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JP2008120678A - Combine system of carbon monoxide selective oxidizer and steam generator and fuel reformer system - Google Patents

Combine system of carbon monoxide selective oxidizer and steam generator and fuel reformer system Download PDF

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JP2008120678A
JP2008120678A JP2007323613A JP2007323613A JP2008120678A JP 2008120678 A JP2008120678 A JP 2008120678A JP 2007323613 A JP2007323613 A JP 2007323613A JP 2007323613 A JP2007323613 A JP 2007323613A JP 2008120678 A JP2008120678 A JP 2008120678A
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Japan
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cooling
carbon monoxide
hydrogen
water vapor
monoxide selective
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JP2007323613A
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Inventor
Masahiro Inoue
雅博 井上
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】始動時に十分な量の水蒸気を迅速に得ると共に一酸化炭素を水素に優先して酸化する一酸化炭素選択酸化装置の温度を適正な温度に保持する。
【解決手段】燃料改質装置システム20のCO選択酸化部30を冷却する系統として、CO選択酸化部30の第1冷却通路34に接続され冷却水を水蒸気として取り出し可能な第1冷却系統40と、第2冷却通路36を含む循環管路に冷却媒体を循環させて冷却する第2冷却系統50とを備える。システムの始動時には、フラップ38により第1冷却通路34内の冷却水が熱量を多く受け取れるよう水素リッチガスの流路を変更し、冷却水を迅速に加熱して必要な量の水蒸気を迅速に取り出す。定常運転状態に至ったら、第2冷却系統50によりCO選択酸化部30を冷却し、その際の熱により水蒸気生成器60内の水を加熱して必要な量の水蒸気を安定して得る。
【選択図】図1
A carbon monoxide selective oxidizer that quickly obtains a sufficient amount of water vapor at start-up and oxidizes carbon monoxide in preference to hydrogen is maintained at an appropriate temperature.
As a system for cooling a CO selective oxidation unit of a fuel reformer system, a first cooling system connected to a first cooling passage of the CO selective oxidation unit and capable of taking out cooling water as water vapor is provided. And a second cooling system 50 that circulates a cooling medium in a circulation line including the second cooling passage 36 and cools it. When the system is started, the flow of the hydrogen-rich gas is changed by the flap 38 so that the cooling water in the first cooling passage 34 can receive a large amount of heat, and the cooling water is quickly heated to quickly take out a necessary amount of water vapor. When the steady operation state is reached, the CO selective oxidation unit 30 is cooled by the second cooling system 50, and the water in the steam generator 60 is heated by heat at that time to stably obtain a necessary amount of steam.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、一酸化炭素選択酸化装置およびこれと水蒸気生成装置とのコンバインシステム並びに燃料改質装置システムに関し、詳しくは、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する一酸化炭素選択酸化装置および水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気を生成する水蒸気生成装置のコンバインシステム並びに炭化水素系の燃料を水蒸気改質により水素リッチガスを生成する改質器と一酸化炭素選択酸化装置とを備える燃料改質装置システムに関する。   The present invention relates to a carbon monoxide selective oxidizer, a combine system of the same and a steam generator, and a fuel reformer system, and more specifically, carbon monoxide selection that oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas in preference to hydrogen. Combined system of oxidizer and carbon monoxide selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in hydrogen-rich gas with priority over hydrogen and steam generator that generates steam, and hydrogen rich gas by steam reforming hydrocarbon fuel The present invention relates to a fuel reformer system including a reformer and a carbon monoxide selective oxidizer.

従来、この種の一酸化炭素選択酸化装置としては、水素リッチガス中の一酸化炭素を選択的に酸化する触媒を保持する反応槽を、この反応槽内部に設けられた流路に冷却水を流すことによって冷却するものが提案されている(例えば、特開平7−185303号公報など)。この装置では、水素リッチガス中の一酸化炭素が主に酸化される反応槽の入り口付近に冷却水の流路が設けられており、この入り口付近を主に冷却することにより反応槽を触媒が活性化する温度領域に保持しようとしている。   Conventionally, as this type of carbon monoxide selective oxidizer, a reaction tank holding a catalyst that selectively oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas is supplied with cooling water through a flow path provided inside the reaction tank. The thing which cools by this is proposed (for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 7-185303 etc.). In this device, a cooling water flow path is provided near the entrance of the reaction tank where carbon monoxide in the hydrogen-rich gas is mainly oxidized, and the catalyst is activated in the reaction tank mainly by cooling near this entrance. Trying to keep in the temperature range.

また、従来の燃料改質装置としては、加温された水との接触により改質器に供給する空気や炭化水素系の燃料を加湿するものが提案されている(例えば、特開平10−330101号公報など)。この装置では、改質器に供給される水蒸気は、改質により得られる水素リッチガスを燃料として発電する燃料電池の冷却に用いた温水に空気を接触させて加湿することにより行なわれる。   Further, as a conventional fuel reformer, an apparatus for humidifying air or hydrocarbon fuel supplied to a reformer by contact with warmed water has been proposed (for example, JP-A-10-330101). Issue gazette). In this apparatus, the steam supplied to the reformer is performed by bringing the air into contact with the hot water used for cooling the fuel cell that generates electricity using the hydrogen-rich gas obtained by reforming as fuel, and humidifying it.

しかしながら、こうした一酸化炭素選択酸化装置では、反応槽を均一な温度に保持するのが困難であるという問題があった。水素リッチガスの流量の変化に伴って反応槽における一酸化炭素の選択酸化反応に寄与する部位が変化するが、冷却水の流路が主に反応槽の入り口付近に設けられているため、この変化に対応することができない。   However, such a carbon monoxide selective oxidation apparatus has a problem that it is difficult to maintain the reaction vessel at a uniform temperature. The site that contributes to the selective oxidation reaction of carbon monoxide in the reaction vessel changes with the change in the flow rate of the hydrogen-rich gas, but this change is due to the fact that the cooling water flow path is mainly provided near the entrance of the reaction vessel. Can not cope with.

また、前述の燃料改質装置では、炭化水素系の燃料を改質するのに必要な十分な水蒸気を改質器に供給することができない場合を生じるという問題があった。燃料電池の冷却に用いられた温水は、例えば固体高分子型燃料電池の場合、燃料電池の動作温度が80℃程度であるため、加湿される空気は80℃における飽和水蒸気圧までしか加湿することができない。この80℃における飽和水蒸気圧では、炭化水素系の燃料としてメタンを想定した場合、水蒸気のメタンに対するモル比(水蒸気のモル数/メタンのモル数)は1.5程度しかなく、改質反応に必要十分な量に至らない。   Further, the above-described fuel reforming apparatus has a problem in that there may be a case where sufficient steam necessary for reforming the hydrocarbon fuel cannot be supplied to the reformer. For example, in the case of a polymer electrolyte fuel cell, the warm water used for cooling the fuel cell has a fuel cell operating temperature of about 80 ° C., so that the humidified air is humidified only up to the saturated water vapor pressure at 80 ° C. I can't. At the saturated water vapor pressure at 80 ° C., assuming that methane is used as the hydrocarbon fuel, the molar ratio of water vapor to methane (number of moles of water vapor / number of moles of methane) is only about 1.5. It does not reach the necessary and sufficient amount.

なお、こうした問題に対して、少なくともその一部を解決するものとして、出願人は、冷却水を反応槽と熱交換可能な状態で保持すると共にこの冷却水を水蒸気として取り出し改質器に供給する装置を提案している(特願平8−355381号)。   In order to solve at least a part of these problems, the applicant holds the cooling water in a state in which heat can be exchanged with the reaction tank, and takes out the cooling water as steam and supplies it to the reformer. An apparatus has been proposed (Japanese Patent Application No. 8-355381).

本発明の一酸化炭素選択酸化装置は、反応槽の温度管理を適切に行なうことを目的の一つとする。本発明の一酸化炭素選択酸化装置は、始動時に迅速に適正な温度にすることを目的の一つとする。   One object of the carbon monoxide selective oxidation apparatus of the present invention is to appropriately control the temperature of the reaction vessel. One object of the carbon monoxide selective oxidizer of the present invention is to quickly reach an appropriate temperature at the start.

本発明の燃料改質装置システムは、改質器に十分な水蒸気を供給することを目的の一つとする。また、本発明の燃料改質装置システムは、始動時の立ち上げを迅速に行なうことを目的の一つとする。さらに、本発明の燃料改質装置システムは、エネルギ効率の向上を目的の一つとする。   One object of the fuel reformer system of the present invention is to supply sufficient steam to the reformer. Another object of the fuel reformer system of the present invention is to quickly start up at the time of starting. Furthermore, the fuel reformer system of the present invention has an object of improving energy efficiency.

本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムは、効率よく水蒸気を得ることを目的の一つとする。また、本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムは、始動時に迅速に水蒸気を得ることを目的の一つとする。さらに、本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムは、一酸化炭素を酸化する反応槽の温度を適正な温度にすることを目的の一つとする。   A combined system of a carbon monoxide selective oxidizer and a steam generator of the present invention has an object of obtaining steam efficiently. Another object of the combined system of the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator of the present invention is to quickly obtain steam at the start. Furthermore, the combined system of the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator of the present invention has an object of setting the temperature of the reaction tank for oxidizing carbon monoxide to an appropriate temperature.

本発明の一酸化炭素選択酸化装置およびこれと水蒸気生成装置とのコンバインシステム並びに燃料改質装置システムは、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。   The carbon monoxide selective oxidizer, the combine system of this and the steam generator, and the fuel reformer system of the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above object.

本発明の一酸化炭素選択酸化装置は、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する一酸化炭素選択酸化装置であって、前記酸化を行なう触媒が充填された反応槽を冷却する複数の冷却系統と、該複数の冷却系統による冷却を制御する冷却制御手段とを備えることを要旨とする。   The carbon monoxide selective oxidizer according to the present invention is a carbon monoxide selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas in preference to hydrogen, and cools a reaction tank filled with a catalyst that performs the oxidation. The gist is to include a plurality of cooling systems and cooling control means for controlling cooling by the plurality of cooling systems.

この本発明の一酸化炭素選択酸化装置では、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する触媒が充填された反応槽を複数の冷却系統によって冷却する。したがって、反応槽の冷却を多様化することができ、反応槽の状態に応じて的確な冷却を行なうことができる。   In this carbon monoxide selective oxidation apparatus of the present invention, a reaction tank filled with a catalyst that oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas with priority over hydrogen is cooled by a plurality of cooling systems. Therefore, the cooling of the reaction tank can be diversified, and accurate cooling can be performed according to the state of the reaction tank.

こうした本発明の一酸化炭素選択酸化装置において、前記複数の冷却系統は、各々異なる冷却媒体を用いて前記反応槽を冷却する冷却系統であるものとすることもできる。この態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置において、前記冷却制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置の始動時に前記複数の冷却系統のうちの第1の冷却系統により前記反応槽が冷却されるよう該複数の冷却系統を制御する手段であるものとしたり、更に、該一酸化炭素選択酸化装置の始動が終了した後、前記複数の冷却系統の前記第1の冷却系統とは異なる第2の冷却系統により前記反応槽が冷却されるよう該複数の冷却系統を制御する手段であるものとすることもできる。第1の冷却系統と第2の冷却系統を適当に設計することにより、始動時でも始動後でも反応槽を適正な温度とすることができる。   In such a carbon monoxide selective oxidation apparatus of the present invention, the plurality of cooling systems may be cooling systems that cool the reaction vessel using different cooling media. In the carbon monoxide selective oxidizer according to this aspect of the present invention, the cooling control means is configured such that the reaction tank is cooled by the first cooling system of the plurality of cooling systems when the carbon monoxide selective oxidizer is started. And a second control unit that is different from the first cooling system of the plurality of cooling systems after the start of the carbon monoxide selective oxidizer is completed. The cooling tank may be a means for controlling the plurality of cooling systems so that the reaction tank is cooled. By appropriately designing the first cooling system and the second cooling system, the reaction tank can be brought to an appropriate temperature both at the start and after the start.

この第1の冷却系統と第2の冷却系統により反応槽を冷却する本発明の一酸化炭素選択酸化装置において、前記第1の冷却系統と前記第2の冷却系統は、前記反応槽内で熱交換可能な系統であるものとすることもできる。この態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置において、前記反応槽は、一方の面が前記水素リッチガスと熱交換可能に該水素リッチガスの流れに接触し、他面が相互に熱交換可能に密接した二層の冷却媒体の通路を備え、前記第1の冷却系統と前記第2の冷却系統は、前記二層の冷却媒体の通路に各冷却媒体を流して前記反応槽を冷却可能な系統であるものとすることもできる。こうすれば、第1の冷却系統でも第2の冷却系統でも反応槽を冷却できると共に相互に熱交換することもできる。   In the carbon monoxide selective oxidizer according to the present invention that cools the reaction tank by the first cooling system and the second cooling system, the first cooling system and the second cooling system are heated in the reaction tank. It can also be an interchangeable system. In the carbon monoxide selective oxidation apparatus of the present invention of this aspect, the reaction tank is in close contact with one surface so that heat exchange with the hydrogen-rich gas is possible and the other surface is heat-exchangeable with each other. The first cooling system and the second cooling system are systems capable of cooling the reaction vessel by flowing each cooling medium through the two-layer cooling medium path. It can also be. If it carries out like this, a reaction tank can be cooled also in a 1st cooling system or a 2nd cooling system, and heat exchange can also be carried out mutually.

始動時に第1の冷却系統により反応槽を冷却する本発明の一酸化炭素選択酸化装置において、前記水素リッチガスの前記反応槽内の流路を変更可能な流路変更手段と、該流路変更手段による前記反応槽内の流路の変更を制御する流路変更制御手段とを備えるものとすることもできる。この態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置において、前記流路変更制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置を始動するとき、前記第1の冷却系統の冷却媒体と熱交換可能な前記反応槽内の流路に前記水素リッチガスが流れるよう前記流路変更手段を制御する手段であるものとしたり、前記流路変更制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置を始動するとき、前記第1の冷却系統の冷却媒体が前記水素リッチガスから多くの熱量を得るよう前記流路変更手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、始動時に迅速に反応槽の温度を上げることができると共に、第1の冷却系統における熱交換を有効にすることができる。   In the carbon monoxide selective oxidation apparatus of the present invention that cools the reaction tank by the first cooling system at the start-up, the flow path changing means capable of changing the flow path of the hydrogen-rich gas in the reaction tank, and the flow path changing means And a flow path change control means for controlling the change of the flow path in the reaction tank. In the carbon monoxide selective oxidizer according to this aspect of the present invention, the flow path change control unit is capable of exchanging heat with the cooling medium of the first cooling system when starting the carbon monoxide selective oxidizer. It is assumed that the flow path changing means is controlled so that the hydrogen rich gas flows into the flow path in the tank, or the flow path changing control means is configured to start the first carbon monoxide selective oxidizer when the first gas oxidizing device is started. The cooling medium of the cooling system may be a means for controlling the flow path changing means so as to obtain a large amount of heat from the hydrogen-rich gas. If it carries out like this, while starting, the temperature of a reaction tank can be raised rapidly, and the heat exchange in a 1st cooling system can be validated.

こうした始動時に水素リッチガスの流路を変更する態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置において、前記流路変更制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置の始動が終了したとき、前記反応槽内のすべての流路に前記水素リッチガスが流れるよう前記流路変更手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、反応槽全体で一酸化炭素の選択酸化反応を行なうことができる。   In the carbon monoxide selective oxidizer of the present invention that changes the flow path of the hydrogen-rich gas at the start-up, when the start of the carbon monoxide selective oxidizer is completed, the flow path change control means It is also possible to control the flow path changing means so that the hydrogen-rich gas flows through all the flow paths. If it carries out like this, the selective oxidation reaction of carbon monoxide can be performed in the whole reaction tank.

本発明の燃料改質装置システムは、炭化水素系の燃料を水蒸気改質により水素リッチガスを生成する改質器を備える燃料改質装置システムであって、前記改質器により生成される水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する前述のすべての態様を含む本発明の一酸化炭素選択酸化装置と、該一酸化炭素選択酸化装置が備える反応槽により生じる熱を用いて水蒸気を生成し、該生成した水蒸気を前記改質器に供給する水蒸気供給手段とを備えることを要旨とする。   A fuel reformer system according to the present invention is a fuel reformer system including a reformer that generates a hydrogen-rich gas by steam reforming a hydrocarbon-based fuel, and the hydrogen-rich gas generated by the reformer The carbon monoxide selective oxidizer of the present invention including all the above-described embodiments that oxidize carbon monoxide in preference to hydrogen, and steam generated using heat generated by the reaction tank provided in the carbon monoxide selective oxidizer And a steam supply means for supplying the generated steam to the reformer.

この本発明の燃料改質装置システムでは、前述の本発明の一酸化炭素選択酸化装置の反応槽により生じる熱を用いて水蒸気を生成し、この生成した水蒸気を改質器に供給する。本発明の一酸化炭素選択酸化装置は、迅速に始動し、適正な温度に制御されるから、始動時には迅速に水蒸気を得て改質器に供給することができ、始動後は安定して水蒸気を得て改質器に供給することができると共に、熱効率を向上させることができる。   In the fuel reformer system of the present invention, steam is generated using heat generated in the reaction tank of the carbon monoxide selective oxidizer of the present invention, and the generated steam is supplied to the reformer. Since the carbon monoxide selective oxidizer of the present invention starts quickly and is controlled at an appropriate temperature, steam can be quickly obtained and supplied to the reformer at the time of starting. Can be supplied to the reformer and the thermal efficiency can be improved.

本発明の燃料改質装置システムにおいて、前記一酸化炭素選択酸化装置は始動時に第1の冷却系統により反応槽を冷却する装置であり、前記第1の冷却系統の冷却媒体は水であり、前記水蒸気供給手段は前記第1の冷却系統の冷却媒体である水を水蒸気として前記改質器に供給する手段であるものとすることもできる。こうすれば、熱交換による熱量のロスなどを少なくすることができると共に、迅速に水蒸気を得て改質器に供給することができる。この態様の本発明の燃料改質装置システムにおいて、前記改質器と前記一酸化炭素選択酸化装置との間に配置され該改質器からの水素リッチガスを冷却可能なガス冷却手段と、該燃料改質装置システムの始動のとき、前記改質器からの水素リッチガスの冷却を行なわないよう前記ガス冷却手段を制御する始動時制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、高温の水素リッチガスを一酸化炭素選択酸化装置に供給することができる。この結果、一酸化炭素選択酸化装置を迅速に加温することができると共に迅速に水蒸気を得て改質器に供給することができる。   In the fuel reformer system of the present invention, the carbon monoxide selective oxidizer is a device that cools the reaction tank by a first cooling system at the start, and the cooling medium of the first cooling system is water, The steam supply means may be means for supplying water, which is a cooling medium of the first cooling system, to the reformer as steam. In this way, loss of heat due to heat exchange can be reduced, and steam can be quickly obtained and supplied to the reformer. In the fuel reformer system of the present invention of this aspect, a gas cooling means disposed between the reformer and the carbon monoxide selective oxidizer and capable of cooling a hydrogen-rich gas from the reformer, and the fuel When the reformer system is started, a start-time control means for controlling the gas cooling means so as not to cool the hydrogen rich gas from the reformer may be provided. If it carries out like this, high temperature hydrogen rich gas can be supplied to a carbon monoxide selective oxidation apparatus. As a result, the carbon monoxide selective oxidizer can be quickly heated and steam can be quickly obtained and supplied to the reformer.

また、本発明の燃料改質装置システムにおいて、前記一酸化炭素選択酸化装置は、始動後は第2の冷却系統により反応槽を冷却する装置であり、前記水蒸気供給手段は、前記第2の冷却系統との熱交換により水蒸気を生成する水蒸気生成手段を備え、該生成された水蒸気を前記改質器に供給する手段であるものとすることもできる。こうすれば、始動後は一酸化炭素選択酸化装置の第2の冷却系統との熱交換により水蒸気を得て改質器に供給することができる。水蒸気生成手段は、第2の冷却系統と熱交換を行なうものであるから、第2の冷却系統に如何なる冷却媒体をも用いることができる。   Further, in the fuel reformer system of the present invention, the carbon monoxide selective oxidizer is a device that cools the reaction tank by a second cooling system after startup, and the steam supply means is the second cooling device. A steam generation unit that generates steam by heat exchange with the system may be provided, and the generated steam may be supplied to the reformer. If it carries out like this, after start-up, water vapor | steam can be obtained by heat exchange with the 2nd cooling system of a carbon monoxide selective oxidation apparatus, and it can supply to a reformer. Since the steam generating means exchanges heat with the second cooling system, any cooling medium can be used for the second cooling system.

本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムは、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気を生成する水蒸気生成装置のコンバインシステムであって、前記酸化を行なう触媒が充填された反応槽を冷却水を用いて冷却可能な第1の冷却手段と、前記反応槽を水とは異なる冷却媒体を用いて冷却可能な第2の冷却手段と、前記第1の冷却手段の前記反応槽と熱交換後の冷却水を水蒸気として該第1の冷却手段から取り出し可能な水蒸気取出手段とを備えることを要旨とする。   The combined system of a carbon monoxide selective oxidizer and a steam generator of the present invention is a combined system of a carbon monoxide selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas in preference to hydrogen and a steam generator that generates steam. The first cooling means capable of cooling the reaction tank filled with the catalyst for performing the oxidation using cooling water, and the second cooling means capable of cooling the reaction tank using a cooling medium different from water. The gist of the invention is that it comprises a cooling means, and a water vapor take-out means capable of taking out the reaction water of the first cooling means and the heat-exchanged cooling water as water vapor from the first cooling means.

この本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムでは、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する触媒が充填された反応槽を、冷却水を用いる第1の冷却手段と水とは異なる冷却媒体を用いる第2の冷却手段とによって冷却する。水蒸気取出手段が反応槽と熱交換後の冷却水を水蒸気として第1の冷却手段から取り出す。二つの冷却手段を備えるから、反応槽を適正な温度にして、一酸化炭素の選択酸化反応を効率よく行なうことができる。また、反応槽と熱交換後の冷却水を水蒸気として取り出すから、特別の装置なしで水蒸気を得ることができる。   In the combined system of the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator of the present invention, a reaction tank filled with a catalyst that oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas with priority over hydrogen is used as a first tank that uses cooling water. Cooling is performed by the cooling means and the second cooling means using a cooling medium different from water. The water vapor take-out means takes out the cooling water after heat exchange with the reaction tank from the first cooling means as water vapor. Since the two cooling means are provided, the selective oxidation reaction of carbon monoxide can be performed efficiently by setting the reaction vessel to an appropriate temperature. Moreover, since the cooling water after heat exchange with the reaction vessel is taken out as water vapor, the water vapor can be obtained without a special device.

本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムにおいて、前記第2の冷却手段の冷却媒体と熱交換して水蒸気を生成する水蒸気生成手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、第1の冷却手段によって反応槽を冷却しているときだけでなく、第2の冷却手段によって反応槽を冷却しているときも水蒸気を得ることができる。   The combined system of the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator according to the present invention may include a steam generator that exchanges heat with the cooling medium of the second cooling means to generate steam. In this way, water vapor can be obtained not only when the reaction tank is cooled by the first cooling means, but also when the reaction tank is cooled by the second cooling means.

こうした水蒸気生成手段を備える態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムにおいて、前記水蒸気生成手段の状態を検出する状態検出手段と、該検出された状態に基づいて前記第1の冷却手段と前記第2の冷却手段と前記水蒸気取出手段と前記水蒸気生成手段とを制御する制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、反応槽をより適切な温度に保持することができると共に、水蒸気を得ることができる。   In the combined system of the carbon monoxide selective oxidation apparatus and the steam generation apparatus of the present invention having such a steam generation means, a state detection means for detecting the state of the steam generation means, and the first based on the detected state. One cooling means, the second cooling means, the water vapor extraction means, and a control means for controlling the water vapor generation means may be provided. If it carries out like this, while being able to hold | maintain a reaction tank at more suitable temperature, water vapor | steam can be obtained.

この制御手段を備える態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムにおいて、前記制御手段は、前記状態検出手段により検出された前記水蒸気生成手段の状態が非定常状態であるとき、前記第1の冷却手段により前記反応槽を冷却すると共に前記水蒸気取出手段により該第1の冷却手段から水蒸気を取り出すよう該第1の冷却手段と該水蒸気取出手段とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、始動時に迅速に反応槽の温度を上げることができると共に迅速に水蒸気を得ることができる。この態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムにおいて、前記水素リッチガスの前記反応槽内の流路を変更可能な流路変更手段と、該コンバインシステムを始動するとき、前記第1の冷却手段の冷却水が前記水素リッチガスから多くの熱量を得るよう前記流路変更手段を制御する流路変更制御手段手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、より迅速に水蒸気を得ることができる。   In the combined system of the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator of the present invention having the control means, the control means is in a state where the state of the steam generator detected by the state detector is in an unsteady state. When the first cooling means cools the reaction tank and the water vapor take-out means takes out water vapor from the first cooling means, the first cooling means and the water vapor take-out means are controlled. It can also be. If it carries out like this, the temperature of a reaction tank can be raised rapidly at the time of start-up, and water vapor | steam can be obtained rapidly. In the combined system of the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator of this aspect of the present invention, when the flow path changing means capable of changing the flow path of the hydrogen-rich gas in the reaction tank, and starting the combine system, The cooling water of the first cooling means may include flow path change control means for controlling the flow path changing means so as to obtain a large amount of heat from the hydrogen rich gas. If it carries out like this, water vapor | steam can be obtained more rapidly.

また、制御手段を備える態様の本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムにおいて、前記制御手段は、前記状態検出手段により検出された前記水蒸気生成手段の状態が定常状態であるとき、前記第2の冷却手段により前記反応槽を冷却すると共に前記水蒸気生成手段により水蒸気を生成するよう該第2の冷却手段と該水蒸気生成手段とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、反応槽を適正な状態に保持することができると共に水蒸気を得ることができる。   Further, in the combined system of the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator of the present invention having the control means, the control means is in a steady state in the state of the steam generating means detected by the state detecting means. The second cooling means may be a means for controlling the second cooling means and the water vapor generating means so that the reaction tank is cooled by the second cooling means and water vapor is generated by the water vapor generating means. . If it carries out like this, while being able to hold | maintain a reaction tank in an appropriate state, water vapor | steam can be obtained.

次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である燃料改質装置システム20の構成の概略を示す構成図である。図示するように実施例の燃料改質装置システム20は、炭化水素系の燃料を水素を含有する水素リッチガスに改質する改質器22と、改質器22からの水素リッチガスを冷却する熱交換器28と、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化するCO選択酸化部30と、CO選択酸化部30を冷却する第1冷却系統40と、同じくCO選択酸化部30を冷却する第2冷却系統50と、第2冷却系統50との熱交換により水蒸気を生成する水蒸気生成器60と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット80とを備える。   Next, embodiments of the present invention will be described using examples. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a fuel reformer system 20 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fuel reformer system 20 of the embodiment includes a reformer 22 that reforms a hydrocarbon-based fuel into a hydrogen-rich gas containing hydrogen, and heat exchange that cools the hydrogen-rich gas from the reformer 22. , A CO selective oxidation unit 30 that preferentially oxidizes carbon monoxide in the hydrogen rich gas over hydrogen, a first cooling system 40 that cools the CO selective oxidation unit 30, and a CO selective oxidation unit 30 that is also cooled. A second cooling system 50, a steam generator 60 that generates steam by heat exchange with the second cooling system 50, and an electronic control unit 80 that controls the entire system are provided.

改質器22は、炭化水素系の燃料としてのメタンと酸素を含有する酸素含有ガスとしての空気と水蒸気との供給を受けて次式(1)ないし式(3)の反応により水素リッチガスを生成するものであり、供給を受けたメタンと空気と水蒸気との混合ガスを加熱する加熱部24と、式(1)ないし式(3)の反応を行なう改質部26とを備える。メタンと空気と水蒸気との混合比は、例えば、空気は酸素のメタンに対するモル比[O2/CH4]が0.5となるように供給されると共に水蒸気は水のメタンに対するモル比[H2O/CH4]が2.0となるように供給されるよう調節されている。なお、各ガスの供給量や改質部26の温度は、電子制御ユニット80により制御されている。 The reformer 22 receives supply of air and water vapor as an oxygen-containing gas containing methane and oxygen as a hydrocarbon-based fuel, and generates a hydrogen-rich gas by the reaction of the following formulas (1) to (3) The heating part 24 which heats the mixed gas of the supplied methane, air, and water vapor | steam, and the modification | reformation part 26 which performs reaction of Formula (1) thru | or Formula (3) are provided. The mixing ratio of methane, air, and water vapor is, for example, such that air is supplied so that the molar ratio [O 2 / CH 4 ] of oxygen to methane is 0.5, and the water vapor is a molar ratio of water to methane [H 2 O / CH 4 ] is adjusted to be 2.0. The supply amount of each gas and the temperature of the reforming unit 26 are controlled by the electronic control unit 80.

CH4+(1/2)O2→2H2+CO+35.7kJ (1)
CH4+H2O→3H2+CO−206.2kJ (2)
CO+H2O→H2+CO2+41.2kJ (3)
CH 4 + (1/2) O 2 → 2H 2 + CO + 35.7 kJ (1)
CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO−206.2 kJ (2)
CO + H 2 O → H 2 + CO 2 +41.2 kJ (3)

熱交換器28は、上述の反応が効率よく行なわれる600℃〜800℃の温度で運転される改質器22からの水素リッチガスを、CO選択酸化部30による一酸化炭素の選択酸化が効率よく行なわれる120℃〜170℃の温度に冷却する。熱交換器28は、こうした高温の水素リッチガスを熱交換により冷却するが、この水素リッチガスの流路を変更して熱交換せずに後段に供給することもできるようになっている。この場合、高温の水素リッチガスがCO選択酸化部30に供給されることになる。なお、熱交換器28による熱交換の有無は、電子制御ユニット80からの駆動信号により制御されるようになっている。   The heat exchanger 28 efficiently converts the hydrogen-rich gas from the reformer 22 operated at a temperature of 600 ° C. to 800 ° C. at which the above-described reaction is efficiently performed, with selective oxidation of carbon monoxide by the CO selective oxidation unit 30. Cool to a temperature of 120-170 ° C. performed. The heat exchanger 28 cools such a high-temperature hydrogen-rich gas by heat exchange, but can change the flow path of the hydrogen-rich gas and supply it to the subsequent stage without performing heat exchange. In this case, a high-temperature hydrogen-rich gas is supplied to the CO selective oxidation unit 30. The presence or absence of heat exchange by the heat exchanger 28 is controlled by a drive signal from the electronic control unit 80.

図2にCO選択酸化部30の内部の一部の構成を示す。図示するように、CO選択酸化部30は、酸素の存在下で水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する触媒、例えばルテニウムやロジウムなどの触媒が充填された複数の触媒充填部32a,32bと、この複数の触媒充填部32a,32bと積層される2層一組の第1冷却通路34および第2冷却通路36と、触媒充填部32bの水素リッチガスの入り口付近に設置された複数のフラップ38とを備える。触媒充填部32aと触媒充填部32bは一つおきに積層されており、触媒充填部32aの両積層面には第1冷却通路34が配置され、触媒充填部32bの両積層面には第2冷却通路36が配置されている。したがって、触媒充填部32aは第1冷却通路34を介して冷却され、触媒充填部32bは第2冷却通路36を介して冷却されるようになっている。複数のフラップ38は、その開閉により触媒充填部32bへの水素リッチガスの供給を司る。即ち、フラップ38を開とすると、図2の状態となって触媒充填部32bへの水素リッチガスの導入を阻害し、フラップ38を閉とすると、図2の波線の状態となって触媒充填部32bへの水素リッチガスの導入の阻害を解除する。なお、CO選択酸化部30での一酸化炭素の酸化に必要な酸素は、図1に示すように、ブロワ29によりCO選択酸化部30に供給される水素リッチガスに導入されるようになっている。   FIG. 2 shows a partial configuration of the inside of the CO selective oxidation unit 30. As shown in the figure, the CO selective oxidation unit 30 includes a plurality of catalyst filling units filled with a catalyst that preferentially oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas over hydrogen in the presence of oxygen, for example, a catalyst such as ruthenium or rhodium. 32a, 32b, a pair of first and second cooling passages 34 and 36 laminated with the plurality of catalyst filling portions 32a, 32b, and the vicinity of the hydrogen rich gas inlet of the catalyst filling portion 32b. And a plurality of flaps 38. The catalyst filling portions 32a and the catalyst filling portions 32b are alternately stacked, the first cooling passages 34 are disposed on both the stacked surfaces of the catalyst filling portion 32a, and the second cooling surfaces are disposed on both the stacked surfaces of the catalyst filling portion 32b. A cooling passage 36 is disposed. Therefore, the catalyst filling portion 32 a is cooled via the first cooling passage 34, and the catalyst filling portion 32 b is cooled via the second cooling passage 36. The plurality of flaps 38 controls the supply of the hydrogen rich gas to the catalyst filling unit 32b by opening and closing thereof. That is, when the flap 38 is opened, the state shown in FIG. 2 is obtained and the introduction of the hydrogen-rich gas into the catalyst filling portion 32b is inhibited. When the flap 38 is closed, the state shown by the wavy line in FIG. Releases the inhibition of introduction of hydrogen-rich gas into Note that oxygen necessary for the oxidation of carbon monoxide in the CO selective oxidation unit 30 is introduced into the hydrogen rich gas supplied to the CO selective oxidation unit 30 by the blower 29 as shown in FIG. .

第1冷却系統40は、CO選択酸化部30の第1冷却通路34に接続された第1冷却管42を備え、この第1冷却管42には水タンク66から水供給管68を介して水が供給されるようになっている。この第1冷却管42の水供給管68の接続部付近には、第1冷却管42への水の供給を司る電磁弁44が取り付けられている。また、第1冷却通路34の他端に接続された接続管43は、水蒸気供給管72に接続されており、接続管43には減圧弁と開閉弁とを兼ねる減圧開閉弁46が取り付けられている。水蒸気供給管72は、熱交換器28で熱交換して改質器22の加熱部24に接続されている。したがって、水タンク66から供給された水は、CO選択酸化部30の第1冷却通路34で水素リッチガスとの熱交換により加熱され、電磁弁46によって減圧されて水蒸気となり、水蒸気供給管72を通って加熱部24に供給される。   The first cooling system 40 includes a first cooling pipe 42 connected to the first cooling passage 34 of the CO selective oxidation unit 30, and water is supplied to the first cooling pipe 42 from a water tank 66 through a water supply pipe 68. Is to be supplied. An electromagnetic valve 44 that controls the supply of water to the first cooling pipe 42 is attached in the vicinity of the connection portion of the water supply pipe 68 of the first cooling pipe 42. The connection pipe 43 connected to the other end of the first cooling passage 34 is connected to a water vapor supply pipe 72, and the connection pipe 43 is provided with a pressure reducing on / off valve 46 that serves as a pressure reducing valve and an on / off valve. Yes. The steam supply pipe 72 exchanges heat with the heat exchanger 28 and is connected to the heating unit 24 of the reformer 22. Therefore, the water supplied from the water tank 66 is heated by heat exchange with the hydrogen-rich gas in the first cooling passage 34 of the CO selective oxidation unit 30, depressurized by the electromagnetic valve 46 to become water vapor, and passes through the water vapor supply pipe 72. And supplied to the heating unit 24.

第2冷却系統50は、CO選択酸化部30の第2冷却通路36に接続されて循環管路を形成する循環形成管路52と、この循環形成管路52に熱交換媒体としてのオイルを循環させる循環ポンプ54と、循環形成管路52に接続され水蒸気生成器60内の水を熱交換により加熱すると共にオイルを冷却する水過熱管56と、循環管路のオイルの不足を補うオイルが貯蔵されたオイルタンク58とを備える。したがって、第2冷却系統50は、水蒸気生成器60で冷却された熱交換媒体としてのオイルと水素リッチガスとを第2冷却通路36で熱交換することによりCO選択酸化部30を冷却する。これを見方を変えれば、第2冷却系統50は、第2冷却通路36で水素リッチガスとの熱交換により加熱された熱交換媒体としてのオイルにより水蒸気生成器60内の水を加熱するものといえる。なお、第2冷却系統50で用いられる熱交換媒体としてのオイルは、ガスタービンオイルなど比較的高温でも組成の変化しないものが用いられる。   The second cooling system 50 is connected to the second cooling passage 36 of the CO selective oxidation unit 30 to form a circulation conduit 52 that circulates oil as a heat exchange medium in the circulation formation conduit 52. A circulation pump 54 to be connected, a water superheater pipe 56 connected to the circulation forming pipe 52 to heat the water in the water vapor generator 60 by heat exchange and cool the oil, and oil to compensate for the shortage of oil in the circulation pipe is stored. The oil tank 58 is provided. Therefore, the second cooling system 50 cools the CO selective oxidation unit 30 by exchanging heat between the oil as the heat exchange medium cooled by the steam generator 60 and the hydrogen rich gas in the second cooling passage 36. In other words, it can be said that the second cooling system 50 heats the water in the steam generator 60 with oil as a heat exchange medium heated by heat exchange with the hydrogen-rich gas in the second cooling passage 36. . As the heat exchange medium used in the second cooling system 50, oil whose composition does not change even at a relatively high temperature, such as gas turbine oil, is used.

水蒸気生成器60は、加圧水を蓄える加圧タンクとして構成されており、内部に蓄えられた水は、前述したように水過熱管56により加熱される。水蒸気生成器60は、接続管61と水供給管68とにより水タンク66に接続されている。接続管61には、水タンク66からの水の水蒸気生成器60への供給を司る電磁弁62が設けられている。水蒸気生成器60で生じる水蒸気は、水蒸気供給管72に取り付けられた減圧弁と開閉弁とを兼ねる減圧開閉弁74により減圧されて改質器22の加熱部24に供給されるようになっている。なお、水蒸気生成器60や第1冷却通路34に水タンク66からの水を供給するために、水供給管68には加圧ポンプ70が取り付けられている。   The steam generator 60 is configured as a pressurized tank that stores pressurized water, and the water stored inside is heated by the water superheater pipe 56 as described above. The steam generator 60 is connected to a water tank 66 by a connecting pipe 61 and a water supply pipe 68. The connecting pipe 61 is provided with an electromagnetic valve 62 that controls the supply of water from the water tank 66 to the water vapor generator 60. The water vapor generated in the water vapor generator 60 is reduced in pressure by a pressure reducing on / off valve 74 serving as a pressure reducing valve and an on / off valve attached to the water vapor supply pipe 72 and supplied to the heating unit 24 of the reformer 22. . In order to supply water from the water tank 66 to the steam generator 60 and the first cooling passage 34, a pressure pump 70 is attached to the water supply pipe 68.

電子制御ユニット80は、CPU82を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したROM84と、一時的にデータを記憶するRAM86と、各種信号の入出力を行なう入出力ポート88とを備える。この電子制御ユニット80には、改質器22の運転状態を示す温度やガスの流量等の検出信号や、CO選択酸化部30に取り付けられた温度センサ39からのCO選択酸化部30の温度Tco,水蒸気生成器60に取り付けられた温度センサ64により検出される水温Tw,同じく水蒸気生成器60に取り付けられた水位計65により検出される内部の水位Hwなどが入出力ポート88を介して入力されている。また、電子制御ユニット80からは、改質器22への駆動信号や熱交換器28への駆動信号,ブロワ29への駆動信号,減圧開閉弁46,74のアクチュエータ47,75への駆動信号,電磁弁44,62のアクチュエータ45,63への駆動信号,循環ポンプ54や加圧ポンプ70への駆動信号などが入出力ポート80を介して出力されている。   The electronic control unit 80 is configured as a one-chip microprocessor mainly composed of a CPU 82, and includes a ROM 84 that stores a processing program, a RAM 86 that temporarily stores data, and an input / output that inputs and outputs various signals. Port 88. The electronic control unit 80 includes a detection signal such as a temperature indicating the operation state of the reformer 22 and a gas flow rate, and a temperature Tco of the CO selective oxidation unit 30 from a temperature sensor 39 attached to the CO selective oxidation unit 30. The water temperature Tw detected by the temperature sensor 64 attached to the steam generator 60, the internal water level Hw detected by the water level meter 65 attached to the steam generator 60, and the like are input via the input / output port 88. ing. Further, from the electronic control unit 80, a drive signal to the reformer 22, a drive signal to the heat exchanger 28, a drive signal to the blower 29, a drive signal to the actuators 47 and 75 of the pressure reducing on / off valves 46 and 74, A drive signal to the actuators 45 and 63 of the electromagnetic valves 44 and 62, a drive signal to the circulation pump 54 and the pressurizing pump 70, and the like are output via the input / output port 80.

次に、こうして構成された実施例の燃料改質装置システム20の動作、特に燃料改質装置システム20の始動時の動作について説明する。図3は、実施例の電子制御ユニット80により実行される始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、実施例の燃料改質装置システム20が始動されるときに実行される。   Next, the operation of the fuel reformer system 20 of the embodiment thus configured, particularly the operation at the start of the fuel reformer system 20 will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a start time processing routine executed by the electronic control unit 80 of the embodiment. This routine is executed when the fuel reformer system 20 of the embodiment is started.

本ルーチンが実行されると、CPU82は、まず熱交換器28による熱交換を停止すると共に(ステップS100)、フラップ38を開いて第2冷却通路36を介して冷却される触媒充填部32bへの水素リッチガスの導入を阻害する処理を実行する(ステップS102)。熱交換器28の熱交換の停止は、具体的には、電子制御ユニット80の入出力ポート88から熱交換器28に駆動信号を出力することにより行なう。こうした処理によりCO選択酸化部30の触媒充填部32aには、改質器22からの高温の水素リッチガスが導入されることになる。   When this routine is executed, the CPU 82 first stops the heat exchange by the heat exchanger 28 (step S100) and opens the flap 38 to the catalyst filling section 32b that is cooled through the second cooling passage 36. A process for inhibiting the introduction of the hydrogen rich gas is executed (step S102). Specifically, the heat exchange of the heat exchanger 28 is stopped by outputting a drive signal from the input / output port 88 of the electronic control unit 80 to the heat exchanger 28. By such a process, the high-temperature hydrogen rich gas from the reformer 22 is introduced into the catalyst filling unit 32a of the CO selective oxidation unit 30.

そして、温度センサ64により検出されるCO選択酸化部30の温度Tcoを読み込み(ステップS104)、読み込んだ温度Tcoが閾値Tr1以上となるのを待つ(ステップS106)。ここで、閾値Tr1は、CO選択酸化部30の冷却を開始するための閾値として設定されるものであり、CO選択酸化部30の定常運転温度やこれより若干低い温度、あるいは若干高い温度に設定される。   Then, the temperature Tco of the CO selective oxidation unit 30 detected by the temperature sensor 64 is read (step S104), and the process waits for the read temperature Tco to be equal to or higher than the threshold Tr1 (step S106). Here, the threshold value Tr1 is set as a threshold value for starting the cooling of the CO selective oxidation unit 30, and is set to a steady operation temperature of the CO selective oxidation unit 30, a temperature slightly lower than this, or a temperature slightly higher than this. Is done.

CO選択酸化部30の温度Tcoが閾値Tr1以上となると、第1冷却系統40による冷却を開始する処理を実行すると共に(ステップS108)、水蒸気生成器60内の水の加熱を開始する処理を実行する(ステップS110)。第1冷却系統40の冷却の開始は、具体的には、電磁弁44を開弁すると共に加圧ポンプ70を駆動して第1冷却管42内の水を加圧し、第1冷却通路34内で加熱された水が所定の圧力の水蒸気となるよう減圧開閉弁46を調節することにより行なう。第1冷却通路34内の水は、加圧ポンプ70により加圧されているから、CO選択酸化部30の温度Tco(定常運転温度の120℃〜170℃)となっても気化せずに液体状態を保つが、減圧開閉弁46によって減圧されて水蒸気として水蒸気供給管72に噴出する。この第1冷却通路34内の水の加熱は、熱交換器28による熱交換を停止すると共にフラップ38を開くことによって高温の水素リッチガスが触媒充填部32aにのみ流されることから、極めて迅速に行なわれる。この結果、CO選択酸化部30の温度Tcoが閾値Tr1になった直後から、第1冷却系統40による水蒸気の供給を行なうことができる。一方、水蒸気生成器60内の水の加熱の開始は、具体的には、循環ポンプ54を駆動して循環管路内のオイルを循環させることにより行なう。このとき、第2冷却通路36を介して熱交換する触媒充填部32bには高温の水素リッチガスは導入されていないから、第2冷却通路36内のオイルの熱交換は第1冷却通路34内の冷却水と行なわれる。即ち、第1冷却通路34の冷却水との熱交換により第2冷却通路36のオイルは加熱されるのである。したがって、第1冷却通路34内の冷却水の水温を低くしないようにオイルの循環量を少なくするために、循環ポンプ54の回転数は低く抑えられている。なお、水蒸気生成器60内の水の加熱の開始は、水蒸気生成器60内の水位Hwが所定水位Hrとなるよう接続管61に設けられた電磁弁62の図示しないルーチンによる開閉制御も同時に開始される。   When the temperature Tco of the CO selective oxidation unit 30 becomes equal to or higher than the threshold value Tr1, a process for starting cooling by the first cooling system 40 is executed (step S108), and a process for starting heating of the water in the steam generator 60 is executed. (Step S110). Specifically, the cooling of the first cooling system 40 is started by opening the electromagnetic valve 44 and driving the pressurizing pump 70 to pressurize the water in the first cooling pipe 42 and in the first cooling passage 34. This is done by adjusting the pressure reducing on / off valve 46 so that the water heated in step 1 becomes water vapor at a predetermined pressure. Since the water in the first cooling passage 34 is pressurized by the pressurizing pump 70, it does not evaporate even when the temperature of the CO selective oxidation unit 30 reaches the temperature Tco (steady operation temperature of 120 ° C. to 170 ° C.). Although the state is maintained, the pressure is reduced by the pressure reducing on / off valve 46 and the steam is ejected to the steam supply pipe 72 as steam. Heating of the water in the first cooling passage 34 is performed very quickly because the heat exchange by the heat exchanger 28 is stopped and the flap 38 is opened so that the high-temperature hydrogen-rich gas flows only to the catalyst filling portion 32a. It is. As a result, water vapor can be supplied by the first cooling system 40 immediately after the temperature Tco of the CO selective oxidation unit 30 reaches the threshold value Tr1. On the other hand, the heating of the water in the steam generator 60 is started by specifically driving the circulation pump 54 to circulate the oil in the circulation line. At this time, since the high-temperature hydrogen-rich gas is not introduced into the catalyst filling portion 32b that exchanges heat through the second cooling passage 36, the heat exchange of the oil in the second cooling passage 36 is performed in the first cooling passage 34. Performed with cooling water. That is, the oil in the second cooling passage 36 is heated by heat exchange with the cooling water in the first cooling passage 34. Therefore, in order to reduce the amount of circulating oil so as not to lower the temperature of the cooling water in the first cooling passage 34, the rotational speed of the circulation pump 54 is kept low. The heating of the water in the steam generator 60 is started simultaneously with the opening / closing control by a routine (not shown) of the electromagnetic valve 62 provided in the connecting pipe 61 so that the water level Hw in the steam generator 60 becomes the predetermined water level Hr. Is done.

次に、温度センサ64により検出される水蒸気生成器60の水温Twと水位計65により検出される水蒸気生成器60の水位Hwとを読み込み(ステップS112)、水温Twが閾値Tr2以上になると共に水位Hwが所定水位Hrになるまで待機する(ステップS114,S116)。ここで、閾値Tr2は、定常運転される水蒸気生成器60内の水の温度やこれより若干低い温度として設定されるものである。   Next, the water temperature Tw of the water vapor generator 60 detected by the temperature sensor 64 and the water level Hw of the water vapor generator 60 detected by the water level meter 65 are read (step S112), and the water level becomes higher than the threshold value Tr2 and the water level. Wait until Hw reaches the predetermined water level Hr (steps S114 and S116). Here, the threshold value Tr2 is set as the temperature of the water in the steam generator 60 that is normally operated or a temperature slightly lower than this.

水温Twが閾値Tr2以上になると共に水位Hwが所定水位Hrになると、フラップ38を閉じて触媒充填部32bにも水素リッチガスが導入されるようにすると共に(ステップS118)、熱交換器28による水素リッチガスの冷却を開始し(ステップS120)、第2冷却系統50による冷却を開始する処理を実行する(ステップS122)。第2冷却系統50による冷却の開始は、具体的には、低回転で駆動されていた循環ポンプ54を定常運転時の回転数で運転することにより行なう。   When the water temperature Tw becomes equal to or higher than the threshold value Tr2 and the water level Hw becomes the predetermined water level Hr, the flap 38 is closed so that the hydrogen rich gas is introduced into the catalyst filling portion 32b (step S118), and the hydrogen generated by the heat exchanger 28 is increased. Cooling of rich gas is started (step S120), and processing for starting cooling by the second cooling system 50 is executed (step S122). Specifically, the start of cooling by the second cooling system 50 is performed by operating the circulation pump 54 that has been driven at a low rotation speed at the rotation speed during steady operation.

そして、所定時間経過するのを待って(ステップS124)、減圧開閉弁74を調節することによって水蒸気生成器60からの水蒸気の供給を開始すると共に(ステップS126)、第1冷却系統40による冷却を停止して(ステップS128)、本ルーチンを終了する。ここで、所定時間は、水蒸気生成器60が十分な水蒸気を生成することができる定常運転状態になるのに必要な時間として設定されるものである。第1冷却系統40の冷却の停止は、減圧開閉弁46と電磁弁44とを閉弁することにより行なわれる。第1冷却系統40による冷却が停止されても、第1冷却通路34はその圧力が保たれるから、内部で気泡は生じない。また、触媒充填部32aは、熱伝導により第1冷却通路34を介して第2冷却通路36によって冷却される。即ち、第1冷却通路34に対流する冷却水が触媒充填部32aの熱を熱伝導により第2冷却通路36のオイルに伝達することにより触媒充填部32aを冷却するのである。   Then, after a predetermined time has elapsed (step S124), the supply of water vapor from the water vapor generator 60 is started by adjusting the pressure reducing on / off valve 74 (step S126), and cooling by the first cooling system 40 is performed. Stop (step S128) and end this routine. Here, the predetermined time is set as a time necessary for the steam generator 60 to be in a steady operation state in which sufficient steam can be generated. The cooling of the first cooling system 40 is stopped by closing the pressure reducing on-off valve 46 and the electromagnetic valve 44. Even if the cooling by the first cooling system 40 is stopped, the pressure in the first cooling passage 34 is maintained, so that no bubbles are generated inside. Further, the catalyst filling portion 32a is cooled by the second cooling passage 36 through the first cooling passage 34 by heat conduction. That is, the cooling water convection to the first cooling passage 34 transfers the heat of the catalyst filling portion 32a to the oil in the second cooling passage 36 by heat conduction, thereby cooling the catalyst filling portion 32a.

図4は、図3の始動時処理ルーチンを実行して実施例の燃料改質装置システム20を始動したときの各部の様子を時系列で例示するタイムチャートである。図示するように、実施例の燃料改質装置システム20の始動が時間t1で開始されると、改質器22からの高温の水素リッチガスがCO選択酸化部30の触媒充填部32aに直接導入されることによりCO選択酸化部30の温度Tcoは急激に上昇する。CO選択酸化部30の温度Tcoが閾値Tr1になる時間t2では、第1冷却系統40による冷却が開始されると共に水蒸気生成器60の加熱も開始される。このとき、第1冷却通路34内の冷却水は既にCO選択酸化部30の定常運転温度である閾値Tr1になっているから、減圧開閉弁46から直ちに水蒸気が水蒸気供給管72を介して加熱部24に供給される。また、水蒸気生成器60の水温Twや水位Hwも上昇し始める。水蒸気生成器60の水温Twが閾値Tr2になると共に水位Hwが所定水位Hrになる時間t3では、第2冷却系統50による冷却が開始されると共にフラップ38が閉じられて触媒充填部32bにも高温の水素リッチガスが導入されるようになる。そして、所定時間経過した時間t4では、第1冷却系統40による冷却が停止されると共に、水蒸気生成器60により生成される水蒸気の加熱部24への供給が開始され、定常運転となる。   FIG. 4 is a time chart illustrating the state of each part in a time series when the start time processing routine of FIG. 3 is executed to start the fuel reformer system 20 of the embodiment. As shown in the figure, when the start of the fuel reformer system 20 of the embodiment is started at time t1, the high-temperature hydrogen rich gas from the reformer 22 is directly introduced into the catalyst filling unit 32a of the CO selective oxidation unit 30. As a result, the temperature Tco of the CO selective oxidation unit 30 rapidly increases. At time t2 when the temperature Tco of the CO selective oxidation unit 30 reaches the threshold value Tr1, cooling by the first cooling system 40 is started and heating of the steam generator 60 is also started. At this time, since the cooling water in the first cooling passage 34 has already reached the threshold value Tr1 which is the steady operation temperature of the CO selective oxidation unit 30, the water vapor is immediately supplied from the pressure reducing on-off valve 46 via the water vapor supply pipe 72. 24. Further, the water temperature Tw and the water level Hw of the steam generator 60 also start to rise. At time t3 when the water temperature Tw of the water vapor generator 60 reaches the threshold value Tr2 and the water level Hw becomes the predetermined water level Hr, cooling by the second cooling system 50 is started and the flap 38 is closed and the catalyst filling unit 32b is also heated to a high temperature. The hydrogen rich gas is introduced. Then, at time t4 when a predetermined time has elapsed, the cooling by the first cooling system 40 is stopped, and the supply of the steam generated by the steam generator 60 to the heating unit 24 is started, and the steady operation is performed.

以上説明した実施例の燃料改質装置システム20によれば、CO選択酸化部30が第1冷却系統40と第2冷却系統50からなる2つの冷却系統を備え、始動時には第1冷却系統40のみによりCO選択酸化部30を冷却することにより、改質器22に供給すべき十分な水蒸気を迅速に得ることができる。しかも、熱交換器28による熱交換を停止したり、フラップ38により水素リッチガスの流路を変更して第1冷却系統40における熱交換の効率を高くするから、より迅速に水蒸気を得ることができる。また、実施例の燃料改質装置システム20によれば、始動が終了して定常運転状態になると、第2冷却系統50によりCO選択酸化部30を冷却すると共に第2冷却系統50と熱交換して水蒸気生成器60により十分な水蒸気を生成するから、エネルギ効率よく十分な量の水蒸気を改質器22に供給することができる。さらに、第1冷却系統40と第2冷却系統50とを密着した2層の相互に熱交換可能な通路として構成したから、システムの始動時でも定常運転に至った後も円滑にCO選択酸化部30を冷却することができる。もとより、フラップ38を閉じて触媒充填部32bにも水素リッチガスを導入するから、効率よく水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化することができる。また、熱交換器28により熱交換して適温の水素リッチガスをCO選択酸化部30に供給するから、CO選択酸化部30をより効率よく運転することができる。さらに、熱交換器28により水蒸気を加温して改質器22に供給するから、エネルギ効率を向上させることができる。   According to the fuel reformer system 20 of the embodiment described above, the CO selective oxidation unit 30 includes two cooling systems including the first cooling system 40 and the second cooling system 50, and only the first cooling system 40 is started at the time of starting. By cooling the CO selective oxidation unit 30 by this, it is possible to quickly obtain sufficient steam to be supplied to the reformer 22. Moreover, since heat exchange by the heat exchanger 28 is stopped or the flow path of the hydrogen-rich gas is changed by the flap 38 to increase the efficiency of heat exchange in the first cooling system 40, water vapor can be obtained more quickly. . Further, according to the fuel reformer system 20 of the embodiment, when the start-up is completed and a steady operation state is reached, the CO selective oxidation unit 30 is cooled by the second cooling system 50 and heat exchange with the second cooling system 50 is performed. Since sufficient steam is generated by the steam generator 60, a sufficient amount of steam can be supplied to the reformer 22 in an energy efficient manner. Furthermore, since the first cooling system 40 and the second cooling system 50 are configured as a two-layered heat exchange path in close contact with each other, the CO selective oxidation unit can be smoothly performed even after starting the system and after reaching steady operation. 30 can be cooled. Naturally, since the flap 38 is closed and the hydrogen-rich gas is introduced also into the catalyst filling portion 32b, carbon monoxide in the hydrogen-rich gas can be oxidized with priority over hydrogen. In addition, heat exchange is performed by the heat exchanger 28 and an appropriate-temperature hydrogen-rich gas is supplied to the CO selective oxidation unit 30, so that the CO selective oxidation unit 30 can be operated more efficiently. Furthermore, since steam is heated by the heat exchanger 28 and supplied to the reformer 22, energy efficiency can be improved.

実施例の燃料改質装置システム20では、第1冷却系統40と第2冷却系統50の2つの冷却系統によりCO選択酸化部30を冷却するものとしたが、3つ以上の冷却系統によりCO選択酸化部30を冷却するものとしてもよい。また、実施例の燃料改質装置システム20では、第1冷却系統40と第2冷却系統50とが第1冷却通路34と第2冷却通路36とにより熱交換可能に構成したが、熱交換しないものとして構成してもよい。さらに、実施例の燃料改質装置システム20では、開閉することにより水素リッチガスの触媒充填部への導入を変更可能なフラップ38を備えたが、水素リッチガスの触媒充填部への導入を変更できれば、如何なる機構によって行なうものとしてもよい。また、実施例の燃料改質装置システム20では、フラップ38を備え、その始動時には触媒充填部32aにのみ水素リッチガスを導入するようにしたが、フラップ38を備えず、始動時も定常運転時と同様に水素リッチガスをすべての触媒充填部に導入するものとしてもよい。実施例の燃料改質装置システム20では、炭化水素系の燃料としてメタンを用いたが、メタン以外の炭化水素系の燃料、例えば、エタンやエチレンなどの他の炭化水素やアルコールなどを用いるものとしてもよい。   In the fuel reformer system 20 of the embodiment, the CO selective oxidation unit 30 is cooled by the two cooling systems of the first cooling system 40 and the second cooling system 50, but the CO selection is performed by three or more cooling systems. The oxidation unit 30 may be cooled. Further, in the fuel reformer system 20 of the embodiment, the first cooling system 40 and the second cooling system 50 are configured to be able to exchange heat with the first cooling passage 34 and the second cooling passage 36, but heat exchange is not performed. You may comprise. Furthermore, the fuel reformer system 20 of the embodiment includes the flap 38 that can change the introduction of the hydrogen rich gas into the catalyst filling portion by opening and closing, but if the introduction of the hydrogen rich gas into the catalyst filling portion can be changed, It may be performed by any mechanism. Further, in the fuel reformer system 20 of the embodiment, the flap 38 is provided, and the hydrogen rich gas is introduced only into the catalyst filling portion 32a at the time of starting. However, the flap 38 is not provided, and the startup is also performed during steady operation. Similarly, hydrogen rich gas may be introduced into all catalyst filling portions. In the fuel reformer system 20 of the embodiment, methane is used as the hydrocarbon-based fuel. However, hydrocarbon-based fuels other than methane, for example, other hydrocarbons such as ethane and ethylene, alcohol, and the like are used. Also good.

この実施例の燃料改質装置システム20が備えるCO選択酸化部30や第1冷却系統40や第2冷却系統50は、本発明の一酸化炭素選択酸化装置の一実施例を構成する。この実施例によれば、2つの冷却系統を備えることにより、CO選択酸化部30の始動時には迅速に温度を上昇させることができると共に、定常運転状態に至った後は、安定して触媒が活性な温度に保持することができる。この結果、CO選択酸化部30を素早く始動して効率よく一酸化炭素を水素に優先して酸化することができる。しかも、始動時にはフラップ38を開いて触媒充填部32aにのみ高温の水素リッチガスを導入するものとしたから、より迅速にCO選択酸化部30の温度を上昇させることができる。また、始動の終了後はフラップ38を閉じて触媒充填部32bにも水素リッチガスを導入して一酸化炭素を酸化するから、水素リッチガス中の一酸化炭素の濃度をより低減することができる。   The CO selective oxidation unit 30, the first cooling system 40, and the second cooling system 50 included in the fuel reformer system 20 of this embodiment constitute an embodiment of the carbon monoxide selective oxidation apparatus of the present invention. According to this embodiment, by providing two cooling systems, the temperature can be quickly raised when the CO selective oxidation unit 30 is started, and the catalyst is stably activated after reaching a steady operation state. Temperature can be maintained. As a result, the CO selective oxidation unit 30 can be quickly started to efficiently oxidize carbon monoxide with priority over hydrogen. In addition, since the flap 38 is opened at the time of start-up and the high-temperature hydrogen-rich gas is introduced only into the catalyst filling portion 32a, the temperature of the CO selective oxidation portion 30 can be raised more rapidly. Further, after the start is completed, the flap 38 is closed and the hydrogen rich gas is introduced into the catalyst filling portion 32b to oxidize carbon monoxide, so that the concentration of carbon monoxide in the hydrogen rich gas can be further reduced.

実施例では、CO選択酸化部30や第1冷却系統40,第2冷却系統50を燃料改質装置システム20の構成として用いたが、燃料改質装置システム以外のシステムに用いるものとしてもよい。この場合、第1冷却系統40は、冷却水以外の冷却媒体、例えばアルコールやオイルなどを用いるものとしてもよい。さらに、実施例では、第1冷却系統40は水蒸気を取り出すものとして構成したが、燃料改質装置システムの一構成としないときには、水蒸気を取り出さないものとしてもよい。この場合、第2冷却系統50と同様に冷却水の循環管路を形成するものとしてもよい。さらに、実施例では、2つの冷却系統を備えるものとして構成したが、3つ以上の冷却系統を備えるものとしても差し支えない。   In the embodiment, the CO selective oxidation unit 30, the first cooling system 40, and the second cooling system 50 are used as the configuration of the fuel reformer system 20, but may be used for systems other than the fuel reformer system. In this case, the first cooling system 40 may use a cooling medium other than the cooling water, such as alcohol or oil. Furthermore, in the embodiment, the first cooling system 40 is configured to extract steam, but when not configured as one configuration of the fuel reformer system, it may be configured not to extract steam. In this case, similarly to the second cooling system 50, a cooling water circulation line may be formed. Further, in the embodiment, the cooling system is configured to include two cooling systems. However, the cooling system may include three or more cooling systems.

また、実施例の燃料改質装置システム20が備えるCO選択酸化部30や第1冷却系統40,第2冷却系統50,水蒸気生成器60は、本発明の一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置のコンバインシステムの一実施例を構成する。この実施例のコンバインシステムによれば、始動時には第1冷却系統40により十分な量の水蒸気を迅速に得ることができると共に、始動が終了した後は第2冷却系統50によりCO選択酸化部30の温度を適正な温度に保持しながら水蒸気生成器60から十分な量の水蒸気を得ることができる。しかも、始動時にはフラップ38を開いて触媒充填部32aにのみ高温の水素リッチガスを導入するものとしたから、より迅速に第1冷却系統40から水蒸気を得ることができる。また、始動が終了したら、フラップ38を閉じて触媒充填部32bにも水素リッチガスを導入して一酸化炭素を酸化するから、水素リッチガス中の一酸化炭素の濃度をより低減することができると共に、水蒸気生成器60から安定して十分な量の水蒸気を得ることができる。   In addition, the CO selective oxidation unit 30, the first cooling system 40, the second cooling system 50, and the steam generator 60 included in the fuel reformer system 20 of the embodiment are the carbon monoxide selective oxidizer and the steam generator of the present invention. An embodiment of the combine system is constructed. According to the combine system of this embodiment, a sufficient amount of water vapor can be quickly obtained by the first cooling system 40 at the time of start-up, and after the start is completed, the second cooling system 50 allows the CO selective oxidation unit 30 to A sufficient amount of water vapor can be obtained from the water vapor generator 60 while maintaining the temperature at an appropriate temperature. Moreover, since the high-temperature hydrogen rich gas is introduced only into the catalyst filling portion 32a at the time of start-up, the steam can be obtained from the first cooling system 40 more quickly. Further, when the start is completed, the flap 38 is closed and the hydrogen rich gas is introduced into the catalyst filling portion 32b to oxidize the carbon monoxide, so that the concentration of carbon monoxide in the hydrogen rich gas can be further reduced. A sufficient amount of water vapor can be stably obtained from the water vapor generator 60.

実施例のコンバインシステムでは、CO選択酸化部30や第1冷却系統40,第2冷却系統50,水蒸気生成器60を燃料改質装置システム20の構成として用いたが、燃料改質装置システム以外のシステムに用いるものとしてもよい。また、実施例のコンバインシステムでは、2つの冷却系統を備えたが、3つ以上の冷却系統を備えるものとしてもよい。   In the combine system of the embodiment, the CO selective oxidation unit 30, the first cooling system 40, the second cooling system 50, and the steam generator 60 are used as the configuration of the fuel reformer system 20, but other than the fuel reformer system It may be used for the system. Moreover, in the combine system of an Example, although two cooling systems were provided, it is good also as a thing provided with three or more cooling systems.

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   The embodiments of the present invention have been described using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course you get.

本発明の一実施例である燃料改質装置システム20の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the fuel reformer system 20 which is one Example of this invention. CO選択酸化部30の内部の一部の構成を例示する構成図である。2 is a configuration diagram illustrating a configuration of a part inside a CO selective oxidation unit 30. FIG. 実施例の電子制御ユニット80により実行される始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process routine at the time of starting performed by the electronic control unit 80 of an Example. 実施例の燃料改質装置システム20を始動したときの各部の様子を時系列で例示するタイムチャートである。It is a time chart which illustrates the mode of each part when the fuel reformer system 20 of an Example is started in time series.

符号の説明Explanation of symbols

20 燃料改質装置システム、22 改質器、24 加熱部、26 改質部、28 熱交換器、30 CO選択酸化部、34 第1冷却通路、36 第2冷却通路、38 フラップ、39 温度センサ、40 第1冷却系統、42 第1冷却管、43 接続管、44,62 電磁弁、45,47,63,75 アクチュエータ、46,74 減圧開閉弁、50 第2冷却系統、52 循環形成管路、54 循環ポンプ、56 水過熱管、58 オイルタンク、60 水蒸気生成器、61 接続管、64 温度センサ、65 水位計、66 水タンク、68 水供給管、70 加圧ポンプ、72 水蒸気供給管、80 電子制御ユニット、82 CPU、84 ROM、86 RAM、88 入出力ポート。   20 Fuel reformer system, 22 reformer, 24 heating unit, 26 reforming unit, 28 heat exchanger, 30 CO selective oxidation unit, 34 first cooling passage, 36 second cooling passage, 38 flap, 39 temperature sensor , 40 1st cooling system, 42 1st cooling pipe, 43 Connection pipe, 44, 62 Solenoid valve, 45, 47, 63, 75 Actuator, 46, 74 Pressure reducing on-off valve, 50 2nd cooling system, 52 Circulation formation pipeline , 54 Circulation pump, 56 Water superheat pipe, 58 Oil tank, 60 Steam generator, 61 Connection pipe, 64 Temperature sensor, 65 Water level gauge, 66 Water tank, 68 Water supply pipe, 70 Pressure pump, 72 Steam supply pipe, 80 Electronic control unit, 82 CPU, 84 ROM, 86 RAM, 88 I / O ports.

Claims (20)

水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する一酸化炭素選択酸化装置であって、
前記酸化を行なう触媒が充填された反応槽を冷却する複数の冷却系統と、
該複数の冷却系統による冷却を制御する冷却制御手段と
を備える一酸化炭素選択酸化装置。
A carbon monoxide selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas in preference to hydrogen,
A plurality of cooling systems for cooling the reaction tank filled with the catalyst for performing the oxidation;
A carbon monoxide selective oxidation apparatus comprising: cooling control means for controlling cooling by the plurality of cooling systems.
前記複数の冷却系統は、各々異なる冷却媒体を用いて前記反応槽を冷却する冷却系統である請求項1記載の一酸化炭素選択酸化装置。   The carbon monoxide selective oxidizer according to claim 1, wherein the plurality of cooling systems are cooling systems that cool the reaction vessel using different cooling media. 前記冷却制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置の始動時に前記複数の冷却系統のうちの第1の冷却系統により前記反応槽が冷却されるよう該複数の冷却系統を制御する手段である請求項2記載の一酸化炭素選択酸化装置。   The cooling control means is means for controlling the plurality of cooling systems so that the reaction tank is cooled by a first cooling system of the plurality of cooling systems when the carbon monoxide selective oxidizer is started. Item 3. A carbon monoxide selective oxidation apparatus according to Item 2. 前記冷却制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置の始動が終了した後、前記複数の冷却系統の前記第1の冷却系統とは異なる第2の冷却系統により前記反応槽が冷却されるよう該複数の冷却系統を制御する手段である請求項3記載の一酸化炭素選択酸化装置。   The cooling control means is configured so that the reaction tank is cooled by a second cooling system different from the first cooling system of the plurality of cooling systems after the start of the carbon monoxide selective oxidizer is completed. The carbon monoxide selective oxidation apparatus according to claim 3, which is means for controlling a plurality of cooling systems. 前記第1の冷却系統と前記第2の冷却系統は、前記反応槽内で熱交換可能な系統である請求項4記載の一酸化炭素選択酸化装置。   The carbon monoxide selective oxidation apparatus according to claim 4, wherein the first cooling system and the second cooling system are systems capable of exchanging heat in the reaction vessel. 請求項5記載の一酸化炭素選択酸化装置であって、
前記反応槽は、一方の面が前記水素リッチガスと熱交換可能に該水素リッチガスの流れに接触し、他面が相互に熱交換可能に密接した二層の冷却媒体の通路を備え、
前記第1の冷却系統と前記第2の冷却系統は、前記二層の冷却媒体の通路に各冷却媒体を流して前記反応槽を冷却可能な系統である
一酸化炭素選択酸化装置。
A carbon monoxide selective oxidation apparatus according to claim 5,
The reaction vessel includes a two-layer coolant passage in which one surface is in contact with the flow of the hydrogen-rich gas so as to be able to exchange heat with the hydrogen-rich gas, and the other surface is in close contact so as to be able to exchange heat with each other.
The first cooling system and the second cooling system are systems capable of cooling the reaction tank by flowing each cooling medium through the two-layer cooling medium passages.
請求項3ないし6いずれか記載の一酸化炭素選択酸化装置であって、
前記水素リッチガスの前記反応槽内の流路を変更可能な流路変更手段と、
該流路変更手段による前記反応槽内の流路の変更を制御する流路変更制御手段と
を備える一酸化炭素選択酸化装置。
It is a carbon monoxide selective oxidation apparatus in any one of Claim 3 thru | or 6, Comprising:
A flow path changing means capable of changing a flow path in the reaction tank of the hydrogen-rich gas;
A carbon monoxide selective oxidation apparatus comprising: a channel change control unit that controls a change of the channel in the reaction tank by the channel change unit.
前記流路変更制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置を始動するとき、前記第1の冷却系統の冷却媒体と熱交換可能な前記反応槽内の流路に前記水素リッチガスが流れるよう前記流路変更手段を制御する手段である請求項7記載の一酸化炭素選択酸化装置。   When the carbon monoxide selective oxidizer is started, the flow path change control means is configured to cause the hydrogen-rich gas to flow through the flow path in the reaction tank that can exchange heat with the cooling medium of the first cooling system. The carbon monoxide selective oxidation apparatus according to claim 7, which is means for controlling the path changing means. 前記流路変更制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置を始動するとき、前記第1の冷却系統の冷却媒体が前記水素リッチガスから多くの熱量を得るよう前記流路変更手段を制御する手段である請求項7記載の一酸化炭素選択酸化装置。   The flow path change control means is means for controlling the flow path change means so that the cooling medium of the first cooling system obtains a large amount of heat from the hydrogen-rich gas when the carbon monoxide selective oxidizer is started. The carbon monoxide selective oxidizer according to claim 7. 前記流路変更制御手段は、該一酸化炭素選択酸化装置の始動が終了したとき、前記反応槽内のすべての流路に前記水素リッチガスが流れるよう前記流路変更手段を制御する手段である請求項8または9記載の一酸化炭素選択酸化装置。   The flow path change control means is a means for controlling the flow path change means so that the hydrogen-rich gas flows in all flow paths in the reaction tank when the start of the carbon monoxide selective oxidizer is completed. Item 10. A carbon monoxide selective oxidizer according to Item 8 or 9. 炭化水素系の燃料を水蒸気改質により水素リッチガスを生成する改質器を備える燃料改質装置システムであって、
前記改質器により生成される水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する請求項1ないし10いずれか記載の一酸化炭素選択酸化装置と、
該一酸化炭素選択酸化装置が備える反応槽により生じる熱を用いて水蒸気を生成し、該生成した水蒸気を前記改質器に供給する水蒸気供給手段と
を備える燃料改質装置システム。
A fuel reformer system comprising a reformer that generates a hydrogen-rich gas by steam reforming a hydrocarbon-based fuel,
The carbon monoxide selective oxidation apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein carbon monoxide in the hydrogen-rich gas generated by the reformer is preferentially oxidized over hydrogen.
A fuel reformer system comprising: a steam supply unit that generates steam using heat generated by a reaction tank provided in the carbon monoxide selective oxidizer, and supplies the generated steam to the reformer.
請求項11記載の燃料改質装置システムであって、
前記一酸化炭素選択酸化装置は、請求項3または請求項3に従属のいずれかの一酸化炭素選択酸化装置であり、
前記第1の冷却系統の冷却媒体は水であり、
前記水蒸気供給手段は、前記第1の冷却系統の冷却媒体である水を水蒸気として前記改質器に供給する手段である
燃料改質装置システム。
The fuel reformer system according to claim 11, wherein
The carbon monoxide selective oxidizer is any one of the carbon monoxide selective oxidizers dependent on claim 3 or claim 3,
The cooling medium of the first cooling system is water;
The water vapor supply means is means for supplying water, which is a cooling medium of the first cooling system, to the reformer as water vapor. A fuel reformer system.
請求項12記載の燃料改質装置システムであって、
前記改質器と前記一酸化炭素選択酸化装置との間に配置され、該改質器からの水素リッチガスを冷却可能なガス冷却手段と、
該燃料改質装置システムの始動のとき、前記改質器からの水素リッチガスの冷却を行なわないよう前記ガス冷却手段を制御する始動時制御手段と
を備える燃料改質装置システム。
The fuel reformer system according to claim 12, wherein
A gas cooling means disposed between the reformer and the carbon monoxide selective oxidizer and capable of cooling the hydrogen-rich gas from the reformer;
A fuel reformer system comprising: a start time control unit that controls the gas cooling unit so as not to cool the hydrogen-rich gas from the reformer when the fuel reformer system is started.
請求項11ないし13いずれか記載の燃料改質装置システムであって、
前記一酸化炭素選択酸化装置は、請求項4または請求項4に従属のいずれかの一酸化炭素選択装置であり、
前記水蒸気供給手段は、前記第2の冷却系統との熱交換により水蒸気を生成する水蒸気生成手段を備え、該生成された水蒸気を前記改質器に供給する手段である
燃料改質装置システム。
The fuel reformer system according to any one of claims 11 to 13,
The carbon monoxide selective oxidizer is any one of carbon monoxide selectors dependent on claim 4 or claim 4,
The fuel reformer system, wherein the steam supply means includes means for generating steam by heat exchange with the second cooling system, and supplies the generated steam to the reformer.
水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気を生成する水蒸気生成装置のコンバインシステムであって、
前記酸化を行なう触媒が充填された反応槽を冷却水を用いて冷却可能な第1の冷却手段と、
前記反応槽を水とは異なる冷却媒体を用いて冷却可能な第2の冷却手段と、
前記第1の冷却手段の前記反応槽と熱交換後の冷却水を水蒸気として該第1の冷却手段から取り出し可能な水蒸気取出手段と
を備えるコンバインシステム。
A combined system of a carbon monoxide selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in a hydrogen-rich gas in preference to hydrogen and a steam generator that generates steam,
First cooling means capable of cooling the reaction tank filled with the catalyst for performing oxidation using cooling water;
A second cooling means capable of cooling the reaction vessel using a cooling medium different from water;
A combine system comprising: a water vapor take-out means that can be taken out from the first cooling means as the water after the heat exchange with the reaction tank of the first cooling means.
前記第2の冷却手段の冷却媒体と熱交換して水蒸気を生成する水蒸気生成手段を備える請求項15記載のコンバインシステム。   The combine system of Claim 15 provided with the water vapor | steam production | generation means which heat-exchanges with the cooling medium of a said 2nd cooling means, and produces | generates water vapor | steam. 請求項16記載のコンバインシステムであって、
前記水蒸気生成手段の状態を検出する状態検出手段と、
該検出された状態に基づいて前記第1の冷却手段と前記第2の冷却手段と前記水蒸気取出手段と前記水蒸気生成手段とを制御する制御手段と
を備えるコンバインシステム。
The combine system according to claim 16, comprising:
State detecting means for detecting the state of the water vapor generating means;
A combine system comprising: control means for controlling the first cooling means, the second cooling means, the water vapor extraction means, and the water vapor generation means based on the detected state.
前記制御手段は、前記状態検出手段により検出された前記水蒸気生成手段の状態が非定常状態であるとき、前記第1の冷却手段により前記反応槽を冷却すると共に前記水蒸気取出手段により該第1の冷却手段から水蒸気を取り出すよう該第1の冷却手段と該水蒸気取出手段とを制御する手段である請求項17記載のコンバインシステム。   When the state of the water vapor generating means detected by the state detecting means is in an unsteady state, the control means cools the reaction tank by the first cooling means, and the first means by the water vapor take-out means. The combine system according to claim 17, wherein the combine system is means for controlling the first cooling means and the water vapor extraction means so as to take out water vapor from the cooling means. 請求項18記載のコンバインシステムであって、
前記水素リッチガスの前記反応槽内の流路を変更可能な流路変更手段と、
該コンバインシステムを始動するとき、前記第1の冷却手段の冷却水が前記水素リッチガスから多くの熱量を得るよう前記流路変更手段を制御する流路変更制御手段手段と
を備えるコンバインシステム。
The combine system according to claim 18, wherein
A flow path changing means capable of changing a flow path in the reaction tank of the hydrogen-rich gas;
A combine system comprising: a flow path change control means that controls the flow path change means so that the cooling water of the first cooling means obtains a large amount of heat from the hydrogen-rich gas when the combine system is started.
前記制御手段は、前記状態検出手段により検出された前記水蒸気生成手段の状態が定常状態であるとき、前記第2の冷却手段により前記反応槽を冷却すると共に前記水蒸気生成手段により水蒸気を生成するよう該第2の冷却手段と該水蒸気生成手段とを制御する手段である請求項17ないし19いずれか記載のコンバインシステム。   When the state of the water vapor generating unit detected by the state detecting unit is a steady state, the control unit cools the reaction tank by the second cooling unit and generates water vapor by the water vapor generating unit. The combine system according to any one of claims 17 to 19, which is means for controlling the second cooling means and the water vapor generating means.
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RU2667280C1 (en) * 2016-07-04 2018-09-18 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Device for generating the heat and hydrogen

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JP2013173101A (en) * 2012-02-24 2013-09-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Chemical reactor
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