JP2002326805A - Reformer and fuel cell system including the same - Google Patents
Reformer and fuel cell system including the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 改質装置の熱効率を高め、改質装置での水素
の製造に要するエネルギを削減する。
【解決手段】 燃料電池システムの改質装置(30)に、
第1熱回収器(40)と第2熱回収器(43)とを設ける。
第1熱回収器(40)は、その第1流路(41)が原料ガス
通路(23)に接続され、その第2流路(42)が内部ガス
通路(24)における改質器(31)と変成器(34)の間に
接続される。第1熱回収器(40)は、改質器(31)から
出たガスの熱を原料ガスに回収する。第2熱回収器(4
3)は、その第1流路(44)が燃焼用空気通路(26)に
接続され、その第2流路(45)が燃焼排ガス通路(28)
に接続される。第2熱回収器(43)は、燃焼排ガスの熱
を燃焼器(36)へ供給される空気に回収する。
(57) [PROBLEMS] To improve the thermal efficiency of a reformer and reduce the energy required for hydrogen production in the reformer. SOLUTION: In the reformer (30) of the fuel cell system,
A first heat recovery device (40) and a second heat recovery device (43) are provided.
The first heat recovery device (40) has a first flow path (41) connected to the source gas passage (23), and a second flow path (42) connected to the reformer (31) in the internal gas passage (24). ) And the transformer (34). The first heat recovery device (40) recovers the heat of the gas discharged from the reformer (31) into the raw material gas. Second heat recovery unit (4
In 3), the first flow path (44) is connected to the combustion air passage (26), and the second flow path (45) is connected to the combustion exhaust gas passage (28).
Connected to. The second heat recovery device (43) recovers heat of the combustion exhaust gas into air supplied to the combustor (36).
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素系の原燃
料を含む原料ガスから水素を生成する改質装置、及び該
改質装置で生成した水素を燃料電池に供給して発電を行
う燃料電池システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reformer for producing hydrogen from a raw material gas containing a hydrocarbon-based raw fuel, and a fuel for generating electricity by supplying hydrogen produced by the reformer to a fuel cell. It relates to a battery system.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、特開平1−186570号公
報に開示されているように、炭化水素系の原燃料から水
素を生成する改質装置が知られている。この改質装置で
は、水蒸気改質反応及び部分酸化反応によって、炭化水
素系の原燃料から水素が生成される。水蒸気改質反応と
部分酸化反応の反応式は、次に示す通りである。2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-186570, a reformer for producing hydrogen from a hydrocarbon-based raw fuel has been known. In this reformer, hydrogen is generated from a hydrocarbon-based raw fuel by a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction. The reaction equations of the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction are as follows.
【0003】 CnHm+nH2O → nCO+(n+m/2)H2 … 水蒸気改質反応 CnHm+n/2O2 → nCO+m/2H2 … 部分酸化反応 上記改質装置は、燃料電池と組み合わされて燃料電池シ
ステムを構成する場合が多い。この場合、改質器で得ら
れた水素主体の改質ガスは、燃料電池の燃料極へ供給さ
れる。また、燃料電池の空気極には、空気が供給され
る。燃料電池は、燃料極に供給された水素を燃料とし、
空気極に供給された空気中の酸素を酸化剤として発電を
行う。[0003] C n H m + nH 2 O → nCO + (n + m / 2) H 2 ... steam reforming reaction C n H m + n / 2O 2 → nCO + m / 2H 2 ... partial oxidation reaction the reformer fuel In many cases, a fuel cell system is configured in combination with a battery. In this case, the reformed gas mainly composed of hydrogen obtained in the reformer is supplied to the fuel electrode of the fuel cell. Air is supplied to the air electrode of the fuel cell. Fuel cells use hydrogen supplied to the fuel electrode as fuel,
Electric power is generated using oxygen in the air supplied to the air electrode as an oxidant.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の改質装置では、改質装置から比較的高温のガスが流
出するにも拘わらず、この高温のガスからの熱回収につ
いて何ら考慮されていなかった。このため、従来の改質
装置では、熱効率が低いことから、改質装置での水素の
製造に要するエネルギが嵩むという問題があった。However, in the above-mentioned conventional reformer, no consideration has been given to heat recovery from the high-temperature gas, despite the fact that a relatively high-temperature gas flows out of the reformer. Was. For this reason, the conventional reformer has a problem that the energy required for producing hydrogen in the reformer increases due to low thermal efficiency.
【0005】この問題について具体的に説明する。上記
改質装置における水蒸気改質反応や部分酸化反応の反応
温度は600〜800℃程度と高温であり、これら反応
により得られる改質ガスも比較的高温状態のまま改質装
置から送り出される。一方、燃料電池の作動温度は、水
蒸気改質反応等の反応温度よりも低いことがある。例え
ば、固体高分子電解質型の燃料電池では、その作動温度
が80〜90℃程度である。従って、このような場合、
燃料電池に対して改質装置からの改質ガスを冷却した上
で供給しなければならず、改質ガスからの放熱により熱
ロスが生じてしまう。[0005] This problem will be specifically described. The reaction temperature of the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction in the reformer is as high as about 600 to 800 ° C., and the reformed gas obtained by these reactions is also sent out from the reformer in a relatively high temperature state. On the other hand, the operating temperature of the fuel cell may be lower than the reaction temperature of the steam reforming reaction or the like. For example, a solid polymer electrolyte type fuel cell has an operating temperature of about 80 to 90 ° C. Therefore, in such a case,
The reformed gas from the reformer must be supplied to the fuel cell after being cooled, and the heat loss from the reformed gas causes heat loss.
【0006】また、上記改質装置で行われる水蒸気改質
反応は吸熱反応であり、その反応熱を供給するために燃
料等を燃焼させなければならない。このため、上記改質
装置からは、燃料等の燃焼により生じた高温の燃焼排ガ
スが排出される。その際、燃焼排ガスを単に排気したの
では、燃焼排ガスの保有する熱が無駄に捨てられること
となり、この点でも熱ロスが生じてしまう。[0006] The steam reforming reaction performed in the reformer is an endothermic reaction, and fuel or the like must be burned to supply the reaction heat. Therefore, high-temperature combustion exhaust gas generated by combustion of fuel or the like is discharged from the reformer. At that time, if the combustion exhaust gas is simply exhausted, the heat held by the combustion exhaust gas will be wasted and the heat loss will also occur.
【0007】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、改質装置の熱効率を
高め、改質装置での水素の製造に要するエネルギを削減
することにある。[0007] The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to increase the thermal efficiency of a reformer and reduce the energy required for producing hydrogen in the reformer. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明が講じた第1の解
決手段は、炭化水素系の原燃料を含む原料ガスが供給さ
れて部分酸化反応及び水蒸気改質反応により水素を生成
する改質部(31)と、酸素を含む燃焼用酸化剤と加熱用
燃料とが供給されて水蒸気改質反応の反応熱を上記改質
部(31)へ供給するために上記加熱用燃料を燃焼させる
燃焼部(36)とを備え、上記原料ガスから水素が主体の
改質ガスを生成する改質装置を対象としている。そし
て、上記改質部(31)から流出した反応後のガスによっ
て上記原料ガスを加熱するための第1加熱手段(40)
と、上記燃焼部(36)から排出される燃焼排ガスによっ
て上記燃焼用酸化剤を加熱するための第2加熱手段(4
3)とを設けるものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a reformer in which a raw material gas containing a hydrocarbon-based raw fuel is supplied to produce hydrogen by a partial oxidation reaction and a steam reforming reaction. Combustion in which a combustion oxidant containing oxygen and a heating fuel are supplied to supply a reaction heat of a steam reforming reaction to the reforming unit (31). And a reformer for producing a reformed gas mainly composed of hydrogen from the raw material gas. And a first heating means (40) for heating the raw material gas by the reacted gas flowing out of the reforming section (31).
And second heating means (4) for heating the combustion oxidant with the combustion exhaust gas discharged from the combustion section (36).
3) is provided.
【0009】本発明が講じた第2の解決手段は、炭化水
素系の原燃料を含む原料ガスが供給されて部分酸化反応
及び水蒸気改質反応により水素を生成する改質部(31)
と、酸素を含む燃焼用酸化剤と加熱用燃料とが供給され
て水蒸気改質反応の反応熱を上記改質部(31)へ供給す
るために上記加熱用燃料を燃焼させる燃焼部(36)とを
備え、上記原料ガスから水素が主体の改質ガスを生成す
る改質装置を対象としている。そして、上記燃焼部(3
6)から排出される燃焼排ガスによって上記原料ガスを
加熱するための第1加熱手段(40)と、上記改質部(3
1)から流出した反応後のガスによって上記燃焼用酸化
剤を加熱するための第2加熱手段(43)とを設けるもの
である。A second solution taken by the present invention is a reforming section (31) in which a raw material gas containing a hydrocarbon-based raw fuel is supplied to generate hydrogen by a partial oxidation reaction and a steam reforming reaction.
And a combustion unit (36) that is supplied with a combustion oxidant containing oxygen and a heating fuel and burns the heating fuel to supply reaction heat of the steam reforming reaction to the reforming unit (31). And a reformer that generates a reformed gas mainly composed of hydrogen from the raw material gas. Then, the combustion section (3
A first heating means (40) for heating the raw material gas by the combustion exhaust gas discharged from (6);
A second heating means (43) for heating the combustion oxidant with the reacted gas flowing out from 1) is provided.
【0010】本発明が講じた第3の解決手段は、上記第
1又は第2の解決手段において、上記改質装置で生成し
た改質ガスが供給される燃料電池(10)の燃料極(12)
から排出された燃料極排ガスを加熱用燃料として燃焼部
(36)へ供給するものである。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the fuel electrode (12) of the fuel cell (10) to which the reformed gas generated by the reformer is supplied. )
Is supplied to the combustion section (36) as fuel for heating, discharged from the fuel electrode.
【0011】本発明が講じた第4の解決手段は、上記第
1又は第2の解決手段において、改質部(31)には、部
分酸化反応の行われる第1反応部(32)と、水蒸気改質
反応の行われる第2反応部(33)とが設けられるもので
ある。A fourth solution taken by the present invention is the first or second solution, wherein the reforming section (31) includes a first reaction section (32) in which a partial oxidation reaction is performed; And a second reaction section (33) in which a steam reforming reaction is performed.
【0012】本発明が講じた第5の解決手段は、上記第
4の解決手段において、改質部(31)は、第1反応部
(32)から流出した反応後のガスを第2反応部(33)へ
導入するように構成されるものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the reforming section (31) is configured to remove the reacted gas flowing out of the first reaction section (32) into the second reaction section. (33).
【0013】本発明が講じた第6の解決手段は、上記第
4の解決手段において、第1反応部(32)には、部分酸
化反応に活性を呈する触媒を有してハニカム状に形成さ
れるハニカム部材(37)が設けられ、第2反応部(33)
には、水蒸気改質反応に活性を呈する触媒を有する触媒
充填物(38)が多数充填されるものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the first reaction section (32) is formed in a honeycomb shape having a catalyst exhibiting an activity in a partial oxidation reaction. And a second reaction section (33).
Is filled with a large number of catalyst packings (38) having a catalyst exhibiting activity in a steam reforming reaction.
【0014】本発明が講じた第7の解決手段は、上記第
1又は第2の解決手段において、改質部(31)は、燃焼
部(36)の周りを囲むように設けられて該燃焼部(36)
と一体に形成されるものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the first or the second aspect, the reforming section (31) is provided so as to surround a combustion section (36). Department (36)
It is formed integrally with.
【0015】本発明が講じた第8の解決手段は、上記第
4の解決手段において、改質部(31)は、燃焼部(36)
の周りを囲むように第2反応部(33)が設けられ且つ第
2反応部(33)の周りを囲むように第1反応部(32)が
設けられて上記燃焼部(36)と一体に形成されるもので
ある。According to an eighth aspect of the present invention, in the above fourth aspect, the reforming section (31) includes a combustion section (36).
A second reaction part (33) is provided so as to surround the periphery of the first reaction part, and a first reaction part (32) is provided so as to surround the periphery of the second reaction part (33). Is formed.
【0016】本発明が講じた第9の解決手段は、上記第
7又は第8の解決手段において、改質部(31)から反応
後のガスを供給されてシフト反応により水素を生成する
変成部(34)が上記改質部(31)の周りを囲むように設
けられるものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the above-mentioned seventh or eighth aspect of the present invention, there is provided a conversion section for supplying hydrogen after reaction from a reforming section (31) to generate hydrogen by a shift reaction. (34) is provided so as to surround the reforming section (31).
【0017】本発明が講じた第10の解決手段は、上記
第1又は第2の解決手段において、改質部(31)から反
応後のガスを供給されてシフト反応により水素を生成す
る変成部(34)と、燃焼部(36)と改質部(31)と変成
部(34)のうちの何れか1つ以上又は全部から放熱され
る熱を吸熱するために熱媒体が流通する熱回収通路(5
2,55,…)と設けるものである。According to a tenth aspect of the present invention, in the first or the second aspect, the conversion section is provided with a gas after the reaction from the reforming section (31) to generate hydrogen by a shift reaction. (34) heat recovery through which a heat medium flows to absorb heat radiated from at least one or all of the combustion unit (36), the reforming unit (31), and the shift unit (34). Aisle (5
2,55, ...).
【0018】本発明が講じた第11の解決手段は、上記
第10の解決手段において、熱回収通路(52,55,…)を
流通する熱媒体が改質部(31)へ供給される原料ガスと
されるものである。According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, the heat medium flowing through the heat recovery passages (52, 55,...) Is supplied to the reforming section (31). It is a gas.
【0019】本発明が講じた第12の解決手段は、上記
第10の解決手段において、熱回収通路(52,55,…)を
流通する熱媒体が燃焼部(36)へ供給される燃焼用酸化
剤とされるものである。According to a twelfth aspect of the present invention, in accordance with the tenth aspect, the heat medium flowing through the heat recovery passages (52, 55,...) Is supplied to the combustion section (36). It is an oxidizing agent.
【0020】本発明が講じた第13の解決手段は、燃料
電池システムを対象とし、上記第1〜第12の何れか1
つの解決手段に係る改質装置(30)と、上記改質装置
(30)で生成された改質ガスが供給される燃料電池(1
0)とを設けるものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system, comprising:
And a fuel cell (1) to which the reformed gas generated by the reformer (30) is supplied.
0).
【0021】−作用− 上記第1,第2の各解決手段では、改質装置(30)に改
質部(31)と燃焼部(36)とが設けられる。改質部(3
1)には、原料ガスが供給される。この原料ガスには、
炭化水素系の原燃料が含まれている。炭化水素系の原燃
料としては、例えばメタン(CH4)やプロパン(C3H
8)等が挙げられる。一方、燃焼部(36)には、加熱用
燃料と燃焼用酸化剤とが供給される。燃焼用酸化剤に
は、酸素が含まれている。この燃焼用酸化剤としては、
例えば空気が挙げられる。-Operation- In each of the first and second solving means, the reforming unit (30) is provided with the reforming unit (31) and the combustion unit (36). Reforming unit (3
In 1), a source gas is supplied. This source gas contains
Contains hydrocarbon-based raw fuels. Examples of the hydrocarbon-based raw fuel include methane (CH 4 ) and propane (C 3 H).
8 ). On the other hand, the fuel for heating and the oxidizing agent for combustion are supplied to the combustion section (36). The oxidizing agent for combustion contains oxygen. As the oxidizing agent for combustion,
An example is air.
【0022】改質部(31)では、部分酸化反応と水蒸気
改質反応とが行われ、原料ガスからH2(水素)が生成
する。ここで、改質部(31)における水蒸気改質反応は
吸熱反応である。このため、改質部(31)で水蒸気改質
反応を行うには、水蒸気改質反応の反応熱を改質部(3
1)へ供給する必要がある。そこで、燃焼部(36)が水
蒸気改質反応の反応熱を改質部(31)に対して供給す
る。つまり、燃焼部(36)は、供給された加熱用燃料を
燃焼させ、その燃焼熱を改質部(31)へ供給する。In the reforming section (31), a partial oxidation reaction and a steam reforming reaction are performed, and H 2 (hydrogen) is generated from the raw material gas. Here, the steam reforming reaction in the reforming section (31) is an endothermic reaction. Therefore, in order to perform the steam reforming reaction in the reforming section (31), the reaction heat of the steam reforming reaction is reduced by the reforming section (3).
Need to supply to 1). Therefore, the combustion unit (36) supplies the reaction heat of the steam reforming reaction to the reforming unit (31). That is, the combustion unit (36) burns the supplied heating fuel, and supplies the combustion heat to the reforming unit (31).
【0023】上記第1の解決手段では、原料ガスを加熱
するための第1加熱手段(40)が改質装置(30)に設け
られる。この第1加熱手段(40)は、原料ガスを加熱す
るために、改質部(31)から流出したガスを利用する。
即ち、第1加熱手段(40)を設けることにより、改質部
(31)から流出したガスが保有する熱は、原料ガスに回
収されて改質部(31)へ送り返される。ここで、改質部
(31)に対しては、原燃料と空気の混合物を原料ガスと
して供給する場合がある。このような場合、第1加熱手
段(40)は、混合前の原燃料又は空気の一方を加熱して
もよいし、原燃料と空気の混合物を加熱してもよい。つ
まり、第1加熱手段(40)は、改質部(31)から流出し
たガスの熱を原料ガスの加熱に利用するものであればよ
い。In the first solution, the first heating means (40) for heating the raw material gas is provided in the reformer (30). The first heating means (40) uses the gas flowing out of the reforming section (31) to heat the raw material gas.
That is, by providing the first heating means (40), the heat held by the gas flowing out of the reforming section (31) is recovered by the raw material gas and sent back to the reforming section (31). Here, a mixture of raw fuel and air may be supplied as a raw material gas to the reforming section (31). In such a case, the first heating means (40) may heat one of the raw fuel and the air before mixing, or may heat a mixture of the raw fuel and the air. That is, the first heating means (40) may be any device that uses the heat of the gas flowing out of the reforming section (31) to heat the raw material gas.
【0024】また、本解決手段では、燃焼用酸化剤を加
熱するための第2加熱手段(43)が改質装置(30)に設
けられる。この第2加熱手段(43)は、燃焼用酸化剤を
加熱するために、燃焼部(36)から排出された燃焼排ガ
スを利用する。即ち、第2加熱手段(43)を設けること
により、燃焼部(36)から排出された燃焼排ガスが保有
する熱は、燃焼用酸化剤に回収されて燃焼部(36)へ送
り返される。尚、第2加熱手段(43)は、少なくとも燃
焼用酸化剤を加熱するものであればよく、例えば燃焼用
酸化剤と加熱用燃料の両方を加熱するものであってもよ
い。In the present solution, a second heating means (43) for heating the oxidizing agent for combustion is provided in the reformer (30). The second heating means (43) uses combustion exhaust gas discharged from the combustion section (36) to heat the oxidizing agent for combustion. That is, by providing the second heating means (43), heat held by the combustion exhaust gas discharged from the combustion section (36) is recovered by the oxidizing agent for combustion and sent back to the combustion section (36). The second heating means (43) only needs to heat at least the oxidizing agent for combustion, and may, for example, heat both the oxidizing agent for combustion and the fuel for heating.
【0025】上記第2の解決手段では、原料ガスを加熱
するための第1加熱手段(40)が改質装置(30)に設け
られる。この第1加熱手段(40)は、原料ガスを加熱す
るために、燃焼部(36)から排出された燃焼排ガスを利
用する。即ち、第1加熱手段(40)を設けることによ
り、燃焼部(36)から排出された燃焼排ガスが保有する
熱は、原料ガスに回収されて改質部(31)へ送り返され
る。ここで、改質部(31)に対しては、原燃料と空気の
混合物を原料ガスとして供給する場合がある。このよう
な場合、第1加熱手段(40)は、混合前の原燃料又は空
気の一方を加熱してもよいし、原燃料と空気の混合物を
加熱してもよい。つまり、第1加熱手段(40)は、燃焼
部(36)からの燃焼排ガスの熱を原料ガスの加熱に利用
するものであればよい。In the second solution, the first heating means (40) for heating the raw material gas is provided in the reformer (30). The first heating means (40) uses combustion exhaust gas discharged from the combustion section (36) to heat the raw material gas. That is, by providing the first heating means (40), the heat held by the combustion exhaust gas discharged from the combustion section (36) is recovered by the raw material gas and sent back to the reforming section (31). Here, a mixture of raw fuel and air may be supplied as a raw material gas to the reforming section (31). In such a case, the first heating means (40) may heat one of the raw fuel and the air before mixing, or may heat a mixture of the raw fuel and the air. That is, the first heating means (40) may be any device that uses the heat of the combustion exhaust gas from the combustion section (36) to heat the raw material gas.
【0026】また、本解決手段では、燃焼用酸化剤を加
熱するための第2加熱手段(43)が改質装置(30)に設
けられる。この第2加熱手段(43)は、燃焼用酸化剤を
加熱するために、改質部(31)から流出したガスを利用
する。即ち、第2加熱手段(43)を設けることにより、
改質部(31)から流出したガスが保有する熱は、燃焼用
酸化剤に回収されて燃焼部(36)へ送り返される。尚、
第2加熱手段(43)は、少なくとも燃焼用酸化剤を加熱
するものであればよく、例えば燃焼用酸化剤と加熱用燃
料の両方を加熱するものであってもよい。Further, in the present solution, a second heating means (43) for heating the oxidizing agent for combustion is provided in the reformer (30). The second heating means (43) uses gas flowing out of the reforming section (31) to heat the oxidizing agent for combustion. That is, by providing the second heating means (43),
The heat held by the gas flowing out of the reforming section (31) is recovered by the oxidizing agent for combustion and sent back to the combustion section (36). still,
The second heating means (43) only needs to heat at least the oxidizing agent for combustion, and may, for example, heat both the oxidizing agent for combustion and the fuel for heating.
【0027】上記第3の解決手段では、改質装置(30)
で生成した改質ガスが燃料電池(10)の燃料極(12)へ
供給される。また、燃料電池(10)の空気極(11)に
は、空気が供給される。燃料電池(10)は、燃料である
改質ガス中の水素と、酸化剤である空気中の酸素とを利
用して発電を行う。燃料電池(10)の燃料極(12)から
は、燃料極排ガスが排出される。この燃料極排ガスに
は、発電に利用されなかった水素が残存している。そこ
で、本解決手段では、水素が含まれる燃料極排ガスを加
熱用燃料として燃焼部(36)へ供給する。燃焼部(36)
では燃料極排ガス中の水素が燃焼し、その燃焼熱が改質
部(31)へ供給される。In the third solution, the reformer (30)
Is supplied to the fuel electrode (12) of the fuel cell (10). Air is supplied to the air electrode (11) of the fuel cell (10). The fuel cell (10) generates power using hydrogen in the reformed gas as a fuel and oxygen in the air as an oxidant. Fuel electrode exhaust gas is discharged from the fuel electrode (12) of the fuel cell (10). Hydrogen not used for power generation remains in the fuel electrode exhaust gas. Therefore, in this solution, the fuel electrode exhaust gas containing hydrogen is supplied to the combustion unit (36) as heating fuel. Combustion unit (36)
Then, the hydrogen in the fuel electrode exhaust gas burns, and the heat of combustion is supplied to the reforming section (31).
【0028】上記第4の解決手段では、第1反応部(3
2)と第2反応部(33)とが改質部(31)に設けられ
る。第1反応部(32)では、部分酸化反応が行われ、原
燃料とO 2(酸素)が反応して水素が生成する。第2反
応部(33)では、水蒸気改質反応が行われ、原燃料とH
2O(水蒸気)が反応して水素が生成する。尚、第1反
応部(32)において、部分酸化反応だけが行われる必要
はなく、主として部分酸化反応が行われればよい。同様
に、第2反応部(33)において、水蒸気改質反応だけが
行われる必要はなく、主として水蒸気改質反応が行われ
ればよい。In the fourth solution, the first reaction section (3
2) and the second reaction section (33) are provided in the reforming section (31).
You. In the first reaction section (32), a partial oxidation reaction is performed,
Fuel and O Two(Oxygen) reacts to produce hydrogen. 2nd anti
In the reaction section (33), a steam reforming reaction is performed, and the raw fuel and H
TwoO (steam) reacts to generate hydrogen. In addition, the first counter
In the reaction part (32), only the partial oxidation reaction needs to be performed
However, a partial oxidation reaction may be mainly performed. As well
In the second reaction section (33), only the steam reforming reaction
It is not necessary to carry out
Just do it.
【0029】上記第5の解決手段では、改質部(31)に
おいて、第1反応部(32)が上流側に配置され、第2反
応部(33)が下流側に配置される。原料ガスは、先ず改
質部(31)の第1反応部(32)へ導入される。第1反応
部(32)では、発熱反応である部分酸化反応が行われて
水素が生成する。第1反応部(32)から出た反応後のガ
スは、その後に第2反応部(33)へ導入される。第2反
応部(33)では、吸熱反応である水蒸気改質反応が行わ
れて水素が生成する。In the fifth solution, in the reforming section (31), the first reaction section (32) is arranged on the upstream side, and the second reaction section (33) is arranged on the downstream side. The raw material gas is first introduced into the first reaction section (32) of the reforming section (31). In the first reaction section (32), a partial oxidation reaction, which is an exothermic reaction, is performed to generate hydrogen. The reacted gas that has exited from the first reaction section (32) is subsequently introduced into the second reaction section (33). In the second reaction section (33), a steam reforming reaction, which is an endothermic reaction, is performed to generate hydrogen.
【0030】ここで、部分酸化反応は発熱反応であるた
め、第1反応部(32)から流出した反応後のガスは高温
となっている。第2反応部(33)へは、第1反応部(3
2)からの高温のガスが導入される。そして、第2反応
部(33)では、導入されたガスの保有する熱が、水蒸気
改質反応の反応熱として利用される。Since the partial oxidation reaction is an exothermic reaction, the temperature of the reacted gas flowing out of the first reaction section (32) is high. The first reaction section (3) is connected to the second reaction section (33).
The hot gas from 2) is introduced. Then, in the second reaction section (33), heat held by the introduced gas is used as reaction heat of the steam reforming reaction.
【0031】上記第6の解決手段では、ハニカム状に形
成されたハニカム部材(37)が第1反応部(32)に設け
られる。このハニカム部材(37)には、部分酸化反応に
活性を呈する触媒、例えばRh(ロジウム)系触媒が設
けられる。第1反応部(32)に導入された原料ガスは、
ハニカム部材(37)を貫いて流れる。その際、原料ガス
はハニカム部材(37)の触媒と接触し、部分酸化反応が
行われて水素が生成する。In the sixth solution, a honeycomb member (37) formed in a honeycomb shape is provided in the first reaction section (32). The honeycomb member (37) is provided with a catalyst exhibiting activity in the partial oxidation reaction, for example, a Rh (rhodium) -based catalyst. The raw material gas introduced into the first reaction section (32)
It flows through the honeycomb member (37). At that time, the raw material gas comes into contact with the catalyst of the honeycomb member (37), and a partial oxidation reaction is performed to generate hydrogen.
【0032】また、本解決手段では、多数の触媒充填物
(38)が第2反応部(33)に充填される。触媒充填物
(38)には、水蒸気改質反応に活性を呈する触媒、例え
ばRu(ルテニウム)系触媒やNi(ニッケル)系触媒
が設けられる。第1反応部(32)から第2反応部(33)
へ送り込まれたガスは、多数充填された触媒充填物(3
8)の隙間を流れる。その際、第2反応部(33)へ導入
されたガスは各触媒充填物(38)の触媒と接触し、水蒸
気改質反応が行われて水素が生成する。In the present solution, a large number of catalyst packings (38) are filled in the second reaction section (33). The catalyst packing (38) is provided with a catalyst exhibiting activity in the steam reforming reaction, for example, a Ru (ruthenium) catalyst or a Ni (nickel) catalyst. From the first reaction section (32) to the second reaction section (33)
The gas sent to the reactor is filled with a large amount of catalyst
8) Flow through the gap. At that time, the gas introduced into the second reaction section (33) comes into contact with the catalyst of each catalyst packing (38), and a steam reforming reaction is performed to generate hydrogen.
【0033】上記第7の解決手段では、改質部(31)と
燃焼部(36)とが一体に形成される。その際、改質部
(31)は、燃焼部(36)の周りを囲むように設けられ
る。つまり、本解決手段では、燃焼部(36)の周囲が改
質部(31)によって囲まれる。In the seventh solution, the reforming section (31) and the combustion section (36) are formed integrally. At this time, the reforming section (31) is provided so as to surround the combustion section (36). That is, in the present solution, the periphery of the combustion section (36) is surrounded by the reforming section (31).
【0034】上記第8の解決手段では、改質部(31)の
第1反応部(32)及び第2反応部(33)と燃焼部(36)
とが一体に形成される。その際、第2反応部(33)が燃
焼部(36)の周りを囲むように設けられ、第1反応部
(32)が第2反応部(33)の周りを囲むように設けられ
る。つまり、本解決手段では、燃焼部(36)の周囲が第
2反応部(33)で囲まれ、更に第2反応部(33)の周囲
が第1反応部(32)で囲まれる。[0034] In the eighth solution, the first reaction section (32) and the second reaction section (33) of the reforming section (31) and the combustion section (36).
Are integrally formed. At that time, the second reaction section (33) is provided so as to surround the combustion section (36), and the first reaction section (32) is provided so as to surround the second reaction section (33). That is, in this solution, the periphery of the combustion section (36) is surrounded by the second reaction section (33), and the periphery of the second reaction section (33) is further surrounded by the first reaction section (32).
【0035】上記第9の解決手段では、改質部(31)か
ら出た反応後のガスが変成部(34)へ送り込まれる。変
成部(34)へ送り込まれるガスには、改質部(31)での
反応により生じた水素や一酸化炭素と共に、改質部(3
1)で利用されなかった水蒸気が残存する。変成部(3
4)では、シフト反応(一酸化炭素変成反応)が行わ
れ、水素が生成すると同時に一酸化炭素が減少する。According to the ninth solution, the reacted gas exiting from the reforming section (31) is sent to the shift section (34). The gas sent to the shift section (34) contains the hydrogen and carbon monoxide produced by the reaction in the shift section (31) together with the reforming section (3
Water vapor not used in 1) remains. Metamorphic department (3
In 4), a shift reaction (carbon monoxide conversion reaction) is performed, and hydrogen is generated and carbon monoxide is reduced at the same time.
【0036】本解決手段において、変成部(34)は改質
部(31)の周りを囲むように設けられる。ここで、一般
に、シフト反応の反応温度(200〜400℃程度)
は、部分酸化反応や水蒸気改質反応の反応温度(600
〜700℃程度)よりも低温である。つまり、本解決手
段において、改質部(31)の周囲は、改質部(31)より
も低温の変成部(34)によって囲まれる。In the present solution, the shift section (34) is provided so as to surround the reforming section (31). Here, generally, the reaction temperature of the shift reaction (about 200 to 400 ° C.)
Is the reaction temperature of the partial oxidation reaction or the steam reforming reaction (600
(About 700 ° C.). That is, in the present solution, the periphery of the reforming section (31) is surrounded by the shift section (34) having a lower temperature than the reforming section (31).
【0037】尚、本解決手段において、改質部(31)と
その周りの変成部(34)とを密着させて両者を一体に形
成する必要はない。つまり、改質部(31)と変成部(3
4)の温度差が大きいと、改質部(31)から変成部(3
4)への熱移動量が過多となる場合もある。従って、こ
のような場合には、改質部(31)と変成部(34)の間に
ある程度の間隔を置くようにしてもよい。また、改質部
(31)と変成部(34)の間に、改質部(31)から変成部
(34)への伝熱量を調節するための部材として断熱材等
を設けてもよい。In the present solution, it is not necessary that the reformed portion (31) and the metamorphic portion (34) around the reformed portion are brought into close contact with each other to form them integrally. That is, the reforming section (31) and the metamorphic section (3
If the temperature difference in 4) is large, the reforming section (31)
The amount of heat transfer to 4) may be excessive. Therefore, in such a case, a certain interval may be provided between the reforming section (31) and the shift section (34). Further, between the reforming section (31) and the shift section (34), a heat insulating material or the like may be provided as a member for adjusting the amount of heat transferred from the reforming section (31) to the shift section (34).
【0038】上記第10の解決手段では、変成部(34)
と熱回収通路(52,55,…)とが改質装置(30)に設けら
れる。変成部(34)の動作は、上記第9の解決手段と同
様である。一方、熱回収通路(52,55,…)では、熱媒体
が流通する。熱回収通路(52,55,…)を流れる熱媒体
は、燃焼部(36)や改質部(31)や変成部(34)から放
熱された熱を吸熱する。つまり、熱回収通路(52,55,
…)は、燃焼部(36)と改質部(31)と変成部(34)の
うち何れか1つから熱回収を行うものであってもよく、
また燃焼部(36)と改質部(31)と変成部(34)のうち
の何れか2つから熱回収を行うものであってもよく、更
には燃焼部(36)と改質部(31)と変成部(34)の全て
から熱回収を行うものであってもよい。[0038] In the tenth solving means, the conversion section (34)
And the heat recovery passages (52, 55, ...) are provided in the reformer (30). The operation of the transformation unit (34) is the same as that of the ninth solving means. On the other hand, the heat medium flows through the heat recovery passages (52, 55,...). The heat medium flowing through the heat recovery passages (52, 55,...) Absorbs heat radiated from the combustion section (36), the reforming section (31), and the shift section (34). That is, the heat recovery passage (52, 55,
...) may recover heat from any one of the combustion unit (36), the reforming unit (31), and the shift unit (34),
Further, heat recovery may be performed from any two of the combustion section (36), the reforming section (31), and the shift section (34), and furthermore, the combustion section (36) and the reforming section ( Heat recovery from all of 31) and the metamorphic section (34) may be performed.
【0039】上記第11の解決手段では、原料ガスが熱
媒体として熱回収通路(52,55,…)を流通する。つま
り、熱回収通路(52,55,…)では、燃焼部(36)や改質
部(31)や変成部(34)から放熱された熱が原料ガスに
回収される。熱回収通路(52,55,…)において吸熱した
原料ガスは、その後に改質部(31)へ供給される。In the eleventh solution, the raw material gas flows through the heat recovery passages (52, 55,...) As a heat medium. That is, in the heat recovery passages (52, 55,...), Heat radiated from the combustion section (36), the reforming section (31), and the shift section (34) is recovered into the raw material gas. The raw material gas having absorbed heat in the heat recovery passages (52, 55, ...) is thereafter supplied to the reforming section (31).
【0040】上記第12の解決手段では、燃焼用酸化剤
が熱媒体として熱回収通路(52,55,…)を流通する。つ
まり、熱回収通路(52,55,…)では、燃焼部(36)や改
質部(31)や変成部(34)から放熱された熱が燃焼用酸
化剤に回収される。熱回収通路(52,55,…)において吸
熱した燃焼用酸化剤は、その後に燃焼部(36)へ供給さ
れる。In the twelfth solution, the oxidizing agent for combustion flows through the heat recovery passages (52, 55,...) As a heat medium. That is, in the heat recovery passages (52, 55,...), Heat radiated from the combustion section (36), the reforming section (31), and the shift section (34) is recovered by the oxidizing agent for combustion. The oxidizing agent for combustion that has absorbed heat in the heat recovery passages (52, 55, ...) is thereafter supplied to the combustion section (36).
【0041】上記第13の解決手段では、改質装置(3
0)と燃料電池(10)によって燃料電池システムが構成
される。改質装置(30)で生成した水素主体の改質ガス
は、燃料電池(10)の燃料極(12)へ供給される。ま
た、燃料電池(10)の空気極(11)には、空気が供給さ
れる。燃料電池(10)は、燃料である改質ガス中の水素
と、酸化剤である空気中の酸素とを利用して発電を行
う。In the thirteenth solution, the reformer (3
0) and the fuel cell (10) constitute a fuel cell system. The reformed gas mainly composed of hydrogen generated by the reformer (30) is supplied to the fuel electrode (12) of the fuel cell (10). Air is supplied to the air electrode (11) of the fuel cell (10). The fuel cell (10) generates power using hydrogen in the reformed gas as a fuel and oxygen in the air as an oxidant.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、改質装置(30)に第1
加熱手段(40)及び第2加熱手段(43)を設けているた
め、改質部(31)からの反応後のガスや燃焼部(36)か
らの燃焼排ガスが保有する熱を、改質部(31)へ供給さ
れる原料ガスや燃焼部(36)へ供給される燃焼用酸化剤
に回収することができる。つまり、従来であれば改質装
置(30)から外部へ放出されていた熱を、原料ガスや燃
焼用酸化剤に回収して再び改質装置(30)へ戻すことが
できる。従って、本発明によれば、改質装置(30)から
の放熱ロスを削減でき、改質装置(30)の熱効率を高め
て改質装置(30)の運転に要するエネルギを削減するこ
とができる。According to the present invention, the first reformer (30) has
Since the heating means (40) and the second heating means (43) are provided, the heat generated by the reacted gas from the reforming section (31) and the combustion exhaust gas from the combustion section (36) is transferred to the reforming section. The raw material gas supplied to (31) and the oxidizing agent for combustion supplied to the combustion section (36) can be recovered. In other words, the heat that had been conventionally released from the reformer (30) to the outside can be recovered into the raw material gas or the oxidizing agent for combustion and returned to the reformer (30). Therefore, according to the present invention, the heat loss from the reformer (30) can be reduced, the thermal efficiency of the reformer (30) can be increased, and the energy required for operation of the reformer (30) can be reduced. .
【0043】上記第3の解決手段では、燃料電池(10)
から排出される燃料極排ガスを加熱用燃料として利用し
ている。このため、水蒸気改質反応の反応熱を供給する
ために、燃料極排ガス中に残存する水素を有効利用する
ことができる。In the third solution, the fuel cell (10)
The fuel electrode exhaust gas discharged from is used as fuel for heating. Therefore, in order to supply the reaction heat of the steam reforming reaction, it is possible to effectively use the hydrogen remaining in the fuel electrode exhaust gas.
【0044】上記第4の解決手段では、改質部(31)に
第1反応部(32)と第2反応部(33)を設け、部分酸化
反応と水蒸気改質反応を別々の反応部(32,33)で行う
ようにしている。このため、温度等の反応条件を、第1
反応部(32)と第2反応部(33)とで個別に設定するこ
とが可能となる。具体的には、第1反応部(32)の反応
条件を部分酸化反応に適した条件とし、第2反応部(3
3)の反応条件を水蒸気改質反応に適した条件とするこ
とが可能となる。従って、本解決手段によれば、改質部
(31)における部分酸化反応と水蒸気改質反応を各反応
に最適な条件で行うことができ、改質部(31)での水素
の生成量を増大させることができる。In the fourth solution, a first reaction section (32) and a second reaction section (33) are provided in the reforming section (31), and the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction are performed in separate reaction sections (31). 32,33). For this reason, the reaction conditions such as temperature
It is possible to set individually for the reaction section (32) and the second reaction section (33). Specifically, the reaction conditions of the first reaction section (32) are set to conditions suitable for the partial oxidation reaction, and the second reaction section (3
The reaction condition 3) can be made suitable for the steam reforming reaction. Therefore, according to the present solution, the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction in the reforming section (31) can be performed under optimal conditions for each reaction, and the amount of hydrogen generated in the reforming section (31) can be reduced. Can be increased.
【0045】上記第5の解決手段では、先ず第1反応部
(32)で部分酸化反応が行われ、その後に第2反応部
(33)で水蒸気改質反応が行われる。このため、発熱反
応である部分酸化反応の反応熱を、吸熱反応である水蒸
気改質反応の反応熱として利用することができる。この
結果、水蒸気改質反応の反応熱として改質部(31)へ供
給すべき熱量を削減でき、改質装置(30)の運転に要す
るエネルギを一層削減することができる。In the fifth solution, first, a partial oxidation reaction is performed in the first reaction section (32), and then a steam reforming reaction is performed in the second reaction section (33). Therefore, the heat of the partial oxidation reaction, which is an exothermic reaction, can be used as the heat of the steam reforming reaction, which is an endothermic reaction. As a result, the amount of heat to be supplied to the reforming section (31) as the reaction heat of the steam reforming reaction can be reduced, and the energy required for operating the reformer (30) can be further reduced.
【0046】上記第6の解決手段では、第1反応部(3
2)にハニカム部材(37)を設け、このハニカム部材(3
7)を原料ガスが貫流するようにしている。このため、
本解決手段によれば、第1反応部(32)を通過する際の
ガスの圧力損失を低減することができる。更に、本解決
手段では、第2反応部(33)に多数の触媒充填物(38)
を充填し、伝熱性能に優れた充填層を形成している。こ
のため、燃焼部(36)から供給される熱を流通するガス
や触媒充填物(38)の触媒に効率よく供給でき、水蒸気
改質反応を確実に行って水素の生成量を増大させること
ができる。In the sixth solution, the first reaction section (3
2) A honeycomb member (37) is provided, and the honeycomb member (3) is provided.
7) so that the source gas flows through. For this reason,
According to this solution, the pressure loss of the gas when passing through the first reaction section (32) can be reduced. Furthermore, in this solution, a large number of catalyst packings (38) are provided in the second reaction section (33).
To form a packed layer having excellent heat transfer performance. Therefore, it is possible to efficiently supply the heat supplied from the combustion unit (36) to the flowing gas and the catalyst of the catalyst packing (38), and to reliably perform the steam reforming reaction to increase the amount of generated hydrogen. it can.
【0047】上記第7,第8の解決手段では、加熱用燃
料が燃焼する燃焼部(36)の周りを囲むように改質部
(31)を設けている。このため、燃焼部(36)から放熱
される加熱用燃料の燃焼熱を、燃焼部(36)の周りの改
質部(31)に対して効率よく供給できる。つまり、燃焼
部(36)で燃焼する加熱用燃料の燃焼熱のうち水蒸気改
質反応の反応熱として有効に利用される分の割合を増大
させることができ、燃焼部(36)に対する加熱用燃料の
供給量を削減できる。従って、これら解決手段によれ
ば、改質装置(30)の運転に要するエネルギを一層低減
することができる。In the seventh and eighth solutions, the reforming section (31) is provided so as to surround the combustion section (36) in which the heating fuel burns. Therefore, the combustion heat of the heating fuel radiated from the combustion section (36) can be efficiently supplied to the reforming section (31) around the combustion section (36). That is, it is possible to increase the proportion of the combustion heat of the heating fuel combusted in the combustion unit (36) that is effectively used as the reaction heat of the steam reforming reaction. Supply can be reduced. Therefore, according to these solutions, the energy required for operating the reformer (30) can be further reduced.
【0048】上記第8の解決手段では、吸熱反応である
水蒸気改質反応が行われる第2反応部(33)の内側に燃
焼部(36)を配置すると共に、その外側に発熱反応であ
る部分酸化反応が行われる第1反応部(32)を配置して
いる。このため、第2反応部(33)に対しては、燃焼部
(36)から加熱用燃料の燃焼熱を効率よく供給でき、更
には第1反応部(32)から部分酸化反応の反応熱をも効
率よく供給できる。従って、本解決手段によれば、燃焼
部(36)に対する加熱用燃料の供給量を一層削減でき、
改質装置(30)の運転に要するエネルギの更なる低減を
図ることができる。In the eighth solution, the combustion section (36) is arranged inside the second reaction section (33) where the steam reforming reaction, which is an endothermic reaction, is performed, and the exothermic reaction section is provided outside the combustion section (36). A first reaction section (32) for performing an oxidation reaction is arranged. Therefore, the combustion heat of the heating fuel can be efficiently supplied from the combustion section (36) to the second reaction section (33), and the reaction heat of the partial oxidation reaction can be further transmitted from the first reaction section (32). Can also be supplied efficiently. Therefore, according to the present solution, the supply amount of the heating fuel to the combustion section (36) can be further reduced,
Energy required for operation of the reformer (30) can be further reduced.
【0049】上記第9の解決手段では、改質部(31)よ
りも低温の変成部(34)によって改質部(31)の周りを
囲んでいる。このため、改質部(31)の周りを変成部
(34)によって断熱することができ、改質部(31)から
の放熱ロスを低減することができる。従って、本解決手
段によれば、水素を生成するための変成部(34)を利用
して改質部(31)の断熱を行うことができ、改質装置
(30)からの放熱ロスを削減して改質装置(30)の熱効
率を向上させることができる。[0049] In the ninth solution, the reforming section (31) is surrounded by a shift section (34) whose temperature is lower than that of the reforming section (31). Therefore, the periphery of the reforming section (31) can be thermally insulated by the shift section (34), and heat loss from the reforming section (31) can be reduced. Therefore, according to the present solution, the reforming section (31) can be insulated using the shift section (34) for generating hydrogen, and the heat loss from the reformer (30) can be reduced. As a result, the thermal efficiency of the reformer (30) can be improved.
【0050】上記第10,第11,第12の各解決手段
によれば、燃焼部(36)や改質部(31)や変成部(34)
から放熱される熱を熱媒体に回収することができ、改質
装置(30)からの放熱ロスを一層低減することができ
る。特に、第11の解決手段によれば、改質部(31)へ
供給される原料ガスを予熱するために、燃焼部(36)等
から放熱される熱を利用できる。また、第12の解決手
段によれば、燃焼部(36)へ供給される燃焼用酸化剤を
予熱するために、燃焼部(36)等から放熱される熱を利
用できる。According to the tenth, eleventh, and twelfth solving means, the combustion section (36), the reforming section (31), and the shift section (34).
The heat radiated from the reformer (30) can be recovered to the heat medium, and the heat loss from the reformer (30) can be further reduced. In particular, according to the eleventh solution, the heat radiated from the combustion unit (36) or the like can be used to preheat the raw material gas supplied to the reforming unit (31). Further, according to the twelfth solution, in order to preheat the oxidizing agent supplied to the combustion section (36), heat radiated from the combustion section (36) or the like can be used.
【0051】上記第13の解決手段によれば、本発明に
係る改質装置(30)と燃料電池(10)を組み合わせるこ
とで、発電効率の高い燃料電池システムを実現できる。According to the thirteenth solution, a fuel cell system with high power generation efficiency can be realized by combining the reformer (30) and the fuel cell (10) according to the present invention.
【0052】[0052]
【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1に示すように、本実施
形態1は、燃料電池本体(10)と改質装置(30)とを備
えた燃料電池システムである。Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the first embodiment is a fuel cell system including a fuel cell main body (10) and a reformer (30).
【0053】上記燃料電池本体(10)は、固体高分子電
解質型に構成されている。この燃料電池本体(10)に
は、触媒電極である空気極(カソード)(11)と、同じく
触媒電極である燃料極(アノード)(12)とが設けられて
いる。燃料電池本体(10)の空気極(11)には、その入
口側に空気供給通路(20)が接続され、その出口側に空
気極排気通路(13)が接続されている。一方、燃料電池
本体(10)の燃料極(12)には、その入口側に改質ガス
通路(25)が接続され、その出口側に燃料極排気通路
(14)が接続されている。The fuel cell body (10) is of a solid polymer electrolyte type. The fuel cell body (10) is provided with an air electrode (cathode) (11), which is a catalyst electrode, and a fuel electrode (anode) (12), which is also a catalyst electrode. The air electrode (11) of the fuel cell body (10) is connected to an air supply passage (20) on the inlet side, and is connected to an air electrode exhaust passage (13) on the outlet side. On the other hand, the fuel electrode (12) of the fuel cell body (10) has a reformed gas passage (25) connected to the inlet side, and a fuel electrode exhaust passage (14) connected to the outlet side.
【0054】上記空気供給通路(20)は、その始端が屋
外に開口し、その終端が燃料電池本体(10)の空気極
(11)に接続されている。この空気供給通路(20)は、
屋外から取り込んだ空気を空気極(11)へ供給する。ま
た、空気供給通路(20)には、第1分岐通路(21)と第
2分岐通路(22)とが設けられている。The air supply passage (20) has a start end open to the outside and an end end connected to the air electrode (11) of the fuel cell body (10). This air supply passage (20)
Air taken from outside is supplied to the cathode (11). The air supply passage (20) is provided with a first branch passage (21) and a second branch passage (22).
【0055】上記空気極排気通路(13)は、その始端が
燃料電池本体(10)の空気極(11)に接続され、その終
端が屋外に開口している。一方、上記燃料極排気通路
(14)は、その始端が燃料電池本体(10)の燃料極(1
2)に接続され、その終端がオフガスバーナ(図示せ
ず)に接続されている。The cathode exhaust passage (13) has a start end connected to the cathode (11) of the fuel cell body (10), and an end open to the outside. On the other hand, the fuel electrode exhaust passage (14) has a start end at the fuel electrode (1
2), the end of which is connected to an off-gas burner (not shown).
【0056】上記改質装置(30)は、原燃料から水素を
主成分とする改質ガスを生成し、得られた改質ガスを燃
料電池本体(10)へ供給するように構成されている。こ
の改質装置(30)には、加湿器(39)、改質器(31)、
変成器(34)、選択酸化反応器(35)、及び燃焼器(3
6)が設けられている。また、改質装置(30)には、第
1熱回収器(40)、及び第2熱回収器(43)が設けられ
ている。The reformer (30) is configured to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component from the raw fuel and supply the obtained reformed gas to the fuel cell body (10). . The reformer (30) includes a humidifier (39), a reformer (31),
Transformer (34), selective oxidation reactor (35), and combustor (3
6) is provided. The reformer (30) is provided with a first heat recovery device (40) and a second heat recovery device (43).
【0057】上記改質器(31)の入口側には、原料ガス
通路(23)が接続されている。原料ガス通路(23)は、
炭化水素系の原燃料、酸素、及び水蒸気の混合物である
原料ガスを改質器(31)へ供給するためのものである。
原料ガス通路(23)の始端には、原燃料としてのメタン
(CH4)を主成分とする天然ガスが導入されている。
原料ガス通路(23)には、原料ガスの流れに沿って順
に、加湿器(39)と第1熱回収器(40)とが設けられて
いる。また、原料ガス通路(23)における加湿器(39)
の上流には、上記空気供給通路(20)の第1分岐通路
(21)が接続されている。A raw material gas passage (23) is connected to the inlet side of the reformer (31). The raw material gas passage (23)
This is for supplying a raw material gas, which is a mixture of a hydrocarbon-based raw fuel, oxygen, and steam, to the reformer (31).
At the beginning of the raw material gas passage (23), natural gas mainly containing methane (CH 4 ) as a raw fuel is introduced.
The source gas passage (23) is provided with a humidifier (39) and a first heat recovery unit (40) in order along the flow of the source gas. The humidifier (39) in the source gas passage (23)
The first branch passage (21) of the air supply passage (20) is connected to the upstream of the air supply passage.
【0058】上記改質器(31)の出口側には、内部ガス
通路(24)の始端が接続されている。内部ガス通路(2
4)には、第1熱回収器(40)と変成器(34)とが順に
設けられている。内部ガス通路(24)の終端は、選択酸
化反応器(35)の入口側に接続されている。また、内部
ガス通路(24)のうち変成器(34)と選択酸化反応器
(35)の間の部分には、上記空気供給通路(20)の第2
分岐通路(22)が接続されている。The beginning of the internal gas passage (24) is connected to the outlet side of the reformer (31). Internal gas passage (2
4) is provided with a first heat recovery unit (40) and a transformer (34) in order. The end of the internal gas passage (24) is connected to the inlet side of the selective oxidation reactor (35). Further, a portion of the internal gas passage (24) between the shift converter (34) and the selective oxidation reactor (35) is provided with the second air supply passage (20).
The branch passage (22) is connected.
【0059】上記選択酸化反応器(35)の出口側には、
上記改質ガス通路(25)の始端が接続されている。選択
酸化反応器(35)から出た改質ガスは、改質ガス通路
(25)を通じて燃料電池本体(10)の燃料極(12)へ送
られる。At the outlet side of the selective oxidation reactor (35),
The starting end of the reformed gas passage (25) is connected. The reformed gas discharged from the selective oxidation reactor (35) is sent to the fuel electrode (12) of the fuel cell body (10) through the reformed gas passage (25).
【0060】上記燃焼器(36)には、加熱用燃料通路
(27)、燃焼用空気通路(26)、及び燃焼排ガス通路
(28)が接続されている。加熱用燃料通路(27)は、天
然ガスを加熱用燃料として燃焼器(36)へ供給するため
のものである。燃焼用空気通路(26)は、燃焼用酸化剤
としての空気を燃焼器(36)へ供給するためのものであ
る。燃焼排ガス通路(28)は、燃焼器(36)で生じた燃
焼排ガスを屋外へ排気するためのものである。また、燃
焼用空気通路(26)及び燃焼排ガス通路(28)の途中に
は、第2熱回収器(43)が設けられている。A heating fuel passage (27), a combustion air passage (26), and a combustion exhaust gas passage (28) are connected to the combustor (36). The heating fuel passage (27) is for supplying natural gas to the combustor (36) as heating fuel. The combustion air passage (26) is for supplying air as a combustion oxidant to the combustor (36). The flue gas passage (28) is for exhausting flue gas generated in the combustor (36) to the outside. A second heat recovery unit (43) is provided in the combustion air passage (26) and the combustion exhaust gas passage (28).
【0061】上記加湿器(39)は、原料ガスに水蒸気を
供給するためのものである。具体的に、この加湿器(3
9)は、改質器(31)や変成器(34)で行われる反応に
必要な水蒸気を原料ガスへ供給するように構成されてい
る。The humidifier (39) is for supplying steam to the raw material gas. Specifically, this humidifier (3
9) is configured to supply steam required for the reaction performed in the reformer (31) and the shift converter (34) to the raw material gas.
【0062】上記改質器(31)は、改質部を構成してい
る。この改質器(31)には、ガスの流れに沿って順に、
第1反応部である第1反応器(32)と、第2反応部であ
る第2反応器(33)とが設けられている。つまり、第1
反応器(32)の下流に、第2反応器(33)が配置されて
いる。The reformer (31) constitutes a reforming section. In this reformer (31), in order along the flow of gas,
A first reactor (32) as a first reaction section and a second reactor (33) as a second reaction section are provided. That is, the first
A second reactor (33) is arranged downstream of the reactor (32).
【0063】図2に示すように、上記第1反応器(32)
には、ハニカム状に形成されたハニカム部材(37)が設
けられている。ハニカム部材(37)には、これを貫通す
るガスの流路が多数開口している。また、ハニカム部材
(37)の表面には、部分酸化反応に活性を呈する触媒が
バインダ等により付着されている。部分酸化反応に活性
を呈する触媒としては、Rh(ロジウム)系触媒が例示
される。第1反応器(32)では、ハニカム部材(37)を
貫流する間に原料ガスが触媒と接触し、部分酸化反応に
よって水素が生成する。As shown in FIG. 2, the first reactor (32)
Is provided with a honeycomb member (37) formed in a honeycomb shape. The honeycomb member (37) has a large number of gas passages therethrough. Further, a catalyst exhibiting activity for the partial oxidation reaction is attached to the surface of the honeycomb member (37) by a binder or the like. Examples of the catalyst exhibiting activity in the partial oxidation reaction include Rh (rhodium) -based catalysts. In the first reactor (32), the raw material gas contacts the catalyst while flowing through the honeycomb member (37), and hydrogen is generated by a partial oxidation reaction.
【0064】第2反応器(33)には、粒状の触媒充填物
(38)が多数充填されている。各触媒充填物(38)の表
面には、水蒸気改質反応に活性を呈する触媒がバインダ
等により付着されている。水蒸気改質反応に活性を呈す
る触媒としては、Ru(ルテニウム)系触媒やNi(ニ
ッケル)系触媒が例示される。第2反応器(33)では、
充填された触媒充填物(38)の隙間を流れる間にガスが
触媒と接触し、水蒸気改質反応によって水素が生成す
る。The second reactor (33) is filled with a large number of granular catalyst packings (38). A catalyst exhibiting activity in the steam reforming reaction is attached to the surface of each catalyst packing (38) by a binder or the like. Examples of the catalyst exhibiting activity in the steam reforming reaction include a Ru (ruthenium) catalyst and a Ni (nickel) catalyst. In the second reactor (33),
The gas comes into contact with the catalyst while flowing through the gap between the charged catalyst packings (38), and hydrogen is generated by the steam reforming reaction.
【0065】上記第1熱回収器(40)には、第1流路
(41)と第2流路(42)とが区画形成されている(図1
参照)。第1熱回収器(40)の第1流路(41)は、原料
ガス通路(23)に接続されている。この第1流路(41)
には、加湿器(39)から改質器(31)へ向かって流れる
原料ガスが導入される。一方、第1熱回収器(40)の第
2流路(42)は、内部ガス通路(24)における改質器
(31)と変成器(34)の間に接続されている。この第2
流路(42)には、改質器(31)から送り出された反応後
のガスが導入される。The first heat recovery unit (40) is formed with a first flow path (41) and a second flow path (42) (FIG. 1).
reference). The first flow path (41) of the first heat recovery device (40) is connected to the raw material gas passage (23). This first flow path (41)
, A raw material gas flowing from the humidifier (39) to the reformer (31) is introduced. On the other hand, the second flow path (42) of the first heat recovery device (40) is connected between the reformer (31) and the shift converter (34) in the internal gas passage (24). This second
The gas after the reaction sent from the reformer (31) is introduced into the flow path (42).
【0066】上記第1熱回収器(40)は、第1流路(4
1)の原料ガスと第2流路(42)のガスとを熱交換させ
るように構成されている。つまり、第1熱回収器(40)
は、改質器(31)から出た反応後のガスによって改質器
(31)へ送られる原料ガスを加熱するための第1加熱手
段を構成している。The first heat recovery unit (40) is connected to the first flow path (4
It is configured to exchange heat between the source gas of 1) and the gas in the second flow path (42). That is, the first heat recovery unit (40)
Constitutes first heating means for heating the raw material gas sent to the reformer (31) by the gas after the reaction that has come out of the reformer (31).
【0067】上記変成器(34)は、変成部を構成してい
る。この変成器(34)は、シフト反応(一酸化炭素変成
反応)に活性を呈する触媒を備えている。ここで、改質
器(31)の第2反応器(33)から変成器(34)へ送られ
るガスには、水素だけでなく一酸化炭素や水蒸気が含ま
れている。そして、変成器(34)では、ガス中の一酸化
炭素と水蒸気が反応して水素が生成する。The transformer (34) forms a transformer. The shift converter (34) includes a catalyst that exhibits an activity in a shift reaction (a shift reaction for carbon monoxide). Here, the gas sent from the second reactor (33) of the reformer (31) to the shift converter (34) contains not only hydrogen but also carbon monoxide and steam. Then, in the shift converter (34), carbon monoxide in the gas reacts with water vapor to generate hydrogen.
【0068】上記選択酸化反応器(35)は、CO選択酸
化反応に活性を呈する触媒を備えている。この選択酸化
反応器(35)では、送り込まれたガスに含まれる一酸化
炭素が選択的に酸化され、該ガス中の一酸化炭素量が削
減される。そして、選択酸化反応器(35)から出たガス
は、改質ガスとして燃料電池本体(10)の燃料極(12)
へ供給される。The selective oxidation reactor (35) is provided with a catalyst exhibiting activity in the selective CO oxidation reaction. In the selective oxidation reactor (35), carbon monoxide contained in the gas fed into is selectively oxidized, and the amount of carbon monoxide in the gas is reduced. The gas discharged from the selective oxidation reactor (35) is used as a reformed gas as fuel gas (12) in the fuel cell body (10).
Supplied to
【0069】上記燃焼器(36)は、燃焼部を構成してい
る。燃焼器(36)は、加熱用燃料として供給された天然
ガスを燃焼させ、その燃焼熱を改質器(31)の第2反応
器(33)へ供給するように構成されている。The combustor (36) constitutes a combustion section. The combustor (36) is configured to burn the natural gas supplied as the heating fuel, and to supply the combustion heat to the second reactor (33) of the reformer (31).
【0070】上記第2熱回収器(43)には、第1流路
(44)と第2流路(45)とが区画形成されている。第2
熱回収器(43)の第1流路(44)は、燃焼用空気通路
(26)に接続されている。この第1流路(44)には、燃
焼用酸化剤として燃焼器(36)へ供給される空気が導入
される。一方、第2熱回収器(43)の第2流路(45)
は、燃焼排ガス通路(28)に接続されている。この第2
流路(45)には、燃焼器(36)から排出された燃焼排ガ
スが導入される。In the second heat recovery unit (43), a first flow path (44) and a second flow path (45) are defined. Second
The first flow path (44) of the heat recovery device (43) is connected to the combustion air passage (26). Air supplied to the combustor (36) as a combustion oxidant is introduced into the first flow path (44). On the other hand, the second flow path (45) of the second heat recovery device (43)
Is connected to the flue gas passage (28). This second
The combustion exhaust gas discharged from the combustor (36) is introduced into the flow path (45).
【0071】上記第2熱回収器(43)は、第1流路(4
4)の空気と第2流路(45)の燃焼排ガスとを熱交換さ
せるように構成されている。つまり、第2熱回収器(4
3)は、燃焼器(36)からの燃焼排ガスによって燃焼器
(36)へ送られる空気を加熱するための第2加熱手段を
構成している。The second heat recovery unit (43) is connected to the first flow path (4
It is configured to exchange heat between the air of 4) and the combustion exhaust gas of the second flow path (45). In other words, the second heat recovery unit (4
3) constitutes second heating means for heating the air sent to the combustor (36) by the combustion exhaust gas from the combustor (36).
【0072】−運転動作− 上記燃料電池システムの運転動作を説明する。-Operation- An operation of the fuel cell system will be described.
【0073】原料ガス通路(23)を原料ガスとして流れ
る天然ガスには、空気供給通路(20)の第1分岐通路
(21)を通じて空気が供給される。続いて、原料ガスに
は、加湿器(39)において水蒸気が付与される。天然ガ
ス、空気、及び水蒸気の混合物となった原料ガスは、第
1熱回収器(40)の第1流路(41)へ流入する。第1熱
回収器(40)の第1流路(41)では、原料ガスが第2流
路(42)のガスと熱交換して加熱される。第1熱回収器
(40)で予熱された原料ガスは、改質器(31)の第1反
応器(32)へ送られる。Air is supplied to the natural gas flowing through the source gas passage (23) as the source gas through the first branch passage (21) of the air supply passage (20). Subsequently, steam is applied to the raw material gas in the humidifier (39). The raw material gas that has become a mixture of natural gas, air, and steam flows into the first flow path (41) of the first heat recovery device (40). In the first flow path (41) of the first heat recovery unit (40), the source gas is heated by exchanging heat with the gas in the second flow path (42). The raw material gas preheated by the first heat recovery device (40) is sent to the first reactor (32) of the reformer (31).
【0074】改質器(31)の第1反応器(32)では、部
分酸化反応が行われて水素と一酸化炭素とが生成する。
部分酸化反応の反応式は、次に示す通りである。 CH4+1/2O2 → CO+2H2 … 部分酸化反応 この部分酸化反応は発熱反応であるため、第1反応器
(32)では部分酸化反応の反応熱によってガスの温度が
上昇する。第1反応器(32)の反応後のガスは、続いて
第2反応器(33)へ送られる。In the first reactor (32) of the reformer (31), a partial oxidation reaction is performed to generate hydrogen and carbon monoxide.
The reaction formula of the partial oxidation reaction is as shown below. CH 4 + / O 2 → CO + 2H 2 ... Partial oxidation reaction Since this partial oxidation reaction is an exothermic reaction, the temperature of the gas increases in the first reactor (32) due to the heat of the partial oxidation reaction. The gas after the reaction in the first reactor (32) is subsequently sent to the second reactor (33).
【0075】改質器(31)の第2反応器(33)では、水
蒸気改質反応が行われて水素と一酸化炭素とが生成す
る。水蒸気改質反応の反応式は、次に示す通りである。 CH4+H2O → CO+3H2 … 水蒸気改質反応 この水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、第2反応器
(33)で水蒸気改質反応を行うには、その反応熱を供給
する必要がある。そこで、改質器(31)に対しては、燃
焼器(36)によって水蒸気改質反応の反応熱が供給され
る。また、第1反応器(32)においてガスに付与された
部分酸化反応の反応熱も、第2反応器(33)における水
蒸気改質反応の反応熱として利用される。第2反応器
(33)から出た反応後のガスは、第1熱回収器(40)の
第2流路(42)へ流入する。In the second reactor (33) of the reformer (31), a steam reforming reaction is performed to generate hydrogen and carbon monoxide. The reaction formula of the steam reforming reaction is as shown below. CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 … Steam reforming reaction Since this steam reforming reaction is an endothermic reaction, it is necessary to supply the reaction heat to perform the steam reforming reaction in the second reactor (33). is there. Thus, the heat of the steam reforming reaction is supplied to the reformer (31) by the combustor (36). Further, the reaction heat of the partial oxidation reaction imparted to the gas in the first reactor (32) is also used as the reaction heat of the steam reforming reaction in the second reactor (33). The reacted gas exiting the second reactor (33) flows into the second flow path (42) of the first heat recovery device (40).
【0076】上述のように、第1熱回収器(40)の第1
流路(41)では、原料ガスが流通する。この原料ガス
は、ほぼ常温である。一方、第1熱回収器(40)の第2
流路(42)では、第2反応器(33)から出た反応後のガ
スが流通する。このガスの温度は、約600℃〜800
℃程度である。第1熱回収器(40)において、第1流路
(41)を流れる原料ガスが第2流路(42)を流れる反応
後のガスと熱交換する。そして、第1熱回収器(40)で
は、第1流路(41)の原料ガスが第2流路(42)のガス
から吸熱する。As described above, the first heat recovery unit (40)
The raw material gas flows in the flow path (41). This source gas is almost at room temperature. On the other hand, the second heat recovery unit (40)
In the flow path (42), the reacted gas that has flowed out of the second reactor (33) flows. The temperature of this gas is between about 600 ° C. and 800
It is about ° C. In the first heat recovery unit (40), the raw material gas flowing through the first flow path (41) exchanges heat with the reacted gas flowing through the second flow path (42). Then, in the first heat recovery unit (40), the source gas in the first flow path (41) absorbs heat from the gas in the second flow path (42).
【0077】第1熱回収器(40)の第2流路(42)から
流出したガスは、変成器(34)へ導入される。変成器
(34)へ導入されるガスには、水素と一酸化炭素とが含
まれると共に、加湿器(39)により供給された水蒸気が
残存している。変成器(34)では、シフト反応が行わ
れ、一酸化炭素が減少すると同時に水素が増加する。シ
フト反応の反応式は、次に示す通りである。 CO+H2O → CO2+H2 … シフト反応The gas flowing out of the second flow path (42) of the first heat recovery unit (40) is introduced into the transformer (34). The gas introduced into the shift converter (34) contains hydrogen and carbon monoxide, and the steam supplied by the humidifier (39) remains. In the shift converter (34), a shift reaction is performed, and the amount of hydrogen increases while the amount of carbon monoxide decreases. The reaction formula of the shift reaction is as shown below. CO + H 2 O → CO 2 + H 2 … shift reaction
【0078】変成器(34)から流出したガスは、空気供
給通路(20)の第2分岐通路(22)を通じて供給された
空気と混合された後に選択酸化反応器(35)へ導入され
る。ここで、変成器(34)から流出したガスは、水素が
主成分となっているものの、未だに一酸化炭素を含んで
いる。この一酸化炭素は、燃料極(12)の触媒毒とな
る。そこで、選択酸化反応器(35)は、CO選択酸化反
応によってガス中の一酸化炭素を更に削減する。CO選
択酸化反応の反応式は、次に示す通りである。 CO+1/2O2 → CO2 … CO選択酸化反応 そして、選択酸化反応器(35)で一酸化炭素を削減され
た水素主体のガスが、改質ガスとして燃料電池本体(1
0)の燃料極(12)へ供給される。The gas flowing out of the converter (34) is introduced into the selective oxidation reactor (35) after being mixed with the air supplied through the second branch passage (22) of the air supply passage (20). Here, the gas flowing out of the converter (34) is mainly composed of hydrogen, but still contains carbon monoxide. This carbon monoxide becomes a catalyst poison for the fuel electrode (12). Therefore, the selective oxidation reactor (35) further reduces carbon monoxide in the gas by the CO selective oxidation reaction. The reaction formula of the CO selective oxidation reaction is as shown below. CO + 1 / 2O 2 → CO 2 … CO selective oxidation reaction Then, the gas mainly composed of hydrogen, whose carbon monoxide has been reduced by the selective oxidation reactor (35), is converted as a reformed gas into the fuel cell body (1).
0) is supplied to the fuel electrode (12).
【0079】燃料電池本体(10)には、燃料極(12)へ
改質ガスが供給され、空気極(11)へ空気が供給され
る。燃料電池本体(10)は、改質ガス中の水素を燃料と
し、空気中の酸素を酸化剤として発電を行う。具体的
に、燃料電池本体(10)では、燃料極(12)及び空気極
(11)の電極表面において下記の電池反応が行われる。 燃料極:2H2 → 4H++4e- 空気極:O2+4H++4e- → 2H2O この電池反応により、改質ガスに含まれる水素の燃焼反
応の化学エネルギが電気エネルギに変換される。In the fuel cell body (10), reformed gas is supplied to the fuel electrode (12), and air is supplied to the air electrode (11). The fuel cell body (10) generates power using hydrogen in the reformed gas as fuel and oxygen in the air as an oxidant. Specifically, in the fuel cell body (10), the following cell reactions are performed on the electrode surfaces of the fuel electrode (12) and the air electrode (11). Fuel electrode: 2H 2 → 4H + + 4e − Air electrode: O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O By this battery reaction, the chemical energy of the combustion reaction of hydrogen contained in the reformed gas is converted into electric energy.
【0080】燃料電池本体(10)からは、電池排ガスと
して空気極排ガスと燃料極排ガスが排出される。燃料電
池本体(10)の空気極(11)から排出された空気極排ガ
スは、屋外へ排気される。燃料電池本体(10)の燃料極
(12)から排出された燃料極排ガスは、図外のオフガス
バーナへ導入される。オフガスバーナでは、燃料極排ガ
ス中に残存する水素が燃焼する。From the fuel cell main body (10), air electrode exhaust gas and fuel electrode exhaust gas are discharged as cell exhaust gas. The air electrode exhaust gas discharged from the air electrode (11) of the fuel cell body (10) is exhausted outdoors. The fuel electrode exhaust gas discharged from the fuel electrode (12) of the fuel cell body (10) is introduced into an off-gas burner (not shown). In the off-gas burner, hydrogen remaining in the fuel electrode exhaust gas burns.
【0081】燃焼用空気通路(26)へ取り込まれた空気
は、第2熱回収器(43)の第1流路(44)へ流入する。
第2熱回収器(43)の第1流路(44)では、空気が第2
流路(45)の燃焼排ガスと熱交換して加熱される。第2
熱回収器(43)で予熱された空気は、燃焼器(36)へ供
給される。また、燃焼器(36)へは、加熱用燃料通路
(27)を通じて天然ガスが供給される。燃焼器(36)で
は、導入された天然ガスが燃焼する。燃焼器(36)で生
じた燃焼熱は、水蒸気改質反応の反応熱として改質器
(31)の第2反応器(33)へ供給される。また、天然ガ
スの燃焼により生じた燃焼排ガスは、燃焼器(36)から
第2熱回収器(43)の第2流路(45)へ送られる。The air taken into the combustion air passage (26) flows into the first flow path (44) of the second heat recovery device (43).
In the first flow path (44) of the second heat recovery device (43), air is
It is heated by exchanging heat with the combustion exhaust gas in the flow path (45). Second
The air preheated by the heat recovery device (43) is supplied to the combustor (36). Natural gas is supplied to the combustor (36) through the heating fuel passage (27). In the combustor (36), the introduced natural gas burns. The heat of combustion generated in the combustor (36) is supplied to the second reactor (33) of the reformer (31) as reaction heat of the steam reforming reaction. Further, the flue gas generated by the combustion of the natural gas is sent from the combustor (36) to the second flow path (45) of the second heat recovery unit (43).
【0082】上述のように、第2熱回収器(43)の第1
流路(44)では、ほぼ常温の空気が流通する。一方、第
2熱回収器(43)の第2流路(45)では、燃焼器(36)
から排出された燃焼排ガスが流通する。この燃焼排ガス
の温度は、約800℃〜1000℃程度である。第2熱
回収器(43)において、第1流路(44)を流れる空気が
第2流路(45)を流れる燃焼排ガスと熱交換する。そし
て、第2熱回収器(43)では、第1流路(44)の空気が
第2流路(45)の燃焼排ガスから吸熱する。As described above, the first heat recovery unit (43)
In the flow path (44), air at substantially normal temperature flows. On the other hand, in the second flow path (45) of the second heat recovery unit (43), the combustor (36)
The flue gas discharged from the tank is distributed. The temperature of the combustion exhaust gas is about 800 ° C. to 1000 ° C. In the second heat recovery device (43), the air flowing through the first flow path (44) exchanges heat with the combustion exhaust gas flowing through the second flow path (45). Then, in the second heat recovery unit (43), the air in the first flow path (44) absorbs heat from the combustion exhaust gas in the second flow path (45).
【0083】−実施形態1の効果− 本実施形態1では、第1熱回収器(40)を設けているた
め、改質器(31)から送り出された反応後のガスが保有
する熱を、これから改質器(31)へ供給される原料ガス
に回収することができる。更に、本実施形態2では、第
2熱回収器(43)を設けているため、燃焼器(36)から
排出された燃焼排ガスが保有する熱を、これから燃焼器
(36)へ供給される空気に回収することができる。つま
り、従来であれば改質装置(30)から外部へ放出されて
いた熱を、原料ガスや燃焼用酸化剤としての空気に回収
して再び改質装置(30)へ戻すことができる。従って、
本実施形態1によれば、改質装置(30)からの放熱ロス
を削減でき、改質装置(30)の熱効率を高めて改質装置
(30)の運転に要するエネルギを削減することができ
る。-Effects of First Embodiment- In the first embodiment, since the first heat recovery unit (40) is provided, the heat held by the reacted gas sent from the reformer (31) is From this, the raw material gas supplied to the reformer (31) can be recovered. Furthermore, in the second embodiment, since the second heat recovery unit (43) is provided, the heat held by the combustion exhaust gas discharged from the combustor (36) is supplied to the air supplied to the combustor (36). Can be recovered. That is, the heat that has been conventionally released from the reformer (30) to the outside can be recovered to the raw material gas or air as the oxidizing agent for combustion and returned to the reformer (30) again. Therefore,
According to the first embodiment, the heat radiation loss from the reformer (30) can be reduced, the thermal efficiency of the reformer (30) can be increased, and the energy required for operation of the reformer (30) can be reduced. .
【0084】また、本実施形態1では、改質器(31)に
第1反応器(32)と第2反応器(33)とを設け、部分酸
化反応と水蒸気改質反応とを異なる反応器(32,33)で
行うようにしている。このため、温度等の反応条件を、
第1反応器(32)と第2反応器(33)で個別に設定する
ことが可能となる。つまり、第1反応器(32)の反応条
件を部分酸化反応に適した条件とし、第2反応器(33)
の反応条件を水蒸気改質反応に適した条件とすることが
できる。従って、本実施形態1によれば、改質器(31)
における部分酸化反応と水蒸気改質反応を各反応に最適
な条件で行うことができ、改質器(31)での水素の生成
量を増大させることができる。In the first embodiment, the first reactor (32) and the second reactor (33) are provided in the reformer (31), and the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction are performed in different reactors. (32, 33). For this reason, reaction conditions such as temperature,
It becomes possible to set individually in the first reactor (32) and the second reactor (33). That is, the reaction conditions of the first reactor (32) are set to conditions suitable for the partial oxidation reaction, and the second reactor (33)
Can be set to conditions suitable for the steam reforming reaction. Therefore, according to the first embodiment, the reformer (31)
The partial oxidation reaction and the steam reforming reaction in the above can be performed under optimal conditions for each reaction, and the amount of hydrogen generated in the reformer (31) can be increased.
【0085】また、本実施形態1では、先ず第1反応器
(32)で部分酸化反応が行われ、その後に第2反応器
(33)で水蒸気改質反応が行われる。このため、発熱反
応である部分酸化反応の反応熱を、吸熱反応である水蒸
気改質反応の反応熱として利用することができる。この
結果、水蒸気改質反応の反応熱として改質器(31)の第
2反応器(33)へ供給すべき熱量を削減でき、改質装置
(30)の運転に要するエネルギを一層削減することがで
きる。In the first embodiment, first, a partial oxidation reaction is performed in the first reactor (32), and then a steam reforming reaction is performed in the second reactor (33). Therefore, the heat of the partial oxidation reaction, which is an exothermic reaction, can be used as the heat of the steam reforming reaction, which is an endothermic reaction. As a result, the amount of heat to be supplied to the second reactor (33) of the reformer (31) as the reaction heat of the steam reforming reaction can be reduced, and the energy required for operating the reformer (30) can be further reduced. Can be.
【0086】本実施形態1では、第1反応器(32)にハ
ニカム部材(37)を設け、このハニカム部材(37)を原
料ガスが貫流するようにしている。このため、本実施形
態1によれば、第1反応器(32)を通過する際の原料ガ
スの圧力損失を低減することができる。更に、本実施形
態1では、第2反応器(33)に多数の触媒充填物(38)
を充填し、伝熱性能に優れた充填層を形成している。こ
のため、燃焼器(36)から供給される熱を流通するガス
や触媒充填物(38)の触媒に効率よく供給でき、水蒸気
改質反応を確実に行って水素の生成量を増大させること
ができる。In the first embodiment, the first reactor (32) is provided with the honeycomb member (37), and the raw material gas flows through the honeycomb member (37). Therefore, according to the first embodiment, the pressure loss of the raw material gas when passing through the first reactor (32) can be reduced. Furthermore, in Embodiment 1, a large number of catalyst packings (38) are placed in the second reactor (33).
To form a packed layer having excellent heat transfer performance. For this reason, the heat supplied from the combustor (36) can be efficiently supplied to the flowing gas and the catalyst of the catalyst packing (38), and the steam reforming reaction can be reliably performed to increase the amount of hydrogen generated. it can.
【0087】[0087]
【発明の実施の形態2】本発明の実施形態2は、上記実
施形態1において、改質器(31)、燃焼器(36)、第1
熱回収器(40)、及び第2熱回収器(43)を一体化した
ものである。ここでは、本実施形態2について、上記実
施形態1と異なる部分を説明する。Embodiment 2 Embodiment 2 of the present invention is the same as Embodiment 1 except that the reformer (31), the combustor (36),
The heat recovery unit (40) and the second heat recovery unit (43) are integrated. Here, parts of the second embodiment that are different from the first embodiment will be described.
【0088】図3に示すように、燃焼器(36)は中空の
円柱状に形成されている。燃焼器(36)の内部には、第
1燃焼ガス通路(60)と第2燃焼ガス通路(61)とが区
画形成されている。第1燃焼ガス通路(60)は、燃焼器
(36)の中心軸に沿って上下に延びている。一方、第2
燃焼ガス通路(61)は、第1燃焼ガス通路(60)の外側
に沿って円筒状に形成されている。また、第2燃焼ガス
通路(61)は、その上端部において第1燃焼ガス通路
(60)の上端部と連通している。更に、第1燃焼ガス通
路(60)の下端部には、燃料ノズル(62)が突出して設
けられている。燃料ノズル(62)は、加熱用燃料通路
(27)に接続されており、加熱用燃料として供給された
天然ガスを第1燃焼ガス通路(60)内へ噴出させる。As shown in FIG. 3, the combustor (36) is formed in a hollow cylindrical shape. A first combustion gas passage (60) and a second combustion gas passage (61) are defined inside the combustor (36). The first combustion gas passage (60) extends up and down along the central axis of the combustor (36). On the other hand, the second
The combustion gas passage (61) is formed in a cylindrical shape along the outside of the first combustion gas passage (60). The second combustion gas passage (61) communicates with the upper end of the first combustion gas passage (60) at the upper end. Further, a fuel nozzle (62) protrudes from the lower end of the first combustion gas passage (60). The fuel nozzle (62) is connected to the heating fuel passage (27), and blows out natural gas supplied as heating fuel into the first combustion gas passage (60).
【0089】上記燃焼器(36)の周りには、該燃焼器
(36)と中心軸が一致する姿勢で、第1改質側通路(7
1)及び第2改質側通路(72)が区画形成されている。
また、第1改質側通路(71)と第2改質側通路(72)に
は、改質器(31)と第1熱回収器(40)とが設けられて
いる。Around the combustor (36), the first reforming side passageway (7) is positioned such that the central axis thereof coincides with that of the combustor (36).
1) and a second reforming-side passage (72) are defined.
The first reforming side passage (71) and the second reforming side passage (72) are provided with a reformer (31) and a first heat recovery unit (40).
【0090】上記第2改質側通路(72)は、燃焼器(3
6)よりも縦長の円筒状に形成されている。この第2改
質側通路(72)は、その概ね下半分が燃焼器(36)の外
周に密着するように設けられている。つまり、第2改質
側通路(72)は、燃焼器(36)の外側を囲むように配置
されている。また、第2改質側通路(72)の上端部に
は、変成器(34)に向かって延びる内部ガス通路(24)
が接続されている(図1参照)。The second reforming side passage (72) is provided with a combustor (3
It is formed in a cylindrical shape that is longer than 6). The second reforming side passage (72) is provided such that its lower half is in close contact with the outer periphery of the combustor (36). That is, the second reforming side passage (72) is arranged so as to surround the outside of the combustor (36). The upper end of the second reforming side passage (72) has an internal gas passage (24) extending toward the transformer (34).
Are connected (see FIG. 1).
【0091】上記第1改質側通路(71)は、第2改質側
通路(72)よりも僅かに短い円筒状に形成されている。
この第1改質側通路(71)は、第2改質側通路(72)の
外側に密着するように設けられている。つまり、第1改
質側通路(71)は、第2改質側通路(72)の外側を囲む
ように配置されている。また、第1改質側通路(71)の
上端部には、加湿器(39)から延びる原料ガス通路(2
3)が接続されている(図1参照)。更に、第1改質側
通路(71)は、その下端部が第2改質側通路(72)の下
端部と連通している。The first reforming side passage (71) is formed in a cylindrical shape slightly shorter than the second reforming side passage (72).
The first reforming side passage (71) is provided so as to be in close contact with the outside of the second reforming side passage (72). That is, the first reforming side passage (71) is disposed so as to surround the outside of the second reforming side passage (72). In addition, at the upper end of the first reforming side passage (71), the raw material gas passage (2) extending from the humidifier (39) is provided.
3) is connected (see FIG. 1). Further, the lower end of the first reforming side passage (71) communicates with the lower end of the second reforming side passage (72).
【0092】上記第1改質側通路(71)の下部には、ハ
ニカム部材が設置されている。そして、第1改質側通路
(71)の概ね下半分は、部分酸化反応が行われる改質器
(31)の第1反応器(32)を構成している。一方、第2
改質側通路(72)の下部には、触媒充填物が多数充填さ
れている。そして、第2改質側通路(72)の概ね下半分
は、水蒸気改質反応が行われる改質器(31)の第2反応
器(33)を構成している。このように、本実施形態2で
は、燃焼器(36)の周りを囲むように改質器(31)が設
けられている。A honeycomb member is provided below the first reforming side passage (71). The lower half of the first reforming side passage (71) constitutes a first reactor (32) of a reformer (31) in which a partial oxidation reaction is performed. On the other hand, the second
The lower part of the reforming side passage (72) is filled with a large number of catalyst fillers. The lower half of the second reforming side passage (72) forms a second reactor (33) of the reformer (31) in which the steam reforming reaction is performed. As described above, in the second embodiment, the reformer (31) is provided so as to surround the combustor (36).
【0093】上記第1熱回収器(40)は、改質器(31)
の上方に、第1改質側通路(71)と第2改質側通路(7
2)に跨って配置されている。具体的に、第1熱回収器
(40)の第1流路(41)は、第1改質側通路(71)にお
ける第1反応器(32)の上方に設けられている。第1熱
回収器(40)の第2流路(42)は、第2改質側通路(7
2)における第2反応器(33)の上方に設けられてい
る。The first heat recovery unit (40) includes a reformer (31)
Above the first reforming side passageway (71) and the second reforming side passageway (7).
It is arranged across 2). Specifically, the first flow path (41) of the first heat recovery unit (40) is provided above the first reactor (32) in the first reforming side passage (71). The second flow path (42) of the first heat recovery unit (40) is connected to the second reforming side passage (7).
It is provided above the second reactor (33) in 2).
【0094】上記第1改質側通路(71)及び第2改質側
通路(72)の周りには、両改質側通路(71,72)と中心
軸が一致する姿勢で、第1燃焼側通路(63)及び第2燃
焼側通路(66)が区画形成されている。また、第1燃焼
側通路(63)と第2燃焼側通路(66)には、第2熱回収
器(43)が設けられている。Around the first reforming-side passage (71) and the second reforming-side passage (72), the first combustion chamber is positioned such that the center axes of the two reforming-side passages (71, 72) coincide with each other. A side passage (63) and a second combustion side passage (66) are defined. A second heat recovery unit (43) is provided in the first combustion side passage (63) and the second combustion side passage (66).
【0095】上記第2燃焼側通路(66)は、有底の円筒
状に形成され、第1及び第2改質側通路(71,72)の周
りを囲むように設けられている。具体的に、第2燃焼側
通路(66)は、円筒部分(67)と底部分(68)とによっ
て構成されている。第2燃焼側通路(66)の円筒部分
(67)は、上下に延びる円筒状に形成され、第1改質側
通路(71)の側方を囲むように配置されている。また、
第2燃焼側通路(66)の円筒部分(67)は第1改質側通
路(71)よりも大径であり、この円筒部分(67)と第1
改質側通路(71)との間には所定幅の隙間が形成されて
いる。第2燃焼側通路(66)の底部分(68)は、平板状
で且つドーナツ状に形成され、その外周部において円筒
部分(67)の下端部と連通している。The second combustion side passage (66) is formed in a bottomed cylindrical shape and is provided so as to surround the first and second reforming side passages (71, 72). Specifically, the second combustion side passage (66) is constituted by a cylindrical portion (67) and a bottom portion (68). The cylindrical portion (67) of the second combustion side passage (66) is formed in a vertically extending cylindrical shape, and is arranged so as to surround the side of the first reforming side passage (71). Also,
The cylindrical portion (67) of the second combustion side passage (66) has a larger diameter than the first reforming side passage (71).
A gap of a predetermined width is formed between the reforming side passage (71). A bottom portion (68) of the second combustion side passage (66) is formed in a flat plate shape and a donut shape, and communicates with a lower end portion of the cylindrical portion (67) at an outer peripheral portion thereof.
【0096】上記第2燃焼側通路(66)の底部分(68)
は、その内周部が燃焼器(36)における第2燃焼ガス通
路(61)の下端部と連通している。一方、第2燃焼側通
路(66)の円筒部分(67)の上端部には、燃焼排ガス通
路(28)が接続されている。The bottom portion (68) of the second combustion side passage (66)
The inner peripheral portion communicates with the lower end portion of the second combustion gas passage (61) in the combustor (36). On the other hand, a combustion exhaust gas passage (28) is connected to the upper end of the cylindrical portion (67) of the second combustion side passage (66).
【0097】上記第1燃焼側通路(63)は、有底の円筒
状に形成され、第2燃焼側通路(66)の周りを囲むよう
に設けられている。具体的に、第1燃焼側通路(63)
は、円筒部分(64)と底部分(65)とによって構成され
ている。第1燃焼側通路(63)の円筒部分(64)は、上
下に延びる円筒状に形成され、第2燃焼側通路(66)の
円筒部分(67)の外側に密着して設けられている。第1
燃焼側通路(63)の底部分(65)は、平板状で且つドー
ナツ状に形成され、その外周部において円筒部分(64)
の下端部と連通している。また、第1燃焼側通路(63)
の底部分(65)は、第2燃焼側通路(66)の底部分(6
8)の下側に密着して設けられている。The first combustion side passage (63) is formed in a cylindrical shape with a bottom and is provided so as to surround the second combustion side passage (66). Specifically, the first combustion side passage (63)
Is composed of a cylindrical portion (64) and a bottom portion (65). The cylindrical portion (64) of the first combustion side passage (63) is formed in a vertically extending cylindrical shape, and is provided in close contact with the outside of the cylindrical portion (67) of the second combustion side passage (66). First
A bottom portion (65) of the combustion side passage (63) is formed in a flat plate shape and a donut shape, and a cylindrical portion (64) is formed on an outer peripheral portion thereof.
Communicates with the lower end. Also, the first combustion side passage (63)
Of the second combustion side passageway (66).
8) Closely attached to the lower side.
【0098】上記第1燃焼側通路(63)の底部分(65)
は、その内周部が燃焼器(36)における第1燃焼ガス通
路(60)の下端部と連通している。一方、第1燃焼側通
路(63)の円筒部分(64)の上端部には、燃焼用空気通
路(26)が接続されている。The bottom part (65) of the first combustion side passage (63)
The inner peripheral portion communicates with the lower end of the first combustion gas passage (60) in the combustor (36). On the other hand, a combustion air passage (26) is connected to the upper end of the cylindrical portion (64) of the first combustion side passage (63).
【0099】上記第2熱回収器(43)は、第1燃焼側通
路(63)と第2燃焼側通路(66)に跨って配置されてい
る。第2熱回収器(43)の第1流路(44)は、第1燃焼
側通路(63)の円筒部分(64)に設けられている。第2
熱回収器(43)の第2流路(45)は、第2燃焼側通路
(66)の円筒部分(67)に設けられている。The second heat recovery unit (43) is disposed across the first combustion side passage (63) and the second combustion side passage (66). The first flow path (44) of the second heat recovery unit (43) is provided in a cylindrical portion (64) of the first combustion side passage (63). Second
The second flow path (45) of the heat recovery device (43) is provided in a cylindrical portion (67) of the second combustion side passage (66).
【0100】上記燃焼器(36)、改質側通路(71,7
2)、及び燃焼側通路(63,66)は、断熱材(80)によっ
て包まれている。つまり、第1改質側通路(71)と第2
燃焼側通路(66)の間の隙間にも、断熱材(80)が設け
られている。The combustor (36), the reforming side passage (71, 7)
2) and the combustion side passages (63, 66) are wrapped by a heat insulating material (80). That is, the first reforming side passage (71) and the second
A heat insulating material (80) is also provided in a gap between the combustion side passages (66).
【0101】−運転動作− 燃焼用空気通路(26)に取り込まれた空気は、第1燃焼
側通路(63)の円筒部分(64)へ導入される。第1燃焼
側通路(63)へ導入された空気は、第2熱回収器(43)
の第1流路(44)へ流入して加熱される。この加熱され
た空気は、第1燃焼側通路(63)の底部分(65)を通っ
て燃焼器(36)の第1燃焼ガス通路(60)へ流入する。-Operation- The air taken into the combustion air passage (26) is introduced into the cylindrical portion (64) of the first combustion side passage (63). The air introduced into the first combustion side passage (63) is supplied to the second heat recovery unit (43).
Into the first flow path (44). The heated air flows into the first combustion gas passage (60) of the combustor (36) through the bottom portion (65) of the first combustion side passage (63).
【0102】燃焼器(36)の燃料ノズル(62)には、加
熱用燃料通路(27)を通じて天然ガスが送り込まれる。
この天然ガスは、燃料ノズル(62)から第1燃焼ガス通
路(60)内へ吹き出される。第1燃焼ガス通路(60)内
へ吹き出された天然ガスは、第1燃焼側通路(63)を通
じて送り込まれた予熱後の空気と混合されて燃焼する。
この天然ガスの燃焼により、高温の燃焼ガスが生成す
る。The natural gas is fed into the fuel nozzle (62) of the combustor (36) through the heating fuel passage (27).
This natural gas is blown out from the fuel nozzle (62) into the first combustion gas passage (60). The natural gas blown into the first combustion gas passage (60) is mixed with the preheated air sent through the first combustion side passage (63) and burns.
The combustion of the natural gas generates a high-temperature combustion gas.
【0103】高温の燃焼ガスは、第1燃焼ガス通路(6
0)を上方へ流れて第2燃焼ガス通路(61)へ流入す
る。その後、燃焼ガスは、第2燃焼ガス通路(61)を下
方へ流れ、その間に改質器(31)の第2反応器(33)に
対して放熱する。放熱後の燃焼ガスは、第2燃焼ガス通
路(61)の下端部から、燃焼排ガスとして第2燃焼側通
路(66)の底部分(68)へ送り出される。The high-temperature combustion gas passes through the first combustion gas passage (6
0) and flows into the second combustion gas passage (61). Thereafter, the combustion gas flows downward through the second combustion gas passage (61), and releases heat to the second reactor (33) of the reformer (31) during that time. The heat-released combustion gas is sent out from the lower end of the second combustion gas passage (61) to the bottom portion (68) of the second combustion-side passage (66) as combustion exhaust gas.
【0104】燃焼排ガスは、第2燃焼側通路(66)を流
れて第2熱回収器(43)の第2流路(45)へ導入され
る。燃焼排ガスは、この第2流路(45)を流れる間に第
1流路(41)の空気に対して放熱する。放熱後の燃焼排
ガスは、燃焼排ガス通路(28)通って屋外へ排気され
る。The combustion exhaust gas flows through the second combustion side passage (66) and is introduced into the second flow path (45) of the second heat recovery device (43). The combustion exhaust gas radiates heat to the air in the first flow path (41) while flowing through the second flow path (45). The exhaust gas after the heat release is exhausted to the outside through the exhaust gas passage (28).
【0105】加湿器(39)で加湿されて原料ガス通路
(23)を流れる原料ガスは、第1改質側通路(71)へ導
入される。第1改質側通路(71)へ導入された原料ガス
は、第1熱回収器(40)の第1流路(41)へ流入して加
熱される。この加熱された原料ガスは、改質器(31)の
第1反応器(32)へ送り込まれる。第1反応器(32)で
は、送り込まれた原料ガスが触媒と接触し、部分酸化反
応によって水素が生成する。The source gas humidified by the humidifier (39) and flowing through the source gas passage (23) is introduced into the first reforming side passage (71). The raw material gas introduced into the first reforming side passage (71) flows into the first flow path (41) of the first heat recovery unit (40) and is heated. The heated raw material gas is sent to the first reactor (32) of the reformer (31). In the first reactor (32), the fed raw material gas comes into contact with the catalyst, and hydrogen is generated by a partial oxidation reaction.
【0106】第1反応器(32)から送り出された反応後
のガスは、第2改質側通路(72)に入って改質器(31)
の第2反応器(33)へ導入される。第2反応器(33)で
は、送り込まれたガスが触媒と接触し、水蒸気改質反応
によって水素が生成する。その際、第2反応器(33)に
対しては、燃焼器(36)から天然ガスの燃焼熱が供給さ
れると同時に、第1反応器(32)から部分酸化反応の反
応熱が供給される。そして、第2反応器(33)では、供
給された熱を反応熱として用いて水蒸気改質反応が行わ
れる。The reacted gas discharged from the first reactor (32) enters the second reforming side passage (72) and enters the reformer (31).
To the second reactor (33). In the second reactor (33), the fed gas comes into contact with the catalyst, and hydrogen is generated by a steam reforming reaction. At this time, the combustion heat of the natural gas is supplied from the combustor (36) to the second reactor (33), and the reaction heat of the partial oxidation reaction is supplied from the first reactor (32). You. Then, in the second reactor (33), a steam reforming reaction is performed using the supplied heat as reaction heat.
【0107】第2反応器(33)から送り出された反応後
のガスは、第1熱回収器(40)の第2流路(42)へ導入
される。第2反応器(33)から導入された反応後のガス
は、この第2流路(42)を流れる間に第1流路(41)の
原料ガスに対して放熱する。放熱後のガスは、内部ガス
通路(24)を通じて変成器(34)へ送られる。The reacted gas sent out from the second reactor (33) is introduced into the second flow path (42) of the first heat recovery unit (40). The gas after the reaction introduced from the second reactor (33) radiates heat to the raw material gas in the first flow path (41) while flowing through the second flow path (42). The gas after the heat release is sent to the transformer (34) through the internal gas passage (24).
【0108】−実施形態2の効果− 本実施形態2では、燃焼器(36)の周りを囲むように改
質器(31)を配置している。このため、燃焼器(36)か
ら放熱される燃焼熱を、燃焼器(36)の周りの改質器
(31)に対して効率よく供給できる。つまり、燃焼器
(36)で燃焼する天然ガスの燃焼熱のうち水蒸気改質反
応の反応熱として有効に利用される分の割合を増大させ
ることができ、燃焼器(36)に対する天然ガスの供給量
を削減できる。従って、本実施形態2によれば、改質装
置(30)の運転に要するエネルギを一層低減することが
できる。-Effects of Second Embodiment- In the second embodiment, the reformer (31) is disposed so as to surround the combustor (36). Thus, the combustion heat radiated from the combustor (36) can be efficiently supplied to the reformer (31) around the combustor (36). That is, the proportion of the heat of combustion of the natural gas combusted by the combustor (36) that is effectively used as the reaction heat of the steam reforming reaction can be increased, and the supply of natural gas to the combustor (36) can be increased. The amount can be reduced. Therefore, according to the second embodiment, the energy required for operating the reformer (30) can be further reduced.
【0109】また、本実施形態2では、水蒸気改質反応
の行われる第2反応器(33)の内側に燃焼器(36)を配
置すると共に、第2反応器(33)の外側に部分酸化反応
の行われる第1反応器(32)を配置している。このた
め、第2反応器(33)に対しては、燃焼器(36)から天
然ガスの燃焼熱を効率よく供給でき、更には第1反応器
(32)から部分酸化反応の反応熱をも効率よく供給でき
る。従って、本実施形態2によれば、部分酸化反応の反
応熱を水蒸気改質反応の反応熱として利用することで燃
焼器(36)に対する天然ガスの供給量を一層削減でき、
改質装置(30)の運転に要するエネルギの更なる低減を
図ることができる。In the second embodiment, the combustor (36) is disposed inside the second reactor (33) in which the steam reforming reaction is performed, and the partial oxidation is carried out outside the second reactor (33). A first reactor (32) in which the reaction is performed is arranged. Therefore, the combustion heat of the natural gas can be efficiently supplied from the combustor (36) to the second reactor (33), and the heat of the partial oxidation reaction can also be supplied from the first reactor (32). It can be supplied efficiently. Therefore, according to the second embodiment, the supply amount of the natural gas to the combustor (36) can be further reduced by utilizing the reaction heat of the partial oxidation reaction as the reaction heat of the steam reforming reaction,
Energy required for operation of the reformer (30) can be further reduced.
【0110】[0110]
【発明の実施の形態3】本発明の実施形態3は、上記実
施形態1の改質装置(30)に熱回収通路(52)を追加し
たものである。また、本実施形態3に係る改質装置(3
0)では、改質器(31)、変成器(34)、選択酸化反応
器(35)、燃焼器(36)、第1熱回収器(40)、第2熱
回収器(43)、及び熱回収通路(52)が一体化されてい
る。ここでは、本実施形態3について、上記実施形態1
と異なる部分を説明する。Third Embodiment A third embodiment of the present invention is obtained by adding a heat recovery passage (52) to the reformer (30) of the first embodiment. Further, the reforming apparatus (3
In 0), the reformer (31), the shift converter (34), the selective oxidation reactor (35), the combustor (36), the first heat recovery unit (40), the second heat recovery unit (43), and The heat recovery passage (52) is integrated. Here, the third embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The differences from the description will be described.
【0111】図4に示すように、熱回収通路(52)は、
原料ガス通路(23)における加湿器(39)と第1熱回収
器(40)の間に設けられている。この熱回収通路(52)
は、変成器(34)から放熱された熱を熱媒体としての原
料ガスへ回収するように構成されている。つまり、熱回
収通路(52)では、変成器(34)から放熱された熱によ
って、加湿器(39)から第1熱回収器(40)へ向かって
流れる原料ガスが加熱される。As shown in FIG. 4, the heat recovery passage (52)
The raw material gas passage (23) is provided between the humidifier (39) and the first heat recovery unit (40). This heat recovery passage (52)
Is configured to recover the heat radiated from the transformer (34) to the source gas as a heat medium. That is, in the heat recovery passage (52), the raw material gas flowing from the humidifier (39) toward the first heat recovery device (40) is heated by the heat radiated from the transformer (34).
【0112】図5に示すように、燃焼器(36)は中空の
円柱状に形成されている。燃焼器(36)の内部には、第
1燃焼ガス通路(60)と第2燃焼ガス通路(61)とが区
画形成されている。第1燃焼ガス通路(60)は、燃焼器
(36)の中心軸に沿って上下に延びている。一方、第2
燃焼ガス通路(61)は、第1燃焼ガス通路(60)の外側
に沿って円筒状に形成されている。また、第2燃焼ガス
通路(61)は、その上端部において第1燃焼ガス通路
(60)の上端部と連通している。更に、第1燃焼ガス通
路(60)の下端部には、燃料ノズル(62)が突出して設
けられている。燃料ノズル(62)は、加熱用燃料通路
(27)に接続されており、加熱用燃料として供給された
天然ガスを第1燃焼ガス通路(60)内へ噴出させる。As shown in FIG. 5, the combustor (36) is formed in a hollow cylindrical shape. A first combustion gas passage (60) and a second combustion gas passage (61) are defined inside the combustor (36). The first combustion gas passage (60) extends up and down along the central axis of the combustor (36). On the other hand, the second
The combustion gas passage (61) is formed in a cylindrical shape along the outside of the first combustion gas passage (60). The second combustion gas passage (61) communicates with the upper end of the first combustion gas passage (60) at the upper end. Further, a fuel nozzle (62) protrudes from the lower end of the first combustion gas passage (60). The fuel nozzle (62) is connected to the heating fuel passage (27), and blows out natural gas supplied as heating fuel into the first combustion gas passage (60).
【0113】上記燃焼器(36)における第1燃焼ガス通
路(60)の下端部には、燃焼用空気通路(26)の終端が
接続されている。この燃焼用空気通路(26)の終端近傍
には、第2熱回収器(43)の第1流路(44)が設けられ
ている。一方、上記燃焼器(36)における第2燃焼ガス
通路(61)の下端部には、燃焼排ガス通路(28)の始端
が接続されている。この燃焼排ガス通路(28)の始端近
傍には、第2熱回収器(43)の第2流路(45)が設けら
れている。The end of the combustion air passage (26) is connected to the lower end of the first combustion gas passage (60) in the combustor (36). A first flow path (44) of the second heat recovery device (43) is provided near the end of the combustion air passage (26). On the other hand, a starting end of a combustion exhaust gas passage (28) is connected to a lower end of the second combustion gas passage (61) in the combustor (36). A second flow path (45) of the second heat recovery device (43) is provided near the start end of the flue gas passage (28).
【0114】上記燃焼器(36)と中心軸が一致する姿勢
で、円柱状の第1改質側通路(71)が区画形成されてい
る。第1改質側通路(71)は、燃焼器(36)よりも大径
に形成されている。そして、燃焼器(36)は、第1改質
側通路(71)の下部に挿入された姿勢で配置されてい
る。第1改質側通路(71)には、燃焼器(36)の側部及
び上部を囲むようにハニカム部材が設けられている。つ
まり、第1改質側通路(71)の下から3分の2程度の部
分は、部分酸化反応が行われる改質器(31)の第1反応
器(32)を構成している。A first reforming side passageway (71) having a columnar shape is defined so that the center axis of the combustor (36) coincides with that of the combustor (36). The first reforming side passage (71) is formed to have a larger diameter than the combustor (36). The combustor (36) is arranged in a posture inserted into a lower part of the first reforming side passage (71). A honeycomb member is provided in the first reforming side passage (71) so as to surround a side portion and an upper portion of the combustor (36). In other words, about two-thirds of the lower portion of the first reforming side passage (71) constitutes the first reactor (32) of the reformer (31) in which the partial oxidation reaction is performed.
【0115】上記第1改質側通路(71)の外側には、該
第1改質側通路(71)と中心軸が一致する姿勢で、第2
改質側通路(72)が区画形成されている。この第2改質
側通路(72)は、第1改質側通路(71)とほぼ同じ高さ
の円筒状に形成され、第1改質側通路(71)に密着して
設けられている。第2改質側通路(72)の下端部は、第
1改質側通路(71)の下端部と連通している。第2改質
側通路(72)の下から3分の2程度の部分は、触媒充填
物が充填されて改質器(31)の第2反応器(33)を構成
している。Outside the first reforming side passageway (71), the second reforming side passageway (71) is positioned in such a manner that the central axis coincides with the second reforming side passageway (71).
A reforming side passage (72) is defined. The second reforming passage (72) is formed in a cylindrical shape having substantially the same height as the first reforming passage (71), and is provided in close contact with the first reforming passage (71). . The lower end of the second reforming passage (72) communicates with the lower end of the first reforming passage (71). About two-thirds from the bottom of the second reforming side passage (72) is filled with a catalyst filler to constitute a second reactor (33) of the reformer (31).
【0116】上記第1熱回収器(40)は、改質器(31)
の上方に、第1改質側通路(71)と第2改質側通路(7
2)に跨って配置されている。具体的に、第1熱回収器
(40)の第1流路(41)は、第1改質側通路(71)にお
ける第1反応器(32)の上方に設けられている。第1熱
回収器(40)の第2流路(42)は、第2改質側通路(7
2)における第2反応器(33)の上方に設けられてい
る。The first heat recovery unit (40) includes a reformer (31)
Above the first reforming side passageway (71) and the second reforming side passageway (7).
It is arranged across 2). Specifically, the first flow path (41) of the first heat recovery unit (40) is provided above the first reactor (32) in the first reforming side passage (71). The second flow path (42) of the first heat recovery unit (40) is connected to the second reforming side passage (7).
It is provided above the second reactor (33) in 2).
【0117】上記第1改質側通路(71)及び第2改質側
通路(72)の周りには、両改質側通路(71,72)と中心
軸が一致する姿勢で、熱回収通路(52)及び第3改質側
通路(73)が区画形成されている。Around the first reforming side passage (71) and the second reforming side passage (72), the heat recovery passage is positioned such that the central axes of the two reforming side passages (71, 72) coincide with each other. (52) and the third reforming-side passage (73) are defined.
【0118】上記第3改質側通路(73)は、有底の円筒
を下向きに伏せたような形状に形成され、第1及び第2
改質側通路(71,72)の周りを囲むように設けられてい
る。具体的に、第3改質側通路(73)は、円筒部分(7
4)と円板部分(75)とによって構成されている。第3
改質側通路(73)の円筒部分(74)は、上下に延びる円
筒状に形成され、第2改質側通路(72)の側方を囲むよ
うに配置されている。また、第3改質側通路(73)の円
筒部分(74)は第2改質側通路(72)よりも大径であ
り、この円筒部分(74)と第2改質側通路(72)との間
には所定幅の隙間が形成されている。第3改質側通路
(73)の円板部分(75)は、平板状で且つドーナツ状に
形成され、その外周部において円筒部分(74)の上端部
と連通している。The third reforming side passage (73) is formed in a shape such that a bottomed cylinder is turned down, and the first and second reforming side passages (73) are formed.
It is provided so as to surround the reforming side passages (71, 72). More specifically, the third reforming side passage (73) is
4) and a disk portion (75). Third
The cylindrical portion (74) of the reforming side passage (73) is formed in a vertically extending cylindrical shape, and is arranged so as to surround the side of the second reforming side passage (72). The cylindrical portion (74) of the third reforming side passage (73) has a larger diameter than the second reforming side passage (72), and this cylindrical portion (74) and the second reforming side passage (72) Is formed with a gap having a predetermined width. The disk portion (75) of the third reforming side passage (73) is formed in a flat plate shape and a donut shape, and communicates with the upper end portion of the cylindrical portion (74) at the outer periphery.
【0119】上記第3改質側通路(73)の円板部分(7
5)は、その内周部において第2改質側通路(72)の上
端部と連通している。第3改質側通路(73)の円筒部分
(74)には、シフト反応に活性を呈する触媒が設けられ
ている。つまり、この円筒部分(74)には、変成器(3
4)が設けられている。The disk portion (7) of the third reforming side passage (73)
5) communicates with the upper end of the second reforming-side passage (72) at the inner periphery thereof. In the cylindrical portion (74) of the third reforming side passage (73), a catalyst exhibiting activity for the shift reaction is provided. In other words, the transformer (3
4) is provided.
【0120】上記第2改質側通路(72)及び第3改質側
通路(73)の下方には、選択酸化反応器(35)が設けら
れている。この選択酸化反応器(35)は、内部ガス通路
(24)を介して、第3改質側通路(73)における円筒部
分(74)の下端部と連通している。A selective oxidation reactor (35) is provided below the second reforming side passage (72) and the third reforming side passage (73). The selective oxidation reactor (35) communicates with the lower end of the cylindrical portion (74) in the third reforming side passage (73) via the internal gas passage (24).
【0121】上記熱回収通路(52)は、有底の円筒を下
向きに伏せたような形状に形成され、第3改質側通路
(73)の周りを囲むように設けられている。具体的に、
熱回収通路(52)は、円筒部分(53)と円板部分(54)
とによって構成されている。熱回収通路(52)の円筒部
分(53)は、上下に延びる円筒状に形成され、第3改質
側通路(73)の円筒部分(74)の外側に密着して設けら
れている。熱回収通路(52)の円板部分(54)は、平板
状で且つドーナツ状に形成され、その外周部において円
筒部分(53)の上端部と連通している。また、熱回収通
路(52)の円板部分(54)は、第3改質側通路(73)の
円板部分(75)の上側に密着して設けられている。The heat recovery passage (52) is formed in a shape such that a bottomed cylinder is turned downward, and is provided so as to surround the third reforming side passage (73). Specifically,
Heat recovery passage (52) consists of cylindrical part (53) and disk part (54)
And is constituted by. The cylindrical portion (53) of the heat recovery passage (52) is formed in a vertically extending cylindrical shape, and is provided in close contact with the outside of the cylindrical portion (74) of the third reforming side passage (73). The disk portion (54) of the heat recovery passage (52) is formed in a flat plate shape and a donut shape, and communicates with an upper end portion of the cylindrical portion (53) at an outer peripheral portion thereof. The disk portion (54) of the heat recovery passage (52) is provided in close contact with the upper side of the disk portion (75) of the third reforming side passage (73).
【0122】上記熱回収通路(52)の円板部分(54)
は、その内周部において第1改質側通路(71)の上端部
と連通している。一方、熱回収通路(52)の円筒部分
(53)の下端部には、加湿器(39)から延びる原料ガス
通路(23)が接続されている(図4参照)。熱回収通路
(52)の円筒部分(53)は、第3改質側通路(73)の変
成器(34)から放熱された熱を熱媒体としての原料ガス
へ回収するように構成されている。The disk portion (54) of the heat recovery passage (52)
Communicates with the upper end of the first reforming side passageway (71) at an inner peripheral portion thereof. On the other hand, a raw material gas passage (23) extending from the humidifier (39) is connected to the lower end of the cylindrical portion (53) of the heat recovery passage (52) (see FIG. 4). The cylindrical portion (53) of the heat recovery passage (52) is configured to recover heat radiated from the transformer (34) of the third reforming side passage (73) to the raw material gas as a heat medium. .
【0123】上述のように、本実施形態3では、改質器
(31)、変成器(34)、選択酸化反応器(35)、燃焼器
(36)、第1熱回収器(40)、第2熱回収器(43)、及
び熱回収通路(52)が一体に形成されており、これらは
断熱材(80)によって包まれている。つまり、第2改質
側通路(72)と第3改質側通路(73)の間の隙間にも、
断熱材(80)が設けられている。As described above, in the third embodiment, the reformer (31), the shift converter (34), the selective oxidation reactor (35), the combustor (36), the first heat recovery unit (40), The second heat recovery unit (43) and the heat recovery passage (52) are integrally formed, and are wrapped by the heat insulating material (80). That is, the gap between the second reforming side passage (72) and the third reforming side passage (73) also
Insulation (80) is provided.
【0124】−運転動作− 燃焼用空気通路(26)に取り込まれた空気は、第2熱回
収器(43)の第1流路(44)で加熱された後に、燃焼器
(36)の第1燃焼ガス通路(60)へ送り込まれる。一
方、燃焼器(36)の燃料ノズル(62)には、加熱用燃料
通路(27)を通じて天然ガスが送り込まれる。この天然
ガスは、燃料ノズル(62)から第1燃焼ガス通路(60)
内へ吹き出される。第1燃焼ガス通路(60)内へ吹き出
された天然ガスは、燃焼用空気通路(26)から送り込ま
れた予熱後の空気と混合されて燃焼する。この天然ガス
の燃焼により、高温の燃焼ガスが生成する。-Operation- After the air taken into the combustion air passage (26) is heated in the first flow path (44) of the second heat recovery unit (43), the air is taken into the first passage (44) of the combustor (36). 1 The fuel gas is sent to the combustion gas passage (60). On the other hand, natural gas is fed into the fuel nozzle (62) of the combustor (36) through the heating fuel passage (27). This natural gas is supplied from the fuel nozzle (62) to the first combustion gas passage (60).
It is blown out inside. The natural gas blown into the first combustion gas passage (60) is mixed with the preheated air sent from the combustion air passage (26) and burns. The combustion of the natural gas generates a high-temperature combustion gas.
【0125】高温の燃焼ガスは、第1燃焼ガス通路(6
0)を上方へ流れて第2燃焼ガス通路(61)へ流入す
る。その後、燃焼ガスは、第2燃焼ガス通路(61)を下
方へ流れ、その間に改質器(31)に対して放熱する。放
熱後の燃焼ガスは、第2燃焼ガス通路(61)の下端部か
ら燃焼排ガスとして送り出される。その後、燃焼排ガス
は、第2熱回収器(43)の第2流路(45)へ導入され
る。燃焼排ガスは、この第2流路(45)を流れる間に第
1流路(44)の空気に対して放熱する。放熱後の燃焼排
ガスは、燃焼排ガス通路(28)を通って排気される。The high-temperature combustion gas passes through the first combustion gas passage (6
0) and flows into the second combustion gas passage (61). Thereafter, the combustion gas flows downward through the second combustion gas passage (61), and radiates heat to the reformer (31) during that time. The combustion gas after the heat release is sent out from the lower end of the second combustion gas passage (61) as combustion exhaust gas. Thereafter, the combustion exhaust gas is introduced into the second flow path (45) of the second heat recovery device (43). The combustion exhaust gas radiates heat to the air in the first flow path (44) while flowing through the second flow path (45). The exhaust gas after the heat release is exhausted through the exhaust gas passage (28).
【0126】加湿器(39)で加湿された原料ガスは、原
料ガス通路(23)を通って熱回収通路(52)の円筒部分
(53)へ流入する。原料ガスは、この円筒部分(53)を
流れる間に変成器(34)から吸熱し、その後に熱回収通
路(52)の円板部分(54)を通って第1改質側通路(7
1)へ流入する。第1改質側通路(71)へ流入した原料
ガスは、第1熱回収器(40)の第1流路(41)で更に加
熱された後に、改質器(31)の第1反応器(32)へ導入
される。The raw material gas humidified by the humidifier (39) flows into the cylindrical portion (53) of the heat recovery passage (52) through the raw gas passage (23). The raw material gas absorbs heat from the transformer (34) while flowing through the cylindrical portion (53), and then passes through the disk portion (54) of the heat recovery passage (52) to pass through the first reforming passage (7).
Flow into 1). The raw material gas flowing into the first reforming side passage (71) is further heated in the first flow path (41) of the first heat recovery unit (40), and then is heated in the first reactor of the reformer (31). (32) is introduced.
【0127】第1反応器(32)では、送り込まれた原料
ガスが触媒と接触し、部分酸化反応によって水素が生成
する。第1反応器(32)から送り出された反応後のガス
は、第2改質側通路(72)へ入って改質器(31)の第2
反応器(33)へ導入される。第2反応器(33)では、送
り込まれたガスが触媒と接触し、水蒸気改質反応によっ
て水素が生成する。その際、第2反応器(33)に対して
は、燃焼器(36)から天然ガスの燃焼熱が供給されると
同時に、第1反応器(32)から部分酸化反応の反応熱が
供給される。そして、第2反応器(33)では、供給され
た熱を反応熱として用いて水蒸気改質反応が行われる。In the first reactor (32), the fed raw material gas comes into contact with the catalyst, and hydrogen is generated by a partial oxidation reaction. The reacted gas sent out from the first reactor (32) enters the second reforming side passage (72) and enters the second reformer (31).
It is introduced into the reactor (33). In the second reactor (33), the fed gas comes into contact with the catalyst, and hydrogen is generated by a steam reforming reaction. At this time, the combustion heat of the natural gas is supplied from the combustor (36) to the second reactor (33), and the reaction heat of the partial oxidation reaction is supplied from the first reactor (32). You. Then, in the second reactor (33), a steam reforming reaction is performed using the supplied heat as reaction heat.
【0128】第2反応器(33)から送り出された反応後
のガスは、第1熱回収器(40)の第2流路(42)へ導入
される。第2反応器(33)から導入された反応後のガス
は、この第2流路(42)を流れる間に第1流路(41)の
原料ガスに対して放熱する。放熱後のガスは、第3改質
側通路(73)へ入って変成器(34)に導入される。変成
器(34)では、シフト反応が行われる。変成器(34)か
ら送り出された反応後のガスは、内部ガス通路(24)を
流れる間に第2分岐通路(22)からの空気と混合され、
その後に選択酸化反応器(35)へ導入される。選択酸化
反応器(35)では、ガス中の一酸化炭素が選択的に酸化
され、反応後のガスが改質ガスとして改質ガス通路(2
5)へ送り出される。The reacted gas sent from the second reactor (33) is introduced into the second flow path (42) of the first heat recovery unit (40). The gas after the reaction introduced from the second reactor (33) radiates heat to the raw material gas in the first flow path (41) while flowing through the second flow path (42). The gas after heat release enters the third reforming side passageway (73) and is introduced into the transformer (34). In the transformer (34), a shift reaction is performed. The reacted gas discharged from the transformer (34) is mixed with air from the second branch passage (22) while flowing through the internal gas passage (24),
Thereafter, it is introduced into the selective oxidation reactor (35). In the selective oxidation reactor (35), carbon monoxide in the gas is selectively oxidized, and the gas after the reaction is converted as a reformed gas into a reformed gas passage (2).
Sent to 5).
【0129】−実施形態3の効果− 本実施形態3では、燃焼器(36)の周りを囲むように改
質器(31)を配置している。このため、燃焼器(36)か
ら放熱される燃焼熱を、燃焼器(36)の周りの改質器
(31)に対して効率よく供給できる。つまり、燃焼器
(36)で燃焼する天然ガスの燃焼熱のうち水蒸気改質反
応の反応熱として有効に利用される分の割合を増大させ
ることができ、燃焼器(36)に対する天然ガスの供給量
を削減できる。従って、本実施形態3によれば、改質装
置(30)の運転に要するエネルギを一層低減することが
できる。-Effects of Third Embodiment- In the third embodiment, the reformer (31) is arranged so as to surround the combustor (36). Thus, the combustion heat radiated from the combustor (36) can be efficiently supplied to the reformer (31) around the combustor (36). That is, the proportion of the heat of combustion of the natural gas combusted by the combustor (36) that is effectively used as the reaction heat of the steam reforming reaction can be increased, and the supply of natural gas to the combustor (36) can be increased. The amount can be reduced. Therefore, according to the third embodiment, the energy required for operating the reformer (30) can be further reduced.
【0130】また、本実施形態3では、改質器(31)よ
りも低温の変成器(34)によって改質器(31)の周りを
囲んでいる。このため、改質器(31)の周りを変成器
(34)によって断熱することができ、改質器(31)から
の放熱ロスを低減することができる。従って、本実施形
態3によれば、水素を生成するための変成器(34)を利
用して改質器(31)の断熱を行うことができ、改質装置
(30)からの放熱ロスを削減して改質装置(30)の熱効
率を向上させることができる。In the third embodiment, the reformer (31) is surrounded by the shifter (34) whose temperature is lower than that of the reformer (31). For this reason, the periphery of the reformer (31) can be insulated by the shift converter (34), and heat loss from the reformer (31) can be reduced. Therefore, according to the third embodiment, the reformer (31) can be insulated by using the transformer (34) for generating hydrogen, and the heat loss from the reformer (30) can be reduced. The heat efficiency of the reformer (30) can be improved by reducing the amount.
【0131】更に、本実施形態3では、変成器(34)の
周囲を囲むように熱回収通路(52)を形成している。こ
のため、変成器(34)から放熱される熱を原料ガスに回
収することができ、改質装置(30)からの放熱ロスを一
層低減することができる。Further, in the third embodiment, the heat recovery passage (52) is formed so as to surround the periphery of the transformer (34). For this reason, the heat radiated from the transformer (34) can be recovered to the raw material gas, and the heat radiation loss from the reformer (30) can be further reduced.
【0132】[0132]
【発明の実施の形態4】本発明の実施形態4は、上記実
施形態1の改質装置(30)に対し、第1熱回収通路(5
5)、第2熱回収通路(56)、第3熱回収通路(57)、
第3熱回収器(46)、及び第4熱回収器(49)を追加し
たものである。また、本実施形態4に係る改質装置(3
0)では、改質器(31)、変成器(34)、選択酸化反応
器(35)、燃焼器(36)、第1〜第4熱回収器(40,43,
46,49)、及び第1〜第3熱回収通路(55,56,57)が一
体化されている。ここでは、本実施形態4について、上
記実施形態1と異なる部分を説明する。Fourth Embodiment A fourth embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the first heat recovery passage (5
5), the second heat recovery passage (56), the third heat recovery passage (57),
A third heat recovery unit (46) and a fourth heat recovery unit (49) are added. Further, the reforming apparatus (3
0), the reformer (31), the shift converter (34), the selective oxidation reactor (35), the combustor (36), the first to fourth heat recovery units (40, 43,
46, 49) and the first to third heat recovery passages (55, 56, 57). Here, parts of the fourth embodiment that are different from the first embodiment will be described.
【0133】図6に示すように、上記第3熱回収器(4
6)は、第1流路(47)と第2流路(48)とを備えてい
る。第3熱回収器(46)の第1流路(47)は、燃焼用空
気通路(26)における第2熱回収器(43)の上流に設け
られている。一方、第3熱回収器(46)の第2流路(4
8)は、変成器(34)と選択酸化反応器(35)の間の内
部ガス通路(24)に設けられている。この第3熱回収器
(46)は、第1流路(47)を流れる空気と第2流路(4
8)を流れるガスとを熱交換させるように構成されてい
る。As shown in FIG. 6, the third heat recovery unit (4
6) includes a first flow path (47) and a second flow path (48). The first flow path (47) of the third heat recovery device (46) is provided upstream of the second heat recovery device (43) in the combustion air passage (26). On the other hand, the second flow path (4) of the third heat recovery unit (46)
8) is provided in the internal gas passage (24) between the shift converter (34) and the selective oxidation reactor (35). The third heat recovery device (46) is connected to air flowing through the first flow path (47) and the second flow path (4).
8) It is configured to exchange heat with the gas flowing therethrough.
【0134】上記第4熱回収器(49)は、第1流路(5
0)と第2流路(51)とを備えている。第4熱回収器(4
9)の第1流路(50)は、燃焼用空気通路(26)におけ
る第3熱回収器(46)の上流に設けられている。一方、
第4熱回収器(49)の第2流路(51)は、その入口側が
内部ガス通路(24)を介して選択酸化反応器(35)に接
続され、出口側が改質ガス通路(25)に接続されてい
る。この第4熱回収器(49)は、第1流路(50)を流れ
る空気と第2流路(51)を流れるガスとを熱交換させる
ように構成されている。The fourth heat recovery unit (49) is connected to the first flow path (5
0) and a second flow path (51). 4th heat recovery unit (4
The first flow path (50) of 9) is provided upstream of the third heat recovery device (46) in the combustion air passage (26). on the other hand,
The second flow path (51) of the fourth heat recovery device (49) has an inlet connected to the selective oxidation reactor (35) via an internal gas passage (24), and an outlet connected to a reformed gas passage (25). It is connected to the. The fourth heat recovery device (49) is configured to exchange heat between air flowing through the first flow path (50) and gas flowing through the second flow path (51).
【0135】上記第1熱回収通路(55)は、原料ガス通
路(23)における加湿器(39)と第1熱回収器(40)の
間に設けられている。この第1熱回収通路(55)は、改
質器(31)や燃焼器(36)から放熱される熱を熱媒体と
しての原料ガスに回収するように構成されている。つま
り、第1熱回収通路(55)では、改質器(31)や燃焼器
(36)から放熱された熱によって、加湿器(39)から第
1熱回収器(40)へ向かって流れる原料ガスが加熱され
る。The first heat recovery passage (55) is provided between the humidifier (39) and the first heat recovery device (40) in the raw material gas passage (23). The first heat recovery passage (55) is configured to recover heat radiated from the reformer (31) and the combustor (36) into a raw material gas as a heat medium. That is, in the first heat recovery passage (55), the raw material flowing from the humidifier (39) to the first heat recovery device (40) by the heat radiated from the reformer (31) and the combustor (36). The gas is heated.
【0136】上記第2熱回収通路(56)は、燃焼用空気
通路(26)における第3熱回収器(46)と第4熱回収器
(49)の間に設けられている。この第2熱回収通路(5
6)は、選択酸化反応器(35)から放熱される熱を熱媒
体としての空気へ回収するように構成されている。つま
り、第2熱回収通路(56)では、選択酸化反応器(35)
から放熱された熱によって、第4熱回収器(49)から第
3熱回収器(46)へ流れる燃焼用酸化剤としての空気が
加熱される。The second heat recovery passage (56) is provided between the third heat recovery unit (46) and the fourth heat recovery unit (49) in the combustion air passage (26). This second heat recovery passage (5
6) is configured to recover heat radiated from the selective oxidation reactor (35) to air as a heat medium. That is, in the second heat recovery passage (56), the selective oxidation reactor (35)
The air radiated from the fourth heat recovery device (49) heats the air as a combustion oxidant flowing from the fourth heat recovery device (49) to the third heat recovery device (46).
【0137】上記第3熱回収通路(57)は、燃焼用空気
通路(26)における第2熱回収器(43)と第3熱回収器
(46)の間に設けられている。この第3熱回収通路(5
7)は、変成器(34)から放熱される熱を熱媒体として
の空気へ回収するように構成されている。つまり、第3
熱回収通路(57)では、変成器(34)から放熱された熱
によって、第3熱回収器(46)から第2熱回収器(43)
へ流れる燃焼用酸化剤としての空気が加熱される。The third heat recovery passage (57) is provided between the second heat recovery unit (43) and the third heat recovery unit (46) in the combustion air passage (26). This third heat recovery passage (5
7) is configured to recover heat radiated from the transformer (34) to air as a heat medium. That is, the third
In the heat recovery passage (57), the heat radiated from the transformer (34) causes the heat from the third heat recovery device (46) to the second heat recovery device (43).
The air as combustion oxidant flowing to the air is heated.
【0138】図7に示すように、燃焼器(36)は中空の
円柱状に形成されている。燃焼器(36)の内部には、第
1燃焼ガス通路(60)と第2燃焼ガス通路(61)とが区
画形成されている。第1燃焼ガス通路(60)は、燃焼器
(36)の中心軸に沿って上下に延びている。第2燃焼ガ
ス通路(61)は、第1燃焼ガス通路(60)の外側に沿っ
て円筒状に形成されている。この第2燃焼ガス通路(6
1)は、その上端部において第1燃焼ガス通路(60)の
上端部と連通している。As shown in FIG. 7, the combustor (36) is formed in a hollow cylindrical shape. A first combustion gas passage (60) and a second combustion gas passage (61) are defined inside the combustor (36). The first combustion gas passage (60) extends up and down along the central axis of the combustor (36). The second combustion gas passage (61) is formed in a cylindrical shape along the outside of the first combustion gas passage (60). This second combustion gas passage (6
1) communicates with the upper end of the first combustion gas passage (60) at its upper end.
【0139】上記第1燃焼ガス通路(60)の下端部に
は、燃料ノズル(62)が突出して設けられている。燃料
ノズル(62)は、加熱用燃料通路(27)に接続されてお
り、加熱用燃料として供給された天然ガスを第1燃焼ガ
ス通路(60)内へ噴出させる。At the lower end of the first combustion gas passage (60), a fuel nozzle (62) is provided to protrude. The fuel nozzle (62) is connected to the heating fuel passage (27), and blows out natural gas supplied as heating fuel into the first combustion gas passage (60).
【0140】上記燃焼器(36)における第1燃焼ガス通
路(60)の下端部には、燃焼用空気通路(26)の終端が
接続されている。この燃焼用空気通路(26)の終端近傍
には、第2熱回収器(43)の第1流路(44)が設けられ
ている。一方、上記燃焼器(36)における第2燃焼ガス
通路(61)の下端部には、燃焼排ガス通路(28)の始端
が接続されている。この燃焼排ガス通路(28)の始端近
傍には、第2熱回収器(43)の第2流路(45)が設けら
れている。The end of the combustion air passage (26) is connected to the lower end of the first combustion gas passage (60) in the combustor (36). A first flow path (44) of the second heat recovery device (43) is provided near the end of the combustion air passage (26). On the other hand, a starting end of a combustion exhaust gas passage (28) is connected to a lower end of the second combustion gas passage (61) in the combustor (36). A second flow path (45) of the second heat recovery device (43) is provided near the start end of the flue gas passage (28).
【0141】上記燃焼器(36)と中心軸が一致する姿勢
で、円柱状の第2改質側通路(72)が区画形成されてい
る。第2改質側通路(72)は、燃焼器(36)よりも大径
に形成されている。そして、燃焼器(36)は、第2改質
側通路(72)の下端部に挿入された姿勢で配置されてい
る。第2改質側通路(72)には、燃焼器(36)の上部付
近に触媒充填物が充填されている。そして、第2改質側
通路(72)のうち触媒充填物が充填された部分は、水蒸
気改質反応が行われる改質器(31)の第2反応器(33)
を構成している。A column-shaped second reforming side passage (72) is defined and formed so that the central axis of the combustor (36) coincides with that of the combustor (36). The second reforming side passage (72) is formed to have a larger diameter than the combustor (36). Further, the combustor (36) is arranged in a posture inserted into the lower end of the second reforming side passage (72). The second reforming side passage (72) is filled with a catalyst filler near an upper portion of the combustor (36). The portion of the second reforming side passageway (72) filled with the catalyst filler is the second reactor (33) of the reformer (31) in which the steam reforming reaction is performed.
Is composed.
【0142】上記第2改質側通路(72)の外側には、該
第2改質側通路(72)と中心軸が一致する姿勢で、第1
改質側通路(71)が区画形成されている。この第1改質
側通路(71)は、第2改質側通路(72)の約半分高さの
円筒状に形成され、第2改質側通路(72)の下部に密着
して設けられている。第1改質側通路(71)の下端部
は、第2改質側通路(72)の下端部と連通している。第
1改質側通路(71)には、ハニカム部材が設けられてい
る。そして、第1改質側通路(71)の下から3分の2程
度の部分は、部分酸化反応が行われる改質器(31)の第
1反応器(32)を構成している。The first reforming side passage (72) is positioned outside the second reforming side passage (72) in such a manner that the center axis of the second reforming side passage (72) coincides with the first reforming side passage (72).
A reforming-side passage (71) is defined. The first reforming side passage (71) is formed in a cylindrical shape approximately half the height of the second reforming side passage (72), and is provided in close contact with a lower portion of the second reforming side passage (72). ing. The lower end of the first reforming passage (71) communicates with the lower end of the second reforming passage (72). A honeycomb member is provided in the first reforming side passage (71). The lower two thirds of the first reforming passage (71) constitute a first reactor (32) of a reformer (31) in which a partial oxidation reaction is performed.
【0143】上記第1熱回収器(40)は、改質器(31)
の上方に、第1改質側通路(71)と第2改質側通路(7
2)に跨って配置されている。具体的に、第1熱回収器
(40)の第1流路(41)は、第1改質側通路(71)にお
ける第1反応器(32)の上方に設けられている。第1熱
回収器(40)の第2流路(42)は、第2改質側通路(7
2)における第2反応器(33)の上方に設けられてい
る。The first heat recovery unit (40) includes a reformer (31)
Above the first reforming side passageway (71) and the second reforming side passageway (7).
It is arranged across 2). Specifically, the first flow path (41) of the first heat recovery unit (40) is provided above the first reactor (32) in the first reforming side passage (71). The second flow path (42) of the first heat recovery unit (40) is connected to the second reforming side passage (7).
It is provided above the second reactor (33) in 2).
【0144】上記第1改質側通路(71)の外側には、該
第1改質側通路(71)と中心軸が一致する姿勢で、第1
熱回収通路(55)が区画形成されている。この第1熱回
収通路(55)は、第1改質側通路(71)とほぼ同じ高さ
の円筒状に形成され、第1改質側通路(71)の側方を囲
むように配置されている。また、第1熱回収通路(55)
は第1改質側通路(71)よりも大径であり、第1熱回収
通路(55)と第1改質側通路(71)との間には所定幅の
隙間が形成されている。The first reforming-side passage (71) is positioned outside the first reforming-side passage (71) such that the center axis of the first reforming-side passage (71) coincides with the first reforming-side passage (71).
A heat recovery passage (55) is defined. The first heat recovery passage (55) is formed in a cylindrical shape having substantially the same height as the first reforming passage (71), and is arranged so as to surround the side of the first reforming passage (71). ing. Also, the first heat recovery passage (55)
Has a larger diameter than the first reforming side passageway (71), and a gap having a predetermined width is formed between the first heat recovery passageway (55) and the first reforming side passageway (71).
【0145】上記第1熱回収通路(55)の下端部には、
加湿器(39)から延びる原料ガス通路(23)が接続され
ている(図6参照)。第1熱回収通路(55)の上端部
は、原料ガス通路(23)を介して第1改質側通路(71)
の上端部と連通している。第1熱回収通路(55)は、改
質器(31)や燃焼器(36)から放熱された熱を熱媒体と
しての原料ガスへ回収するように構成されている。At the lower end of the first heat recovery passage (55),
A source gas passage (23) extending from the humidifier (39) is connected (see FIG. 6). The upper end of the first heat recovery passage (55) is connected to the first reforming passage (71) via the raw material gas passage (23).
It communicates with the upper end. The first heat recovery passage (55) is configured to recover heat radiated from the reformer (31) and the combustor (36) into a raw material gas as a heat medium.
【0146】上記第2改質側通路(72)の概ね上半分に
は、変成器(34)と選択酸化反応器(35)とが収納され
ている。選択酸化反応器(35)は、変成器(34)の上方
に配置されている。また、第2改質側通路(72)の上端
には、改質ガス通路(25)が接続されている。The upper half of the second reforming side passage (72) contains a shift converter (34) and a selective oxidation reactor (35). The selective oxidation reactor (35) is arranged above the shift converter (34). Further, a reformed gas passage (25) is connected to an upper end of the second reforming side passage (72).
【0147】上記第2改質側通路(72)の外側には、該
第2改質側通路(72)と中心軸が一致する姿勢で、燃焼
側通路(69)が区画形成されている。この燃焼側通路
(69)は、第2改質側通路(72)の約半分高さの円筒状
に形成され、第2改質側通路(72)の概ね上半分の部分
に密着して設けられている。燃焼側通路(69)には、そ
の上端に燃焼用空気通路(26)が接続され、燃焼用酸化
剤として取り込まれた空気が導入される。また、燃焼側
通路(69)の下端には、第2熱回収器(43)に向かって
延びる燃焼用空気通路(26)が接続されている。A combustion-side passage (69) is defined outside the second reforming-side passage (72) in such a manner that its central axis coincides with that of the second reforming-side passage (72). The combustion side passage (69) is formed in a cylindrical shape approximately half the height of the second reforming side passage (72), and is provided in close contact with a substantially upper half portion of the second reforming side passage (72). Have been. A combustion air passage (26) is connected to the upper end of the combustion side passage (69), and air taken in as a combustion oxidant is introduced. A combustion air passage (26) extending toward the second heat recovery unit (43) is connected to a lower end of the combustion side passage (69).
【0148】上記第3熱回収器(46)は、変成器(34)
の上方に、第2改質側通路(72)と燃焼側通路(69)に
跨って配置されている。具体的に、第3熱回収器(46)
の第2流路(48)は、第2改質側通路(72)における変
成器(34)と選択酸化反応器(35)の間に設けられてい
る。第3熱回収器(46)の第1流路(47)は、第2流路
(48)の周囲を囲む状態で燃焼側通路(69)に設けられ
ている。第3熱回収器(46)は、変成器(34)から選択
酸化反応器(35)へ向かって流れるガスと、燃焼側通路
(69)を流れる空気とを熱交換させるように構成されて
いる。The third heat recovery unit (46) includes a transformer (34)
Is disposed over the second reforming side passage (72) and the combustion side passage (69). Specifically, the third heat recovery unit (46)
The second flow path (48) is provided between the shift converter (34) and the selective oxidation reactor (35) in the second reforming side passage (72). The first flow path (47) of the third heat recovery device (46) is provided in the combustion side passage (69) so as to surround the periphery of the second flow path (48). The third heat recovery unit (46) is configured to exchange heat between the gas flowing from the shift converter (34) toward the selective oxidation reactor (35) and the air flowing through the combustion side passage (69). .
【0149】上記第4熱回収器(49)は、選択酸化反応
器(35)の上方に、第2改質側通路(72)と燃焼側通路
(69)に跨って配置されている。具体的に、第4熱回収
器(49)の第2流路(51)は、第2改質側通路(72)に
おける選択酸化反応器(35)の上方に設けられている。
第4熱回収器(49)の第1流路(50)は、第2流路(5
1)の周囲を囲む状態で燃焼側通路(69)に設けられて
いる。第4熱回収器(49)は、選択酸化反応器(35)か
ら送り出されたガスと、燃焼側通路(69)を流れる空気
とを熱交換させるように構成されている。The fourth heat recovery unit (49) is disposed above the selective oxidation reactor (35) so as to straddle the second reforming side passage (72) and the combustion side passage (69). Specifically, the second flow path (51) of the fourth heat recovery device (49) is provided above the selective oxidation reactor (35) in the second reforming side passage (72).
The first flow path (50) of the fourth heat recovery device (49) is connected to the second flow path (5
It is provided in the combustion side passageway (69) so as to surround the periphery of 1). The fourth heat recovery device (49) is configured to exchange heat between the gas sent from the selective oxidation reactor (35) and the air flowing through the combustion side passage (69).
【0150】上記燃焼側通路(69)のうち第3熱回収器
(46)と第4熱回収器(49)の間の部分は、第2熱回収
通路(56)を構成している。この第2熱回収通路(56)
を構成する部分では、選択酸化反応器(35)から放熱さ
れた熱が熱媒体としての空気に回収される。また、燃焼
側通路(69)のうち第3熱回収器(46)の下方の部分
は、第3熱回収通路(57)を構成している。この第3熱
回収通路(57)を構成する部分では、変成器(34)から
放熱された熱が熱媒体としての空気に回収される。The portion of the combustion side passage (69) between the third heat recovery unit (46) and the fourth heat recovery unit (49) forms a second heat recovery passage (56). This second heat recovery passage (56)
In the portion that constitutes, the heat radiated from the selective oxidation reactor (35) is recovered into air as a heat medium. Further, a portion of the combustion side passage (69) below the third heat recovery unit (46) forms a third heat recovery passage (57). In the portion constituting the third heat recovery passage (57), the heat radiated from the transformer (34) is recovered to air as a heat medium.
【0151】上記第2改質側通路(72)には、給気ノズ
ル(81)が設けられている。この給気ノズル(81)は、
上記第2改質側通路(72)における変成器(34)と第3
熱回収器(46)の間に突出している。また、給気ノズル
(81)は、空気供給通路(20)の第2分岐通路(22)に
接続されている。An air supply nozzle (81) is provided in the second reforming side passage (72). This air supply nozzle (81)
The transformer (34) in the second reforming side passage (72) and the third
It protrudes between the heat recovery units (46). The air supply nozzle (81) is connected to the second branch passage (22) of the air supply passage (20).
【0152】上述のように、本実施形態4では、改質器
(31)、変成器(34)、選択酸化反応器(35)、燃焼器
(36)、第1〜第4熱回収器(40,43,46,49)、及び第
1〜第3熱回収通路(55,56,57)が一体に形成されてお
り、これらは断熱材(80)によって包まれている。つま
り、第1改質側通路(71)と第3熱回収通路(57)の間
の隙間にも、断熱材(80)が設けられている。As described above, in Embodiment 4, the reformer (31), the shift converter (34), the selective oxidation reactor (35), the combustor (36), the first to fourth heat recovery units ( 40, 43, 46, 49) and the first to third heat recovery passages (55, 56, 57) are integrally formed, and these are surrounded by a heat insulating material (80). That is, the heat insulating material (80) is also provided in the gap between the first reforming side passage (71) and the third heat recovery passage (57).
【0153】−運転動作− 燃焼用空気通路(26)に燃焼用酸化剤として取り込まれ
た空気は、燃焼側通路(69)へ導入される。燃焼側通路
(69)を流れる空気は、第4熱回収器(49)の第1流路
(50)、第2熱回収通路(56)、第3熱回収器(46)の
第1流路(47)、第3熱回収通路(57)を順に通過し、
その間に加熱される。具体的に、燃焼側通路(69)を流
れる空気は、第4熱回収器(49)の第1流路(50)にお
いて第2流路(51)のガスから吸熱し、第2熱回収通路
(56)において選択酸化反応器(35)から吸熱し、第3
熱回収器(46)の第1流路(47)において第2流路(4
8)のガスから吸熱し、第3熱回収通路(57)において
変成器(34)から吸熱する。燃焼側通路(69)を流れる
間に加熱された空気は、第2熱回収器(43)の第1流路
(44)へ導入されて更に加熱され、その後に燃焼器(3
6)の第1燃焼ガス通路(60)へ送り込まれる。-Operating Operation- The air taken into the combustion air passage (26) as a combustion oxidant is introduced into the combustion side passage (69). The air flowing through the combustion-side passage (69) is supplied to the first flow passage (50) of the fourth heat recovery device (49), the second heat recovery passage (56), and the first flow passage of the third heat recovery device (46). (47), sequentially pass through the third heat recovery passage (57),
During that time it is heated. Specifically, the air flowing through the combustion side passageway (69) absorbs heat from the gas in the second passageway (51) in the first passageway (50) of the fourth heat recovery unit (49), and the second heat recovery passageway. In (56), heat is absorbed from the selective oxidation reactor (35),
In the first flow path (47) of the heat recovery unit (46), the second flow path (4
The heat is absorbed from the gas of 8) and is absorbed from the transformer (34) in the third heat recovery passage (57). The air heated while flowing through the combustion side passageway (69) is introduced into the first flow path (44) of the second heat recovery unit (43), where it is further heated.
It is sent to the first combustion gas passage (60) of 6).
【0154】一方、燃焼器(36)の燃料ノズル(62)に
は、加熱用燃料通路(27)を通じて天然ガスが送り込ま
れる。この天然ガスは、燃料ノズル(62)から第1燃焼
ガス通路(60)内へ吹き出される。第1燃焼ガス通路
(60)内へ吹き出された天然ガスは、燃焼用空気通路
(26)から送り込まれた予熱後の空気と混合されて燃焼
する。この天然ガスの燃焼により、高温の燃焼ガスが生
成する。On the other hand, natural gas is fed into the fuel nozzle (62) of the combustor (36) through the heating fuel passage (27). This natural gas is blown out from the fuel nozzle (62) into the first combustion gas passage (60). The natural gas blown into the first combustion gas passage (60) is mixed with the preheated air sent from the combustion air passage (26) and burns. The combustion of the natural gas generates a high-temperature combustion gas.
【0155】高温の燃焼ガスは、第1燃焼ガス通路(6
0)を上方へ流れて第2燃焼ガス通路(61)へ流入し、
続いて第2燃焼ガス通路(61)を下方へ流れる。その間
に、燃焼ガスは、改質器(31)の第2反応器(33)や、
第1反応器(32)から第2反応器(33)へ向かって流れ
るガスに対して放熱する。放熱後の燃焼ガスは、第2燃
焼ガス通路(61)の下端部から燃焼排ガスとして送り出
される。その後、燃焼排ガスは、第2熱回収器(43)の
第2流路(45)へ導入される。この燃焼排ガスは、この
第2流路(45)を流れる間に第1流路(44)の空気に対
して放熱する。放熱後の燃焼排ガスは、燃焼排ガス通路
(28)を通って排気される。The high-temperature combustion gas passes through the first combustion gas passage (6
0), flows upward and into the second combustion gas passage (61),
Subsequently, it flows downward through the second combustion gas passage (61). Meanwhile, the combustion gas is supplied to the second reactor (33) of the reformer (31),
Heat is released from the gas flowing from the first reactor (32) to the second reactor (33). The combustion gas after the heat release is sent out from the lower end of the second combustion gas passage (61) as combustion exhaust gas. Thereafter, the combustion exhaust gas is introduced into the second flow path (45) of the second heat recovery device (43). The combustion exhaust gas radiates heat to the air in the first flow path (44) while flowing through the second flow path (45). The exhaust gas after the heat release is exhausted through the exhaust gas passage (28).
【0156】加湿器(39)で加湿された原料ガスは、原
料ガス通路(23)を通って第1熱回収通路(55)へ流入
する。原料ガスは、第1熱回収通路(55)を流れる間に
改質器(31)や燃焼器(36)から吸熱し、その後に第1
改質側通路(71)へ流入する。続いて、原料ガスは、第
1熱回収器(40)の第1流路(41)へ流入し、第2流路
(42)のガスから吸熱する。The source gas humidified by the humidifier (39) flows into the first heat recovery passage (55) through the source gas passage (23). The raw material gas absorbs heat from the reformer (31) and the combustor (36) while flowing through the first heat recovery passage (55).
It flows into the reforming side passage (71). Subsequently, the raw material gas flows into the first flow path (41) of the first heat recovery device (40) and absorbs heat from the gas in the second flow path (42).
【0157】その後、原料ガスは、改質器(31)の第1
反応器(32)へ導入される。第1反応器(32)では、送
り込まれた原料ガスが触媒と接触し、部分酸化反応によ
って水素が生成する。第1反応器(32)から送り出され
た反応後のガスは、第2改質側通路(72)へ流入し、燃
焼器(36)からの燃焼熱により加熱された後に改質器
(31)の第2反応器(33)へ導入される。第2反応器
(33)では、送り込まれたガスが触媒と接触し、水蒸気
改質反応によって水素が生成する。その際、第2反応器
(33)に対しては、燃焼器(36)から天然ガスの燃焼熱
が供給される。そして、第2反応器(33)では、供給さ
れた熱を反応熱として用いて水蒸気改質反応が行われ
る。Thereafter, the raw material gas is supplied to the first reformer (31).
It is introduced into the reactor (32). In the first reactor (32), the fed raw material gas comes into contact with the catalyst, and hydrogen is generated by a partial oxidation reaction. The reacted gas sent out from the first reactor (32) flows into the second reforming side passage (72), and is heated by the combustion heat from the combustor (36), and then heated in the reformer (31). To the second reactor (33). In the second reactor (33), the fed gas comes into contact with the catalyst, and hydrogen is generated by a steam reforming reaction. At that time, the combustion heat of the natural gas is supplied from the combustor (36) to the second reactor (33). Then, in the second reactor (33), a steam reforming reaction is performed using the supplied heat as reaction heat.
【0158】第2反応器(33)から送り出された反応後
のガスは、第1熱回収器(40)の第2流路(42)へ導入
される。第2反応器(33)から導入された反応後のガス
は、この第2流路(42)を流れる間に第1流路(41)の
原料ガスに対して放熱する。放熱後のガスは、続いて変
成器(34)へ導入される。変成器(34)では、シフト反
応が行われる。The reacted gas sent out from the second reactor (33) is introduced into the second flow path (42) of the first heat recovery device (40). The gas after the reaction introduced from the second reactor (33) radiates heat to the raw material gas in the first flow path (41) while flowing through the second flow path (42). The gas after heat release is subsequently introduced into the transformer (34). In the transformer (34), a shift reaction is performed.
【0159】変成器(34)から送り出された反応後のガ
スは、給気ノズル(81)からの空気と混合された後に第
3熱回収器(46)の第2流路(48)へ導入される。変成
器(34)から導入された反応後のガスは、この第2流路
(48)を流れる間に第1流路(47)の空気に対して放熱
する。放熱後のガスは、続いて選択酸化反応器(35)へ
導入される。選択酸化反応器(35)では、ガス中の一酸
化炭素が選択的に酸化されて二酸化炭素となる。The reacted gas sent out from the transformer (34) is mixed with air from the air supply nozzle (81) and then introduced into the second flow path (48) of the third heat recovery unit (46). Is done. The reacted gas introduced from the transformer (34) radiates heat to the air in the first flow path (47) while flowing through the second flow path (48). The gas after the heat release is subsequently introduced into the selective oxidation reactor (35). In the selective oxidation reactor (35), carbon monoxide in the gas is selectively oxidized to carbon dioxide.
【0160】選択酸化反応器(35)から送り出された反
応後のガスは、第4熱回収器(49)の第2流路(51)へ
導入される。選択酸化反応器(35)から導入された反応
後のガスは、この第2流路(51)を流れる間に第1流路
(50)の空気に対して放熱する。放熱後のガスは、改質
ガスとして改質ガス通路(25)へ送り出される。The reacted gas sent from the selective oxidation reactor (35) is introduced into the second flow path (51) of the fourth heat recovery unit (49). The reacted gas introduced from the selective oxidation reactor (35) radiates heat to the air in the first flow path (50) while flowing through the second flow path (51). The gas after the heat release is sent out to the reformed gas passage (25) as a reformed gas.
【0161】−実施形態4の効果− 本実施形態4では、燃焼器(36)の周りを囲むように改
質器(31)を配置している。このため、燃焼器(36)か
ら放熱される燃焼熱を、燃焼器(36)の周りの改質器
(31)に対して効率よく供給できる。つまり、燃焼器
(36)で燃焼する天然ガスの燃焼熱のうち水蒸気改質反
応の反応熱として有効に利用される分の割合を増大させ
ることができ、燃焼器(36)に対する天然ガスの供給量
を削減できる。従って、本実施形態4によれば、改質装
置(30)の運転に要するエネルギを一層低減することが
できる。-Effect of Embodiment 4- In Embodiment 4, the reformer (31) is arranged so as to surround the combustor (36). Thus, the combustion heat radiated from the combustor (36) can be efficiently supplied to the reformer (31) around the combustor (36). That is, the proportion of the heat of combustion of the natural gas combusted by the combustor (36) that is effectively used as the reaction heat of the steam reforming reaction can be increased, and the supply of natural gas to the combustor (36) can be increased. The amount can be reduced. Therefore, according to the fourth embodiment, the energy required for operating the reformer (30) can be further reduced.
【0162】また、本実施形態4では、改質器(31)の
周囲を囲むように第1熱回収通路(55)を形成してい
る。このため、改質器(31)から放熱される熱を原料ガ
スに回収することができ、改質装置(30)からの放熱ロ
スを一層低減することができる。また、第1熱回収通路
(55)によって改質器(31)の周りを囲むことで、改質
器(31)の断熱を確実に行うことも可能となる。In the fourth embodiment, the first heat recovery passage (55) is formed so as to surround the reformer (31). For this reason, the heat radiated from the reformer (31) can be recovered into the raw material gas, and the radiation loss from the reformer (30) can be further reduced. Further, by surrounding the periphery of the reformer (31) with the first heat recovery passage (55), it is possible to reliably insulate the reformer (31).
【0163】また、本実施形態4によれば、第2,第3
熱回収通路(56,57)や第3,第4熱回収器(46,49)を
設けているため、変成器(34)や選択酸化反応器(35)
から熱回収することも可能となる。従って、本実施形態
4によれば、改質装置(30)からの放熱ロスを一層低減
することができ、改質装置(30)の熱効率を向上させる
ことができる。According to the fourth embodiment, the second and third
Since the heat recovery passages (56, 57) and the third and fourth heat recovery units (46, 49) are provided, the transformer (34) and the selective oxidation reactor (35)
From the heat. Therefore, according to the fourth embodiment, the heat loss from the reformer (30) can be further reduced, and the thermal efficiency of the reformer (30) can be improved.
【0164】[0164]
【発明の実施の形態5】本発明の実施形態5は、上記実
施形態1において、燃焼排ガスの熱を原料ガスへ回収
し、改質器(31)から送出されたガスの熱を燃焼用酸化
剤としての空気へ回収するようにしたものである。ここ
では、本実施形態5について、上記実施形態1と異なる
部分を説明する。Fifth Embodiment In the fifth embodiment of the present invention, in the first embodiment, the heat of the combustion exhaust gas is recovered to the raw material gas, and the heat of the gas sent from the reformer (31) is oxidized for combustion. It is intended to be collected in air as an agent. Here, parts of the fifth embodiment that are different from the first embodiment will be described.
【0165】図8に示すように、第1熱回収器(40)の
第2流路(42)は、燃焼排ガス通路(28)に接続されて
いる。第1熱回収器(40)では、第1流路(41)を流れ
る原料ガスと第2流路(42)を流れる燃焼排ガスとが熱
交換を行う。この熱交換により、燃焼器(36)から排出
された燃焼排ガスの熱が、改質器(31)へ供給される原
料ガスに回収される。As shown in FIG. 8, the second flow path (42) of the first heat recovery unit (40) is connected to the flue gas passage (28). In the first heat recovery unit (40), heat exchange is performed between the raw material gas flowing through the first flow path (41) and the combustion exhaust gas flowing through the second flow path (42). By this heat exchange, the heat of the combustion exhaust gas discharged from the combustor (36) is recovered by the raw material gas supplied to the reformer (31).
【0166】一方、第2熱回収器(43)の第2流路(4
5)は、内部ガス通路(24)における改質器(31)と変
成器(34)の間に接続されている。第2熱回収器(43)
では、第1流路(44)を流れる空気と第2流路(45)を
流れるガスとが熱交換を行う。この熱交換により、改質
器(31)から送り出された反応後のガスの熱が、燃焼器
(36)へ燃焼用酸化剤として供給される空気に回収され
る。On the other hand, the second flow path (4) of the second heat recovery device (43)
5) is connected between the reformer (31) and the shift converter (34) in the internal gas passage (24). Second heat recovery unit (43)
Then, the air flowing through the first flow path (44) and the gas flowing through the second flow path (45) exchange heat. By this heat exchange, the heat of the reacted gas sent out from the reformer (31) is recovered by the air supplied to the combustor (36) as a combustion oxidant.
【0167】[0167]
【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記の各実施
形態について、以下のような構成としてもよい。Other Embodiments of the Invention The present invention may be configured as follows in each of the above embodiments.
【0168】−第1変形例− 上記の各実施形態では、図9に示すように、変成器(3
4)の内部に内部熱回収器(82)を設けてもよい。尚、
図9は、上記実施形態1に本変形例を適用したものを示
している。この内部熱回収器(82)は、原料ガス通路
(23)における加湿器(39)と第1熱回収器(40)の間
に設けられている。加湿器(39)から送り出された原料
ガスは、内部熱回収器(82)を流れる間に、変成器(3
4)の内部を流れるガスから吸熱する。つまり、内部熱
回収器(82)では、発熱反応であるシフト反応の反応熱
が原料ガスに回収される。-First Modification- In each of the above embodiments, as shown in FIG.
An internal heat recovery unit (82) may be provided inside 4). still,
FIG. 9 shows a case where the present modified example is applied to the first embodiment. The internal heat recovery device (82) is provided between the humidifier (39) and the first heat recovery device (40) in the source gas passage (23). The raw material gas sent from the humidifier (39) flows through the internal heat recovery unit (82),
4) Absorbs heat from the gas flowing inside. That is, in the internal heat recovery unit (82), the reaction heat of the shift reaction, which is an exothermic reaction, is recovered to the raw material gas.
【0169】−第2変形例− 上記の各実施形態では、第2熱回収器(43)において燃
焼排ガスと燃焼用酸化剤としての空気とを熱交換させて
いる。これに対し、図10に示すように、燃焼用酸化剤
である空気と加熱用燃料である天然ガスの両方を、第2
熱回収器(43)において燃焼排ガスと熱交換させるよう
にしてもよい。尚、図10は、上記実施形態1に本変形
例を適用したものを示している。-Second Modification- In each of the above embodiments, the second heat recovery unit (43) exchanges heat between the combustion exhaust gas and air as the oxidizing agent for combustion. On the other hand, as shown in FIG. 10, both the air as the combustion oxidant and the natural gas as the heating fuel are supplied to the second
The heat recovery unit (43) may exchange heat with the combustion exhaust gas. FIG. 10 shows a case where the present modified example is applied to the first embodiment.
【0170】−第3変形例− 上記の各実施形態では、燃焼用酸化剤として空気を用
い、加熱用燃料として天然ガスを用いている。これに対
し、燃焼用酸化剤として空気極排ガスを用い、加熱用燃
料として燃料極排ガスを用いるようにしてもよい。-Third Modification- In each of the above embodiments, air is used as the oxidizing agent for combustion, and natural gas is used as the fuel for heating. On the other hand, the cathode exhaust gas may be used as the combustion oxidant, and the anode exhaust gas may be used as the heating fuel.
【0171】図11に示すように、この第3変形例で
は、第2熱回収器(43)の第1流路(44)が混合ガス通
路(83)に接続される。混合ガス通路(83)の始端に
は、空気極排気通路(13)及び燃料極排気通路(14)が
接続されている。また、混合ガス通路(83)の終端は、
燃焼器(36)に接続されている。尚、図11は、上記実
施形態1に本変形例を適用したものを示している。As shown in FIG. 11, in the third modification, the first flow path (44) of the second heat recovery device (43) is connected to the mixed gas passage (83). An air electrode exhaust passage (13) and a fuel electrode exhaust passage (14) are connected to the start end of the mixed gas passage (83). Also, the end of the mixed gas passage (83)
Connected to combustor (36). FIG. 11 shows a case where the present modified example is applied to the first embodiment.
【0172】燃焼用酸化剤である空気極排ガスと加熱用
燃料である燃料極排ガスは、混合ガス通路(83)へ流入
して合流する。空気極排ガスと燃料極排ガスの混合ガス
は、混合ガス通路(83)を流れ、第2熱回収器(43)の
第1流路(44)で加熱された後に燃焼器(36)へ供給さ
れる。燃焼器(36)では、燃料極排ガス中の水素が空気
極排ガス中の酸素と反応して燃焼する。そして、水素の
燃焼熱が、燃焼器(36)から改質器(31)の第2反応器
(33)へ供給される。The air electrode exhaust gas as the combustion oxidant and the fuel electrode exhaust gas as the heating fuel flow into the mixed gas passage (83) and merge. The mixed gas of the air electrode exhaust gas and the fuel electrode exhaust gas flows through the mixed gas passage (83), and is supplied to the combustor (36) after being heated in the first flow path (44) of the second heat recovery unit (43). You. In the combustor (36), hydrogen in the fuel electrode exhaust gas reacts with oxygen in the air electrode exhaust gas to burn. Then, the heat of combustion of hydrogen is supplied from the combustor (36) to the second reactor (33) of the reformer (31).
【0173】この第3変形例では、燃料電池から排出さ
れる燃料極排ガスを加熱用燃料として利用している。こ
のため、水蒸気改質反応の反応熱を供給するために、燃
料極排ガス中に残存する水素を有効利用することができ
る。In the third modification, the fuel electrode exhaust gas discharged from the fuel cell is used as a heating fuel. Therefore, in order to supply the reaction heat of the steam reforming reaction, it is possible to effectively use the hydrogen remaining in the fuel electrode exhaust gas.
【0174】−第4変形例− 上記の各実施形態では、図12に示すように、第1反応
器(32)と第2反応器(33)の間に加熱器(84)を設け
るようにしてもよい。尚、図12は、上記実施形態1に
本変形例を適用したものを示している。この加熱器(8
4)は、燃焼器(36)の内部に設けられている。加熱器
(84)では、第1反応器(32)から第2反応器(33)へ
送られるガスが、高温の燃焼ガスによって加熱される。
つまり、第2反応器(33)で行われる水蒸気改質反応の
反応熱は、加熱器(84)においてガスに供給される。Fourth Modification In each of the above embodiments, as shown in FIG. 12, a heater (84) is provided between the first reactor (32) and the second reactor (33). You may. FIG. 12 shows a case where the present modified example is applied to the first embodiment. This heater (8
4) is provided inside the combustor (36). In the heater (84), the gas sent from the first reactor (32) to the second reactor (33) is heated by the high-temperature combustion gas.
That is, the heat of the steam reforming reaction performed in the second reactor (33) is supplied to the gas in the heater (84).
【0175】−第5変形例− 上記の各実施形態では、加湿器(39)において原料ガス
へ水蒸気を直接供給するようにしているが、これに代え
て、加湿器(39)に水蒸気透過膜を設けて原料ガスの加
湿を行うようにしてもよい。-Fifth Modification-In each of the above embodiments, the humidifier (39) supplies steam directly to the source gas. May be provided to humidify the source gas.
【0176】本変形例において、加湿器(39)には、水
蒸気透過膜により隔てられた2つの空間が形成される。
そして、一方の空間には原料ガスが導入され、他方の空
間には水蒸気の多く含まれたガスが導入される。例え
ば、他方の空間には、電池反応により生じた水蒸気が多
量に含まれる空気極排ガスを導入する。この場合、空気
極排ガス中の水蒸気が、水蒸気透過膜を透過して原料ガ
スに付与される。つまり、空気極排ガス中の水蒸気を利
用して、原料ガスを加湿することが可能となる。In this modified example, two spaces separated by a water vapor permeable film are formed in the humidifier (39).
Then, a source gas is introduced into one space, and a gas containing a large amount of water vapor is introduced into the other space. For example, an air electrode exhaust gas containing a large amount of water vapor generated by a battery reaction is introduced into the other space. In this case, water vapor in the air electrode exhaust gas passes through the water vapor permeable membrane and is provided to the source gas. That is, it is possible to humidify the raw material gas using the water vapor in the air exhaust gas.
【図1】実施形態1に係る燃料電池システムの概略構成
図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment.
【図2】実施形態1に係る改質器の構成を示す概略斜視
図である。FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a reformer according to the first embodiment.
【図3】実施形態2に係る改質装置の要部を示す概略断
面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a main part of a reformer according to a second embodiment.
【図4】実施形態3に係る燃料電池システムの概略構成
図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 3.
【図5】実施形態3に係る改質装置の要部を示す概略断
面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a main part of a reformer according to a third embodiment.
【図6】実施形態4に係る燃料電池システムの概略構成
図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 4.
【図7】実施形態4に係る改質装置の要部を示す概略断
面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a main part of a reformer according to a fourth embodiment.
【図8】実施形態5に係る燃料電池システムの概略構成
図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 5.
【図9】実施形態の第1変形例に係る燃料電池システム
の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to a first modification of the embodiment.
【図10】実施形態の第2変形例に係る燃料電池システ
ムの概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to a second modification of the embodiment.
【図11】実施形態の第3変形例に係る燃料電池システ
ムの概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to a third modification of the embodiment.
【図12】実施形態の第4変形例に係る燃料電池システ
ムの概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to a fourth modification of the embodiment.
(10) 燃料電池本体(燃料電池) (30) 改質装置 (31) 改質器(改質部) (32) 第1反応器(第1反応部) (33) 第2反応器(第2反応部) (34) 変成器(変成部) (36) 燃焼器(燃焼部) (37) ハニカム部材 (38) 触媒充填物 (40) 第1熱回収器(第1加熱手段) (43) 第2熱回収器(第2加熱手段) (52) 熱回収通路 (55) 第1熱回収通路 (56) 第2熱回収通路 (57) 第3熱回収通路 (10) Fuel cell body (fuel cell) (30) Reformer (31) Reformer (reformer) (32) First reactor (first reactor) (33) Second reactor (second) (Reaction section) (34) Transformer (transformation section) (36) Combustor (combustion section) (37) Honeycomb member (38) Catalyst packing (40) First heat recovery unit (first heating means) (43) 2 Heat recovery unit (second heating means) (52) Heat recovery passage (55) First heat recovery passage (56) Second heat recovery passage (57) Third heat recovery passage
フロントページの続き (72)発明者 池上 周司 大阪府堺市築港新町3丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内 (72)発明者 米本 和生 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Fターム(参考) 4G040 EA03 EA06 EB03 EB12 EB44 EB46 4G140 EA03 EA06 EB03 EB12 EB44 EB46 5H027 AA02 BA01 BA09 BA17 Continued on the front page (72) Inventor Shuji Ikegami 3-12 Chikushinmachi, Sakai-shi, Osaka Daikin Industries Co., Ltd.Rinkai Plant (72) Inventor Kazuo Yonemoto 1304, Kanaokacho, Sakai-shi, Osaka Daikin Industries Co., Ltd. 4G040 EA03 EA06 EB03 EB12 EB44 EB46 4G140 EA03 EA06 EB03 EB12 EB44 EB46 5H027 AA02 BA01 BA09 BA17
Claims (13)
給されて部分酸化反応及び水蒸気改質反応により水素を
生成する改質部(31)と、酸素を含む燃焼用酸化剤と加
熱用燃料とが供給されて水蒸気改質反応の反応熱を上記
改質部(31)へ供給するために上記加熱用燃料を燃焼さ
せる燃焼部(36)とを備え、上記原料ガスから水素が主
体の改質ガスを生成する改質装置であって、 上記改質部(31)から流出した反応後のガスによって上
記原料ガスを加熱するための第1加熱手段(40)と、 上記燃焼部(36)から排出される燃焼排ガスによって上
記燃焼用酸化剤を加熱するための第2加熱手段(43)と
を備えている改質装置。1. A reforming section (31) which is supplied with a raw material gas containing a hydrocarbon-based raw fuel and generates hydrogen by a partial oxidation reaction and a steam reforming reaction. And a combustion section (36) for burning the heating fuel to supply the reaction heat of the steam reforming reaction to the reforming section (31) with the supply of fuel. A reforming device for producing a reformed gas, comprising: a first heating means (40) for heating the raw material gas by a reacted gas flowing out of the reforming section (31); A) a second heating means (43) for heating the combustion oxidant with the combustion exhaust gas discharged from the above).
給されて部分酸化反応及び水蒸気改質反応により水素を
生成する改質部(31)と、酸素を含む燃焼用酸化剤と加
熱用燃料とが供給されて水蒸気改質反応の反応熱を上記
改質部(31)へ供給するために上記加熱用燃料を燃焼さ
せる燃焼部(36)とを備え、上記原料ガスから水素が主
体の改質ガスを生成する改質装置であって、 上記燃焼部(36)から排出される燃焼排ガスによって上
記原料ガスを加熱するための第1加熱手段(40)と、 上記改質部(31)から流出した反応後のガスによって上
記燃焼用酸化剤を加熱するための第2加熱手段(43)と
を備えている改質装置。2. A reforming section (31) to which a raw material gas containing a hydrocarbon-based raw fuel is supplied to generate hydrogen by a partial oxidation reaction and a steam reforming reaction, a combustion oxidizing agent containing oxygen and a heating oxidizer. And a combustion section (36) for burning the heating fuel to supply the reaction heat of the steam reforming reaction to the reforming section (31) with the supply of fuel. A reforming device for generating a reformed gas, a first heating means (40) for heating the raw material gas by a combustion exhaust gas discharged from the combustion section (36), and the reforming section (31). A second heating means (43) for heating the combustion oxidant with the reacted gas flowing out of the reactor.
て、 上記改質装置で生成した改質ガスが供給される燃料電池
(10)の燃料極(12)から排出された燃料極排ガスを加
熱用燃料として燃焼部(36)へ供給している改質装置。3. The reformer according to claim 1, wherein the fuel electrode exhaust gas discharged from the fuel electrode (12) of the fuel cell (10) to which the reformed gas generated by the reformer is supplied. A reformer that supplies fuel for heating to the combustion section (36).
て、 改質部(31)には、部分酸化反応の行われる第1反応部
(32)と、水蒸気改質反応の行われる第2反応部(33)
とが設けられている改質装置。4. The reformer according to claim 1, wherein the reforming section (31) includes a first reaction section (32) in which a partial oxidation reaction is performed and a second reaction section (32) in which a steam reforming reaction is performed. Reaction part (33)
And a reforming apparatus provided with:
のガスを第2反応部(33)へ導入するように構成されて
いる改質装置。5. The reforming apparatus according to claim 4, wherein the reforming section (31) introduces the reacted gas flowing out of the first reaction section (32) into the second reaction section (33). The reformer that is configured.
媒を有してハニカム状に形成されるハニカム部材(37)
が設けられ、 第2反応部(33)には、水蒸気改質反応に活性を呈する
触媒を有する触媒充填物(38)が多数充填されている改
質装置。6. The reformer according to claim 4, wherein the first reaction section (32) includes a catalyst exhibiting an activity for a partial oxidation reaction and is formed into a honeycomb member (37).
A reformer in which the second reaction section (33) is filled with a large number of catalyst fillers (38) having a catalyst exhibiting activity in a steam reforming reaction.
て、 改質部(31)は、燃焼部(36)の周りを囲むように設け
られて該燃焼部(36)と一体に形成されている改質装
置。7. The reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming section (31) is provided so as to surround the combustion section (36) and is formed integrally with the combustion section (36). Have reformer.
反応部(33)が設けられ且つ第2反応部(33)の周りを
囲むように第1反応部(32)が設けられて上記燃焼部
(36)と一体に形成されている改質装置。8. The reforming apparatus according to claim 4, wherein the reforming section (31) surrounds the combustion section (36) with the second section.
A reformer provided with a reaction section (33) and a first reaction section (32) surrounding the second reaction section (33) and integrally formed with the combustion section (36).
て、 改質部(31)から反応後のガスを供給されてシフト反応
により水素を生成する変成部(34)が上記改質部(31)
の周りを囲むように設けられている改質装置。9. The reformer according to claim 7, wherein the reformer (34), which is supplied with the reacted gas from the reformer (31) and generates hydrogen by a shift reaction, comprises the reformer (34). 31)
Reformer provided so as to surround the periphery.
て、 改質部(31)から反応後のガスを供給されてシフト反応
により水素を生成する変成部(34)と、 燃焼部(36)と改質部(31)と変成部(34)のうちの何
れか1つ以上又は全部から放熱される熱を吸熱するため
に熱媒体が流通する熱回収通路(52,55,…)とを備えて
いる改質装置。10. The reformer according to claim 1, wherein a gas after the reaction is supplied from the reformer (31) to generate hydrogen by a shift reaction, and a combustion unit (36). ), A heat recovery passage (52, 55,...) Through which a heat medium flows to absorb heat radiated from one or more or all of the reforming unit (31) and the shift unit (34). A reformer equipped with:
(31)へ供給される原料ガスである改質装置。11. The reformer according to claim 10, wherein the heat medium flowing through the heat recovery passages (52, 55,...) Is a raw material gas supplied to the reformer (31).
(36)へ供給される燃焼用酸化剤である改質装置。12. The reformer according to claim 10, wherein the heat medium flowing through the heat recovery passages (52, 55,...) Is a combustion oxidant supplied to the combustion section (36). .
質装置(30)と、 上記改質装置(30)で生成された改質ガスが供給される
燃料電池(10)とを備えている燃料電池システム。13. A reformer (30) according to any one of claims 1 to 12, and a fuel cell (10) to which reformed gas generated by the reformer (30) is supplied. Fuel cell system.
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