热和氢生成装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种热和氢生成装置。在通常运转开始时使实际的O2/C摩尔比接近目标O2/C摩尔比。该热和氢生成装置具备：燃烧器燃烧室(3)、用于向燃烧器燃烧室(3)供给燃料和空气的燃烧器(7)、和重整用催化剂(4)。预先设定在燃烧器燃烧室(3)内进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比的目标值来作为目标O2/C摩尔比。根据进行预热运转时的重整用催化剂(4)的温度上升速度、温度上升量、或温度上升所需要的时间来推定预热运转时的实际的O2/C摩尔比，在所推定出的实际的O2/C摩尔比相对于预热运转时的目标O2/C摩尔比发生了偏离时，向着使所推定出的实际的O2/C摩尔比接近预热运转时的目标O2/C摩尔比的方向修正燃烧器燃烧用空气的供给量和燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例。

Heat and hydrogen generating unit

The invention relates to a heat and hydrogen generating device. The actual O2/C mole ratio is close to the target O2/C mole ratio at the beginning of the usual operation. The heat and hydrogen generating device has a burner combustor (3), a burner (7) for supplying fuel and air to the combustor (3), and a reforming catalyst (4). The target value of the O2/C mole ratio of the air and fuel that is pre set in the burner combustor (3) is used as the target O2/C molar ratio. Under the operation of the preheating catalyst (4) the actual temperature rise speed, temperature rise, temperature rise or the time required to presumption of preheating operation of the O2/C molar ratio, relative to the actual inferred and the molar ratio of O2/C preheating operation when the target deviation occurred when the molar ratio of O2/C, to make the actual the presumption of the mole ratio of O2/C close to the preheating operation goal when the molar ratio of O2/C modified fuel combustion burner direction supply supply proportion with air supply and burner.

【技术实现步骤摘要】
热和氢生成装置
本专利技术涉及热和氢生成装置。
技术介绍
公知下述燃料重整器：其具备重整用催化剂、和用于向重整用催化剂供给由燃料及空气构成的燃料气体的燃料气体供给装置，通过使由燃料气体供给装置供给的燃料气体中所含有的燃料及空气在重整用催化剂中进行部分氧化反应，来生成包含氢和一氧化碳的重整气体(例如参照专利文献1)。在这样的燃料重整器中，在进行重整气体的生成时，通常，进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比被维持在适于进行部分氧化反应的目标O2/C摩尔比，并且重整用催化剂的温度被维持在反应平衡温度，在燃料重整器中进行用于使重整用催化剂的温度上升到反应平衡温度的预热运转。在该情况下，在上述的公知的燃料重整器中，通过利用电加热器加热重整用催化剂来发挥对重整用催化剂的预热作用。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－270664号公报
技术实现思路
在利用使燃料燃烧时的反应热来预热重整用催化剂的情况下，在预热运转时进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比被设为适于预热运转的目标O2/C摩尔比，当重整用催化剂的温度达到反应平衡温度时，被持续地维持在适于进行部分氧化反应的目标O2/C摩尔比。但是，在该情况下，当由于空气供给口、燃料供给口的堵塞等而导致供给空气量、供给燃料量发生变化时，供给空气量或者供给燃料量相对于与目标O2/C摩尔比相应的目标供给空气量或者目标供给燃料量发生偏离，其结果是实际的O2/C摩尔比相对于目标O2/C摩尔比发生偏离。当这样地实际的O2/C摩尔比相对于目标O2/C摩尔比发生偏离时，例如在实际的O2/C摩尔比相对于目标O2/C摩尔比变小的情况下，变得燃料过多，因此燃料中的剩余的碳堆积在重整用催化剂的基体的细孔内，发生所谓的积碳(coking)，与此相对，在实际的O2/C摩尔比与目标O2/C摩尔比相比过度大的情况下，反应平衡温度变高，因此产生重整用催化剂过热这样的问题。这样，在利用使燃料燃烧时的反应热来预热重整用催化剂的情况下，当实际的O2/C摩尔比相对于目标O2/C摩尔比发生偏离时，会产生各种问题。本专利技术的目的在于，提供一种热和氢生成装置，其在通过使燃料燃烧来预热重整用催化剂的情况下，能够尽可能地阻止重整用催化剂发生积碳、或者重整用催化剂过热的情况。根据本专利技术，为了解决上述问题，提供一种热和氢生成装置，具备：燃烧器，其为了进行燃烧器燃烧而配置在燃烧器燃烧室内；燃料供给装置，其能够控制向燃烧器燃烧室内供给的燃烧器燃烧用燃料的供给量；空气供给装置，其能够控制向燃烧器燃烧室内供给的燃烧器燃烧用空气的供给量；着火装置，其用于将燃烧器燃烧用燃料着火；重整用催化剂，其被送入燃烧器燃烧气体；和电子控制单元，在重整用催化剂的温度达到了反应平衡温度时，从预热运转切换到通常运转，针对预热运转时和通常运转时分别预先设定在燃烧器燃烧室内进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比的目标值来作为目标O2/C摩尔比，该电子控制单元根据进行预热运转时的该重整用催化剂的温度上升速度、温度上升量、或温度上升所需要的时间来推定预热运转时的实际的O2/C摩尔比，在所推定出的实际的O2/C摩尔比相对于目标O2/C摩尔比发生了偏离时，向使所推定出的该实际的O2/C摩尔比接近该目标O2/C摩尔比的方向修正燃烧器燃烧用空气的供给量与燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例。根据本专利技术，在预热运转时所推定出的实际的O2/C摩尔比相对于目标O2/C摩尔比发生了偏离时，向消除偏离的方向修正燃烧器燃烧用空气的供给量与燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例，因此能抑制重整用催化剂发生积碳或者重整用催化剂发生过热的情况。另外，由于根据重整用催化剂的温度上升速度、温度上升量、或温度上升所需要的时间来推定实际的O2/C摩尔比，因此也具有能够使用便宜的温度传感器来修正燃烧器燃烧用空气的供给量与燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例的优点。附图说明图1是热和氢生成装置的总体图。图2是用于说明轻油的重整反应的图。图3是表示反应平衡温度TB与O2/C摩尔比的关系的图。图4是表示每个碳原子的生成分子个数和O2/C摩尔比的关系的图。图5是表示重整用催化剂内的温度分布的图。图6是表示所供给的空气的温度TA发生了变化时的反应平衡温度TB与O2/C摩尔比的关系的图。图7是表示热和氢生成控制的时序图。图8A和图8B是表示进行二次预热的运转区域的图。图9是表示本专利技术的热和氢生成控制的第1实施例的时序图。图10是表示本专利技术的热和氢生成控制的第1实施例的时序图。图11是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图12是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图13是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图14是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图15是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图16是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图17是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图18是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图19是用于进行热和氢生成控制的第1实施例的流程图。图20是用于进行限制催化剂温度上升的控制的流程图。图21A和图21B是表示进行二次预热的运转区域的图。图22是表示本专利技术的热和氢生成控制的第2实施例的时序图。图23是表示本专利技术的热和氢生成控制的第2实施例的时序图。图24是用于进行热和氢生成控制的第2实施例的流程图。图25是用于进行热和氢生成控制的第2实施例的流程图。图26是用于进行热和氢生成控制的第2实施例的流程图。图27是用于进行热和氢生成控制的第2实施例的流程图。图28是用于进行热和氢生成控制的第2实施例的流程图。图29是用于进行热和氢生成控制的第2实施例的流程图。图30是用于进行热和氢生成控制的第2实施例的流程图。附图标记说明1：热和氢生成装置3：燃烧器燃烧室4：重整用催化剂5：气体流出室7：燃烧器(burner)9：燃料喷射口11：空气供给口13：高温空气流通路13a：热交换部14：低温空气流通路15：空气泵16：高温空气阀17：低温空气阀19：预热塞(glowplug)22，23、24：温度传感器具体实施方式图1示出热和氢生成装置1的总体图。该热和氢生成装置1在总体上呈圆筒状。参照图1，2表示热和氢生成装置1的圆筒状壳体，3表示形成在壳体2内的燃烧器燃烧室，4表示配置在壳体2内的重整用催化剂，5表示形成在壳体内的气体流出室。在图1所示的实施例中，在壳体2的长度方向的中央部配置有重整用催化剂4，在壳体2的长度方向的一端部配置有燃烧器燃烧室3，在壳体2的长度方向的另一端部配置有气体流出室5。如图1所示，在该实施例中，壳体2的外周整体被绝热材料6覆盖。如图1所示，在燃烧器燃烧室3的一端部配置有具备燃料喷射阀8的燃烧器7。燃料喷射阀8的顶端配置在燃烧器燃烧室3内，在该燃料喷射阀8的顶端形成有燃料喷射口9。另外，在燃料喷射阀8的周围形成有空气室10，在燃料喷射阀8的顶端周围形成有用于使空气室10内的空气向燃烧器燃烧室3内喷出的空气供给口11。在图1所示的实施例中，燃料喷射阀8与燃料箱12连接，从燃料喷射阀8的燃料喷射口9喷射燃料箱12内的燃料。在图1所示的实施例中，该燃料由轻油构成。另一方面，空气室10，一方面，经由高温空气流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热和氢生成装置，具备：燃烧器，其为了进行燃烧器燃烧而配置在燃烧器燃烧室内；燃料供给装置，其能够控制向燃烧器燃烧室内供给的燃烧器燃烧用燃料的供给量；空气供给装置，其能够控制向燃烧器燃烧室内供给的燃烧器燃烧用空气的供给量；着火装置，其用于使燃烧器燃烧用燃料着火；重整用催化剂，其被送入燃烧器燃烧气体；和电子控制单元，在重整用催化剂的温度达到了反应平衡温度时，从预热运转切换到通常运转，其中针对预热运转时和通常运转时分别预先设定在燃烧器燃烧室内进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比的目标值来作为目标O2/C摩尔比，该电子控制单元根据进行预热运转时的该重整用催化剂的温度上升速度、温度上升量、或温度上升所需要的时间来推定预热运转时的实际的O2/C摩尔比，在所推定出的该实际的O2/C摩尔比相对于该目标O2/C摩尔比发生了偏离时，向使所推定出的该实际的O2/C摩尔比接近该目标O2/C摩尔比的方向修正燃烧器燃烧用空气的供给量与燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例。

【技术特征摘要】
2016.09.14 JP 2016-1795801.一种热和氢生成装置，具备：燃烧器，其为了进行燃烧器燃烧而配置在燃烧器燃烧室内；燃料供给装置，其能够控制向燃烧器燃烧室内供给的燃烧器燃烧用燃料的供给量；空气供给装置，其能够控制向燃烧器燃烧室内供给的燃烧器燃烧用空气的供给量；着火装置，其用于使燃烧器燃烧用燃料着火；重整用催化剂，其被送入燃烧器燃烧气体；和电子控制单元，在重整用催化剂的温度达到了反应平衡温度时，从预热运转切换到通常运转，其中针对预热运转时和通常运转时分别预先设定在燃烧器燃烧室内进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比的目标值来作为目标O2/C摩尔比，该电子控制单元根据进行预热运转时的该重整用催化剂的温度上升速度、温度上升量、或温度上升所需要的时间来推定预热运转时的实际的O2/C摩尔比，在所推定出的该实际的O2/C摩尔比相对于该目标O2/C摩尔比发生了偏离时，向使所推定出的该实际的O2/C摩尔比接近该目标O2/C摩尔比的方向修正燃烧器燃烧用空气的供给量与燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例。2.根据权利要求1所述的热和氢生成装置，通常运转时的目标O2/C摩尔比被设定为能够通过部分氧化重整反应而生成热和氢的O2/C摩尔比。3.根据权利要求1所述的热和氢生成装置，预热运转包括一次预热运转和二次预热运转，所述一次预热运转是通过以稀空燃比进行燃烧器燃烧而使重整用催化剂的温度上升的预热运转，所述二次预热运转是在该一次预热运转完了后进行、且通过以浓空燃比进行燃烧器燃烧而使重整用催化剂的温度进一步上升且在重整用催化剂中生成氢的预热运转，该电子控制单元根据进行该二次预热运转时的该重整用催化剂的温度上升速度、温度上升量、或温度上升所需要的时间来推定预热运转时的实际的O2/C摩尔比，在进行该二次预热运转时所推定出的该实际的O2/C摩尔比相对于预热运转时的该目标O2/C摩尔比发生了偏离时，向使所推定出的该实际的O2/C摩尔比接近预热运转时的该目标O2/C摩尔比的方向修正燃烧器燃烧用空气的供给量与燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例。4.根据权利要求3所述的热和氢生成装置，该电子控制单元根据该二次预热运转期间的前半期间的该重整用催化剂的温度上升速度、温度上升量、或温度上升所需要的时间来推定预热运转时的实际的O2/C摩尔比，在该二次预热运转期间的前半期间中所推定出的该实际的O2/C摩尔比相对于预热运转时的该目标O2/C摩尔比发生了偏离时，向使所推定出的该实际的O2/C摩尔比接近预热运转时的该目标O2/C摩尔比的方向修正燃烧器燃烧用空气的供给量与燃烧器燃烧用燃料的供给量的供给比例。5.根据权利要求4所述的热和氢生成装置，实际的O2/C摩尔比与目标O2/C摩尔比一致时的二次预热运转期间的前半期间的重整用催化剂的温度上升速度被预先设定为基准温度上升速度，在该二次预热运转期间的前半期间的该重整用催化剂的温度上升速度低于该预先设定的基准温度上升速度时，该电子控...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹岛伸一，西冈宽真，藤原清，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP