JPH07257902A - 熱交換器型改質器における伝熱方法 - Google Patents
熱交換器型改質器における伝熱方法Info
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- JPH07257902A JPH07257902A JP6050632A JP5063294A JPH07257902A JP H07257902 A JPH07257902 A JP H07257902A JP 6050632 A JP6050632 A JP 6050632A JP 5063294 A JP5063294 A JP 5063294A JP H07257902 A JPH07257902 A JP H07257902A
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- tube
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 バヨネット型二重管式触媒管を有する改質器
を用い、天然ガスとスチームとを該改質器に供給して水
素および一酸化炭素を主成分とする燃料電池用改質ガス
を得る方法において、該触媒管中央部外側に該触媒管を
包囲する伝熱促進手段Ａを設け、該触媒管基部外側に該
触媒管を包囲するスリーブ及び該スリーブと該触媒管の
間隙に配される伝熱促進手段Ｂを設け、シェル側に導入
される加熱用燃焼ガスを該間隙を通過して排出する。 【効果】 缶内シェル側の燃焼ガスの流れが均一化さ
れ、缶内に配置された複数の触媒管を均等に加熱するこ
とができる。また、燃焼ガスが触媒管基部の近傍を高速
で流れるため、触媒管基部における伝熱効率が向上す
る。
を用い、天然ガスとスチームとを該改質器に供給して水
素および一酸化炭素を主成分とする燃料電池用改質ガス
を得る方法において、該触媒管中央部外側に該触媒管を
包囲する伝熱促進手段Ａを設け、該触媒管基部外側に該
触媒管を包囲するスリーブ及び該スリーブと該触媒管の
間隙に配される伝熱促進手段Ｂを設け、シェル側に導入
される加熱用燃焼ガスを該間隙を通過して排出する。 【効果】 缶内シェル側の燃焼ガスの流れが均一化さ
れ、缶内に配置された複数の触媒管を均等に加熱するこ
とができる。また、燃焼ガスが触媒管基部の近傍を高速
で流れるため、触媒管基部における伝熱効率が向上す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池用改質ガスを
製造するための改質器における伝熱の促進に関する。よ
り詳しくは、本発明は、バヨネット型二重管式触媒管を
有する熱交換器型改質器における熱の利用効率を高める
方法、並びにそのような方法に用いられる当該改質器に
関する。
製造するための改質器における伝熱の促進に関する。よ
り詳しくは、本発明は、バヨネット型二重管式触媒管を
有する熱交換器型改質器における熱の利用効率を高める
方法、並びにそのような方法に用いられる当該改質器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電は、発電効率が高く環境に
対する影響が少ない発電方式として注目されている。燃
料電池は、原理的には、水素と酸素とをそれぞれ燃料極
（水素極）および空気極（酸素極）に連続的に供給し、
両極間に電解質を配置することによって、両極に接続し
た外部回路に直流の電流を取り出すものである。
対する影響が少ない発電方式として注目されている。燃
料電池は、原理的には、水素と酸素とをそれぞれ燃料極
（水素極）および空気極（酸素極）に連続的に供給し、
両極間に電解質を配置することによって、両極に接続し
た外部回路に直流の電流を取り出すものである。
【０００３】燃料電池には、電解質として何を用いるか
によって、アルカリ型（ＡＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦ
Ｃ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）などの方式がある。こ
れらはいずれも燃料極に水素（純水素又は粗製水素）を
供給する点では同じであるが、当該水素に二酸化炭素あ
るいは一酸化炭素の混入が許されるかどうかという点に
おいて相違する。すなわち、アルカリ型の場合には、二
酸化炭素は電解質である水酸化カリウムの機能を低下さ
せ、一酸化炭素は触媒として用いられている白金を被毒
させることから、いずれも燃料電池の性能を劣化させる
ことになり、混入は許されない。このため、この型では
実質的に純水素を燃料ガスとして用いなくてはならない
という難点がある。一方、リン酸型の場合には、一酸化
炭素はやはり触媒として用いられている白金を被毒させ
るので混入が許されないが、二酸化炭素の混入は問題な
いため、一酸化炭素を一酸化炭素変成器でスチームと反
応させて二酸化炭素及び水素に変えることにより、粗製
水素が使用可能である。さらに、溶融炭酸塩型の場合に
は、白金触媒を用いないためいずれの混入も全く問題な
いばかりか、一酸化炭素は燃料極で生成される水分と上
記一酸化炭素変成反応により水素を発生するので燃料と
しても有効に利用される。溶融炭酸塩型にはこのほかに
も経済的に多くのメリットがあるため、中小規模の火力
発電の代替用として有望視されている。なお燃料電池と
しては、上記以外にも固体電解質型（ＳＯＦＣ）や高分
子型（ＰＦＣ）などが知られており、それぞれ特徴を持
っているが、いずれも燃料極に水素を供給する点では同
じである。
によって、アルカリ型（ＡＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦ
Ｃ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）などの方式がある。こ
れらはいずれも燃料極に水素（純水素又は粗製水素）を
供給する点では同じであるが、当該水素に二酸化炭素あ
るいは一酸化炭素の混入が許されるかどうかという点に
おいて相違する。すなわち、アルカリ型の場合には、二
酸化炭素は電解質である水酸化カリウムの機能を低下さ
せ、一酸化炭素は触媒として用いられている白金を被毒
させることから、いずれも燃料電池の性能を劣化させる
ことになり、混入は許されない。このため、この型では
実質的に純水素を燃料ガスとして用いなくてはならない
という難点がある。一方、リン酸型の場合には、一酸化
炭素はやはり触媒として用いられている白金を被毒させ
るので混入が許されないが、二酸化炭素の混入は問題な
いため、一酸化炭素を一酸化炭素変成器でスチームと反
応させて二酸化炭素及び水素に変えることにより、粗製
水素が使用可能である。さらに、溶融炭酸塩型の場合に
は、白金触媒を用いないためいずれの混入も全く問題な
いばかりか、一酸化炭素は燃料極で生成される水分と上
記一酸化炭素変成反応により水素を発生するので燃料と
しても有効に利用される。溶融炭酸塩型にはこのほかに
も経済的に多くのメリットがあるため、中小規模の火力
発電の代替用として有望視されている。なお燃料電池と
しては、上記以外にも固体電解質型（ＳＯＦＣ）や高分
子型（ＰＦＣ）などが知られており、それぞれ特徴を持
っているが、いずれも燃料極に水素を供給する点では同
じである。
【０００４】リン酸型や溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極
に供給される粗製水素は、一般に天然ガス（主成分はメ
タン）を原料としてこれにスチームを反応させて作る。
このときの反応はたとえば次式（１）または（２）に従
うと考えられる。 ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ2 （１） ＣＨ4 ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ４Ｈ2 （２） これらの反応は吸熱反応であり、通常は触媒の存在下に
６００℃〜１０００℃で行われる。上記反応を行わせる
装置が改質器であり、一般に触媒を充填した反応管に原
料ガス（天然ガスとスチーム）を流通させ、バーナーま
たは触媒燃焼による高温流体で外部から加熱する構造に
なっている。
に供給される粗製水素は、一般に天然ガス（主成分はメ
タン）を原料としてこれにスチームを反応させて作る。
このときの反応はたとえば次式（１）または（２）に従
うと考えられる。 ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ2 （１） ＣＨ4 ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ４Ｈ2 （２） これらの反応は吸熱反応であり、通常は触媒の存在下に
６００℃〜１０００℃で行われる。上記反応を行わせる
装置が改質器であり、一般に触媒を充填した反応管に原
料ガス（天然ガスとスチーム）を流通させ、バーナーま
たは触媒燃焼による高温流体で外部から加熱する構造に
なっている。
【０００５】改質器としては、従来からバヨネット型二
重管式触媒管を有するものがよく用いられている。その
代表的な構造の概略を図１に示す。図１において、原料
となる天然ガスとスチームは缶体１の一端（図では頂
部）の原料ガス入口２から缶体内部に導入され、バヨネ
ット型二重管式触媒管を構成する内管３と外管４の間の
管状空間を通過して流れる。当該空間には改質触媒５が
充填されており、この間に天然ガスとスチームが反応し
て水素を含む改質ガスとなる。次いで、生成した改質ガ
スは内管３内を通過し、マニホールド６から改質ガス出
口７を経て燃料電池（図示せず）に供給される。缶体１
の他端（図では底部）には燃焼ガス供給部分が設けら
れ、これは例えば図１に示されるように燃焼室８、燃焼
装置９、燃焼ガス分散板１０等からなる。燃焼ガスは外
管４の外側（シェル側）を流れ、該触媒５を外側から加
熱した後、燃焼排ガス出口１１より排出される。内管３
はマニホールド６によって支持され、外管４は管板１２
によって支持されており、両管相互の位置関係は固定さ
れていないため、外管と内管との熱膨張の程度の違い
（一般に外管の方が高温になる）による応力を逃がすこ
とができ、これが頻繁な起動停止や負荷変化を要求され
る燃料電池用改質器においてバヨネット型触媒管を採用
する１つのメリットとなっている。なお燃焼装置で燃焼
させるガスとしては、通常、燃料電池の燃料極側からの
排ガス（電池反応では供給されたすべての水素を利用で
きるわけではないので未利用の水素が残っている）を利
用するが、水素含有量が少なく発熱量が低い場合には自
燃させることが困難なので通常のバーナー燃焼でなく触
媒燃焼が用いられる。
重管式触媒管を有するものがよく用いられている。その
代表的な構造の概略を図１に示す。図１において、原料
となる天然ガスとスチームは缶体１の一端（図では頂
部）の原料ガス入口２から缶体内部に導入され、バヨネ
ット型二重管式触媒管を構成する内管３と外管４の間の
管状空間を通過して流れる。当該空間には改質触媒５が
充填されており、この間に天然ガスとスチームが反応し
て水素を含む改質ガスとなる。次いで、生成した改質ガ
スは内管３内を通過し、マニホールド６から改質ガス出
口７を経て燃料電池（図示せず）に供給される。缶体１
の他端（図では底部）には燃焼ガス供給部分が設けら
れ、これは例えば図１に示されるように燃焼室８、燃焼
装置９、燃焼ガス分散板１０等からなる。燃焼ガスは外
管４の外側（シェル側）を流れ、該触媒５を外側から加
熱した後、燃焼排ガス出口１１より排出される。内管３
はマニホールド６によって支持され、外管４は管板１２
によって支持されており、両管相互の位置関係は固定さ
れていないため、外管と内管との熱膨張の程度の違い
（一般に外管の方が高温になる）による応力を逃がすこ
とができ、これが頻繁な起動停止や負荷変化を要求され
る燃料電池用改質器においてバヨネット型触媒管を採用
する１つのメリットとなっている。なお燃焼装置で燃焼
させるガスとしては、通常、燃料電池の燃料極側からの
排ガス（電池反応では供給されたすべての水素を利用で
きるわけではないので未利用の水素が残っている）を利
用するが、水素含有量が少なく発熱量が低い場合には自
燃させることが困難なので通常のバーナー燃焼でなく触
媒燃焼が用いられる。
【０００６】上記したように、改質反応に必要な熱は燃
焼装置から供給される。高温（１０００℃〜１５００
℃）の燃焼ガスは分散板で拡散整流されて缶体本体内部
のシェル側を流れ、バヨネット型触媒管の外管を外側か
ら加熱するが、一般に燃焼ガスと触媒管との間の伝熱効
率はあまり高くないため、この伝熱効率を高めるために
従来より各種の手段が採用されている。たとえば、触媒
管の基部（管板に近く燃焼ガス供給部分から遠い方）の
外管シェル側近傍にオリフィスバッフル、ワイヤーネッ
トなどからなる伝熱促進手段を設けることが、従来より
行われている。これらの伝熱促進手段は、燃焼ガスの流
れに対して障害となることにより燃焼ガス流中に乱流を
生起し、また大きな表面積を持ち燃焼ガスによって高温
に加熱されることにより固体輻射を生起し、それらの寄
与によって触媒管を効率的に加熱するものである。
焼装置から供給される。高温（１０００℃〜１５００
℃）の燃焼ガスは分散板で拡散整流されて缶体本体内部
のシェル側を流れ、バヨネット型触媒管の外管を外側か
ら加熱するが、一般に燃焼ガスと触媒管との間の伝熱効
率はあまり高くないため、この伝熱効率を高めるために
従来より各種の手段が採用されている。たとえば、触媒
管の基部（管板に近く燃焼ガス供給部分から遠い方）の
外管シェル側近傍にオリフィスバッフル、ワイヤーネッ
トなどからなる伝熱促進手段を設けることが、従来より
行われている。これらの伝熱促進手段は、燃焼ガスの流
れに対して障害となることにより燃焼ガス流中に乱流を
生起し、また大きな表面積を持ち燃焼ガスによって高温
に加熱されることにより固体輻射を生起し、それらの寄
与によって触媒管を効率的に加熱するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記伝
熱促進手段はガス流に対して障害となるものであり、一
方オリフィスバッフルと缶内壁との間には隙間ができる
ことから、燃焼ガス流は缶内壁に沿ってチャネリングす
る傾向があり、このため缶内に配置された複数本の触媒
管が均等に加熱されないという問題がある。すなわち、
燃焼ガスの流れが缶内周辺部に集まるため、缶内の中心
部に配置された触媒管（特にその基部）に対しては十分
な伝熱が行われないのである。このように、触媒管の周
りに伝熱促進手段を設けて伝熱効率を上げることは好ま
しいとしても、その場合に缶内の燃焼ガスの流れが缶断
面に対して均一になるようにするという新たな課題が提
起されるわけである。
熱促進手段はガス流に対して障害となるものであり、一
方オリフィスバッフルと缶内壁との間には隙間ができる
ことから、燃焼ガス流は缶内壁に沿ってチャネリングす
る傾向があり、このため缶内に配置された複数本の触媒
管が均等に加熱されないという問題がある。すなわち、
燃焼ガスの流れが缶内周辺部に集まるため、缶内の中心
部に配置された触媒管（特にその基部）に対しては十分
な伝熱が行われないのである。このように、触媒管の周
りに伝熱促進手段を設けて伝熱効率を上げることは好ま
しいとしても、その場合に缶内の燃焼ガスの流れが缶断
面に対して均一になるようにするという新たな課題が提
起されるわけである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、バヨネット型
二重管式触媒管を有する改質器を用い、天然ガスとスチ
ームとを該改質器に供給して水素および一酸化炭素を主
成分とする燃料電池用改質ガスを得る方法において、該
触媒管中央部外側に該触媒管を包囲する伝熱促進手段Ａ
を設け、該触媒管基部外側に該触媒管を包囲するスリー
ブ及び該スリーブと該触媒管の間隙に配される伝熱促進
手段Ｂを設け、シェル側に導入される加熱用燃焼ガスを
該間隙を通過して排出することにより、上記課題を解決
するものである。
二重管式触媒管を有する改質器を用い、天然ガスとスチ
ームとを該改質器に供給して水素および一酸化炭素を主
成分とする燃料電池用改質ガスを得る方法において、該
触媒管中央部外側に該触媒管を包囲する伝熱促進手段Ａ
を設け、該触媒管基部外側に該触媒管を包囲するスリー
ブ及び該スリーブと該触媒管の間隙に配される伝熱促進
手段Ｂを設け、シェル側に導入される加熱用燃焼ガスを
該間隙を通過して排出することにより、上記課題を解決
するものである。
【０００９】
【作用】本発明では、各触媒管の中央部及び基部に伝熱
促進手段を設け（それぞれ「伝熱促進手段Ａ」及び「伝
熱促進手段Ｂ」と呼ぶ）、これによりガス流中に乱流を
生起して対流伝熱を促進するとともに固体輻射による放
射伝熱を援用して燃焼ガスから触媒管への伝熱効率の向
上を図る。この場合、缶内壁近傍にはガス流を妨げる当
該伝熱促進手段がなく、壁に沿って直線的な流路が確保
されやすいため、燃焼ガスが缶内壁に沿って流れやす
い。このため本発明では、各触媒管基部を包囲するスリ
ーブを設け、実質的にスリーブと触媒管の間隙のみを燃
焼ガスの出口とすることにより、燃焼ガスが缶内壁に沿
って流れてもそのまま排出されることはなく、燃焼ガス
は最後には必ず各触媒管の周りの間隙を通過しなければ
ならないようにした。これにより缶内周辺部にガス流が
集まる傾向が少なくなり、結果的に燃焼ガスの流れが缶
断面に対して均一化される。
促進手段を設け（それぞれ「伝熱促進手段Ａ」及び「伝
熱促進手段Ｂ」と呼ぶ）、これによりガス流中に乱流を
生起して対流伝熱を促進するとともに固体輻射による放
射伝熱を援用して燃焼ガスから触媒管への伝熱効率の向
上を図る。この場合、缶内壁近傍にはガス流を妨げる当
該伝熱促進手段がなく、壁に沿って直線的な流路が確保
されやすいため、燃焼ガスが缶内壁に沿って流れやす
い。このため本発明では、各触媒管基部を包囲するスリ
ーブを設け、実質的にスリーブと触媒管の間隙のみを燃
焼ガスの出口とすることにより、燃焼ガスが缶内壁に沿
って流れてもそのまま排出されることはなく、燃焼ガス
は最後には必ず各触媒管の周りの間隙を通過しなければ
ならないようにした。これにより缶内周辺部にガス流が
集まる傾向が少なくなり、結果的に燃焼ガスの流れが缶
断面に対して均一化される。
【００１０】また本発明では、燃焼ガスの流れがスリー
ブと触媒管基部の間隙（すなわち触媒管の近傍）に集中
し、しかも高速で通過することから触媒管基部における
対流伝熱が従来より効果的に行われ、さらにこの間隙に
設けた伝熱促進手段からの固体輻射による放射伝熱効果
が加わるため、燃焼ガスから触媒管基部への伝熱効率が
著しく向上する。
ブと触媒管基部の間隙（すなわち触媒管の近傍）に集中
し、しかも高速で通過することから触媒管基部における
対流伝熱が従来より効果的に行われ、さらにこの間隙に
設けた伝熱促進手段からの固体輻射による放射伝熱効果
が加わるため、燃焼ガスから触媒管基部への伝熱効率が
著しく向上する。
【００１１】
【実施例】触媒管基部を包囲して設けられるスリーブ
は、燃焼ガスの流れを当該間隙に集中させるものである
から、スリーブの外側は実質的に燃焼ガスが通過しない
構造となっていなければならない。例えば図２に示すよ
うに、触媒管の外管４を支持する管板１２とは別にスリ
ーブ１３を支持する仕切板１４を設け、管板１２と仕切
板１４とで燃焼ガス出口室１５を形成することは好まし
い態様である。別の態様として、図３のようにスリーブ
１３の燃焼ガス入口側を仕切板１４で支持したり、図４
のように仕切板１４を２枚用いてスリーブ１３の長さＬ
に等しい厚みの多孔板構造体を形成してもよい。スリー
ブの長さＬは触媒管外管の長さの１／５〜１／２である
ことが好ましく、１／４〜１／３であることが特に好ま
しい。スリーブと触媒管の間隙の幅Ｄは７．５〜４０ｍ
ｍであることが好ましく、１５〜３０ｍｍであることが
特に好ましい。
は、燃焼ガスの流れを当該間隙に集中させるものである
から、スリーブの外側は実質的に燃焼ガスが通過しない
構造となっていなければならない。例えば図２に示すよ
うに、触媒管の外管４を支持する管板１２とは別にスリ
ーブ１３を支持する仕切板１４を設け、管板１２と仕切
板１４とで燃焼ガス出口室１５を形成することは好まし
い態様である。別の態様として、図３のようにスリーブ
１３の燃焼ガス入口側を仕切板１４で支持したり、図４
のように仕切板１４を２枚用いてスリーブ１３の長さＬ
に等しい厚みの多孔板構造体を形成してもよい。スリー
ブの長さＬは触媒管外管の長さの１／５〜１／２である
ことが好ましく、１／４〜１／３であることが特に好ま
しい。スリーブと触媒管の間隙の幅Ｄは７．５〜４０ｍ
ｍであることが好ましく、１５〜３０ｍｍであることが
特に好ましい。
【００１２】触媒管中央部外側に設けられる伝熱促進手
段Ａとしては、ガス流を攪乱して乱流を生起する作用
と、大きな伝熱表面積を有し燃焼ガスにより加熱されて
固体輻射を生ずる作用とを合わせ持つものが好ましく、
例えばガス流に対する攪乱作用が大きいオリフィスバッ
フルと大きな表面積を有するワイヤーネットとを組合せ
て設ければよい。オリフィスバッフルは、例えば図５に
示すような、ステンレス鋼などの耐食性金属でできたリ
ング状平板を所定の間隔で数本のタイロッドにより結合
したものである。ワイヤーネットはステンレスワイヤー
などからなるメッシュ状シートであり、１０〜６０メッ
シュのものが好適に使用できる。２０〜４０メッシュの
ものが特に好ましい。図６に示すように、ワイヤーネッ
トを触媒管の周りを包囲するように設け、さらにその周
りを包囲するようにオリフィスバッフルを設けることは
好ましい態様である。伝熱促進手段Ａは、触媒管中央部
に触媒管外管の長さの１／５〜１／２の長さで設けるこ
とが好ましく、１／４〜１／３の長さで設けることが特
に好ましい。
段Ａとしては、ガス流を攪乱して乱流を生起する作用
と、大きな伝熱表面積を有し燃焼ガスにより加熱されて
固体輻射を生ずる作用とを合わせ持つものが好ましく、
例えばガス流に対する攪乱作用が大きいオリフィスバッ
フルと大きな表面積を有するワイヤーネットとを組合せ
て設ければよい。オリフィスバッフルは、例えば図５に
示すような、ステンレス鋼などの耐食性金属でできたリ
ング状平板を所定の間隔で数本のタイロッドにより結合
したものである。ワイヤーネットはステンレスワイヤー
などからなるメッシュ状シートであり、１０〜６０メッ
シュのものが好適に使用できる。２０〜４０メッシュの
ものが特に好ましい。図６に示すように、ワイヤーネッ
トを触媒管の周りを包囲するように設け、さらにその周
りを包囲するようにオリフィスバッフルを設けることは
好ましい態様である。伝熱促進手段Ａは、触媒管中央部
に触媒管外管の長さの１／５〜１／２の長さで設けるこ
とが好ましく、１／４〜１／３の長さで設けることが特
に好ましい。
【００１３】一方、触媒管基部とスリーブの間隙に設け
られる伝熱促進手段Ｂとしては、高速ガス流が触媒管近
傍を流れるため燃焼ガスから触媒管への対流伝熱はすで
に十分に促進されていることから、燃焼ガスにより高温
に加熱されるように大きな伝熱表面積を有することの方
がより重要である。このため、例えば上記伝熱促進手段
Ａとして好適に用いられるワイヤーネットなどが、伝熱
促進手段Ｂとしても好適に使用できる。伝熱促進手段Ｂ
は触媒管とスリーブの間隙に設けられるため、スリーブ
の長さ及び間隙の幅との関係で燃焼ガス流に対して極端
に大きな抵抗を与えないように適宜選択される。伝熱促
進手段Ｂは間隙の長さ全体にわたって設けることが好ま
しい。
られる伝熱促進手段Ｂとしては、高速ガス流が触媒管近
傍を流れるため燃焼ガスから触媒管への対流伝熱はすで
に十分に促進されていることから、燃焼ガスにより高温
に加熱されるように大きな伝熱表面積を有することの方
がより重要である。このため、例えば上記伝熱促進手段
Ａとして好適に用いられるワイヤーネットなどが、伝熱
促進手段Ｂとしても好適に使用できる。伝熱促進手段Ｂ
は触媒管とスリーブの間隙に設けられるため、スリーブ
の長さ及び間隙の幅との関係で燃焼ガス流に対して極端
に大きな抵抗を与えないように適宜選択される。伝熱促
進手段Ｂは間隙の長さ全体にわたって設けることが好ま
しい。
【００１４】図７に示すように、伝熱促進手段Ａ及び伝
熱促進手段Ｂとして同じワイヤーネット１６を用い、そ
れらを一体的に構成することは特に好ましい態様であ
る。その場合、図７に示すように、同一のワイヤーネッ
トで各触媒管の中央部及び基部の周りを一体的に包囲
し、中央部にはオリフィスバッフル１７、基部にはスリ
ーブ１３をそれぞれワイヤーネット１６の外側に設け
る。
熱促進手段Ｂとして同じワイヤーネット１６を用い、そ
れらを一体的に構成することは特に好ましい態様であ
る。その場合、図７に示すように、同一のワイヤーネッ
トで各触媒管の中央部及び基部の周りを一体的に包囲
し、中央部にはオリフィスバッフル１７、基部にはスリ
ーブ１３をそれぞれワイヤーネット１６の外側に設け
る。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、バヨネット型二重管式
触媒管の外側に伝熱促進手段を設けた熱交換器型改質器
において、缶内シェル側の燃焼ガスの流れが均一化さ
れ、缶内に配置された複数の触媒管を均等に加熱するこ
とができる。また、燃焼ガスが触媒管基部の近傍を高速
で流れるため、触媒管基部における伝熱効率が向上す
る。
触媒管の外側に伝熱促進手段を設けた熱交換器型改質器
において、缶内シェル側の燃焼ガスの流れが均一化さ
れ、缶内に配置された複数の触媒管を均等に加熱するこ
とができる。また、燃焼ガスが触媒管基部の近傍を高速
で流れるため、触媒管基部における伝熱効率が向上す
る。
【図１】従来の改質器を示す。
【図２】スリーブを支持する構造の一例を示す。
【図３】スリーブを支持する構造の別の例を示す。
【図４】スリーブを支持する構造のさらに別の例を示
す。
す。
【図５】オリフィスバッフルの例を示す。
【図６】伝熱促進手段Ａの好適な構成例を示す。
【図７】本発明の改質器の好適な態様を示す。
１ 缶体 ２ 原料ガス入口 ３ 内管 ４ 外管 ５ 改質触媒 ６ マニホールド ７ 改質ガス出口 ８ 燃焼室 ９ 燃焼装置 １０ 燃焼ガス分散板 １１ 燃焼排ガス出口 １２ 管板 １３ スリーブ １４ 支持板 １５ 燃焼ガス出口室 １６ ワイヤーネット １７ オリフィスバッフル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早坂 真紀 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 堀江 俊博 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 バヨネット型二重管式触媒管を有する改
質器を用い、天然ガスとスチームとを該改質器に供給し
て水素および一酸化炭素を主成分とする燃料電池用改質
ガスを得る方法において、該触媒管中央部外側に該触媒
管を包囲する伝熱促進手段Ａを設け、該触媒管基部外側
に該触媒管を包囲するスリーブ及び該スリーブと該触媒
管の間隙に配される伝熱促進手段Ｂを設け、シェル側に
導入される加熱用燃焼ガスを該間隙を通過させて排出す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 該伝熱促進手段Ａがオリフィスバッフル
とワイヤーネットからなり、該伝熱促進手段Ｂがワイヤ
ーネットからなる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 該伝熱促進手段Ａが該触媒管を包囲する
オリフィスバッフル及び該オリフィスバッフルと該触媒
管の間隙に配されるワイヤーネットからなる請求項２記
載の方法。 - 【請求項４】 該伝熱促進手段Ａを構成するワイヤーネ
ットと該伝熱促進手段Ｂを構成するワイヤーネットが一
体的に該触媒管の周りに形成される請求項３記載の方
法。 - 【請求項５】 缶体内にバヨネット型二重管式触媒管を
有する熱交換器型改質器において、該触媒管の中央部外
側にワイヤーネット及びオリフィスバッフルからなる伝
熱促進手段Ａを有し、該触媒管の基部外側に該触媒管を
包囲するスリーブを有し、該スリーブと該触媒管の間隙
にワイヤーネットからなる伝熱促進手段Ｂを有し、シェ
ル側に導入される加熱用燃焼ガスが該間隙を通過して排
出されるように構成されてなることを特徴とする改質
器。 - 【請求項６】 該伝熱促進手段Ａが該触媒管を包囲する
オリフィスバッフル及び該オリフィスバッフルと該触媒
管の間隙に配されたワイヤーネットからなる請求項５記
載の改質器。 - 【請求項７】 該伝熱促進手段Ａを構成するワイヤーネ
ットと該伝熱促進手段Ｂを構成するワイヤーネットが一
体的に該触媒管の周りに形成された請求項６記載の改質
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050632A JPH07257902A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 熱交換器型改質器における伝熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050632A JPH07257902A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 熱交換器型改質器における伝熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07257902A true JPH07257902A (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12864353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6050632A Withdrawn JPH07257902A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 熱交換器型改質器における伝熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07257902A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007223843A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Toshiba Corp | 水素製造装置及び製造方法 |
| CN103499224A (zh) * | 2007-07-26 | 2014-01-08 | 通用电气公司 | 用于在合成气冷却器内热回收的方法和设备 |
| CN117146618A (zh) * | 2023-11-01 | 2023-12-01 | 福建立信换热设备制造股份公司 | 一种具有减震功能的管式换热器 |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP6050632A patent/JPH07257902A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007223843A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Toshiba Corp | 水素製造装置及び製造方法 |
| CN103499224A (zh) * | 2007-07-26 | 2014-01-08 | 通用电气公司 | 用于在合成气冷却器内热回收的方法和设备 |
| CN117146618A (zh) * | 2023-11-01 | 2023-12-01 | 福建立信换热设备制造股份公司 | 一种具有减震功能的管式换热器 |
| CN117146618B (zh) * | 2023-11-01 | 2023-12-22 | 福建立信换热设备制造股份公司 | 一种具有减震功能的管式换热器 |
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