JPH0842821A - 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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- JPH0842821A JPH0842821A JP6179150A JP17915094A JPH0842821A JP H0842821 A JPH0842821 A JP H0842821A JP 6179150 A JP6179150 A JP 6179150A JP 17915094 A JP17915094 A JP 17915094A JP H0842821 A JPH0842821 A JP H0842821A
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
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１３には低カロリー用大口径ノズ
ル１４と高カロリー用小口径ノズル１５とを独立に配置
し、この低カロリー用大口径ノズル１４と高カロリー用
小口径ノズル１５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１９，２０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、未反応ガスに対応する燃焼を得る。
Description
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。
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
わせる反応器を所定温度まで加熱して、別途反応器に導
いた天然ガス等と水蒸気を触媒層で改質反応させて水素
を取り出すものである。
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、その時の反応は、吸熱反応で
あるので反応器を加熱してやる必要がある。この反応が
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ものである。
この水素を燃料電池に供給して発電を行い、一方、燃料
電池内で未反応であったガス分（水素）を反応器の加熱
用燃料として使用するものである。
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/m 3 ）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/m 3 ）の燃料
噴出口を使用することは、熱量的にも不可能ある。
量に含んだガスは、燃焼速度が天然ガスの燃焼速度に比
して４倍位速いので、例えば、風量とガス量のバランス
が変化すると逆火し、バーナヘッドで火炎を形成しない
でノズル先端で炎を形成する場合があり、バーナ本体を
損傷させる可能性があつた。
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
ルとに分離し、且つ、各燃料系を個々に制御できるよう
にして、また、低カロリー用バーナには、１次空気が混
入しないように板で、蓋をし（ダンパー）、又は筒を用
いて、ガス通路から１次空気がバーナ内に入らないよう
にして、高カロリー用バーナは１次空気を混入させるよ
うにし（１次空気を混入させないと炎が伸びず、また、
ＣＯ，すす等が発生し易くなり、燃焼室自体を大きくす
るなどして、空気との接触面積を大きくとらないと完全
燃焼しにくい）、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。
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
ルとを独立に配置し、この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。
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、バーナを収める箱内に、低
カロリーガス用の複数本のバーナと高カロリーガス用の
複数本のバーナを配置し、これらのバーナ間に形成され
た２次空気用通気路と、前記低カロリーガス用バーナに
ガス燃料を供給する第１のガス燃料供給手段と、前記高
カロリーガス用バーナにガス燃料を供給する第２のガス
燃料供給手段とを一つの箱に納め、且つ燃焼用空気をバ
ーナ及び通気路に送る送風機を備えたものである。
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、低カロリーガス用のバーナ
には、１次空気がバーナのガス入口から混入しないよう
に１次空気制限手段を設けてなり、高カロリーガス用の
バーナには１次空気が入るようにしたものである。
対する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として独立配置し、低カロリー用大
口径ノズルには低カロリーとなる未反応ガス（水素ガ
ス）を供給し、高カロリー用小口径ノズルに高カロリー
ガスとなる天然ガス（炭化水素系の燃料）を供給する構
成とし、反応器（改質器）が所定温度に達するまでは高
カロリー用小口径ノズルから噴出の天然ガスと１次空気
とを高カロリー用バーナに送り燃焼させる。反応器が或
る温度以上になり別途導入の天然ガスから水素を抽出
し、この水素ガスを燃料電池に導き所定の発電を行い、
発電が進みここで未反応であった水素ガス分（未反応ガ
ス）が所定量に達しないうちは、天然ガスと未反応ガス
とを混焼させ、未反応ガスが増せば、燃料を未反応ガス
のみに切り替え低カロリーガス用バーナで燃焼させる。
この未反応ガスは天然ガスに比して燃焼速度が速いた
め、低カロリーガス用バーナには１次空気制限板等を用
いて１次空気の混入を招かないようにしている。
すれば、次の通りである。
製造装置を示す概略図であり、１は下部に加熱用燃焼装
置２を備える筒型の反応器（改質器）で、この反応器１
は中央に前記燃焼装置２に連通する燃焼室３を設け、燃
焼室３の周囲に同心的に別途水素製造用の天然ガス（炭
化水素系の燃料）ａを上方から導入する触媒層４を、燃
焼室３より折り返す煙道５を介在して配設すると共に、
触媒層４で発生した反応ガス（水素リッチガス）ｂを下
端から上昇流路６ａを経て反応ガス流出部６に導き別途
の燃料電池（図示せず）に流出する構成としている。こ
の場合、前記煙道５は下端で折り返し上昇流路５ａを経
て燃焼ガス排出部７で排出する構造である。また、前記
燃焼装置２の構成は、バーナを収める箱８内の上部にブ
ンゼンバーナ型の複数個の低カロリーガス用バーナ９と
高カロリーガス用バーナ１０を配列し、各低カロリーガ
ス用バーナ９と高カロリーガス用バーナ１０のそれぞれ
の下部に形成の屈曲型混合部９ａ，１０ａの端部を、１
次空気（燃焼用空気）ｃと２次空気ｄを送風する送風機
１１を下端に取付けた下段箱部１２に臨ませている。こ
の場合、複数個の低カロリーガス用バーナ９と高カロリ
ーガス用バーナ１０の配列は、例えば図２に示すように
両外側と中央の３箇所を高カロリーガス用バーナ１０に
その各中間の２箇所を低カロリーガス用バーナ９とした
５列タイプのものとか、図３に示すように両外側を低カ
ロリーガス用バーナ９に中間の２個を高カロリーガス用
バーナ１０とした４列タイプのものとか、図４に示すよ
うに両外側を高カロリーガス用バーナ１０に中間の２個
を低カロリーガス用バーナ９とした４列タイプ等に設定
する。１３は前記各低カロリーガス用バーナ９と高カロ
リーガス用バーナ１０の屈曲型混合部９ａ，１０ａ端に
臨ませる燃料噴出部で、この燃料噴出部１３は低カロリ
ー用大口径ノズル１４と高カロリー用小口径ノズル１５
よりなる（図６，図７参照）。この低カロリー用大口径
ノズル１４に達するガス燃料（未反応ガス）を供給する
第１のガス燃料供給手段１６と、高カロリー用小口径ノ
ズル１５に達するガス燃料（天然ガス）を供給する第２
のガス燃料供給手段１７は二段組みとなった一つの供給
用箱１８に収めている（図５，図６，図７参照）。前記
各ガス燃料供給手段１６とガス燃料供給手段１７の一端
にそれぞれ独立に未反応ガス用の燃料供給系路１９と天
然ガス用の燃料供給系路２０を接続している。また、こ
の低カロリー用大口径ノズル１４の先端は筒部２１をも
って低カロリーガス用バーナ９のガス入口９ｂ端に直接
密着させ、下段箱部１２内の１次空気ｃを混入しないよ
うにし（図７参照）、高カロリー用小口径ノズル１５の
先端とガス入口１０ｂ間には間隙を介在して１次空気ｃ
を入るようにしている（図６参照）。
カロリーガス用バーナ１０に対する１次空気制御の実施
例としては、例えば図８，図９に示すように屈曲型混合
部９ａ，１０ａ端が臨む箱８の壁面に固定するダンパー
型の１次空気制限板２２を用いる。この１次空気制限板
２２には未反応ガス燃料用の小孔２３と天然ガス燃料用
の大孔２４を所定間隔に穿設していて、前記小孔２３に
は低カロリー用大口径ノズル１４をきつく嵌合し外部か
らの１次空気の流入を断ち、大孔２４には高カロリー用
小口径ノズル１５を緩く嵌合し、小口径ノズル１５の周
囲から１次空気を混入する構造である。
焼させ反応器２から水素ガスを発生させるための初期燃
焼に際し、先ず高カロリー用燃料供給系路２０の制御用
バルブ（図示せず）を開き炭化水素系燃料となる天然ガ
ス（ＬＮＧ）ａを高カロリー用小口径ノズル１５から噴
出し高カロリーガス用バーナ１０で着火する。この場
合、バーナ１０内には１次空気制限板２２の大孔２４で
形成される間隙部２４ａから送風機１１より送られる１
次空気ｃも混入し不完全燃焼を防ぐ。
ば２００℃以上になったらスチーム用制御用バルブ（図
示せず）を開きスチーム（図示せず）を流入し、更に触
媒層温度が５００℃以上になったところで燃料供給系路
２０の別途の制御用バルブ（図示せず）を開き燃料用の
天然ガスａを反応器１の上方から導入する。この反応器
１が７００℃になると天然ガスａとスチームは触媒によ
る改質反応により水素ガスとなる反応ガスｂを発生す
る。
００℃に冷却して燃料電池（図示せず）に供給し、所定
の反応をもって発電がなされる。但し、燃料電池に導い
た反応ガスは１００％反応に消費されるものでなく、約
２０％の反応ガスが未反応ガスｂ′として排出され、こ
の未反応ガスｂ′を低カロリー用燃料供給系路１９に導
き燃料噴出部１３の低カロリー用大口径ノズル１４から
噴出させ、低カロリーガス用バーナ９のガス入口９ｂに
直接流入させる。
スであり、低カロリーガス用バーナ９に逆火を招かない
ように１次空気ｃを、低カロリー用大口径ノズル１４の
先端に介在した筒部２１又は１次空気制限板２２（１次
空気制限手段）にて遮断し、低カロリーガス用バーナ９
と高カロリーガス用バーナ１０間の通気路２５を流れ出
る２次空気ｄのみで燃焼する。
（水素ガス）を燃料電池に導き所定の発電を行ない、燃
料電池から排出される未反応ガスが順次低カロリー用大
口径ノズル１４に戻るサイクルが回り始めたら、所定の
バルブを閉じてこの未反応ガスｂ′のみでバーナ１の燃
焼を行なうようになる。
製造装置の燃焼装置は複数本の低カロリーガス用バーナ
と高カロリーガス用バーナに対しバーナ用燃料噴出部に
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
をそれぞれ臨ませることで、 低カロリーガスでの燃焼と高カロリーガスでの燃焼
と同時燃焼ができ、個々にガス量を制御することができ
る。
気を混入させない構造となっているので（拡散燃焼）、
即ち、バーナ内には酸素がないので、火炎は常にバーナ
ヘッドに形成され、逆火することはない。
気を混入させて火炎を青火にて燃焼させ、火炎を短くす
ることができる。
の概略図である。
る。
る。
る。
す説明図である。
Claims (3)
- 【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独立に配置し、この
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。 - 【請求項２】 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、バーナを収める箱内に、低カロリーガス用の
複数本のバーナと高カロリーガス用の複数本のバーナを
配置し、これらのバーナ間に形成された２次空気用通気
路と、前記低カロリーガス用バーナにガス燃料を供給す
る第１のガス燃料供給手段と、前記高カロリーガス用バ
ーナにガス燃料を供給する第２のガス燃料供給手段とを
一つの箱に納め、且つ燃焼用空気をバーナ及び通気路に
送る送風機を備え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。 - 【請求項３】 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、低カロリーガス用のバーナには、１次空気が
バーナのガス入口から混入しないように１次空気制限手
段を設け、高カロリーガス用のバーナには１次空気が入
るように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 |
|---|---|---|---|
| JP17915094A JP3402765B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP17915094A JP3402765B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 燃料電池用水素製造装置の燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0842821A true JPH0842821A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3402765B2 JP3402765B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=16060842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17915094A Expired - Lifetime JP3402765B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 燃料電池用水素製造装置の燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402765B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP17915094A patent/JP3402765B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3402765B2 (ja) | 2003-05-06 |
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