KR102220317B1 - 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치 - Google Patents

열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치 Download PDF

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Abstract

열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치에 관한 것으로, 수증기 발생기에서 발생된 수증기와, 산소발생기에서 발생된 순수산소와, 수,산소발생기에서 발생된 수,산소와, 공기압축기에서 압축된 고압의 압축공기 및 전자점화기와
고온의 화력에 견디는 고탄소화구와 수,산소유입라인을 구비한 가스버너가 설치된 연소실; 상기 연소실에서 발생된 고온의 수증기와 압축공기, 순수산소를 혼합하는 3중 프로펠러가 설치된 연결구; 상기 연소실의 온도와 압력을 높이며, 이송라인의 속도를 높여주는 리듀서; 상기 연소실에서 발생된 고온혼합가스를 열원사용처로 이송시키는 제1 분기관과; 상기 연소실에서 발생된 고온혼합가스를 상기 연소실로 재차 이송시키는 제2 분기관; 제2 분기관에서 전기저장장치가 구비된 발전기로 연결되는 제3 분기관 으로 이루어지는 2개의 Y자형 분배관을 마련하고, 발전기와 전기저장장치를 구비하여 자체 전기를 생산,소비하여 계속순환 운전(구동)하는 효과가 얻어진다, 연소실에 열회전턱을 형성하여 연소실 내부의 고온화염을 균일하게 유지시킬 수 있고, 연소실 내부에 설치된 열전달용 파이프에 의해 고온의 화염을 고르게 분포시킬 수 있으며, 연소실에서 발생된 질소를 별도로 포집할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치{Pyrolysis burner device continuously circulating by using thermochemical hydro cycle process}
본 발명은 열화학 하이드로 싸이클법을 이용한 열분해 버너장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온의 수증기, 고온의 산소와 압축공기와 수,산소를 이용하여 보일러 등의 가열원에 열을 공급하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치에 관한 것이다.
일반적으로 수성 가스 버너란 알코올과 수분을 일정한 비율로 혼합시켜 가스화하고, 그 가스화된 연료를 연소시키는 장치를 말하는 것이다.
상기와 같이 알코올과 수분을 일정한 비율로 혼합시켜 연소하기 때문에 종래의 화석 연료인 액체화된 석탄 내지 오일(Oil)만을 연료로 사용하여 점화시키는 버너 장치에 비해 이산화황(SO2), 탄산가스(CO2), 이산화질소(NO2), 불소 화합물, 미세먼지 등을 적게 배출시켜 대기 오염이 되는 것을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
그러나 종래의 연료 저감형 버너 장치의 문제점은 버너 장치의 내벽이 세라믹 재질로 이루어지고, 그 세라믹 재질로 이루어진 버너 장치의 내부에서 연료 및 수성 가스를 연소시키므로써, 연소 효율이 저하되어 고온의 열을 외부로 방출시킬 수 없는 문제점이 발생하게 되었다.
또한, 버너 장치의 내부로 공급 연소되는 연료 및 수성 가스는 상기 버너 장치의 내부에서 체류 선회충돌하지 않고 바로 외부로 방출되는 것은, 플레이트바가 없어 수성가스 체류시간이 짧아 온도 형성과 유지가 효과적이지 못해 외부로 발열되는 연소온도가 너무 낮아 경제성이 없는 문제점이 발생하게 되었으며, 이로 인하여 과도한 연료소모가 발생되는 문제점이 있었다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '탄화수소 수증기 열분해 방법 및 이에 사용되는 열분해 반응관'이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 따른 탄화수소 수증기 열분해 방법 및 이에 사용되는 열분해 반응관은 반응관 내부에 중공부를 갖는 열교환 매체를 삽입 또는 충진하고 탄화수소를 수증기 열분해시키는 방법에 있어서, 상기 반응관 내에는 중공부 내에 형성되는 열전달 내부 플로우와 열교환 매체의 외부에 형성되는 열전달 외부 플로우가 반응관 내벽과 일정 거리를 두고 각각 축방향으로 형성되되, 상기 열전달 내부 플로우와 열전달 외부 플로우는 반응 도중 막힘없이 유지된다.
상기 열전달 내부 플로우와 열전달 외부 플로우는 반응관 내 지지체, 고정 지지체, 보조 지지체 및 스토퍼에 의해 형성되어 반응도중 유지되며 여기에서 상기 지지체는 최하단이 직각으로 구부러진 1개의 가로부와 1개의 세로부로 이루어진 L자 형상의 부분 3 내지 5개가 외부 직경이 열교환 매체의 내경보다 작은 둥근고리형 봉과 용접되어 고정되며, 상기 L자 형상의 가로부는 (W-r)/2를 만족하고, 상기 세로부는 H를 만족하며, 둥근고리형 봉은 외부 직경이 r보다 작은 것으로, 여기서 W는 반응관 내벽의 폭 길이이고, r은 열교환 매체의 내경이고, H는 반응관 내벽 총 길이이고, 그리고 상기 스토퍼가 열교환 매체를 충진한 후, 단위 반응관의 최상단의 내부에 용접하여 고정되며, 스토퍼의 직경은 (r'-r)/2이며, 길이가 W를 만족하는 원형 또는 사각형 형상의 봉으로, 여기서 상기 r은 열교환 매체의 내경, r'는 열교환 매체의 외경을 나타내며, W는 반응관 내벽의 폭 길이이다.
하기 특허문헌 2에는 '수증기를 고온의 기름에 통과시켜 열분해하고 가스화하여 연소시키는 버너시스템'이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에 따른 수증기를 고온의 기름에 통과시켜 열분해하고 가스화하여 연소시키는 버너시스템은 수증기를 고온의 기름에 통과시켜 열분해하고 가스화하여 연소시키는 버너시스템에 관한 것으로써, 첫째 단계, 열분해 탱커 내부에 기름을 투입시켜 내장하고 열분해 탱커 내부공간의 착화실에 통상적인 점화수단을 이용하여 가열하여 착화시켜 기름에 열을 가하여 유증기를 발생시켜 열분해 탱커 내부 공간의 착화실에 유입시켜 착화 시키는 단계로 이루어진다.
둘째 단계, 물분사노즐을 통하여 고온을 얻은 기름 내부속에 기름온도에 따라 적정량을 미세하게 물분사하여 섭씨 900도 이상 고온을 얻은 무산소 조건을 구비한 기름 내부속에 둘러쌓아 접촉시켜 수증기를 발생시키고, 발생된 수증기를 부력을 주어 상부쪽으로 부상 이동시키면서 더욱 고온 기름의 압력과 열에 접촉시켜 조건에 따라 산소, 수소 기체로 일부 분리하고 일부는 혼합된 브라운가스 상태로 가스화 시켜 열분해 탱커 내부 공간의 착화실에 유입시켜 연소되고 있는 기름 유증기의 화염에 접촉시켜 섭씨 2,500도 이상의 고열을 화염토출구에서 발생하며 연소시키는 단계와 미처 수증기화 되지 않고 잔류하는 물을 비중차에 의하여 열분해 탱커 내부의 하부로 자연 침강시켜 고온을 얻은 기름이 열분해 탱커 내부에서 상하로 자연대류 하면서 잔류하는 물을 접촉하여 수증기를 발생시켜 열분해 탱커 내부 공간의 착화실로 부상 시키면서 열분해 시킨다.
동시에 연소되는 각종 유기물 및 무기물 부재투입구를 통하여 열분해되는 섭씨 900도 이상 고온을 얻은 무산소 조건을 구비한 기름 내부속에 투입시켜 대기공기와 차단하고 고온의 기름에 접촉시켜 열분해하여 가스화된 것을 상부쪽 인 열분해 탱커 내부 공간의 착화실에 유입시켜 즉석에서 착화연소시켜 고열의 에너지를 얻으면서 소각처리물을 물 수증기와 함께 동시에 열분해하여 연료로 처리하는 단계로 이루어진다.
셋째 단계, 상기의 첫째 단계, 둘째 단계로 열분해가 이루어질 때 발생한 가스 기체를 연소시키기 위하여 송풍기로 열분해 탱커 내부 공간의 착화실에 송풍하되 기름 상층유면으로부터 상부쪽으로 10쎈치 이상의 상부위치에서 측면으로 송풍하고 열분해 탱커의 외부 일측면에서 내부로 통공시켜 측면으로 송풍하여 열분해 탱커 내부 공간의 착화실(3)에서 연소되는 화염을 회전류와 난류를 발생시켜 열분해 탱커 내부 공간의 착화실에 체류시간을 연장하여 연소효율과 고열발생을 극대화 시키는 단계로 이루어진다.
넷째 단계, 상기 단계의 열분해가 이루어지는 과정에서 서서히 유증되어 기름량이 감소하고 기름 상층유면 위치가 아랫 쪽으로 하강하는 것을 방지하기 위하여 기름 공급관을 구비하여 감소되는 기름량을 보충하여 기름 상층유면을 지속적으로 유지하여 주는 단계로 이루어진다.
다섯째 단계, 열분해 탱커의 과열, 폭발을 방지하기위한 수단으로 열분해 탱커를 둘러쌓은 수조 냉각로를 구비하고 수조 냉각로 내측에 열분해 탱커를 거치하고 적정한 수면을 물 펌프를 가동시켜 수위를 상하로 유동 시키면서 과열된 열분해 탱커를 냉각하여 안정성을 탁월하게 확보하며 지속적으로 운전하여 열 에너지를 제공하는 단계와 열분해 탱커의 수리와 정비관리 및 연관된 기기의 안전점검을 위하여 열분해 탱커의 열분해 운전을 정지하기 위해 수조 냉각로의 수면을 열분해 탱커 내부 공간의 착화실 높이까지 끌어올려 고열로 가열된 열분해 탱커의 몸체를 식히면서 물분사노즐의 물공급정지, 기름보충정지, 각종 유기물 및 무기물 부재투입구에 부재투입을 정지 시키고 서서히 기름 온도와 열분해 탱커 내부 공간의 착화실의 온도를 하강시켜 안전하게 열분해 가동을 정지시키는 단계로 이루어진다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0033390호 대한민국 특허 공개번호 제10-2016-0132735호 대한민국 특허 등록번호 제10-1424992호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수소와 산소로 이루어진 물을 연소실에서 고온의 수증기상태(섭씨400~500도)로 만들어 산소와 압축공기와 혼합하여 고온혼합가스가 됨과 동시에 전자점화장치, 고탄소화구와 수,산소유입라인이 구비된 가스버너 앞에서 수,산소를 만나서 연소 폭발하므로 연소, 폭발시에 발생하는 900~1,200℃에서 산소분자와 수소분자로 분리함과 동시에 연속하여 연소, 폭발시켜 에너지를 얻는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연소실 안에서 생성된 고온의 수증기가 산소, 압축공기와 혼합되어 고온혼합가스가 만들어저 Y분배관을 통해 일부는 환원되어 재차 고온혼합가스를 만들고 일부는 주 에너지원으로 사용되는 계속순환 운전하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유기성 연료 및 화석연료의 첨가없이 열분해(열화학 하이브리드 싸이클법)와 순수산소(산소 90% 이상)와 압축공기, 수,산소를 이용하여 고단위의 에너지를 얻을 수 있도록 하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치를 제공하는 것이다.
본발명의 또 다른 목적은 제3의 분기관을 설치하여 고온혼합가스를 수,산소와 함께 발전기 내부 시린다에 공급하여 시린다 내부에서 열화학 하이드로 싸이클이 이루어지게 하여 전기저장장치가 구비된 발전기를 구동하고 전기를 생산하여 본 장치 구동에 필요한 전기를 전기저장장치에 의하여 공급되게 하는 것이다
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치는 수증기 발생기(1)에서 발생된 수증기와, 산소발생기(2)에서 발생된 순수산소와, 수,산소발생기(3)에서 발생된 수,산소와, 공기압축기(4)에서 압축된 고압의 압축공기 및 고탄소화구(10c)와 전자점화기(10b), 수,산소유입라인을 구비한 가스버너(10a)가 설치된 연소실(10); 상기 연소실(10)에서 발생된 고온의 수증기와 압축공기, 순수산소를 혼합하는 3중 프로펠러(51a); 상기 연소실(10)의 온도와 압력을 높이며, 이송라인의 속도를 높여주는 리듀서(30); 상기 연소실(10)에서 발생된 고온혼합가스를 열원사용처로 이송시키는 제1 분기관(55)과, 상기 연소실(10)에서 발생된 고온혼합가스를 상기 연소실(10)로 재차이송시키는 제2 분기관(56) 제2분기관에서 전기저장장치(60a)가 구비된 발전기(60)로 이어지는 제3분기관(59)으로 이루어지는 2개의 Y자형 분배관(50);을 포함하며,
상기 연소실(10)은 각각의 파이프라인이 원형의 삼각형 모양(위쪽은 좁고 아래쪽은 넓은 피라미드 형태)으로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 연소실(10)은 고온에 견디도록 소정의 두께로 이루어지는 고순도 탄소조형물로 이루어지는 내벽체(11); 상기 내벽체(11) 내부의 온도를 유지시킬 수 있도록 유리섬유로 이루어지는 단열보온벽체(12); 상기 단열보온벽체(12)의 외측에 소정의 두께로 형성되는 내화벽돌벽체(13); 상기 내화벽돌벽체(13)가 견고하게 설치된 상태를 유지하도록 상기 내화벽돌벽체(13)의 외측에 설치되는 철구조물(14);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 Y자형 분배관(50)은 상기 연소실(10)에서 리듀서(30)에 연결 설치되는 가스혼합 프로펠라(51a)가 내재되는 연결부(51); 상기 연소실(10)에서 배출된 고온혼합가스가 소모되는 보일러에 공급되게 리듀서(30)에서 일측으로 분기되는 제1 분기관(55); 상기 연소실(10)에서 배출된 고온혼합가스가 재차 연소실(10)로 공급되게 상기 리듀서(30)에서 타측으로 분기되는 제2 분기관(56); 제2 분기관(56)에서 전기저장장치(60a)가 구비된 발전기(60)로 연결되는 제3 분기관(59)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 Y분배관(52)은 고온혼합가스의 흐름을 개폐시키도록 설치되는 제1 개폐밸브(53); 고온혼합가스가 상기 연소실(10)로 역류되지 않게 설치되는 제1 체크밸브(54);를 포함하고,
상기 제1 분기관(55) 및 상기 제2 분기관(56), 제3 분기관(59)에는 각각 고온혼합가스의 흐름을 개폐시키도록 설치되는 제2 개폐밸브(57); 고온혼합가스가 상기 리듀서(52)로 역류되지 않게 설치되는 제2 체크밸브(58);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연소실(10)에는 상기 산소발생기(2)에서 발생된 순수산소, 공기압축기(4)에서 압축된 고압의 압축공기, 수증기발생기(1)에서 발생된 수증기를 이송하는 각각의 라인과 그 유입량을 조절하는 밸브가 구성되고,
상기 연소실(10)에는 고온혼합가스 유입라인과 고온혼합가스를 연소하기 위한 전자점화기(10b),고탄소화구(10c)와 수,산소유입라인을 구비한 가스버너(10a)를 구비하며,
상기 가스버너(10a)에는 고온혼합가스의 역류를 방지하도록 설치되는 체크밸브(20)를 포함하고 고온혼합가스의 흐름을 개폐하는 개폐벨브(21)를 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 연소실(10)에는 상단에 불연가스인 질소를 포집하는 질소포집기(17)를 구비하여 질소를 포집하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치에 의하면, 화석연료 등을 투입하지 않고서도 물에 포함된 수소의 폭발과 산소의 연소에 의해 고온혼합가스를 얻을 수 있고, 분배관을 통해 배출된 고온혼합가스 중 일부를 보일러 등의 열원사용처로 공급할 수 있으며, 이로 인해 보일러 등의 열원사용처에서 별도의 연료를 연소시키지 않고서도 열원사용처를 구동시킬 수 있고, 분배관을 통해 배출되는 고온혼합가스를 연소실로 재차 공급하여 재사용할 수 있고, 고온혼합가스를 수,산소와 함께 발전기내부 시린다에 공급하여 시린다 내부에서 열화학 하이드로 싸이클이 일어나게 하여 발전기를 가동하게 하며 전기저장장치를 갖추어 자체소모되는 전기를 사용하므로 일체의 외부 에너지의 유입이 없이도 계속순환 운전하는 효과가 얻어진다.
본 발명에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치에 의하면, 연소실에 열회전턱을 형성하여 연소실 내부의 고온화염이 균일하게 가열시킬 수 있고, 연소실 내부에 설치된 열전달용 파이프에 의해 열전달을 고르게 분포시킬 수 있으며, 연소실에서 발생된 질소를 별도로 포집할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 연소실을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 연소실 내부와 버너장치를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치의 2개의 Y자형 분배관을 도시한 개략도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용히여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치는 수증기 발생기(1)에서 발생된 수증기와, 산소발생기(2)에서 발생된 순수산소와, 수,산소발생기(3)에서 발생된 수,산소와, 공기압축기(4)에서 압축된 고압의 압축공기 및 전자점화기(10b)와 고탄소화구와(10c) 수,산소유입라인을 구비한 가스버너(10a)가 설치된 연소실(10)과, 상기 연소실(10)에서 발생된 고온의 수증기와 압축공기, 순수산소를 혼합하는 3중 프로펠러가 설치된 3중 프로펠러 혼합기(51a) 상기 연소실(10)의 온도와 압력을 높이며, 이송라인의 속도를 높여주는 리듀서(30); 상기 연소실(10)에서 발생된 고온혼합가스를 열원사용처로 이송시키는 제1 분기관(55)과, 상기 연소실(10)에서 발생된 고온혼합가스를 상기 연소실(10)로 이송시키는 제2 분기관(56)과 제2 분기관(56)에서 발전기(60)로 이어지는 제 3분기관(59) 으로 이루어지는 2개의 Y자형 분배관(50)을 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 연소실을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 열분해 버너장치는 연소실(10), 전자점화기(10b)와 고탄소화구(10c)와 수소유입라인이 구비된 가스버너(10a), 혼합가스의 역류를 방지하는 체크벨브(20), 혼합가스의 흐름을 개폐하는 개폐벨브(21), 연소실의 온도를 높이며 분배관의 가스흐름의 속도를 높이는 리듀서(30) 및 고온혼합가스를 제1;제2;제3 분기관으로 공급하는 Y분배관(52); 주 에너지 소비처로 이송하는 제1 분기관(55); 연소실(10)로 재차 공급하는 제2분기관 ; 발전기(60)로 혼합가스를 공급하는 제3 분기관(59)으로 이루어진다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용한 연소실 내부와 버너장치를 도시한 구성도이다.
상기 연소실(10)은 전체적인 형상이 삼각형의 형상으로 형성된다.
그리고 상기 연소실(10)은 내벽체(11), 단열보온벽체(12), 내화벽돌벽체(13) 및 철구조물(14)로 이루어진다.
상기 내벽체(11)는 순수산소의 연소에 따라 발생되는 고온에 견디는 강성을 갖도록 내벽체(11)가 형성되며, 상기 내벽체(11)는 고온의 온도에도 견딜 수 있도록 고순도의 탄소 조형물로 이루어진 벽돌로 형성된다.
아울러 상기 내벽체(11)의 외측에는 고온의 열 손실을 줄이기 위하여 유리섬유로 이루어지는 단열보온벽체(12)가 형성되고, 상기 단열보온벽체(12)의 외측에는 내화벽돌로 이루어지는 내화벽돌벽체(13)가 형성된다.
또 상기 내화벽돌벽체(13)의 외측에는 연소실(10)이 견고하게 설치된 상태를 유지할 수 있도록 철구조물(14)이 설치된다.
한편 상기 연소실(10)의 상단 내측에는 고온혼합가스가 보다 고르게 가열되게 소정의 원호 형상으로 열회전턱(15)이 형성되고, 상기 연소실(10)의 내벽에는 고온의 화염이 고르게 분포되도록 열전달용 파이프(16)가 설치된다.
즉, 상기 연소실(10) 내부의 고온의 화염은 열회전턱(15)에 의해 와류 형태로 회전이 이루어지게 되고, 열회전턱(15)에 의해 연소실(10) 내부를 유동하는 고온의 화염은 연소실(10) 내측으로 돌출된 열전달용 파이프(16)에 접촉되면서 연소실 내부가 고르게 가열된다.
또한 상기 연소실(10)의 외부에는 수증기, 산소공기와 압축공기를 분배관(52)과 연결하는 연결구(51)가 설치되고 상기 연결구(51)의 내부에는 3개의 프로펠러(51a)가 설치되고, 이들 프로펠러(51a)는 서로 다른 각도로 설치된다. 이에 상기 연결구(51)에 공급된 수증기, 순수산소 및 압축공기는 프로펠러(51a)를 지나면서 자연스럽게 서로 혼합이 이루어지게 된다.
이렇게 혼합된 혼합가스는 리듀서(30)를 지나 제1분기관(55)을 통해 주 에너지 사용처로, 제2 분기관(56) 을 통하여 재차 연소실(10)로가고, 제3 분기관(59)을 통해 전기저장장치(60a)가 구비된 발전기로 가게된다.
상기 연소실(10)에 공급된 혼합가스는 전자점화기(10b)와 고탄소화구(10c)와 수,산소유입라인을 구비한 가스버너(10a)를 통과하게 된다.
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아울러 상기 가스버너(10a)의 전자점화기(10b)는 고온혼합가스와 수,산소가 연소되게 점화시키게 되고 고탄소화구(10c)는 수,산소의 고열에 견디게된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치의 2개의 Y 분배관을 도시한 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 분배관(50)은 연소실(10)에서 배출된 고온혼합가스를 제1 분기관(55); 제2 분기관(56); 제3 분기관(59)의 분기관으로 분배하는 Y분배관(52) 주 열원사용처에 공급하는 제1 분기관(55)과, 고온혼합가스를 재차 연소실(10)로 공급하는 제2 분기관(56);제2 분기관에서 ;발전기(60)로 연결되는 제3 분기관(59)으로 이루어진다.
상기 분배관(50)에는 연소실(10)의 일측에 연결되게 연결부(51)가 소정의 길이로 형성되고, 상기 연결부(51) 내부에는 고온혼합가스가 고르게 혼합되게 일정 거리 간격으로 이격된 다수의 프로펠러(51a)가 설치된다.
이러한 프로펠러(51a)는 회전되지 않고 프로펠러(51a)의 날개가 서로 엇갈리게 설치되어 고온혼합가스가 서로 섞이게 한다.
상기 연결부(51)의 선단에는 연결부(51)의 직경보다 작은 직경으로 형성된 리듀서(30)가 연결된다.
아울러 상기 리듀서(30)를지나 Y분배관 에는 고온혼합가스의 배출을 개폐시키는 제1 개폐밸브(53)가 설치되고, 고온혼합가스가 연소실(10)로 역류되지 않게 제1 체크밸브(54)가 설치된다.
또 상기 제1 분기관(55) 및 제2 분기관(56); 제3 분기관 에는 고온혼합가스의 공급을 개폐시키는 제2 개폐밸브(57)가 설치되고, 고온혼합가스의 역류를 방지하는 제2 체크밸브(58)가 설치된다.
다음 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치의 작동방법을 설명한다.
도 1 내지 도 3에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전(구동)하는 열분해 버너장치는 중앙제어장치(미도시)에 의해 전원이 온(on) 되고, 각 발생기(1~4)에서 공급된 수증기, 순수산소 및 압축공기는 프로펠러(51a)가 내재되어 있는 연결구(51) 및 리듀서(30)를 거쳐 Y분배관(52)을 통하여 고온혼합가스 사용처로 공급되고, 수,산소발생기(3)에서 발생된 수,산소는 연소실(10)의 가스버너(10a)의 점화에 의해 연소가 이루어지고, 발전기 엔진의 흡입구로 직접 공급되어 엔진의 내부에서 열화학 하이드로 싸이클이 이루어 지게 된다.
이에 연소실(10)에서는 수소와 산소로 결합된 수증기를 400~500℃ 이상으로 가열하여 열분해(열화학 하이드로 싸이클)가 쉽게 이루어지도록 유도한다.
상기 연소실(10)에서 발생된 고온혼합가스는 분배관(50)으로 배출되고, 상기 연결구(51) 및 리듀서(30)를 지나면서 고온혼합가스는 고압, 고속으로 제1 분기관(55) 및 제2 분기관(56) 및 제3 분기관(60)으로 공급된다.
한편 상기 제1 분기관(55)에 설치된 제2 개폐밸브(57)가 개방되어 보일러 등의 열원사용처로 공급되고, 상기 제2 분기관(56)에 설치된 제2 개폐밸브(57)가 개방되어 고온혼합가스가 연소실(10)로 재차 공급되고 제3 분기관(60)에 설치된 제2 개폐벨브가 개방되어 엔진의 시동과 함께 전기가 생산되어지는 것이다.
아울러 상기 연소실(10)의 상단에는 각각 산소의 연소에 따라 남은 질소를 질소포집기(17)에서 포집하게 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
1: 수증기 발생기 2: 산소발생기
3: 수,산소발생기 4: 공기압축기
10: 연소실
10a: 수,산소유입라인을 구비한 가스버너
10b; 전자점화기 10c; 고순도 탄소화구
11: 내벽체 12: 단열보온벽체
13: 내화벽돌벽체 14: 철구조물
15: 열회전턱 16: 열전달용 파이프
17: 질소포집기 20: 체크벨브
21: 개폐벨브 30: 리듀서
50: Y자형 분배관 51: 연결부
51a: 프로펠러 52: Y 분배관
53: 제1 개폐밸브 54: 제1 체크밸브
55: 제1 분기관 56: 제2 분기관
57: 제2 개폐밸브 58: 제2 체크벨브
59; 제3 분기관 60; 발전기
60a; 전기저장장치

Claims (6)

  1. 수증기 발생기(1)에서 발생된 수증기와, 산소발생기(2)에서 발생된 순수산소와, 수,산소발생기(3)에서 발생된 수,산소와, 공기압축기(4)에서 압축된 고압의 압축공기 및 전자점화기(10b)와 고탄소화구(10c)와 수,산소유입라인을 구비한 가스버너(10a)가 설치된 연소실(10);
    상기 연소실(10)에서 발생된 고온의 수증기와 압축공기, 순수산소가 혼합되어 Y분배관의 제2분기관(56)을 지나 가스버너(10a)입구의 역류방지체크벨브(20); 가스버너(10a)입구의 개폐벨브(21)
    상기 연소실(10)의 온도와 압력을 높이며, 이송라인의 속도를 높여주는 리듀서(30);
    상기 연소실(10)에서 발생된 고온혼합가스를 열원사용처로 이송시키는 제1 분기관(55)과, 상기 연소실(10)에서 발생된 고온혼합가스를 상기 연소실(10)로 재차이송시키는 제2 분기관(56) 제2 분기관에서 전기저장장치(60a)가 구비된 발전기(60)로 연결되는 제3 분기관(59)으로 이루어지는 2개의 Y자형 분배관(50);
    상기 연소실(10)의 상단에는 불연가스인 질소를 포집하는 질소포집기(17)를 포함하며,
    상기 연소실(10)은 각각의 파이프라인이 원형의 삼각형 모양(위쪽은 좁고 아래쪽은 넓은 피라미드 형태)으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소실(10)은 고온에 견디도록 소정의 두께로 이루어지는 고순도 탄소조형물로 이루어지는 내벽체(11);
    상기 내벽체(11) 내부의 온도를 유지시킬 수 있도록 유리섬유로 이루어지는 단열보온벽체(12);
    상기 단열보온벽체(12)의 외측에 소정의 두께로 형성되는 내화벽돌벽체(13);
    상기 내화벽돌벽체(13)가 견고하게 설치된 상태를 유지하도록 상기 내화벽돌벽체(13)의 외측에 설치되는 철구조물(14);을 포함하는 것을 특징으로 하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Y자형 분배관(50)은 상기 연소실(10)에서 리듀서(30)에 연결 설치되는 프로펠라(51a)가 내재되는 연결구(51);
    상기 연소실(10)에서 배출된 고온혼합가스가 소모되는 보일러에 공급되게 리듀서(30)에서 일측으로 분기되는 제1 분기관(55);
    상기 연소실(10)에서 배출된 고온혼합가스가 재차 연소실(10)로 공급되게 상기 리듀서(30)에서 타측으로 분기되는 제2 분기관(56);
    상기 제2분기관(56)에서 전기저장장치(60a)가 구비된 발전기(60)로 연결되는 제3분기관(59)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리듀서(30)는 고온혼합가스의 흐름을 개폐시키도록 설치되는 제1 개폐밸브(53);
    고온혼합가스가 상기 연소실(10)로 역류되지 않게 설치되는 제1 체크밸브(54);를 포함하고,
    상기 제1 분기관(55) 및 상기 제2 분기관(56) 및 제3분기관(59)에는 각각 고온혼합가스의 흐름을 개폐시키도록 설치되는 제2 개폐밸브(57);
    고온혼합가스가 상기 리듀서(30)로 역류되지 않게 설치되는 제2 체크밸브(58);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연소실(10) 입구에는 상기 산소발생기(2)에서 발생된 순수산소, 수,산소발생기(3)에서 발생된 수,산소, 공기압축기(4)에서 압축된 고압의 압축공기, 수증기발생기(1)에서 발생한 수증기를 이송하는 각각의 라인과 그 유입량을 조절하는 밸브가 구성되고,
    상기 연소실(10)에는 고온혼합가스 유입라인과 고온혼합가스를 연소하기 위한 전자점화기(10b) 고온의 화력에 견디게 되는 고탄소화구(10c)와 수,산소유입라인을 구비한 가스버너(10a)를 구비하며,
    상기 가스버너(10a)에는 고온혼합가스의 역류를 방지하도록 설치되는 체크밸브(20)와 고온혼합가스의 개폐를 조절하는 개폐벨브(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화학 하이드로 싸이클법을 이용하여 계속순환 운전하는 열분해 버너장치.
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