KR101630717B1 - Method for controlling Hydrogen manufacturing apparatus - Google Patents

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Abstract

수소 제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하되, 수소 제조 장치의 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량에 따라 가변적으로 제어하는 단계; 상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기에 설치된 다수개의 버너에 대한 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계; 및 상기 개질기에서 합성된 고압의 합성가스가 원료가스와 서로 간에 열교환이 이루어지는 열교환기의 압력 변동 상태에 따라 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계를 포함한다.Controlling the compressor such that the raw material gas supplied to the desulfurizer of the hydrogen generator is compressed to a high pressure, and variably controlling the compressor according to the amount of hydrogen distributed through the distributor of the hydrogen generator; Varying the operating state of the plurality of burners installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor; And controlling the operation state of the heat exchanger according to the pressure fluctuation state of the heat exchanger in which the high-pressure synthesis gas synthesized in the reformer is heat-exchanged with the raw material gas.

Description

수소 제조 장치의 제어 방법{Method for controlling Hydrogen manufacturing apparatus}[0001] The present invention relates to a method for controlling a hydrogen production apparatus,

본 발명은 수소 제조 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 수소를 구동원으로 하는 차량 또는 수소를 생산하는 설비에 적용 가능한 수소 제조 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen production apparatus, and more particularly, to a control method of a hydrogen production apparatus that can be applied to a vehicle using hydrogen as a driving source or an apparatus for producing hydrogen.

일반적으로 지구환경에 대한 위기감 고조로 인하여 친화적인 에너지 공급 시스템의 개발 요구에 부응하여 에너지 효율이 높고, 배출 가스가 적다는 점에서 수소연료전지자동차 등의 수소를 연료로 하는 시스템이 각광을 받고 있다.Generally, due to the heightened sense of danger to the global environment, in response to the demand for the development of a friendly energy supply system, a hydrogen-fueled system such as a hydrogen fuel cell vehicle is attracting attention in view of high energy efficiency and low exhaust gas .

그 중에서도 수소연료전지자동차의 수소 공급 방법으로는 압축 또는 액화와 같은 형태로 직접 수소를 공급하는 방법 외에, 천연가스 등의 탄화수소계 원료의 개질에 의한 수소의 생성은 기존의 연료공급 인프라를 이용할 수 있고, 종합적인 에너지 효율이 높다는 점 등에 있어서 많이 이용되고 있다. Among them, as a hydrogen supply method of a hydrogen fuel cell vehicle, in addition to a method of directly supplying hydrogen in a form such as compression or liquefaction, the generation of hydrogen by reforming a hydrocarbon-based raw material such as natural gas can utilize the existing fuel supply infrastructure And it is widely used in the points that the energy efficiency is comprehensive.

또한 전기, 전자 기술을 비롯한 과학 기술의 발달에 따라 많은 종류의 에너지원이 개발되고 있으며 화석연료, 원자력, 수력, 풍력과 같은 에너지를 대체하기 위한 대체에너지로서 수소 연료의 사용은 무공해 대체에너지로서 지구상에 존재하는 무한한 자원의 활용으로서 그 의미가 있으며, 수소연료를 사용하는 연료전지는 수소에너지 응용기술의 핵심으로 수소 연료로부터 전기를 직접 생산하는 개념으로서 전기자동차, 가정용, 발전용등에 사용될 수 있는 대체 발전수단으로, 수소 가스와 공기를 연료로 공급하고, 한 쌍의 전극 사이에서 전기화학반응에 의하여 발전하는 수단이다.In addition, many kinds of energy sources are being developed in accordance with the development of science and technology including electric and electronic technology, and the use of hydrogen fuel as alternative energy to replace energy such as fossil fuel, nuclear power, The fuel cell that uses hydrogen fuel is the core of hydrogen energy application technology. It is a concept to produce electricity directly from hydrogen fuel. It is a substitute that can be used for electric cars, household use, power generation, etc. As means for generating electricity, hydrogen gas and air are supplied as fuel, and electricity is generated by an electrochemical reaction between a pair of electrodes.

상기 연료전지의 원료가 되는 수소 가스를 얻는 방법으로는 우선적으로 전기자동차용, 가정용 등에서 연료전지를 사용할 경우에 대비하여 현재 쉽게 공급되고 있는 메탄이 주성분인 도시가스, 천연가스로부터 개질기를 이용한 방법을 사용하여 순수한 수소를 효율적으로 생산할 수 있다.As a method for obtaining the hydrogen gas as a raw material of the fuel cell, a method using a reformer from a city gas or a natural gas, which is a main component of methane, which is now readily available in the case of using a fuel cell in an electric car or a household, It is possible to efficiently produce pure hydrogen.

통상의 수소 제조 장치는 원료가스에 함유된 황을 흡착하기 위한 탈황기와, 탈황기를 거친 원료가스를 개질시켜 풍부한 수소가스가 함유된 합성가스를 생성하기 위한 개질기와, 수소가 풍부한 가스로의 개질에 필요한 수증기를 얻기 위한 증기 발생기, 배기가스에서 물을 분리하는 기액분리기를 포함한다.A typical hydrogen producing apparatus includes a desulfurizer for adsorbing sulfur contained in a raw material gas, a reformer for producing a syngas containing an abundant hydrogen gas by reforming a raw material gas passed through a desulfurizer, and a reformer for reforming into a hydrogen- A steam generator for obtaining water vapor, and a gas-liquid separator for separating water from the exhaust gas.

이와 같이 사용되는 수소 제조 장치는 수소를 원료로 하는 산업 분야에서 급속 수소 충전을 위한 다양한 방법이 제안되고 있는 실정이다.
Various methods for rapidly charging hydrogen have been proposed in the industrial field where hydrogen is used as a raw material in such a hydrogen producing apparatus.

대한민국 공개특허 제10-2004-0096977호 (공개일: 2004년 11월 17일)Korean Patent Publication No. 10-2004-0096977 (published on November 17, 2004)

본 발명의 실시 예들은 압축기를 통해 고압의 압력으로 개질기로 공급되는 원료가스를 가변적으로 제어하고, 열교환기의 압력 변동 상태에 따른 작동 상태를 안정적으로 제어하고자 한다.
Embodiments of the present invention are intended to variably control a source gas supplied to a reformer at a high pressure through a compressor and stably control an operating state according to a pressure fluctuation state of the heat exchanger.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수소 제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하는 단계; 및 상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기 내부에 설치된 버너의 작동 상태를 제어하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a compressor, comprising: controlling a compressor so that a raw material gas supplied to a desulfurizer of a hydrogen generator is compressed to a high pressure; And controlling the operation state of the burner installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor.

상기 압축기를 제어하는 단계는 9bar ~ 20bar 이내의 압력으로 원료가스의 압력을 제어하는 것을 특징으로 한다.And the step of controlling the compressor is characterized by controlling the pressure of the raw material gas to a pressure within a range of 9 bar to 20 bar.

버너의 작동 상태를 제어하는 단계는 고압의 원료가스의 압력에 따라 버너의 공연비를 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 한다.The step of controlling the operating state of the burner is characterized in that the air-fuel ratio of the burner is controlled differently according to the pressure of the raw material gas at a high pressure.

버너는 개질기의 내측 상부에 다수개가 등 간격으로 배치된 것을 특징으로 한다.
A plurality of burners are arranged at equal intervals on the inner upper side of the reformer.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법은 수소제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하되, 수소 제조 장치의 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량에 따라 가변적으로 제어하는 단계; 상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기에 설치된 다수개의 버너에 대한 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계; 및 상기 개질기에서 합성된 고압의 합성가스가 원료가스와 서로 간에 열교환이 이루어지는 열교환기의 압력 변동 상태에 따라 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계를 포함한다.A control method for a hydrogen producing apparatus according to another embodiment of the present invention is a method for controlling a compressor such that a raw material gas supplied to a desulfurizer of a hydrogen producing apparatus is compressed to a high pressure, ; Varying the operating state of the plurality of burners installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor; And controlling the operation state of the heat exchanger according to the pressure fluctuation state of the heat exchanger in which the high-pressure synthesis gas synthesized in the reformer is heat-exchanged with the raw material gas.

압축기를 제어하는 단계는 9bar ~ 20bar 이내의 압력으로 원료가스의 압력을 제어하는 것을 특징으로 한다.The step of controlling the compressor is characterized by controlling the pressure of the raw material gas to a pressure within the range of 9 bar to 20 bar.

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는 고압의 원료가스의 압력에 따라 버너의 공연비를 서로 다르게 제어하는 단계를 포함한다.The step of variably controlling the operating state of the burner includes controlling the air-fuel ratio of the burner to be different from each other in accordance with the pressure of the high-pressure raw material gas.

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는 고압의 원료가스의 압력에 따라 버너에 대한 온 오프 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.The step of variably controlling the operating state of the burner is characterized in that the on-off control of the burner is carried out in accordance with the pressure of the high-pressure raw material gas.

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는 압축기의 압력과 비례하여 버너의 온도를 선형 제어하는 것을 특징으로 한다.
The step of variably controlling the operating state of the burner is characterized by linearly controlling the temperature of the burner in proportion to the pressure of the compressor.

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는 다수개의 버너 중 어느 하나의 버너에서 에러가 발생될 경우 다른 버너로 공급되는 공기량에 에러가 발생된 버너에 공급되는 공기량을 더하여 제어하는 제1 공기량 제어 단계를 포함한다.Wherein the step of variably controlling the operating state of the burner includes the steps of adding a quantity of air to be supplied to the burner in which an error is generated to an amount of air supplied to the other burners when an error is generated in any one of the plurality of burners, .

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는 다수개의 버너 중 복수개의 버너에서 에러가 발생될 경우 정상 상태로 작동되는 최종 버너에 공급되는 공기량에 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량을 모두 더하여 제어하는 제2 공기량 제어 단계를 포함한다.
The step of variably controlling the operating state of the burner may include controlling the amount of air supplied to the final burner operating in a steady state when an error occurs in a plurality of burners among a plurality of burners by adding all of the amount of air supplied to the burner And a second air amount control step.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법은 수소 제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하되, 수소 제조 장치의 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량에 따라 가변적으로 제어하는 단계; 상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기에 설치된 다수개의 버너로 공급되는 공기량을 가변적으로 제어하는 단계; 및 상기 개질기에서 합성된 고압의 합성가스가 원료가스와 서로 간에 열교환이 이루어지는 열교환기의 압력 변동 상태를 감지하여 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계를 포함한다.A control method of a hydrogen producing apparatus according to another embodiment of the present invention controls a compressor so that a raw material gas supplied to a desulfurizer of a hydrogen producing apparatus is compressed to a high pressure, Variably controlling; Varying the amount of air supplied to the plurality of burners installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor; And controlling the operating state of the heat exchanger by detecting the pressure fluctuation state of the heat exchanger in which the high-pressure synthesis gas synthesized in the reformer is heat-exchanged with the raw material gas.

상기 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계는 열교환기의 내부에 설치되고, 공급된 합성가스의 압력에 의해 내부 체적을 가변 시키는 체적 가변부의 내측과 외측에 설치된 압력 감지부에서 감지된 압력 데이터에 따라 현재 열교환기의 정상 유무를 판단하는 단계; 상기 체적 가변부의 내측 압력과 외측 압력의 차이를 P라 할 때 상기 P가 기 설정된 기준 P보다 상대적으로 감소될 경우 에러 발생 상태로 판단하는 단계를 포함한다.
The control of the operation state of the heat exchanger may be performed in accordance with the pressure data sensed by the pressure sensing part installed inside and outside the volume variable part that is provided inside the heat exchanger and varies the internal volume by the pressure of the supplied synthesis gas Determining whether the current heat exchanger is normal or not; If the difference between the inner pressure and the outer pressure of the volume variable portion is P and the P is relatively smaller than the predetermined reference P,

본 발명의 실시 예들은 고압으로 압축이 이루어지는 압축기의 압력 변동 상태에 따라 개질기와 열교환기에서 안정적인 작동이 가능하도록 제어하여 수소 발생 효율을 향상시키고 다량의 수소가 필요한 경우에도 안정적으로 수소를 공급할 수 있다.The embodiments of the present invention can control the stable operation of the reformer and the heat exchanger according to the pressure fluctuation state of the compressor compressing at high pressure to improve the hydrogen generation efficiency and to supply the hydrogen stably even when a large amount of hydrogen is required .

본 발명의 실시 예들은 개질기에 설치된 버너에서 에러가 발생되는 경우에도 공기량을 제어하여 고압의 조건에서 안정적인 수소 발생을 실시하고자 한다.
Embodiments of the present invention are intended to control the amount of air even when an error occurs in a burner installed in a reformer, thereby stably generating hydrogen under a high pressure condition.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법에 따른 수소 제조 장치를 간략히 도시한 도면.
도 3은 발명의 본 일 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법에서 개질기의 버너를 가변 제어하는 제어 방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법에서 열교환기의 작동 상태를 제어하는 방법을 도시한 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법의 제어 상태를 도시한 순서도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법을 도시한 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view schematically showing a hydrogen production apparatus according to a control method of a hydrogen production apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
3 is a flowchart showing a control method of a hydrogen producing apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing a control method for variably controlling a burner of a reformer in a method of controlling a hydrogen producing apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart showing a control method of a hydrogen producing apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing a method of controlling an operating state of a heat exchanger in a method of controlling a hydrogen producing apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing a control state of a method for controlling a hydrogen producing apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart showing a control method of a hydrogen producing apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수소 제조 장치의 제어 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A control method of a hydrogen producing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 1을 참조하면, 수소 제조 장치의 제어 방법의 설명에 앞서 수소 제조 장치의 주요 구성에 대해 먼저 설명한다. 수소 제조 장치(1)는 고압의 압력으로 원료가스를 압축하는 압축기(100)와, 상기 압축기(100)를 경유한 천연 가스가 탈황기(200)와 개질기(400)를 경유하여 고압의 합성가스 상태로 입력될 경우 상기 합성가스의 압력 변동 상태에 따라 내부 체적이 가변되면서 개질기(400)로 공급되는 원료가스와 열교환이 이루어지는 열교환부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the main configuration of the hydrogen producing apparatus will be described in advance of the description of the control method of the hydrogen producing apparatus. The hydrogen production apparatus 1 includes a compressor 100 for compressing a raw material gas at a high pressure and a high pressure synthesis gas supply unit 300 for passing natural gas via the compressor 100 through a desulfurizer 200 and a reformer 400, And a heat exchange unit 500 for exchanging heat with the source gas supplied to the reformer 400 while varying the internal volume according to the pressure fluctuation state of the syngas.

압축기(100)는 탈황기(200)에 9bar 이상의 압력으로 천연 가스를 압축하여 공급하는데, 최대 20bar 이내의 압력으로 천연 가스를 압축하여 공급하는 것이 바람직하며, 상기 압력 범위는 탈황기(200) 및 개질기(400)의 안정적인 작동을 위해 위에서 제시된 압력 범위에서 사용된다.The compressor 100 compresses and supplies natural gas at a pressure of 9 bar or more to the desulfurizer 200. It is preferable to compress natural gas at a pressure of up to 20 bar and supply the natural gas to the desulfurizer 200 and / And is used in the above-described pressure range for stable operation of the reformer 400.

이와 같이 압축기(100)가 고압으로 탈황기(200)로 원료가스를 공급할 경우 원료가스에 포함된 황 성분에 대한 제거가 보다 잘 이루어져 탈황기의 효율이 향상되고, 이로 인해 수소 회수율이 상대적으로 증가된다. 또한 수소 제조 장치(1)의 배관 사이즈가 전술한 압축기(100)의 압력 범위 이하의 압력 상태일 때 보다 상대적으로 관경이 작아지면서 전체 설비의 크기가 상대적으로 작아지면서 수소 제조 장치(1)의 전체적인 장비 구성이 컴팩트해지고 설계 및 배치의 자유도 향상될 수 있다.When the compressor 100 supplies the raw material gas to the desulfurizer 200 at a high pressure, the removal of the sulfur component contained in the raw material gas can be performed more efficiently, thereby improving the efficiency of the desulfurizer. As a result, do. Further, as the pipe size of the hydrogen-producing device 1 is relatively smaller than that when the pressure of the compressor 100 is below the pressure range of the compressor 100, the size of the entire equipment is relatively small, The equipment configuration is compact and the freedom of design and placement can be improved.

또한 수소 제조 장치(1)에서 생산된 수소를 공급받는 수소 충전소에 보다 빠른 시간에 다량의 수소가 공급될 수 있으므로 충전 시간이 단축될 수 있다.Also, since a large amount of hydrogen can be supplied to the hydrogen charging station supplied with hydrogen produced in the hydrogen producing apparatus 1 in a shorter time, the charging time can be shortened.

즉 원료가스의 압력이 고압 상태로 탈황기(200)로 공급될 경우 보다 많은 량의 황 성분이 제거되어 개질기(400)에 충진된 개질 촉매 또는 스택과 수소 제조 장치(1)를 연결하여 사용할 경우 스택에 배치된 전극의 내구성과 성능 저하 없이 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.That is, when the pressure of the raw material gas is supplied to the desulfurizer 200 in a high pressure state, a larger amount of sulfur components are removed and the reforming catalyst or stack packed in the reformer 400 is used in connection with the hydrogen generator 1 It can be used stably for a long period of time without degrading the durability and performance of the electrodes disposed on the stack.

또한 수소 제조 장치(1)는 전술한 압축기(100)와 탈황기(200) 및 개질기(400) 이외에 수성전환반응기(60)와, PSA기(61)와, CO분석기(65)와, 수소용기(67) 및 디스펜서(68)를 포함하여 구성된다.The hydrogen production apparatus 1 further comprises a hydrogen exchange reactor 60, a PSA unit 61, a CO analyzer 65, a hydrogen storage tank 60, and a hydrogen storage tank 60, in addition to the compressor 100, the desulfurizer 200 and the reformer 400 described above. (67) and a dispenser (68).

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본 발명의 일 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A configuration of a control method of a hydrogen producing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 3 내지 도 4를 참조하면, 수소 제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하되, 수소 제조 장치의 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량에 따라 가변적으로 제어하는 단계(ST100)와, 상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기에 설치된 다수개의 버너에 대한 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계(ST200); 및 상기 개질기에서 합성된 고압의 합성가스가 원료가스와 서로 간에 열교환이 이루어지는 열교환기의 압력 변동 상태에 따라 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계(ST300)를 포함한다.
3 to 4, the control of the compressor is performed such that the raw material gas supplied to the desulfurizer of the hydrogen generator is compressed to a high pressure, and the variable is controlled according to the amount of hydrogen distributed through the distributor of the hydrogen generator (ST100); and variably controlling an operation state of the plurality of burners installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor (ST200); And controlling the operating state of the heat exchanger according to a pressure fluctuation state of the heat exchanger in which the high-pressure synthesis gas synthesized in the reformer is heat-exchanged with the source gas (ST300).

압축기를 제어하는 단계(ST100)는 9bar ~ 20bar 이내의 압력으로 원료가스의 압력을 제어하는데, 압축기에 대한 제어 압력은 수소 분배량에 따라 가변될 수 있으며 본 실시 예에서는 20bar의 압력으로 제어되는 것으로 한정하여 설명한다.The step of controlling the compressor (ST100) controls the pressure of the raw material gas to a pressure within the range of 9 bar to 20 bar. The control pressure for the compressor may vary depending on the amount of hydrogen to be supplied, .

압축기에서 고압 상태로 원료가스가 압축되어 개질기로 공급될 경우 개질기의 내부에 설치된 버너의 작동 상태가 가변적으로 제어되는데(ST200) 상기 버너는 개질기의 내측 상부에 다수개가 등간격으로 배치되며 본 실시 예에서는 3개가 동일 간격으로 이격된다. 바람직하게는 3개가 설치되나 상기 개수로 한정하지 않는다.When the raw material gas is compressed to a high pressure state in the compressor and supplied to the reformer, the operating state of the burner installed in the reformer is variably controlled (ST200). A plurality of the burners are arranged at equal intervals on the inner upper side of the reformer Three are spaced at the same interval. Preferably three, but the number is not limited thereto.

압축기를 제어하는 단계는 9bar ~ 20bar 이내의 압력으로 원료가스의 압력을 제어하는데, 압축기에 대한 제어 압력은 수소 분배량에 따라 가변될 수 있으며 본 실시 예에서는 20bar의 압력으로 제어되는 것으로 한정하여 설명한다.In the step of controlling the compressor, the pressure of the raw material gas is controlled at a pressure within a range of 9 bar to 20 bar, and the control pressure for the compressor may be varied according to the hydrogen distribution amount. In this embodiment, do.

압축기에서 고압 상태로 원료가스가 압축되어 개질기로 공급될 경우 개질기의 내부에 설치된 버너 또한 고압의 원료가스에 비례하여 고온의 화염이 발생되도록 제어된다. 버너는 개질기의 내측 상부에 다수개가 등간격으로 배치되며 본 실시 예에서는 3개가 동일 간격으로 이격된다.
When the raw material gas is compressed from the compressor to the high pressure state and supplied to the reformer, the burner installed in the reformer is also controlled to generate a high temperature flame in proportion to the high-pressure raw material gas. A plurality of burners are arranged at equal intervals on the inner upper side of the reformer, and three are spaced at equal intervals in the present embodiment.

버너에 대한 제어(ST200)는 원료가스의 압력에 따라 공연비를 서로 다르게 제어할 수 있는데, 버너로 공급되는 연료량은 고정되고 공기량을 제어하여 다수개의 버너에 대한 온도 제어를 실시한다.
The control ST200 for the burner can control the air-fuel ratio differently according to the pressure of the raw material gas. The amount of fuel supplied to the burner is fixed and the temperature of the plurality of burners is controlled by controlling the amount of air.

예를 들어 개질기가 N1 내지 N3의 버너로 구성되고, N1 버너에는 제1 공기량만 공급되도록 제어하고, N2와 N3는 각각 제2 공기량과 제3 공기량을 공급한다고 가정할 때 N1의 버너에 공급되는 공기량은 N2와 N3에 공급되는 공기량 대비 N%증가된 비율로 제어할 경우 압축기에서 공급된 고압의 원료가스의 압력에 따라 버너에 대한 작동 상태를 서로 다르게 제어할 수 있다.For example, it is assumed that the reformer is composed of the burners N1 to N3, the first air amount is supplied only to the N1 burner, and the second air amount and the third air amount are supplied to the burners of N1 When the air amount is controlled to be increased by N% with respect to the amount of air supplied to N2 and N3, the operation state of the burner can be controlled differently according to the pressure of the high-pressure raw material gas supplied from the compressor.

이와 같이 버너의 공연비를 제어할 경우 압축기에서 20bar의 압력으로 개질기로 원료가스가 공급될 경우와 10bar의 압력으로 원료가스가 공급될 경우에 버너의 공연비가 서로 상이해지므로 원료가스의 서로 다른 압력에 따른 최적의 연소 상태를 유지시켜 개질기의 개질 효율을 향상시킬 수 있다.
When the air-fuel ratio of the burner is controlled, the air-fuel ratios of the burners are different from each other when the raw material gas is supplied to the reformer at a pressure of 20 bar and the raw material gas is supplied at a pressure of 10 bar. The reforming efficiency of the reformer can be improved by maintaining the optimum combustion state.

본 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법은 전술한 구성과 일부 유사하므로 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.The control method of the hydrogen producing apparatus according to the present embodiment is partially similar to the above-described configuration, and only differences will be described.

압축기에 대한 제어(ST100)는 수소 제조 장치의 분배기(디스펜서)에서 다수의 연료전지 차량에 의해 수소 분배량이 증가될 경우 압축기의 압력이 증가되도록 제어하고, 수소 분배량이 감소될 경우 상대적으로 낮은 압력으로 압축기가 작동되도록 제어한다.Control (ST100) for the compressor controls the pressure of the compressor to be increased when the amount of hydrogen delivery is increased by the plurality of fuel cell vehicles in the distributor (dispenser) of the hydrogen producing apparatus, and is controlled at a relatively low pressure Thereby controlling the compressor to operate.

이를 통해 압축기가 항시 고압으로 작동되지 않아 압축에 따른 전력 소모량을 최소화하여 불필요한 전력 낭비를 방지함으로써 전력 소모율을 최소화할 수 있다. 예를 들어 수소 제조 장치의 설비 규모가 대형화 될 경우 압축기는 적어도 N개 이상 설치되는데 모든 압축기가 고압으로 작동되는 것에 비해 상대적으로 전력 소모율이 감소되어 연간 운용 비용이 감소된다.
Accordingly, since the compressor is not operated at a high pressure at all times, power consumption due to compression is minimized to prevent unnecessary power consumption, thereby minimizing power consumption. For example, when the size of a hydrogen production apparatus is increased, at least N compressors are installed. In contrast, when all the compressors are operated at a high pressure, the power consumption is reduced and the annual operating cost is reduced.

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어(ST200)하기 위해서는 고압의 원료가스의 압력에 따라 버너의 공연비를 서로 다르게 제어하거나(ST202), 고압의 원료가스의 압력에 따라 버너에 대한 온 오프 제어(ST204)를 실시할 수 있다.In order to variably control the operating state of the burner (ST200), the air-fuel ratio of the burner is controlled differently according to the pressure of the high-pressure raw material gas (ST202) Can be performed.

버너의 공연비를 서로 다르게 제어하는 방식은 전술한 바와 유사하므로 생략하고 압축기의 압력 상태에 따라 버너에 대한 온 또는 오프 제어를 실시하는데, 이 경우 압축기가 고압 상태로 작동될 경우 모든 버너를 온 상태로 제어하고, 저압 상태일 경우 어느 하나의 버너를 오프 시키거나, 온 오프 상태를 일정 시간 동안 반복적으로 실시하여 압축기의 변동된 압력 상태에 따른 가변 제어를 실시한다(ST202).The method of controlling the air-fuel ratio of the burner differently is similar to that described above, so that the on or off control of the burner is performed according to the pressure state of the compressor. In this case, In the low pressure state, any one of the burners is turned off, or the on / off state is repeatedly performed for a predetermined period of time to perform variable control according to the changed pressure state of the compressor (ST202).

또한 압축기의 압력과 비례하여 버너의 온도를 선형 제어(ST204)하여 연소 효율을 항시 최적 상태로 유지시킬 수 있다.
In addition, the temperature of the burner is linearly controlled (ST204) in proportion to the pressure of the compressor, so that the combustion efficiency can always be maintained at the optimal state.

개질기에 대한 가변 제어(ST200)는 압축기에서 토출되는 원료가스의 압력에 따라 다수개의 버너에 대한 공연비와 온 오프 제어를 통해 개질기 내부에서 생성되는 합성가스의 안정적인 생산과 고압의 원료가스에 따른 최적화된 제어를 통해 개질기의 효율을 상승시킬 수 있다.
The variable control (ST200) for the reformer is a process for stably producing the syngas produced in the reformer through the air-fuel ratio and the on-off control of the plurality of burners according to the pressure of the raw material gas discharged from the compressor, The efficiency of the reformer can be increased through the control.

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계(ST200)는 다수개의 버너 중 어느 하나의 버너에서 에러가 발생될 경우 다른 버너로 공급되는 공기량에 에러가 발생된 버너에 공급되는 공기량을 더하여 제어하는 제1 공기량 제어 단계를 포함한다(ST210).The step (ST200) of variably controlling the operation state of the burner may include a step (ST200) of controlling the operation of the burner by adding the air amount supplied to the burner in which an error is generated in the air amount supplied to the other burners And an air amount control step (ST210).

버너는 개질기 내부에 설치되므로 장기간 사용시 오작동되거나 고장으로 인해 정상상태로 작동되지 않을 수 있으며 본 실시 예에서는 비상 상황에 따른 버너 제어를 위해 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량을 차단하고 정상 상태로 작동되는 다른 버너에 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량을 각각 분배시켜 버너에 대한 제어를 실시한다.Since the burner is installed inside the reformer, the burner may not operate normally for a long period of time or may not operate in a normal state due to a failure. In this embodiment, the amount of air supplied to the burner, The amount of air supplied to the burner in which an error has occurred in the other burner is distributed to control the burner.

이로 인해 에러가 발생된 버너의 작동 불능으로 인한 개질기 내부의 연소 온도를 압축기의 압력과 비례하여 항시 일정하게 유지시킬 수 있으므로 수소 발생을 항시 일정하게 유지시킬 수 있으며 버너에서 고장이 발생된 상태에서 수소 분배량이 현저하게 증가되는 경우에도 안정적으로 다량의 수소를 공급시킬 수 있다.As a result, since the combustion temperature inside the reformer due to the failure of the burner in which the error occurs can be kept constant in proportion to the pressure of the compressor, the hydrogen generation can be kept constant at all times. It is possible to stably supply a large amount of hydrogen even when the distribution amount is remarkably increased.

버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계(ST200)는 다수개의 버너 중 복수개의 버너에서 에러가 발생될 경우 정상 상태로 작동되는 최종 버너에 공급되는 공기량에 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량을 모두 더하여 제어하는 제2 공기량 제어 단계(ST220)를 포함한다.Variable control of the operating state of the burner (ST200) may be performed in such a manner that when an error occurs in a plurality of burners among a plurality of burners, the amount of air supplied to the burner in which an error occurs in the air amount supplied to the final burner, And a second air amount control step (ST220) for controlling the air amount additionally.

제2 공기량 제어는 개질기에 설치된 다수개의 버너 중 1개만 정상 상태로 작동되고 나머지 모두 에러 상태일 경우 1개의 버너만을 이용하여 개질기를 정상 상태로 제어하기 위해 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량을 정상 상태로 작동되는 버너로 공급되도록 제어하여 1개의 버너만으로도 수소 생산을 안정적으로 실시할 수 있다.In the second air quantity control, only one of the plurality of burners installed in the reformer is operated in a normal state, and when all of the remaining burners are in an error state, in order to control the reformer to a steady state by using only one burner, So that the hydrogen production can be stably performed with only one burner.

따라서 버너가 고장 나는 경우에도 수소 제조 장치가 중지되지 않고 분배기에 안정적으로 수소를 공급할 수 있으며 이로 인해 수소 제조 장치의 가동이 안정적으로 유지된다.
Therefore, even if the burner fails, the hydrogen production apparatus can be stably supplied to the distributor without stopping, thereby stably maintaining the operation of the hydrogen production apparatus.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 수소 제조 장치의 제어 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A control method of a hydrogen producing apparatus according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 5 내지 도 6을 참조하면, 수소 제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하되, 수소 제조 장치의 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량에 따라 가변적으로 제어하는 단계(ST1000)와, 상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기에 설치된 다수개의 버너로 공급되는 공기량을 가변적으로 제어하는 단계(ST2000); 및 상기 개질기에서 합성된 고압의 합성가스가 원료가스와 서로 간에 열교환이 이루어지는 열교환기의 압력 변동 상태를 감지하여 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계(ST3000)를 포함한다.5 to 6, a step of controlling the compressor so that the raw material gas supplied to the desulfurizer of the hydrogen generator is compressed to a high pressure, and variably controlling the compressor according to the amount of hydrogen distributed through the distributor of the hydrogen generator (ST1000); and variably controlling the amount of air supplied to the plurality of burners installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor (ST2000); And controlling the operation state of the heat exchanger by sensing the pressure fluctuation state of the heat exchanger in which the high-pressure synthesis gas synthesized in the reformer is heat-exchanged with the source gas (ST3000).

압축기를 가변적으로 제어하는 단계(ST1000)는 전술한 실시 예에서 이미 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
Since the step ST1000 for variably controlling the compressor has already been described in the above embodiment, detailed description thereof will be omitted.

버너로 공급되는 공기량을 가변적으로 제어하는 단계(ST2000)는 정상 상태일 경우 N개의 버너에 각각 동일 비율로 공기를 공급하되, 예를 들어 개질기에 3개의 버너가 설치된 것으로 가정할 때 각각의 버너에는 공기가 33%의 비율로 각각 공급된다.In the step ST2000 of variably controlling the amount of air supplied to the burner, air is supplied to the N burners in the same ratio, respectively. For example, assuming that three burners are installed in the reformer, Air is supplied at a rate of 33%, respectively.

만약 버너 중 1개가 고장날 경우 2개의 버너에도 공기가 50%의 비율로 각각 공급되어 개질기에서의 안정적인 수소 합성을 가능하게 한다. 참고로 버너에 공급되는 연료량은 특정 비율로 각각의 버너에 고정되고 에러가 발생될 버너로 공급되는 연료량은 중지된다.
If one of the burners fails, air is supplied to each of the two burners at a rate of 50% to enable stable hydrogen synthesis in the reformer. For reference, the amount of fuel supplied to the burner is fixed to each burner at a specific rate, and the amount of fuel supplied to the burner in which an error occurs is stopped.

열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계(ST3000)는 열교환기의 내부에 설치되고, 공급된 합성가스의 압력에 의해 내부 체적을 가변 시키는 체적 가변부의 내측과 외측에 설치된 압력 감지부에서 감지된 압력 데이터에 따라 현재 열교환기의 정상 유무를 판단하는 단계(ST3100)와, 상기 체적 가변부의 내측 압력과 외측 압력의 차이를 P라 할 때 상기 P가 기 설정된 기준 P보다 상대적으로 감소될 경우 에러 발생 상태로 판단하는 단계(ST3200)를 포함한다.The step ST3000 of controlling the operation state of the heat exchanger includes the step of controlling the operating state of the heat exchanger based on the pressure data sensed by the pressure sensing part provided inside and outside the volume variable part which is provided inside the heat exchanger, (ST3100) of determining whether or not the present heat exchanger is in a normal state, and determining a difference between an inner pressure and an outer pressure of the volume variable by P, (ST3200).

압력 감지부는 열교환기의 내부에 설치된 체적 가변부에 의해 변화되는 압력 상태를 감지하는데, 체적 가변부는 열교환기 내부의 영역을 각각 독립적으로 구획하고 열교환기의 내부에서 길이 방향으로 이동되면서 내부 체적을 가변시키는 체적 가변부를 통해 배출되는 합성가스의 압력을 감지하는 제1 압력센서(미도시)와, 체적 가변부에 의해 구획된 외측의 압력을 감지하는 제2 압력센서(미도시)로 구성된다.The pressure sensing part senses a pressure state that is changed by a volume variable part provided inside the heat exchanger. The volume variable part independently divides the area inside the heat exchanger, and while moving in the longitudinal direction inside the heat exchanger, A first pressure sensor (not shown) for sensing the pressure of the syngas exhausted through the volume varying portion and a second pressure sensor (not shown) for detecting the pressure outside the partition defined by the volume variable portion.

열교환기가 정상 상태로 작동될 경우에는 제1 압력센서에 의해 체적 가변부의 내측 압력이 고압 상태로 감지되고, 제2 압력센서에 의해서는 일반적인 대기압 상태로 감지된다.When the heat exchanger is operated in a steady state, the inner pressure of the volume variable portion is detected as a high pressure state by the first pressure sensor and the normal atmospheric pressure state is detected by the second pressure sensor.

따라서 열교환기의 정상 상태 유무는 감지된 압력 데이터의 P가 기 설정된 압력 차이로 감지될 경우 정상 상태인 것으로 판단(ST3100)한다.Therefore, the presence or absence of the steady state of the heat exchanger is determined to be a normal state (ST3100) when P of the sensed pressure data is detected as a preset pressure difference.

만약 P가 기 설정된 P에 비해 상대적으로 감소될 경우 열교환기 내부에 누설 또는 에러가 발생된 것으로 판단한다(ST3200).
If P is relatively reduced compared to the preset P, it is determined that a leak or an error has occurred in the heat exchanger (ST3200).

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 수소 제어 장치의 제어 방법에 따른 제어 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.The control state according to the control method of the hydrogen control apparatus according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.

첨부된 도 7을 참조하면, 압축기는 탈황기로 공급된 원료가스를 20bar로 압축하여 탈황기로 공급하고(ST10), 탈황기에서 원료가스 중에 포함된 특정 성분을 제거한 후에 개질기로 공급된다.Referring to FIG. 7, the compressor compresses the raw material gas supplied to the desulfurizer to 20 bar and supplies the raw material gas to the desulfurizer (ST10). After the specific components contained in the raw material gas are removed from the desulfurizer, the reformer is supplied.

버너의 상태가 정상일 경우(ST15) 버너에 공급되는 공기량이 고압 상태로 개질기로 공급된 원료가스의 압력과 비례하여 증가된 상태로 공급되며(ST20) 개질기에서 안정적으로 연소가 이루어진 뒤에 합성가스가 생산된다.
When the state of the burner is normal (ST15), the amount of air supplied to the burner is increased in proportion to the pressure of the raw material gas supplied to the reformer at a high pressure (ST20). After the combustion is stably performed in the reformer, do.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 수소 제어 장치의 제어 방법에 따른 제어 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A control state according to a control method of a hydrogen control apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 8을 참조하면, 압축기는 탈황기로 공급된 원료가스를 20bar로 압축하여 탈황기로 공급하되(ST100) 분배기로 분배되는 수소 분배량에 따라 압축기의 작동 상태를 가변 제어한다.Referring to FIG. 8, the compressor compresses the raw material gas supplied to the desulfurizer to 20 bar and supplies it to the desulfurizer (ST100), and controls the operation state of the compressor according to the amount of hydrogen distributed to the distributor.

예를 들면 분배기를 통해 다수대의 수소 작동 차량의 대수가 증가될 경우 압축기의 압력을 고압으로 제어하고, 상대적으로 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량이 감소될 경우 압축기의 작동 압력은 상대적으로 저하된 상태로 제어된다.For example, when the number of hydrogen-working vehicles is increased through the distributor, the pressure of the compressor is controlled to a high pressure. When the amount of hydrogen distributed through the distributor is decreased, the operating pressure of the compressor is relatively decreased Respectively.

개질기에 설치된 버너는 모두 정상 상태로 작동될 경우 각각의 버너로 공급되는 연료량은 고정된 상태로 공기량이 가변 되는데, 만약 특정 버너가 비정상 상태일 경우(ST105) 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량을 정상적으로 작동되는 나머지 버너로 공급되는 공기량에 더하여 제어를 실시한다(ST210). When all the burners installed in the reformer are operated in a normal state, the amount of fuel supplied to each burner is fixed and the amount of air is varied. If the specific burner is abnormal (ST105), the amount of air supplied to the burner Control is performed in addition to the air amount supplied to the remaining remaining normally operating burners (ST210).

만약 정상 작동 중이던 버너에서 추가로 에러가 발생되어 1대의 버너만 정상 작동될 경우 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량 모두를 정상 작동되는 버너로 공급하여 개질기의 안정적인 작동을 실시한다(ST220).If only one burner is normally operated due to an error in the burner during normal operation, the air supplied to the burner in error is supplied to the normally operated burner to perform the stable operation of the reformer (ST220).

그리고 개질기에서 생산된 합성가스는 열교환기로 공급되는데, 열교환기에 설치된 체적 가변부에 의해 고압의 압력 변동 상태가 안정적으로 유지되도록 제어된 후에 분배기로 공급된다(ST300).
The syngas produced in the reformer is supplied to the heat exchanger. The mixed gas is supplied to the distributor after being controlled so as to stably maintain the pressure fluctuation state of the high pressure by the volume variable part provided in the heat exchanger (ST300).

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

1 : 수소 제조 장치
100 : 압축기
200 : 탈황기
400 : 개질기
500 : 열교환기
60 : 수성전환반응기
61 : PSA기
65 : CO분석기1: hydrogen production device
100: Compressor
200: Desulfurizer
400: reformer
500: heat exchanger
60: Hydrogen Transformation Reactor
61: PSA machine
65: CO analyzer

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 수소 제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하되, 수소 제조 장치의 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량에 따라 가변적으로 제어하는 단계;
상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기에 설치된 다수개의 버너에 대한 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계; 및
상기 개질기에서 합성된 고압의 합성가스가 원료가스와 서로 간에 열교환이 이루어지는 열교환기의 압력 변동 상태에 따라 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계를 포함하는 수소 제조 장치의 제어 방법.Controlling the compressor such that the raw material gas supplied to the desulfurizer of the hydrogen generator is compressed to a high pressure, and variably controlling the compressor according to the amount of hydrogen distributed through the distributor of the hydrogen generator;
Varying the operating state of the plurality of burners installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor; And
And controlling the operation state of the heat exchanger according to the pressure fluctuation state of the heat exchanger in which the high-pressure synthesis gas synthesized in the reformer is heat-exchanged with the raw material gas. 제5 항에 있어서,
상기 압축기를 제어하는 단계는,
9bar ~ 20bar 이내의 압력으로 원료가스의 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 제조 장치의 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein controlling the compressor comprises:
Wherein the pressure of the raw material gas is controlled at a pressure within a range from 9 to 20 bar. 제5 항에 있어서,
상기 버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는,
고압의 원료가스의 압력에 따라 버너의 공연비를 서로 다르게 제어하는 단계를 포함하는 수소 제조 장치의 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of variably controlling the operating state of the burner comprises:
Controlling the air-fuel ratio of the burner to be different from each other according to the pressure of the high-pressure raw material gas. 제5 항에 있어서,
상기 버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는,
고압의 원료가스의 압력에 따라 버너에 대한 온 오프 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 수소 제조 장치의 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of variably controlling the operating state of the burner comprises:
Wherein the on-off control of the burner is performed in accordance with the pressure of the high-pressure raw material gas. 제5 항에 있어서,
상기 버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는,
압축기의 압력과 비례하여 버너의 온도를 선형 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 제조 장치의 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of variably controlling the operating state of the burner comprises:
Wherein the temperature of the burner is linearly controlled in proportion to the pressure of the compressor. 제5 항에 있어서,
상기 버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는,
다수개의 버너 중 어느 하나의 버너에서 에러가 발생될 경우 다른 버너로 공급되는 공기량에 에러가 발생된 버너에 공급되는 공기량을 더하여 제어하는 제1 공기량 제어 단계를 포함하는 수소 제조 장치의 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of variably controlling the operating state of the burner comprises:
And a first air amount control step of adding and controlling an air amount supplied to a burner in which an error is generated in an air amount supplied to another burner when an error is generated in any one of the plurality of burners. 제5 항에 있어서,
상기 버너의 작동 상태를 가변적으로 제어하는 단계는,
다수개의 버너 중 복수개의 버너에서 에러가 발생될 경우 정상 상태로 작동되는 최종 버너에 공급되는 공기량에 에러가 발생된 버너로 공급되는 공기량을 모두 더하여 제어하는 제2 공기량 제어 단계를 포함하는 수소 제조 장치의 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of variably controlling the operating state of the burner comprises:
And a second air amount control step of adding and controlling the air amount supplied to the burner in which an error is generated in the air amount supplied to the final burner operating in a steady state when an error occurs in a plurality of burners among the plurality of burners / RTI > 수소 제조 장치의 탈황기로 공급되는 원료가스가 고압으로 압축되도록 압축기를 제어하되, 수소 제조 장치의 분배기를 통해 분배되는 수소 분배량에 따라 가변적으로 제어하는 단계;
상기 압축기에서 압축된 원료가스의 압력에 따라 개질기에 설치된 다수개의 버너로 공급되는 공기량을 가변적으로 제어하는 단계; 및
상기 개질기에서 합성된 고압의 합성가스가 원료가스와 서로 간에 열교환이 이루어지는 열교환기의 압력 변동 상태를 감지하여 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계를 포함하는 수소 제조 장치의 제어 방법.Controlling the compressor such that the raw material gas supplied to the desulfurizer of the hydrogen generator is compressed to a high pressure, and variably controlling the compressor according to the amount of hydrogen distributed through the distributor of the hydrogen generator;
Varying the amount of air supplied to the plurality of burners installed in the reformer according to the pressure of the raw material gas compressed in the compressor; And
And controlling the operation state of the heat exchanger by sensing the pressure fluctuation state of the heat exchanger where the high-pressure synthesis gas synthesized in the reformer is heat-exchanged with the raw material gas. 제12 항에 있어서,
상기 열교환기의 작동 상태를 제어하는 단계는,
열교환기의 내부에 설치되고, 공급된 합성가스의 압력에 의해 내부 체적을 가변 시키는 체적 가변부의 내측과 외측에 설치된 압력 감지부에서 감지된 압력 데이터에 따라 현재 열교환기의 정상 유무를 판단하는 단계;
상기 체적 가변부의 내측 압력과 외측 압력의 차이를 P라 할 때 상기 P가 기 설정된 기준 P보다 상대적으로 감소될 경우 에러 발생 상태로 판단하는 단계를 포함하는 수소 제조 장치의 제어 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of controlling the operating state of the heat exchanger includes:
Determining whether the current heat exchanger is in a normal state in accordance with pressure data detected by a pressure sensing unit installed inside and outside a volume variable unit that is provided inside the heat exchanger and varies an internal volume by a pressure of the supplied synthesis gas;
Determining a difference between an inner pressure and an outer pressure of the volume varying portion as P, and determining that the P is an error occurrence state when the P is decreased relative to a predetermined reference P;
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102071265B1 (en) * 2016-10-19 2020-01-30 세종공업 주식회사 Reformer for Power Generation and Operating Method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000281306A (en) * 1999-03-30 2000-10-10 Nhk Spring Co Ltd Steam reforming device for methanol
JP2001165431A (en) * 1999-12-02 2001-06-22 Osaka Gas Co Ltd Apparatus for controlling air-fuel ratio of reformer for fuel cell

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100286620B1 (en) * 1998-11-30 2001-04-16 전성범 Steam reforming type hydrogen production method and apparatus
KR100572061B1 (en) 2004-10-12 2006-04-17 피엔피에너지텍 주식회사 A Reformer of a Fuel Cell System
KR101335505B1 (en) * 2011-10-06 2013-12-02 지에스칼텍스 주식회사 Air fuel ratio control apparatus and method of burner in reformer for fuel cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000281306A (en) * 1999-03-30 2000-10-10 Nhk Spring Co Ltd Steam reforming device for methanol
JP2001165431A (en) * 1999-12-02 2001-06-22 Osaka Gas Co Ltd Apparatus for controlling air-fuel ratio of reformer for fuel cell

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