JPH10118482A - 不活性ガス製造装置 - Google Patents
不活性ガス製造装置Info
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- JPH10118482A JPH10118482A JP28356296A JP28356296A JPH10118482A JP H10118482 A JPH10118482 A JP H10118482A JP 28356296 A JP28356296 A JP 28356296A JP 28356296 A JP28356296 A JP 28356296A JP H10118482 A JPH10118482 A JP H10118482A
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Landscapes
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価に不活性ガスを生成することができ、プ
ラントの運転コストを削減することができる不活性ガス
製造装置を提供する。 【解決手段】 本発明の不活性ガス製造装置は、燃料供
給ライン１から供給される炭化水素燃料と空気供給ライ
ン２から供給される空気を予め均一に混合する混合器
と、その予混合ガス中の炭化水素を触媒によりほぼ完全
に燃焼させる触媒燃焼器と、その燃焼ガスのガス成分を
測定するガス分析器３と、そのガス分析器３の出力に基
づいて上記混合器へ供給する炭化水素燃料の流量を調節
する流量調整弁４と、上記燃焼ガス中の不活性ガスを蓄
える貯槽と、上記燃焼ガス中の水分を除去する凝縮器
と、上記燃焼ガスを上記触媒燃焼器の入口ラインに戻す
循環ライン５と、を備えている。
ラントの運転コストを削減することができる不活性ガス
製造装置を提供する。 【解決手段】 本発明の不活性ガス製造装置は、燃料供
給ライン１から供給される炭化水素燃料と空気供給ライ
ン２から供給される空気を予め均一に混合する混合器
と、その予混合ガス中の炭化水素を触媒によりほぼ完全
に燃焼させる触媒燃焼器と、その燃焼ガスのガス成分を
測定するガス分析器３と、そのガス分析器３の出力に基
づいて上記混合器へ供給する炭化水素燃料の流量を調節
する流量調整弁４と、上記燃焼ガス中の不活性ガスを蓄
える貯槽と、上記燃焼ガス中の水分を除去する凝縮器
と、上記燃焼ガスを上記触媒燃焼器の入口ラインに戻す
循環ライン５と、を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種プラントに併
設され、炭化水素燃料と空気から窒素および炭酸ガスを
主成分とする不活性ガスを製造する不活性ガス製造装置
に関するものである。
設され、炭化水素燃料と空気から窒素および炭酸ガスを
主成分とする不活性ガスを製造する不活性ガス製造装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、発電プラントの一つである溶融
炭酸塩型燃料電池発電プラントでは、プラント起動時，
発電時および緊急停止時などには、燃料電池本体の温度
を維持するなどのため燃料ガスを不活性ガスで置換する
ことが多く、大量の不活性ガスを使用している。この不
活性ガスとしては、主に窒素ガスが使用されており、購
入した液体窒素を窒素ガス製造装置でガス化して貯槽に
蓄えて使用している。
炭酸塩型燃料電池発電プラントでは、プラント起動時，
発電時および緊急停止時などには、燃料電池本体の温度
を維持するなどのため燃料ガスを不活性ガスで置換する
ことが多く、大量の不活性ガスを使用している。この不
活性ガスとしては、主に窒素ガスが使用されており、購
入した液体窒素を窒素ガス製造装置でガス化して貯槽に
蓄えて使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、液体窒素は非
常に高価であり、上述したような大量の窒素ガスを使用
するプラントでは、運転コストが高くなってしまう。
常に高価であり、上述したような大量の窒素ガスを使用
するプラントでは、運転コストが高くなってしまう。
【０００４】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、安価に不活性ガスを
生成することができ、プラントの運転コストを削減する
ことができる不活性ガス製造装置を提供することを目的
とする。
創案されたものである。すなわち、安価に不活性ガスを
生成することができ、プラントの運転コストを削減する
ことができる不活性ガス製造装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料供
給ラインから供給される炭化水素燃料と空気供給ライン
から供給される空気を予め均一に混合する混合器と、そ
の予混合ガス中の炭化水素を触媒によりほぼ完全に燃焼
させる触媒燃焼器と、その燃焼ガスのガス成分を測定す
るガス分析器と、そのガス分析器の出力に基づいて上記
混合器へ供給する炭化水素燃料の流量を調節する流量調
整弁と、上記燃焼ガス中の不活性ガスを蓄える貯槽と、
を備えたことを特徴とする不活性ガスの製造装置が提供
される。また、本発明の実施の形態によれば、上記燃焼
ガス中の水分を除去する凝縮器を備え、さらに上記燃焼
ガスを上記触媒燃焼器の入口ラインに戻す循環ラインを
備えていることが好ましい。
給ラインから供給される炭化水素燃料と空気供給ライン
から供給される空気を予め均一に混合する混合器と、そ
の予混合ガス中の炭化水素を触媒によりほぼ完全に燃焼
させる触媒燃焼器と、その燃焼ガスのガス成分を測定す
るガス分析器と、そのガス分析器の出力に基づいて上記
混合器へ供給する炭化水素燃料の流量を調節する流量調
整弁と、上記燃焼ガス中の不活性ガスを蓄える貯槽と、
を備えたことを特徴とする不活性ガスの製造装置が提供
される。また、本発明の実施の形態によれば、上記燃焼
ガス中の水分を除去する凝縮器を備え、さらに上記燃焼
ガスを上記触媒燃焼器の入口ラインに戻す循環ラインを
備えていることが好ましい。
【０００６】上述した本発明の構成によれば、炭化水素
燃料と空気を予め均一に混合し、その予混合ガスを触媒
により燃焼させることにより、低い酸素濃度であっても
確実に燃焼させることができ、燃焼ガスの酸素濃度を１
〜２％以下に抑制することができる。したがって、燃焼
ガスは、窒素ガスおよび炭酸ガスを主成分とする不活性
ガスとなる。そこで、この燃焼ガスを蓄えておけば、高
価な液体窒素を購入することなく各種プラントにおいて
不活性ガスを生成し使用することができる。とくに、炭
化水素燃料として都市ガスを利用すれば、安価に燃料を
入手することができ、運転コストを削減することができ
る。
燃料と空気を予め均一に混合し、その予混合ガスを触媒
により燃焼させることにより、低い酸素濃度であっても
確実に燃焼させることができ、燃焼ガスの酸素濃度を１
〜２％以下に抑制することができる。したがって、燃焼
ガスは、窒素ガスおよび炭酸ガスを主成分とする不活性
ガスとなる。そこで、この燃焼ガスを蓄えておけば、高
価な液体窒素を購入することなく各種プラントにおいて
不活性ガスを生成し使用することができる。とくに、炭
化水素燃料として都市ガスを利用すれば、安価に燃料を
入手することができ、運転コストを削減することができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図１を参照して説明する。図１は、本発明による不
活性ガス製造装置の全体構成図である。この図に示す不
活性ガス製造装置は、燃料供給ライン１から供給される
炭化水素燃料と空気供給ライン２から供給される空気を
予め均一に混合する混合器と、その予混合ガス中の炭化
水素を触媒によりほぼ完全に燃焼させる触媒燃焼器と、
その燃焼ガスのガス成分を測定するガス分析器３と、そ
のガス分析器３の出力に基づいて混合器へ供給する炭化
水素燃料の流量を調節する流量調整弁４と、燃焼ガス中
の不活性ガスを蓄える貯槽と、燃焼ガス中の水分を除去
する凝縮器と、燃焼ガスを触媒燃焼器の入口ラインに戻
す循環ライン５と、を備えている。
態を図１を参照して説明する。図１は、本発明による不
活性ガス製造装置の全体構成図である。この図に示す不
活性ガス製造装置は、燃料供給ライン１から供給される
炭化水素燃料と空気供給ライン２から供給される空気を
予め均一に混合する混合器と、その予混合ガス中の炭化
水素を触媒によりほぼ完全に燃焼させる触媒燃焼器と、
その燃焼ガスのガス成分を測定するガス分析器３と、そ
のガス分析器３の出力に基づいて混合器へ供給する炭化
水素燃料の流量を調節する流量調整弁４と、燃焼ガス中
の不活性ガスを蓄える貯槽と、燃焼ガス中の水分を除去
する凝縮器と、燃焼ガスを触媒燃焼器の入口ラインに戻
す循環ライン５と、を備えている。
【０００８】上記燃料供給ライン１および上記空気供給
ライン２には、それぞれ流量調整弁４，６が設けられて
おり、その開閉は制御装置により操作されている。ま
た、燃料供給ライン１から供給される炭化水素燃料とし
ては、入手しやすく、安価である都市ガスを利用するこ
とが好ましい。
ライン２には、それぞれ流量調整弁４，６が設けられて
おり、その開閉は制御装置により操作されている。ま
た、燃料供給ライン１から供給される炭化水素燃料とし
ては、入手しやすく、安価である都市ガスを利用するこ
とが好ましい。
【０００９】上記混合器は、上記触媒燃焼器において効
率よく確実に燃焼させるために、炭化水素燃料と空気を
予め均一に混合するためのものである。この混合器とし
て、いわゆるインジェクタなどを使用してもよい。
率よく確実に燃焼させるために、炭化水素燃料と空気を
予め均一に混合するためのものである。この混合器とし
て、いわゆるインジェクタなどを使用してもよい。
【００１０】上記触媒燃焼器は、触媒を充填した燃焼器
であって、その触媒層に炭化水素燃料と空気が均一に混
合された予混合ガスを供給することにより、過酸素雰囲
気でなく低い酸素濃度であっても確実に燃焼させること
ができ、燃焼ガスの酸素濃度を１〜２％以下に抑制する
ことができる。この触媒燃焼器では、例えば炭化水素燃
料としてメタンを主成分とする都市ガスを利用した場合
には、以下のように反応する。
であって、その触媒層に炭化水素燃料と空気が均一に混
合された予混合ガスを供給することにより、過酸素雰囲
気でなく低い酸素濃度であっても確実に燃焼させること
ができ、燃焼ガスの酸素濃度を１〜２％以下に抑制する
ことができる。この触媒燃焼器では、例えば炭化水素燃
料としてメタンを主成分とする都市ガスを利用した場合
には、以下のように反応する。
【００１１】 ＣＨ4 ＋２Ｏ2 →ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ・・・ したがって、燃焼ガス中には、窒素ガス，二酸化炭素お
よび水分が含まれている。この燃焼ガス中に含まれる水
分は、不活性ガスの使用されるプラントにおいて、支障
がなければそのまま不活性ガスと一緒に送気してもよい
が、ガス分析器３などとの関係で除去する方が好まし
い。そこで、図１ではガス分析器３の上流側に凝縮器を
設けて水分を除去している。もちろん、ガス分析器３に
影響がなければ、その下流側に設けるようにしてもよ
い。なお、図１に示すように、完全に水分を除去するた
めにドライヤを設けてもよい。
よび水分が含まれている。この燃焼ガス中に含まれる水
分は、不活性ガスの使用されるプラントにおいて、支障
がなければそのまま不活性ガスと一緒に送気してもよい
が、ガス分析器３などとの関係で除去する方が好まし
い。そこで、図１ではガス分析器３の上流側に凝縮器を
設けて水分を除去している。もちろん、ガス分析器３に
影響がなければ、その下流側に設けるようにしてもよ
い。なお、図１に示すように、完全に水分を除去するた
めにドライヤを設けてもよい。
【００１２】上記ガス分析器３は、燃焼ガス中に含まれ
るガスの各濃度を検出するものであり、赤外線分析計や
水素炎イオン化検出器などのように、連続的にガス濃度
を測定できるものを使用することが好ましい。ただし、
図１に示すように、貯槽に不活性ガスを送気する前に設
けられた補助タンクなどにより、一時的に貯留される場
所があれば、ガス濃度の測定に多少時間のかかる測定方
法（例えば化学的計測方法など）を使用してもよい。こ
のガス分析器３は、図１に示すように、貯槽の上流側に
設けられた補助タンクに設けられており、分析結果の好
ましくない燃焼ガスについては、補助タンク内に一時的
に貯留し、循環ライン５により触媒燃焼器の入口ライン
に戻すようにしている。すなわち、このガス分析器３で
は、とくに酸素濃度および残留炭化水素燃料濃度を厳し
くチェックし、それらが許容値を越えたときには、貯槽
に不活性ガスを供給するラインに設けられた流量調整弁
７を閉じ、循環ライン５に設けられた流量調整弁８を開
き、循環ポンプ９を作動させるように制御装置で制御し
ている。
るガスの各濃度を検出するものであり、赤外線分析計や
水素炎イオン化検出器などのように、連続的にガス濃度
を測定できるものを使用することが好ましい。ただし、
図１に示すように、貯槽に不活性ガスを送気する前に設
けられた補助タンクなどにより、一時的に貯留される場
所があれば、ガス濃度の測定に多少時間のかかる測定方
法（例えば化学的計測方法など）を使用してもよい。こ
のガス分析器３は、図１に示すように、貯槽の上流側に
設けられた補助タンクに設けられており、分析結果の好
ましくない燃焼ガスについては、補助タンク内に一時的
に貯留し、循環ライン５により触媒燃焼器の入口ライン
に戻すようにしている。すなわち、このガス分析器３で
は、とくに酸素濃度および残留炭化水素燃料濃度を厳し
くチェックし、それらが許容値を越えたときには、貯槽
に不活性ガスを供給するラインに設けられた流量調整弁
７を閉じ、循環ライン５に設けられた流量調整弁８を開
き、循環ポンプ９を作動させるように制御装置で制御し
ている。
【００１３】上述したように、炭化水素燃料として都市
ガスを使用した場合には、上記式より、二酸化炭素
（ＣＯ2 ）１モルに対して酸素（Ｏ2 ）２モルおよびメ
タン（ＣＨ4 ）１モルが必要である。したがって、空気
の組成比を酸素（Ｏ2 ）：窒素（Ｎ2 ）＝２１：７９と
すると、燃焼ガス中には窒素（Ｎ2 ）が約７．５モル含
まれていることになる。その結果、メタン（ＣＨ4 ）１
モルと空気２モルから不活性ガス（Ｎ2 ，ＣＯ2 ）８．
５モルが生成される。例えば、溶融炭酸塩型燃料電池の
４０ｋＷ級プラントでは、起動時に７，０００Ｎｍ3 の
窒素ガスを必要とする。従来のように液体窒素でこれを
賄うとすれば、液体窒素の単価は約６４円／Ｎｍ3 であ
るため、起動時だけで、７，０００Ｎｍ3 ×６４円／Ｎ
ｍ3 ＝４４．８万円もかかってしまう。ところが、これ
を本発明の不活性ガス製造装置で賄うとすれば、都市ガ
スの単価は約６０円／Ｎｍ3 であるが、メタン（Ｃ
Ｈ4 ）１モルから不活性ガス（Ｎ2 ，ＣＯ2 ）８．５モ
ルが生成されため、７，０００Ｎｍ3 ×６０円／Ｎｍ3
×１／８．５＝約４．９万円で済んでしまう。このよう
に、本発明の不活性ガス製造装置を使用すれば、プラン
トの運転コストを削減することができる。
ガスを使用した場合には、上記式より、二酸化炭素
（ＣＯ2 ）１モルに対して酸素（Ｏ2 ）２モルおよびメ
タン（ＣＨ4 ）１モルが必要である。したがって、空気
の組成比を酸素（Ｏ2 ）：窒素（Ｎ2 ）＝２１：７９と
すると、燃焼ガス中には窒素（Ｎ2 ）が約７．５モル含
まれていることになる。その結果、メタン（ＣＨ4 ）１
モルと空気２モルから不活性ガス（Ｎ2 ，ＣＯ2 ）８．
５モルが生成される。例えば、溶融炭酸塩型燃料電池の
４０ｋＷ級プラントでは、起動時に７，０００Ｎｍ3 の
窒素ガスを必要とする。従来のように液体窒素でこれを
賄うとすれば、液体窒素の単価は約６４円／Ｎｍ3 であ
るため、起動時だけで、７，０００Ｎｍ3 ×６４円／Ｎ
ｍ3 ＝４４．８万円もかかってしまう。ところが、これ
を本発明の不活性ガス製造装置で賄うとすれば、都市ガ
スの単価は約６０円／Ｎｍ3 であるが、メタン（Ｃ
Ｈ4 ）１モルから不活性ガス（Ｎ2 ，ＣＯ2 ）８．５モ
ルが生成されため、７，０００Ｎｍ3 ×６０円／Ｎｍ3
×１／８．５＝約４．９万円で済んでしまう。このよう
に、本発明の不活性ガス製造装置を使用すれば、プラン
トの運転コストを削減することができる。
【００１４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
【００１５】
【発明の効果】上述した本発明の不活性ガス製造装置に
よれば、炭化水素燃料と空気を予め均一に混合し、その
予混合ガスを触媒により燃焼させることにより、低い酸
素濃度であっても確実に燃焼させることができ、燃焼ガ
スの酸素濃度を１〜２％以下に抑制することができる。
したがって、窒素ガスおよび炭酸ガスを主成分とする不
活性ガスを生成することができ、高価な液体窒素を購入
することなく各種プラントに不活性ガスを供給すること
ができる。とくに、炭化水素燃料として都市ガスを利用
すれば、安価に燃料を入手することができ、運転コスト
を削減することができる。
よれば、炭化水素燃料と空気を予め均一に混合し、その
予混合ガスを触媒により燃焼させることにより、低い酸
素濃度であっても確実に燃焼させることができ、燃焼ガ
スの酸素濃度を１〜２％以下に抑制することができる。
したがって、窒素ガスおよび炭酸ガスを主成分とする不
活性ガスを生成することができ、高価な液体窒素を購入
することなく各種プラントに不活性ガスを供給すること
ができる。とくに、炭化水素燃料として都市ガスを利用
すれば、安価に燃料を入手することができ、運転コスト
を削減することができる。
【図１】本発明による不活性ガス製造装置の全体構成図
である。
である。
１ 燃料供給ライン ２ 空気供給ライン ３ ガス分析器 ４，６〜８ 流量調整弁 ５ 循環ライン ９ 循環ポンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料供給ラインから供給される炭化水素
燃料と空気供給ラインから供給される空気を予め均一に
混合する混合器と、その予混合ガス中の炭化水素を触媒
によりほぼ完全に燃焼させる触媒燃焼器と、その燃焼ガ
スのガス成分を測定するガス分析器と、そのガス分析器
の出力に基づいて上記混合器へ供給する炭化水素燃料の
流量を調節する流量調整弁と、上記燃焼ガス中の不活性
ガスを蓄える貯槽と、を備えたことを特徴とする不活性
ガスの製造装置。 - 【請求項２】 上記燃焼ガス中の水分を除去する凝縮器
を備えた、請求項１に記載の不活性ガス製造装置。 - 【請求項３】 上記燃焼ガスを上記触媒燃焼器の入口ラ
インに戻す循環ラインを備えた、請求項１または請求項
２に記載の不活性ガス製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28356296A JPH10118482A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 不活性ガス製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28356296A JPH10118482A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 不活性ガス製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10118482A true JPH10118482A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17667144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28356296A Pending JPH10118482A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 不活性ガス製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10118482A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013181699A (ja) * | 2012-03-01 | 2013-09-12 | Bridgestone Corp | 不活性ガスの製造方法 |
| CN105806925A (zh) * | 2015-01-15 | 2016-07-27 | 布鲁克道尔顿有限公司 | 具有燃料电池的气体分析仪 |
| JP2018063864A (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 三浦工業株式会社 | 不活性ガス供給方法および燃料電池システム |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP28356296A patent/JPH10118482A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013181699A (ja) * | 2012-03-01 | 2013-09-12 | Bridgestone Corp | 不活性ガスの製造方法 |
| CN105806925A (zh) * | 2015-01-15 | 2016-07-27 | 布鲁克道尔顿有限公司 | 具有燃料电池的气体分析仪 |
| JP2018063864A (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 三浦工業株式会社 | 不活性ガス供給方法および燃料電池システム |
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