專利名稱：氫制造系統及發電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將來自利用了煤、天然氣、油等的上游設備的氣體中含有的一氧 化碳變換為氫的氫制造系統及發電系統。
背景技術：
例如在CO2 回收型的 IGCC Qntegrated Gasification Combined Cycle，整合煤氣 化聯合循環)中，如圖7所示，氣化爐101中氣化的煤氣在脫硫設備102中脫硫后，輸送到 氫制造設備103。在該氫制造設備103中，煤氣和水蒸氣在催化劑下反應，煤氣中含有的一 氧化碳變成二氧化碳，生成富氫的煤氣。轉化反應后的煤氣被輸送到二氧化碳的回收設備 104，從而回收氣體中的二氧化碳，富氫的精制氣體向發電設備105輸送。在發電設備105 中，精制氣體向氣體渦輪機的燃燒器輸送，作為用于驅動氣體渦輪機的原動力而使用。在上述氫制造設備103中，通過將水蒸氣作為轉化催化劑添加，煤氣中含有的一 氧化碳(CO)轉換為二氧化碳。該反應式如下述式(1)所示。(數式1)CO + H2O 0 CO2 +H2+ 40.9kJ/mol (1)作為轉換催化劑添加的水蒸氣越多，越能促進轉換反應，因此優選向氫制造設備 103供給能夠去除一氧化碳的足夠量的水蒸氣。專利文獻1 日本特表平9-5(^694號公報

發明內容
作為上述水蒸氣的供給源，例如可以是用于驅動發電設備中的蒸氣渦輪機的水蒸 氣等。但是為了促進轉換反應而將較多的水蒸氣供給到轉換反應設備時，用于驅動蒸氣渦 輪機的水蒸氣的量隨之減少，蒸氣渦輪機的輸出降低，結果導致IGCC整體的發電輸出(發 電效率)下降。上述問題不限于上述IGCC，例如在需要從含有碳氫化合物的氣體中去除一氧化碳 的反應的設備中也被廣泛討論，要求可不降低一氧化碳的反應效率地降低來自本系統以外 的設備的水蒸氣的抽氣量。本發明鑒于以上問題而做出，其目的在于提供一種可降低從本系統以外的設備供 給的高溫水蒸氣的量的氫制造系統及發電系統。 為解決上述課題，本發明采用以下方法。 本發明的一個方式是一種氫制造系統，具有增濕器，被供給有含有一氧化碳的工 藝流體，并混合該工藝流體和水蒸氣；反應器，在催化劑下使從增濕器輸出的被增濕的工藝 流體發生反應，從而將該工藝流體中的一氧化碳變成二氧化碳；第1流路，將被增濕的上述 工藝流體從上述增濕器向上述反應器供給；第2流路，在上述反應器中反應后的高溫的工 藝流體在其中流動；循環路徑，使上述增濕器中的剩余水分循環；及第1熱交換器，設置在 上述循環路徑和上述第2流路交叉的位置，在如下流體之間進行熱交換在上述反應器中
4發生反應后的高溫的工藝流體和在該循環路徑中循環的流體。根據上述方式，在增濕器中與水蒸氣混合的工藝流體通過第1流路輸送到反應 器。在反應器中，工藝流體通過催化劑進行反應，工藝流體中的一氧化碳變成二氧化碳，通 過該反應，工藝流體中包含的氫增加。并且，反應時產生反應熱。通過反應變為高溫的富氫 的工藝流體輸出到第2流路。另一方面，在增濕器未與工藝流體混合的剩余部分的水蒸氣例如被水冷卻后，經 由循環路徑返回到增濕器。這種情況下，在循環路徑和第2流體交叉的位置上設有在高溫的工藝流體和循環 于循環路徑中的流體之間進行熱交換的第1熱交換器，因此在循環路徑中循環的流體通過 工藝流體的熱被加溫而成為高溫流體，返回到增濕器。這樣，根據本發明，使增濕器中的剩 余部分的水蒸氣(水)循環，進而使該水蒸氣(水)利用反應器的反應熱變為高溫，從而可 在本身的系統中供給在增濕器中使用的水蒸氣。由此，可大幅降低從其他系統供給的水蒸 氣的量。上述氫制造系統也可具有第1旁通流路，從上述循環路徑分支，繞過該第1熱交 換器；及第1流量調節閥，設置在上述第1旁通流路上，調整輸送到上述第1熱交換器的流 體的流量。這樣，將繞過第1熱交換器的第1旁通流路設置在循環路徑上，從而可使輸送到第 1熱交換器的流體的一部分旁通。進而，在第1旁通流路上設有第1流量調節閥，因此通過 將該第1流量調節閥調整為適當的開度，可將向第1熱交換器輸送的流體流量調節為適當 的量。由此，可將流體溫度調節為適當的溫度，可使返回到增濕器的流體的溫度為適當溫度。上述氫制造系統也可以具有第2熱交換器，設置在上述第1流路和上述第2流路 交叉的位置，在來自上述增濕器的工藝流體和從上述反應器輸出的反應后的高溫工藝流體 之間進行熱交換。根據該構成，在第2熱交換器中，在從增濕器向反應器輸送的工藝流體和從反應 器輸出的高溫的工藝流體之間進行熱交換，從而可提高向反應器輸送的工藝流體的溫度， 能夠更接近適于反應的溫度條件。上述氫制造系統也可以具有第2旁通流路，從上述第2流路分支，繞過上述第2 熱交換器；及第2流量調節閥，設置在上述第2旁通流路上，調整向上述第2熱交換器輸送 的上述反應后的高溫的工藝流體的流量。根據該構成，通過將設置于第2旁通流路上的第2流量調節閥調節為適度的開度， 可適量調節輸送到第2熱交換器的高溫的工藝流體的流量。由此，可調整第2熱交換器中 的熱交換的程度，可將向反應器輸送的工藝流體的溫度調節為適于反應的溫度。上述氫制造系統也可具有第3流路，將補給水向上述增濕器供給；及第3熱交換 器，設置在上述第3流路和上述第2流路交叉的位置，在反應后的高溫的工藝流體和流動于 該第3流路中的補給水之間進行熱交換。根據該構成，在第3流路中流動的補給水通過在第3熱交換器中與高溫工藝流體 進行熱交換而被加熱后向增濕器供給。由此，可將適于增濕器的溫度環境的溫度的補給水 (水蒸氣)補給到增濕器，將增濕器內的蒸氣保持為充分的量。
在上述氫制造系統中也可是，上述第3流路和上述第2流路在多個位置交叉，在該 交叉位置上分別配置熱交換器。這樣一來，使第3流路和第2流路在多個位置交叉，在該各交叉位置上設置熱交換 器，從而逐漸使在第3流路中流動的補給水為高溫，使所述補給水的一部分或全部為水蒸氣。上述氫制造系統可具有分離器，設置在上述第3流路上，將在該第3流路中流通 的流體分離成水和水蒸氣；及第4流路，將由上述分離器分離的水蒸氣供給到上述第1流路。根據該構成，在第3流路中流動的補給水由分離器分離為水和水蒸氣，分離后的 水蒸氣在第4流路中流動，從而供給到第1流路。由此，對于在第1流路中流動的工藝流體， 可進一步提供水蒸氣。上述氫制造系統也可以具有第3流量調節閥，設置在上述第4流路上，調節供給到 該第1流路的水蒸氣的流量。由此，可將供給到第1流路的水蒸氣調節為適度的量。上述氫制造系統也可以具有第4熱交換器，設置在上述第4流路上，利用在上述反 應器中產生的熱來加熱在上述第4流路中流通的水蒸氣。根據該構成，可在提高了在第4流路中流動的水蒸氣的溫度后混入到第1流路中。 并且，在第4流路中流動的水蒸氣奪去在反應器中的反應熱，從而可降低反應器的溫度，促 進反應。上述氫制造系統也可以具有第5流路，從上述第4流路分支，將在上述第4流路中 流通的水蒸氣的一部分向上述增濕器供給。根據該構成，也可從第5流路向增濕器供給水蒸氣。上述氫制造系統也可以具有第4流量調節閥，設置在上述第5流路上，調節向上述 增濕器供給的水蒸氣的量。可通過第4流量調節閥調節從第5流路向增濕器供給的水蒸氣的量。在上述氫制造系統中，上述第1流量調節閥的開度及上述第4流量調節閥的開度 也可以根據增濕器內的環境溫度進行控制。增濕器內的環境溫度優選保持為適于混合水蒸氣和工藝流體的溫度。第1流量調 節閥的開度越接近全開，流入第1熱交換器的流體的量越多，因此可使流體的溫度上升，通 過將該流體供給到增濕器，可提高增濕器的溫度。并且，第4流量調節閥的開度越接近全 開，能夠使經由第5流路供給到增濕器的水蒸氣的量越多。其中，在第5流路中流動的水蒸 氣通過反應器中的反應熱變為高溫，因此通過將該高溫水蒸氣供給到增濕器，可使增濕器 的溫度上升。這樣，通過調節第1流量調節閥、第4流量調節閥的開度，可將增濕器內的環境溫 度保持為適當的值。在上述氫制造系統，在即使在使上述第4流量調節閥為全閉狀態的狀態下使上述 第1流量調節閥為全閉狀態增濕器內的溫度也未達到飽和溫度的情況下，直到增濕器內的 溫度達到飽和溫度為止打開上述第4流量調節閥的開度。這樣，使提高在循環路徑內循環的流體的溫度的一方優先，當利用從循環路徑供給的水蒸氣也無法使增濕器內的環境溫度達到飽和溫度時，使第4流量調節閥逐漸為打開 狀態，從而將高溫的水蒸氣從第5流路向增濕器供給。通過這樣形成優先度，可盡量抑制經 由第5流路供給的水蒸氣的量。由此，可避免經由第4流路供給的水蒸氣的量降低。上述氫制造系統也可以具有從上述循環路徑分支并將在上述循環路徑中流通的 流體的一部分排出到外部的排出路徑。通過循環器使流體循環，并多次反復利用，從而流體內含有的雜質逐漸增加。這種 情況下，通過設置排出路徑，可排出污染的流體，減少流體內包含的雜質的量。本發明的一個方式是一種具有上述任意一項所述的氫制造系統的發電系統。上述發電系統也可以具有蒸氣渦輪機，并具有將供給到上述蒸氣渦輪機的高壓蒸 氣或中壓蒸氣的一部分供給到上述第1流路的第6流路。根據本發明，可起到降低從本系統以外的設備供給的高溫水蒸氣的量的效果。


圖1是表示本發明的第1實施方式涉及的氫制造系統的概要構成的圖。圖2是表示反應器中的一氧化碳濃度和溫度之間的關系的平衡曲線的圖。圖3是表示第1流量調節閥及第4流量調節閥的閥開度控制的圖。圖4是表示本發明的變形例1涉及的氫制造系統的概要構成的圖。圖5是表示本發明的變形例2涉及的氫制造系統的概要構成的圖。圖6是表示本發明的第2實施方式涉及的氫制造系統的概要構成的圖。圖7是表示一般的CO2回收型的IGCC的整體構成的概要構成圖。
具體實施例方式以下參照

本發明涉及的氫制造系統及發電系統的一個實施方式。本實施 方式涉及的氫制造系統例如廣泛適用于需要從含有碳氫化合物的氣體中去除一氧化碳的 反應的設備的機械設備中，尤其適用于圖7所示的(X)2回收型的IGCC中的氫制造設備。(第1實施方式)圖1是表示本發明的第1實施方式涉及的氫制造系統的概要構成的圖。如圖1所示，本實施方式涉及的氫制造系統1具有增濕器2，供給有含有一氧化 碳的工藝流體，并混合該工藝流體和水蒸氣；及反應器3，在催化劑下使從增濕器2輸出的 被增濕的工藝流體發生反應，從而將該工藝流體中的一氧化碳變成二氧化碳。增濕器2和反應器3通過第1流路A連接，在增濕器2中增濕的工藝流體在第1 流路A中流動，向反應器3供給。在反應器3中反應后的高溫的工藝流體輸出到第2流路B。增濕器2中設有循環路徑C，使作為未與工藝流體混合的剩余水分的排水循環。在循環路徑C和第2流路B交叉的位置上設有第1熱交換器7，所述第1熱交換器 7在如下流體之間進行熱交換在反應器3中反應后的高溫工藝流體和在該循環路徑C中 循環的流體。在循環路徑C上，在第1熱交換器7的上游側設有第1旁通流路D，該第1旁通流 路D從循環路徑C分支并繞過第1熱交換器7。在該第1旁通流路D上設有調整輸送到第1熱交換器7的流體的流量的第1流量調節閥8。在循環路徑C上設有排出路徑Cl，該排出路徑C 1從循環路徑C分支，將在循環路 徑C中流通的排水的一部分排出到外部。在該排出路徑Cl上設有用于調整向外部排出的 排水的量的調節閥。在第1流路A和第2流路B交叉的位置上設有第2熱交換器9，該第2熱交換器9 在來自增濕器2的工藝流體和從反應器3輸出的反應后的高溫工藝流體之間進行熱交換。在第2流路B上，在第2熱交換器9的上游側設有第2旁通流路E，該第2旁通流 路E從第2流路B分支并繞過第2熱交換器9。在該第2旁通流路E上設有第2流量調節 閥10，所述第2流量調節閥10用于調整輸送到第2熱交換器9的反應后的高溫的工藝流體 的流量。在氫制造系統1中設有將補給水向放大器2供給的第3流路F。該第3流路F形 成為與第2流路B至少在一處交叉，優選在多處交叉。在圖1中，圖示了在3處交叉的情況。在第2流路B和第3流路F交叉的位置上設有三個第3熱交換器11、12、13，所述 第3熱交換器在流動于第2流路B中的反應后的高溫工藝流體和流動于第3流路F中的補 給水之間進行熱交換。在第3流路F上，在第3熱交換器11、12的上游側分別設有從第3流路F分支并 繞過第3熱交換器11、12的第3旁通流路G1、G2。在第3旁通流路G1、G2上分別設置用于 調整輸送到第3熱交換器11、12的補給水的流量的第3流量調節閥15、16。在第2流路B中流動的工藝流體與在循環路徑C中流動的流體、在第3流路F中 流動的補給水等進行熱交換而冷卻，工藝流體中的水蒸氣變化為水，產生水分。為了回收該 工藝流體中含有的水分，在第2流路B上至少設置一個氣液分離器。在圖1中，圖示了二個 氣液分離器18、19。在各氣液分離器18、19中回收的水分分別通過配管H、I而供給到流通有補給水的 第3流路F。在第3流路F上，在設置于最下游側的第3熱交換器13的進一步下游側設有氣液 分離器20，所述氣液分離器20將在第3流路F中流通的流體分離為氣相和液相。并且，第 4流路J連接到氣液分離器20上，該第4流路J將由氣液分離器20分離的水蒸氣供給到第 1流路A。在第4流路J上設有用于調整供給到第1流路A的水蒸氣的流量的第4流量調節 閥21。進而，在第4流路J上設有第4熱交換器22，所述第4熱交換器22利用在反應器3 中產生的熱對在第4流路J中流通的水蒸氣進行加熱。用于從其他系統供給蒸氣的蒸氣供給配管6連接到第1流路A上。作為蒸氣的供 給源，例如可考慮用于驅動IGCC中的蒸氣渦輪機的水蒸氣等。該蒸氣供給配管6在本系統 中的水蒸氣不足時，例如如下所述，在即使從第4流路J等供給蒸氣蒸氣量仍不足時，用于 補充該不足部分。在第4流路J上設有第5流路K，所述第5流路K從第4流路J分支并將在第4流 路J中流通的水蒸氣的一部分向增濕器2供給。在該第5流路K上設有用于調節向增濕器 2供給的水蒸氣的量的第4流量調節閥23。在上述氫制造系統中，含有一氧化碳的工藝流體被供給到增濕器2，在增濕器2中與水蒸氣混合，并且加熱至飽和溫度。在增濕器2中與水蒸氣混合的工藝流體通過第1流 路A被輸送到反應器3。在反應器3中，工藝流體通過催化劑化而反應，從而使工藝流體中 的一氧化碳變成二氧化碳，通過該反應，工藝流體中包含的氫增加。并且，反應時產生反應 熱。此時的反應式如上述(1)所示。通過反應，富氫的高溫的工藝流體輸出到第2流路B。排出到第2流路B的高溫的工藝流體在第2熱交換器9中與在第1流路A中流動 的反應前的工藝流體進行熱交換。此時，輸送到第2熱交換器9的反應后的工藝流體由第2 流量調節閥10的開度進行調整。根據在第1流路A中流動的反應前的工藝流體的溫度調 節該第2流量調節閥10的開度，從而可將輸送到反應器3的反應前的工藝流體的溫度調整 為適于反應的值。這樣，通過使反應器3的入口溫度最優化，可促進反應器3中的反應。在第2熱交換器9中熱交換后的反應后的工藝流體在第2流路B中流通并被輸送 到第3熱交換器13。在第3熱交換器13中，與在第3流路F中流通的補給水之間進行熱交 換，從而使工藝流體進一步冷卻。之后，工藝流體在第2流路B中流通，并被輸送到第1熱 交換器7。在增濕器2中未與工藝流體混合的剩余部分的水蒸氣被冷卻后的排水通過循環 路徑C被供給到第1熱交換器7。在第1熱交換器7中，在流通于第2流路B中的高溫的工 藝流體和流通于循環路徑C中的排水之間進行熱交換，高溫的排水通過循環路徑C再次返 回到增濕器2，另一方面，由熱交換被奪去熱量的工藝流體在第2流路B中流通而被輸送到 第3熱交換器12。這種情況下，輸送到第1熱交換器7的排水的流量通過第1旁通流路D上設置的 第1流量調節閥8的開度進行調整。根據增濕器2內的環境溫度調節第1流量調節閥8的 開度，從而可將輸送到增濕器2的排水的溫度調整為適于增濕器2的環境溫度的值(例如 飽和溫度)。由此，可將增濕器2的環境溫度保持為最佳值。輸送到第3熱交換器12的工藝流體通過與在第3流路F中流動的補給水之間進 行熱交換而進一步被冷卻，之后被輸送到氣液分離器18。在氣液分離器18中，工藝流體中 含有的水分被回收，該水分通過配管H被供給到第3流路F。在氣液分離器18中被回收了 水分后的工藝流體被輸送到第3熱交換器11，再次與補給水之間進行熱交換。熱交換后的 工藝流體被輸送到氣液分離器19，回收水分后，向設置在下游側的其他設備供給。另一方面，在第3流路F中流動的補給水如上所述，在第3熱交換器11、12、13中， 與工藝流體之間進行熱交換，從而逐漸被加溫，在所述補給水的一部分變為水蒸氣的狀態 下被輸送到氣液分離器20。在氣液分離器20中，將水蒸氣和水分離，補給水通過第3流路F被供給到增濕器 2。另一方面，水蒸氣在第4流路J中流通，從而向第4熱交換器22輸送。在第4熱交換器 22中，利用反應器3中的反應熱對在第4流路J中流通的水蒸氣進行加熱。這樣一來，可消耗在反應器3中反應時產生的熱量，可抑制反應器3內的環境溫 度。反應器3中的一氧化碳濃度和溫度具有圖2所示的相關關系。即，溫度越低，越可將工 藝流體內含有的一氧化碳變成二氧化碳，降低工藝流體內的一氧化碳的量。因此，通過抑制 反應器3中的溫度上升，可促進反應器3中的反應。利用反應時產生的熱而變為高溫的水蒸氣的一部分通過第5流路K被供給到增濕器2，并且剩余部分通過第4流路J混入到在第1流路A中流動的工藝流體。其中，通過第 5流路K供給到放大器2的水蒸氣的流量通過設置在第5流路K上的第4流量調節閥23的 開度進行調整。其中，增濕器2內的環境溫度優選保持為適于混合工藝流體和水蒸氣的值。增濕 器2內的環境溫度如上所述，通過調整設置在循環路徑C的第1旁通流路D的第1流量調 節閥8的開度來進行，但擔心即使使第1流量調節閥8的閥開度為全閉、將在循環路徑C中 流動的排水全部供給到第1熱交換器7，熱量也不充分，不能將增濕器2內的環境溫度保持 為適當的值。即使在這種情況下，通過設置作為將在第4流路J中流動的高溫的水蒸氣供給到 增濕器2的路徑的第5流路K，可消除上述熱量的不足。上述第1流量調節閥8的開度及第4流量調節閥23的開度例如如圖3所示一樣 被控制。即，在增濕器2中不需要那樣多的熱量時，在使第4流量調節閥23為全閉的狀態 下，調節第1流量調節閥8的開度。與之相對，在即使使第1流量調節閥8全閉、將在循環 路徑C中流動的所有排水投入到第1熱交換器7熱量也不足的情況下，通過調整第4流量 調節閥23的開度，從第5流路向增濕器2供給高溫的水蒸氣，補償增濕器2的熱量。如上所述，根據本實施方式涉及的氫制造系統1，具有循環路徑C，對在增濕器2 中剩余的水蒸氣進行冷卻，作為排水使之循環；及第1熱交換器7，利用反應后的工藝流體 的熱加熱在循環路徑C中循環的排水，因此可在自身的系統中供給在增濕器2中使用的水 蒸氣。這樣一來，可大幅降低從其他系統供給的水蒸氣的量。其結果是，例如適用于圖7所 示的(X)2回收型的IGCC時，不再需要將用于在發電設備中驅動蒸氣渦輪機的高壓水蒸氣供 給到該氫制造系統1 (或者可大幅降低所述高壓水蒸氣的供給量)，可抑制蒸氣渦輪機的發 電效率的降低。如上所述，在擔心即使從第3流路F向增濕器2供給排水、從第4流路J將高溫水 蒸氣供給到第1流路A、進而從第5流路K將高溫水蒸氣供給到增濕器2，熱量或水蒸氣的 流量仍不足時，從蒸氣供給配管6將高壓水蒸氣(例如用于蒸氣渦輪機的驅動的高壓水蒸 氣)供給到第1流路A即可。(變形例1)在上述第1實施方式中，示例了只具有一個反應器3的情況，但例如如圖4所示， 也可具有多個反應器3。該情況下構成是，在配置于上游側的反應器3中反應的反應后的工 藝流體依次供給到配置在交流側的反應器3。因此，通過設置多個反應器3，可進一步降低工藝流體中的一氧化碳的含有量。這樣，在具有二個以上的反應器3的情況下，也可以將在各反應器3中產生的反應 熱與各不同的流體之間進行熱交換。例如在圖4中，在配置于上游側的反應器3中，使在第 4流路J中流動的水蒸氣和反應熱進行熱交換，并且在下游側配置的反應器3中使在第3流 路F中流動的補給水和反應熱進行熱交換。(變形例2)在上述第1實施方式中，使反應器3中的反應熱與在第4流路J中流動的水蒸氣 進行熱交換，從而抑制反應器3的溫度上升，也可取而代之，如圖5所示，設置使反應器3中 的熱和在循環路徑C中流動的排水進行熱交換的第5熱交換器30。這樣，也可以通過與在循環路徑C中流動的排水之間進行熱交換來抑制反應器3的溫度上升。此時，也可以在循環路徑C上設置繞過第5熱交換器30的第4旁通流路L，在該第 4旁通流路L上設置用于調整輸送到第5熱交換器30的排水的流量的流量調節閥31。由 此，可將反應器3內的溫度保持為適于反應的值。作為反應器3中產生的反應熱的消耗方法，不限于與上述排水的熱交換，例如也 可與在第3流路F中流動的補給水之間進行熱交換。(第2實施方式)接著參照圖6說明本發明的第2實施方式。本實施方式的氫制造系統與第1實施方式的不同點在于具有第6流路M，所述第 6流路M從圖1所示的氫制造系統向后段的設備輸送，在所述第6流路M中流通有在該后段 的設備中排除了工藝流體中的二氧化碳的清潔氣體，進而使第6流路M和第2流路B至少 在一處交叉，在該交叉位置上設置第6熱交換器40、41。因此，通過設置與配置在氫制造系統的后段的設備中生成的工藝流體進行熱交換 的第6熱交換器40、41，可進一步有效利用在反應器3中產生的熱量。
0102]附圖標記0103]1氫制造系統0104]2增濕器0105]3反應器0106]7第1熱交換器0107]8第1流量調節閥0108]9第2熱交換器0109]10第2流量調節閥0110]11、12、13第3熱交換器0111]15、16第3流量調節閥0112]18、19、20氣液分離器0113]21第4流量調節閥0114]22第4熱交換器0115]23第4流量調節閥0116]30第5熱交換器0117]31流量調節閥0118]40、41第6熱交換器0119]101氣化爐0120]102脫硫設備0121]103氫制造設備0122]104 二氧化碳的回收設備0123]105發電設備0124]A第1流路0125]B第2流路0126]C循環路徑
D第1旁通流路
E第2旁通流路
F第3流路
G1、G2第3旁通流路
H、I配管
J第4流路
K第5流路
L第4旁通流路
權利要求
1.一種氫制造系統，具有增濕器，被供給有含有一氧化碳的工藝流體，并混合該工藝流體和水蒸氣； 反應器，在催化劑下使從增濕器輸出的被增濕的工藝流體發生反應，從而將該工藝流 體中的一氧化碳變成二氧化碳；第1流路，將被增濕的上述工藝流體從上述增濕器向上述反應器供給； 第2流路，在上述反應器中反應后的高溫的工藝流體在該2流路中流動； 循環路徑，使上述增濕器中的剩余水分循環；及第1熱交換器，設置在上述循環路徑和上述第2流路交叉的位置，在如下流體之間進行 熱交換在上述反應器中發生反應后的高溫的工藝流體和在該循環路徑中循環的流體。
2.根據權利要求1所述的氫制造系統，具有第1旁通流路，從上述循環路徑分支，繞過該第1熱交換器；及 第1流量調節閥，設置在上述第1旁通流路上，調整輸送到上述第1熱交換器的流體的 流量。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的氫制造系統，具有第2熱交換器，設置在上述第1流路和上述第2流路交叉的位置，在來自上述增濕 器的工藝流體和從上述反應器輸出的反應后的高溫工藝流體之間進行熱交換。
4.根據權利要求3所述的氫制造系統，具有第2旁通流路，從上述第2流路分支，繞過上述第2熱交換器；及 第2流量調節閥，設置在上述第2旁通流路上，調整向上述第2熱交換器輸送的上述反 應后的高溫的工藝流體的流量。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的氫制造系統，具有 第3流路，將補給水向上述增濕器供給；及第3熱交換器，設置在上述第3流路和上述第2流路交叉的位置，在反應后的高溫的工 藝流體和流動于該第3流路中的補給水之間進行熱交換。
6.根據權利要求5所述的氫制造系統，上述第3流路和上述第2流路在多個位置交叉，在該交叉位置上分別配置熱交換器。
7.根據權利要求6所述的氫制造系統，具有分離器，設置在上述第3流路上，將在該第3流路中流通的流體分離成水和水蒸氣；及 第4流路，將由上述分離器分離的水蒸氣供給到上述第1流路。
8.根據權利要求7所述的氫制造系統，具有第3流量調節閥，設置在上述第4流路上，調節供給到該第1流路的水蒸氣的流量。
9.根據權利要求8所述的氫制造系統，具有第4熱交換器，設置在上述第4流路上，利用在上述反應器中產生的熱來加熱在上 述第4流路中流通的水蒸氣。
10.根據權利要求7至9中任意一項所述的氫制造系統，具有第5流路，從上述第4流路分支，將在上述第4流路中流通的水蒸氣的一部分向上 述增濕器供給。
11.根據權利要求10所述的氫制造系統，具有第4流量調節閥，設置在上述第5流路上，調節向上述增濕器供給的水蒸氣的量。
12.根據權利要求2及權利要求11所述的氫制造系統，上述第1流量調節閥的開度及上述第4流量調節閥的開度根據增濕器內的環境溫度進 行控制。
13.根據權利要求12所述的氫制造系統，在即使在使上述第4流量調節閥為全閉狀態的狀態下使上述第1流量調節閥為全閉狀 態、增濕器內的溫度也未達到飽和溫度的情況下，直到增濕器內的溫度達到飽和溫度為止 打開上述第4流量調節閥的開度。
14.根據權利要求1至13中任意一項所述的氫制造系統，具有從上述循環路徑分支并將在上述循環路徑中流通的流體的一部分排出到外部的 排出路徑。
15.一種發電系統，具有權利要求1至權利要求14中任意一項所述的氫制造系統。
16.根據權利要求15所述的發電系統， 具有蒸氣渦輪機，具有將供給到上述蒸氣渦輪機的高壓蒸氣或中壓蒸氣的一部分供給到上述第1流路 的第6流路。
全文摘要
降低從本系統以外的設備供給的高溫水蒸氣的量。提供一種氫制造系統(1)，具有反應器(3)，通過使從增濕器(2)輸出的被增濕的工藝流體在催化劑下發生反應，將該工藝流體中的一氧化碳變成二氧化碳；第2流路(B)，在反應器(3)中反應后的高溫的工藝流體在其中流動；循環路徑(C)，使增濕器(2)中剩余水分循環；第1熱交換器(7)，設置在循環路徑(C)和第2流路(B)交叉的位置，在如下流體之間進行熱交換在反應器(3)中發生反應后的高溫的工藝流體和在循環路徑(C)中循環的流體。
文檔編號F02C6/00GK102123942SQ20098013196
公開日2011年7月13日 申請日期2009年12月10日 優先權日2008年12月12日
發明者堤孝則, 太田一廣, 小山智規, 山元崇, 石井弘實, 藤井貴 申請人:三菱重工業株式會社