KR101765194B1 - 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너 - Google Patents

연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너에 관한 것으로, 연소반응에 의하여 고온의 가스를 발생시켜 수증기 개질 반응기에 반응열을 전달하는 원통형 중앙 연소부, 및 중앙 연소부의 하부에 배치되어, 연료가스, 1차 연소공기 및 2차 연소공기를 중앙 연소부에 공급하는 가스 공급부를 포함한다.
본 발명에 따른 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 다음 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소하며, 폐쇄식 연소반응으로 열효율이 우수한 장점을 가진다.

Description

연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너{Cylindrical burner for supplying thermal energy to steam reforming reactor for solid oxide fuel cells}
본 발명은 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너에 관한 것으로서, 상세하게는 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 다음 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소하며, 원형의 폐쇄식 연소반응으로 열원분포가 고르고 열효율이 우수한 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너에 관한 것이다.
연료전지(Fuel cell)는 수소 또는 메탄올, 에탄올 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산화제의 화학반응 에너지를 직접 전기에너지로 변화시키는 발전시스템이다.
이와 같은 연료전지는 수소를 연료로 사용하고 있기 때문에 수소를 생산하기 위하여 메탄이나 에탄올 및 천연가스로부터 개질을 통하여 얻을 수 있으며 개질하기 위한 연료개질기 등의 부대설비를 필요로 한다. 외부로부터 공급된 연료와 수증기와의 혼합 가스로부터 개질 가스를 생성해 도출하는 개질부와 상기 개질부를 가열하는 연소 가스를 생성하는 연소부로 구성될 수 있다.
이와 같은 연료 개질기는 개질방식에 따라 스팀개질, 부분산화개질 및 자열개질기로 분류할 수 있다. 이 중 탄화수소 수증기 개질은 수소생산방법 중 가장 염가의 방법으로 여겨지고 있으며, 이 방법으로 세계 총 수소생산의 거의 절반이 생산되고 있다. 이러한 탄화수소 수증기 개질방법은 메탄을 주성분으로 하는 탄화수소를 수증기와 함께 촉매 존재 하에서 반응시켜 수소를 얻는 것으로서, 이때 진행되는 반응은 주반응인 개질반응과 부반응인 수성가스 전이반응 2가지이며 반응식은 아래와 같다.
반응식 1
CH4 + H2O → CO + 3H2 ΔH = +497kcal/mol
CO + H2O → CO2 + H2 ΔH = -10kcal/mol
상기 반응식 1에서 보는 바와 같이 수소는 메탄과 물 모두에서 분리되어 생산되기 때문에 높은 수소 생산수율이 가능하다. 그러나, 상기 개질반응은 강한 흡열반응이며 고온 및 저압 조건에 의하여 정반응의 진행이 유리하므로, 대부분 수증기와 메탄을 700∼1,100℃의 촉매반응기에서 0∼40bar의 압력 하에서 공간속도 3,000∼50,000hr-1정도로 공급하면서 반응시켜 수소를 얻고 있다.
상기한 바와 같이 수증기 개질반응은 많은 반응열을 공급해야 하는 흡열반응이므로 반응열이 효율적으로 공급되면 단위 촉매당 반응활성이 늘어나 반응기의 크기를 줄일 수 있음은 물론 수율을 높일 수 있게 된다.
이에 열효율이 우수한 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너에 관한 기술이 필요한 실정이다.
1. 한국등록특허 제10-1526945호 2. 한국등록특허 제10-0761945호
본 발명은 상기와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 원형의 폐쇄식 연소반응으로 열원분포가 고르고 열효율이 우수한 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 연소반응에 의하여 고온의 가스를 발생시켜 수증기 개질 반응기에 반응열을 전달하는 원통형 중앙 연소부, 및 상기 중앙 연소부의 하부에 배치되어, 연료가스, 1차 연소공기 및 2차 연소공기를 상기 중앙 연소부에 공급하는 가스 공급부를 포함하되, 상기 가스 공급부는 상기 가스 공급부의 상부면 중심부를 관통하여 연료가스 분사구 및 1차 연소공기 분사구가 형성되고, 상기 연료가스 분사구 및 1차 연소공기 분사구로부터 일정거리 이격되어 상기 가스 공급부의 상부면 외곽 부분을 따라 2차 연소공기 분사구가 형성되어, 상기 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 다음 상기 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 가스 공급부는, 원통 형상으로, 상기 중앙 연소부로 상기 연료가스를 공급하는 연료가스 공급부, 상기 연료가스 공급부를 감싸는 원통 형상으로 상기 연료가스 공급부로부터 상부면 및 외주면이 일정 거리 이격되어 설치되되, 상기 중앙 연소부로 1차 연소공기를 공급하는 1차 연소공기 공급부, 및 상기 1차 연소공기 공급부를 감싸는 원통 형상으로 상기 1차 연소공기 공급부로부터 외주면이 일정 거리 이격되어 설치되되, 상기 중앙 연소부로 2차 연소공기를 공급하는 2차 연소공기 공급부를 포함하여, 상기 1차 연소공기 공급부에서 상기 연료가스와 1차 연소공기가 1차 혼합되고, 상기 중앙 연소부에서 상기 연료가스와 2차 연소공기와 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 연료가스 분사구는 상기 연료가스 공급부의 상부면에 일정한 간격으로 하나 이상 통공되고, 상기 1차 연소공기 분사구는 상기 연료가스 공급부의 상부면의 직경과 동일한 크기로 통공되어 형성되고, 상기 2차 연소공기 분사구는 상기 2차 연소공기 공급부의 외곽 상부를 따라 일정한 간격으로 하나 이상 통공되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 1차 연소공기 분사구의 상부 둘레에는 분출되는 연료가스가 1차 공기와 혼합을 통해 화염을 생성하는 함몰홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 연료가스 공급부에 연결되게 형성되어 연료가스가 투입되는 연료가스 유입관, 상기 1차 연소공기 공급부에 연결되게 형성되어 1차 연소공기가 투입되는 1차 연소공기 유입관 및 상기 2차 연소공기 공급부에 연결되게 형성되어 2차 연소공기가 투입되는 2차 연소공기 유입관을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 연료가스 공급부가 상기 1차 연소공기 공급부의 하부면과 이격되어 설치되고, 상기 1차 연소공기 공급부의 하부면과 수직으로 연결되어 지지되는 지지대를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 1차 연소공기 공급부가 상기 2차 연소공기 공급부의 하부면과 이격되어 설치되고, 상기 2차 연소공기 공급부의 하부면과 수직으로 연결되어 지지되는 지지대를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 중앙 연소부의 상부면에 연결되어 상기 수증기 개질 반응기에 반응열을 전달하는 열원 공급관을 포함할 수 있다.
본 발명의 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 다음 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소할 수 있다.
또한, 본 발명의 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 원형의 폐쇄식 연소반응으로 열원분포가 고르고 열효율이 우수한 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 1차 연소공기와 2차 연소공기의 조절로 온도 및 열원의 열량 조절이 용이한 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 낮은 온도의 2차 연소공기가 최외각 구역에 투입되어 외벽의 과열을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너의 중앙 연소부 및 가스 공급부의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 연소부 및 가스 공급부의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 연소부 및 가스 공급부의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙 연소부 및 가스 공급부의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사구 상부면을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너의 중앙 연소부 및 가스 공급부의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 연소부 및 가스 공급부의 횡단면도이다. 본 발명에 따른 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 중앙 연소부(20) 및 가스 공급부(10)를 포함한다.
수증기 개질 반응기는 탄화수소계 원료 및 수증기로 부터 수소를 생성시킬 수 있다. 상기 수증기 개질 반응기의 일부에 촉매가 충진되어 개질반응에 의해 탄화수소계 원료 및 수증기로 부터 수소를 생성시키며 상기 원료는 탄화수소 1몰당 수증기 2 내지 5몰의 비율로 혼합하여 제조할 수 있다. 공급되는 탄화수소와 수증기는 촉매와 접촉하면서 탄화수소 수증기 개질반응이 일어나는데, 공지된 범위 내에서 탄화수소와 수증기를 혼합하여 공급할 수 있으며, 탄화수소 역시 주지된 바와 같이 메탄을 주성분으로 하는 것을 사용할 수 있다. 상기 수증기 개질 반응기의 수소제조효율은 공정 내 유일한 흡열 반응인 수증기 개질 반응에 필요한 열원을 얼마나 효율적으로 공급하느냐에 따라 그 효율이 달라질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 연소부 및 가스 공급부의 종단면도이다. 상기 중앙 연소부(20)는 연소반응에 의하여 고온의 가스를 발생시켜 상기 수증기 개질 반응기에 반응열을 전달하며 원통형으로 형성될 수 있고, 상기 중앙 연소부(20)의 상부면에 연결되어 상기 수증기 개질 반응기에 반응열을 전달하는 열원 공급관(21)을 포함할 수 있다.
상기 중앙 연소부(20)에서 상기 수증기 개질 반응기로 고온의 가스를 공급하는 구조로 고온 가스의 온도 조절이 가능하며, 열원이 내부에 위치하여 열손실이 감소하는 효과를 가질 수 있다. 이때 상기 중앙 연소부(20)의 가스는 폐쇄식 연소반응으로 발생시킴으로써 적은 연료를 사용하여 고온의 가스를 제조할 수 있으며, 원통형으로 형성되어 열원분포가 고르고 열효율이 우수한 장점을 가진다. 또한, 상기 수증기 개질 반응기의 적정 반응온도가 600∼900℃임을 감안하여 가스는 700∼1,100℃의 고온으로 흘려보내 주게 된다.
상기 가스 공급부(10)는 상기 중앙 연소부(20)의 하부에 배치되어, 연료가스, 1차 연소공기 및 2차 연소공기를 상기 중앙 연소부(20)에 공급할 수 있다. 공급되는 공기 중 일부(1차 공기)를 가스 연료와 미리 혼합하여 연소부로 공급하여 화염을 형성시키고, 공급되는 공기 중 나머지(2차 공기)를 화염 형성 부분에 공급하여 완전연소를 유도할 수 있다.
SOFC시스템에서 상기 수증기 개질 반응기에 효율적으로 열원(열량)을 공급하기 위해 연료와 연소가스를 직접 주입하여 중앙 연소부(20)에서 열원을 발생시키도록 폐쇄형으로 구성된다.
공급하는 연료가스와 1차 연소공기와 2차 연소공기의 양 및 속도를 조절하여 필요로 하는 온도 및 열원의 열량 조절할 수 있다. 연료가스와 연소공기가 미리 섞인 상태에서 연소가 이루어지며, 1차 공기율을 약 40%이하로 유지하여 화염온도를 1000℃ 부근으로 조절하여, 상기 수증기 개질 반응기에 필요한 열원을 공급할 수 있다.
상기 가스 공급부(10)는 상기 가스 공급부(10)의 상부면 중심부를 관통하여 연료가스 분사구(120) 및 1차 연소공기 분사구(220)가 형성되고, 상기 연료가스 분사구(120) 및 1차 연소공기 분사구(220)로부터 일정거리 이격되어 상기 가스 공급부(10)의 상부면 외곽 부분을 따라 2차 연소공기 분사구(320)가 형성되어, 상기 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 다음 상기 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소할 수 있다. 1차 연소에서 미 연소된 부분이 발생하더라도 2차 연소공기와 혼합하여 완전 연소할 수 있다.
또한, 상기 중앙 연소부(20)의 중심부에서 고온으로 연소가 이루어지고, 상기 중앙 연소부(20)의 외곽 부분으로 낮은 온도의 2차 연소 공기가 공급됨에 따라 중앙 연소부(20) 외벽의 과열을 방지할 수 있다.
상기 중앙 연소부(20)의 하단면으로 상기 연료가스, 1차 연소공기 및 2차 연소공기가 공급되고, 폐쇄적인 형태의 상기 중앙 연소부(20) 내부의 충분한 공간에서 혼합되고, 연소됨으로써 중앙 연소부(20)의 효율적인 온도 분포를 가진다. 또한 이에 따라 고체산화물 연료전지용 수증기 개질 반응기가 우수한 열효율을 가진다.
상기 가스 공급부(10)는 연료가스 공급부(100), 1차 연소공기 공급부(200) 및 2차 연소공기 공급부(300)를 포함한다.
상기 연료가스 공급부(100)는 원통 형상으로, 상기 중앙 연소부(20)로 상기 연료가스를 공급할 수 있다. 연료가스 유입관(110)은 상기 연료가스 공급부(100)에 연결되게 형성되어 외부로부터 연료가스가 투입될 수 있다.
상기 1차 연소공기 공급부(200)는 상기 연료가스 공급부(100)를 감싸는 원통 형상으로 상기 연료가스 공급부(100)로부터 상부면 및 외주면이 일정 거리 이격되어 설치되되, 상기 중앙 연소부(20)로 1차 연소공기를 공급할 수 있다. 1차 연소공기 유입관(210)은 상기 1차 연소공기 공급부(200)에 연결되게 형성되어 외부로부터 1차 연소공기가 투입될 수 있다.
상기 2차 연소공기 공급부(300)는 상기 1차 연소공기 공급부(200)를 감싸는 원통 형상으로 상기 1차 연소공기 공급부(200)로부터 외주면이 일정 거리 이격되어 설치되되, 상기 중앙 연소부(20)로 2차 연소공기를 공급할 수 있다. 2차 연소공기 유입관(310)은 상기 2차 연소공기 공급부(300)에 연결되게 형성되어 외부로부터 2차 연소공기가 투입될 수 있다.
상기 가스 공급부(10)는 연료가스 공급부(100), 1차 연소공기 공급부(200) 및 2차 연소공기 공급부(300)가 삼중의 원통의 형상으로 형성되어, 상대적으로 낮은 온도의 2차 연소공기가 상기 가스 공급부(10)의 최외각 구역에 유입됨으로써 외벽의 과열을 방지할 수 있다. 열효율의 향상과 로의 고온유지를 위해 공기 또는 가스를 예열이 필요하지만 예열온도가 높은 경우에는 외벽의 과열을 일으킬 수 있다. 이에 예열한 1차 연소공기에 상대적으로 낮은 2차 연소공기를 상기 가스 공급부(10)의 최외각 구역에 유입하여 외벽의 과열을 방지할 수 있다.
또한, 상기 1차 연소공기 공급부(200)가 상기 연료가스 공급부(100)로부터 상부면이 일정 거리 이격되게 형성되어 상기 1차 연소공기 공급부(200)에서 상기 연료가스와 1차 연소공기가 1차 혼합되고, 상기 중앙 연소부(20)에서 상기 연료가스와 2차 연소공기와 2차로 혼합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙 연소부 및 가스 공급부의 종단면도이다. 상기 연료가스 공급부(100)가 상기 1차 연소공기 공급부(200)의 하부면과 이격되어 설치되고, 상기 1차 연소공기 공급부(200)의 하부면과 수직으로 연결되어 지지되는 지지대(130)를 포함할 수 있고, 상기 1차 연소공기 공급부(200)가 상기 2차 연소공기 공급부(300)의 하부면과 이격되어 설치되고, 상기 2차 연소공기 공급부의 하부면과 수직으로 연결되어 지지되는 지지대(140)를 포함할 수 있다.
상기 1차 연소공기 공급부(200)가 상기 2차 연소공기 공급부(300)의 하부면과 이격되어 설치됨으로써, 2차 연소공기가 상기 가스 공급부(10)의 최하단에 유입됨으로써 외벽의 과열을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사구 상부면을 나타낸 도면이다. 상기 연료가스 분사구(120)는 상기 연료가스 공급부(100)의 상부면에 일정한 간격으로 하나 이상 통공되어 형성될 수 있다.
상기 1차 연소공기 분사구(220)는 상기 연료가스 공급부(100)의 상부면의 직경과 동일한 크기로 통공되어 형성될 수 있다. 상기 1차 연소공기 분사구(220)의 상부 둘레에는 분출되는 연료가스가 1차 공기와 혼합을 통해 화염을 생성하는 함몰홈(221)을 포함할 수 있다. 상기 연료가스 분사구(120)로 연료가스가 상기 중앙 연소부(20)로 분출되고, 상기 함몰홈(221)으로부터 1차 연소 공기가 유입되어 상호 혼합을 일으키면서 화염을 생성할 수 있다.
상기 2차 연소공기 분사구(320)는 상기 2차 연소공기 공급부(300)의 외곽 상부를 따라 일정한 간격으로 하나 이상 통공되어 형성될 수 있고, 상기 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 후, 상기 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소할 수 있다. 1차 연소에서 미 연소된 부분이 발생하더라도 2차 연소공기와 혼합하여 완전 연소할 수 있다.
본 발명의 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너는 원형의 폐쇄식 연소반응으로 열원분포가 고르고 열효율이 우수한 장점을 가진다. 또한, 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 다음 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소할 수 있으며, 1차 연소공기와 2차 연소공기의 조절로 온도 및 열원의 열량 조절이 용이할 수 있다. 더불어, 중심부에서 고온으로 연소가 이루어지고, 외곽 부분으로 낮은 온도의 2차 연소 공기가 공급됨에 따라 외벽의 과열을 방지할 수 있다.
이상에서는 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 가스 공급부 20: 중앙 연소부 21: 열원 공급관
100: 연료가스 공급부 110: 연료가스 유입관
120: 연료가스 분사구 200: 1차 연소공기 공급부
210: 1차 연소공기 유입관 220: 1차 연소공기 분사구
221: 함몰홈 300: 2차 연소공기 공급부
310: 2차 연소공기 유입관 320: 2차 연소공기 분사구
130, 230: 지지대

Claims (8)

  1. 연소반응에 의하여 고온의 가스를 발생시켜 수증기 개질반응기에 반응열을 전달하는 원통형 중앙 연소부; 및
    상기 중앙 연소부의 하부에 배치되어, 연료가스, 1차 연소공기 및 2차 연소공기를 상기 중앙 연소부에 공급하는 가스 공급부를 포함하되,
    상기 가스 공급부의 상부면 중심부를 관통하여 연료가스 분사구 및 1차 연소공기 분사구가 형성되고, 상기 연료가스 분사구 및 1차 연소공기 분사구로부터 일정거리 이격되어 상기 가스 공급부의 상부면 외곽 부분을 따라 2차 연소공기 분사구가 형성되어, 상기 연료가스와 1차 연소공기와 혼합되어 1차 연소한 다음 상기 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되어 완전 연소되고,
    상기 가스 공급부는,
    원통 형상으로, 상기 중앙 연소부로 상기 연료가스를 공급하는 연료가스 공급부;
    상기 연료가스 공급부를 감싸는 원통 형상으로 상기 연료가스 공급부로부터 상부면 및 외주면이 일정 거리 이격되어 설치되되, 상기 중앙 연소부로 1차 연소공기를 공급하는 1차 연소공기 공급부; 및
    상기 1차 연소공기 공급부를 감싸는 원통 형상으로 상기 1차 연소공기 공급부로부터 외주면이 일정 거리 이격되어 설치되되, 상기 중앙 연소부로 2차 연소공기를 공급하는 2차 연소공기 공급부;를 포함하여,
    상기 1차 연소공기 공급부에서 상기 연료가스와 1차 연소공기가 1차 혼합되고, 상기 중앙 연소부에서 상기 연료가스와 2차 연소공기와 혼합되며,
    상기 연료가스 분사구는 상기 연료가스 공급부의 상부면에 일정한 간격으로 하나 이상 통공되고, 상기 1차 연소공기 분사구는 상기 연료가스 공급부의 상부면의 직경과 동일한 크기로 통공되어 형성되고, 상기 2차 연소공기 분사구는 상기 2차 연소공기 공급부의 외곽 상부를 따라 일정한 간격으로 하나 이상 통공되어 형성되는 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 연소공기 분사구의 상부 둘레에는 분출되는 연료가스가 1차 공기와 혼합을 통해 화염을 생성하는 함몰홈을 포함하는 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연료가스 공급부에 연결되게 형성되어 연료가스가 투입되는 연료가스 유입관;
    상기 1차 연소공기 공급부에 연결되게 형성되어 1차 연소공기가 투입되는 1차 연소공기 유입관; 및
    상기 2차 연소공기 공급부에 연결되게 형성되어 2차 연소공기가 투입되는 2차 연소공기 유입관을 포함하는 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연료가스 공급부가 상기 1차 연소공기 공급부의 하부면과 이격되어 설치되고, 상기 1차 연소공기 공급부의 하부면과 수직으로 연결되어 지지되는 지지대를 포함하는 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 1차 연소공기 공급부가 상기 2차 연소공기 공급부의 하부면과 이격되어 설치되고, 상기 2차 연소공기 공급부의 하부면과 수직으로 연결되어 지지되는 지지대를 포함하는 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 연소부의 상부면에 연결되어 상기 수증기 개질 반응기에 반응열을 전달하는 열원 공급관을 포함하는 연료전지용 수증기 개질 반응기에 열원을 공급하는 원형버너.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004028521A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Noritz Corp 燃焼装置
KR100689657B1 (ko) * 2006-01-10 2007-03-08 주식회사 지파이어 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치 및 그 동작방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004028521A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Noritz Corp 燃焼装置
KR100689657B1 (ko) * 2006-01-10 2007-03-08 주식회사 지파이어 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치 및 그 동작방법

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