JPS6323121B2 - - Google Patents
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- JPS6323121B2 JPS6323121B2 JP58054628A JP5462883A JPS6323121B2 JP S6323121 B2 JPS6323121 B2 JP S6323121B2 JP 58054628 A JP58054628 A JP 58054628A JP 5462883 A JP5462883 A JP 5462883A JP S6323121 B2 JPS6323121 B2 JP S6323121B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- 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
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料改質装置の改良に関するものであ
る。
る。
燃料改質装置（フユエルプロセツサ）は化石燃
料から水素を製造する設備であり、第１図に示す
ように燃料電池発電システム等に使用されてい
る。第１図において、燃料１は燃料改質装置２に
導入され、水素を主成分とするガスに変換され
る。ついで水素を主成分とする供給ガス３は燃料
電池本体５に導入され、別途燃料電池本体５に供
給される空気４との空気化学的反応により直流電
流が発生する。発生した直流電流６は交流１直流
交換器７において交流電流に変換され、交流電力
８として送電される。従来形の燃料改質装置の構
造は、第２図及び第３図に示したとおりであり、
第２図は従来形燃料改質装置の１例の縦断側面
図、第３図は第２図の−線に沿う横断平面図
である。第２図において耐火材９で内張りした圧
力容器１０の内部には流動層１１と二重触媒管１
２とパイプバーナ１３及び上部空間１４が設けら
れており、燃料１６はパイプバーナ１３で燃焼用
空気１５により燃焼して流動層１１を流動化し二
重触媒管１２を加熱して排ガス１７となり炉外へ
排出される。原料ガス１８は二重触媒管１２の中
で加熱され反応し、改質ガス１９となつて系外へ
出る。流動層は伝熱特性が良く、且つ均一に加熱
することができるため二重触媒管を加熱する方法
としては大変優れている。ただし層内の温度が均
一なため排ガス温度が高くなる。前述のように従
来型の燃料改質炉においては、流動層排ガスが何
らの利用もされずに直接炉外に排出されるので、
排ガスの温度が高く、排ガス熱損失が大きい欠点
を有していた。
料から水素を製造する設備であり、第１図に示す
ように燃料電池発電システム等に使用されてい
る。第１図において、燃料１は燃料改質装置２に
導入され、水素を主成分とするガスに変換され
る。ついで水素を主成分とする供給ガス３は燃料
電池本体５に導入され、別途燃料電池本体５に供
給される空気４との空気化学的反応により直流電
流が発生する。発生した直流電流６は交流１直流
交換器７において交流電流に変換され、交流電力
８として送電される。従来形の燃料改質装置の構
造は、第２図及び第３図に示したとおりであり、
第２図は従来形燃料改質装置の１例の縦断側面
図、第３図は第２図の−線に沿う横断平面図
である。第２図において耐火材９で内張りした圧
力容器１０の内部には流動層１１と二重触媒管１
２とパイプバーナ１３及び上部空間１４が設けら
れており、燃料１６はパイプバーナ１３で燃焼用
空気１５により燃焼して流動層１１を流動化し二
重触媒管１２を加熱して排ガス１７となり炉外へ
排出される。原料ガス１８は二重触媒管１２の中
で加熱され反応し、改質ガス１９となつて系外へ
出る。流動層は伝熱特性が良く、且つ均一に加熱
することができるため二重触媒管を加熱する方法
としては大変優れている。ただし層内の温度が均
一なため排ガス温度が高くなる。前述のように従
来型の燃料改質炉においては、流動層排ガスが何
らの利用もされずに直接炉外に排出されるので、
排ガスの温度が高く、排ガス熱損失が大きい欠点
を有していた。
かかる現状に鑑み、本発明者等は、排ガス温度
が低く、排ガス熱損失が小さく全体の熱効率の大
きい燃料改質装置を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、倒立した二重触媒管の加熱を流動層と充填
層とを組み合わせて、高温部の加熱は流動層で行
い、低温部の加熱は充填層で行うことにより前述
の目的が達成されることを見出し、この知見に基
づいて本発明をなすに至つたものである。
が低く、排ガス熱損失が小さく全体の熱効率の大
きい燃料改質装置を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、倒立した二重触媒管の加熱を流動層と充填
層とを組み合わせて、高温部の加熱は流動層で行
い、低温部の加熱は充填層で行うことにより前述
の目的が達成されることを見出し、この知見に基
づいて本発明をなすに至つたものである。
すなわち本発明は炭化水素系燃料を水素を主成
分とするガスに変換する燃料改質装置において、
圧力容器内に、燃焼装置を下部に設けた流動層
と、同流動層上方に設けられた充填層と、同充填
層を上下に貫通し先端を下方に向け同流動層内に
位置させた二重触媒管とを配設し、同二重触媒管
はその先端部において外管が閉じその内管外管間
流路と内管内流路とは同先端部内で互いに連通し
且つ他端部で原料ガス供給管及び改質ガス排出管
と連通せしめられ、同流動層の燃焼装置の排ガス
の出口は同充填層より上方に位置して設けられて
なることを特徴とする燃料改質装置を提案するも
のである。
分とするガスに変換する燃料改質装置において、
圧力容器内に、燃焼装置を下部に設けた流動層
と、同流動層上方に設けられた充填層と、同充填
層を上下に貫通し先端を下方に向け同流動層内に
位置させた二重触媒管とを配設し、同二重触媒管
はその先端部において外管が閉じその内管外管間
流路と内管内流路とは同先端部内で互いに連通し
且つ他端部で原料ガス供給管及び改質ガス排出管
と連通せしめられ、同流動層の燃焼装置の排ガス
の出口は同充填層より上方に位置して設けられて
なることを特徴とする燃料改質装置を提案するも
のである。
以下、本発明装置の実施態様例について図面に
より詳細に説明する。第４図は本発明の装置の一
実施態様例の縦断側面図である。第４図において
１２は耐火材９で内張りされた圧力容器１０の内
部に設けられた倒立した二重触媒管、１１は倒立
した二重触媒管１２を加熱するための流動層、２
０は流動層１１の上方に設けられた空間、２１は
空間２０の上方に設けられ、倒立した二重触媒管
１２を加熱するための充填層である。なおここで
「倒立した二重触媒管」とは先端部において外管
が閉じ、その内管外管間流路と内管内流路とが同
先端部内で互いに連通しているものであつて同先
端部を下方に向け上下方向に配置された二重触媒
管のことである。１３は流動層の下部に設けられ
たパイプバーナー、２２はパイプバーナーに燃料
を供給するための燃料供給管、２３は圧力容器１
０の下部に設けられた空気入口、２４は圧力容器
１０の上部に設けられた排ガス出口である。２５
は倒立した二重触媒管１２に原料ガスを供給する
ための原料ガス供給管、２６は倒立した二重触媒
管１２から改質ガスを抜き出すための改質ガス抜
出管である。充填層に充填される充填材として
は、アルミナ系のセラミツク等の充填材があげら
れ、このようなものとしてはたとえば、高さ19
mm、外径16mm、穴径８mmのラツシヒリング形充填
材がある。このような構成の燃料改質装置におい
て、パイプバーナ１３で燃料の燃焼によつて発生
した燃焼ガスは流動層１１を流動化し倒立した二
重触媒管１２を加熱し空間２０を通つて充填層２
１に入り、倒立した二重触媒管１２の上部を加熱
し、排ガスとなつて排ガス出口２４から系外へ排
出される。一方原料ガスは原料供給管２５を介し
て倒立した二重触媒管１２中に供給され、先づ充
填層２１により加熱され更に流動層１１で加熱さ
れて、改良し生成した水素を主成分とした改質ガ
スは二重触媒管１２の内管を通つて改質ガス抜出
管２６を介して系外へ抜出される。
より詳細に説明する。第４図は本発明の装置の一
実施態様例の縦断側面図である。第４図において
１２は耐火材９で内張りされた圧力容器１０の内
部に設けられた倒立した二重触媒管、１１は倒立
した二重触媒管１２を加熱するための流動層、２
０は流動層１１の上方に設けられた空間、２１は
空間２０の上方に設けられ、倒立した二重触媒管
１２を加熱するための充填層である。なおここで
「倒立した二重触媒管」とは先端部において外管
が閉じ、その内管外管間流路と内管内流路とが同
先端部内で互いに連通しているものであつて同先
端部を下方に向け上下方向に配置された二重触媒
管のことである。１３は流動層の下部に設けられ
たパイプバーナー、２２はパイプバーナーに燃料
を供給するための燃料供給管、２３は圧力容器１
０の下部に設けられた空気入口、２４は圧力容器
１０の上部に設けられた排ガス出口である。２５
は倒立した二重触媒管１２に原料ガスを供給する
ための原料ガス供給管、２６は倒立した二重触媒
管１２から改質ガスを抜き出すための改質ガス抜
出管である。充填層に充填される充填材として
は、アルミナ系のセラミツク等の充填材があげら
れ、このようなものとしてはたとえば、高さ19
mm、外径16mm、穴径８mmのラツシヒリング形充填
材がある。このような構成の燃料改質装置におい
て、パイプバーナ１３で燃料の燃焼によつて発生
した燃焼ガスは流動層１１を流動化し倒立した二
重触媒管１２を加熱し空間２０を通つて充填層２
１に入り、倒立した二重触媒管１２の上部を加熱
し、排ガスとなつて排ガス出口２４から系外へ排
出される。一方原料ガスは原料供給管２５を介し
て倒立した二重触媒管１２中に供給され、先づ充
填層２１により加熱され更に流動層１１で加熱さ
れて、改良し生成した水素を主成分とした改質ガ
スは二重触媒管１２の内管を通つて改質ガス抜出
管２６を介して系外へ抜出される。
以下本発明の作用、効果について説明する。第
５図は、従来の燃料改質装置内における排ガス、
原料ガス及び改質ガスの温度分布を示す説明図で
あり、第５図中左図は、従来の燃料改質装置の１
例の縦断側面図、右図は左図に対応した個所にお
けるガスの温度を示す。右図中ａは排ガス温度
を、ｂは原料ガス温度を、ｃは改質ガス温度をそ
れぞれ示す曲線である。一方、第６図は本発明の
燃料改質装置内における排ガス、原料ガス及び改
質ガスの温度分布を示す説明図であり、第６図中
左図は本発明の燃料改質装置の１例の縦断側面
図、右図は左図に対応した個所におけるガスの温
度を示す。右図中ａは排ガス温度をｂは原料ガス
温度を、ｃは改質ガス温度をそれぞれ示す曲線で
ある。なお、第５図及び第６図中の番号は、第２
図〜第４図における同一番号の部分と同一の部分
を示す。第５図と第６図の対比から明らかなよう
に本発明の燃料改質装置においては、流動層から
の排ガスは空間を経て充填層に入り、二重触媒管
を加熱するために用いられるので (1) 排ガスの温度が低くなる。
５図は、従来の燃料改質装置内における排ガス、
原料ガス及び改質ガスの温度分布を示す説明図で
あり、第５図中左図は、従来の燃料改質装置の１
例の縦断側面図、右図は左図に対応した個所にお
けるガスの温度を示す。右図中ａは排ガス温度
を、ｂは原料ガス温度を、ｃは改質ガス温度をそ
れぞれ示す曲線である。一方、第６図は本発明の
燃料改質装置内における排ガス、原料ガス及び改
質ガスの温度分布を示す説明図であり、第６図中
左図は本発明の燃料改質装置の１例の縦断側面
図、右図は左図に対応した個所におけるガスの温
度を示す。右図中ａは排ガス温度をｂは原料ガス
温度を、ｃは改質ガス温度をそれぞれ示す曲線で
ある。なお、第５図及び第６図中の番号は、第２
図〜第４図における同一番号の部分と同一の部分
を示す。第５図と第６図の対比から明らかなよう
に本発明の燃料改質装置においては、流動層から
の排ガスは空間を経て充填層に入り、二重触媒管
を加熱するために用いられるので (1) 排ガスの温度が低くなる。
(2) 排ガス温度が低くなるため、原料ガスと改質
ガスの温度が低くなる。
ガスの温度が低くなる。
(3) 充填層と流動層とで原料ガスを加熱するので
流動層の伝熱量が減り流動層温度を低くするこ
とができる。
流動層の伝熱量が減り流動層温度を低くするこ
とができる。
以上詳細に説明したように本発明の燃料改質装
置によれば以下の効果を奏することができる。
置によれば以下の効果を奏することができる。
(1) 排ガス温度が低くなるので排ガス熱損失が減
少し、全体の熱効率が上昇する。
少し、全体の熱効率が上昇する。
(2) 排ガス温度だけでなく原料ガス、改質ガス、
及び流動層の温度も低くなるので、全体的に装
置材料の使用温度が低下し機器の信頼性が向上
し、かつ材料費を低減させることができる。
及び流動層の温度も低くなるので、全体的に装
置材料の使用温度が低下し機器の信頼性が向上
し、かつ材料費を低減させることができる。
(3) 二重触媒管を倒立させたことにより流動層下
部に設置するパイプバーナの配置が自由にな
り、二重触媒管の最高メタル温度を低下させる
ことができる。
部に設置するパイプバーナの配置が自由にな
り、二重触媒管の最高メタル温度を低下させる
ことができる。
以上詳細に説明したように、本発明は熱効率が
大きく、信頼性に富んだ産業上有用な燃料改質装
置を提供するものである。
大きく、信頼性に富んだ産業上有用な燃料改質装
置を提供するものである。
第１図は燃料電池発電システムの説明図、第２
図は従来形燃料改質装置の１例の縦断側面図、第
３図は第２図の−線に沿う横断平面図、第４
図は本発明装置の一実施態様例の縦断側面図、第
５図は従来形燃料改質装置のガスの温度分布の説
明図、第６図は本発明の燃料改質装置のガスの温
度分布の説明図である。 １０……圧力容器、１１……流動層、１２……
二重触媒管、１３……パイプバーナー、２１……
充填層、２２……燃料供給管、２５……原料ガス
供給管。
図は従来形燃料改質装置の１例の縦断側面図、第
３図は第２図の−線に沿う横断平面図、第４
図は本発明装置の一実施態様例の縦断側面図、第
５図は従来形燃料改質装置のガスの温度分布の説
明図、第６図は本発明の燃料改質装置のガスの温
度分布の説明図である。 １０……圧力容器、１１……流動層、１２……
二重触媒管、１３……パイプバーナー、２１……
充填層、２２……燃料供給管、２５……原料ガス
供給管。
Claims (1)
- １ 炭化水素系燃料を、水素を主成分とするガス
に変換する燃料改質装置において、圧力容器内
に、燃焼装置を下部に設けた流動層と、同流動層
上方に設けられた充填層と、同充填層を上下に貫
通し先端を下方に向け同流動層内に位置させた二
重触媒管とを配設し、同二重触媒管はその先端部
において外管が閉じその内管外管間流路と内管内
流路とは同先端部内で互いに連通し且つ他端部で
原料ガス供給管及び改質ガス抜出管と連通せしめ
られ、同流動層の燃焼装置の排ガスの出口は同充
填層より上方に位置して設けられてなることを特
徴とする燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054628A JPS59182202A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054628A JPS59182202A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 燃料改質装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59182202A JPS59182202A (ja) | 1984-10-17 |
| JPS6323121B2 true JPS6323121B2 (ja) | 1988-05-14 |
Family
ID=12976016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054628A Granted JPS59182202A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59182202A (ja) |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58054628A patent/JPS59182202A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59182202A (ja) | 1984-10-17 |
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