JPS6311501A - 改質装置 - Google Patents
改質装置Info
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- JPS6311501A JPS6311501A JP61156680A JP15668086A JPS6311501A JP S6311501 A JPS6311501 A JP S6311501A JP 61156680 A JP61156680 A JP 61156680A JP 15668086 A JP15668086 A JP 15668086A JP S6311501 A JPS6311501 A JP S6311501A
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- reforming reactor
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は燃料電池発電プラントに組み込んで使用する
燃料ガス改１を装置を対象とした改質装置の構成に関す
る。
燃料ガス改１を装置を対象とした改質装置の構成に関す
る。
メタノール等を改質原料として燃料電池への燃料ガスを
供給するには、メタノール等の原料をガス化した上でさ
らに水素リッチなガスに改質する必要があり、このため
に燃料電池発電プラントには改質装置が組み込まれてい
る。 ここで従来におけるメタノール改Ｍ装置の一般構造を第
５図、第６図に示す０図において１はその頂部中心にバ
ーナ２を装備した円筒形の炉体であり、該炉体１の内部
には前記バーナ２の周域を包囲して容器の底板１ａ近く
まで伸びる内筒３が設けてあり、この内筒３を仕切り隔
壁としてその内周側にはバーナ２の燃焼室４が、外周側
には炉体ｌの外筒１ｂとの間にその終端が燃焼ガス排出
管５に通じる燃料ガス上昇通路６が画成されている。 また前記燃焼ガス上昇通路６の内部には改質触媒７を充
填した円筒形構造の改質反応器８が配備されており、か
つその下端には改質原料の供給管９が、上端には改質ガ
スの出口管１０が接続配管されている、なおこの改質反
応器は周上に並ぶ複数本の改質反応管で構成される場合
もある。 かかる構成でバーナ２に供給した燃料を燃焼することに
より高温の燃焼ガスは点線矢印へのようにバーナ燃焼室
４内を下降して炉体１の底板近くに達したところで流れ
の向きを反転して燃焼ガス上昇通路６内を上昇し、この
過程で改質反応器８との間で熱交換を行った後にガス排
出管５を通して系外に排気される。一方、炉内に配備の
改質反応８８へ体質原料供給管９を通してメタノール等
の改質原料を供給することにより、原料は炉内の配管を
流れる過程で気化した上で改質反応器８に入り、該改質
反応器内を上昇して流れる過程で水蒸気の存在下で改質
触媒と接触的に反応して水素リッチなガスに改質され、
しかる後に出口管１０を通して排出される。なお周知の
ように前記の改質反応は吸熱反応であり、この反応の進
行に必要な熱量は前記した炉内を流れる燃焼ガスと改質
反応器との熱交換によって付与される。 また当該改質装！を燃料電池発電プラントに組み込んで
使用する場合には、バーナ２への供給燃料として通常は
燃料電池より排出される燃料ガスのオフガスが使用され
、ここで得られた改質ガスが燃料ガスとして燃料電池へ
供給される。 ところで上記のように改Ｉｒ装置を燃料電池発電プラン
トに組み込んで使用する場合には、発電プラントの総合
効率を高めるためにも改質効率は勿論のこと改質装置に
おける熱エネルギー交換効率を向上させることが極めて
重要な課題である。 かかる点に対し、従来より熱交換効率の向上策として改
質反応器にフィンを取付けてその伝熱面積の増加さそる
方式、改質反応器の周囲にバッフルを設けることにより
燃焼ガス流を乱して改質反応器との間の熱伝達特性を改
善する方式等が知られている。しかしてこれらの手段で
は実際には改質装置の製作上での寸法誤差、歪等に起因
して炉内での燃焼ガス流が偏流することから改質反応器
の全域５特に周方向での均一な温度分布が得られず、発
明者の行った実機試験からも温度の高い部分と低い部分
との間には１００℃以上の温度差が生しることが見られ
た。しかもこのように改質反応器に温度分布の不均一が
生じると、改質反応の進行も不均一となって高い改質効
率が得られないのみならず、改質触媒が部分的に過負荷
となってその寿命が大幅に低下するようになる。 また前記した温度分布のバラツキを無くす改善策として
、前記した図示の燃焼ガス上昇通路内に螺旋状の通風ガ
イドを設置してここを流れる燃焼ガスを周方向に旋回さ
せることにより、改質反応器の周方向の温度分布の均一
化を図るようにしたものが提案されているが、かかる方
式では構造が複雑化して改１を装置の製作費が大幅に嵩
むことになるし、かつ通風ガイドが邪魔となって改質反
応器の保守点検が困難となる等の難点がある。
供給するには、メタノール等の原料をガス化した上でさ
らに水素リッチなガスに改質する必要があり、このため
に燃料電池発電プラントには改質装置が組み込まれてい
る。 ここで従来におけるメタノール改Ｍ装置の一般構造を第
５図、第６図に示す０図において１はその頂部中心にバ
ーナ２を装備した円筒形の炉体であり、該炉体１の内部
には前記バーナ２の周域を包囲して容器の底板１ａ近く
まで伸びる内筒３が設けてあり、この内筒３を仕切り隔
壁としてその内周側にはバーナ２の燃焼室４が、外周側
には炉体ｌの外筒１ｂとの間にその終端が燃焼ガス排出
管５に通じる燃料ガス上昇通路６が画成されている。 また前記燃焼ガス上昇通路６の内部には改質触媒７を充
填した円筒形構造の改質反応器８が配備されており、か
つその下端には改質原料の供給管９が、上端には改質ガ
スの出口管１０が接続配管されている、なおこの改質反
応器は周上に並ぶ複数本の改質反応管で構成される場合
もある。 かかる構成でバーナ２に供給した燃料を燃焼することに
より高温の燃焼ガスは点線矢印へのようにバーナ燃焼室
４内を下降して炉体１の底板近くに達したところで流れ
の向きを反転して燃焼ガス上昇通路６内を上昇し、この
過程で改質反応器８との間で熱交換を行った後にガス排
出管５を通して系外に排気される。一方、炉内に配備の
改質反応８８へ体質原料供給管９を通してメタノール等
の改質原料を供給することにより、原料は炉内の配管を
流れる過程で気化した上で改質反応器８に入り、該改質
反応器内を上昇して流れる過程で水蒸気の存在下で改質
触媒と接触的に反応して水素リッチなガスに改質され、
しかる後に出口管１０を通して排出される。なお周知の
ように前記の改質反応は吸熱反応であり、この反応の進
行に必要な熱量は前記した炉内を流れる燃焼ガスと改質
反応器との熱交換によって付与される。 また当該改質装！を燃料電池発電プラントに組み込んで
使用する場合には、バーナ２への供給燃料として通常は
燃料電池より排出される燃料ガスのオフガスが使用され
、ここで得られた改質ガスが燃料ガスとして燃料電池へ
供給される。 ところで上記のように改Ｉｒ装置を燃料電池発電プラン
トに組み込んで使用する場合には、発電プラントの総合
効率を高めるためにも改質効率は勿論のこと改質装置に
おける熱エネルギー交換効率を向上させることが極めて
重要な課題である。 かかる点に対し、従来より熱交換効率の向上策として改
質反応器にフィンを取付けてその伝熱面積の増加さそる
方式、改質反応器の周囲にバッフルを設けることにより
燃焼ガス流を乱して改質反応器との間の熱伝達特性を改
善する方式等が知られている。しかしてこれらの手段で
は実際には改質装置の製作上での寸法誤差、歪等に起因
して炉内での燃焼ガス流が偏流することから改質反応器
の全域５特に周方向での均一な温度分布が得られず、発
明者の行った実機試験からも温度の高い部分と低い部分
との間には１００℃以上の温度差が生しることが見られ
た。しかもこのように改質反応器に温度分布の不均一が
生じると、改質反応の進行も不均一となって高い改質効
率が得られないのみならず、改質触媒が部分的に過負荷
となってその寿命が大幅に低下するようになる。 また前記した温度分布のバラツキを無くす改善策として
、前記した図示の燃焼ガス上昇通路内に螺旋状の通風ガ
イドを設置してここを流れる燃焼ガスを周方向に旋回さ
せることにより、改質反応器の周方向の温度分布の均一
化を図るようにしたものが提案されているが、かかる方
式では構造が複雑化して改１を装置の製作費が大幅に嵩
むことになるし、かつ通風ガイドが邪魔となって改質反
応器の保守点検が困難となる等の難点がある。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前
記した従来方式の難点を解消し、炉内に僅かな部材を追
加設置しただけの簡易な構造で炉内に配置した改質反応
器と燃焼ガスとの間の熱交換率を高めつつ、併せて改質
反応器全体での周方向の温度分布の均一化が図れるよう
にした改１ｔｖｔ置の構成を提供することを目的とする
。
記した従来方式の難点を解消し、炉内に僅かな部材を追
加設置しただけの簡易な構造で炉内に配置した改質反応
器と燃焼ガスとの間の熱交換率を高めつつ、併せて改質
反応器全体での周方向の温度分布の均一化が図れるよう
にした改１ｔｖｔ置の構成を提供することを目的とする
。
上記目的を達成するために、この発明は炉体内の底部付
近に接部を通って前記燃焼ガス上昇通路側へ流れる燃焼
ガスに炉内周方向への旋回流を付与するガイドベーンを
配備して改質反応器の配備されている燃焼ガス上昇通路
内に通流する燃焼ガス流を旋回流とすることにより、燃
焼ガスと改質反応器との間の熱交換効率を高めつつ、そ
の周方向の温度分布のばらつきを無すようにしたもので
ある。
近に接部を通って前記燃焼ガス上昇通路側へ流れる燃焼
ガスに炉内周方向への旋回流を付与するガイドベーンを
配備して改質反応器の配備されている燃焼ガス上昇通路
内に通流する燃焼ガス流を旋回流とすることにより、燃
焼ガスと改質反応器との間の熱交換効率を高めつつ、そ
の周方向の温度分布のばらつきを無すようにしたもので
ある。
第１図、第２図、および第３図、第４図はそれぞれこの
発明の異なる実施例の構成を示すものであり、第５図１
第６図に対応する同一部材には同じ符号が付しである。 各実施例とも改′１１ｒ装置の基本構造は第５図、第６
図のものと同一であり、ここで第１図、第２図の実施例
では炉体ｌの炉内底部の中央には符号１１で示すガイド
ベーンが配備されている、このガイドベーン１１は第２
図に明示されているように同じ向きに湾曲した複数枚の
羽根１２を放射状に組合せた構造として成る。なおガイ
ドベーン１１は図示構造に限定されるものではなく各種
形式のものが採用できる。 一方、かかるガイドベーン１１を設置したことにより、
バーナ２で燃焼した燃焼ガスは燃焼室４を流下した後に
その底部付近から方向を反転して燃焼ガス１井通路６へ
移行する過程でガイドベーン１１により旋回流が付与さ
れ、ガイドベーン１１を通過した下流側では燃焼ガスは
旋回流となって点線矢印Ｂのように内筒２と炉体１の外
筒１ｂとの間の燃焼ガス上昇通路６内を周方向に旋回し
ながら上昇し、かつこの通風過程で改質反応器８を周面
を洗流して熱交換を行うようになる。これにより第５図
、第６図の従来構成のように燃焼ガスが殆ど直線的に通
路６内を上昇する場合と比べて、燃焼ガスと改質反応器
８との間の熱交換率が高まり、しかも燃焼ガスが周方向
に流れるので改質反応器８はその全周域が平均的に加熱
されてその周方向の温度分布の均一化が図れるようにな
る。この点について発明者が炉体ｌの外径２５０ｍｍ、
内筒２の径寸法１５０ｍｍの改質装置に付いて実機試験
を行って屑ぺた処では、改質反応器８の全周域に付いて
の温度分布差は最高で約２０℃内に収まることが確認さ
れている。なお改質反応器８の内部では原料供給側の前
半域、つまりガイドベーン１１に近い下側部分でメタノ
ール分解の吸熱反応が行われるので、特に前記した燃焼
ガスの旋回流が改質反応の進行に有効に働くようになる
。 次に第３図、第４図の実施例は前記実施例をさらに改良
したものであり、ガイドベーン１１は炉体１の底４７ｉ
１ａの中央部に炉内側に向けて凸となるように形成した
円錐状の錐面部１ｃの上に設置されている。かかる構成
により、バーナ燃焼室４内を下降し来る燃焼ガスは前記
錐面部１ｃの錐面に沿って流れながら方向を転換するの
で燃焼ガス流の圧力損失を軽減し、かつガイドベーン１
１と共同してより効果的に燃焼ガスに旋回流を付与でき
るようになる。
発明の異なる実施例の構成を示すものであり、第５図１
第６図に対応する同一部材には同じ符号が付しである。 各実施例とも改′１１ｒ装置の基本構造は第５図、第６
図のものと同一であり、ここで第１図、第２図の実施例
では炉体ｌの炉内底部の中央には符号１１で示すガイド
ベーンが配備されている、このガイドベーン１１は第２
図に明示されているように同じ向きに湾曲した複数枚の
羽根１２を放射状に組合せた構造として成る。なおガイ
ドベーン１１は図示構造に限定されるものではなく各種
形式のものが採用できる。 一方、かかるガイドベーン１１を設置したことにより、
バーナ２で燃焼した燃焼ガスは燃焼室４を流下した後に
その底部付近から方向を反転して燃焼ガス１井通路６へ
移行する過程でガイドベーン１１により旋回流が付与さ
れ、ガイドベーン１１を通過した下流側では燃焼ガスは
旋回流となって点線矢印Ｂのように内筒２と炉体１の外
筒１ｂとの間の燃焼ガス上昇通路６内を周方向に旋回し
ながら上昇し、かつこの通風過程で改質反応器８を周面
を洗流して熱交換を行うようになる。これにより第５図
、第６図の従来構成のように燃焼ガスが殆ど直線的に通
路６内を上昇する場合と比べて、燃焼ガスと改質反応器
８との間の熱交換率が高まり、しかも燃焼ガスが周方向
に流れるので改質反応器８はその全周域が平均的に加熱
されてその周方向の温度分布の均一化が図れるようにな
る。この点について発明者が炉体ｌの外径２５０ｍｍ、
内筒２の径寸法１５０ｍｍの改質装置に付いて実機試験
を行って屑ぺた処では、改質反応器８の全周域に付いて
の温度分布差は最高で約２０℃内に収まることが確認さ
れている。なお改質反応器８の内部では原料供給側の前
半域、つまりガイドベーン１１に近い下側部分でメタノ
ール分解の吸熱反応が行われるので、特に前記した燃焼
ガスの旋回流が改質反応の進行に有効に働くようになる
。 次に第３図、第４図の実施例は前記実施例をさらに改良
したものであり、ガイドベーン１１は炉体１の底４７ｉ
１ａの中央部に炉内側に向けて凸となるように形成した
円錐状の錐面部１ｃの上に設置されている。かかる構成
により、バーナ燃焼室４内を下降し来る燃焼ガスは前記
錐面部１ｃの錐面に沿って流れながら方向を転換するの
で燃焼ガス流の圧力損失を軽減し、かつガイドベーン１
１と共同してより効果的に燃焼ガスに旋回流を付与でき
るようになる。
以上述べたようにこの発明によれば、炉体内の底部付近
に核部を通って前記燃焼ガス上昇通路側へ流れる燃焼ガ
スに炉内周方向への旋回流を付与するガイドベーンを配
備して構成したことにより、改質反応器と燃焼ガス流と
の間の熱交換効率を高めつつ、しかも周方向での温度分
布の均一化が図れるようになる。またこの結果として改
質反応器内の全域で改質反応が均一に進行するようにな
り、改質触媒の一部へ極端な負荷が加わることも無くな
り、改質触媒の長寿命化が図れる。さらに加えて当該改
質装置を燃料電池発電プラントに組み込んで使用する場
合にはその高い改質効率、省エネルギー効果により発電
プラントの総合効率向上にも大いに寄与できる等の利点
が得られる。
に核部を通って前記燃焼ガス上昇通路側へ流れる燃焼ガ
スに炉内周方向への旋回流を付与するガイドベーンを配
備して構成したことにより、改質反応器と燃焼ガス流と
の間の熱交換効率を高めつつ、しかも周方向での温度分
布の均一化が図れるようになる。またこの結果として改
質反応器内の全域で改質反応が均一に進行するようにな
り、改質触媒の一部へ極端な負荷が加わることも無くな
り、改質触媒の長寿命化が図れる。さらに加えて当該改
質装置を燃料電池発電プラントに組み込んで使用する場
合にはその高い改質効率、省エネルギー効果により発電
プラントの総合効率向上にも大いに寄与できる等の利点
が得られる。
第１図、第２図、および第３図、第４図はそれぞれこの
発明の異なる実施例による改質装置の構成を示す縦断面
図および横断面図、第５図、第６図は従来における改質
装置の構成を示す縦断面図および横断面図である。各図
において、ｌ：炉体、ｌａ：底板、ｌｂ：外筒、ｌｃ：
錐面部、２：バーナ、３：内筒、４：バーナ燃焼室、６
：燃焼ガス上昇通路、７：改質触媒、８：改質反応器、
９：改質原料供給管、１０：改質ガス出口管、１１ニガ
イドベーン、Ａ、Ｂ：燃焼ガス流。 第１図 第２図 第３図 第４図
発明の異なる実施例による改質装置の構成を示す縦断面
図および横断面図、第５図、第６図は従来における改質
装置の構成を示す縦断面図および横断面図である。各図
において、ｌ：炉体、ｌａ：底板、ｌｂ：外筒、ｌｃ：
錐面部、２：バーナ、３：内筒、４：バーナ燃焼室、６
：燃焼ガス上昇通路、７：改質触媒、８：改質反応器、
９：改質原料供給管、１０：改質ガス出口管、１１ニガ
イドベーン、Ａ、Ｂ：燃焼ガス流。 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）頂部にバーナを装備した筒状の炉体に対し、炉内に
前記バーナの周域を包囲してバーナ燃焼室を画成する内
筒を設け、かつ該内筒と炉体の外筒との間に前記バーナ
燃焼室と連通して画成された燃焼ガス上昇通路内に改質
反応器を配備して成る改質装置において、炉体内の底部
付近に該部を通って前記燃焼ガス上昇通路側へ流れる燃
焼ガスに炉内周方向への旋回流を付与するガイドベーン
を配備したことを特徴とする改質装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の改質装置において、ガ
イドベーンが炉体の底板中心部に形成された炉内に向け
て凸となる錐面部の上に設置されていることを特徴とす
る改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61156680A JPS6311501A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61156680A JPS6311501A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311501A true JPS6311501A (ja) | 1988-01-19 |
Family
ID=15632975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61156680A Pending JPS6311501A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6311501A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980063334A (ko) * | 1996-06-19 | 1998-10-07 | 볼레터우 | 연료셀을 가진 장치 및 그 운전방법 |
| WO2005073126A1 (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 改質器 |
| WO2006109972A1 (en) * | 2005-04-11 | 2006-10-19 | Sk Energy Co., Ltd. | Cylindrical steam reformer having integrated heat exchanger |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP61156680A patent/JPS6311501A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980063334A (ko) * | 1996-06-19 | 1998-10-07 | 볼레터우 | 연료셀을 가진 장치 및 그 운전방법 |
| WO2005073126A1 (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 改質器 |
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| JP4714023B2 (ja) * | 2004-01-30 | 2011-06-29 | 出光興産株式会社 | 改質器 |
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