JPS61227902A - 改質器装置 - Google Patents
改質器装置Info
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- JPS61227902A JPS61227902A JP60067016A JP6701685A JPS61227902A JP S61227902 A JPS61227902 A JP S61227902A JP 60067016 A JP60067016 A JP 60067016A JP 6701685 A JP6701685 A JP 6701685A JP S61227902 A JPS61227902 A JP S61227902A
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- reforming
- heat exchanger
- reformer
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- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、改質器容器内において、改質管より流出する
改質ガスおよび燃焼排ガスを夫々用いて、改質管へ導入
する炭化水素系の原料ガスと水蒸気の混合ガス濃度を熱
交換器にて適温に上昇させることにより、改質反応を効
率よく促進させ得るようにした改質器装置に関する。
改質ガスおよび燃焼排ガスを夫々用いて、改質管へ導入
する炭化水素系の原料ガスと水蒸気の混合ガス濃度を熱
交換器にて適温に上昇させることにより、改質反応を効
率よく促進させ得るようにした改質器装置に関する。
［発明の技術的背景］
近年、その開発、実用化の研究に期待と関心が寄せられ
てきている燃料電池は、燃料の有する化学エネルギーを
電気化学プロセスで酸化させることにより、酸化反応に
伴って放出されるエネルギーを直接電気エネルギーに変
換する装置である。
てきている燃料電池は、燃料の有する化学エネルギーを
電気化学プロセスで酸化させることにより、酸化反応に
伴って放出されるエネルギーを直接電気エネルギーに変
換する装置である。
この燃料電池を用いた発電プラントは、比較的小さな規
模でも発電の熱効率が４０〜５０％にも達し、新鋭火力
発電をはるかにしのぐと期待されている。また、近年大
きな社会問題になっている分書要因であるいおう酸化物
、窒素酸化物の排出が極めて少ない。さらに、発電装置
内に燃焼サイクルを含まないことから、大量の冷却水を
必要としない、振動音が小さいなど、原理的に高いエネ
ルギー変換効率が期待できると共に、騒音・排ガス等の
環境問題が少なく、さらには負荷変動に対して応答性が
良い等の特長がある。そして、この様な燃料電池を用い
た発電プラントにおいては、天然ガス等炭化水素系の原
料ガスに水蒸気を混合して改質器内で加温変成して得ら
れた水素ガスと、他系統のターボ・コンプレッサーより
の空気とを夫々燃料電池に供給して酸化反応させ、電力
を得るようにしているものが多い。
模でも発電の熱効率が４０〜５０％にも達し、新鋭火力
発電をはるかにしのぐと期待されている。また、近年大
きな社会問題になっている分書要因であるいおう酸化物
、窒素酸化物の排出が極めて少ない。さらに、発電装置
内に燃焼サイクルを含まないことから、大量の冷却水を
必要としない、振動音が小さいなど、原理的に高いエネ
ルギー変換効率が期待できると共に、騒音・排ガス等の
環境問題が少なく、さらには負荷変動に対して応答性が
良い等の特長がある。そして、この様な燃料電池を用い
た発電プラントにおいては、天然ガス等炭化水素系の原
料ガスに水蒸気を混合して改質器内で加温変成して得ら
れた水素ガスと、他系統のターボ・コンプレッサーより
の空気とを夫々燃料電池に供給して酸化反応させ、電力
を得るようにしているものが多い。
第３図は、この種の燃料電池発電プラントに設けられる
改質器の一例を示した系統図で、第４図は第３図におけ
る改質器本体の構成例を縦断面図にて示したもの、第５
図は第４図のＩ−ＩＦ線部分の矢視平面図を示したもの
である。・図において、改質器容器１の内部には、図示
しない燃料タンクに連結した導管２よりの燃料と、図示
しない空気供給機に連結した導管３よりの空気を夫々導
入混合して燃焼する主バーナ−４が配設されており、ま
た導管５より燃料および導管６より空気が夫々導入され
、かつ先端に電気点火装置を有した主バーナ−４を点火
させるための補助バーナー７が設けられている。上記主
バーナ−４の高温燃焼排ガスは、加温室８を流通しこれ
により断面環状の改質管９の外周空間を通り、下層部に
あるセラミック球１１を保持した導管１０を通過し、ざ
らにこ、れと連通した排ガス管１２を通して改質器官Ｉ
１１の外部へ排出され、図示しないターボ・コンプレッ
サーへ導かれて運転に寄与する。一方、天然ガス等炭化
水素系の原料ガスと水蒸気との混合ガスは、導管１３よ
り導入され、改質管９内の改質器、。
改質器の一例を示した系統図で、第４図は第３図におけ
る改質器本体の構成例を縦断面図にて示したもの、第５
図は第４図のＩ−ＩＦ線部分の矢視平面図を示したもの
である。・図において、改質器容器１の内部には、図示
しない燃料タンクに連結した導管２よりの燃料と、図示
しない空気供給機に連結した導管３よりの空気を夫々導
入混合して燃焼する主バーナ−４が配設されており、ま
た導管５より燃料および導管６より空気が夫々導入され
、かつ先端に電気点火装置を有した主バーナ−４を点火
させるための補助バーナー７が設けられている。上記主
バーナ−４の高温燃焼排ガスは、加温室８を流通しこれ
により断面環状の改質管９の外周空間を通り、下層部に
あるセラミック球１１を保持した導管１０を通過し、ざ
らにこ、れと連通した排ガス管１２を通して改質器官Ｉ
１１の外部へ排出され、図示しないターボ・コンプレッ
サーへ導かれて運転に寄与する。一方、天然ガス等炭化
水素系の原料ガスと水蒸気との混合ガスは、導管１３よ
り導入され、改質管９内の改質器、。
煤層（以下、単に触−煤層と称する）１４を保持した管
路を通過する。そして、この通過中に加温と触媒作用に
より改質反応が行なわれて水素リッチなガスに改質され
る。この改質ガスは、改質管９内の導管１５を介しさら
にこれと連通した導管１６を介して改質器官１１の外部
へ導かれ、熱交換器２１にて濃度を下げてこれにより改
質ガス中に含有する一酸化炭素を二酸化炭素にする高温
変成器２３と、図示しない低温変成器を介し、図示しな
い燃料電池へ供給されて発電に寄与することになる。
路を通過する。そして、この通過中に加温と触媒作用に
より改質反応が行なわれて水素リッチなガスに改質され
る。この改質ガスは、改質管９内の導管１５を介しさら
にこれと連通した導管１６を介して改質器官１１の外部
へ導かれ、熱交換器２１にて濃度を下げてこれにより改
質ガス中に含有する一酸化炭素を二酸化炭素にする高温
変成器２３と、図示しない低温変成器を介し、図示しな
い燃料電池へ供給されて発電に寄与することになる。
ところで、この種の装置としては例えば特開５３−７９
７６７号公報が知られている上述したような改質器にお
いて、改質管９人口側の原料ガスと水蒸気との混合ガス
の温度は、４２７℃以上５１０℃以下に制御する必要が
ある。その理由は、温度が４２７℃以下になると触媒層
１４にポリプロピレンが沈着して触媒の性能が劣化し、
また５１０℃以上になると混合ガスが分解を起こしてカ
ーボンを生成し、これが触媒層１４の組織内に入りこん
で触媒を破壊し、粉化させて改質管９内の差圧を増大さ
せるからである。そして実際には、改質器容器１内の改
質管９の下部から導入された原料ガスと水蒸気との混合
ガスは、改質管９内の触媒層１４を上昇するに従がい、
温度が上昇して７６０℃以上で水素ガスに改質する反応
を起こし、改質管９の上部での温度が９８２℃と最高と
なるように、改質器容器１の種バーナー４により改質管
９を加熱制御してなる。また、これにより改質された水
素リッチなガスは、改質管９町歩より内側の導管１５を
流降下しつつ触媒ＩＩ！１４へ伝熱して、改質管９の出
口側では約５９３℃に制御するようにしている。
７６７号公報が知られている上述したような改質器にお
いて、改質管９人口側の原料ガスと水蒸気との混合ガス
の温度は、４２７℃以上５１０℃以下に制御する必要が
ある。その理由は、温度が４２７℃以下になると触媒層
１４にポリプロピレンが沈着して触媒の性能が劣化し、
また５１０℃以上になると混合ガスが分解を起こしてカ
ーボンを生成し、これが触媒層１４の組織内に入りこん
で触媒を破壊し、粉化させて改質管９内の差圧を増大さ
せるからである。そして実際には、改質器容器１内の改
質管９の下部から導入された原料ガスと水蒸気との混合
ガスは、改質管９内の触媒層１４を上昇するに従がい、
温度が上昇して７６０℃以上で水素ガスに改質する反応
を起こし、改質管９の上部での温度が９８２℃と最高と
なるように、改質器容器１の種バーナー４により改質管
９を加熱制御してなる。また、これにより改質された水
素リッチなガスは、改質管９町歩より内側の導管１５を
流降下しつつ触媒ＩＩ！１４へ伝熱して、改質管９の出
口側では約５９３℃に制御するようにしている。
改質管９で反応改質したガス中には、−酸化炭素ＣＯが
含まれており、これは電池本体に害を与えるので、これ
を有害の二酸化炭素ＣＯ２に変えるため、改質ガス温度
約５９３℃を熱交換器２１にて導管２２の冷却用ガスに
より温度を３８７℃以上４２１℃以下の範囲に下げて、
高温変成器２３に導入して触媒反応により一酸化炭素Ｃ
Ｏを二酸化炭素ＣＯ２に変える。燃料と水蒸気混合ガス
の基本改質反応式を下記に示す。
含まれており、これは電池本体に害を与えるので、これ
を有害の二酸化炭素ＣＯ２に変えるため、改質ガス温度
約５９３℃を熱交換器２１にて導管２２の冷却用ガスに
より温度を３８７℃以上４２１℃以下の範囲に下げて、
高温変成器２３に導入して触媒反応により一酸化炭素Ｃ
Ｏを二酸化炭素ＣＯ２に変える。燃料と水蒸気混合ガス
の基本改質反応式を下記に示す。
改質管内の反応 ＣＨ４＋２Ｈ２＋熱→ＣＯ＋Ｈ２
０＋３Ｈ２ 高温変成器内の反応 ＣＯ＋８２０ →熱＋ＣＯ２＋８２ 以上の説明から、原料ガスと水蒸気との混合ガスが改質
管９内に充填された触媒１ｌ１１４で水素リッチなガス
に改質するには、改質管９の入口部において原料ガスと
水蒸気の混合ガスが４２７℃〜５１０℃の範囲の適温に
なるように加熱を効率良く行なわなければならないこと
がわかる。かつ改質管９にて改質されたガスの温度約５
９３℃を、高温変成器２３に入れる適温３８７℃〜４２
１℃の範囲まで下げねばならないことがわかる。
０＋３Ｈ２ 高温変成器内の反応 ＣＯ＋８２０ →熱＋ＣＯ２＋８２ 以上の説明から、原料ガスと水蒸気との混合ガスが改質
管９内に充填された触媒１ｌ１１４で水素リッチなガス
に改質するには、改質管９の入口部において原料ガスと
水蒸気の混合ガスが４２７℃〜５１０℃の範囲の適温に
なるように加熱を効率良く行なわなければならないこと
がわかる。かつ改質管９にて改質されたガスの温度約５
９３℃を、高温変成器２３に入れる適温３８７℃〜４２
１℃の範囲まで下げねばならないことがわかる。
しかし乍ら従来の改質器では、天然ガスと水蒸気の混合
ガスの温度約２００℃を熱交換器１９にて、改質管９へ
導入させるための適温４２７℃〜５１０℃範囲迄上昇さ
せるのに大きな熱エネルギーを与えることの熱損失と、
熱交換１９の温度差が大きいため温度制御が困難である
欠点があった。
ガスの温度約２００℃を熱交換器１９にて、改質管９へ
導入させるための適温４２７℃〜５１０℃範囲迄上昇さ
せるのに大きな熱エネルギーを与えることの熱損失と、
熱交換１９の温度差が大きいため温度制御が困難である
欠点があった。
かつ改質管９より排出されたガスの温度約５９３℃を熱
交換器２１にて高温変成器２３へ導入させるための適温
３８７℃〜４２１℃範囲に下げるのに大きな熱エネルギ
ーを放出する熱損失と、熱交換の温度差が大きいための
温度制御が困難であるというような問題がある。
交換器２１にて高温変成器２３へ導入させるための適温
３８７℃〜４２１℃範囲に下げるのに大きな熱エネルギ
ーを放出する熱損失と、熱交換の温度差が大きいための
温度制御が困難であるというような問題がある。
［発明の目的］
本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は改質反応を効率的に行なうと共に省エ
ネルギー化を図ることができ、また改質管内に導入され
る原料ガスおよび水蒸気の混合ガス温度を適温に容易に
制御すると共に省エネルギー化を図ることが可能な改質
器装置を提供することにある。
ので、その目的は改質反応を効率的に行なうと共に省エ
ネルギー化を図ることができ、また改質管内に導入され
る原料ガスおよび水蒸気の混合ガス温度を適温に容易に
制御すると共に省エネルギー化を図ることが可能な改質
器装置を提供することにある。
［発明の概要コ
上記目的を達成するために本発明では、上記改質管内に
導入される原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと上記改質
管の外側を通過した後の高温燃焼排ガスとの熱交換を行
なう第１の熱交換器、およびこの第１の熱交換器により
熱交換された原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと上記改
質管より排出される改質ガスとの熱交換を行なう第２の
熱交換器を上記改質器容器の内部に夫々設けることを第
１の特徴とし、またこれに加えて上記改質管より排出さ
れる改質ガスを直接に改質器容器外部へ導く第１のバイ
パス管、および上記第２の熱交換器を通過した後の改質
管よりの改質ガスを改質器容器外部へ導く第２のバイパ
ス管を夫々設け、上記改質管内に導入される原料ガスお
よび水蒸気の混合ガスの温度を検出する温度検出器と、
上記第１のバイパス管に設けられ当該管内の改質ガス流
量を調節する第１の調節弁と、上記第２のバイパス管に
設けられ当該管内の改質ガス流量を調節する第２の調節
弁と、上記濃度検出器からの検出濃度と規定の混合ガス
濃度とを比較し、かつこの比較結果に応じて上記第１の
調節弁および第２の調節弁の開度を夫々制御する制御器
とを備えて成ることを第２の特徴とする。
導入される原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと上記改質
管の外側を通過した後の高温燃焼排ガスとの熱交換を行
なう第１の熱交換器、およびこの第１の熱交換器により
熱交換された原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと上記改
質管より排出される改質ガスとの熱交換を行なう第２の
熱交換器を上記改質器容器の内部に夫々設けることを第
１の特徴とし、またこれに加えて上記改質管より排出さ
れる改質ガスを直接に改質器容器外部へ導く第１のバイ
パス管、および上記第２の熱交換器を通過した後の改質
管よりの改質ガスを改質器容器外部へ導く第２のバイパ
ス管を夫々設け、上記改質管内に導入される原料ガスお
よび水蒸気の混合ガスの温度を検出する温度検出器と、
上記第１のバイパス管に設けられ当該管内の改質ガス流
量を調節する第１の調節弁と、上記第２のバイパス管に
設けられ当該管内の改質ガス流量を調節する第２の調節
弁と、上記濃度検出器からの検出濃度と規定の混合ガス
濃度とを比較し、かつこの比較結果に応じて上記第１の
調節弁および第２の調節弁の開度を夫々制御する制御器
とを備えて成ることを第２の特徴とする。
【発明の実施例］
以下、本発明の一実施例について図面を参照して具体的
に説明する。第１図は、本発明による改質器装置の系統
図を示したもので、第２図は同改質器装置の構成例を縦
断面図にて示したもので、第３図、第４図、第５図の従
来型と同一部分には同一符号を付して示している。
に説明する。第１図は、本発明による改質器装置の系統
図を示したもので、第２図は同改質器装置の構成例を縦
断面図にて示したもので、第３図、第４図、第５図の従
来型と同一部分には同一符号を付して示している。
第１図および第２図において、改質器容器１の頂部には
、主バーナ−４が設けられ、その燃焼口は改質器官ｆｓ
１の内側部にあるように設置されている。また、燃焼ノ
ズルに電気点火装置を有した補助バーナー７が、上記主
バーナ−４を点火出来るように配設されている。ざらに
、主バーナ−４の下方には、断面環状の改質管９を複数
本等ｌｌＩｗＡに配列している。主バーナ−４で燃焼し
た高温燃焼排ガスは、複数本ある改質管９の間隔を・改
質管９を加温しながら流下し、改質管９の下方外周部に
セラミック球１１を充填した導管１０を通過して、それ
に連通している熱交換器２４を介して、さらにこれに連
通している。導管１２より改質器容器１外へ排出し、排
ガス熱利用の図示しないターボ・コンプレッサーの運転
に寄与して排ガス放出するようにしている。一方、炭化
水素系の原料ガスと水蒸気との混合ガスは導管１３より
導入し、熱交換器２４において、主バーナ−４で燃焼し
た高温燃焼排ガスと熱交換して混合ガス温度を上昇し、
この加温された混合ガスは熱交換器２４に配設された熱
交換器２５に導入され、これを通って改質管９に導入さ
れるようにしている。
、主バーナ−４が設けられ、その燃焼口は改質器官ｆｓ
１の内側部にあるように設置されている。また、燃焼ノ
ズルに電気点火装置を有した補助バーナー７が、上記主
バーナ−４を点火出来るように配設されている。ざらに
、主バーナ−４の下方には、断面環状の改質管９を複数
本等ｌｌＩｗＡに配列している。主バーナ−４で燃焼し
た高温燃焼排ガスは、複数本ある改質管９の間隔を・改
質管９を加温しながら流下し、改質管９の下方外周部に
セラミック球１１を充填した導管１０を通過して、それ
に連通している熱交換器２４を介して、さらにこれに連
通している。導管１２より改質器容器１外へ排出し、排
ガス熱利用の図示しないターボ・コンプレッサーの運転
に寄与して排ガス放出するようにしている。一方、炭化
水素系の原料ガスと水蒸気との混合ガスは導管１３より
導入し、熱交換器２４において、主バーナ−４で燃焼し
た高温燃焼排ガスと熱交換して混合ガス温度を上昇し、
この加温された混合ガスは熱交換器２４に配設された熱
交換器２５に導入され、これを通って改質管９に導入さ
れるようにしている。
そして、この導入された混合ガスは改質管９の内部に充
填された触媒層１４を通り、改質管９の頂部内側で導管
１５に入り、一部はこれに連通している導管２６を通り
、熱交換器２５を経て導管１６より水素リッチな改質ガ
スを改質器容器１外へ導くようにしている。この場合、
自動調節弁２７を導１！１６に設けている。また残りの
一部″は、導管２６の一端部より直接改質器容器１外へ
導くようにしている。この場合、自動調節弁２８を導管
２６に設け、この自動調節弁２７の下流側において導管
１６に連通するバイパス管２９を設けて□いる。そして
、導管１６より熱交換１２１と高温変成器２３を通し、
ざらに図示しない低温変成器を介して燃料電池へ燃料と
して供給するようにしている。
填された触媒層１４を通り、改質管９の頂部内側で導管
１５に入り、一部はこれに連通している導管２６を通り
、熱交換器２５を経て導管１６より水素リッチな改質ガ
スを改質器容器１外へ導くようにしている。この場合、
自動調節弁２７を導１！１６に設けている。また残りの
一部″は、導管２６の一端部より直接改質器容器１外へ
導くようにしている。この場合、自動調節弁２８を導管
２６に設け、この自動調節弁２７の下流側において導管
１６に連通するバイパス管２９を設けて□いる。そして
、導管１６より熱交換１２１と高温変成器２３を通し、
ざらに図示しない低温変成器を介して燃料電池へ燃料と
して供給するようにしている。
また、自動調節弁２７と２８は、改質管９へ導入される
導管部で原料ガスと水蒸気の混合ガスの温度検出器３０
により自動制御器３１に連係して比例制御をするように
している。すなわち、温度検出器３０からの検出温度と
規定の混合ガス濃度（４２７〜５１０℃）とを比較し、
その比較結果検出温度が規定の混合ガス温度よりも低い
時には調節弁２８を閉方向に、調節弁２７を開方向に夫
々制御し、また逆に検出温度が規定の混合ガス温度より
も高い時には調節弁２７を閉方向に、調節弁２８を開方
向に夫々制御するようにしている。
導管部で原料ガスと水蒸気の混合ガスの温度検出器３０
により自動制御器３１に連係して比例制御をするように
している。すなわち、温度検出器３０からの検出温度と
規定の混合ガス濃度（４２７〜５１０℃）とを比較し、
その比較結果検出温度が規定の混合ガス温度よりも低い
時には調節弁２８を閉方向に、調節弁２７を開方向に夫
々制御し、また逆に検出温度が規定の混合ガス温度より
も高い時には調節弁２７を閉方向に、調節弁２８を開方
向に夫々制御するようにしている。
かかる様に構成した改質器装置においては、原料ガスと
水蒸気の混合ガスが導管１３により、改質器官Ｂ１内に
設けられた熱交換１１２４に導入される。一方主バーナ
ー４により燃焼用ガスが燃焼され、その高ｍ燃焼排ガス
は、改質！９を加熱しながら流下し、導管１０を通って
熱交換器２４に入り、上記混合ガスと熱交換する。また
熱交換器２４において昇温した混合ガスは連通する熱交
換器２５に導入され、一方改質！９内にて改質された高
温排出ガスが熱交換器２５に導入されて、上記混合ガス
と熱交換して効率良くかつ加熱温度差が適宜のため改質
に必要な適温まで上昇することが可能となる。
水蒸気の混合ガスが導管１３により、改質器官Ｂ１内に
設けられた熱交換１１２４に導入される。一方主バーナ
ー４により燃焼用ガスが燃焼され、その高ｍ燃焼排ガス
は、改質！９を加熱しながら流下し、導管１０を通って
熱交換器２４に入り、上記混合ガスと熱交換する。また
熱交換器２４において昇温した混合ガスは連通する熱交
換器２５に導入され、一方改質！９内にて改質された高
温排出ガスが熱交換器２５に導入されて、上記混合ガス
と熱交換して効率良くかつ加熱温度差が適宜のため改質
に必要な適温まで上昇することが可能となる。
さらに、改質管９に導入される原料ガスと水蒸気の混合
ガスの？温度は、温度検出器３０により検出されて、そ
の濃度が適温より高い時は、温度検出器３０と連係した
自動制御器３１の制御により、自動調節弁２８は開度が
大きくなり、それに反比例制御されて自動調節弁２７の
開度は小さくなる。
ガスの？温度は、温度検出器３０により検出されて、そ
の濃度が適温より高い時は、温度検出器３０と連係した
自動制御器３１の制御により、自動調節弁２８は開度が
大きくなり、それに反比例制御されて自動調節弁２７の
開度は小さくなる。
この制御により改質管９よりの改質ガス量は熱交換器２
５を通る流量が少なくなり、上記混合ガスへの加熱エネ
ルギーが減少して温度上昇は少なくなる。また、上記温
度検出器３０により検出された温度が適温より低い時は
、同様にして自動調節弁２８の開度は小さくなり、それ
に反比例制御して自動調節弁２７の開度は大きくなる、
この制御により混合ガスの温度は熱交換器２５にて上昇
する。
５を通る流量が少なくなり、上記混合ガスへの加熱エネ
ルギーが減少して温度上昇は少なくなる。また、上記温
度検出器３０により検出された温度が適温より低い時は
、同様にして自動調節弁２８の開度は小さくなり、それ
に反比例制御して自動調節弁２７の開度は大きくなる、
この制御により混合ガスの温度は熱交換器２５にて上昇
する。
以上の制御により、改質管９に入る原料ガスと水蒸気の
混合ガスは、効率良く改質に必要な適温に保持すること
が可能となる。
混合ガスは、効率良く改質に必要な適温に保持すること
が可能となる。
一方、改質管９により改質されたガスは、熱交換器２５
により熱交換してその温度が降下するため、高温変成器
２３に導入する前に設けられた熱交換器２１において、
高温変成器２３に導入される適温まで下げるために冷却
用ガス２２のエネルギーを少なくすることが可能となる
。
により熱交換してその温度が降下するため、高温変成器
２３に導入する前に設けられた熱交換器２１において、
高温変成器２３に導入される適温まで下げるために冷却
用ガス２２のエネルギーを少なくすることが可能となる
。
上述したように本構成の改質器装置によれば、改質器容
器１内に設けられた２ｍの熱交換器２４と２５により、
改質管９に導入される炭化水素系の原料ガスと水蒸気の
混合ガス温度を改質に必要な適温にすることが出来るた
め、水素リッチなガスとする改質反応を極めて効率よく
行なうことができると共に、省エネルギー化を図ること
が可能となる。
器１内に設けられた２ｍの熱交換器２４と２５により、
改質管９に導入される炭化水素系の原料ガスと水蒸気の
混合ガス温度を改質に必要な適温にすることが出来るた
め、水素リッチなガスとする改質反応を極めて効率よく
行なうことができると共に、省エネルギー化を図ること
が可能となる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても同様に実施することができるものである
。
のようにしても同様に実施することができるものである
。
（ａ ）上記実施例において熱交換器２４および２５は
、改質器容器１の外周部に配設するようにしてもよい。
、改質器容器１の外周部に配設するようにしてもよい。
（ｂ）上記実施例において改質管９の下部にて仕切板を
設け、熱交換器２４および２５を夫々別容器にして１１
脱可能にするようにしてもよい。
設け、熱交換器２４および２５を夫々別容器にして１１
脱可能にするようにしてもよい。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、改質管内に導入さ
れる原料ガスおよび゛水蒸気の混合ガスと上記改質管を
通過した後の高温燃焼排ガスとの熱交換を行なう第１の
熱交換器、およびこの第１の熱交換器により熱交換され
た原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと上記改質管より排
出される改質ガスとの熱交換を行なう第２の熱交換器を
上記改質器容器の内部または外部に夫々設け、またこれ
に加えて上記改質管より排出される改質ガスを直接に改
質器容器外部へ導く第１のバイパス管、および上記第２
の熱交換器を通過した後の改質管よりの改質ガスを改質
器容器外部へ導く第２のバイパス管を夫々設け、上記改
質管内に導入される原料ガスおよび水蒸気の混合ガスの
温度を検出する温度検出器と、上記第１のバイパス管に
設けられ当該管内の改質ガス量を調節する第１の調節弁
と、上記第２のバイパス管に設けられ当該管内の改質ガ
ス＊＠を調節する第２の調節弁と、上記温度検出器から
の検出温度と規定の混合ガス温度とを比較し、かつこの
比較結果に応じて上記第１の調節弁および第２の調節弁
の開度を夫々制御する制御器とを備えて構成するように
したので、改質反応を効率的に行なうと共に省エネルギ
ー化を図ることができ、また改質管内に導入される原料
ガスおよび水蒸気の混合ガス温度を適温に容易に制御す
ると共に省エネルギー化を図ることが可能な極めて信頼
性の高い改質器装置が提供できる。
れる原料ガスおよび゛水蒸気の混合ガスと上記改質管を
通過した後の高温燃焼排ガスとの熱交換を行なう第１の
熱交換器、およびこの第１の熱交換器により熱交換され
た原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと上記改質管より排
出される改質ガスとの熱交換を行なう第２の熱交換器を
上記改質器容器の内部または外部に夫々設け、またこれ
に加えて上記改質管より排出される改質ガスを直接に改
質器容器外部へ導く第１のバイパス管、および上記第２
の熱交換器を通過した後の改質管よりの改質ガスを改質
器容器外部へ導く第２のバイパス管を夫々設け、上記改
質管内に導入される原料ガスおよび水蒸気の混合ガスの
温度を検出する温度検出器と、上記第１のバイパス管に
設けられ当該管内の改質ガス量を調節する第１の調節弁
と、上記第２のバイパス管に設けられ当該管内の改質ガ
ス＊＠を調節する第２の調節弁と、上記温度検出器から
の検出温度と規定の混合ガス温度とを比較し、かつこの
比較結果に応じて上記第１の調節弁および第２の調節弁
の開度を夫々制御する制御器とを備えて構成するように
したので、改質反応を効率的に行なうと共に省エネルギ
ー化を図ることができ、また改質管内に導入される原料
ガスおよび水蒸気の混合ガス温度を適温に容易に制御す
ると共に省エネルギー化を図ることが可能な極めて信頼
性の高い改質器装置が提供できる。
第１図は本発明の改質器装置の一実施例を示す系統図、
第２図は同改質器装置を示す縦断面図、第３図は従来の
改質器装置を示す系統図、第４図は従来の改質器本体を
示す縦断面図、第５図は第４図のＩ−１を線部分の矢視
平面図を示すものである。 １・・・改質器容器、４・・・主バーナ−，７・・・補
助バーナー、９・・・改質管、１１・・・セラミック球
、１４・・・触媒層、２１・・・熱交換器、２３・・・
高温変成器、２４と２５・・・熱交換器、２７と２８・
・・自動調節弁、３０・・・温度検出器、３１・・・自
動制御器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ’Ｉｎ１図 第２図 弔 ３ 図 １４ 図
第２図は同改質器装置を示す縦断面図、第３図は従来の
改質器装置を示す系統図、第４図は従来の改質器本体を
示す縦断面図、第５図は第４図のＩ−１を線部分の矢視
平面図を示すものである。 １・・・改質器容器、４・・・主バーナ−，７・・・補
助バーナー、９・・・改質管、１１・・・セラミック球
、１４・・・触媒層、２１・・・熱交換器、２３・・・
高温変成器、２４と２５・・・熱交換器、２７と２８・
・・自動調節弁、３０・・・温度検出器、３１・・・自
動制御器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ’Ｉｎ１図 第２図 弔 ３ 図 １４ 図
Claims (2)
- （１）一端部が密閉されると共に内部に改質触媒層が設
けられた断面環状の複数本の改質管を改質器容器の内部
に配設し、燃焼用ガスおよび燃焼用空気をバーナにより
燃焼させて得られる高温燃焼排ガスを前記改質管の一端
部よりその外側を通して他端部より外部へ流出させると
共に、原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを前記改質管の
他端部より流入させ改質触媒層を通して改質ガスに改質
しさらにその一端部より内側管を通して他端部より流出
させる如く構成された改質器において、前記改質管内に
導入される原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと前記改質
管の外側を通過した後の高温燃焼排ガスとの熱交換を行
なう第１の熱交換器、およびこの第１の熱交換器により
熱交換された原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと前記改
質管より排出される改質ガスとの熱交換を行なう第２の
熱交換器を前記改質器容器の内部または外部に夫々設け
るようにしたことを特徴とする改質器装置。 - （２）一端部が密閉されると共に内部に改質触媒層が設
けられた断面環状の複数本の改質管を改質器容器の内部
に配設し、燃焼用ガスおよび燃焼用空気をバーナにより
燃焼させて得られる高温燃焼排ガスを前記改質管の一端
部よりその外側を通して他端部より外部へ流出させると
共に、原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを前記改質管の
他端部より流入させ改質触媒層を通して改質ガスに改質
しさらにその一端部より内側管を通して他端部より流出
させる如く構成された改質器において、前記改質管内に
導入される原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと前記改質
管の外側を通過した後の高温燃焼排ガスとの熱交換を行
なう第１の熱交換器、およびこの第１の熱交換器により
熱交換された原料ガスおよび水蒸気の混合ガスと前記改
質管より排出される改質ガスとの熱交換を行なう第２の
熱交換器を前記改質器容器の内部または外部に夫々設け
ると共に、前記改質管より排出される改質ガスを直接に
改質器容器外部へ導く第１のバイパス管、および前記第
２の熱交換器を通過した後の改質管よりの改質ガスを改
質器容器外部へ導く第２のバイパス管を夫々設ける構成
とし、前記改質管に導入される原料ガスおよび水蒸気の
混合ガスの温度を検出する温度検出器と、前記第１のバ
イパス管に設けられ当該管内の改質ガス流量を調節する
第１の調節弁と、前記第２のバイパス管に設けられ当該
管内の改質ガス流量を調節する第２の調節弁と、前記温
度検出器からの検出温度と規定の混合ガス温度とを比較
し、かつこの比較結果に応じて前記第１の調節弁および
第２の調節弁の開度を夫々制御する制御器とを具備して
成ることを特徴とする改質器装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60067016A JPS61227902A (ja) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | 改質器装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60067016A JPS61227902A (ja) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | 改質器装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227902A true JPS61227902A (ja) | 1986-10-11 |
Family
ID=13332684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60067016A Pending JPS61227902A (ja) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | 改質器装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61227902A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5379767A (en) * | 1976-12-22 | 1978-07-14 | United Technologies Corp | Reaction apparatus |
| JPS5813481A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-25 | Diesel Kiki Co Ltd | 焼結合金よりなる２部材の位置決め接合方法 |
-
1985
- 1985-03-30 JP JP60067016A patent/JPS61227902A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5379767A (en) * | 1976-12-22 | 1978-07-14 | United Technologies Corp | Reaction apparatus |
| JPS5813481A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-25 | Diesel Kiki Co Ltd | 焼結合金よりなる２部材の位置決め接合方法 |
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