JPH08217401A - 燃料改質器 - Google Patents
燃料改質器Info
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- JPH08217401A JPH08217401A JP7022459A JP2245995A JPH08217401A JP H08217401 A JPH08217401 A JP H08217401A JP 7022459 A JP7022459 A JP 7022459A JP 2245995 A JP2245995 A JP 2245995A JP H08217401 A JPH08217401 A JP H08217401A
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- 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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】バーナの燃焼中に火炎が偏るような状態になっ
た場合でも、改質触媒の局部的な異常過熱を防止すると
ともに、円筒形の改質管を周方向でできるだけ平均的に
加熱できるよう改良した燃料改質器を提供する。 【構成】頂部中央にバーナ２を設置した炉容器１の炉内
周域に改質触媒４を充填した二重円筒構造の改質管３を
収設し、バーナの燃焼熱で改質管を加熱しつつ、原燃料
を改質管に通流して水素リッチな改質ガスに水蒸気改質
する燃料改質器において、バーナの前方にバーナより噴
き出す火炎６を包囲して改質管の内壁面との間を隔離す
るよう火炎包囲筒７を設け、火炎の偏りをこの包囲筒に
より拘束して改質管との直接接触による改質触媒の局部
的な異常過熱を防ぐ。なお、この包囲筒は周壁面に多数
の小穴７ａを開けた耐熱性の高い耐火レンガ，ないしセ
ラミックで作り、輻射熱，および小穴を通る燃焼ガス流
で改質管を加熱する。
た場合でも、改質触媒の局部的な異常過熱を防止すると
ともに、円筒形の改質管を周方向でできるだけ平均的に
加熱できるよう改良した燃料改質器を提供する。 【構成】頂部中央にバーナ２を設置した炉容器１の炉内
周域に改質触媒４を充填した二重円筒構造の改質管３を
収設し、バーナの燃焼熱で改質管を加熱しつつ、原燃料
を改質管に通流して水素リッチな改質ガスに水蒸気改質
する燃料改質器において、バーナの前方にバーナより噴
き出す火炎６を包囲して改質管の内壁面との間を隔離す
るよう火炎包囲筒７を設け、火炎の偏りをこの包囲筒に
より拘束して改質管との直接接触による改質触媒の局部
的な異常過熱を防ぐ。なお、この包囲筒は周壁面に多数
の小穴７ａを開けた耐熱性の高い耐火レンガ，ないしセ
ラミックで作り、輻射熱，および小穴を通る燃焼ガス流
で改質管を加熱する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電プラント
の燃料改質系に適用して炭化水素系の原燃料を水素リッ
チなガスに改質する燃料改質器に関する。
の燃料改質系に適用して炭化水素系の原燃料を水素リッ
チなガスに改質する燃料改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように燃料電池発電プラントで
は、天然ガス，ＬＰＧなどの炭化水素系燃料を原燃料と
して、この原燃料を水素リッチなガスに改質した上で燃
料電池の燃料極に供給して発電を行うようにしており、
この燃料改質には一般に水蒸気改質方式の燃料改質器が
採用されている。
は、天然ガス，ＬＰＧなどの炭化水素系燃料を原燃料と
して、この原燃料を水素リッチなガスに改質した上で燃
料電池の燃料極に供給して発電を行うようにしており、
この燃料改質には一般に水蒸気改質方式の燃料改質器が
採用されている。
【０００３】図２は前記燃料改質器の従来構造を示すも
のであり、図２（ａ）において、１は炉容器、２は炉容
器１の頂部中央に設置したバーナ、３はバーナ２を取り
巻いて炉内の周域に配置した円筒構造になる改質管、４
は改質管３の内筒に充填した改質触媒、５は断熱材で作
られた炉底筒である。かかる構成でバーナ２に燃料，空
気を加圧供給して燃焼すると、バーナ口金２ａから炉内
へ向けて火炎６が噴き出し、その燃焼ガスが改質管３の
内外周壁面を洗流しながら炉内のガス通路を流れた後、
排ガス出口１ａを通じて燃焼排ガスが外部に排気され
る。なお、２ｂはすバーナ２の点火栓である。
のであり、図２（ａ）において、１は炉容器、２は炉容
器１の頂部中央に設置したバーナ、３はバーナ２を取り
巻いて炉内の周域に配置した円筒構造になる改質管、４
は改質管３の内筒に充填した改質触媒、５は断熱材で作
られた炉底筒である。かかる構成でバーナ２に燃料，空
気を加圧供給して燃焼すると、バーナ口金２ａから炉内
へ向けて火炎６が噴き出し、その燃焼ガスが改質管３の
内外周壁面を洗流しながら炉内のガス通路を流れた後、
排ガス出口１ａを通じて燃焼排ガスが外部に排気され
る。なお、２ｂはすバーナ２の点火栓である。
【０００４】一方、改質管３は外筒３ａ，内筒３ｂ，お
よび中間筒３ｃを組合わせた二重円筒構造体であり、そ
の内筒側に改質触媒４が充填されている。そして、原燃
料は水蒸気を添加した上で外筒３ａの上端部に開口する
燃料入口３ｄを通じて改質管３に送り込まれ、改質触媒
４の下で水蒸気改質された後に改質ガス出口３ｅを通じ
て取り出される。なお、この改質反応は吸熱反応であ
り、その反応（反応温度：約７００℃）に必要な熱が前
記バーナ２での燃焼により付与される。
よび中間筒３ｃを組合わせた二重円筒構造体であり、そ
の内筒側に改質触媒４が充填されている。そして、原燃
料は水蒸気を添加した上で外筒３ａの上端部に開口する
燃料入口３ｄを通じて改質管３に送り込まれ、改質触媒
４の下で水蒸気改質された後に改質ガス出口３ｅを通じ
て取り出される。なお、この改質反応は吸熱反応であ
り、その反応（反応温度：約７００℃）に必要な熱が前
記バーナ２での燃焼により付与される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の燃料改質器
では、原燃料の水蒸気改質を効果的に行うために、改質
管３に充填した改質触媒４をできるだけ均一に加熱する
ことが要求される。さらに、改質触媒４はその最高使用
温度を超えると劣化して寿命が短くなることから、異常
加熱を避けることが必要である。
では、原燃料の水蒸気改質を効果的に行うために、改質
管３に充填した改質触媒４をできるだけ均一に加熱する
ことが要求される。さらに、改質触媒４はその最高使用
温度を超えると劣化して寿命が短くなることから、異常
加熱を避けることが必要である。
【０００６】しかして、バーナ２の口金２ａ，ないしそ
の周辺の金属構造物が燃料改質器の運転中に熱変形した
りすると、図２（ｂ）で示すようにバーナの火炎６（火
炎の表面温度は１０００℃以上になる）が炉内前方へ真
っ直ぐ噴出せずに側方に偏り、これにより火炎６が改質
管３の内筒３ａに直接触れてその部分に充填されている
改質触媒４を局部的に過熱することがある。このような
火炎の偏りが生じた状態で炉内温度，触媒層温度を実際
に温度センサで測定したところによれば、バーナ近傍の
炉内温度は８５０〜９５０℃の範囲で火炎６の偏りによ
って周方向に約８０℃deg の高低温度差が生じ、これに
伴って触媒層温度は７００℃を中心に約７０℃deg の高
低温度差の生じることが認められている。
の周辺の金属構造物が燃料改質器の運転中に熱変形した
りすると、図２（ｂ）で示すようにバーナの火炎６（火
炎の表面温度は１０００℃以上になる）が炉内前方へ真
っ直ぐ噴出せずに側方に偏り、これにより火炎６が改質
管３の内筒３ａに直接触れてその部分に充填されている
改質触媒４を局部的に過熱することがある。このような
火炎の偏りが生じた状態で炉内温度，触媒層温度を実際
に温度センサで測定したところによれば、バーナ近傍の
炉内温度は８５０〜９５０℃の範囲で火炎６の偏りによ
って周方向に約８０℃deg の高低温度差が生じ、これに
伴って触媒層温度は７００℃を中心に約７０℃deg の高
低温度差の生じることが認められている。
【０００７】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、バーナの燃焼中
に火炎が偏るような状態になった場合でも、改質触媒の
局部的な異常過熱を防止するとともに、円筒形の改質管
を周方向でできるだけ平均的に加熱できるよう改良した
燃料改質器を提供することにある。
であり、その目的は前記課題を解決し、バーナの燃焼中
に火炎が偏るような状態になった場合でも、改質触媒の
局部的な異常過熱を防止するとともに、円筒形の改質管
を周方向でできるだけ平均的に加熱できるよう改良した
燃料改質器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の燃料改質器においては、バーナの前方にバ
ーナより噴き出す火炎を包囲して改質管の内壁面との間
を隔離する火炎包囲筒を設けるものとする。ここで、前
記火炎包囲筒の材質は耐熱性の高い耐火レンガ，ないし
セラミックを材質とするのがよく、また火炎包囲筒の周
壁面には多数の小穴を開けて実施することができる。
に、本発明の燃料改質器においては、バーナの前方にバ
ーナより噴き出す火炎を包囲して改質管の内壁面との間
を隔離する火炎包囲筒を設けるものとする。ここで、前
記火炎包囲筒の材質は耐熱性の高い耐火レンガ，ないし
セラミックを材質とするのがよく、また火炎包囲筒の周
壁面には多数の小穴を開けて実施することができる。
【０００９】
【作用】上記構成によれば、バーナの燃焼中にバーナよ
り炉内に向けて噴き出す火炎に偏りが生じても、火炎は
火炎包囲筒の壁面に阻まれて筒内に拘束される。したが
って、火炎包囲筒の外周側に位置して火炎から隔離され
ている円筒形改質管の壁面に火炎が直接触れて改質触媒
を局部的に異常過熱させることが防げるとともに、円筒
形の改質管はその周方向で平均的に加熱される。なお、
火炎包囲筒から改質管への伝熱は、火炎により加熱昇温
した包囲筒からの輻射熱，および包囲筒に開口した小穴
を通じて改質管の間の空間に流れる燃焼ガスにより行わ
れる。また、この小穴は火炎包囲筒に加わる熱的ストレ
スを緩和してクラック割れを防止する役目も果たしてい
る。
り炉内に向けて噴き出す火炎に偏りが生じても、火炎は
火炎包囲筒の壁面に阻まれて筒内に拘束される。したが
って、火炎包囲筒の外周側に位置して火炎から隔離され
ている円筒形改質管の壁面に火炎が直接触れて改質触媒
を局部的に異常過熱させることが防げるとともに、円筒
形の改質管はその周方向で平均的に加熱される。なお、
火炎包囲筒から改質管への伝熱は、火炎により加熱昇温
した包囲筒からの輻射熱，および包囲筒に開口した小穴
を通じて改質管の間の空間に流れる燃焼ガスにより行わ
れる。また、この小穴は火炎包囲筒に加わる熱的ストレ
スを緩和してクラック割れを防止する役目も果たしてい
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１（ａ),（ｂ）に
基づいて説明する。なお、実施例の図中で図２に対応す
る同一部材には同じ符号が付してある。すなわち、図示
実施例において、燃料改質器の基本構造は図２と同様で
あるが、バーナ２の前方には符号７で示す火炎包囲筒が
新たに追加装備されている。この火炎包囲筒７はバーナ
２の口金２ａから炉内へ噴き出す火炎６（火炎長は改質
器の運転条件によって変わる）を包囲してその外周側に
位置する二重円筒構造の改質管３の内壁面との間を隔離
する役目を果たすものであり、温度１２００℃以上の高
温にも耐える耐火レンガ，セラミックなどの材質で作ら
れており、かつその周壁面には多数の小穴７ａが分散開
口している。なお、８は火炎包囲筒６を炉内の定位置に
保持する筒サポートである。
基づいて説明する。なお、実施例の図中で図２に対応す
る同一部材には同じ符号が付してある。すなわち、図示
実施例において、燃料改質器の基本構造は図２と同様で
あるが、バーナ２の前方には符号７で示す火炎包囲筒が
新たに追加装備されている。この火炎包囲筒７はバーナ
２の口金２ａから炉内へ噴き出す火炎６（火炎長は改質
器の運転条件によって変わる）を包囲してその外周側に
位置する二重円筒構造の改質管３の内壁面との間を隔離
する役目を果たすものであり、温度１２００℃以上の高
温にも耐える耐火レンガ，セラミックなどの材質で作ら
れており、かつその周壁面には多数の小穴７ａが分散開
口している。なお、８は火炎包囲筒６を炉内の定位置に
保持する筒サポートである。
【００１１】かかる火炎包囲筒７をバーナ２の前方に設
けたことにより、バーナの燃焼中に図１（ｂ）で表すよ
うに火炎６が偏った場合でも、火炎６は包囲筒７に阻ま
れて改質管２の筒壁面に直接触れることがない。また、
バーナの燃焼熱は、火炎６で高温に加熱された包囲筒７
からの輻射熱、および包囲筒７の壁面に開口した前記小
穴７ａを通じて包囲筒７と改質管３の内筒との間の間隙
に流れる燃焼ガスにより改質管３に伝熱して改質管内に
充填した改質触媒４を加熱する。これにより、改質管３
に充填した改質触媒４が局部的に最高使用温度を超えて
加熱されるような異常過熱が防げるとともに、改質触媒
４は改質管３の周方向で大きな温度差を生じることなく
平均的に所定の改質反応温度に加熱されて原燃料を水蒸
気改質する。
けたことにより、バーナの燃焼中に図１（ｂ）で表すよ
うに火炎６が偏った場合でも、火炎６は包囲筒７に阻ま
れて改質管２の筒壁面に直接触れることがない。また、
バーナの燃焼熱は、火炎６で高温に加熱された包囲筒７
からの輻射熱、および包囲筒７の壁面に開口した前記小
穴７ａを通じて包囲筒７と改質管３の内筒との間の間隙
に流れる燃焼ガスにより改質管３に伝熱して改質管内に
充填した改質触媒４を加熱する。これにより、改質管３
に充填した改質触媒４が局部的に最高使用温度を超えて
加熱されるような異常過熱が防げるとともに、改質触媒
４は改質管３の周方向で大きな温度差を生じることなく
平均的に所定の改質反応温度に加熱されて原燃料を水蒸
気改質する。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、バ
ーナの前方にバーナより噴き出す火炎を包囲して改質管
の内壁面との間を隔離する耐火性の火炎包囲筒を設けた
ことにより、バーナ燃焼中に火炎が偏った場合でも、火
炎が包囲筒に阻まれて改質管の壁面に直接触れることが
なく、これにより改質触媒を局部的な異常過熱から保護
するとともに、併せて円筒形の改質管内に充填した触媒
改質を平均的に所定の反応温度に加熱して燃料改質反応
を安定，かつ効果的に行わせることができる。
ーナの前方にバーナより噴き出す火炎を包囲して改質管
の内壁面との間を隔離する耐火性の火炎包囲筒を設けた
ことにより、バーナ燃焼中に火炎が偏った場合でも、火
炎が包囲筒に阻まれて改質管の壁面に直接触れることが
なく、これにより改質触媒を局部的な異常過熱から保護
するとともに、併せて円筒形の改質管内に充填した触媒
改質を平均的に所定の反応温度に加熱して燃料改質反応
を安定，かつ効果的に行わせることができる。
【図１】本発明の実施例による燃料改質器の構成図であ
り、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はバーナの火炎偏り状態
表した模式図
り、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はバーナの火炎偏り状態
表した模式図
【図２】従来における燃料改質器の構成図であり、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）はバーナの火炎偏り状態表し
た模式図
（ａ）は縦断面図、（ｂ）はバーナの火炎偏り状態表し
た模式図
１ 炉容器 ２ バーナ ２ａ バーナ口金 ３ 改質管 ４ 改質触媒 ６ 火炎 ７ 火炎包囲筒 ７ａ 小穴 ８ 筒サポート
Claims (3)
- 【請求項１】頂部中央にバーナを設置した炉容器の炉内
周域に改質触媒が充填された円筒構造の改質管を収設
し、バーナの燃焼熱で改質管を加熱しつつ、炭化水素系
の原燃料を改質管に通流して水素リッチな改質ガスに水
蒸気改質する燃料改質器において、バーナの前方にバー
ナより噴き出す火炎を包囲して改質管の内壁面との間を
隔離する火炎包囲筒を設けたことを特徴とする燃料改質
器。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料改質器において、火炎
包囲筒の材質が耐熱性の高い耐火レンガ，ないしセラミ
ックであることを特徴とする燃料改質器。 - 【請求項３】請求項１記載の燃料改質器において、火炎
包囲筒の周壁面に多数の小穴を開けたことを特徴とする
燃料改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7022459A JPH08217401A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 燃料改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7022459A JPH08217401A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 燃料改質器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08217401A true JPH08217401A (ja) | 1996-08-27 |
Family
ID=12083302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7022459A Pending JPH08217401A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 燃料改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08217401A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006151735A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 水蒸気改質装置及び水蒸気改質方法 |
| KR100813244B1 (ko) * | 2006-07-11 | 2008-03-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리포머 버너 |
| JP2008222530A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 水素生成装置 |
| JP2009234864A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Nippon Oil Corp | 水素製造装置及び燃料電池システム |
| US8197563B2 (en) | 2008-11-25 | 2012-06-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fuel reformer |
| JP2017105695A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-06-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
| CN109609192A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-12 | 大连科林能源工程技术开发有限公司 | 一种高效节能型两段式生物质气化炉气化系统 |
| KR20210078058A (ko) * | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 에이치앤파워(주) | 다중 개질 반응기 구성이 가능한 수증기 개질장치 |
| JPWO2022054723A1 (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-17 |
-
1995
- 1995-02-10 JP JP7022459A patent/JPH08217401A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4702771B2 (ja) * | 2004-11-29 | 2011-06-15 | 三菱化工機株式会社 | 水蒸気改質装置及び水蒸気改質方法 |
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| JPWO2022054723A1 (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-17 | ||
| WO2022054723A1 (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-17 | Ｄｏｗａエコシステム株式会社 | 有価物の回収方法 |
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