JPH0719429A - 燃料電池用水素製造装置の燃焼装置 - Google Patents
燃料電池用水素製造装置の燃焼装置Info
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- JPH0719429A JPH0719429A JP5161727A JP16172793A JPH0719429A JP H0719429 A JPH0719429 A JP H0719429A JP 5161727 A JP5161727 A JP 5161727A JP 16172793 A JP16172793 A JP 16172793A JP H0719429 A JPH0719429 A JP H0719429A
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- fuel
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- 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
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
〔目的〕 高カロリーガスと低カロリーガスを混焼し得
る燃料電池用水素製造装置の燃焼装置を提供する。 〔構成〕 反応器を加熱するためのバーナ１と、バーナ
１へ燃料を供給するための燃料噴出部２及び燃料供給部
とからなり、前記燃料噴出部２には低カロリー用大口径
ノズル４と高カロリー用小口径ノズル３とを一体に設け
ると共に、低カロリー用大口径ノズル４と高カロリー用
小口径ノズル３にそれぞれ低カロリーガスと高カロリー
ガスをそれぞれ供給する燃料供給系路を個々に独立して
設け、各燃料供給系路を個々に制御できるよいうにした
ので、低カロリーガスの燃焼速度を低下し、逆火の防止
ができる。
る燃料電池用水素製造装置の燃焼装置を提供する。 〔構成〕 反応器を加熱するためのバーナ１と、バーナ
１へ燃料を供給するための燃料噴出部２及び燃料供給部
とからなり、前記燃料噴出部２には低カロリー用大口径
ノズル４と高カロリー用小口径ノズル３とを一体に設け
ると共に、低カロリー用大口径ノズル４と高カロリー用
小口径ノズル３にそれぞれ低カロリーガスと高カロリー
ガスをそれぞれ供給する燃料供給系路を個々に独立して
設け、各燃料供給系路を個々に制御できるよいうにした
ので、低カロリーガスの燃焼速度を低下し、逆火の防止
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は天然ガスと水蒸気を反
応器を経て抽出した水素を、燃料電池に供給し電気を得
るための燃料電池用水素製造装置の燃焼装置に関するも
のである。
応器を経て抽出した水素を、燃料電池に供給し電気を得
るための燃料電池用水素製造装置の燃焼装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料電池用の水素製造装置にお
いては、反応器を加熱するためには初期の加熱源の燃料
としてメタノール，天然ガス等の炭化水素系の燃料を使
用して、その燃料をバーナに供給し、バーナで燃焼を行
なわせ反応器を加熱し、別途反応器に導いた天然ガス等
と水蒸気を改質反応させて水素を取り出すものである。
即ち、メタノール，天然ガス等の炭化水素から水素を取
り出す場合には、触媒の作用と、水蒸気の作用で反応を
行わせるが、このときの反応は、吸熱反応であるので反
応器を加熱してやる必要がある。反応が開始する状態に
なるまで、反応器を炭化水素系の燃料で加熱し、反応開
始温度まで反応器が昇温したら、反応器に別途炭化水素
系の燃料（天然ガス）及び水蒸気を導入し改質反応で炭
化水素物より水素を取り出す。この水素を燃料電池に供
給し発電を行ない、一方、未反応ガス分（水素）を反応
器の加熱用燃料として使用するものである。
いては、反応器を加熱するためには初期の加熱源の燃料
としてメタノール，天然ガス等の炭化水素系の燃料を使
用して、その燃料をバーナに供給し、バーナで燃焼を行
なわせ反応器を加熱し、別途反応器に導いた天然ガス等
と水蒸気を改質反応させて水素を取り出すものである。
即ち、メタノール，天然ガス等の炭化水素から水素を取
り出す場合には、触媒の作用と、水蒸気の作用で反応を
行わせるが、このときの反応は、吸熱反応であるので反
応器を加熱してやる必要がある。反応が開始する状態に
なるまで、反応器を炭化水素系の燃料で加熱し、反応開
始温度まで反応器が昇温したら、反応器に別途炭化水素
系の燃料（天然ガス）及び水蒸気を導入し改質反応で炭
化水素物より水素を取り出す。この水素を燃料電池に供
給し発電を行ない、一方、未反応ガス分（水素）を反応
器の加熱用燃料として使用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如き水
素を多量に含んだガス（未反応ガス）を反応器の加熱用
燃料として使用する場合、このガスは低カロリー（例え
ば１９００〜２５００Ｋcal/ m3 ）であり、反応器の初
期加熱用とした炭化水素系燃料となる天然ガスのもつ高
カロリー（１００００〜１２０００Ｋcal/ m3 ）の燃料
噴出口を使用することは、熱量的にも不可能ある。この
点、今までは燃料噴出口を別個に配設してなるため、装
置が複雑となっていた。
素を多量に含んだガス（未反応ガス）を反応器の加熱用
燃料として使用する場合、このガスは低カロリー（例え
ば１９００〜２５００Ｋcal/ m3 ）であり、反応器の初
期加熱用とした炭化水素系燃料となる天然ガスのもつ高
カロリー（１００００〜１２０００Ｋcal/ m3 ）の燃料
噴出口を使用することは、熱量的にも不可能ある。この
点、今までは燃料噴出口を別個に配設してなるため、装
置が複雑となっていた。
【０００４】また、前記低カロリーガスとなる水素を多
量に含んだガスは燃焼速度（ＣＰ値）が天然ガスの燃焼
速度に比して４倍ぐらい速くなるため、バーナーヘッド
で火炎を形成するのでなく逆火しやすく、非常に燃焼制
御のしにくいものである。例えば、風量とガス量のバラ
ンスが変化すると逆火し、ノズル先端（ガス噴出部）で
炎を形成し、バーナ本体を損傷させる可能性があった。
量に含んだガスは燃焼速度（ＣＰ値）が天然ガスの燃焼
速度に比して４倍ぐらい速くなるため、バーナーヘッド
で火炎を形成するのでなく逆火しやすく、非常に燃焼制
御のしにくいものである。例えば、風量とガス量のバラ
ンスが変化すると逆火し、ノズル先端（ガス噴出部）で
炎を形成し、バーナ本体を損傷させる可能性があった。
【０００５】この逆火防止の従来技術としては、一次空
気を入れない拡散燃焼を行い逆火を防いでいたので、低
カロリーガスでの炎口部と高カロリーガスでの炎口部が
個々に独立しており、この点からも大きく、複雑な構造
となっていた。
気を入れない拡散燃焼を行い逆火を防いでいたので、低
カロリーガスでの炎口部と高カロリーガスでの炎口部が
個々に独立しており、この点からも大きく、複雑な構造
となっていた。
【０００６】本発明は上記実情に鑑み、燃料噴出部を低
カロリー用大口径ノズルと高カロリー用小口径ノズルを
一体化し、且つ各燃料系を個々に制御できるようにし、
上記課題を解決する燃料電池用水素製造装置の燃焼装置
を提供することを目的としたものである。
カロリー用大口径ノズルと高カロリー用小口径ノズルを
一体化し、且つ各燃料系を個々に制御できるようにし、
上記課題を解決する燃料電池用水素製造装置の燃焼装置
を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応器を加熱
するためのバーナと、バーナへ燃料を供給するための燃
料噴出部及び燃料供給部とからなり、前記燃料噴出部に
は低カロリー用大口径ノズルと高カロリー用小口径ノズ
ルとを一体に設けると共に、低カロリー用大口径ノズル
と高カロリー用小口径ノズルにそれぞれ低カロリーガス
と高カロリーガスをそれぞれ供給する燃料供給系路を個
々に独立して設け、各燃料供給系路を個々に制御できる
構造としたものである。
するためのバーナと、バーナへ燃料を供給するための燃
料噴出部及び燃料供給部とからなり、前記燃料噴出部に
は低カロリー用大口径ノズルと高カロリー用小口径ノズ
ルとを一体に設けると共に、低カロリー用大口径ノズル
と高カロリー用小口径ノズルにそれぞれ低カロリーガス
と高カロリーガスをそれぞれ供給する燃料供給系路を個
々に独立して設け、各燃料供給系路を個々に制御できる
構造としたものである。
【０００８】
【作用】上記のように、燃料噴出部には低カロリー用大
口径ノズルと高カロリー用小口径ノズルとを、例えば同
心円状に一体に設け、燃料電池から出た未反応ガス（水
素ガス）となる低カロリーガスと天然ガスとなる高カロ
リーガスを同時に噴出し混ぜるようにしたため、燃焼速
度が遅くなり逆火しなくなる。また、この場合高カロリ
ーガスと低カロリーガスは別々の燃焼供給系路を経て流
入するようにしているため、各系路についてガス量を制
御し得るので、必要熱量に応じ、また、逆火防止のため
の混焼の割合（高カロリーガスと低カロリーガスとの割
合）が可変できるものとなる。
口径ノズルと高カロリー用小口径ノズルとを、例えば同
心円状に一体に設け、燃料電池から出た未反応ガス（水
素ガス）となる低カロリーガスと天然ガスとなる高カロ
リーガスを同時に噴出し混ぜるようにしたため、燃焼速
度が遅くなり逆火しなくなる。また、この場合高カロリ
ーガスと低カロリーガスは別々の燃焼供給系路を経て流
入するようにしているため、各系路についてガス量を制
御し得るので、必要熱量に応じ、また、逆火防止のため
の混焼の割合（高カロリーガスと低カロリーガスとの割
合）が可変できるものとなる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例の図面に基づいて説明
すれば、次の通りである。
すれば、次の通りである。
【００１０】図１は炭化水素系燃料を天然ガス使用とし
ＦＣ未反応ガス（水素ガス）を混焼する燃焼装置で、１
は反応器を加熱するためのバーナで、該バーナ１の基部
に形成した屈曲型混合部１ａの末端に燃料噴出部２を臨
ませてなる。この燃料噴出部２は中芯部に高カロリーガ
スとなる天然ガスａを噴出する高カロリー用小口径ノズ
ル３と、該小口径ノズル３の外周囲に低カロリーガスと
なる水素ガス（燃料電池未反応ガス）ｂを噴出する低カ
ロリー用大口径ノズル４を配設し、小口径ノズル３と大
口径ノズル４とで同心円状を呈する。また、この高カロ
リー用小口径ノズル３に対するガス通路となる燃料供給
系路５と、低カロリー用大口径ノズル４部に対するガス
通路となる燃料供給系路６は個々に独立の配管をもち、
図２の燃料電池用水素製造装置７の概略図に示すよう
に、高カロリー用燃料供給系路５には天然ガス配管５′
を制御バルブ８を介在して接続し、また低カロリー用燃
料供給系路６には制御バルブ９を介在して燃料電池１０
から導いた水素ガス配管６′を接続してなり、各燃料系
は個々にガス量を制御し得る構成としている。前記燃料
電池１０には前段工程となる触媒を詰めた反応器１１か
ら抽出した水素を導入する水素配管１２を有し、該反応
器１１には前記天然ガス配管５′より分岐した水素原料
用天然ガス配管１３とこの中途にスチーム配管１４を接
続してなる水素原料配管１５を導く配管構成している。
１６は水素原料用天然ガス配管１３に介在した仕切バル
ブである。
ＦＣ未反応ガス（水素ガス）を混焼する燃焼装置で、１
は反応器を加熱するためのバーナで、該バーナ１の基部
に形成した屈曲型混合部１ａの末端に燃料噴出部２を臨
ませてなる。この燃料噴出部２は中芯部に高カロリーガ
スとなる天然ガスａを噴出する高カロリー用小口径ノズ
ル３と、該小口径ノズル３の外周囲に低カロリーガスと
なる水素ガス（燃料電池未反応ガス）ｂを噴出する低カ
ロリー用大口径ノズル４を配設し、小口径ノズル３と大
口径ノズル４とで同心円状を呈する。また、この高カロ
リー用小口径ノズル３に対するガス通路となる燃料供給
系路５と、低カロリー用大口径ノズル４部に対するガス
通路となる燃料供給系路６は個々に独立の配管をもち、
図２の燃料電池用水素製造装置７の概略図に示すよう
に、高カロリー用燃料供給系路５には天然ガス配管５′
を制御バルブ８を介在して接続し、また低カロリー用燃
料供給系路６には制御バルブ９を介在して燃料電池１０
から導いた水素ガス配管６′を接続してなり、各燃料系
は個々にガス量を制御し得る構成としている。前記燃料
電池１０には前段工程となる触媒を詰めた反応器１１か
ら抽出した水素を導入する水素配管１２を有し、該反応
器１１には前記天然ガス配管５′より分岐した水素原料
用天然ガス配管１３とこの中途にスチーム配管１４を接
続してなる水素原料配管１５を導く配管構成している。
１６は水素原料用天然ガス配管１３に介在した仕切バル
ブである。
【００１１】次にこの作用を説明すると、先ず天然ガス
と水蒸気を流入せしめ水素を発生させる反応器１１を加
熱するバーナ１の着火に際し、前記反応器１１を所定温
度まで上げる初期加熱用の燃料として天然ガスａを用い
る。即ち、天然ガスａは高カロリー用燃料供給系路５を
流れ高カロリー用小口径ノズル３に直接導き所定のバー
ナ着火を行ない、反応器１１を所定温度（例えば７００
℃）まで上昇させる。この後、反応器１１には天然ガス
配管５′から分流した天然ガスａとスチーム配管１４か
らの水蒸気ｃを一緒に導くため、この反応器１１で炭化
水素系燃料となる天然ガスａと触媒作用と水蒸気ｃの作
用で水素ガスｂを取り出すことができる。
と水蒸気を流入せしめ水素を発生させる反応器１１を加
熱するバーナ１の着火に際し、前記反応器１１を所定温
度まで上げる初期加熱用の燃料として天然ガスａを用い
る。即ち、天然ガスａは高カロリー用燃料供給系路５を
流れ高カロリー用小口径ノズル３に直接導き所定のバー
ナ着火を行ない、反応器１１を所定温度（例えば７００
℃）まで上昇させる。この後、反応器１１には天然ガス
配管５′から分流した天然ガスａとスチーム配管１４か
らの水蒸気ｃを一緒に導くため、この反応器１１で炭化
水素系燃料となる天然ガスａと触媒作用と水蒸気ｃの作
用で水素ガスｂを取り出すことができる。
【００１２】この水素ガスｂは水素配管１２を経て燃料
電池１０に供給され、別途流入の空気との反応で所定の
発電を得る。この場合、燃料電池１０に導いた水素ガス
ｂは１００％反応に消費されず、約２０％が未反応ガス
として燃料電池１０から排出される。この未反応ガスと
なる水素ガスｂを前記バーナ１の燃料として活用させる
ものである。
電池１０に供給され、別途流入の空気との反応で所定の
発電を得る。この場合、燃料電池１０に導いた水素ガス
ｂは１００％反応に消費されず、約２０％が未反応ガス
として燃料電池１０から排出される。この未反応ガスと
なる水素ガスｂを前記バーナ１の燃料として活用させる
ものである。
【００１３】即ち、この未反応ガスとなる水素ガスｂは
低カロリーガスであるため、燃焼速度を落とすために燃
料噴出部２の低カロリー用大口径ノズル４から噴出させ
ると共に、該大口径ノズル４の中央に配設した高カロリ
ー用小口径ノズル３からは高カロリーガスとなる天然ガ
スａを同時に噴出させ、バーナ本体で混ぜることにより
燃焼速度が遅くなり、逆火を招かないようになる。勿
論、この低カロリー用燃料供給系路６と高カロリー用燃
料供給系路５にはそれぞれ制御バルブ９，８を設け、ガ
ス量を適宜制御し得るようにしているため、必要熱量に
応じ、また逆火防止のための混焼の割合を可変できるも
のとなる。
低カロリーガスであるため、燃焼速度を落とすために燃
料噴出部２の低カロリー用大口径ノズル４から噴出させ
ると共に、該大口径ノズル４の中央に配設した高カロリ
ー用小口径ノズル３からは高カロリーガスとなる天然ガ
スａを同時に噴出させ、バーナ本体で混ぜることにより
燃焼速度が遅くなり、逆火を招かないようになる。勿
論、この低カロリー用燃料供給系路６と高カロリー用燃
料供給系路５にはそれぞれ制御バルブ９，８を設け、ガ
ス量を適宜制御し得るようにしているため、必要熱量に
応じ、また逆火防止のための混焼の割合を可変できるも
のとなる。
【００１４】ちなみに、高カロリーガスと低カロリーガ
スの成分を示せば、次の通りである。
スの成分を示せば、次の通りである。
【００１５】
【００１６】
【発明の効果】上述のように、本発明の燃料電池用水素
製造装置の燃焼装置において、反応器を加熱するための
バーナに臨む燃料噴射部には、高カロリー用小口径ノズ
ルと低カロリー用大口径ノズルとを一体に設け、且つ各
燃料供給系を個々に独立して設けてガス量を制御自在と
したので、燃焼速度が４倍近く異なる高カロリーガスと
低カロリーガスをバーナで混焼させることができ、燃焼
速度が低下し、逆火対策に効果を発揮する。また、各燃
料供給系にはガス量を制御し得るようにしてなるため、
逆火防止のための混焼の割合が可変自在となる。
製造装置の燃焼装置において、反応器を加熱するための
バーナに臨む燃料噴射部には、高カロリー用小口径ノズ
ルと低カロリー用大口径ノズルとを一体に設け、且つ各
燃料供給系を個々に独立して設けてガス量を制御自在と
したので、燃焼速度が４倍近く異なる高カロリーガスと
低カロリーガスをバーナで混焼させることができ、燃焼
速度が低下し、逆火対策に効果を発揮する。また、各燃
料供給系にはガス量を制御し得るようにしてなるため、
逆火防止のための混焼の割合が可変自在となる。
【図１】本発明の実施例を示す燃料電池用水素製造装置
の燃焼装置の要部切り欠き正面図である。
の燃焼装置の要部切り欠き正面図である。
【図２】同燃料電池用水素製造装置の概略図である。
１ バーナ ２ 燃料噴出部 ３ 高カロリー用小口径ノズル ４ 低カロリー用大口径ノズル ５ 燃料供給系路 ６ 燃料供給系路 ８ 制御バルブ ９ 制御バルブ １１ 反応器
Claims (1)
- 【請求項１】 反応器を加熱するためのバーナと、バー
ナへ燃料を供給するための燃料噴出部及び燃料供給部と
からなり、前記燃料噴出部には低カロリー用大口径ノズ
ルと高カロリー用小口径ノズルとを一体に設けると共
に、低カロリー用大口径ノズルと高カロリー用小口径ノ
ズルにそれぞれ低カロリーガスと高カロリーガスをそれ
ぞれ供給する燃料供給系路を個々に独立して設け、各燃
料供給系路を個々に制御できる構造としたことを特徴と
する燃料電池用水素製造装置の燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5161727A JPH0719429A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 燃料電池用水素製造装置の燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5161727A JPH0719429A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 燃料電池用水素製造装置の燃焼装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719429A true JPH0719429A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15740744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5161727A Pending JPH0719429A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 燃料電池用水素製造装置の燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719429A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003090517A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-03-28 | Paloma Ind Ltd | ガス器具 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5161727A patent/JPH0719429A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003090517A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-03-28 | Paloma Ind Ltd | ガス器具 |
| JP4762459B2 (ja) * | 2001-09-20 | 2011-08-31 | 株式会社パロマ | ガス器具 |
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