KR101422825B1 - Apparatus for generating reforming gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 개질가스 발생 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 nBOG를 이용하여 연료전지에 필요한 개질가스를 생산할 수 있는 개질가스 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reformed gas generator, and more particularly, to a reformed gas generator capable of producing a reformed gas required for a fuel cell using nBOG.
일반적으로, LNG를 선박으로 운반하는 과정에서 LNG를 보관하는 저장탱크 내에서 LNG가 자연적으로 기화되어 nBOG(natural boil-off-gas)가 발생하게 된다. 이러한 nBOG는 선박의 보일러나 메인 엔진을 구동하는 데 사용되고 있다. nBOG를 선박 내의 에너지원으로 사용하는데 있어서, nBOG의 발생량은 LNG 저장탱크 내의 온도, 압력에 의해 달라지게 되므로, nBOG의 양이 부족한 경우 LNG를 강제 기화하여 에너지원으로 사용하고 있다. 이렇게 필요에 따라 강제 기화하여 사용하는 연료를 fBOG(forced boil-off-gas)라고 한다. 한편, LNG를 운반하는 선박에 연료 전지가 설치된 경우, nBOG 또는 fBOG를 연료전지에 필요한 연료로 사용할 수 있다. 그러나 nBOG는 질소의 함량이 매우 높고, LNG 저장탱크 내 상황에 따라 질소의 함량이 변하며, 발생되는 양도 일정하지 않기 때문에 연료전지의 연료로 사용하기에 적합하지 않다.Generally, LNG is naturally vaporized in a storage tank for storing LNG in the course of transporting LNG to a ship, thereby generating nBOG (natural boil-off-gas). This nBOG is used to drive the boiler or main engine of a ship. When nBOG is used as an energy source in a ship, the amount of nBOG varies depending on the temperature and pressure in the LNG storage tank. Therefore, when the amount of nBOG is insufficient, LNG is forcibly vaporized and used as an energy source. The fuel to be used for forced vaporization is called forced boil-off-gas (fBOG). On the other hand, when a fuel cell is installed in a ship carrying LNG, nBOG or fBOG can be used as fuel for the fuel cell. However, nBOG is not suitable for use as a fuel for fuel cells because the content of nitrogen is very high, the content of nitrogen varies depending on the situation in the LNG storage tank, and the generated amount is not constant.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, nBOG를 이용하여 연료전지에 필요한 개질가스를 생산할 수 있는 개질가스 발생 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a reformed gas generator capable of producing a reformed gas required for a fuel cell using nBOG.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the technical matters mentioned above, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 개질가스 발생 장치는, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 강제로 기화시켜 fBOG를 발생시키는 fBOG 발생부와, 상기 fBOG 발생부로부터 제공받은 상기 fBOG를 개질하여 개질가스를 형성하는 개질반응기와, 상기 LNG 저장탱크로부터 자연 발생되는 nBOG를 연소하여 상기 개질반응기에 열을 공급하는 가열부, 및 상기 개질반응기로 증기를 제공하는 증기 제공부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a reformed gas generator comprising: an fBOG generator for generating a fBOG by forcibly vaporizing an LNG stored in an LNG storage tank; And a steam supply unit for supplying steam to the reforming reactor. The reforming reactor includes a reforming reactor for reforming the reforming gas, a reforming reactor for reforming the reforming gas, a heating unit for supplying nBOG naturally generated from the LNG storage tank to the reforming reactor,
상기 fBOG 발생부는 상기 증기 제공부에서 생성된 상기 증기와 상기 LNG를 열교환하는 제1 열교환기를 더 포함할 수 있다.The fBOG generator may further include a first heat exchanger for exchanging heat between the steam generated in the steam generator and the LNG.
상기 fBOG 발생부는 상기 LNG와 열교환하는 상기 증기가 응축되어 발생하는 응축수를 상기 개질반응기에 제공할 수 있다.The fBOG generating unit may provide the reforming reactor with condensed water generated by condensing the steam that is heat-exchanged with the LNG.
상기 증기 제공부는 상기 가열부에서 상기 nBOG를 연소할 때 발생하는 열로 상기 증기를 발생시키는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다. The steam supply unit may further include a second heat exchanger for generating the steam as heat generated when the nBOG is combusted in the heating unit.
상기 가열부는 상기 개질반응기의 내부에 위치할 수 있다.The heating unit may be located inside the reforming reactor.
상기 LNG 저장탱크와 상기 가열부 사이를 연결하는 nBOG 이동관에 설치되어 nBOG의 온도를 상승시키는 제3 열교환기를 더 포함할 수 있다.And a third heat exchanger installed in the nBOG moving pipe connecting the LNG storage tank and the heating unit to raise the temperature of nBOG.
상기 fBOG 발생부는 연료전지, 엔진 및 보일러 중 적어도 하나에서 발생한 배기가스열로 상기 LNG를 기화시킬 수 있다.The fBOG generator may vaporize the LNG with exhaust gas heat generated in at least one of a fuel cell, an engine, and a boiler.
상기 가열부는 가스연소장치, 촉매연소장치, 플라즈마연소기 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.The heating unit may be formed of at least one of a gas combustion apparatus, a catalytic combustion apparatus, and a plasma combustor.
본 발명에 따르면, 자연적으로 발생하는 nBOG를 이용하여 fBOG의 생성을 돕고, 생성된 fBOG를 이용하여 연료전지에 필요한 개질가스를 생산할 수 있다. 또한, 질소 함량이 매우 낮고 연료전지를 구동하기에 적합한 조성을 갖는 개질가스를 생산할 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce fBOG using nBOG that occurs naturally, and to produce the reformed gas necessary for the fuel cell using the generated fBOG. Further, it is possible to produce a reformed gas having a very low nitrogen content and a composition suitable for driving the fuel cell.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질가스 발생 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 개질가스 발생 장치의 개질가스 발생 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a reformed gas generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart for explaining a process of generating a reformed gas in the reformed gas generator.
3 is a block diagram schematically showing a reformed gas generator according to another embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically showing a reformed gas generator according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 개질가스 발생 장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a reformed gas generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질가스 발생 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 개질가스 발생 장치의 개질가스 발생 과정을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing a reformed gas generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart for explaining a reformed gas generating process of the reformed gas generating apparatus.
본 발명의 일 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)는 nBOG를 이용하여 연료전지에 필요한 개질가스를 생산하는 장치로, LNGC(Liquefied Natural Gas Carrier)와 같이 LNG를 운반하는 선박에 설치되어 사용될 수 있다. 그러나 개질가스 발생 장치(1)가 선박에 설치되어 사용되는 것으로 한정될 것은 아니며, 연료전지가 설치된 다양한 구조물에 설치되어 사용될 수 있다.The reformed
개질가스 발생 장치(1)는 LNG가 자연적으로 기화하여 발생되는 nBOG를 이용하여 fBOG의 생성을 돕고, 생성된 fBOG를 이용하여 연료전지에 필요한 개질가스를 생산할 수 있다. 또한, 연료전지를 구동하기에 적합한 조성을 갖는 개질가스를 생산할 수 있다.The reformed
이하, 도 1을 참조하여 개질가스 발생 장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the reformed
본 발명에 따른 개질가스 발생 장치(1)는 fBOG를 발생시키는 fBOG 발생부(10)와, fBOG를 개질하는 개질반응기(20)와, 개질반응기(20)에 열을 공급하는 가열부(30), 및 개질반응기(20)에 증기를 제공하는 증기 제공부(40)를 포함한다.The reformed
fBOG 발생부(10)는 LNG 저장탱크(12)에 저장된 LNG를 강제로 기화시켜 fBOG를 발생시키는 것으로, 제1 열교환기(11)를 포함할 수 있다. 제1 열교환기(11)는 LNG와 고온의 증기를 열교환하여 fBOG를 발생시킬 수 있다. fBOG는 LNG를 약 150-200℃의 증기와 열교환함으로써 생성될 수 있다. 그러나 제1 열교환기(11)가 증기와 LNG를 열교환하는 것으로 한정될 것은 아니며, LNG와 열교환하는 물질은 다양하게 변형될 수 있다. fBOG 발생부(10)는 일 측이 LNG 저장탱크(12)에 연결되어 LNG를 공급받을 수 있다.The
LNG 저장탱크(12)는 LNG를 저장하는 공간으로, 선박에는 적어도 하나의 LNG 저장탱크(12)가 설치될 수 있다. LNG 저장탱크(12)는 fBOG 발생부(10)에 LNG를 제공하여 fBOG의 생성을 돕는다.The
한편, LNG 저장탱크(12)에 저장된 LNG는 -163℃의 극저온 상태이므로, 온도가 -163℃보다 약간만 높아도 쉽게 기화될 수 있다. 따라서, LNG 저장탱크(12)는 LNG가 액화상태를 유지할 수 있도록 단열구조로 형성된다. 그러나 LNG 저장탱크(12)가 단열구조로 형성되더라도, 지속적으로 외부의 열이 전달되어 LNG는 기화될 수 있다.On the other hand, since the LNG stored in the
또한, LNG 저장탱크(12) 내의 슬로싱 현상에 의해 LNG는 자연적으로 기화될 수 있다. 슬로싱 현상은 용기에 저장된 액체가 용기의 진동에 따라 요동하는 현상으로, LNG는 LNG 저장탱크(12) 내에서 요동하며 기화될 수 있다. 이렇게 LNG가 기화되어 LNG 저장탱크(12) 내부에는 nBOG가 발생하게 된다.Also, the LNG can be spontaneously vaporized by the sloshing phenomenon in the
nBOG는 LNG 저장탱크(12)와 연결된 nBOG 이동관(50)을 통해 이동할 수 있다. nBOG 이동관(50)은 nBOG가 이동하는 통로로, 일 측에 적어도 하나의 제3 열교환기(51)가 설치될 수 있다.The nBOG can be moved through the
제3 열교환기(51)는 nBOG의 온도를 상승시키기 위한 것으로, nBOG 이동관(50) 상에 설치될 수 있다. 제3 열교환기(51)는 nBOG와 상온의 공기를 열교환하여 nBOG의 온도를 상승시킬 수 있다. 극저온 상태인 nBOG는 가열부(30)에서 연소가 잘 이루어지지 않으므로, 상온의 공기와 열교환하여 연소하기에 적합한 온도로 상승시킨다. 그러나 제3 열교환기(51)가 공기와 nBOG를 열교환하는 것으로 한정될 것은 아니며, nBOG와 열교환하는 물질은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제3 열교환기(51)는 해수와 nBOG를 열교환하여 nBOG의 온도를 상승시킬 수도 있다.The
제3 열교환기(51)를 통해 온도가 상승된 nBOG는 nBOG 이동관(50)을 통해 가열부(30)로 이동할 수 있다. 즉, nBOG 이동관(50)은 LNG 저장탱크(12)와 가열부(30) 사이를 연결하는 구조이다.The nBOG whose temperature is increased through the
가열부(30)는 LNG 저장탱크(12)로부터 자연 발생되는 nBOG를 연소하는 것으로, nBOG를 연소할 때 발생되는 열은 개질반응기(20)에 공급되어 개질반응에 사용될 수 있다. 가열부(30)는 화염연소기로 형성되어 nBOG를 연소시킬 수 있다. 또한, 가열부(30)는 개질반응기(20)의 내부에 위치하여 nBOG의 연소열을 개질반응기(20)에 공급할 수 있다. 그러나 가열부(30)가 화염연소기로 형성되거나 개질반응기(20)의 내부에 위치하는 것으로 한정될 것은 아니며, 가열부(30)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 가열부(30)는 촉매연소기로 형성되거나, 개질반응기(20)와 분리되어 개질반응기(20)의 외부에 위치하는 구조로 형성될 수도 있다. 개질반응기(20)에 공급되고 남은 연소열은 증기 제공부(40)로 공급될 수 있다.The
증기 제공부(40)는 개질반응기(20)로 증기를 제공하는 것으로, 제2 열교환기(41)를 포함할 수 있다. 제2 열교환기(41)는 가열부(30)에서 개질반응기(20)에 공급되고 남은 연소열과 물을 열교환하여 증기를 생성한다. 생성된 증기는 개질반응기(20)로 공급되어 개질반응에 사용되거나, fBOG 발생부(10)의 제1 열교환기(11)에 공급될 수 있다. 증기는 150-200℃의 고온이므로, LNG와 열교환하여 fBOG를 발생시키기에 적합하다. The
제1 열교환기(11)에서 LNG와 열교환된 증기는 응축되어 응축수를 생성할 수 있다. 생성된 응축수는 개질반응기(20)에 제공되어 개질반응에 이용될 수 있다. 개질반응기(20)의 반응온도는 최소 400℃ 이상이므로, 개질반응기(20)에 제공된 응축수는 증기로 전환되어 개질반응에 이용된다. 그러나 응축수가 개질반응기(20)에 제공되는 것으로 한정될 것은 아니며, 다양한 곳에 제공되어 사용될 수 있다.The steam exchanged with the LNG in the first heat exchanger (11) can be condensed to generate condensed water. The generated condensed water may be supplied to the reforming
한편, fBOG 발생부(10)로부터 생성된 fBOG는 개질반응기(20)에 공급된다. 개질반응기(20)는 fBOG를 개질하여 개질가스를 형성하는 것으로, 스팀 개질기로 형성될 수 있다. 개질반응기(20)는 fBOG와 증기를 개질반응시킴으로써 fBOG를 수소가 주성분인 개질가스로 전환시킬 수 있다. 또한, 개질반응기(20)는 fBOG를 수소만으로 이루어진 개질가스로 전환시킬 수도 있다. 개질반응기(20)에서 fBOG와 증기가 개질반응할 때 일어나는 <반응식1>은 다음과 같다. fBOG는 LNG를 강제 기화시켜 생성한 천연가스(CH4)이다.On the other hand, the fBOG generated from the
<반응식1><
fBOG(CH4)는 고온의 증기(H20)와 개질반응하여 일산화탄소(CO)와 수소(H2)를 생성한다. 즉, 고온의 증기는 fBOG를 개질가스로 전환하기 위한 산화제 역할을 하게 된다. 개질반응기(20)에서 일어나는 개질반응은 고온의 열원을 필요로 하는 흡열반응이다. 개질반응에 필요한 열원은 가열부(30)에서 발생하는 nBOG의 연소열을 이용하게 된다. 개질반응은 보통 600-900℃의 온도범위에서 일어나며, 니켈(Ni) 또는 산화알루미늄(Al2O3) 등의 촉매에 의해 반응속도가 증가할 수 있다. 또한, 개질반응은 촉매의 성능이 좋을수록 반응온도가 낮아질 수 있다. 개질반응은 반응온도가 높아지면 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 반응하는 메탄화반응이 일어나므로, 반응온도를 낮게 하여 수소(H2)의 발생량을 증가시킬 수 있다. 한편, 생성된 일산화탄소(CO)는 <반응식2>와 같이 물(H20)과 수성가스 전환반응을 하게 된다.fBOG (CH 4 ) reforms with high temperature steam (H 2 O) to produce carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). That is, the high-temperature steam serves as an oxidant for converting fBOG into a reformed gas. The reforming reaction occurring in the reforming
<반응식2><Reaction Scheme 2>
일산화탄소(CO)는 물(H20)과 수성가스 전환반응을 하여 이산화탄소(CO2)와 수소(H2)를 생성한다. 이러한 연속적인 반응에 의해서 일산화탄소(C0)는 이산화탄소(CO2)로 전환되며, 개질가스에 포함된 일산화탄소(CO)의 농도는 감소하게 된다. 또한, 매우 낮은 농도의 일산화탄소(C0)가 포함된 수소(H2)가 필요할 경우, 수성가스전환 반응기를 따로 설치할 수도 있다. 수성가스 전환반응은 발열반응으로, 보통 고온전환반응과 저온전환반응으로 이루어진다. 고온전환반응은 약 350-450℃의 온도범위에서 일어나며, 철(F2), 크롬(Cr) 촉매 상에서 반응한다. 저온전환반응은 약 190-250℃의 온도범위에서 일어나며, 구리(Cu), 아연(Zn) 촉매 상에서 반응한다. 수성가스 전환반응을 통해 일산화탄소(C0)가 제거된 개질가스에는 이산화탄소(CO2)와 소량의 미반응 fBOG(CH4) 및 일산화탄소(C0)가 포함되어 있으며, 대부분의 이산화탄소(CO2)는 이산화탄소 제거공정을 거쳐 수소(H2)로만 이루어진 개질가스로 정제된다.Carbon monoxide (CO) undergoes a water gas conversion reaction with water (H 2 O) to produce carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ). By this continuous reaction, carbon monoxide (CO) is converted to carbon dioxide (CO 2 ), and the concentration of carbon monoxide (CO) contained in the reformed gas is reduced. Further, when hydrogen (H 2 ) containing carbon monoxide (CO) at a very low concentration is required, a water gas conversion reactor may be separately provided. The water gas conversion reaction is an exothermic reaction, usually a high temperature conversion reaction and a low temperature conversion reaction. The high temperature conversion reaction takes place in the temperature range of about 350-450 ℃ and reacts on iron (F 2 ), chromium (Cr) catalyst. The low temperature conversion reaction takes place in the temperature range of about 190-250 ° C and reacts on copper (Cu) and zinc (Zn) catalysts. The reformed gas from which carbon monoxide (C0) has been removed through the water gas conversion reaction includes carbon dioxide (CO 2 ), a small amount of unreacted fBOG (CH 4 ) and carbon monoxide (C 0), and most of the carbon dioxide (CO 2 ) And is purified by a reforming gas composed only of hydrogen (H 2 ) through a removal process.
개질반응기(20)에서 형성된 개질가스는 연료전지에 공급되어 연료로 사용될 수 있으며, 연료전지는 개질반응기(20)로부터 공급된 개질가스를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하게 된다. The reformed gas formed in the reforming
이하, 도 2를 참조하여 개질가스 발생 과정에 관하여 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the reformed gas generating process will be described in more detail with reference to FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)는 LNG가 자연 기화하여 발생된 nBOG를 이용하여 fBOG를 생성하고, 생성된 fBOG를 연료전지를 구동하기에 적합한 조성을 갖는 개질가스로 전환시킬 수 있다.The reformed
먼저, LNG 저장탱크(12)에 저장된 LNG가 자연 기화하여 발생된 nBOG를 nBOG 이동관(50)으로 공급한다. nBOG 이동관(50)으로 공급된 nBOG는 제3 열교환기(51)에서 열교환되어 온도가 상승된다(S100). 온도가 상승된 nBOG는 nBOG 이동관(50)을 통해 가열부(30)로 공급되며, 가열부(30)에서 연소된다(S110). nBOG가 연소할 때 발생되는 열은 개질반응기(20)에 공급되어 개질반응에 사용되며, 개질반응기(20)에 공급되고 남은 연소열은 증기 제공부(40)로 공급된다. 증기 제공부(40)로 공급된 연소열은 제2 열교환기(41)에서 물과 열교환하여 고온의 증기를 생성한다(S120). 생성된 증기는 개질반응기(20)에 공급되어 개질반응에 사용되거나, fBOG 발생부(10)에 공급된다. fBOG 발생부(10)로 공급된 증기는 제1 열교환기(11)에서 LNG와 열교환하여 fBOG를 생성한다(S130). 생성된 fBOG는 개질반응기(20)로 공급되며(S140), 증기 제공부(40)에서 공급된 고온의 증기와 개질반응하여 개질가스를 생성한다(S150).First, the nBOG generated by the natural vaporization of the LNG stored in the
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, referring to Fig. 3, the reformed
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.3 is a block diagram schematically showing a reformed gas generator according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)는 가열부(30a)가 가스연소장치, 촉매연소장치, 플라즈마연소기 중 적어도 하나로 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)는 가열부(30a)가 가스연소장치, 촉매연소장치, 플라즈마연소기 중 적어도 하나로 형성되는 것을 제외하면 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한, 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.In the reformed
도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 전술한 가열부(30a)는 화염을 이용한 가스연소장치, 촉매 상에서 연료를 산화시키는 촉매연소장치, 플라즈마를 발생시키는 플라즈마연소기 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 가열부(30a)가 가스연소장치, 촉매연소장치, 플라즈마연소기 중 적어도 하나로 형성되는 경우, 가열부(30a)는 개질 반응기(20)와 분리되어 개질 반응기(20)의 외부에 위치할 수 있다.3, the
제3 열교환기(51)를 통해 온도가 상승된 nBOG는 nBOG 이동관(50)을 지나 가열부(30a)로 공급된다. 가스연소장치, 촉매연소장치, 플라즈마연소기 중 하나로 형성된 가열부(30a)는 공급된 nBOG를 연소시킬 수 있다. 가열부(30a)에서 nBOG를 연소할 때 발생되는 열은 별도의 열교환장치(도시되지 않음)를 통해 개질 반응기(20)로 공급되어 개질반응에 사용될 수 있다. 열교환장치를 통해 개질 반응기(20)에 공급되고 남은 연소열은 증기 제공부(40)로 공급되며, 제2 열교환기(41)에서 물과 열교환하여 고온의 증기를 생성할 수 있다. 생성된 증기는 개질 반응기(20)에 공급되어 개질 반응에 사용되거나, fBOG 발생부(10)의 제1 열교환기(11)에 공급되어 fBOG를 생성하는 데 사용된다. 생성된 fBOG는 개질 반응기(20)에 공급되어 개질반응을 통해 개질가스로 전환된다.The nBOG whose temperature has been raised through the
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 4, a modified
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.4 is a block diagram schematically showing a reformed gas generator according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)는 fBOG 발생부(10)가 연료전지, 엔진 및 보일러 중 적어도 하나에서 발생한 배기가스열과 LNG를 열교환한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개질가스 발생 장치(1)는 fBOG 발생부(10)가 연료전지, 엔진 및 보일러 중 적어도 하나에서 발생한 배기가스열과 열교환하는 것을 제외하면 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한, 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.In the reformed
도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 전술한 증기 제공부(40a)는 연료전지, 엔진, 보일러 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 증기 제공부(40a)가 연료전지, 엔진, 보일러 중 적어도 하나로 형성되는 경우, fBOG 발생부(10)는 증기와 LNG를 열교환하는 대신, 배기가스열과 LNG를 열교환하여 fBOG를 생성한다.4, the
연료전지, 엔진 및 보일러 중 적어도 하나에서 발생한 배기가스열은 개질 반응기(20)로 공급되어 개질반응에 사용되거나, fBOG 발생부(10)에 공급되어 fBOG를 생성하는 데 사용된다. 제1 열교환기(11)는 LNG 저장탱크(12)에서 공급되는 LNG와 연료전지, 엔진 및 보일러 중 적어도 하나에서 발생한 배기가스열을 열교환하여 fBOG를 생성한다. 생성된 fBOG는 개질 반응기(20)에 공급되어 개질반응을 통해 개질가스로 전환된다.The exhaust gas heat generated in at least one of the fuel cell, the engine, and the boiler is supplied to the reforming
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
1: 개질가스 발생 장치 10: fBOG 발생부
11: 제1 열교환기 12: LNG 저장탱크
20: 개질 반응기 30, 30a: 가열부
40, 40a: 증기 제공부 41: 제2 열교환기
50: nBOG 이동관 51: 제3 열교환기1: reformed gas generator 10: fBOG generator
11: first heat exchanger 12: LNG storage tank
20: reforming
40, 40a: steam supply unit 41: second heat exchanger
50: nBOG moving pipe 51: third heat exchanger
Claims (8)
상기 fBOG 발생부로부터 제공받은 상기 fBOG를 개질하여 개질가스를 형성하는 개질반응기;
상기 LNG 저장탱크로부터 자연 발생되는 nBOG를 연소하여 상기 개질반응기에 열을 공급하는 가열부;
상기 개질반응기로 증기를 제공하는 증기 제공부; 및
상기 LNG 저장탱크와 상기 가열부 사이를 연결하는 nBOG 이동관에 설치되어 nBOG의 온도를 상승시키는 제3 열교환기를 포함하는 개질가스 발생 장치.An fBOG generating unit for generating the fBOG by forcibly vaporizing the LNG stored in the LNG storage tank;
A reforming reactor for reforming the fBOG provided from the fBOG generator to form a reformed gas;
A heating unit for burning nBOG naturally generated from the LNG storage tank and supplying heat to the reforming reactor;
A steam generator for supplying steam to the reforming reactor; And
And a third heat exchanger installed in the nBOG moving pipe connecting the LNG storage tank and the heating unit to increase the temperature of the nBOG.
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160063497A (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-07 | 현대중공업 주식회사 | Fuel Cell Combination Hybrid System |
KR20170076917A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076928A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076927A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076920A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076936A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076934A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076925A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076913A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076938A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076946A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076926A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076922A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20180040217A (en) * | 2016-10-12 | 2018-04-20 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for providing the fuel in the marine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002293506A (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Reformer |
KR20120001031A (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-04 | 삼성중공업 주식회사 | Vessel and offshore floating body |
KR20120126753A (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-21 | 현대중공업 주식회사 | Apparatus for supplying vaporized gas fuel |
-
2013
- 2013-03-15 KR KR1020130027785A patent/KR101422825B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002293506A (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Reformer |
KR20120001031A (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-04 | 삼성중공업 주식회사 | Vessel and offshore floating body |
KR20120126753A (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-21 | 현대중공업 주식회사 | Apparatus for supplying vaporized gas fuel |
Cited By (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160063497A (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-07 | 현대중공업 주식회사 | Fuel Cell Combination Hybrid System |
KR101911119B1 (en) * | 2014-11-26 | 2018-10-24 | 현대중공업 주식회사 | Fuel Cell Combination Hybrid System |
KR20170076925A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076920A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR102106656B1 (en) | 2015-12-24 | 2020-05-06 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102153758B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-09-09 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR20170076934A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076928A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076913A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076938A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076946A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076926A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076922A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076917A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR102200361B1 (en) * | 2015-12-24 | 2021-01-08 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR20170076927A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR20170076936A (en) * | 2015-12-24 | 2017-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Ship |
KR102153759B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-09-09 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102175736B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-11-09 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102190941B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-12-15 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102190934B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-12-15 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102190949B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-12-15 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102190939B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-12-15 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102190944B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-12-15 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102190938B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-12-15 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102190937B1 (en) * | 2015-12-24 | 2020-12-15 | 한국조선해양 주식회사 | Ship |
KR102564580B1 (en) * | 2016-10-12 | 2023-08-04 | 한화오션 주식회사 | System and method for providing the fuel in the marine |
KR20180040217A (en) * | 2016-10-12 | 2018-04-20 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for providing the fuel in the marine |
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