KR101190934B1 - Combustion apparatus having reformer for generating hydrogen - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치는 수소를 포함하는 연료가 주입되는 주입부, 상기 주입부로부터 주입되는 연료가 연소됨으로써 연소열이 발생되는 발열영역, 연소에 의하여 생성되는 생성물을 배기하는 배기부로 구성되는 연소부; 상기 연소부로부터 전달되는 연소열에 의하여 수소화질소(NxHy)가 개질반응을 일으킴으로써 수소를 생성하는 개질부; 상기 개질부로부터 생성되는 수소가 상기 연소부에 연료와 함께 주입되도록 상기 개질부와 상기 주입부를 상호 연결하는 공급라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 연소부에 장착되는 개질부로부터 생성되는 수소를 제공받아 연소부의 연료로 이용함으로써 별도의 수소 공급부 없이 연소반응을 일으킬 수 있는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치가 제공된다.The present invention relates to a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen, and a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen according to the present invention includes an injection unit into which fuel containing hydrogen is injected, and fuel injected from the injection unit is burned. Combustion unit consisting of a heat generating region where the combustion heat is generated, the exhaust unit for exhausting the product generated by the combustion; A reforming unit for generating hydrogen by nitrogen hydride (NxHy) reforming by the combustion heat transferred from the combustion unit; And a supply line interconnecting the reforming unit and the injection unit such that hydrogen generated from the reforming unit is injected together with fuel to the combustion unit.
As a result, a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen, which is capable of causing a combustion reaction without a separate hydrogen supply unit by receiving hydrogen generated from the reforming unit mounted on the combustion unit and using the fuel as the combustion unit, is provided.

Description

수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치{COMBUSTION APPARATUS HAVING REFORMER FOR GENERATING HYDROGEN}Combustion apparatus with reforming part for hydrogen production {COMBUSTION APPARATUS HAVING REFORMER FOR GENERATING HYDROGEN}

본 발명은 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소를 생산하는 개질부와 일체형으로 구성되어 생산되는 수소를 재순환할 수 있는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen, and more particularly, to a combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen capable of recycling hydrogen, which is integrally formed with the reforming unit for producing hydrogen. will be.

화석 연료 및 공기를 혼합한 혼합기를 연소하여 연소열을 발생시키는 연소장치에 있어서, 연료에 포함되는 탄소 및 질소가 산화되어 탄소산화물(COx)가 발생한다. 특히, 불완전 연소반응에 의하여 발생하는 일산화탄소(CO)은 환경오염의 주범으로 In a combustion apparatus that generates combustion heat by combusting a mixture of fossil fuel and air, carbon and nitrogen included in the fuel are oxidized to generate carbon oxides (COx). Particularly, carbon monoxide (CO) generated by incomplete combustion reaction is the main cause of environmental pollution

저유가 시대가 마감되고, 환경규제가 강화되는 시점에서 이러한 탄소 산화물의 배출을 방지하는 동시에 화석 에너지원을 대체할 방법에 관한 모색이 계속될 것으로 예상된다.At the end of the low oil price era and tightening environmental regulations, it is expected to continue to seek ways to prevent fossil energy emissions and replace fossil energy sources.

한편, 상술한 문제를 해결하기 위하여 탄소가 포함되는 화석연료를 이용하지 않고, 연소열을 발생시키는 장비에 대한 연구가 계속되고 있다. 특히, 암모니아(NH3) 가스 등의 수소화질소를 연료로 이용함으로써 탄소산화물(COx)의 배출을 억제하는 장치가 개발되었다.On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, studies on equipment for generating combustion heat without using fossil fuel containing carbon continue. In particular, an apparatus for suppressing the emission of carbon oxides (COx) has been developed by using hydrogen hydride such as ammonia (NH 3 ) gas as a fuel.

다만, 암모니아 가스를 에너지원으로 이용하는 종래의 장치에서 암모니아 가스는 수소 및 공기와 예혼합되어 주입되어야 하며, 연료로서 혼합될 수소를 제공받을 별도의 수소 저장부가 추가적으로 구비되어야 하므로 컴팩트한 구성이 불가능하다는 문제가 있었다.However, in the conventional apparatus using ammonia gas as an energy source, the ammonia gas must be premixed with hydrogen and air and injected, and a separate hydrogen storage unit for receiving hydrogen to be mixed as fuel must be additionally provided. There was a problem.

또한, 이러한 종래의 장치는 연소후에 발생되는 연소열을 폐열로 배기함으로써 에너지 이용 관점에서 비효율적이라는 문제가 있었다.In addition, such a conventional apparatus has a problem that it is inefficient in terms of energy utilization by exhausting combustion heat generated after combustion to waste heat.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 개질반응을 통하여 생산되는 수소를 재순환 시켜 연료로 이용함으로써 친환경 적인 연소반응을 일으킬 수 있는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, a combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen that can cause an environmentally friendly combustion reaction by recycling the hydrogen produced through the reforming reaction as a fuel. In providing.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 수소를 포함하는 연료가 주입되는 주입부, 상기 주입부로부터 주입되는 연료가 연소됨으로써 연소열이 발생되는 발열영역, 연소에 의하여 생성되는 생성물을 배기하는 배기부로 구성되는 연소부; 상기 연소부로부터 전달되는 연소열에 의하여 수소화질소(NxHy)가 개질반응을 일으킴으로써 수소를 생성하는 개질부; 상기 개질부로부터 생성되는 수소가 상기 연소부에 연료와 함께 주입되도록 상기 개질부와 상기 주입부를 상호 연결하는 공급라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치를 제공함에 있다.According to the present invention, the object is composed of an injection unit into which a fuel containing hydrogen is injected, an exothermic region in which combustion heat is generated by combustion of the fuel injected from the injection unit, and an exhaust unit exhausting a product generated by combustion. Combustion section; A reforming unit for generating hydrogen by nitrogen hydride (NxHy) reforming by the combustion heat transferred from the combustion unit; Providing a combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen, characterized in that it comprises a; supply line interconnecting the reforming unit and the injection unit so that hydrogen generated from the reforming unit is injected with fuel to the combustion unit. .

또한, 상기 수소화질소는 암모니아(NH3)일 수 있다.In addition, the nitrogen hydride may be ammonia (NH 3 ).

또한, 연소열을 전달받도록 상기 개질부는 상기 발열영역의 외면을 둘러쌀 수 있다.In addition, the reforming unit may surround the outer surface of the heat generating region to receive combustion heat.

또한, 상기 연소부는 상기 배기부가 중앙에 관통 형성되는 내통; 상기 주입부가 형성되며, 상기 주입부로부터 주입되는 연료가 유동하며 연소되기 위한 연소로가 형성되도록 상기 내통의 외면으로부터 방사방향으로 소정간격 이격되게 상기 내통을 감싸는 외통;을 포함할 수 있다.In addition, the combustion unit is the inner cylinder through which the exhaust portion is formed in the center; The injection unit is formed, the outer cylinder surrounding the inner cylinder to be spaced apart a predetermined interval in the radial direction from the outer surface of the inner cylinder to form a combustion path for the fuel injected from the injection portion flows and combustion.

또한, 상기 발영영역과 상기 개질부 사이에 마련되어 상기 수소화질소의 개질반응을 유도하는 촉매부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a catalyst unit provided between the emission region and the reforming unit to induce a reforming reaction of the nitrogen hydride.

본 발명에 따르면, 연소반응에 의하여 발생하는 연소열을 이용하여 수소화질소를 개질함으로써 별도의 동력 공급없이 수소를 생산할 수 있는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen that can produce hydrogen without additional power by reforming nitrogen hydride using combustion heat generated by a combustion reaction.

또한, 연소에 의하여 폐열로 버려지는 연소열을 수소 생산에 재활용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the energy efficiency can be improved by recycling the heat of combustion discarded by waste heat to the hydrogen production.

또한, 개질부가 연소부에 장착됨으로써 전체적으로 컴팩트하게 구성되므로, 이동 및 운반 편의성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the reforming unit is mounted on the combustion unit as a whole, the compact structure can improve the convenience of movement and transportation.

또한, 연소부에 장착되는 개질부에 의하여 생산되는 수소 중 일부를 연소부에서의 연료로 재순환 이용함으로써 별도의 수소 공급부를 구비할 필요 없이 간편한 연료 주입이 가능하다.In addition, by using some of the hydrogen produced by the reforming unit mounted on the combustion unit to recycle the fuel in the combustion unit it is possible to simplify fuel injection without having to provide a separate hydrogen supply unit.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 분해 사시도이고,
도 2는 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 내부를 도시한 것이고,
도 3은 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 연소반응 시의 동작의 단면을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 개질반응 시의 동작의 단면을 개략적으로 도시한 것이고,
도 5는 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 개질반응 후 생성되는 수소를 순환시키는 동작의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.1 is an exploded perspective view of a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the inside of the combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen of Figure 1,
FIG. 3 schematically illustrates a cross section of an operation during a combustion reaction of a combustion apparatus including the reforming unit for producing hydrogen of FIG. 1;
Figure 4 schematically shows a cross section of the operation during the reforming reaction of the combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen of Figure 1,
FIG. 5 schematically illustrates a cross section of an operation of circulating hydrogen generated after a reforming reaction of a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen of FIG. 1.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the combustion device 100 having a reforming unit for producing hydrogen according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 내부를 도시한 것이다.1 is an exploded perspective view of a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates an inside of a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치(100)는 연료가 주입되어 연소열을 발생시키는 연소부(110)와 수소화질소(NxHy)가 주입되어 상기 연소열에 의하여 개질됨으로써 수소를 생산하는 개질부(120)와 개질반응을 촉진하는 촉매부(130)와 생성된 수소를 연소부(110)에 주입하기 위한 공급라인(140)을 포함한다.1 and 2, the combustion apparatus 100 including a reforming unit for producing hydrogen according to an embodiment of the present invention includes a combustion unit 110 and nitrogen hydride (NxHy) in which fuel is injected to generate combustion heat. The injection unit is reformed by the combustion heat, thereby producing hydrogen, a reforming unit 120, a catalyst unit 130 for promoting a reforming reaction, and a supply line 140 for injecting the generated hydrogen into the combustion unit 110. .

상기 연소부(110)는 실질적으로 연소반응이 일어남으로써 연소열을 발생시키는 부재로서 내통(111)과 내통(111)을 감싸는 외통(114)을 포함하여 구성된다.The combustion unit 110 includes an inner cylinder 111 and an outer cylinder 114 surrounding the inner cylinder 111 as a member that generates combustion heat by substantially causing a combustion reaction.

상기 내통(111)은 실린더 형상으로 형성되고, 대경부(112)와 소경부(113)로 구성되어, 대경부(112)보다 직경이 작은 소경부(113)가 대경부(112)로부터 단차를 형성하며 연장된다.The inner cylinder 111 is formed in a cylindrical shape, and consists of a large diameter portion 112 and a small diameter portion 113, the small diameter portion 113 having a diameter smaller than the large diameter portion 112 is stepped from the large diameter portion 112 Forming and extending.

한편, 연소부는 유입되는 연료가 대경부(112)의 외면에서부터 소경부(113)의 외면을 따라서 차례대로 유동하고, 연료가 연소되어 발생하는 생성물은 소경부(113)의 내면에서부터 대경부(112)의 내면을 따라서 차례대로 유동하도록 배치된다.On the other hand, the combustion unit flows in from the outer surface of the large-diameter portion 112 along the outer surface of the small-diameter portion 113 from the outer surface of the large-diameter portion 112, and the product generated by burning the fuel is a large diameter portion 112 from the inner surface of the small-diameter portion 113. It is arranged to flow in turn along the inner surface of the).

또한, 연소부(110)의 중앙부에는 연소반응 후 생성되는 생성물이 배기되기 위한 통로인 배기부(116)가 관통 형성된다. 따라서, 연소반응에 의한 생성물은 배기부(116)의 소경부(113)측 단부를 통하여 유입되어, 배기부(116)의 대경부(112)측 단부로 배출된다. 즉, 생성물은 연료가 유입되어 유동하는 방향과 반대방향으로 배기부(116)를 따라서 유동하여 최종 배기된다.In addition, an exhaust part 116, which is a passage through which the product generated after the combustion reaction is exhausted, is formed in the central part of the combustion part 110. Therefore, the product by the combustion reaction flows in through the small diameter portion 113 side end portion of the exhaust portion 116 and is discharged to the large diameter portion 112 side edge portion of the exhaust portion 116. That is, the product flows along the exhaust section 116 in the direction opposite to the direction in which the fuel flows in and flows out and is finally exhausted.

상기 외통(114)은 내부에 수용공간이 형성되는 실린더 형상으로 형성되며, 내부의 수용공간에는 내통(111)이 수용 배치된다. 즉, 외통(114)은 내통(111)의 외면을 감싸되, 방사방향으로 소정간격 이격되며, 외통(114)의 내면과 내통(111)의 외면 사이의 공간인 연소로(118)는 주입된 연료가 유동함과 동시에 연소되기 위한 유로가 된다.The outer cylinder 114 is formed in a cylindrical shape that is formed in the receiving space therein, the inner cylinder 111 is accommodated in the receiving space therein. That is, the outer cylinder 114 is wrapped around the outer surface of the inner cylinder 111, spaced apart a predetermined interval in the radial direction, the combustion furnace 118 which is a space between the inner surface of the outer cylinder 114 and the outer surface of the inner cylinder 111 is injected As the fuel flows, it becomes a flow path for burning.

연료의 유동 방향의 반대방향 단부 측 외통(114)의 외면에는 연료가 주입되기 위한 주입부(115)가 형성된다.An injection portion 115 for injecting fuel is formed on the outer surface of the outer cylinder 114 on the end side opposite to the flow direction of the fuel.

한편, 연소 및 발열반응은 상술한 연소부(110)의 소경부(113)가 위치하는 쪽 단부에서 발생하게 되므로, 발열반응이 발생하는 소경부(113) 쪽 연소부(110) 영역을 발열영역(117)으로 정의한다.On the other hand, since the combustion and exothermic reactions are generated at the end portion where the small diameter portion 113 of the combustion portion 110 is located, the combustion portion 110 region of the small diameter portion 113 side in which the exothermic reaction occurs is generated in the heating region. It is defined as (117).

상기 개질부(120)는 내부에 소정의 수용공간이 형성되는 실린더 형상으로 형성됨으로써 외통(114)의 형상과 유사한 것으로 구비된다. 개질부(120) 내의 수용공간에는 외통(114)이 수용되되, 개질부(120)는 외통(114)의 외면으로부터 방사방향으로 소정 간격 이격되도록 장착된다.The reforming unit 120 is formed in a cylinder shape in which a predetermined receiving space is formed therein, and is similar to the shape of the outer cylinder 114. The outer cylinder 114 is accommodated in the accommodation space in the reforming unit 120, and the reforming unit 120 is mounted to be spaced apart from the outer surface of the outer cylinder 114 by a predetermined interval in the radial direction.

개질부(120)의 발열영역(117) 측 단부에는 외통(114)과의 이격공간 내부로 수소화질소(NxHy)를 유입하기 위한 공급포트(121)가 형성되고, 개질부(120) 외면의 발열영역(117) 반대측 단부에는 수소화질소가 개질반응에 의하여 생성되는 수소 및 질소 가스를 외부로 배출하기 위한 배출포트(122)가 형성된다.At the end of the heat generating region 117 side of the reforming unit 120, a supply port 121 for introducing nitrogen hydride (NxHy) into a space separated from the outer cylinder 114 is formed, and heat generation of the outer surface of the reforming unit 120 is performed. At the opposite end of the region 117, a discharge port 122 is formed for discharging hydrogen and nitrogen gas generated by the nitrogen hydride reforming reaction to the outside.

상기 촉매부(130)는 외통(114)의 외주면과 개질부(120)의 내주면 사이에 개재됨으로써, 수소화질소의 개질반응을 촉진하기 위한 부재이다. 촉매부(130)는 개질반응 효율이 향상될 수 있도록 직접적인 발열반응이 발생하는 발영영역(117) 상에 배치된다.The catalyst unit 130 is interposed between the outer circumferential surface of the outer cylinder 114 and the inner circumferential surface of the reforming unit 120, and thus is a member for promoting a reforming reaction of nitrogen hydride. The catalyst unit 130 is disposed on the light emitting region 117 where a direct exothermic reaction occurs so that the reforming reaction efficiency can be improved.

한편, 본 실시예에서의 촉매부(130)는 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 니켈/실리카/알루미나 혼합 촉매(Ni/SiO2/Al2O3) 중에서 적어도 어느 하나가 선택되어 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, at least one selected from ruthenium (Ru), iridium (Ir), and nickel / silica / alumina mixed catalyst (Ni / SiO 2 / Al 2 O 3 ) may be used as the catalyst unit 130 in the present embodiment. May be, but is not limited thereto.

상기 공급라인(140)은 배출포트(122)와 주입부(115)를 상호 연결함으로써, 개질부(120)에서 생성되는 수소를 연소부(110) 내의 연소로에 주입하기 위한 부재이다. 공급라인(140)에는 소스를 연속 또는 단속적으로 연소부(110) 내에 주입하기 위하여 별도의 제어부(미도시) 및 차단밸브(미도시)가 구비될 수도 있다.
The supply line 140 is a member for injecting hydrogen generated in the reforming unit 120 into the combustion furnace in the combustion unit 110 by interconnecting the discharge port 122 and the injection unit 115. The supply line 140 may be provided with a separate controller (not shown) and a shutoff valve (not shown) to inject the source into the combustion unit 110 continuously or intermittently.

지금부터는 상술한 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치(100)의 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.The operation of one embodiment of the combustion apparatus 100 having the above-described reforming portion for producing hydrogen will now be described.

도 3은 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 연소반응 시의 동작의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 3 schematically illustrates a cross section of an operation during a combustion reaction of a combustion apparatus including the reforming unit for producing hydrogen of FIG. 1.

먼저, 도 3을 참조하면, 주입부(115)를 통하여 수소(H2) + 암모니아(NH3) + 공기가 혼합되어 구성되는 연료가 연소부(110)의 내통(111)과 외통(114) 사이 이격공간인 연소로(118) 내로 주입된다. 주입된 연료는 연소로(118)를 따라서 유동하며, 최초로 배기부(116)의 단부에서 스파크에 의하여 최초 점화되어 발생하는 화염이 점차 소경부(113)와 외통(114) 사이의 발열영역(117)으로 이동한다.First, referring to FIG. 3, the fuel configured by mixing hydrogen (H 2 ) + ammonia (NH 3 ) + air through the injection unit 115 includes an inner cylinder 111 and an outer cylinder 114 of the combustion unit 110. It is injected into the combustion furnace 118 which is a space between them. The injected fuel flows along the combustion furnace 118, and the flame generated by the first ignition by the spark at the end of the exhaust portion 116 is gradually generated from the heat generating region 117 between the small diameter portion 113 and the outer cylinder 114. Go to).

점화된 연료는 발열영역(117) 상에서 하기와 같은 반응식 1과 함께 연소되며 화염(f) 및 연소열을 발생시킨다.The ignited fuel is burned together with the following reaction formula 1 on the exothermic region 117 to generate flame f and combustion heat.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112011010869617-pat00001
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완전 연소 반응식인 반응식 1에 의하면, 수소를 포함하는 연료가 연소됨으로써 물과 질소가 생성물로 생성된다. 상기의 생성물은 배기부(116)를 통하여 외부로 배기되고, 상기 연소반응에 의하여 발생하는 연소열은 발열영역(117)상의 외통(114)으로 열전달된다.According to Scheme 1, which is a complete combustion scheme, water and nitrogen are produced as products by burning a fuel containing hydrogen. The product is exhausted to the outside through the exhaust section 116, the combustion heat generated by the combustion reaction is heat transfer to the outer cylinder 114 on the heat generating region (117).

다만, 본 실시예에서의 연소반응은 반응식 1의 완전연소로 가정하여 설명하였으나, 상기 반응식 1의 완전연소 반응이 아닌 불완전 연소 반응에 의하여 진행될 수도 있으며, 불완전 연소 반응에 의하는 경우에는 연소후 발생되는 생성물은 상술한 완전 연소 반응식과 상이할 수 있다.However, although the combustion reaction in the present embodiment has been described on the assumption of complete combustion in Scheme 1, the combustion reaction may be performed by an incomplete combustion reaction instead of the complete combustion reaction in Scheme 1, and may occur after combustion in case of incomplete combustion reaction. The resulting product may differ from the complete combustion scheme described above.

도 4는 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 개질반응 시의 동작의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.4 is a schematic cross-sectional view of the operation during the reforming reaction of the combustion apparatus having the reforming unit for producing hydrogen of FIG. 1.

한편, 도 4를 참조하면, 연소반응이 일어남과 동시에, 공급포트(121)를 통하여 수소화질소(NxHy)를 개질부(120)의 내면과 외통(114)의 외면 사이 이격공간 내로 공급한다. 본 실시예에서 공급포트(121)를 통하여 공급되는 수소화질소는 주입부(115)에 주입되는 암모니아(NH3)가 이용되나, 개질 가능한 수소화질소(NxHy)라면 제한되지 않고 압력포트(121)를 통하여 공급될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 4, the combustion reaction occurs and at the same time, nitrogen hydride (NxHy) is supplied into the spaced space between the inner surface of the reforming unit 120 and the outer surface of the outer cylinder 114 through the supply port 121. In this embodiment, the hydrogen hydride supplied through the supply port 121 is ammonia (NH 3 ) is injected into the injection unit 115 is used, but if the reformable nitrogen hydride (NxHy) is not limited to the pressure port 121 Can be supplied through.

상기와 같이 공급포트(121)에 의하여 암모니아가 공급되면, 암모니아는 연소반응에 의하여 발생하는 연소열을 제공받아 외통(114)의 외면에 배치되는 촉매부(130)에 의하여 개질반응을 일으키게 된다.When ammonia is supplied by the supply port 121 as described above, the ammonia receives the heat of combustion generated by the combustion reaction to cause the reforming reaction by the catalyst unit 130 disposed on the outer surface of the outer cylinder 114.

[반응식 2]Scheme 2

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개질반응에 의하여 암모니아(NH3)는 상기의 반응식 2와 같이 수소(H2)와 질소(N2)로 분리되고, 개질반응 후의 수소가스 및 질소가스는 외통(114)의 외주면을 따라서 배출포트(122) 측으로 유동한다.By the reforming reaction, ammonia (NH 3 ) is separated into hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ) as in Scheme 2, and the hydrogen gas and the nitrogen gas after the reforming reaction are discharge ports along the outer circumferential surface of the outer cylinder 114. It flows to (122) side.

도 5는 도 1의 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치의 개질반응 후 생성되는 수소를 순환시키는 동작의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 5 schematically illustrates a cross section of an operation of circulating hydrogen generated after a reforming reaction of a combustion apparatus including a reforming unit for producing hydrogen of FIG. 1.

도 5를 참조하면, 배출포트(122)로 배츨되는 수소가스(H2) 중 일부는 공급라인(140)을 따라서 주입부(115)의 전단에 제공되며, 암모니아(NH3) 및 공기와 혼합되어 주입부(115)를 통하여 연료로서 연소로(118) 내에 주입되게 된다. Referring to FIG. 5, some of the hydrogen gas H 2 discharged to the discharge port 122 is provided at the front end of the injection unit 115 along the supply line 140, and mixed with ammonia NH 3 and air. The fuel is injected into the combustion furnace 118 through the injection unit 115 as fuel.

이때, 소정의 제어부가 차단밸브를 제어하여 혼합비에 따라 주입되는 수소량을 조절하게 되고, 주입되지 않는 수소는 별도로 저장되어 다른 시스템에 이용될 수도 있다.
In this case, the predetermined control unit controls the shutoff valve to adjust the amount of hydrogen injected according to the mixing ratio, and the hydrogen not injected may be stored separately and used in another system.

따라서, 종래의 연소장치에 의하면, 연소열을 폐열로 낭비하는 문제가 있었으나, 본 실시예를 이용하면, 개질부가 연소부에 장착되도록 구성함으로써, 컴팩트한 구성을 도모할 수 있다.Therefore, according to the conventional combustion apparatus, there has been a problem of wasting the heat of combustion as waste heat. However, by using the present embodiment, the reforming unit is mounted on the combustion unit, whereby a compact structure can be achieved.

또한, 실린더형의 연소부에 개질부가 적층식으로 밀착되게 장착됨으로써, 연소부에서 발생되는 연소열이 손실없이 수소화질소에 신속하게 제공될 수 있다.In addition, since the reforming unit is closely mounted in a cylindrical combustion unit, the heat of combustion generated in the combustion unit can be quickly provided to the nitrogen hydride without loss.

또한, 연소시 발생하는 연소열을 그대로 배기하지 않고 암모니아를 개질하여 수소를 생산하는데 이용되므로 에너지 이용 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since it is used to produce hydrogen by reforming ammonia without exhausting combustion heat generated during combustion, it is possible to improve energy utilization efficiency.

또한, 생산되는 수소 중 일부를 연료로 이용함으로써, 연료와 함께 혼합되는 수소가 저장될 별도의 장비가 선태적인 구성이 되므로, 전체적으로 간결한 구성을 도모할 수 있다.
In addition, by using some of the hydrogen produced as a fuel, a separate configuration for storing the hydrogen mixed with the fuel is an optional configuration, it is possible to achieve a concise configuration as a whole.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described in the present invention to various extents which can be modified.

100 : 본 발명의 제1실시예에 따른 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치
110 : 연소부 130 : 촉매부
120 : 개질부 140 : 공급라인100: combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen according to the first embodiment of the present invention
110: combustion unit 130: catalyst unit
120: reforming unit 140: supply line

Claims (5)

수소를 포함하는 연료가 주입되는 주입부, 상기 주입부로부터 주입되는 연료가 연소됨으로써 연소열이 발생되는 발열영역, 연소에 의하여 생성되는 생성물을 배기하는 배기부로 구성되는 연소부;
상기 연소부로부터 전달되는 연소열에 의하여 수소화질소(NxHy)가 개질반응을 일으킴으로써 수소를 생성하는 개질부;
상기 개질부로부터 생성되는 수소가 상기 연소부에 연료와 함께 주입되도록 상기 개질부와 상기 주입부를 상호 연결하는 공급라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치.A combustion unit including an injection unit into which fuel containing hydrogen is injected, an exothermic region in which combustion heat is generated by combustion of the fuel injected from the injection unit, and an exhaust unit exhausting a product generated by combustion;
A reforming unit for generating hydrogen by nitrogen hydride (NxHy) reforming by the combustion heat transferred from the combustion unit;
And a supply line interconnecting the reforming unit and the injecting unit such that hydrogen generated from the reforming unit is injected together with fuel to the combustion unit. 제1항에 있어서
상기 수소화질소는 암모니아(NH3)인 것을 특징으로 하는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치.The method of claim 1, wherein
The nitrogen hydride is a combustion device having a reforming unit for producing hydrogen, characterized in that ammonia (NH 3 ). 제2항에 있어서,
상기 발열영역으로부터 발생되는 연소열을 전달받도록 상기 개질부는 상기 발열영역의 외면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치.The method of claim 2,
And the reforming unit surrounds an outer surface of the heat generating region to receive combustion heat generated from the heat generating region. 제3항에 있어서,
상기 연소부는 중앙에 상기 배기부가 관통 형성되는 내통; 상기 주입부가 형성되며, 상기 주입부로부터 주입되는 연료가 유동하며 연소되기 위한 연소로가 형성되도록 상기 내통의 외면으로부터 방사방향으로 소정간격 이격되게 상기 내통을 둘러싸는 외통;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치.The method of claim 3,
The combustion unit includes an inner cylinder through which the exhaust unit is formed; And an outer cylinder forming the injection portion and surrounding the inner cylinder so as to be spaced apart from the outer surface of the inner cylinder by a predetermined distance in a radial direction so that a combustion path for flowing and burning fuel injected from the injection portion is formed. Combustion apparatus having a reforming unit for producing hydrogen. 제4항에 있어서,
상기 발영영역과 상기 개질부 사이에 마련되어 상기 수소화질소의 개질반응을 유도하는 촉매부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치.The method of claim 4, wherein
And a catalytic part provided between the emission region and the reforming part to induce a reforming reaction of the nitrogen hydride.
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