KR102120420B1 - A fuel reformer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 천연가스, LPG, 납사 등 탄화수소와 수증기를 혼합하여, 개질촉매 상에서 개질가스를 제조하는 다관형 연료개질장치 중 버너가 가운데 위치한 연료개질장치 설비에 관한 것으로, 특히, 연료개질장치 내 균일한 열 분포를 제공하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel reformer facility in which a burner is located in the middle of a multi-tube type fuel reformer for producing reformed gas on a reforming catalyst by mixing hydrocarbons such as natural gas, LPG, naphtha, and water vapor, and in particular, uniformity in the fuel reformer It is about providing a heat distribution.

Description

연료개질장치{A fuel reformer}A fuel reformer

본 발명은 천연가스, LPG, 납사 등 탄화수소와 수증기를 혼합하여, 개질촉매 상에서 개질가스를 제조하는 다관형 연료개질장치 중 버너가 가운데 위치한 연료개질장치 설비에 관한 것으로, 특히 연료개질장치 내 균일한 열 분포의 제공에 관한 것이다. 배가스관의 길이 및 배치를 변경하여 배가스 방출 유동을 조정하고, 내부 반응관의 배치 변경을 통해 반응관에서 반응 시 필요한 열 유동 및 개질가스 생성 반응을 균일하게 한다.The present invention relates to a fuel reformer facility in which a burner is located in the middle of a multi-tubular fuel reformer that manufactures reformed gas on a reforming catalyst by mixing hydrocarbons such as natural gas, LPG, naphtha and water vapor, and is particularly uniform in the fuel reformer. It relates to the provision of heat distribution. The flue gas discharge flow is adjusted by changing the length and arrangement of the flue gas pipe, and the heat flow and the reformed gas generation reaction required for the reaction in the reaction pipe are made uniform by changing the arrangement of the internal reaction pipe.

수소 연료전지 자동차는 친환경자동차의 하나로, 기존 내연기관 차량 대비, 미세먼지 및 이산화탄소 저감에서의 많은 친환경적 효과를 기대할 수 있다. 하지만 현재로서는 수소 연료 주입을 위한 인프라 구축이 불충분하며, 온-사이트(on-site)형 화석 연료 개질을 통한 수소 스테이션 구축이 그 대안 중 하나가 될 수 있다. The hydrogen fuel cell vehicle is one of eco-friendly vehicles, and it can be expected to have many eco-friendly effects in reducing fine dust and carbon dioxide compared to existing internal combustion engine vehicles. However, at present, the infrastructure for hydrogen fuel injection is insufficient, and the construction of a hydrogen station through on-site fossil fuel reforming may be one of the alternatives.

온-사이트형 화석 연료 개질 수소 스테이션은, 기존에 널리 보급망이 구축되어 연료로 사용되는 천연가스, LPG, 가솔린/디젤 등을 사용하여 수소를 생산함으로써, 수소의 대량 이송을 위한 트레일러가 필요 없고, 그로 인해 수소 생산원과의 거리에 따른 비용 발생에 대해서 고려하지 않아도 되는 장점을 갖는다. 또한, 온-사이트형 화석 연료 개질 수소 스테이션은, 수소 제조 장치(연료개질장치, WGS 연료개질장치 등), 수소 정제 장치(PSA 등), 수소 저장, 압축 및 공급장치 등으로 구성되며, 주입 연료 및 생산 규모 등에 따라 다양한 설비 구성을 갖는다. The on-site fossil fuel reformed hydrogen station uses a natural gas, LPG, gasoline/diesel, etc., which has been widely deployed and has been widely used, to produce hydrogen, thereby eliminating the need for a trailer for mass transportation of hydrogen. Therefore, it has the advantage of not having to consider the cost incurred according to the distance from the hydrogen production source. In addition, the on-site fossil fuel reforming hydrogen station is composed of a hydrogen production device (fuel reformer, WGS fuel reformer, etc.), a hydrogen purification device (PSA, etc.), hydrogen storage, compression and supply, etc. And it has a variety of equipment configuration according to the production scale.

화석 연료 개질 중 상용화 개발이 완료된, 수증기 개질법(Steam Reforming)은 화석 연료를 적정한 조건의 온도·압력 조건에서 수증기와 반응시켜 수소 농도가 높은 합성가스를 만드는 방법이다. 현재까지 개발된 수증기 개질법에 사용될 수 있는 촉매, 공정 등은 대규모 생산 단위에선 국내, 국외의 다양한 기업들에 의해 대부분 상용화가 완료되었으나, 온-사이트형 화석 연료 개질 수소 스테이션과 같은 소형 반응 공정에 대해서는 열전달, 열회수 등 측면에서 다른 방법으로 접근되어야 한다. 일반적으로 온-사이트형 화석 연료 개질 수소 스테이션에 활용되는 다관형 연료개질장치는 이중관에 촉매를 충진하고, 탄화수소 연료 및 수증기를 혼합해 합성가스를 생성하게 된다. Steam reforming, which has been commercialized and developed during fossil fuel reforming, is a method of producing a synthesis gas having a high hydrogen concentration by reacting fossil fuel with water vapor under appropriate conditions of temperature and pressure. Catalysts and processes that can be used in the steam reforming method developed to date have been mostly commercialized by various domestic and foreign companies in large-scale production units, but for small reaction processes such as on-site fossil fuel reforming hydrogen stations It must be approached in different ways in terms of heat transfer and heat recovery. In general, a multi-tube type fuel reformer used in an on-site fossil fuel reforming hydrogen station fills a double tube with a catalyst and mixes hydrocarbon fuel and water vapor to generate syngas.

종래의 연료개질장치(10, 도 1a 및 도 1c 참조)에 따르면, 버너(120)와 가까운 반응관(130)의 상단 및 안쪽 면은 열을 충분히 공급받을 수 있지만, 반응관(130)의 하단 및 바깥쪽 부분은 열 공급이 원활히 이루어지지 못하게 된다(도 1b 참조). 이처럼 균일한 열분포가 이뤄지지 못하게 되면, 반응관(130) 내부에서의 개질가스 생성 반응이 균일하게 이루어지지 못하며, 부분적으로 촉매의 성능 및 수명이 저감되어 생산 효율이 감소하는 결과를 초래한다. According to a conventional fuel reforming device (see 10, FIGS. 1A and 1C), the upper and inner surfaces of the reaction tube 130 close to the burner 120 can be sufficiently supplied with heat, but the lower end of the reaction tube 130 And the outer portion is not able to smoothly supply heat (see FIG. 1B ). If such a uniform heat distribution is not achieved, the reforming gas generation reaction in the reaction tube 130 is not uniformly performed, and the performance and life of the catalyst are partially reduced, resulting in a decrease in production efficiency.

본 발명은 천연가스, LPG, 납사 등 탄화수소와 수증기를 혼합하여, 개질촉매 상에서 개질가스를 제조하는 다관형 연료개질장치 중 버너가 가운데 위치한 연료개질장치 설비에 관한 것으로, 특히 연료개질장치 내 균일한 열 분포를 제공하고자 한다.The present invention relates to a fuel reformer facility in which a burner is located in the middle of a multi-tubular fuel reformer that manufactures reformed gas on a reforming catalyst by mixing hydrocarbons such as natural gas, LPG, naphtha and water vapor, and is particularly uniform in the fuel reformer. We want to provide a heat distribution.

본 발명에 따른 연료개질장치는:The fuel reforming device according to the present invention:

하우징;housing;

상기 연료개질장치의 상단의 중앙에 위치한 연료가스 공급관;A fuel gas supply pipe located at the center of the upper end of the fuel reforming device;

하우징 내부 공간의 상부 중앙에 위치하고, 상기 연료가스 공급관으로부터 공급받은 연료가스를 연소시켜 하우징 내부 공간의 온도를 상승시키는 열원부;A heat source unit located at an upper center of the interior space of the housing and burning the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe to increase the temperature of the interior space of the housing;

상기 열원부를 중심으로 하여 원형으로 배치된 복수 개의 반응관들로서, 원료가스와 수증기가 혼합되어 개질 반응이 이루어지는 상기 복수 개의 반응관들; 및A plurality of reaction tubes arranged in a circle around the heat source part, the plurality of reaction tubes in which a reforming reaction is performed by mixing raw material gas and water vapor; And

상기 연료개질장치의 하단에 위치하고 하우징 내부 공간의 가스를 상기 연료개질장치의 외부로 배출시키는 배가스관을 포함하고,It is located at the bottom of the fuel reformer and includes an exhaust gas pipe for discharging the gas in the space inside the housing to the outside of the fuel reformer,

상기 배가스관의 입구의 높이가 상기 하우징 내부 공간의 바닥면보다도 높아 상기 배가스관이 상기 반응관의 하부측의 외부면을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.The height of the inlet of the exhaust gas pipe is higher than the bottom surface of the space inside the housing, and the exhaust gas pipe surrounds the outer surface of the lower side of the reaction tube.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치는, 상기 복수 개의 반응관들의 각각의 수평 방향의 단면의 중심점이 상기 배가스관의 수평 방향의 단면의 중심점보다 상기 열원부의 길이 방향의 축에 더 가깝게 배치된 것을 특징으로 한다.In addition, in the fuel reforming apparatus according to the present invention, the center point of each horizontal cross-section of the plurality of reaction tubes is disposed closer to the longitudinal axis of the heat source than the center point of the horizontal cross-section of the exhaust gas pipe. It is characterized by.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치는:In addition, the fuel reforming apparatus according to the present invention:

하우징;housing;

상기 연료개질장치의 상단의 중앙에 위치한 연료가스 공급관;A fuel gas supply pipe located at the center of the upper end of the fuel reforming device;

하우징 내부 공간의 상부 중앙에 위치하고, 상기 연료가스 공급관으로부터 공급받은 연료가스를 연소시켜 하우징 내부 공간의 온도를 상승시키는 열원부;A heat source unit located at an upper center of the interior space of the housing and burning the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe to increase the temperature of the interior space of the housing;

상기 열원부를 중심으로 하여 원형으로 배치되는 복수 개의 반응관들로서, 상기 복수 개의 반응관들 각각은, 개질 촉매가 구비되고 원료가스와 수증기가 혼합되어 개질 반응이 이루어지는 외부관 및 상기 외부관의 내측에 구비되는 내부관을 포함하고, 상기 외부관과 상기 내부관은 상기 반응관의 일단부에서 연결된, 상기 복수 개의 반응관들; 및 As a plurality of reaction tubes arranged in a circle around the heat source, each of the plurality of reaction tubes is provided with a reforming catalyst and is mixed with a source gas and water vapor to form an external reaction in which a reforming reaction is performed and inside the external tube. It includes an inner tube provided, the outer tube and the inner tube are connected at one end of the reaction tube, the plurality of reaction tubes; And

상기 연료개질장치의 하단에 위치하고 하우징 내부 공간의 가스를 상기 연료개질장치의 외부로 배출시키는 배가스관을 포함하고,It is located at the bottom of the fuel reformer and includes an exhaust gas pipe for discharging the gas in the space inside the housing to the outside of the fuel reformer,

상기 배가스관의 입구의 높이가 상기 하우징 내부 공간의 바닥면보다도 높아 상기 배가스관이 상기 반응관의 하부측의 외부면을 둘러싸는 것을 특징으로 할 수 있다.The height of the inlet of the exhaust gas pipe may be higher than the bottom surface of the space inside the housing, and the exhaust gas pipe may surround the outer surface of the lower side of the reaction tube.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치는: In addition, the fuel reforming apparatus according to the present invention:

하우징;housing;

상기 연료개질장치의 상단의 중앙에 위치한 연료가스 공급관;A fuel gas supply pipe located at the center of the upper end of the fuel reforming device;

하우징 내부 공간의 상부 중앙에 위치하고, 상기 연료가스 공급관으로부터 공급받은 연료가스를 연소시켜 하우징 내부 공간의 온도를 상승시키는 열원부;A heat source unit located at an upper center of the interior space of the housing and burning the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe to increase the temperature of the interior space of the housing;

상기 열원부를 중심으로 하여 원형으로 배치되는 복수 개의 반응관들로서, 상기 복수 개의 반응관들 각각은, 개질 촉매가 구비되고 원료가스와 수증기가 혼합되어 개질 반응이 이루어지는 외부관 및 상기 외부관의 내측에 구비되는 내부관을 포함하고, 상기 외부관과 상기 내부관은 상기 반응관의 일단부에서 연결된, 상기 복수 개의 반응관들; 및 As a plurality of reaction tubes arranged in a circle around the heat source, each of the plurality of reaction tubes is provided with a reforming catalyst and is mixed with a source gas and water vapor to form an external reaction in which a reforming reaction is performed and inside the external tube. It includes an inner tube provided, the outer tube and the inner tube are connected at one end of the reaction tube, the plurality of reaction tubes; And

상기 연료개질장치의 하단에 위치하고 하우징 내부 공간에서 연소된 가스를 상기 연료개질장치의 외부로 배출시키는 배가스관을 포함하고,Located at the bottom of the fuel reformer and includes an exhaust gas pipe for discharging the gas burned in the space inside the housing to the outside of the fuel reformer,

상기 복수 개의 반응관들 각각은, 상기 내부관의 수평 방향의 단면의 중심점이 상기 외부관의 수평 방향의 단면의 중심점보다 상기 열원부의 길이 방향의 축으로부터 더 멀리 배치된 것을 특징으로 한다.Each of the plurality of reaction tubes is characterized in that a center point of a horizontal cross-section of the inner tube is disposed farther from a longitudinal axis of the heat source than a center point of a horizontal cross-section of the outer tube.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치는, 상기 배가스관의 입구의 상기 하우징 내부 공간의 바닥면으로부터의 높이는 상기 배가스관의 입구의 상기 하우징 내부 공간의 바닥면으로부터의 높이는 상기 하우징 내부 공간의 바닥면으로부터 상부면까지의 높이의 약 1 % 내지 60 %인 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel reforming apparatus according to the present invention, the height from the bottom surface of the interior space of the housing of the inlet of the exhaust gas pipe is the height from the bottom surface of the interior space of the housing of the inlet of the exhaust gas pipe is the bottom surface of the interior space of the housing It is characterized by being about 1% to 60% of the height from to the top surface.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치에 있어서, 상기 원료가스는, 천연가스, LPG, 및 납사로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 특징으로 한다.In addition, in the fuel reforming apparatus according to the present invention, the raw material gas is characterized in that at least one selected from the group consisting of natural gas, LPG, and naphtha.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치는:In addition, the fuel reforming apparatus according to the present invention:

하우징;housing;

상기 연료개질장치의 상단의 중앙에 위치한 연료가스 공급관;A fuel gas supply pipe located at the center of the upper end of the fuel reforming device;

하우징 내부 공간의 상부 중앙에 위치하고, 상기 연료가스 공급관으로부터 공급받은 연료가스를 연소시켜 하우징 내부 공간의 온도를 상승시키는 열원부;A heat source unit located at an upper center of the interior space of the housing and burning the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe to increase the temperature of the interior space of the housing;

상기 열원부를 중심으로 하여 원형으로 배치된 복수 개의 반응관들로서, 원료가스와 수증기가 혼합되어 개질 반응이 이루어지는 상기 복수 개의 반응관들; 및A plurality of reaction tubes arranged in a circle around the heat source part, the plurality of reaction tubes in which a reforming reaction is performed by mixing raw material gas and water vapor; And

상기 연료개질장치의 하단에 위치하고 하우징 내부 공간의 가스를 상기 연료개질장치의 외부로 배출시키는 배가스관을 포함하고,It is located at the bottom of the fuel reformer and includes an exhaust gas pipe for discharging the gas in the space inside the housing to the outside of the fuel reformer,

상기 배가스관의 입구의 높이가 상기 하우징 내부 공간의 바닥면보다도 높아 상기 배가스관이 상기 반응관의 하부측의 외부면을 둘러싸는 것을 특징으로 하고,The height of the inlet of the exhaust gas pipe is higher than the bottom surface of the interior space of the housing, characterized in that the exhaust gas pipe surrounds the outer surface of the lower side of the reaction tube,

상기 배가스관의 상단은 기울어진 형상을 갖고, 상기 배가스관의 상단의 높이는 상기 연료개질장치의 중심점에서 상기 연료개질장치의 가장자리로 갈수로 낮아지는 것을 특징으로 한다.The upper end of the exhaust gas pipe has an inclined shape, and the height of the upper end of the exhaust gas pipe is lowered from the center point of the fuel reformer to the edge of the fuel reformer.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치에 있어서, 상기 연료가스는, 테일가스, 천연가스, 및 LPG으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 특징으로 한다. In addition, in the fuel reforming apparatus according to the present invention, the fuel gas is characterized in that at least one selected from the group consisting of tail gas, natural gas, and LPG.

또한, 본 발명에 따른 연료개질장치는 상기 반응관에서의 개질 반응으로 수소를 발생시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel reforming apparatus according to the present invention is characterized in that hydrogen is generated by the reforming reaction in the reaction tube.

본 발명에 따르면, 천연가스, LPG, 납사 등 탄화수소와 수증기를 혼합하여, 개질촉매 상에서 개질가스를 제조하는 다관형 연료개질장치 중 버너가 가운데 위치한 연료개질장치 설비 내 균일한 열 분포를 제공하여 보다 효율적으로 개질가스를 제조할 수 있으며, 아울러 촉매의 성능 및 수명이 저감되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, natural gas, LPG, naphtha, etc. are mixed with hydrocarbon and water vapor to provide a uniform heat distribution in the fuel reformer facility where the burner is located in the middle of the multi-tubular fuel reformer for producing reformed gas on the reforming catalyst. It is possible to efficiently produce reformed gas, and also to prevent the performance and life of the catalyst from being reduced.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 연료개질장치 및 연료개질장치 내부에서의 온도 분포를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료개질장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료개질장치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료개질장치를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료개질장치를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 도 2a에 따른 연료개질장치에서의 온도 분포 및 도 5a에 따른 연료개질장치에서의 온도 분포를 각각 보여준다.1A to 1C show a fuel reforming apparatus according to the prior art and a temperature distribution inside the fuel reforming apparatus.
2A to 2C show a fuel reforming apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a fuel reforming apparatus according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a fuel reforming apparatus according to another embodiment of the present invention.
5A and 5B show a fuel reforming apparatus according to another embodiment of the present invention.
6A and 6B show the temperature distribution in the fuel reformer according to FIG. 2A and the temperature distribution in the fuel reformer according to FIG. 5A, respectively.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료개질장치를 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a fuel reforming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The accompanying drawings illustrate exemplary forms of the present invention, which are provided to describe the present invention in more detail, and are not intended to limit the technical scope of the present invention.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of reference numerals, the same or corresponding components will be assigned the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted, and for convenience of description, the size and shape of each component shown may be exaggerated or reduced. have.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료개질장치(100)의 수직 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 연료개질장치(100)의 요부를 도시하고, 도 2c는 도 2a의 연료개질장치(100)의 수평 단면도이다.2A is a vertical cross-sectional view of a fuel reforming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2B shows a main part of the fuel reforming apparatus 100 of FIG. 2A, and FIG. 2C is a fuel reforming apparatus of FIG. 2A ( 100).

본원발명의 일 실시예에 따른 연료개질장치(100)는 수소를 발생시키는 것으로, 수소 발생장치, 수소를 원료로 사용하기 위한 수소연료전지 자동차, 수소를 연료로 사용하여 전기를 발생시키기 위한 연료전지 발전시스템 등에 사용되는 것으로, 수소를 연료로 사용하기 위하여 수소를 발생시키는 장치에는 모두 구비되며, 이에 모두 적용할 수 있는 것이다.The fuel reformer 100 according to an embodiment of the present invention generates hydrogen, a hydrogen generator, a hydrogen fuel cell vehicle for using hydrogen as a raw material, a fuel cell for generating electricity using hydrogen as a fuel It is used in power generation systems and the like, and all devices for generating hydrogen in order to use hydrogen as fuel are provided, and are applicable to them.

도시된 바와 같이, 본원발명의 일실시예에 따른 연료개질장치(100)는 외형을 구성하고 내부에 공간을 가지는 하우징(110), 하우징(110)에 구비되고 열에너지를 발생시키는 열원부(120), 열에너지를 이용하여 연료로부터 수소가스를 발생시키는 반응관(130)을 포함한다.As shown, the fuel reforming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention constitutes an outer shape and is provided in a housing 110 having a space therein, a heat source unit 120 provided in the housing 110 and generating heat energy , A reaction tube 130 for generating hydrogen gas from fuel using thermal energy.

상기 하우징(110)은 외형을 형성하며, 연료개질장치(100)의 일부 구성들이 설치되는 공간을 형성하게 된다. 그리고, 하우징(110)의 내면에는 하우징(110)의 내부에 열원부(120)에 의해 발생되는 열에너지가 외부로 전달되는 것을 방지하기 위한 방화벽이 구비된다. 이 방화벽은 방화벽돌이나 단열재로 구성할 수 있으며, 방화벽돌과 단열재를 겹쳐서 사용할 수도 있다.The housing 110 forms an outer shape, and forms a space in which some components of the fuel reformer 100 are installed. In addition, a firewall for preventing heat energy generated by the heat source unit 120 from being transmitted to the outside is provided on the inner surface of the housing 110. This firewall can be composed of a firewall stone or a heat insulating material, and a firewall stone and a heat insulating material can be overlapped.

또한, 하우징(110)은 상부가 개구되어 형성되고, 상부가 개폐되도록 구성된다. 본 발명의 일 실시예에서 하우징(110)은 상부가 개구된 것을 예를 들어 설명하였으나, 하부가 개구되거나 하우징이 수평으로 배치되어 양측 단부 중 일측 단부가 개구되어 형성될 수도 있다.In addition, the housing 110 is formed by opening the upper portion, and is configured to open and close the upper portion. In one embodiment of the present invention, the housing 110 has been described as an example in which the upper part is opened, but the lower part may be opened or the housing may be horizontally arranged to form one end of both ends.

상기 열원부(120)는 후술하는 반응관(130)의 개질 촉매(131)에서의 흡열반응에 필요한 열에너지를 발생시키는 역할을 한다. 열원부(120)는, 일 실시양태로 버너일 수 있다. 열원부(120)는 연료가스 공급관(121)은 연료개질장치(100)의 상단의 중앙에 위치한 연료가스 공급관(121)에 연결될 수 있다. 연료가스 공급관(121)으로부터 공급되는 연료가스로는 예를 들면, (i) 수소스테이션의 후공정에서 발생하는 수소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소를 포함하는 테일가스, (ii) 메탄, 에탄 등을 주 성분으로 하는 천연가스, (iii) 프로판, 부탄 등을 주 성분으로 하는 LPG 등으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함한다. 열원부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징 내부 공간(140)의 상부 중앙에 위치하여 있다. 즉, 열원부(120)는 연료개질장치(100)의 상부에 위치하여 있고, 열원부(120)를 중심으로 하여 복수 개의 반응관(130)들이 원형으로 배열될 수 있다. The heat source unit 120 serves to generate heat energy required for the endothermic reaction in the reforming catalyst 131 of the reaction tube 130 to be described later. The heat source unit 120 may be a burner in one embodiment. The heat source unit 120 may be connected to the fuel gas supply pipe 121 located at the center of the upper end of the fuel reforming apparatus 100. The fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe 121 includes, for example, (i) tail gas including hydrogen, carbon monoxide, methane, and carbon dioxide generated in a post-process of a hydrogen station, (ii) methane, ethane, etc. It contains at least one selected from the group consisting of natural gas, (iii) propane, butane, etc. LPG as a main component. 2, the heat source unit 120 is located in the upper center of the inner space 140 of the housing. That is, the heat source unit 120 is located at the top of the fuel reforming device 100, and a plurality of reaction tubes 130 may be arranged in a circle around the heat source unit 120.

연료가스 공급관(121)으로부터 열원부(120)로 공급되는 연료가스는 열원부(120)에 의하여 연소되어 열을 발생시켜, 하우징 내부 공간(140)의 온도를 상승시킬 수 있다. 열원부(120)에서 방출되는 가스의 온도는 예를 들어 800 ℃ 내지 1200 ℃이다. 하우징 내부 공간(140)의 온도를 고르게 상승시킬 수 있도록 열원부(120)는 열원부(120)의 길이 방향에 걸쳐 길이 방향에 수직한 방향으로 열을 골고루 분사할 수 있다. 하우징 내부 공간(140)의 온도가 상승함에 따라, 하우징 내부 공간(140)에 배치된 반응관(130) 내부에서의 촉매를 이용한 개질가스 생성 반응(흡열 반응)에 필요한 열을 공급하게 된다. 열원부(120)에 의하여 가열된 가스는 하우징 내부 공간(140)에 위치한 반응관(130)에 열을 공급하고 나서 연료개질장치(100)의 하단에 구비된 배가스관(150)을 통하여 연료개질장치(100)의 외부로 배출된다. 배가스관(150)은 연료개질장치(100)의 하우징(110)의 내부로 연통되어 있어, 하우징 내부 공간(140)에서 연소된 가스가 배가스관(150)을 지나 연료개질장치(100)의 외부로 배출되도록 한다. The fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe 121 to the heat source unit 120 is burned by the heat source unit 120 to generate heat, thereby increasing the temperature of the interior space 140 of the housing. The temperature of the gas discharged from the heat source unit 120 is, for example, 800°C to 1200°C. The heat source unit 120 may uniformly spray heat in a direction perpendicular to the longitudinal direction over the longitudinal direction of the heat source unit 120 so as to uniformly increase the temperature of the housing interior space 140. As the temperature of the inner space 140 of the housing rises, heat required for a reforming gas generation reaction (endothermic reaction) using a catalyst inside the reaction tube 130 disposed in the inner space 140 of the housing is supplied. The gas heated by the heat source unit 120 supplies heat to the reaction tube 130 located in the interior space 140 of the housing, and then reforms the fuel through the exhaust gas pipe 150 provided at the bottom of the fuel reforming device 100. It is discharged to the outside of the device 100. The exhaust gas pipe 150 is in communication with the interior of the housing 110 of the fuel reforming apparatus 100, so that the gas burned in the housing interior space 140 passes through the exhaust gas pipe 150 and is external to the fuel reforming apparatus 100. To be discharged.

반응관(130) 및 배가스관(150)은 관형상의 부재로 단면이 원형, 사각, 삼각, 오각, 육각 등 다양한 형상으로 된 것을 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 단면이 원형인 관을 예로써 설명하기로 한다.The reaction tube 130 and the exhaust gas pipe 150 are tubular members, and a cross-section of circular, square, triangular, pentagonal, hexagonal, etc. may be used. In an embodiment of the present invention, a tube having a circular cross-section may be used. It will be described as an example.

반응관(130)은 연료개질장치(100)의 외부에 구비된 원료가스 공급관(미도시)에 연결되고, 원료가스 공급관을 통해 원료가스를 공급받을 수 있다. 원료가스로는, 천연가스, LPG, 및 납사 등으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함한다. 또한, 반응관(130)은 연료개질장치(100)의 외부에 구비된 개질가스 배출관(미도시)에 연결되고, 개질가스 배출관을 통해 반응관에서 개질된 개질가스(수소가스)를 연료개질장치(100)의 외부로 배출할 수 있다. 반응관(130)은 연료개질장치(100)의 길이 방향으로 배치된다. 그리고, 반응관(130)은 이중관 구조로서, 반응관(130)은 반응관(130)의 길이 방향으로 형성되는 격벽(130a)에 의해 개질 촉매(131)가 구비되는 외부관(130b)과, 외부관(130b)의 내측에 구비되는 내부관(130c)로 구획되며, 외부관(130b)과 내부관(130c)은 반응관(130)의 일단부에서 연결된다. 반응관(130)의 외부관(130b)은 원료가스 공급관에 연결되며, 외부관(130b)의 내부에는 개질 촉매(131)가 구비되어 원료가스 공급관을 통해 유입되는 원료가스와 수증기를 혼합하여 개질 반응을 수행하는 역할을 한다. 그리고, 반응관(130)의 내부관(130c)은 개질가스 배출관에 연결되며, 외부관(130b)에서 개질된 개질가스를 개질가스 배출관까지 가이드 하는 역할을 한다. The reaction tube 130 is connected to a raw material gas supply pipe (not shown) provided on the outside of the fuel reforming apparatus 100 and may receive raw material gas through the raw material gas supply pipe. The raw material gas includes at least one selected from the group consisting of natural gas, LPG, and naphtha. In addition, the reaction tube 130 is connected to a reforming gas discharge pipe (not shown) provided outside of the fuel reforming apparatus 100, and a reforming gas (hydrogen gas) reformed in the reaction tube through the reforming gas discharge pipe is reformed into a fuel reforming apparatus. It can be discharged to the outside of (100). The reaction tube 130 is disposed in the longitudinal direction of the fuel reforming device 100. And, the reaction tube 130 is a double tube structure, the reaction tube 130 is an outer tube (130b) provided with a reforming catalyst (131) by a partition wall (130a) formed in the longitudinal direction of the reaction tube (130), It is divided into an inner tube 130c provided inside the outer tube 130b, and the outer tube 130b and the inner tube 130c are connected at one end of the reaction tube 130. The outer tube 130b of the reaction tube 130 is connected to the raw material gas supply line, and a reforming catalyst 131 is provided inside the outer tube 130b to mix and reform the raw material gas and water vapor flowing through the raw material gas supply line. It serves to carry out the reaction. In addition, the inner pipe 130c of the reaction tube 130 is connected to the reformed gas discharge pipe, and serves to guide the reformed gas reformed from the outer pipe 130b to the reformed gas discharge pipe.

반응관(130)의 격벽(130a)은 길쭉한 판부재나 관부재로 구성될 수 있으며, 판부재로 구성되는 경우에는 외부관(130b)과 내부관(130c)의 단면은 반원 형태로 형성된다. 그리고, 상기 격벽(130a)이 관부재로 형성되면, 내부관(130c)은 격벽(130a) 내측에 구비되고, 외부관(130b)은 격벽(130a)의 외주면과 반응관(130)의 내주면 사이에 형성되는 것이다. 반응관(130)의 상단은 반응관(130)과 일체로 형성되어 막혀져 있을 수 있고, 또는 반응관(130)의 개구된 상단이 별도의 개폐수단(미도시)으로 막혀져 있을 수 있다. 그에 따라, 반응관(130)에서 개질되는 개질가스가 반응관(130)의 외부로 새는 것을 방지할 수 있다. The partition wall 130a of the reaction tube 130 may be formed of an elongated plate member or a tube member, and in the case of a plate member, cross sections of the outer tube 130b and the inner tube 130c are formed in a semicircle shape. And, when the partition wall (130a) is formed of a tube member, the inner tube (130c) is provided inside the partition wall (130a), the outer tube (130b) between the outer peripheral surface of the partition wall (130a) and the inner peripheral surface of the reaction tube (130) It is formed on. The upper end of the reaction tube 130 may be integrally formed with the reaction tube 130 and blocked, or the opened upper end of the reaction tube 130 may be blocked by a separate opening/closing means (not shown). Accordingly, it is possible to prevent the reformed gas reformed in the reaction tube 130 from leaking out of the reaction tube 130.

한편, 반응관(130)은 하우징 내부 공간(140)에 걸쳐 길이 방향으로 구비되어 있는 반면, 버너(130)는 하우징 내부 공간(140)의 상부측에 위치하고 있다. 종래 기술에 따른 연료개질장치(10, 도 1a 참조)에서는 반응관(130)의 상부측보다 하부측의 온도가 상대적으로 낮으므로, 반응관(130)의 하부측에서는 개질가스의 생성 효율이 낮아진다. On the other hand, the reaction tube 130 is provided in the longitudinal direction across the housing interior space 140, while the burner 130 is located on the upper side of the housing interior space 140. In the fuel reforming apparatus 10 (see FIG. 1A) according to the prior art, since the temperature of the lower side is relatively lower than the upper side of the reaction tube 130, the efficiency of generating reformed gas is lowered at the lower side of the reaction tube 130.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료개질장치(100)에서는, 배가스관(50)의 입구(50a)가 하우징 내부 공간(140)의 바닥면 상에 위치하는 종래의 연료개질장치(10, 도 1a 참조)와 달리, 연료개질장치 내부 공간(140)에 위치하는 배가스관(150)의 길이를 늘려, 배가스관(150)의 입구(150a)를 하우징 내부 공간(140)의 바닥면보다도 소정의 높이만큼 높이고 배가스관(150)이 반응관(130)의 하부측의 외부면을 둘러싸도록 하였다. 배가스관(150)의 높이는 하우징 내부공간의 바닥면으로부터 반응관(130)의 상단까지 혹은 그 이상의 높이까지도 가능하고 배가스관(150)의 입구(150a)가 하우징 내부 공간(140) 상부에 닿지 않는 것으로 구현할 수 있다. 일 실시양태로서는, 배가스관(150)의 입구(150a)의 하우징 내부 공간(140)의 바닥면으로부터의 높이는 하우징 내부 공간(140)의 높이, 즉 하우징 내부 공간(140)의 바닥면으로부터 상부면까지의 높이의 약 1 % 내지 60 %일 수 있다. However, in the fuel reforming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, the conventional fuel reforming apparatus 10 in which the inlet 50a of the exhaust gas pipe 50 is located on the bottom surface of the inner space 140 of the housing, Unlike FIG. 1A ), the length of the exhaust gas pipe 150 located in the fuel reformer inner space 140 is increased, so that the inlet 150a of the exhaust gas pipe 150 is predetermined than the bottom surface of the housing inner space 140. As high as the height of the exhaust gas pipe 150 was to surround the outer surface of the lower side of the reaction tube 130. The height of the exhaust gas pipe 150 may be from the bottom surface of the housing interior space to the top of the reaction tube 130 or higher, and the inlet 150a of the exhaust gas pipe 150 does not reach the upper portion of the housing interior space 140. It can be implemented as In one embodiment, the height from the bottom surface of the housing interior space 140 of the inlet 150a of the exhaust pipe 150 is the height of the housing interior space 140, ie the top surface from the bottom surface of the housing interior space 140. It may be about 1% to 60% of the height to.

버너(130)에서 연료가스가 연소되고 나서 이를 연료개질장치(100) 외부로 배출시키려는 배가스도 고온의 가스이며, 예를 들어 400 ℃ 내지 800 ℃이고, 일 실시양태로 500 ℃ 내지 650 ℃ 이다. 이러한 고온의 배가스가 배가스관(150)을 따라 이동하면서, 반응관(130)의 하부측의 외부면에 직접적으로 접촉하도록 함으로써, 버너(130)가 하우징 내부 공간(140)의 상부측에 위치함에 따른 반응관(130)의 하부측의 개질가스의 생성 효율이 낮아지는 문제점을 개선하였다.본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료개질장치(100)의 개질 효율은, 종래의 연료개질장치(10) 대비 반응관(130) 에서 나오는 개질가스의 온도가 상승하고, 배가스관(150)에서 나오는 배가스의 온도가 하락하여 보다 고른 열교환 분포가 이뤄짐을 확인할 수 있다. The flue gas to burn the fuel gas from the burner 130 and then discharge it to the outside of the fuel reformer 100 is also a high-temperature gas, for example, 400°C to 800°C, and in one embodiment, 500°C to 650°C. As the high-temperature exhaust gas moves along the exhaust gas pipe 150, the burner 130 is located on the upper side of the inner space 140 of the housing by making direct contact with the outer surface of the lower side of the reaction tube 130. Accordingly, the problem that the production efficiency of the reforming gas at the lower side of the reaction tube 130 is lowered is improved. According to an embodiment of the present invention, the reforming efficiency of the fuel reforming apparatus 100 is a conventional fuel reforming apparatus 10. ) It can be seen that the temperature of the reformed gas coming out of the reaction tube 130 rises, and the temperature of the exhaust gas coming out of the exhaust gas pipe 150 decreases, resulting in a more even heat exchange distribution.

도 3은, 도 2a의 연료개질장치(100)를 일부 변형한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료개질장치(100')의 수평 단면도를 도시한다. 3 is a horizontal cross-sectional view of a fuel reforming apparatus 100 ′ according to another embodiment of the present invention, partially modified with the fuel reforming apparatus 100 of FIG. 2A.

우선, 도 1c 및 도 2c에서는 반응관(130)의 수평 방향의 단면의 중심점과 배가스관(150)의 수평 방향의 단면의 중심점이 서로 일치하도록 배열되어 있다. 즉, 반응관(130)의 수평 방향의 단면과 배가스관(150)의 수평 방향의 단면이 연료개질장치(10)의 길이 방향에 평행인 축을 기준으로 하여 동심원 상에 배열되어 있다. 이러한 경우, 상대적으로 연료개질장치(10,100)의 중심점(즉, 열원부(120)의 길이 방향의 축) 쪽으로 더 가까이 위치한 반응관(130)의 연료개질장치 안쪽 유로는 연료개질장치(100)의 중심점으로부터 상대적으로 더 멀리 위치한 반응관(130)의 연료개질장치 바깥쪽 유로보다 온도가 더 높다. First, in FIGS. 1C and 2C, the center points of the horizontal cross-section of the reaction tube 130 and the center points of the horizontal cross-section of the exhaust pipe 150 are arranged to coincide with each other. That is, the horizontal cross-section of the reaction tube 130 and the horizontal cross-section of the exhaust gas pipe 150 are arranged on concentric circles based on an axis parallel to the longitudinal direction of the fuel reformer 10. In this case, the flow path inside the fuel reformer of the reaction tube 130 located closer to the center point of the fuel reformer 10,100 (that is, the axis in the longitudinal direction of the heat source unit 120) is the fuel reformer 100. The temperature is higher than the flow path outside the fuel reformer of the reaction tube 130 located relatively farther from the center point.

그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료개질장치(100')는 이러한 반응관(130)의 안쪽 유로와 바깥쪽 유로의 온도 분포를 보다 균일하게 하도록, 도 3에 도시된 바와 같이, 반응관(130)의 수평 방향의 단면의 중심점을 배가스관(150')의 수평 방향의 단면의 중심점보다 연료개질장치(100')의 안쪽으로 배치한다. 즉, 반응관(130)의 수평 방향의 단면의 중심점을 배가스관(150')의 수평 방향의 단면의 중심점보다 열원부(120)의 길이 방향의 축에 더 가깝게 배치한다. 배가스관(150')에 흐르는 고온의 배가스가, 비교적 온도가 높은 반응관(130)의 연료개질장치 안쪽 유로보다 반응관(130)의 연료개질장치 바깥쪽 유로에 접한 쪽에 더 많은 양으로 흐를 수 있도록 하였다. 그에 따라, 반응관(130)의 연료개질장치 바깥쪽 유로에 반응관(130)의 연료개질장치 안쪽 유로보다 상대적으로 더 많은 양의 고온의 배가스가 접하게 되므로, 반응관(130)의 연료개질장치 바깥쪽 유로로 공급되는 열량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 도 3의 연료개질장치(100')의 경우, 도 1c 및 도 2c의 연료개질장치(10,100)의 경우보다 더 많은 개질가스를 생성할 수 있다. 여기서, “접한다”는 용어는 반응관(130)의 관벽을 사이에 두고 반응관(130)의 내부에는 개질가스가 흐르고 반응관(130)의 외부에는 고온의 배가스 흘러 열을 교환한다는 것을 의미하고, 반응관(130)의 내부의 개질가스와 반응관(130)의 외부의 고온의 배가스가 서로 직접적으로 접촉하여 혼합된다는 의미는 아니다. However, the fuel reforming apparatus 100 ′ according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, to make the temperature distribution of the inner and outer channels of the reaction tube 130 more uniform. The center point of the horizontal cross-section of 130 is disposed inside the fuel reformer 100' than the center point of the horizontal cross-section of the exhaust pipe 150'. That is, the center point of the horizontal section of the reaction tube 130 is disposed closer to the longitudinal axis of the heat source unit 120 than the center point of the horizontal section of the exhaust pipe 150'. The high temperature flue gas flowing in the flue gas pipe 150' may flow in a larger amount on the side of the reaction pipe 130 in contact with the outside flow path of the fuel reformer than in the flow path inside the fuel reformer of the reaction pipe 130 having a relatively high temperature. Was made. Accordingly, a relatively higher amount of exhaust gas of a relatively higher amount than the inner channel of the fuel reforming device of the reaction tube 130 comes into contact with the outer channel of the fuel reforming device of the reaction tube 130, so that the fuel reforming device of the reaction tube 130 It is possible to increase the amount of heat supplied to the outer flow path. Accordingly, in the case of the fuel reforming apparatus 100' of FIG. 3, more reforming gas can be generated than in the case of the fuel reforming apparatus 10 and 100 of FIGS. 1C and 2C. Here, the term “contact” means that the reformed gas flows inside the reaction tube 130 with the tube wall of the reaction tube 130 interposed therebetween, and the high temperature flue gas flows outside the reaction tube 130 to exchange heat. , It does not mean that the reformed gas inside the reaction tube 130 and the high-temperature exhaust gas outside the reaction tube 130 are in direct contact with each other and are mixed.

도 4는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료개질장치(100'')의 수평 단면도를 도시한다. 4 is a horizontal cross-sectional view of a fuel reforming apparatus 100 ″ according to another embodiment of the present invention.

우선, 도 1c 및 도 2c에서는 반응관(130)의 격벽(130a) 내부의 관인 내부관(130c)의 수평 방향의 단면의 중심점과 반응관(130)의 격벽(130a) 외부의 관인 외부관(130b)의 수평 방향의 단면의 중심점이 서로 일치하도록 배열되어 있다. 즉, 내부관(130c)의 수평 방향의 단면과 외부관(130b)의 수평 방향의 단면이 연료개질장치(10)의 길이 방향에 평행인 축을 기준으로 하여 동심원 상에 배열되어 있다. 이러한 경우, 상술한 바와 같이, 상대적으로 연료개질장치(100)의 중심점(열원부(120)의 길이 방향의 축) 쪽으로 더 가까이 위치한 반응관(130'')의 연료개질장치 안쪽 유로는 연료개질장치(100)의 중심점으로부터 상대적으로 더 멀리 위치한 반응관(130'')의 연료개질장치 바깥쪽 유로보다 온도가 더 높다. First, in FIGS. 1C and 2C, the center point of the horizontal section of the inner tube 130c, which is the tube inside the partition wall 130a of the reaction tube 130, and the outer tube, which is the tube outside the partition wall 130a of the reaction tube 130, ( The center points of the horizontal section of 130b) are arranged to coincide with each other. That is, the horizontal cross-section of the inner tube 130c and the horizontal cross-section of the outer tube 130b are arranged on concentric circles based on an axis parallel to the longitudinal direction of the fuel reformer 10. In this case, as described above, the inner passage of the fuel reformer of the reaction tube 130 ″ positioned closer to the center point of the fuel reformer 100 (the axis in the longitudinal direction of the heat source unit 120) is fuel reformed. The temperature is higher than the flow path outside the fuel reformer of the reaction tube 130'' which is located relatively farther from the center point of the device 100.

그러나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료개질장치(100'')는, 도 1c의 종래의 연료개질장치(10) 또는 도 2c의 본 발명의 일 실시예에 따른 연료개질장치(100)의 반응관(130)을 변형하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부관(130c'')의 수평 방향의 단면의 중심점을 외부관(130b'')의 수평 방향의 단면의 중심점보다 연료개질장치(100')의 바깥쪽으로 배치한다. 즉, 내부관(130c'')의 수평 방향의 단면의 중심점을 외부관(130b'')의 수평 방향의 단면의 중심점보다 열원부(120)의 길이 방향의 축으로부터 더 멀리 배치한다. 그러한 경우, 비교적 온도가 높은 반응관(130'')의 연료개질장치 안쪽 유로에 반응관(130'')의 연료개질장치 바깥쪽 유로보다 더 많은 촉매가 충진될 수 있다. 비교적 온도가 높은 반응관(130'')의 연료개질장치 안쪽 유로에서 더 많은 양의 촉매로 개질가스를 더 많이 생성될 수 있으므로, 반응관(130'')에서 생성되는 개질가스의 총량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 도 4의 연료개질장치(100'')의 경우, 도 1c 및 도 2c의 연료개질장치(10,100)의 경우보다 더 많은 개질가스를 생성할 수 있다. 한편, 본 발명은 도 4에 도시된 형태의 연료개질장치에 한정되지 않고, 도 3의 연료개질장치(100')의 반응관(130)의 이중관 구조를 도 4에 도시된 반응관(130'')의 이중관 구조로 변경할 수 있는 등, 다양한 변형, 변경이 가능하다. However, the fuel reforming apparatus 100 ″ according to another embodiment of the present invention, the conventional fuel reforming apparatus 10 of FIG. 1C or the fuel reforming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention of FIG. 2C By modifying the reaction tube 130 of, as shown in Figure 4, the center point of the horizontal cross-section of the inner tube (130c'') fuel modification than the center point of the horizontal cross-section of the outer tube (130b'') It is placed outside the device 100'. That is, the center point of the horizontal cross-section of the inner tube 130c'' is disposed farther from the longitudinal axis of the heat source unit 120 than the center point of the horizontal cross-section of the outer tube 130b''. In such a case, more catalyst may be filled in the flow path inside the fuel reforming apparatus of the reaction tube 130 ″, which is relatively high in temperature, than the flow path outside the fuel reforming apparatus of the reaction pipe 130 ″. Since a larger amount of reformed gas can be generated with a larger amount of catalyst in the flow path inside the fuel reforming device of the relatively high temperature reaction tube 130'', the total amount of reformed gas generated in the reaction tube 130'' is increased. I can do it. Accordingly, in the case of the fuel reforming apparatus 100 ″ of FIG. 4, more reforming gas can be generated than in the case of the fuel reforming apparatus 10 and 100 of FIGS. 1C and 2C. On the other hand, the present invention is not limited to the fuel reforming device of the type shown in FIG. 4, but the structure of the double tube of the reaction tube 130 of the fuel reforming device 100' of FIG. 3 is shown in FIG. 4 Various modifications and changes are possible, such as changing to a double tube structure of').

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료개질장치(200)의 수직 단면도이고, 도 5b는 도 5a의 연료개질장치(200)의 요부를 도시한다. 도 5a 및 도 5b에 따른 연료개질장치(200)는 도 2a의 배가스관(150)을 변형한 것이다. 도 5a 및 도 5b에 따른 연료개질장치(200)에서는 배가스관(250)의 상단이 기울어진 형상을 갖는다. 즉, 배가스관(250)의 상단(250a)은 기울기(경사)를 갖는다. 보다 구체적으로, 배가스관(250)의 상단(250a)의 높이가 연료개질장치(200)의 중심점에서 연료개질장치(200)의 가장자리로 갈수로 낮아진다. 5A is a vertical cross-sectional view of a fuel reforming apparatus 200 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B shows a main part of the fuel reforming apparatus 200 of FIG. 5A. The fuel reformer 200 according to FIGS. 5A and 5B is a modification of the exhaust gas pipe 150 of FIG. 2A. In the fuel reforming apparatus 200 according to FIGS. 5A and 5B, the upper end of the exhaust gas pipe 250 has an inclined shape. That is, the upper end 250a of the exhaust gas pipe 250 has a slope (inclination). More specifically, the height of the upper end 250a of the exhaust gas pipe 250 is lowered from the center point of the fuel reformer 200 to the edge of the fuel reformer 200.

그에 따라, 연료개질장치(200)의 하우징 내부 공간(140)의 온도가 보다 균일하게 되어, 각각의 반응관(130) 주변을 보다 고온으로 유지할 수 있게 된다. 이와 관련하여, 도 6a는 도 2a에 따른 연료개질장치에서의 온도 분포를 보여주고, 도 6b는 도 5a에 따른 연료개질장치에서의 온도 분포를 보여준다. 도 6b의 경우가 도 6a의 경우보다 온도 분포가 고르고, 반응관 주변의 온도가 더 높음을 알 수 있다.Accordingly, the temperature of the inner space 140 of the housing of the fuel reformer 200 becomes more uniform, so that the periphery of each reaction tube 130 can be maintained at a higher temperature. In this regard, FIG. 6A shows the temperature distribution in the fuel reformer according to FIG. 2A, and FIG. 6B shows the temperature distribution in the fuel reformer according to FIG. 5A. It can be seen that the temperature distribution of the case of FIG. 6B is more uniform than that of FIG. 6A, and the temperature around the reaction tube is higher.

도 5a 및 도 5b는, 도 2a의 연료개질장치(100)의 배가스관(150)을 변형한 경우를 도시하지만, 본 발명은 도시한 것에 한정되지 않고, 도 3의 실시예와 도 5a의 실시예를 조합한 경우나, 도 4의 실시예와 도 5a의 실시예를 조합한 경우, 등으로 다양하게 적용하여 구현할 수 있다. 즉, 도 3의 연료개질장치(100')의 배가스관(150') 및 도 4의 연료개질장치(100”)의 배가스관(150)을 동일한 방식으로 변형하여 구현할 수 있는 등, 배가스관의 상단이 기울어진 형상으로 갖고 배가스관의 상단의 높이가 연료개질장치의 중심점에서 연료개질장치의 가장자리로 갈수로 낮아지는 형상을 갖는 범위 내에서, 다양한 변형, 변경이 가능하다. 5A and 5B show a case in which the flue gas pipe 150 of the fuel reforming apparatus 100 of FIG. 2A is modified, but the present invention is not limited to the illustration, and the embodiment of FIG. 3 and the implementation of FIG. 5A When the examples are combined, or when the embodiment of FIG. 4 and the embodiment of FIG. 5A are combined, it may be implemented by applying variously. That is, the exhaust gas pipe 150' of the fuel reforming apparatus 100' of FIG. 3 and the exhaust gas pipe 150 of the fuel reforming apparatus 100" of FIG. 4 can be modified and implemented in the same manner. Various deformations and modifications are possible within a range in which the upper end is inclined and the height of the upper end of the exhaust gas pipe is lowered from the center point of the fuel reformer to the edge of the fuel reformer.

상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 기술자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구 범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood that the above-described technical configuration of the present invention can be implemented in other specific forms by a person skilled in the art to which the present invention pertains without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. In addition, the scope of the invention is indicated by the claims below, rather than the detailed description above. In addition, all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100, 100', 100'', 200: 연료개질장치 110: 하우징
120: 열원부 130, 130'': 반응관
140: 하우징 내부 공간 150, 150', 250: 배가스관
10: 연료개질장치 50: 배가스관100, 100', 100'', 200: fuel reformer 110: housing
120: heat source 130, 130'': reaction tube
140: housing interior space 150, 150', 250: flue gas pipe
10: fuel reformer 50: flue gas pipe

Claims (18)

연료개질장치에 있어서:
하우징;
상기 연료개질장치의 상단의 중앙에 위치한 연료가스 공급관;
하우징 내부 공간의 상부 중앙에 위치하고, 상기 연료가스 공급관으로부터 공급받은 연료가스를 연소시켜 하우징 내부 공간의 온도를 상승시키는 열원부;
상기 열원부를 중심으로 하여 원형으로 배치된 복수 개의 반응관들로서, 원료가스와 수증기가 혼합되어 개질 반응이 이루어지는 상기 복수 개의 반응관들; 및
상기 연료개질장치의 하단에 위치하고 하우징 내부 공간의 가스를 상기 연료개질장치의 외부로 배출시키는 배가스관을 포함하고,
상기 배가스관의 입구의 높이가 상기 하우징 내부 공간의 바닥면보다도 높아 상기 배가스관이 상기 반응관의 하부측의 외부면을 둘러싸는 것을 특징으로 하고,
상기 배가스관의 상단은 기울어진 형상을 갖고, 상기 배가스관의 상단의 높이는 상기 연료개질장치의 중심점에서 상기 연료개질장치의 가장자리로 갈수록 낮아지는 것을 특징으로 하는 연료개질장치.In the fuel reformer:
housing;
A fuel gas supply pipe located at the center of the upper end of the fuel reforming device;
A heat source unit located at an upper center of the interior space of the housing and burning the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe to increase the temperature of the interior space of the housing;
A plurality of reaction tubes arranged in a circle around the heat source part, the plurality of reaction tubes in which a reforming reaction is performed by mixing raw material gas and water vapor; And
Located at the bottom of the fuel reformer and includes an exhaust gas pipe for discharging the gas in the space inside the housing to the outside of the fuel reformer,
The height of the inlet of the exhaust gas pipe is higher than the bottom surface of the space inside the housing, and the exhaust gas pipe surrounds the outer surface of the lower side of the reaction tube,
The upper end of the exhaust gas pipe has a slanted shape, and the height of the upper end of the exhaust gas pipe is lowered toward the edge of the fuel reformer from the center point of the fuel reformer. 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 반응관들의 각각의 수평 방향의 단면의 중심점이 상기 배가스관의 수평 방향의 단면의 중심점보다 상기 열원부의 길이 방향의 축에 더 가깝게 배치된 것을 특징으로 하는, 연료개질장치.According to claim 1,
A fuel reforming apparatus characterized in that the center point of each horizontal cross-section of the plurality of reaction tubes is disposed closer to the longitudinal axis of the heat source portion than the center point of the horizontal cross-section of the exhaust gas pipe. 제 1 항에 있어서,
상기 배가스관의 입구의 상기 하우징 내부 공간의 바닥면으로부터의 높이는 상기 하우징 내부 공간의 바닥면으로부터 상부면까지의 높이의 1 % 내지 60 %인, 연료개질장치.According to claim 1,
The height of the inlet of the exhaust pipe from the bottom surface of the interior space of the housing is 1% to 60% of the height from the bottom surface to the top surface of the interior space of the housing, the fuel reforming device. 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 반응관들 각각은, 개질 촉매가 구비되고 원료가스와 수증기가 혼합되어 개질 반응이 이루어지는 외부관 및 상기 외부관의 내측에 구비되는 내부관을 포함하고, 상기 외부관과 상기 내부관은 상기 반응관의 일단부에서 연결된, 연료개질장치.According to claim 1,
Each of the plurality of reaction tubes includes an outer tube provided with a reforming catalyst and a raw material gas and water vapor are mixed to perform a reforming reaction, and an inner tube provided inside the outer tube, wherein the outer tube and the inner tube are A fuel reforming device connected at one end of the reaction tube. 삭제delete 삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 복수 개의 반응관들 각각은, 상기 내부관의 수평 방향의 단면의 중심점이 상기 외부관의 수평 방향의 단면의 중심점보다 상기 열원부의 길이 방향의 축으로부터 더 멀리 배치된 것을 특징으로 하는, 연료개질장치.The method of claim 4,
Each of the plurality of reaction tubes, characterized in that the center point of the horizontal cross-section of the inner tube is disposed farther away from the longitudinal axis of the heat source than the center point of the horizontal cross-section of the outer tube. Device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항 내지 제 4 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료가스는, 천연가스, LPG, 및 납사로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 연료개질장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
The raw material gas, at least one selected from the group consisting of natural gas, LPG, and naphtha, fuel reformer. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료가스는, 테일가스, 천연가스, 및 LPG로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 연료개질장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
The fuel gas, tail gas, natural gas, and at least one selected from the group consisting of LPG, fuel reformer. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응관에서의 개질 반응으로 수소를 발생시키는, 연료개질장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
A fuel reforming device that generates hydrogen through a reforming reaction in the reaction tube.
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