JPH11199201A - 部分酸化改質器 - Google Patents
部分酸化改質器Info
- Publication number
- JPH11199201A JPH11199201A JP10002935A JP293598A JPH11199201A JP H11199201 A JPH11199201 A JP H11199201A JP 10002935 A JP10002935 A JP 10002935A JP 293598 A JP293598 A JP 293598A JP H11199201 A JPH11199201 A JP H11199201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- container
- partial oxidation
- gas
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改質反応温度を高温にすることができる部分
酸化改質器を提供する。 【解決手段】 円筒状の容器５１と、この容器内に設け
られ内管５２ａと外管５２ｂが間隙を有して配置された
二重管５２と、容器外面から外管５２ｂを貫通し間隙ま
で伸び高さ方向に複数段設けられた空気管５３と、容器
外面の空気管５３を覆って設けられ空気管５３に空気を
分配するヘッダー５４と、を備えた部分酸化改質器であ
って、二重管５２は、内管５２ａの上端は容器頂部より
低い位置まで伸び、下端は容器底部で改質ガスを取り出
す出口管５７に接続し、外管５２ｂの上端は内管５２ａ
の上端とほぼ同じ位置まで伸び、下端は末広がりとなっ
て容器中央部下端に接続し、この末広がり部５２ｃと内
管５２ａおよび容器下部でチャンバー５５を構成してお
り、チャンバー５５には燃料ガスが流入する入口管５６
が接続され、間隙およびチャンバー５５には部分酸化触
媒５９が充填されている。
酸化改質器を提供する。 【解決手段】 円筒状の容器５１と、この容器内に設け
られ内管５２ａと外管５２ｂが間隙を有して配置された
二重管５２と、容器外面から外管５２ｂを貫通し間隙ま
で伸び高さ方向に複数段設けられた空気管５３と、容器
外面の空気管５３を覆って設けられ空気管５３に空気を
分配するヘッダー５４と、を備えた部分酸化改質器であ
って、二重管５２は、内管５２ａの上端は容器頂部より
低い位置まで伸び、下端は容器底部で改質ガスを取り出
す出口管５７に接続し、外管５２ｂの上端は内管５２ａ
の上端とほぼ同じ位置まで伸び、下端は末広がりとなっ
て容器中央部下端に接続し、この末広がり部５２ｃと内
管５２ａおよび容器下部でチャンバー５５を構成してお
り、チャンバー５５には燃料ガスが流入する入口管５６
が接続され、間隙およびチャンバー５５には部分酸化触
媒５９が充填されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスを部分酸
化して改質ガスを生成する部分酸化改質器に関する。
化して改質ガスを生成する部分酸化改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は溶融炭酸塩型燃料電池システムに
おける改質器と燃料電池とを接続した場合の単純化した
流れを示す。まず原料の都市ガス（ＣＨ4 ）に水蒸気
（Ｈ2 Ｏ）が添加され、改質器の改質室に導入される。
原料ガスは改質室で水素を主体としＣＯを含む改質ガス
（Ｈ2 ＋ＣＯ）に変換され、電池の燃料としてアノード
に供給される。アノードでは発電により水素が消費され
る。一方改質器の燃焼室ではアノードで消費されなかっ
た未反応の水素を燃料として燃焼室内で燃焼させること
で、その燃焼熱を改質反応の熱源として利用する。この
燃焼排ガス中の二酸化炭素は電池のカソード側の二酸化
炭素原料としてカソードへ供給される。このように、溶
融炭酸塩型燃料電池システムでは、改質器と燃料電池と
が１つのループとして接続されている。
おける改質器と燃料電池とを接続した場合の単純化した
流れを示す。まず原料の都市ガス（ＣＨ4 ）に水蒸気
（Ｈ2 Ｏ）が添加され、改質器の改質室に導入される。
原料ガスは改質室で水素を主体としＣＯを含む改質ガス
（Ｈ2 ＋ＣＯ）に変換され、電池の燃料としてアノード
に供給される。アノードでは発電により水素が消費され
る。一方改質器の燃焼室ではアノードで消費されなかっ
た未反応の水素を燃料として燃焼室内で燃焼させること
で、その燃焼熱を改質反応の熱源として利用する。この
燃焼排ガス中の二酸化炭素は電池のカソード側の二酸化
炭素原料としてカソードへ供給される。このように、溶
融炭酸塩型燃料電池システムでは、改質器と燃料電池と
が１つのループとして接続されている。
【０００３】改質器としてプレート型改質器が単位当た
りの伝熱面積が大きく、負荷追従に優れているため用い
られている。図５はプレート型改質器の概念図を示す。
プレート型改質器は、改質室、燃焼室、および燃焼ガス
供給路がこの順に積層されて構成されている。改質室に
は改質触媒を充填し、燃焼室に希薄な低発熱量のアノー
ド排ガスを燃焼させるための燃焼触媒が充填されてい
る。改質室では原料ガスと水蒸気が燃焼室からの熱を受
け、改質反応が進む。燃焼室に空気を供給し、燃焼ガス
を燃焼ガス供給路から燃焼室に分散させて供給し燃焼さ
せる。
りの伝熱面積が大きく、負荷追従に優れているため用い
られている。図５はプレート型改質器の概念図を示す。
プレート型改質器は、改質室、燃焼室、および燃焼ガス
供給路がこの順に積層されて構成されている。改質室に
は改質触媒を充填し、燃焼室に希薄な低発熱量のアノー
ド排ガスを燃焼させるための燃焼触媒が充填されてい
る。改質室では原料ガスと水蒸気が燃焼室からの熱を受
け、改質反応が進む。燃焼室に空気を供給し、燃焼ガス
を燃焼ガス供給路から燃焼室に分散させて供給し燃焼さ
せる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】改質器の改質温度は高
温の方が改質効率がよくなる。プレート型改質器の場
合、技術およびコスト面から改質温度が８００℃以下に
押さえられている。このため十分な改質効率が得られ
ず、従ってプラント効率が低下していた。
温の方が改質効率がよくなる。プレート型改質器の場
合、技術およびコスト面から改質温度が８００℃以下に
押さえられている。このため十分な改質効率が得られ
ず、従ってプラント効率が低下していた。
【０００５】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、改質反応温度を高温にすることができる部分酸化改
質器を提供することを目的とする。
で、改質反応温度を高温にすることができる部分酸化改
質器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、円筒状の容器と、この容器内
に設けられ内管と外管が間隙を有して配置された二重管
と、容器外面から外管を貫通し前記間隙まで伸び高さ方
向に複数段設けられた空気管と、容器外面の前記空気管
を覆って設けられ該空気管に空気を分配するヘッダー
と、を備えた部分酸化改質器であって、前記二重管は、
内管の上端は容器頂部より低い位置まで伸び、下端は容
器底部で改質ガスを取り出す出口管に接続し、外管の上
端は内管の上端とほぼ同じ位置まで伸び、下端は末広が
りとなって容器中央部下端に接続し、この末広がり部と
内管および容器下部でチャンバーを構成しており、前記
チャンバーには燃料ガスが流入する入口管が接続され、
前記間隙および前記チャンバーには部分酸化触媒が充填
されている。
め、請求項１の発明では、円筒状の容器と、この容器内
に設けられ内管と外管が間隙を有して配置された二重管
と、容器外面から外管を貫通し前記間隙まで伸び高さ方
向に複数段設けられた空気管と、容器外面の前記空気管
を覆って設けられ該空気管に空気を分配するヘッダー
と、を備えた部分酸化改質器であって、前記二重管は、
内管の上端は容器頂部より低い位置まで伸び、下端は容
器底部で改質ガスを取り出す出口管に接続し、外管の上
端は内管の上端とほぼ同じ位置まで伸び、下端は末広が
りとなって容器中央部下端に接続し、この末広がり部と
内管および容器下部でチャンバーを構成しており、前記
チャンバーには燃料ガスが流入する入口管が接続され、
前記間隙および前記チャンバーには部分酸化触媒が充填
されている。
【０００７】入口管より供給された燃料ガス（ＣＨ4 ）
と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）は、チャンバーに入って二重管内を
上昇する。部分酸化触媒中を上昇する燃料ガスと水蒸気
は、二重管の高さ方向に多段に設けられた空気管により
酸素を少しづづ加えられ、部分酸化（燃焼）しながら上
昇し温度も段階的に上昇してゆく。このようにすると二
重管頂部では改質反応が高効率に行われる温度（例えば
１０００℃）に問題なく達成することができる。生成さ
れた改質ガス（ＣＯ＋Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ）は内管を降下しな
がら二重管内を上昇するガスと熱交換して電池に供給す
る温度に適した温度、例えば５８０℃まで冷却され、出
口管より出でゆく。
と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）は、チャンバーに入って二重管内を
上昇する。部分酸化触媒中を上昇する燃料ガスと水蒸気
は、二重管の高さ方向に多段に設けられた空気管により
酸素を少しづづ加えられ、部分酸化（燃焼）しながら上
昇し温度も段階的に上昇してゆく。このようにすると二
重管頂部では改質反応が高効率に行われる温度（例えば
１０００℃）に問題なく達成することができる。生成さ
れた改質ガス（ＣＯ＋Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ）は内管を降下しな
がら二重管内を上昇するガスと熱交換して電池に供給す
る温度に適した温度、例えば５８０℃まで冷却され、出
口管より出でゆく。
【０００８】請求項２の発明では、前記外管と前記容器
内側の空間には断熱材が設けられ、前記空気管はこの断
熱材を貫通して配置されている
内側の空間には断熱材が設けられ、前記空気管はこの断
熱材を貫通して配置されている
【０００９】二重管内を上昇する燃料ガスは段階的に供
給される空気管からの酸素に部分的に酸化され、発熱し
て温度を上げながら上昇してゆく。外管と容器内側の空
間に断熱材を設けることにより二重管からの放熱を防止
し、二重管頂部で改質反応が高効率に行われる温度にす
ることができる。
給される空気管からの酸素に部分的に酸化され、発熱し
て温度を上げながら上昇してゆく。外管と容器内側の空
間に断熱材を設けることにより二重管からの放熱を防止
し、二重管頂部で改質反応が高効率に行われる温度にす
ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の部
分酸化改質器の縦断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断
面図である。部分酸化改質器は、所定の圧力に耐えられ
る容器５１と、この容器５１内に設けられた二重管５２
と、容器外面から二重管内まで空気を通過させる空気管
５３と、容器５１外面の空気管５３を覆うように設けら
れ、各空気管５３に空気を分配するヘッダー５４とから
構成される。容器５１は竪型円筒の上下に楕円または球
状の鏡を付けた形状である。二重管５２の頂部は容器５
１の円筒部上部まで伸び、内管５２ａの下端は容器下鏡
まで達し、容器下鏡に設けられた改質ガスの出口管５７
に接続している。一方、外管５２ｂの下部は容器円筒部
の下部で広がり容器内壁に接続している。この外管５２
ｂの末広がり部５２ｃと、内管５２ａ、および容器下鏡
で囲まれた空間をチャンバー５５とする。二重管５２と
容器円筒部の間には、空気管５３が平面的には放射状
に、高さ方向には多段に配置されている。ヘッダー５４
は円筒状で容器円筒部の外側に設けられ、各空気管５３
の容器側の空気取り入れ口を覆い、各空気管５３に空気
を分配する。
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の部
分酸化改質器の縦断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断
面図である。部分酸化改質器は、所定の圧力に耐えられ
る容器５１と、この容器５１内に設けられた二重管５２
と、容器外面から二重管内まで空気を通過させる空気管
５３と、容器５１外面の空気管５３を覆うように設けら
れ、各空気管５３に空気を分配するヘッダー５４とから
構成される。容器５１は竪型円筒の上下に楕円または球
状の鏡を付けた形状である。二重管５２の頂部は容器５
１の円筒部上部まで伸び、内管５２ａの下端は容器下鏡
まで達し、容器下鏡に設けられた改質ガスの出口管５７
に接続している。一方、外管５２ｂの下部は容器円筒部
の下部で広がり容器内壁に接続している。この外管５２
ｂの末広がり部５２ｃと、内管５２ａ、および容器下鏡
で囲まれた空間をチャンバー５５とする。二重管５２と
容器円筒部の間には、空気管５３が平面的には放射状
に、高さ方向には多段に配置されている。ヘッダー５４
は円筒状で容器円筒部の外側に設けられ、各空気管５３
の容器側の空気取り入れ口を覆い、各空気管５３に空気
を分配する。
【００１１】チャンバー５５の上部には、燃料ガスと水
蒸気が流入する入口管５６が設けられ、下部には内管５
２ａと接続して改質ガスを送り出す出口管５７が設けら
れている。またヘッダー５４の高さ方向中央部には空気
供給管５８が設けられている。チャンバー５５と二重管
５２には部分改質触媒５９が充填されている。また二重
管５２の外管５２ｂと容器円筒部内壁の間には断熱材６
０が設けられており、空気管５３はこの断熱材６０を貫
通している。
蒸気が流入する入口管５６が設けられ、下部には内管５
２ａと接続して改質ガスを送り出す出口管５７が設けら
れている。またヘッダー５４の高さ方向中央部には空気
供給管５８が設けられている。チャンバー５５と二重管
５２には部分改質触媒５９が充填されている。また二重
管５２の外管５２ｂと容器円筒部内壁の間には断熱材６
０が設けられており、空気管５３はこの断熱材６０を貫
通している。
【００１２】次に動作について説明する。入口管５６か
ら燃料ガス（ＣＨ4 ）と水蒸気（Ｈ 2 Ｏ）とが供給さ
れ、二重管２内の部分酸化触媒５９中を上昇する。これ
とともに空気供給管５８より空気が供給され、各空気管
５３を経て二重管５２内に流入する。空気中の酸素Ｏ2
と燃料ガス（ＣＨ4 ）と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とが部分酸化
触媒５９のもとで、次の式で示す部分酸化反応を行う。 ＣＨ4 ＋１／２Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋２Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ…（１） この部分酸化反応は発熱反応であり、上昇につれて徐々
に高温となってゆく。通常入口管５６から供給される燃
料ガス（ＣＨ4 ）と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とは燃料予熱器に
より５００℃程度に加熱されており、二重管５２内を部
分酸化反応を行いながら上昇するにつれ高温となる。本
実施形態では二重管５２の頂部ではガス温度は約１００
０℃となるように構成されている。この温度は二重管５
２の高さや厚み、空気管５３の高さ方向の分布、などに
よって設定できる。空気管５３を多段に設けることによ
り、部分酸化を確実に行わせている。また多段とするこ
とにより局部的に高温部が発生するのを防止することが
できる。
ら燃料ガス（ＣＨ4 ）と水蒸気（Ｈ 2 Ｏ）とが供給さ
れ、二重管２内の部分酸化触媒５９中を上昇する。これ
とともに空気供給管５８より空気が供給され、各空気管
５３を経て二重管５２内に流入する。空気中の酸素Ｏ2
と燃料ガス（ＣＨ4 ）と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とが部分酸化
触媒５９のもとで、次の式で示す部分酸化反応を行う。 ＣＨ4 ＋１／２Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋２Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ…（１） この部分酸化反応は発熱反応であり、上昇につれて徐々
に高温となってゆく。通常入口管５６から供給される燃
料ガス（ＣＨ4 ）と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とは燃料予熱器に
より５００℃程度に加熱されており、二重管５２内を部
分酸化反応を行いながら上昇するにつれ高温となる。本
実施形態では二重管５２の頂部ではガス温度は約１００
０℃となるように構成されている。この温度は二重管５
２の高さや厚み、空気管５３の高さ方向の分布、などに
よって設定できる。空気管５３を多段に設けることによ
り、部分酸化を確実に行わせている。また多段とするこ
とにより局部的に高温部が発生するのを防止することが
できる。
【００１３】このようにして生成された改質ガス（ＣＯ
＋２Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ）は内管５２ａを降下しながら、二重
管５２内を上昇する燃料ガス、水蒸気、生成された改質
ガスと熱交換し冷却されて出口５７でアノードに適切な
ほぼ５８０℃までに低下する。
＋２Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ）は内管５２ａを降下しながら、二重
管５２内を上昇する燃料ガス、水蒸気、生成された改質
ガスと熱交換し冷却されて出口５７でアノードに適切な
ほぼ５８０℃までに低下する。
【００１４】次に本実施形態を用いた燃料電池のシステ
ムを説明する。図３は燃料電池発電装置の全体構成図を
示す。燃料電池発電装置は、蒸気を含む燃料ガスを加熱
する燃料予熱器３６と、この加熱された燃料ガスと空気
とを混合して部分酸化し一酸化炭素と水素を含むアノー
ドガス（改質ガス）に改質する部分酸化改質器３８と、
アノードガスと酸素および炭酸ガスを含むカソードガス
とから発電する燃料電池２０とを備える。燃料電池２０
から排出されるアノード排ガスは、アノード排ガスライ
ン４により触媒燃焼器２３に供給され、酸素を含むカソ
ード排ガスの一部と共に燃焼触媒を用いて燃焼する。燃
料予熱器３６は水蒸気を含む都市ガスを触媒燃焼器２３
からの燃焼排ガスにより加熱し部分酸化改質器３８に送
る。燃料予熱器３６で燃料ガスを加熱した燃焼排ガスに
は炭酸ガスが含まれるので、この炭酸ガスを炭酸ガスリ
サイクルライン７により循環ライン３に供給する。循環
ライン３はこの炭酸ガスと空気ライン８により供給され
る酸素とカソード排ガスの一部を混合してカソードガス
とし、炭酸ガスリサイクルブロワ３２によりカソードを
循環させる。循環ライン３の循環ガス量は流量制御弁４
０により調整される。
ムを説明する。図３は燃料電池発電装置の全体構成図を
示す。燃料電池発電装置は、蒸気を含む燃料ガスを加熱
する燃料予熱器３６と、この加熱された燃料ガスと空気
とを混合して部分酸化し一酸化炭素と水素を含むアノー
ドガス（改質ガス）に改質する部分酸化改質器３８と、
アノードガスと酸素および炭酸ガスを含むカソードガス
とから発電する燃料電池２０とを備える。燃料電池２０
から排出されるアノード排ガスは、アノード排ガスライ
ン４により触媒燃焼器２３に供給され、酸素を含むカソ
ード排ガスの一部と共に燃焼触媒を用いて燃焼する。燃
料予熱器３６は水蒸気を含む都市ガスを触媒燃焼器２３
からの燃焼排ガスにより加熱し部分酸化改質器３８に送
る。燃料予熱器３６で燃料ガスを加熱した燃焼排ガスに
は炭酸ガスが含まれるので、この炭酸ガスを炭酸ガスリ
サイクルライン７により循環ライン３に供給する。循環
ライン３はこの炭酸ガスと空気ライン８により供給され
る酸素とカソード排ガスの一部を混合してカソードガス
とし、炭酸ガスリサイクルブロワ３２によりカソードを
循環させる。循環ライン３の循環ガス量は流量制御弁４
０により調整される。
【００１５】天然ガスを成分とする都市ガスは燃料ガス
ライン１により供給され、脱硫器２６で硫酸分を除去さ
れた後蒸気ライン９からの蒸気と混合し、燃料予熱器３
６で加熱されて部分酸化改質器３８に入る。空気ライン
８が循環ライン３に合流する合流点の下流から分岐した
空気分岐ライン１０からの空気と加熱された燃料ガスと
は部分酸化改質器３８で（１）式の反応によりアノード
ガスとなり、アノードガスライン２により燃料電池２０
のアノードに供給される。空気分岐ライン１０からの空
気量は流量制御弁４２により調整される。燃料電池２０
のカソードには、炭酸ガスリサイクルライン７からの炭
酸ガスと、空気ライン８からの空気と、循環ライン３か
らのカソード排ガスとが混合されてカソードガスとな
り、炭酸ガスリサイクルブロワ３２により供給される。
燃料電池２０はアノードガスとカソードガスを供給され
発電を行う。アノードでの反応により蒸気と未燃焼成分
を含むアノード排ガスが排出され、アノード排ガスライ
ン４により触媒燃焼器２３に供給される。カソードでの
反応により生成さたカソード排ガスは、一部は循環ライ
ン３によりカソードへ循環し、他の一部はカソード排ガ
スライン５により触媒燃焼器２３に供給され、残部は排
熱利用ライン６に供給される。
ライン１により供給され、脱硫器２６で硫酸分を除去さ
れた後蒸気ライン９からの蒸気と混合し、燃料予熱器３
６で加熱されて部分酸化改質器３８に入る。空気ライン
８が循環ライン３に合流する合流点の下流から分岐した
空気分岐ライン１０からの空気と加熱された燃料ガスと
は部分酸化改質器３８で（１）式の反応によりアノード
ガスとなり、アノードガスライン２により燃料電池２０
のアノードに供給される。空気分岐ライン１０からの空
気量は流量制御弁４２により調整される。燃料電池２０
のカソードには、炭酸ガスリサイクルライン７からの炭
酸ガスと、空気ライン８からの空気と、循環ライン３か
らのカソード排ガスとが混合されてカソードガスとな
り、炭酸ガスリサイクルブロワ３２により供給される。
燃料電池２０はアノードガスとカソードガスを供給され
発電を行う。アノードでの反応により蒸気と未燃焼成分
を含むアノード排ガスが排出され、アノード排ガスライ
ン４により触媒燃焼器２３に供給される。カソードでの
反応により生成さたカソード排ガスは、一部は循環ライ
ン３によりカソードへ循環し、他の一部はカソード排ガ
スライン５により触媒燃焼器２３に供給され、残部は排
熱利用ライン６に供給される。
【００１６】触媒燃焼器２３には燃料電池２０のアノー
ド排ガスとカソード排ガスが供給される。燃料電池の燃
料利用率は８０％程度なので、アノード排ガスには２０
％程度の燃料成分が含まれている。カソード排ガスには
燃焼に必要な酸素が含まれている。これらが触媒燃焼器
２３で燃焼され高温の燃焼排ガスを生成しこれを燃料予
熱器３６に供給する。燃料予熱器３６で燃料ガスを加熱
した後の燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれ、これはカソ
ードでの電池反応に必要なので、炭酸ガスリサイクルラ
イン７によりカソードへ供給される。
ド排ガスとカソード排ガスが供給される。燃料電池の燃
料利用率は８０％程度なので、アノード排ガスには２０
％程度の燃料成分が含まれている。カソード排ガスには
燃焼に必要な酸素が含まれている。これらが触媒燃焼器
２３で燃焼され高温の燃焼排ガスを生成しこれを燃料予
熱器３６に供給する。燃料予熱器３６で燃料ガスを加熱
した後の燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれ、これはカソ
ードでの電池反応に必要なので、炭酸ガスリサイクルラ
イン７によりカソードへ供給される。
【００１７】炭酸ガスリサイクルライン７には炭酸ガス
リサイクルブロワ３２が設けられ、この炭酸ガスリサイ
クルブロワ３２の入側には循環ライン３が接続され、出
側には空気ライン８が接続されており、これらのライン
３，７，８からのガスをカソードに送り込んでいる。カ
ソード排ガスの一部は排熱利用ライン６へ供給され、タ
ービン圧縮機２８を駆動した後、排熱回収蒸気発生装置
３０へ供給される。排熱回収蒸気発生装置３０では給水
をタービン圧縮機２８のタービンを駆動した排ガスによ
り蒸気とし、蒸気ライン９により燃料ガスライン１に供
給する。排熱回収蒸気発生装置３０の排ガスは大気に放
出される。
リサイクルブロワ３２が設けられ、この炭酸ガスリサイ
クルブロワ３２の入側には循環ライン３が接続され、出
側には空気ライン８が接続されており、これらのライン
３，７，８からのガスをカソードに送り込んでいる。カ
ソード排ガスの一部は排熱利用ライン６へ供給され、タ
ービン圧縮機２８を駆動した後、排熱回収蒸気発生装置
３０へ供給される。排熱回収蒸気発生装置３０では給水
をタービン圧縮機２８のタービンを駆動した排ガスによ
り蒸気とし、蒸気ライン９により燃料ガスライン１に供
給する。排熱回収蒸気発生装置３０の排ガスは大気に放
出される。
【００１８】空気はタービン圧縮機２８の圧縮機へ入
り、加圧されて逆止弁４４を経て空気ライン８に供給さ
れる。空気はバイパスライン１２で空気ブロワ３４によ
り加圧され空気ライン８に供給される。空気ブロワ３４
の入側には逆止弁４６が設けられ、更に圧縮機出側とを
結ぶタイライン１３が設けられている。空気ブロワ３４
はタービン圧縮機２８のバックアップとして用いられ
る。プラント始動時はカソード排ガスの量が少ないので
電動機で駆動される空気ブロワ３４が用いられる。
り、加圧されて逆止弁４４を経て空気ライン８に供給さ
れる。空気はバイパスライン１２で空気ブロワ３４によ
り加圧され空気ライン８に供給される。空気ブロワ３４
の入側には逆止弁４６が設けられ、更に圧縮機出側とを
結ぶタイライン１３が設けられている。空気ブロワ３４
はタービン圧縮機２８のバックアップとして用いられ
る。プラント始動時はカソード排ガスの量が少ないので
電動機で駆動される空気ブロワ３４が用いられる。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、従来のプレート型改質器に代わり部分酸化改質器を
用いて改質ガス（アノードガス）を生成するが、これに
より次の効果を奏する。 改質温度を高い温度に設定できるので改質効率を向
上することができる。 部分酸化改質器は加圧可能な構造になっており、高
圧下でも改質効率は低下しないので、プラントの温度、
圧力を部分酸化改質器に制限されることなくプラント効
率に基づき設定することができる。
は、従来のプレート型改質器に代わり部分酸化改質器を
用いて改質ガス（アノードガス）を生成するが、これに
より次の効果を奏する。 改質温度を高い温度に設定できるので改質効率を向
上することができる。 部分酸化改質器は加圧可能な構造になっており、高
圧下でも改質効率は低下しないので、プラントの温度、
圧力を部分酸化改質器に制限されることなくプラント効
率に基づき設定することができる。
【図１】本発明の部分酸化改質器の縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明の部分酸化改質器を用いた燃料電池発電
装置の全体構成図である。
装置の全体構成図である。
【図４】溶融炭酸塩型燃料電池システムにおける改質器
と燃料電池とを接続した場合の単純化した流れを示す。
と燃料電池とを接続した場合の単純化した流れを示す。
【図５】プレート型改質器の原理を示す図である。
１ 燃料ガスライン ２ アノードガスライン ３ 循環ライン ４ アノード排ガスライン ５ カソード排ガスライン ６ 排熱利用ライン ７ 炭酸ガスリサイクルライン ８ 空気ライン ９ 蒸気ライン １０ 空気分岐ライン １２ バイパスライン １３ タイライン ２０ 燃料電池 ２３ 触媒燃焼器 ２６ 脱硫器 ２８ タービン圧縮機 ３０ 排熱回収蒸気発生装置 ３２ 炭酸ガスリサイクルブロワ ３４ 空気ブロワ ３６ 燃料予熱器 ３８ 部分酸化改質器 ４０，４２ 流量制御弁 ４４，４６ 逆止弁 ５１ 容器 ５２ 二重管 ５２ａ 内管 ５２ｂ 外管 ５２ｃ 末広がり部 ５３ 空気管 ５４ ヘッダー ５５ チャンバー ５６ 入口管 ５７ 出口管 ５８ 空気供給管 ５９ 部分酸化触媒 ６０ 断熱材
Claims (2)
- 【請求項１】 円筒状の容器と、この容器内に設けられ
内管と外管が間隙を有して配置された二重管と、容器外
面から外管を貫通し前記間隙まで伸び高さ方向に複数段
設けられた空気管と、容器外面の前記空気管を覆って設
けられ該空気管に空気を分配するヘッダーと、を備えた
部分酸化改質器であって、 前記二重管は、内管の上端は容器頂部より低い位置まで
伸び、下端は容器底部で改質ガスを取り出す出口管に接
続し、外管の上端は内管の上端とほぼ同じ位置まで伸
び、下端は末広がりとなって容器中央部下端に接続し、
この末広がり部と内管および容器下部でチャンバーを構
成しており、 前記チャンバーには燃料ガスが流入する入口管が接続さ
れ、 前記間隙および前記チャンバーには部分酸化触媒が充填
されていることを特徴とする部分酸化改質器。 - 【請求項２】 前記外管と前記容器内側の空間には断熱
材が設けられ、前記空気管はこの断熱材を貫通して配置
されていることを特徴とする請求項１記載の部分酸化改
質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10002935A JPH11199201A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 部分酸化改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10002935A JPH11199201A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 部分酸化改質器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11199201A true JPH11199201A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=11543222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10002935A Pending JPH11199201A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 部分酸化改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11199201A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001135336A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-18 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池システム |
| JP2003335504A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-25 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 自己酸化内部加熱型改質方法及び装置 |
| JP2004087377A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池発電システム |
| WO2004080891A1 (ja) * | 2003-03-13 | 2004-09-23 | T. Rad Co., Ltd. | 水蒸気改質器 |
| JP2004277198A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Toyo Radiator Co Ltd | 水蒸気改質器 |
| JP2004292268A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toyo Radiator Co Ltd | 水蒸気改質器 |
| JP2005231968A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-02 | T Rad Co Ltd | 水蒸気改質システム |
| JP2005243649A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システムの改質器及び燃料電池システム |
| JP2005259692A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-22 | General Motors Corp <Gm> | 周囲空気及び低電圧ブロワ−を使用した燃料電池システムを始動する方法 |
| JP2008013408A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Nippon Oil Corp | 改質器および間接内部改質型固体酸化物形燃料電池 |
| US7998325B2 (en) | 1999-11-15 | 2011-08-16 | Panasonic Corporation | Biosensor, thin film electrode forming method, quantification apparatus, and quantification method |
| JP2019200996A (ja) * | 2013-11-06 | 2019-11-21 | ワット・フューエル・セル・コーポレイションＷａｔｔ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｃｏｒｐ． | 液体燃料ｃｐｏｘ改質器と燃料セルの統合システム、及び電気を生成する方法 |
-
1998
- 1998-01-09 JP JP10002935A patent/JPH11199201A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001135336A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-18 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池システム |
| JP4631115B2 (ja) * | 1999-11-02 | 2011-02-16 | ダイキン工業株式会社 | 燃料電池システム |
| US7998325B2 (en) | 1999-11-15 | 2011-08-16 | Panasonic Corporation | Biosensor, thin film electrode forming method, quantification apparatus, and quantification method |
| JP2003335504A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-25 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 自己酸化内部加熱型改質方法及び装置 |
| JP2004087377A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池発電システム |
| US7517507B2 (en) | 2003-03-13 | 2009-04-14 | T.Rad Co., Ltd. | Steam reformer |
| WO2004080891A1 (ja) * | 2003-03-13 | 2004-09-23 | T. Rad Co., Ltd. | 水蒸気改質器 |
| JP2004277198A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Toyo Radiator Co Ltd | 水蒸気改質器 |
| JP2004292268A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toyo Radiator Co Ltd | 水蒸気改質器 |
| JP2005259692A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-22 | General Motors Corp <Gm> | 周囲空気及び低電圧ブロワ−を使用した燃料電池システムを始動する方法 |
| JP2005231968A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-02 | T Rad Co Ltd | 水蒸気改質システム |
| JP4486832B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2010-06-23 | 株式会社ティラド | 水蒸気改質システム |
| JP2005243649A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システムの改質器及び燃料電池システム |
| JP2008013408A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Nippon Oil Corp | 改質器および間接内部改質型固体酸化物形燃料電池 |
| JP2019200996A (ja) * | 2013-11-06 | 2019-11-21 | ワット・フューエル・セル・コーポレイションＷａｔｔ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｃｏｒｐ． | 液体燃料ｃｐｏｘ改質器と燃料セルの統合システム、及び電気を生成する方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4828940A (en) | Fuel cell power plant with increased reactant pressures | |
| JP4546736B2 (ja) | Ｐｅｍ型燃料電池電力設備用の水蒸気発生器 | |
| US6921595B2 (en) | Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine | |
| AU2001272281B2 (en) | Integrated module for solid oxide fuel cell systems | |
| US4080487A (en) | Process for cooling molten carbonate fuel cell stacks and apparatus therefor | |
| US4650728A (en) | Fuel-cell power plant | |
| JP2005276836A (ja) | 燃料電池−ガスタービン複合システムの起動及び過渡運転のための方法及びシステム | |
| JP2003327405A (ja) | 燃料改質装置及び該燃料改質装置の起動方法 | |
| US20060143983A1 (en) | Apparatus for producing hydrogen gas and fuel cell system using the same | |
| JP2003226507A (ja) | 燃料処理装置の急速始動のための段階化リーン燃焼 | |
| JPH11199201A (ja) | 部分酸化改質器 | |
| EP0056654B1 (en) | Fuel cell system and method for producing steam in a fuel cell system | |
| US10727510B2 (en) | Method of starting-up a fuel cell arrangement and fuel cell arrangement | |
| KR102019184B1 (ko) | 복수 개의 연소유닛을 포함하는 연료 개질 시스템 및 이의 운전방법 | |
| JPH11278806A (ja) | 燃料電池プラント | |
| JP2003086210A (ja) | 固体高分子型燃料電池発電装置とその運転方法 | |
| KR100837679B1 (ko) | 연료전지 시스템의 연료변환장치 | |
| JP3042751B2 (ja) | 改質装置の起動方法 | |
| JP2004075435A (ja) | 燃料改質装置 | |
| JP2000331698A (ja) | ガスタービン排ガスを用いた燃料電池発電装置 | |
| JP3072630B2 (ja) | 燃料電池複合発電装置 | |
| JP3941159B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP2001143731A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3257604B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP2002050386A (ja) | 燃料電池用水素製造装置 |