水蒸汽重整装置及使用它的水蒸汽重整方法以及工业炉

摘要

一种水蒸汽重整装置(21)，配置于以燃烧燃料所产生的燃烧热来烧结被烧结体的工业炉(100)内，且以流入内部的碳化氢及水蒸汽为原料，具备：低温重整部(23)，具有内部填充有促进水蒸汽重整反应的重整催化剂的金属制反应管(25)或陶瓷制反应管；以及高温重整部(22)，具有在内部发生水蒸汽重整反应的陶瓷制反应管(24)。本发明可提供使工业炉的一部分燃烧热(排热)与其温度范围一致而高效地利用来进行排热回收的水蒸汽重整装置。

说明书

技术领域

本发明涉及水蒸汽重整装置及使用它的水蒸汽重整方法以及工业炉，更具体说，涉及通过使工业炉的一部分燃烧热(排热)与其温度范围一致并有效利用来进行水蒸汽重整的水蒸汽重整装置、使用该水蒸汽重整装置且通过使工业炉的一部分燃烧热(排热)与其温度范围一致并有效利用来进行水蒸汽重整的水蒸汽重整方法以及具备上述水蒸汽重整装置的工业炉。

背景技术

一直以来，使用工业炉来作为在各种工业领域加热被加热体的装置。在工业炉中通过使含碳的燃料燃烧来加热被加热体是在通过燃料的燃烧而放热的同时产生含有二氧化碳的高温燃烧气体。而且，将产生的燃烧气体排出到外部(以下有时将排出到外部的燃烧气体称为“燃烧排气”或仅称为“排气”)。近年来，排出此类高温排气所导致的对环境产生不良影响成为问题，而且有效回收燃烧排气所具有的热(排热)并再利用也成为问题。

与之相对，对于作为规模较小的工业炉的烧结陶瓷等的烧结炉，一直以来并没有采取将燃烧排气的热(排热)回收的方针，而是将被加热体(被烧结体)的加热所使用的燃烧气体原样地作为排气排放到大气中。另一方面，提出了例如通过使从烧结炉主体排出的排气再次回到烧结炉主体而回收排气的热能的方法(例如，参照专利文献1：特开2002-340482号公报)，根据该方法，由于将排气的一部分热能回收，所以减少了使用燃料的总量，但其能量回收及燃料减少的效率不一定好。

发明内容

本发明鉴于此类现有技术所具有的问题而研制，其特征在于提供通过使工业炉的一部分燃烧热(排热)与其温度范围一致并有效利用来进行水蒸汽重整的水蒸汽重整装置及使用该水蒸汽重整装置的水蒸汽重整方法以及具备该水蒸汽重整装置的工业炉。

解决上述问题的本发明的水蒸汽重整装置及使用它的水蒸汽重整方法以及工业炉如下所示：

(1)一种水蒸汽重整装置，其特征在于，配置于工业炉内，且以流入内部的碳化氢及水蒸汽为原料，具备：低温重整部，具有内部填充有促进水蒸汽重整反应的重整催化剂的金属制反应管或陶瓷制反应管；以及高温重整部，具有在内部发生上述水蒸汽重整反应的陶瓷制反应管。

(2)根据(1)所述的水蒸汽重整装置，其特征在于，上述低温重整部配置于600℃以上且不满1000℃的位置处，上述高温重整部配置于1000℃以上且1800℃以下的位置处。

(3)根据(1)或(2)所述的水蒸汽重整装置，其特征在于，上述陶瓷制反应管的材料是从氮化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铝及氧化锆所构成的组中选取的至少一种。

(4)一种水蒸汽重整方法，其特征在于，将(1)～(3)中任一项所述的水蒸汽重整装置以将上述低温重整部配置在因上述工业炉的燃烧热而成为600℃以上且不满1000℃的位置处并将上述高温重整部配置在因上述工业炉的燃烧热而成为1000℃以上且1800℃以下的位置处的方式，配置在上述工业炉中并发生上述水蒸汽重整反应。

(5)一种工业炉，具备：使流入的含有碳化氢的燃料燃烧并产生燃烧气体的燃烧装置；在将送入其内部的被烧结体或被燃烧物加热并烧结或燃烧的同时，将烧结或燃烧后的燃烧气体排出到外部的工业炉主体；以及成为从上述工业炉主体排出的上述燃烧气体的流路的排气排出部，其特征在于，在上述工业炉主体内及/或上述排气排出部内还具备(1)～(3)中任一项所述的水蒸汽重整装置，将上述水蒸汽重整装置配置成将上述低温重整部配置在因上述工业炉的燃烧热而成为600℃以上且不满1000℃的位置处并将上述高温重整部配置在因上述工业炉的燃烧热而成为1000℃以上且1800℃以下的位置处。

(6)根据(5)所述的工业炉，其特征在于，上述燃烧热的一部分是上述燃烧气体直接接触上述金属制反应管和上述陶瓷制反应管且上述金属制反应管和上述陶瓷制反应管所接收的热以及因上述燃烧气体加热上述工业炉内而在工业炉内产生的辐射热中上述金属制反应管和上述陶瓷制反应管所接收的热。

(7)根据(5)或(6)所述的工业炉，其特征在于，还具备因氢和氧的反应或氢和氧的反应及氢和二氧化碳的反应而发电的燃料电池，并将上述重整气体所含的氢的一部分或全部作为燃料电池用氢而用于与上述燃料电池中的氧或氧及二氧化碳的反应。

(8)根据(5)～(7)任一项所述的工业炉，其特征在于，还具备氢分离器，该氢分离器使在上述水蒸汽重整装置中产生的上述重整气体流入内部并有选择地分离上述重整气体中的上述氢，分离为以氢为主成分的氢燃料和含有二氧化碳的残留气体。

(9)根据(5)～(8)任一项所述的工业炉，其特征在于，还具备二氧化碳固定器，该二氧化碳固定器将由上述氢分离器分离的上述残留气体中的二氧化碳固定。

(10)根据(5)～(9)任一项所述的工业炉，其特征在于，上述工业炉是烧结炉，上述工业炉(烧结炉)主体是将上述被烧结体连续送入其内部并在内部加热上述被烧结体后连续送出到其外部的连续式烧结炉主体。

(11)根据(5)～(10)任一项所述的工业炉，其特征在于，上述工业炉是烧结炉，上述被烧结体的材质是陶瓷。

(12)根据(5)～(11)任一项所述的工业炉，其特征在于，上述工业炉是烧结炉，上述被烧结体是蜂窝状构造体。

根据本发明的水蒸汽重整装置，由于具备具有填充重整催化剂的金属制反应管或陶瓷制反应管的低温重整部和具有陶瓷制反应管的高温重整部，所以通过将低温重整部配置在工业炉的低温区域(不满1000℃)并将高温重整部配置在高温区域(1000℃以上)，在水蒸汽重整反应的反应性较低的低温区域，重整催化剂有效地发挥作用并使水蒸汽重整反应高效地进行且可进行排热回收，在水蒸汽重整反应的反应性较高的高温区域，即使重整催化剂不存在也能高效地进行水蒸汽重整反应因而可进行排热回收。特别地，以往，由于金属制反应管的耐热性不足，所以在高温区域难以进行水蒸汽重整反应，但在本发明中，由于使用耐热性优良的陶瓷制反应管，所以即使在高温区域也可高效地回收排热并可进行水蒸汽重整反应。此外，在高温区域，即使不使用重整催化剂也能良好地进行水蒸汽重整反应，所以可避免重整催化剂的使用。这样，碳化氢的热分解所产生的碳在反应管内析出，反应管不会封闭或者重整催化剂不会失效，且不必进行更换催化剂。而且，由于减少了水蒸汽重整装置整体的重整催化剂的使用量，所以可减少重整催化剂自身的成本。此外，在使用烧结炉来作为工业炉的情况下，由于作为排气而排出氯等腐蚀性成分，所以通过在低温重整部及高温重整部两方使用陶瓷制反应管，而可防止反应管的腐蚀。

根据本发明的水蒸汽重整方法，由于使用上述本发明的水蒸汽重整装置，且在工业炉的600℃以上、不满1000℃的位置处加热低温重整部的同时发生水蒸汽重整反应，并在工业炉的1000℃以上、1800℃以下的位置处加热高温重整部的同时发生水蒸汽重整反应且回收工业炉的一部分燃烧热，所以在水蒸汽重整反应的反应性低的600℃以上、不满1000℃的位置处，重整催化剂有效发挥作用且可高效地回收水蒸汽重整反应所产生的排热，在水蒸汽重整反应的反应性高的1000℃以上、1800℃以下的位置处，即使不存在重整催化剂也可高效回收水蒸汽重整所产生的排热。而且，还可获得通过使用上述本发明的水蒸汽重整装置而得到的效果。

根据本发明的工业炉，由于在上述工业炉主体内及/或上述排气排出部内还具备水蒸汽重整装置，将上述水蒸汽重整装置配置成将上述低温重整部配置在因上述工业炉的燃烧热而成为600℃以上且不满1000℃的位置处并将上述高温重整部配置在因上述工业炉的燃烧热而成为1000℃以上且1800℃以下的位置处，所以在水蒸汽重整反应的反应性低的600℃以上、不满1000℃的位置处，重整催化剂有效发挥作用并可高效地回收水蒸汽重整反应所产生的排热，且在水蒸汽重整反应的反应性高的1000℃以上、1800℃以下的位置处，即使不存在重整催化剂也可高效回收水蒸汽重整所产生的排热。而且，还可获得通过使用上述本发明的水蒸汽重整装置而得到的效果。

附图说明

图1是示意性表示具备本发明水蒸汽重整装置的一个实施方式的烧结炉的侧视图。

图2是图1所示的烧结炉的A-A剖视图。

图3是示意性表示本发明工业炉(烧结炉)的一个实施方式的方块流程图。

图4是表示金属材料及陶瓷的温度和拉伸强度之间关系的曲线图。

图5是表示水蒸汽重整反应的重整温度和转化率之间关系的曲线图。

图中：

1、31-烧结炉主体，2、32-烧结带，3、33-高温冷却带，4、34-低温冷却带，5-热回收部，6、36-排气排出部，7、37-排出部高温区域，8、38-排出部低温区域，11-被烧结体的移动方向，12-被烧结体，21、41-水蒸汽重整装置，22、42-高温重整部，23、43-低温重整部，24-陶瓷制反应管，25-金属制反应管，26-重整原料流入管，27-重整气体流出管，28-陶瓷管，29-金属管，51-燃烧装置，52-氢分离器，53-二氧化碳固定器，54-燃料电池，61-重整气体，62-氢燃料，63-残留气体，64-混合用碳化氢主燃料，65-混合燃料，66-含碳化氢的燃料，67-固定化剂，68-废液(含碳酸钠溶液)，69-重整原料，70-燃料电池用氢，71-混合用氢燃料，100、200-烧结炉。

具体实施方式

下面将参照附图来详细说明本发明的实施方式(下面有时称为“实施方式”)，但本发明并不限于以下的实施方式，可以理解的是，在不脱离本发明主旨的范围内，根据本领域技术人员的常识，可进行适当的设计上的改变、改良等。

图1是示意性表示具备本发明水蒸汽重整(reforming)装置的一个实施方式的烧结炉的侧视图，图2是图1所示的烧结炉的A-A剖视图。在本实施方式中，虽然对使用烧结炉来作为工业炉的情况进行说明，但并不限于此。在本说明书中，在说到工业炉时，意指工业上使用的可在内部(炉内)放入被加热体并进行加热的炉，包括烧结炉、燃烧炉等。而且，在图2中，省略了高温重整部22的陶瓷管28上连接的重整原料流入管26。再有，图1及图2所记载的箭头表示重整原料、重整气体等的移动方向。

如图1所示，本实施方式的水蒸汽重整装置21具备低温重整部23和高温重整部22。低温重整部23具有在内部填充有促进水蒸汽重整反应的重整催化剂的金属制反应管25，高温重整部22具有陶瓷制反应管24。而且，如图2所示，水蒸汽重整装置21，在烧结炉100的烧结炉主体1的侧面向外侧突出地形成的热回收部5内以在垂直方向上延伸的方式配置了金属制反应管25(参照图1)及陶瓷制反应管24。虽然金属制反应管25(参照图1)及陶瓷制反应管24以在垂直方向上延伸的方式配置是理想的，但并不限于此，也可朝向任意方向配置。此外，虽然热回收部5在烧结炉主体1的两侧面形成，但也可仅在单侧的侧面形成。如图1所示，低温重整部23配置在低温冷却带4的热回收部5，高温重整部22配置在高温冷却带3的热回收部5。虽然水蒸汽重整装置21配置在热回收部5，但也可不形成热回收部5而在烧结炉主体1内直接配置。低温冷却带4的温度理想的是为600℃以上、不满1000℃，高温冷却带3的温度理想的是为1000℃以上、1800℃以下。再有，水蒸汽重整装置21，在成为从烧结炉主体1排出的燃烧气体(燃烧排气)的流路的排气排出部6内，以在垂直方向上延伸的方式配置金属制反应管25及陶瓷制反应管24。低温重整部23配置在排气排出部6的排出部低温区域8，高温重整部22配置在排气排出部6的排出部高温区域7。排出部低温区域8的温度理想的是为600℃以上、不满1000℃，排出部高温区域7的温度理想的是为1000℃以上、1800℃以下。

配置有本实施方式的水蒸汽重整装置21的烧结炉100具备：使流入的含有碳化氢的燃料燃烧并产生燃烧气体的燃烧装置(未图示)；在利用燃烧气体将送入其内部的被烧结体加热并烧结的同时，将烧结后的燃烧气体排出到外部的工业炉主体1；以及成为从工业炉主体排出的燃烧气体的流路的排气排出部6。烧结炉100，为了在烧结带2烧结被烧结体12(参照图2)，而通过上述燃烧装置使天然气、甲烷气等含碳化氢的燃料燃烧并产生上述燃烧气体且产生燃烧热。而且，在烧结带2烧成被烧结体12后，燃烧气体逐渐冷却并在高温冷却带3内移动，然后，进一步冷却并向低温冷却带4移动。而且，在低温冷却带4冷却的燃烧气体作为燃烧排气而通过在低温冷却带4上配置的低温气体排出部(未图示)而从烧结炉主体1排出到外部。低温冷却带4是不满1000℃的区域，高温冷却带3是1000℃以上的区域。此外，被烧结体12也向被烧结体12的移动方向11的方向移动。即，从烧结带2被输送到高温冷却带3，再被输送到低温冷却带4后被输送到外部。另外，在烧结炉100中，在高温冷却带3配置了用于从烧结炉主体1的高温冷却带3排出高温燃烧气体的排气排出部6。在高温冷却带3存在的高温燃烧气体的一部分通过排气排出部6而被排出到烧结炉主体1的外部。在排气排出部6内，燃烧排气(排出到烧结炉主体1外部的燃烧气体)在通过排气排出部6的内部空洞的同时被冷却，且被排出到其后外部。在排气排出部6中，位于靠近烧结炉主体1一侧的在内部移动的燃烧排气的温度为1000℃以上的区域是排出部高温区域7，位于离烧结炉主体1较远一侧的燃烧排气的温度为不满1000℃的区域是排出部低温区域8。

本实施方式的水蒸汽重整装置21，在使用上述燃烧热的一部分来加热金属制反应管25的同时，在低温重整部23中发生水蒸汽重整反应，该反应以流入金属制反应管25内部的碳化氢及氢为原料并生成含有氢及二氧化碳的重整气体。此外，在使用上述燃烧热的一部分来加热陶瓷制反应管24的同时，在高温重整部22中发生水蒸汽重整反应，该反应以流入陶瓷制反应管24内部的碳化氢及水蒸汽为原料并生成含有氢及二氧化碳的重整气体。水蒸汽重整反应，在通过燃烧热的一部分来加热含有碳化氢和水蒸汽的重整原料的同时，特别是在反应性低的低温部，通过利用重整催化剂来使碳化氢和水蒸汽反应并生成含有氢及二氧化碳的重整气体。此外，作为通过燃烧热的一部分来加热时的加热方式，有通过烧成被烧结物后的燃烧气体(含燃烧排气)的接触来直接加热的方式，以及通过该燃烧气体来加热烧结炉主体1内的被烧结物、烧结用夹具及炉壁和排气排出部6的壁，并通过从被加热的被烧结物、烧结用夹具、炉壁及排气排出部6的壁所产生的辐射热来进行加热的方式。在600℃以上发生重整反应的情况下，作为辐射导热(辐射热)所产生的加热和燃烧气体所产生的加热的各自热量之比，理想的是辐射热∶燃烧气体＝1∶10～4∶1的范围。虽然从约600℃开始产生辐射热，但在温度低时几乎不产生辐射热，且为对流热的约十分之一程度。在800℃，辐射热占整个加热量的比例为60％，在1000℃以上辐射热的比例为80％。此外，越成为高温则辐射热越有优势。

这样，根据本实施方式的水蒸汽重整装置21，由于具备具有填充重整催化剂的金属制反应管25的低温重整部23和具有陶瓷制反应管24的高温重整部22，所以通过在烧结炉100的低温区域(低温冷却带4)配置低温重整部23，并在高温区域(高温冷却带3)配置高温重整部22，在水蒸汽重整反应的反应性低的低温区域，重整催化剂有效发挥作用并可高效地进行排热回收，在水蒸汽重整反应的反应性高的高温区域，即使不存在重整催化剂也可高效地进行排热回收。

这里，对现有的金属制反应管进行说明时，以往，金属制反应管耐热性不足。例如，如图4所示，金属材料在超过800℃的温度范围发生较大的强度下降，在1000℃的强度约为100MPa。这样，实际的水蒸汽重整装置有必要将其运转温度控制在800～900℃左右来进行工作。此外，1000℃始终也是可使用温度，1000℃的继续运转存在从金属反应管的强度下降到反应管的破损的可能性。另一方面，根据如图5所示的转化率的变化，在不使用催化剂的情况下，在作为金属反应管的可使用温度的1000℃以下转化率下降，为进行弥补而需要催化剂。而且，图4是表示金属材料及陶瓷的温度和强度之间关系的曲线图，图5是表示水蒸汽重整反应的重整温度和转化率(原料甲烷的反应率)之间关系的曲线图。图4的陶瓷的强度数据是根据“陶瓷工学手册，社团法人陶瓷协会编(1989)，P2018、P2080”的数据，从弯曲强度转换为拉伸强度。转换方法使用同一典籍所记载的室温下弯曲强度和拉伸强度的比率，并将高温弯曲强度换算成高温拉伸强度。此外，图4的金属拉伸强度(强度)数据是对水蒸汽重整管中通常使用的Fe-Ni-Cr-Nb系奥氏体合金的测定值，且是通过基于JISZ2241的方法所测定的值。

与之相对，如图4所示，陶瓷的强度特性，虽然随着从室温升温而强度逐渐下降，但具有与在陶瓷-1(碳化硅：SiC)中在1500℃为200MPa、陶瓷-2(氮化硅：Si₃N₄)中在1200℃约为250MPa、在通常的水蒸汽重整温度(800℃～900℃)的金属强度(约200MPa-250MPa)大体相等的强度。因此，即使在金属材料不能使用的1000℃以上的温度范围内也可将陶瓷材料作为反应管使用。另一方面，如图5所示，在1000℃以上的范围内，即使没有催化剂，转化率也为100％，如果是1000℃以上，则没必要使用催化剂。此外，重整催化剂是在氧化铝载体中分散作为催化剂的金属Ni粒子的方式。在1000℃以上，该Ni粒子逐渐引起烧结(sintering)，并粗大化。通过Ni粒子的粗大化，Ni粒子的比表面积减少，且反应性下降，所以高温下的重整催化剂的使用是不可能的。即，虽然催化剂根据种类而存在一些差异，但通常其耐热温度约为1000℃，1000℃以上是不能使用催化剂的温度范围。从以上可知，即使在不能使用金属反应管和催化剂的1000℃以上的温度范围内，通过使用陶瓷管也可进行水蒸汽重整。

如上所述，根据本实施方式的水蒸汽重整装置21，由于使用耐热性优良的陶瓷制反应管24，所以即使在高温区域也能有效回收排热并可进行水蒸汽重整反应。以往，陶瓷制反应管24，由于易碎而不用作水蒸汽重整反应的反应管，但通过将耐热砖或氧化铝纤维等埋设在牢固的耐热层等中，或者用由氧化铝纤维制作的耐热性织品来包裹，再在陶瓷管中加入金属管而成为双重构造，并成为在陶瓷中加入人造纤维等纤维的复合材料，可作为水蒸汽重整反应的反应管使用。此外，在高温区域，即使不使用重整催化剂，也可良好地进行水蒸汽重整反应，所以可避免使用重整催化剂的使用，这样，由于碳化氢的热分解所产生的碳在反应管内析出，不存在反应管封闭或重整催化剂失效，而且没必要更换催化剂，所以更换催化剂所导致的时间损失也不存在，且更换时的陶瓷制反应管的冷却、再加热等的操作也不需要。此外，由于水蒸汽重整装置21整体的重整催化剂的使用量减少，所以重整催化剂自身的成本也将减少。

在本实施方式中，虽然将烧结炉用作工业炉，但在将燃烧被加热体的燃烧炉作为工业炉使用的情况下，理想的是即使在低温重整部也使用陶瓷制反应管。在使用燃烧炉的情况下，存在工业炉中或来自工业炉的排气中含有各种腐蚀性成分的情况。这些成分通常在出炉后进行无害化并排放。另一方面，理想的是，为了更有效率地回收利用排热所具有的能量而在刚从炉内或炉排出后进行热回收。在含有此类腐蚀性成分的环境内设置反应管的情况下，需要使用耐腐蚀性的材料。金属的情况下，虽然有时即使是不满耐热温度(约1000℃)的温度根据使用环境由于腐蚀而不能使用，但在陶瓷的情况下有时可以使用。例如，在碳化硅SiC材料中，对于SO₂气体可使用至870℃，氮化硅Si₃N₄对于Cl₂气体可使用至900℃，即使对于H₂S气体也可使用至1000℃。而且，氧化铝Al₂O₃对HCl、S、SO₂具有耐腐蚀性(陶瓷工学手册，社团法人陶瓷协会编(1989)，P2079、P2081)。从以上可知，即使是不满1000℃的温度范围，在不能使用金属反应管的环境下，通过对所含的腐蚀性成分使用由适当的陶瓷材料形成的陶瓷制反应管，可进行水蒸汽重整，并可有效利用炉的排热。而且，在使用烧结炉来作为工业炉的情况下，虽然在经济性这点上，如上述那样在低温重整部使用金属制反应管较理想，但也可使用陶瓷制反应管。特别地，即使在使用烧结炉的情况下，在因低温重整部内的环境气体而使腐蚀成为问题的情况下，在低温重整部使用陶瓷制反应管也较理想。

在图1中，虽然本实施方式的水蒸汽重整装置21配置于烧结炉主体1及排气排出部6两方上，但也可以配置在任一方上。此外，高温重整部22配置于烧结炉主体1及排气排出部6中任一方上，低温重整部23配置在剩余一方上也可以。

如图1、2所示，本实施方式的水蒸汽重整装置21其低温重整部23大体平行地配置有多个金属制反应管25。而且，在其两端部，排列成一列的多个金属制反应管的端部在金属管29的侧面以各自内部连通的方式连接。同样地，高温重整部22其多个陶瓷制反应管24大体平行地排列。而且，在其两端部，排列成一列的多个陶瓷制反应管24的端部在陶瓷管28的侧面以各自内部空间连通的方式连接。

金属制反应管及陶瓷制反应管的大小和数量可根据烧结炉的大小、燃烧气体量、燃烧气体的温度、配置地点等来适当确定。此外，虽然反应管可以是单纯的圆筒，但通过在其外表面安装突起、叶片等来增加受热面积，可增加重整管的每单位长度的回收热量，还可成为将必要的管长缩短为预定反应量的形状。

如图1所示，本实施方式的水蒸汽重整装置21，在低温重整部23的一个端部一侧连接的金属管29上还连接重整原料流入管26，并在另一个端部一侧连接的金属管29上还连接重整气体流出管27。这样，通过重整原料流入管26而使含有碳化氢及水蒸汽的重整原料流入金属制反应管25，并可使含有在金属制反应管25内发生水蒸汽重整反应而得到的氢及二氧化碳的重整气体通过重整气体流出管27而流出。此外，同样地，在高温重整部22中，在高温重整部22的一个端部一侧连接的陶瓷管28上还连接重整原料流入管26，并在另一个端部一侧连接的陶瓷管28上还连接重整气体流出管27。而且，理想的是将从碳化氢供给装置及(未图示)及水蒸气供给装置供给碳化氢及水蒸汽用混合器(未图示)混合而得到的重整原料通过重整原料流入管26而被供给。这里，作为碳化氢供给装置，没有特别限定，可使用通常使用的装置。例如，在使用城市燃气来作为碳化氢原料的情况下，可从现有的燃气配管供给，在没有燃气配管的情况下，可设置燃气罐并通过来自燃气罐的配管来供给。此外，对于LPG、灯油等其它碳化氢原料也同样，可设置配管来供给，且可通过来自储气缸、气缸等储存地点的配管来进行供给。该情况下，在处于液体状态的原料的情况下，通过在流入重整管之前加热或其它手段而成为气体状态并供给。此外，根据需要而使用升压泵来提高原料气体压力也将增加反应量，效果很好。此外，作为水蒸汽供给装置，没有特别限定，可使用通常使用的装置。例如，可举出通常的蒸汽锅或炉、利用来自其它热源的排热的排热锅等。在还具备燃料电池的情况下，可利用燃料电池的排热来产生蒸汽并进行供给。

在本实施方式的水蒸汽重整装置21中，作为陶瓷制反应管24的材料，理想的是从氮化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铝及氧化锆所构成的组中选择的至少一种。这样，通过使用耐热性高的陶瓷，可进行高温下的水蒸汽重整反应。

作为金属制反应管25的材料，可举出SUS309、SUS310、SCH22CF(HK40)、SCH24CF(HP)、HA230等。

即使陶瓷制反应管24具有耐腐蚀性，也存在因烧结炉100内的环境气体而被腐蚀的情况，且金属制反应管25同样也存在被腐蚀的情况。在反应管被烧结炉100内的环境气体腐蚀的情况下，理想的是在耐热砖上开连通陶瓷制反应管24或金属制反应管25的孔，并在其旁边配置陶瓷制反应管24或金属制反应管25。这样，燃烧热的一部分通过耐热砖的导热而到达陶瓷制反应管24或金属制反应管25，另一方面，含有腐蚀成分的环境气体将被耐热砖隔断，从而不会腐蚀陶瓷制反应管24或金属制反应管25。

作为在金属制反应管25中填充的重整催化剂，含镍催化剂较理想，例如，可适当地使用ジヨンソマツセイ社制的Synetix催化剂等。再有，作为有效的催化剂，可举出Ni系、Cu系、过渡金属系、铂系等。作为使用含镍催化剂的水蒸汽重整反应，可适当地使用被称为“ICI法”的方法，该方法利用将甲烷(1摩尔)和水(2摩尔)在含镍催化剂下以温度700～950(℃)、压力1.01×10⁵～40.52×10⁵(N/m²)的条件进行吸热反应，并生成氢(4摩尔)和二氧化碳(1摩尔)的方法。

水蒸汽重整装置21的碳化氢和水的反应率(实际产生的氢的量相对于应产生的氢的量的理论值的比率)理想的是为50(摩尔％)以上。在低于50(摩尔％)时，燃料的使用量有时变多。此外，碳化氢和水的反应率越高越理想。

在水蒸汽重整装置21中产生的重整气体中的氢的含有率为10～80摩尔％较理想，二氧化碳的含有率为1～20摩尔％较理想。

在本实施方式中，作为用作水蒸汽重整反应的原料的碳化氢，可举出甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，甲烷较理想。

在陶瓷制反应管24内进行水蒸汽重整反应的情况下，在1000℃以上、1800℃以下的条件下使碳化氢和水反应并生成氢和二氧化碳是理想的。

其次，对本发明的水蒸汽重整方法的一个实施方式进行说明。本实施方式的水蒸汽重整方法使用上述本发明的水蒸汽重整装置，并回收烧结炉的一部分燃烧热。在本实施方式中，虽然对使用烧结炉来作为工业炉的情况进行说明，但并不限于此。

在本实施方式的水蒸汽重整方法中，使用配置了本发明的水蒸汽重整装置的烧结炉。在将水蒸汽重整装置配置在烧结炉中时，将低温重整部配置在燃烧热(包含燃烧排出热)所产生的600℃以上、不满1000℃的位置处，并将高温重整部配置在烧结炉的燃烧热所产生的1000℃以上、1800℃以下的位置处。而且，在烧结炉的600℃以上、不满1000℃的位置处加热低温重整部的同时发生水蒸汽重整反应，且在烧结炉的1000℃以上、1800℃以下的位置处加热高温重整部的同时发生水蒸汽重整反应并回收烧结炉的一部分燃烧热。在本实施方式的水蒸汽重整方法中，水蒸汽重整装置的构成和使用条件等与图1所示的上述本发明的水蒸汽重整装置的情况相同。在图1所示的本发明的水蒸汽重整装置中，虽然水蒸汽重整装置21配置在烧结炉主体1及排气排出部6上，但也可配置在任一方上。此外，也可以是高温重整部22配置在烧结炉主体1及排气排出部6中任一方上，低温重整部23配置在剩余一方上。

根据本实施方式的水蒸汽重整方法，由于使用上述本发明的水蒸汽重整装置，并在烧结炉的600℃以上、不满1000℃的位置处加热低温重整部的同时发生水蒸汽重整反应，且在烧结炉的1000℃以上、1800℃以下的位置处加热高温重整部的同时发生水蒸汽重整反应并回收烧结炉的一部分燃烧热，所以在水蒸汽重整反应的反应性低的600℃以上、不满1000℃的位置处，重整催化剂有效发挥作用并可高效地进行排热回收，在水蒸汽重整反应的反应性高的1000℃以上、1800℃以下的位置处，即使重整催化剂不存在也可高效率地进行排热回收。而且，还可得到通过使用上述本发明的水蒸汽重整装置而得到的效果。

其次，对本发明工业炉的一个实施方式进行说明。图3是示意性表示本发明工业炉的一个实施方式的方块流程图。在本实施方式中，对使用烧结炉来作为工业炉的情况进行说明。但是，并不限于此。图3所示的箭头表示重整原料、重整气体等的移动状态。

在图3中，烧结炉200具备：配置了具有高温重整部42和低温重整部43的上述本发明的水蒸汽重整装置41的烧结炉主体31；配置了上述本发明的水蒸汽重整装置41的排气排出部36；以及使含有流入的碳化氢的燃料66燃烧并产生燃烧气体的燃烧装置51。含碳化氢的燃料66中所含的碳化氢为甲烷较理想。在烧结炉主体31中，将送入其内部的被烧结体用燃烧气体加热而烧结，将烧结后的燃烧气体通过排气排出部36等排出到外部。本实施方式的烧结炉200，将燃烧装置51配置在烧结带32，用在燃烧装置51中产生燃烧气体以及燃烧气体加热烧结炉主体31的炉壁等而从该炉壁等产生的辐射热来烧结被烧结体，然后再燃烧气体逐渐冷却的同时移动到高温冷却带33，再在冷却的同时移动到低温冷却带34。移动到低温冷却带34而成为低温气体的燃烧气体作为低温排气从低温冷却带排出到外部。低温冷却带34是不满1000℃的温度区域，高温冷却带33是1000℃以上的温度区域。

如图3所示，在本实施方式的烧结炉200中，在从烧结炉主体31内和/或烧结炉主体31排出到外部的燃烧气体(燃烧排气)的流路(排气排出部36)内具备上述本发明的水蒸汽重整装置41。此时，在通过烧结炉200的燃烧热而成为600℃以上、不满1000℃的低温冷却带34配置低温重整部43，在通过烧结炉200的燃烧热而成为1000℃以上、1800℃以下的高温冷却带33配置高温重整部42。

在图3中，本发明的水蒸汽重整装置41配置在烧结炉主体31及排气排出部36上的状态(构成)与图1中水蒸汽重整装置21配置在烧结炉主体1上的状态(构成)相同。虽然水蒸汽重整装置41配置在烧结炉主体31及排气排出部36上，但也可配置在任一方上。此外，也可以是高温重整部42配置在烧结炉主体31及排气排出部36中任一方上，低温重整部43配置在剩余一方上。

这样，由于本实施方式的烧结炉200中，在烧结炉主体31内和/或排气排出部36内具备上述本发明的水蒸汽重整装置41，且作为低温重整部43及高温重整部42的配置，在通过烧结炉200的燃烧热而成为600℃以上、不满1000℃的位置配置低温重整部43，在通过烧结炉200的燃烧热而成为1000℃以上、1800℃以下的位置配置高温重整部42，所以在水蒸汽重整反应的反应性低的600℃以上、不满1000℃的位置处，重整催化剂有效发挥作用并可高效地进行排热回收，在水蒸汽重整反应的反应性高的1000℃以上、1800℃以下的位置处，即使重整催化剂不存在也可高效率地进行排热回收。而且，还可得到与通过使用上述本发明的水蒸汽重整装置41而得到的效果相同的效果。

在本实施方式的烧结炉200中，水蒸汽重整装置41与上述本发明的水蒸汽重整装置的情况同样地由一部分燃烧热加热并产生水蒸汽重整反应。此时，燃烧热的一部分是燃烧气体直接接触金属制反应管和陶瓷制反应管且金属制反应管和上述陶瓷制反应管所接收的热以及因燃烧气体加热烧结炉200内而从被加热的炉壁在烧结炉200内产生的辐射热中金属制反应管和陶瓷制反应管所接收的热。

在本实施方式的烧结炉200中，水蒸汽重整装置41的构成和使用条件等与上述本发明的水蒸汽重整装置的构成和使用条件等相同。此外，在使用燃烧炉来作为工业炉的情况下，在低温重整部使用陶瓷制反应管较理想这点上也与上述本发明的水蒸汽重整装置的情况相同。

如图3所示，本实施方式的烧结炉200理想的是还具备：氢分离器52，使由水蒸汽重整装置41生成的重整气体61流入内部并有选择地分离重整气体61中的氢而分离成以氢为主成分的氢燃料62和含有二氧化碳的残留气体63；二氧化碳固定器53，将由氢分离器52分离的地残留气体63中的二氧化碳不以气体状态排放到外部地固定化；以及燃料电池54，通过氢和氧的反应，或氢和氧的反应及氢和二氧化碳的反应来发电。

本实施方式的烧结炉200通过在燃烧装置51中使流入的含有碳化氢的混合用碳化氢主燃料64和由氢分离器52分离的氢燃料62的混合燃料65燃烧，并产生燃烧气体，而减少燃烧气体中的二氧化碳含量是理想的。即，理想的是使用上述混合燃料65来作为含碳化氢的燃料66。这样，将减少作为排气而将燃烧气体排出到外部时的二氧化碳向外部的排放量。混合用碳化氢主燃料64中所含的碳化氢为甲烷较理想。此外，二氧化碳固定器53形成为，作为用于在内部固定二氧化碳的固定剂67而使氢氧化钠流入，并在内部使固定剂67和残留气体63接触，使固定剂67中吸收残留气体63中所含的二氧化碳，生成碳酸钠，且将含有碳酸钠的废液68排出到外部。这里，含碳化氢的混合用碳化氢主燃料64理想的是碳化氢的含有率为80(体积％)以上。此外，作为固定剂67，如果能与二氧化碳反应或吸收二氧化碳则没有特别限制，可举出NaOH、Mg(OH)₂。另外，各设备间由规定的配管连接，各燃料在该配管内流动而移动。

这样，根据本实施方式的烧结炉200的理想方式，由于使用混合用碳化氢主燃料64和氢燃料62的混合燃料65来作为在燃烧装置51中燃烧的含有碳化氢的燃料66，所以混合燃料65能降低相当于含有即使燃烧也不产生二氧化碳的氢(氢燃料62)的二氧化碳的产生。此时，混合燃料65所含的氢的含有率(氢/混合燃料)为5～95(体积％)较理想，为25～75(体积％)更理想。在少于5(体积％)时，减少二氧化碳的效果不足，在多于95(体积％)时，在进行水蒸汽重整反应时，不仅需要一部分燃烧热，此外还需要热源。而且，由于在用重整催化剂使上述重整原料69反应时生成的二氧化碳由二氧化碳固定器53固定，所以从重整原料69生成的二氧化碳不会以气体状态排放到外部。再有，由于使用从烧结炉主体31排出的燃烧热的一部分来作为用重整催化剂使上述重整原料69反应时的吸热反应所需的热量，所以可将排热的一部分作为燃料的燃烧热来有效回收，从而可减少燃料的总使用量。

如图3所示，虽然将由氢分离器52分离而得到的氢燃料62的一部分作为燃料电池用氢70而分支，并将其用于燃料电池54来发电是理想的，但也可以使从水蒸汽重整装置41排出的重整气体61不通过氢分离器52而直接在燃料电池54中使用。由于由氢分离器52分离而得的氢燃料62所含的氢的纯度高，所以可由燃料电池54高效地进行发电。例如，虽然在使用通常的氢来使燃料电池发电时发电效率为40％，但在本实施方式所使用的燃料电池54中，发电效率大幅提高到60～70％。此外，通过将由氢分离器52分离而得的氢燃料62的一部分作为混合用氢燃料71并最终在燃烧装置51中燃烧，并将剩余部分作为燃料电池用氢70而用于在燃料电池54中的发电，在减少燃烧排气所含二氧化碳量的同时，可有效回收燃烧气体所具有的热的一部分并用于发电。

此外，在使从水蒸汽重整装置41排出的重整气体61不通过氢分离器52而直接在燃料电池54中使用的情况下，虽然重整气体61中的氢用于发电，但剩余气体从燃料电池54排出。该剩余气体理想的是与燃料混合并在燃烧装置中燃烧。此外，在将由氢分离器52分离而得的氢燃料62的一部分或全部在燃料电池54中使用的情况下，由于剩余气体从燃料电池54排出，所以该残留气体也与燃料混合并在燃烧装置51中燃烧是理想的。

另外，从燃料电池排出的剩余气体中含有二氧化碳，并使用二氧化碳固定器的情况下，使从燃料电池排出的残留气体通过二氧化碳固定器并除去二氧化碳，然后与燃料混合并在燃烧装置中燃烧是理想的。

氢燃料62，可将其全部作为混合用氢燃料71使用，也可分为混合用氢燃料71和燃料电池用氢70来使用。在分为混合用氢燃料71和燃料电池用氢70时的比率没有特别限定，只要以成为适当的最佳值的方式使二氧化碳的排放量和发电量平衡即可。

在图3所示的本实施方式的烧结炉200中，作为烧结炉主体31，没有特别限定，可以是通过将作为被烧结体的陶瓷等送入内部并由燃烧装置51使含有碳化氢的燃料66燃烧而产生的燃烧气体来烧结陶瓷等被烧结体的通常所使用的烧结炉主体。作为被烧结体，可适当地烧结陶瓷蜂窝状构造体。这里，陶瓷蜂窝状构造体是陶瓷制的具有由隔壁分隔的成为流体流路的多个隔室的蜂窝状构造的构造体。此外，虽然烧结炉主体31，可以是将规定量的被烧结体作为一次烧结的单位以每次断续地烧结的批量式烧结炉主体，但理想的是将陶瓷蜂窝状构造体等被烧结体连续地送入其内部，并在内部加热该被烧结体，在烧结后连续地送出到其外部的连续式烧结炉主体31。通过连续地进行烧结，可正常稳定地使烧结炉主体31产生燃烧热，所以在水蒸汽重整装置41中，可用燃烧热的一部分来稳定进行甲烷重整反应，从而可稳定供给氢燃料62，并可使通过混合氢燃料62和混合用碳化氢主燃料64而得到的混合燃料65稳定以向燃烧装置51供给。

在图3所示的本实施方式的烧结炉200中，燃烧装置51只要能高效地燃烧含碳化氢的燃料66则没有特别限制。虽然燃烧装置51，可配置在烧结炉主体31的外部并通过配管使燃烧气体流入烧结炉主体31内，但也可配置在烧结炉主体31的内部，此外，燃烧装置51，根据其能力和燃烧炉主体31的大小等，可在烧结炉主体31仅配置一个，也可配置多个。作为燃烧装置51，如果是具有导入空气和燃料气体的管线的燃烧器，则其形式没有特别限制。也可适当地使用将燃烧用的空气预加热的再生式燃烧器等。

在图3所示的本实施方式的烧结炉200中，氢分离器52将使由水蒸汽重整装置41生成的含有氢和二氧化碳的重整气体61流入内部并有选择地分离重整气体61中的氢而分离成以氢为主成分的氢燃料62和含有二氧化碳的残留气体63。如果能有选择地从含有氢的混合气体分离氢，则氢分离器52没有特别限定，例如，可适当地使用以下结构的氢分离器52，即，将钯或含有钯的合金形成为膜状(氢分离膜)的物质形成为筒状，并将该氢分离膜配置在不锈钢等构成的筒状容器内，且做成氢分离膜的筒的内部一侧空间和外周一侧空间不连通，使含有氢的混合气体流入筒状容器内，并将其导入氢分离膜的筒的内部一侧，有选择地仅使氢从氢分离膜的内部一侧向外周一侧透过，使流出到氢分离膜的筒的外周一侧的氢作为氢燃料62而流出到筒状容器外部，其他气体作为残留气体63原样通过氢分离膜的筒的内部而流出到筒状容器的外部。含有氢的混合气体可导入氢分离膜的筒的外侧，使氢流出到氢分离膜的筒的内部一侧。这里，已分离的氢作为以氢为主成分的氢燃料62来使用，其它的含有二氧化碳的残留气体63被送至二氧化碳固定器53。以上述氢为主成分的氢燃料62的“以氢为主成分”意指氢的含有率为50(体积％)以上。此外，上述筒状容器不一定是筒状，如果是内部具有空间的形状，则例如箱形等也可以。为提高其机械强度，氢分离膜可形成为配置在由陶瓷等构成的多孔体的表面和内部。另外，氢分离膜不一定是筒状，也可以是平面状和其它任意形状。

氢分离器52与水蒸汽重整装置41一体化形成，将在水蒸汽重整装置41中产生的氢通过在水蒸汽重整装置41内配置的氢分离器41而有选择地分离，使该氢从水蒸汽重整装置41流出并作为氢燃料62使用也可以。作为将氢分离器52配置在水蒸汽重整装置41内的方法，例如，可将形成为筒状的氢分离膜配置在水蒸汽重整装置41内，并在该筒内部配置重整催化剂。该情况下，氢分离膜起到氢分离器52的作用，且将氢分离器52配置在水蒸汽重整装置41内。这样，将重整原料69导入氢分离膜的筒的内部，并通过在氢分离膜的筒的内部配置的重整催化剂，而产生氢，且可使产生的氢流出到氢分离膜的筒的外周一侧。而且，将流出的氢用作氢燃料62。

作为由氢分离器52从重整气体61分离氢时的氢的分离效率，理想的是(重整气体61所含的氢的量)∶(已分离的氢的量)为50∶50～1∶99(体积比)。在低于50∶50(体积比)时，有时不能高效地使用燃料。作为分离效率，虽然越高越理想，但如果是1∶99(体积比)，则作为燃烧用氢的回收效率使足够的，为实现更高的分离效率，成本有时将增高。

在图3所示的本实施方式的烧结炉200中，二氧化碳固定器53将由氢分离器52分离的残留气体63中的二氧化碳以不以气体状态排放的方式固定。只要能将残留气体63中含有的二氧化碳固定化，并不将二氧化碳以气体状态排放到外部，则二氧化碳固定器53没有特别限定。例如，可适当地使用以下方法，即，在规定容器中放入氢氧化钠的水溶液来作为将二氧化碳固定化的固定剂67，并在其中导入残留气体63，通过用残留气体63使氢氧化钠水溶液冒泡，使残留气体63中含有的二氧化碳与氢氧化钠反应并生成碳酸钠来固定二氧化碳。这里，固定二氧化碳意指通过与其它物质反应或被其它物质吸收而不将二氧化碳以气体状态排放到外部。

如上所述，由于通过使用氢氧化钠水溶液等氢氧化钠含有物(溶液)来作为固定剂67，可在二氧化碳固定器53中生成碳酸钠，所以可使从二氧化碳固定器53排出的废液68成为含碳酸钠溶液，并可将二氧化碳固定器53作为碳酸钠生成器使用。下面，以作为碳酸钠生成器使用的情况为例来对二氧化碳固定器53更详细地进行说明。

构成二氧化碳固定器53的上述规定容器的构造只要能使氢氧化钠进入其内部并与二氧化碳反应而生成碳酸钠，则没有特别限定。例如，可使用具有用于导入残留气体及氢氧化钠的至少一个导入管、用于排出废液(以下称为“含碳酸钠溶液”)的排出部的筒状容器。容器的形状没有特别限定，可以是圆筒形、底面形状为四边形等的多边形的筒(包括箱形)，底面形状为不规则形状的筒(包括箱形)等。此外，二氧化碳固定器53上也可根据需要而设有搅拌机和用于加热、冷却的套管或线圈。再有，作为二氧化碳固定器53，虽然可以是设置一个上述容器，在氢氧化钠几乎全部反应时，停止残留气体的流入，在排出含碳酸钠溶液后，使氢氧化钠进入容器内并再次开始残留气体的流入的批量式固定器，但也可以是设置两个以上的上述容器，并在一个容器内的氢氧化钠几乎完全反应时，将残留气体的流入从该容器切换到其它容器，在其它容器内开始碳酸钠的生成，其间进行氢氧化钠几乎完全反应的容器中的含碳酸钠溶液的排出的半批量式固定器。

此外，作为将二氧化碳固定化并生成碳酸钠的方法，可以使用氢氧化钠水溶液来作为固定剂67，并使该氢氧化钠水溶液循环，在循环的氢氧化钠水溶液中流入残留气体63，进行混合而使氢氧化钠和二氧化碳反应。作为氢氧化钠水溶液(在碳酸钠生成后也含有碳酸钠)的循环方法，例如，可以使氢氧化钠水溶液进入容器，使从容器通过配管而排出的氢氧化钠水溶液经过泵再回到该容器。此时，在氢氧化钠及通过反应而生成的含有碳酸钠的水溶液的循环系统中，连续送入氢氧化钠，再从该循环系统将连续循环的含有碳酸钠的水溶液作为含碳酸钠溶液(废液)68抽出，且连续地运转二氧化碳固定器53也可以。

在将二氧化碳固定器53作为碳酸钠生成器使用的情况下，由氢分离器52从重整气体61分离氢后的残留气体63中的二氧化碳含有率为15～99.9质量％较理想，为60质量％以上更理想。在低于15质量％时，由于残留气体63中的杂质增多，所以有时难以将从二氧化碳固定器53排出的废液(含碳酸钠溶液)68精制并提取的碳酸钠的纯度提高。此外，在残留气体63中的二氧化碳含有率低的情况或想使残留气体63中的二氧化碳含有率更高的情况下，可设置转换器(一氧化碳转换器)。该情况下，使从氢分离器52排出的残留气体63流入转换器，进行转换并使二氧化碳含有率变高的残留气体63流入二氧化碳固定器53中。

此外，在残留气体63中含有较多在水蒸汽重整装置41中作为副产品而生成的一氧化碳的情况下，可设置一氧化碳转换器，并使残留气体63流入一氧化碳转换器。作为一氧化碳转换器，可适当地使用通过在其内部将调整为350℃～360℃的残留气体63与Fe-Cr系催化剂接触而转换一氧化碳的转换器。该情况下，一氧化碳转换器以一氧化碳和水为原料来产生二氧化碳和氢。这样，残留气体63中所含的一氧化碳转化为二氧化碳，可减小残留气体63中的一氧化碳含有率。而且，可使一氧化碳含有率减少的残留气体63流入二氧化碳固定器53中。在一氧化碳转换器中，由于除二氧化碳以外还产生氢，所以通过使从一氧化碳转换器流出的残留气体63经过氢分离器，而将氢分离，并将该氢混入混合燃料65中来使用也可以。此时，可重新设置氢分离器并使全部残留气体63流入，也可通过抽出残留气体63的一部分并与重整气体61一同流入氢分离器52中而使残留气体63的一部分循环。转换且二氧化碳的含有率变高的残留气体63(转换后，在通入氢分离器时，从氢分离器流出的残留气体63)流入二氧化碳固定器53中。

此外，在将残留气体63用上述一氧化碳转换器转换后，残留气体63中依然残存一氧化碳的情况下，或者在没有将残存一氧化碳的残留气体63用一氧化碳转换器进行转换的情况下，使该残留气体63流入二氧化碳固定器53，并在使二氧化碳反应后的排气(二氧化碳固定器排气)中含有在残留气体63中残存的一氧化碳。作为处理二氧化碳固定器排气中含有的一氧化碳的方法，理想的是使二氧化碳固定器排气混入混合燃料65中，并由燃烧装置51燃烧。此时，在二氧化碳固定器排气中含有氢的情况下，由于氢也作为燃料而由燃烧装置51燃烧，所以较理想。

在二氧化碳固定器排气中，飞散有二氧化碳固定器53内的氢氧化钠，且有时含有其飞沫，所以在将二氧化碳固定器排气混入混合燃料65中的情况下，含有的氢氧化钠进入烧结炉主体31内，有时会腐蚀烧结炉主体31。因此，在将二氧化碳固定器排气混入混合燃料65中并燃烧时，理想的是在燃烧前除去氢氧化钠。除去氢氧化钠可以在将二氧化碳固定器排气与混合燃料65混合之前也可以在混合之后。例如，在将二氧化碳固定器排气混入混合燃料65之前，可通入到氢氧化钠除去器(未图示)除去氢氧化钠。作为氢氧化钠除去器，可使用填充了水等的防气阀，且配置于配管中途较理想。

残留气体63中的二氧化碳在二氧化碳固定器53中没有完全反应，在二氧化碳固定器排气中残存未反应的二氧化碳的情况下，理想的是抽出二氧化碳固定器排气的一部分并再次流入二氧化碳固定器53中。这样，可减少残存的二氧化碳。此外，可再设置一个二氧化碳固定器，使二氧化碳固定器排气流入该第二个二氧化碳固定器中而生成碳酸钠。这样，可进一步减少残存的二氧化碳。

上述的用一氧化碳转换器处理残留气体63的方法、使二氧化碳固定器排气混入混合燃料65中的方法以及使二氧化碳固定器排气流入二氧化碳固定器中的方法，可根据残留气体63所含有的一氧化碳量及二氧化碳固定器排气所含的一氧化碳量和二氧化碳量，而单独使用任一操作，也可以将其各自以成为最适当条件的方式组合来使用。

在二氧化碳固定器53中生成的碳酸钠，在作为废液(含碳酸钠溶液)68而从二氧化碳固定器53排出后，在碳酸钠精制工序(未图示)中精制，并作为高纯度的碳酸钠提取是理想的。因此，使在二氧化碳固定器53内生成的含碳酸钠溶液68中所含有的碳酸钠相对于从含碳酸钠溶液68中除去水的残留物质的含有率为80～99.9质量％较理想，为95质量％以上更理想。在低于80质量％时，在上述碳酸钠精制工序(未图示)中精制而得到的碳酸钠的纯度变高是困难的。

这样，为使精制而得到的碳酸钠为高纯度，理想的是作为在二氧化碳固定器53中与二氧化碳反应的氢氧化钠，使用高纯度氢氧化钠。即，进入二氧化碳固定器53内部的固定剂67中的氢氧化钠相对于从固定剂67除去水的残留物质(在固定剂67含有水时为固定剂67整体)的含有率为80～99.9质量％较理想，为95质量％以上更理想。在低于80质量％时，精制而得到的碳酸钠的纯度有时难以较高。作为固定剂67，虽然可如上述那样使用氢氧化钠的水溶液，但也可使用熔化的氢氧化钠。此外，在使用氢氧化钠水溶液来作为固定剂67时，氢氧化钠相对于水溶液整体的含有率为30～95质量％较理想。在低于30质量％时，由于氢氧化钠的浓度低而难以高效地与二氧化碳反应，且在二氧化碳固定器排气中残留的二氧化碳的含有率有时很高。另外，在高于95质量％时，氢氧化钠水溶液的粘度变高，由于流动性差而有时难以高效地与二氧化碳反应。

通过将从二氧化碳固定器53排出的含碳酸钠溶液68在精制工序(未图示)中精制而提取的碳酸钠的纯度为98～99.9质量％较理想，为99.0质量％以上更理想。通过高于98质量％，可将所得的高纯度碳酸钠在光学玻璃、医药品等需要以高纯度碳酸钠作为原料的领域中使用。碳酸钠的纯度上限越高越好。此外，碳酸钠相对于含碳酸钠溶液68整体的含有率为60～95质量％较理想。在低于60质量％时，由于碳酸钠的浓度低，所以有时难以高效地生成碳酸钠结晶。此外，在高于95质量％时，在晶体析出器中使碳酸钠析出晶体时，由于碳酸钠结晶导致浆料浓度变高所以有时流动性变差。

作为将从二氧化碳固定器53排出的含碳酸钠溶液68精制的精制方法，使碳酸钠结晶从含碳酸钠溶液68析出并通过将析出的碳酸钠与母液分离而提取碳酸钠结晶的方法较理想。该精制方法理想的是在精制工序(未图示)中进行，精制工序具备使碳酸钠结晶从含碳酸钠溶液68析出的晶体析出器(未图示)，和使在晶体析出器析出的碳酸钠的结晶从母液分离的过滤器(未图示)。

在图3所示的本实施方式的烧结炉200中，燃料电池54使用市场销售的系统。虽然可以是高分子型、磷酸型、熔化碳酸盐型、固体电解质型等任一种，但由于排热为高温，所以磷酸型或熔化碳酸盐型或固体电解质型较理想。此外，虽然可产生的电力量根据现在市场销售系统的性能而每系统100KW到2000KW左右，但如果采用将其并联设置等方法，则电力量可自由设计。而且，将氢燃料62的一部分作为燃料电池用氢70而通过配管输送，在燃料电池54中，燃料电池用氢70和空气(空气中的氧)反应，或者，燃料电池用氢70和氧、以及燃料电池用氢70和二氧化碳分别反应而发电。

本发明的水蒸汽重整装置可配置在工业炉内和/或排气的流路内，特别是在炉业等中配置在烧结陶瓷等的烧结炉内和/或成为从烧结炉主体排出的上述燃烧气体的流路的排气排出部而使用，这样，可将在该工业炉(烧结炉)产生的燃烧热的一部分高效地回收。再有，根据本发明的理想方式，可减少燃烧排气中含有的二氧化碳，并可减少排放到大气中的二氧化碳量，还可减少燃料成本。此外，通过回收并利用燃烧排气的热能而可用燃料电池进行发电。