KR102398474B1 - Steam Hydrocarbon Reformer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 중심에서 연료가스의 연소반응을 통해 연소가스가 생성되는 제1공간과 상부에 제1연통홀을 가지는 하부챔버, 내부에 제2공간을 가지며 하부에 상기 제1연통홀과 연통되는 제2연통홀을 가지는 상부챔버, 적어도 일부가 상기 하부챔버와 상부챔버 내에 배치되어 개질반응을 수행하는 개질부를 포함하고, 상기 개질부는 직접화염에 의해 개질부가 손상되는 것을 방지하는 보호재킷을 포함하여 원료가스와 연소가스 및 촉매 사이의 열교환 효율을 높여 개질반응을 통한 수소의 수득률을 상승시키며, 연소부의 직접화염으로부터 개질부의 파손을 방지하고 개질부를 따라 상승하는 연소가스의 흐름을 균일하게 함으로써 대류를 통해 균일한 수소 개질반응을 도모할 수 있는 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것이다. The present invention relates to a steam hydrocarbon reformer, and more particularly, comprising a first space in which combustion gas is generated through a combustion reaction of fuel gas in the center, a lower chamber having a first communication hole at an upper portion, and a second space therein. and an upper chamber having a second communication hole communicating with the first communication hole at a lower portion, and at least a portion of the reforming unit disposed in the lower chamber and the upper chamber to perform a reforming reaction, wherein the reforming unit is reformed by direct flame. Including a protective jacket to prevent damage to the raw material, it increases the efficiency of heat exchange between the raw material gas and the combustion gas and the catalyst to increase the hydrogen yield through the reforming reaction. It relates to a steam hydrocarbon reformer that can promote a uniform hydrogen reforming reaction through convection by making the flow of combustion gas uniform.

Description

수증기 탄화수소 개질기{Steam Hydrocarbon Reformer}Steam Hydrocarbon Reformer

본 발명은 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 중심에서 연료가스의 연소반응을 통해 연소가스가 생성되는 제1공간과 상부에 제1연통홀을 가지는 하부챔버, 내부에 제2공간을 가지며 하부에 상기 제1연통홀과 연통되는 제2연통홀을 가지는 상부챔버, 적어도 일부가 상기 하부챔버와 상부챔버 내에 배치되어 개질반응을 수행하는 개질부를 포함하고, 상기 개질부는 직접화염에 의해 개질부가 손상되는 것을 방지하는 보호재킷을 포함하여 원료가스와 연소가스 및 촉매 사이의 열교환 효율을 높여 개질반응을 통한 수소의 수득률을 상승시키며, 연소부의 직접화염으로부터 개질부의 파손을 방지하고 개질부를 따라 상승하는 연소가스의 흐름을 균일하게 함으로써 대류를 통해 균일한 수소 개질반응을 도모할 수 있는 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것이다. The present invention relates to a steam hydrocarbon reformer, and more particularly, comprising a first space in which combustion gas is generated through a combustion reaction of fuel gas in the center, a lower chamber having a first communication hole at an upper portion, and a second space therein. and an upper chamber having a second communication hole communicating with the first communication hole at a lower portion, and at least a portion of the reforming unit disposed in the lower chamber and the upper chamber to perform a reforming reaction, wherein the reforming unit is reformed by direct flame. Including a protective jacket to prevent damage to the raw material, it increases the efficiency of heat exchange between the raw material gas and the combustion gas and the catalyst to increase the hydrogen yield through the reforming reaction. It relates to a steam hydrocarbon reformer that can promote a uniform hydrogen reforming reaction through convection by making the flow of combustion gas uniform.

수소에너지는 유력한 차세대 에너지원으로, 온실가스 및 미세먼지 감축을 위하여 전세계적으로 개발에 참여하려는 동향을 보이고 있다. 그동안 수소에너지는 특수한 분야에 국한되어 사용되었으나, 실용화 범위가 확대되고 있다. 수소에너지는 물을 전기분해하여 얻거나 화석연료를 수증기 개질 또는 부분 산화하여 얻을 수 있고, 바이오매스를 가스화 혹은 탄화시켜 얻을 수도 있다. 수소에너지는 태양광, 태양열, 화석연료 등 모든 에너지 자원으로부터 에너지 변환하여 얻을 수도 있다.Hydrogen energy is a powerful next-generation energy source, and there is a trend to participate in global development to reduce greenhouse gas and fine dust. In the meantime, hydrogen energy has been limitedly used in special fields, but the scope of practical use is expanding. Hydrogen energy can be obtained by electrolysis of water, steam reforming or partial oxidation of fossil fuels, and gasification or carbonization of biomass. Hydrogen energy can also be obtained by converting energy from all energy sources such as sunlight, solar heat, and fossil fuels.

수소를 얻어낼 수 있는 여러 방법 중에서, 천연가스(Natural Gas)로부터 수소를 생산하는 수소 개질 기술은 메탄이 주성분인 천연가스 등을 연료의 연소롤 통해 개질하는 것이다. 수소 개질에 사용되는 천연가스와 수증기 등을 원료가스라고 하며, 소정 양의 천연가스와 개질과정 등에서 부산물로써 획득되는 오프가스(OFF gas) 및 천연가스의 혼합물을 연소시킴으로써 개질을 실시하는데, 연소에 사용되는 천연가스와 오프가스를 연료가스라 한다. 오프가스에는 약 32~40%의 수소가 포함되어 연소가 촉진된다.Among various methods for obtaining hydrogen, the hydrogen reforming technology for producing hydrogen from natural gas is to reform natural gas, etc., in which methane is the main component, through a combustion roll of fuel. Natural gas and steam used for hydrogen reforming are called raw material gas, and reforming is performed by burning a mixture of natural gas and natural gas obtained as a by-product in the reforming process with a predetermined amount of natural gas. The natural gas and off-gas used are called fuel gas. The offgas contains about 32-40% hydrogen to promote combustion.

수증기 탄화수소 개질기는 천연가스 등을 원료로 하여 수소를 제조할 수 있도록 하며, 연료가스인 천연가스와 오프가스를 공기와 함께 연소하여 원료가스를 수소로 전환하는 장치이다. 천연가스 수증기 개질은 세계 총 수소 생산의 상당량을 점유하고 있다. 수증기(스팀)와 천연가스를 혼합하여 700~1000도, 바람직하게는 700~850도로 가열하여 촉매반응기에서 소정의 압력 하에 반응하여 수소를 생산할 수 있다. 도 1은 일반적인 천연가스를 이용한 수소 개질방식을 도시한 도면으로, 원료가스를 탈황장치를 통해 탈황시킨 후, 개질기에서 연료가스와 수증기와 함께 반응시켜 개질된 수소를 얻는다. 이후 전이공정 및 가스 제거공정을 통해 정제된 수소를 얻을 수 있으며, 상기 과정에서의 부산물인 오프가스는 연료와 함께 수소 개질에 사용될 수 있다. 이러한 수소개질기에서 일어나는 개질은 많은 반응을 수반하지만, 본질적인 화학적 변환은 하기의 식과 같다.The steam hydrocarbon reformer is a device that converts the raw material gas into hydrogen by burning natural gas and off-gas, which are fuel gases, together with air, so that hydrogen can be produced by using natural gas or the like as a raw material. Natural gas steam reforming accounts for a significant portion of the world's total hydrogen production. Hydrogen can be produced by mixing water vapor (steam) and natural gas and heating it to 700 to 1000 degrees, preferably 700 to 850 degrees, and reacting under a predetermined pressure in a catalytic reactor. 1 is a view showing a general hydrogen reforming method using natural gas. After desulfurizing raw material gas through a desulfurization device, it reacts with fuel gas and water vapor in the reformer to obtain reformed hydrogen. Thereafter, purified hydrogen can be obtained through a transition process and a gas removal process, and off-gas, a by-product of the process, can be used together with fuel for hydrogen reforming. The reforming that occurs in such a hydrogen reformer entails many reactions, but the essential chemical transformation is as follows.

CH4 + H2O → CO + 3H2 [식 1]CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 [Formula 1]

CH4 + 2H2O → CO2+ 4H2 [식 2]CH 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4H 2 [Equation 2]

상기 식 1의 개질반응은 흡열반응에 해당하고, 식 2의 수성가스 변환 반응은 발열반응에 해당한다. 상기 식 1의 흡열반응을 위해서는 많은 열이 필요하므로, 높은 온도에서 촉매를 첨가하여 반응을 촉진시킨다. 이를 위하여, 통상적인 수소 개질장치는 노 또는 챔버 내에서 연료가스를 연소시키고, 촉매가 들어있는 반응튜브에 원료가스를 주입하여 높은 온도에서 수소를 얻어낸다.The reforming reaction of Equation 1 corresponds to an endothermic reaction, and the water gas conversion reaction of Equation 2 corresponds to an exothermic reaction. Since a lot of heat is required for the endothermic reaction of Equation 1, a catalyst is added at a high temperature to promote the reaction. To this end, a conventional hydrogen reformer burns fuel gas in a furnace or chamber, and injects raw material gas into a reaction tube containing a catalyst to obtain hydrogen at a high temperature.

그러나 종래의 수증기 탄화수소 개질기는, 연소가스의 연소에 의한 열이 촉매가 들어있는 반응튜브에 온전히 열전달을 하지 못하고 빠져나감으로써, 열교환 효율이 낮아져 수소 개질 효율이 낮은 문제가 있었다.However, in the conventional steam hydrocarbon reformer, heat due to combustion of combustion gas escapes without being able to completely transfer heat to the reaction tube containing the catalyst, so the heat exchange efficiency is lowered, and there is a problem in that the hydrogen reforming efficiency is low.

또한, 노에 유입되는 공기와 원료가스가 개질반응이 일어나는 온도보다 매우 낮아서 개질반응까지 충분히 승온되지 않는 경우에는 노 내의 높은 온도에도 불구하고 촉매에 의한 개질반응이 잘 일어나지 않고 촉매에 의한 반응 시 불완전한 반응으로 인해 탄소 등의 부산물이 생성되어 반응튜브가 막히는 경우가 많았으며, 원료가스와 연료가스를 승온시키기 위하여 추가적인 열원을 구비하여야 하는 문제가 있었다.In addition, when the temperature of the air and raw material gas flowing into the furnace is much lower than the temperature at which the reforming reaction takes place and the temperature is not sufficiently raised until the reforming reaction, the reforming reaction by the catalyst does not occur well despite the high temperature in the furnace, and the reaction by the catalyst is incomplete. The reaction tube was often clogged due to byproducts such as carbon being generated, and there was a problem in that an additional heat source had to be provided to increase the temperature of the raw material gas and the fuel gas.

수소의 연소속도는 메탄보다 약 8배 빠르고(수소 291cm/s, 메탄 37cm/s), 수소의 높은 연소속도는 연소 시 화염온도를 국부적으로 증가시키며, 이는 수소가 포함된 연료가스의 연소 시 높은 수준의 Nox를 생성할 수 있어 환경오염을 유발할 수 있는 문제가 있다. 넓은 가연성과 높은 온도로 인해 반응튜브가 파손되는 문제와 촉매가 화염에 의해 취성파괴되는 문제가 있다.The combustion rate of hydrogen is about 8 times faster than that of methane (hydrogen 291 cm/s, methane 37 cm/s), and the high combustion rate of hydrogen locally increases the flame temperature during combustion, which is high when burning fuel gas containing hydrogen. There is a problem that can cause environmental pollution because it can generate a level of Nox. There is a problem in that the reaction tube is damaged due to wide flammability and high temperature, and the catalyst is brittle by flame.

나아가, 노 안에서는, 연소반응이 통상적으로 노의 중앙부에서 진행되고, 반응튜브는 연소공간의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되게 된다. 이 경우, 연소가스에 의한 열이 반응튜브에 골고루 전달되지 못하여 개별 반응튜브 내에서 개질반응이 균등하게 일어나지 못하고, 반응튜브 내의 일 부분에 국한되어 발생함으로써 수소 개질 효율이 떨어지는 문제가 있다.Further, in the furnace, the combustion reaction usually proceeds in the central part of the furnace, and the reaction tube is radially arranged with respect to the center of the combustion space. In this case, the heat by the combustion gas is not uniformly transmitted to the reaction tube, so that the reforming reaction does not occur evenly in the individual reaction tube, and the hydrogen reforming efficiency is lowered because it is limited to a part of the reaction tube.

이에 더하여, 효율적인 수소 개질을 위하여 승온된 원료가스를 반응튜브에 투입하거나, 개질된 고온의 개질 가스를 유출시키는 경우 고압, 고온에 의해 도관이 파손되거나 변형되는 문제가 발생하고 있다.In addition, when the heated raw material gas is introduced into the reaction tube for efficient hydrogen reforming or the reformed high-temperature reformed gas is discharged, the conduit is damaged or deformed due to high pressure and high temperature.

따라서, 업계에서는 상술한 문제점들을 보완한 수소 개질장치 또는 수증기 탄화수소 개질기를 요구하고 있는 실정이다.Accordingly, the industry is in demand for a hydrogen reformer or a steam hydrocarbon reformer that supplements the above-described problems.

한국등록특허공보 10-0209989호(1999.04.22.)Korean Patent Publication No. 10-0209989 (April 22, 1999)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,The present invention has been devised to solve the above problems,

본 발명의 목적은, 연소가스와 연료가스의 열교환 효율을 높여 높은 수소 수득률을 얻을 수 있는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer capable of obtaining a high hydrogen yield by increasing the heat exchange efficiency between combustion gas and fuel gas.

본 발명의 목적은, 챔버 내부로 유입되는 공기와 원료가스를 개질반응이 일어나기 전에 다른 열원 없이 연소가스를 통해 가열시켜 효율적인 개질반응이 일어날 수 있는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer in which an efficient reforming reaction can occur by heating air and raw material gas introduced into the chamber through combustion gas without another heat source before the reforming reaction occurs.

본 발명의 목적은, 수소가 포함된 연료가스의 연소 시 일정한 화염을 통해 적은 질소산화물이 생성되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer in which a small amount of nitrogen oxide is generated through a constant flame when a fuel gas containing hydrogen is burned.

본 발명의 목적은, 화염에 의해 개질부가 파괴되거나 손상되는 것을 방지하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer which prevents the reforming from being destroyed or damaged by flames.

본 발명의 목적은, 연소가스 또는 화염에 의한 열이 개질부에 균일하게 전달되어 개질부 내에서의 개질반응이 균일하게 진행되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer in which heat by combustion gas or flame is uniformly transferred to a reforming unit so that the reforming reaction within the reforming unit is uniformly progressed.

본 발명의 목적은, 가열된 원료가스 또는 개질가스의 유동 시 고압, 고온의 가스에 의해 도관이 파손되거나 변형되는 것을 방지하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer that prevents conduits from being damaged or deformed by high-pressure and high-temperature gas when heated raw material gas or reformed gas flows.

본 발명의 목적은, 내부에 중심에서 연료가스의 연소반응을 통해 연소가스가 생성되는 제1공간과 상부에 제1연통홀을 가지는 하부챔버, 내부에 제2공간을 가지며 하부에 상기 제1연통홀과 연통되는 제2연통홀을 가지는 상부챔버, 연소반응을 위해 상기 제1공간으로 공기를 공급하는 공기공급부, 열을 공급하도록 연료가스와 공기를 연소시키는 연소부, 적어도 일부가 상기 하부챔버와 상부챔버 내에 배치되어 개질반응을 수행하는 개질부, 상기 개질부로 원료가스를 공급하는 원료가스 공급부, 상기 개질부에서의 반응을 통해 생성된 개질가스를 배출하는 개질가스 배출부를 포함하고, 상기 제1연통홀과 제2연통홀은 동축정렬되고, 상기 제1연통홀과 제2연통홀은 개질부를 관통수용하여 상기 개질부는 적어도 일부가 제1공간과 제2공간에 걸쳐 배치되며, 상기 개질부는 상하로 연장되어 적어도 일부가 제1공간까지 연장되고 원료가스 공급부와 연결되어 원료가스를 공급받는 외측튜브, 상기 외측튜브 내에 동축정렬되어 구비되는 내측튜브, 상기 제1공간에 배치된 외측튜브 내에 형성되는 촉매 및 상기 외측튜브의 외측에 동축정렬되며 외측튜브로부터 이격되어 상하로 연장되는 보호재킷을 포함하여 원료가스와 연소가스 및 촉매 사이의 열교환 효율을 높여 개질반응을 통한 수소의 수득률을 상승시키며, 연소부의 고열로부터 개질부의 파손을 방지하고 개질부를 따라 상승하는 연소가스의 흐름을 균일하게 함으로써 대류를 통해 균일한 수소 개질반응을 도모할 수 있는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to have a first space in which combustion gas is generated through a combustion reaction of fuel gas in the center, a lower chamber having a first communication hole at an upper portion, a second space therein, and the first communication at a lower portion An upper chamber having a second communication hole communicating with the hole, an air supply unit for supplying air to the first space for a combustion reaction, a combustion unit for burning fuel gas and air to supply heat, at least a portion of the lower chamber and A reforming unit disposed in the upper chamber to perform a reforming reaction, a source gas supply unit supplying a source gas to the reforming unit, and a reforming gas discharge unit discharging a reformed gas generated through the reaction in the reforming unit, wherein the first The communication hole and the second communication hole are coaxially aligned, and the first communication hole and the second communication hole pass through and receive a reformed part, and at least a part of the reformed part is disposed over the first space and the second space, and the reformed part is vertically arranged. an outer tube extending to at least part of the extension to the first space and connected to the source gas supply unit to receive source gas, an inner tube coaxially arranged within the outer tube, and formed in the outer tube disposed in the first space It includes a protective jacket that is coaxially aligned on the outside of the catalyst and the outer tube and spaced apart from the outer tube to increase the heat exchange efficiency between the raw material gas and the combustion gas and the catalyst to increase the yield of hydrogen through the reforming reaction, and combustion To provide a steam hydrocarbon reformer capable of promoting a uniform hydrogen reforming reaction through convection by preventing breakage of the reforming unit from the high heat of the unit and making the flow of combustion gas rising along the reforming unit uniform.

본 발명의 목적은, 상기 보호재킷은 일단이 상기 제1공간과 연통하고, 타단이 제2공간과 연통하도록 형성되되, 제1연통홀과 제2연통홀의 직경은 외측튜브의 직경보다 크고, 상기 보호재킷의 직경은 상기 제2연통홀의 직경과 상응하도록 형성되어 보호재킷 내부의 공간을 통해 연소가스가 제1공간에서 제2공간으로 유동하면서 대류를 통해 열을 전달하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the protective jacket is formed such that one end communicates with the first space and the other end communicates with the second space, wherein the diameters of the first communication hole and the second communication hole are larger than the diameter of the outer tube, The diameter of the protective jacket is formed to correspond to the diameter of the second communication hole, and the combustion gas flows from the first space to the second space through the space inside the protective jacket to provide a steam hydrocarbon reformer that transfers heat through convection. .

본 발명의 목적은, 상기 보호재킷은 제2연통홀로부터 상기 외측튜브를 감싸면서 수직으로 연장되는 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 상기 외측튜브의 하단보다 아래까지 연장되어 개질반응이 일어나는 외측튜브를 화염으로부터 보호하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the protective jacket includes a sleeve extending vertically while enclosing the outer tube from the second communication hole, and the sleeve extends below the lower end of the outer tube to form an outer tube in which a reforming reaction occurs. It is to provide a steam hydrocarbon reformer that protects against flames.

본 발명의 목적은, 연소부는 하부챔버의 하측 중앙에서 연료가스와 공기의 연소반응이 일어나는 상측이 개방된 연소하우징을 포함하고, 상기 슬리브는 상기 연소하우징의 상단보다 하측까지 연장되어 제1공간 내의 연소가스를 보호재킷 내로 균일하게 유입시킬 수 있는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the combustion unit includes a combustion housing having an open upper side in which a combustion reaction of fuel gas and air occurs in the center of the lower side of the lower chamber, and the sleeve is extended to a lower side than the upper end of the combustion housing in the first space. An object of the present invention is to provide a steam hydrocarbon reformer capable of uniformly introducing combustion gases into the protective jacket.

본 발명의 목적은, 상기 슬리브와 외측튜브 사이에 이격된 공간을 따라 유로가 형성되고, 상기 유로를 따라 제1공간에서 제2공간으로 연소가스가 상향유동하며, 상기 유로를 통해 유동하는 연소가스로부터 상기 외측튜브로 대류에 의해 열이 전달되고, 상기 슬리브로부터 외측튜브로 복사에 의해 열이 전달되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that a flow path is formed along a space spaced apart between the sleeve and the outer tube, and the combustion gas flows upward from the first space to the second space along the flow path, and the combustion gas flows through the flow path. To provide a steam hydrocarbon reformer in which heat is transferred by convection from the outer tube to the outer tube, and heat is transferred by radiation from the sleeve to the outer tube.

본 발명의 목적은, 상기 외측튜브는 상측이 연소가스 공급부와 연결되고 하측이 폐색되며, 내측튜브는 하측이 개방되고 상측이 개질가스 배출부와 연결되어 외측튜브 내에서 하강하여 촉매를 통과한 개질가스가 내측튜브를 통해 상승하여 배출되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the upper side of the outer tube is connected to the combustion gas supply unit and the lower side is closed, and the inner tube has an open lower side and an upper side connected to the reformed gas discharge unit. It is to provide a steam hydrocarbon reformer in which gas rises through the inner tube and is discharged.

본 발명의 목적은, 상기 원료가스 공급부는 상기 개구부를 통해 외부와 연결되는 원료가스 유입구, 상기 제2공간에 구비되어 원료가스가 상기 개질부에 공급되기 전에 원료가스를 가열하는 원료가스 가열관을 포함하며, 상기 원료가스 가열관은 제1연통홀 및 제2연통홀을 통과하여 상기 제2공간으로 유입되고, 상기 상부챔버에 형성된 개구부를 통해 배출되는 연소가스에 의해 원료가스를 가열하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention, the source gas supply unit is a source gas inlet connected to the outside through the opening, a source gas heating tube provided in the second space to heat the source gas before the source gas is supplied to the reforming unit. wherein the raw material gas heating tube is introduced into the second space through the first communication hole and the second communication hole, and heats the raw material gas by combustion gas discharged through the opening formed in the upper chamber. to provide a modifier.

본 발명의 목적은, 상기 원료가스 가열관은 내부에 원료가스가 유동하고, 나선 형상을 형성하여 연소가스와 열교환하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a steam hydrocarbon reformer in which the raw material gas flows in the raw material gas heating tube and heat exchanges with the combustion gas by forming a spiral shape.

본 발명의 목적은, 원료가스 공급부는 가열된 원료가스를 개질부로 분배하는 분배헤더를 더 포함하며, 상기 원료가스 가열관은 외측나선과 내측나선을 포함하고, 상기 외측나선과 내측나선은 상호연통되며, 원료가스 유입구는 상기 외측나선과 연결되고, 상기 내측나선은 상기 분배헤더와 연통하도록 연결되어 유입된 원료가스가 일차적으로 외측나선을 통해 가열되고 내측나선을 통해 이차적으로 가열되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the source gas supply unit further includes a distribution header for distributing the heated source gas to the reforming unit, the source gas heating tube includes an outer spiral and an inner spiral, the outer spiral and the inner spiral communicate with each other The source gas inlet is connected to the outer spiral, and the inner spiral is connected to communicate with the distribution header, so that the introduced source gas is primarily heated through the outer spiral and secondarily heated through the inner spiral. will provide

본 발명의 목적은, 상부챔버의 내부에는 나선 형상의 상기 원료가스 가열관을 따라 연소가스가 유동하도록 연소가스의 유동은 안내하는 유로안내부가 구비되며, 상기 유로안내부는 상부챔버와 동축정렬되고, 복수의 외측튜브를 감싸도록 소정 높이의 원통 형상을 가져 원료가스 가열관을 따라 연소가스가 유동하도록 하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a flow path guide for guiding the flow of combustion gas so that the combustion gas flows along the spiral-shaped raw material gas heating tube inside the upper chamber, and the flow path guide is coaxially aligned with the upper chamber, An object of the present invention is to provide a steam hydrocarbon reformer having a cylindrical shape of a predetermined height so as to surround a plurality of outer tubes so that combustion gas flows along a raw material gas heating tube.

본 발명의 목적은, 상기 유로안내부는 복수의 제2연통홀로부터 이격되어 상부챔버의 하면으로부터 상측으로 연장되는 제1유로안내부와 상기 제1유로안내부의 외측으로 이격되어 상부챔버의 상면으로부터 하측으로 연장되는 제2유로안내부를 포함하여 하측에서 상측으로, 상측에서 하측으로 연소가스가 유동하도록 하여 원료가스에 열전달을 촉진하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a first flow path guide that is spaced apart from a plurality of second communication holes and extends upward from a lower surface of an upper chamber, and a first flow guide that extends outwardly from the upper surface of the upper chamber to the lower side An object of the present invention is to provide a steam hydrocarbon reformer that promotes heat transfer to raw material gas by allowing combustion gas to flow from the lower side to the upper side and from the upper side to the lower side, including a second flow path guide extending to the .

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 내부에 중심에서 연료가스의 연소반응을 통해 연소가스가 생성되는 제1공간과 상부에 제1연통홀을 가지는 하부챔버, 내부에 제2공간을 가지며 하부에 상기 제1연통홀과 연통되는 제2연통홀을 가지는 상부챔버, 연소반응을 위해 상기 제1공간으로 공기를 공급하는 공기공급부, 열을 공급하도록 연료가스와 공기를 연소시키는 연소부, 적어도 일부가 상기 하부챔버와 상부챔버 내에 배치되어 개질반응을 수행하는 개질부, 상기 개질부로 원료가스를 공급하는 원료가스 공급부, 상기 개질부에서의 반응을 통해 생성된 개질가스를 배출하는 개질가스 배출부를 포함하고, 상기 제1연통홀과 제2연통홀은 동축정렬되고, 상기 제1연통홀과 제2연통홀은 개질부를 관통수용하여 상기 개질부는 적어도 일부가 제1공간과 제2공간에 걸쳐 배치되며, 상기 개질부는 상하로 연장되어 적어도 일부가 제1공간까지 연장되고 원료가스 공급부와 연결되어 원료가스를 공급받는 외측튜브, 상기 외측튜브 내에 동축정렬되어 구비되는 내측튜브, 상기 제1공간에 배치된 외측튜브 내에 형성되는 촉매 및 상기 외측튜브의 외측에 동축정렬되며 외측튜브로부터 이격되어 상하로 연장되는 보호재킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the present invention includes a first space in which combustion gas is generated through a combustion reaction of fuel gas at the center, a lower chamber having a first communication hole at the upper portion, and a second space therein. and an upper chamber having a second communication hole communicating with the first communication hole at a lower portion thereof, an air supply unit supplying air to the first space for a combustion reaction, a combustion unit burning fuel gas and air to supply heat; At least a portion of the reforming unit is disposed in the lower chamber and the upper chamber to perform a reforming reaction, a source gas supply unit for supplying a source gas to the reforming unit, and a reformed gas discharge unit for discharging the reformed gas generated through the reaction in the reforming unit and a portion, wherein the first communication hole and the second communication hole are coaxially aligned, and the first communication hole and the second communication hole receive through the reformed portion so that at least a portion of the reformed portion spans the first space and the second space. is disposed, the reforming unit extends up and down, at least a portion of which extends to the first space, is connected to the source gas supply unit to receive the source gas, the inner tube is provided in coaxial alignment within the outer tube, and in the first space It is characterized in that it comprises a catalyst formed in the disposed outer tube and a protective jacket coaxially aligned with the outer side of the outer tube and spaced apart from the outer tube and extending up and down.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 보호재킷은 일단이 상기 제1공간과 연통하고, 타단이 제2공간과 연통하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, in the present invention, one end of the protective jacket communicates with the first space and the other end communicates with the second space.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 제1연통홀과 제2연통홀의 직경은 외측튜브의 직경보다 크고, 상기 보호재킷의 직경은 상기 제2연통홀의 직경과 상응하도록 형성된 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, in the present invention, the diameters of the first communication hole and the second communication hole are larger than the diameter of the outer tube, and the diameter of the protective jacket is formed to correspond to the diameter of the second communication hole. do.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 보호재킷은 제2연통홀로부터 상기 외측튜브를 감싸면서 수직으로 연장되는 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 상기 외측튜브의 하단보다 아래까지 연장되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, in the present invention, the protective jacket includes a sleeve extending vertically while enclosing the outer tube from the second communication hole, and the sleeve extends below the lower end of the outer tube. characterized in that

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 연소부는 하부챔버의 하측 중앙에서 연료가스와 공기의 연소반응이 일어나는 상측이 개방된 연소하우징을 포함하고, 상기 슬리브는 상기 연소하우징의 상단보다 하측까지 연장되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, in the present invention, the combustion unit includes a combustion housing having an open upper side in which a combustion reaction of fuel gas and air occurs in the lower center of the lower chamber, and the sleeve is lower than the upper end of the combustion housing It is characterized in that it extends to

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 슬리브와 외측튜브 사이에 이격된 공간을 따라 유로가 형성되고, 상기 유로를 따라 제1공간에서 제2공간으로 연소가스가 상향유동하며, 상기 유로를 통해 유동하는 연소가스로부터 상기 외측튜브로 대류에 의해 열이 전달되고, 상기 슬리브로부터 외측튜브로 복사에 의해 열이 전달되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, in the present invention, a flow path is formed along a space spaced apart between the sleeve and the outer tube, and the combustion gas flows upward from the first space to the second space along the flow path, Heat is transferred from the combustion gas flowing through the flow path to the outer tube by convection, and heat is transferred from the sleeve to the outer tube by radiation.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 외측튜브는 상측이 연소가스 공급부와 연결되고 하측이 폐색되며, 내측튜브는 하측이 개방되고 상측이 개질가스 배출부와 연결되어 외측튜브 내에서 하강하여 촉매를 통과한 개질가스가 내측튜브를 통해 상승하여 배출되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, in the present invention, the upper side of the outer tube is connected to the combustion gas supply unit and the lower side is closed, and the inner tube has an open lower side and an upper side is connected to the reformed gas discharge unit in the outer tube. It is characterized in that the reformed gas descending and passing through the catalyst rises through the inner tube and is discharged.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 원료가스 공급부는 상기 개구부를 통해 외부와 연결되는 원료가스 유입구, 상기 제2공간에 구비되어 원료가스가 상기 개질부에 공급되기 전에 원료가스를 가열하는 원료가스 가열관을 포함하며, 상기 원료가스 가열관은 제1연통홀 및 제2연통홀을 통과하여 상기 제2공간으로 유입되고, 상기 상부챔버에 형성된 개구부를 통해 배출되는 연소가스에 의해 원료가스를 가열하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the source gas supply unit is provided in the second space and the source gas inlet connected to the outside through the opening to supply the source gas before the source gas is supplied to the reforming unit. and a source gas heating tube for heating, wherein the source gas heating tube is introduced into the second space through the first communication hole and the second communication hole, and is discharged through the opening formed in the upper chamber. It is characterized in that the raw material gas is heated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 원료가스 가열관은 내부에 원료가스가 유동하고, 나선 형상을 형성하여 연소가스와 열교환하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the source gas heating tube is characterized in that the source gas flows therein, and forms a spiral shape to exchange heat with the combustion gas.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 원료가스 공급부는 가열된 원료가스를 개질부로 분배하는 분배헤더를 더 포함하며, 상기 원료가스 가열관은 외측나선과 내측나선을 포함하고, 상기 외측나선과 내측나선은 상호연통되며, 원료가스 유입구는 상기 외측나선과 연결되고, 상기 내측나선은 상기 분배헤더와 연통하도록 연결되어 유입된 원료가스가 일차적으로 외측나선을 통해 가열되고 내측나선을 통해 이차적으로 가열되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the source gas supply unit further includes a distribution header for distributing the heated source gas to the reforming unit, and the source gas heating tube includes an outer spiral and an inner spiral, and the outer side The spiral and the inner spiral communicate with each other, the source gas inlet is connected to the outer spiral, and the inner spiral is connected to communicate with the distribution header so that the introduced source gas is primarily heated through the outer spiral and secondary through the inner spiral It is characterized in that it is heated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상부챔버의 내부에는 나선 형상의 상기 원료가스 가열관을 따라 연소가스가 유동하도록 연소가스의 유동은 안내하는 유로안내부가 구비되며, 상기 유로안내부는 상부챔버와 동축정렬되고, 복수의 외측튜브를 감싸도록 소정 높이의 원통 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a flow path guide for guiding the flow of combustion gas so that the combustion gas flows along the spiral-shaped raw material gas heating tube is provided inside the upper chamber, and the flow guide part It is characterized in that it is coaxially aligned with the upper chamber and has a cylindrical shape of a predetermined height so as to surround the plurality of outer tubes.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 유로안내부는 복수의 제2연통홀로부터 이격되어 상부챔버의 하면으로부터 상측으로 연장되는 제1유로안내부와 상기 제1유로안내부의 외측으로 이격되어 상부챔버의 상면으로부터 하측으로 연장되는 제2유로안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, in the present invention, the flow guide part is spaced apart from the plurality of second communication holes and extends upward from the lower surface of the upper chamber to the first flow guide part and the first flow guide part are spaced apart from each other to the outside. It is characterized in that it comprises a second flow path guide extending downward from the upper surface of the upper chamber.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the configuration, combination, and use relationship described below with the present embodiment.

본 발명은, 내부에 중심에서 연료가스의 연소반응을 통해 연소가스가 생성되는 제1공간과 상부에 제1연통홀을 가지는 하부챔버, 내부에 제2공간을 가지며 하부에 상기 제1연통홀과 연통되는 제2연통홀을 가지는 상부챔버, 연소반응을 위해 상기 제1공간으로 공기를 공급하는 공기공급부, 열을 공급하도록 연료가스와 공기를 연소시키는 연소부, 적어도 일부가 상기 하부챔버와 상부챔버 내에 배치되어 개질반응을 수행하는 개질부, 상기 개질부로 원료가스를 공급하는 원료가스 공급부, 상기 개질부에서의 반응을 통해 생성된 개질가스를 배출하는 개질가스 배출부를 포함하고, 상기 제1연통홀과 제2연통홀은 동축정렬되고, 상기 제1연통홀과 제2연통홀은 개질부를 관통수용하여 상기 개질부는 적어도 일부가 제1공간과 제2공간에 걸쳐 배치되며, 상기 개질부는 상하로 연장되어 적어도 일부가 제1공간까지 연장되고 원료가스 공급부와 연결되어 원료가스를 공급받는 외측튜브, 상기 외측튜브 내에 동축정렬되어 구비되는 내측튜브, 상기 제1공간에 배치된 외측튜브 내에 형성되는 촉매 및 상기 외측튜브의 외측에 동축정렬되며 외측튜브로부터 이격되어 상하로 연장되는 보호재킷을 포함하여 원료가스와 연소가스 및 촉매 사이의 열교환 효율을 높여 개질반응을 통한 수소의 수득률을 상승시키며, 연소부의 고열로부터 개질부의 파손을 방지하고 개질부를 따라 상승하는 연소가스의 흐름을 균일하게 함으로써 대류를 통해 균일한 수소 개질반응을 도모할 수 있는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과가 있다.The present invention has a first space in which combustion gas is generated through a combustion reaction of fuel gas at the center, a lower chamber having a first communication hole at an upper portion, a second space therein, and the first communication hole at a lower portion An upper chamber having a second communication hole to communicate with, an air supply unit for supplying air to the first space for a combustion reaction, a combustion unit for burning fuel gas and air to supply heat, at least a portion of the lower chamber and the upper chamber and a reforming unit disposed inside to perform a reforming reaction, a source gas supply unit supplying a source gas to the reforming unit, and a reforming gas discharge unit discharging a reformed gas generated through the reaction in the reforming unit, wherein the first communication hole and the second communication hole are coaxially aligned, and the first communication hole and the second communication hole receive the reformed part through and at least a part of the reformed part is disposed over the first space and the second space, and the reformed part extends up and down an outer tube at least partially extending to the first space and connected to the source gas supply unit to receive source gas, an inner tube coaxially arranged in the outer tube, a catalyst formed in the outer tube disposed in the first space, and It includes a protective jacket arranged coaxially on the outside of the outer tube and spaced apart from the outer tube and extending up and down to increase the heat exchange efficiency between the raw material gas, the combustion gas and the catalyst to increase the yield of hydrogen through the reforming reaction, and the high heat of the combustion part It is effective to provide a steam hydrocarbon reformer capable of promoting a uniform hydrogen reforming reaction through convection by preventing breakage of the reforming unit from the reforming unit and making the flow of combustion gas rising along the reforming unit uniform.

본 발명은, 상기 보호재킷은 일단이 상기 제1공간과 연통하고, 타단이 제2공간과 연통하도록 형성되되, 제1연통홀과 제2연통홀의 직경은 외측튜브의 직경보다 크고, 상기 보호재킷의 직경은 상기 제2연통홀의 직경과 상응하도록 형성되어 보호재킷 내부의 공간을 통해 연소가스가 제1공간에서 제2공간으로 유동하면서 대류를 통해 열을 전달하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과를 가진다.In the present invention, the protective jacket is formed such that one end communicates with the first space and the other end communicates with the second space, the diameter of the first communication hole and the second communication hole being greater than the diameter of the outer tube, and the protective jacket has the effect of providing a steam hydrocarbon reformer that transfers heat through convection while the combustion gas flows from the first space to the second space through the space inside the protective jacket by being formed to correspond to the diameter of the second communication hole .

본 발명은, 상기 보호재킷은 제2연통홀로부터 상기 외측튜브를 감싸면서 수직으로 연장되는 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 상기 외측튜브의 하단보다 아래까지 연장되어 개질반응이 일어나는 외측튜브를 화염으로부터 보호하는 효과를 수반한다.In the present invention, the protective jacket includes a sleeve extending vertically while enclosing the outer tube from the second communication hole, and the sleeve extends below the lower end of the outer tube to protect the outer tube where the reforming reaction occurs from flames. has a protective effect.

본 발명은, 연소부는 하부챔버의 하측 중앙에서 연료가스와 공기의 연소반응이 일어나는 상측이 개방된 연소하우징을 포함하고, 상기 슬리브는 상기 연소하우징의 상단보다 하측까지 연장되어 제1공간 내의 연소가스를 보호재킷 내로 균일하게 유입시킬 수 있는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과가 있다.In the present invention, the combustion unit includes a combustion housing having an open upper side in which a combustion reaction of fuel gas and air occurs in the center of the lower side of the lower chamber, and the sleeve is extended to a lower side than the upper end of the combustion housing and the combustion gas in the first space There is an effect of providing a steam hydrocarbon reformer capable of uniformly introducing into the protective jacket.

본 발명은, 상기 슬리브와 외측튜브 사이에 이격된 공간을 따라 유로가 형성되고, 상기 유로를 따라 제1공간에서 제2공간으로 연소가스가 상향유동하며, 상기 유로를 통해 유동하는 연소가스로부터 상기 외측튜브로 대류에 의해 열이 전달되고, 상기 슬리브로부터 외측튜브로 복사에 의해 열이 전달되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공할 수 있다.In the present invention, a flow path is formed along a space spaced apart from the sleeve and the outer tube, and the combustion gas flows upward from the first space to the second space along the flow path, and from the combustion gas flowing through the flow path, the It is possible to provide a steam hydrocarbon reformer in which heat is transferred by convection to the outer tube and heat is transferred by radiation from the sleeve to the outer tube.

본 발명은, 상기 외측튜브는 상측이 연소가스 공급부와 연결되고 하측이 폐색되며, 내측튜브는 하측이 개방되고 상측이 개질가스 배출부와 연결되어 외측튜브 내에서 하강하여 촉매를 통과한 개질가스가 내측튜브를 통해 상승하여 배출되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과를 가진다.In the present invention, the upper side of the outer tube is connected to the combustion gas supply unit and the lower side is closed, and the inner tube has an open lower side and an upper side connected to the reformed gas discharge unit. It has the effect of providing a steam hydrocarbon reformer that rises and is discharged through the inner tube.

본 발명은, 상기 원료가스 공급부는 상기 개구부를 통해 외부와 연결되는 원료가스 유입구, 상기 제2공간에 구비되어 원료가스가 상기 개질부에 공급되기 전에 원료가스를 가열하는 원료가스 가열관을 포함하며, 상기 원료가스 가열관은 제1연통홀 및 제2연통홀을 통과하여 상기 제2공간으로 유입되고, 상기 상부챔버에 형성된 개구부를 통해 배출되는 연소가스에 의해 원료가스를 가열하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공한다.In the present invention, the source gas supply unit includes a source gas inlet connected to the outside through the opening, and a source gas heating tube provided in the second space to heat the source gas before the source gas is supplied to the reforming unit, , The raw material gas heating tube is introduced into the second space through the first communication hole and the second communication hole, and a steam hydrocarbon reformer for heating the raw material gas by the combustion gas discharged through the opening formed in the upper chamber. to provide.

본 발명은, 원료가스 공급부는 가열된 원료가스를 개질부로 분배하는 분배헤더를 더 포함하며, 상기 원료가스 가열관은 외측나선과 내측나선을 포함하고, 상기 외측나선과 내측나선은 상호연통되며, 원료가스 유입구는 상기 외측나선과 연결되고, 상기 내측나선은 상기 분배헤더와 연통하도록 연결되어 유입된 원료가스가 일차적으로 외측나선을 통해 가열되고 내측나선을 통해 이차적으로 가열되는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과를 안출한다.In the present invention, the source gas supply unit further includes a distribution header for distributing the heated source gas to the reforming unit, the source gas heating tube includes an outer spiral and an inner spiral, the outer spiral and the inner spiral communicate with each other, The source gas inlet is connected to the outer spiral, and the inner spiral is connected to communicate with the distribution header, so that the introduced source gas is primarily heated through the outer spiral and secondarily heated through the inner spiral To provide a steam hydrocarbon reformer do not have an effect

본 발명은, 상부챔버의 내부에는 나선 형상의 상기 원료가스 가열관을 따라 연소가스가 유동하도록 연소가스의 유동은 안내하는 유로안내부가 구비되며, 상기 유로안내부는 상부챔버와 동축정렬되고, 복수의 외측튜브를 감싸도록 소정 높이의 원통 형상을 가져 원료가스 가열관을 따라 연소가스가 유동하도록 하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과를 가져온다.In the present invention, a flow path guide for guiding the flow of combustion gas so that the combustion gas flows along the spiral-shaped raw material gas heating tube is provided inside the upper chamber, and the flow path guide is coaxially aligned with the upper chamber, and a plurality of It has the effect of providing a steam hydrocarbon reformer that has a cylindrical shape of a predetermined height so as to surround the outer tube so that the combustion gas flows along the raw material gas heating tube.

본 발명은, 상기 유로안내부는 복수의 제2연통홀로부터 이격되어 상부챔버의 하면으로부터 상측으로 연장되는 제1유로안내부와 상기 제1유로안내부의 외측으로 이격되어 상부챔버의 상면으로부터 하측으로 연장되는 제2유로안내부를 포함하여 하측에서 상측으로, 상측에서 하측으로 연소가스가 유동하도록 하여 원료가스에 열전달을 촉진하는 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과를 도출한다.In the present invention, the flow guide part is spaced apart from the plurality of second communication holes and extends upward from the lower surface of the upper chamber to the first flow guide part and the first flow guide part is spaced apart from the outside to extend downward from the upper surface of the upper chamber. The effect of providing a steam hydrocarbon reformer that promotes heat transfer to the raw material gas by allowing the combustion gas to flow from the lower side to the upper side and from the upper side to the lower side including the second flow path guide part is derived.

도 1은 일반적인 천연가스를 이용한 수소 개질방식을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 탄화수소 개질기의 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 탄화수소 개질기의 절개사시도
도 4는 도 2의 A-A' 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기공급부(20)를 도시한 도면
도 6은 공기가열관(23)에 열이 전달되는 것을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소부(30) 부분의 절개사시도
도 8은 도 4의 연소부(30) 부분을 확대한 도면
도 9는 도 4의 상측 부분을 확대한 도면
도 10은 본 발명에 따른 수증기 탄화수소 개질기의 상측 사시도
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료가스 공급부(40)의 사시도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선지지부를 도시한 도면
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원료가스 공급부(40)를 도시한 도면
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 분배관(47)이 분배헤더(45)와 개질부(50) 사이를 연결하며 구비되는 모습을 도시한 도면
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소가스가 제1공간(117) 및 제2공간(155)을 따라 유동하면서 배출되는 것을 도시한 도면
도 16은 상부챔버(15) 내에서 연소가스의 유동을 도시한 도면
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질부(50)의 단면을 도시한 도면
도 18은 개질부(50)가 제1연통홀(119)과 제2연통홀(157)을 통과하여 배치된 것을 도시한 도면
도 19는 도 2의 B-B' 단면을 도시한 단면도
도 20은 도 17의 C-C' 단면을 도시한 단면도
도 21은 도 19의 일부분을 확대한 도면
도 22는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2전달체(553)의 배치를 도시한 도면1 is a view showing a hydrogen reforming method using a general natural gas
2 is a perspective view of a steam hydrocarbon reformer according to an embodiment of the present invention;
3 is a cut-away perspective view of a steam hydrocarbon reformer according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view taken along line AA' of FIG. 2;
5 is a view showing an air supply unit 20 according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing heat is transferred to the air heating tube (23)
7 is a cut-away perspective view of the combustion unit 30 according to an embodiment of the present invention;
8 is an enlarged view of the combustion unit 30 of FIG. 4 .
9 is an enlarged view of the upper part of FIG.
10 is a top perspective view of a steam hydrocarbon reformer according to the present invention;
11 is a perspective view of a source gas supply unit 40 according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing a spiral support according to an embodiment of the present invention;
13 is a view showing a source gas supply unit 40 according to another embodiment of the present invention.
14 is a view showing a state in which the distribution pipe 47 according to an embodiment of the present invention is provided while connecting between the distribution header 45 and the reforming unit 50
15 is a view illustrating that combustion gas is discharged while flowing along the first space 117 and the second space 155 according to an embodiment of the present invention;
16 is a view showing the flow of combustion gas in the upper chamber (15)
17 is a view showing a cross-section of the reforming unit 50 according to an embodiment of the present invention.
18 is a view showing that the reforming unit 50 is disposed to pass through the first communication hole 119 and the second communication hole 157
19 is a cross-sectional view showing a cross section BB' of FIG.
20 is a cross-sectional view showing the CC' section of FIG.
FIG. 21 is an enlarged view of a part of FIG. 19; FIG.
22 is a view showing the arrangement of the second transmission body 553 according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 수증기 탄화수소 개질기의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.Hereinafter, preferred embodiments of the steam hydrocarbon reformer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Unless otherwise specified, all terms in this specification have the same general meaning as understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and in case of conflict with the meaning of the terms used in this specification, the According to the definition used in the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결"된다는 것은 직접 연결될 수도 있으나 다른 구성요소를 매개하여 연결되는 것을 배제하지는 않는다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, meaning that other components may also be further included. That a component is "connected" with another component may be directly connected, but does not exclude the connection through another component. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 탄화수소 개질기(1)의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 탄화수소 개질기(1)의 절개사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A' 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 수증기 탄화수소 개질기(1)는 원료가스와 연소가스 및 촉매 사이의 열교환 효율을 높여 개질반응을 통한 수소의 수득률을 상승시키며, 연소가스가 배출되는 과정에서 개질되기 전의 원료가스를 미리 가열시킴으로써 추가적인 열원 없이 원료가스를 승온시켜 효율적인 수소개질반응을 도모할 수 있다. 상기 수증기 탄화수소 개질기는 바디(10), 공기공급부(20), 연소부(30), 원료가스 공급부(40), 개질부(50), 개질가스 배출부(60)를 포함하며, 상기 개질부(50)는 복수개가 구비되어 각각의 개질부에서 수소개질반응이 수행될 수 있다.2 is a perspective view of a steam hydrocarbon reformer 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cutaway perspective view of the steam hydrocarbon reformer 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is A-A of FIG. ' It is a cross section. 2 to 4, the steam hydrocarbon reformer 1 increases the heat exchange efficiency between the raw material gas, the combustion gas, and the catalyst, thereby increasing the yield of hydrogen through the reforming reaction, and reforming in the process of discharging the combustion gas By preheating the raw material gas before, the temperature of the raw material gas can be raised without an additional heat source to promote an efficient hydrogen reforming reaction. The steam hydrocarbon reformer includes a body 10, an air supply unit 20, a combustion unit 30, a raw material gas supply unit 40, a reformer 50, and a reformed gas discharge unit 60, and the reforming unit ( 50) is provided in plurality so that the hydrogen reforming reaction can be performed in each reforming unit.

상기 바디(10)는 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 탄화수소 개질기(1)의 전체적인 외관을 형성하며 내부에 수소개질반응을 위한 다수의 수단이 단계적으로 구비될 수 있다. 상기 바디(10)는 전체적으로 내부가 비어있는 원통형의 형상을 가질 수 있으며, 격판(13)에 의해 구분되는 하부챔버(11)와 상부챔버(15)를 포함한다.The body 10 forms the overall appearance of the steam hydrocarbon reformer 1 according to an embodiment of the present invention, and a plurality of means for the hydrogen reforming reaction therein may be provided in stages. The body 10 may have a cylindrical shape with an empty interior as a whole, and includes a lower chamber 11 and an upper chamber 15 separated by a diaphragm 13 .

상기 하부챔버(11)는 내부에 공간을 가지는 통의 형상을 가지며, 바람직하게는 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 원통의 형상을 가질 수 있다. 하부챔버(11)의 내부에서는 연소가스와 공기가 연소되어 연소가스가 생성되고, 연소가스의 열로 인해 개질반응이 진행될 수 있다. 하부챔버(11)는 전체적으로 밀폐되되 유체의 유입 또는 유출을 위해 형성되는 개구부를 통해 공기와 연소가스 등의 연소에 필요한 기체를 공급받을 수 있다. 상기 하부챔버(11)는 하부하우징(111), 제1층(113), 제2층(115) 및 제1연통홀(119)을 포함할 수 있다.The lower chamber 11 may have a cylindrical shape having a space therein, and preferably may have a cylindrical shape having at least one or more openings. In the lower chamber 11, combustion gas and air are combusted to generate combustion gas, and a reforming reaction may proceed due to the heat of the combustion gas. The lower chamber 11 may be supplied with gas necessary for combustion, such as air and combustion gas, through an opening formed for the inflow or outflow of the fluid, which is sealed as a whole. The lower chamber 11 may include a lower housing 111 , a first layer 113 , a second layer 115 , and a first communication hole 119 .

상기 하부하우징(111)은 하부챔버(11)의 외형을 형성하며, 상판과 하판 및 측판을 가지고 바람직하게는 내부에 공간을 가진 원통형으로 형성되며 전체적으로 밀폐된다. 하부하우징(111)의 상부에는 제1연통홀(119)이 형성될 수 있고, 측면에는 개구부가 형성될 수 있다.The lower housing 111 forms the outer shape of the lower chamber 11, has an upper plate, a lower plate, and a side plate, is preferably formed in a cylindrical shape having a space therein, and is completely sealed. A first communication hole 119 may be formed in an upper portion of the lower housing 111 , and an opening may be formed in a side surface thereof.

상기 제1층(113)은 하부하우징(111) 내측에 형성되는 층으로, 단열층이 형성되어 내부의 연소가스에 의한 열을 외부로 방출시키지 않음이 바람직하다.The first layer 113 is a layer formed inside the lower housing 111, and it is preferable that a heat insulating layer is formed so as not to dissipate heat due to the combustion gas therein to the outside.

상기 제2층(115)은 제1층(113) 내측에 형성되는 층으로, 내화층이 형성되어 내부의 화염에 의해 제1층(113) 또는 하부하우징(111)이 파괴되지 않도록 함이 바람직하다. 상기 제2층(115)은 단열층으로 형성될 수도 있으나, 소정의 열을 전달할 수 있도록 구비됨이 바람직하다. 상기 제1층(113)과 제2층(115)은 앵커 등으로 체결되어 하부하우징(111)에 고정 또는 연결될 수 있고, 제1층(113)과 제2층(115)의 사이에는 후술하는 공기가열관(23)이 구비되어 외부로부터 유입되는 공기를 연소 전에 충분한 온도까지 가열할 수 있다.The second layer 115 is a layer formed inside the first layer 113, and a fire resistant layer is formed so that the first layer 113 or the lower housing 111 is not destroyed by an internal flame. Do. The second layer 115 may be formed as a heat insulating layer, but is preferably provided to transmit a predetermined heat. The first layer 113 and the second layer 115 may be fixed or connected to the lower housing 111 by being fastened with an anchor or the like, and a space between the first layer 113 and the second layer 115 to be described later. The air heating tube 23 is provided to heat the air flowing in from the outside to a sufficient temperature before combustion.

상기 제1공간(117)은 하부챔버(11) 내에서 연료가스와 외부공기의 연소반응을 통해 연소가스가 생성되는 공간으로, 전체적으로 밀폐된 하부하우징(111) 내부에 규정된다. 연소에 의해 연소가스는 고열을 가지고 유동하면서 제1공간(117) 내에 배치된 개질부(50)에 열을 전달함으로써 개질부(50) 내에서 원료가스가 수소로 변환될 수 있도록 한다. 연소가스의 유동은 후술하도록 한다.The first space 117 is a space in which combustion gas is generated through a combustion reaction between fuel gas and external air in the lower chamber 11 , and is defined in the lower housing 111 that is completely sealed. By combustion, the combustion gas flows with high heat and transfers heat to the reforming unit 50 disposed in the first space 117 so that the raw material gas can be converted into hydrogen in the reforming unit 50 . The flow of combustion gas will be described later.

상기 제1연통홀(119)은 하부챔버(11)의 상부에 형성되며, 바람직하게는 하부하우징(111)의 상판에 소정의 직경을 가지는 구멍으로 형성되고, 복수개가 형성될 수 있다. 복수의 제1연통홀(119)은 복수의 개질부(50)를 관통수용할 수 있으며, 후술하는 제2연통홀(157)과 연통되며 동축정렬될 수 있다. 제1연통홀(119)은 하부챔버(11)의 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다. 제1연통홀(119)은 바람직하게는 원형이되, 개질부(50)의 평면 형상과 대응하도록 형성될 수도 있다. 후술하겠으나, 제1연통홀(119)과 제2연통홀(157)의 직경(d2)은 개질부(50)의 외측튜브(51)의 직경(d1)보다 크게 형성되어 제1연통홀(119) 및 제2연통홀(157)과 외측튜브(51) 사이로 연소가스가 유동하는 유로를 형성할 수 있다.The first communication hole 119 is formed in an upper portion of the lower chamber 11 , and is preferably formed as a hole having a predetermined diameter in the upper plate of the lower housing 111 , and may be formed in plurality. The plurality of first communication holes 119 may pass through and receive the plurality of reforming parts 50 , communicate with the second communication holes 157 to be described later, and may be coaxially aligned. The first communication hole 119 may be formed radially with respect to the center of the lower chamber 11 . The first communication hole 119 is preferably circular, and may be formed to correspond to the planar shape of the reforming unit 50 . As will be described later, the diameter d2 of the first communication hole 119 and the second communication hole 157 is formed to be larger than the diameter d1 of the outer tube 51 of the reforming part 50, so that the first communication hole 119 ) and the second communication hole 157 and the outer tube 51 may form a flow path through which the combustion gas flows.

상기 격판(13)은 하부챔버(11)와 상부챔버(15)를 구분지으며, 소정의 두께를 가진 원판의 형상을 가짐이 바람직하다. 상기 격판(13)은 적어도 하나 이상의 개구부(13a)를 포함할 수 있는데, 상기 개구부(13a)는 제1연통홀(119) 및 제2연통홀(157)과 대응되도록 형성되어 제1연통홀(119) 및 제2연통홀(157)과 동축정렬되고 지름이 같으며 각 개구부(13a)는 개질부(50)를 관통수용함이 바람직하다.The diaphragm 13 divides the lower chamber 11 and the upper chamber 15, and preferably has the shape of a disk having a predetermined thickness. The diaphragm 13 may include at least one or more openings 13a. The openings 13a are formed to correspond to the first communication hole 119 and the second communication hole 157 to correspond to the first communication hole ( 119) and the second communication hole 157 are coaxially aligned and have the same diameter, and each opening 13a preferably receives the reformed portion 50 through it.

상기 상부챔버(15)는 내부에 공간을 가지는 통의 형상을 가지며, 바람직하게는 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 원통의 형상을 가질 수 있다. 상부챔버(15)의 내부에서는 연소가스가 배출을 위해 유동하면서, 연소가스의 열을 후술하는 원료가스 가열관으로 전달하고, 전달된 열로 인해 원료가스 가열관 내를 유동하는 원료가스가 가열될 수 있다. 상부챔버는 전체적으로 밀폐되되 개구부가 형성되어 개구부를 통해 원료가스를 공급받고 연소가스를 배출할 수 있다. 상기 상부챔버(15)는 상부하우징(151), 단열층(153), 제2연통홀(157) 및 상부홀(159)을 포함할 수 있다.The upper chamber 15 may have a cylindrical shape having a space therein, and preferably may have a cylindrical shape having at least one or more openings. In the upper chamber 15, while the combustion gas flows for discharge, the heat of the combustion gas is transferred to a source gas heating tube to be described later, and the source gas flowing in the source gas heating tube can be heated due to the transferred heat. there is. The upper chamber is entirely sealed, but an opening is formed so that the raw material gas can be supplied through the opening and the combustion gas can be discharged. The upper chamber 15 may include an upper housing 151 , a heat insulating layer 153 , a second communication hole 157 , and an upper hole 159 .

상기 상부하우징(151)은 상부챔버(15)의 외형을 형성하며, 상판과 하판 및 측판을 가지고 바람직하게는 내부에 공간을 가진 원통형으로 형성된다. 상부하우징(151)은 전체적으로 밀폐되도록 형성되며, 상부하우징(151)의 하판에는 제2연통홀(157)이 형성되며 상판에는 상부홀(159)이 형성될 수 있고, 측면에는 개구부가 형성되어 연료가스를 받아들이거나 연소가스가 배출될 수 있다.The upper housing 151 forms the outer shape of the upper chamber 15, has an upper plate, a lower plate, and a side plate, and is preferably formed in a cylindrical shape having a space therein. The upper housing 151 is formed to be completely sealed, a second communication hole 157 is formed in a lower plate of the upper housing 151, an upper hole 159 may be formed in the upper plate, and an opening is formed in the side of the fuel Gases can be received or flue gases can be emitted.

상기 단열층(153)은 상부하우징(151) 내측에 형성되는 층으로, 내부에 유동하는 연소가스에 의한 열을 외부로 방출시키지 않음이 바람직하다. 상기 단열층은 세라믹 화이버로 형성됨이 바람직하나, 재료가 이에 국한되지는 않는다.The heat insulating layer 153 is a layer formed inside the upper housing 151, and preferably does not radiate heat due to combustion gas flowing therein to the outside. The heat insulating layer is preferably formed of a ceramic fiber, but the material is not limited thereto.

상기 제2공간(155)은 상부챔버(15) 내에서 연소가스가 유동하는 공간이다. 연소가스는 상부챔버(15)에서 상부하우징의 측판에 형성된 개구부를 통해 배출되기 위하여 고열을 가지고 유동하면서 제2공간(155) 내에 배치된 원료가스 가열관(43)에 열을 전달함으로써 원료가스를 일차적으로 가열할 수 있다.The second space 155 is a space in which combustion gas flows in the upper chamber 15 . The combustion gas flows with high heat to be discharged through the opening formed in the side plate of the upper housing in the upper chamber 15 and transfers heat to the source gas heating tube 43 disposed in the second space 155 to heat the source gas. It can be heated first.

상기 제2연통홀(157)은 상부챔버(15)의 하부에 형성되며, 복수개가 형성될 수 있다. 복수의 제2연통홀(157)은 복수의 개질부(50)를 관통수용할 수 있으며, 상기 제1연통홀(119) 및 격판의 개구부(13a)와 연통되며 동축정렬될 수 있다. 제2연통홀(157)은 상부챔버(15)의 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다. 제2연통홀(157)은 바람직하게는 원형이되, 개질부(50)의 평면 형상과 대응하도록 형성될 수도 있다. The second communication hole 157 is formed in the lower portion of the upper chamber 15, and may be formed in plurality. The plurality of second communication holes 157 may pass through and receive the plurality of reforming parts 50 , communicate with the first communication hole 119 and the opening 13a of the diaphragm, and may be coaxially aligned. The second communication hole 157 may be formed radially with respect to the center of the upper chamber 15 . The second communication hole 157 is preferably circular, but may be formed to correspond to the planar shape of the reforming part 50 .

상기 상부홀(159)은 상부챔버(15)의 상부에 형성되며, 복수개가 형성될 수 있다. 복수의 상부홀(159)은 복수의 개질부(50)를 관통수용할 수 있다. 상기 제1연통홀(119), 제2연통홀(157)과는 달리, 상부홀(159)은 연소가스가 유동하는 유로를 형성하지 않고 개질부의 외측튜브(51)에 의해 폐색되도록 그 직경이 외측튜브의 직경(d1)과 대응될 수 있다.The upper hole 159 is formed in the upper portion of the upper chamber 15, and may be formed in plurality. The plurality of upper holes 159 may pass through and receive the plurality of reforming portions 50 . Unlike the first communication hole 119 and the second communication hole 157 , the upper hole 159 does not form a flow path through which the combustion gas flows but is blocked by the outer tube 51 of the reforming unit. It may correspond to the diameter (d1) of the outer tube.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기공급부(20)를 도시한 도면이며, 도 6은 공기가열관(23)에 열이 전달되는 것을 도시한 도면이다. 도 2 내지 도 6을 참고하면, 상기 공기공급부(20)는 연소반응을 위해 상기 제1공간(117) 측으로 공기를 공급하도록 구비된다. 공기공급부(20)는 적어도 일부가 하부챔버(11) 내에 위치하여 하부챔버(11) 내의 제1공간(117)에서 발생하는 연소가스의 열을 통해 외부공기를 가열한다. 공기공급부(20)는 공기유입구(21), 공기가열관(23), 공기유출구(25)를 포함한다.FIG. 5 is a view showing the air supply unit 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing that heat is transferred to the air heating tube 23 . 2 to 6 , the air supply unit 20 is provided to supply air to the first space 117 for a combustion reaction. At least a part of the air supply unit 20 is located in the lower chamber 11 to heat the outside air through the heat of the combustion gas generated in the first space 117 in the lower chamber 11 . The air supply unit 20 includes an air inlet 21 , an air heating tube 23 , and an air outlet 25 .

상기 공기유입구(21)는 외부공기를 받아들이도록 구비되며, 바람직하게는 하부챔버(11)를 관통하도록 형성되고, 하부하우징의 측면에 형성된 개구부를 통해 외부와 연통됨으로써 외부공기를 유입시킨다. 이때, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 유입되는 공기는 상온의 공기이므로 대략 20~30도의 온도를 가진다.The air inlet 21 is provided to receive the outside air, and is preferably formed to pass through the lower chamber 11, and communicates with the outside through the opening formed on the side surface of the lower housing to introduce the outside air. At this time, as can be seen in FIG. 4 , the incoming air has a temperature of about 20 to 30 degrees because it is air at room temperature.

상기 공기가열관(23)은 연소가스의 열에 의해 공기가열관(23) 내를 유동하는 외부공기를 가열하도록 구비된다. 외부로부터 유입되는 공기는 추가적인 열원의 공급 없이 200~250도로 승온시켜 연소부(30)에 공급될 수 있다. 후술하는 연소부(30)에서의 연소반응은 연료가스인 천연가스와 오프가스를 연소시켜 개질반응에 필요한 열을 발생시키는데, 원활한 연소를 위해서는 충분히 승온된 외부공기가 필요하다. 따라서, 상기 공기가열관(23)은 하부챔버(15) 내에 구비되어 제1공간(117)의 연소가스로부터 열을 전달받아 공기를 가열시킨다. 공기가열관(23)은 제1층(113)과 제2층(115) 사이에 구비될 수 있으며, 제1층과 제2층 사이에서 코일 형태를 형성하면서 제2층(115)의 외주면을 따라 구비될 수 있다. 도 6을 참고하면, 제1공간(117)으로부터의 열은 바람직하게는 내화층인 제2층(115)으로 전달되고, 단열층인 제1층(113)에 의해 막혀 외부로 진행하지 못하는 열은 공기가열관(23)으로 열을 전달하게 된다. 코일 형태를 구성하기 위하여 공기가열관(23)을 감는 횟수는 제한되지 않는다.The air heating tube 23 is provided to heat the external air flowing in the air heating tube 23 by the heat of the combustion gas. Air introduced from the outside may be supplied to the combustion unit 30 by raising the temperature to 200 to 250 degrees without supplying an additional heat source. The combustion reaction in the combustion unit 30, which will be described later, generates heat necessary for the reforming reaction by burning natural gas and off-gas, which are fuel gases, and requires external air having a sufficiently elevated temperature for smooth combustion. Accordingly, the air heating tube 23 is provided in the lower chamber 15 to receive heat from the combustion gas in the first space 117 to heat the air. The air heating tube 23 may be provided between the first layer 113 and the second layer 115 , and forms a coil shape between the first layer and the second layer while forming the outer peripheral surface of the second layer 115 . may be provided accordingly. Referring to FIG. 6 , the heat from the first space 117 is preferably transferred to the second layer 115 , which is a fireproof layer, and the heat that is blocked by the first layer 113 , which is a heat insulating layer, cannot proceed to the outside. Heat is transferred to the air heating tube (23). The number of windings of the air heating tube 23 to form a coil is not limited.

상기 공기유출구(25)는 공기가열관(23)과 연결되어 공기가열관(23) 측에서 승온된 공기를 후술하는 연소부(30)로 투입한다. 연소하우징(31)의 적어도 일부가 하부챔버(11)의 외측, 바람직하게는 하측으로 돌출되어 형성될 수 있는데, 공기유출구(25)가 200~250도로 승온된 공기를 투입하기 위하여 하부챔버(11)의 하측에 구비되면서 연소부(30)의 연소하우징(31)과 직결될 수 있다.The air outlet 25 is connected to the air heating tube 23 and injects air heated from the air heating tube 23 side into the combustion unit 30 to be described later. At least a portion of the combustion housing 31 may be formed to protrude outside the lower chamber 11, preferably to the lower side. ) and may be directly connected to the combustion housing 31 of the combustion unit 30 while being provided on the lower side.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소부(30) 부분의 절개사시도이며, 도 8은 도 4의 연소부(30) 부분을 확대한 도면이다. 도 2 내지 도 4 및 도 7 내지 도 8을 참고하여 이하를 설명하면, 상기 연소부(30)는 연료가스와 공기를 연소시켜 연소가스를 생성하며, 연소가스는 개질반응에 필요한 열을 공급할 수 있다. 상기 연소부(30)는 하부챔버(11)의 하측 중앙에 구비될 수 있다. 연소부(30)는 연소하우징(31), 혼합부(32), 연료가스 공급부(33)를 포함하며, 추가적으로 제1교반수단(34)과 제2교반수단(35)을 더 포함할 수 있다.7 is a cut-away perspective view of the combustion unit 30 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an enlarged view of the combustion unit 30 of FIG. 4 . 2 to 4 and 7 to 8, the combustion unit 30 generates combustion gas by burning fuel gas and air, and the combustion gas can supply heat required for the reforming reaction. there is. The combustion unit 30 may be provided at a lower center of the lower chamber 11 . The combustion unit 30 includes a combustion housing 31 , a mixing unit 32 , and a fuel gas supply unit 33 , and may further include a first stirring unit 34 and a second stirring unit 35 . .

상기 연소하우징(31)은 연소부(30)의 전체적인 외형을 형성하며 내부에서 연소가스의 생성에 필요한 일련의 과정들이 수행되도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서 연소부(30)가 하부챔버(11)의 하측 중심에 구비되고, 연소반응에 의해 연소가스를 생성하고 상측으로 연소가스를 유동시키게 되는데, 연소하우징은 상측이 개방되어 연소하우징(31)의 상부에서는 연소반응이 일어나고 하부에서는 연소반응을 위하여 연료가스와 외부공기를 공급받을 수 있다. 연소하우징(31)은 제1연소용기(311), 확경부(313), 제2연소용기(315)를 포함할 수 있다.The combustion housing 31 forms the overall appearance of the combustion unit 30 and allows a series of processes necessary for the generation of combustion gas to be performed therein. In one embodiment of the present invention, the combustion unit 30 is provided at the lower center of the lower chamber 11, and generates combustion gas by a combustion reaction and flows the combustion gas upward. A combustion reaction occurs in the upper portion of the combustion housing 31 and fuel gas and external air may be supplied for the combustion reaction in the lower portion. The combustion housing 31 may include a first combustion vessel 311 , an enlarged diameter part 313 , and a second combustion vessel 315 .

도 8을 참고하면, 상기 제1연소용기(311)는 연소하우징(31)의 하측에 구비되고, 소정 직경을 가지는 원통형으로 형성되며, 일측에 형성되는 연소공기 유입구(311a)를 통해 공기공급부(20)로부터 투입되는 승온된 공기와 연료가스를 공급받을 수 있다. 제1연소용기(311)에서는 측면에 형성된 연소공기 유입구(311a)를 통해 승온된 공기를 공급받고, 하측을 관통하며 형성되는 연료가스 유입구(331)를 통해 연료가스를 공급받을 수 있다. 그러나, 도 7 및 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 연료가스와 승온된 공기는 제1연소용기(311) 내에서 바로 섞이지 않고, 후술하는 연료가스 공급부(33)에 의해 분리되어있다가 혼합부(32)에서 서로 섞일 수 있다.Referring to Figure 8, the first combustion vessel 311 is provided on the lower side of the combustion housing 31, is formed in a cylindrical shape having a predetermined diameter, through the combustion air inlet 311a formed on one side of the air supply unit ( 20) can receive the input from the heated air and fuel gas. In the first combustion vessel 311, the heated air may be supplied through the combustion air inlet 311a formed on the side, and the fuel gas may be supplied through the fuel gas inlet 331 formed through the lower side. However, as can be seen in FIGS. 7 and 8 , the fuel gas and the heated air are not directly mixed in the first combustion vessel 311 , but are separated by a fuel gas supply unit 33 to be described later, and the mixing unit (32) can be mixed with each other.

상기 확경부(313)는 제1연소용기(311)와 제2연소용기(315)를 연결하며, 상광하협의 형상으로 형성되어 상측으로 갈수록 직경이 넓어지고, 점화기(36)와 연결된다.The enlarged diameter portion 313 connects the first combustion vessel 311 and the second combustion vessel 315 , is formed in the shape of an upper-gwang-lower narrow, and increases in diameter toward the upper side, and is connected to the igniter 36 .

상기 제2연소용기(315)는 연소하우징(31)의 상측에 구비되고, 상측이 개방된 소정 직경을 가지는 원통형으로 형성되며, 바람직하게는 제1연소용기와 동축정렬되고 제1연소용기(311)보다는 큰 직경을 가질 수 있다. 제2연소용기(315) 내부에서는 난류 상태로 유동하는 연료가스와 공기에 점화기(36)를 통해 연소반응을 실시한다.The second combustion vessel 315 is provided on the upper side of the combustion housing 31, is formed in a cylindrical shape having a predetermined diameter with the upper side open, and is preferably coaxially aligned with the first combustion vessel and the first combustion vessel 311 ) can have a larger diameter than In the second combustion vessel 315, the fuel gas and air flowing in a turbulent flow are subjected to a combustion reaction through the igniter 36.

도 8에 도시되는 바와 같이, 상기 혼합부(32)는 제1연소용기(311) 내부에서 연료가스와 공기의 연소 전에 연료가스와 공기를 혼합하도록 구비된다. 연소속도가 빠르고 폭발성이 있는 수소의 연소특성상, 불완전연소가 발생하여 NOx 등의 화합물이 발생하거나 화염을 제어하기 어려워 화염에 의해 개질부(50)에 손상이 가는 문제가 존재한다. 연료가스에 포함된 수소의 공급을 일정하게 하도록 하기 위하여 연소 전 공기와 연료가스를 혼합하고, 난류를 발생시켜 비교적 일정하게 연소가 진행되도록 할 수 있다. 상기 혼합부(32)는 공기저장실(323), 예혼합실(325) 및 림(327)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the mixing unit 32 is provided to mix fuel gas and air before combustion of fuel gas and air in the first combustion vessel 311 . Due to the combustion characteristics of hydrogen, which has a fast combustion rate and is explosive, incomplete combustion occurs and compounds such as NOx are generated, or the reforming unit 50 is damaged by the flame because it is difficult to control the flame. In order to make the supply of hydrogen contained in the fuel gas constant, air and fuel gas are mixed before combustion, and turbulent flow is generated so that combustion proceeds relatively constantly. The mixing unit 32 may include an air storage chamber 323 , a premixing chamber 325 , and a rim 327 .

공기저장실(323)은 제1연소용기(311) 내의 후술하는 연료가스 공급부(33)와 구분된 공간으로, 공기저장실(323)에서는 연소공기 유입구(311a)로부터 도입된 도입된 가열된 공기를 일시적으로 저장한 후 일시적으로 저장된 공기를 예혼합실(325)로 유동시킨다.The air storage chamber 323 is a space separated from the fuel gas supply part 33 to be described later in the first combustion vessel 311, and in the air storage chamber 323, the introduced heated air introduced from the combustion air inlet 311a is temporarily stored. After being stored as , the temporarily stored air flows into the premixing chamber 325 .

예혼합실(325)은 제1연소용기(311)의 비교적 상측에 구비되며, 공기저장실(323) 상부에서 연료가스 분배구(333) 주위를 둘러싸며 형성될 수 있다. 상기 예혼합실(325)에서는 연소 전 연료가스와 공기의 혼합이 일어난다. 후술하는 연료가스 공급부(33)로부터 토출된 연료가스는 예혼합실(325)에서 공기와 섞여 역화 또는 화염의 갑작스러운 변화를 방지할 수 있다. The pre-mixing chamber 325 is provided at a relatively upper side of the first combustion vessel 311 , and may be formed to surround the fuel gas distribution port 333 in the upper portion of the air storage chamber 323 . In the pre-mixing chamber 325, the fuel gas and air are mixed before combustion. The fuel gas discharged from the fuel gas supply unit 33 to be described later is mixed with air in the premixing chamber 325 to prevent backfire or sudden change of the flame.

상기 림(327)은 제1연소용기(311)의 상단에서 내주면을 따라 형성되며, 교반수단(34,35)과 함께 제1연소용기(311)의 벽쪽으로 흐르는 공기를 굴절시켜 난류를 발생시킬 수 있다.The rim 327 is formed along the inner circumferential surface at the upper end of the first combustion vessel 311, and refracts the air flowing toward the wall of the first combustion vessel 311 together with the stirring means 34 and 35 to generate turbulence. can

상기 연료가스 공급부(33)는 천연가스와 오프가스의 혼합물인 연료가스를 연소부에 공급하도록 구비된다. 상기 연료가스 공급부는 제1연소용기(311) 내에 구비되어 연료가스와 공기가 곧바로 섞이지 않도록 하고, 예혼합실(325) 내에서 난류와 함께 혼합되도록 할 수 있다. 연료가스 공급부(33)는 전체적으로 제1연소용기(311)와 동축정렬될 수 있으며, 연료가스 유입구(331)와 연료가스 분배구(333)를 포함한다. The fuel gas supply unit 33 is provided to supply fuel gas, which is a mixture of natural gas and off-gas, to the combustion unit. The fuel gas supply unit may be provided in the first combustion vessel 311 to prevent direct mixing of fuel gas and air, and to mix with turbulent flow in the premixing chamber 325 . The fuel gas supply unit 33 may be coaxially aligned with the first combustion vessel 311 as a whole, and includes a fuel gas inlet 331 and a fuel gas distribution port 333 .

다시 도 7을 참고하면, 상기 연료가스 유입구(331)는 제1연소용기(311)의 하측을 관통하며 제1연소용기의 하측으로부터 소정높이 연장되어 형성된다. 연료가스 유입구(331)를 통해 공기저장실(323)이 구분지어질 수 있으며, 연료가스 유입구(331)를 통해 연료가스를 도입받는다.Referring back to FIG. 7 , the fuel gas inlet 331 passes through the lower side of the first combustion vessel 311 and is formed to extend a predetermined height from the lower side of the first combustion vessel. The air storage chamber 323 may be divided through the fuel gas inlet 331 , and fuel gas is introduced through the fuel gas inlet 331 .

상기 연료가스 분배구(333)는 연료가스 유입구(331)의 상측, 예혼합실(325) 내에 구비되어 연료가스 유입구(331)로부터 유입된 연료가스를 예혼합실(325)로 분배한다. 상기 연료가스 분배구(333)는 연료가스 유입구(331)로부터 확경된 후 수직으로 연장되고, 중앙으로 절곡되어 연장형성되고, 상부는 폐색되도록 형성될 수 있다. 상기 연료가스 분배구(333)에는 노즐(333a)이 구비되어 예혼합실(325) 측 또는 상측으로 연료가스를 분사할 수 있다. 이때, 노즐(333a)은 직경이 바람직하게는 1.2mm~2mm일 수 있다.The fuel gas distribution port 333 is provided above the fuel gas inlet 331 and in the premixing chamber 325 to distribute the fuel gas introduced from the fuel gas inlet 331 to the premixing chamber 325 . The fuel gas distribution port 333 may be formed to extend vertically after being enlarged from the fuel gas inlet 331 , to be bent to the center, and to be formed to be closed. A nozzle 333a is provided in the fuel gas distribution port 333 to inject fuel gas toward or above the premixing chamber 325 . In this case, the nozzle 333a may have a diameter of preferably 1.2 mm to 2 mm.

상기 제1교반수단(34)은 예혼합실(325) 내부에서 연료가스 분배구(333)를 중심으로 하여 상승하는 연료가스와 공기의 유동경로를 커버하며 배치되되, 연료가스 분배구(333)로부터 제1연소용기(311)로 연장되는 복수의 제1베인(341)과 제1베인(341) 사이에 형성되는 제1이격공간(343)을 포함한다. The first stirring means 34 is disposed to cover the flow path of fuel gas and air rising from the fuel gas distribution hole 333 in the pre-mixing chamber 325 as the center, and the fuel gas distribution hole 333 . and a plurality of first vanes 341 extending from the to the first combustion vessel 311 and a first separation space 343 formed between the first vanes 341 .

도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제1베인(341)은 연료가스 분배구(333)에 일정 각도 비틀려 결합되어 있으며, 각 상기 제1베인(341) 사이에 상기 제1이격공간(343)이 형성되어 이격공간을 통과한 혼합된 가스가 나선형으로 유동할 수 있는 것을 특징으로 한다.As can be seen from FIG. 7 , the first vane 341 is twisted at a predetermined angle to the fuel gas distribution port 333 , and the first separation space 343 between each of the first vanes 341 . ) is formed so that the mixed gas passing through the separation space can flow spirally.

상기 제2교반수단(35)은 제2연소용기(315) 내에서 연소가 발생하는 부분을 중심으로 하여 상승하는 연소가스 또는 연료가스의 유동경로를 커버하며 배치될 수 있으며, 상기 제2교반수단(35)은 제1교반수단(34)과 동축정렬될 수 있다. 제2교반수단(35)은 내화 캐스터블(355)로부터 중심측으로 연장되는 복수의 제2베인(351), 각각의 제2베인(353) 사이에 형성되는 제2이격공간(353) 및 화염으로부터 제2연소용기(315)를 보호하는 내화 캐스터블(355)을 포함한다.The second stirring means 35 may be disposed to cover the flow path of combustion gas or fuel gas rising around a portion where combustion occurs in the second combustion vessel 315, and the second stirring means (35) may be coaxially aligned with the first stirring means (34). The second stirring means 35 is formed from a plurality of second vanes 351 extending from the fire-resistant castable 355 toward the center, a second spaced space 353 formed between each of the second vanes 353 and the flame. It includes a fire-resistant castable 355 to protect the second combustion vessel (315).

도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제2베인(351)은 내화 캐스터블(355)에 일정 각도 비틀려 결합되어 있으며, 각 상기 제2베인(351) 사이에 상기 제2이격공간(353)이 형성되어 이격공간을 통과한 혼합된 가스가 나선형으로 유동할 수 있는 것을 특징으로 한다. 내화 캐스터블(355)은 수직으로 연장되며 제2연소용기(315)에 부착되는 수직부분(355a)과 상측으로 가면서 직경이 넓어지는 확경부분(355b)을 포함할 수 있다.As can be seen in FIG. 7 , the second vane 351 is twisted at a predetermined angle to the fire resistant castable 355 , and the second spaced space 353 between each of the second vanes 351 . This is characterized in that the mixed gas passing through the spaced space can flow in a spiral. The fire resistant castable 355 may include a vertical portion 355a that extends vertically and is attached to the second combustion vessel 315 and an enlarged diameter portion 355b whose diameter is increased going upward.

상기 점화기(36)는 연료가스와 공기의 혼합된 가스를 연소시키며, 확경부(313)에 구비되어 상측으로 불을 붙일 수 있다.The igniter 36 burns the mixed gas of fuel gas and air, and is provided in the enlarged diameter part 313 to ignite the fire upward.

도 9 내지 도 14를 참고하면, 상기 원료가스 공급부(40)는 개질부(50)로 원료가스를 공급하여 개질부(50)에서 수소 개질반응이 일어나도록 한다. 원료가스는 천연가스와 수증기의 혼합체일 수 있으며, 이때 수증기는 일정 정도 가열된 상태로, 바람직하게는 230도 내외의 온도를 가질 수 있다. 후술하겠으나 개질부(50) 내에서 촉매에 의해 개질반응이 일어날 때 필요한 온도는 약 700도이므로, 원료가스를 공급하는 과정에서 원료가스의 승온이 필요하다. 원료가스 공급부(40)는 원료가스 유입구(41), 원료가스 가열관, 나선지지부(44), 분배헤더(45) 및 분배관(47)을 포함한다.9 to 14 , the source gas supply unit 40 supplies the source gas to the reforming unit 50 to cause a hydrogen reforming reaction to occur in the reforming unit 50 . The raw material gas may be a mixture of natural gas and water vapor, in which case the water vapor is heated to a certain extent, and preferably has a temperature of about 230 degrees Celsius. As will be described later, the temperature required for the reforming reaction to take place by the catalyst in the reforming unit 50 is about 700 degrees, so the temperature of the raw material gas needs to be raised in the process of supplying the raw material gas. The source gas supply unit 40 includes a source gas inlet 41 , a source gas heating tube, a spiral support unit 44 , a distribution header 45 , and a distribution tube 47 .

상기 원료가스 유입구(41)는 원료가스를 받아들이도록 구비되며, 바람직하게는 상부챔버(15)의 측면을 관통하여 형성됨으로써 상부하우징에 형성된 개구부를 통해 외부와 연결되어 원료가스를 유입받는다. The source gas inlet 41 is provided to receive the source gas, and is preferably formed through the side surface of the upper chamber 15 so as to be connected to the outside through an opening formed in the upper housing to receive the source gas.

도 9 및 도 11을 참고하면, 상기 원료가스 가열관(43)은 원료가스 유입구(41)를 통해 유입되어 유동하는 원료가스를 개질부(50)에 공급하기 전에 가열하도록 구비된다. 원료가스 가열관(43)은 제2공간(155)에 구비되어 제2공간(155)을 유동하는 연소가스와 열교환하여 원료가스를 가열할 수 있다. 원료가스 가열관(43)은 상부챔버(15) 내의 제2공간(155)을 유동하는 연소가스와 효율적인 열교환을 수행하기 위하여 나선 형상을 형성할 수 있다. 상기 원료가스 가열관(43)은 이중으로 중첩된 나선 형상을 형성하며, 원료가스 유입구(41)와 연통하면서 연결되는 외측나선(431), 상기 내측나선은 상기 분배헤더(45)와 연통하면서 연결되는 내측나선(433)을 포함하고, 상기 외측나선(431)과 내측나선(433) 또한 연통되면서 연결되어 유입된 원료가스가 일차적으로 외측나선(431)을 통해 가열되고 내측나선(433)을 통해 이차적으로 가열되도록 할 수 있다. 9 and 11 , the source gas heating tube 43 is provided to heat the source gas flowing in through the source gas inlet 41 before supplying it to the reformer 50 . The source gas heating tube 43 may be provided in the second space 155 to heat the source gas by heat exchange with the combustion gas flowing through the second space 155 . The raw material gas heating tube 43 may form a spiral shape in order to efficiently exchange heat with the combustion gas flowing through the second space 155 in the upper chamber 15 . The source gas heating tube 43 forms a double overlapping spiral shape, and an outer spiral 431 connected while communicating with the source gas inlet 41 , and the inner spiral are connected while communicating with the distribution header 45 . and an inner spiral 433 that becomes It can be made to be heated secondary.

도 11 내지 도 12를 참고하면, 외측나선(431)은 상부챔버(15) 내의 제2공간(155)에 나선 또는 코일을 형성하며 구비되고, 내측나선(433)은 외측나선(431)과 동심정령되면서 외측나선(431)과 이격되어 나선 또는 코일을 형성한다. 상기 외측나선(431)과 내측나선(433)은 상부챔버(15)의 내면으로부터 이격되어 구비될 수 있다. 내면으로부터 이격된다는 것은 상부챔버(15)의 내측면, 즉 단열층(153)의 측면으로부터 이격됨을 포함하고, 하면 및/또는 상면으로부터 이격되는 것도 포함한다.11 to 12 , the outer spiral 431 is provided to form a spiral or coil in the second space 155 in the upper chamber 15 , and the inner spiral 433 is concentric with the outer spiral 431 . It is spaced apart from the outer spiral 431 while being ordered to form a spiral or a coil. The outer spiral 431 and the inner spiral 433 may be provided to be spaced apart from the inner surface of the upper chamber 15 . Being spaced from the inner surface includes being spaced apart from the inner surface of the upper chamber 15 , that is, from the side surface of the heat insulating layer 153 , and being spaced apart from the lower surface and/or the upper surface.

상부챔버(15) 내에서 연소가스의 유동을 도시한 도면인 도 16을 참고하면, 상기 원료가스 가열관(43)의 외측 또는 내측에는 연소가스의 유로를 안내하는 유로안내부(435)가 추가로 형성될 수 있다. 상기 유로안내부(435)는 제2공간(155) 즉 상부챔버(15)의 내부에서 유동하는 연소가스의 유동방향을 안내하도록 구비될 수 있다. 상기 유로안내부(435)는 튜브 또는 벽의 형태로 구비될 수 있으며, 바람직하게는 상부챔버(15)와 동축정렬되어 상부챔버(15)의 중심을 기준으로 하는 원통형의 형상을 가질 수 있다. 상기 유로안내부(435)는 상부챔버(15) 내에서 원통형의 형상으로 복수개 형성되되, 연소가스가 지나갈 수 있도록 제2공간(155)의 높이보다 작은 높이를 가짐이 바람직하다. 유로안내부(435)는 나선 형상의 상기 원료가스 가열관을 따라 연소가스가 유동하도록 할 수 있는데, 연소가스 가열관(43)이 나선 형상을 가져 원료가스가 연소가스 가열관(43)의 형태에 따라 유동함에 대비하여, 유로안내부(435)는 소정 높이를 가진 원통형으로 형성됨으로써 연소가스 가열관(43) 주변에서 상측으로 하측으로 유동하거나 하측에서 상측으로 연소가스가 유동하도록 하여 서로 대향하는 연소가스와 원료가스 사이에서 효율적인 열전달이 가능하도록 한다.Referring to FIG. 16, which is a view showing the flow of combustion gas in the upper chamber 15, a flow path guide 435 for guiding a flow path of combustion gas is added to the outside or inside of the raw material gas heating tube 43 can be formed with The flow path guide 435 may be provided to guide the flow direction of the combustion gas flowing in the second space 155 , that is, the upper chamber 15 . The flow path guide 435 may be provided in the form of a tube or a wall, and is preferably coaxially aligned with the upper chamber 15 and may have a cylindrical shape based on the center of the upper chamber 15 . A plurality of the flow path guides 435 are formed in the upper chamber 15 in a cylindrical shape, and it is preferable to have a height smaller than the height of the second space 155 so that the combustion gas can pass therethrough. The flow path guide 435 may allow the combustion gas to flow along the spiral-shaped source gas heating tube, and the combustion gas heating tube 43 has a spiral shape so that the source gas is in the form of the combustion gas heating tube 43 In preparation for flowing in accordance with the flow path guide part 435 is formed in a cylindrical shape having a predetermined height, so that the combustion gas flows from the upper side to the lower side around the combustion gas heating tube 43 or the combustion gas flows from the lower side to the upper side to face each other It enables efficient heat transfer between combustion gas and raw material gas.

유로안내부(435)는 제1유로안내부(435a)와 제2유로안내부(435b)를 포함할 수 있다. 제1유로안내부(435a)는 복수의 제2연통홀(157)로부터 이격되어 상부챔버의 하면으로부터 상측으로 연장될 수 있다. 제2연통홀(157)을 통과하여 제2공간(155)으로 유동한 연소가스는 제1유로안내부(435a)에 따라 하측에서 상측으로 유동하고, 제1유로안내부(435a)와 상부챔버 상면의 이격된 부분을 통해 외측으로 확산되면서 연소가스 가열관과 열교환이 가능하다. The flow path guide 435 may include a first flow path guide 435a and a second flow guide 435b. The first flow path guide 435a may be spaced apart from the plurality of second communication holes 157 and extend upwardly from the lower surface of the upper chamber. The combustion gas passing through the second communication hole 157 and flowing into the second space 155 flows from the lower side to the upper side according to the first flow path guide part 435a, and the first flow path guide part 435a and the upper chamber Heat exchange with the combustion gas heating tube is possible while spreading outward through the spaced part of the upper surface.

제2유로안내부(435b)는 제1유로안내부(435a)의 외측으로 이격되어 상부챔버의 상면으로부터 하측으로 연장되도록 형성될 수 있다. 제2유로안내부(435b)에 의해 연소가스는 하측으로 유동하고, 제2유로안내부(435b)의 하단과 상부챔버 하면 사이의 이격된 공간을 통해 다시 외측으로 확산되어 연소가스 배출구를 향하면서 원료가스 가열관(43)과 열교환할 수 있다. 이러한 연소가스의 유동은 도 15 및 도 16에서 확인할 수 있다.The second flow path guide 435b may be spaced apart from the first flow path guide 435a to extend downward from the upper surface of the upper chamber. The combustion gas flows downward by the second flow path guide 435b, and is diffused outward again through the space spaced apart between the lower end of the second flow path guide 435b and the lower surface of the upper chamber toward the combustion gas outlet. It can exchange heat with the raw material gas heating tube 43 . This flow of combustion gas can be confirmed in FIGS. 15 and 16 .

도 11 내지 도 13을 참고하면, 상기 나선지지부(44)는 외측나선(431)과 내측나선(433)을 지지하도록 구비된다. 외측나선과 내측나선이 상부챔버(15)의 내면으로부터 이격되도록 나선지지부(44)가 지지하게 된다. 나선지지부(44)는 외측나선을 지지하는 외측지지체(441)와 내측나선을 지지하는 내측지지체(443) 및 외측지지체(441)와 내측지지체(443)를 연결하면서 지지체의 위치를 고정 또는 안내하는 지지연결체(445)를 포함한다. 11 to 13 , the spiral support part 44 is provided to support the outer spiral 431 and the inner spiral 433 . The spiral support portion 44 supports the outer spiral and the inner spiral to be spaced apart from the inner surface of the upper chamber 15 . The spiral support unit 44 connects the outer support 441 for supporting the outer spiral, the inner support 443 for supporting the inner spiral, and the outer support 441 and the inner support 443 to fix or guide the position of the support. and a support connector 445 .

외측지지체(441)와 내측지지체(443)는 브라켓일 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 브라켓 형상의 외측지지체(441)와 내측지지체(443)가 복수개, 더욱 바람직하게는 네 쌍이 서로 반대 방향으로 정렬되도록 구비되어 외측나선과 내측나선을 지지할 수 있다. 외측지지체(441)와 내측지지체(443)가 형성하는 브라켓의 형상은 국한되지는 않으나, 양 단부 사이에 원형 단면을 가지는 원료가스 가열관을 수용할 수 있으면 족하다. 상기 지지연결체는 한 쌍의 외측지지체(441)와 내측지지체(443) 사이에서 외측지지체(441)와 내측지지체(443)를 연결하며, 상부챔버(15)의 내면으로부터 연장되어 외측지지체(441)와 내측지지체(443)의 위치를 고정하거나 안내할 수 있다.The outer support 441 and the inner support 443 may be brackets. In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of bracket-shaped outer supporters 441 and inner supporters 443 are provided such that a plurality, more preferably four pairs, are aligned in opposite directions to support the outer spiral and the inner spiral. The shape of the bracket formed by the outer supporter 441 and the inner supporter 443 is not limited, but it is sufficient as long as it can accommodate a raw material gas heating tube having a circular cross section between both ends. The support connector connects the outer support 441 and the inner support 443 between the pair of outer support 441 and the inner support 443 , and extends from the inner surface of the upper chamber 15 to provide the outer support 441 . ) and the position of the inner support 443 can be fixed or guided.

도 13을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에서는 외측지지체(441')와 내측지지체(443')가 벽으로 형성될 수 있다. 벽으로 형성되는 외측지지체(441')와 내측지지체(443') 각각 상부챔버(15)의 상면 또는 하면으로부터 연장될 수 있고, 외측지지체(441')와 내측지지체(443') 사이에는 이격공간(446)이 형성되어 그 사이로 연소가스가 유동할 수 있다. 이 경우, 이격공간(446)과 각 지지체 사이로 연소가스의 흐름을 유도함으로써 열교환 효율을 도모할 수 있다.Referring to FIG. 13 , in another embodiment of the present invention, the outer support 441 ′ and the inner support 443 ′ may be formed as walls. The outer supporter 441' and the inner supporter 443' formed as a wall may extend from the upper surface or the lower surface of the upper chamber 15, respectively, and a spaced space between the outer supporter 441' and the inner supporter 443' 446 is formed so that combustion gases can flow therebetween. In this case, heat exchange efficiency can be achieved by inducing the flow of combustion gas between the separation space 446 and each support.

다시 도 9 내지 도 14를 참고하면, 상기 분배헤더(45)는 원료가스 가열관(43)과 연결되어 승온된 원료가스를 공급받고, 이를 개질부(50)로 분배한다. 본 발명의 일 실시예에서는 분배헤더(45)가 상부챔버(15)의 상측 중앙에 구비되어 상부챔버(15)의 상측에 형성되는 개구부를 통해 공기가열관(43)과 연결되어 가열된 원료가스를 공급받고 분배헤더를 중심으로 방사상으로 배치된 복수의 개질부(50)로 원료가스를 공급할 수 있다. 분배헤더(45)는 바람직하게 소정의 직경(d3)을 가지는 원통형상을 가질 수 있고, 측면에 각 개질부(50)의 측면과 연결되는 복수의 분배관(47)과 연통되도록 연결될 수 있다. 분배헤더(45)는 평면상 중앙에 배치되어 각 개질부(50)에 원료가스를 균등하게 분배할 수 있다.Referring back to FIGS. 9 to 14 , the distribution header 45 is connected to the source gas heating tube 43 to receive the heated source gas, and distributes it to the reformer 50 . In one embodiment of the present invention, the distribution header 45 is provided in the upper center of the upper chamber 15 and is connected to the air heating tube 43 through the opening formed in the upper side of the upper chamber 15 to be heated source gas may be supplied and the source gas may be supplied to the plurality of reforming units 50 radially arranged around the distribution header. The distribution header 45 may preferably have a cylindrical shape having a predetermined diameter d3, and may be connected to a side surface thereof to communicate with a plurality of distribution pipes 47 connected to the side surface of each reforming unit 50 . The distribution header 45 may be arranged in the center on a plane to evenly distribute the source gas to each reforming unit 50 .

도 14를 참고하면, 상기 분배관(47)은 분배헤더(45)로부터 각 개질부(50)로 승온된 원료가스를 공급한다. 상기 분배관(47)은 일단이 분배헤더(45)의 측면에 연결되어 분배헤더와 연통되고, 타단이 개질부(50)의 외측튜브(51)의 측면에 연결되어 외측튜브(51)와 연통되도록 구비된다. 분배관(47)은 고온의 원료가스 유동에 의해 파괴되거나 손상되지 않도록 신축성을 가질 수 있다. 또한 분배관(47)은 굴곡을 가지도록 형성되어 신축을 수용하도록 형성될 수 있다. 분배관(47)은 소정의 직경(d4), 바람직하게는 10mm 이하의 직경을 가지는 관의 형상을 가지되, 분배관(47)의 직경(d4)은 분배헤더의 직경(d3)보다 작도록 형성될 수 있고, 외측튜브(51)의 직경(d1)보다 작도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 14 , the distribution pipe 47 supplies the heated source gas from the distribution header 45 to each reforming unit 50 . The distribution pipe 47 has one end connected to the side surface of the distribution header 45 to communicate with the distribution header, and the other end connected to the side surface of the outer tube 51 of the reformer 50 to communicate with the outer tube 51 . provided as much as possible. The distribution pipe 47 may have elasticity so as not to be destroyed or damaged by the high-temperature raw material gas flow. In addition, the distribution pipe 47 may be formed to have a curve to accommodate expansion and contraction. The distribution pipe 47 has a predetermined diameter d4, preferably in the shape of a tube having a diameter of 10 mm or less, so that the diameter d4 of the distribution pipe 47 is smaller than the diameter d3 of the distribution header. It may be formed, and may be formed to be smaller than the diameter (d1) of the outer tube (51).

상기 분배관(47)은 분배헤더(45)의 측면으로부터 대략 직선으로 연장되는 제1연장부(471), 굴곡지게 형성되어 신축을 수용하는 굴곡부(473), 굴곡부(473)로부터 개질부(50)의 측면, 즉 외측튜브(51)의 측면까지 대략 직선으로 연장되는 제2연장부(473)를 포함한다. The distribution pipe 47 includes a first extension portion 471 extending approximately in a straight line from the side surface of the distribution header 45 , a bent portion 473 formed to be curved to accommodate expansion and contraction, and a modified portion 50 from the bent portion 473 . ) side, that is, includes a second extension portion 473 extending approximately in a straight line to the side of the outer tube (51).

상기 굴곡부(473)는 제1연장부로부터 일측으로 굴곡지도록 형성된 제1굴곡(473a)과 제1굴곡으로부터 타측으로 굴곡지도록 형성된 제2굴곡(473b)을 포함할 수 있다. 제1굴곡(473a)과 제2굴곡(473b)은 제1연장부(471)와 제2연장부(473)가 평행하도록 굴곡져 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 제1굴곡(473a)은 제1연장부로부터 상측 및 분배헤더(45) 측으로 굴곡지고, 제2굴곡(473b)은 제1굴곡(473a)으로부터 제1연장부(471)와 평행하게 개질부(50) 측으로 굴곡짐으로써, 분배관(47)은 전체적으로 Z자 형상을 가지면서 형성될 수 있다. 고온의 원료가스가 유동할 시, 신축성을 가지는 분배관은 온도에 의해 그 길이가 늘어날 수 있는데, 굴곡부(473)에 의해 신축이 점선 모양과 같이 수용됨으로써 분배관(47), 분배헤더(45) 및 개질부(50)의 파손 내지 손상을 방지할 수 있다.The curved portion 473 may include a first curved portion 473a formed to be curved in one side from the first extension portion and a second curved portion 473b formed to be curved from the first curved portion to the other side. The first curved portion 473a and the second curved portion 473b may be bent so that the first extension portion 471 and the second extension portion 473 are parallel to each other. In a preferred embodiment of the present invention, the first bend 473a is bent from the first extension to the upper side and the distribution header 45 side, and the second bend 473b is from the first bend 473a to the first extension ( By bending toward the reforming part 50 in parallel to 471 , the distribution pipe 47 may be formed to have a Z-shape as a whole. When the high-temperature raw material gas flows, the length of the flexible distribution pipe can be increased by the temperature, and the expansion and contraction is accommodated by the bent portion 473 like a dotted line, so that the distribution pipe 47, the distribution header 45 And it is possible to prevent breakage or damage to the reforming unit 50 .

나아가, 분배관(47)은 직경(d4)이 분배헤더의 직경(d3)보다 작도록 형성되어 차압을 형성하여 균일한 양의 원료가스가 분배될 수 있도록 한다. 따라서 분배헤더(45)가 중심에서 복수의 개질부(50)에 균일한 양의 원료가스를 공급하면서, 각 개질부(50)에 대해서는 분배관(47)과 분배헤더(45)의 차압에 의해 균일하게 원료가스를 공급할 수 있다.Furthermore, the distribution pipe 47 has a diameter d4 smaller than the diameter d3 of the distribution header to form a differential pressure so that a uniform amount of source gas can be distributed. Therefore, while the distribution header 45 supplies a uniform amount of raw material gas to the plurality of reforming units 50 from the center, for each reforming unit 50, the pressure difference between the distribution pipe 47 and the distribution header 45 is applied. The raw material gas can be uniformly supplied.

또한, 분배관(47)은 직경(d4)이 외측튜브(51)의 직경(d1)보다 작도록 형성됨으로써, 외측튜브(51)의 평면상 내부에 균일하게 원료가스를 공급할 수도 있다.In addition, the distribution pipe 47 is formed to have a diameter d4 smaller than the diameter d1 of the outer tube 51 , so that the source gas may be uniformly supplied to the inside of the outer tube 51 on a plane surface.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소가스가 제1공간(117) 및 제2공간(155)을 따라 유동하면서 배출되는 것을 도시한 도면이고, 도 16은 상부챔버(15) 내에서 연소가스의 유동을 도시한 도면이다. 연소부(30)에서 외부공기와 연료가스의 연소에 의해 연소가스가 제1공간(117)에서 생성되고, 하부챔버(11)는 공기와 연료가스가 유입되는 개구부를 제외하면 밀폐되어 있으므로 제1공간(117)의 연소가스는 제1연통홀(119)과 제2연통홀(157)을 통해 상부챔버(15) 내의 제2공간(155)으로 유동하고, 제2공간과 연결되며 상부하우징(151)의 측면에 형성되는 연소가스 배출구를 통해 외부로 배출된다. 이 과정에서, 제2공간의 고온으로 배출되는 연소가스는, 원료가스 가열관(43) 주위를 둘러싸면서 유동하게 되고, 원료가스 가열관(43) 내부를 유동하는 원료가스와 효율적인 열교환을 통해 약 230도의 원료가스를 650~700도까지 승온시킬 수 있다.15 is a view illustrating that combustion gas is discharged while flowing along the first space 117 and the second space 155 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a view showing combustion in the upper chamber 15 It is a diagram showing the flow of gas. Combustion gas is generated in the first space 117 by combustion of external air and fuel gas in the combustion unit 30, and the lower chamber 11 is sealed except for the opening through which air and fuel gas are introduced. The combustion gas in the space 117 flows into the second space 155 in the upper chamber 15 through the first communication hole 119 and the second communication hole 157, is connected to the second space, and is connected to the upper housing ( 151) is discharged to the outside through the exhaust gas outlet formed on the side. In this process, the combustion gas discharged to the high temperature of the second space flows while surrounding the raw material gas heating tube 43, and through efficient heat exchange with the raw material gas flowing inside the raw material gas heating tube 43, approximately It can raise the temperature of raw material gas from 230 degrees to 650 to 700 degrees.

도 3 내지 도 4 및 도 17 내지 도 19를 참고하면 상기 개질부(50)는 적어도 일부가 하부챔버(11)와 상부챔버(15) 내에 배치되어, 연소부(30)에서 발생되는 연소가스로부터 열을 공급받아 개질반응을 수행하여 수소를 발생시킨다. 개질부(50)는 복수개 구비되되, 평면 상 중앙으로부터 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 개질부는 용량에 따라 갯수를 달리하며 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 3개의 개질부(50)가 수소 개질반응을 수행할 수 있으나, 처리용량이 증가하는 경우 6개, 8개 또는 10개 이상의 개질부(50)가 방사상으로 배치되어 수소개질반응을 수행할 수 있다. 상기 개질부(50)는 적어도 일부가 상부챔버(15)의 상측에 구비되고, 적어도 일부는 상부챔버(15) 내의 제2공간(155)에 위치하고, 적어도 일부는 제1연통홀(119)과 제2연통홀(157)을 관통하여 배치되고, 적어도 일부는 하부챔버(11) 내의 제1공간(117)에 위치한다. 상기 개질부(50)는 외측튜브(51), 내측튜브(52), 촉매(53), 보호재킷(54), 열전달수단(55), 유로(56) 및 센서(57)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 4 and 17 to 19 , at least a part of the reforming unit 50 is disposed in the lower chamber 11 and the upper chamber 15 , and from the combustion gas generated in the combustion unit 30 . It receives heat and performs a reforming reaction to generate hydrogen. A plurality of reforming units 50 may be provided, and may be radially disposed from the center on a plane. The reforming unit may be provided with a different number depending on the capacity. In a preferred embodiment of the present invention, three reforming units 50 may perform the hydrogen reforming reaction, but when the processing capacity is increased, 6, 8, or 10 or more reforming units 50 are radially disposed. Hydrogenation reaction can be carried out. At least a part of the reforming part 50 is provided on the upper side of the upper chamber 15 , at least part of it is located in the second space 155 in the upper chamber 15 , and at least part of the reforming part 50 is provided with the first communication hole 119 and It is disposed through the second communication hole 157 , and at least a portion is located in the first space 117 in the lower chamber 11 . The reforming unit 50 may include an outer tube 51 , an inner tube 52 , a catalyst 53 , a protective jacket 54 , a heat transfer means 55 , a flow path 56 , and a sensor 57 . .

상기 외측튜브(51)는 원료가스 공급부(40)와 연결되어 가열된 원료가스를 공급받는다. 외측튜브(51)는 일정한 직경(d1)을 가지면서 상하로 연장될 수 있는데, 제1연통홀(119), 제2연통홀(157)의 직경(d2)보다는 작아 제1연통홀(119)과 제2연통홀(157)을 관통할 때 유로(56)를 형성하고, 상부홀(159)의 직경(d1)과는 대응되어 상부홀을 폐색할 수 있다. 외측튜브(51)의 측면에는 유입공(51a)이 형성되어 분배관(47)과 연결되는데, 분배관의 직경(d4)은 외측튜브의 직경(d1)보다 작아 외측튜브(51) 내로 균등하게 가열된 원료가스를 공급하고, 원료가스는 외측튜브(51) 내에서 하향유동한다. 외측튜브(51)는 상부챔버(15)의 상측으로부터 제1공간(117)까지 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 외측튜브(51)는 전체적으로 상하가 폐색되도록 형성되나 가스의 유입과 배출을 위해 개구부가 형성될 수 있고, 내부에 수용된 내측튜브(52)와 연통될 수 있다. 상기 외측튜브는 상측이 연소가스 공급부와 연결되고 하측이 폐색될 수 있다. 외측튜브(51)는 외측관(511), 외측관의 하단을 폐색하는 하측캡(513) 및 외측관의 상단을 폐색하는 상측캡(515)을 포함한다.The outer tube 51 is connected to the source gas supply unit 40 to receive the heated source gas. The outer tube 51 may extend up and down while having a constant diameter d1, which is smaller than the diameter d2 of the first communication hole 119 and the second communication hole 157, the first communication hole 119 When passing through and the second communication hole 157 , a flow path 56 is formed, and the upper hole may be blocked by corresponding to the diameter d1 of the upper hole 159 . An inlet hole 51a is formed on the side surface of the outer tube 51 and is connected to the distribution tube 47, and the diameter d4 of the distribution tube is smaller than the diameter d1 of the outer tube 51 so as to be evenly distributed into the outer tube 51. The heated source gas is supplied, and the source gas flows downward in the outer tube 51 . The outer tube 51 may be formed to extend vertically from the upper side of the upper chamber 15 to the first space 117 . The outer tube 51 is formed to be completely closed up and down, but an opening may be formed for the inflow and outflow of gas, and may communicate with the inner tube 52 accommodated therein. The upper side of the outer tube may be connected to the combustion gas supply unit and the lower side may be closed. The outer tube 51 includes an outer tube 511 , a lower cap 513 that closes the lower end of the outer tube, and an upper cap 515 that closes the upper end of the outer tube.

상기 외측관(511)은 원통형의 수직으로 연장된 관으로, 측면에 유입공(51a)이 형성되고, 하단은 하측캡(513)에 의해 폐색되며, 상단은 상측캡(515)에 의해 폐색되는데, 상측캡(515)은 중앙에 개구부를 형성하여 후술하는 내측튜브(52)를 관통수용할 수 있다. 외측관(511)은 상부챔버(15)의 상측으로부터 제2공간(155)을 거쳐 하부챔버(11) 내의 제1공간(117) 내로 연장되며, 제1공간(117)에 배치된 부분에는 촉매(53)를 구비하여 원료가스를 수소로 변환할 수 있다.The outer tube 511 is a cylindrical, vertically extending tube, the inlet hole 51a is formed on the side, the lower end is closed by the lower cap 513, and the upper end is closed by the upper cap 515. , the upper cap 515 may form an opening in the center to receive through the inner tube 52 to be described later. The outer tube 511 extends from the upper side of the upper chamber 15 through the second space 155 into the first space 117 in the lower chamber 11 , and a catalyst is disposed in the first space 117 . (53) can be provided to convert the source gas into hydrogen.

상기 내측튜브(52)는 외측튜브(51) 내에 구비되며, 외측튜브(51)와 동축으로 정렬될 수 있다. 이에 따라 내측튜브의 직경은 외측튜브(51)의 직경(d1)보다 작도록 형성된다. 내측튜브(52)는 하단이 하측캡(513)으로부터 이격되도록 구비되어 촉매(53)를 통해 개질된 개질가스가 내측튜브(52)의 하단으로 유입될 수 있다. 내측튜브(52)의 상단은 후술하는 개질가스 배출부(60)와 연결되어 개질가스를 배출하도록 구비될 수 있는데, 상단캡(515)에 형성된 개구부를 관통하도록 형성될 수 있다. 내측튜브(52)는 상부챔버(15)의 상측으로부터 제1공간(117)까지 수직하게 연장되어 형성되되, 하단은 외측튜브(51)의 하단보다 상측에 위치하고, 상단은 외측튜브(51)의 상단보다 상측에 위치할 수 있다. The inner tube 52 is provided in the outer tube 51 , and may be coaxially aligned with the outer tube 51 . Accordingly, the diameter of the inner tube is formed to be smaller than the diameter (d1) of the outer tube (51). The lower end of the inner tube 52 is provided to be spaced apart from the lower cap 513 , so that the reformed gas reformed through the catalyst 53 may be introduced into the lower end of the inner tube 52 . The upper end of the inner tube 52 may be provided to be connected to a reformed gas discharge unit 60 to be described later to discharge the reformed gas, and may be formed to pass through an opening formed in the upper cap 515 . The inner tube 52 is formed extending vertically from the upper side of the upper chamber 15 to the first space 117 , the lower end is located above the lower end of the outer tube 51 , and the upper end of the outer tube 51 . It may be located above the top.

상기 촉매(53)는 개질부(50) 내에 구비되어 천연가스와 수증기를 포함하는 원료가스를 수소를 포함한 개질가스로 변환한다. 촉매(53)는 외측튜브(51)와 내측튜브(52) 사이에 구비될 수 있다. 상기 촉매(53)는 제1공간(117)에 배치된 외측튜브 내에 형성될 수 있다. 촉매(53)에서 일어나는 개질반응은 흡열반응으로, 열의 공급이 필요하고, 원료가스의 온도가 낮거나 500도 이하에서 개질반응이 수행되는 경우 불완전한 반응에 따라 탄소 등의 부산물이 생성되어 개질부(50)가 막힐 수도 있다. 이에 따라 연소가 일어나는 제1공간(117)에 구비되되, 후술하는 열전달수단(55) 등에 의해 열을 전달받을 수 있고, 촉매(53) 부근에 유입되는 원료가스는 미리 650~700도 정도로 승온되어 유동하게 된다.The catalyst 53 is provided in the reforming unit 50 to convert the raw material gas containing natural gas and water vapor into reformed gas containing hydrogen. The catalyst 53 may be provided between the outer tube 51 and the inner tube 52 . The catalyst 53 may be formed in an outer tube disposed in the first space 117 . The reforming reaction that occurs in the catalyst 53 is an endothermic reaction, and heat supply is required. 50) may be blocked. Accordingly, it is provided in the first space 117 where combustion occurs, and heat can be transferred by a heat transfer means 55, which will be described later, and the raw material gas flowing into the vicinity of the catalyst 53 is heated to about 650 to 700 degrees in advance. will move

상기 촉매(53)는 하부챔버(11) 내의 제1공간(117)에 배치되되, 바람직하게는 제1공간(117)의 상측에 배치되어 개질반응을 일으킬 수 있다. 다시 도 15를 참고하면, 하측의 연소하우징(31)에서 연소가스가 발생할 때(bottom firing), 연소가스는 먼저 상측으로 진행하게 되고, 밀폐된 공간에서 보호재킷(54)에 열을 전달한 후 아래로 유동하여 후술하는 연소가스 수용부(543) 측으로 유입된다. 이에 따라 제1공간(117)과 보호재킷(54) 사이에서는 상부 쪽에서 열전달이 원활하게 발생할 수 있으며, 연소가스가 비교적 하측에 구비되는 연소가스 수용부(543) 측으로 유입되면서 하향이동함에 따라 하부 쪽에서도 열전달이 발생한다. 이를 고려하여, 상기 촉매(53)는 제1공간(117)의 상단으로부터 하측으로 연장되어 외측튜브(51) 내에 배치됨으로써 수소 개질반응의 효율을 높일 수 있다.The catalyst 53 is disposed in the first space 117 in the lower chamber 11, preferably disposed above the first space 117 to cause a reforming reaction. Referring back to FIG. 15 , when combustion gas is generated in the combustion housing 31 at the lower side (bottom firing), the combustion gas first proceeds to the upper side, and after transferring heat to the protective jacket 54 in the closed space, the lower side and flows into the combustion gas accommodating part 543 to be described later. Accordingly, heat transfer can occur smoothly from the upper side between the first space 117 and the protective jacket 54, and as the combustion gas flows downwardly while flowing into the combustion gas receiving unit 543 provided at the lower side, it is also on the lower side. heat transfer takes place. In consideration of this, the catalyst 53 extends downward from the upper end of the first space 117 and is disposed in the outer tube 51 to increase the efficiency of the hydrogen reforming reaction.

상기 보호재킷(54)은 외측튜브(51)의 외측에 동축정렬되어 구비되며, 제2연통홀(157)에서부터 제1연통홀(119)을 지나 제1공간(117)까지 수직으로 연장된다. 상기 보호재킷(54)은 일단이 하부챔버(11) 내의 제1공간(117)과 연통하고, 타단이 상부챔버(15) 내의 제2공간(155)과 연통하도록 구비된다. 보호재킷(54)의 직경은 제1연통홀(119), 제2연통홀(157)의 직경(d2)과 상응하여 외측튜브(51)와 소정거리 이격될 수 있다. 상기 보호재킷(54)은 외측튜브(51)의 하단이 노출되도록 연장될 수도 있으나, 외측튜브(51)의 하단이 노출되지 않도록 외측튜브(51)의 하단보다 아래까지 연장되는 것이 바람직하다. 보호재킷(54)을 구비하지 않는 경우, 화염이 직접 외측튜브(51)에 열을 전달하게 되는데, 이러한 경우 촉매(53)의 취성으로 인하여 개질부(50)가 파손되거나 개질반응이 원활하게 일어나지 않는다. 따라서 보호재킷(54)은 외측튜브(51)로 화염이 직접 닿는 것을 보호하면서, 대류 내지 복사에 의해 외측튜브(51)에 열을 전달하여 개질반응이 일어나도록 할 수 있다. 보호재킷(54)은 슬리브(541)와 연소가스 수용부(543)를 포함한다.The protective jacket 54 is provided in coaxial alignment on the outside of the outer tube 51 , and extends vertically from the second communication hole 157 through the first communication hole 119 to the first space 117 . The protective jacket 54 is provided such that one end communicates with the first space 117 in the lower chamber 11 and the other end communicates with the second space 155 in the upper chamber 15 . The diameter of the protective jacket 54 may correspond to the diameter d2 of the first communication hole 119 and the second communication hole 157 and may be spaced apart from the outer tube 51 by a predetermined distance. The protective jacket 54 may extend so that the lower end of the outer tube 51 is exposed, but it is preferable to extend below the lower end of the outer tube 51 so that the lower end of the outer tube 51 is not exposed. If the protective jacket 54 is not provided, the flame directly transfers heat to the outer tube 51 . In this case, the reforming unit 50 is damaged or the reforming reaction does not occur smoothly due to the brittleness of the catalyst 53 . does not Therefore, the protective jacket 54 can transmit heat to the outer tube 51 by convection or radiation while protecting the flame from direct contact with the outer tube 51 to cause the reforming reaction to occur. The protective jacket 54 includes a sleeve 541 and a combustion gas accommodating part 543 .

상기 슬리브(541)는 외측튜브(51)의 외측을 감싸도록 구비되며, 제2연통홀(157)로부터 수직으로 연장되며 하단이 개방되는데 후술하는 연소가스 수용부(543)에 의해 소정 정도 폐색된다. 슬리브(541)는 외측튜브(511)와 소정거리 이격되어 사이에 유로(56)를 형성함으로써, 유로(56)를 통해 상향유동하는 연소가스의 대류열에 의해 외측튜브(51) 내로 열이 전달되도록 하면서, 슬리브(541)로부터 복사되는 열을 통해 외측튜브(51)로 열이 전달되도록 할 수 있다. 상기 슬리브(541)는 외측튜브의 하단보다 아래까지 연장될 수 있다. 슬리브(541)는 연소하우징(31)의 상단보다 아래까지 연장됨이 바람직하고, 제2연소용기(315)의 상단보다 아래까지 연장됨이 더욱 바람직하다. 연소하우징(31)으로부터의 열이 직접적으로 전달되는 경우에는 화염과 면하는 측으로의 열전달과 화염과 면하지 않는 측으로의 열전달이 불균형하여 열교환 효율 및 개질 효율이 하락할 수 있는데, 슬리브(541)가 제2연소용기(315)의 상단보다 아래까지 연장됨으로써 간접적으로 연소가스를 슬리브(541) 내로 유입받아 균일한 열전달을 수행할 수 있다.The sleeve 541 is provided to surround the outer side of the outer tube 51, extends vertically from the second communication hole 157, and has an open lower end, which is blocked to a certain extent by a combustion gas receiving part 543 to be described later. . The sleeve 541 is spaced apart from the outer tube 511 by a predetermined distance to form a flow path 56 therebetween, so that heat is transferred into the outer tube 51 by convective heat of the combustion gas flowing upward through the flow path 56 . While doing so, heat may be transferred to the outer tube 51 through the heat radiated from the sleeve 541 . The sleeve 541 may extend below the lower end of the outer tube. The sleeve 541 preferably extends below the upper end of the combustion housing 31 , and more preferably extends below the upper end of the second combustion vessel 315 . When heat from the combustion housing 31 is directly transferred, heat transfer to the side facing the flame and heat transfer to the side not facing the flame are unbalanced, so that heat exchange efficiency and reforming efficiency may decrease. By extending below the upper end of the second combustion vessel 315, the combustion gas may be indirectly introduced into the sleeve 541 to perform uniform heat transfer.

도 20은 도 17의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다. 도 20을 참고하면, 상기 연소가스 수용부(543)는 슬리브(541)의 하단에서 연소가스를 수용하도록 구비되는데, 복수의 유입공(543a)을 형성하여 유입공을 통해 연소가스가 슬리브(541) 내로 유입되되록 할 수 있다. 상기 복수의 유입공(543a)은 개질부(50), 즉 연소가스 수용부(543)의 원형 평면의 중심으로부터 방사상으로 같은 각도를 가지면서 형성될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서는 45도의 각도를 가지면서 8개의 유입공(543a)이 형성될 수 있다. 유입공(543a)이 방사상으로 형성됨에 따라 제1공간(117)에서의 연소가스가 각 유입공(543a)을 따라 균일하게 유입된다. 연소가스 수용부(543)는 수용캡(5431)과 수용벽(5433)을 포함한다.20 is a cross-sectional view illustrating a cross section C-C′ of FIG. 17 . Referring to FIG. 20 , the combustion gas accommodating part 543 is provided to receive combustion gas at the lower end of the sleeve 541 , and a plurality of inlet holes 543a are formed so that the combustion gas flows through the inlet holes 541 . ) can be introduced into the The plurality of inlet holes 543a may be formed while having the same angle radially from the center of the circular plane of the reforming unit 50 , that is, the combustion gas receiving unit 543 . In a preferred embodiment, eight inlet holes 543a may be formed while having an angle of 45 degrees. As the inlet holes 543a are formed radially, the combustion gas in the first space 117 is uniformly introduced along each inlet hole 543a. The combustion gas accommodating part 543 includes an accommodating cap 5431 and an accommodating wall 5433 .

상기 수용캡(5431)은 연소가스 수용부(543)의 하단해서 연소가스 수용부의 하면을 폐색하고, 수용벽(5433)은 연소가스 수용부(543)의 하측면에 수용공(543a)이 형성되도록 수용캡(5431)으로부터 연장되는데, 같은 각도를 가지면서 방사상으로 수용공(543a)이 형성되도록 수용벽 또한 같은 각도를 가지면서 방사상으로 형성될 수 있다.The accommodating cap 5431 is the lower end of the combustion gas accommodating part 543 to close the lower surface of the combustion gas accommodating part, and the accommodating wall 5433 has an accommodating hole 543a formed on the lower surface of the combustion gas accommodating part 543 . It extends from the accommodating cap 5431 as much as possible, and the accommodating wall may also be radially formed with the same angle so that the accommodating hole 543a is formed radially while having the same angle.

다시 도 15, 도 17 내지 18을 참고하면, 상기 보호재킷(54)의 슬리브(541)와 외측튜브(51) 사이에는 유로(56)가 형성되고, 유로를 통해 연소가스가 상향유동하여 제1공간(117)에서 제2공간(155)으로 유동한다. 이때 유로(56) 내부로는 균일하게 연소가스가 유입되면서, 대류를 통해 연소가스로부터 외측튜브(51)로 열을 전달하게 된다. 한편, 경막층에 전달되는 열전달의 계수이며, 단위 면적, 단위 시간, 단위 온도차에 대한 이동하는 열 전달량[kcal/m2·h·℃]으로 나타내어지는 경막전열계수는, 바람 등의 외력을 통한 강제대류의 경우 15~40, 가열 등에 의해 유체 내에 생성되는 밀도차에 의한 자연대류의 경우 5~8로, 강제대류의 경우 열전달 효율성이 높다. Referring back to FIGS. 15 and 17 to 18 , a flow path 56 is formed between the sleeve 541 and the outer tube 51 of the protective jacket 54 , and the combustion gas flows upward through the flow path to form the first It flows from the space 117 to the second space 155 . At this time, the combustion gas is uniformly introduced into the flow path 56 , and heat is transferred from the combustion gas to the outer tube 51 through convection. On the other hand, it is the coefficient of heat transfer to the dura mater, and the dura mater heat transfer coefficient expressed as the amount of heat transfer [kcal/m 2 h ℃] for unit area, unit time, and unit temperature difference is, In the case of forced convection, it is 15-40, in the case of natural convection due to the density difference created in the fluid by heating, etc., it is 5-8, and in the case of forced convection, the heat transfer efficiency is high.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 보호재킷(54)이 길게 형성되는 경우 유로(56) 내에서 연소가스의 이동속도가 증가하게 되고, 이로 인해 유로(56) 내에서의 대류의 성질은 강제대류에 가깝게 되어 대류에 의한 열전달 효율이 높아진다. 외측튜브(51)의 하단, 또는 보호재킷(54)의 하단을 기준으로 볼 때, 슬리브(541)가 제1공간(117)의 상단, 즉 하부챔버(11) 내에서만 연장되는 것이 아니라 상부챔버(15)의 제2연통홀(157)까지 연장됨으로써, 단일 챔버로 구성된 수증기 탄화수소 개질기에서 보호재킷(54) 또는 슬리브(541)에 의해 외측튜브(51)와 대류 열전달하는 것보다 높은 효율로 대류 열전달이 가능하도록 한다.In a preferred embodiment of the present invention, when the protective jacket 54 is formed to be long, the movement speed of the combustion gas in the flow path 56 is increased, so that the nature of the convection in the flow path 56 is forced convection. The closer to , the higher the heat transfer efficiency by convection. When viewed from the lower end of the outer tube 51 or the lower end of the protective jacket 54 , the sleeve 541 does not extend only at the upper end of the first space 117 , that is, within the lower chamber 11 , but rather the upper chamber. By extending to the second communication hole 157 of (15), convection with higher efficiency than the convective heat transfer with the outer tube 51 by the protective jacket 54 or sleeve 541 in the steam hydrocarbon reformer composed of a single chamber to allow heat transfer.

도 21은 도 19의 일부분을 확대한 도면으로, 본 발명의 개질부(50)에 열전달수단(55)이 부착된 것을 중심으로 도 17 내지 도 19 및 도 21을 참고하여 이하를 설명하도록 한다. 상기 열전달수단(55)은 촉매(53) 또는 원료가스로의 열전달을 보조하여 수소 개질의 효율을 높이도록 구비될 수 있다. 열전달수단(55)은 제1공간(117)의 연소가스로부터 촉매(53) 또는 원료가스로 열을 전달하도록 구비될 수 있다. 또는 열전달수단(55)은 내측튜브(52)를 통해 상승하는 개질가스로부터 하강하는 외측튜브(51) 내의 원료가스로 열을 전달하도록 구비될 수 있다. 열전달수단(55)은 핀(fin)의 형상을 가지도록 구비될 수 있는데, 일측으로 연장되는 판의 형상을 가져 보호재킷(54) 또는 내측튜브(52)에 부착됨으로써 표면적 또는 열전달 면적을 넓혀 열전달을 촉진함이 바람직하다. 상기 열전달수단(55)은 제1전달체(551)와 제2전달체(553)를 포함할 수 있다.FIG. 21 is an enlarged view of a part of FIG. 19 , and the following description will be made with reference to FIGS. 17 to 19 and 21 , focusing on the heat transfer means 55 attached to the reforming unit 50 of the present invention. The heat transfer means 55 may be provided to increase the efficiency of hydrogen reforming by assisting in heat transfer to the catalyst 53 or source gas. The heat transfer means 55 may be provided to transfer heat from the combustion gas in the first space 117 to the catalyst 53 or the source gas. Alternatively, the heat transfer means 55 may be provided to transfer heat from the reformed gas rising through the inner tube 52 to the source gas in the outer tube 51 descending. The heat transfer means 55 may be provided to have the shape of a fin, and has the shape of a plate extending to one side and is attached to the protective jacket 54 or the inner tube 52 to increase the surface area or heat transfer area for heat transfer It is desirable to promote The heat transfer means 55 may include a first transfer member 551 and a second transfer member 553 .

상기 제1전달체(551)는 수소를 포함한 개질가스로부터 원료가스로 열을 전달하도록 구비될 수 있다. 제1전달체(551)는 내측튜브(52)와 외측튜브(51) 사이에 구비되어 개질가스로부터 원료가스로 열을 전달하되, 내측튜브(52)의 외주면에 형성될 수 있다. 제1전달체(551)는 내측튜브(52)의 외주면에서 수직으로 연장되는 판의 형상을 가짐으로써, 하향하는 원료가스의 유동을 방해하지 않으면서 약 750도 정도로 온도가 높은 개질가스로부터 약 600~700도 정도의 원료가스로 열을 전달하도록 구비될 수 있다. 이를 위하여 제1전달체(551)는 촉매(53)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 제1전달체(551)는 복수개가 형성되어 내측튜브(52)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되되, 각 제1전달체(551)는 내측튜브(52)의 중심으로부터 같은 각도를 가지면서 연장되어 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 제1전달체(551)가 중심으로부터 90도의 각도를 가지면서 형성될 수 있다.The first transfer member 551 may be provided to transfer heat from the reformed gas including hydrogen to the source gas. The first transfer member 551 is provided between the inner tube 52 and the outer tube 51 to transfer heat from the reformed gas to the source gas, and may be formed on the outer peripheral surface of the inner tube 52 . The first delivery body 551 has a plate shape extending vertically from the outer circumferential surface of the inner tube 52, and thus does not interfere with the flow of the raw material gas going down. It may be provided to transfer heat to the raw material gas of about 700 degrees. To this end, the first carrier 551 may be provided above the catalyst 53 . A plurality of the first transmission members 551 are formed and radially disposed with respect to the center of the inner tube 52 , and each of the first transmission members 551 is extended while having the same angle from the center of the inner tube 52 . can be formed. In a preferred embodiment of the present invention, the first transmission member 551 may be formed while having an angle of 90 degrees from the center.

도 21을 참고하면, 상기 제2전달체(553)는 제1공간(117)의 연소가스로부터 원료가스로 열을 전달하도록 구비될 수 있다. 제2전달체(553)는 보호재킷(54) 또는 슬리브(541) 외측에 구비되어 연소가스로부터 슬리브(541)로 열을 전달하고, 슬리브(541)로부터 외측튜브(51)로는 복사를 통해 열이 전달될 수 있다. 제2전달체(553)는 슬리브(541)의 외주면에 형성되되, 슬리브(541)의 외주면에서 수직으로 연장되는 판의 형상을 가짐이 바람직하다. 제2전달체(553)는 제1공간(117)의 상측에 구비될 수 있으며, 바람직하게는 촉매(53)의 상단과 대응되는 높이에 형성될 수 있다. 촉매(53)에서의 개질반응에 많은 열이 필요하며, 특히 개질반응이 처음 발생하는 촉매의 상단부에서 많은 열이 필요하므로, 제2전달체(553)는 촉매의 상측에 열을 효율적으로 전달하도록 구비된다.Referring to FIG. 21 , the second transfer member 553 may be provided to transfer heat from the combustion gas in the first space 117 to the source gas. The second transfer member 553 is provided on the outside of the protective jacket 54 or sleeve 541 to transfer heat from the combustion gas to the sleeve 541, and heat is transferred from the sleeve 541 to the outer tube 51 through radiation. can be transmitted. The second transmission member 553 is formed on the outer circumferential surface of the sleeve 541 , and preferably has a plate shape extending vertically from the outer circumferential surface of the sleeve 541 . The second delivery member 553 may be provided above the first space 117 , and may preferably be formed at a height corresponding to the upper end of the catalyst 53 . Since a lot of heat is required for the reforming reaction in the catalyst 53, and in particular, a lot of heat is required at the upper end of the catalyst where the reforming reaction occurs first, the second carrier 553 is provided to efficiently transfer heat to the upper side of the catalyst. do.

상기 제2전달체(553)는 복수개가 슬리브(541)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2전달체(553)는 슬리브(541) 주변으로 같은 간격을 가지면서 배치될 수 있다. 이에 따라 제2전달체(553)에 의해 제1공간(117)의 열이 슬리브(541)로 전달되고, 슬리브(541)에서 복사에 의해 외측튜브(51)로 열이 전달된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 8개의 제2전달체가 45도 각도로 배치될 수 있으나, 다른 배치형태를 권리범위에서 배제하지는 않는다.A plurality of the second transfer members 553 may be radially disposed with respect to the center of the sleeve 541 . In this case, the second transfer member 553 may be disposed with the same spacing around the sleeve 541 . Accordingly, heat from the first space 117 is transferred to the sleeve 541 by the second transfer member 553 , and heat is transferred from the sleeve 541 to the outer tube 51 by radiation. In a preferred embodiment of the present invention, eight second transmission bodies may be disposed at a 45 degree angle, but other arrangements are not excluded from the scope of the rights.

도 22는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2전달체(553)의 배치를 도시한 도면이다. 도 22를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에서의 복수의 제2전달체(553)는 슬리브(541)의 중심으로부터 다른 각도를 가지면서 연장되어 형성될 수 있다. 연소가스 수용부(543)의 경우에는 복수의 수용공(543a)이 같은 각도를 가지면서 방사상으로 형성됨으로써 보호재킷 내에 균일하게 연소가스를 도입할 수 있으나, 슬리브(541)의 외부의 경우에는 연소하우징(31)의 화염측을 면하는 곳에서는 연소가스에 의해 열이 많이 전달되고, 화염을 면하지 않는 부분에서는 열이 적게 전달될 수 있다. 이렇게 되면 슬리브(541)에서 외측튜브로 복사에 의한 열전달이 균일하지 않아 외측튜브(51) 내의 촉매(53)에서 수소 개질반응이 불균일하게 일어날 수 있다. 이에 따라서, 각 제2전달체(553)는 연소부(30) 또는 연소하우징(31)을 면하는 측에서는 슬리브(541)의 중심으로부터 넓은 각도(β)를 가지도록 이격되어 구비되고, 연소부(30) 또는 연소하우징(31)을 면하지 않는 측에서는 슬리브(541)의 중심으로부터 좁은 각도(α)를 가지도록 이격되어 구비된다. 이에 따라, 화염을 면하는 측에 구비되는 제2전달체(553)는 화염을 면하지 않는 측에 구비되는 제2전달체(553)보다 넓은 각도를 이루면서 구비되고(α<β), 화염을 면하지 않는 측으로 갈수록 각 제2전달체(553) 사이의 각도가 점진적으로 작아지도록 하여 배치될 수 있다. 또한, 복수의 제2전달체(553)는 연소부(30) 또는 내부공간(117)의 중심으로부터 슬리브(541)의 중심을 연결하는 가상의 직선에 대하여 대칭되도록 배치될 수 있다. 22 is a view showing the arrangement of the second transmission body 553 according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 22 , the plurality of second transmission members 553 in another embodiment of the present invention may be formed to extend from the center of the sleeve 541 at different angles. In the case of the combustion gas accommodating part 543, the plurality of accommodating holes 543a are formed radially while having the same angle, so that combustion gas can be uniformly introduced into the protective jacket, but in the case of the outside of the sleeve 541, combustion Where the housing 31 faces the flame side, a lot of heat is transferred by the combustion gas, and less heat can be transferred to the part that does not face the flame. In this case, heat transfer by radiation from the sleeve 541 to the outer tube is not uniform, so that the hydrogen reforming reaction may occur non-uniformly in the catalyst 53 in the outer tube 51 . Accordingly, each second transmission body 553 is provided with a wide angle β from the center of the sleeve 541 on the side facing the combustion unit 30 or the combustion housing 31, and the combustion unit 30 ) or the combustion housing 31 is provided spaced apart so as to have a narrow angle (α) from the center of the sleeve (541) on the side. Accordingly, the second transmission body 553 provided on the side facing the flame is provided while forming a wider angle than the second transmission body 553 provided on the side not facing the flame (α<β), and does not face the flame It may be arranged such that the angle between each of the second transmission members 553 gradually decreases toward the non-removable side. In addition, the plurality of second delivery members 553 may be disposed to be symmetrical with respect to an imaginary straight line connecting the center of the sleeve 541 from the center of the combustion unit 30 or the inner space 117 .

상기 유로(56)는 상기 보호재킷(54) 또는 슬리브(541)가 외측튜브(51)의 외측에서 외측튜브를 감싸면서 연장됨으로써 형성되며, 연소가스가 상기 유로(56)를 통해 제1공간(117)에서 제2공간(155)으로 상승유동하면서 대류를 통해 외측튜브(51)로 열을 전달하게 되고, 이에 따라 촉매(53)에서 원료가스가 수소를 포함한 개질가스로 변환된다. 상술한 것에 따르면, 보호재킷(54) 또는 슬리브(541)가 제2연통홀(157)로부터 수직으로 연장됨에 따라 유로(56)가 제2연통홀(157)로부터 외측튜브(51)의 하단까지 형성되고, 이로 인해 하부챔버(11) 내에서만 유로가 형성되는 것보다 빠른 속도로 연소가스가 상향유동하여 높은 경막전열계수로 효율적인 열전달이 가능하다.The flow path 56 is formed by extending the protective jacket 54 or sleeve 541 while enclosing the outer tube from the outside of the outer tube 51 , and the combustion gas passes through the flow path 56 into the first space ( 117) flows upward into the second space 155 and transfers heat to the outer tube 51 through convection, and accordingly, the raw material gas is converted into reformed gas including hydrogen in the catalyst 53. As described above, as the protective jacket 54 or sleeve 541 extends vertically from the second communication hole 157 , the flow path 56 extends from the second communication hole 157 to the lower end of the outer tube 51 . formed, thereby allowing the combustion gas to flow upward at a faster rate than when the flow path is formed only in the lower chamber 11, so that efficient heat transfer is possible with a high dural heat transfer coefficient.

상기 센서(57)는 수소 개질반응이 수행되는 개질부(50) 내의 각 부분의 온도를 감지하도록 구비될 수 있다. 개질반응이 효율적으로 발생하기 위해서는 일정한 온도를 유지하거나, 적정 범위 내의 온도가 유지되어야 하므로, 센서(57)에 의해 개질반응이 수행되고 있는 부분의 온도를 감지한 후 개질반응을 제어할 수 있다. 상기 센서(57)는 보호재킷의 슬리브(541) 외주면에 부착되거나 외주면으로부터 연장되어 구비될 수 있다(57a). 상기 센서(57a)는 제1공간(117)의 온도를 감지함으로써, 개질반응에 필요한 열의 공급 여부를 확인할 수 있도록 한다. 상기 센서(57a)는 제1공간 내에서 슬리브(541)의 상측, 하측, 하단에 구비될 수 있다. 상기 센서(57)는 내측튜브(52)와 외측튜브(51) 사이에서 촉매(53)의 온도를 감지할 수도 있다(57b). 촉매(53)의 온도를 감지함으로써 촉매의 전반적인 영역에 걸쳐 개질반응이 잘 수행되는지 체크할 수 있다. 상기 센서(57b)는 내측튜브(52)의 외주면에 구비되되 촉매가 배치되는 영역에 배치될 수 있으며, 촉매가 배치된 영역 뿐만이 아니라 내측튜브(52)가 연장되는 영역에 걸쳐 구비되어 개질부(50) 내 위치별로 온도 데이터를 수집할 수도 있다. 나아가, 상기 센서(57)는 내측튜브의 외주면에 구비되어 하향유동하는 원료가스의 온도를 감지할 수도 있고, 내측튜브의 내주면에 구비되어 상향유동하는 개질가스의 온도를 감지할 수도 있다. 또한, 센서(57)는 외측튜브(51)의 외주면을 따라 수직으로 연장되며 부착되어 외측튜브(51)의 온도 데이터를 추출할 수 있다. 추출된 상기 데이터들은 효율적인 수소 개질을 위하여 연소부(30)의 제어 및 화염 또는 열과 관련된 안전관리에 사용될 수 있다.The sensor 57 may be provided to sense the temperature of each part in the reforming unit 50 in which the hydrogen reforming reaction is performed. In order for the reforming reaction to occur efficiently, a constant temperature or a temperature within an appropriate range must be maintained, so that the reforming reaction can be controlled after sensing the temperature of the portion where the reforming reaction is being performed by the sensor 57 . The sensor 57 may be attached to or extended from the outer circumferential surface of the sleeve 541 of the protective jacket (57a). The sensor 57a detects the temperature of the first space 117, so that it can be checked whether heat required for the reforming reaction is supplied. The sensor 57a may be provided above, below, and below the sleeve 541 in the first space. The sensor 57 may sense the temperature of the catalyst 53 between the inner tube 52 and the outer tube 51 (57b). By sensing the temperature of the catalyst 53, it can be checked whether the reforming reaction is well performed over the entire area of the catalyst. The sensor 57b is provided on the outer circumferential surface of the inner tube 52 and may be disposed in a region where the catalyst is disposed. 50) You can also collect temperature data for each location. Furthermore, the sensor 57 may be provided on the outer circumferential surface of the inner tube to sense the temperature of the raw material gas flowing downward, or may be provided on the inner circumferential surface of the inner tube to detect the temperature of the reformed gas flowing upward. In addition, the sensor 57 extends vertically along the outer circumferential surface of the outer tube 51 and is attached to extract temperature data of the outer tube 51 . The extracted data may be used for control of the combustion unit 30 and safety management related to flame or heat for efficient hydrogen reforming.

다시 도 9 내지 도 10을 참고하면, 상기 개질가스 배출부(60)는 개질부(50)에서의 반응을 통해 생성된 개질가스를 배출하도록 구비된다. 개질가스 배출부(60)는 상부챔버(15)의 상측에 배치되어 개질가스를 배출하도록 구비될 수 있다. 개질가스 배출부(60)는 개질가스 유입구(61), 유출관(63), 유출헤더(65) 및 개질가스 유출구(67)를 포함한다. Referring back to FIGS. 9 to 10 , the reformed gas discharge unit 60 is provided to discharge the reformed gas generated through the reaction in the reformer 50 . The reformed gas discharge unit 60 may be disposed above the upper chamber 15 to discharge the reformed gas. The reformed gas discharge unit 60 includes a reformed gas inlet 61 , an outlet pipe 63 , an outlet header 65 , and a reformed gas outlet 67 .

상기 개질가스 유입구(61)는 개질부(50)로부터 개질가스를 유입받는다. 상기 개질가스 유입구(61)는 내측튜브(52)의 개방된 상단과 연결되어 상향유동하는 개질가스를 유입받을 수 있다.The reformed gas inlet 61 receives the reformed gas from the reformer 50 . The reformed gas inlet 61 is connected to the open upper end of the inner tube 52 to receive the reformed gas flowing upward.

상기 유출관(63)은 개질가스 유입구(61)와 유출헤더(65)를 연결하여 개질가스를 유출헤더(65)로 공급한다. 유출관(63)은 일단이 개질가스 유입구(61)와 연결되고 타단이 유출헤더(65)의 측면 또는 상면에 연결되어 유출헤더와 연통되도록 구비된다. 유출관(63)은 고온의 개질가스 유동에 의해 파괴되거나 손상되지 않도록 신축성을 가질 수 있다. 또한 유출관(63)은 굴곡을 가지도록 형성되어 신축을 수용하도록 형성될 수 있다. 유출관(63)은 소정의 직경, 바람직하게는 20mm 이하의 직경을 가지는 관의 형상을 가지되, 상술한 분배관(47)에서의 경우와 같이 유출관(63)의 직경은 개질가스 유입구 직경보다 작도록 형성될 수 있고, 유출헤더(65)의 직경보다 작도록 형성될 수 있다. The outlet pipe 63 supplies the reformed gas to the outlet header 65 by connecting the reformed gas inlet 61 and the outlet header 65 . The outlet pipe 63 is provided such that one end is connected to the reformed gas inlet 61 and the other end is connected to the side or upper surface of the outlet header 65 to communicate with the outlet header. The outlet pipe 63 may have elasticity so as not to be destroyed or damaged by the high-temperature reformed gas flow. In addition, the outlet pipe 63 may be formed to have a curved shape to accommodate expansion and contraction. The outlet pipe 63 has a predetermined diameter, preferably a pipe shape having a diameter of 20 mm or less, and as in the case of the above-described distribution pipe 47, the diameter of the outlet pipe 63 is the reformed gas inlet diameter. It may be formed to be smaller, and may be formed to be smaller than the diameter of the outflow header 65 .

유출관(63)은 개질가스 유입구(61)로부터 대략 직선으로 연장되는 제3연장부(631), 굴곡지게 형성되어 신축을 수용하는 굴곡부(633), 굴곡부(633)로부터 유출헤더(65)의 측면 또는 상면과 연결되는 제4연장부(675)를 포함한다.The outlet pipe 63 includes a third extension 631 extending approximately in a straight line from the reformed gas inlet 61, a bent portion 633 formed to be curved to accommodate expansion and contraction, and an outflow header 65 from the bent portion 633. and a fourth extension 675 connected to the side surface or the upper surface.

상기 굴곡부(633)는 제3연장부(631)로부터 일측으로 굴곡지도록 형성된 제3굴곡(633a)과 제3굴곡으로부터 타측으로 굴곡지도록 형성된 제4굴곡(633b)을 포함할 수 있다. 제3굴곡(633a)과 제4굴곡(633b)은 제3연장부(631)와 제4연장부(635)가 바람직하게는 직각을 이루도록 굴곡져 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 제3굴곡(633a)은 제3연장부(631)로부터 하측 및 유출헤더(65) 측으로 굴곡지고, 제4굴곡(633b)은 제3굴곡(633a)으로부터 제3연장부(631)와 직각이 되도록 유출헤더(65) 측으로 굴곡짐으로써, 유출관(63)은 전체적으로 S자 형상을 가지면서 형성될 수 있다. 고온의 개질가스가 유동할 시, 신축성을 가지는 유출관은 온도에 의해 그 길이가 늘어날 수 있는데, 굴곡부(633)에 의해 신축이 수용됨으로써 ㅇ유출관(63), 유출헤더(65) 및 개질부(50)의 파손 내지 손상을 방지할 수 있다. 나아가, 유출관(63)은 직경이 개질가스 유입구(61)의 직경보다 작도록 형성되어 차압을 형성하여 균일한 양의 원료가스가 유출될 수 있도록 한다. The curved portion 633 may include a third curved portion 633a formed to be curved from the third extended portion 631 to one side and a fourth curved portion 633b formed to be curved from the third curved portion to the other side. The third curved portion 633a and the fourth curved portion 633b may be bent so that the third extended portion 631 and the fourth extended portion 635 preferably form a right angle. In a preferred embodiment of the present invention, the third curved portion 633a is curved from the third extension 631 toward the lower side and the outflow header 65 side, and the fourth curved 633b is the third curved portion from the third curved portion 633a. By bending toward the outlet header 65 to be perpendicular to the extension 631 , the outlet pipe 63 may be formed to have an S-shape as a whole. When the high-temperature reformed gas flows, the length of the stretchable outlet pipe can be increased by temperature, and the expansion and contraction is accommodated by the bent portion 633, so that the outlet pipe 63, the outflow header 65 and the reforming part are accommodated. (50) It is possible to prevent breakage or damage. Furthermore, the outlet pipe 63 is formed to have a diameter smaller than the diameter of the reformed gas inlet 61 to form a differential pressure so that a uniform amount of raw material gas can flow out.

상기 유출헤더(65)는 상부챔버(15)의 상측에 원형의 링 형태로 구비되고, 복수의 유출관(63)으로부터 개질가스를 유입받고, 유출헤더(65)의 일측에 형성되는 개질가스 유출구(67)를 통해 개질가스를 유출시킨다.The outflow header 65 is provided in a circular ring shape on the upper side of the upper chamber 15 , receives reformed gas from a plurality of outlet pipes 63 , and a reformed gas outlet formed at one side of the outflow header 65 . The reformed gas is discharged through (67).

이에 따라, 원료가스는 원료가스 유입구(41)로 유입되어 원료가스 가열관(43)에서 가열된 후, 분배헤더(45) 및 분배관(47)을 걸쳐 외측튜브(51) 내로 유입되고, 외측튜브(51)에서 하향유동하면서 열교환하면서 촉매(53)에 의해 개질가스로 변환된다. 변환된 개질가스는 외측튜브(51) 내에 수용되는 내측튜브(52)의 개방된 하단으로 유입된 후 상향유동하여 개질가스 유입구(61)로 유입되고, 유출관(63) 및 유출헤더(65)를 거쳐 개질가스 유출구(67)를 통해 유출된다.Accordingly, the source gas flows into the source gas inlet 41 and is heated in the source gas heating tube 43 , and then flows through the distribution header 45 and the distribution tube 47 into the outer tube 51 , and the outside It is converted into reformed gas by the catalyst 53 while exchanging heat while flowing downward in the tube 51 . The converted reformed gas flows into the open lower end of the inner tube 52 accommodated in the outer tube 51, then flows upward and flows into the reformed gas inlet 61, and the outlet pipe 63 and the outlet header 65. and flows out through the reformed gas outlet 67.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the above description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the written disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed as including other embodiments.

1: 수증기 탄화수소 개질기
10: 바디 11: 하부챔버
13: 격판 15: 상부챔버
20: 공기공급부 21: 공기유입구
23: 공기가열관 25: 공기유출구
30: 연소부 31: 연소하우징
32: 혼합부 33: 연료가스 공급부
34: 제1교반수단 35: 제2교반수단
40: 원료가스 공급부 41: 원료가스 유입구
43: 원료가스 가열관 431: 외측나선
433: 내측나선 435: 유로안내부
44: 지지부 45: 분배헤더
47: 분배관 471: 제1연장부
473: 굴곡부 475: 제2연장부
50: 개질부 51: 외측튜브
52: 내측튜브 53: 촉매
54: 보호재킷 541: 슬리브
543: 연소가스 수용부 543a: 유입공
55: 열전단수단 56: 유로
57: 센서 60: 개질가스 배출부
61: 개질가스 유입구 63: 유출관
65: 유출헤더 67: 개질가스 유출구1: steam hydrocarbon reformer
10: body 11: lower chamber
13: diaphragm 15: upper chamber
20: air supply 21: air inlet
23: air heating tube 25: air outlet
30: combustion unit 31: combustion housing
32: mixing unit 33: fuel gas supply unit
34: first stirring means 35: second stirring means
40: source gas supply unit 41: source gas inlet
43: raw material gas heating tube 431: outer spiral
433: inner helix 435: flow path guide
44: support 45: distribution header
47: distribution pipe 471: first extension
473: bent portion 475: second extension
50: reformed part 51: outer tube
52: inner tube 53: catalyst
54: protective jacket 541: sleeve
543: combustion gas receiving unit 543a: inlet hole
55: heat shear means 56: Euro
57: sensor 60: reformed gas discharge unit
61: reformed gas inlet 63: outlet pipe
65: outflow header 67: reformate gas outlet

Claims (13)

중심에서 연료가스의 연소반응을 통해 연소가스가 생성되는 제1공간과 상부에 제1연통홀을 가지는 하부챔버, 내부에 제2공간을 가지며 하부에 상기 제1연통홀과 연통되는 제2연통홀을 가지는 상부챔버, 적어도 일부가 상기 하부챔버와 상부챔버 내에 배치되어 개질반응을 수행하는 개질부 및 상기 하부챔버 내에서 연료가스와 공기를 연소시키는 연소부를 포함하고,
상기 개질부는 적어도 일부가 제1공간과 제2공간에 걸쳐 배치되고,
상하로 연장되어 적어도 일부가 제1공간까지 연장되는 외측튜브, 상기 외측튜브 내에 동축정렬되어 구비되는 내측튜브, 상기 제1공간에 배치된 외측튜브 내에 형성되는 촉매 및 상기 외측튜브의 외측에 동축정렬되며 외측튜브로부터 이격된 채 일단이 상기 제1공간과 연통하고, 타단이 제2공간과 연통하도록 상하로 연장되는 보호재킷을 포함하며,
상기 보호재킷은 제2연통홀로부터 상기 외측튜브를 감싸면서 수직으로 연장되는 슬리브를 포함하고,
상기 연소부는 하부챔버의 하측 중앙에서 연료가스와 공기의 연소반응이 일어나는 연소하우징을 포함하되,
상기 연소하우징은 상측이 개방되도록 형성되며, 상기 슬리브는 상기 연소하우징의 상단 및 상기 외측튜브의 하단보다 하측까지 연장되는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.A lower chamber having a first space in which combustion gas is generated through a combustion reaction of fuel gas in the center and a first communication hole at an upper portion, a second communication hole having a second space therein and communicating with the first communication hole at a lower portion an upper chamber, at least a portion of which is disposed in the lower chamber and the upper chamber to perform a reforming reaction, and a combustion unit for burning fuel gas and air in the lower chamber,
At least a portion of the reforming unit is disposed over the first space and the second space,
An outer tube extending up and down and at least a portion extending to a first space, an inner tube provided in coaxial alignment within the outer tube, a catalyst formed in the outer tube disposed in the first space, and coaxial alignment on the outside of the outer tube and a protective jacket extending vertically so that one end communicates with the first space while being spaced apart from the outer tube and the other end communicates with the second space,
The protective jacket includes a sleeve extending vertically while surrounding the outer tube from the second communication hole,
The combustion unit includes a combustion housing in which a combustion reaction of fuel gas and air occurs in the lower center of the lower chamber,
The combustion housing is formed to have an upper side open, and the sleeve extends to a lower side than an upper end of the combustion housing and a lower end of the outer tube. 제1항에 있어서, 상기 보호재킷은 상기 슬리브의 하면을 폐색하면서 연소가스를 수용하는 연소가스 수용부를 더 포함하며,
상기 연소가스 수용부는 측면에 슬리브의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되는 복수의 유입공을 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.According to claim 1, wherein the protective jacket further comprises a combustion gas accommodating portion for accommodating the combustion gas while blocking the lower surface of the sleeve,
The combustion gas accommodating part steam hydrocarbon reformer, characterized in that it comprises a plurality of inlet holes formed radially with respect to the center of the sleeve on the side. 삭제delete 제1항에 있어서, 제1연통홀과 제2연통홀의 직경은 외측튜브의 직경보다 크고, 상기 보호재킷의 직경은 상기 제2연통홀의 직경과 상응하도록 형성된 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.
[2] The steam hydrocarbon reformer according to claim 1, wherein the diameters of the first and second communication holes are larger than the diameter of the outer tube, and the diameter of the protective jacket is formed to correspond to the diameter of the second communication hole.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 슬리브와 외측튜브 사이에 이격된 공간을 따라 유로가 형성되고, 상기 유로를 따라 제1공간에서 제2공간으로 연소가스가 상향유동하며,
상기 유로를 통해 유동하는 연소가스로부터 상기 외측튜브로 대류에 의해 열이 전달되고, 상기 슬리브로부터 외측튜브로 복사에 의해 열이 전달되는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.According to claim 1, wherein a flow path is formed along the space spaced apart between the sleeve and the outer tube, the combustion gas flows upwardly from the first space to the second space along the flow path,
Steam hydrocarbon reformer, characterized in that heat is transferred from the combustion gas flowing through the flow path to the outer tube by convection, and heat is transferred from the sleeve to the outer tube by radiation. 제7항에 있어서, 상기 외측튜브는 상측이 연소가스 공급부와 연결되고 하측이 폐색되며, 내측튜브는 하측이 개방되고 상측이 개질가스 배출부와 연결되어 외측튜브 내에서 하강하여 촉매를 통과한 개질가스가 내측튜브를 통해 상승하여 배출되는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.The reforming according to claim 7, wherein the outer tube has an upper side connected to the combustion gas supply unit and a lower side is closed, and the inner tube has an open lower side and an upper side connected to the reformed gas discharge unit, descends within the outer tube and passes through the catalyst. Steam hydrocarbon reformer, characterized in that the gas rises through the inner tube and is discharged. 제1항, 제2항, 제4항, 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 연소반응을 위해 제1공간으로 공기를 공급하는 공기공급부, 개질부로 원료가스를 공급하는 원료가스 공급부, 상기 개질부에서의 반응을 통해 생성된 개질가스를 배출하는 개질가스 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.The raw material gas according to any one of claims 1, 2, 4, and 7 to 8, wherein the air supply unit for supplying air to the first space for the combustion reaction, and the raw material gas for supplying the raw material gas to the reforming unit The steam hydrocarbon reformer further comprising a supply unit and a reformed gas discharge unit discharging the reformed gas generated through the reaction in the reforming unit. 제9항에 있어서, 상기 원료가스 공급부는 상부챔버의 측면에 외부와 연결되도록 형성되는 원료가스 유입구, 제2공간에 구비되어 원료가스가 상기 개질부에 공급되기 전에 원료가스를 가열하는 원료가스 가열관을 포함하며,
상기 원료가스 가열관은 제1연통홀 및 제2연통홀을 통과하여 상기 제2공간으로 유입되고 상기 상부챔버에 형성된 연소가스 배출구를 통해 배출되는 연소가스에 의해 원료가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.The source gas heating according to claim 9, wherein the source gas supply unit is provided in the second space and the source gas inlet formed on the side surface of the upper chamber to be connected to the outside to heat the source gas before the source gas is supplied to the reformer. includes a tube,
The source gas heating tube passes through the first communication hole and the second communication hole into the second space and heats the source gas by the combustion gas discharged through the combustion gas outlet formed in the upper chamber. Steam hydrocarbon reformer. 제10항에 있어서, 원료가스 공급부는 가열된 원료가스를 개질부로 분배하는 분배헤더를 더 포함하며, 상기 원료가스 가열관은 외측나선과 내측나선을 포함하고, 상기 외측나선과 내측나선은 상호연통되며, 원료가스 유입구는 상기 외측나선과 연결되고, 상기 내측나선은 상기 분배헤더와 연통하도록 연결되어 유입된 원료가스가 일차적으로 외측나선을 통해 가열되고 내측나선을 통해 이차적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.11. The method of claim 10, wherein the source gas supply unit further comprises a distribution header for distributing the heated source gas to the reforming unit, the source gas heating tube includes an outer spiral and an inner spiral, the outer spiral and the inner spiral communicate with each other. and the source gas inlet is connected to the outer spiral, and the inner spiral is connected to communicate with the distribution header so that the introduced source gas is primarily heated through the outer spiral and secondarily heated through the inner spiral Steam hydrocarbon reformer. 제10항에 있어서, 상부챔버의 내부에는 나선 형상의 상기 원료가스 가열관을 따라 연소가스가 유동하도록 연소가스의 유동은 안내하는 유로안내부가 구비되며, 상기 유로안내부는 상부챔버와 동축정렬되고, 복수의 외측튜브를 감싸도록 소정 높이의 원통 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기11. The method of claim 10, wherein the inner chamber is provided with a flow path guide for guiding the flow of the combustion gas so that the combustion gas flows along the spiral-shaped raw material gas heating tube, the flow path guide is coaxially aligned with the upper chamber, Steam hydrocarbon reformer, characterized in that it has a cylindrical shape of a predetermined height to surround the plurality of outer tubes 제12항에 있어서, 상기 유로안내부는 복수의 제2연통홀로부터 이격되어 상부챔버의 하면으로부터 상측으로 연장되는 제1유로안내부와 상기 제1유로안내부의 외측으로 이격되어 상부챔버의 상면으로부터 하측으로 연장되는 제2유로안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기 탄화수소 개질기.

13. The method according to claim 12, wherein the flow guide part is spaced apart from the plurality of second communication holes and extends upward from the lower surface of the upper chamber, and the first flow guide part is spaced apart from the first flow guide part to the lower side from the upper surface of the upper chamber. A steam hydrocarbon reformer comprising a second flow path guide extending to
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