JP2005174644A - Fuel reforming system - Google Patents
Fuel reforming system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005174644A JP2005174644A JP2003410444A JP2003410444A JP2005174644A JP 2005174644 A JP2005174644 A JP 2005174644A JP 2003410444 A JP2003410444 A JP 2003410444A JP 2003410444 A JP2003410444 A JP 2003410444A JP 2005174644 A JP2005174644 A JP 2005174644A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- water
- catalyst layer
- water injection
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、改質反応器を備えた燃料改質システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel reforming system provided with a reforming reactor.
燃料を改質して水素リッチな改質ガスを得る燃料改質システムにおいては、一般に触媒反応器での化学反応によって燃料からの水素の生成や一酸化炭素の除去等を行っている。
これらの反応器は、その触媒層温度によって出口のガス組成が変化し、また過度に温度が上昇すると触媒が劣化するため、触媒層をある温度範囲に保つ必要がある。またこの触媒層温度は反応熱によって大きく影響を受けるため、これを左右する流入するガス組成を適切に制御することが重要となる。
In a fuel reforming system that reforms a fuel to obtain a hydrogen-rich reformed gas, generation of hydrogen from the fuel, removal of carbon monoxide, and the like are generally performed by a chemical reaction in a catalytic reactor.
In these reactors, the gas composition at the outlet changes depending on the temperature of the catalyst layer, and when the temperature rises excessively, the catalyst deteriorates. Therefore, it is necessary to keep the catalyst layer in a certain temperature range. In addition, since the catalyst layer temperature is greatly affected by the heat of reaction, it is important to appropriately control the inflowing gas composition that affects the catalyst layer temperature.
このため従来は、入口のガス組成、特に酸素濃度を検出・制御し、これによって触媒層の温度制御を行っていた(特許文献1参照)。 For this reason, conventionally, the gas composition at the inlet, particularly the oxygen concentration, is detected and controlled, thereby controlling the temperature of the catalyst layer (see Patent Document 1).
例えば、触媒反応器の一例であるガソリン改質反応器は、適切な比率・温度で混合されたガソリン蒸気、水蒸気、空気から触媒作用によって水素リッチな改質ガスを生成する。このとき改質反応器内ではガソリン蒸気と空気による部分酸化反応(発熱反応)と、ガソリン蒸気と水蒸気による水蒸気改質反応(吸熱反応)が生じており、双方の反応の熱収支を釣り合わせることで温度を制御している。 For example, a gasoline reforming reactor, which is an example of a catalytic reactor, generates hydrogen-rich reformed gas by catalytic action from gasoline vapor, water vapor, and air mixed at an appropriate ratio and temperature. At this time, partial oxidation reaction (exothermic reaction) with gasoline vapor and air and steam reforming reaction (endothermic reaction) with gasoline vapor and steam occur in the reforming reactor, and balance the heat balance of both reactions. The temperature is controlled by.
触媒層温度によって反応器の反応は影響を受け、反応器の出口ガス組成が変化するため、所望の組成の改質ガスを得るためには触媒層全体を一定温度範囲に保つ必要があり、また特に高温側は過度に上昇すると触媒が劣化するという問題を生じるため、最大温度を改質触媒の許容温度以下に抑える必要がある。このため、通常はこの触媒層温度を一定範囲に保つ様にガソリン蒸気、水蒸気、空気を一定の比率に制御している。
しかしながら、この入口ガス組成により触媒層温度を制御する方法は、定常運転時等のガス組成が比較的安定し易い場合には制御可能であるものの、過渡的な負荷変動に応じて改質ガス流量を変化させる場合に、過渡的に空気量が増加し、制御範囲を外れた場合にはこの比率を常に一定範囲に保つのは難しく、上流側での流量調節に基づきこれを補正しても、それが触媒層に到達するまでの間は、制御範囲を外れた組成のガスが流入し続けることになる。 However, although the method of controlling the catalyst layer temperature by this inlet gas composition can be controlled when the gas composition is relatively stable during steady operation or the like, the reformed gas flow rate can be controlled according to transient load fluctuations. When the air flow is changed, it is difficult to keep this ratio constant within a constant range when the air volume increases transiently and is outside the control range. Even if this is corrected based on the flow rate adjustment on the upstream side, Until it reaches the catalyst layer, a gas having a composition out of the control range continues to flow.
ここで、主に触媒層温度を左右する酸化反応は反応速度が速く、短時間でも酸素を過剰に供給すると急激に温度が上昇する。更に燃料改質システムに使用する触媒反応器は、前述の様に一定以上に過昇温するとその性能が劣化するという問題があり、一旦劣化を生じると反応器自体を交換する必要が生じ、燃料改質システムの効率低下や維持管理費の上昇を招くことになる。 Here, the oxidation reaction mainly affecting the temperature of the catalyst layer has a high reaction rate, and the temperature rapidly increases when oxygen is supplied excessively even for a short time. Furthermore, as described above, the catalytic reactor used in the fuel reforming system has a problem that its performance deteriorates when the temperature rises above a certain level, and once the deterioration occurs, the reactor itself needs to be replaced. The efficiency of the reforming system will be reduced and the maintenance cost will be increased.
本発明の目的は、入口ガス組成が制御範囲を外れ、触媒層の過昇温が生じる恐れがある場合に、応答性良く触媒層の過昇温を防止する燃料電池システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system that prevents overheating of a catalyst layer with good responsiveness when an inlet gas composition is out of a control range and there is a risk of overheating of the catalyst layer. .
本発明は、燃料ガスを触媒層により改質して水素リッチな改質ガスを生成する改質反応器を備えた燃料改質システムにおいて、前記改質反応器の触媒層の温度を検出/推定する温度検出手段と、前記触媒層に水を噴射する水噴射手段とを備え、前記触媒層の温度が所定値を超えた場合、もしくは、所定値を超えると推定した場合に、前記水噴射手段により水を触媒層に噴射する。 The present invention provides a fuel reforming system including a reforming reactor that generates a hydrogen-rich reformed gas by reforming a fuel gas with a catalyst layer, and detects / estimates the temperature of the catalyst layer of the reforming reactor. And a water injection means for injecting water into the catalyst layer, and when the temperature of the catalyst layer exceeds a predetermined value or when it is estimated that the temperature exceeds a predetermined value, the water injection means To inject water into the catalyst layer.
本発明においては、触媒層の温度が水の気化により効率的かつ応答性良く触媒層を冷却し、過渡時における触媒層の過昇温を防止し、過熱による触媒の劣化を防止することができる。 In the present invention, the temperature of the catalyst layer cools the catalyst layer efficiently and responsively by vaporization of water, prevents overheating of the catalyst layer during a transient, and prevents deterioration of the catalyst due to overheating. .
本実施例の触媒反応器は、燃料としてガソリンを改質して燃料電池での発電に使用するための水素リッチな改質ガスを得る燃料改質システムにおいて、その構成要素の中でも特に高温となるガソリン改質反応器を例としている。なお、メタノールやエタノール、メタン等の他の燃料を用いた改質反応器及びその改質反応器を備えた改質システムに適用してもよい。 The catalytic reactor of the present embodiment has a particularly high temperature among the components in a fuel reforming system that reforms gasoline as a fuel to obtain a hydrogen-rich reformed gas for use in power generation in a fuel cell. A gasoline reforming reactor is taken as an example. In addition, you may apply to the reforming system provided with the reforming reactor using the other fuels, such as methanol, ethanol, methane, and the reforming reactor.
図1に本発明を適用したガソリン改質反応器の構造を示す。 FIG. 1 shows the structure of a gasoline reforming reactor to which the present invention is applied.
ガソリン改質反応器1は、内部にガソリン蒸気等から改質ガスを生成させる触媒層12を収納する円筒容器11を備えており、その両端には、フランジ部13及び14が設けられている。フランジ部13、14は、ガソリン蒸気を供給する、または改質ガスを排出するための図示しないダクトと接続する。また、内部に収納された触媒層12は、入口部12aから所定の距離Lの位置で2つの触媒(上流触媒層12b、下流触媒層12c)に分割されており、分割された触媒層12b、12cの間に、触媒層12に温度調整のために水を噴霧する水噴射管15が設置されている。
The gasoline reforming reactor 1 includes a cylindrical container 11 that houses a
ここで、距離Lは図5において触媒層の温度が、改質反応器1の過渡運転時に最大温度となる位置に相当する。実際には最大温度となる位置はガソリン流量等により前後するため、水噴射管15は最高温度となる範囲の中央付近に設置するのが望ましい。なお、触媒層12の最高温度となる領域は、触媒層上流からの反応ガス(ガソリン蒸気)が、触媒層に流入後、触媒との接触により反応を開始し始める付近下流の、反応ガス(ガソリン蒸気)の反応が安定的に行われ始める場所付近であり、触媒層上流側端からわずか所定距離下流側の付近であるが、予め実験等により確認しておく。
Here, the distance L corresponds to the position where the temperature of the catalyst layer becomes the maximum temperature during the transient operation of the reforming reactor 1 in FIG. Actually, the position where the maximum temperature is reached fluctuates depending on the gasoline flow rate or the like, so it is desirable to install the
水噴射管15は、改質反応器1内のガスの流れに面して配置され、渦巻き状に構成される。さらに、水噴射管15には複数の水噴射孔16がガスの流れ方向に平行に貫通して設けられる。水噴射孔16は、触媒層断面に均一に水が噴射できるように配置される。なお、この触媒層温度が最大となる位置の近傍には固定部材17を介して触媒層12の温度を検出する温度検出手段18が設置され、触媒層12の温度を検出する。
The
改質反応器1の上流側からガソリン蒸気、水蒸気及び空気が加熱、混合された状態で改質反応器1内に供給され、触媒層12内を通過しながら触媒反応によって水素リッチな改質ガスとなって下流へと排出される。一方、改質システム内の図示しない純水タンクからポンプ20を介して水噴射管15の一端に水が供給され、管内を通過して他端より排出される。このとき、水噴射孔16は常時開口しているため通過する水は、触媒層12に向けて流出されうるが、定常運転時は、絞り弁9が開かれ、水噴射管15内部を流通する水を特に加圧しないため触媒層12との圧力差が小さく、供給された水は触媒層12側に流出し難く、その大部分は管内を通過して他端より排出される。またこのとき、反応器上流側から供給する水蒸気の量を、改質反応に必要な量に対して水噴射管15から触媒層12へ流出する水量分だけ少なく設定する。これによりトータルの水供給量を従来の改質反応器と同等に抑えることが出来るため、水量増に伴うポンプ等の補機類の容量増加を避けることが出来る。
Gasoline vapor, water vapor, and air are heated and mixed from the upstream side of the reforming reactor 1 and supplied into the reforming reactor 1, and the hydrogen-rich reformed gas is generated by catalytic reaction while passing through the
また、水噴射管15に供給する水量と管の長さ及び管の直径の関係は、供給される水が管内を通過する際に改質ガスから受ける熱量によって水の温度が沸点まで上昇しない様に設定する。これは常に全ての水噴出孔16から水を噴射出来る様に管内を液状の水で満たしておく必要があるためである。
Further, the relationship between the amount of water supplied to the
本実施例では触媒層12を前後に分割して一定の空間を設け、この空間に水噴射管15を設置しているが、この空間を詰めて水噴射管15に前後の触媒層12を接触させることも可能である。この様にすると水の噴霧が広がり難くなるという欠点は生じるものの、噴霧が直接かからない部分も熱伝達によりある程度の冷却効果は得られ、反応器をよりコンパクトにする事が出来る。更に触媒層12の担体に発泡金属を使用する場合等は、この発泡金属を成形する際に水噴射管15を鋳込むことによって、よりスペース効率を上げてコンパクト化することも出来る。
In this embodiment, the
図2は、本発明を適用したガソリン改質システムの構成図である。 FIG. 2 is a configuration diagram of a gasoline reforming system to which the present invention is applied.
改質システムには、上流側から改質反応器1、シフト反応器2、及び一酸化炭素除去反応器3の3種類の反応器が備えられている。改質反応器1にはガソリン蒸気とともに、水噴射管15及び熱交換器4を通過した水蒸気及び熱交換器4を通過した空気が供給され、触媒層12による改質反応により水素リッチな改質ガスが生成される。燃料改質器1の水噴射管15に供給される水は、水ポンプ20によって水噴射管15に圧送され、その水量は、水流路10に設置された流量制御弁7及び絞り弁9により制御される。
The reforming system includes three types of reactors, that is, a reforming reactor 1, a shift reactor 2, and a carbon monoxide removal reactor 3 from the upstream side. The reforming reactor 1 is supplied with steam that has passed through the
また、熱交換器4及びCO除去反応器3に供給される空気はそれぞれ、空気流路に設置された流量制御弁5、6により制御される。また、シフト反応器2に供給される水は、水流路10に設置された流量制御弁8により制御される。これら制御弁5〜9及び水ポンプ20は、図示しないコントローラにより制御される。なお、コントローラには、前述の触媒層12の温度を検出する温度検出手段18の検出信号が入力される。
The air supplied to the heat exchanger 4 and the CO removal reactor 3 is controlled by flow control valves 5 and 6 installed in the air flow path, respectively. The water supplied to the shift reactor 2 is controlled by a flow control valve 8 installed in the
改質反応器1を流出した改質ガスは、高濃度の一酸化炭素(以下、COと示す)を含むため、シフト反応器2において、改質ガスに水を加えてシフト反応により水素と二酸化炭素に変換する。その下流では更に改質ガスに空気を加え、CO除去反応器3により残ったCOを酸化させて二酸化炭素に変換し、改質ガス中のCO濃度を所定濃度以下に低減し、たとえば、図示しない燃料電池に供給する。 The reformed gas that has flowed out of the reforming reactor 1 contains high-concentration carbon monoxide (hereinafter referred to as CO). Therefore, in the shift reactor 2, water is added to the reformed gas and hydrogen and carbon dioxide are formed by the shift reaction. Convert to carbon. Downstream of that, air is further added to the reformed gas, and the remaining CO is oxidized by the CO removal reactor 3 to be converted into carbon dioxide, and the CO concentration in the reformed gas is reduced to a predetermined concentration or lower, for example, not shown. Supply to the fuel cell.
ここで、改質反応器1に供給する水蒸気は、通常、純水タンクからの水を熱交換器4により加熱して発生させるが、本実施例においては、図示しない純水タンクからの水を一旦、改質反応器1内の水噴射管15に供給し、これを通過させた後に熱交換器4にて蒸発させ、水流路21を通じて改質反応器1に供給する。なお、このとき供給される水量は、前述のように水噴射管15からの漏洩分を考慮して、噴射される。
Here, the steam supplied to the reforming reactor 1 is usually generated by heating water from the pure water tank by the heat exchanger 4, but in this embodiment, water from a pure water tank (not shown) is used. The water is once supplied to the
このため、熱交換器4に供給される水の温度は、改質反応器1内で加熱された分だけ高くなり、その熱量分だけ改質反応器1の入口での水蒸気の温度も高くなる。しかし、これは水蒸気が水噴射管15と接する際に奪われる熱分と相殺されるため、出口温度は変わらないことになる。また、熱収支的には改質ガスから水噴射管15内を通過する水に移動した熱は、熱交換器を介して改質反応器1の入口に還流されるため、熱損失による改質システムの効率低下を防ぐことが出来る。
For this reason, the temperature of the water supplied to the heat exchanger 4 is increased by the amount heated in the reforming reactor 1, and the temperature of water vapor at the inlet of the reforming reactor 1 is also increased by the amount of heat. . However, since this is offset by the heat lost when the water vapor contacts the
一方、前述の様に水噴射管15内を通過する水量は、水が通過する際の温度上昇により水が沸騰しない流量に設定され、通常水温は50〜60℃程度となる。このため、改質反応器1の入口部におけるガソリン蒸気・水蒸気・空気の混合流体の比熱及び熱容量を考慮すると、混合流体による改質反応器1の入口温度の上昇代は10〜20℃程度であり、触媒耐熱温度と定常運転時の最高温度との余裕代(200℃程度)に大きく影響することはない。
On the other hand, as described above, the amount of water passing through the
次に燃料改質器1の触媒層温度が上昇した場合の水噴射管15の作動方法について図3のフローチャートを用いて説明する。この制御はコントローラにより所定間隔で実施される。
Next, an operation method of the
まずステップ1でシステムが定常運転状態かどうかを判定し、定常運転状態であればステップ2に進み、水噴射管15の出口側の水流路10に設けられた絞り弁9を全開にして制御を終了する。一方、過渡状態であればステップ3に進む。
First, in step 1, it is determined whether the system is in a steady operation state. If the system is in a steady operation state, the process proceeds to step 2, and the throttle valve 9 provided in the
続くステップ3で、温度検出手段18を用いて触媒層12の温度を検出して、触媒層12の最高温度となる部位の近傍の温度4を読み込むとともに、温度変化率ΔTを算出する。ステップ4で読み込んだ温度Tの絶対値が第1所定値T1℃以上で、かつその変化率ΔTが一定値ΔT1℃/秒以上かどうかを判定し、この条件が成立する場合には、ステップ5で絞り弁9を絞る。この条件では、ある温度T1時点での温度変化率がΔT1以上であれば、触媒層12に劣化が生じる温度(第2所定値T2)以上になると推定されるため、水噴射を実施する。なお、絞り弁9を絞る条件として、触媒層12の検出温度の絶対値がT1より更に高い第2所定値T2℃以上となった場合に絞るようにしてもよい。
In the subsequent step 3, the temperature of the
絞り弁9を絞ることによって、水噴射管15内の圧力が上昇して触媒層12へ水が噴射され、その気化熱により触媒層12の温度の上昇を抑え、過昇温による触媒層12の劣化を防止する。また同時に流量制御弁5を閉じ、改質反応器1への空気供給量を減少させ、発熱を抑制するようにしてもよい。そしてステップ4に戻り、再び触媒層12の温度判定を繰り返す。また、ステップ4で、検出した温度Tが前述の条件を満たさない場合には、ステップ1に戻り、温度検出を繰り返す。
By restricting the throttle valve 9, the pressure in the
このような制御により、触媒層12の過昇温を抑え、触媒層12の劣化を防ぐことが出来る。また、水を噴射する時に触媒層温度や改質ガス流量に応じて絞り弁9の開度を調節すると、噴射量を必要最小限とすることが出来るので、触媒層12を過度に冷却することによる改質効率の悪化を抑制することが出来る。また逆に、触媒層12の過冷却が許容出来る場合には絞り弁9をより簡素な開閉弁に置き換えることにより、開度調節が不要となり制御を簡素化することが出来る。なお、本制御は、非定常(過渡)時を想定しているが、定常時であっても、触媒層12の温度が過昇温となる恐れがある時には絞り弁9を絞り、水噴射管15より水を触媒層12に噴射するようにしてもよい。
By such control, it is possible to suppress overheating of the
本実施例では、水噴射管15を通過した水を改質反応器1に供給しているが、図4に示す様にこれをシフト反応器2に供給することも可能である。更に、本発明は、改質反応器1以外にCO除去反応器3にも適用することが出来る。この場合にもCO除去反応器3内に設置した水噴射管15を通過した水は改質反応器1又はシフト反応器2に供給することが出来る。
In the present embodiment, the water that has passed through the
したがって、本発明によれば、触媒反応器1の触媒層12の温度を検出または推定する温度検出手段18と、前記触媒層に水を噴射する水噴射手段15とを備え、触媒層12の温度が所定値を超えた場合、もしくは、所定値を超えると推定した場合に、水噴射手段15により水を触媒層に噴射するので、水の気化により効率的かつ応答性良く触媒層を冷却することが出来る。
Therefore, according to the present invention, the temperature detection means 18 for detecting or estimating the temperature of the
また、触媒層12は、所定位置で分割された複数の触媒層12b、12cからなり、水噴射手段は、触媒層12の最も高温になる部位を直接冷却するので、効率的かつ応答性良く触媒層を冷却することが出来る。
Further, the
また、温度検出手段18を設置する位置は、触媒層12の温度が最も高温になる部位近傍であるので、触媒反応器1の触媒層内に水噴射手段15を設置するための空間を確保する必要がないので、触媒反応器1の容積の増大を抑えることが出来る。
Moreover, since the position where the temperature detection means 18 is installed is in the vicinity of the portion where the temperature of the
水噴射手段15は、燃料ガス流れに面して複数の孔16を設けた管状部材からなるため、多数の水噴射孔16から触媒層12に水を噴射するので、広範囲に水を噴射するために通常の噴射弁の様に噴霧を広げる広い空間を確保する必要がなく、反応器容積の拡大を抑えることが出来る。また、触媒層12に到達するまでの噴霧の飛距離を短く出来るため、噴霧が触媒層12に到達する前に気化して冷却効果が低下するのを抑えることが出来る。
Since the water injection means 15 is composed of a tubular member having a plurality of
温度検出手段18は、前記触媒反応器の最高温度となる領域近傍に設置され、その検出された温度が第1所定温度T1以上で、かつ検出温度の変化率が所定値ΔT1以上の場合に、または、その検出された温度が第2所定温度T2(>T1)以上の場合に、水噴射手段15が水を触媒層12に噴射するため、最高温度領域の温度を検出でき、正確な水噴射の制御を行うことができる。さらに触媒の絶対温度と温度変化率とを組み合わせて水噴射の必要性を判断することで、より正確に触媒の過昇温を防止できる。
The temperature detection means 18 is installed in the vicinity of the region where the maximum temperature of the catalytic reactor is reached, and when the detected temperature is the first predetermined temperature T1 or more and the change rate of the detected temperature is the predetermined value ΔT1 or more, Alternatively, when the detected temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature T2 (> T1), the water injection means 15 injects water onto the
水噴射手段15に水を供給するポンプ20と、水噴射手段15の下流側に水の流通を制御する制御弁9とを設け、触媒層12の温度が所定値T2を超えた場合、もしくは、超えると推定した場合に制御弁9を閉じるため、簡素な構成で応答性良く多数の水噴出孔16より触媒層12に水を噴出させることが出来る。また、定常的に水を流通させることにより管内での水の気化を抑えることが可能となり、常に管内を液体の水で満たしておけるので、必要に応じて応答良く噴射することが出来る。
A
水噴射手段15から流出した水を触媒反応器1に供給する水供給手段21を備えたため、管状の水噴射手段15を通過する水が改質ガスから奪う熱によって、改質原燃料を加熱し、再び反応に利用することが出来るので、システムの効率低下を避けることが出来る。 Since the water supply means 21 for supplying the water flowing out from the water injection means 15 to the catalytic reactor 1 is provided, the reforming raw fuel is heated by the heat taken from the reformed gas by the water passing through the tubular water injection means 15. Since it can be used again for the reaction, it is possible to avoid a decrease in the efficiency of the system.
水供給手段21は、触媒反応器1の負荷に応じて設定される改質反応原燃料量と、システム定常時に水噴射手段15から触媒層内に流出させる水量との差分を、触媒反応器1に供給するため、改質反応に必要な最適な水量を改質反応器1に供給することが出来るので、過剰な水供給に伴うポンプ等補機類の容量増の必要がない。 The water supply means 21 calculates the difference between the reforming reaction raw fuel amount set according to the load of the catalyst reactor 1 and the amount of water that flows out from the water injection means 15 into the catalyst layer when the system is steady. Therefore, it is possible to supply the optimum amount of water necessary for the reforming reaction to the reforming reactor 1, so that it is not necessary to increase the capacity of auxiliary equipment such as a pump accompanying excessive water supply.
制御弁9は、オン/オフ弁であるため、専用の流量調節手段が不要となるので、簡素な構成で制御出来る。 Since the control valve 9 is an on / off valve, a dedicated flow rate adjusting means is not required, and can be controlled with a simple configuration.
制御弁9は、流量を調節可能な流量制御弁としたため、触媒層12の温度上昇の度合いに応じて水噴射量を必要最小限として、過度に触媒層12を冷却することによる改質効率の悪化を抑制することが出来る。
Since the control valve 9 is a flow rate control valve capable of adjusting the flow rate, the amount of water injection is minimized according to the degree of temperature rise of the
本発明を適用した改質反応器は、改質反応器の触媒の劣化を防止でき、燃料改質型燃料電池システムに有用である。 The reforming reactor to which the present invention is applied can prevent deterioration of the catalyst of the reforming reactor, and is useful for a fuel reforming fuel cell system.
1:改質反応器
2:シフト反応器
3:CO除去反応器
4:熱交換器
5:空気流量調節弁
6:空気流量調節弁
7:水流量調節弁
8:水流量調節弁
9:絞り弁
10:水流路
11:円筒容器
12:触媒層
13:フランジ部
14:フランジ部
15:水噴射管
16:水噴射孔
17:固定部材
18:温度検出手段
1: Reforming reactor 2: Shift reactor 3: CO removal reactor 4: Heat exchanger 5: Air flow control valve 6: Air flow control valve 7: Water flow control valve 8: Water flow control valve 9: Throttle valve 10: water flow path 11: cylindrical container 12: catalyst layer 13: flange part 14: flange part 15: water injection pipe 16: water injection hole 17: fixing member 18: temperature detection means
Claims (11)
前記改質反応器の触媒層の温度を検出もしくは推定する温度検出手段と、
前記触媒層に水を噴射する水噴射手段とを有し、
前記触媒層の温度が所定値を超えた場合もしくは所定値を超えると推定した場合に、前記水噴射手段により水を触媒層に噴射することを特徴とする燃料改質システム。 In a fuel reforming system including a reforming reactor that reforms a fuel gas to obtain a hydrogen-rich reformed gas,
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the catalyst layer of the reforming reactor;
Water injection means for injecting water to the catalyst layer,
When the temperature of the catalyst layer exceeds a predetermined value or when it is estimated that the temperature exceeds a predetermined value, water is injected into the catalyst layer by the water injection means.
前記水噴射手段の下流側に水の流通を制御する制御弁とを設け、
前記触媒層の温度が所定値を超えた場合もしくは超えると推定した場合に前記制御弁を閉じることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料改質システム。 A pump for supplying water to the water injection means;
A control valve for controlling the flow of water on the downstream side of the water injection means,
3. The fuel reforming system according to claim 1, wherein the control valve is closed when the temperature of the catalyst layer exceeds or is estimated to exceed a predetermined value. 4.
The fuel reforming system according to claim 7, wherein the control valve is a flow rate control valve capable of adjusting a flow rate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003410444A JP2005174644A (en) | 2003-12-09 | 2003-12-09 | Fuel reforming system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003410444A JP2005174644A (en) | 2003-12-09 | 2003-12-09 | Fuel reforming system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005174644A true JP2005174644A (en) | 2005-06-30 |
Family
ID=34731540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003410444A Pending JP2005174644A (en) | 2003-12-09 | 2003-12-09 | Fuel reforming system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005174644A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007263055A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Mitsubishi Motors Corp | Exhaust purification device |
-
2003
- 2003-12-09 JP JP2003410444A patent/JP2005174644A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007263055A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Mitsubishi Motors Corp | Exhaust purification device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101199133B1 (en) | Fuel Cell System and Operation Method thereof | |
JP4000888B2 (en) | Reforming fuel cell system | |
US20050069741A1 (en) | Fuel cell system | |
US20050129997A1 (en) | Hydrogen generator, method of operating hydrogen generator, and fuel cell system | |
US7172638B2 (en) | Staged air autothermal reformer for improved startup and operation | |
JP2007506244A (en) | Fuel cell shutdown and start purge using a stoichiometric stage combustor | |
JPWO2006088018A1 (en) | Hydrogen generator, operating method thereof, and fuel cell system | |
US6797418B1 (en) | Fuel processor for fuel cell | |
JP2008303128A (en) | Fuel reformer | |
JP2012520234A (en) | Fuel injection apparatus and method for fuel reformer | |
US20110067303A1 (en) | Reforming device | |
JP3921477B2 (en) | Single tube cylindrical reformer and its operating method | |
JP2005174644A (en) | Fuel reforming system | |
US7160341B2 (en) | System for controlling front and back end temperatures of a shift reactor | |
US20050037302A1 (en) | System and method for starting a catalytic reactor | |
US7163566B2 (en) | Method of operating a gas generating system and a gas generating system | |
EP1369946A1 (en) | Warm-up device for catalytic reactor | |
JP2007519205A (en) | Coolant conditioning system and method for a fuel processing subsystem | |
KR20180004664A (en) | Heat and hydrogen generation device | |
JP2005314180A (en) | Method for stopping auto-oxidizable internal heating reformer | |
JP2006327904A (en) | Hydrogen manufacturing apparatus and fuel cell system provided with the hydrogen manufacturing apparatus | |
JP3927310B2 (en) | Carbon monoxide remover | |
JP2008074688A (en) | Reformer | |
WO2024075400A1 (en) | Generation device and generation method | |
JPH08190925A (en) | Cooling system of fuel cell power generating equipment |