JP2714242B2 - ガス改質装置 - Google Patents
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- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
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- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はガス改質装置に係り、特に燃焼ガスが反応管
の周囲の決められた流路を通ることなく流れるのを回避
するのに好適なシールプレートを有するガス改質装置に
関する。
の周囲の決められた流路を通ることなく流れるのを回避
するのに好適なシールプレートを有するガス改質装置に
関する。
(従来の技術) 燃料発電プラントで使用されるガス改質装置は炭化水
素系の燃料ガス、例えば天然ガス、プロパンあるいはナ
フサを改質するもので、そこで原料ガスは触媒の作用の
もとに燃料電池の燃料極用ガスに適する水素成分の比率
の高い燃料ガスに転化させられる。触媒はハウジング内
に設けられた反応管の内部に充填され、原料ガスは、こ
の触媒層に微小な隙間を通り抜ける。触媒反応は430〜9
30℃の温度を維持して進められる。ガス改質装置は、こ
の温度を維持するためにバーナで発生した燃焼ガスを閉
じ込めるハウジングとして働く圧力容器を備えている。
また、反応管内では改質ガスから原料ガスへの熱回収を
果たすように触媒層を通過する原料ガスの上向きの流れ
と、その触媒層の内側を通過する改質ガスの下向きの流
れとが対向流を保っている。燃焼ガスは反応管を取囲む
スリーブによって原料ガスとの間に緊密な接触を保ち、
反応管の外面から原料ガスに熱を与える。この反応管の
下端には上記したスリーブを支持すると共に、燃焼ガス
の案内管、圧力容器の壁面およびスリーブとそれぞれ対
面して燃焼ガスの気密を維持するシールプレートが備え
られ、これにより燃焼ガスはスリーブの内側を経てシー
ルプレートの開口を通り抜けながら、シールプレートの
下側に備えられる出口プレナムへと導かれる。
素系の燃料ガス、例えば天然ガス、プロパンあるいはナ
フサを改質するもので、そこで原料ガスは触媒の作用の
もとに燃料電池の燃料極用ガスに適する水素成分の比率
の高い燃料ガスに転化させられる。触媒はハウジング内
に設けられた反応管の内部に充填され、原料ガスは、こ
の触媒層に微小な隙間を通り抜ける。触媒反応は430〜9
30℃の温度を維持して進められる。ガス改質装置は、こ
の温度を維持するためにバーナで発生した燃焼ガスを閉
じ込めるハウジングとして働く圧力容器を備えている。
また、反応管内では改質ガスから原料ガスへの熱回収を
果たすように触媒層を通過する原料ガスの上向きの流れ
と、その触媒層の内側を通過する改質ガスの下向きの流
れとが対向流を保っている。燃焼ガスは反応管を取囲む
スリーブによって原料ガスとの間に緊密な接触を保ち、
反応管の外面から原料ガスに熱を与える。この反応管の
下端には上記したスリーブを支持すると共に、燃焼ガス
の案内管、圧力容器の壁面およびスリーブとそれぞれ対
面して燃焼ガスの気密を維持するシールプレートが備え
られ、これにより燃焼ガスはスリーブの内側を経てシー
ルプレートの開口を通り抜けながら、シールプレートの
下側に備えられる出口プレナムへと導かれる。
(発明が解決しようとする課題) 一般に、燃焼ガスの温度が高いためにシールプレート
はオーステナイト系の鋼から製作される。これに対し
て、圧力容器はフェライト系の鋼から作られ、壁面に断
熱材を施すために運転中の温度は約150℃にしかならな
い。シールプレートは高温の燃焼ガスに曝されるので、
オーステナイト系の鋼が使用され、運転中は、その温度
が約600℃まで上昇する。このシールプレートと圧力容
器との間に生じる温度差によって双方部材には熱膨張差
が生じ、しかもオーステナイト系の鋼はフェライト系の
鋼と比べて熱膨張が格段に大きいために、この熱膨張差
はさらに拡大する傾向にある。この熱膨張によってシー
ルプレートには燃焼ガスの漏洩を引き起こす隙間が生
じ、全部の燃焼ガスがスリーブと反応管との間に形成さ
れた環状空間に流れず、一部は熱交換に関与せずに隙間
を通って出口プレナムに流れる。したがって、燃焼ガス
の案内管外側の筒状のシール管との間、各スリーブとの
間および圧力容器との間をそれぞれ塞ぐシールプレート
は気密を一段と高めて漏洩をなくすことを求られてい
る。
はオーステナイト系の鋼から製作される。これに対し
て、圧力容器はフェライト系の鋼から作られ、壁面に断
熱材を施すために運転中の温度は約150℃にしかならな
い。シールプレートは高温の燃焼ガスに曝されるので、
オーステナイト系の鋼が使用され、運転中は、その温度
が約600℃まで上昇する。このシールプレートと圧力容
器との間に生じる温度差によって双方部材には熱膨張差
が生じ、しかもオーステナイト系の鋼はフェライト系の
鋼と比べて熱膨張が格段に大きいために、この熱膨張差
はさらに拡大する傾向にある。この熱膨張によってシー
ルプレートには燃焼ガスの漏洩を引き起こす隙間が生
じ、全部の燃焼ガスがスリーブと反応管との間に形成さ
れた環状空間に流れず、一部は熱交換に関与せずに隙間
を通って出口プレナムに流れる。したがって、燃焼ガス
の案内管外側の筒状のシール管との間、各スリーブとの
間および圧力容器との間をそれぞれ塞ぐシールプレート
は気密を一段と高めて漏洩をなくすことを求られてい
る。
(課題を解決するための手段) 本発明は断熱面を内部に形成する壁面を有する圧力容
器と、圧力容器内の中心にあって、壁面からある間隔を
置いて支持された改質ガスの出口ヘッダ装置と、圧力容
器の軸心に沿って設けられた燃焼ガスのための案内管
と、出口ヘッダ装置の上方にあって、案内管と圧力容器
の壁面との間の空間をわたって設けられたシールプレー
トと、出口ヘッダ装置に下端を支持されると共に、シー
ルプレートに穿たれた開口部を貫いて上方に延在し、か
つそれぞれ開口部の周りに環状のガス通路を有する複数
の反応管と、シールプレートを支持するために反応管に
設けられた複数の支持片と、シールプレートの上面に支
持され、反応管とシールプレートとの間のガス通路を介
してシールプレートの下側に備えられる出口プレナムと
連通させた環状空間を反応管との間に形成する複数のス
リーブと、スリーブとシールプレートとの間に介装され
たシール部材と、シールプレートと案内管との間にあっ
て、軸方向に圧縮された状態で半径方向に変形して気密
を保つ内側シール部材と、シールプレートと圧力容器の
壁面との間に設けられ、対角線的に変位可能な外側シー
ル手段とを具備してなるガス改質装置に関する。
器と、圧力容器内の中心にあって、壁面からある間隔を
置いて支持された改質ガスの出口ヘッダ装置と、圧力容
器の軸心に沿って設けられた燃焼ガスのための案内管
と、出口ヘッダ装置の上方にあって、案内管と圧力容器
の壁面との間の空間をわたって設けられたシールプレー
トと、出口ヘッダ装置に下端を支持されると共に、シー
ルプレートに穿たれた開口部を貫いて上方に延在し、か
つそれぞれ開口部の周りに環状のガス通路を有する複数
の反応管と、シールプレートを支持するために反応管に
設けられた複数の支持片と、シールプレートの上面に支
持され、反応管とシールプレートとの間のガス通路を介
してシールプレートの下側に備えられる出口プレナムと
連通させた環状空間を反応管との間に形成する複数のス
リーブと、スリーブとシールプレートとの間に介装され
たシール部材と、シールプレートと案内管との間にあっ
て、軸方向に圧縮された状態で半径方向に変形して気密
を保つ内側シール部材と、シールプレートと圧力容器の
壁面との間に設けられ、対角線的に変位可能な外側シー
ル手段とを具備してなるガス改質装置に関する。
なお、上記構成のうち、望ましい態様は次の通りであ
る。
る。
出口ヘッダ装置が圧力容器の壁面の少なくとも3つの
点から回動自在に支持されているガス改質装置である。
点から回動自在に支持されているガス改質装置である。
シールプレートが異なる高さに置かれた環状の複数の
プレート部材と、隣接する該プレート部材を連結する縦
方向の円筒状結合部材とから形成され、これにより複数
のプレート部材の間の熱膨張差が縦方向の結合部材によ
り吸収されるようになっているガス改質装置である。
プレート部材と、隣接する該プレート部材を連結する縦
方向の円筒状結合部材とから形成され、これにより複数
のプレート部材の間の熱膨張差が縦方向の結合部材によ
り吸収されるようになっているガス改質装置である。
外側シールが圧力容器の壁面に固く、かつ気密を保っ
て内側に延在するように設けられた固定プレートと、こ
の固定プレートに設けられ、そこから下方向に延在する
蛇腹構造の側壁およびシールプレートにその下端を固定
された真直な円筒部を有するベローズとを具備するガス
改質装置である。
て内側に延在するように設けられた固定プレートと、こ
の固定プレートに設けられ、そこから下方向に延在する
蛇腹構造の側壁およびシールプレートにその下端を固定
された真直な円筒部を有するベローズとを具備するガス
改質装置である。
外側シール手段が圧力容器の壁面に固く、かつ気密を
保って内側に延在するように設けられた固定プレート
と、この固定プレートに設けられ、そこから下方向に延
在する蛇腹構造の側壁およびシールプレートにその下端
を固定された真直な円筒部を有するベローズとを備え、
固定プレートは壁面に固定されるフェライト系の材料か
らなる部分と、そこから内側に延びるオーステナイト系
の材料からなる部分とから構成され、さらに圧力容器が
フェライト系の材料ならびにシールプレートおよびベロ
ーズがオーステナイト系の材料からなるガス改質装置で
ある。
保って内側に延在するように設けられた固定プレート
と、この固定プレートに設けられ、そこから下方向に延
在する蛇腹構造の側壁およびシールプレートにその下端
を固定された真直な円筒部を有するベローズとを備え、
固定プレートは壁面に固定されるフェライト系の材料か
らなる部分と、そこから内側に延びるオーステナイト系
の材料からなる部分とから構成され、さらに圧力容器が
フェライト系の材料ならびにシールプレートおよびベロ
ーズがオーステナイト系の材料からなるガス改質装置で
ある。
外側シール手段が圧力容器の壁面に固く、かつ気密を
保って内側に延在するように設けられた固定プレート
と、固定プレートに設けられ、そこから下方向に延在す
る蛇腹構造の側壁およびシールプレートにその下端を固
定された真直な円筒部を有するベローズとを備え、圧力
容器の壁面にある断熱材はベローズの高さに合わせて設
けられ、断熱材がベローズの下端で最大の厚さを保ち、
ベローズの上端に向かってその厚さを減少させるように
構成したガス改質装置である。
保って内側に延在するように設けられた固定プレート
と、固定プレートに設けられ、そこから下方向に延在す
る蛇腹構造の側壁およびシールプレートにその下端を固
定された真直な円筒部を有するベローズとを備え、圧力
容器の壁面にある断熱材はベローズの高さに合わせて設
けられ、断熱材がベローズの下端で最大の厚さを保ち、
ベローズの上端に向かってその厚さを減少させるように
構成したガス改質装置である。
固定プレートが壁面に固定されるフェライト系の材料
からなる部分と、そこから内側に延びるオーステナイト
系の材料からなる部分とから構成され、さらに圧力容器
がフェライト系の材料ならびにシールプレートおよびベ
ローズがオーステナイト系の材料からなるガス改質装置
である。
からなる部分と、そこから内側に延びるオーステナイト
系の材料からなる部分とから構成され、さらに圧力容器
がフェライト系の材料ならびにシールプレートおよびベ
ローズがオーステナイト系の材料からなるガス改質装置
である。
外側シールが互いの強度を増す縦方向の円筒部材と、
この円筒部材の端部から内側に延在するように設けられ
た水平なプレート部材とからなる断面L字状の中間プレ
ートと、シールプレートと中間プレートとの間で水平方
向に滑りながら気密を保つシールと、圧力容器の壁面と
中間プレートとの間で縦方向に滑りながら気密を保つシ
ールとを具備するガス改質装置である。
この円筒部材の端部から内側に延在するように設けられ
た水平なプレート部材とからなる断面L字状の中間プレ
ートと、シールプレートと中間プレートとの間で水平方
向に滑りながら気密を保つシールと、圧力容器の壁面と
中間プレートとの間で縦方向に滑りながら気密を保つシ
ールとを具備するガス改質装置である。
(実施例) 図面を参照して本発明の実施例を説明する。圧力容器
10は内壁12に装着された断熱材14を有する。この圧力容
器10に燃焼ガスを導く案内管17は圧力容器10の底部から
内部に臨ませ、それと同心を保ってある高さに延在し、
その内側部分は耐火性の被覆材16、外側部分は筒状のシ
ール管18によってそれぞれ覆われる。バーナ(図示せ
ず)は、この案内管の下部に備えられ、案内管を通り抜
けて流れる燃焼ガス20は反転して反応管22の上端に導か
れる。反応管22の下部には、それぞれスリーブ24が備え
られ(第2図参照)、このスリーブ24と反応管22との間
を通り抜ける燃焼ガス26が開口28を通って出口プレナム
30へと導かれる。
10は内壁12に装着された断熱材14を有する。この圧力容
器10に燃焼ガスを導く案内管17は圧力容器10の底部から
内部に臨ませ、それと同心を保ってある高さに延在し、
その内側部分は耐火性の被覆材16、外側部分は筒状のシ
ール管18によってそれぞれ覆われる。バーナ(図示せ
ず)は、この案内管の下部に備えられ、案内管を通り抜
けて流れる燃焼ガス20は反転して反応管22の上端に導か
れる。反応管22の下部には、それぞれスリーブ24が備え
られ(第2図参照)、このスリーブ24と反応管22との間
を通り抜ける燃焼ガス26が開口28を通って出口プレナム
30へと導かれる。
一方、原料ガスは可撓性の原料ガス管34を通って入口
ヘッダ32へ入り、各反応管22の環状空間36へと導かれる
(第2図参照)。この環状空間36には触媒が充填されて
おり、この触媒層を原料ガスが上に向かって通り抜け
る。この間、スリーブ24と反応管22の間を流れる燃焼ガ
ス26によって加熱され改質ガスとなる。さらに原料ガス
は反転して反応管22の中央の通路38を通って出口ヘッダ
40の一つに導かれる。これらの出口ヘッダ40は一つにま
とまった出口ヘッダ装置を構成するために連結管42によ
って互いに結ばれている。
ヘッダ32へ入り、各反応管22の環状空間36へと導かれる
(第2図参照)。この環状空間36には触媒が充填されて
おり、この触媒層を原料ガスが上に向かって通り抜け
る。この間、スリーブ24と反応管22の間を流れる燃焼ガ
ス26によって加熱され改質ガスとなる。さらに原料ガス
は反転して反応管22の中央の通路38を通って出口ヘッダ
40の一つに導かれる。これらの出口ヘッダ40は一つにま
とまった出口ヘッダ装置を構成するために連結管42によ
って互いに結ばれている。
さらに、すべての燃焼ガスがスリーブ24と反応管22と
の間の環状空間を通って出口プレナム30まで流れるよう
に、それ以外の経路は完全に遮断され、気密が保たれる
ようになっている。すなわち、環状のシールプレート44
は案内管のシール管18と圧力容器10の壁12との間の空間
をわたって配置される。このシールプレート44は水平方
向に延在する3枚の環状のプレート46と、縦方向に延び
る3枚の結合片48とから構成される。燃焼ガスの気密の
維持は、このシールプレート44と案内管17のシール管1
8,スリーブ24、および圧力容器10との間にそれぞれ必要
とされる。
の間の環状空間を通って出口プレナム30まで流れるよう
に、それ以外の経路は完全に遮断され、気密が保たれる
ようになっている。すなわち、環状のシールプレート44
は案内管のシール管18と圧力容器10の壁12との間の空間
をわたって配置される。このシールプレート44は水平方
向に延在する3枚の環状のプレート46と、縦方向に延び
る3枚の結合片48とから構成される。燃焼ガスの気密の
維持は、このシールプレート44と案内管17のシール管1
8,スリーブ24、および圧力容器10との間にそれぞれ必要
とされる。
フェライト系の鋼で作られる圧力容器10の内部には、
オーステナイト系の鋼からなる出口ヘッダ装置を支持す
るリンク装置50が備えられる。この部分のガス温度が約
600℃となるためオーステナイト系の鋼が使用されてい
る。反応管22は出口ヘッダ40に立設され、しかも各反応
管22には支持片52が設けられる(第2図参照)。これら
の支持片52は順次シールプレート44を支持している。ま
た、このシールプレート44は運転時の温度水準からみて
オーステナイト系の鋼でなければならない。反応管22を
取囲むスリーブ24の下部領域は断熱材54で満たされる。
この断熱材54の働きは、この領域内で燃焼ガスの再循環
あるいは渦が生じるのを防止し、さらに、圧力容器10の
方向へそれに接して設けられる断熱材14に伝熱作用が及
ぶのを重ねて遮断する働きもある。
オーステナイト系の鋼からなる出口ヘッダ装置を支持す
るリンク装置50が備えられる。この部分のガス温度が約
600℃となるためオーステナイト系の鋼が使用されてい
る。反応管22は出口ヘッダ40に立設され、しかも各反応
管22には支持片52が設けられる(第2図参照)。これら
の支持片52は順次シールプレート44を支持している。ま
た、このシールプレート44は運転時の温度水準からみて
オーステナイト系の鋼でなければならない。反応管22を
取囲むスリーブ24の下部領域は断熱材54で満たされる。
この断熱材54の働きは、この領域内で燃焼ガスの再循環
あるいは渦が生じるのを防止し、さらに、圧力容器10の
方向へそれに接して設けられる断熱材14に伝熱作用が及
ぶのを重ねて遮断する働きもある。
第2図にスリーブ24とシールプレート44との間に設け
られるガスケットシール55を示している。各々スリーブ
24には外方向に延びるフランジ56が設けられ、ガスケッ
ト60がシールプレート44とこのフランジ56との間に挟み
込まれた後にボルト58と蝶ナット59によって固く締めら
れる。このスリーブ24はシールプレート44と同じニッケ
ルクローム合金で作られる。スリーブ24およびシールプ
レート44は共に運転中の温度がかなり高い水準にあり、
条件的には両者ほぼ同じである。シールプレート44に熱
膨張が起こると、それに従ってスリーブ24も膨張するた
めに双方の間で変位量に差が生じても極めて僅かであ
る。したがって、金属に比べセラミックで作られたガス
ケット60は経済的であり、しかも長い運転時間を通して
シール機能を損なうことがない。
られるガスケットシール55を示している。各々スリーブ
24には外方向に延びるフランジ56が設けられ、ガスケッ
ト60がシールプレート44とこのフランジ56との間に挟み
込まれた後にボルト58と蝶ナット59によって固く締めら
れる。このスリーブ24はシールプレート44と同じニッケ
ルクローム合金で作られる。スリーブ24およびシールプ
レート44は共に運転中の温度がかなり高い水準にあり、
条件的には両者ほぼ同じである。シールプレート44に熱
膨張が起こると、それに従ってスリーブ24も膨張するた
めに双方の間で変位量に差が生じても極めて僅かであ
る。したがって、金属に比べセラミックで作られたガス
ケット60は経済的であり、しかも長い運転時間を通して
シール機能を損なうことがない。
また、シールプレート44は燃焼ガスの気密を維持する
ために案内管17のシール管18に近づけて置かれる。シー
ルプレート44の縦方向の変位は出口ヘッダ装置の構成材
料であるオーステナイト系の鋼が高温度で熱膨張して下
向きに、さらに支持片52よりも下側の反応管22の一部が
熱膨張して上向きにそれぞれ起こる。シール管18は圧力
容器10の底部に固定され、そこから上向きに熱膨張して
いく。また、このシール管18はオーステナイト系の鋼か
ら作られる。出口プレナム30は、ほぼ改質装置出口の燃
焼ガス温度に近く、案内管の内側の耐火性の被覆材16を
経て外に伝えられる熱のためにほんの僅か高くなる程度
である。一般に、その温度はシールプレート44の温度に
近い。シール管18が上向きに伸びるのに対してシールプ
レート44は下向きに伸びるから、双方の間で起こる縦方
向の変位が発生する。
ために案内管17のシール管18に近づけて置かれる。シー
ルプレート44の縦方向の変位は出口ヘッダ装置の構成材
料であるオーステナイト系の鋼が高温度で熱膨張して下
向きに、さらに支持片52よりも下側の反応管22の一部が
熱膨張して上向きにそれぞれ起こる。シール管18は圧力
容器10の底部に固定され、そこから上向きに熱膨張して
いく。また、このシール管18はオーステナイト系の鋼か
ら作られる。出口プレナム30は、ほぼ改質装置出口の燃
焼ガス温度に近く、案内管の内側の耐火性の被覆材16を
経て外に伝えられる熱のためにほんの僅か高くなる程度
である。一般に、その温度はシールプレート44の温度に
近い。シール管18が上向きに伸びるのに対してシールプ
レート44は下向きに伸びるから、双方の間で起こる縦方
向の変位が発生する。
この両者における直径の膨張はおよそ等しいが、時に
はシール管18がシールプレート44よりも僅かに膨張する
ことが予想される。したがって、第3図に示すような軸
方向に圧縮され、しかも半径方向に変形し得る内側シー
ル62がこの場合の最良のシール手段となる。容易に変形
し得るセラミック繊維を編んで作られたガスケット68が
ボルト64と座金66を使って少し圧縮した状態でシールプ
レート44上に取付けられる。この圧縮はガスケット68に
変形をもたらし、このためシール管18と対面する面が押
しつけられ、ガスケット68がシール部18と密に接触す
る。この内側シール62は縦方向の相対的な変位が生じる
と、容易に滑り、しかも、その弾性は水平方向の熱膨張
に従い、そのときの伸び差を吸収して変わらない接触を
果たす。
はシール管18がシールプレート44よりも僅かに膨張する
ことが予想される。したがって、第3図に示すような軸
方向に圧縮され、しかも半径方向に変形し得る内側シー
ル62がこの場合の最良のシール手段となる。容易に変形
し得るセラミック繊維を編んで作られたガスケット68が
ボルト64と座金66を使って少し圧縮した状態でシールプ
レート44上に取付けられる。この圧縮はガスケット68に
変形をもたらし、このためシール管18と対面する面が押
しつけられ、ガスケット68がシール部18と密に接触す
る。この内側シール62は縦方向の相対的な変位が生じる
と、容易に滑り、しかも、その弾性は水平方向の熱膨張
に従い、そのときの伸び差を吸収して変わらない接触を
果たす。
第4図を参照すると、圧力容器10の内壁12とシールプ
レート44との間の対角線的に生じる変位を吸収するベロ
ーズ形の外側シール69が示されている。縦寸法の短い下
部リング70はシールプレート44に溶接されて一体化さ
れ、また、この下部リング70はオーステナイト系の鋼か
ら作られる。内壁12から内側に延びる環状の固定プレー
ト72は圧力容器10の高い位置に溶接される。この固定プ
レート72はフェライト系の鋼から作られる。オーステナ
イト系の鋼から作られる断面L字形の上部リング74は一
端が固定プレート72に溶接されると共に、他端はベロー
ズ76に溶接される。これによりシールプレート44は内側
に延在するフェライト系の材料からなる部分と共に、そ
こから内側に延びるオーステナイト系の材料からなる部
分とを併せ有することになる。
レート44との間の対角線的に生じる変位を吸収するベロ
ーズ形の外側シール69が示されている。縦寸法の短い下
部リング70はシールプレート44に溶接されて一体化さ
れ、また、この下部リング70はオーステナイト系の鋼か
ら作られる。内壁12から内側に延びる環状の固定プレー
ト72は圧力容器10の高い位置に溶接される。この固定プ
レート72はフェライト系の鋼から作られる。オーステナ
イト系の鋼から作られる断面L字形の上部リング74は一
端が固定プレート72に溶接されると共に、他端はベロー
ズ76に溶接される。これによりシールプレート44は内側
に延在するフェライト系の材料からなる部分と共に、そ
こから内側に延びるオーステナイト系の材料からなる部
分とを併せ有することになる。
ベローズ76は縦方向の熱収縮および熱膨張を吸収する
ために側壁を蛇腹構造に形成され、その下端は真直ぐに
延在する円筒部77を有する。この円筒部77の長さはその
部分の寸法によって温度勾配のパターンが変わり、熱的
ひずみもそれに影響されるため、綿密に評価して決め
る。ベローズ76の蛇腹構造の側壁に過大な熱応力が生じ
るのを避けるために大きな温度勾配がつく領域はこの円
筒部77の範囲に収めるようにする。温度勾配は断熱材14
の厚さを適当に変えることによって調節することが可能
である。ベローズ76の下端は下部リング70に溶接され
る。シールプレート44の端部は、運転中、圧力容器10の
内壁12に対して対角線的に水平成分1.8cm、垂直成分1.1
cmの変位をもって動き、これは水平位置からほぼ下向き
に30度移動した位置である。したがって、この位置で使
われるシール手段は斜め方向に移動自在にシール手段で
なければならない。この外側への移動は中心が偏心する
ことによって起こる変位ではなく、構造要素の正反対の
部分が相反する方向に斜めに移動することによってもた
らされる。周知のように、ベローズ76は、この場合の垂
直方向の伸び差に相当する縦向きの変位を吸収してい
る。一方、半径方向の、あるいは正反対方向の変位は材
料の選択および断熱材の位置を適切に選ぶことにより吸
収することになる。運転中の温度が約600度になるシー
ルプレート44は外向きに膨張し、シールプレート44と同
じ材料で作られ、しかも、そこに固定されているベロー
ズ76の下部領域もこれと同じ温度条件で運転に供され
る。したがって、ベローズ76の下部領域も同じ程度膨張
する。ベローズ76の上部端部78は固定プレート72に順次
溶接されたL字形の上部リング74に固定されている。こ
のため、ベローズ76のこの部分は圧力容器10の温度に近
づいて行く。ベローズ76はオーステナイト系の材料であ
るから、圧力容器10が据付けられる周囲の温度と比べて
ある温度差がついたならば、その分、内壁12よりも熱膨
張が大きくなる。しかし、運転時に150℃程度にしかな
らない。この部分はオーステナイト系材料とフェライト
系材料とが結合していてもこの程度の熱膨張差でもたら
される歪には充分に耐えられる。
ために側壁を蛇腹構造に形成され、その下端は真直ぐに
延在する円筒部77を有する。この円筒部77の長さはその
部分の寸法によって温度勾配のパターンが変わり、熱的
ひずみもそれに影響されるため、綿密に評価して決め
る。ベローズ76の蛇腹構造の側壁に過大な熱応力が生じ
るのを避けるために大きな温度勾配がつく領域はこの円
筒部77の範囲に収めるようにする。温度勾配は断熱材14
の厚さを適当に変えることによって調節することが可能
である。ベローズ76の下端は下部リング70に溶接され
る。シールプレート44の端部は、運転中、圧力容器10の
内壁12に対して対角線的に水平成分1.8cm、垂直成分1.1
cmの変位をもって動き、これは水平位置からほぼ下向き
に30度移動した位置である。したがって、この位置で使
われるシール手段は斜め方向に移動自在にシール手段で
なければならない。この外側への移動は中心が偏心する
ことによって起こる変位ではなく、構造要素の正反対の
部分が相反する方向に斜めに移動することによってもた
らされる。周知のように、ベローズ76は、この場合の垂
直方向の伸び差に相当する縦向きの変位を吸収してい
る。一方、半径方向の、あるいは正反対方向の変位は材
料の選択および断熱材の位置を適切に選ぶことにより吸
収することになる。運転中の温度が約600度になるシー
ルプレート44は外向きに膨張し、シールプレート44と同
じ材料で作られ、しかも、そこに固定されているベロー
ズ76の下部領域もこれと同じ温度条件で運転に供され
る。したがって、ベローズ76の下部領域も同じ程度膨張
する。ベローズ76の上部端部78は固定プレート72に順次
溶接されたL字形の上部リング74に固定されている。こ
のため、ベローズ76のこの部分は圧力容器10の温度に近
づいて行く。ベローズ76はオーステナイト系の材料であ
るから、圧力容器10が据付けられる周囲の温度と比べて
ある温度差がついたならば、その分、内壁12よりも熱膨
張が大きくなる。しかし、運転時に150℃程度にしかな
らない。この部分はオーステナイト系材料とフェライト
系材料とが結合していてもこの程度の熱膨張差でもたら
される歪には充分に耐えられる。
ベローズ76はその全長にわたり温度が下端で最も高
く、上に行くに従って低くなる。大きな温度勾配がつく
のは下端であるから、真直な円筒部77はそのときの大き
な熱的ひずみをベローズ76の蛇腹構造の部分の同じ箇所
に生じさせないように配慮する必要がある。圧力容器10
の内壁12に備えられる断熱材14はベローズ76の下端の位
置で7.5cmの厚さであり、その上端で2.5cmの厚さを保っ
てテーパを形成している。したがって、この配置はベロ
ーズ76全体を通して温度勾配が均一になるような熱伝達
の分布を各部分に与えることになる。
く、上に行くに従って低くなる。大きな温度勾配がつく
のは下端であるから、真直な円筒部77はそのときの大き
な熱的ひずみをベローズ76の蛇腹構造の部分の同じ箇所
に生じさせないように配慮する必要がある。圧力容器10
の内壁12に備えられる断熱材14はベローズ76の下端の位
置で7.5cmの厚さであり、その上端で2.5cmの厚さを保っ
てテーパを形成している。したがって、この配置はベロ
ーズ76全体を通して温度勾配が均一になるような熱伝達
の分布を各部分に与えることになる。
階段状のシールプレート44は上記したシール手段と組
み合わせて使うとき格別の利点が得られる。多くの燃焼
ガスの通路の全部にわたり均一な温度を維持するたの試
みがあるにもかかわらず、例えば、反応管22の外側リン
グの周囲のシールプレート44部分が内側リングの周りよ
りも高い温度になることを避けるのは難しい。単一のシ
ールプレートに関してこうした温度差は局部的に熱膨張
差を生じさせることになり、シールプレートに一段と大
きい荷重を負わせ、しかもシール部材の移動量が大幅に
増加することにより座屈が発生する原因となる。この理
由からシールプレート44は縦方向の3枚の結合片48によ
って結合された3枚の環状のプレート46から構成され
る。したがって、各プレート46は結合片48が熱膨張差を
許容するために変位しても、それ自身が受ける温度に従
って膨張するだけであり、シールプレート44を常に平ら
な状態に置き、上記したような気密状態を維持する。
み合わせて使うとき格別の利点が得られる。多くの燃焼
ガスの通路の全部にわたり均一な温度を維持するたの試
みがあるにもかかわらず、例えば、反応管22の外側リン
グの周囲のシールプレート44部分が内側リングの周りよ
りも高い温度になることを避けるのは難しい。単一のシ
ールプレートに関してこうした温度差は局部的に熱膨張
差を生じさせることになり、シールプレートに一段と大
きい荷重を負わせ、しかもシール部材の移動量が大幅に
増加することにより座屈が発生する原因となる。この理
由からシールプレート44は縦方向の3枚の結合片48によ
って結合された3枚の環状のプレート46から構成され
る。したがって、各プレート46は結合片48が熱膨張差を
許容するために変位しても、それ自身が受ける温度に従
って膨張するだけであり、シールプレート44を常に平ら
な状態に置き、上記したような気密状態を維持する。
第5図は本発明の別の実施例を示している。この実施
例では、オーステナイト系の鋼から作られるL字状のプ
レート80は縦方向のリング82および環状のプレート84か
ら構成されている。シールプレート44にはセラミック繊
維からなるガスケット96を装着する外方向に延在させた
シール部86が形成される。上記実施例と同様に圧力容器
10に固定されるフェライト系の鋼からなる固定プレート
88にはセラミック繊維からなるガスケット92を装着する
下方向に延在させたシール部90がオーステナイト系の鋼
を用いて作られる。これらの気密領域を含めてL字状の
プレート80の全体組立は圧力容器10の外で溶接によって
行なわれる。この後、プレート80は圧力容器10の内部に
シールプレート44と共に搬入され、最後に圧力容器10の
内壁12にプレート80の固定プレート88を溶接して仕上げ
られる。
例では、オーステナイト系の鋼から作られるL字状のプ
レート80は縦方向のリング82および環状のプレート84か
ら構成されている。シールプレート44にはセラミック繊
維からなるガスケット96を装着する外方向に延在させた
シール部86が形成される。上記実施例と同様に圧力容器
10に固定されるフェライト系の鋼からなる固定プレート
88にはセラミック繊維からなるガスケット92を装着する
下方向に延在させたシール部90がオーステナイト系の鋼
を用いて作られる。これらの気密領域を含めてL字状の
プレート80の全体組立は圧力容器10の外で溶接によって
行なわれる。この後、プレート80は圧力容器10の内部に
シールプレート44と共に搬入され、最後に圧力容器10の
内壁12にプレート80の固定プレート88を溶接して仕上げ
られる。
本発明のガス改質装置の出口ヘッダ装置は圧力容器の
中心にあって、圧力容器の壁面から支持され、縦方向の
熱膨張差を吸収して中心位置を保持している。この出口
ヘッダ装置は、反応管を順次支持し、反応管の下端に近
い位置にはシールプレートを支える支持片が備えられて
いる。この反応管を取囲み、その外面と間に環状のガス
通路を有するスリーブはシールプレートの開口部にガス
ケットを双方の間に挾み込み、かつボルトを用いて固定
されている。この部分はスリーブがシールプレートと共
に動き、熱膨張差は双方の間に生じないので、上記のガ
スケットによる方法が可能である。また、圧力容器の軸
心に沿って設けられた燃焼ガスの案内管は、それを取囲
み、かつシールプレートと対面してそこに気密を保つシ
ール管と共に、耐火性の被覆材を有する。このシール管
は運転中に温度がかなり高くなるが、その直径が比較的
小さいので、部材同士の間で起こる半径方向の熱膨張差
は比較的少ない。したがって、この部分には一つの部材
に対面して外方向に拡がることのできるシール要素を備
えたシール手段が使用される。このシール手段に求めら
れるものは僅かな半径方向の伸び差に従いつつ、縦方向
の伸び差には滑りながら応じられるという二つの働きで
ある。さらに、シールプレートの外側部分は好ましくは
圧力容器との間にベローズを介在させて気密を保持す
る。このベローズはシールプレートと同様にオーステナ
イト系の鋼から作られ、その下端が温度条件および熱膨
張挙動がほぼ同様であるシールプレートに固定される。
このベローズの下部には温度勾配の平準化を果たすため
に蛇腹構造の部分から離して配置される真直な円筒部が
備えられる。ベローズは蛇腹構造の側壁を経てオーステ
ナイト系の材料からなるもう一つの環状の部材に固定さ
れたプレートの他端にかけて延びる。しかし、この環状
の部材は圧力容器に水平に溶接された環状のプレートに
溶接により固定される。ベローズの上端における温度は
圧力容器の壁面の温度に近づくから、ベローズと第1の
環状のプレートとの間で大きな熱的ひずみは発生しな
い。オーステナイト系材料のプレートと、フェライト系
材料のプレートとの結合点は比較的低い温度領域に置か
れ、双方のひずみ量の差は材料の熱膨張率の差のために
起こるものに限られる。伸び差による縦方向の変位は従
来から知られた方法によりベローズが受け持つ。一方半
径方向の変位は温度勾配を適切に調節する方法によって
吸収される。
中心にあって、圧力容器の壁面から支持され、縦方向の
熱膨張差を吸収して中心位置を保持している。この出口
ヘッダ装置は、反応管を順次支持し、反応管の下端に近
い位置にはシールプレートを支える支持片が備えられて
いる。この反応管を取囲み、その外面と間に環状のガス
通路を有するスリーブはシールプレートの開口部にガス
ケットを双方の間に挾み込み、かつボルトを用いて固定
されている。この部分はスリーブがシールプレートと共
に動き、熱膨張差は双方の間に生じないので、上記のガ
スケットによる方法が可能である。また、圧力容器の軸
心に沿って設けられた燃焼ガスの案内管は、それを取囲
み、かつシールプレートと対面してそこに気密を保つシ
ール管と共に、耐火性の被覆材を有する。このシール管
は運転中に温度がかなり高くなるが、その直径が比較的
小さいので、部材同士の間で起こる半径方向の熱膨張差
は比較的少ない。したがって、この部分には一つの部材
に対面して外方向に拡がることのできるシール要素を備
えたシール手段が使用される。このシール手段に求めら
れるものは僅かな半径方向の伸び差に従いつつ、縦方向
の伸び差には滑りながら応じられるという二つの働きで
ある。さらに、シールプレートの外側部分は好ましくは
圧力容器との間にベローズを介在させて気密を保持す
る。このベローズはシールプレートと同様にオーステナ
イト系の鋼から作られ、その下端が温度条件および熱膨
張挙動がほぼ同様であるシールプレートに固定される。
このベローズの下部には温度勾配の平準化を果たすため
に蛇腹構造の部分から離して配置される真直な円筒部が
備えられる。ベローズは蛇腹構造の側壁を経てオーステ
ナイト系の材料からなるもう一つの環状の部材に固定さ
れたプレートの他端にかけて延びる。しかし、この環状
の部材は圧力容器に水平に溶接された環状のプレートに
溶接により固定される。ベローズの上端における温度は
圧力容器の壁面の温度に近づくから、ベローズと第1の
環状のプレートとの間で大きな熱的ひずみは発生しな
い。オーステナイト系材料のプレートと、フェライト系
材料のプレートとの結合点は比較的低い温度領域に置か
れ、双方のひずみ量の差は材料の熱膨張率の差のために
起こるものに限られる。伸び差による縦方向の変位は従
来から知られた方法によりベローズが受け持つ。一方半
径方向の変位は温度勾配を適切に調節する方法によって
吸収される。
第1図は本発明に係るガス改質装置の実施例を示す縦断
面図、第2図はシールプレートとスリーブの結合部の詳
細を示す断面図、第3図はシールプレートとシール管と
の間に設けられるシールの詳細を示す断面図、第4図は
シールプレートと圧力容器との間に設けられるシールの
詳細を示す断面図、第5図は本発明の他の実施例を示す
断面図である。 10……圧力容器、17……案内管、18……シール部、22…
…反応管、24……スリーブ、32……入口ヘッダ、40……
出口ヘッダ、44……シールプレート、52……支持片、55
……ガスケットシール、62……内側シール、69……外側
シール、72、88……固定プレート、76……ベローズ、80
……L字状プレート、 92……ガスケット。
面図、第2図はシールプレートとスリーブの結合部の詳
細を示す断面図、第3図はシールプレートとシール管と
の間に設けられるシールの詳細を示す断面図、第4図は
シールプレートと圧力容器との間に設けられるシールの
詳細を示す断面図、第5図は本発明の他の実施例を示す
断面図である。 10……圧力容器、17……案内管、18……シール部、22…
…反応管、24……スリーブ、32……入口ヘッダ、40……
出口ヘッダ、44……シールプレート、52……支持片、55
……ガスケットシール、62……内側シール、69……外側
シール、72、88……固定プレート、76……ベローズ、80
……L字状プレート、 92……ガスケット。
Claims (1)
- 【請求項1】断熱面を内部に形成する壁面を有する圧力
容器と、前記圧力容器内の中心にあって、前記壁面から
ある間隔を置いて支持された改質ガスの出口ヘッダ装置
と、前記圧力容器の軸心に沿って設けられた燃焼ガスの
ための案内管と、前記出口ヘッダ装置の上方にあって、
前記案内管と前記圧力容器の壁面との間の空間をわたっ
て設けられたシールプレートと、前記出口ヘッダ装置に
下端を支持されると共に前記シールプレートに穿たれた
開口部を貫いて上方に延在しかつそれぞれ前記開口部の
まわりに環状のガス通路を有する複数の反応管と、前記
シールプレートを支持するために前記反応管に設けられ
た複数の支持片と、前記シールプレートの上面に支持さ
れ前記反応管と前記シールプレートとの間の前記ガス通
路を介して前記シールプレートの下側に備えられる出口
プレナムと連通させた環状空間を該反応管との間に形成
する複数のスリーブと、前記スリーブと前記シールプレ
ートとの間に介装されたシール部材と、前記シールプレ
ートと前記案内管との間にあって軸方向に圧縮された状
態で半径方向に変形して気密を保つ内側シール部材と、
前記シールプレートと前記圧力容器の壁面との間に設け
られ対角線的に変位可能な外側シール手段と、を具備し
てなるガス改質装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/406,399 US4921680A (en) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | Reformer seal plate arrangement |
US406399 | 1995-03-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03101826A JPH03101826A (ja) | 1991-04-26 |
JP2714242B2 true JP2714242B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=23607819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2239528A Expired - Fee Related JP2714242B2 (ja) | 1989-09-12 | 1990-09-10 | ガス改質装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4921680A (ja) |
JP (1) | JP2714242B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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US5275632A (en) * | 1991-10-07 | 1994-01-04 | International Fuel Cells Corporation | Reformer support arrangement |
US5516344A (en) * | 1992-01-10 | 1996-05-14 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant fuel processing apparatus |
CA2118956C (en) * | 1993-03-16 | 1998-08-25 | Yoshinori Shirasaki | Hydrogen producing apparatus |
US5470360A (en) * | 1994-03-10 | 1995-11-28 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant reformer burner gas flow control system |
US5858314A (en) * | 1996-04-12 | 1999-01-12 | Ztek Corporation | Thermally enhanced compact reformer |
DE69631886T2 (de) * | 1996-11-12 | 2004-12-30 | Ammonia Casale S.A. | Reformierungsanlage |
JPH10206067A (ja) * | 1997-01-27 | 1998-08-07 | Honda Motor Co Ltd | 熱交換器の支持構造 |
US5811065A (en) * | 1997-04-24 | 1998-09-22 | Ballard Generation Systems Inc. | Burner exhaust gas collection assembly for a catalytic reformer |
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US6474408B1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-11-05 | Honeywell International Inc. | Heat exchanger with bypass seal allowing differential thermal expansion |
DE10061084A1 (de) * | 2000-12-08 | 2002-07-04 | Emitec Emissionstechnologie | Reformeranlage mit Wärmeschild |
US6918598B2 (en) * | 2002-04-02 | 2005-07-19 | Honeywell International, Inc. | Hot air seal |
US7008715B2 (en) * | 2002-06-24 | 2006-03-07 | Delphi Technologies, Inc. | Thermal and vibrational break for high-temperature gas tubes in a solid-oxide fuel cell |
WO2007082774A2 (de) * | 2006-01-23 | 2007-07-26 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmetauscher |
US9127895B2 (en) * | 2006-01-23 | 2015-09-08 | MAHLE Behr GmbH & Co. KG | Heat exchanger |
JP4904975B2 (ja) * | 2006-08-08 | 2012-03-28 | 株式会社ノーリツ | 熱交換器および温水装置 |
JP5904828B2 (ja) * | 2012-03-12 | 2016-04-20 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池装置 |
MX2017009391A (es) * | 2015-01-23 | 2018-02-09 | Camus Hydronics Ltd | Calentador de tubo de fuego. |
Family Cites Families (3)
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US4820314A (en) * | 1987-02-11 | 1989-04-11 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant reformer |
US4847051A (en) * | 1988-03-21 | 1989-07-11 | International Fuel Cells Corporation | Reformer tube heat transfer device |
-
1989
- 1989-09-12 US US07/406,399 patent/US4921680A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-09-10 JP JP2239528A patent/JP2714242B2/ja not_active Expired - Fee Related
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