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JP7478987B2 - Method for operating fuel processor, computer program, recording medium, and fuel processor - Google Patents

Method for operating fuel processor, computer program, recording medium, and fuel processor Download PDF

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JP7478987B2
JP7478987B2 JP2021027640A JP2021027640A JP7478987B2 JP 7478987 B2 JP7478987 B2 JP 7478987B2 JP 2021027640 A JP2021027640 A JP 2021027640A JP 2021027640 A JP2021027640 A JP 2021027640A JP 7478987 B2 JP7478987 B2 JP 7478987B2
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Description

本開示は、燃料処理器の運転方法、コンピュータプログラム、記録媒体及び燃料処理器に関する。 The present disclosure relates to a method for operating a fuel processor, a computer program, a recording medium, and a fuel processor.

特許文献1の燃料処理器は、改質器、CO低減器、燃焼器、火炎検出器及び制御器を備える。改質器は、炭化水素を主成分とする原料から水素含有ガスを生成する。CO低減器は、水素含有ガスの一酸化炭素濃度を低減する。燃焼器は、改質器及びCO低減器からなる群より選択される少なくとも1つを加熱する。火炎検出器は、燃焼器の火炎の有無を検出する。特許文献1には、水素生成装置の起動時において火炎検出器で炭化水素の火炎を検出する運転方法が記載されている。特許文献1では、火炎検出器としてフレームロッドが用いられている。 The fuel processor of Patent Document 1 includes a reformer, a CO reducer, a combustor, a flame detector, and a controller. The reformer produces hydrogen-containing gas from a feedstock mainly composed of hydrocarbons. The CO reducer reduces the carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas. The combustor heats at least one selected from the group consisting of the reformer and the CO reducer. The flame detector detects the presence or absence of a flame in the combustor. Patent Document 1 describes an operating method in which a flame detector detects a hydrocarbon flame when the hydrogen generation device is started. In Patent Document 1, a flame rod is used as the flame detector.

特開2018-090461号公報JP 2018-090461 A

本開示は、火炎検出器としてフレームロッドを用い原料として水素及び一酸化炭素を含み炭化水素をほとんど含まないものを用いる場合であっても火炎を検出することを可能にする技術を提供する。 This disclosure provides technology that uses a flame rod as a flame detector and makes it possible to detect a flame even when the raw material contains hydrogen and carbon monoxide and almost no hydrocarbons.

本開示は、
改質器と、
CO除去器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、
前記CO除去器を加熱する加熱器と、を備えた燃料処理器の運転方法であって、
前記改質器に、水素及び一酸化炭素を含み炭化水素の濃度が可燃下限界未満である原料が供給され、
前記加熱器が前記CO除去器を加熱する動作を加熱動作と定義し、
前記流体機械が前記原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成する動作を流れ形成動作と定義したとき、
前記運転方法は、
前記加熱動作を開始することと、
前記加熱動作を開始した後に前記流れ形成動作を開始し、これにより前記原料よりも炭化水素の濃度が高い前記流体を前記燃焼器に供給することと、を含む、
運転方法を提供する。
The present disclosure relates to
A reformer;
A CO remover;
a combustor for heating the reformer;
a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
A method for operating a fuel processor comprising:
A raw material containing hydrogen and carbon monoxide and having a hydrocarbon concentration below the lower flammable limit is supplied to the reformer;
An operation of the heater heating the CO remover is defined as a heating operation;
When the operation of the fluid machine to form the fluid flow by supplying the raw material to the reformer is defined as a flow forming operation,
The operating method includes:
Initiating the heating operation; and
and commencing the flow forming operation after commencing the heating operation, thereby supplying the fluid having a higher hydrocarbon concentration than the feedstock to the combustor.
Provide a method of operation.

本開示は、
改質器と、
CO除去器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、
前記CO除去器を加熱する加熱器と、を備えた燃料処理器の運転方法であって、
前記加熱器が前記CO除去器を加熱する動作を加熱動作と定義し、
前記流体機械が原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成する動作を流れ形成動作と定義したとき、
前記運転方法は、
前記加熱動作を開始することと、
前記加熱動作を開始した後に、前記加熱動作を行いながら前記流れ形成動作を行うことを開始することを含む、
運転方法を提供する。
The present disclosure relates to
A reformer;
A CO remover;
a combustor for heating the reformer;
a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
A method for operating a fuel processor comprising:
An operation of the heater heating the CO remover is defined as a heating operation;
When the operation of the fluid machine to supply the raw material to the reformer to form the fluid flow is defined as a flow forming operation,
The operating method includes:
Initiating the heating operation; and
and after starting the heating operation, starting to perform the flow forming operation while performing the heating operation.
Provide a method of operation.

本開示は、
改質器と、
CO除去器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、
前記CO除去器を加熱する加熱器と、
前記CO除去器の加熱を前記加熱器に行わせる加熱制御と、原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成することを前記流体機械に行わせる流れ形成制御と、を実行する制御器と、を備えた燃料処理器であって、
前記燃料処理器の所定運転において、前記加熱制御が開始された後に、前記加熱制御を行いながら前記流れ形成制御を行うことが開始される、
燃料処理器を提供する。
The present disclosure relates to
A reformer;
A CO remover;
a combustor for heating the reformer;
a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
a heater for heating the CO remover;
A fuel processor including a controller that executes a heating control for causing the heater to heat the CO remover, and a flow formation control for causing the fluid machine to form the fluid flow by supplying a raw material to the reformer,
In a predetermined operation of the fuel processor, after the heating control is started, the flow formation control is started while the heating control is being performed.
A fuel processor is provided.

本開示に係る技術は、火炎検出器としてフレームロッドを用い原料として水素及び一酸化炭素を含み炭化水素をほとんど含まないものを用いる場合であっても火炎を検出することを可能にする。 The technology disclosed herein makes it possible to detect a flame using a flame rod as a flame detector, even when the raw material contains hydrogen and carbon monoxide and almost no hydrocarbons.

実施の形態1における燃料処理器のブロック図Block diagram of a fuel processor according to a first embodiment. 実施の形態1における、原料供給時間と、改質器温度検出器の検出温度と、第1ガス中のメタン濃度と、の関係を示す特性図FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the raw material supply time, the detected temperature of the reformer temperature detector, and the methane concentration in the first gas in the first embodiment. 実施の形態1における、原料供給時間と、第2ガス中のメタン濃度と、の関係を示す特性図FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the raw material supply time and the methane concentration in the second gas in the first embodiment. 実施の形態1における、燃料中のメタン濃度と、フレームロッドの電流値と、の関係を示す特性図FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the methane concentration in the fuel and the current value of the flame rod in the first embodiment. 実施の形態1における燃料処理器のシステム動作を示すフローチャート1 is a flowchart showing a system operation of a fuel processor according to the first embodiment. 実施の形態2における燃料処理器のブロック図Block diagram of a fuel processor according to a second embodiment. 実施の形態2における燃料処理器のシステム動作を示すフローチャート1 is a flowchart showing a system operation of a fuel processor according to a second embodiment.

(本開示の基礎となった知見等)
発明者らが本開示に想到するに至った当時、燃料処理器に関する検討がなされていた。一例に係る従来の燃料処理器では、起動時において、炭化水素が原料として改質器に供給される。この炭化水素は、改質器及びCO低減器を経由して、燃料として燃焼器に供給される。燃焼器は、燃料を燃焼することによって改質器を加熱する。燃焼器における火炎の検出は、火炎検出器により行われる。
(Knowledge and other information that forms the basis of this disclosure)
At the time when the inventors came up with the present disclosure, fuel processors had been under study. In one example of a conventional fuel processor, at start-up, hydrocarbons are supplied to a reformer as a raw material. The hydrocarbons are passed through the reformer and the CO reducer and then supplied to a combustor as a fuel. The combustor heats the reformer by burning the fuel. A flame in the combustor is detected by a flame detector.

火炎検出器として、フレームロッドが用いられることがある。フレームロッドは、金属棒である。フレームロッドは、電源及び電流センサーと組み合わされて、電流検出回路を構成する。フレームロッドが火炎に曝されると、フレームロッドにイオン電流が流れる。その電流が、電流センサーで検出される。検出値の大小により火炎の状態が判定される。 A flame rod is sometimes used as a flame detector. The flame rod is a metal rod. The flame rod is combined with a power source and a current sensor to form a current detection circuit. When the flame rod is exposed to a flame, an ion current flows through the flame rod. This current is detected by the current sensor. The state of the flame is determined based on the magnitude of the detected value.

火炎中の炭化水素が少ないと、フレームロッドに十分なイオン電流が流れないことがある。この場合、実際には火炎が形成されているにも関わらず、火炎が形成されていないという誤った判定がなされうる。 When there are few hydrocarbons in the flame, not enough ion current may flow through the flame rod. In this case, a false determination may be made that a flame is not formed, when in fact a flame is formed.

上記のような誤った判定を回避するための技術が存在する。例えば、アノードオフガスを燃焼器の燃料として利用する場合、アノードオフガスに含まれる炭化水素が所定の濃度以上になるように、改質器の温度を調整することが行われている。 There are techniques to avoid erroneous judgments like the one above. For example, when using anode off-gas as fuel for the combustor, the temperature of the reformer is adjusted so that the hydrocarbons contained in the anode off-gas reach a predetermined concentration or higher.

ただし、原料には、メタン等の炭化水素をほとんど含まないものもある。そのような原料を用いる場合、燃焼中に十分なイオン電流を流すことは容易ではなく、火炎の検出は容易ではない。実際には火炎が形成されていることが予想される状況であっても、火炎を検出できなければ、安全のために燃焼器への燃料の供給を停止せざるをえない。このことは、燃料処理器の起動を不可能にしうる。 However, some raw materials contain almost no hydrocarbons such as methane. When using such raw materials, it is not easy to generate a sufficient ion current during combustion, and flame detection is not easy. Even in a situation where a flame is expected to be formed, if a flame cannot be detected, the supply of fuel to the combustor must be stopped for safety reasons. This can make it impossible to start the fuel processor.

そこで、本開示は、火炎検出器としてフレームロッドを用い原料として水素及び一酸化炭素を含み炭化水素をほとんど含まないものを用いる場合であっても火炎を検出することを可能にする技術を提供する。 Therefore, this disclosure provides a technology that uses a flame rod as a flame detector and makes it possible to detect a flame even when the raw material contains hydrogen and carbon monoxide and almost no hydrocarbons.

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、又は、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Below, the embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanation of already well-known matters or duplicate explanation of substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following explanation becoming unnecessarily redundant and to make it easier for those skilled in the art to understand.

添付図面及び以下の説明は、当事者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。 The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

(実施の形態1)
以下、図1から図5を用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 to FIG.

[1-1.構成]
図1において、燃料処理器41は、改質器2、CO除去器4、燃焼器5、原料供給器6、加熱器9、改質器温度検出器12、CO除去器温度検出器14、点火器15、フレームロッド16及び制御器11を備える。以下、改質器温度検出器12を、第1検出器12と称することがある。CO除去器温度検出器14を、第2検出器14と称することがある。
[1-1. Configuration]
1 , the fuel processor 41 includes a reformer 2, a CO remover 4, a combustor 5, a raw material supplier 6, a heater 9, a reformer temperature detector 12, a CO remover temperature detector 14, an igniter 15, a flame rod 16, and a controller 11. Hereinafter, the reformer temperature detector 12 may be referred to as a first detector 12. The CO remover temperature detector 14 may be referred to as a second detector 14.

改質器2の内部には、図示しない改質触媒が搭載されている。本実施の形態では、改質触媒は、アルミナ担体にルテニウムを担持させた触媒である。 A reforming catalyst (not shown) is installed inside the reformer 2. In this embodiment, the reforming catalyst is a catalyst in which ruthenium is supported on an alumina carrier.

改質器2には、原料が供給される。改質器2では、原料を用いたメタン化反応が生じる。このメタン化反応では、以下の化学式1に示すように、原料に含まれた水素及び一酸化炭素から、メタン及び水蒸気が生成される。以下、改質器2の出口に存するガスを、第1ガスと称する。ここで、改質器2の出口は、詳細にはCO除去器4に向かって開口する出口である。
化学式1:3H2+CO→CH4+H2
A raw material is supplied to the reformer 2. In the reformer 2, a methanation reaction using the raw material occurs. In this methanation reaction, methane and water vapor are produced from hydrogen and carbon monoxide contained in the raw material, as shown in the following chemical formula 1. Hereinafter, the gas present at the outlet of the reformer 2 is referred to as a first gas. Hereinafter, the outlet of the reformer 2 is an outlet that opens toward the CO remover 4, in detail.
Chemical formula 1: 3H2 + CO → CH4 + H2O

本実施の形態では、原料は、水素と一酸化炭素とを含む。一方、原料の炭化水素の濃度は、可燃下限界未満である。原料は、炭化水素をほとんど含んでいなくてもよい。原料は炭化水素をほとんど含まないとは、例えば、原料の炭化水素の濃度が2体積%未満であることを指す。 In this embodiment, the raw material contains hydrogen and carbon monoxide. Meanwhile, the concentration of hydrocarbons in the raw material is below the lower flammable limit. The raw material may contain almost no hydrocarbons. The raw material containing almost no hydrocarbons means, for example, that the concentration of hydrocarbons in the raw material is less than 2% by volume.

一例では、原料は、吸熱型変成ガスである。一数値例では、原料における水素の濃度は、41体積%である。原料における一酸化炭素の濃度は、20体積%である。原料における窒素の濃度は、39体積%である。原料における炭化水素の濃度は、0.1体積%未満である。図2から図4を参照して説明する後述の実験では、この数値例に係る吸熱型変成ガスを用いた。 In one example, the feedstock is endothermic reformed gas. In one numerical example, the hydrogen concentration in the feedstock is 41 vol. %. The carbon monoxide concentration in the feedstock is 20 vol. %. The nitrogen concentration in the feedstock is 39 vol. %. The hydrocarbon concentration in the feedstock is less than 0.1 vol. %. In the experiments described below with reference to Figures 2 to 4, the endothermic reformed gas according to this numerical example was used.

CO除去器4の内部には、図示しないCO除去触媒が搭載されている。本実施の形態では、CO除去触媒は、選択酸化触媒である。本実施の形態では、CO除去触媒は、アルミナ担体にルテニウムを担持させた触媒である。 The CO remover 4 is equipped with a CO removal catalyst (not shown). In this embodiment, the CO removal catalyst is a selective oxidation catalyst. In this embodiment, the CO removal catalyst is a catalyst in which ruthenium is supported on an alumina carrier.

CO除去器4には、改質器2からガスが供給される。このガスは、水素及び一酸化炭素を含む。CO除去器4では、このガスを用いたメタン化反応が生じる。このメタン化反応では、以下の化学式2に示すように、このガスに含まれた水素及び一酸化炭素から、メタン及び水蒸気が生成される。以下、CO除去器4の出口に存するガスを、第2ガスと称する。ここで、CO除去器4の出口は、詳細には燃焼器5に向かって開口する出口である。
化学式2:3H2+CO→CH4+H2
Gas is supplied to the CO remover 4 from the reformer 2. This gas contains hydrogen and carbon monoxide. In the CO remover 4, a methanation reaction occurs using this gas. In this methanation reaction, methane and water vapor are produced from the hydrogen and carbon monoxide contained in the gas, as shown in the following chemical formula 2. Hereinafter, the gas present at the outlet of the CO remover 4 is referred to as a second gas. Hereinafter, the outlet of the CO remover 4 is an outlet that opens toward the combustor 5, in detail.
Chemical formula 2: 3H2 +CO→ CH4 + H2O

燃焼器5は、燃料及び空気を混合して燃焼させる。これにより、改質器2が加熱される。燃焼器5の燃料には、CO除去器4から供給されるガスが用いられる。 The combustor 5 mixes fuel and air and burns them. This heats the reformer 2. The gas supplied from the CO remover 4 is used as fuel for the combustor 5.

原料供給器6は、改質器2に原料を供給する。本実施の形態では、原料供給器6はポンプである。 The raw material supplier 6 supplies raw material to the reformer 2. In this embodiment, the raw material supplier 6 is a pump.

加熱器9は、CO除去器4を加熱する。本実施の形態では、加熱器9は電気加熱器である。電気加熱器は、抵抗加熱式の加熱器であってもよく、赤外線加熱器であってもよい。一数値例では、電気加熱器の消費電力は、500Wである。 The heater 9 heats the CO remover 4. In this embodiment, the heater 9 is an electric heater. The electric heater may be a resistance heater or an infrared heater. In one numerical example, the power consumption of the electric heater is 500 W.

第1検出器12は、改質器2に搭載されている改質触媒の温度を検出する。本実施の形態では、第1検出器12は熱電対である。 The first detector 12 detects the temperature of the reforming catalyst installed in the reformer 2. In this embodiment, the first detector 12 is a thermocouple.

第2検出器14は、CO除去器4に搭載されているCO除去触媒の温度を検出する。本実施の形態では、第2検出器14は熱電対である。 The second detector 14 detects the temperature of the CO removal catalyst installed in the CO remover 4. In this embodiment, the second detector 14 is a thermocouple.

点火器15は、燃焼器5に供給された燃料と空気の混合ガスに点火する。本実施の形態では、点火器15は、火花放電によって点火する。 The igniter 15 ignites the mixture of fuel and air supplied to the combustor 5. In this embodiment, the igniter 15 ignites by spark discharge.

フレームロッド16は、金属棒である。フレームロッド16は、図示しない電源及び電流センサーと組み合わされて、電流検出回路を構成する。フレームロッド16が火炎に曝されると、フレームロッド16にイオン電流が流れる。その電流が、電流センサーで検出される。検出値の大小により火炎の状態が判定される。 The flame rod 16 is a metal rod. The flame rod 16 is combined with a power source and a current sensor (not shown) to form a current detection circuit. When the flame rod 16 is exposed to a flame, an ion current flows through the flame rod 16. This current is detected by the current sensor. The state of the flame is determined based on the magnitude of the detected value.

制御器11は、原料供給器6、加熱器9及び点火器15を制御する。具体的には、制御器11は、第1検出器12及び第2検出器14を用いて、原料供給器6、加熱器9及び点火器15を制御する。 The controller 11 controls the raw material supplier 6, the heater 9, and the igniter 15. Specifically, the controller 11 controls the raw material supplier 6, the heater 9, and the igniter 15 using the first detector 12 and the second detector 14.

「原料供給器6が○○○を行う」という表現は、「原料供給器6が○○○を行うように制御器11は原料供給器6を制御する」に読み替え可能である。「加熱器9が○○○を行う」という表現は、「加熱器9が○○○を行うように制御器11は加熱器9を制御する」に読み替え可能である。「点火器15が○○○を行う」という表現は、「点火器15が○○○を行うように制御器11は点火器15を制御する」に読み替え可能である。 The expression "The raw material supplier 6 performs XXX" can be read as "The controller 11 controls the raw material supplier 6 so that the raw material supplier 6 performs XXX." The expression "The heater 9 performs XXX" can be read as "The controller 11 controls the heater 9 so that the heater 9 performs XXX." The expression "The igniter 15 performs XXX" can be read as "The controller 11 controls the igniter 15 so that the igniter 15 performs XXX."

[1-2.動作]
以上のように構成された燃料処理器41について、以下、その動作及び作用を説明する。燃料処理器41の運転方法は、待機工程、起動工程、発電工程及び停止工程の4工程をこの順に含む。
[1-2. motion]
The operation and function of the fuel processor 41 configured as above will be described below. The operation method of the fuel processor 41 includes four steps, in this order: a standby step, a start-up step, a power generation step, and a stop step. .

待機工程では、改質器2の温度、CO除去器4の温度及び燃焼器5の温度が、常温付近に維持される。待機工程では、原料供給器6、加熱器9、点火器15及び電流検出回路は動作しない。起動工程が開始されるまでの期間において、待機工程が継続される。 During the standby process, the temperatures of the reformer 2, the CO remover 4, and the combustor 5 are maintained near room temperature. During the standby process, the raw material supplier 6, the heater 9, the igniter 15, and the current detection circuit do not operate. The standby process continues until the start-up process begins.

起動工程では、初めに、加熱器9は、CO除去器4の温度が所定の範囲まで上昇するように、CO除去器4を加熱する。この所定の範囲は、メタン化反応によって、CO除去器4においてフレームロッド16での火炎検出に必要な濃度のメタンが生成される温度範囲である。本実施の形態では、この所定の範囲は、150℃から250℃である。 In the startup process, first, the heater 9 heats the CO remover 4 so that the temperature of the CO remover 4 rises to a predetermined range. This predetermined range is the temperature range in which the methanation reaction produces methane in the CO remover 4 at a concentration required for flame detection with the flame rod 16. In this embodiment, this predetermined range is from 150°C to 250°C.

起動工程では、次に、原料供給器6及び点火器15が動作する。これにより、燃焼器5での燃焼が実行される。燃焼器5は、燃焼により、改質器2の温度が所定の範囲まで上昇するように、改質器2を加熱する。この所定の範囲は、メタン化反応によって原料からフレームロッド16での火炎検出に必要な濃度のメタンが生成される温度範囲である。本実施の形態では、この所定の範囲は、150℃から550℃である。 In the startup process, the raw material supplier 6 and igniter 15 are then operated. This causes combustion in the combustor 5. The combustor 5 heats the reformer 2 through combustion so that the temperature of the reformer 2 rises to a predetermined range. This predetermined range is the temperature range in which methane is produced from the raw material through a methanation reaction at a concentration required for flame detection with the flame rod 16. In this embodiment, this predetermined range is from 150°C to 550°C.

改質器2の温度が150℃から550℃の範囲に入った時点で、起動工程は完了する。その後、発電工程に移行する。 When the temperature of the reformer 2 is in the range of 150°C to 550°C, the start-up process is completed. Then, the process moves to the power generation process.

発電工程では、CO除去器4で生成したガスを、図示しない水素利用機器に安定的に継続して供給する。燃料処理器41は、停止工程に移行するまで、発電工程を継続する。 In the power generation process, the gas generated by the CO remover 4 is continuously and stably supplied to a hydrogen-utilizing device (not shown). The fuel processor 41 continues the power generation process until it transitions to the shutdown process.

停止工程では、改質器2の温度及びCO除去器4の温度が常温付近まで低下するように、改質器2及びCO除去器4が冷却される。改質器2の温度及びCO除去器4の温度が常温付近まで低下すると、待機工程に移行する。 In the stop process, the reformer 2 and the CO remover 4 are cooled so that the temperatures of the reformer 2 and the CO remover 4 drop to near room temperature. When the temperatures of the reformer 2 and the CO remover 4 drop to near room temperature, the process transitions to the standby process.

以下、第1閾値温度Tth1、刻み幅ΔT、第2閾値温度Tth2及び第3閾値温度Tth3という用語を用いることがある。第1閾値温度Tth1は、改質器2への原料供給を開始するときの第2検出器14の検出温度T14であって、フレームロッド16による火炎の連続的な検出が可能となることが期待される温度である。刻み幅ΔTは、この期待に反してフレームロッド16による火炎の検出が不可能であった場合の、制御サイクル毎の第1閾値温度Tth1の上昇幅である。第2閾値温度Tth2は、CO除去触媒の耐久上の上限温度である。第3閾値温度Tth3は、第1検出器12の検出温度T12であって、改質器2で原料からメタンが生成されることが期待される温度である。 Hereinafter, the terms first threshold temperature T th1 , interval ΔT, second threshold temperature T th2 , and third threshold temperature T th3 may be used. The first threshold temperature T th1 is the temperature T 14 detected by the second detector 14 when starting to supply raw material to the reformer 2, and is the temperature at which it is expected that continuous detection of a flame by the flame rod 16 becomes possible. The interval ΔT is the increase in the first threshold temperature T th1 for each control cycle when, contrary to this expectation, it is impossible to detect a flame by the flame rod 16. The second threshold temperature T th2 is the upper limit temperature in terms of durability of the CO removal catalyst. The third threshold temperature T th3 is the temperature T 12 detected by the first detector 12, and is the temperature at which methane is expected to be produced from the raw material in the reformer 2.

第1閾値温度Tth1について、図2から図4を用いて具体的に説明する。 The first threshold temperature T th1 will be specifically described with reference to FIG. 2 to FIG.

CO除去器4でのメタンの生成は、フレームロッド16による火炎の検出が可能な状態を実現することに寄与しうる。以下、この寄与を、第1寄与と称する。また、改質器2でのメタンの生成は、フレームロッド16による火炎の検出が可能な状態を実現することに寄与しうる。以下、この寄与を、第2寄与と称する。第1閾値温度Tth1は、第1寄与及び第2寄与の少なくとも一方によってフレームロッド16による火炎の連続的な検出を可能にするための、第2検出器14の検出温度T14の値である。 The production of methane in the CO remover 4 can contribute to realizing a state in which a flame can be detected by the flame rod 16. Hereinafter, this contribution will be referred to as a first contribution. Moreover, the production of methane in the reformer 2 can contribute to realizing a state in which a flame can be detected by the flame rod 16. Hereinafter, this contribution will be referred to as a second contribution. The first threshold temperature T th1 is a value of the detection temperature T 14 of the second detector 14 for enabling continuous detection of a flame by the flame rod 16 by at least one of the first contribution and the second contribution.

図2は、実施の形態1における、原料供給時間と、第1検出器12の検出温度T12と、第1ガス中のメタン濃度と、の関係を示す特性図である。図2において、実線は、検出温度T12である。一点鎖線は、第1ガス中のメタン濃度である。以下の図2に関する説明において、メタン濃度の単位である%は、第1ガスの総体積に対する体積%である。 Fig. 2 is a characteristic diagram showing the relationship among the raw material supply time, the detected temperature T12 of the first detector 12, and the methane concentration in the first gas in the first embodiment. In Fig. 2, the solid line represents the detected temperature T12 . The dashed and dotted line represents the methane concentration in the first gas. In the following description of Fig. 2, the unit of methane concentration, % is volume % with respect to the total volume of the first gas.

図2に示すプロットは、以下の実験により得たものである。すなわち、原料として上記数値例に係る吸熱型変成ガスを用いた。点火器15が動作しておりかつ加熱器9が動作していない状態で、この原料を、原料供給器6から改質器2に1mol/分で供給した。これにより、改質器2からCO除去器4を経由して燃焼器5へと流れる流体の流れを形成させ、流体が燃料として燃焼器5に供給され、燃料の燃焼により改質器2が加熱されるようにした。改質器2への原料供給時間に対する検出温度T12の関係をプロットした。また、原料供給時間に対する第1ガス中のメタン濃度をプロットした。なお、第1ガス中のメタン濃度は、非分散形赤外吸収法の分析計によって測定した。 The plot shown in FIG. 2 was obtained by the following experiment. That is, the endothermic converted gas according to the above numerical example was used as the raw material. With the igniter 15 operating and the heater 9 not operating, the raw material was supplied from the raw material supply device 6 to the reformer 2 at 1 mol/min. This formed a flow of fluid flowing from the reformer 2 to the combustor 5 via the CO remover 4, and the fluid was supplied to the combustor 5 as fuel, and the reformer 2 was heated by combustion of the fuel. The relationship of the detected temperature T 12 to the raw material supply time to the reformer 2 was plotted. Also, the methane concentration in the first gas was plotted against the raw material supply time. The methane concentration in the first gas was measured by a non-dispersive infrared absorption analyzer.

図2に示すとおり、原料供給開始から12分経過したときに、第1検出器12の検出温度T12が250℃を越え、第1ガス中のメタン濃度が増加し始めた。原料供給開始から14分経過したときに、改質器温度検出器の温度が350℃を超え、第1ガス中のメタン濃度は1%を超えた。検出温度T12が420℃となったときに、第1ガス中のメタン濃度は5%に到達した。その後、検出温度T12が上昇するにつれ、第1ガス中のメタン濃度が減少した。 As shown in Fig. 2, 12 minutes after the start of the raw material supply, the detected temperature T12 of the first detector 12 exceeded 250°C, and the methane concentration in the first gas began to increase. 14 minutes after the start of the raw material supply, the temperature of the reformer temperature detector exceeded 350°C, and the methane concentration in the first gas exceeded 1%. When the detected temperature T12 reached 420°C, the methane concentration in the first gas reached 5%. Thereafter, as the detected temperature T12 increased, the methane concentration in the first gas decreased.

なお、図2において、検出温度T12が相対的に低い領域では、検出温度T12が上昇するにつれてメタンの濃度が上昇している。これは、改質触媒の温度が上昇するにつれて改質触媒におけるメタン化反応の反応速度が速くなるためであると考えられる。一方、検出温度T12が相対的に高い領域では、検出温度T12が上昇するにつれてメタンの濃度が低下している。これは、改質触媒の温度が上昇するにつれて改質触媒におけるメタン化反応の平衡点が水素及び一酸化炭素側にシフトしていくためであると考えられる。 2, in the region where the detection temperature T12 is relatively low, the methane concentration increases as the detection temperature T12 increases. This is believed to be because the reaction rate of the methanation reaction in the reforming catalyst increases as the temperature of the reforming catalyst increases. On the other hand, in the region where the detection temperature T12 is relatively high, the methane concentration decreases as the detection temperature T12 increases. This is believed to be because the equilibrium point of the methanation reaction in the reforming catalyst shifts toward hydrogen and carbon monoxide as the temperature of the reforming catalyst increases.

図3は、実施の形態1における、原料供給時間と、第2ガス中のメタン濃度と、の関係を示す特性図である。以下の図3に関する説明において、メタン濃度の単位である%は、第2ガスの総体積に対する体積%である。 Figure 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the raw material supply time and the methane concentration in the second gas in embodiment 1. In the following description of Figure 3, the unit of methane concentration, %, is the volume % with respect to the total volume of the second gas.

図3に示すプロットは、以下の第1実験、第2実験及び第3実験により得たものである。すなわち、原料として、図2のプロットを得るための実験で用いた吸熱型変成ガスと同一の吸熱型変成ガスを用いた。点火器15が動作していない状態で、この原料を、原料供給器6から改質器2に1mol/分で供給した。具体的に、この原料の改質器2への供給は、加熱器9によりCO除去器4を加熱することによってCO除去器検出器14の検出温度T14が所定の温度に到達した時点で開始した。具体的には、第1実験では、所定の温度は150℃である。第2実験では、所定の温度は200℃である。第3実験では、所定の温度は250℃である。第1実験、第2実験及び第3実験において、原料供給時間に対する第2ガス中のメタン濃度をプロットした。なお、第2ガス中のメタン濃度は、非分散形赤外吸収法の分析計によって測定した。 The plots shown in FIG. 3 were obtained by the following first, second and third experiments. That is, the same endothermic reformed gas as the endothermic reformed gas used in the experiment for obtaining the plots in FIG. 2 was used as the raw material. With the igniter 15 not in operation, the raw material was supplied from the raw material supply device 6 to the reformer 2 at 1 mol/min. Specifically, the supply of the raw material to the reformer 2 was started when the detection temperature T 14 of the CO remover detector 14 reached a predetermined temperature by heating the CO remover 4 with the heater 9. Specifically, in the first experiment, the predetermined temperature was 150° C. In the second experiment, the predetermined temperature was 200° C. In the third experiment, the predetermined temperature was 250° C. In the first, second and third experiments, the methane concentration in the second gas was plotted against the raw material supply time. The methane concentration in the second gas was measured by a non-dispersive infrared absorption analyzer.

第1実験、第2実験及び第3実験のいずれにおいても、原料供給開始直後から、第2ガス中のメタン濃度が上昇し始めた。原料供給開始からの経過時間が1分から1.5分であるときに、メタン濃度は最大値を示した。その後、メタン濃度は低下した。 In all three of the first, second and third experiments, the methane concentration in the second gas began to increase immediately after the start of the raw material supply. The methane concentration reached its maximum value when 1 to 1.5 minutes had elapsed since the start of the raw material supply. Thereafter, the methane concentration decreased.

第1実験では、第2ガス中のメタン濃度が1%以上である期間は、原料供給開始直後から12分間であった。第2実験では、第2ガス中のメタン濃度が1%以上である期間は、原料供給開始直後から15分間であった。第1実験では、第2ガス中のメタン濃度が1%以上である期間は、原料供給開始直後から19分間であった。 In the first experiment, the period during which the methane concentration in the second gas was 1% or higher was 12 minutes from immediately after the start of raw material supply. In the second experiment, the period during which the methane concentration in the second gas was 1% or higher was 15 minutes from immediately after the start of raw material supply. In the first experiment, the period during which the methane concentration in the second gas was 1% or higher was 19 minutes from immediately after the start of raw material supply.

図4は、実施の形態1における、燃料中のメタン濃度と、フレームロッド16の電流値と、の関係を示す特性図である。フレームロッド16の電流値は、具体的には、フレームロッド16を流れるイオン電流の値である。以下の図4に関する説明において、メタン濃度の単位である%は、燃料の総体積に対する体積%である。 Figure 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the methane concentration in the fuel and the current value of the flame rod 16 in embodiment 1. The current value of the flame rod 16 is specifically the value of the ion current flowing through the flame rod 16. In the following explanation of Figure 4, the unit of methane concentration, % is the volume % with respect to the total volume of the fuel.

図4に示すプロットは、以下の実験により得たものである。すなわち、原料として、図2及び図3のプロットを得るための実験で用いた吸熱型変成ガスと同一の吸熱型変成ガスを用いた。ただし、図4のプロットを得るための実験では、この原料にメタンを添加することによって、混合流体を生成した。加熱器9によるCO除去器検出器14の加熱を行うことなく混合流体を原料供給器6から改質器2に1mol/分で供給し、混合流体が燃料として燃焼器5に供給されるようにした。この供給の際、原料へのメタンの添加量を徐々に増加させることによって混合流体のメタン濃度を変化させつつ、フレームロッド16の電流値を測定した。これにより、燃料中のメタン濃度に対するフレームロッド16の電流値をプロットした。なお、燃料中のメタン濃度は、非分散形赤外吸収法の分析計によって測定した。 The plot shown in Figure 4 was obtained by the following experiment. That is, the same endothermic reformed gas as that used in the experiments to obtain the plots in Figures 2 and 3 was used as the raw material. However, in the experiment to obtain the plots in Figure 4, a mixed fluid was generated by adding methane to this raw material. The mixed fluid was supplied from the raw material supply 6 to the reformer 2 at 1 mol/min without heating the CO remover detector 14 by the heater 9, and the mixed fluid was supplied to the combustor 5 as fuel. During this supply, the methane concentration of the mixed fluid was changed by gradually increasing the amount of methane added to the raw material, while the current value of the flame rod 16 was measured. As a result, the current value of the flame rod 16 was plotted against the methane concentration in the fuel. The methane concentration in the fuel was measured by a non-dispersive infrared absorption analyzer.

図4に示すように、燃料中のメタン濃度が高くなるほど、イオン電流値は大きくなる。フレームロッド16を用いた電流検出回路による火炎の検出が可能となるのは、イオン電流が0.4×10-6A以上である領域であった。イオン電流=0.4×10-6Aは、メタン濃度=0.4%に対応する。ただし、確実に火炎の有無を判定するためには、0.4×10-6Aよりも大きいイオン電流を流したほうがよい。そこで、以下のように第1閾値温度Tth1の決定に際しては、閾値濃度を0.4%ではなく1%に設定した。そして、イオン電流の検出値がこの閾値濃度に対応する閾値電流以上であるときには火炎が存在すると扱い、イオン電流の検出値がこの閾値電流未満であるときには火炎が存在しないと扱うこととした。 As shown in FIG. 4, the higher the methane concentration in the fuel, the larger the ion current value. The current detection circuit using the flame rod 16 can detect a flame in a region where the ion current is 0.4×10 −6 A or more. An ion current of 0.4×10 −6 A corresponds to a methane concentration of 0.4%. However, in order to reliably determine the presence or absence of a flame, it is better to pass an ion current greater than 0.4×10 −6 A. Therefore, when determining the first threshold temperature T th1 as described below, the threshold concentration is set to 1% instead of 0.4%. Then, when the detection value of the ion current is equal to or greater than the threshold current corresponding to this threshold concentration, it is determined that a flame exists, and when the detection value of the ion current is less than this threshold current, it is determined that a flame does not exist.

以上の説明を踏まえ、第1閾値温度Tth1の決定根拠について整理する。 Based on the above explanation, the basis for determining the first threshold temperature T th1 will be summarized.

本実施の形態の起動工程は、燃焼器5での燃料の燃焼を開始する前において、改質器2に新たな原料を供給することなく加熱器9によりCO除去器4を加熱する期間を含む。改質器2に新たな原料が供給されていないことは、CO除去器4においてガスの流れが形成されていないことを意味する。このため、上記の期間においては、CO除去器4におけるメタン化反応の反応速度は遅いものの、原料供給がなされている場合に比べてCO除去器4内でのガスとCO除去触媒との接触時間を確保し易い。このため、CO除去器4内で高濃度のメタンを生成できる。この文脈において、ガスとCO除去触媒との接触時間は、CO除去触媒の周囲に位置するガスの塊が新鮮なガスと置き換わることなくCO除去触媒の周囲に留まり続ける時間を指す。 The startup process of this embodiment includes a period in which the heater 9 heats the CO remover 4 without supplying new raw material to the reformer 2 before starting the combustion of fuel in the combustor 5. The fact that new raw material is not being supplied to the reformer 2 means that no gas flow is formed in the CO remover 4. Therefore, during the above period, although the reaction rate of the methanation reaction in the CO remover 4 is slow, it is easier to ensure the contact time between the gas and the CO removal catalyst in the CO remover 4 compared to when raw material is being supplied. Therefore, high-concentration methane can be generated in the CO remover 4. In this context, the contact time between the gas and the CO removal catalyst refers to the time during which the mass of gas located around the CO removal catalyst remains around the CO removal catalyst without being replaced by fresh gas.

一方、改質器2への原料供給が開始されると、CO除去器4の内部に貯留されていたメタンが燃焼器5に向かって押し出される。これにより、第2ガス中のメタン濃度が1%よりも高い濃度まで上昇する。ただし、その後、第2ガス中のメタン濃度は1%以下に低下する。これは、改質器2への原料供給開始に伴い、CO除去器4においてガスの流れが形成され、CO除去器4内でのガスとCO除去触媒との接触時間が短くなるためである。 On the other hand, when the supply of raw material to the reformer 2 starts, the methane stored inside the CO remover 4 is pushed toward the combustor 5. This causes the methane concentration in the second gas to rise to a concentration higher than 1%. However, the methane concentration in the second gas subsequently falls to 1% or less. This is because a gas flow is formed in the CO remover 4 when the supply of raw material to the reformer 2 starts, and the contact time between the gas and the CO removal catalyst in the CO remover 4 is shortened.

そこで、改質器2への原料供給が開始後において第2ガス中のメタン濃度が1%よりも高い状態が維持されるように、改質器2からメタンを供給する。具体的には、第2ガス中のCO除去器4由来のメタン濃度が1%以下に低下する前に、改質器2でのメタン化反応を促進させて第1ガス中のメタン濃度を1%よりも高い濃度まで上昇させる。このようにして、第2ガス中のメタン濃度が1%よりも高い状態を維持することに改質器2を貢献させる。第2ガス中のメタン濃度が1%よりも高い状態が維持されることにより、フレームロッド16による火炎の連続的な検出が可能となる。 Therefore, methane is supplied from the reformer 2 so that the methane concentration in the second gas is maintained at a level higher than 1% after the supply of raw material to the reformer 2 begins. Specifically, before the concentration of methane in the second gas originating from the CO remover 4 falls to 1% or less, the methanation reaction in the reformer 2 is promoted to increase the methane concentration in the first gas to a level higher than 1%. In this way, the reformer 2 contributes to maintaining the methane concentration in the second gas at a level higher than 1%. By maintaining the methane concentration in the second gas at a level higher than 1%, continuous detection of a flame by the flame rod 16 becomes possible.

図2を参照した上記検討によれば、第1ガス中のメタン濃度を1%よりも高くするには、改質器2への原料供給を少なくとも14分間行う必要がある。この期間は、第2ガス中のメタン濃度が1%よりも高い状態を、CO除去器4により実現する必要がある。図3を参照した上記検討によれば、CO除去器検出器14の検出温度T14が200℃に到達した時点で改質器2への原料供給を開始すれば、原料供給開始直後から15分間(>14分間)にわたり第2ガス中のメタン濃度が1%以上に維持できる。そこで、本実施の形態では第1閾値温度Tth1を200℃とした。 According to the above study with reference to Fig. 2, in order to make the methane concentration in the first gas higher than 1%, it is necessary to supply raw material to the reformer 2 for at least 14 minutes. During this period, it is necessary to realize a state in which the methane concentration in the second gas is higher than 1% by the CO remover 4. According to the above study with reference to Fig. 3, if raw material supply to the reformer 2 is started at the time when the detection temperature T14 of the CO remover detector 14 reaches 200°C, the methane concentration in the second gas can be maintained at 1% or more for 15 minutes (>14 minutes) from immediately after the start of raw material supply. Therefore, in this embodiment, the first threshold temperature Tth1 is set to 200°C.

次に、刻み幅ΔTについて説明する。 Next, we will explain the step size ΔT.

原料の吸熱型変成ガスの一酸化炭素濃度が低い場合において、フレームロッド16を用いて火炎が検出できる濃度のメタンをメタン化反応により得るためには、CO除去器4の温度を上昇させることが考えられる。典型的な現実の制御においては、CO除去器4の温度を上昇させるべき場合に、制御サイクル毎に所定の上昇幅ずつCO除去器4の温度を上昇させる。刻み幅ΔTは、この上昇幅に相当する。 When the carbon monoxide concentration of the raw endothermic converted gas is low, it is possible to increase the temperature of the CO remover 4 in order to obtain a methane concentration at which a flame can be detected using the flame rod 16 through a methanation reaction. In typical real-world control, when the temperature of the CO remover 4 needs to be increased, the temperature of the CO remover 4 is increased by a predetermined increase amount for each control cycle. The step width ΔT corresponds to this increase amount.

吸熱型変成ガスの一酸化炭素濃度が低い状況は、以下のようにして生じうる。すなわち、吸熱型変成ガスは、炭化水素から生成されうる。吸熱型変成ガスにおける一酸化炭素の濃度は、炭化水素の組成に依存するのである。 The situation where the carbon monoxide concentration in the endothermic converted gas is low can occur in the following way: the endothermic converted gas can be produced from hydrocarbons. The carbon monoxide concentration in the endothermic converted gas depends on the composition of the hydrocarbons.

メタン化反応では、一酸化炭素及び水素からメタンが生成される。吸熱型変成ガスの一酸化炭素濃度が低いと、メタン化反応の反応速度は遅い。そこで、メタン化反応の反応温度を高めることにより、メタン化反応の反応速度を速くする。これにより、CO除去器4においてメタンの濃度が高まり易い状況を作り出す。具体的には、図3から理解されるように、CO除去器4の温度を高めてメタン化反応の反応速度を速くすることにより、第2ガス中のメタン濃度が所望のレベルにある状態を十分な期間にわたり確保できる。 In the methanation reaction, methane is produced from carbon monoxide and hydrogen. If the carbon monoxide concentration of the endothermic converted gas is low, the reaction rate of the methanation reaction is slow. Therefore, the reaction rate of the methanation reaction is increased by increasing the reaction temperature of the methanation reaction. This creates a situation in which the concentration of methane is likely to increase in the CO remover 4. Specifically, as can be seen from FIG. 3, by increasing the temperature of the CO remover 4 to increase the reaction rate of the methanation reaction, the methane concentration in the second gas can be maintained at the desired level for a sufficient period of time.

具体的に、本実施の形態の起動工程では、第2検出器14の検出温度T14が第1閾値温度Tth1に達したときに、原料供給器6による改質器2への原料供給と、点火器15による燃焼器5の点火動作と、が開始される。これらを開始したにも関わらずフレームロッド16を用いた火炎の検出ができなかった場合、燃料中のメタン濃度が火炎の検出に必要な濃度に達していないと判定され、第1閾値温度Tth1に刻み幅ΔTが加算された温度へと、第1閾値温度Tth1が更新される。これにより、メタンの生成が促進されうる。 Specifically, in the start-up process of this embodiment, when the detection temperature T14 of the second detector 14 reaches the first threshold temperature Tth1 , the supply of raw material to the reformer 2 by the raw material supplier 6 and the ignition operation of the combustor 5 by the igniter 15 are started. If a flame cannot be detected using the flame rod 16 despite the start of these operations, it is determined that the methane concentration in the fuel has not reached a concentration required for flame detection, and the first threshold temperature Tth1 is updated to a temperature obtained by adding the step width ΔT to the first threshold temperature Tth1 . This can promote the production of methane.

本実施の形態では、刻み幅ΔTは10℃である。この程度に刻み幅ΔTが高ければ、制御の応答性を十分に確保できる。この程度に刻み幅ΔTが低ければ、制御の安定性を十分に確保できる。また、この程度に刻み幅ΔTが低ければ、燃焼器5に供給されるメタンが急増して燃焼器5における燃焼が不安定になるという事態が生じ難い。 In this embodiment, the step size ΔT is 10°C. If the step size ΔT is this high, the control responsiveness can be sufficiently ensured. If the step size ΔT is this low, the control stability can be sufficiently ensured. Also, if the step size ΔT is this low, it is unlikely that a situation will occur in which the amount of methane supplied to the combustor 5 increases rapidly, causing the combustion in the combustor 5 to become unstable.

次に、第2閾値温度Tth2について説明する。 Next, the second threshold temperature T th2 will be described.

上述のとおり、第2閾値温度Tth2は、CO除去触媒の耐久上の上限温度である。本実施の形態のCO除去触媒は、アルミナ担体上にルテニウムを分散したものである。ルテニウムは、通常使用する温度より高温の環境に晒されると凝集し、その表面積が減少する。表面積が減少すると、CO除去触媒としての機能発揮に寄与する面積が減少し、CO除去能力が短時間で低下しうる。そこで、少なくとも燃料処理器41の設計寿命を超える時間は、CO除去触媒としての必要な能力が発揮できるように、第2閾値温度Tth2は設定されうる。本実施の形態では、第2閾値温度Tth2は250℃である。 As described above, the second threshold temperature T th2 is the upper limit temperature in terms of durability of the CO removal catalyst. The CO removal catalyst of this embodiment is obtained by dispersing ruthenium on an alumina carrier. When exposed to an environment with a higher temperature than the temperature at which it is normally used, ruthenium aggregates and its surface area decreases. When the surface area decreases, the area that contributes to the functioning of the CO removal catalyst decreases, and the CO removal capacity may decrease in a short period of time. Therefore, the second threshold temperature T th2 can be set so that the necessary capacity as a CO removal catalyst can be exerted at least for a time exceeding the design life of the fuel processor 41. In this embodiment, the second threshold temperature T th2 is 250° C.

第3閾値温度Tth3は、第1検出器12の検出温度T12であって、改質器2で原料からメタンが生成されることが期待される温度である。具体的には、第3閾値温度Tth3は、改質器2に充填された水素及び一酸化炭素からメタンが生成されることが期待される温度である。図2を参照した上記検討によれば、検出温度T12が350℃以上になると、第1ガス中のメタン濃度が1%よりも高くなる。これを踏まえ、第3閾値温度Tth3は設定されうる。本実施の形態では、第3閾値温度Tth3は350℃である。 The third threshold temperature T th3 is the detection temperature T 12 of the first detector 12, and is the temperature at which methane is expected to be produced from the raw material in the reformer 2. Specifically, the third threshold temperature T th3 is the temperature at which methane is expected to be produced from the hydrogen and carbon monoxide filled in the reformer 2. According to the above consideration with reference to FIG. 2, when the detection temperature T 12 is 350° C. or higher, the methane concentration in the first gas becomes higher than 1%. The third threshold temperature T th3 can be set based on this. In this embodiment, the third threshold temperature T th3 is 350° C.

次に、燃料処理器41のシステム動作を、図5を用いてより詳細に説明する。 Next, the system operation of the fuel processor 41 will be explained in more detail using Figure 5.

起動工程が開始されると、燃料処理器41は、以下に示す動作を行う。 When the startup process begins, the fuel processor 41 performs the following operations:

ステップS101において、加熱器9は、加熱動作を開始する。加熱動作は、CO除去器4を加熱する動作である。具体的には、ステップS101において、制御器11は、加熱器9が加熱動作を開始するように、加熱器9を制御する。 In step S101, the heater 9 starts a heating operation. The heating operation is an operation for heating the CO remover 4. Specifically, in step S101, the controller 11 controls the heater 9 so that the heater 9 starts a heating operation.

ステップS101で開始される加熱動作により、CO除去器4に充填された水素及び一酸化炭素からのメタンの生成が促進されうる。なお、起動工程は、燃料処理器41内に水素及び一酸化炭素が充填されている状態で開始されうる。これは、例えば、以下の理由によるものである。すなわち、仮に適切な処置が行われない場合、原料由来の一酸化炭素濃度を低減させる反応で添加した水蒸気は、その温度低下に伴い触媒上で凝縮し、触媒を劣化させうる。このような事態を避けるために、燃料処理器41の停止工程において、燃料処理器41内に原料を供給することによって、水蒸気を除去する。この原料由来の水素及び一酸化炭素が、その後の起動開始時にも燃料処理器41内に残存するのである。 The heating operation started in step S101 can promote the production of methane from the hydrogen and carbon monoxide filled in the CO remover 4. The start-up process can be started with hydrogen and carbon monoxide filled in the fuel processor 41. This is for the following reason, for example. If appropriate measures are not taken, the water vapor added in the reaction to reduce the carbon monoxide concentration derived from the raw material can condense on the catalyst as its temperature drops, deteriorating the catalyst. To avoid this situation, the water vapor is removed by supplying raw material into the fuel processor 41 in the stop process of the fuel processor 41. This hydrogen and carbon monoxide derived from the raw material remains in the fuel processor 41 even when the start-up process is started thereafter.

ステップS101の後、ステップS102において、制御器11は、第2検出器14の検出温度T14が第1閾値温度Tth1以上であるという条件が成立しているか否かを判定する。この条件が成立している場合、ステップS103に進む。この条件が成立していない場合、ステップS102に進む。つまり、検出温度T14が第1閾値温度Tth1に到達するまではステップS102が繰り返し実行される。検出温度T14が第1閾値温度Tth1に到達すると、ステップS103に進む。 After step S101, in step S102, the controller 11 determines whether or not the condition that the detected temperature T14 of the second detector 14 is equal to or higher than the first threshold temperature Tth1 is satisfied. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S103. If this condition is not satisfied, the process proceeds to step S102. That is, step S102 is repeatedly executed until the detected temperature T14 reaches the first threshold temperature Tth1 . When the detected temperature T14 reaches the first threshold temperature Tth1 , the process proceeds to step S103.

ステップS103において、点火器15は、点火動作を開始する。具体的には、ステップS103において、制御器11は、点火器15が点火動作を開始するように、点火器15を制御する。点火動作は、燃焼器5を点火する動作である。本実施の形態では、点火動作は、火花を生成する動作である。 In step S103, the igniter 15 starts the ignition operation. Specifically, in step S103, the controller 11 controls the igniter 15 so that the igniter 15 starts the ignition operation. The ignition operation is an operation of igniting the combustor 5. In this embodiment, the ignition operation is an operation of generating a spark.

ステップS103の後、ステップS104において、原料供給器6は、原料供給動作を開始する。具体的には、ステップS104において、制御器11は、原料供給器6が原料供給動作を開始するように、原料供給器6を制御する。原料供給動作は、改質器2に原料を供給する動作である。 After step S103, in step S104, the raw material supply device 6 starts a raw material supply operation. Specifically, in step S104, the controller 11 controls the raw material supply device 6 so that the raw material supply device 6 starts a raw material supply operation. The raw material supply operation is an operation of supplying raw material to the reformer 2.

ステップS103及びステップS104により、燃焼器5での燃料の燃焼が開始される。なお、ステップS103及びステップS104は、同時に行われてもよい。 Steps S103 and S104 start the combustion of fuel in the combustor 5. Note that steps S103 and S104 may be performed simultaneously.

ステップS104の後、ステップS105において、制御器11は、フレームロッド16により火炎が検出されたという条件が成立しているか否かを判定する。この条件が成立している場合、ステップS106に進む。この条件が成立していない場合、ステップS151に進む。 After step S104, in step S105, the controller 11 determines whether or not the condition that a flame has been detected by the flame rod 16 is satisfied. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S106. If this condition is not satisfied, the process proceeds to step S151.

ステップS105における上記条件を、イオン電流という用語を用いて説明することも可能である。すなわち、上記条件は、フレームロッド16を流れるイオン電流が閾値電流以上であるという条件である。具体的には、上記条件は、電流検出回路によるイオン電流の検出値が閾値電流以上であるという条件である。 The above condition in step S105 can also be explained using the term ion current. That is, the above condition is that the ion current flowing through the frame rod 16 is equal to or greater than a threshold current. Specifically, the above condition is that the detection value of the ion current by the current detection circuit is equal to or greater than a threshold current.

ステップS151において、原料供給器6は、原料供給動作を停止する。具体的には、ステップS151において、制御器11は、原料供給器6が原料供給動作を停止するように、原料供給器6を制御する。 In step S151, the raw material supply device 6 stops the raw material supply operation. Specifically, in step S151, the controller 11 controls the raw material supply device 6 so that the raw material supply device 6 stops the raw material supply operation.

ステップS151の後、ステップS152において、点火器15は、点火動作を停止する。具体的には、ステップS152において、制御器11は、点火器15が点火動作を停止するように、点火器15を制御する。 After step S151, in step S152, the igniter 15 stops the ignition operation. Specifically, in step S152, the controller 11 controls the igniter 15 so that the igniter 15 stops the ignition operation.

ステップS151及びステップS152により、燃焼器5での燃料の燃焼が停止される。本実施の形態では、原料供給器6が原料供給動作を停止した後に、点火器15が点火動作を停止する。このようにすれば、原料供給器6の原料供給動作の停止後において改質器2及びCO除去器4からなる群より選択される少なくとも1つから可燃性の流体が漏出したとしても、その可燃性の流体を完全に燃焼させることができる。 Steps S151 and S152 stop the combustion of fuel in the combustor 5. In this embodiment, the igniter 15 stops the ignition operation after the raw material supply device 6 stops the raw material supply operation. In this way, even if a flammable fluid leaks from at least one selected from the group consisting of the reformer 2 and the CO remover 4 after the raw material supply operation of the raw material supply device 6 is stopped, the flammable fluid can be completely combusted.

ステップS152の後、ステップS153において、制御器11は、第1閾値温度Tth1に刻み幅ΔTが加算された温度へと、第1閾値温度Tth1を更新する。 After step S152, in step S153, the controller 11 updates the first threshold temperature T th1 to a temperature obtained by adding the step size ΔT to the first threshold temperature T th1 .

ステップS153の更新により、原料における一酸化炭素濃度の濃度が低い場合であっても、フレームロッド16による火炎の検出に十分な濃度のメタンがCO除去器4において生成され易くなる。 By updating step S153, even if the carbon monoxide concentration in the raw material is low, it becomes easier for methane of a concentration sufficient for flame detection by the flame rod 16 to be produced in the CO remover 4.

ステップS153の後、ステップS154において、制御器11は、第2検出器14の検出温度T14が第2閾値温度Tth2以上であるという条件が成立しているか否かを判定する。この条件が成立している場合、ステップS155に進む。この条件が成立していない場合、ステップS102に進む。 After step S153, in step S154, the controller 11 determines whether or not the condition that the detected temperature T14 of the second detector 14 is equal to or higher than the second threshold temperature Tth2 is satisfied. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S155. If this condition is not satisfied, the process proceeds to step S102.

ステップS155において、加熱器9は、加熱動作を停止する。具体的には、ステップS155において、制御器11は、加熱器9が加熱動作を停止するように、加熱器9を制御する。 In step S155, the heater 9 stops the heating operation. Specifically, in step S155, the controller 11 controls the heater 9 so that the heater 9 stops the heating operation.

ステップS154及びステップS155により、検出温度T14≧第2閾値温度Tth2の場合に、加熱器9によるCO除去器4の加熱が停止される。これにより、CO除去触媒のCO除去能力が短時間で低下することが防止されうる。 In steps S154 and S155, when the detected temperature T 14 is equal to or greater than the second threshold temperature T th2 , the heating of the CO remover 4 by the heater 9 is stopped. This can prevent the CO removal ability of the CO removal catalyst from decreasing in a short period of time.

ステップS155の後、起動工程が終了する。その後、待機工程に移行する。 After step S155, the startup process ends. Then, the process moves to the standby process.

ステップS106において、点火器15は、点火動作を停止する。具体的には、ステップS106において、制御器11は、点火器15が点火動作を停止するように、点火器15を制御する。 In step S106, the igniter 15 stops the ignition operation. Specifically, in step S106, the controller 11 controls the igniter 15 so that the igniter 15 stops the ignition operation.

ステップS106の後、ステップS107において、制御器11は、第1検出器12の検出温度T12が第3閾値温度Tth3以上であるという条件が成立しているか否かを判定する。この条件が成立している場合、ステップS108に進む。この条件が成立していない場合、ステップS107に進む。つまり、検出温度T12が第3閾値温度Tth3に到達するまではステップS107が繰り返し実行される。検出温度T12が第3閾値温度Tth3に到達すると、ステップS108に進む。 After step S106, in step S107, the controller 11 determines whether or not the condition that the detected temperature T12 of the first detector 12 is equal to or higher than the third threshold temperature Tth3 is satisfied. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S108. If this condition is not satisfied, the process proceeds to step S107. That is, step S107 is repeatedly executed until the detected temperature T12 reaches the third threshold temperature Tth3 . When the detected temperature T12 reaches the third threshold temperature Tth3 , the process proceeds to step S108.

ステップS108において、加熱器9は、加熱動作を停止する。具体的には、ステップS108において、制御器11は、加熱器9が加熱動作を停止するように、加熱器9を制御する。 In step S108, the heater 9 stops the heating operation. Specifically, in step S108, the controller 11 controls the heater 9 so that the heater 9 stops the heating operation.

ステップS107及びステップS108により、検出温度T12≧第3閾値温度Tth3の場合に、加熱器9によるCO除去器4の加熱が停止される。これにより、フレームロッド16による火炎の検出に十分な濃度のメタンが改質器2において生成されうる温度まで改質器2の温度が上昇してから、CO除去器4でのメタンの生成を停止させることができる。 In steps S107 and S108, when the detection temperature T 12 ≧the third threshold temperature T th3 , the heating of the CO remover 4 by the heater 9 is stopped. This makes it possible to stop the generation of methane in the CO remover 4 after the temperature of the reformer 2 has risen to a temperature at which methane of a concentration sufficient for detecting a flame by the flame rod 16 can be generated in the reformer 2.

ステップS108の後、起動工程が終了する。その後、発電工程に移行する。 After step S108, the startup process ends. Then, the process moves to the power generation process.

改質触媒にメタン及び水蒸気が接触すると、水蒸気改質反応のみならず、メタン化反応も進行する。水蒸気改質反応は、メタン及び水蒸気から水素及び一酸化炭素が生成される反応である。メタン化反応は、水蒸気改質反応とは逆方向の反応である。つまり、メタン化反応は、水素及び一酸化炭素からメタン及び水蒸気が生成される反応である。これらの反応は、温度に応じた濃度で平衡に至る。本発明者らは、これをヒントにして、改質触媒を用いて原料の水素と一酸化炭素からメタンを生成するという着想を得た。さらに検討を進め、本発明者らは、本実施の形態に係る技術を見出すに至ったのである。 When methane and steam come into contact with the reforming catalyst, not only the steam reforming reaction but also the methanation reaction proceeds. The steam reforming reaction is a reaction in which hydrogen and carbon monoxide are produced from methane and steam. The methanation reaction is a reaction in the opposite direction to the steam reforming reaction. In other words, the methanation reaction is a reaction in which methane and steam are produced from hydrogen and carbon monoxide. These reactions reach equilibrium at a concentration that depends on the temperature. Taking a hint from this, the inventors came up with the idea of using a reforming catalyst to produce methane from the raw materials hydrogen and carbon monoxide. After further investigation, the inventors came up with the technology related to this embodiment.

[1-3.効果等]
以上のように、本実施の形態では、燃料処理器41は、改質器2、CO除去器4、燃焼器5、点火器15、流体機械、フレームロッド16、加熱器9及び制御器11を備える。改質器2は、改質触媒を有する。CO除去器4は、CO除去触媒を有する。燃焼器5は、改質器2を加熱する。点火器15は、燃焼器5の点火を行う。流体機械は、改質器2、CO除去器4及び燃焼器5をこの順に流体が流れる流体流れを形成する。フレームロッド16には、燃焼器5の燃焼状態に応じたイオン電流が流れる。加熱器9は、CO除去器4を加熱する。図1の例では、流体機械は、原料供給器6である。
[1-3. Effects, etc.]
As described above, in this embodiment, the fuel processor 41 includes the reformer 2, the CO remover 4, the combustor 5, the igniter 15, the fluid machine, the frame rod 16, the heater 9, and the controller 11. The reformer 2 has a reforming catalyst. The CO remover 4 has a CO removal catalyst. The combustor 5 heats the reformer 2. The igniter 15 ignites the combustor 5. The fluid machine forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer 2, the CO remover 4, and the combustor 5 in this order. An ion current according to the combustion state of the combustor 5 flows through the flame rod 16. The heater 9 heats the CO remover 4. In the example of FIG. 1, the fluid machine is the raw material supplier 6.

以下、加熱器9がCO除去器4を加熱する動作を、加熱動作と称する。流体機械が原料を改質器2に供給することによって上記流体流れを形成する動作を、流れ形成動作と称する。点火器15が燃焼器5の点火を行う動作を、点火動作と称する。点火動作は、例えば、火花を生成する動作である。 Hereinafter, the operation of the heater 9 to heat the CO remover 4 is referred to as the heating operation. The operation of the fluid machine to form the above-mentioned fluid flow by supplying raw material to the reformer 2 is referred to as the flow forming operation. The operation of the igniter 15 to ignite the combustor 5 is referred to as the ignition operation. The ignition operation is, for example, an operation to generate a spark.

以下、CO除去器4の加熱を加熱器9に行わせる制御を、加熱制御と称する。原料を流改質器2に供給することによって上記流体流れを形成することを流体機械に行わせる制御を、流れ形成制御と称する。燃焼器5の点火を点火器15に行わせる制御を、点火制御と称する。点火制御は、例えば、火花の生成を行わせる制御である。制御器11は、加熱制御、流れ形成制御及び点火制御を行う。 Hereinafter, the control that causes the heater 9 to heat the CO remover 4 is referred to as heating control. The control that causes the fluid machine to form the above-mentioned fluid flow by supplying the raw material to the flow reformer 2 is referred to as flow formation control. The control that causes the igniter 15 to ignite the combustor 5 is referred to as ignition control. Ignition control is, for example, control that causes spark generation. The controller 11 performs heating control, flow formation control, and ignition control.

本実施の形態では、改質器2に、水素及び一酸化炭素を含み炭化水素の濃度が可燃下限界未満である原料が供給される。燃料処理器41の運転方法は、加熱動作を開始する工程を含む。運転方法は、加熱動作を開始した後に流れ形成動作を開始し、これにより原料よりも炭化水素の濃度が高い流体を燃焼器5に供給する工程を含む。この構成によれば、燃料処理器41において原料における炭化水素の濃度よりも高濃度の炭化水素を生成し、その高濃度の炭化水素を燃焼器5に供給することにより、検出限界値以上にまでイオン電流を増加させることができる。このため、この構成は、火炎検出器としてフレームロッド16を用い原料として水素及び一酸化炭素を含み炭化水素をほとんど含まないものを用いる場合であっても火炎を検出することを可能にする。 In this embodiment, a raw material containing hydrogen and carbon monoxide and having a hydrocarbon concentration below the lower flammable limit is supplied to the reformer 2. The operating method of the fuel processor 41 includes a step of starting a heating operation. The operating method includes a step of starting a flow forming operation after starting the heating operation, thereby supplying a fluid having a higher hydrocarbon concentration than the raw material to the combustor 5. According to this configuration, the fuel processor 41 generates hydrocarbons having a higher concentration than the hydrocarbon concentration in the raw material, and the ion current can be increased to above the detection limit by supplying the high-concentration hydrocarbons to the combustor 5. Therefore, this configuration makes it possible to detect a flame even when a flame rod 16 is used as a flame detector and the raw material contains hydrogen and carbon monoxide and almost no hydrocarbons.

具体的には、上記の構成によれば、燃料処理器41の起動を、燃料処理器41内に水素及び一酸化炭素が充填されている状態で開始できる。これは、例えば、以下の理由によるものである。すなわち、仮に適切な処置が行われない場合、原料由来の一酸化炭素濃度を低減させる反応で添加した水蒸気は、その温度低下に伴い触媒上で凝縮し、触媒を劣化させうる。このような事態を避けるために、燃料処理器41の停止工程において、燃料処理器41内に原料を供給することによって、水蒸気を除去する。この原料由来の水素及び一酸化炭素が、その後の起動開始時にも燃料処理器41内に残存するのである。燃料処理器41の起動を燃料処理器41内に水素及び一酸化炭素が充填されている状態で開始できるため、燃料処理器41の加熱を通じて水素及び一酸化炭素から炭化水素を生成できる。このため、炭化水素をほとんど含まない原料を用いてもフレームロッド16による火炎検知が可能となる。 Specifically, according to the above configuration, the fuel processor 41 can be started with hydrogen and carbon monoxide filled in the fuel processor 41. This is, for example, due to the following reason. That is, if appropriate measures are not taken, the water vapor added in the reaction to reduce the carbon monoxide concentration derived from the raw material may condense on the catalyst as its temperature drops, causing the catalyst to deteriorate. To avoid such a situation, the water vapor is removed by supplying raw material into the fuel processor 41 in the shutdown process of the fuel processor 41. This hydrogen and carbon monoxide derived from the raw material remain in the fuel processor 41 even when the fuel processor 41 is started up again. Since the fuel processor 41 can be started with hydrogen and carbon monoxide filled in the fuel processor 41, hydrocarbons can be produced from hydrogen and carbon monoxide by heating the fuel processor 41. Therefore, flame detection by the flame rod 16 is possible even when raw material containing almost no hydrocarbons is used.

炭化水素の可燃下限界は、炭化水素の燃焼が起こるのに必要な炭化水素の濃度の最低値である。炭化水素の例は、メタン、エタン、プロパン、ブタン等である。メタンの可燃下限界は、5.0体積%である。エタンの可燃下限界は、3.0体積%である。プロパンの可燃下限界は、2.1体積%である。ブタンの可燃下限界は、1.8体積%である。なお、上記の文脈において、「炭化水素の濃度が可燃下限界未満である」を「炭化水素の濃度が5.0体積%未満である」に読み替えてもよい。 The lower flammable limit of a hydrocarbon is the minimum concentration of the hydrocarbon required for combustion of the hydrocarbon to occur. Examples of hydrocarbons are methane, ethane, propane, butane, etc. The lower flammable limit of methane is 5.0 vol.%. The lower flammable limit of ethane is 3.0 vol.%. The lower flammable limit of propane is 2.1 vol.%. The lower flammable limit of butane is 1.8 vol.%. In the above context, "the concentration of the hydrocarbon is less than the lower flammable limit" may be read as "the concentration of the hydrocarbon is less than 5.0 vol.%."

本実施の形態では、流れ形成動作を開始する上記の工程は、加熱動作を行いながら流れ形成動作を行うことを開始する工程である。加熱動作を行いながら流れ形成動作を行うことは、CO除去器4での炭化水素の生成量を確保し燃焼器5に供給される炭化水素の濃度を高める観点から有利である。 In this embodiment, the above-mentioned process of starting the flow forming operation is a process of starting the flow forming operation while performing the heating operation. Performing the flow forming operation while performing the heating operation is advantageous from the viewpoint of ensuring the amount of hydrocarbons produced in the CO remover 4 and increasing the concentration of hydrocarbons supplied to the combustor 5.

本実施の形態では、流れ形成動作が行われる期間は、第1期間、第2期間及び第3期間を有する。第2期間は、第1期間に続く期間である。第3期間は、第2期間に続く期間である。第1期間は、CO除去器4において生成された炭化水素により、燃焼器5における流体の炭化水素の濃度が上昇する期間である。第2期間は、燃焼器5における流体の炭化水素の濃度が低下する期間である。第3期間は、改質器2において生成された炭化水素により、燃焼器5における流体の炭化水素の濃度が上昇する期間である。この構成では、CO除去器4において生成される炭化水素と改質器2において生成される炭化水素とにより、燃焼器5に供給される炭化水素の濃度を十分なレベルに維持できる。このため、検出限界値以上のイオン電流を継続して発生させることができる。 In this embodiment, the period during which the flow forming operation is performed includes a first period, a second period, and a third period. The second period is a period following the first period. The third period is a period following the second period. The first period is a period during which the concentration of hydrocarbons in the fluid in the combustor 5 increases due to the hydrocarbons generated in the CO remover 4. The second period is a period during which the concentration of hydrocarbons in the fluid in the combustor 5 decreases. The third period is a period during which the concentration of hydrocarbons in the fluid in the combustor 5 increases due to the hydrocarbons generated in the reformer 2. In this configuration, the concentration of hydrocarbons supplied to the combustor 5 can be maintained at a sufficient level due to the hydrocarbons generated in the CO remover 4 and the hydrocarbons generated in the reformer 2. Therefore, an ion current equal to or greater than the detection limit can be continuously generated.

上記の「燃焼器5における流体の炭化水素の濃度」という表現について説明する。この表現において、「燃焼器5における流体」は、具体的には、燃焼器5の火炎噴射口における流体を指す。 The above expression "hydrocarbon concentration of the fluid in the combustor 5" will now be explained. In this expression, "fluid in the combustor 5" specifically refers to the fluid at the flame nozzle of the combustor 5.

典型的には、CO除去器4における炭化水素の濃度の増加は、CO除去器4におけるメタンの生成によるものである。改質器2における炭化水素の濃度の増加は、改質器2におけるメタンの生成によるものである。 Typically, the increase in the concentration of hydrocarbons in the CO remover 4 is due to the production of methane in the CO remover 4. The increase in the concentration of hydrocarbons in the reformer 2 is due to the production of methane in the reformer 2.

本実施の形態では、原料における一酸化炭素の濃度は、5体積%以上である。原料における水素の濃度は、30体積%以上である。原料における炭化水素の濃度は、2体積%以下である。この組成を有する原料は、本実施の形態の燃料処理器41で利用可能である。具体的には、原料における一酸化炭素の濃度は、6体積%以上25体積%以下でありうる。原料における水素の濃度は30体積%以上48体積%以下でありうる。原料における炭化水素の濃度は1体積%以下でありうる。 In this embodiment, the carbon monoxide concentration in the feedstock is 5% by volume or more. The hydrogen concentration in the feedstock is 30% by volume or more. The hydrocarbon concentration in the feedstock is 2% by volume or less. A feedstock having this composition can be used in the fuel processor 41 of this embodiment. Specifically, the carbon monoxide concentration in the feedstock can be 6% by volume or more and 25% by volume or less. The hydrogen concentration in the feedstock can be 30% by volume or more and 48% by volume or less. The hydrocarbon concentration in the feedstock can be 1% by volume or less.

一例では、原料は、燃料処理器41の外部で生じた排気ガスである。排気ガスは、本実施の形態の燃料処理器41に供給する原料として利用可能である。一具体例では、排気ガスは、燃料処理機の外部において、燃焼及び化学反応からなる群より選択される少なくとも1つにより生成されうる。排気ガスは、例えば、産業用途の装置の排気ガスである。 In one example, the raw material is exhaust gas generated outside the fuel processor 41. The exhaust gas can be used as a raw material to be supplied to the fuel processor 41 of this embodiment. In one specific example, the exhaust gas can be generated outside the fuel processor by at least one selected from the group consisting of combustion and chemical reaction. The exhaust gas is, for example, exhaust gas from an industrial device.

本実施の形態では、運転方法は、燃料処理器41の起動時に実行される。 In this embodiment, the operating method is executed when the fuel processor 41 is started.

本実施の形態では、運転方法は、加熱動作を開始する工程を含む。運転方法は、加熱動作を開始した後に、加熱動作を行いながら流れ形成動作を行うことを開始する工程を含む。この構成は、火炎検出器としてフレームロッド16を用い原料として水素及び一酸化炭素を含み炭化水素をほとんど含まないものを用いる場合であっても火炎を検出することを可能にする。 In this embodiment, the operating method includes a step of starting a heating operation. The operating method includes a step of starting a flow forming operation while performing the heating operation after starting the heating operation. This configuration makes it possible to detect a flame even when a flame rod 16 is used as a flame detector and the raw material contains hydrogen and carbon monoxide and almost no hydrocarbons.

具体的には、本実施の形態では、運転方法は、加熱動作を開始した後に、加熱動作を行いながら点火動作及び流れ形成動作を行うことを開始する工程を含む。この構成によれば、不必要な点火動作を回避でき、点火器15の短寿命化を回避し易い。なお、「点火動作及び流れ形成動作を行う」という表現は、点火動作の開始時点及び流れ形成動作の開始時点が同じであってもずれていてもよく、点火動作の停止時点及び流れ形成動作の停止時点が同じであってもずれていてもよいことを意図した表現である。「点火動作及び流れ形成動作を開始する」という表現及び「点火動作及び流れ形成動作を停止する」という表現についても同様である。 Specifically, in this embodiment, the operating method includes a process of starting the ignition operation and the flow forming operation while performing the heating operation after starting the heating operation. With this configuration, unnecessary ignition operations can be avoided, and it is easy to avoid a shortened life of the igniter 15. Note that the expression "performing the ignition operation and the flow forming operation" is intended to mean that the start time of the ignition operation and the start time of the flow forming operation may be the same or different, and that the stop time of the ignition operation and the stop time of the flow forming operation may be the same or different. The same applies to the expressions "starting the ignition operation and the flow forming operation" and "stopping the ignition operation and the flow forming operation".

本実施の形態では、運転方法は、流れ形成動作を開始した後において、イオン電流が相対的に小さいときに、流れ形成動作を停止する工程を含む。運転方法は、流れ形成動作を開始した後において、イオン電流が相対的に大きいときに、流れ形成動作を継続する工程を含む。イオン電流が相対的に小さいときは、燃焼器5に燃料が供給されているにも関わらず燃焼器5で燃料が燃焼していない可能性を排除できない。そのようなときに、改質器2への原料の供給を停止できる。また、イオン電流が相対的に大きいときは、燃焼器5に供給された燃料が燃焼器5で燃焼していることが把握される。そのようなときに、改質器2への原料の供給を継続できる。「イオン電流が相対的に大きいとき」は、具体的には「イオン電流が閾値電流以上のとき」である。「イオン電流が相対的に小さいとき」は、具体的には「イオン電流が閾値電流よりも小さいとき」である。 In this embodiment, the operating method includes a step of stopping the flow forming operation when the ion current is relatively small after starting the flow forming operation. The operating method includes a step of continuing the flow forming operation when the ion current is relatively large after starting the flow forming operation. When the ion current is relatively small, it cannot be excluded that the fuel is not being burned in the combustor 5 even though the fuel is being supplied to the combustor 5. In such a case, the supply of the raw material to the reformer 2 can be stopped. Also, when the ion current is relatively large, it is understood that the fuel supplied to the combustor 5 is being burned in the combustor 5. In such a case, the supply of the raw material to the reformer 2 can be continued. "When the ion current is relatively large" specifically means "when the ion current is equal to or larger than the threshold current". "When the ion current is relatively small" specifically means "when the ion current is smaller than the threshold current".

具体的には、運転方法は、点火動作及び流れ形成動作を開始した後において、イオン電流が相対的に小さいときに、点火動作及び流れ形成動作を停止する工程を含む。運転方法は、点火動作及び流れ形成動作を開始した後において、イオン電流が相対的に大きいときに、流れ形成動作を継続する工程を含む。 Specifically, the operating method includes a step of stopping the ignition operation and the flow forming operation when the ion current is relatively small after starting the ignition operation and the flow forming operation. The operating method includes a step of continuing the flow forming operation when the ion current is relatively large after starting the ignition operation and the flow forming operation.

本実施の形態では、運転方法は、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱動作を行いながら流れ形成動作を行うことを開始する工程を含む。運転方法は、イオン電流が相対的に小さいことにより流れ形成動作を停止した後において、第1閾値温度をより高い値に更新する工程を含む。運転方法は、第1閾値温度を更新した後において、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱動作を行いながら流れ形成動作を行うことを再開する工程を含む。この構成によれば、イオン電流が相対的に小さいときに、CO除去器4で生成される炭化水素を増加させることができる。このことは、例えば、原料として吸熱型変成ガスを用い、その吸熱型変成ガスの一酸化炭素濃度が低い場合に有用である。第1閾値温度は、例えば、CO除去触媒でメタンを生成できるときのCO除去触媒の温度として与えられる。 In this embodiment, the operating method includes a step of starting a flow forming operation while performing a heating operation when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than a first threshold temperature. The operating method includes a step of updating the first threshold temperature to a higher value after stopping the flow forming operation due to a relatively small ion current. The operating method includes a step of resuming the flow forming operation while performing a heating operation when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature after updating the first threshold temperature. With this configuration, it is possible to increase the amount of hydrocarbons generated in the CO remover 4 when the ion current is relatively small. This is useful, for example, when endothermic shift gas is used as the raw material and the carbon monoxide concentration of the endothermic shift gas is low. The first threshold temperature is given, for example, as the temperature of the CO removal catalyst when methane can be generated by the CO removal catalyst.

具体的には、運転方法は、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱動作を行いながら点火動作及び流れ形成動作を行うことを開始する工程を含む。運転方法は、イオン電流が相対的に小さいことにより点火動作及び流れ形成動作を停止した後において、第1閾値温度をより高い値に更新する工程を含む。運転方法は、第1閾値温度を更新した後において、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱動作を行いながら点火動作及び流れ形成動作を行うことを再開する工程を含む。 Specifically, the operating method includes a step of starting an ignition operation and a flow forming operation while performing a heating operation when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than a first threshold temperature. The operating method includes a step of updating the first threshold temperature to a higher value after stopping the ignition operation and the flow forming operation due to a relatively small ion current. The operating method includes a step of resuming the ignition operation and the flow forming operation while performing a heating operation after updating the first threshold temperature when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature.

本実施の形態では、運転方法は、イオン電流が相対的に小さいことにより流れ形成動作を停止した後に、点火動作を停止する工程を含む。この構成によれば、原料供給器6の原料供給動作の停止後において改質器2及びCO除去器4からなる群より選択される少なくとも1つから可燃性の流体が漏出したとしても、その可燃性の流体を完全に燃焼させることができる。 In this embodiment, the operating method includes a step of stopping the ignition operation after the flow forming operation is stopped due to the relatively small ion current. With this configuration, even if a flammable fluid leaks from at least one selected from the group consisting of the reformer 2 and the CO remover 4 after the raw material supply operation of the raw material supply device 6 is stopped, the flammable fluid can be completely combusted.

本実施の形態では、運転方法は、イオン電流が相対的に小さいことにより流れ形成動作を停止した後において、CO除去触媒の温度が第2閾値温度以上であるときに、加熱動作を停止する工程を含む。この構成によれば、CO除去触媒のCO除去能力が短時間で低下することが防止されうる。第2閾値温度は、例えば、CO除去触媒の耐久上の上限温度として与えられる。典型的には、第2閾値温度は第1閾値温度よりも高い。 In this embodiment, the operating method includes a step of stopping the heating operation when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the second threshold temperature after the flow forming operation is stopped due to the relatively small ion current. This configuration can prevent the CO removal ability of the CO removal catalyst from decreasing in a short period of time. The second threshold temperature is given, for example, as the upper limit temperature of the durability of the CO removal catalyst. Typically, the second threshold temperature is higher than the first threshold temperature.

具体的には、運転方法は、イオン電流が相対的に小さいことにより点火動作及び流れ形成動作を停止した後において、CO除去触媒の温度が第2閾値温度以上であるときに、加熱動作を停止する工程を含む。 Specifically, the operating method includes a step of stopping the heating operation when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than a second threshold temperature after stopping the ignition operation and the flow forming operation due to the relatively small ion current.

本実施の形態では、運転方法は、イオン電流が相対的に大きいことにより流れ形成動作が継続されておりかつ改質触媒の温度が第3閾値温度以上であるときに、加熱動作を停止する工程を含む。この構成によれば、フレームロッド16による火炎の検出に十分な濃度のメタンが改質器2において生成されうる温度まで改質器2の温度が上昇してから、CO除去器4での炭化水素の生成を停止させることができる。第3閾値温度は、例えば、改質触媒でメタンを生成できるときの改質触媒の温度として与えられる。 In this embodiment, the operating method includes a step of stopping the heating operation when the flow forming operation continues due to a relatively large ion current and the temperature of the reforming catalyst is equal to or higher than the third threshold temperature. With this configuration, the production of hydrocarbons in the CO remover 4 can be stopped after the temperature of the reformer 2 has risen to a temperature at which methane of a concentration sufficient for flame detection by the flame rod 16 can be produced in the reformer 2. The third threshold temperature is given, for example, as the temperature of the reforming catalyst when methane can be produced by the reforming catalyst.

本実施の形態では、運転方法は、燃料処理器41の起動時に実行される。 In this embodiment, the operating method is executed when the fuel processor 41 is started.

コンピュータによる実行時において、上記運転方法をコンピュータに実行させる指示を備えた、コンピュータプログラムを実現可能である。上記コンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読出可能な非一過性の記録媒体を実現可能である。記録媒体は、オフラインの記録媒体であってもよく、オンライン上の記録媒体であってもよい。オフラインの記録媒体は、例えば、HDD、SDカード、USBメモリ等の半導体記録媒体、フレキシブルディスク等の磁気記録媒体、MO等の光磁気記録媒体、CD、DVD等の光学記録媒体、等である。オンライン上の記録媒体は、例えば、クラウドサーバー、FTPサーバー、ネットワークストレージ等である。 A computer program can be realized that, when executed by a computer, has instructions for causing a computer to execute the above-mentioned operating method. A computer-readable non-transient recording medium can be realized on which the above-mentioned computer program is recorded. The recording medium may be an offline recording medium or an online recording medium. Offline recording media include, for example, semiconductor recording media such as HDD, SD card, and USB memory, magnetic recording media such as flexible disks, magneto-optical recording media such as MO, and optical recording media such as CDs and DVDs. Online recording media include, for example, cloud servers, FTP servers, and network storage.

本実施の形態では、燃料処理器41の所定運転において、加熱制御が開始された後に、加熱制御を行いながら流れ形成制御を行うことが開始される。 In this embodiment, during a given operation of the fuel processor 41, after heating control is started, flow formation control is started while performing heating control.

具体的には、所定運転において、加熱制御が開始された後に、加熱制御を行いながら点火制御及び流れ形成制御を行うことが開始される。 Specifically, during a given operation, after heating control has started, ignition control and flow formation control are started while performing heating control.

本実施の形態では、所定運転において、流れ形成制御が開始された後において、イオン電流が相対的に小さいときに、流れ形成制御が停止される。所定運転において、流れ形成制御が開始された後において、イオン電流が相対的に大きいときに、流れ形成制御が継続される。 In this embodiment, during a specified operation, after flow formation control is started, when the ion current is relatively small, the flow formation control is stopped. During a specified operation, after flow formation control is started, when the ion current is relatively large, the flow formation control is continued.

具体的には、所定運転において、点火制御及び流れ形成制御が開始された後において、イオン電流が相対的に小さいときに、点火制御及び流れ形成制御が停止される。所定運転において、点火制御及び流れ形成制御が開始された後において、イオン電流が相対的に大きいときに、流れ形成制御が継続される。 Specifically, in a specified operation, after ignition control and flow formation control are started, when the ion current is relatively small, ignition control and flow formation control are stopped. In a specified operation, after ignition control and flow formation control are started, when the ion current is relatively large, flow formation control is continued.

本実施の形態では、所定運転において、加熱制御が開始された後において、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱制御を行いながら流れ形成制御を行うことが開始される。所定運転において、イオン電流が相対的に小さいことにより流れ形成制御を停止した後において、第1閾値温度がより高い値に更新される。所定運転において、第1閾値温度を更新した後において、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱制御を行いながら流れ形成制御を行うことが再開される。 In this embodiment, in a predetermined operation, after heating control is started, when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature, flow formation control is started while performing heating control. In a predetermined operation, after flow formation control is stopped due to a relatively small ion current, the first threshold temperature is updated to a higher value. In a predetermined operation, after the first threshold temperature is updated, flow formation control is resumed while performing heating control when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature.

具体的には、所定運転において、加熱制御が開始された後において、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱制御を行いながら点火制御及び流れ形成制御を行うことが開始される。所定運転において、イオン電流が相対的に小さいことにより点火制御及び流れ形成制御を停止した後において、第1閾値温度がより高い値に更新される。所定運転において、第1閾値温度を更新した後において、CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、加熱制御を行いながら点火制御及び流れ形成制御を行うことが再開される。 Specifically, in a predetermined operation, after heating control is started, when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature, ignition control and flow formation control are started while performing heating control. In a predetermined operation, after ignition control and flow formation control are stopped due to a relatively small ion current, the first threshold temperature is updated to a higher value. In a predetermined operation, after the first threshold temperature is updated, ignition control and flow formation control while performing heating control are resumed while performing heating control when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature.

本実施の形態では、所定運転において、イオン電流が相対的に小さいことにより流れ形成制御を停止した後に、点火制御が停止される。 In this embodiment, during a given operation, the ion current is relatively small, so flow formation control is stopped, and then ignition control is stopped.

本実施の形態では、所定運転において、イオン電流が相対的に小さいことにより流れ形成制御を停止した後において、CO除去触媒の温度が第2閾値温度以上であるときに、加熱制御が停止される。 In this embodiment, during a given operation, after flow formation control is stopped due to a relatively small ion current, heating control is stopped when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the second threshold temperature.

具体的には、所定運転において、イオン電流が相対的に小さいことにより点火制御及び流れ形成制御を停止した後において、CO除去触媒の温度が第2閾値温度以上であるときに、加熱制御が停止される。 Specifically, during a given operation, after ignition control and flow formation control are stopped due to a relatively small ion current, heating control is stopped when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the second threshold temperature.

本実施の形態では、所定運転において、イオン電流が相対的に大きいことにより流れ形成制御が継続されておりかつ改質触媒の温度が第3閾値温度以上であるときに、加熱制御が停止される。 In this embodiment, during a given operation, when the ion current is relatively large, flow formation control continues, and the temperature of the reforming catalyst is equal to or higher than the third threshold temperature, heating control is stopped.

本実施の形態では、所定運転は、燃料処理器41の起動時に実行される。 In this embodiment, the specified operation is performed when the fuel processor 41 is started.

以下、他の実施の形態について説明する。先の実施の形態と後の実施の形態とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。各実施の形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。技術的に矛盾しない限り、各実施の形態は、相互に組み合わされてもよい。 Other embodiments are described below. Elements common to the previous and following embodiments are given the same reference symbols, and their description may be omitted. The descriptions of each embodiment may be mutually applicable, so long as there is no technical contradiction. Each embodiment may be combined with each other, so long as there is no technical contradiction.

(実施の形態2)
以下、図6及び図7を用いて、実施の形態2を説明する。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described below with reference to FIGS.

[2-1.構成]
図6において、燃料処理器42は、CO低減器3、水供給器7、酸化ガス供給器8及びCO低減器温度検出器13を備える。また、燃料処理器42は、加熱器9に代えて加熱器10を備える。図6では、水素利用機器51が示されている。水素利用機器51は、燃料処理器42の外部に配置されている。以下、CO低減器温度検出器13を、第3検出器13と称することがある。
[2-1. Configuration]
In Fig. 6, the fuel processor 42 includes a CO reducer 3, a water supplier 7, an oxidizing gas supplier 8, and a CO reducer temperature detector 13. The fuel processor 42 also includes a heater 10 instead of the heater 9. In Fig. 6, a hydrogen utilization device 51 is shown. The hydrogen utilization device 51 is disposed outside the fuel processor 42. Hereinafter, the CO reducer temperature detector 13 may be referred to as a third detector 13.

CO低減器3の内部には、図示しない変成触媒が搭載されている。本実施の形態では、変成触媒は、銅と亜鉛の合金である。 The CO reducer 3 is equipped with a conversion catalyst (not shown). In this embodiment, the conversion catalyst is an alloy of copper and zinc.

CO低減器3は、改質器2から供給されるガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減する。本実施の形態のCO低減器3では、水性シフト反応が生じる。この水性シフト反応では、以下の化学式3に示すように、一酸化炭素及び水蒸気から二酸化炭素及び水素が生成される。
化学式3:CO+H2O→CO2+H2
The CO reducer 3 reduces the concentration of carbon monoxide contained in the gas supplied from the reformer 2. In the CO reducer 3 of this embodiment, an aqueous shift reaction occurs. In this aqueous shift reaction, carbon dioxide and hydrogen are produced from carbon monoxide and water vapor, as shown in the following chemical formula 3.
Chemical formula 3: CO + H2OCO2 + H2

水供給器7は、改質器2に水を供給する。本実施の形態では、水供給器7はポンプである。 The water supplier 7 supplies water to the reformer 2. In this embodiment, the water supplier 7 is a pump.

酸化ガス供給器8は、CO除去器4に酸化ガスを供給する。本実施の形態では、酸化ガス供給器8はポンプである。酸化ガスは、空気である。 The oxidizing gas supplier 8 supplies oxidizing gas to the CO remover 4. In this embodiment, the oxidizing gas supplier 8 is a pump. The oxidizing gas is air.

加熱器10は、CO低減器3及びCO除去器4を加熱するとともに、改質器2を加熱する。具体的には、加熱器10は、CO低減器3及びCO除去器4に隣接して配置されている。加熱器10は、CO低減器3及びCO除去器4を直接的に加熱する。改質器2は、CO低減器3と熱的に結合されている。加熱器10は、改質器2を、CO低減器3からの熱伝導により間接的に加熱する。本実施の形態では、加熱器10は、電気加熱器である。電気加熱器は、抵抗加熱式の加熱器であってもよく、赤外線加熱器であってもよい。ヒータである。一数値例では、電気加熱器の消費電力は、500Wである。 The heater 10 heats the CO reducer 3 and the CO remover 4, and also heats the reformer 2. Specifically, the heater 10 is disposed adjacent to the CO reducer 3 and the CO remover 4. The heater 10 directly heats the CO reducer 3 and the CO remover 4. The reformer 2 is thermally coupled to the CO reducer 3. The heater 10 indirectly heats the reformer 2 by thermal conduction from the CO reducer 3. In this embodiment, the heater 10 is an electric heater. The electric heater may be a resistance heating type heater or an infrared heater. It is a heater. In one numerical example, the power consumption of the electric heater is 500 W.

第3検出器13は、CO低減器3に搭載されている変成触媒の温度を検出する。本実施の形態では、第3検出器13は熱電対である。 The third detector 13 detects the temperature of the conversion catalyst installed in the CO reducer 3. In this embodiment, the third detector 13 is a thermocouple.

制御器11は、原料供給器6、水供給器7、酸化ガス供給器8、加熱器10及び点火器15を制御する。具体的には、制御器11は、第1検出器12、第3検出器13及び第2検出器14を用いて、原料供給器6、水供給器7、酸化ガス供給器8、加熱器10及び点火器15を制御する。 The controller 11 controls the raw material supplier 6, the water supplier 7, the oxidizing gas supplier 8, the heater 10, and the igniter 15. Specifically, the controller 11 controls the raw material supplier 6, the water supplier 7, the oxidizing gas supplier 8, the heater 10, and the igniter 15 using the first detector 12, the third detector 13, and the second detector 14.

「水供給器7が○○○を行う」という表現は、「水供給器7が○○○を行うように制御器11は水供給器7を制御する」に読み替え可能である。「酸化ガス供給器8が○○○を行う」という表現は、「酸化ガス供給器8が○○○を行うように制御器11は酸化ガス供給器8を制御する」に読み替え可能である。「加熱器10が○○○を行う」という表現は、「加熱器10が○○○を行うように制御器11は加熱器10を制御する」に読み替え可能である。 The expression "water supplier 7 performs XXX" can be read as "controller 11 controls water supplier 7 so that water supplier 7 performs XXX." The expression "oxidizing gas supplier 8 performs XXX" can be read as "controller 11 controls oxidizing gas supplier 8 so that oxidizing gas supplier 8 performs XXX." The expression "heater 10 performs XXX" can be read as "controller 11 controls heater 10 so that heater 10 performs XXX."

CO除去器4で生成されたガスは、水素利用機器51に供給される。水素利用機器51で消費されなかったガスは、燃料処理器42の燃焼器5に供給される。 The gas generated in the CO remover 4 is supplied to the hydrogen utilization device 51. The gas not consumed in the hydrogen utilization device 51 is supplied to the combustor 5 of the fuel processor 42.

本実施の形態では、水素利用機器51は、一例では、燃料電池である。水素利用機器51は、一具体例では、固体高分子形燃料電池である。この具体例では、固体高分子形燃料電池は、アノードに供給された水素とカソードに供給された酸素との電気化学反応により電力を発生させる。固体高分子形燃料電池のアノードに用いられる触媒は、一酸化炭素に対して脆弱である。アノードの性能を維持するために許容される一酸化炭素の濃度は10ppm以下である。 In this embodiment, the hydrogen utilization device 51 is, for example, a fuel cell. In one specific example, the hydrogen utilization device 51 is a polymer electrolyte fuel cell. In this specific example, the polymer electrolyte fuel cell generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen supplied to the anode and oxygen supplied to the cathode. The catalyst used in the anode of the polymer electrolyte fuel cell is vulnerable to carbon monoxide. The concentration of carbon monoxide allowed to maintain the performance of the anode is 10 ppm or less.

[2-2.動作]
以上のように構成された燃料処理器42について、以下、その動作及び作用を説明する。
[2-2. motion]
The operation and function of the fuel processor 42 configured as above will be described below.

まず、第4閾値温度Tth4及び第5閾値温度Tth5について説明する。 First, the fourth threshold temperature T th4 and the fifth threshold temperature T th5 will be described.

第4閾値温度Tth4は、第1検出器12の検出温度T12であって、改質器2の内部で水蒸気が凝縮しないことが期待される温度である。改質触媒に用いられる金属粒子は、液体の水に触れると酸化して改質触媒としての能力が低下しうる。この問題は、改質器2に供給された水を、改質触媒に到達する前に蒸発させることにより回避可能である。これを踏まえ、第4閾値温度Tth4は設定されうる。本実施の形態では、第4閾値温度Tth4は150℃である。 The fourth threshold temperature T th4 is the detection temperature T 12 of the first detector 12, and is the temperature at which water vapor is expected not to condense inside the reformer 2. Metal particles used in the reforming catalyst may oxidize when they come into contact with liquid water, and their ability as a reforming catalyst may decrease. This problem can be avoided by evaporating the water supplied to the reformer 2 before it reaches the reforming catalyst. The fourth threshold temperature T th4 can be set based on this. In this embodiment, the fourth threshold temperature T th4 is 150° C.

第5閾値温度Tth5は、第3検出器13の検出温度T13であって、CO低減器3で変成反応が生じることが期待される温度である。具体的には、第5閾値温度Tth5は、変成反応により、CO低減器3に供給されたガスに含まれる一酸化炭素及び水蒸気から二酸化炭素及び水素が生成されることが期待される温度である。変成反応には、以下の特徴がある。
・変成反応の際の温度が高いほど、変成反応の反応速度は速い
・ガスと変成触媒との接触時間が限りなく長いと仮定した場合、変成反応の際の温度が高いほど、反応後の一酸化炭素の濃度は高い
・変成反応の際の温度が低いほど、変成反応の反応速度は遅い
・ガスと変成触媒との接触時間が限りなく長いと仮定した場合、変成反応の際の温度が低いほど、反応後の一酸化炭素の濃度は低い
この文脈において、ガスと変成触媒との接触時間は、変成触媒の周囲に位置するガスの塊が新鮮なガスと置き換わることなく変成触媒と接触し続ける時間を指す。CO低減器3では原料供給器6に由来するガスの流れが形成されるため、ガスと変成触媒との接触時間との接触時間は有限である。このため、CO低減器3の変成触媒の温度が低過ぎず高過ぎないときに、CO低減器3からCO除去器4へと流出するガスにおける一酸化炭素の濃度が最も低くなる。発明者らが行った実験によれば、この濃度が最も低くなるときの第3検出器13の検出温度T13は、250℃である。これを踏まえ、第5閾値温度Tth5は設定されうる。本実施の形態では、第5閾値温度Tth5は250℃である。
The fifth threshold temperature T th5 is the detected temperature T 13 of the third detector 13, and is the temperature at which a shift reaction is expected to occur in the CO reducer 3. Specifically, the fifth threshold temperature T th5 is the temperature at which carbon dioxide and hydrogen are expected to be produced from carbon monoxide and water vapor contained in the gas supplied to the CO reducer 3 by the shift reaction. The shift reaction has the following characteristics.
The higher the temperature during the shift reaction, the faster the reaction rate of the shift reaction. Assuming that the contact time between the gas and the shift catalyst is infinitely long, the higher the temperature during the shift reaction, the higher the concentration of carbon monoxide after the reaction. The lower the temperature during the shift reaction, the slower the reaction rate of the shift reaction. Assuming that the contact time between the gas and the shift catalyst is infinitely long, the lower the temperature during the shift reaction, the lower the concentration of carbon monoxide after the reaction. In this context, the contact time between the gas and the shift catalyst refers to the time during which the mass of gas located around the shift catalyst continues to be in contact with the shift catalyst without being replaced with fresh gas. In the CO reducer 3, a flow of gas originating from the raw material supplier 6 is formed, so the contact time between the gas and the shift catalyst is finite. Therefore, when the temperature of the shift catalyst of the CO reducer 3 is neither too low nor too high, the concentration of carbon monoxide in the gas flowing out from the CO reducer 3 to the CO remover 4 is the lowest. According to an experiment conducted by the inventors, the detection temperature T 13 of the third detector 13 at which this concentration is the lowest is 250°C. Taking this into consideration, the fifth threshold temperature T th5 can be set. In this embodiment, the fifth threshold temperature T th5 is 250°C.

次に、燃料処理器42のシステム動作を、図7を用いてより詳細に説明する。 Next, the system operation of the fuel processor 42 will be explained in more detail using Figure 7.

起動工程が開始されると、燃料処理器42は以下に示す動作を行う。なお、以下では、図5に示す実施の形態1と同様のステップについては、その説明を省略する。 When the start-up process begins, the fuel processor 42 performs the following operations. Note that, in the following, explanations of steps similar to those in the first embodiment shown in FIG. 5 will be omitted.

ステップS201において、加熱器10は、加熱動作を開始する。加熱動作は、CO除去器4を加熱する動作である。加熱動作は、CO低減器3を加熱する動作でもある。加熱動作は、改質器2を加熱する動作でもある。具体的には、ステップS201において、制御器11は、加熱器10が加熱動作を開始するように、加熱器10を制御する。 In step S201, the heater 10 starts a heating operation. The heating operation is an operation of heating the CO remover 4. The heating operation is also an operation of heating the CO reducer 3. The heating operation is also an operation of heating the reformer 2. Specifically, in step S201, the controller 11 controls the heater 10 so that the heater 10 starts a heating operation.

ステップS201で開始される加熱動作により、CO除去器4に充填された水素及び一酸化炭素からのメタンの生成が促進されうる。加熱動作により、CO低減器3に供給されたガスに含まれる一酸化炭素及び水蒸気からの二酸化炭素及び水素の生成が促進されうる。加熱動作により、改質器2に供給された水が蒸発しうる。 The heating operation started in step S201 can promote the production of methane from the hydrogen and carbon monoxide filled in the CO remover 4. The heating operation can promote the production of carbon dioxide and hydrogen from the carbon monoxide and water vapor contained in the gas supplied to the CO reducer 3. The heating operation can evaporate the water supplied to the reformer 2.

ステップS201の後、ステップS202において、制御器11は、以下の3つの条件が全て成立しているか否かを判定する。3つの条件が全て成立している場合、ステップS103に進む。3つの条件の少なくとも1つが成立していない場合、ステップS202に進む。つまり、3つの条件が全て成立するまでステップS202が繰り返し実行される。3つの条件が全て成立すると、ステップS103に進む。 After step S201, in step S202, the controller 11 determines whether or not all of the following three conditions are met. If all three conditions are met, the process proceeds to step S103. If at least one of the three conditions is not met, the process proceeds to step S202. In other words, step S202 is repeatedly executed until all three conditions are met. If all three conditions are met, the process proceeds to step S103.

ステップS201の3つの条件は、第1条件、第2条件及び第3条件を含む。第1条件は、第1検出器12の検出温度T12が第4閾値温度Tth4以上であるという条件である。第2条件は、第3検出器13の検出温度T13が第5閾値温度Tth5以上であるという条件である。第3条件は、第2検出器14の検出温度T14が第1閾値温度Tth1以上であるという条件である。 The three conditions in step S201 include a first condition, a second condition, and a third condition. The first condition is that the detected temperature T12 of the first detector 12 is equal to or higher than a fourth threshold temperature Tth4 . The second condition is that the detected temperature T13 of the third detector 13 is equal to or higher than a fifth threshold temperature Tth5 . The third condition is that the detected temperature T14 of the second detector 14 is equal to or higher than a first threshold temperature Tth1 .

ステップS103の後、ステップS204において、水供給器7は、水供給動作を開始する。具体的には、ステップS204において、制御器11は、水供給器7が水供給動作を開始するように、水供給器7を制御する。水供給動作は、改質器2に水を供給する動作である。ステップS204の終了後、ステップS104に進む。 After step S103, in step S204, the water supplier 7 starts a water supply operation. Specifically, in step S204, the controller 11 controls the water supplier 7 so that the water supplier 7 starts a water supply operation. The water supply operation is an operation of supplying water to the reformer 2. After step S204 is completed, the process proceeds to step S104.

ステップS204で開始される水供給動作は、CO低減器3での変成反応により一酸化炭素の濃度を例えば1%以下に低減することを可能にする。 The water supply operation started in step S204 enables the carbon monoxide concentration to be reduced, for example to 1% or less, through a shift reaction in the CO reducer 3.

ステップS104の後、ステップS206において、酸化ガス供給器8は、酸化ガス供給動作を開始する。具体的には、ステップS206において、制御器11は、酸化ガス供給器8が酸化ガス供給動作を開始するように、酸化ガス供給器8を制御する。酸化ガス供給動作は、CO除去器4に酸化ガスを供給する動作である。ステップS204の終了後、ステップS105に進む。 After step S104, in step S206, the oxidizing gas supply device 8 starts the oxidizing gas supply operation. Specifically, in step S206, the controller 11 controls the oxidizing gas supply device 8 so that the oxidizing gas supply device 8 starts the oxidizing gas supply operation. The oxidizing gas supply operation is an operation of supplying oxidizing gas to the CO remover 4. After step S204 is completed, the process proceeds to step S105.

ステップS206で開始される酸化ガス供給動作は、CO除去器4での一酸化炭素の酸化反応により一酸化炭素を除去することを可能にする。 The oxidizing gas supply operation started in step S206 enables carbon monoxide to be removed by the carbon monoxide oxidation reaction in the CO remover 4.

実施の形態2では、ステップS105の条件が成立していない場合、ステップS251に進む。 In embodiment 2, if the condition in step S105 is not met, the process proceeds to step S251.

ステップS251において、酸化ガス供給器8は、酸化ガス供給動作を停止する。具体的には、ステップS251において、制御器11は、酸化ガス供給器8が酸化ガス供給動作を停止するように、酸化ガス供給器8を制御する。ステップS251の終了後、ステップS151に進む。 In step S251, the oxidizing gas supply device 8 stops the oxidizing gas supply operation. Specifically, in step S251, the controller 11 controls the oxidizing gas supply device 8 so that the oxidizing gas supply device 8 stops the oxidizing gas supply operation. After step S251 is completed, the process proceeds to step S151.

ステップS251により酸化ガス供給動作を停止することにより、CO除去器4での一酸化炭素の酸化反応が停止されうる。 By stopping the oxidizing gas supply operation in step S251, the carbon monoxide oxidation reaction in the CO remover 4 can be stopped.

ステップS151の後、ステップS253において、水供給器7は、水供給動作を停止する。具体的には、ステップS253において、制御器11は、水供給器7が水供給動作を停止するように、水供給器7を制御する。ステップS253の終了後、ステップS152に進む。 After step S151, in step S253, the water supply device 7 stops the water supply operation. Specifically, in step S253, the controller 11 controls the water supply device 7 so that the water supply device 7 stops the water supply operation. After step S253 is completed, the process proceeds to step S152.

ステップS253により水供給動作を停止することにより、CO低減器3での変成反応が停止されうる。 By stopping the water supply operation in step S253, the shift reaction in the CO reducer 3 can be stopped.

実施の形態2では、水供給器7が水供給動作を停止した後に、点火器15は点火動作を停止する。このようにすれば、水供給器7の水供給動作を停止後において改質器2、CO低減器3及びCO除去器4からなる群より選択される少なくとも1つから可燃性の流体が漏出したとしても、その可燃性の流体を完全に燃焼させることができる。 In the second embodiment, the igniter 15 stops the ignition operation after the water supply device 7 stops the water supply operation. In this way, even if a flammable fluid leaks from at least one selected from the group consisting of the reformer 2, the CO reducer 3, and the CO remover 4 after the water supply operation of the water supply device 7 is stopped, the flammable fluid can be completely combusted.

実施の形態2では、ステップS154の条件が成立している場合、ステップS257に進む。 In embodiment 2, if the condition in step S154 is met, the process proceeds to step S257.

ステップS257において、加熱器10は、加熱動作を停止する。具体的には、ステップS257において、制御器11は、加熱器10が加熱動作を停止するように、加熱器10を制御する。 In step S257, the heater 10 stops the heating operation. Specifically, in step S257, the controller 11 controls the heater 10 so that the heater 10 stops the heating operation.

ステップS257の後、起動工程が終了する。その後、待機工程に移行する。 After step S257, the startup process ends. Then, the process moves to the standby process.

実施の形態2では、ステップS107の条件が成立している場合、ステップS210に進む。 In embodiment 2, if the condition in step S107 is met, the process proceeds to step S210.

ステップS210において、加熱器10は、加熱動作を停止する。具体的には、ステップS210において、制御器11は、加熱器10が加熱動作を停止するように、加熱器10を制御する。 In step S210, the heater 10 stops the heating operation. Specifically, in step S210, the controller 11 controls the heater 10 so that the heater 10 stops the heating operation.

ステップS107及びステップS210により、検出温度T12≧第3閾値温度Tth3の場合に、加熱器10によるCO除去器4の加熱が停止される。これにより、フレームロッド16による火炎の検出に十分な濃度のメタンが改質器2において生成されうる温度まで改質器2の温度が上昇してから、CO除去器4でのメタンの生成を停止させることができる。 In steps S107 and S210, when the detection temperature T 12 ≧the third threshold temperature T th3 , the heating of the CO remover 4 by the heater 10 is stopped. This makes it possible to stop the generation of methane in the CO remover 4 after the temperature of the reformer 2 has risen to a temperature at which methane of a concentration sufficient for detecting a flame by the flame rod 16 can be generated in the reformer 2.

ステップS210の後、起動工程が終了する。その後、発電工程に移行する。 After step S210, the startup process ends. Then, the power generation process begins.

ここで、実施の形態2のステップS153の作用について、説明する。上述のように、CO除去器4では、一酸化炭素を用いてメタンが生成される。一方、CO低減器3は、一酸化炭素の濃度を低下させる。しかし、ステップS153により、CO除去器4の温度が高まることによって、CO除去触媒によるメタン生成作用が向上する。さらに、ステップS153により、CO低減器3の温度が、変成触媒による一酸化炭素の濃度低減作用が最大となる温度からずれていく。実施の形態2のステップS153によれば、これらの作用が相俟って、CO除去器4でメタンが生成され易くなる。 Here, the action of step S153 in the second embodiment will be explained. As described above, in the CO remover 4, methane is produced using carbon monoxide. Meanwhile, the CO reducer 3 reduces the concentration of carbon monoxide. However, step S153 increases the temperature of the CO remover 4, thereby improving the methane production action of the CO removal catalyst. Furthermore, step S153 shifts the temperature of the CO reducer 3 away from the temperature at which the carbon monoxide concentration reduction action of the shift catalyst is at its maximum. According to step S153 in the second embodiment, these actions work together to make it easier for methane to be produced in the CO remover 4.

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。 The above-described embodiments are intended to illustrate the technology disclosed herein, and various modifications, substitutions, additions, omissions, etc. may be made within the scope of the claims or their equivalents.

本開示は、吸熱型変成ガスから抽出した水素を利用する装置に適用可能である。具体的には、本開示は、吸熱型変成ガス生成装置、ガス浸炭炉、ガス改質装置及び燃料電池を用いて電力を得る燃料電池システムに適用可能である。また、本開示は、吸熱型変成ガス生成装置、ガス浸炭炉及びガス改質装置とともに、圧力スイング吸着装置、温度スイング吸着装置又は電気化学式水素純化器を用いて精製水素を得る水素製造システムに適用可能である。 The present disclosure is applicable to devices that utilize hydrogen extracted from endothermic shift gas. Specifically, the present disclosure is applicable to a fuel cell system that obtains electric power using an endothermic shift gas generator, a gas carburizing furnace, a gas reforming device, and a fuel cell. The present disclosure is also applicable to a hydrogen production system that obtains purified hydrogen using an endothermic shift gas generator, a gas carburizing furnace, and a gas reforming device, as well as a pressure swing adsorption device, a temperature swing adsorption device, or an electrochemical hydrogen purifier.

2 改質器
3 CO低減器
4 CO除去器
5 燃焼器
6 原料供給器
7 水供給器
8 酸化ガス供給器
9 加熱器
10 加熱器
12 改質器温度検出器
13 CO低減器温度検出器
14 CO除去器温度検出器
15 点火器
16 火炎検出器
41 燃料処理器
42 燃料処理器
51 水素利用機器
Reference Signs List 2 Reformer 3 CO reducer 4 CO remover 5 Combustor 6 Raw material supplier 7 Water supplier 8 Oxidizing gas supplier 9 Heater 10 Heater 12 Reformer temperature detector 13 CO reducer temperature detector 14 CO remover temperature detector 15 Igniter 16 Flame detector 41 Fuel processor 42 Fuel processor 51 Hydrogen utilization device

Claims (19)

改質器と、
CO除去器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、
前記CO除去器を加熱する加熱器と、を備えた燃料処理器の運転方法であって、
前記改質器に、水素及び一酸化炭素を含み炭化水素の濃度が可燃下限界未満である原料が供給され、
前記加熱器が前記CO除去器を加熱する動作を加熱動作と定義し、
前記流体機械が前記原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成する動作を流れ形成動作と定義したとき、
前記運転方法は、
前記加熱動作を開始することと、
前記加熱動作を開始した後に前記流れ形成動作を開始し、これにより前記原料よりも炭化水素の濃度が高い前記流体を前記燃焼器に供給することと、を含
前記流れ形成動作が行われる期間は、少なくとも前記改質器において前記原料に含まれた水素および一酸化炭素から化学反応により炭化水素を生成する期間を含む、
運転方法。
A reformer;
A CO remover;
a combustor for heating the reformer;
a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
A method for operating a fuel processor comprising:
A raw material containing hydrogen and carbon monoxide and having a hydrocarbon concentration below the lower flammable limit is supplied to the reformer;
An operation of the heater heating the CO remover is defined as a heating operation;
When the operation of the fluid machine to form the fluid flow by supplying the raw material to the reformer is defined as a flow forming operation,
The operating method includes:
Initiating the heating operation; and
and commencing the flow forming operation after commencing the heating operation, thereby supplying the fluid to the combustor, the fluid having a higher hydrocarbon concentration than the feedstock;
The period during which the flow forming operation is performed includes at least a period during which hydrocarbons are produced by a chemical reaction from hydrogen and carbon monoxide contained in the raw material in the reformer.
how to drive.
前記流れ形成動作が行われる期間は、少なくとも前記改質器において前記原料に含まれた水素および一酸化炭素からメタン化反応によりメタンを生成する期間を含む、The period during which the flow forming operation is performed includes at least a period during which methane is produced by a methanation reaction from hydrogen and carbon monoxide contained in the raw material in the reformer.
請求項1に記載の運転方法。The operating method according to claim 1.
前記加熱動作を開始した後に、前記加熱動作を行いながら前記流れ形成動作を行うことを開始することを含む、
請求項1又は2に記載の運転方法。
and after starting the heating operation, starting to perform the flow forming operation while performing the heating operation.
The operating method according to claim 1 or 2 .
前記流れ形成動作が行われる期間は、第1期間と、前記第1期間に続く第2期間と、前記第2期間に続く第3期間と、を有し、
前記第1期間は、前記CO除去器において生成されたメタンにより、前記CO除去器の出口における前記流体のメタンの濃度が閾値濃度以下の濃度から前記閾値濃度よりも高い濃度まで上昇する期間であり、
前記第2期間は、前記燃焼器における前記流体のメタンの濃度が前記閾値濃度以上に維持される期間であり、
前記第3期間は、前記改質器において生成されたメタンにより、前記改質器の出口における前記流体のメタンの濃度が前記閾値濃度以下の濃度から前記閾値濃度よりも高い濃度まで上昇する期間であ
前記閾値濃度は、0.4%以上1.0%以下である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の運転方法。
The period during which the flow forming operation is performed includes a first period, a second period following the first period, and a third period following the second period;
the first period is a period during which a methane concentration in the fluid at an outlet of the CO remover increases from a concentration equal to or lower than a threshold concentration to a concentration higher than the threshold concentration due to methane generated in the CO remover;
the second time period is a time period during which a concentration of methane in the fluid in the combustor is maintained equal to or greater than the threshold concentration ;
the third period is a period during which a methane concentration in the fluid at an outlet of the reformer increases from a concentration equal to or lower than the threshold concentration to a concentration higher than the threshold concentration due to methane generated in the reformer;
The threshold concentration is 0.4% or more and 1.0% or less.
The operating method according to any one of claims 1 to 3 .
前記原料における一酸化炭素の濃度は、5体積%以上であり、
前記原料における水素の濃度は、30体積%以上であり、
前記原料における炭化水素の濃度は、2体積%以下である、
請求項1からのいずれか一項に記載の運転方法。
The concentration of carbon monoxide in the raw material is 5% by volume or more,
The concentration of hydrogen in the raw material is 30% by volume or more,
The concentration of hydrocarbons in the feedstock is 2% by volume or less.
The operating method according to any one of claims 1 to 4 .
前記原料は、前記燃料処理器の外部で生じた排気ガスである、
請求項1からのいずれか一項に記載の運転方法。
The feedstock is exhaust gas generated outside the fuel processor.
The operating method according to any one of claims 1 to 5 .
改質器と、
CO除去触媒を有するCO除去器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、
前記CO除去器を加熱する加熱器と、を備えた燃料処理器の運転方法であって、
前記加熱器が前記CO除去器を加熱する動作を加熱動作と定義し、
前記流体機械が原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成する動作を流れ形成動作と定義したとき、
前記運転方法は、
前記加熱動作を開始することと、
前記加熱動作を開始した後に、前記CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、前記加熱動作を行いながら前記流れ形成動作を行うことを開始すること
前記流れ形成動作を開始した後において、前記イオン電流が閾値電流よりも小さいときに、前記流れ形成動作を停止することと、
前記流れ形成動作を開始した後において、前記イオン電流が前記閾値電流以上のときに、前記流れ形成動作を継続することと、
前記イオン電流が前記閾値電流よりも小さいことにより前記流れ形成動作を停止した後において、前記第1閾値温度をより高い値に更新することと、
前記第1閾値温度を更新した後において、前記CO除去触媒の温度が前記第1閾値温度以上であるときに、前記加熱動作を行いながら前記流れ形成動作を行うことを再開することと、を含む、
運転方法。
A reformer;
a CO remover having a CO removal catalyst;
a combustor for heating the reformer;
a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
A method for operating a fuel processor comprising:
An operation of the heater heating the CO remover is defined as a heating operation;
When the operation of the fluid machine to supply the raw material to the reformer to form the fluid flow is defined as a flow forming operation,
The operating method includes:
Initiating the heating operation; and
starting to perform the flow forming operation while performing the heating operation when a temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than a first threshold temperature after starting the heating operation;
After starting the flow forming operation, when the ion current is smaller than a threshold current, stopping the flow forming operation;
After starting the flow forming operation, when the ion current is equal to or greater than the threshold current, continuing the flow forming operation;
updating the first threshold temperature to a higher value after the flow forming operation is stopped because the ion current is less than the threshold current;
and resuming the flow forming operation while performing the heating operation when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature after updating the first threshold temperature.
how to drive.
前記改質器は、改質触媒を有し、
前記イオン電流が前記閾値電流以上であることにより前記流れ形成動作が継続されておりかつ前記改質触媒の温度が第3閾値温度以上であるときに、前記加熱動作を停止することを含む、請求項に記載の運転方法。
The reformer has a reforming catalyst,
8. The method of claim 7, further comprising stopping the heating operation when the ion current is equal to or greater than the threshold current such that the flow forming operation is continued and the temperature of the reforming catalyst is equal to or greater than a third threshold temperature.
改質触媒を有する改質器と、a reformer having a reforming catalyst;
CO除去器と、A CO remover;
前記改質器を加熱する燃焼器と、a combustor for heating the reformer;
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
前記CO除去器を加熱する加熱器と、を備えた燃料処理器の運転方法であって、A method for operating a fuel processor comprising:
前記加熱器が前記CO除去器を加熱する動作を加熱動作と定義し、An operation of the heater heating the CO remover is defined as a heating operation;
前記流体機械が原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成する動作を流れ形成動作と定義したとき、When the operation of the fluid machine to supply the raw material to the reformer to form the fluid flow is defined as a flow forming operation,
前記運転方法は、The operating method includes:
前記加熱動作を開始することと、Initiating the heating operation; and
前記加熱動作を開始した後に、前記加熱動作を行いながら前記流れ形成動作を行うことを開始することと、After starting the heating operation, starting to perform the flow forming operation while performing the heating operation;
前記流れ形成動作を開始した後において、前記イオン電流が閾値電流よりも小さいときに、前記流れ形成動作を停止することと、After starting the flow forming operation, when the ion current is smaller than a threshold current, stopping the flow forming operation;
前記流れ形成動作を開始した後において、前記イオン電流が前記閾値電流以上のときに、前記流れ形成動作を継続することと、After starting the flow forming operation, when the ion current is equal to or greater than the threshold current, continuing the flow forming operation;
前記イオン電流が前記閾値電流以上であることにより前記流れ形成動作が継続されておりかつ前記改質触媒の温度が第3閾値温度以上であるときに、前記加熱動作を停止することを含む、and stopping the heating operation when the ion current is equal to or greater than the threshold current so that the flow forming operation is continued and the temperature of the reforming catalyst is equal to or greater than a third threshold temperature.
運転方法。how to drive.
前記燃料処理器は、前記燃焼器の点火を行う点火器をさらに備え、
前記点火器が前記燃焼器の点火を行う動作を点火動作と定義したとき、
前記イオン電流が前記閾値電流よりも小さいことにより前記流れ形成動作を停止した後に、前記点火動作を停止することを含む、
請求項7から9のいずれか一項に記載の運転方法。
The fuel processor further includes an igniter for igniting the combustor.
When the operation of the igniter to ignite the combustor is defined as an ignition operation,
and stopping the ignition operation after stopping the flow forming operation due to the ion current being less than the threshold current .
The operating method according to any one of claims 7 to 9 .
前記CO除去器は、CO除去触媒を有し、
前記イオン電流が前記閾値電流よりも小さいことにより前記流れ形成動作を停止した後において、前記CO除去触媒の温度が第2閾値温度以上であるときに、前記加熱動作を停止することを含む、
請求項7から10のいずれか一項に記載の運転方法。
The CO remover has a CO removal catalyst,
and stopping the heating operation when a temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than a second threshold temperature after the flow forming operation is stopped because the ion current is smaller than the threshold current .
The operating method according to any one of claims 7 to 10 .
前記閾値電流は、0.4マイクロアンペア以上である、請求項7から11のいずれか一項に記載の運転方法。12. The method of claim 7, wherein the threshold current is greater than or equal to 0.4 microamps. 前記運転方法は、前記燃料処理器の起動時に実行される、請求項から12のいずれか一項に記載の運転方法。 13. The method of claim 7 , wherein the method is performed at start-up of the fuel processor. コンピュータによる実行時において、請求項から13のいずれか一項に記載の運転方法をコンピュータに実行させる指示を備えた、コンピュータプログラム。 A computer program comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the method of any one of claims 7 to 13 . 請求項14に記載のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読出可能な非一過性の記録媒体。 A computer-readable non-transitory recording medium on which the computer program according to claim 14 is recorded. 改質器と、
CO除去触媒を有するCO除去器と、
前記CO除去触媒の温度を検出するCO除去器温度検出器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、
前記イオン電流を検出する電流センサーと、
前記CO除去器を加熱する加熱器と、
前記CO除去器の加熱を前記加熱器に行わせる加熱制御と、原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成することを前記流体機械に行わせる流れ形成制御と、を実行する制御器と、を備えた燃料処理器であって、
前記燃料処理器の所定運転において、前記加熱制御が開始された後に、前記CO除去触媒の温度が第1閾値温度以上であるときに、前記加熱制御を行いながら前記流れ形成制御を行うことが開始され
前記流れ形成制御を開始した後において、前記イオン電流が閾値電流よりも小さいときに、前記流れ形成制御が停止され、
前記流れ形成制御を開始した後において、前記イオン電流が前記閾値電流以上のときに、前記流れ形成制御が継続され、
前記イオン電流が前記閾値電流よりも小さいことにより前記流れ形成制御を停止した後において、前記第1閾値温度がより高い値に更新され、
前記第1閾値温度を更新した後において、前記CO除去触媒の温度が前記第1閾値温度以上であるときに、前記加熱制御を行いながら前記流れ形成制御を行うことが再開される、
燃料処理器。
A reformer;
a CO remover having a CO removal catalyst;
a CO removal catalyst temperature detector for detecting a temperature of the CO removal catalyst;
a combustor for heating the reformer;
a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
a current sensor for detecting the ion current;
a heater for heating the CO remover;
A fuel processor including a controller that executes a heating control for causing the heater to heat the CO remover, and a flow formation control for causing the fluid machine to form the fluid flow by supplying a raw material to the reformer,
during a predetermined operation of the fuel processor, when the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than a first threshold temperature after the heating control is started, the flow formation control is started while the heating control is being performed ;
After starting the flow formation control, when the ion current is smaller than a threshold current, the flow formation control is stopped;
After starting the flow formation control, when the ion current is equal to or greater than the threshold current, the flow formation control is continued;
After the flow formation control is stopped because the ion current is smaller than the threshold current, the first threshold temperature is updated to a higher value;
When the temperature of the CO removal catalyst is equal to or higher than the first threshold temperature after the first threshold temperature is updated, the flow formation control is resumed while the heating control is being performed.
Fuel processor.
前記改質器は、改質触媒を有し、The reformer has a reforming catalyst,
前記改質触媒の温度を検出する改質器温度検出器をさらに備え、A reformer temperature detector is further provided for detecting the temperature of the reforming catalyst.
前記イオン電流が前記閾値電流以上であることにより前記流れ形成制御が継続されておりかつ前記改質触媒の温度が第3閾値温度以上であるときに、前記加熱制御が停止される、the flow formation control is continued because the ion current is equal to or greater than the threshold current, and the temperature of the reforming catalyst is equal to or greater than a third threshold temperature, the heating control is stopped.
請求項16に記載の燃料処理器。17. The fuel processor of claim 16.
改質触媒を有する改質器と、a reformer having a reforming catalyst;
前記改質触媒の温度を検出する改質器温度検出器と、a reformer temperature detector that detects the temperature of the reforming catalyst;
CO除去触媒を有するCO除去器と、a CO remover having a CO removal catalyst;
前記CO除去触媒の温度を検出するCO除去器温度検出器と、a CO removal catalyst temperature detector for detecting a temperature of the CO removal catalyst;
前記改質器を加熱する燃焼器と、a combustor for heating the reformer;
前記改質器、前記CO除去器及び前記燃焼器をこの順に流体が流れる流体流れを形成する流体機械と、a fluid machine that forms a fluid flow in which a fluid flows through the reformer, the CO remover, and the combustor in this order;
前記燃焼器の燃焼状態に応じたイオン電流が流れるフレームロッドと、a flame rod through which an ion current flows according to a combustion state of the combustor;
前記イオン電流を検出する電流センサーと、a current sensor for detecting the ion current;
前記CO除去器を加熱する加熱器と、a heater for heating the CO remover;
前記CO除去器の加熱を前記加熱器に行わせる加熱制御と、原料を前記改質器に供給することによって前記流体流れを形成することを前記流体機械に行わせる流れ形成制御と、を実行する制御器と、を備えた燃料処理器であって、a controller that executes a heating control for causing the heater to heat the CO remover, and a flow formation control for causing the fluid machine to form the fluid flow by supplying a raw material to the reformer,
前記燃料処理器の所定運転において、前記加熱制御が開始された後に、前記加熱制御を行いながら前記流れ形成制御を行うことが開始され、In a predetermined operation of the fuel processor, after the heating control is started, the flow formation control is started while the heating control is being performed;
前記流れ形成制御を開始した後において、前記イオン電流が閾値電流よりも小さいときに、前記流れ形成制御が停止され、After starting the flow formation control, when the ion current is smaller than a threshold current, the flow formation control is stopped;
前記流れ形成制御を開始した後において、前記イオン電流が前記閾値電流以上のときに、前記流れ形成制御が継続され、After starting the flow formation control, when the ion current is equal to or greater than the threshold current, the flow formation control is continued;
前記イオン電流が前記閾値電流以上であることにより前記流れ形成制御が継続されておりかつ前記改質触媒の温度が第3閾値温度以上であるときに、前記加熱制御が停止される、the flow formation control is continued because the ion current is equal to or greater than the threshold current, and the temperature of the reforming catalyst is equal to or greater than a third threshold temperature, the heating control is stopped.
燃料処理器。Fuel processor.
前記閾値電流は、0.4マイクロアンペア以上である、請求項16から18のいずれか一項に記載の燃料処理器。19. The fuel processor of any one of claims 16 to 18, wherein the threshold current is greater than or equal to 0.4 microamps.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004027975A (en) 2002-06-26 2004-01-29 Jfe Steel Kk Power generation method and power generation equipment using by-product gas
JP2010135125A (en) 2008-12-03 2010-06-17 Panasonic Corp Fuel cell power generation system
JP2017137209A (en) 2016-02-03 2017-08-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Hydrogen generator, fuel cell system with the same, and method for driving them

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07169496A (en) * 1993-12-17 1995-07-04 Toshiba Corp Fuel cell power plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004027975A (en) 2002-06-26 2004-01-29 Jfe Steel Kk Power generation method and power generation equipment using by-product gas
JP2010135125A (en) 2008-12-03 2010-06-17 Panasonic Corp Fuel cell power generation system
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