JPH11323355A - 水蒸気改質方法及び水蒸気改質装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水蒸気改質炉の燃焼効率を改善し、水蒸気改
質装置を全体的に小型化し且つ装置構成を全体的に簡素
化するとともに、十分な水蒸気生成熱量を確保する。 【解決手段】 水蒸気改質炉１は、切換式蓄熱型バーナ
装置４０及び原料加熱装置２を備える。原料供給管路L1
及び給水管路L2の混合部L3にて合流した原料炭化水素及
び原料水（水蒸気生成原料）の混合流体が、原料加熱器
２０の輻射伝熱器２１及び対流伝熱器２３に導入され
る。輻射伝熱器は、輻射部Ｒの炉内高温領域に配置さ
れ、バーナ装置の輻射熱を受熱し、対流伝熱器は、対流
部Ｃの炉内燃焼排ガス流と熱交換する。原料水は、原料
加熱器により加熱され、水蒸気として気化し、原料炭化
水素は、原料加熱器により加熱される。原料加熱器にお
いて生成した水蒸気及び原料炭化水素の混合ガスは、対
流伝熱器により調温された後、混合ガス給送路L5:L6 を
介して触媒管３０に導入される。触媒管は、炭化水素の
水蒸気改質反応により改質ガスを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水蒸気改質方法及
び水蒸気改質装置に関するものであり、より詳細には、
炭化水素系原料の水蒸気改質反応により改質ガスを生成
する水蒸気改質方法及び水蒸気改質装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】水素又は合成ガス等の工業的製造プロセ
スとして、トプソー法又はＩＣＩ法等の管式水蒸気改質
法（管式スチームリフォーミング法）が知られている。
一般に、この種の水蒸気改質法は、担持ニッケル触媒等
の担持金属触媒を使用した水蒸気改質反応により、メタ
ン(CH₄）等の炭化水素系原料又はオフガス等を水蒸気と
反応せしめ、所望のＨ₂ ／ CO₂比又はＨ₂ ／ CO 比の水
素（Ｈ₂ ）、炭素酸化物（CO₂ 又はCO) 及びメタン(C
H₄）を含む改質ガスを製造する改質ガス製造プロセスと
して、工業的に実用化されている。

【０００３】従来、この種の水蒸気改質法においては、
縦形ボックス型又は円筒型輻射部等の輻射部を備えた燃
焼炉又は加熱炉を水蒸気改質炉（リフォーマー）として
使用しており、輻射部の炉内領域には、ニッケル又はル
テニウムを担持した触媒等を充填してなる高合金製遠心
鋳造管等の触媒管（リフォーマーチューブ）が、一般に
垂直に配列される。炭化水素及び水蒸気の原料ガス流又
は混合ガス流は、触媒管内に導入され、輻射部に配設さ
れた多数の輻射型バーナーは、触媒管を加熱し、触媒管
内を流下する炭化水素の水蒸気改質反応に要する所要の
熱量を供給する。

【０００４】このような形式の水蒸気改質法は、水素等
の製造を目的とした各種の大型工業プラントにおいて、
既に実用化されているばかりでなく、例えば、特開平９
−３０９７０３号公報に開示される如く、都市ガス（天
然ガス）の水蒸気改質反応により水素を製造する比較的
小型且つ小容量の水素製造装置等に広く適用されつつあ
る。

【０００５】図７は、この種の水蒸気改質装置の全体構
成を例示するブロックフロー図である。水蒸気改質装置
を構成する水蒸気改質炉１００は、複数の輻射型バーナ
１４０を備えた輻射部Ｒと、輻射部Ｒの燃焼排ガスが導
入される廃熱回収部Ｈとを備える。脱硫処理等を受けた
原料炭化水素を系内に供給する供給管路L11 が、原料予
熱用熱交換器EX3 を介して原料供給管路L13 に接続さ
れ、純水等の給水の給水管路L12 が、水蒸気発生装置Ｓ
に接続される。水蒸気発生装置Ｓは、給水循環回路L14
、L15 を介して原水加熱用熱交換器EX2 に接続され
る。水蒸気発生装置Ｓの水蒸気送出管路L16 は、水蒸気
過熱用熱交換器EX1 を介して水蒸気供給管路L17に接続
される。水蒸気供給管路L17 は、原料供給管路L13 に接
続され、原料炭化水素及び過熱水蒸気の混合ガス流は、
混合ガス供給管路L18 及び各分岐管路L19を介して各触
媒管１３０に導入される。

【０００６】燃焼用燃料の供給源と連通する燃料供給管
路F10 が、輻射部Ｒの炉体に配設された各バーナ装置１
４０に接続されるとともに、燃焼用空気を供給する燃焼
用空気供給路A12 が各バーナ装置１４０に接続される。
供給路A12 は、給気予熱用熱交換器EX4 を介して燃焼用
空気供給路A11 に接続され、供給路A11 は、給気押込み
形式の給気ファン１５０を介して燃焼用空気導入路A10
に接続される。

【０００７】燃焼用空気流が、給気ファン１５０の給気
押込み圧力下にバーナ装置１４０に導入されるととも
に、燃料供給源の燃焼用燃料が、燃料供給管路F10 を介
してバーナ装置１４０に供給される。バーナ装置１４０
は、燃焼用空気及び燃焼用燃料の存在下に輻射部Ｒの炉
内領域に火焔を形成し、触媒管１３０を加熱する。触媒
管１３０は、触媒管内のニッケル系触媒層を流下する原
料炭化水素及び水蒸気の吸熱改質反応により所望の改質
ガスを生成し、改質ガスを改質ガス送出管路L20、L21
に送出する。

【０００８】輻射部Ｒの炉内燃焼反応により生成した燃
焼排ガスは、排気ファン１６０の排気誘引圧力下に排ガ
ス管路E11 、E12 、E13 、E14 、E15 、E16 を介して系
外に送出される。燃焼排ガスが保有する顕熱は、排ガス
管路E11 、E12 、E13 、E14、E15 に介装された廃熱回
収部Ｈの熱交換器EX1 、EX2 、EX3 、EX4 において、水
蒸気送出管路L16 の水蒸気、水蒸気発生装置Ｓの保有
水、原料供給管路L11 の原料炭化水素および燃焼用空気
供給路A11 の燃焼用空気に対して伝熱される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来型式の水蒸気
改質プロセスでは、炭化水素系原料に対してプロセス蒸
気を供給し、炭化水素及び過熱水蒸気の混合ガスを生成
し、該混合ガスを水蒸気改質炉に導入するように構成さ
れており、水蒸気改質装置系は、プロセス蒸気を生成す
る水蒸気発生装置及び水蒸気過熱手段を常に要する。一
般に、この種の水蒸気発生装置等は、水蒸気改質炉の余
剰熱を廃熱回収する廃熱ボイラ又は熱交換器として、水
蒸気改質炉と別体に配設され、或いは、水蒸気改質炉の
付帯設備として設計され、水蒸気改質装置系全体の熱収
支バランスを改善する廃熱回収部を構成する。水蒸気改
質プロセスの熱効率改善を意図とした各種研究・開発が
従来よりなされてきたが、これまでの研究・開発の対象
ないし研究課題は、対流伝熱手段による廃熱回収部の熱
回収効率の改善を企図したものであるにすぎなかった。

【００１０】しかしながら、このような廃熱回収部を含
む水蒸気改質装置系においては、水蒸気改質炉廻りの配
管設備及び制御設備等が複雑化するばかりでなく、装置
全体が大型化する難点があり、かかる課題は、依然とし
て十分な解決手段を得るに至っていない。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、炭化水素の水蒸気
改質反応により改質ガスを生成する水蒸気改質方法及び
水蒸気改質装置において、水蒸気改質炉の燃焼効率を改
善し、水蒸気改質装置を全体的に小型化し且つ装置構成
を全体的に簡素化するとともに、十分な水蒸気生成熱量
を水蒸気改質炉自体において確保することができる水蒸
気改質方法及び水蒸気改質装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水蒸気改質
炉の炉内領域、殊に輻射部に原料加熱手段及び水蒸気発
生手段を配置することにより、高周期又は高速切換式蓄
熱型燃焼システム（ＨＲＳ：以下、高周期切換式蓄熱型
燃焼システムという）を水蒸気改質炉の輻射部に加熱手
段として有効に配設し、これにより、上記目的を達成し
得ることを見出し、かかる知見に基づき、本発明を達成
するに至ったものである。即ち、本発明は、炭化水素の
水蒸気改質反応により改質ガスを生成する炭化水素の水
蒸気改質方法において、原料炭化水素及び原料水を混合
した混合流体を水蒸気改質炉の輻射部に導入し、該輻射
部の炉内領域に配置した流体加熱手段にて前記混合流体
を加熱し、前記原料水の気化により水蒸気を生成し、前
記水蒸気及び原料炭化水素の混合ガスを前記輻射部の触
媒管に導入し、触媒の存在下に進行する水蒸気改質反応
により改質ガスを生成することを特徴とする炭化水素の
水蒸気改質方法を提供する。

【００１３】上記構成の水蒸気改質方法によれば、原料
炭化水素及び原料水（水蒸気生成原料）の混合流体が、
水蒸気改質炉の輻射部に配設された流体加熱手段に直に
導入され、混合流体は、水蒸気改質炉の炉内高温雰囲
気、殊に、輻射部の輻射熱により高効率に加熱される。
混合流体に含まれる原料水、例えば、純水は、炉内の流
体加熱手段にて蒸発し、水蒸気として気化し、混合流体
は、高温の原料炭化水素及び水蒸気の混合ガスとして触
媒管に供給される。

【００１４】このように水蒸気改質炉の炉内領域におい
て水蒸気を生成する水蒸気改質方法によれば、水蒸気生
成熱量は、水蒸気改質炉の炉内燃焼熱により確保され
る。従って、高温燃焼排ガスが保有する熱量により水蒸
気を炉外領域において生成する必要性が実質的に解消
し、或いは、これが大幅に軽減し、この結果、廃熱回収
装置等の付帯設備を部分的に省略ないし小型化するとと
もに、水蒸気改質炉を含む化学反応装置系を全体的に小
型化し且つ装置系全体構成を大幅に簡素化することが可
能となる。

【００１５】更に、本発明によれば、水蒸気生成熱量及
び原料加熱用熱量を水蒸気改質炉の炉内領域において確
保することにより、高周期切換式蓄熱型燃焼システム
（ＨＲＳ）を効果的に水蒸気改質炉に適用し、同燃焼シ
ステム固有の効果により、水蒸気改質装置を更に小型化
し且つ装置構成を更に簡素化することが可能となる。即
ち、水蒸気生成熱量を燃焼排ガスの廃熱に依存した従来
構成の水蒸気改質方法にあっては、廃熱回収部において
水蒸気を生成する必要性が生じることから、燃焼排ガス
温度を低下させる高周期切換式蓄熱型燃焼システムを水
蒸気改質炉の燃焼装置として使用する場合、同燃焼シス
テムの廃熱回収効率又は炉内燃焼効率を或る程度抑制
し、水蒸気生成熱量として要求される燃焼排ガスの熱量
を確保するか、或いは、系外の原料水加熱源又は水蒸気
生成熱源の熱量により水蒸気を生成せざるを得ない。し
かしながら、本発明の上記構成によれば、水蒸気生成及
び原料加熱が水蒸気改質炉の炉内領域において実施され
るので、炉内燃焼熱を原料水の気化及び原料炭化水素の
加熱に積極的に利用し、炉外に排出される燃焼排ガスの
熱量を低減することができる。従って、高周期切換式蓄
熱型燃焼システムを水蒸気改質炉の燃焼装置として使用
し、同燃焼システム固有の作用により水蒸気改質炉自体
の燃焼効率を改善し、水蒸気改質炉を更に小型化すると
ともに、燃焼排ガス温度を十分に低下させることが可能
となる。しかも、本発明によれば、水蒸気生成手段及び
原料加熱手段が水蒸気改質炉の炉内に配設されるので、
廃熱回収部の水蒸気生成手段及び原料加熱手段、或い
は、系外の熱源に依存した水蒸気生成手段及び原料加熱
手段を実質的に省略することができる。

【００１６】かくして、本発明によれば、高周期切換式
蓄熱型燃焼システムの機能を最大限有効に活用し、炉内
燃焼効率を高く維持・管理することができるばかりでな
く、燃焼排ガスにより炉内領域から炉外に排出される熱
量を大幅に低減し、水蒸気改質装置系全体の熱収支を大
幅に改善することができる。

【００１７】なお、高周期切換式蓄熱型燃焼システム
は、燃焼排ガスと燃焼用空気との直接的な熱交換作用に
より、燃焼排ガスの熱量を燃焼用空気流に効果的に伝熱
し、廃熱回収効率を大幅に改善し得る構成を備えるとと
もに、超高温予熱空気の存在下に生成する火炎の優位
性、燃焼用空気の炉内吹込み流速の高速化、更には、炉
内循環流の流量増大等により炉内温度分布を均一化し、
炉内燃焼特性を大幅に改善することができる。高周期切
換式蓄熱型燃焼システムの基本構成については、例え
ば、特開平６−２１３５８５号公報（特願平５−６９１
１号）等に開示されているので、更なる詳細な説明は省
略する。

【００１８】本発明は又、炭化水素及び水蒸気の混合ガ
スが導入される触媒管を炉内高温領域に備えた水蒸気改
質装置において、切換式蓄熱型バーナ装置を備えた輻射
部を有する加熱炉と、原料炭化水素及び原料水を混合し
た混合流体を導入可能な原料加熱装置とを備え、該原料
加熱装置は、前記輻射部に配置された輻射伝熱器と、該
輻射伝熱器にて生成した水蒸気及び原料炭化水素の混合
ガスを前記触媒管に導入する混合ガス給送流路とを備
え、前記輻射伝熱器は、前記輻射部の炉内高温領域に配
置され、前記バーナ装置の輻射熱を受熱することを特徴
とする水蒸気改質装置を提供する。

【００１９】本発明の上記構成によれば、本発明の上記
水蒸気改質方法を適用可能な水蒸気改質装置が提供され
る。切換式蓄熱型バーナ装置を備えた上記構成の水蒸気
改質装置によれば、燃焼用空気流と燃焼排ガスとの実質
的に直接的な熱交換作用により、廃熱回収効率を大幅に
改善し得るとともに、超高温予熱空気の存在下に生成す
る火炎の優位性、燃焼用空気の炉内吹込み流速の高速
化、更には、炉内循環流の流量増大等により炉内温度分
布を均一化し、炉内燃焼特性を大幅に改善することがで
きる。しかも、原料炭化水素及び原料水の混合流体が供
給される原料加熱装置は、炉内高温雰囲気により原料水
を蒸発せしめ、原料炭化水素及び水蒸気の混合ガスを生
成し、該混合ガスを触媒管に供給する。従って、水蒸気
改質装置の廃熱回収部において従来は必要とされていた
水蒸気発生装置を大幅に小型化し、或いは、完全に省略
することが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の水蒸気改質方法に係る好
適な実施形態において、上記原料炭化水素として、天然
ガス、オフガス、ＬＰＧ、ナフサ等の炭化水素類、或い
は、ＣＯ、ＣＯ₂ ／ＣＨ₄ ／Ｈ₂ 等を含む原料ガスが使
用され、上記原料水として、純水が使用される。上記原
料炭化水素及び原料水は、例えば、炉外の常温雰囲気に
配置された炉外管路において混合される。好ましくは、
上記流体加熱手段は、輻射部の輻射熱が作用する輻射伝
熱管を有し、原料炭化水素及び原料水の混合流体は、輻
射伝熱管の管路を流通する。輻射部の輻射熱は、輻射伝
熱管の管壁を介して上記混合流体に伝熱し、かくして、
混合流体は、原料水の気化に要する所要の蒸発潜熱を受
熱する。好適には、流体加熱手段の混合流体は、過熱に
要する顕熱を更に受熱し、上記混合ガスは、過熱原料と
して水蒸気改質炉の触媒管に供給される。更に好適に
は、輻射部は、触媒管を加熱するバーナと、該バーナに
供給すべき燃焼用空気を予熱する第１及び第２蓄熱体と
を備える。燃焼用空気は、上記輻射部の燃焼排ガスが第
１流路の第１蓄熱体と伝熱接触する間、第２蓄熱体を有
する第２流路を通り、該第２蓄熱体との伝熱接触により
高温域に予熱され、他方、上記燃焼排ガスが上記第２流
路の第２蓄熱体と伝熱接触する間、第１蓄熱体を有する
第１流路を通り、該第１蓄熱体との伝熱接触により高温
域に予熱される。燃焼排ガス及び燃焼用空気の流路は、
所定の時間間隔にて選択的に切換制御される。燃焼排ガ
スの流路を切換えるべき時間間隔は、好ましくは、１２
０秒以下、更に好ましくは、６０秒以下の所定時間に設
定され、燃焼排ガス流路は、所定の時間間隔にて交互に
第１流路又は第２流路に切換えられる。

【００２１】本発明の更に好適な実施形態によれば、上
記流体加熱手段は、上記混合ガスを更に加熱する対流伝
熱管を含み、対流伝熱管は、輻射部の炉内燃焼排ガスを
導入可能な水蒸気改質炉の対流部に配置される。水蒸気
及び原料炭化水素の混合ガス流の温度は、該混合ガス流
と炉内燃焼排ガスとの熱交換作用により、対流伝熱管に
て所望の温度域に調温される。好ましくは、対流部を流
通する燃焼排ガスの流量制御が実行され、上記混合ガス
流の温度は、対流部の燃焼排ガス流量の制御により調温
される。例えば、混合ガス流の温度は、低負荷運転時の
過剰な混合ガスの温度上昇を抑制すべく規制され、対流
伝熱管から送出される混合ガス流の温度は、適切な温度
域に温度調節される。

【００２２】本発明の水蒸気改質装置に係る好適な実施
形態によれば、水蒸気改質炉は、輻射部と連通する対流
部と、該対流部を介して輻射部の炉内燃焼排ガスを部分
的に炉外に導出するブローガス排出手段と、対流部に配
置された対流伝熱器とを備える。対流伝熱器は、輻射伝
熱器にて生成した水蒸気及び原料炭化水素の混合ガスを
炉内燃焼排ガスとの熱交換作用により調温する。

【００２３】好ましくは、輻射部と対流部とを分割する
隔壁が、輻射部及び対流部の間に配設される。隔壁は、
輻射部及び対流部を相互連通させる開口部を有し、輻射
部の燃焼排ガスは、該開口部を介して対流部に流入した
後、対流部に開口するブローガス導出路を介して炉外領
域又は系外に導出される。輻射伝熱器は、輻射部に面す
る隔壁の壁面に沿って配置される。他方、対流伝熱器の
流入端は、輻射伝熱器の混合ガス流出端に接続され、対
流伝熱器の流出端は、触媒管の流入端と連通する。

【００２４】更に好ましくは、上記ブローガス導出路
は、ブロー排ガス流量を制御する流量制御装置を備え
る。流量制御装置は、ブローガス導出路に介装された流
量制御弁と、原料炭化水素及び水蒸気の混合ガスの温度
に基づいて流量制御弁の開度を制御する流量制御手段と
を有する。

【００２５】本発明の更に好適な実施形態によれば、上
記バーナ装置は、燃焼用燃料を供給する燃料供給装置
と、燃焼用空気を予熱する第１及び第２蓄熱体と、燃焼
用空気及び燃焼排ガスが交互に通過する蓄熱体と、燃焼
用空気及び燃焼排ガスの流路を切換える流路切換装置と
を備える。燃焼用空気は、輻射部の燃焼排ガスが第１蓄
熱体と伝熱接触する間、第２蓄熱体と伝熱接触し、他
方、燃焼排ガスが第２蓄熱体と伝熱接触する間、第１蓄
熱体と伝熱接触する。燃焼用空気は、蓄熱体を介してな
される燃焼排ガスと燃焼用空気との実質的に直接的な熱
交換作用により、８００℃以上の高温域、好ましくは、
１０００℃以上の超高温域に継続的に予熱され、燃焼用
燃料は、高温予熱空気の存在下に炉内火焔を形成する。

【００２６】好ましくは、上記蓄熱体は、燃焼排ガスと
燃焼用空気とが交互に流通する多数の狭小流路を備えた
ハニカム構造体として構成され、コージライト、アルミ
ナ又はムライト等の所望のセラミック素材より成形され
る。

【００２７】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の好適な
実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の実施
例に係る水蒸気改質方法を適用可能な水蒸気改質装置の
全体構成を示す概略フロー図である。

【００２８】水蒸気改質装置は、水素製造プラントを構
成する水素製造用改質ガス製造装置を構成し、図１に示
す如く、原料加熱装置２及び改質反応装置３を備えた水
蒸気改質炉１を有する。原料加熱装置２は、原料加熱器
２０を備え、改質反応装置３は、触媒管３０を備える。
水蒸気改質炉１は、高周期切換式蓄熱型バーナ装置４０
を備え、蓄熱型バーナ装置４０は、給気導入路A2を介し
て給気押込型式の給気ファン６に接続される。給気ファ
ン６は、外界雰囲気の常温空気を燃焼用空気として誘引
可能な外気導入路A1に接続される。炭化水素系燃料を燃
焼用燃料として供給可能な燃料供給管路Ｇが、蓄熱型バ
ーナ装置４０に接続されるとともに、輻射部Ｒに生成し
た燃焼排ガスを炉外に導出可能な排ガス導出路E1が、蓄
熱型バーナ装置４０に接続される。蓄熱型バーナ装置４
０は、燃焼用空気及び燃焼排ガスに交互に伝熱接触可能
な蓄熱体を備えており、燃焼排ガスが保有する顕熱を燃
焼用空気に熱伝達し且つ燃焼用空気を高温域に予熱する
高周期切換式蓄熱型燃焼システム（ＨＲＳ）を構成す
る。

【００２９】水蒸気改質炉１は、隔壁１１によって分割
された輻射部Ｒと対流部Ｃとを備える。ニッケル系触媒
を備えた１組又は複数組（本例では２組）の触媒管３０
が、輻射部Ｒに配置され、原料加熱器２０の原料加熱管
（水蒸気生成管）２１が、隔壁１１に沿って輻射部Ｒに
配設される。輻射部Ｒの炉内燃焼ガスが流通可能な開口
部１２が 隔壁１１の下端部と炉体底壁との間に画成さ
れる。原料加熱管２１は、連通管２２を介して原料加熱
器２０の調温管２３に接続される。

【００３０】ブローガス導出管路E2が、対流部Ｃの上部
域において炉体側壁に接続される。ブローガス導出管路
E2及び排ガス導出路E1は、接続部E3において合流し、排
気管路E4を介して、集合煙突等の大気開放手段に接続さ
れる。ブローガス導出管路E2には、ブロー排ガスの流量
を調節する流量制御弁７が介装される。流量制御弁７
は、制御信号線９０を介して電子式制御装置９に接続さ
れ、制御装置９は、流量制御弁７の開度を制御する。

【００３１】原料炭化水素を供給する原料供給管路L1
と、純水等の原料水（水蒸気生成原料）を供給する給水
管路L2とが、混合部L3にて接続される。混合部L3は、混
合流体供給管路L4と連通し、供給管炉L4は、原料炭化水
素及び原料水を原料加熱器２０に給送する。混合流体供
給管路L4の下流端は、原料加熱管２１の上流端に接続さ
れる。混合ガス給送管路L5の上流端が、調温管２３の下
流端に接続され、混合ガス給送管路L5の分岐管路L6が、
各触媒管３０の混合ガス導入部に接続される。各触媒管
３０の改質ガス導出部には、改質ガス導出管路L7の上流
端が接続される。各改質ガス導出管路L7は、合流部L8に
て改質ガス送出管路L9に接続され、改質ガス送出管路L9
は、次工程の装置系（図示せず）に接続される。次工程
の装置系は、改質ガスの温度降下を目的とした熱交換
器、改質ガスに含有される一酸化炭素及び水成分を酸化
／還元反応により二酸化炭素及び水素に変成するシフト
反応装置、更には、水素以外の改質ガス含有成分を吸着
剤にて吸着除去し、高純度の製品水素を精製する熱回収
及び精製装置（ＰＳＡ）等を含み、これらの装置系は、
上記構成の水蒸気改質装置（図１）とともに、水素製造
プラントを構成する。

【００３２】使用において、メタン(CH₄）等の原料炭化
水素を含む原料ガスと、純水等の原料水とが、原料供給
管路L1及び給水管路L2を介して水蒸気改質装置に供給さ
れる。所望により、原料炭化水素は、水添反応手段及び
脱硫器等による前処理（脱硫処理工程）を受けた後に原
料供給管路L1に供給される。原料ガス流及び原料水流
は、混合部L3にて合流し、混合流体供給管路L4を介して
原料加熱管２１の上端部に流入する。原料加熱管２１を
流下する原料ガス流及び原料水流は、炉内高温雰囲気下
に輻射部Ｒの輻射熱を受熱し、相変化温度域に昇温す
る。気化熱を受熱した原料水は、水蒸気として気化し、
水蒸気及び原料ガスの混合ガス流は、連通管２２を介し
て調温管２３の下端部に導入される。

【００３３】輻射部Ｒに生成した高温の燃焼排ガスは、
ブロー排ガスとして対流部Ｃに流入し、調温管２３の管
外領域を上昇する。燃焼排ガスの上昇流は、調温管２３
の対流伝熱コイル部２８（図３：図５）を流下する管内
流体と熱交換した後、ブローガス導出管路E2に導出され
る。調温管２３内を通過する混合ガスは、対流部Ｃのブ
ロー排ガスにより所望の温度域に加熱される。かくして
生成した過熱水蒸気及び原料炭化水素の混合ガス流は、
混合ガス給送管路L5に導出され、各分岐管路L6を介して
各触媒管３０の上端部に導入される。

【００３４】輻射部Ｒの炉内燃焼反応は、蓄熱型バーナ
装置４０の燃焼作動により生起し且つ維持され、触媒管
３０は、主にバーナ装置４０の火焔から受ける輻射熱を
受熱する。触媒管３０は、触媒充填管部分３１と上昇管
部分３２とからなる二重管構造を備えており、触媒充填
管部分３１は、触媒管３０の外管域に配置され、上昇管
部分３２は、触媒管３０の中心部に配置される。触媒充
填部分３１における水蒸気改質反応により生成した改質
反応ガスは、触媒充填部分３１の下端部から上昇管部分
３２内に流入し、上昇管部分３２の管内流路を上昇した
後、触媒管３０の上端部から改質ガス導出管路L7に流出
し、合流部L8及び改質ガス送出管路L9を介して次工程
（シフト反応装置系及び精製装置系）に給送される。

【００３５】図２は、水蒸気改質炉１の全体構造を示す
平面図であり、図３、図４及び図５は、図２のIII-III
線、IV-IV 線及びＶ−Ｖ線における水蒸気改質炉１の縦
断面図である。

【００３６】水蒸気改質炉１の炉体１０は、炉内面を耐
火材料にて被覆した側壁１３、端壁１４、底壁１５及び
頂壁１６からなり、箱型加熱炉を構成する。耐火材料に
て被覆された隔壁１１は、左右の側壁１３の間に延在
し、開口部１２が、隔壁１１の下縁の下方域に形成され
る。一方の端壁（第１端壁）１４と、隔壁１１との間に
は、対流部Ｃが画成され、第１端壁１４には、炉内燃焼
排ガスをブロー燃焼排ガスとして炉外に導出する導出管
１７が配設される。導出管１７は、第１端壁１４の上部
域に配置され、第１端壁１４を貫通し、ブロー排ガス導
出管路E2に接続される。

【００３７】頂壁１６に配設された蓄熱型バーナ装置４
０は、給気導入路A2及び燃料供給管路Ｇを介して導入さ
れる燃焼用空気及び燃焼用燃料を輻射部Ｒ内に吐出し、
頂壁１６から輻射部Ｒに向かって吹込む下向き火焔を炉
内領域に形成する。

【００３８】原料加熱器２０を構成する原料加熱管２１
は、図４に示す如く、炉頂壁を貫通する流入管部分２４
と、輻射部Ｒの中間高さ領域に配置された輻射伝熱コイ
ル部２５と、輻射伝熱コイル部２５から下方に延びる流
出管部分２６とを備える。隔壁１１の輻射部側面に隣接
して配置された輻射伝熱コイル部２５は、輻射部Ｒの炉
内雰囲気に対する伝熱接触面積を増大すべくヘアピン形
態に蛇行し、主にバーナ装置４０の火焔の輻射熱を炉内
の中間高さ領域において受熱する。流出管部分２６は、
輻射伝熱コイル部２５から垂下し、流出管部分２６の下
端部が、開口部１２の連通管２２を介して調温管２３の
上昇管部分２７と連通する。

【００３９】図５に示す如く、調温管２３は、上昇管部
分２７、対流伝熱コイル部２８及び送出管部分２９を備
える。上昇管部分２７は、連通管２２から上方に延び、
対流伝熱コイル部２８の上部流入端に接続される。原料
加熱管２１と実質的に同様な形態に形成されたヘアピン
形態の対流コイル部２８は、概ね対流部Ｃの全高に亘っ
て延在する。対流伝熱コイル部２８の下部流出端は、流
出管部分２９の下端部に接続される。流出管部分２９
は、垂直上方に延び、炉頂壁１６を貫通し、炉外領域に
突出する。

【００４０】原料炭化水素及び原料水（純水）の混合流
体は、混合流体供給管路L4を介して流入管部分２４に導
入され、輻射伝熱コイル部２５を流下し、輻射部Ｒの輻
射熱を受熱する。原料水は、輻射伝熱コイル部２５にお
いて、水蒸気又は過熱水蒸気として気化し、連通管２２
及び上昇管部分２７を介して対流伝熱コイル部２８に導
入される。原料炭化水素及び水蒸気の混合ガスは、対流
伝熱コイル部２８を流下し、他方、高温のブロー排ガス
は、対流部Ｃを上昇する。混合ガスは、高温の対向流
（ブロー排ガス）と効率的に熱交換し、所望の温度域の
過熱原料に温度調節される。かくして調温された過熱水
蒸気と原料炭化水素との混合ガス流は、流出管部分２９
を介して混合ガス給送管路L5に送出される。

【００４１】各触媒管３０は、原料加熱管２１と対向す
る端壁（第２端壁）１４に隣接して配置される。触媒管
３０は、輻射部Ｒの概ね全高に亘って垂直に炉内領域に
延在し、触媒管３０の上端部は、頂壁１６を貫通して炉
外領域に突出する。各触媒管３０は、輻射部Ｒの炉内高
温雰囲気に接触する外管（触媒充填部分）３１と、中心
軸線位置に配置された内管（上昇管部分）３２とを備え
る。分岐管路L6と接続可能な接続管３３が、外管３１の
上端部を閉塞する頂部フランジから上方に突出し、改質
ガス導出管路L7と接続可能な接続管３４が、内管３２の
上端部から側方に延び、外管３１の管壁を貫通する。

【００４２】外管３１と内管３２との間に画成された触
媒充填部３５には、ニッケル系触媒が充填され、内管３
２の管内流路は、改質ガス上昇路３６を構成する。触媒
充填部３５の下端部は、改質ガス上昇路３６の下端部と
相互連通する。接続管３３を介して触媒管３０内に流入
する過熱水蒸気及び原料炭化水素の混合ガス流は、触媒
充填部３５の触媒層を流下し、触媒管３０の管壁を通じ
てなされる入熱と、吸熱リフォーミング反応による消費
熱との熱収支バランスに従って昇温し、また、混合ガス
の組成は、反応推進力として機能する触媒管３０の軸線
方向の温度勾配に実質的に比例して、触媒管３０内に充
填されたニッケル系触媒層を流下するにつれて平衡状態
に近づく。触媒充填部３５のニッケル系触媒層を流下
し、内管３２の管内流路に流入した混合ガス（改質ガ
ス）は、改質ガス上昇路３６を上昇し、接続管３４を介
して改質ガス導出管路L7に送出される。

【００４３】図６は、蓄熱型バーナ装置４０の全体構造
を示す縦断面図である。バーナ装置４０は、炉頂壁１６
を貫通する円筒状ケーシング４１と、周方向に９０度の
角度間隔を隔ててケーシング４１内に収容された４体の
円筒状蓄熱体４２と、バーナ装置４０の中心部を上下方
向に貫通する燃料噴射管４３とを備える。燃料噴射管４
３の下端部には、燃料噴射ノズル４４が配設され、燃料
噴射管４３の上端部には、燃料供給管路Ｇが連結され
る。蓄熱体４２として、多数の狭小流路（ハニカム流
路）を備えたハニカム構造のセラミック製成形体、例え
ば、一般に触媒担体として使用され且つ多数の狭小流路
を備えるコージライト製蓄熱体を好適に使用し得る。各
狭小流路は、蓄熱体４２を上下方向に貫通する。

【００４４】回転式の流路切換装置４５が、蓄熱体４２
の上方域に配置される。流路切換装置４５は、ケーシン
グ４１の上端部に支持されたハウジング４６と、ハウジ
ング４６内に配置された切替ロータ５０と、ハウジング
４６の上面に固定された駆動モータ４７とを備える。燃
料噴射管４３に回転可能に支持された切替ロータ５０の
中心軸部５３が、伝動軸部５４と一体的に連結され、圧
縮コイルバネ５６が、従動平歯車５５の下面と切替ロー
タ５０の上面との間に介挿される。

【００４５】給気チャンバ６０が、切替ロータ５０の上
方域に画成され、給気チャンバ６０は、給気ポート６１
を介して給気導入路A2と常時連通する。給気チャンバ６
０は、切替ロータ５０の給気開口５１を介して給排流路
４８と選択的に連通する。環状の排気チャンバ６１が、
切替ロータ５０の外周域に配設される。給排流路４８と
連通可能な排気開口５２が、切替ロータ５０の径方向外
方に開口し、排気チャンバ６１と連通する。排気チャン
バ６１は、排ガス導出路E1と常時連通する。

【００４６】駆動モータ４７の回転トルクは、伝動部５
８、駆動平歯車５７、従動平歯車５５及び伝動軸部５４
を介して切替ロータ５０に伝達し、切替ロータ５０を回
転させる。駆動モータ４７は、制御装置９（図１）の制
御下に所定の時間間隔、例えば、２０乃至１２０秒間
隔、好ましくは、６０秒以下に設定された所定の時間間
隔にて定時的に作動され、切替ロータ５０を所定時期に
所定角度（本例では９０度）ずつ段階的に回転させる。
給気開口５１及び排気開口５２は、切替ロータ５０の回
転に従って周方向に回転変位し、給気開口５１と連通す
べき給排流路４８および排気開口５２と連通すべき給排
流路４８を所定時期に切替える。

【００４７】輻射部Ｒの燃焼排ガスは、図６の右側部分
に例示する如く、排ガス導出路E1と連通するバーナタイ
ル４９の給排気口５９を介してバーナ装置４０内に誘引
され、図６の右半部に位置する蓄熱体４２（以下、第１
蓄熱体という）のハニカム流路を流通する。第１蓄熱体
のハニカム壁は、ハニカム壁に伝熱した燃焼排ガスの顕
熱を蓄熱する。

【００４８】他方、燃焼用空気は、図６の左側部分に例
示する如く、給気導入路A2と連通する蓄熱体４２（以
下、第２蓄熱体という）のハニカム流路を流通し、第２
蓄熱体のハニカム壁と伝熱接触する。第２蓄熱体は、上
記第１蓄熱体の蓄熱工程と実質的に同じ蓄熱工程によ
り、燃焼排ガスの廃熱を既に蓄熱しており、第２蓄熱体
のハニカム壁が保有する顕熱は、燃焼用空気流との熱交
換作用により燃焼用空気に対して放熱する。かかる放熱
工程の結果、第２蓄熱体のハニカム壁は冷却され、他
方、燃焼用空気流は、８００℃以上の高温域、好ましく
は、１０００℃以上の超高温域に予熱される。バーナタ
イル４９の給排気口５９を介して炉内に吹き込む高温の
燃焼用空気流は、バーナノズル４４から炉内に噴射した
炭化水素系燃料と混合し、燃料の自己着火作用により輻
射部Ｒの炉内領域に下向き火焔を形成する。

【００４９】次に、上記構成の水蒸気改質装置１の作動
について説明する。給気ファン６及び蓄熱型バーナ装置
４０の作動により、燃焼用空気流及び燃焼用燃料が、給
気導入路A2及び燃料供給管路Ｇを介してバーナ装置４０
に供給され、バーナ装置４０は、輻射部Ｒに火焔を形成
する。輻射部Ｒに生成した燃焼排ガスは、排ガス導出路
E1を介して炉外に導出されるとともに、開口部１２を介
して対流部Ｃに流入し、対流部Ｃを上昇してブローガス
導出管路E2に導出される。対流部Ｃを介して炉外に導出
される燃焼排ガス流量は、制御装置９による流量制御弁
７の開度制御によって調節される。

【００５０】混合流体供給管路L4を介して原料加熱器２
０に導入される原料炭化水素及び原料水の混合流体は、
輻射部Ｒの炉内領域に配置された輻射伝熱コイル部２５
を流通し、主にバーナ装置４０の火焔の輻射熱を受熱す
る。輻射伝熱コイル部２５の管壁を介してなされる輻射
伝熱作用により、管内の原料水（純水）は、蒸発し、混
合流体は、水蒸気及び原料炭化水素の高温混合ガス流と
して対流部Ｃの対流伝熱コイル部２８に導入される。対
流伝熱コイル部２８の管内を流下する混合ガス流は、対
流部Ｃを上昇する高温の炉内燃焼排ガス（ブロー排ガ
ス）に伝熱接触し、混合流体は、所望の温度域の過熱原
料に加熱される。かくして、所定温度の過熱水蒸気と原
料炭化水素との高温混合ガス流が、原料加熱器２０によ
り生成され、混合ガス流は、混合ガス給送管路L5及び分
岐管路L6を介して触媒管３０に送入される。

【００５１】混合ガス流は、触媒管３０の触媒充填部３
５を流下し、ニッケル系触媒の存在下に進行する水蒸気
改質反応により、所望のモル比のＣＯ／ＣＯ₂ ／ＣＨ₄
／Ｈ ₂ ／Ｈ₂ Ｏ等を主成分とする改質ガス流として改質
ガス上昇路３６の下端部に流入する。高温の改質ガス流
は、触媒充填部３５の内側帯域と熱交換しつつ改質ガス
上昇路３６を上昇し、所望の温度域に降温した後、改質
ガス導出管路L7を介して次工程に送出される。

【００５２】かかる構成の水蒸気改質装置によれば、水
蒸気改質反応に要する過熱水蒸気は、水蒸気改質炉１の
炉内領域に配置された原料加熱器２０によって生成され
る。従って、水蒸気改質炉１は、炉外の水蒸気発生装置
等を備えておらず、全体的に小型且つ簡素化された構造
を有する。しかも、蓄熱型バーナ装置４０の輻射熱が作
用する輻射部Ｒに配置された原料加熱器２０の原料加熱
管２１は、比較的小さい伝熱面積にて高効率に管内流体
を加熱し、管内の原料水を蒸発せしめ、原料炭化水素及
び水蒸気の高温混合ガスを生成する。かかる輻射伝熱形
式の原料加熱管２１は、対流伝熱作用により管内流体を
加熱する従来形式の水蒸気生成手段と比較して、全体寸
法及び管路長を大幅に低減することができ、かくして、
原料加熱器２０自体の表面積及び全体容積を小型化する
ことが可能となる。

【００５３】また、対流部Ｃに配置された調温管２３
は、ブローガス導出管路E2に導出される炉内燃焼排ガス
と熱交換し、調温管２３の管内を流通する混合ガスを更
に加熱し、所望の温度域の過熱水蒸気及び原料炭化水素
の混合ガスを混合ガス給送管路L5に送出する。対流部Ｃ
の領域を対流する燃焼排ガス流量は、流量制御弁７の開
度制御下に規制され、調温管２３の伝熱量、従って、混
合ガスの過熱温度は、制御装置９により制御される。調
温管２３の伝熱量の適切な可変制御により、調温管２３
は、例えば、低負荷運転時に生じ得る過剰な混合ガス流
の温度上昇を防止する。

【００５４】以上、本発明の好ましい実施例について詳
細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲
内において種々の変更又は変形が可能であり、かかる変
更又は変形例も又、本発明の範囲内に含まれるものであ
ることはいうまでもない。

【００５５】例えば、上記水蒸気改質炉は、複数の高周
期切換式蓄熱型バーナ装置を備えても良い。また、各蓄
熱型バーナ装置の構造は、上記実施例の構造に限定され
るものではなく、例えば、一対のハニカム型蓄熱体と、
燃焼用空気流路及び燃焼排ガス流路を所定時間間隔にて
切換制御する４方弁形式の流路切換装置とを備えた高周
期切換式蓄熱型バーナ装置を上記実施例のバーナ装置と
して採用し得る。

【００５６】更に、上記実施例においては、蓄熱型バー
ナ装置は、触媒管と実質的に平行に燃焼ガスを炉内に吹
込むように水蒸気改質炉の頂壁に配置されているが、バ
ーナ装置の配置及び火焔吹込み方向は、これに限定され
るものではなく、例えば、バーナ装置を水蒸気改質炉の
側壁、端壁及び／又は底壁に配設し、或いは、炉内燃焼
ガス流が触媒管と直交し又は交差するようにバーナ装置
の燃焼ガスを水平方向に炉内に吹込むことも可能であ
る。なお、蓄熱型バーナ装置の燃焼方式として、例え
ば、予混合型燃焼方式又は拡散型燃焼方式のいずれの燃
焼方式を採用しても良い。

【００５７】また、上記実施例に係る原料加熱器は、ヘ
アピン形態の伝熱コイルとして例示されているが、原料
加熱器の構造として、水蒸気生成機能を発揮し得る限り
において、任意の公知形式の伝熱管構造を採用し得る。

【００５８】更に、上記触媒管の構造及び配列は、上記
実施例の構造及び配列に限定されるものではなく、例え
ば、垂直単管又はＵ字管構造等の各種構造の触媒管を輻
射部に上下方向、水平方向、或いは、十字方向等の各種
配列に適当に配設することができる。また、本発明の水
蒸気改質法を適用可能な水蒸気改質炉の形態として、箱
型加熱炉又は直立円筒型加熱炉等の任意の加熱炉形態を
適宜採用し得るものである。

【００５９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の上記構成に
よれば、炭化水素の水蒸気改質反応により改質ガスを生
成する水蒸気改質方法及び水蒸気改質装置において、水
蒸気改質炉の燃焼効率を改善し、水蒸気改質装置を全体
的に小型化し且つ装置構成を全体的に簡素化するととも
に、十分な水蒸気生成熱量を水蒸気改質炉自体において
確保することができる水蒸気改質方法及び水蒸気改質装
置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る水蒸気改質方法を適用可
能な水蒸気改質装置の全体構成を示す概略フロー図であ
る。

【図２】図１に示す水蒸気改質炉の全体構造を示す平面
図である。

【図３】図２のIII-III 線における水蒸気改質炉の断面
図である。

【図４】図２のIV-IV 線における水蒸気改質炉の断面図
である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線における水蒸気改質炉の断面図
である。

【図６】水蒸気改質炉を構成する蓄熱型バーナ装置の全
体構造を示す縦断面図である。

【図７】従来構成の水蒸気改質装置の全体構成を例示す
るブロックフロー図である。

【符号の説明】

１ 水蒸気改質炉 ２ 原料加熱装置 ３ 改質反応装置 ７ 流量制御弁 ９ 電子式制御装置 １０ 炉体 １１ 隔壁 １２ 開口部 ２０ 原料加熱器 ２１ 原料加熱管 ２３ 調温管 ３０ 触媒管 ４０ 高周期切換式蓄熱型バーナ装置 Ｒ 輻射部 Ｃ 対流部 E1 排ガス導出路 E2 ブローガス導出管路 L1 原料供給管路 L2 給水管路 L3 混合部 L4 混合流体供給管路 L5 混合ガス給送管路 L6 分岐管路 L7 改質ガス導出管路 L8 合流部 L9 改質ガス送出管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下 亮平 神奈川県横浜市西区みなとみらい３丁目３ 番１号 三菱化工機株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化水素の水蒸気改質反応により改質ガ
   スを生成する炭化水素の水蒸気改質方法において、 原料炭化水素及び原料水を混合した混合流体を水蒸気改
   質炉の輻射部に導入し、該輻射部の炉内領域に配置した
   流体加熱手段にて前記混合流体を加熱し、前記原料水の
   気化により水蒸気を生成し、 前記水蒸気及び原料炭化水素の混合ガスを前記輻射部の
   触媒管に導入し、触媒の存在下に進行する水蒸気改質反
   応により改質ガスを生成することを特徴とする炭化水素
   の水蒸気改質方法。
2. 【請求項２】 前記原料炭化水素及び原料水は、炉外も
   しくは炉内において混合され、前記流体加熱手段は、前
   記輻射部の輻射熱が作用する輻射伝熱管を有し、前記混
   合流体は、前記輻射伝熱管の管路を流通し、前記輻射熱
   は、輻射伝熱管の管壁を介して前記混合流体に伝熱し、
   該混合流体は、前記原料水の気化に要する所要の蒸発潜
   熱および混合流体の過熱に要する所要の顕熱を受熱する
   ことを特徴とする請求項１に記載の炭化水素の水蒸気改
   質方法。
3. 【請求項３】 前記流体加熱手段は、前記混合ガスを更
   に加熱する対流伝熱管を含み、該対流伝熱管は、前記輻
   射部の炉内燃焼排ガスが導入される水蒸気改質炉の対流
   部に配置され、水蒸気及び原料炭化水素の混合ガス流の
   温度は、該混合ガス流と前記燃焼排ガスとの熱交換作用
   により、前記対流伝熱管にて所望の温度域に調温される
   ことを特徴とする請求項２に記載の炭化水素の水蒸気改
   質方法。
4. 【請求項４】 前記対流部を流通する燃焼排ガスの流量
   制御により、前記混合ガス流の温度を調整することを特
   徴とする請求項３に記載の炭化水素の水蒸気改質方法。
5. 【請求項５】 前記輻射部は、前記触媒管を加熱するバ
   ーナと、該バーナに供給される燃焼用空気を予熱する第
   １及び第２蓄熱体とを備え、 燃焼用空気は、前記輻射部の燃焼排ガスが第１流路の第
   １蓄熱体と伝熱接触する間、第２蓄熱体を有する第２流
   路を通り、該第２蓄熱体との伝熱接触により高温域に予
   熱され、他方、前記燃焼排ガスが前記第２流路の第２蓄
   熱体と伝熱接触する間、第１蓄熱体を有する第１流路を
   通り、該第１蓄熱体との伝熱接触により高温域に予熱さ
   れ、 前記燃焼排ガス及び燃焼用空気の流路は、所定の時間間
   隔にて選択的に切換制御されることを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれか１項に記載の炭化水素の水蒸気改質
   方法。
6. 【請求項６】 炭化水素及び水蒸気の混合ガスが導入さ
   れる触媒管を炉内高温領域に備えた水蒸気改質装置にお
   いて、 切換式蓄熱型バーナ装置を備えた輻射部を有する加熱炉
   と、 原料炭化水素及び原料水を混合した混合流体を導入可能
   な原料加熱装置とを備え、 該原料加熱装置は、前記輻射部に配置された輻射伝熱器
   と、該輻射伝熱器にて生成した水蒸気及び原料炭化水素
   の混合ガスを前記触媒管に導入する混合ガス給送流路と
   を備え、前記輻射伝熱器は、前記輻射部の炉内高温領域
   に配置され、前記バーナ装置の輻射熱を受熱することを
   特徴とする水蒸気改質装置。
7. 【請求項７】 前記加熱炉は、前記輻射部と連通する対
   流部と、該対流部を介して前記輻射部の炉内燃焼排ガス
   を部分的に炉外に導出するブローガス排出手段と、前記
   対流部に配置された対流伝熱器とを備え、前記対流伝熱
   器は、前記輻射伝熱器にて生成した水蒸気及び原料炭化
   水素の混合ガスを前記燃焼排ガスとの熱交換作用により
   調温することを特徴とする請求項６に記載の水蒸気改質
   装置。
8. 【請求項８】 前記輻射部と前記対流部とを分割する隔
   壁が、該輻射部及び対流部の間に配設され、該隔壁は、
   前記輻射部及び対流部を相互連通させる開口部を有し、
   前記輻射部の燃焼排ガスは、前記開口部を介して前記対
   流部に流入し、該対流部に開口するブローガス導出路を
   介して炉外領域に導出され、 前記輻射伝熱器は、前記輻射部に面する前記隔壁の壁面
   に沿って配置され、前記対流伝熱器の流入端は、前記輻
   射伝熱器の混合ガス流出端に接続され、前記対流伝熱器
   の流出端は、前記触媒管の流入端と連通することを特徴
   とする請求項７に記載の水蒸気改質装置。
9. 【請求項９】 前記ブローガス導出路は、ブロー排ガス
   流量を制御する流量制御装置を備え、該流量制御装置
   は、前記ブローガス導出路に介装された流量制御弁と、
   前記混合ガスの温度に基づいて流量制御弁の開度を制御
   する流量制御手段とを有することを特徴とする請求項７
   又は８に記載の水蒸気改質装置。
10. 【請求項１０】 前記バーナ装置は、燃焼用燃料を供給
    する燃料供給装置と、前記燃焼用空気及び燃焼排ガスが
    交互に通過する第１及び第２蓄熱体と、前記燃焼用空気
    及び燃焼排ガスの流路を切換える流路切換装置とを有
    し、 前記燃焼用空気は、前記輻射部の燃焼排ガスが前記第１
    蓄熱体と伝熱接触する間、前記第２蓄熱体と伝熱接触
    し、他方、前記燃焼排ガスが第２蓄熱体と伝熱接触する
    間、前記第１蓄熱体と伝熱接触し、 前記燃焼用空気は、前記蓄熱体を介してなされる前記燃
    焼排ガスと前記燃焼用空気との実質的に直接的な熱交換
    作用により、継続的に高温域に予熱され、前記燃焼用燃
    料は、高温予熱空気の存在下に炉内火焔を形成すること
    を特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の水
    蒸気改質装置。
11. 【請求項１１】 前記蓄熱体は、前記燃焼排ガスと前記
    燃焼用空気とが交互に流通可能な多数の狭小流路を備え
    たハニカム型蓄熱体からなることを特徴とする請求項６
    乃至１０のいずれか１項に記載の水蒸気改質装置。