JP5618451B2 - Liquid fuel processing device for fuel cell power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、脱硫器により脱硫された液体燃料を改質して水素リッチなガスを精製する多重円筒構造あるいは矩形状積層構造の燃料電池発電システムの液体燃料処理装置において、バーナ部及び改質器から外部ら放出される熱量を回収して脱硫器へ供給する液体燃料を所定の温度範囲内に保持するようにした燃料電池発電システムの液体燃料処理装置に関する。 The present invention relates to a burner unit and a reformer in a liquid fuel processing apparatus of a fuel cell power generation system having a multi-cylindrical structure or a rectangular laminated structure that reforms a liquid fuel desulfurized by a desulfurizer to purify a hydrogen-rich gas. The present invention relates to a liquid fuel processing apparatus of a fuel cell power generation system in which the amount of heat released from the outside is recovered and liquid fuel supplied to a desulfurizer is maintained within a predetermined temperature range.
最近の固体高分子型燃料電池システムにおいては、原燃料に都市ガス、プロパンなどの炭化水素系気体燃料を使用し、改質された水素を用いて発電を行っている例が多い。 In recent polymer electrolyte fuel cell systems, there are many examples in which a hydrocarbon-based gaseous fuel such as city gas or propane is used as a raw fuel and power is generated using reformed hydrogen.
一方、灯油などの石油系液体燃料は、その低コスト性や貯蔵性、安全性の利点から燃料電池の原燃料として注目を浴びている。 On the other hand, petroleum-based liquid fuels such as kerosene are attracting attention as raw fuels for fuel cells because of their low cost, storage, and safety advantages.
この灯油などの石油系液体燃料は、その中に硫黄分を含んでいるので、そのまま原燃料として使用した場合、水素を精製する改質反応を行う改質触媒が液体燃料中の硫黄分に晒されて硫黄被毒し、性能の劣化により寿命が短くなる。したがって、改質触媒の硫黄被毒を防止するためには、改質触媒に液体燃料を導入する前段階で脱硫器により液体燃料中の硫黄を除去する必要がある。 Since petroleum-based liquid fuels such as kerosene contain sulfur, the reforming catalyst that performs the reforming reaction to purify hydrogen is exposed to the sulfur in the liquid fuel when used as a raw fuel. As a result, it is poisoned with sulfur and its life is shortened due to deterioration of performance. Therefore, in order to prevent sulfur poisoning of the reforming catalyst, it is necessary to remove sulfur in the liquid fuel by a desulfurizer before introducing the liquid fuel into the reforming catalyst.
一般に、常温のまま液体燃料の脱硫を行うと脱硫触媒の寿命が短くなるため、高温にして脱硫性能を確保している。しかし、液体燃料を高温にすると液体燃料の一部が気化して流量制御が不安定になるため、脱硫器内を液体燃料が気化しないように高圧状態に保つ必要がある。 In general, desulfurization of liquid fuel at room temperature shortens the life of the desulfurization catalyst. Therefore, desulfurization performance is ensured at high temperatures. However, when the temperature of the liquid fuel is increased, a part of the liquid fuel is vaporized and the flow rate control becomes unstable. Therefore, it is necessary to keep the inside of the desulfurizer at a high pressure so that the liquid fuel does not vaporize.
ところで、脱硫器を高温に保つ方法としては、脱硫器そのものを電気ヒータで加熱したり、バーナ燃焼排ガスを用いて脱硫器を昇温したりして液体燃料を高温に維持するようにしたものがある(例えば、特許文献1)。 By the way, as a method of keeping the desulfurizer at a high temperature, the desulfurizer itself is heated with an electric heater, or the temperature of the desulfurizer is raised using burner combustion exhaust gas to maintain the liquid fuel at a high temperature. There is (for example, Patent Document 1).
また、脱硫器の前段階に設けた液体燃料予熱器を電気ヒータやバーナ燃焼排ガスで加熱し、脱硫器に供給する液体燃料を高温に維持する方法がある。例えば、液体燃料が流れる配管を脱硫器の外周に巻き、電気ヒータあるいは過熱された水蒸気で脱硫器と共に予熱するようにしたものがある(例えば、特許文献2)。
このように電気ヒータで脱硫器を加熱あるいは脱硫器の前段階に設けた液体燃料予熱器を加熱する方法は、燃料電池システムの効率を低下させる結果となり、また過熱水蒸気を熱源として利用する場合も負荷上昇や負荷下降などの過渡時における燃料電池の運転状態によっては、温度が著しく変動するため、期待できる交換熱量が不安定であり、仮に熱量が不足した場合は電気ヒータで補償し、また逆に加熱し過ぎた場合は脱硫器の温度が上昇し、流量制御不能や十分な脱硫性能が得られないという問題がある。 As described above, the method of heating the desulfurizer with the electric heater or heating the liquid fuel preheater provided in the previous stage of the desulfurizer results in a decrease in the efficiency of the fuel cell system, and there are cases where superheated steam is used as a heat source. Depending on the operating condition of the fuel cell during a transient such as a load increase or load decrease, the temperature fluctuates significantly, so the expected exchange heat amount is unstable. If the heat amount is insufficient, it is compensated by an electric heater and vice versa. When heated too much, the temperature of the desulfurizer rises, and there is a problem that the flow rate cannot be controlled and sufficient desulfurization performance cannot be obtained.
また、高温の燃焼器と改質器の周辺に放熱を低減するために、低温のCO変成器、CO除去器あるいは蒸発器などを配置する多重円筒構造あるいは矩形状積層構造の燃料処理装置とした場合、高温の燃焼器及び改質器の周囲を構造上、低温反応器ですべて囲むことが難しく、また低温反応器で囲まれていない部分からの放熱を利用できないため、燃料処理装置の性能低下につながるという問題がある。 In addition, in order to reduce heat radiation around the high-temperature combustor and reformer, a fuel processing device having a multi-cylindrical structure or a rectangular laminated structure in which a low-temperature CO converter, CO remover, or evaporator is arranged. In this case, it is difficult to surround all of the surroundings of the high-temperature combustor and reformer with a low-temperature reactor due to the structure, and the heat radiation from the part not surrounded by the low-temperature reactor cannot be used, so that the performance of the fuel processor is reduced. There is a problem that leads to.
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、電気ヒータなど燃料電池の出力に直接影響を及ぼす外部からの熱量を与えることなく、これまで燃焼器及び改質器から大気へ放出していた熱量を効率良く回収することができ、且つ脱硫器へ供給する液体燃料の温度を最適に保つことができる燃料電池発電システムの液体燃料処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and from the combustor and the reformer up to now without giving an external heat amount that directly affects the output of the fuel cell such as an electric heater. It is an object of the present invention to provide a liquid fuel processing device for a fuel cell power generation system that can efficiently recover the amount of heat released to the fuel cell and can keep the temperature of the liquid fuel supplied to the desulfurizer optimally.
本発明は上記目的を達成するため、脱硫器により脱硫された液体燃料を改質して水素リッチなガスを精製する液体燃料処理装置において、断熱材により囲まれその内側にバーナ部及び改質触媒層が設けられた改質器と、この改質器の外側に放熱を低減するために設けられた、蒸発部を含む低温反応器と、外部から供給される液体燃料を予熱し前記脱硫器に導入するための液体燃料予熱器とを備え、前記液体燃料予熱器は、前記改質器の前記バーナ部の燃焼空間に面する部材の外側面に配置され、前記部材からの放熱を前記外部から供給される液体燃料へ回収することと、前記改質器の前記改質触媒層での反応に必要な熱量および前記蒸発部での蒸気生成のための熱量を供給した後のバーナ燃焼排ガスと前記外部から供給される液体燃料との熱交換を行なうこととにより、前記外部から供給される液体燃料を予熱するように構成されているものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid fuel processing apparatus for purifying hydrogen-rich gas by reforming liquid fuel desulfurized by a desulfurizer, surrounded by a heat insulating material, and a burner section and a reforming catalyst a reformer layer is provided, this reformer is provided to reduce heat dissipation to the outside, and a low temperature reactor containing evaporating section, the liquid fuel supplied from the external preheated the desulfurizer and a liquid fuel preheater for introducing said liquid fuel preheater, wherein the reformer is disposed on the outer surface of the member facing the combustion space of the burner portion, the external heat dissipation from the member And the burner combustion exhaust gas after supplying the amount of heat necessary for the reaction in the reforming catalyst layer of the reformer and the amount of heat for generating steam in the evaporation section Heat with liquid fuel supplied from the outside By the performing the conversion, in which is configured to preheat the liquid fuel supplied from the outside.
本発明によれば、燃焼器及び改質器から大気へ放出していた熱量を効率良く回収することができ、且つ脱硫器へ供給する液体燃料の温度を最適に保つことができる。 According to the present invention, the amount of heat released from the combustor and reformer to the atmosphere can be efficiently recovered, and the temperature of the liquid fuel supplied to the desulfurizer can be kept optimal.
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は本発明による燃料電池発電システムの液体燃料処理装置の第1の実施形態を示すシステム構成図であり、図2は図1の液体燃料予熱器を含む改質器の構成を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a liquid fuel processing apparatus of a fuel cell power generation system according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a reformer including the liquid fuel preheater of FIG. It is.
本実施形態の液体燃料処理装置は、図1に示すように液体燃料予熱器1、脱硫器2、改質器3、CO変成器4、CO除去器5及び熱交換器6からなり、各々の反応器を複合化した構造となっている。
As shown in FIG. 1, the liquid fuel processing apparatus of this embodiment includes a liquid fuel preheater 1, a
上記改質器3は、図2(a)に示すように多重円筒構造で、断熱材からなる有底円筒状の胴体9の中心に燃料と空気が供給される断熱材13で覆われたバーナ部12、その外側に液体燃料を改質して水素リッチなガスを精製する改質触媒層10、そして胴体9の最外周に改質に必要な水蒸気を生成するための蒸発部11から構成されている。
The
また、バーナ部12の下方に有する胴体9の底部側より改質触媒層10の外周と胴体9の内周との間に触媒層側排ガス流路が形成され、この触媒層側排ガス流路の上部をUターンさせて胴体9の外周と蒸発部11の内周との間に蒸発部側排ガス流路が形成されている。
Further, a catalyst layer side exhaust gas flow path is formed between the outer periphery of the reforming
さらに、胴体9の底部の外側面に設けられた図示しない金属(メタル)体に密着させ、且つ蒸発部側排ガス流路に連通させて液体燃料予熱器1が設けられ、この液体燃料予熱器1の下面側及び周囲部が覆われるように断熱材18が設けられる。
Further, a liquid fuel preheater 1 is provided in close contact with a metal body (not shown) provided on the outer surface of the bottom of the
このような構成の改質器3にあっては、その最外周が蒸発部11なので、この部分の温度は100〜200℃程度で比較的低く放熱量が少ないが、胴体9の底部の外側面に設けられたメタルの温度は、バーナ部12で火炎に晒される断熱材13の下方の燃焼排ガスからの放熱により、400〜500℃と高い状態となる。
In the
上記液体燃料予熱器1は、図2(b)に示すようにケース1a内に液体燃料供給管1bを蛇腹状に屈曲させて配置したもので、その液体燃料流入口は液体燃料ポンプ7を介して液体燃料タンク16に接続され、液体燃料流出口は脱硫器2の底部に有する入口に接続される。また、ケース1aには排ガス入口と排ガス出口とが互いに対峙させて設けられ、排ガス入口より前記蒸発部側排ガス流路を通して排出される排ガスをケース内に導入し、ケース内を流れた排ガスを排ガス出口より流出させている。
The liquid fuel preheater 1 has a liquid
この場合、液体燃料予熱器1のケース1a内を流れる排ガスの流通方向と液体燃料供給管1bを通して流れる液体燃料の流通方向とを逆方向にして熱交換率が上がるようにしている。
In this case, the heat exchange rate is increased by reversing the flow direction of the exhaust gas flowing in the case 1a of the liquid fuel preheater 1 and the flow direction of the liquid fuel flowing through the liquid
上記脱硫器2は、内部に脱硫触媒2aが充填され、液体燃料予熱器1で温められた液体燃料が底部入口より流入する液体燃料中の硫黄分を除去するもので、この硫黄分が除去された液体燃料は、圧力制御弁8を介して改質器3側の蒸発部11で生成された蒸気と共に、改質器3の触媒層10に供給される。また、脱硫器2の容器の周りには、加熱用ジャケット17が設けられ、この加熱用ジャケット17内に液体燃料予熱器1で液体燃料と熱交換した後の排ガスが導入される。
The
改質器3は、脱硫された液体燃料と蒸気とを改質触媒層10を通すことで水素リッチなガス(以下改質ガスと称する)を精製し、この改質ガスはCO変成器4に導入される。
The
上記CO変成器4は、改質ガスに含まれるCO濃度を低減させるものであり、また熱交換器6は、後段のCO除去器5へ流入する改質ガスの温度を所定値に低下させるものであり、さらにCO除去器5はその前段階で外部から混入された空気との選択酸化反応により、CO濃度を数ppm程度まで低減して燃料電池の燃料極に供給するものである。 The CO converter 4 is for reducing the concentration of CO contained in the reformed gas, and the heat exchanger 6 is for reducing the temperature of the reformed gas flowing into the subsequent stage CO remover 5 to a predetermined value. Further, the CO remover 5 is supplied to the fuel electrode of the fuel cell by reducing the CO concentration to about several ppm by a selective oxidation reaction with the air mixed from the outside in the previous stage.
この場合、熱交換器6は改質水を熱交換媒体として使用し、ここで改質ガスとの熱交換により温度上昇した改質水は改質器3の蒸発部11に供給される。
In this case, the heat exchanger 6 using the modified water as a heat exchange medium, wherein the temperature elevated reforming water by heat exchange with the reformed gas is supplied to the
次にこのように構成された液体燃料処理装置の作用を述べる。 Next, the operation of the liquid fuel processing apparatus configured as described above will be described.
液体燃料ポンプ7により液体燃料タンク16から灯油などの石油系の液体燃料が液体燃料予熱器1に送給されると、詳細を後述するバーナ排ガスの熱により液体燃料が予熱されて脱硫器2に導入される。この場合、脱硫器2で脱硫性能を維持するために液体燃料は高温になっても気化しない程度に液体燃料ポンプ7により加圧される。
When petroleum-based liquid fuel such as kerosene is fed from the
この脱硫器2に導入された液体燃料はその中に含まれている硫黄分が脱硫触媒2aにより脱硫される。この脱硫器2により脱硫された液体燃料は、圧力制御弁8により常圧まで減圧された後、改質器3の蒸発部11より供給される蒸気と混合されて改質器3に導入され、改質触媒層10を通る過程で水素リッチなガスが精製される。
The liquid fuel introduced into the
この改質器2で精製された改質ガスは、CO変成器4、CO除去器5によりガス中に含まれるCO濃度を数ppmまで低減した後、燃料電池へ供給される。
The reformed gas purified by the
ここで、上記改質器3において、バーナ部12で燃焼した排ガスは、断熱材からなる胴体9の下方より触媒層側排ガス流路を通して改質触媒層10を加熱しながら上方に抜け、これよりUターンして蒸発部側排ガス流路を通して液体燃料予熱器1の燃焼排ガス入口を通してケース1a内に流入し、液体燃料供給管1bを流れる液体燃料と熱交換した後、脱硫器2の加熱用ジャケット17に流入する。
Here, in the
この場合、液体燃料予熱器1を流れる液体燃料は、改質器3の改質触媒層10で反応に必要な熱量と蒸発部11で蒸気生成のための熱量を改質水側に供給した後のバーナ燃焼排ガスと熱交換され、且つ胴体9の底部の外面に存するメタルから放熱される熱量を回収することで、200℃〜260℃ぐらいの温度となって脱硫器2に流入する。
In this case, after the liquid fuel flowing through the liquid fuel preheater 1 supplies the reforming
また、液体燃料予熱器1と熱交換したバーナ燃焼排ガスは、主に脱硫器からの放熱を低減するために脱硫器2の周りに設けた加熱用ジャケット17の中を流れた後、外部に排出される。
The burner combustion exhaust gas heat-exchanged with the liquid fuel preheater 1 flows through a
このように第1の実施形態では、断熱材からなる有底円筒状の胴体9の中心に断熱材13で覆われたバーナ部12、その外側に改質触媒層10、胴体9の最外周に改質に必要な水蒸気を生成するための蒸発部11から構成され、且つバーナ部12の下方に有する胴体9の底部側より燃焼排ガスを流通させる触媒層側排ガス流路及び蒸発部側排ガス流路がそれぞれ形成された多重円筒構造の改質器3を構成し、胴体9の底部の外側面に液体燃料予熱器1を配置して蒸発部側排ガス流路を通して流入するバーナ燃焼排ガスとの熱交換及び改質器3の底部側からの放熱の回収により液体燃料を予熱して脱硫器2に導入するようにしたので、バーナ部12で燃焼した排ガスを改質器3から液体燃料予熱器1に効率良く回収することが可能となり、脱硫器2に供給する液体燃料の温度を最適に保つことができる。また、液体燃料予熱器1は低温反応器が設けられていない改質器3の底部側に設置されているので、外部から燃料電池の出力に直接影響を及ぼす熱量が与えられることもなくなる。
Thus, in the first embodiment, the
(第2の実施形態)
図3は本発明による液体燃料処理装置の第2の実施形態における液体燃料予熱器を含む改質器の構成を示す断面図を示すもので、図2と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a reformer including a liquid fuel preheater in a second embodiment of the liquid fuel processing apparatus according to the present invention. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and different parts are described here.
第2の実施形態は、図3に示すように多重円筒構造の改質器3において、胴体9の底部の外側面に設けられた図示しない金属(メタル)体に密着させて液体燃料流入口及び液体燃料流出口を有する円型のケース21aからなる液体燃料予熱器21を配置し、この液体燃料予熱器21の下面及び周囲部側を高性能の断熱材18で覆うようにして胴体9の底部からの放熱を回収するようにしたものである。この場合、蒸発部側排ガス流路を流れる燃焼排ガスは、燃焼排ガス出口より脱硫器2の加熱用ジャケット17に直接導入される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, in the
このような構成の液体燃料処理装置において、運転時、改質器3の断熱材からなる胴体9の底部の外側面に設けられたメタル部分は、バーナ部12が高温断熱材13で覆われているので、直接火炎に曝されることはないものの、その表面温度が400〜500℃になる。また、液体燃料予熱器21の下面及び周囲部側を高性能の断熱材18で覆うことにより、外部への放熱を大幅に削減することができる。
In the liquid fuel processing apparatus having such a configuration, the
したがって、胴体9の底部の外側面にケース21aからなる液体燃料予熱器21を配置してケース21a内に常温の液体燃料を流通させることにより、従来のように外部へ排出していた熱量を回収することが可能となり、脱硫器2に供給する液体燃料の温度を最適に保つことができる。
Accordingly, by disposing the
また、液体燃料予熱器21は、ケース21a単体から構成されているので、胴体9の底部の外側面に設置されるケースの位置を調節することで、熱量の回収率を変えることが可能となり、脱硫器2に流入する液体燃料の温度を調節することができ、バーナ燃焼排ガスを利用しなくても最適な温度に予熱することができる。
In addition, since the
(第3の実施形態)
図4は本発明による液体燃料処理装置の第3の実施形態における液体燃料予熱器を含む改質器の構成を示す断面図を示すもので、図2と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a reformer including a liquid fuel preheater in a third embodiment of the liquid fuel processing apparatus according to the present invention. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and different parts are described here.
第3の実施形態は、図4(a)に示すように多重円筒構造の改質器3において、胴体9の底部の外側面に設けられた図示しない金属(メタル)体に密着させて同図(b)に示すように液体燃料供給管22aを蛇腹状に屈曲させ、これを液体燃料予熱器22として配置すると共に、この液体燃料予熱器22の下面及び周囲部側を高性能の断熱材18で覆うようにして胴体9の底部からの放熱を回収するようにしたものである。
In the third embodiment, as shown in FIG. 4 (a), in the
この場合、蒸発部側排ガス流路を流れる燃焼排ガスは、燃焼排ガス出口より脱硫器2の加熱用ジャケット17に直接導入される。
In this case, the combustion exhaust gas flowing through the evaporation part side exhaust gas passage is directly introduced into the
したがって、このような構成とすれば、胴体9の底部の外側面に液体燃料供給管22aからなる液体燃料予熱器22を配置して液体燃料供給管22aに常温の液体燃料を流通させることにより、従来のように外部へ排出していた熱量を効率良く回収することができる。
Therefore, with such a configuration, by disposing the
また、液体燃料予熱器22は、液体燃料供給管22aを胴体9の底部の外側面に収まるように蛇腹状に屈曲させるだけの加工により構成できるので、より簡単且つ安価な構造で液体燃料を効率良く予熱することが可能となり、脱硫器2の入口温度を最適に保つことができる。
Further, since the
(第4の実施形態)
図5は本発明による液体燃料処理装置の第4の実施形態における液体燃料予熱器を含む改質器の構成を示す断面図を示すもので、図2と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a reformer including a liquid fuel preheater in a fourth embodiment of the liquid fuel processing apparatus according to the present invention. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and different parts are described here.
第4の実施形態は、図5に示すように多重円筒構造の改質器3において、胴体9の底部の外側面に設けられた図示しない金属(メタル)体に密着させて蛇腹状に屈曲させた第1の液体燃料供給管23aを配置し、その下部に断熱材19を挟んで蛇腹状に屈曲させた第2の液体燃料供給管23bを配置し、これら第1の液体燃料供給管23a及び第2の液体燃料供給管23bの両端を共通にして、その一方を液体燃料入口管に接続すると共に、他方を液体燃料出口管に接続して液体燃料予熱器23を構成し、この液体燃料予熱器23に胴体9の底部からの放熱を回収するようにしたものである。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, in the
この場合、胴体9の底部の外側面に近い第1の液体燃料供給管23aに流れる液体燃料は胴体9の底部からの熱量が回収されて予熱され、またその下方に位置する第2の液体燃料供給管23bに流れる液体燃料は胴体9の底部からの熱量の回収量は上記に比べて少ないが、予熱することができる。
In this case, the liquid fuel flowing through the first liquid
そして、第2の液体燃料供給管23bの液体燃料入口側に制御弁15を設け、また第1の液体燃料供給管23a及び第2の液体燃料供給管23bが共通にして接続された液体燃料出口管に温度センサ14を設け、この温度センサ14の検出信号を制御器20に与えることで、この制御器20により液体燃料の温度が予め設定された温度値になるように制御弁15を開閉制御するようにしてある。
The
このような構成の液体燃料処理装置において、運転時、液体燃料予熱器23の出口側に設けられた温度センサ14の検出値が設定温度のときには、第2の液体燃料供給管23bの液体燃料入口側に設けられた制御弁15は開となって第1の液体燃料供給管23a及び第2の液体燃料供給管23bの両方に液体燃料が流れるが、温度センサ14の検出値が設定温度よりも低いときは、制御弁15が閉じる。これにより、液体燃料は胴体9の底部に近く、第2の液体燃料供給管23bよりも高温雰囲気にある第1の液体燃料供給管23aの方に流れることで、熱量を多く回収することが可能となり、液体燃料の温度を設定温度に高めることができる。
In the liquid fuel processing apparatus having such a configuration, during operation, when the detected value of the
したがって、このような構成としても、改質器から外部へ排出される熱量を効率良く回収することができ、脱硫器2の入口温度を最適に保つことができる。
Therefore, even with such a configuration, the amount of heat discharged from the reformer to the outside can be efficiently recovered, and the inlet temperature of the
なお、上記では制御弁15を第2の液体燃料供給管23bの液体燃料入口側に設けたが、第2の液体燃料供給管23bの液体燃料出口側に設けてもよい。
Although the
(第5の実施形態)
図6は本発明による液体燃料処理装置の第5の実施形態における液体燃料予熱器を含む改質器の構成を示す断面図を示すもので、図2と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a reformer including a liquid fuel preheater in a fifth embodiment of the liquid fuel processing apparatus according to the present invention. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and different parts are described here.
第5の実施形態では、図6に示すように多重円筒構造の改質器3において、胴体9の底部の中央部を貫通させて適宜大きさの穴を設け、この穴部に上部開口端が閉塞された断熱材からなる筒体25をその長手方向をバーナ部12の下方に存する空間に向けて設置し、この筒体25の下部開口端より筒体内部にコイル状に加工した配管24aを挿入すると共に、液体燃料供給側の配管24bをコイル状の配管24aの下端部に接続し、液体燃料排出側の配管24cをコイル状の配管24aの上端部に接続して液体燃料予熱器24を構成し、その下面側及び周囲部を覆うように断熱材18を設ける。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, in the
このような構成としても、改質器から外部へ排出される熱量を効率良く回収することができ、脱硫器2の入口温度を最適に保つことができる。また、液体燃料予熱器24を改質器3のバーナ部12の下方に存する胴体9内の空間部に設けているので、スペースを有効利用することができると共に、機器のコンパクト化を図ることができる。さらに、胴体9内の空間部に液体燃料予熱器24を有し、燃料排ガス流路を狭くすることで、燃焼排ガスの流速を上げ、熱伝達率を高めることが可能となり、改質触媒層10への伝熱量が大きくなり改質率を向上させることができる。
Even with such a configuration, the amount of heat discharged from the reformer to the outside can be efficiently recovered, and the inlet temperature of the
以上述べた本発明の第1の実施形態乃至第5の実施形態では、多重円筒構造の改質器を一例として述べたが、矩形積層構造の改質器の場合にも前述同様に適用実施することができる。この場合、バーナ部、改質器を低温のCO変成器、蒸発部などで積層面に対して垂直方向に挟み込む構造となるが、その周囲に液体燃料予熱器を箱型として配置し、バーナ部からの燃焼排ガスの放熱のみを回収するようにすることで実現できる。 In the first to fifth embodiments of the present invention described above, the reformer having a multi-cylindrical structure is described as an example. However, the present invention is also applied to a reformer having a rectangular laminated structure as described above. be able to. In this case, the burner unit and the reformer are sandwiched by the low-temperature CO converter, the evaporation unit, etc. in the direction perpendicular to the stacking surface. The liquid fuel preheater is arranged around the periphery of the burner unit and the burner unit. This can be realized by collecting only the heat radiation of the combustion exhaust gas from the exhaust gas.
また、本発明の第1の実施形態乃至第5の実施形態では、バーナ部12を改質器3の上部に設置し、液体燃料予熱器を胴体9の底部の外側面に配置する構成について述べたが、これとは配置構成を逆にして、バーナ部12が改質器3の下部に設置し、液体燃料予熱器を胴体9の上底部の外側面に配置する構成としても前述同様に実施することができる。
In the first to fifth embodiments of the present invention, a configuration in which the
さらに、本発明の第1の実施形態乃至第5の実施形態では、断熱材からなる胴体9の最外周に蒸発部11を設ける構成について述べたが、胴体9の最外周にCO変成器4、CO除去器5等の低温反応器を設ける構成についても前述同様に実施できるものである。
Furthermore, in the first to fifth embodiments of the present invention, the configuration in which the
1…液体燃料予熱器、1a…ケース、1b…液体燃料供給管、2…脱硫器、2a…脱硫触媒、3…改質器、4…CO変成器、5…CO除去器、6…熱交換器、7…液体燃料ポンプ、8…圧力制御弁、9…胴体、10…改質触媒層、11…蒸発部、12…バーナ部、13…断熱材、14…温度センサ、15…制御弁、16…液体燃料タンク、17…加熱用ジャケット、18…高性能断熱材、19…筒体、20…制御器、21…液体燃料予熱器、21a…ケース、22…液体燃料予熱器、22a…液体燃料供給管、23…液体燃料予熱器、23a…第1の液体燃料供給管、23b…第2の液体燃料供給管、24…体燃料予熱器、24a…コイル状に加工した配管、24b…液体燃料供給側の配管、24c…液体燃料排出側の配管、25…断熱材からなる筒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid fuel preheater, 1a ... Case, 1b ... Liquid fuel supply pipe, 2 ... Desulfurizer, 2a ... Desulfurization catalyst, 3 ... Reformer, 4 ... CO converter, 5 ... CO remover, 6 ... Heat exchange 7 ... Liquid fuel pump, 8 ... Pressure control valve, 9 ... Body, 10 ... Reforming catalyst layer, 11 ... Evaporating part, 12 ... Burner part, 13 ... Heat insulating material, 14 ... Temperature sensor, 15 ... Control valve, DESCRIPTION OF
Claims (1)
断熱材により囲まれその内側にバーナ部及び改質触媒層が設けられた改質器と、
この改質器の外側に放熱を低減するために設けられた、蒸発部を含む低温反応器と、
外部から供給される液体燃料を予熱し前記脱硫器に導入するための液体燃料予熱器とを備え、
前記液体燃料予熱器は、
前記改質器の前記バーナ部の燃焼空間に面する部材の外側面に配置され、前記部材からの放熱を前記外部から供給される液体燃料へ回収することと、前記改質器の前記改質触媒層での反応に必要な熱量および前記蒸発部での蒸気生成のための熱量を供給した後のバーナ燃焼排ガスと前記外部から供給される液体燃料との熱交換を行なうこととにより、前記外部から供給される液体燃料を予熱するように構成されていることを特徴とする燃料電池発電システムの液体燃料処理装置。 In a liquid fuel processing apparatus for purifying hydrogen-rich gas by reforming liquid fuel desulfurized by a desulfurizer,
A reformer surrounded by a heat insulating material and provided with a burner portion and a reforming catalyst layer inside thereof;
This was on the outside of the reformer is provided for reducing the heat radiation, and a low temperature reactor containing evaporating portion,
Preheating the liquid fuel supplied from the external unit and a liquid fuel preheater for introducing said desulfurizer,
The liquid fuel preheater is
Wherein arranged on the outer surface of the member facing the combustion space of the burner portion of the reformer, and recovering the heat radiation from the member to the liquid fuel supplied from the outside, the reforming of the reformer By performing heat exchange between the burner combustion exhaust gas after supplying the amount of heat necessary for the reaction in the catalyst layer and the amount of heat for generating steam in the evaporation section, and the liquid fuel supplied from the outside, A liquid fuel processing apparatus of a fuel cell power generation system, characterized in that the liquid fuel supplied from is preheated .
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