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JPH07257902A - Heat transfer method in heat exchanger type reformer - Google Patents

Heat transfer method in heat exchanger type reformer

Info

Publication number
JPH07257902A
JPH07257902A JP6050632A JP5063294A JPH07257902A JP H07257902 A JPH07257902 A JP H07257902A JP 6050632 A JP6050632 A JP 6050632A JP 5063294 A JP5063294 A JP 5063294A JP H07257902 A JPH07257902 A JP H07257902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst tube
heat transfer
tube
promoting means
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6050632A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Moriya
信男 守屋
Yasumasa Morita
泰正 森田
Masanori Hayasaka
真紀 早坂
Toshihiro Horie
俊博 堀江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YOYU TANSANENGATA NENRYO DENCHI HATSUDEN SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Original Assignee
YOYU TANSANENGATA NENRYO DENCHI HATSUDEN SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YOYU TANSANENGATA NENRYO DENCHI HATSUDEN SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI filed Critical YOYU TANSANENGATA NENRYO DENCHI HATSUDEN SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority to JP6050632A priority Critical patent/JPH07257902A/en
Publication of JPH07257902A publication Critical patent/JPH07257902A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 バヨネット型二重管式触媒管を有する改質器
を用い、天然ガスとスチームとを該改質器に供給して水
素および一酸化炭素を主成分とする燃料電池用改質ガス
を得る方法において、該触媒管中央部外側に該触媒管を
包囲する伝熱促進手段Aを設け、該触媒管基部外側に該
触媒管を包囲するスリーブ及び該スリーブと該触媒管の
間隙に配される伝熱促進手段Bを設け、シェル側に導入
される加熱用燃焼ガスを該間隙を通過して排出する。 【効果】 缶内シェル側の燃焼ガスの流れが均一化さ
れ、缶内に配置された複数の触媒管を均等に加熱するこ
とができる。また、燃焼ガスが触媒管基部の近傍を高速
で流れるため、触媒管基部における伝熱効率が向上す
る。
(57) [Summary] [Structure] A fuel containing hydrogen and carbon monoxide as main components by using a reformer having a bayonet type double-tube catalyst tube and supplying natural gas and steam to the reformer. In a method for obtaining a reformed gas for a battery, a heat transfer promoting means A surrounding the catalyst tube is provided outside the central portion of the catalyst tube, and a sleeve surrounding the catalyst tube outside the base portion of the catalyst tube, the sleeve and the catalyst. The heat transfer promoting means B arranged in the gap between the tubes is provided, and the combustion gas for heating introduced into the shell side is discharged through the gap. [Effect] The flow of the combustion gas on the shell side in the can is made uniform, and the plurality of catalyst tubes arranged in the can can be heated uniformly. Further, since the combustion gas flows at high speed in the vicinity of the base of the catalyst tube, the heat transfer efficiency in the base of the catalyst tube is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池用改質ガスを
製造するための改質器における伝熱の促進に関する。よ
り詳しくは、本発明は、バヨネット型二重管式触媒管を
有する熱交換器型改質器における熱の利用効率を高める
方法、並びにそのような方法に用いられる当該改質器に
関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to promoting heat transfer in a reformer for producing a reformed gas for a fuel cell. More specifically, the present invention relates to a method for improving heat utilization efficiency in a heat exchanger type reformer having a bayonet type double tube type catalyst tube, and the reformer used in such a method.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池発電は、発電効率が高く環境に
対する影響が少ない発電方式として注目されている。燃
料電池は、原理的には、水素と酸素とをそれぞれ燃料極
(水素極)および空気極(酸素極)に連続的に供給し、
両極間に電解質を配置することによって、両極に接続し
た外部回路に直流の電流を取り出すものである。
2. Description of the Related Art Fuel cell power generation has been attracting attention as a power generation method that has high power generation efficiency and little influence on the environment. In principle, a fuel cell continuously supplies hydrogen and oxygen to a fuel electrode (hydrogen electrode) and an air electrode (oxygen electrode),
By arranging an electrolyte between both electrodes, a direct current is taken out to an external circuit connected to both electrodes.

【0003】燃料電池には、電解質として何を用いるか
によって、アルカリ型(AFC)、リン酸型(PAF
C)、溶融炭酸塩型(MCFC)などの方式がある。こ
れらはいずれも燃料極に水素(純水素又は粗製水素)を
供給する点では同じであるが、当該水素に二酸化炭素あ
るいは一酸化炭素の混入が許されるかどうかという点に
おいて相違する。すなわち、アルカリ型の場合には、二
酸化炭素は電解質である水酸化カリウムの機能を低下さ
せ、一酸化炭素は触媒として用いられている白金を被毒
させることから、いずれも燃料電池の性能を劣化させる
ことになり、混入は許されない。このため、この型では
実質的に純水素を燃料ガスとして用いなくてはならない
という難点がある。一方、リン酸型の場合には、一酸化
炭素はやはり触媒として用いられている白金を被毒させ
るので混入が許されないが、二酸化炭素の混入は問題な
いため、一酸化炭素を一酸化炭素変成器でスチームと反
応させて二酸化炭素及び水素に変えることにより、粗製
水素が使用可能である。さらに、溶融炭酸塩型の場合に
は、白金触媒を用いないためいずれの混入も全く問題な
いばかりか、一酸化炭素は燃料極で生成される水分と上
記一酸化炭素変成反応により水素を発生するので燃料と
しても有効に利用される。溶融炭酸塩型にはこのほかに
も経済的に多くのメリットがあるため、中小規模の火力
発電の代替用として有望視されている。なお燃料電池と
しては、上記以外にも固体電解質型(SOFC)や高分
子型(PFC)などが知られており、それぞれ特徴を持
っているが、いずれも燃料極に水素を供給する点では同
じである。
In the fuel cell, alkaline type (AFC) and phosphoric acid type (PAF) are used depending on what is used as the electrolyte.
C), molten carbonate type (MCFC) and the like. These are the same in that hydrogen (pure hydrogen or crude hydrogen) is supplied to the fuel electrode, but differ in whether or not carbon dioxide or carbon monoxide can be mixed in the hydrogen. That is, in the case of the alkaline type, carbon dioxide deteriorates the function of potassium hydroxide as an electrolyte, and carbon monoxide poisons platinum used as a catalyst, so that the performance of the fuel cell deteriorates. It will be allowed and mixing is not allowed. For this reason, this type has a drawback that substantially pure hydrogen must be used as the fuel gas. On the other hand, in the case of the phosphoric acid type, carbon monoxide poisons platinum, which is also used as a catalyst, so mixing is not allowed, but mixing of carbon dioxide is not a problem, so carbon monoxide is converted to carbon monoxide. Crude hydrogen can be used by reacting it with steam in a vessel to convert it to carbon dioxide and hydrogen. Further, in the case of the molten carbonate type, since no platinum catalyst is used, any mixing is not a problem at all, and carbon monoxide generates hydrogen by the water produced at the fuel electrode and the carbon monoxide shift reaction. Therefore, it can be effectively used as fuel. Since the molten carbonate type has many other economical advantages, it is regarded as a promising alternative to small- and medium-sized thermal power generation. Other than the above, solid electrolyte type (SOFC) and polymer type (PFC) are known as fuel cells, and each has its own characteristics, but both are the same in that hydrogen is supplied to the fuel electrode. Is.

【0004】リン酸型や溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極
に供給される粗製水素は、一般に天然ガス(主成分はメ
タン)を原料としてこれにスチームを反応させて作る。
このときの反応はたとえば次式(1)または(2)に従
うと考えられる。 CH4 + H2O → CO + 3H2 (1) CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 (2) これらの反応は吸熱反応であり、通常は触媒の存在下に
600℃〜1000℃で行われる。上記反応を行わせる
装置が改質器であり、一般に触媒を充填した反応管に原
料ガス(天然ガスとスチーム)を流通させ、バーナーま
たは触媒燃焼による高温流体で外部から加熱する構造に
なっている。
Crude hydrogen supplied to the fuel electrode of a phosphoric acid type or molten carbonate type fuel cell is generally produced by reacting steam with natural gas (main component is methane) as a raw material.
The reaction at this time is considered to follow, for example, the following formula (1) or (2). CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (1) CH 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4H 2 (2) These reactions are endothermic reactions and are usually 600 ° C to 1000 ° C in the presence of a catalyst. Done in. The apparatus for performing the above reaction is a reformer, and generally has a structure in which a raw material gas (natural gas and steam) is circulated in a reaction tube filled with a catalyst and heated from outside by a burner or a high temperature fluid by catalytic combustion. .

【0005】改質器としては、従来からバヨネット型二
重管式触媒管を有するものがよく用いられている。その
代表的な構造の概略を図1に示す。図1において、原料
となる天然ガスとスチームは缶体1の一端(図では頂
部)の原料ガス入口2から缶体内部に導入され、バヨネ
ット型二重管式触媒管を構成する内管3と外管4の間の
管状空間を通過して流れる。当該空間には改質触媒5が
充填されており、この間に天然ガスとスチームが反応し
て水素を含む改質ガスとなる。次いで、生成した改質ガ
スは内管3内を通過し、マニホールド6から改質ガス出
口7を経て燃料電池(図示せず)に供給される。缶体1
の他端(図では底部)には燃焼ガス供給部分が設けら
れ、これは例えば図1に示されるように燃焼室8、燃焼
装置9、燃焼ガス分散板10等からなる。燃焼ガスは外
管4の外側(シェル側)を流れ、該触媒5を外側から加
熱した後、燃焼排ガス出口11より排出される。内管3
はマニホールド6によって支持され、外管4は管板12
によって支持されており、両管相互の位置関係は固定さ
れていないため、外管と内管との熱膨張の程度の違い
(一般に外管の方が高温になる)による応力を逃がすこ
とができ、これが頻繁な起動停止や負荷変化を要求され
る燃料電池用改質器においてバヨネット型触媒管を採用
する1つのメリットとなっている。なお燃焼装置で燃焼
させるガスとしては、通常、燃料電池の燃料極側からの
排ガス(電池反応では供給されたすべての水素を利用で
きるわけではないので未利用の水素が残っている)を利
用するが、水素含有量が少なく発熱量が低い場合には自
燃させることが困難なので通常のバーナー燃焼でなく触
媒燃焼が用いられる。
As the reformer, one having a bayonet type double tube type catalyst tube has been often used conventionally. The outline of the typical structure is shown in FIG. In FIG. 1, raw material natural gas and steam are introduced into a can body from a source gas inlet 2 at one end (the top in the figure) of the can body 1 and an inner tube 3 which constitutes a bayonet type double tube type catalyst tube. It flows through the tubular space between the outer tubes 4. The reforming catalyst 5 is filled in the space, and the natural gas and steam react with each other during this period to form a reformed gas containing hydrogen. Next, the generated reformed gas passes through the inner pipe 3 and is supplied from the manifold 6 to the fuel cell (not shown) through the reformed gas outlet 7. Can body 1
A combustion gas supply portion is provided at the other end (bottom portion in the drawing) of, and is composed of, for example, a combustion chamber 8, a combustion device 9, a combustion gas dispersion plate 10 and the like as shown in FIG. The combustion gas flows outside (shell side) of the outer pipe 4, heats the catalyst 5 from the outside, and is then discharged from the combustion exhaust gas outlet 11. Inner tube 3
Is supported by a manifold 6 and the outer tube 4 is a tube plate 12
Since the two tubes are supported by each other and the positional relationship between the two tubes is not fixed, stress due to the difference in the degree of thermal expansion between the outer tube and the inner tube (generally the outer tube becomes hotter) can be released. This is one of the merits of adopting the bayonet type catalyst tube in the reformer for a fuel cell, which requires frequent start-stop and load changes. As the gas to be burned in the combustion device, exhaust gas from the fuel electrode side of the fuel cell is usually used (unused hydrogen remains because not all hydrogen supplied can be used in the cell reaction). However, when the hydrogen content is low and the calorific value is low, it is difficult to cause self-combustion, so catalytic combustion is used instead of normal burner combustion.

【0006】上記したように、改質反応に必要な熱は燃
焼装置から供給される。高温(1000℃〜1500
℃)の燃焼ガスは分散板で拡散整流されて缶体本体内部
のシェル側を流れ、バヨネット型触媒管の外管を外側か
ら加熱するが、一般に燃焼ガスと触媒管との間の伝熱効
率はあまり高くないため、この伝熱効率を高めるために
従来より各種の手段が採用されている。たとえば、触媒
管の基部(管板に近く燃焼ガス供給部分から遠い方)の
外管シェル側近傍にオリフィスバッフル、ワイヤーネッ
トなどからなる伝熱促進手段を設けることが、従来より
行われている。これらの伝熱促進手段は、燃焼ガスの流
れに対して障害となることにより燃焼ガス流中に乱流を
生起し、また大きな表面積を持ち燃焼ガスによって高温
に加熱されることにより固体輻射を生起し、それらの寄
与によって触媒管を効率的に加熱するものである。
As described above, the heat required for the reforming reaction is supplied from the combustion device. High temperature (1000 ℃ ~ 1500
(° C) combustion gas is diffused and rectified by the dispersion plate and flows through the shell side inside the can body, heating the outer tube of the bayonet-type catalyst tube from the outside. Generally, the heat transfer efficiency between the combustion gas and the catalyst tube is Since it is not so high, various means have been conventionally used to increase the heat transfer efficiency. For example, it has been conventionally practiced to provide a heat transfer promoting means such as an orifice baffle and a wire net near the outer tube shell side of the base portion of the catalyst tube (closer to the tube plate and farther from the combustion gas supply portion). These heat transfer promotion means generate turbulence in the combustion gas flow by obstructing the flow of the combustion gas, and have solid surface radiation by having a large surface area and being heated to a high temperature by the combustion gas. However, the catalyst tubes are efficiently heated by their contributions.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記伝
熱促進手段はガス流に対して障害となるものであり、一
方オリフィスバッフルと缶内壁との間には隙間ができる
ことから、燃焼ガス流は缶内壁に沿ってチャネリングす
る傾向があり、このため缶内に配置された複数本の触媒
管が均等に加熱されないという問題がある。すなわち、
燃焼ガスの流れが缶内周辺部に集まるため、缶内の中心
部に配置された触媒管(特にその基部)に対しては十分
な伝熱が行われないのである。このように、触媒管の周
りに伝熱促進手段を設けて伝熱効率を上げることは好ま
しいとしても、その場合に缶内の燃焼ガスの流れが缶断
面に対して均一になるようにするという新たな課題が提
起されるわけである。
However, the above heat transfer promoting means is an obstacle to the gas flow, and on the other hand, since there is a gap between the orifice baffle and the inner wall of the can, the combustion gas flow can There is a tendency to channel along the inner wall, which causes a problem that the catalyst tubes arranged in the can are not heated uniformly. That is,
Since the flow of the combustion gas gathers in the peripheral portion of the can, heat is not sufficiently transferred to the catalyst tube (particularly the base portion) arranged in the center of the can. As described above, although it is preferable to provide the heat transfer promoting means around the catalyst tube to improve the heat transfer efficiency, in that case, the flow of the combustion gas in the can is made uniform with respect to the can cross section. Various challenges are raised.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、バヨネット型
二重管式触媒管を有する改質器を用い、天然ガスとスチ
ームとを該改質器に供給して水素および一酸化炭素を主
成分とする燃料電池用改質ガスを得る方法において、該
触媒管中央部外側に該触媒管を包囲する伝熱促進手段A
を設け、該触媒管基部外側に該触媒管を包囲するスリー
ブ及び該スリーブと該触媒管の間隙に配される伝熱促進
手段Bを設け、シェル側に導入される加熱用燃焼ガスを
該間隙を通過して排出することにより、上記課題を解決
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention uses a reformer having a bayonet type double tube type catalyst tube, and supplies natural gas and steam to the reformer to mainly supply hydrogen and carbon monoxide. In a method of obtaining a reformed gas for a fuel cell as a component, a heat transfer promoting means A surrounding the catalyst tube outside the central portion of the catalyst tube.
And a sleeve surrounding the catalyst tube and a heat transfer promoting means B arranged in the gap between the sleeve and the catalyst tube outside the base of the catalyst tube, and the combustion gas for heating introduced to the shell side is provided in the gap. The above-mentioned problems are solved by discharging the gas after passing through.

【0009】[0009]

【作用】本発明では、各触媒管の中央部及び基部に伝熱
促進手段を設け(それぞれ「伝熱促進手段A」及び「伝
熱促進手段B」と呼ぶ)、これによりガス流中に乱流を
生起して対流伝熱を促進するとともに固体輻射による放
射伝熱を援用して燃焼ガスから触媒管への伝熱効率の向
上を図る。この場合、缶内壁近傍にはガス流を妨げる当
該伝熱促進手段がなく、壁に沿って直線的な流路が確保
されやすいため、燃焼ガスが缶内壁に沿って流れやす
い。このため本発明では、各触媒管基部を包囲するスリ
ーブを設け、実質的にスリーブと触媒管の間隙のみを燃
焼ガスの出口とすることにより、燃焼ガスが缶内壁に沿
って流れてもそのまま排出されることはなく、燃焼ガス
は最後には必ず各触媒管の周りの間隙を通過しなければ
ならないようにした。これにより缶内周辺部にガス流が
集まる傾向が少なくなり、結果的に燃焼ガスの流れが缶
断面に対して均一化される。
In the present invention, the heat transfer promoting means is provided at the central portion and the base portion of each catalyst tube (referred to as "heat transfer promoting means A" and "heat transfer promoting means B"), respectively, whereby turbulence is caused in the gas flow. A flow is generated to promote convective heat transfer, and radiative heat transfer due to solid radiation is used to improve heat transfer efficiency from the combustion gas to the catalyst tube. In this case, since there is no heat transfer promoting means for obstructing the gas flow in the vicinity of the inner wall of the can, and a straight flow path is easily secured along the wall, the combustion gas easily flows along the inner wall of the can. For this reason, in the present invention, by providing a sleeve surrounding each catalyst tube base and substantially leaving only the gap between the sleeve and the catalyst tube as the outlet of the combustion gas, even if the combustion gas flows along the inner wall of the can, it is discharged as it is. Combustion gas must always pass through the gap around each catalyst tube at the end. This reduces the tendency for the gas flow to gather around the inside of the can, and as a result, the flow of combustion gas is made uniform over the cross section of the can.

【0010】また本発明では、燃焼ガスの流れがスリー
ブと触媒管基部の間隙(すなわち触媒管の近傍)に集中
し、しかも高速で通過することから触媒管基部における
対流伝熱が従来より効果的に行われ、さらにこの間隙に
設けた伝熱促進手段からの固体輻射による放射伝熱効果
が加わるため、燃焼ガスから触媒管基部への伝熱効率が
著しく向上する。
Further, according to the present invention, the flow of the combustion gas is concentrated in the gap between the sleeve and the base of the catalyst tube (that is, near the catalyst tube) and passes at a high speed. Therefore, convective heat transfer in the base of the catalyst tube is more effective than before. The heat transfer efficiency from the combustion gas to the base of the catalyst tube is remarkably improved because the radiant heat transfer effect by the solid radiation from the heat transfer promoting means provided in the gap is added.

【0011】[0011]

【実施例】触媒管基部を包囲して設けられるスリーブ
は、燃焼ガスの流れを当該間隙に集中させるものである
から、スリーブの外側は実質的に燃焼ガスが通過しない
構造となっていなければならない。例えば図2に示すよ
うに、触媒管の外管4を支持する管板12とは別にスリ
ーブ13を支持する仕切板14を設け、管板12と仕切
板14とで燃焼ガス出口室15を形成することは好まし
い態様である。別の態様として、図3のようにスリーブ
13の燃焼ガス入口側を仕切板14で支持したり、図4
のように仕切板14を2枚用いてスリーブ13の長さL
に等しい厚みの多孔板構造体を形成してもよい。スリー
ブの長さLは触媒管外管の長さの1/5〜1/2である
ことが好ましく、1/4〜1/3であることが特に好ま
しい。スリーブと触媒管の間隙の幅Dは7.5〜40m
mであることが好ましく、15〜30mmであることが
特に好ましい。
EXAMPLE Since the sleeve surrounding the base of the catalyst tube concentrates the flow of combustion gas in the gap, the outside of the sleeve must have a structure in which combustion gas does not substantially pass through. . For example, as shown in FIG. 2, a partition plate 14 that supports the sleeve 13 is provided separately from the tube plate 12 that supports the outer tube 4 of the catalyst tube, and the combustion gas outlet chamber 15 is formed by the tube plate 12 and the partition plate 14. Doing is the preferred embodiment. As another aspect, the combustion gas inlet side of the sleeve 13 is supported by the partition plate 14 as shown in FIG.
The length L of the sleeve 13 by using two partition plates 14 as shown in
You may form the perforated-plate structure of thickness equal to. The length L of the sleeve is preferably 1/5 to 1/2 of the length of the catalyst outer tube, and particularly preferably 1/4 to 1/3. The width D of the gap between the sleeve and the catalyst tube is 7.5 to 40 m.
m is preferable, and 15 to 30 mm is particularly preferable.

【0012】触媒管中央部外側に設けられる伝熱促進手
段Aとしては、ガス流を攪乱して乱流を生起する作用
と、大きな伝熱表面積を有し燃焼ガスにより加熱されて
固体輻射を生ずる作用とを合わせ持つものが好ましく、
例えばガス流に対する攪乱作用が大きいオリフィスバッ
フルと大きな表面積を有するワイヤーネットとを組合せ
て設ければよい。オリフィスバッフルは、例えば図5に
示すような、ステンレス鋼などの耐食性金属でできたリ
ング状平板を所定の間隔で数本のタイロッドにより結合
したものである。ワイヤーネットはステンレスワイヤー
などからなるメッシュ状シートであり、10〜60メッ
シュのものが好適に使用できる。20〜40メッシュの
ものが特に好ましい。図6に示すように、ワイヤーネッ
トを触媒管の周りを包囲するように設け、さらにその周
りを包囲するようにオリフィスバッフルを設けることは
好ましい態様である。伝熱促進手段Aは、触媒管中央部
に触媒管外管の長さの1/5〜1/2の長さで設けるこ
とが好ましく、1/4〜1/3の長さで設けることが特
に好ましい。
The heat transfer promoting means A provided outside the central portion of the catalyst tube has an action of disturbing the gas flow to generate a turbulent flow, and has a large heat transfer surface area and is heated by the combustion gas to generate solid radiation. It is preferable to have a combination of action and
For example, an orifice baffle having a large disturbing effect on the gas flow and a wire net having a large surface area may be provided in combination. The orifice baffle is, for example, as shown in FIG. 5, a ring-shaped flat plate made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel, which is connected with a certain number of tie rods at predetermined intervals. The wire net is a mesh-like sheet made of stainless steel wire or the like, and those having 10 to 60 mesh can be preferably used. Those having 20 to 40 mesh are particularly preferable. As shown in FIG. 6, it is a preferred embodiment that the wire net is provided so as to surround the catalyst tube and the orifice baffle is provided so as to surround the catalyst tube. The heat transfer promoting means A is preferably provided in the central portion of the catalyst tube at a length of 1/5 to 1/2 of the length of the catalyst outer tube, and is provided at a length of 1/4 to 1/3. Particularly preferred.

【0013】一方、触媒管基部とスリーブの間隙に設け
られる伝熱促進手段Bとしては、高速ガス流が触媒管近
傍を流れるため燃焼ガスから触媒管への対流伝熱はすで
に十分に促進されていることから、燃焼ガスにより高温
に加熱されるように大きな伝熱表面積を有することの方
がより重要である。このため、例えば上記伝熱促進手段
Aとして好適に用いられるワイヤーネットなどが、伝熱
促進手段Bとしても好適に使用できる。伝熱促進手段B
は触媒管とスリーブの間隙に設けられるため、スリーブ
の長さ及び間隙の幅との関係で燃焼ガス流に対して極端
に大きな抵抗を与えないように適宜選択される。伝熱促
進手段Bは間隙の長さ全体にわたって設けることが好ま
しい。
On the other hand, as the heat transfer promoting means B provided in the gap between the base of the catalyst tube and the sleeve, the convective heat transfer from the combustion gas to the catalyst tube is already sufficiently promoted because the high-speed gas flow flows near the catalyst tube. Therefore, it is more important to have a large heat transfer surface area so that the combustion gas heats it to a higher temperature. Therefore, for example, a wire net or the like suitably used as the heat transfer promoting means A can also be suitably used as the heat transfer promoting means B. Heat transfer promotion means B
Is provided in the gap between the catalyst tube and the sleeve, and is appropriately selected so as not to give an extremely large resistance to the combustion gas flow in relation to the length of the sleeve and the width of the gap. The heat transfer promoting means B is preferably provided over the entire length of the gap.

【0014】図7に示すように、伝熱促進手段A及び伝
熱促進手段Bとして同じワイヤーネット16を用い、そ
れらを一体的に構成することは特に好ましい態様であ
る。その場合、図7に示すように、同一のワイヤーネッ
トで各触媒管の中央部及び基部の周りを一体的に包囲
し、中央部にはオリフィスバッフル17、基部にはスリ
ーブ13をそれぞれワイヤーネット16の外側に設け
る。
As shown in FIG. 7, it is a particularly preferred embodiment that the same wire net 16 is used as the heat transfer promoting means A and the heat transfer promoting means B, and they are integrally formed. In that case, as shown in FIG. 7, the same wire net integrally surrounds the central portion and the base portion of each catalyst tube. The orifice baffle 17 is provided at the central portion and the sleeve 13 is provided at the base portion. It is provided outside of.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、バヨネット型二重管式
触媒管の外側に伝熱促進手段を設けた熱交換器型改質器
において、缶内シェル側の燃焼ガスの流れが均一化さ
れ、缶内に配置された複数の触媒管を均等に加熱するこ
とができる。また、燃焼ガスが触媒管基部の近傍を高速
で流れるため、触媒管基部における伝熱効率が向上す
る。
According to the present invention, in the heat exchanger type reformer in which the heat transfer promoting means is provided outside the bayonet type double tube type catalyst tube, the flow of the combustion gas on the shell side in the can is made uniform. Thus, the plurality of catalyst tubes arranged in the can can be heated evenly. Further, since the combustion gas flows at high speed in the vicinity of the base of the catalyst tube, the heat transfer efficiency in the base of the catalyst tube is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の改質器を示す。FIG. 1 shows a conventional reformer.

【図2】スリーブを支持する構造の一例を示す。FIG. 2 shows an example of a structure for supporting a sleeve.

【図3】スリーブを支持する構造の別の例を示す。FIG. 3 shows another example of a structure for supporting a sleeve.

【図4】スリーブを支持する構造のさらに別の例を示
す。
FIG. 4 shows still another example of the structure for supporting the sleeve.

【図5】オリフィスバッフルの例を示す。FIG. 5 shows an example of an orifice baffle.

【図6】伝熱促進手段Aの好適な構成例を示す。FIG. 6 shows a preferred configuration example of a heat transfer promoting means A.

【図7】本発明の改質器の好適な態様を示す。FIG. 7 shows a preferred embodiment of the reformer of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 缶体 2 原料ガス入口 3 内管 4 外管 5 改質触媒 6 マニホールド 7 改質ガス出口 8 燃焼室 9 燃焼装置 10 燃焼ガス分散板 11 燃焼排ガス出口 12 管板 13 スリーブ 14 支持板 15 燃焼ガス出口室 16 ワイヤーネット 17 オリフィスバッフル 1 can body 2 raw material gas inlet 3 inner pipe 4 outer pipe 5 reforming catalyst 6 manifold 7 reformed gas outlet 8 combustion chamber 9 combustor 10 combustion gas dispersion plate 11 combustion exhaust gas outlet 12 tube plate 13 sleeve 14 support plate 15 combustion gas Outlet chamber 16 Wire net 17 Orifice baffle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早坂 真紀 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 堀江 俊博 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Maki Hayasaka 2-12-1, Tsurumi Chuo, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Chiyoda Kako Construction Co., Ltd. (72) Toshihiro Horie Chuo, Tsurumi-ku, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Chome 12-1 Chiyoda Kako Construction Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バヨネット型二重管式触媒管を有する改
質器を用い、天然ガスとスチームとを該改質器に供給し
て水素および一酸化炭素を主成分とする燃料電池用改質
ガスを得る方法において、該触媒管中央部外側に該触媒
管を包囲する伝熱促進手段Aを設け、該触媒管基部外側
に該触媒管を包囲するスリーブ及び該スリーブと該触媒
管の間隙に配される伝熱促進手段Bを設け、シェル側に
導入される加熱用燃焼ガスを該間隙を通過させて排出す
ることを特徴とする方法。
1. A reformer for a fuel cell, which uses a reformer having a bayonet-type double-tube catalyst tube and supplies natural gas and steam to the reformer to contain hydrogen and carbon monoxide as main components. In the method for obtaining gas, heat transfer promoting means A surrounding the catalyst tube is provided outside the central portion of the catalyst tube, and a sleeve surrounding the catalyst tube is provided outside the base portion of the catalyst tube, and a gap between the sleeve and the catalyst tube is provided. A method comprising: providing a heat transfer promoting means B arranged, and discharging the combustion gas for heating introduced to the shell side through the gap.
【請求項2】 該伝熱促進手段Aがオリフィスバッフル
とワイヤーネットからなり、該伝熱促進手段Bがワイヤ
ーネットからなる請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein said heat transfer promoting means A comprises an orifice baffle and a wire net, and said heat transfer promoting means B comprises a wire net.
【請求項3】 該伝熱促進手段Aが該触媒管を包囲する
オリフィスバッフル及び該オリフィスバッフルと該触媒
管の間隙に配されるワイヤーネットからなる請求項2記
載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the heat transfer promoting means A comprises an orifice baffle surrounding the catalyst tube and a wire net disposed in a gap between the orifice baffle and the catalyst tube.
【請求項4】 該伝熱促進手段Aを構成するワイヤーネ
ットと該伝熱促進手段Bを構成するワイヤーネットが一
体的に該触媒管の周りに形成される請求項3記載の方
法。
4. The method according to claim 3, wherein the wire net forming the heat transfer promoting means A and the wire net forming the heat transfer promoting means B are integrally formed around the catalyst tube.
【請求項5】 缶体内にバヨネット型二重管式触媒管を
有する熱交換器型改質器において、該触媒管の中央部外
側にワイヤーネット及びオリフィスバッフルからなる伝
熱促進手段Aを有し、該触媒管の基部外側に該触媒管を
包囲するスリーブを有し、該スリーブと該触媒管の間隙
にワイヤーネットからなる伝熱促進手段Bを有し、シェ
ル側に導入される加熱用燃焼ガスが該間隙を通過して排
出されるように構成されてなることを特徴とする改質
器。
5. A heat exchanger type reformer having a bayonet type double tube type catalyst tube in a can body, wherein a heat transfer promoting means A consisting of a wire net and an orifice baffle is provided outside the central portion of the catalyst tube. A heating combustion introduced into the shell side, having a sleeve surrounding the catalyst tube on the outer side of the base of the catalyst tube, and having a heat transfer promoting means B composed of a wire net in the gap between the sleeve and the catalyst tube. A reformer, characterized in that the gas is configured to be discharged through the gap.
【請求項6】 該伝熱促進手段Aが該触媒管を包囲する
オリフィスバッフル及び該オリフィスバッフルと該触媒
管の間隙に配されたワイヤーネットからなる請求項5記
載の改質器。
6. The reformer according to claim 5, wherein the heat transfer promoting means A comprises an orifice baffle surrounding the catalyst tube and a wire net disposed in a gap between the orifice baffle and the catalyst tube.
【請求項7】 該伝熱促進手段Aを構成するワイヤーネ
ットと該伝熱促進手段Bを構成するワイヤーネットが一
体的に該触媒管の周りに形成された請求項6記載の改質
器。
7. The reformer according to claim 6, wherein the wire net forming the heat transfer promoting means A and the wire net forming the heat transfer promoting means B are integrally formed around the catalyst tube.
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JP2007223843A (en) * 2006-02-23 2007-09-06 Toshiba Corp Hydrogen production apparatus and production method
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