改性装置以及改性系统的制作方法

1.本发明涉及改性装置以及改性系统。


背景技术：

2.例如在专利文献1中记载有改性装置。专利文献1所记载的改性装置具有：氨燃烧催化剂，其使氨燃烧而产生热量；和氨分解催化剂，其利用由该氨燃烧催化剂产生的热量将氨分解，由此生成包含氢和氮的气体。
3.专利文献1：日本特开2010-240646号公报
4.在上述现有技术中，在改性装置启动时，利用氨燃烧催化剂使氨与氧进行反应，由此氨点燃而燃烧。但是，若直氨点燃为止耗费时间，则改性装置的启动时间变长。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供能够缩短启动时间的改性装置以及改性系统。
6.本发明的一个方式的改性装置具备：改性器，其利用通过氧化性气体使燃料气体燃烧而产生的热量将上述燃料气体改性；供给管，其与改性器连结，并供包含向改性器供给的燃料气体以及氧化性气体的气体流动；第一气体导入部，其设置于供给管，并将燃料气体以及氧化性气体以在供给管的内部产生管状流的方式导入；点火部，其安装于供给管，并使由第一气体导入部导入供给管的内部的燃料气体点燃；以及第二气体导入部，其设置于供给管中的比第一气体导入部靠改性器侧，并将燃料气体导入供给管的内部。
7.在这种改性装置启动时，利用第一气体导入部将燃料气体以及氧化性气体导入供给管的内部，并且点火部点火，由此燃料气体点燃而燃烧。此时，燃料气体以及氧化性气体以产生管状流的方式被导入供给管的内部。因此，在燃料气体以及氧化性气体成为管状流的状态下燃料气体点燃而形成管状火焰，因此高温的燃烧气体在供给管的内部朝向改性器旋转地流动。另外，利用第二气体导入部将燃料气体导入供给管的内部。该燃料气体以接受来自高温的燃烧气体的热量(燃烧热)而被加热的状态被供给改性器。而且，在改性器中，进行燃料气体的燃烧以及改性，生成含有氢的改性气体。这样利用通过点火部使燃料气体点燃、燃烧而产生的高温的燃烧热，因此直至被改性的燃料气体点燃为止的时间变短。由此，改性装置的启动时间缩短。
8.也可以改性装置还具备第三气体导入部，该第三气体导入部设置于供给管，并将氧化性气体导入供给管的内部。
9.在这种结构中，利用第三气体导入部将氧化性气体导入供给管的内部，因此能够容易进行向改性器供给的氧化性气体的流量的调整。
10.也可以第三气体导入部设置于供给管中的比第二气体导入部靠改性器侧。
11.在这种结构中，由第二气体导入部导入供给管的内部的燃料气体接受来自燃烧气体的热量，由此降低燃烧气体的温度。而且，由第三气体导入部导入供给管的内部的氧化性气体接受来自包含燃料气体的燃烧气体的热量，由此降低包含燃料气体的燃烧气体的温
度。因此，能够使通过利用点火部使燃料气体点燃、燃烧而生成的高温的燃烧气体有效地降温。
12.也可以第一气体导入部将燃料气体以及氧化性气体沿供给管的内周面的切线方向导入供给管的内部。
13.在这种结构中，燃料气体以及氧化性气体沿供给管的内周面的切线方向被导入供给管的内部，因此燃料气体以及氧化性气体在短时间内在供给管的内部成为管状流。
14.也可以第二气体导入部将燃料气体沿供给管的内周面的切线方向导入供给管的内部，第三气体导入部将氧化性气体沿供给管的内周面的切线方向导入供给管的内部。
15.在这种结构中，由第二气体导入部以及第三气体导入部分别导入供给管的内部的燃料气体以及氧化性气体成为管状流，因此朝向改性器旋转地流动。因此，燃料气体以及氧化性气体相对于以管状流流动来的燃烧气体以相同的流向进行混合。因此，燃料气体以及氧化性气体与燃烧气体之间的混合路径变长。由此，在改性器中，燃料气体以及氧化性气体的混合比变得均衡，因此燃料气体变得容易点燃、燃烧。
16.本发明的其他方式的改性系统具备：改性装置；燃料气体供给部，其向改性装置供给燃料气体；以及氧化性气体供给部，其向改性装置供给氧化性气体，改性装置具备：改性器，其利用通过氧化性气体使燃料气体燃烧而产生的热量将燃料气体改性；供给管，其与改性器连结，并供包含向改性器供给的燃料气体以及氧化性气体的气体流动；第一气体导入部，其设置于供给管，并将燃料气体以及氧化性气体以在供给管的内部产生管状流的方式导入；点火部，其安装于供给管，并使由第一气体导入部导入供给管的内部的燃料气体点燃；以及第二气体导入部，其设置于供给管中的比第一气体导入部靠改性器侧，并将燃料气体导入供给管的内部。
17.在这种改性系统中，在改性装置启动时，利用第一气体导入部将燃料气体以及氧化性气体导入供给管的内部，并且点火部点火，由此燃料气体点燃而燃烧。此时，燃料气体以及氧化性气体以在供给管的内部产生管状流的方式导入。因此，在燃料气体以及氧化性气体成为管状流的状态下燃料气体点燃而形成管状火焰，因此高温的燃烧气体在供给管的内部朝向改性器旋转地流动。另外，利用第二气体导入部将燃料气体导入供给管的内部。该燃料气体以接受来自高温的燃烧气体的热量(燃烧热)而被加热的状态被供给至改性器。而且，在改性器中，进行燃料气体的燃烧以及改性，生成含有氢的改性气体。这样利用点火部使燃料气体点燃、燃烧而产生的高温的燃烧热，因此直至被改性的燃料气体点燃为止的时间变短。由此，改性装置的启动时间缩短。
18.也可以改性装置还具备第三气体导入部，该第三气体导入部设置于供给管，并将氧化性气体导入供给管的内部。
19.在这种结构中，利用第三气体导入部将氧化性气体导入供给管的内部，因此能够容易进行向改性器供给的氧化性气体的流量的调整。
20.也可以改性系统还具备控制单元，该控制单元对燃料气体供给部、氧化性气体供给部以及点火部进行控制，燃料气体供给部具有：第一燃料气体阀，其对向第一气体导入部供给的燃料气体的流量进行控制；和第二燃料气体阀，其对向第二气体导入部供给的燃料气体的流量进行控制，氧化性气体供给部具有：第一氧化性气体阀，其对向第一气体导入部供给的氧化性气体的流量进行控制；和第二氧化性气体阀，其对向第三气体导入部供给的
氧化性气体的流量进行控制，控制单元具有：第一控制部，其在改性装置启动时，进行控制以将第一燃料气体阀、第一氧化性气体阀、第二燃料气体阀以及第二氧化性气体阀打开，并且进行控制以使点火部点火；和第二控制部，其在利用第一控制部执行了控制处理之后，进行控制以将第一燃料气体阀以及第一氧化性气体阀关闭。
21.在这种结构中，在改性装置启动时，在进行控制以将第一燃料气体阀以及第一氧化性气体阀打开之后，进行控制以将第一燃料气体阀以及第一氧化性气体阀关闭。因此，在改性装置启动之后，停止向供给管的内部导入作为启动用气体的燃料气体以及氧化性气体，因此防止使作为启动用气体的燃料气体不必要地燃烧。
22.也可以改性系统还具备温度检测部，该温度检测部对改性器的温度进行检测，在利用上述第一控制部执行了控制处理之后，若由温度检测部检测到的改性器的温度成为预先决定的规定温度以上，则第二控制部进行控制以将第一燃料气体阀以及第一氧化性气体阀关闭。
23.在这种结构中，若改性器的温度成为规定温度以上，则进行控制以将第一燃料气体阀以及第一氧化性气体阀关闭。因此，在进行燃料气体的燃烧以及改性的适当的时期，停止向供给管的内部导入作为启动用气体的燃料气体以及氧化性气体。因此，进一步防止燃料气体不必要地燃烧。
24.也可以改性系统还具备温度检测部，该温度检测部对改性器的温度进行检测，改性器具有使燃料气体燃烧的催化剂，在第一控制部进行控制以将第一燃料气体阀、第一氧化性气体阀以及第二燃料气体阀打开，并且进行控制以使点火部点火之后，若由温度检测部检测到的改性器的温度成为预先决定的规定温度以上，则该第一控制部进行控制以将第二氧化性气体阀打开。
25.在这种结构中，在利用第一气体导入部将作为启动用气体的燃料气体以及氧化性气体导入供给管的内部，并且利用第二气体导入部将被改性的燃料气体导入供给管的内部之后，若改性器的温度成为规定温度以上，则进行控制以将第二氧化性气体阀打开。因此，即便在使燃料气体燃烧的催化剂容易氧化的情况下，也直至改性器的温度成为规定温度以上为止，不会利用第三气体导入部将氧化性气体导入供给管的内部，因此防止催化剂氧化而劣化。另外，在改性器的温度为规定温度以上时，进行控制以将第一燃料气体阀以及第一氧化性气体阀关闭。因此，在进行燃料气体的燃烧以及改性的适当的时期，停止向供给管的内部导入作为启动用气体的燃料气体以及氧化性气体。因此，进一步防止燃料气体不必要地燃烧。
26.也可以改性系统还具备控制单元，该控制单元对燃料气体供给部、氧化性气体供给部以及点火部进行控制，燃料气体供给部具有：第一燃料气体阀，其对向第一气体导入部供给的燃料气体的流量进行控制；和第二燃料气体阀，其对向第二气体导入部供给的燃料气体的流量进行控制，氧化性气体供给部具有氧化性气体阀，该氧化性气体阀对向第一气体导入部供给的氧化性气体的流量进行控制，控制单元具有：第一控制部，其在改性装置启动时，进行控制以将第一燃料气体阀、第二燃料气体阀以及氧化性气体阀打开，并且进行控制以使点火部点火；和第二控制部，其在利用第一控制部执行了控制处理之后，进行控制以将第一燃料气体阀关闭。
27.在这种结构中，在改性装置启动时，在进行控制以将第一燃料气体阀以及氧化性
气体阀打开之后，进行控制以将第一燃料气体阀关闭。因此，在改性装置启动之后，停止向供给管的内部导入作为启动用气体的燃料气体，因此防止作为启动用气体的燃料气体不必要地燃烧。另外，由于无需将氧化性气体向供给管的内部导入的第三气体导入部，所以无需对向第三气体导入部供给的氧化性气体的流量进行控制的阀。因此，能够简化氧化性气体供给部的结构。
28.根据本发明，能够缩短改性装置的启动时间。
附图说明
29.图1是表示具备本发明的第一实施方式的改性装置的改性系统的示意结构图。
30.图2是表示本发明的第一实施方式的改性装置的结构图。
31.图3是图2的iii-iii线剖视图。
32.图4是图2的iva-iva线剖视图以及ivb-ivb线剖视图。
33.图5是表示由图2所示的控制单元执行的控制处理的步骤的详细情况的流程图。
34.图6是表示图1所示的改性系统的动作的时序图。
35.图7是表示本发明的第二实施方式的改性装置的结构图。
36.图8是表示在具备本发明的第三实施方式的改性装置的改性系统中由控制单元执行的控制处理的步骤的详细情况的流程图。
37.图9是表示具备执行图8所示的控制处理的控制单元的改性系统的动作的时序图。
38.图10是表示具备本发明的第四实施方式的改性装置的改性系统的示意结构图。
39.图11是表示本发明的第四实施方式的改性装置的结构图。
40.图12是表示由图10所示的控制单元执行的控制处理的步骤的详细情况的流程图。
具体实施方式
41.以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在附图中，对于相同或者同等的元件标注相同的附图标记，并省略重复说明。
42.图1是表示具备本发明的第一实施方式的改性装置的改性系统的示意结构图。在图1中，改性系统1具备氨气供给源2、空气供给源3以及本实施方式的改性装置4。
43.氨气供给源2产生作为燃料气体的氨气(nh3气体)。虽未特别图示，但氨气供给源2具有将氨以液体状态进行储藏的氨罐、和使液体状态的氨气化而生成氨气的气化器。
44.空气供给源3产生作为氧化性气体的空气。作为空气供给源3，例如使用鼓风机等。
45.图2是表示本实施方式的改性装置4的结构图。在图2中，改性装置4是将氨气改性的装置。改性装置4具备改性器5、和与该改性器5连结的供给管6。
46.改性器5利用通过空气使氨气燃烧而产生的热量将氨气改性，由此生成含有氢的改性气体。改性器5具有使氨气燃烧的燃烧催化剂7、和通过由该燃烧催化剂7产生的热量将氨气分解为氢的改性催化剂8。改性催化剂8配置于比燃烧催化剂7靠下游侧(与供给管6相反一侧)。
47.作为燃烧催化剂7，例如使用了在沸石上担载有钯以及铜的催化剂或者cuo/10al2o3·
2b2o3等。燃烧催化剂7例如在200℃～400℃的温度区域中使氨气燃烧。作为改性催化剂8，例如使用了ru/ceo2、ru/zro2、ru/mgo、ru/al2o3或者ru/sio2等。改性催化剂8例如
在250℃～500℃的温度区域中将氨气分解为氢。
48.供给管6是供向改性器5供给的包含氨气和空气的气体流动的圆筒状的配管。供给管6的前端的开口由盖子9堵住。此外，供给管6的前端是供给管6中的靠与改性器5连结的连结部相反一侧的端。
49.也如图3所示，在供给管6的前端部设置有四个气体导入部10(第一气体导入部)，该气体导入部10将氨气和空气作为启动用气体导入供给管6的内部。各气体导入部10将氨气和空气以在供给管6的内部产生管状流的方式导入。具体而言，各气体导入部10沿供给管6的内周面6a的切线方向以等间隔配置。因此，氨气和空气沿供给管6的内周面6a的切线方向导入供给管6的内部。此时，氨气和空气以混合的状态被导入供给管6的内部。这里，由气体导入部10导入供给管6的内部的氨气和空气分别成为启动用氨气以及启动用空气。
50.在供给管6的前端部安装有使由各气体导入部10导入供给管6的内部的启动用氨气点燃的点火部11。点火部11固定于盖子9。点火部11例如为电热塞或者火花塞等。
51.也如图4的(a)所示，在供给管6中的比气体导入部10靠下游侧(改性器5侧)设置有两个氨气导入部12(第二气体导入部)，该氨气导入部12将氨气导入供给管6的内部。各氨气导入部12将氨气以在供给管6的内部产生管状流的方式导入。具体而言，各氨气导入部12沿供给管6的内周面6a的切线方向配置。因此，氨气沿供给管6的内周面6a的切线方向被导入供给管6的内部。这里，将由氨气导入部12导入供给管6的内部的氨气作为改性用的主氨气。
52.也如图4的(b)所示，在供给管6中的比氨气导入部12靠下游侧设置有两个空气导入部13(第三气体导入部)，该空气导入部13将空气导入供给管6的内部。各空气导入部13将空气以在供给管6的内部产生管状流的方式导入。具体而言，各空气导入部13沿供给管6的内周面6a的切线方向配置。因此，空气沿供给管6的内周面6a的切线方向被导入供给管6的内部。空气导入部13例如配置于与氨气导入部12相对应的位置。这里，将由空气导入部13导入供给管6的内部的空气作为改性用的主空气。
53.此外，气体导入部10、氨气导入部12以及空气导入部13可以与供给管6形成为独立，也可以与供给管6形成为一体。
54.返回图1，氨气供给源2与改性装置4借助氨气流路14、15而连接。空气供给源3与改性装置4借助空气流路16、17而连接。
55.氨气流路14的一端与氨气供给源2连接。氨气流路14的另一端与改性装置4的各气体导入部10连接。氨气流路14是供启动用氨气从氨气供给源2向气体导入部10流动的流路。空气流路16的一端与空气供给源3连接。空气流路16的另一端与氨气流路14连接。空气流路16是供启动用空气从空气供给源3向气体导入部10流动的流路。
56.氨气流路15的一端与氨气流路14连接。氨气流路15的另一端与改性装置4的各氨气导入部12连接。氨气流路15是供主氨气从氨气供给源2向氨气导入部12流动的流路。
57.空气流路17的一端与空气流路16连接。空气流路17的另一端与改性装置4的各空气导入部13连接。空气流路17是供主空气从空气供给源3向空气导入部13流动的流路。
58.在氨气流路14配设有氨气阀18。氨气阀18是对向气体导入部10供给的启动用氨气的流量进行控制的第一燃料气体阀。这里，氨气阀18作为启动用氨气阀发挥功能。在空气流路16配设有空气阀19。空气阀19是对向气体导入部10供给的启动用空气的流量进行控制的第一氧化性气体阀。空气阀19作为启动用空气阀发挥功能。作为氨气阀18以及空气阀19，使
用了电磁式流量控制阀。
59.在氨气流路15配设有氨气阀20。氨气阀20是对向氨气导入部12供给的主氨气的流量进行控制的第二燃料气体阀。氨气阀20作为主氨气阀发挥功能。在空气流路17配设有空气阀21。空气阀21是对向空气导入部13供给的主空气的流量进行控制的第二氧化性气体阀。空气阀21作为主空气阀发挥功能。作为氨气阀20以及空气阀21，使用了电磁式流量控制阀。
60.氨气供给源2、氨气流路14、15以及氨气阀18、20构成向改性装置4供给氨气的氨气供给部22(燃料气体供给部)。空气供给源3、空气流路16、17以及空气阀19、21构成向改性装置4供给空气的空气供给部23(氧化性气体供给部)。
61.改性装置4的改性器5借助改性气体流路24与氢利用装置25连接。改性气体流路24是供由改性器5生成的改性气体朝向氢利用装置25流动的流路。
62.氢利用装置25是利用改性气体所包含的氢的装置。作为氢利用装置25，例举有以氨为燃料的氨发动机或者氨燃气轮机等的燃烧装置、或者使氢和空气中的氧进行化学反应而进行发电的燃料电池等。
63.另外，改性系统1具备温度传感器26和控制单元27。温度传感器26是对改性器5的温度进行检测的温度检测部。温度传感器26例如可以对向燃烧催化剂7中流入的气体的温度进行检测，也可以对改性催化剂8或者燃烧催化剂7的温度进行检测。
64.控制单元27由cpu、ram、rom以及输入/输出接口等构成。控制单元27基于温度传感器26的检测值对氨气供给部22的氨气阀18、20、空气供给部23的空气阀19、21以及点火部11进行控制。控制单元27具有第一控制部28和第二控制部29。
65.在改性装置4启动时，第一控制部28进行控制以将氨气阀18、20以及空气阀19、21打开并且进行控制以使点火部11点火。
66.在执行了利用第一控制部28的控制处理之后，第二控制部29进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。具体而言，在利用第一控制部28执行了控制处理之后，若由温度传感器26检测到的改性器5的温度成为预先决定的规定温度以上，则第二控制部29进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。
67.图5是表示由图1所示的控制单元27执行的控制处理的步骤的详细情况的流程图。此外，在执行本处理之前，氨气阀18、20以及空气阀19、21均成为完全关闭状态。
68.在图5中，若首先利用手动开关等指示改性装置4启动，则控制单元27进行控制以将氨气阀18以及空气阀19打开(步骤s101)。由此，向改性装置4的气体导入部10供给启动用氨气(参照图6的(a))，并且向气体导入部10供给启动用空气(参照图6的(b))。此时，对氨气阀18以及空气阀19进行控制，以使启动用氨气以及启动用空气的供给流量成为规定值(例如当量比)。
69.接着，控制单元27进行控制以使点火部11点火(步骤s102)。由此，由于点火部11点火，所以启动用氨气点燃。
70.接着，控制单元27进行控制以将氨气阀20打开(步骤s103)。由此，向改性装置4的氨气导入部12供给主氨气(参照图6的(c))。
71.接着，控制单元27进行控制以将空气阀21打开(步骤s104)。由此，向改性装置4的空气导入部13供给主空气(参照图6的(d))。此时，将空气阀21与氨气阀20一起进行控制以
使主氨气以及主空气的供给流量成为规定值(例如当量比)。
72.接着，控制单元27取得温度传感器26的检测值(步骤s105)。而且，控制单元27对改性器5的温度是否为规定温度t1(参照图6的(e))以上进行判断(步骤s106)。规定温度t1为能够实现主氨气的燃烧的温度(可燃烧温度)。在判断为改性器5的温度小于规定温度t1时(步骤s106：否)，控制单元27再次执行步骤s105。
73.在判断为改性器5的温度为规定温度t1以上时(步骤s106：是)，控制单元27进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭(步骤s107)。此时，希望氨气阀18以及空气阀19成为完全关闭状态。由此，停止向改性装置4的气体导入部10供给启动用氨气(参照图6的(a))，并且停止向启动用空气供给气体导入部10(参照图6的(b))。
74.接着，控制单元27取得温度传感器26的检测值(步骤s108)。而且，控制单元27对改性器5的温度是否为规定温度t2(参照图6的(e))以上进行判断(步骤s109)。规定温度t2为能够实现主氨气的改性的温度(可改性温度)，且为高于规定温度t1的温度。在判断为改性器5的温度小于规定温度t2时(步骤s109：否)，控制单元27再次执行步骤s108。
75.在判断为改性器5的温度为规定温度t2以上时(步骤s109：是)，控制单元27对氨气阀20以及空气阀21的开度进行控制(步骤s110)。此时，对氨气阀20以及空气阀21的开度进行控制，以设定用于利用改性器5进行适当的改性动作的主氨气以及主空气的供给流量(参照图6的(c)、(d))。
76.这里，第一控制部28执行上述步骤s101～s104。第二控制部29执行上述步骤s105～s110。
77.在以上那样的改性系统1中，若指示改性装置4启动，则氨气阀18以及空气阀19开阀，由此如图6的(a)、(b)所示那样，启动用氨气以及启动用空气被供给到改性装置4的气体导入部10。而且，利用气体导入部10向供给管6的内部导入启动用氨气以及启动用空气。此时，启动用氨气以及启动用空气沿供给管6的内周面6a的切线方向被导入，因此在供给管6的内部形成管状流。
78.若在该状态下点火部11点火，则启动用氨气点燃而形成管状火焰，从而启动用氨气燃烧。具体而言，如下述公式那样，氨与空气中的氧发生化学反应，生成燃烧气体(放热反应)。
79.nh3 3/4o2→
1/2n2 3/2h2o
…
(a)
80.此时，管状火焰的温度例如上升至1000℃～1700℃左右。因此，因上述氨的氧化反应而产生高温的燃烧气体。高温的燃烧气体在供给管6的内部朝向改性器5旋转地流动。
81.之后，氨气阀20开阀，由此如图6的(c)所示，主氨气被供给至改性装置4的氨气导入部12。而且，利用氨气导入部12向供给管6的内部导入主氨气。主氨气的温度为室温左右，充分低于燃烧气体的温度。因此，主氨气与燃烧气体进行热交换。具体而言，主氨气从燃烧气体接受热量而被加热，并且冷却燃烧气体。此时，包含主氨气的燃烧气体的温度下降成低于氨气的起火温度(例如在大气中为650℃左右)。因此，在供给管6的内部主氨气不会转变为燃烧状态。
82.之后，空气阀21开阀，由此如图6的(d)所示，主空气被供给至改性装置4的空气导入部13。而且，利用空气导入部13向供给管6的内部导入主空气。主空气的温度也为室温左右。因此，主空气与包含主氨气的燃烧气体进行热交换。具体而言，主空气从包含主氨气的
燃烧气体接受热量而被加热，并且冷却包含主氨气的燃烧气体。此时，主氨气、主空气以及燃烧气体混合成的混合气体的温度例如下降至200℃～400℃左右。
83.若这种混合气体被导入改性器5，则改性器5的温度上升。而且，如图6的(e)所示，若改性器5的温度达到规定温度t1(可燃烧温度)，则氨气阀18以及空气阀19闭阀，由此如图6的(a)、(b)所示，停止向气体导入部10供给启动用氨气以及启动用空气。因此，由于停止向供给管6的内部导入启动用氨气以及启动用空气，所以启动用氨气的燃烧停止。
84.另外，若改性器5的温度达到规定温度t1(可燃烧温度)，则主氨气因燃烧催化剂7而燃烧。这样一来，发生上述(a)公式的放热反应，生成燃烧气体。而且，改性器5的温度因该燃烧气体的热量(燃烧热)而进一步上升。
85.而且，若改性器5的温度达到规定温度t2(可改性温度)，则如图6的(c)、(d)所示，对向氨气导入部12以及空气导入部13分别供给的主氨气以及主空气的流量进行调整，因此对向供给管6的内部导入的主氨气以及主空气的流量进行调整。这里，主空气的流量减少，主氨气的流量不变化，但也可以主氨气以及主空气的流量均改变。
86.另外，若改性器5的温度达到规定温度t2(可改性温度)，则利用改性催化剂8使主氨气改性。具体而言，如下述公式那样，发生氨的分解反应(吸热反应)，生成包含氢的改性气体。改性气体被供给至氢利用装置25。
87.nh3→
3/2h2 1/2n2…
(b)
88.如以上那样，在本实施方式中，在改性装置4启动时，利用气体导入部10将氨气和空气作为启动用气体导入供给管6的内部，并且点火部11点火，由此氨气点燃而燃烧。此时，启动用气体以在供给管6的内部产生管状流的方式被导入。因此，在启动用气体成为管状流的状态下氨气点燃而形成管状火焰，因此高温的燃烧气体在供给管6的内部朝向改性器5旋转而流动。另外，利用氨气导入部12将被改性的氨气导入供给管6的内部。该氨气以接受来自高温的燃烧气体的热量(燃烧热)而被加热的状态被供给至改性器5。而且，在改性器5中，进行氨气的燃烧以及改性，生成含有氢的改性气体。这样利用通过点火部11使作为启动用气体的氨气点燃、燃烧而产生的高温的燃烧热，因此直至被改性的氨气点燃为止的时间变短。由此，改性装置4的启动时间缩短。另外，无需用于加热氨气、空气或者催化剂的加热器等。
89.另外，在本实施方式中，利用空气导入部13将空气导入供给管6的内部，因此能够容易进行向改性器5供给的空气的流量的调整。
90.另外，在本实施方式中，空气导入部13设置于供给管6中的比氨气导入部12靠改性器5侧。因此，由氨气导入部12导入供给管6的内部的氨气接受来自燃烧气体的热量，由此降低燃烧气体的温度。而且，由空气导入部13导入供给管6的内部的空气接受来自包含氨气的燃烧气体的热量，由此降低包含氨气的燃烧气体的温度。这里，氨气的比热高于空气的比热，因此氨气能够以比空气少的流量进行吸热。因此，因氨气的吸热而引起的燃烧气体的温度降低变大。因此，能够使通过利用点火部11使氨气点燃、燃烧而生成的高温的燃烧气体有效地降温。
91.另外，在本实施方式中，氨气和空气沿供给管6的内周面6a的切线方向被导入供给管6的内部，因此氨气和空气在短时间内在供给管6的内部成为管状流。
92.另外，在本实施方式中，氨气导入部12将氨气沿供给管6的内周面6a的切线方向导
入供给管6的内部，空气导入部13将空气沿供给管6的内周面6a的切线方向导入供给管6的内部。因此，由氨气导入部12以及空气导入部13分别导入供给管6的内部的氨气和空气成为管状流，因此朝向改性器5旋转地流动。因此，氨气和空气相对于以管状流流动来的燃烧气体以相同的流向进行混合。因此，氨气和空气与燃烧气体之间的混合路径变长。由此，在改性器5中，氨气和空气的混合比变得均衡，因此氨气变得容易点燃、燃烧。
93.另外，在本实施方式中，在改性装置4启动时，在进行控制以将氨气阀18以及空气阀19打开之后，进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。因此，在改性装置4启动之后，停止向供给管6的内部导入作为启动用气体的氨气和空气，因此防止使作为启动用气体的氨气不必要地燃烧。
94.另外，在本实施方式中，若由温度传感器26检测到的改性器5的温度成为规定温度t1以上，则进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。因此，在进行氨气的燃烧以及改性的适当的时期，停止向供给管6的内部导入作为启动用气体的氨气和空气。因此，进一步防止使作为启动用气体的氨气不必要地燃烧。
95.此外，在本实施方式中，在供给管6中的比氨气导入部12靠改性器5侧设置有空气导入部13，但并不特别限定于该方式。也可以在供给管6中的比空气导入部13靠改性器5侧设置氨气导入部12，或者也可以将氨气导入部12以及空气导入部13设置于供给管6的轴向的相同位置。另外，也可以在供给管6中的比气体导入部10靠前端侧(点火部11侧)设置空气导入部13。
96.另外，在本实施方式中，两个氨气导入部12和两个空气导入部13设置于供给管6，但作为氨气导入部12以及空气导入部13的数量，并不特别限定于两个，例如也可以为四个，或者也可以为一个。
97.另外，在本实施方式中，在启动用氨气以及启动用空气被供给至气体导入部10之后，主氨气被供给至氨气导入部12，之后，主空气被供给至空气导入部13，但并不特别限定于该方式。主氨气被供给至氨气导入部12的时机以及主空气被供给至空气导入部13的时机也可以与启动用氨气以及启动用空气被供给至气体导入部10的时机相同。
98.另外，在本实施方式中，若由温度传感器26检测到的改性器5的温度成为规定温度t1(可燃烧温度)以上，则进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭，但并不特别限定于该方式，例如也可以若改性器5的温度成为规定温度t2(可改性温度)以上，则进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。
99.图7是表示本发明的第二实施方式的改性装置的结构图。在图7中，本实施方式的改性装置4具备氨气导入部32和空气导入部33代替第一实施方式中的氨气导入部12以及空气导入部13。
100.氨气导入部32设置于比气体导入部10靠下游侧(改性器5侧)。氨气导入部32沿供给管6的径向延伸。因此，启动用氨气沿供给管6的径向被导入供给管6的内部。此外，作为氨气导入部32的数量，并不特别限定于一个，也可以为两个以上。
101.空气导入部33设置于比氨气导入部32靠下游侧。与氨气导入部32相同，空气导入部33沿供给管6的径向延伸。因此，启动用空气沿供给管6的径向被导入供给管6的内部。此外，作为空气导入部33的数量，并不特别限定于一个，也可以为两个以上。
102.在这种本实施方式中，可以不将启动用氨气以及启动用空气沿供给管6的内周面
6a的切线方向导入供给管6的内部。因此，氨气导入部32以及空气导入部33的设计自由度提高。
103.此外，在本实施方式中，也可以在供给管6中的比空气导入部33靠改性器5侧设置氨气导入部32，或者也可以将氨气导入部32以及空气导入部33设置于供给管6的轴向的相同位置。另外，也可以在供给管6中的比气体导入部10靠前端侧(点火部11侧)设置空气导入部33。
104.图8是表示在具备本发明的第三实施方式的改性装置的改性系统中由控制单元27执行的控制处理的步骤的详细情况的流程图，并与图5相对应。
105.在本实施方式中，与上述第一实施方式相同，改性器5具有燃烧催化剂7以及改性催化剂8。作为燃烧催化剂7以及改性催化剂8，例如使用了如钴系催化剂等那样在常温下氧化而升温的催化剂。
106.另外，在本实施方式中，与上述第一实施方式相同，控制单元27具有第一控制部28和第二控制部29。
107.在改性装置4启动时，第一控制部28进行控制以将氨气阀18、20以及空气阀19打开，并且进行控制以使点火部11点火，之后，若由温度传感器26检测到的改性器5的温度成为预先决定的规定温度以上，则第一控制部28进行控制以将空气阀21打开。在利用第一控制部28执行了控制处理之后，第二控制部29进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。
108.在图8中，若指示改性装置4启动，则与上述第一实施方式相同，控制单元27依次执行步骤s101～s103。由此，向改性装置4的气体导入部10供给启动用氨气(参照图9的(a))，并且向气体导入部10供给启动用空气(参照图9的(b))。另外，向改性装置4的氨气导入部12供给主氨气(参照图9的(c))。
109.接着，控制单元27取得温度传感器26的检测值(步骤s105)。而且，控制单元27对改性器5的温度是否为规定温度t1(参照图9的(e))以上进行判断(步骤s106)。规定温度t1为主氨气的可燃烧温度。在判断为改性器5的温度小于规定温度t1时(步骤s106：否)，控制单元27再次执行步骤s105。
110.在判断为改性器5的温度为规定温度t1以上时(步骤s106：是)，控制单元27进行控制以将空气阀21打开(步骤s104)。由此，向改性装置4的空气导入部13供给主空气(参照图9的(d))。
111.接着，控制单元27进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭(步骤s107)。由此，停止向改性装置4的气体导入部10供给启动用氨气(参照图9的(a))，并且停止向气体导入部10供给启动用空气(参照图9的(b))。
112.而且，与上述第一实施方式相同，控制单元27依次执行步骤s108～s110。
113.这里，第一控制部28执行上述步骤s101～s106。第二控制部29执行上述步骤s107～s110。
114.在这种本实施方式中，在利用气体导入部10将作为启动用气体的氨气和空气导入供给管6的内部，并且利用氨气导入部12将被改性的氨气导入供给管6的内部之后，若改性器5的温度成为规定温度t1以上，则进行控制以将空气阀21打开。因此，即便在燃烧催化剂7以及改性催化剂8容易氧化的情况下，也直至改性器5的温度成为规定温度t1以上为止，不会通过空气导入部13将空气导入供给管6的内部，因此防止燃烧催化剂7以及改性催化剂8
氧化而劣化。另外，在改性器5的温度为规定温度t1以上时，进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。因此，在进行氨气的燃烧以及改性的适当的时期，停止向供给管6的内部导入作为启动用气体的氨气和空气。因此，进一步防止氨气不必要地燃烧。
115.此外，在本实施方式中，也可以若改性器5的温度成为规定温度t2(可改性温度)以上，则进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭。
116.图10是表示具备本发明的第四实施方式的改性装置的改性系统的示意结构图。图11是表示本发明的第四实施方式的改性装置的结构图。在图10以及图11中，与上述第一实施方式相同，本实施方式的改性装置4具备改性器5和供给管6。
117.在供给管6设置有上述第一实施方式中的气体导入部10以及氨气导入部12。在供给管6未设置有上述第一实施方式中的空气导入部13。因此，气体导入部10将启动用氨气、启动用空气以及主空气导入供给管6的内部。
118.具备这种改性装置4的改性系统1具备上述第一实施方式中的氨气流路14、15、空气流路16、氨气阀18、20以及空气阀19。改性系统1不具备上述第一实施方式中的空气流路17以及空气阀21。因此，空气阀19对向气体导入部10导入的启动用空气以及主空气的流量进行控制。
119.在本实施方式中，控制单元27基于温度传感器26的检测值对氨气供给部22的氨气阀18、20、空气供给部23的空气阀19以及点火部11进行控制。与上述第一实施方式相同，控制单元27具有第一控制部28和第二控制部29。
120.在改性装置4启动时，第一控制部28进行控制以将氨气阀18、20以及空气阀19打开，并且进行控制以使点火部11点火。在执行了利用第一控制部28的控制处理之后，第二控制部29进行控制以将氨气阀18关闭。
121.图12是表示由图11所示的控制单元27执行的控制处理的步骤的详细情况的流程图，并与图5相对应。
122.在图12中，若指示改性装置4启动，则与上述第一实施方式相同，控制单元27依次执行步骤s101～s103。由此，向改性装置4的气体导入部10供给启动用氨气和空气，并且向改性装置4的氨气导入部12供给主氨气。
123.接着，与上述第一实施方式相同，控制单元27依次执行步骤s105、s106。在步骤s106中判断为改性器5的温度为规定温度t1以上时(步骤s106：是)，控制单元27进行控制以将氨气阀18关闭(步骤s115)。由此，停止向改性装置4的气体导入部10供给启动用氨气。
124.接着，与上述第一实施方式相同，控制单元27依次执行步骤s108、s109。在步骤s109中判断为改性器5的温度为规定温度t2以上时(步骤s109：是)，控制单元27控制氨气阀20以及空气阀19的开度(步骤s116)。此时，对氨气阀20以及空气阀19的开度进行控制，以设定用于利用改性器5进行适当的改性动作的主氨气和空气的供给流量。
125.这里，第一控制部28执行上述步骤s101～s103。第二控制部29执行上述步骤s105、s106、s115、s108、s109、s116。
126.在这种本实施方式中，在改性装置4启动时，在进行控制以将氨气阀18以及空气阀19打开之后，进行控制以将氨气阀18关闭。因此，在改性装置4启动之后，停止向供给管6的内部导入作为启动用气体的氨气，因此防止作为启动用气体的氨气不必要地燃烧。另外，由于无需将空气向供给管6的内部导入的空气导入部13，所以无需对向空气导入部13供给的
空气的流量进行控制的空气阀21。因此，能够简化空气供给部23的结构。
127.此外，在本实施方式中，也可以向氨气导入部12供给主氨气的时机与向气体导入部10供给启动用氨气和空气的时机相同。
128.另外，也可以若改性器5的温度成为规定温度t2(可改性温度)以上，则也可以进行控制以将氨气阀18关闭。
129.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，气体导入部10将氨气和空气沿供给管6的内周面6a的切线方向导入供给管6的内部，但并不特别限定于这种方式。只要将氨气和空气以产生管状流的方式导入供给管6的内部，则也可以相对于供给管6的内周面6a的切线方向错开地配置气体导入部10。
130.另外，在上述实施方式中，利用全部四个气体导入部10将氨气和空气的混合气体导入供给管6的内部，但并不特别限定于该方式，例如也可以利用两个气体导入部10将仅氨气导入供给管6的内部，利用剩余的两个气体导入部10将仅空气导入供给管6的内部。
131.另外，在上述实施方式中，在供给管6设置有四个气体导入部10，但作为气体导入部10的数量，只要将氨气和空气导入供给管6的内部，则并不特别限定于四个，也可以为两个，或者也可以为一个。
132.另外，在上述实施方式中，若由温度传感器26检测到的改性器5的温度成为规定温度以上，则进行控制以将氨气阀18以及空气阀19关闭，但也可以不特别使用检测改性器5的温度的温度传感器26，例如也可以根据氨气的流量、空气的流量、时间以及室温等而推断改性器5的温度。
133.另外，在上述实施方式中，改性器5具有使氨气燃烧的燃烧催化剂7和将氨气分解为氢的改性催化剂8，但并不特别限定于该方式。改性器5也可以具有兼顾使氨气燃烧的功能和将氨气分解为氢的功能的燃烧改性催化剂。
134.另外，在上述实施方式中，作为燃料气体而使用了氨气，但本发明还能够应用于作为燃料气体而使用了烃气等的改性装置以及改性系统。
135.另外，在上述实施方式中，作为氧化性气体而使用了空气，但本发明还能够应用于作为氧化性气体而使用了氧的改性装置以及改性系统。
136.附图标记说明：
[0137]1…
改性系统；4
…
改性装置；5
…
改性器；6
…
供给管；7
…
燃烧催化剂(催化剂)；8
…
改性催化剂(催化剂)；10
…
气体导入部(第一气体导入部)；11
…
点火部；12
…
氨气导入部(第二气体导入部)；13
…
空气导入部(第三气体导入部)；18
…
氨气阀(第一燃料气体阀)；19
…
空气阀(第一氧化性气体阀)；20
…
氨气阀(第二燃料气体阀)；21
…
空气阀(第二氧化性气体阀)；22
…
氨气供给部(燃料气体供给部)；23
…
空气供给部(氧化性气体供给部)；26
…
温度传感器(温度检测部)；27
…
控制单元；28
…
第一控制部；29
…
第二控制部；32
…
氨气导入部(第一气体导入部)；33
…
空气导入部(第二气体导入部)；t1
…
规定温度。