A JP H0654162 B2 JPH0654162 B2 JP H0654162B2
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- Japan
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- gas
- residual
- fuel
- layer
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/07—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases in which combustion takes place in the presence of catalytic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、炭化水素を含む原料ガスのスチームリフオー
ミングによつて生成する水素ガスを燃料とし、加圧され
た空気を酸化剤として用いる燃料電池を利用した燃料電
池発電設備の改良に関する。更に詳しくは、総合熱効率
（使用した炭化水素燃料の総発熱量に対する、発生電力
エネルギーの比率をいう。以下、同じ意味で用いる。）
を改善した燃料電池発電設備に関するものであつて、と
くに燃料電池発電設備における排ガスの有効利用法およ
びその燃焼設備に関する。
ミングによつて生成する水素ガスを燃料とし、加圧され
た空気を酸化剤として用いる燃料電池を利用した燃料電
池発電設備の改良に関する。更に詳しくは、総合熱効率
（使用した炭化水素燃料の総発熱量に対する、発生電力
エネルギーの比率をいう。以下、同じ意味で用いる。）
を改善した燃料電池発電設備に関するものであつて、と
くに燃料電池発電設備における排ガスの有効利用法およ
びその燃焼設備に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 燃料電池発電設備は、当技術分野においてはよく知られ
ており、一般に、炭化水素を含む原料ガスのスチームリ
フオーミングによつて水素を生成するリフオーマと、こ
のリフオーマで生成された水素を燃料として用いると共
に、加圧された空気を酸化剤として用いる燃料電池と、
前記加圧空気の発生装置とを有しており、そして前記燃
料電池の電解質としては、例えばリン酸水溶液が用いら
れる。また原料炭化水素としては、例えば天然ガス、ナ
フサ、メタノール、石油ガス等が用いられる。
ており、一般に、炭化水素を含む原料ガスのスチームリ
フオーミングによつて水素を生成するリフオーマと、こ
のリフオーマで生成された水素を燃料として用いると共
に、加圧された空気を酸化剤として用いる燃料電池と、
前記加圧空気の発生装置とを有しており、そして前記燃
料電池の電解質としては、例えばリン酸水溶液が用いら
れる。また原料炭化水素としては、例えば天然ガス、ナ
フサ、メタノール、石油ガス等が用いられる。
燃料電池発電設備を他の方法による発電設備に経済的に
比肩し得るようにするためには、その総合熱効率を徹底
して高めることが重要であり、このための様々な方法が
研究されてきている。燃料電池が、炭化水素のスチーム
リフオーミングによつて得られる水素ガスを燃料とする
場合には、この燃料ガス中に炭素ガスやメタンのような
不活性なガスが含まれるため、電池内における水素の分
圧を必要な水準に保持するためには電池に供給された燃
料ガスの一部を継続的に電池外へ排出することが必要で
ある。この排出されたガス（以下、燃料残ガスとい
う。）をスチームリフオーミングのためのリフオーマ用
燃料ガスとして利用することは、発電設備の総合熱効率
を上げる方法として、一般に採用されている。
比肩し得るようにするためには、その総合熱効率を徹底
して高めることが重要であり、このための様々な方法が
研究されてきている。燃料電池が、炭化水素のスチーム
リフオーミングによつて得られる水素ガスを燃料とする
場合には、この燃料ガス中に炭素ガスやメタンのような
不活性なガスが含まれるため、電池内における水素の分
圧を必要な水準に保持するためには電池に供給された燃
料ガスの一部を継続的に電池外へ排出することが必要で
ある。この排出されたガス（以下、燃料残ガスとい
う。）をスチームリフオーミングのためのリフオーマ用
燃料ガスとして利用することは、発電設備の総合熱効率
を上げる方法として、一般に採用されている。
燃料電池発電設備の総合熱効率は、燃料電池そのものの
効率、すなわち燃料電池の電気出力の燃料電池で消費さ
れる水素の持つ有効エネルギーに対する割合い、に大き
く依存している。燃料電池の効率は電池の運転温度が高
い程、また燃料極（水素極）側の水素ガス分圧が高い
程、さらに空気極（酸素極）側の酸素ガス分圧が高い程
高くなるので、燃料電池の運転条件は、その構造および
装置材料に許容される範囲で高温かつ高圧に選ばれるこ
とになる。例えばリン酸水溶液を電解質として用いる燃
料電池においては、その運転条件として、１９０〜２０
５℃程度および3.5〜７気圧程度が使用されている。
効率、すなわち燃料電池の電気出力の燃料電池で消費さ
れる水素の持つ有効エネルギーに対する割合い、に大き
く依存している。燃料電池の効率は電池の運転温度が高
い程、また燃料極（水素極）側の水素ガス分圧が高い
程、さらに空気極（酸素極）側の酸素ガス分圧が高い程
高くなるので、燃料電池の運転条件は、その構造および
装置材料に許容される範囲で高温かつ高圧に選ばれるこ
とになる。例えばリン酸水溶液を電解質として用いる燃
料電池においては、その運転条件として、１９０〜２０
５℃程度および3.5〜７気圧程度が使用されている。
燃料電池の酸化剤として空気を用いる場合には、空気中
に不活性な窒素ガスが多量に含まれているため、酸素極
における酸素ガス分圧を必要な水準に保持するために
は、常に過剰量の加圧空気を供給し、一部を排出するこ
とが必要である。加圧空気の過剰率を増加させれば、酸
素極における平均酸素ガス分圧は上昇し、電池の効率は
改善されるが、反面、空気を電池の運転圧力まで加圧し
供給するための圧縮機の必要動力が増大するため、この
加圧空気の過剰率には最適値が存在する。
に不活性な窒素ガスが多量に含まれているため、酸素極
における酸素ガス分圧を必要な水準に保持するために
は、常に過剰量の加圧空気を供給し、一部を排出するこ
とが必要である。加圧空気の過剰率を増加させれば、酸
素極における平均酸素ガス分圧は上昇し、電池の効率は
改善されるが、反面、空気を電池の運転圧力まで加圧し
供給するための圧縮機の必要動力が増大するため、この
加圧空気の過剰率には最適値が存在する。
燃料電池の酸素極から排出される酸素の希薄となつた空
気（以下、残空気という。）は燃料電池が加圧で運転さ
れる場合には、かなりの圧力エネルギーを有しており、
この圧力エネルギーをガスタービンによつて回収し、加
圧空気供給のための圧縮機動力の一部とすることは、発
電設備の総合熱効率を改善する方法として従来から知ら
れている。
気（以下、残空気という。）は燃料電池が加圧で運転さ
れる場合には、かなりの圧力エネルギーを有しており、
この圧力エネルギーをガスタービンによつて回収し、加
圧空気供給のための圧縮機動力の一部とすることは、発
電設備の総合熱効率を改善する方法として従来から知ら
れている。
一方、燃料電池の水素極から排出される燃料残ガスは、
前述の如く、リフオーマの熱源用燃料として利用される
が、燃料残ガスの持つ圧力エネルギーを回収し、また、
リフオーマから排出される燃焼廃ガスの持つ熱エネルギ
ーの回収効率を改善するために、リフオーマの燃焼室を
燃料電池と同様に加圧とし、燃焼廃ガスを前述の残空気
と共にガスタービンに供給することによつて動力回収を
行う方法も既に良く知られている。
前述の如く、リフオーマの熱源用燃料として利用される
が、燃料残ガスの持つ圧力エネルギーを回収し、また、
リフオーマから排出される燃焼廃ガスの持つ熱エネルギ
ーの回収効率を改善するために、リフオーマの燃焼室を
燃料電池と同様に加圧とし、燃焼廃ガスを前述の残空気
と共にガスタービンに供給することによつて動力回収を
行う方法も既に良く知られている。
以上述べた方法によつて燃料電池発電設備の総合熱効率
は大巾に改善されたが、まだ十分であるとはいえない。
は大巾に改善されたが、まだ十分であるとはいえない。
燃料電池発電設備の総合熱効率をさらに向上させる方法
として、特開昭57−36784に、燃料電池の酸素極から排
出される残空気の一部または全部をリフオーマにおける
燃料残ガス燃焼用の酸素源として用いる技術が開示され
ている。
として、特開昭57−36784に、燃料電池の酸素極から排
出される残空気の一部または全部をリフオーマにおける
燃料残ガス燃焼用の酸素源として用いる技術が開示され
ている。
この方法は燃料電池発電設備の総合熱効率を高める優れ
た方法であるが、一方リフオーマの燃焼室における可燃
性ガスおよび酸素の濃度が低いために、燃焼が不安定に
なりやすいという欠点を有している。この欠点を補うた
めに前記特開昭57−36784においては、酸化触媒を用い
て燃焼を行うことが提案されており、また特願昭56−17
5014においては、特に有効な酸化触媒としてマグネシウ
ム、ランタン及びランタンド元素よりなる群から選ばれ
た元素の酸化物を含有するものが開示されている。
た方法であるが、一方リフオーマの燃焼室における可燃
性ガスおよび酸素の濃度が低いために、燃焼が不安定に
なりやすいという欠点を有している。この欠点を補うた
めに前記特開昭57−36784においては、酸化触媒を用い
て燃焼を行うことが提案されており、また特願昭56−17
5014においては、特に有効な酸化触媒としてマグネシウ
ム、ランタン及びランタンド元素よりなる群から選ばれ
た元素の酸化物を含有するものが開示されている。
本発明における燃料電池から排出される燃料残ガスに
は、可燃物として水素、一酸化炭素およびメタンが含ま
れており、燃料電池発電設備の総合効率を高める上か
ら、これらのすべての可燃物を完全に（99.5％以上）燃
焼させることが重要である。また可燃物の完全燃焼が行
われた場合の燃焼温度は、1000℃〜1300℃であつて、上
記の酸化触媒はこの高温に耐えることが必要となる。一
方、燃焼装置に供給される残ガスおよび残空気の予熱温
度は通常500℃以下（200〜450℃）であり、この温度で
酸化反応が安定して開始されることが望ましい。比較的
低温度でも有効な酸化触媒として白金あるいはパラジウ
ムなどの貴金属を担持した触媒が知られているが、これ
らは高価でありまた、高温（800℃以上）において長時
間使用すると活性の低下を招きやすい。また前記特願昭
56−175014に開示されている触媒は高温（800℃以上）
でメタンをよく燃焼し耐久性も優れているが低温におけ
る活性は必ずしも十分でないことが判明した。
は、可燃物として水素、一酸化炭素およびメタンが含ま
れており、燃料電池発電設備の総合効率を高める上か
ら、これらのすべての可燃物を完全に（99.5％以上）燃
焼させることが重要である。また可燃物の完全燃焼が行
われた場合の燃焼温度は、1000℃〜1300℃であつて、上
記の酸化触媒はこの高温に耐えることが必要となる。一
方、燃焼装置に供給される残ガスおよび残空気の予熱温
度は通常500℃以下（200〜450℃）であり、この温度で
酸化反応が安定して開始されることが望ましい。比較的
低温度でも有効な酸化触媒として白金あるいはパラジウ
ムなどの貴金属を担持した触媒が知られているが、これ
らは高価でありまた、高温（800℃以上）において長時
間使用すると活性の低下を招きやすい。また前記特願昭
56−175014に開示されている触媒は高温（800℃以上）
でメタンをよく燃焼し耐久性も優れているが低温におけ
る活性は必ずしも十分でないことが判明した。
［発明の目的］ 本発明の目的は上記の欠点を補い、燃焼が安定でありか
つ、略完全燃焼を可能とする燃焼装置を提供することで
ある。さらに本発明の他の目的は、コンパクトでかつ寿
命の長い燃焼装置を提供することである。
つ、略完全燃焼を可能とする燃焼装置を提供することで
ある。さらに本発明の他の目的は、コンパクトでかつ寿
命の長い燃焼装置を提供することである。
本発明によれば、燃料電池から排出された燃料残ガスは
燃料残ガス導入手段より燃料ノズルを通して、また残空
気は燃料残ガス導入手段と同軸的に設けられた残空気導
入手段より燃焼ノズルに近接する空気ノズルを通して燃
焼室の上部空間にそれぞれ流入させることにより、これ
ら燃料残ガスおよび残空気の混合が十分に行なった後、
第１の触媒層に導入される。第１の触媒層において、燃
料残ガス中に含まれる水素と一酸化炭素が主として酸化
燃焼し、この燃焼熱によつて混合ガスの温度が、メタン
の燃焼速度が十分高くなるレベル（700〜800℃）にまで
上昇される。
燃料残ガス導入手段より燃料ノズルを通して、また残空
気は燃料残ガス導入手段と同軸的に設けられた残空気導
入手段より燃焼ノズルに近接する空気ノズルを通して燃
焼室の上部空間にそれぞれ流入させることにより、これ
ら燃料残ガスおよび残空気の混合が十分に行なった後、
第１の触媒層に導入される。第１の触媒層において、燃
料残ガス中に含まれる水素と一酸化炭素が主として酸化
燃焼し、この燃焼熱によつて混合ガスの温度が、メタン
の燃焼速度が十分高くなるレベル（700〜800℃）にまで
上昇される。
燃料残ガスおよび残空気は、燃焼室に入るに先立つて、
ある程度の温度（200℃〜500℃）レベルまで予熱されて
いることが望ましい。
ある程度の温度（200℃〜500℃）レベルまで予熱されて
いることが望ましい。
予熱温度が高い程第１の触媒層で必要とされる触媒量を
減ずることができるからである。
減ずることができるからである。
第１の触媒層から排出される混合ガス中には、未燃焼分
として主としてメタンが含まれている。この混合ガスは
さらに第２の触媒層に導入される。
として主としてメタンが含まれている。この混合ガスは
さらに第２の触媒層に導入される。
第２の触媒層にはメタンの酸化燃焼に有効でかつ、耐火
性の高い触媒が充填されている。第２の触媒層の入口に
おいては、混合ガスは十分高温（700〜800℃）にまで加
熱されているので、第２の触媒層におけるメタンの酸化
反応は迅速に進行させることができる。
性の高い触媒が充填されている。第２の触媒層の入口に
おいては、混合ガスは十分高温（700〜800℃）にまで加
熱されているので、第２の触媒層におけるメタンの酸化
反応は迅速に進行させることができる。
このように２種類の触媒を２層にして使用することによ
り、安定した完全燃焼を行わせることができると共に、
使用する触媒量も少なくなり、従つて装置をコンパクト
にできた。また第１層の触媒は比較的低温度で使用され
るため、活性低下による寿命の低下を防止することがで
きた。
り、安定した完全燃焼を行わせることができると共に、
使用する触媒量も少なくなり、従つて装置をコンパクト
にできた。また第１層の触媒は比較的低温度で使用され
るため、活性低下による寿命の低下を防止することがで
きた。
本発明において使用する酸化触媒は、 第１層用としては、白金、パラジウム、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウムの少くとも一つを含有してなるも
の、 第２層用としては、マグネシウム、ランタンおよびラン
タンド元素（セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、
プロメチウム、サマリウム、ユーロビジウム、カドリウ
ム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビ
ウム、ツリウム、イツテルビウム、およびルテナウムを
いう）の少くとも一種の元素の酸化物を含有してなるも
のが考えられる。
ム、酸化アルミニウムの少くとも一つを含有してなるも
の、 第２層用としては、マグネシウム、ランタンおよびラン
タンド元素（セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、
プロメチウム、サマリウム、ユーロビジウム、カドリウ
ム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビ
ウム、ツリウム、イツテルビウム、およびルテナウムを
いう）の少くとも一種の元素の酸化物を含有してなるも
のが考えられる。
これらの成分は、単独であるいは担体成分と共に混練・
成形した後焼成されてもよいし、成形された担体上に含
浸担持した後、焼成されてもよい。担体は燃焼反応温度
においても溶融や著しい構造変化を生じないものが望ま
しく、ケイ石質、高アルミナ質、粘土質等一般的に耐火
物として用いられているものが好適に使用しうる。
成形した後焼成されてもよいし、成形された担体上に含
浸担持した後、焼成されてもよい。担体は燃焼反応温度
においても溶融や著しい構造変化を生じないものが望ま
しく、ケイ石質、高アルミナ質、粘土質等一般的に耐火
物として用いられているものが好適に使用しうる。
触媒の形状には特に制限はなく、球状、円筒状、ハニカ
ム状などを適宜選ぶことができる。
ム状などを適宜選ぶことができる。
［発明の実施例］ 以上本発明の好ましい実施例を図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は、例えば燃料電池に供給する水素を含む燃料ガ
スを発生する例えば円筒形のスチームリフオーマ内に、
本発明による燃焼装置を適用した場合の一例を示す垂直
断面図である。
スを発生する例えば円筒形のスチームリフオーマ内に、
本発明による燃焼装置を適用した場合の一例を示す垂直
断面図である。
リフオーマ容器１によつて画定される空間には、複数個
の円筒状の反応管２が稠密に配列されている。複数の反
応管２の外側とリフオーマ容器１とによつて画定される
空間には、燃焼室３と燃焼ガス通路４とが設けられてい
る。
の円筒状の反応管２が稠密に配列されている。複数の反
応管２の外側とリフオーマ容器１とによつて画定される
空間には、燃焼室３と燃焼ガス通路４とが設けられてい
る。
図示しない燃料電池の水素極から排出された燃料残ガス
は、図示しない装置により400℃前後まで予熱された
後、燃料残ガス入口５より導入され、燃料ノズル６から
燃焼室３に流入する。一方燃料電池の酸素極から排出さ
れた残空気も、図示しない装置により400℃前後まで予
熱された後、残空気入口７から導入され、空気ノズル８
から燃焼室３に流入する。燃料ノズル６と空気ノズル８
とは近接して設けられており、これによつて燃料残ガス
と残空気との混合が助長される。
は、図示しない装置により400℃前後まで予熱された
後、燃料残ガス入口５より導入され、燃料ノズル６から
燃焼室３に流入する。一方燃料電池の酸素極から排出さ
れた残空気も、図示しない装置により400℃前後まで予
熱された後、残空気入口７から導入され、空気ノズル８
から燃焼室３に流入する。燃料ノズル６と空気ノズル８
とは近接して設けられており、これによつて燃料残ガス
と残空気との混合が助長される。
燃焼室３の上部に設けられている空間部分９は、燃料残
ガスと残空気との混合が十分行われるように設けられた
混合域である。本実施例においては、装置の運転開始に
あたつては、燃料電池からの燃料残ガス、残空気が得ら
れないため燃料残ガス入口５よりメタン等のガス燃料を
導入し、また残空気入口７から通常の空気を導入して空
間部分９で熱燃焼を行わせることによつて反応管２の加
熱を行うことができる。
ガスと残空気との混合が十分行われるように設けられた
混合域である。本実施例においては、装置の運転開始に
あたつては、燃料電池からの燃料残ガス、残空気が得ら
れないため燃料残ガス入口５よりメタン等のガス燃料を
導入し、また残空気入口７から通常の空気を導入して空
間部分９で熱燃焼を行わせることによつて反応管２の加
熱を行うことができる。
したがつて燃料ノズル６と空気ノズル８とは、このため
のバーナー装置を兼ねるように構成されている。しか
し、運転開始用のバーナーは当然別個に設けてもよい。
のバーナー装置を兼ねるように構成されている。しか
し、運転開始用のバーナーは当然別個に設けてもよい。
空間部分９で混合された燃料残ガスおよび残空気の混合
ガスは、燃焼触媒層の第１の層10を通過し、ここで主と
して水素および一酸化炭素を酸化燃焼された後、さらに
第２の層11を通過し、ここで主としてメタン分を酸化燃
焼され、高温の燃焼ガスとなつて燃焼ガス通路４へ導入
される。第１の触媒層10には燃料残ガス中に含まれる水
素および一酸化炭素を比較的低温で酸化するための第１
の触媒粒子13が充填されており、第２の触媒層11には燃
料ガス中に含まれるメタンを比較的高温で酸化燃焼する
ための第２の触媒粒子14が充填されている。燃焼ガス通
路４には、反応管２への熱伝達を向上させる目的で、耐
火物の粒子15が充填されている。耐火物の粒子としては
例えばアルミナボールを用いることができる。燃焼ガス
通路４に導入された高温の燃焼ガスは、その顕熱の大き
な部分を反応管２に伝えた後、燃焼ガス出口12より排出
される。
ガスは、燃焼触媒層の第１の層10を通過し、ここで主と
して水素および一酸化炭素を酸化燃焼された後、さらに
第２の層11を通過し、ここで主としてメタン分を酸化燃
焼され、高温の燃焼ガスとなつて燃焼ガス通路４へ導入
される。第１の触媒層10には燃料残ガス中に含まれる水
素および一酸化炭素を比較的低温で酸化するための第１
の触媒粒子13が充填されており、第２の触媒層11には燃
料ガス中に含まれるメタンを比較的高温で酸化燃焼する
ための第２の触媒粒子14が充填されている。燃焼ガス通
路４には、反応管２への熱伝達を向上させる目的で、耐
火物の粒子15が充填されている。耐火物の粒子としては
例えばアルミナボールを用いることができる。燃焼ガス
通路４に導入された高温の燃焼ガスは、その顕熱の大き
な部分を反応管２に伝えた後、燃焼ガス出口12より排出
される。
スチームリフオーミングのための原料ガス例えば天然ガ
スは、図示しない装置によりスチームと混合され、500
℃近くまで予熱された後、原料ガス入口20から導入さ
れ、原料ガスマニホールド21で分流して各反応管２の内
側へ導入される。
スは、図示しない装置によりスチームと混合され、500
℃近くまで予熱された後、原料ガス入口20から導入さ
れ、原料ガスマニホールド21で分流して各反応管２の内
側へ導入される。
各反応管２の内部にはこれと同心状の反応内管22が設け
られており、反応管２と反応内管22とによつて画定され
る水平断面円環状通路は、改質反応層23であり、ここに
は改質触媒粒子24が充填されている。原料ガスは改質反
応層23の下端から導入され、主として反応管２を通じて
燃焼ガスから与えられる熱によつて加熱され、水素を多
く含む生成ガスに改質された後、反応内管22の内側に形
成される生成ガス通路25を通つて生成ガスマニホールド
26へ導かれる。
られており、反応管２と反応内管22とによつて画定され
る水平断面円環状通路は、改質反応層23であり、ここに
は改質触媒粒子24が充填されている。原料ガスは改質反
応層23の下端から導入され、主として反応管２を通じて
燃焼ガスから与えられる熱によつて加熱され、水素を多
く含む生成ガスに改質された後、反応内管22の内側に形
成される生成ガス通路25を通つて生成ガスマニホールド
26へ導かれる。
生成ガスは、生成ガス通路25を通過する際、その顕熱の
一部を反応内管22を通じて改質反応層23に与える。
一部を反応内管22を通じて改質反応層23に与える。
各反応管22の生成ガス通路25から出た生成ガスは、生成
ガスマニホールド26で合流した後生成ガス出口27から排
出され、図示しない燃料電池の水素極に導かれる。
ガスマニホールド26で合流した後生成ガス出口27から排
出され、図示しない燃料電池の水素極に導かれる。
本実施例に見るごとく、燃焼触媒層の第１の層10と第２
の層11および第２の層11と燃焼ガス通路４とは、例えば
網装置などによつて明確に区画することは必要でなく、
実質的に混合ガスが第１の層10、第２の層11、燃焼ガス
通路４の順に導かれるように構成されていれば十分であ
る。
の層11および第２の層11と燃焼ガス通路４とは、例えば
網装置などによつて明確に区画することは必要でなく、
実質的に混合ガスが第１の層10、第２の層11、燃焼ガス
通路４の順に導かれるように構成されていれば十分であ
る。
また本発明は、実施例におけるようにリフオーマ用の燃
焼装置に限られるものではなく、例えば燃料電池発電設
備におけるガスタービン用の燃焼装置としても利用でき
る。
焼装置に限られるものではなく、例えば燃料電池発電設
備におけるガスタービン用の燃焼装置としても利用でき
る。
［発明の効果］ 以上本発明を詳細に説明したが、本発明によれば、燃料
電池から排出される燃料残ガスと残空気とを十分に混合
した後、主として水素及び一酸化炭素の燃焼に有効な触
媒を用いた第１の層と主としてメタンの燃焼に有効な触
媒を用いた第２の層を通過させるようにしたので、可燃
ガスおよび酸素の濃度が低いにも拘らず安定した燃焼が
得られ、且可燃ガスの略完全な燃焼が可能となるからエ
ネルギの損失を低減することができ、従つて高効率の燃
焼装置を得ることができる。
電池から排出される燃料残ガスと残空気とを十分に混合
した後、主として水素及び一酸化炭素の燃焼に有効な触
媒を用いた第１の層と主としてメタンの燃焼に有効な触
媒を用いた第２の層を通過させるようにしたので、可燃
ガスおよび酸素の濃度が低いにも拘らず安定した燃焼が
得られ、且可燃ガスの略完全な燃焼が可能となるからエ
ネルギの損失を低減することができ、従つて高効率の燃
焼装置を得ることができる。
第１図は本発明の燃焼装置を適用したスチームリフオー
マの一実施例を示す垂直断面図である。 １……リフオーマ容器、２……反応管 ３……燃焼室、４……燃焼ガス通路 ５……燃料残ガス入口、６……燃料ノズル ７……残空気入口、８……空気ノズル ９……空間部分、10……第１の層 11……第２の層、12……燃焼ガス出口 13……第１の触媒粒子、14……第２の触媒粒子 15……耐火物の粒子、20……原料ガス入口 21……原料ガスマニホールド、22……反応内管 23……改質反応層、24……改質触媒粒子 25……生成ガス通路 26……生成ガスマニホールド 27……生成ガス出口
マの一実施例を示す垂直断面図である。 １……リフオーマ容器、２……反応管 ３……燃焼室、４……燃焼ガス通路 ５……燃料残ガス入口、６……燃料ノズル ７……残空気入口、８……空気ノズル ９……空間部分、10……第１の層 11……第２の層、12……燃焼ガス出口 13……第１の触媒粒子、14……第２の触媒粒子 15……耐火物の粒子、20……原料ガス入口 21……原料ガスマニホールド、22……反応内管 23……改質反応層、24……改質触媒粒子 25……生成ガス通路 26……生成ガスマニホールド 27……生成ガス出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 公一 東京都港区三田三丁目13番12号 日本燃料 技術開発株式会社内 (72)発明者 吉森 正嗣 東京都港区三田三丁目13番12号 日本燃料 技術開発株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−36784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−210207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−101780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−87839（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−6310（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (5)
- 【請求項１】燃料電池発電設備における燃料電池の水素
極から排出される燃料残ガスを前記燃料電池の空気極か
ら排出される残空気を酸化剤として用いて燃焼させる燃
焼装置において、容器内に画定された燃焼室に上部空間
を残して主として水素及び一酸化炭素の燃焼に有効な触
媒を用いた第１の層と主としてメタンの燃焼に有効な触
媒を用いた第２の層を燃焼触媒層として形成し、且つ前
記上部空間に前記燃料残ガスを燃料ノズルを通して流入
させる燃料残ガス導入手段及び前記残空気を空気ノズル
を通して流入させる残空気導入手段をそれぞれ設け、前
記第１の層及び第２の層を順に通して燃焼させた燃料残
ガス及び残空気の燃焼ガスを前記燃焼室より排出する排
出手段を設ける構成とし、前記燃料残ガス導入手段及び
残空気導入手段を同軸的に配設すると共に前記燃料ノズ
ル及び空気ノズルを近接して設けたことを特徴とする燃
焼装置。 - 【請求項２】前記第１の層に含まれる触媒が白金または
パラジウムの少なくとも一方を含有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置。 - 【請求項３】前記第１の層に含まれる触媒が酸化マグネ
シウムあるいは酸化アルミニウムの少なくとも一方を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃焼装
置。 - 【請求項４】前記第２の層に含まれる触媒がマグネシウ
ム、ランタンおよびランタンド元素よりなる群から選ば
れた少なくとも一種の元素の酸化物を含有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項あるいは第３項
のいずれかに記載の燃焼装置。 - 【請求項５】前記燃焼室より排出される高温の燃焼ガス
が、燃料電池に供給される水素を含むガスを発生させる
ためのスチームリフォーマーにおける改質反応の反応熱
の供給源として利用されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項、第２項、第３項あるいは第４項のいずれか
に記載の燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58059376A JPH0654162B2 (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58059376A JPH0654162B2 (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59185906A JPS59185906A (ja) | 1984-10-22 |
| JPH0654162B2 true JPH0654162B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=13111496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58059376A Expired - Lifetime JPH0654162B2 (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654162B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001272281B2 (en) * | 2000-07-10 | 2006-09-21 | Versa Power Systems, Ltd. | Integrated module for solid oxide fuel cell systems |
| JP5182223B2 (ja) * | 2009-05-29 | 2013-04-17 | カシオ計算機株式会社 | 反応装置 |
| CN106352359A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-25 | 昆山聚贝机械设计有限公司 | 催化燃烧处理装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51101780A (ja) * | 1975-03-06 | 1976-09-08 | Nissan Motor | |
| JPS5736784A (en) * | 1980-08-16 | 1982-02-27 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Method of effectively utilizing exhaust gas in fuel-cell power generation device, and system for that |
| JPS5787839A (en) * | 1980-11-20 | 1982-06-01 | Toyota Motor Corp | Catalyst of monolithic construction type for purification of waste gas |
| JPS57210207A (en) * | 1981-06-22 | 1982-12-23 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Mounting method for catalyst in catalytic combustion apparatus |
-
1983
- 1983-04-06 JP JP58059376A patent/JPH0654162B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59185906A (ja) | 1984-10-22 |
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