KR101222042B1

KR101222042B1 - 폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법

Info

Publication number: KR101222042B1
Application number: KR1020110018528A
Authority: KR
Inventors: 박흥수
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2013-01-15
Also published as: KR20120099969A

Abstract

본 발명은, 가열로의 연도 내부에 위치하여, 상기 연도를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해 고온의 수증기를 발생시키는 증기발생수단 및 상기 증기발생수단과 연통되어 상기 고온의 수증기를 공급받고, 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합해 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성토록 제공되는 가스개질수단을 포함하여 구성된 폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 남아 있는 배기가스의 열을 상기 메탄과 고온의 수증기의 흡열반응인 개질반응에 이용하고, 개질반응 후 생성된 이산화탄소와 수소를 예열하는 데에도 이용함으로써, 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법{HEAT RECOVERY APPARATUS AND HEAT RECOVERY METHOD USING THE SAME}

본 발명은 폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철공정을 비롯한 금속 야금분야, 요업분야 등에서 널리 사용되고 있는 공업용 가열로의 배기가스의 열을 효과적으로 회수함으로써, 가열로에 투입되는 에너지를 절감하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법에 관한 것이다.

산업체에 있어서 에너지 사용량의 절감은 대체에너지의 개발, 공정의 효율화, 에너지 절감형 신공정의 개발 및 프로세스 제어의 고도화 등을 통하여 이루어질 수 있으나, 이러한 기술들은 그 동안의 에너지 사용 절감을 위한 노력을 통하여 이미 한계에 있거나 장기간의 개발기간과 대규모의 투자를 필요로 한다.

이에 비해서, 대부분의 산업공정에서는 투입에너지의 상당 부분이 폐열로 방출되고 있으며 현재까지도 그 상당량이 회수되지 못하는 실정에 있음은 주지의 사실이다.

즉, 산업체는 대부분 다량의 에너지를 소비하고 있어 폐가스, 폐수, 배공기, 냉각수 등 폐열 배출이 많으며, 특히 대규모 제철소, 중화학공장에서는 고온 폐열이 배출되고 있으므로 열교관기로 열회수를 하여 유용한 열원으로 이용 가능하다.

예를 들어, 종래에는 대규모 제철소의 가열로 등에서 주로 배기가스의 열을 이용하여 연소용 공기를 예열한 후, 이를 공정에 재투입하는 방법을 통해 폐열을 회수하였으며, 이는 도 1에 도시되어 있다.

구체적으로, 제철공정에 사용되는 가열로(1)의 경우 연도(10)를 통해 배출되는 배기가스의 온도는 약 900℃ 정도인데, 이러한 고온의 배기가스의 열을 이용하여 공기예열수단(40)에서 연소용 공기를 약 400 ~ 600도까지 예열하여 버너(50)에 공급하는 방법으로 배기가스의 열을 회수하였다.

그런데, 예열하는 연소공기의 온도를 높게 할수록 배기가스 열에 대한 회수율은 증대되지만, 열교환기 재질상의 문제로 약 600℃ 정도까지 예열하는 것이 한계로 인식되고 있다.

이로 인해, 고온의 배기가스 열을 일부 회수하더라도 가열로(1)의 연도(10)로 배출되는 최종 배기가스의 온도는 400 ~ 500℃에 달하여 여전히 배기가스의 남아 있는 열을 회수할 여지가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 가열로 등의 공업로에서 종래 연소용 공기의 예열에만 적용되어오던 배기가스의 열에 대한 회수기술을 대체하거나 보강하여 배기가스의 열에 대한 회수율을 극대화시킬 수 있는 폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 가열로의 연도 내부에 위치하여, 상기 연도를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해 고온의 수증기를 발생시키는 증기발생수단 및 상기 증기발생수단과 연통되어 상기 고온의 수증기를 공급받아, 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합해 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성토록 제공되는 가스개질수단을 포함하고, 상기 가스개질수단은, 상기 고온의 배기가스의 열을 개질반응 및 일산화탄소와 수소의 예열에 이용토록, 상기 가열로의 연도 내부에 위치된다.

삭제

더 바람직하게는, 상기 가스개질수단은, 상기 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합토록 제공되는 가스혼합기와, 상기 가스혼합기와 연통되어 혼합된 가스를 공급받아 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성토록 제공되는 개질반응기를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 개질반응기는, 상기 고온의 배기가스의 열을 개질반응 및 일산화탄소와 수소의 예열에 이용토록, 상기 가열로의 연도 내부에 위치된다.

더 바람직하게는, 상기 가열로의 연도 내부에 위치하여, 상기 연도를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해, 가열로의 버너에 공급되는 연소용 공기를 예열하는 공기예열수단을 더 포함한다.

그리고, 본 발명은, 가열로의 연도를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해 물을 고온의 수증기로 기화시키는 단계, 상기 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합하여 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성하면서, 상기 일산화탄소와 수소를 예열시키는 단계 및 상기 예열된 일산화탄소와 수소를 가열로의 버너에 공급하는 단계를 포함하여 구성된 폐열회수형 가열로를 이용한 폐열회수방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 개질반응 및 예열 단계는, 개질반응 및 예열에 필요한 열을 상기 고온의 배기가스로부터 제공받도록, 상기 가열로의 연도(10) 내부에서 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법에 의하면, 가열로 등의 공업로에서의 배기가스의 열을 회수하여 연소용 공기를 예열하는 데 이용할 뿐만 아니라, 버너에 공급되는 메탄 가스와 개질반응하는 고온의 수증기를 생성하는데 이용함으로써 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 남아 있는 배기가스의 열을 상기 메탄 가스와 고온의 수증기의 흡열반응인 개질반응에 이용하고, 개질반응 후 생성된 이산화탄소와 수소를 예열하는 데에도 이용함으로써, 에너지 효율을 더욱 향상시키는 효과가 있다.

따라서, 연도를 통하여 배출되는 배기가스의 온도를 낮추면서, 즉 배기가스의 열에 대한 회수율을 증대시켜 에너지 효율이 높은 공업로를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 폐열회수형 가열로를 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로의 일 실시예를 도시한 개략도
도 3은 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로의 다른 실시예를 도시한 개략도
도 4는 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로의 또 다른 실시예를 도시한 개략도
도 5는 본 발명에 따른 페열회수형 가열로를 이용한 폐열회수방법을 도시한 블럭도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로 및 이를 이용한 폐열회수방법을 상세하게 설명한다.

도 2 내지 4는 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 실시예들을 개략적으로 나타낸다. 상기의 가열로(1)는 제철공정에서 슬라브(100)를 후속 열연공정에 투입하기 위하여 약 1270℃까지 가열하는 공업로를 나타낸다.

그러나, 상기와 같은 가열로(1)에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 가열수단을 갖추고 있는 장치에 두루 적용될 수 있음은 물론이다.

일반적으로 열연 대상인 슬라브(100)는 열연공정 전에 가열로(1)에서의 가열과정을 거친다. 즉, 슬라브(100)를 가열시키기 위해 슬라브(100)는 가열로(1)에 장입되고, 장입된 상기 슬라브(100)는 이송수단에 의해 이동되면서, 이동경로를 따라 구비된 버너(50)의 화염에 의해 소정 온도까지 가열된 후에 가열로(1)의 출구로 배출된다.

이와 같이, 가열로(1)에서의 가열과정에서 고온의 배기가스가 발생하며, 상기 고온의 배기가스는 가열로(1)의 연도(10)를 통해 외부로 배출되게 된다.

이때, 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)에 따르면, 상기 고온의 배기가스의 열을 그대로 배출하지 않고, 많은 부분을 회수하여 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

먼저, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가열로(1)의 실시예들은 종래기술의 연소용 공기를 예열하는 공기예열수단(40)을 기본적으로 포함하여 구성될 수 있다.

상기 공기예열수단(40)은 가열로(1)의 연도(10) 내부에 위치하여, 상기 연도(10)를 통해 배출되는 고온의 배기가스 열과의 열교환을 이용해, 가열로(1)의 버너(50)에 공급되는 연소용 공기를 예열하는 데 제공될 수 있다.

그런데, 배경기술에서 설명한 바와 같이, 가열로(1)의 연도(10)를 통해 배출되는 배기가스의 열은 약 900℃에 달하는데, 이와 같은 고온의 에너지를 연소용 공기의 예열에만 이용하는 경우에는 여전히 배기가스의 열이 약 400~500℃이므로, 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

이에, 본 발명에 따른 실시예들은 가열로(1)의 연도(10) 내부에 위치하여, 상기 연도(10)를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해 고온의 수증기를 발생시키는 증기발생수단(20) 및 상기 증기발생수단과 연통되어 상기 고온의 수증기를 공급받아, 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합해 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성토록 제공되는 가스개질수단(30)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 본 발명은 연소용 공기의 예열에 사용되고 남아있는 배기가스의 열을, 고온의 수증기를 발생시키고, 상기 고온의 수증기와 메탄 가스의 흡열반응인 개질반응시키는 데 이용함으로써, 에너지 효율을 향상시키고자 하는 것이다.

다음, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 일 실시예를 구체적으로 설명한다.

가열로(1)에서 슬라브(100)가 버너(50)의 화염에 의해 가열되면서, 약 900℃의 고온 배기가스가 발생하고, 이러한 고온의 배기가스는 외부로 배출되기 위해 연도(10)를 통과하게 된다.

이때, 상기 증기발생수단(20)이 연도(10)에, 구체적으로는 연도(10) 내부 또는 고온의 배기가스의 배출경로 상에 위치하고 있으므로, 고온의 배기가스는 연도(10)를 통과하면서 증기발생수단(20)에 열을 전달하게 된다.

그리고, 상기 증기발생수단(20)에는 물(또는 순수)이 공급되도록 구성되어, 공급된 물(또는 순수)은 증기발생수단(20)에 포함되는 열교환기(미도시)에 의해 고온의 배기가스와 열교환이 이루어지면서 열을 공급받게 된다.

이에 따라, 물(또는 순수)은 상변화가 이루어져, 약 500℃ 이상의 고온/고압의 수증기가 생성된다.

또한, 상기의 증기발생수단(20)과 가스개질수단(30)은 수증기유로(22)에 의해 연통되어 있다. 따라서, 증기발생수단(20)에 의해 생성된 고온/고압의 수증기는 수증기유로(22)를 통해 가스개질수단(30)에 공급되게 된다.

그리고, 가스개질수단(30)에는 연료가스인 메탄 가스(CH₄)가 공급되어, 상기 고온/고압의 수증기(H₂O)와 혼합하게 된다. 혼합하면서 메탄 가스(CH₄)와 고온/고압의 수증기(H₂O)는 개질반응을 일어나게 되고, 이러한 개질반응 결과 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)의 혼합가스를 생성한다.

이렇게 개질반응 결과 생성된 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 예열된 후 연료가스유로(38)를 통해 버너(50)에 공급되어 에너지원으로 사용되게 된다.

먼저, 상기의 메탄 가스(CH₄)와 고온/고압의 수증기(H₂O)의 개질반응을 간단히 설명한다. 아래의 화학반응에 대한 설명은 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 다른 실시예들에도 적용되므로, 해당 부분에서는 설명을 생략한다.

CH₄(g) + H₂O(g) → CO(g) + 3H₂(g)

상기의 개질반응은 흡연반응으로써 약 206kJ/mol의 반응 에너지가 필요하다. 이때, 필요한 에너지는 배기가스의 열을 이용하여 얻어진 고온/고압의 수증기를 이용하게 얻을 수 있다.

한편, 상기 화학식의 좌변에 있는 메탄 가스가 가지는 연소열량은 9520kcal이고, 우변의 일산화탄소와 수소가 가지는 발열량은 3020+3×3050=12170kcal이므로 메탄 가스와 수증기의 개질반응을 통하여 연소가스의 발열량이 약 28% 정도 증대될 수 있는 것이다.

결과적으로, 배기가스의 열을 이용하여 메탄을 개질반응시키면 메탄보다 연소열량이 약 28% 많은 일산화탄소와 수소의 혼합가스를 얻을 수 있게 되는 것이다.

즉, 이와 같은 본 발명에 의하면, 메탄과 고온/고압의 수증기의 개질반응에서 요구되는 열을 연소 배기가스 열로부터 얻게 되고, 결과적으로 배기가스의 열을 개질반응 생성물인 일산화탄소와 수소의 화학적 에너지로 전환한 다음 가열로(1)에 재투입하는 결과를 얻게 되는 것이다.

또한, 메탄 가스와 개질반응하는 수증기가 고온/고압이므로, 개질반응 결과 생성된 일산화탄소와 수소가 가열로(1)로 재투입되기 전에 예열되어 가열로 버너(50)의 연소에 필요한 에너지를 감소시킬 수도 있다.

따라서, 가열로(1)의 고온의 배기가스의 열을 연료가스인 메탄 가스와 고온/고압의 수증기의 개질반응 및 상기 개질반응 결과 생성된 혼합가스인 일산화탄소와 수소를 예열시키는데 이용함으로써, 에너지 효율을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 증기발생수단(20)에 추가하여 공기예열수단(40)을 연도 내에 설치할 수 있다. 이 경우, 고온의 배기가스의 남아있는 열과 연소용 공기가 공기예열수단(40)의 열교환기(미도시)에서 열교환이 이루어져 연소용 공기를 예열하게 된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 일 실시예는 에너지 효율을 더욱 증대시키는 효과가 있다.

다음, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 다른 실시예를 구체적으로 설명한다.

상기에서 설명한 도 2의 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 일 실시예는 개질반응에 고온의 배기가스의 열을 이용하여 종래기술에 비해 에너지 효율이 높다.

그런데, 메탄 가스와 고온/고압의 수증기의 개질반응은 흡열반응이므로 반응과정에서 지속적인 열의 공급이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 다른 실시예는 개질반응 중에도 고온의 배기가스로부터 지속적인 열의 공급이 가능하도록 개질반응이 연도(10) 내에서 이루어지도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 가스개질수단(30)은, 고온의 배기가스의 열을 개질반응 및 개질반응 결과 생성된 일산화탄소와 수소의 예열에 이용토록, 상기 가열로(1)의 연도(10)에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로는, 가스개질수단(30)은 연도(10) 내부 또는 배기가스의 배출경로 상에 위치되도록 하여 배기가스의 열과 열교환이 이루어지도록 구성할 수 있다.

이와 같이, 가스개질수단(30)이 연도(10) 내부에 위치함으로써, 개질반응 및 일산화탄소와 수소의 예열에 필요한 에너지를 가스개질수단(30)의 열교환기(미도시)를 통해 지속적으로, 그리고 안정적으로 공급받을 수 있어, 개질반응이 일정하게 이루어질 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 다른 실시예는, 증기발생수단(20) 및 공기예열수단(40) 뿐만 아니라 가스개질수단(30)을 연도 내에 설치하여, 고온의 배기가스의 열을 추가 흡수하도록 함으로써, 에너지 효율을 증대시키는 효과가 있다. 여기서, 증기발생수단(20)의 구체적인 내용은 상기에서 설명한 바와 동일하다.

더욱이, 상기 화학식에서 보는 바와 같이 개질반응 후에는 가스의 체적이 2배로 증가되므로 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 구성하면 고온의 배기가스 열에 의한 연료 예열효과를 극대화할 수 있고, 이를 통하여 가열로(1)의 배기가스 열의 극한적인 회수가 가능한 효과가 있다.

다음, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 또 다른 실시예를 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 또 다른 실시예의 상기 가스개질수단(30)은, 상기 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합토록 제공되는 가스혼합기(32)와, 상기 가스혼합기와 연통되어 혼합된 가스를 공급받아 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성토록 제공되는 개질반응기(34)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 개질반응기(34)는, 상기 고온의 배기가스의 열을 개질반응 및 일산화탄소와 수소의 예열에 이용토록, 상기 가열로의 연도(10) 내부에 위치될 수 있다.

즉, 상기 도 3의 본 발명에 따른 다른 실시예에서는 연도(10) 내에 위치한 가스개질수단(30) 한 곳에서 메탄 가스와 고온/고압의 수증기의 혼합 및 개질반응과 개질반응 결과 생성된 일산화탄소와 수소의 예열과정이 이루어졌다.

반면, 도 4의 본 발명에 따른 또 다른 실시예에서는 증기발생수단(20)과 연통되는 가스혼합기(32)에서 메탄 가스와 고온/고압의 수증기가 혼합되도록 구성될 수 있다. 이때, 메탄 가스와 고온/고압의 수증기가 혼합되면서, 일부 개질반응이 일어날 수 있다.

또한, 상기의 혼합된 가스는 혼합가스유로(36)를 통해 가스혼합기(32)에서 연도(10) 내부에 위치한 개질반응기(34)로 공급된다. 이때, 상기 공급된 혼합된 가스는 개질반응기의 열교환기(미도시)에서 고온의 배기가스의 열을 흡수하여 개질반응을 하게 된다.

이 경우 개질반응기(34)에서 고온의 배기가스의 열을 이용해 개질반응이 일어나면서, 동시에 개질반응 결과 생성된 일산화탄소 및 수소의 예열이 이루어진다. 그리고, 상기 예열된 일산화탄소 및 수소는 연료가스유로(38)를 통해 가열로(1)의 버너(50)에 공급되게 된다.

본 발명에 따른 또 다른 실시예도 상기 다른 실시예와 같이 고온의 배기가스를 이용하여 안정적인 개질반응을 유도하고, 또한 개질반응 결과 생성된 일산화탄소와 수소를 예열함으로써, 에너지 효율을 증대시키는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 따른 또 다른 실시예는, 증기발생수단(20) 및 공기예열수단(40) 뿐만 아니라 개질반응기(34)를 연도 내에 설치하여, 고온의 배기가스의 열을 추가 흡수하도록 함으로써, 에너지 효율을 증대시키는 효과가 있다. 여기서, 증기발생수단(20)의 구체적인 내용은 상기에서 설명한 바와 동일하다.

다만, 도 2 내지 4에 도시되어 있는 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 실시예들에서, 공기예열수단(40), 증기발생수단(20) 및 가스개질수단(30)(가스혼합기(32) 및 개질반응기(34))의 연도(10) 내부에서의 배치순서는 도시된 것에 한정되지 않고, 개질반응의 온도 및 기계적인 설치방법 등에 따라 서로 달라질 수 있다.

또한, 고온의 배기가스 열의 에너지 효율을 증대시키기 위해, 수증기유로(22), 연료가스유로(38) 및 혼합가스유로(36)는 연도(10) 내부를 통과하도록 구성될 수 있다.

다음, 도 5의 블럭도는 본 발명에 따른 페열회수형 가열로(1)를 이용한 폐열회수방법을 나타내는 것으로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)의 개념에 따라 가열로의 배기가스의 열을 회수하는 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 폐열회수형 가열로(1)를 이용한 폐열회수방법(S100)은, 가열로(1)의 연도(10)를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해 물을 고온의 수증기로 기화시키는 단계(S110), 상기 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합하여 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성하면서, 상기 일산화탄소와 수소를 예열시키는 단계(S120) 및 상기 예열된 일산화탄소와 수소를 가열로(1)의 버너(50)에 공급하는 단계(S130)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 도 2의 본 발명에 따른 일 실시예에서 설명한 바와 같이, 증기발생수단(20)을 연도(10) 내부에 위치시킴으로써 고온의 배기가스의 열을 이용하여 고온/고압의 수증기를 생성하고, 메탄 가스와 상기 고온/고압의 수증기와의 개질반응 및 개질반응 결과 생성된 일산화탄소와 수소의 예열에 상기 고온/고압의 수증기의 열을 이용함으로써, 에너지 효율이 증대된다.

또한, 에너지 효율을 더욱 증대시키기 위해, 도 3 및 4의 본 발명에 따른 실시예들에서 설명한 바와 같이, 상기의 개질반응 및 예열 단계(S120)에서 필요한 열을 가열로(1)의 고온의 배기가스를 이용하도록 구성할 수 있다.

구체적으로, 상기 개질반응 및 예열 단계(S120)는, 개질반응 및 예열에 필요한 열을 상기 고온의 배기가스의 남아있는 열로부터 제공받도록, 상기 가열로(1)의 연도(10) 내부에서 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 폐열회수방법에 대한 구체적인 내용은 상기의 폐열회수형 가열로(1)의 내용과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만,이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

1 ... 가열로 10 ... 연도
20 ... 증기발생수단 22 ... 수증기유로
30 ... 가스개질수단 32 ... 가스혼합기
34 ... 개질반응기 36 ... 혼합가스유로
38 ... 연료가스유로 40 ... 공기예열수단
50 ... 버너 100 ... 슬라브

Claims

가열로의 연도(10) 내부에 위치하여, 상기 연도를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해 고온의 수증기를 발생시키는 증기발생수단(20); 및
상기 증기발생수단(20)과 연통되어 상기 고온의 수증기를 공급받아, 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합해 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성토록 제공되는 가스개질수단(30);을 포함하고,
상기 가스개질수단(30)은, 상기 고온의 배기가스의 열을 개질반응 및 일산화탄소와 수소의 예열에 이용토록, 상기 가열로의 연도(10) 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 폐열회수형 가열로.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가스개질수단(30)은, 상기 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합토록 제공되는 가스혼합기(32)와, 상기 가스혼합기와 연통되어 혼합된 가스를 공급받아 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성토록 제공되는 개질반응기(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수형 가열로.
제3항에 있어서,
상기 개질반응기(34)는, 상기 고온의 배기가스의 열을 개질반응 및 일산화탄소와 수소의 예열에 이용토록, 상기 가열로의 연도(10) 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 폐열회수형 가열로.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열로의 연도(10) 내부에 위치하여, 상기 연도를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해, 가열로의 버너(50)에 공급되는 연소용 공기를 예열하는 공기예열수단(40)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수형 가열로.
가열로의 연도(10)를 통해 배출되는 고온의 배기가스의 열을 이용해 물을 고온의 수증기로 기화시키는 단계(S110);
상기 고온의 수증기와 메탄 가스를 혼합하여 개질반응을 일으켜 일산화탄소와 수소를 생성하면서, 상기 일산화탄소와 수소를 예열시키는 단계(S120); 및
상기 예열된 일산화탄소와 수소를 가열로의 버너(50)에 공급하는 단계(S130);
를 포함하여 구성된 폐열회수형 가열로를 이용한 폐열회수방법.
제6항에 있어서,
상기 개질반응 및 예열 단계(S120)는, 개질반응 및 예열에 필요한 열을 상기 고온의 배기가스로부터 제공받도록, 상기 가열로의 연도(10) 내부에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐열회수형 가열로를 이용한 폐열회수방법.