JPH05303972A - 燃料改質器 - Google Patents
燃料改質器Info
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- JPH05303972A JPH05303972A JP3062226A JP6222691A JPH05303972A JP H05303972 A JPH05303972 A JP H05303972A JP 3062226 A JP3062226 A JP 3062226A JP 6222691 A JP6222691 A JP 6222691A JP H05303972 A JPH05303972 A JP H05303972A
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- reforming
- reforming catalyst
- tube
- pipe
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】改質管の起動，停止時に発生する改質管の熱変
形により触媒層の軸方向に加わる圧縮応力を触媒層に設
けた応力吸収体に吸収させて低減し、圧壊強度は低いが
活性度の高い触媒の使用を可能とする。 【構成】改質管１の改質触媒層に原料ガスの通流方向の
軸方向に対して直角な面に、可撓性の応力吸収体２１の
層を１ないしそれ以上の層数設ける。燃料改質器の起
動，停止時に、改質管１に生ずる大きい温度差の温度分
布により改質触媒は軸方向に圧縮応力を受けるが、応力
吸収体２１がその見掛容積を収縮することで粒状改質触
媒１４に加わる前記圧縮応力を低減する。
形により触媒層の軸方向に加わる圧縮応力を触媒層に設
けた応力吸収体に吸収させて低減し、圧壊強度は低いが
活性度の高い触媒の使用を可能とする。 【構成】改質管１の改質触媒層に原料ガスの通流方向の
軸方向に対して直角な面に、可撓性の応力吸収体２１の
層を１ないしそれ以上の層数設ける。燃料改質器の起
動，停止時に、改質管１に生ずる大きい温度差の温度分
布により改質触媒は軸方向に圧縮応力を受けるが、応力
吸収体２１がその見掛容積を収縮することで粒状改質触
媒１４に加わる前記圧縮応力を低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素系の原燃料を
改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気改
質して水素に富む改質ガスに改質する燃料電池発電装置
用の燃料改質器に関する。
改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気改
質して水素に富む改質ガスに改質する燃料電池発電装置
用の燃料改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】天然ガスやナフサ等の炭化水素系の原燃
料から水蒸気を付加した上で熱媒体により加熱しつつ改
質触媒により水素に富む改質ガスを生成し、この改質ガ
スを一酸化炭素変成器を経て燃料電池に供給する燃料改
質器として図３に示すものが特願平２−４００３８とし
て同じ出願人より既に提案されている。図３において１
はその少なくとも下部を炉容器３で覆われている改質管
であり、その内側にバーナ２が配設されている。改質管
１は直立した仕切円筒４と、これを挟んでこの内外に同
心円状に配設され下部を仕切円筒４の下端から離してリ
ング状の底板７で接続された内筒５と外筒６とで形成さ
れている。このような構成により改質管１には下端部で
通じる内側環状空間８および外側環状空間９の二重環状
空間が形成される。外側環状空間９の上部には原料ガス
マニホールド１０を介して原料ガス入口１１が形成さ
れ、また内側環状空間８の上部には改質ガスマニホール
ド１２を介して改質ガス出口１３が形成されている。改
質管１には改質ガスマニホールド１２を除く内側環状空
間８の全部に粒状改質触媒１４が充填される。バーナ２
は改質管１の内側に配設されている。改質管１の下方お
よび周囲には改質管と間隔を置いて耐火断熱材１５が配
置され、改質管１との間にバーナ２からの熱媒体を導く
熱媒体通路１６が形成されている。この熱媒体通路１６
の上部には熱媒体出口マニホールド１７を介して熱媒体
出口１８が形成されている。
料から水蒸気を付加した上で熱媒体により加熱しつつ改
質触媒により水素に富む改質ガスを生成し、この改質ガ
スを一酸化炭素変成器を経て燃料電池に供給する燃料改
質器として図３に示すものが特願平２−４００３８とし
て同じ出願人より既に提案されている。図３において１
はその少なくとも下部を炉容器３で覆われている改質管
であり、その内側にバーナ２が配設されている。改質管
１は直立した仕切円筒４と、これを挟んでこの内外に同
心円状に配設され下部を仕切円筒４の下端から離してリ
ング状の底板７で接続された内筒５と外筒６とで形成さ
れている。このような構成により改質管１には下端部で
通じる内側環状空間８および外側環状空間９の二重環状
空間が形成される。外側環状空間９の上部には原料ガス
マニホールド１０を介して原料ガス入口１１が形成さ
れ、また内側環状空間８の上部には改質ガスマニホール
ド１２を介して改質ガス出口１３が形成されている。改
質管１には改質ガスマニホールド１２を除く内側環状空
間８の全部に粒状改質触媒１４が充填される。バーナ２
は改質管１の内側に配設されている。改質管１の下方お
よび周囲には改質管と間隔を置いて耐火断熱材１５が配
置され、改質管１との間にバーナ２からの熱媒体を導く
熱媒体通路１６が形成されている。この熱媒体通路１６
の上部には熱媒体出口マニホールド１７を介して熱媒体
出口１８が形成されている。
【０００３】以上のような構成の燃料改質器において、
バーナ２には燃料入口１９からは燃料（燃料電池運転時
には燃料電池本体からの排出燃料ガス）が導入され、空
気入口２０からの燃焼空気により燃焼し、燃焼ガスとし
ての熱媒体を生成する。熱媒体は改質管１の内側を改質
触媒充填部に沿って下方に流れ、引続いて熱媒体通路１
６を流れ、熱媒体マニホールド１７を通って熱媒体出口
１８から排出される。一方、原燃料と水蒸気とからなる
原料ガスは原料ガス入口１１から流入し、原料ガスマニ
ホールド１０を通って外側環状空間９を下方に流れ仕切
円筒４の下端部に折返し内側環状空間８に入り、内側環
状空間８に充填された改質触媒層中を上向きに流れ水素
に富んだ改質ガスに改質され、改質ガスマニホールド１
２を通って改質ガス出口１３から出ていく。なお、熱媒
体通路１６の間隙を狭くして熱媒体の流速を上げること
により、外側環状空間９を流れる原料ガスへの熱伝達を
良好にし、これに伴って熱媒体排出ガスの温度を下げる
ことができる。
バーナ２には燃料入口１９からは燃料（燃料電池運転時
には燃料電池本体からの排出燃料ガス）が導入され、空
気入口２０からの燃焼空気により燃焼し、燃焼ガスとし
ての熱媒体を生成する。熱媒体は改質管１の内側を改質
触媒充填部に沿って下方に流れ、引続いて熱媒体通路１
６を流れ、熱媒体マニホールド１７を通って熱媒体出口
１８から排出される。一方、原燃料と水蒸気とからなる
原料ガスは原料ガス入口１１から流入し、原料ガスマニ
ホールド１０を通って外側環状空間９を下方に流れ仕切
円筒４の下端部に折返し内側環状空間８に入り、内側環
状空間８に充填された改質触媒層中を上向きに流れ水素
に富んだ改質ガスに改質され、改質ガスマニホールド１
２を通って改質ガス出口１３から出ていく。なお、熱媒
体通路１６の間隙を狭くして熱媒体の流速を上げること
により、外側環状空間９を流れる原料ガスへの熱伝達を
良好にし、これに伴って熱媒体排出ガスの温度を下げる
ことができる。
【０００４】上述のような燃料改質器において、天然ガ
スのような原燃料を水蒸気改質する際には高温の運転温
度で改質反応が行なわれ、改質管１を形成している耐熱
鋼の表面温度は、運転条件にもよるが７００〜９００℃
にもなる。また上述の燃料改質器は、この燃料改質器で
得られた水素に富む改質ガスを一酸化炭素変成器にて一
酸化炭素濃度の低いガスにした改質ガスを燃料電池の燃
料として供給して燃料電池により発電する燃料電池発電
装置に組込まれる。このような燃料電池発電装置に組込
まれる。このような燃料電池発電装置全体の起動ならび
に停止時間は、発電装置であるという必要性から、より
短いことが望まれており、１〜２時間程度とすることが
目標となっている。また最も頻度が高い場合には毎日起
動，停止を繰り返す場合がある。これらは、化学プラン
ト用に用いられている燃料改質器と比較して起動時間は
約１０〜１００分の１、起動，停止頻度は約２５０倍で
あり、極めて過酷な条件下で起動，停止が行なわれる。
スのような原燃料を水蒸気改質する際には高温の運転温
度で改質反応が行なわれ、改質管１を形成している耐熱
鋼の表面温度は、運転条件にもよるが７００〜９００℃
にもなる。また上述の燃料改質器は、この燃料改質器で
得られた水素に富む改質ガスを一酸化炭素変成器にて一
酸化炭素濃度の低いガスにした改質ガスを燃料電池の燃
料として供給して燃料電池により発電する燃料電池発電
装置に組込まれる。このような燃料電池発電装置に組込
まれる。このような燃料電池発電装置全体の起動ならび
に停止時間は、発電装置であるという必要性から、より
短いことが望まれており、１〜２時間程度とすることが
目標となっている。また最も頻度が高い場合には毎日起
動，停止を繰り返す場合がある。これらは、化学プラン
ト用に用いられている燃料改質器と比較して起動時間は
約１０〜１００分の１、起動，停止頻度は約２５０倍で
あり、極めて過酷な条件下で起動，停止が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来技術によ
る燃料電池発電装置用の燃料改質器は、化学プラント用
の改質器と比較して極めて過酷な温度変化条件下で頻繁
な起動，停止が繰り返され、これに伴い改質管を構成し
ている金属板は膨張，収縮を繰り返す。特に図３で示す
改質管のバーナ２に近い部分Ａと原料ガスの入口に近い
部分Ｂの起動時の昇温曲線は、図４に示すようにバーナ
近接部の改質管表面温度Ｐはバーナの点火とともに急速
に上昇するのに対して、原料ガス入口部の改質管表面温
度Ｑはバーナ点火直後は熱媒体の持つ熱量が改質管等の
加熱に費やされるため温度の上昇度が遅く、このためバ
ーナ点火直後には改質管に大きい温度差の温度分布が生
じる。この大きい温度差の温度分布によって、改質管の
外筒や仕切円筒よりも内筒の方が急速に熱膨張すること
となり、改質触媒層はいったん半径方向に加圧力を受け
る。この加圧力を受けた粒状改質触媒は仕切円筒に阻止
されて半径方向に移動できないため原料ガスの移動する
方向と一致する方向の軸方向に移動しようとし、結果と
して粒状改質触媒は軸方向に加圧力を受けることとな
る。こうした加圧力によって粒状改質触媒は最悪の場合
は圧壊を受けることとなり、粒状改質触媒が圧壊して粉
状になると改質触媒層の流体に対する圧力損失が大きく
なり、最悪の場合燃料電池発電装置の運転の継続を不可
能にすることとなる。
る燃料電池発電装置用の燃料改質器は、化学プラント用
の改質器と比較して極めて過酷な温度変化条件下で頻繁
な起動，停止が繰り返され、これに伴い改質管を構成し
ている金属板は膨張，収縮を繰り返す。特に図３で示す
改質管のバーナ２に近い部分Ａと原料ガスの入口に近い
部分Ｂの起動時の昇温曲線は、図４に示すようにバーナ
近接部の改質管表面温度Ｐはバーナの点火とともに急速
に上昇するのに対して、原料ガス入口部の改質管表面温
度Ｑはバーナ点火直後は熱媒体の持つ熱量が改質管等の
加熱に費やされるため温度の上昇度が遅く、このためバ
ーナ点火直後には改質管に大きい温度差の温度分布が生
じる。この大きい温度差の温度分布によって、改質管の
外筒や仕切円筒よりも内筒の方が急速に熱膨張すること
となり、改質触媒層はいったん半径方向に加圧力を受け
る。この加圧力を受けた粒状改質触媒は仕切円筒に阻止
されて半径方向に移動できないため原料ガスの移動する
方向と一致する方向の軸方向に移動しようとし、結果と
して粒状改質触媒は軸方向に加圧力を受けることとな
る。こうした加圧力によって粒状改質触媒は最悪の場合
は圧壊を受けることとなり、粒状改質触媒が圧壊して粉
状になると改質触媒層の流体に対する圧力損失が大きく
なり、最悪の場合燃料電池発電装置の運転の継続を不可
能にすることとなる。
【０００６】これを回避する対策として、粒状改質触媒
に所要の圧壊強度を持たせることが必要となり、触媒自
体の圧壊強度を増大させるには触媒の担体であるアルミ
ナの強度を増加させることが必要となる。このためには
担体製作時の焼成温度を上昇させるか焼成時間を長くす
るかのいずれかの方法によって、γアルミナをαアルミ
ナに変成して結晶度を上げるようにする。しかしながら
結晶度を上げる結果、担体内部の細孔容積が減少してし
まうことになる。ところで担体内部の細孔は触媒反応速
度に直接寄与し、細孔容積が大きいほど触媒反応速度が
上昇し、触媒活性が向上する関係にあるため、細孔容積
の減少は触媒活性を低下させることになっていた。
に所要の圧壊強度を持たせることが必要となり、触媒自
体の圧壊強度を増大させるには触媒の担体であるアルミ
ナの強度を増加させることが必要となる。このためには
担体製作時の焼成温度を上昇させるか焼成時間を長くす
るかのいずれかの方法によって、γアルミナをαアルミ
ナに変成して結晶度を上げるようにする。しかしながら
結晶度を上げる結果、担体内部の細孔容積が減少してし
まうことになる。ところで担体内部の細孔は触媒反応速
度に直接寄与し、細孔容積が大きいほど触媒反応速度が
上昇し、触媒活性が向上する関係にあるため、細孔容積
の減少は触媒活性を低下させることになっていた。
【０００７】このように触媒の圧壊強度と活性の関係は
相反する関係にあり、このために燃料電池発電装置用燃
料改質器の改質触媒は、圧壊強度と触媒活性とを適度に
バランスさせて製作しており、この結果改質触媒容積を
減少させることができず、例えばオンサイト用の燃料電
池発電装置のような場合には、燃料改質器のサイズをあ
る程度以下にすることができないという問題があった。
相反する関係にあり、このために燃料電池発電装置用燃
料改質器の改質触媒は、圧壊強度と触媒活性とを適度に
バランスさせて製作しており、この結果改質触媒容積を
減少させることができず、例えばオンサイト用の燃料電
池発電装置のような場合には、燃料改質器のサイズをあ
る程度以下にすることができないという問題があった。
【０００８】本発明の目的は、改質管内の改質触媒層の
粒状改質触媒が燃料改質器の起動，停止動作時の昇温，
降温時において圧壊することのない燃料改質器を提供す
ることにある。
粒状改質触媒が燃料改質器の起動，停止動作時の昇温，
降温時において圧壊することのない燃料改質器を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記目的は
【００１０】1)改質触媒が充填されている二重円筒構造
の改質管と、この改質管の内側に設置され前記改質管を
加熱するための熱媒体を供給するバーナと、この熱媒体
の経路を形成し少なくとも前記改質管の下部を包囲する
よう構成された炉容器とからなり、炭化水素系の原燃料
を改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気
改質して水素に富む改質ガスに改質する燃料改質器にお
いて、前記改質管内の改質触媒層に、改質管の熱変形に
より前記改質触媒に生じる応力を吸収する可撓性の応力
吸収体の層を、原料ガスの通流方向に対して直角な面に
設けたこと、また
の改質管と、この改質管の内側に設置され前記改質管を
加熱するための熱媒体を供給するバーナと、この熱媒体
の経路を形成し少なくとも前記改質管の下部を包囲する
よう構成された炉容器とからなり、炭化水素系の原燃料
を改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気
改質して水素に富む改質ガスに改質する燃料改質器にお
いて、前記改質管内の改質触媒層に、改質管の熱変形に
より前記改質触媒に生じる応力を吸収する可撓性の応力
吸収体の層を、原料ガスの通流方向に対して直角な面に
設けたこと、また
【００１１】2)前記１項記載の手段において、応力吸収
体の層数が１ないしそれ以上の層数であること、また
体の層数が１ないしそれ以上の層数であること、また
【００１２】3)改質触媒が充填されている二重円筒構造
の改質管と、この改質管の内側に設置され前記改質管を
加熱するための熱媒体を供給するバーナと、この熱媒体
の経路を形成し少なくとも前記改質管の下部を包囲する
よう構成された炉容器とからなり、炭化水素系の原燃料
を改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気
改質して水素に富む改質ガスに改質する燃料改質器にお
いて、前記改質管内の改質触媒層に改質管の熱変形によ
り前記改質触媒に生じる応力を吸収する可撓性の応力吸
収体を、前記改質触媒層を構成する粒状改質触媒ととも
に混在したこと、さらにまた
の改質管と、この改質管の内側に設置され前記改質管を
加熱するための熱媒体を供給するバーナと、この熱媒体
の経路を形成し少なくとも前記改質管の下部を包囲する
よう構成された炉容器とからなり、炭化水素系の原燃料
を改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気
改質して水素に富む改質ガスに改質する燃料改質器にお
いて、前記改質管内の改質触媒層に改質管の熱変形によ
り前記改質触媒に生じる応力を吸収する可撓性の応力吸
収体を、前記改質触媒層を構成する粒状改質触媒ととも
に混在したこと、さらにまた
【００１３】4)前記１項ないし３項記載の手段におい
て、応力吸収体が金属細線の編組体であること、により
達成される。
て、応力吸収体が金属細線の編組体であること、により
達成される。
【００１4 】
【作用】本発明においては、前述の構成としたので、粒
状改質触媒からなる改質触媒層を有する燃料改質器の起
動, 停止動作時に生じる温度差の大きい温度分布により
改質管に熱変形が生じ、これが原因で改質触媒層に圧縮
応力が加わるが、その際改質触媒層に原料ガスの通流方
向と一致する方向の軸方向に対して直角に設けた可撓性
の応力吸収体の層もしくは改質触媒層に粒状改質触媒と
混在させた可撓性の応力吸収体が、加えられた応力に応
じてその見掛容積を収縮し、改質触媒に加わる圧縮応力
を低減する。なお燃料改質器が定常運転に入り、改質管
に生じる温度差が減少し、改質触媒層に加わる圧縮応力
が減少した場合には、応力吸収体の見掛容積はほぼ元に
戻り、これに伴い改質触媒層もほぼ元の形状に戻る。
状改質触媒からなる改質触媒層を有する燃料改質器の起
動, 停止動作時に生じる温度差の大きい温度分布により
改質管に熱変形が生じ、これが原因で改質触媒層に圧縮
応力が加わるが、その際改質触媒層に原料ガスの通流方
向と一致する方向の軸方向に対して直角に設けた可撓性
の応力吸収体の層もしくは改質触媒層に粒状改質触媒と
混在させた可撓性の応力吸収体が、加えられた応力に応
じてその見掛容積を収縮し、改質触媒に加わる圧縮応力
を低減する。なお燃料改質器が定常運転に入り、改質管
に生じる温度差が減少し、改質触媒層に加わる圧縮応力
が減少した場合には、応力吸収体の見掛容積はほぼ元に
戻り、これに伴い改質触媒層もほぼ元の形状に戻る。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を、図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の燃料改質器の断
面図である。なお図１において図３の従来例と同一部品
には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１におい
て従来例と異なるのは改質管１の改質触媒層に、可撓性
の例えばステンレス鋼などの金属製細線の編組体からな
る応力吸収体２１の層を、原料ガスの通流方向と一致す
る方向の軸方向に対して直角な面に１ないしそれ以上の
層数設けたことである。
に説明する。図１は本発明の一実施例の燃料改質器の断
面図である。なお図１において図３の従来例と同一部品
には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１におい
て従来例と異なるのは改質管１の改質触媒層に、可撓性
の例えばステンレス鋼などの金属製細線の編組体からな
る応力吸収体２１の層を、原料ガスの通流方向と一致す
る方向の軸方向に対して直角な面に１ないしそれ以上の
層数設けたことである。
【００１６】このような構成とすることにより、燃料改
質器の起動，停止動作時に生じる温度差の大きい温度分
布により改質管に熱変形が生じ、これが原因で改質触媒
層に加わる圧縮応力が低減される。図５は改質触媒層の
半径方向厚さ２５mmのものにおいて改質管の厚さの減少
に対して改質触媒層の軸方向に加わる圧縮応力に関する
実験結果である。従来技術の構成により応力吸収体なし
の場合の圧縮応力Ｒに対して、本発明による応力吸収体
ありの場合（応力吸収体比率容積で５％）の圧縮応力Ｓ
はおよそ１／５に大幅に減少している。
質器の起動，停止動作時に生じる温度差の大きい温度分
布により改質管に熱変形が生じ、これが原因で改質触媒
層に加わる圧縮応力が低減される。図５は改質触媒層の
半径方向厚さ２５mmのものにおいて改質管の厚さの減少
に対して改質触媒層の軸方向に加わる圧縮応力に関する
実験結果である。従来技術の構成により応力吸収体なし
の場合の圧縮応力Ｒに対して、本発明による応力吸収体
ありの場合（応力吸収体比率容積で５％）の圧縮応力Ｓ
はおよそ１／５に大幅に減少している。
【００１７】なお、応力吸収体２１は改質触媒層の厚さ
方向の寸法とほぼ同等の幅寸法を持ち、改質触媒層の内
径とほぼ同等の内径を持つリング状に形成したものとす
るが、改質触媒層の厚さ方向の寸法とほぼ同等かもしく
はこれよりやや小さい寸法を持つ直方体状に形成したも
のをリング状の改質触媒層に沿って配置したものとする
のが燃料改質器の組立作業上好ましい。
方向の寸法とほぼ同等の幅寸法を持ち、改質触媒層の内
径とほぼ同等の内径を持つリング状に形成したものとす
るが、改質触媒層の厚さ方向の寸法とほぼ同等かもしく
はこれよりやや小さい寸法を持つ直方体状に形成したも
のをリング状の改質触媒層に沿って配置したものとする
のが燃料改質器の組立作業上好ましい。
【００１８】図２は本発明の異なる実施例の燃料改質器
の断面図である。なお、図２において図１の本発明の一
実施例ならびに図３の従来例と同一部品には同じ符号を
付し、その説明を省略する。図２において図１の本発明
の一実施例と異なるのは可撓性の小片状応力吸収体２２
が改質触媒層に粒状改質触媒１４と混在されて収納され
ていることである。
の断面図である。なお、図２において図１の本発明の一
実施例ならびに図３の従来例と同一部品には同じ符号を
付し、その説明を省略する。図２において図１の本発明
の一実施例と異なるのは可撓性の小片状応力吸収体２２
が改質触媒層に粒状改質触媒１４と混在されて収納され
ていることである。
【００１９】このような構成とすることにより、前記し
た応力吸収体２１を改質触媒層に設けることの利点以外
に、あらかじめ粒状改質触媒１４に可撓性の小片状応力
吸収体２２を所定の容積比率で混合しておいたものを、
改質管１中に投入することで改質触媒と応力吸収体の装
填が同時にしかも簡単な作業で行なうことができ、燃料
改質器の組立作業上好ましい利点を生ずる。
た応力吸収体２１を改質触媒層に設けることの利点以外
に、あらかじめ粒状改質触媒１４に可撓性の小片状応力
吸収体２２を所定の容積比率で混合しておいたものを、
改質管１中に投入することで改質触媒と応力吸収体の装
填が同時にしかも簡単な作業で行なうことができ、燃料
改質器の組立作業上好ましい利点を生ずる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、改質管内の改質触媒か
らなる改質触媒層内に原料ガスの通流方向と一致する方
向の軸方向に対して直角な面に設けた可撓性の応力吸収
体の層もしくは粒状改質触媒に混在させた可撓性の小片
状応力吸収体により、燃料改質器の起動，停止動作時の
改質管に生じる大きい温度差の温度分布による熱変形に
よって改質触媒層に生じる応力を吸収することで、改質
触媒に加わる圧縮応力を大幅に低減できる。このために
粒状改質触媒として有孔容積が大きくしたがって圧壊強
度は低いが反応速度の大きい触媒を使用することが可能
となり、改質触媒層の容積を小さくでき、これにより燃
料改質器をコンパクトにすることができるという効果を
奏する。
らなる改質触媒層内に原料ガスの通流方向と一致する方
向の軸方向に対して直角な面に設けた可撓性の応力吸収
体の層もしくは粒状改質触媒に混在させた可撓性の小片
状応力吸収体により、燃料改質器の起動，停止動作時の
改質管に生じる大きい温度差の温度分布による熱変形に
よって改質触媒層に生じる応力を吸収することで、改質
触媒に加わる圧縮応力を大幅に低減できる。このために
粒状改質触媒として有孔容積が大きくしたがって圧壊強
度は低いが反応速度の大きい触媒を使用することが可能
となり、改質触媒層の容積を小さくでき、これにより燃
料改質器をコンパクトにすることができるという効果を
奏する。
【図１】本発明の一実施例による燃料改質器の断面図
【図２】本発明の異なる実施例による燃料改質器の断面
図
図
【図３】従来の燃料改質器の断面図
【図４】燃料改質器の起動時の改質管の昇温特性を示す
図
図
【図５】燃料改質器の改質管の厚さの減少と圧縮応力の
関係を示す図
関係を示す図
１ 改質管 ２ バーナ ３ 炉容器 １４ 粒状改質触媒 ２１ 応力吸収体 ２２ 小片状応力吸収体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 元一 神奈川県逗子市久木２−６，Ｂ９ (72)発明者 岩佐 信弘 大阪府岸和田市葛城町910−55 (72)発明者 吉田 弘正 愛知県名古屋市西区押切一丁目９番６号 (72)発明者 金子 浩一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】改質触媒が充填されている二重円筒構造の
改質管と、この改質管の内側に設置され前記改質管を加
熱するための熱媒体を供給するバーナと、この熱媒体の
経路を形成し少なくとも前記改質管の下部を包囲するよ
う構成された炉容器とからなり、炭化水素系の原燃料を
改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気改
質して水素に富む改質ガスに改質する燃料改質器におい
て、前記改質管内の改質触媒層に、改質管の熱変形によ
り前記改質触媒に生じる応力を吸収する可撓性の応力吸
収体の層を、原料ガスの通流方向に対して直角な面に設
けたことを特徴とする燃料改質器。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、応力吸収体
の層数が１ないしそれ以上の層数であることを特徴とす
る燃料改質器。 - 【請求項３】改質触媒が充填されている二重円筒構造の
改質管と、この改質管の内側に設置され前記改質管を加
熱するための熱媒体を供給するバーナと、この熱媒体の
経路を形成し少なくとも前記改質管の下部を包囲するよ
う構成された炉容器とからなり、炭化水素系の原燃料を
改質管に通流し、この原燃料を改質触媒により水蒸気改
質して水素に富む改質ガスに改質する燃料改質器におい
て、前記改質管内の改質触媒層に改質管の熱変形により
前記改質触媒に生じる応力を吸収する可撓性の応力吸収
体を、前記改質触媒層を構成する粒状改質触媒とともに
混在して収納したことを特徴とする燃料改質器。 - 【請求項４】請求項１または３記載のものにおいて、応
力吸収体が金属細線の編組体であることを特徴とする燃
料改質器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3062226A JP2703831B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 燃料改質器 |
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|---|---|---|---|
| JP3062226A JP2703831B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 燃料改質器 |
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| JP2703831B2 JP2703831B2 (ja) | 1998-01-26 |
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ID=13194035
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- 1991-03-27 JP JP3062226A patent/JP2703831B2/ja not_active Expired - Fee Related
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