KR102416025B1 - Steam Hydrocarbon Reformer with Burner - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연소를 위한 공기를 유입받는 공기유입관, 연소를 위한 연료를 유입받는 연료공급관 및 수소가 포함된 오프가스를 유입받는 오프가스공급관이 연결된 연소하우징, 상기 연소하우징 내에서 유입된 가스를 균질하게 혼합하는 예혼합부 및 상기 예혼합부를 통과하면서 혼합된 가스를 연소시켜 열을 공급하는 연소부를 포함하되, 상기 예혼합부는 가스의 유동방향으로 구비되어 축 방향으로 연장되는 벤츄리 튜브를 포함하고, 상기 벤츄리튜브 내에서 연료와 공기가 혼합되어 연소부로 공급되어 상기 벤츄리튜브 내에서 연료와 공기가 균일하게 혼합되도록 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것이다. The present invention relates to a steam hydrocarbon reformer having a burner, and more particularly, an air inlet pipe receiving air for combustion, a fuel supply pipe receiving fuel for combustion, and an offgas receiving offgas containing hydrogen A combustion housing to which a supply pipe is connected, a pre-mixing unit for homogeneously mixing the gas introduced in the combustion housing, and a combustion unit for supplying heat by burning the mixed gas while passing through the pre-mixing unit, wherein the pre-mixing unit includes a gas A vapor hydrocarbon having a burner including a venturi tube provided in the flow direction and extending in the axial direction, wherein fuel and air are mixed in the venturi tube and supplied to the combustion unit so that the fuel and air are uniformly mixed in the venturi tube It's about the reformer.

Description

버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기{Steam Hydrocarbon Reformer with Burner}Steam Hydrocarbon Reformer with Burner

본 발명은 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연소를 위한 공기를 유입받는 공기유입관, 연소를 위한 연료를 유입받는 연료공급관 및 수소가 포함된 오프가스를 유입받는 오프가스공급관이 연결된 연소하우징, 상기 연소하우징 내에서 유입된 가스를 균질하게 혼합하는 예혼합부 및 상기 예혼합부를 통과하면서 혼합된 가스를 연소시켜 열을 공급하는 연소부를 포함하되, 상기 예혼합부는 가스의 유동방향으로 구비되어 축 방향으로 연장되는 벤츄리 튜브를 포함하고, 상기 벤츄리튜브 내에서 연료와 공기가 혼합되어 연소부로 공급되어 상기 벤츄리튜브 내에서 연료와 공기가 균일하게 혼합되도록 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기에 관한 것이다. The present invention relates to a steam hydrocarbon reformer having a burner, and more particularly, an air inlet pipe receiving air for combustion, a fuel supply pipe receiving fuel for combustion, and an offgas receiving offgas containing hydrogen A combustion housing to which a supply pipe is connected, a pre-mixing unit for homogeneously mixing the gas introduced in the combustion housing, and a combustion unit for supplying heat by burning the mixed gas while passing through the pre-mixing unit, wherein the pre-mixing unit includes a gas A vapor hydrocarbon having a burner comprising a venturi tube provided in the flow direction and extending in the axial direction, wherein fuel and air are mixed in the venturi tube and supplied to the combustion unit so that the fuel and air are uniformly mixed in the venturi tube It's about the reformer.

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 실시한다.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 referred to as 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.

수증기 탄화수소 개질기는 천연가스 등을 원료로 하여 수소를 제조할 수 있도록 하며, 연료인 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 연료와 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 fuels, together with air, so that hydrogen can be produced 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 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 연료를 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 in a furnace or chamber, and injects a raw material gas into a reaction tube containing a catalyst to obtain hydrogen at a high temperature.

종래의 수증기 탄화수소 개질기는 열원의 공급을 위하여 버너를 사용하여야 하는데, 충분한 스팀을 생산할 때 까지 천연가스(NG)를 연료로 사용하다가 충분한 스팀이 생산된 이후에는 천연가스와 스팀을 공급하여 개질반응을 진행하게 된다.The conventional steam hydrocarbon reformer needs to use a burner to supply a heat source. Natural gas (NG) is used as a fuel until sufficient steam is produced, and after sufficient steam is produced, natural gas and steam are supplied to carry out the reforming reaction. will proceed

개질기에 사용되는 버너는 천연가스 연료 및 수소의 생산 후 발생한 오프가스를 연소에 사용하는데, 오프가스에는 약 32~40%의 수소가 포함되어 있다.The burner used in the reformer uses natural gas fuel and off-gas generated after the production of hydrogen for combustion, and the off-gas contains about 32-40% of hydrogen.

수소의 연소속도는 메탄보다 약 8배 빠르고(수소 291cm/s, 메탄 37cm/s), 수소의 높은 연소속도는 연소 시 화염온도를 국부적으로 증가시키며, 이는 수소가 포함된 연료의 연소 시 높은 수준의 NOx를 생성할 수 있어 환경오염을 유발할 수 있는 등의 문제가 있다. 수소의 연소특성상 다량의 수소가 고르게 분산되지 않고 연소되는 경우 화염의 길이가 길어져 연소실의 벽에 화염으로 인한 직접적인 충격을 줄 수 있고, 수소개질반응이 일어나는 개질튜브의 취성파괴가 발생할 수 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 a high level when burning fuel containing hydrogen. There is a problem such as can cause environmental pollution because it can generate NOx. Due to the combustion characteristics of hydrogen, if a large amount of hydrogen is burned without being evenly dispersed, the length of the flame increases, which can give a direct impact to the wall of the combustion chamber due to the flame, and brittle fracture of the reforming tube in which the hydrogen reforming reaction occurs.

또한, 버너를 장시간 사용하는 경우 연료가 분사되는 노즐부분이 가열로 인해 변형될 수 있다. 특히 화염과 면하는 부분에서 수소가 포함된 오프가스가 분사되는 부분이 쉽게 변형되어 불균일한 연소가 발생한다.In addition, when the burner is used for a long time, the nozzle part through which fuel is injected may be deformed due to heating. In particular, the part where the off-gas containing hydrogen is injected in the part facing the flame is easily deformed, resulting in non-uniform combustion.

따라서, 업계에서는 상술한 문제점들을 보완하여 연소시 수소가 균일하게 분사되어 적절한 공기비에서 완전연소되고 오프가스 분사노즐 또는 분출홀이 과도한 열로 인해 손상되는 것을 방지하며, 연료와 공기의 혼합을 극대화하여 과잉공기를 줄이고 연료를 균질하게 분산시켜 안정적인 연소가 수행되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 요구하고 있는 실정이다.Therefore, in the industry, by supplementing the above-mentioned problems, hydrogen is uniformly injected during combustion, so that it is completely burned at an appropriate air ratio, and the off-gas injection nozzle or ejection hole is prevented from being damaged due to excessive heat, and the mixture of fuel and air is maximized to There is a need for a steam hydrocarbon reformer having a burner in which stable combustion is performed by reducing air and homogeneously dispersing fuel.

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 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer having a burner capable of obtaining a high hydrogen yield by increasing the heat exchange efficiency between combustion gas and fuel gas.

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 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer having a burner that prevents the reforming from being destroyed or damaged by flames.

본 발명의 목적은, 연소시 수소가 균일하게 분사되어 적절한 공기비에서 완전연소되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer having a burner in which hydrogen is uniformly injected during combustion to achieve complete combustion at an appropriate air ratio.

본 발명의 목적은, 오프가스 분사노즐 또는 분출홀이 과도한 열로 인해 손상되는 것을 방지하며 연료와 공기의 혼합을 극대화하여 과잉공기를 줄이고 연료를 균질하게 분산시켜 안정적인 연소가 수행되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to prevent an off-gas injection nozzle or ejection hole from being damaged due to excessive heat, and to maximize the mixing of fuel and air to reduce excess air and to uniformly disperse fuel to achieve stable combustion. to provide a modifier.

본 발명의 목적은, 연소를 위한 공기를 유입받는 공기유입관, 연소를 위한 연료를 유입받는 연료공급관 및 수소가 포함된 오프가스를 유입받는 오프가스공급관이 연결된 연소하우징, 상기 연소하우징 내에서 유입된 가스를 균질하게 혼합하는 예혼합부 및 상기 예혼합부를 통과하면서 혼합된 가스를 연소시켜 열을 공급하는 연소부를 포함하되, 상기 예혼합부는 가스의 유동방향으로 구비되어 축 방향으로 연장되는 벤츄리 튜브를 포함하고, 상기 벤츄리튜브 내에서 연료와 공기가 혼합되도록 하여 균일한 혼합이 수행되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a combustion housing to which an air inlet pipe for receiving air for combustion, a fuel supply pipe for receiving fuel for combustion, and an offgas supply pipe for receiving offgas containing hydrogen are connected, the inflow in the combustion housing A venturi tube comprising a premixing unit for homogeneously mixing the obtained gas and a combustion unit supplying heat by burning the mixed gas while passing through the premixing unit, wherein the premixing unit is provided in the gas flow direction and extends in the axial direction It is to provide a steam hydrocarbon reformer having a burner including, and uniform mixing is performed by allowing fuel and air to be mixed in the venturi tube.

본 발명의 목적은, 상기 벤츄리튜브는 점진적으로 축경되었다가 확경되도록 형성되는 내측튜브, 상기 내측튜브보다 큰 직경을 가지면서 내측튜브와 연결되는 외측튜브를 포함하고, 상기 내측튜브의 내측에 제1유로와, 내측튜브와 외측튜브 사이에 제2유로를 형성하여 벤츄리효과를 통해 공기와 연료가 혼합되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the venturi tube includes an inner tube that is formed to be gradually reduced in diameter and then enlarged, an outer tube having a diameter larger than that of the inner tube and connected to the inner tube, and a first An object of the present invention is to provide a steam hydrocarbon reformer having a flow path and a burner in which air and fuel are mixed through a venturi effect by forming a second flow path between the inner tube and the outer tube.

본 발명의 목적은, 상기 제1유로에서는 연료와 공기가 혼합되고, 오프가스공급관은 상기 벤츄리튜브에 직결되어 오프가스가 공기 또는 연료와 혼합되지 않고 제2유로를 통해 유동하도록 하여 수소가 화염이 발생하는 부분에서 분사되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that fuel and air are mixed in the first flow path, and the off-gas supply pipe is directly connected to the venturi tube so that the off-gas flows through the second flow path without mixing with air or fuel, so that hydrogen becomes a flame. It is to provide a steam hydrocarbon reformer with a burner injected in the generating portion.

본 발명의 목적은, 상기 오프가스공급관은 적어도 둘 이상으로 분기되어 상기 벤츄리튜브에 직결되고, 내측튜브에 축 방향으로 직결되어 제2유로로 오프가스를 공급하여 격리되어 유동하는 오프가스가 균일하게 분산되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the off-gas supply pipe is branched into at least two or more and is directly connected to the venturi tube, and is directly connected to the inner tube in the axial direction to supply the off-gas to the second flow path so that the off-gas flowing in isolation is uniformly It is to provide a steam hydrocarbon reformer having a dispersed burner.

본 발명의 목적은, 연료공급관이 상기 내측튜브와 동축정렬되면서 상기 제1유로를 통해 연장되고, 상기 연료공급관의 외주면을 따라 복수의 제1연료분출홀이 형성되어 연료가 제1유로 상에서 분출되면서 공기와 혼합되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a fuel supply pipe extending through the first flow path while coaxially aligned with the inner tube, and a plurality of first fuel jetting holes are formed along an outer circumferential surface of the fuel supply pipe so that fuel is ejected on the first flow path. It is to provide a steam hydrocarbon reformer having a burner that mixes with air.

본 발명의 목적은, 상기 내측튜브는 점진적으로 직경이 감소하는 축경부, 직경이 일정하게 연장되는 연장부 및 점진적으로 직경이 확대되는 확경부를 포함하고, 상기 제1연료분출홀은 적어도 일부가 축경부와 면하는 부분에 걸쳐 구비되어 공기가 유동하는 제1유로에 벤츄리 효과를 통해 연료가 균일하게 혼합되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is that the inner tube includes a reduced diameter portion with a gradually decreasing diameter, an extension portion having a constant diameter, and an enlarged portion with a gradually increasing diameter, and the first fuel ejection hole is at least partially An object of the present invention is to provide a steam hydrocarbon reformer having a burner that is provided over a portion facing the diaphragm and uniformly mixes fuel through a venturi effect in a first flow path through which air flows.

본 발명의 목적은, 벤츄리튜브는 제2유로를 통해 유동하는 오프가스를 분출하도록 연소부 측으로 형성된 복수의 오프가스분출홀을 포함하여 소염이 방지되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a steam hydrocarbon reformer having a burner in which a venturi tube includes a plurality of off-gas ejection holes formed toward a combustion unit to eject off-gas flowing through a second flow passage, and the flame is prevented.

본 발명의 목적은, 상기 벤츄리튜브는 이격된 내측튜브와 외측튜브 사이를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 오프가스분출홀은 확경부와 연소부측에 형성되는 상기 연결부에 걸쳐 형성되어 중심방향과 축방향으로 오프가스를 각각 분사하여 중심과 가장자리에서 서로다른 연소특성을 발현하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention, the venturi tube further includes a connection part for connecting between the inner tube and the outer tube spaced apart, the off-gas ejection hole is formed over the connection part formed on the side of the enlarged diameter and the combustion part in the central direction and An object of the present invention is to provide a steam hydrocarbon reformer having burners that respectively inject off-gas in the axial direction to express different combustion characteristics at the center and the edges.

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, 연소를 위한 공기를 유입받는 공기유입관, 연소를 위한 연료를 유입받는 연료공급관 및 수소가 포함된 오프가스를 유입받는 오프가스공급관이 연결된 연소하우징, 상기 연소하우징 내에서 유입된 가스를 균질하게 혼합하는 예혼합부 및 상기 예혼합부를 통과하면서 혼합된 가스를 연소시켜 열을 공급하는 연소부를 포함하되, 상기 예혼합부는 가스의 유동방향으로 구비되어 축 방향으로 연장되는 벤츄리 튜브를 포함하고, 상기 벤츄리튜브 내에서 연료와 공기가 혼합되어 연소부로 공급되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the present invention provides a combustion housing in which an air inlet pipe receiving air for combustion, a fuel supply pipe receiving fuel for combustion, and an offgas supply pipe receiving an offgas containing hydrogen are connected. , a pre-mixing unit for homogeneously mixing the gas introduced in the combustion housing and a combustion unit for supplying heat by burning the mixed gas while passing through the pre-mixing unit, wherein the pre-mixing unit is provided in the gas flow direction It includes a venturi tube extending in the axial direction, and fuel and air are mixed in the venturi tube and supplied to the combustion unit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 벤츄리튜브는 점진적으로 축경되었다가 확경되도록 형성되는 내측튜브, 상기 내측튜브보다 큰 직경을 가지면서 내측튜브와 연결되는 외측튜브를 포함하고, 상기 내측튜브의 내측에 제1유로와, 내측튜브와 외측튜브 사이에 제2유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the venturi tube includes an inner tube that is formed to be gradually reduced in diameter and then enlarged, an outer tube having a larger diameter than the inner tube and connected to the inner tube, It is characterized in that a first flow path is formed inside the inner tube and a second flow path is formed between the inner tube and the outer tube.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제1유로에서는 연료와 공기가 혼합되고, 오프가스공급관은 상기 벤츄리튜브에 직결되어 오프가스가 공기 또는 연료와 혼합되지 않고 제2유로를 통해 유동하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, in the present invention, fuel and air are mixed in the first flow path, and the off-gas supply pipe is directly connected to the venturi tube so that the off-gas is not mixed with air or fuel and passes through the second flow path. It is characterized by flow.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 오프가스공급관은 적어도 둘 이상으로 분기되어 상기 벤츄리튜브에 직결되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the off-gas supply pipe is branched into at least two or more and is directly connected to the venturi tube.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 오프가스공급관은 내측튜브에 축 방향으로 직결되어 제2유로로 오프가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the off-gas supply pipe is directly connected to the inner tube in the axial direction to supply the off-gas to the second flow path.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 연료공급관이 상기 내측튜브와 동축정렬되면서 상기 제1유로를 통해 연장되고, 상기 연료공급관의 외주면을 따라 복수의 제1연료분출홀이 형성되어 연료가 제1유로 상에서 분출되면서 공기와 혼합되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a fuel supply pipe extends through the first flow path while coaxially aligned with the inner tube, and a plurality of first fuel ejection holes are formed along an outer circumferential surface of the fuel supply pipe to form a fuel It is characterized in that it is mixed with air as it is ejected on the first flow path.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 내측튜브는 점진적으로 직경이 감소하는 축경부, 직경이 일정하게 연장되는 연장부 및 점진적으로 직경이 확대되는 확경부를 포함하고, 상기 제1연료분출홀은 적어도 일부가 축경부와 면하는 부분에 걸쳐 구비되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the inner tube includes a reduced diameter portion that gradually decreases in diameter, an extension portion in which the diameter is constantly extended, and an enlarged portion in which the diameter is gradually increased, and the first It is characterized in that at least a part of the fuel ejection hole is provided over a portion facing the reduced diameter portion.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 연료공급관은 연소부측 단부에 외주면을 따라 형성되는 복수의 제2연료분출홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the fuel supply pipe is characterized in that it further includes a plurality of second fuel ejection holes formed along the outer peripheral surface at the end of the combustion unit side.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 벤츄리튜브는 제2유로를 통해 유동하는 오프가스를 분출하도록 연소부 측으로 형성된 복수의 오프가스분출홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the venturi tube is characterized in that it includes a plurality of off-gas ejection holes formed toward the combustion unit to eject the off-gas flowing through the second flow passage.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 벤츄리튜브는 이격된 내측튜브와 외측튜브 사이를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 오프가스분출홀은 확경부와 연소부측에 형성되는 상기 연결부에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the venturi tube further includes a connection part connecting the spaced apart inner tube and the outer tube, and the off-gas ejection hole is the connection part formed on the side of the enlarged diameter and the combustion part. It is characterized in that it is formed over.

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, 연소를 위한 공기를 유입받는 공기유입관, 연소를 위한 연료를 유입받는 연료공급관 및 수소가 포함된 오프가스를 유입받는 오프가스공급관이 연결된 연소하우징, 상기 연소하우징 내에서 유입된 가스를 균질하게 혼합하는 예혼합부 및 상기 예혼합부를 통과하면서 혼합된 가스를 연소시켜 열을 공급하는 연소부를 포함하되, 상기 예혼합부는 가스의 유동방향으로 구비되어 축 방향으로 연장되는 벤츄리 튜브를 포함하고, 상기 벤츄리튜브 내에서 연료와 공기가 혼합되도록 하여 균일한 혼합이 수행되는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기를 제공하는 효과가 있다.The present invention relates to a combustion housing in which an air inlet pipe receiving air for combustion, a fuel supply pipe receiving fuel for combustion, and an offgas supply pipe receiving an offgas containing hydrogen are connected, the gas introduced in the combustion housing A pre-mixing unit for homogeneously mixing the mixture and a combustion unit for supplying heat by burning the mixed gas while passing through the pre-mixing unit, wherein the pre-mixing unit includes a venturi tube extending in the axial direction provided in the gas flow direction And, there is an effect of providing a steam hydrocarbon reformer having a burner in which fuel and air are mixed in the venturi tube and uniform mixing is performed.

본 발명은, 상기 벤츄리튜브는 점진적으로 축경되었다가 확경되도록 형성되는 내측튜브, 상기 내측튜브보다 큰 직경을 가지면서 내측튜브와 연결되는 외측튜브를 포함하고, 상기 내측튜브의 내측에 제1유로와, 내측튜브와 외측튜브 사이에 제2유로를 형성하여 벤츄리효과를 통해 공기와 연료가 혼합된다.In the present invention, the venturi tube includes an inner tube that is formed such that the diameter is gradually reduced and then expanded, an outer tube having a diameter larger than that of the inner tube and connected to the inner tube, and a first flow path and , air and fuel are mixed through the venturi effect by forming a second flow path between the inner tube and the outer tube.

본 발명은, 상기 제1유로에서는 연료와 공기가 혼합되고, 오프가스공급관은 상기 벤츄리튜브에 직결되어 오프가스가 공기 또는 연료와 혼합되지 않고 제2유로를 통해 유동하도록 하여 수소가 화염이 발생하는 부분에서 분사되는 효과를 가진다.In the present invention, fuel and air are mixed in the first flow path, and the off-gas supply pipe is directly connected to the venturi tube so that the off-gas flows through the second flow path without mixing with air or fuel, so that hydrogen generates a flame. It has a spraying effect from the part.

본 발명은, 상기 오프가스공급관은 적어도 둘 이상으로 분기되어 상기 벤츄리튜브에 직결되고, 내측튜브에 축 방향으로 직결되어 제2유로로 오프가스를 공급하여 격리되어 유동하는 오프가스가 균일하게 분산되는 효과를 수반한다.In the present invention, the off-gas supply pipe is branched into at least two or more and is directly connected to the venturi tube, and is directly connected to the inner tube in the axial direction to supply the off-gas to the second flow path so that the off-gas flowing in isolation is uniformly dispersed have an effect

본 발명은, 연료공급관이 상기 내측튜브와 동축정렬되면서 상기 제1유로를 통해 연장되고, 상기 연료공급관의 외주면을 따라 복수의 제1연료분출홀이 형성되어 연료가 제1유로 상에서 분출되면서 공기와 혼합된다.According to the present invention, a fuel supply pipe extends through the first flow path while coaxially aligned with the inner tube, and a plurality of first fuel jetting holes are formed along the outer circumferential surface of the fuel supply pipe so that fuel is jetted on the first flow path with air and are mixed

본 발명은, 상기 내측튜브는 점진적으로 직경이 감소하는 축경부, 직경이 일정하게 연장되는 연장부 및 점진적으로 직경이 확대되는 확경부를 포함하고, 상기 제1연료분출홀은 적어도 일부가 축경부와 면하는 부분에 걸쳐 구비되어 공기가 유동하는 제1유로에 벤츄리 효과를 통해 연료가 균일하게 혼합될 수 있다.In the present invention, the inner tube includes a reduced diameter portion that gradually decreases in diameter, an extension portion in which the diameter is constantly extended, and an enlarged portion in which the diameter is gradually increased, and the first fuel ejection hole has at least a portion of the reduced diameter portion. The fuel may be uniformly mixed through the venturi effect in the first flow path through which air flows by being provided over the portion facing the .

본 발명은, 벤츄리튜브는 제2유로를 통해 유동하는 오프가스를 분출하도록 연소부 측으로 형성된 복수의 오프가스분출홀을 포함하여 소염이 방지된다.In the present invention, the venturi tube includes a plurality of off-gas ejection holes formed toward the combustion unit to eject off-gas flowing through the second flow path, so that anti-inflammation is prevented.

본 발명은 이격된 내측튜브와 외측튜브 사이를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 오프가스분출홀은 확경부와 연소부측에 형성되는 상기 연결부에 걸쳐 형성되어 중심방향과 축방향으로 오프가스를 각각 분사하여 중심과 가장자리에서 서로다른 연소특성을 발현할 수 있다.The present invention further includes a connection part connecting the spaced apart inner tube and the outer tube, and the off-gas ejection hole is formed over the connection part formed on the side of the enlarged diameter part and the combustion part to discharge off-gas in the center direction and the axial direction, respectively. By spraying, different combustion characteristics can be expressed at the center and at the edges.

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 버너(30)의 절개사시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너(30)의 분해사시도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 예혼합부(33)를 확대한 도면
도 10은 본 발명의 분산플레이트(331)의 평면도
도 11은 도 7의 C-C' 단면도
도 12는 도 7의 D-D' 단면도
도 13은 본 발명의 연소부에서 발생하는 연소작용을 도시한 도면
도 14는 도 4의 상측 부분을 확대한 도면
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료가스 공급부(40)의 사시도
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 나선지지부를 도시한 도면
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배관(47)이 분배헤더(45)와 개질부(50) 사이를 연결하며 구비되는 모습을 도시한 도면
도 18은 상부챔버(15) 내에서 연소가스의 유동을 도시한 도면
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 개질부(50)의 단면을 도시한 도면
도 20은 개질부(50)가 제1연통홀(11b)과 제2연통홀(15b)을 통과하여 배치된 것을 도시한 도면
도 21은 도 2의 B-B' 단면을 도시한 단면도
도 22는 도 19의 E-E' 단면을 도시한 단면도
도 23은 도 21의 일부분을 확대한 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 burner 30 according to an embodiment of the present invention.
8 is an exploded perspective view of a burner 30 according to an embodiment of the present invention;
9 is an enlarged view of the pre-mixing unit 33 according to an embodiment of the present invention.
10 is a plan view of the dispersion plate 331 of the present invention.
11 is a cross-sectional view CC' of FIG.
12 is a cross-sectional view DD' of FIG.
13 is a view showing a combustion action occurring in the combustion unit of the present invention;
14 is an enlarged view of the upper part of FIG.
15 is a perspective view of a source gas supply unit 40 according to an embodiment of the present invention.
16 is a view showing a spiral support according to an embodiment of the present invention;
17 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
18 is a view showing the flow of combustion gas in the upper chamber (15)
19 is a view showing a cross-section of the reforming unit 50 according to an embodiment of the present invention.
20 is a view showing that the reforming unit 50 is disposed to pass through the first communication hole 11b and the second communication hole 15b.
Figure 21 is a cross-sectional view showing a cross section BB' of Figure 2;
22 is a cross-sectional view showing a cross section EE' of FIG.
23 is an enlarged view of a part of FIG. 21;

이하에서는 본 발명에 따른 버너를 가진 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 a steam hydrocarbon reformer having a burner 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 it does not exclude that it is connected 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 버너를 가진 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), 버너(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 having a burner 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. 2, A-A' 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 burner 30 , a source gas supply unit 40 , a reformer 50 , and a reformed gas discharge unit 60 , and the reformer 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 바람직하며, 상기 제2층(115)은 제1층(113) 내측에 형성되는 층으로, 내화층이 형성되어 내부의 화염에 의해 제1층(113) 또는 하부하우징(111)이 파괴되지 않도록 함이 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, and the second layer 115 is the second layer 115. As a layer formed inside the first layer 113, it is preferable that a fire resistant layer is formed so that the first layer 113 or the lower housing 111 is not destroyed by an internal flame.

상기 제1공간(117)은 하부챔버(11) 내에서 연료와 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 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. 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 .

상기 격판(13)은 하부챔버(11)와 상부챔버(15)를 구분지으며, 소정의 두께를 가진 원판의 형상을 가지면서 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 separates the lower chamber 11 and the upper chamber 15, has the shape of a disk having a predetermined thickness, and may include at least one or more openings 13a. The openings 13a is formed to correspond to the first communication hole 119 and the second communication hole 157, is coaxially aligned with the first communication hole 119 and the second communication hole 157, has the same diameter, and each opening 13a is It is preferable to receive through the reformed part (50).

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. have. 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 연료를 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 may take in or flue gases may 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 관통수용한다.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 pass through and receive the plurality of reforming parts 50 .

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 구비되며, 적어도 일부가 하부챔버(11) 내에 위치하여 하부챔버(11) 내의 제1공간(117)에서 연소가스의 열을 통해 외부공기를 가열한다. 공기공급부(20)는 공기유입구(21), 공기가열관(23)을 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 side for a combustion reaction, and at least a part of it is located in the lower chamber 11 to form the lower chamber 11 . ) in the first space 117 through the heat of the combustion gas to heat the outside air. The air supply unit 20 includes an air inlet 21 and an air heating tube 23 .

상기 공기유입구(21)는 외부공기를 받아들이도록 구비되며, 바람직하게는 하부챔버(11)를 관통하도록 형성되고, 하부하우징의 측면에 형성된 개구부를 통해 외부와 연통됨으로써 외부공기를 유입시키고, 상기 공기가열관(23)은 연소가스의 열에 의해 공기가열관(23) 내를 유동하는 외부공기를 가열하도록 구비된다. 외부로부터 유입되는 공기는 추가적인 열원의 공급 없이 200~250도로 승온되어 버너(30)에 공급될 수 있다. 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. 상기 공기가열관(23)은 후술하는 공기유입관(313)과 연결된다.The air inlet 21 is provided to receive external air, preferably formed to pass through the lower chamber 11, and communicated with the outside through an opening formed on the side surface of the lower housing to introduce external air, and the air The heating tube 23 is provided to heat the outside air flowing in the air heating tube 23 by the heat of the combustion gas. The air flowing in from the outside may be heated to 200 to 250 degrees without supplying an additional heat source and supplied to the burner 30 . 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. The air heating tube 23 is connected to an air inlet tube 313 to be described later.

이하에서는 도 7 내지 도 13을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 버너(30)를 설명하도록 한다. 상기 버너(30)는 연료와 오프가스 및 공기를 연소시켜 연소가스를 생성하며, 개질반응에 필요한 열을 공급한다. 상기 버너(30)는 빠른 연소속도와 국부적으로 증가되는 화염온도를 유발하는 수소의 연소특성에 따른 폭굉, 산화질소의 생성, 개질튜브 등 개질기 내부의 구성요소가 손상되는 문제점을 방지하기 위하여, 수소(H2)와 탄화수소를 포함하는 오프가스(Offgas)를 천연가스(Natural Gas)를 포함하는 연료와 함께 공기와 혼합하여 연소시킴으로써, 연소 시 공기와 연료의 혼합을 극대화하여 과잉공기를 줄이고 연료가 불균일하게 공급되어 특정 구간에서 연료의 과다연소로 인한 연소온도 상승을 방지하고, 산화질소(NOx)의 발생을 최소화하여 오염을 줄이면서 안정적으로 연소되도록 한다. 버너(30)는 연소바디(31), 연소바디(31) 내부에 형성되는 공기저장실(32), 예혼합부(33), 점화부(34) 및 연소부(35)를 포함한다.Hereinafter, a burner 30 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 13 . The burner 30 burns fuel, off-gas, and air to generate combustion gas, and supplies heat required for the reforming reaction. The burner 30 is used to prevent damage to the internal components of the reformer such as detonation, nitrogen oxide generation, and reforming tube according to the combustion characteristics of hydrogen causing a fast combustion speed and a locally increased flame temperature. (H2) and offgas containing hydrocarbons are mixed with air together with fuel containing natural gas and combusted, thereby maximizing the mixture of air and fuel during combustion to reduce excess air and fuel unevenness It prevents the combustion temperature rise due to excessive combustion of fuel in a specific section and minimizes the generation of nitrogen oxides (NOx) to ensure stable combustion while reducing pollution. The burner 30 includes a combustion body 31 , an air storage chamber 32 formed inside the combustion body 31 , a premixing unit 33 , an ignition unit 34 , and a combustion unit 35 .

버너(30)의 절개사시도인 도 7과 분해사시도에 해당하는 도 8을 참고하면, 상기 연소바디(31)는 외부로부터 공기, 연료, 오프가스를 공급받아 연소부(35)까지 전달하도록 구비되며, 이 과정에서 공급되는 공기는 예혼합부(33)에서 균일하게 혼합될 수 있다. 상기 연소바디(31)는 연소하우징(311), 캐스터블(312), 공기유입관(313), 연료공급관(315) 및 오프가스공급관(317)을 포함한다.Referring to FIG. 7 which is a cut-away perspective view of the burner 30 and FIG. 8 corresponding to an exploded perspective view, the combustion body 31 is provided to receive air, fuel, and off-gas from the outside and deliver it to the combustion unit 35, , the air supplied in this process may be uniformly mixed in the pre-mixing unit 33 . The combustion body 31 includes a combustion housing 311 , a castable 312 , an air inlet pipe 313 , a fuel supply pipe 315 , and an off-gas supply pipe 317 .

상기 연소하우징(311)은 원통 형상을 가지면서 수직으로 연장되며, 하부에서 공기유입관(313), 연료공급관(315) 및 오프가스공급관(317)을 수용하여 공기와 연료 및 오프가스가 연소하우징(311) 내로 유입 및 공급될 수 있도록 형성되고, 예혼합부(33)와 연소부(35)가 구비되는 상부에서는 확경되어 연장됨이 바람직하다.예혼합부(33) 및 연소부(35)가 구비되는 상부의 확경된 부분에서는 열에 의한 손상을 막기 위하여 연소하우징(311) 내부에 내화재로 구성된 캐스터블(312)이 구비될 수 있다. 도 9에서 볼 수 있는 것과 같이 하부의 연소하우징(311)과 상부의 캐스터블(312) 내의 내경이 같아 내주면이 직선을 이루면서 연장되도록 형성됨이 바람직하다.The combustion housing 311 has a cylindrical shape and extends vertically, and accommodates the air inlet pipe 313 , the fuel supply pipe 315 and the off-gas supply pipe 317 from the lower part, so that air, fuel, and off-gas are combustion housing It is formed so that it can be introduced and supplied into the 311, and it is preferable that the pre-mixing part 33 and the combustion part 35 are provided with an enlarged diameter and extended. The pre-mixing part 33 and the combustion part 35 are A castable 312 made of a refractory material may be provided inside the combustion housing 311 in order to prevent damage due to heat in the enlarged portion of the upper portion provided. As can be seen in FIG. 9 , it is preferable that the lower combustion housing 311 and the upper castable 312 have the same inner diameter so that the inner circumferential surface extends while forming a straight line.

상기 공기유입관(313)은 연소하우징(311)의 하부에서 연결되어 외부공기를 연소하우징(311) 내로 유입받는다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 상기 공기유입관(313)은 공기가열관(23)과 연결됨으로써 승온된 공기를 버너(30) 내로 유입시킬 수 있다. 유입된 공기는 공기저장실(32) 내에 일시적으로 저장되었다가 후술하는 분산플레이트(331)를 통해 예혼합부(33)로 유동할 수 있다.The air inlet pipe 313 is connected from a lower portion of the combustion housing 311 to receive external air into the combustion housing 311 . In a preferred embodiment of the present invention, the air inlet pipe 313 may be connected to the air heating pipe 23 to introduce heated air into the burner 30 . The introduced air may be temporarily stored in the air storage chamber 32 and may flow to the premixing unit 33 through a dispersion plate 331 to be described later.

상기 연료공급관(315)은 연소바디(31) 내부로 연소를 위한 연료를 공급하며, 연소하우징(311)의 하부에서 연결되나 공기와 연료의 균일한 혼합을 위하여 내부까지 연장됨이 바람직하다. 따라서 상기 연료공급관(315)은 연소하우징(311)을 관통하면서, 예혼합부(33)까지 연장될 수 있고, 후술하는 벤츄리튜브(333)에 의해 형성되는 제1유로(a)를 통해 제1유로 내에서 벤츄리튜브(333)와 동축정렬되면서 연장될 수 있다. 도 9를 참고하면 상기 연료공급관(315)은 벤츄리튜브(333) 내에서 연장되는 부분이 소정의 직경(d1)을 가지면서 연장된다. 연료공급관(315)은 유입부(3151), 중심연장부(3153), 축경단부(3155) 및 연료분출홀(3157)을 포함한다.The fuel supply pipe 315 supplies fuel for combustion into the combustion body 31, and is connected from the lower part of the combustion housing 311, but preferably extends to the inside for uniform mixing of air and fuel. Accordingly, the fuel supply pipe 315 may extend to the pre-mixing unit 33 while passing through the combustion housing 311, and may pass through a first flow path (a) formed by a venturi tube 333 to be described later. It may extend while being coaxially aligned with the venturi tube 333 in the flow path. Referring to FIG. 9 , the fuel supply pipe 315 extends while a portion extending within the venturi tube 333 has a predetermined diameter d1. The fuel supply pipe 315 includes an inlet 3151 , a central extension 3153 , a diaphragm end 3155 , and a fuel ejection hole 3157 .

상기 유입부(3151)는 연료를 내부로 유입시키며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 유입부(3151)가 연소하우징(311)의 하부 측면을 일측에서 타측으로 관통하면서 연소하우징(311) 내부까지 연장된다.The inlet 3151 introduces fuel to the inside, and in a preferred embodiment of the present invention, the inlet 3151 extends to the inside of the combustion housing 311 while penetrating the lower side of the combustion housing 311 from one side to the other. do.

상기 중심연장부(3153)는 유입부(3151)로부터 연장되며, 축 방향(y)으로 연장되면서 연소하우징(311)의 중심, 바람직하게는 예혼합부(33)에 형성되는 제1유로(a)의 중심을 따라 연소부 측까지 연장되며 후술하는 내측튜브(3331)의 확경부(3331c)까지 연장될 수 있다.The central extension portion 3153 extends from the inlet portion 3151, and extends in the axial direction (y), the first flow passage (a) formed in the center of the combustion housing 311, preferably in the pre-mixing portion 33 ) extends to the combustion part side along the center and may extend to the enlarged diameter part 3331c of the inner tube 3331 to be described later.

상기 축경단부(3155)는 연소부측 일단에 구비되며, 단부로 갈수록 테이퍼되도며 연료공급관의 연소부측 일단을 폐색하도록 형성된다. 연료공급관(315)이 확경부(3331c) 부분까지 연장됨에 따라, 상기 축경단부(3155)는 확경부와 면하는 부분에 형성됨이 바람직하다.The diaphragm end portion 3155 is provided at one end of the combustion unit, is tapered toward the end, and is formed to block one end of the fuel supply pipe at the combustion unit side. As the fuel supply pipe 315 extends to the enlarged diameter portion 3331c, the reduced diameter end portion 3155 is preferably formed in a portion facing the enlarged diameter portion.

상기 연료분출홀(3157)은 연료공급관(315)에 복수개 형성되어 연료공급관 내의 연료를 외부로 분출하도록 할 수 있다. 후술하겠으나, 연료공급관(315)은 제1유로(a) 내에서 연장되고, 벤츄리 효과에 의해 연료공급관 내부의 연료가 외부의 제1유로로 분출되면서 공기와 혼합되는바, 역화염으로 인한 연료공급관의 손상이 방지될 수 있다. 상기 연료분출홀(3157)은 중심연장부(3153) 측에서 외주면을 따라 형성되는 제1연료분출홀(3157a)과, 축경단부(3155) 측에서 형성되는 제2연료분출홀(3157b)을 포함한다. 제1연료분출홀(3157a)과 제2연료분출홀(3157b)에서 분출되는 연료의 예혼합부(33) 내에서의 유동에 대해서는 후술하도록 한다.A plurality of the fuel ejection holes 3157 may be formed in the fuel supply pipe 315 to eject fuel in the fuel supply pipe to the outside. As will be described later, the fuel supply pipe 315 extends within the first flow path (a), and the fuel inside the fuel supply pipe is jetted into the external first flow path due to the venturi effect and is mixed with air. damage can be prevented. The fuel ejection hole 3157 includes a first fuel ejection hole 3157a formed along the outer circumferential surface from the central extension 3153 side and a second fuel ejection hole 3157b formed on the diaphragm end 3155 side. do. The flow of fuel ejected from the first fuel ejection hole 3157a and the second fuel ejection hole 3157b in the premixing unit 33 will be described later.

상기 오프가스공급관(317)은 수소가 포함된 오프가스를 유입받고 연소부 측으로 공급하도록 구비된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 오프가스는 연소하우징(311) 내부로 유입되는 때부터 공기나 연료와 혼합되는 것이 아니라, 연소에 의해 화염이 발생하는 연소부 측으로 직접 공급되며, 미세노즐 또는 미세하게 형성된 분출홀을 통해 수소를 균일하게 분산시켜 공급됨으로써 수소의 연소특성에 따른 화염충격이 최소화될 수 있다. 상기 오프가스공급관(317)은 유입부(3171), 분기부(3175) 및 접속부(3175)를 포함한다.The off-gas supply pipe 317 is provided to receive the off-gas containing hydrogen and supply it to the combustion unit. In a preferred embodiment of the present invention, the off-gas is not mixed with air or fuel from the time it is introduced into the combustion housing 311, but is directly supplied to the combustion unit where a flame is generated by combustion, fine nozzles or fine particles. By uniformly distributing and supplying hydrogen through the ejection holes formed in the above-mentioned manner, the flame shock according to the combustion characteristics of hydrogen can be minimized. The off-gas supply pipe 317 includes an inlet 3171 , a branch 3175 , and a connection 3175 .

상기 유입부(3171)는 오프가스를 내부로 유입시키며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 유입부(3171)가 연소하우징(311)의 하면을 일측에서 타측으로 관통하면서 연소하우징(311) 내부까지 연장된다.The inlet 3171 introduces off-gas to the inside, and in a preferred embodiment of the present invention, the inlet 3171 extends to the inside of the combustion housing 311 while penetrating the lower surface of the combustion housing 311 from one side to the other. do.

상기 분기부(3173)는 분기되면서 오프가스를 적어도 둘 이상의 경로로 공급할 수 있도록 형성된다. 상술한 연료공급관(315)이 예혼합부(33)의 중심 부분에서 축 방향(y)으로 연장되므로, 오프가스공급관(317)은 예혼합부(33)의 중심이 아닌 가장자리 부분으로 오프가스를 공급하며, 바람직하게는 공기와 연료가 혼합되는 제1유로(a)와 격리되어 형성되는 제2유로(b) 쪽으로 오프가스를 공급하게 된다. 이와 함께 오프가스의 균일한 공급을 위하여, 제1유로(a)에 비해 예혼합부(33)의 외측에 형성되는 제2유로(b) 측으로 도 8에서 볼 수 있는 것과 같이 적어도 둘 이상으로 분기되어 형성된다. 상기 분기부(3173)는 버너(30)의 축(y)을 중심으로 대칭으로 형성됨이 바람직하며, 도 9에서 볼 수 있는 것과 같이 소정의 직경(d2)을 가지면서 축방향으로 연장될 수 있다.The branching part 3173 is formed to supply the off-gas through at least two or more routes while branching. Since the above-described fuel supply pipe 315 extends in the axial direction (y) from the central portion of the pre-mixing unit 33 , the off-gas supply pipe 317 delivers off-gas to the edge of the pre-mixing unit 33 rather than the center. Preferably, the off-gas is supplied toward the second flow path (b) formed to be separated from the first flow path (a) where air and fuel are mixed. In addition, in order to uniformly supply the off-gas, the second flow path (b) formed on the outside of the pre-mixing unit 33, compared to the first flow path (a), branches into at least two or more as shown in FIG. 8 . is formed The branch portion 3173 is preferably formed symmetrically about the axis y of the burner 30 and may extend in the axial direction while having a predetermined diameter d2 as shown in FIG. 9 . .

상기 접속부(3175)는 후술하는 벤츄리튜브(333) 내에 형성되는 제2유로(b)와 연결되어 오프가스공급관(317)이 벤츄리튜브(333)와 직결됨으로써 오프가스가 제2유로(b)로 유동하도록 형성된다. 분기부(3173)에서 분기된 오프가스공급관은 접속부(3175)에서 축방향(y)으로 벤츄리튜브(333)와 직결됨으로써 오프가스가 연소하우징(311) 내의 다른 공기와 혼합되지 않고 바로 연소부(35) 측으로 분출되도록 한다.The connection part 3175 is connected to a second flow path b formed in a venturi tube 333, which will be described later, so that the off-gas supply pipe 317 is directly connected to the venturi tube 333, so that the off-gas flows into the second flow path b. formed to flow. The off-gas supply pipe branched from the branch part 3173 is directly connected to the venturi tube 333 in the axial direction (y) from the connection part 3175, so that the off-gas is not mixed with other air in the combustion housing 311 and is directly connected to the combustion part ( 35) to be ejected to the side.

다시 도 7을 참고하면, 상기 공기저장실(32)은 연소하우징의 내부 하측에 형성되며 분산플레이트(331)에 의해 예혼합부(33)와 유체연통하면서 격리되는 부분이다. 공기유입관(313)을 통해 유입된 공기가 일시적으로 연소하우징(311) 내에 저장되는 부분이다. 연료와 오프가스는 연소하우징(311) 내부의 예혼합부(33)까지 연장된 연료공급관(315) 및 오프가스공급관(317)에 의해 유동하지만, 공기유입관(313)을 통해 유입된 승온된 공기는 공기저장실(32)을 거친 후 분산플레이트(331)를 통과하여 예혼합부(33)로 유동하게 된다.Referring back to FIG. 7 , the air storage chamber 32 is formed at the lower inner side of the combustion housing and is isolated while communicating with the premixing unit 33 in fluid communication by the dispersion plate 331 . The air introduced through the air inlet pipe 313 is temporarily stored in the combustion housing 311 . The fuel and off-gas flow by the fuel supply pipe 315 and the off-gas supply pipe 317 extending to the pre-mixing part 33 inside the combustion housing 311, but the temperature increased through the air inlet pipe 313 After passing through the air storage chamber 32 , the air flows through the dispersion plate 331 to the premixing unit 33 .

상기 예혼합부(33)는 상기 공기저장실(32)의 상부에서 형성되며 연소부(35)에서의 연소 전 유입된 가스를 균일하게 혼합시켜 수소를 포함하는 오프가스가 안정적으로 연소되어 NOx의 발생을 억제하고 화염의 길이를 단축시켜 화염충격을 최소화하며 수소와 연료가 균일하게 연소되도록 한다. 상기 예혼합부(33)는 분산플레이트(331)와 벤츄리튜브(333)를 포함한다.The pre-mixing unit 33 is formed in the upper portion of the air storage chamber 32 and uniformly mixes the gas introduced before combustion in the combustion unit 35 so that the off-gas containing hydrogen is stably burned to generate NOx. It minimizes the flame shock by reducing the length of the flame and ensures uniform combustion of hydrogen and fuel. The pre-mixing unit 33 includes a dispersion plate 331 and a venturi tube 333 .

도 10은 본 발명의 분산플레이트(331)의 평면을 도시한 도면이다. 도 7 내지 도 8 및 도 10을 참고하면, 상기 분산플레이트(331)는 연소하우징(311)으로 유입된 가스, 바람직하게는 공기저장실(32)을 거쳐 유동하는 승온된 공기를 균일하게 분산시키면서 상측으로 유동시킨다. 상기 분산플레이트(331)는 분산플레이트 하측의 공기가 상측으로 균일하게 유동하도록 복수의 통공(331a)이 형성된다. 공기유입관(313)을 통해 연소하우징(313)으로 유입된 공기는 일측으로 편향되어 유동하게 되는데, 종래와 스월러 등과 같이 공기의 이동경로에 와류를 형성하는 구성요소가 배치되는 경우, 공기와 연료 등의 혼합은 원활할 수 있으나 버너 내에서 전체적인 공기의 유동이 고르게 분산되지 않는다. 본 발명에 따른 분산플레이트(331)는 예혼합부(33)와 공기저장실(32)을 유체연통하도록 분리하되, 복수의 통공이 형성되어 공기저장실(32) 내의 승온된 공기가 일측으로 편향되지 않고 균일하게 예혼합부(33) 내로 상승하도록 한다.10 is a view showing a plan view of the dispersion plate 331 of the present invention. 7 to 8 and 10 , the dispersion plate 331 uniformly disperses the gas introduced into the combustion housing 311 , preferably the heated air flowing through the air storage room 32 , and to flow to The dispersion plate 331 has a plurality of through-holes 331a so that the air under the dispersion plate flows uniformly upward. The air introduced into the combustion housing 313 through the air inlet pipe 313 is deflected to one side and flows. Mixing of fuel and the like may be smooth, but the overall air flow is not evenly distributed within the burner. The dispersion plate 331 according to the present invention separates the pre-mixing unit 33 and the air storage chamber 32 to be in fluid communication, but a plurality of through holes are formed so that the heated air in the air storage chamber 32 is not deflected to one side. It is made to rise into the pre-mixing part 33 uniformly.

또한, 도 10에서 볼 수 있는 것과 같이 상기 분산플레이트(331)는 하측으로부터 예혼합부(33) 내까지 연장되는 연료공급관(315)과 오프가스공급관(317)을 관통수용하도록 관통수용공(331b, 331c)을 포함할 수 있다. 이때, 관통수용공은 중앙에 형성되는 제1관통수용공(331b)과 비교적 가장자리에 형성되는 둘 이상의 제2관통수용공(331c)을 포함할 수 있다. In addition, as can be seen in FIG. 10 , the dispersion plate 331 has a through-receiving hole 331b to receive through the fuel supply pipe 315 and the off-gas supply pipe 317 extending from the lower side to the inside of the pre-mixing unit 33 . , 331c). In this case, the through-receiving hole may include a first through-receiving hole 331b formed in the center and two or more second through-receiving holes 331c formed at the relatively edge.

상기 제1관통수용공(331b)은 연소하우징의 중앙에서 축 방향(y)으로 연장되는 연료공급관(315)을 관통수용하는데, 일측으로 소정의 폭(d3)을 가지고, 타측으로는 다른 폭(d4)을 가지면서 형성될 수 있다. 자세하게는, 제1관통수용공(331b)의 둘레의 소정 부분은 d3의 직경을 가지는 원형일 수 있으나, 일부가 d4의 장폭을 갖는 장공의 형태로 연장되어 형성된다. 일측으로 가진 폭(d3)은 제1관통수용공(331b)을 관통하는 연료공급관(315)의 직경과 상응하나, 타측으로의 폭(d4)은 공기공급관(315)의 직경보다 크게 형성됨으로써 중앙 부분에 빈 공간을 형성하게 된다. 이는 상기 연료공급관(315)을 분산플레이트(331)에 끼우는 조립의 편의성 면에서도 이점이 있을 수 있으나, 빈 공간을 통해 승온된 공기가 상측으로 유동할 수 있도록 하는 부가적인 기능을 갖도록 할 수 있다. 제1관통수용공(331b)의 형상으로 인해 형성되는 상기 빈 공간은 통공(331a)보다 크게 형성됨이 바람직하며, 벤츄리튜브(333)가 연소하우징(311)으로부터 이격되면서 형성되는 제3유로(c)와 벤츄리튜브(333)에 의해 형성되는 중앙의 제1유로(a) 중 실질적으로 연소가 많이 발생하는 제1유로(a) 쪽으로 공기가 더 많이 공급될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에서는 도 10의 (b)와 같이 연료공급관(315)이 제1관통수용홀(331b)에 거치되면서도 더욱 많은 공기가 중앙 부분으로 유동할 수 있도록 형성될 수도 있다.The first through-receiving hole 331b passes through and receives the fuel supply pipe 315 extending in the axial direction (y) from the center of the combustion housing, has a predetermined width (d3) on one side, and has a different width ( d4) can be formed. In detail, a predetermined portion of the circumference of the first through-receiving hole 331b may be a circle having a diameter of d3, but a part thereof is formed to extend in the form of a long hole having a long width of d4. The width d3 with one side corresponds to the diameter of the fuel supply pipe 315 passing through the first through-receiving hole 331b, but the width d4 on the other side is formed larger than the diameter of the air supply pipe 315, so that the center It creates an empty space in the part. This may be advantageous in terms of convenience in assembling the fuel supply pipe 315 into the dispersion plate 331, but may have an additional function of allowing the heated air to flow upward through the empty space. The empty space formed due to the shape of the first through-receiving hole 331b is preferably formed to be larger than the through-hole 331a, and the third flow path c formed while the venturi tube 333 is spaced apart from the combustion housing 311. ) and the central first flow path (a) formed by the venturi tube 333, more air may be supplied toward the first flow path (a) in which combustion occurs substantially. In another embodiment of the present invention, as shown in (b) of FIG. 10 , the fuel supply pipe 315 may be formed so that more air can flow to the central portion while being mounted in the first through-receiving hole 331b.

제2관통수용공(331c)은 중앙에서 둘 이상으로 분기되어 벤츄리튜브(333)에 직결되는 오프가스공급관(317)을 관통수용하며, 제2관통수용공(331c)의 직경(d5)은 오프가스공급관(317)의 직경(d2)과 상응하도록 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 오프가스공급관(317)이 둘로 분기되므로 제2관통수용공(331c)도 중앙을 기준으로 대칭을 이루면서 2개가 형성될 수 있으나, 도 10의 (b)에서와 같이 오프가스공급관(317)이 분기되는 정도에 따라 달리 구비될 수 있다.The second through-receiving hole 331c is branched in two or more from the center and through-accommodates the off-gas supply pipe 317 that is directly connected to the venturi tube 333, and the diameter d5 of the second through-receiving hole 331c is off. It may be provided to correspond to the diameter d2 of the gas supply pipe 317 . In a preferred embodiment of the present invention, since the off-gas supply pipe 317 is bifurcated, two second through-receiving holes 331c may also be formed while symmetrical with respect to the center, but as in FIG. The off-gas supply pipe 317 may be provided differently depending on the degree to which it is branched.

다시 도 9를 참고하면, 상기 벤츄리튜브(333)는 연소하우징(311)과 동축정렬되면서 연소하우징 내 가스의 유동방향으로 구비되어 축 방향으로 연장되고, 벤츄리튜브 내에서 형성되는 유로 사이에서 가스를 균일하게 혼합시킨다. 벤츄리튜브(333)는 단면적이 서서히 축소되었다가 확대되는 튜브로, 유체가 벤츄리튜브를 통해 유동하는 경우 단면적이 넓은 곳에서는 압력이 높고 유체의 속도는 느리며, 단면적이 좁은 곳에서는 압력이 낮고 유체의 속도는 빠르게 된다. 이에 의해, 단면적이 축경되는 부분에서는 낮아진 압력에 의해 유체가 좁은 부분으로 혼입된다. 본 발명에서는, 공기가 유동하는 벤츄리튜브(333) 내로 벤츄리 효과에 의해 연료공급관(315)으로부터 연료가 공급되어 균일하게 혼합되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 벤츄리튜브(333)는 연소하우징(311) 또는 연소하우징의 내부에 형성되는 캐스터블(312)로부터 소정거리 내측으로 이격되어 연장형성될 수 있다. 상기 벤츄리튜브(333)는 내측튜브(3331), 외측튜브(3333) 및 연결부(3335)를 포함한다.Referring back to FIG. 9 , the venturi tube 333 is provided in the flow direction of the gas in the combustion housing while coaxially aligned with the combustion housing 311 and extends in the axial direction, and gas is discharged between the flow passages formed in the venturi tube. Mix evenly. The venturi tube 333 is a tube whose cross-sectional area is gradually reduced and then expanded. When a fluid flows through the venturi tube, the pressure is high in a large cross-sectional area and the speed of the fluid is low, and in a narrow cross-sectional area, the pressure is low and the fluid speed is fast As a result, in the portion where the cross-sectional area is reduced in diameter, the fluid is mixed into the narrow portion by the lowered pressure. In the present invention, fuel is supplied from the fuel supply pipe 315 by the venturi effect into the venturi tube 333 through which air flows, and is uniformly mixed. In addition, the venturi tube 333 may be formed to be spaced apart from the combustion housing 311 or the castable 312 formed inside the combustion housing inward by a predetermined distance. The venturi tube 333 includes an inner tube 3331 , an outer tube 3333 , and a connection part 3335 .

상기 내측튜브(3331)는 벤츄리튜브의 중앙 측에 구비되고 연료공급관(315)과 동축정렬되며, 점진적으로 축경되었다가 확경되도록 형성되어 내측튜브(3331)의 안쪽을 유동하는 가스에 벤츄리 효과를 발생시킨다. 내측튜브(3331)는 중심 쪽의 내측에 제1유로(a)를 형성하므로, 제1유로(a)를 통해 유동하는 가스는 벤츄리튜브에 의한 압력강하 효과를 받는다. 도 9에서 볼 수 있는 것과 같이, 오프가스공급관(317)의 접속부(3175)는 내측튜브와 연결됨으로써 내측튜브(3331)와 외측튜브(3333) 사이의 공간으로 오프가스를 유동시킬 수 있다. 따라서 상기 내측튜브(3331)는 중앙에 형성되는 제1유로(a)와 제1유로를 감싸면서 내측튜브(3331) 및 외측튜브(3333) 사이에 형성되는 제2유로(b)를 구분지을 수 있다.The inner tube 3331 is provided on the central side of the venturi tube, is coaxially aligned with the fuel supply pipe 315, and is formed so that the diameter gradually decreases and then expands to generate a venturi effect on the gas flowing inside the inner tube 3331. make it Since the inner tube 3331 forms the first passage (a) on the inner side of the center, the gas flowing through the first passage (a) is subjected to a pressure drop effect by the venturi tube. As can be seen in FIG. 9 , the connection part 3175 of the off-gas supply pipe 317 is connected to the inner tube, thereby allowing the off-gas to flow into the space between the inner tube 3331 and the outer tube 3333 . Therefore, the inner tube 3331 can distinguish the first passage (a) formed in the center and the second passage (b) formed between the inner tube 3331 and the outer tube 3333 while surrounding the first passage. have.

상기 내측튜브(3331)는 점진적으로 직경이 감소하는 축경부(3331a), 축경부와 확경부 사이에서 일정한 직경으로 연장되는 연장부(3331b) 및 연소부 측으로 연장되면서 직경이 점진적으로 확대되는 확경부(3331c)를 포함한다. 이때, 내측튜브 내의 제1유로(a)를 통해 연장되는 연료공급관(315)의 연료분출홀(3157)과의 위치관계가 문제된다. 제1연료가스분출홀(3157a)은 벤츄리튜브(333) 내 압력이 강하되는 부분에서 구비되어 내부의 연료를 제1유로(a)로 분출하는 것이 바람직하므로, 제1연료분출홀(3157a)은 적어도 일부가 외주면을 따라 축경부와 면하는 부분에 걸쳐 형성될 수 있고, 필요한 경우 연장부(3331b)와 면하는 부분까지 걸쳐 형성됨으로써 내부의 연료가 제1유로(a)로 분출되어 공기와 혼합될 수 있다. 이에 비해, 축경단부(3155)에 방사상으로 형성되는 제2연료분출홀(3157b)은 소염(消炎)을 방지하면서 지속적인 연료 공급을 위해 연소부 측으로 연료를 분출하는 것이 바람직하므로, 제2연료분출홀(3157b)는 확경부(3331c)를 면하는 부분에 구비되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 축경단부(3155)는 확경부(3331c)와 면하는 부분에 구비될 수 있다.The inner tube 3331 has a reduced diameter portion 3331a, which gradually decreases in diameter, an extension portion 3331b that extends with a constant diameter between the reduced diameter portion and the enlarged diameter portion, and an enlarged portion whose diameter is gradually enlarged while extending toward the combustion portion. (3331c). At this time, the positional relationship with the fuel ejection hole 3157 of the fuel supply pipe 315 extending through the first flow passage (a) in the inner tube is a problem. The first fuel gas ejection hole 3157a is preferably provided at a portion where the pressure in the venturi tube 333 drops to eject the fuel therein to the first flow passage a, so the first fuel gas ejection hole 3157a is At least a portion may be formed over a portion facing the reduced diameter portion along the outer circumferential surface, and if necessary, formed over a portion facing the extension portion 3331b so that the fuel inside is ejected into the first flow path (a) and mixed with air can be On the other hand, the second fuel ejection hole 3157b radially formed in the diaphragm end 3155 is preferable to eject fuel toward the combustion unit for continuous fuel supply while preventing anti-inflammation, so the second fuel ejection hole (3157b) is preferably provided in the portion facing the enlarged diameter (3331c). To this end, the diameter reduction end portion 3155 may be provided at a portion facing the diameter expansion portion 3331c.

상기 외측튜브(3333)는 상기 내측튜브(3331)의 외측에서 내측튜브보다 큰 직경을 가지면서 내측튜브와 연결되도록 구비된다. 상기 외측튜브(3333)는 내측튜브(3331)와 일체로 연결될 수 있으며, 내부가 비어있도록 하여 내측튜브와 외측튜브 사이에 제2유로(b)를 형성한다. 상기 외측튜브(3333)는 연소하우징(311)으로부터 소정거리 이격되어 수직으로 연장됨으로써, 연소하우징과 외측튜브 사이에 제3유로(c)를 형성할 수 있다.The outer tube 3333 is provided to be connected to the inner tube while having a larger diameter than the inner tube at the outside of the inner tube 3333 . The outer tube 3333 may be integrally connected with the inner tube 3331, and the inside is empty to form a second flow path b between the inner tube and the outer tube. The outer tube 3333 may be vertically extended while being spaced apart from the combustion housing 311 by a predetermined distance, thereby forming a third flow path c between the combustion housing and the outer tube.

상기 연결부(3335)는 내측튜브(3331)와 외측튜브(3333)를 연결함으로써 내측튜브, 외측튜브 및 연결부가 일체로 벤츄리튜브(333)를 형성하도록 한다. 연결부(3335)는 바람직하게는 중공을 가진 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 중공은 내측튜브 양단의 개구부 크기와 상응할 수 있다. 연결부(3335)는 연소부 측과 공기저장실 측 양쪽에서 내측튜브(3331)와 외측튜브(3333)의 사이를 폐색하여 내측튜브(3331)와 직결된 오프가스공급관(317)을 통해 제2유로(b)로 유입된 오프가스가 제2유로(b)를 통해 유동하도록 구비될 수 있다.The connecting portion 3335 connects the inner tube 3331 and the outer tube 3333 so that the inner tube, the outer tube, and the connecting portion form the venturi tube 333 integrally. The connecting portion 3335 may preferably be formed in the shape of a disk having a hollow, and the hollow may correspond to the size of the opening at both ends of the inner tube. The connection part 3335 closes between the inner tube 3331 and the outer tube 3333 on both the combustion part side and the air storage chamber side, and the second flow path through the off-gas supply pipe 317 directly connected to the inner tube 3331 ( The off-gas introduced into b) may be provided to flow through the second flow path (b).

상기 벤츄리튜브(333)는 상기 내측튜브(3331)와 외측튜브(3333) 사이에 형성되는 제2유로(b)를 유동하는 오프가스를 분출하기 위해 연소부 측으로 관통형성된 오프가스분출홀(3337)을 더 포함할 수 있다. 상기 오프가스분출홀(3337)은 상기 제2유로(b)를 따라 유동하는 오프가스를 분출하기 위하여 복수개가 벤츄리튜브(333) 상에서 확경부(3331c)와 연소부 측에 구비되는 연결부(3335)에 걸쳐 형성될 수 있으며, 확경부(3331c) 부분에서 형성되는 제1오프가스분출홀(3337a)과 연결부(3335) 부분에서 형성되는 제2오프가스분출홀(3337b)을 포함한다. 오프가스분출홀(3337)이 방사상으로 형성됨에 따라 수소가 포함된 오프가스가 혼합된 가스 내에 균질하게 분포되어 수소의 쏠림으로 인한 폭굉, 화염충격을 방지할 수 있다. 오프가스분출홀(3337)은 오프가스가 분출되면서 연소 시 벤츄리튜브(333)와 너무 가까운 곳에서 화염이 형성되지 않으며, 충분한 양이 분출되도록 약 2.0mm 내외의 직경을 가짐이 바람직하나, 상기 직경의 오프가스분출홀이 아니더라도 균질한 수소의 분산과 화염길이를 형성한다면 무방하다.The venturi tube 333 is an off-gas ejection hole 3337 formed through the combustion unit to eject the off-gas flowing through the second flow path b formed between the inner tube 3331 and the outer tube 3333. may further include. A plurality of the off-gas ejection holes 3337 are provided on the venturi tube 333 in order to eject the off-gas flowing along the second flow passage b. It may be formed over the , and includes a first off-gas ejection hole 3337a formed in the enlarged diameter portion 3331c and a second off-gas ejection hole 3337b formed in the connecting portion 3335 . As the off-gas ejection hole 3337 is formed radially, the off-gas containing hydrogen is homogeneously distributed in the mixed gas, thereby preventing detonation and flame shock due to concentration of hydrogen. The off-gas ejection hole 3337 preferably has a diameter of about 2.0 mm so that a flame is not formed too close to the venturi tube 333 during combustion while the off-gas is ejected, and a sufficient amount is ejected. Even if it is not an off-gas ejection hole of

상기 제1오프가스분출홀(3337a)은 확경부(3331c)의 내주면을 따라 복수개 형성되어 중심 방향으로 오프가스를 분출할 수 있다. 제1오프가스분출홀(3337a)은 벤츄리튜브(333)의 축(y)을 중심으로 방사상 등간격으로 형성될 수 있다. 상기 제2오프가스분출홀(3337b)은 연소부 측에 구비된 연결부(3335)를 따라 축(y)을 중심으로 방사상으로 일정한 간격으로 형성될 수 있으며, 연결부(3335)가 축(y)과 수직하게 연장형성됨에 따라 축방향(y)으로 오프가스를 분출할 수 있다.A plurality of the first off-gas ejection holes 3337a are formed along the inner circumferential surface of the enlarged diameter portion 3331c to eject off-gas in a central direction. The first off-gas ejection holes 3337a may be formed at equal radial intervals about the axis y of the venturi tube 333 . The second off-gas ejection hole 3337b may be formed at regular intervals radially about the axis y along the connecting portion 3335 provided on the combustion unit side, and the connecting portion 3335 is connected to the axis y and As it extends vertically, the off-gas may be ejected in the axial direction (y).

도 9, 도 11 및 도 12를 참고하여 상기 벤츄리튜브(333)에 의해 형성되는 유로 내에서 가스의 유동을 설명하도록 하면, 상기 제1유로(a)는 연소하우징(311)의 중심 부근에서 내측튜브(3331)에 의해 형성된다. 제1유로(a)에는 공기유입관(313)을 통해 유입된 공기가 공기저장실(32)에서 일시적으로 저장되었다가 분산플레이트(331)를 거쳐 균일하게 상승하는데, 균일하게 상승하는 공기가 제1유로(a)와 제3유로(c)로 분산되어 상승유동하게 된다. 제1유로(a)의 중심에서는 연료공급관(315)이 연장되고, 연료공급관(315)의 외주면을 따라 형성된 제1연료분출홀(3157a)에서 벤츄리 효과에 의해 연료가 분출되는데, 이때 균일하게 상승하는 공기에 대하여 중심에서 방사상으로 균일하게 연료가 분출되므로, 제1유로(a) 상에서 공기와 연료의 균일한 혼합이 달성된다. When the flow of gas in the flow path formed by the venturi tube 333 will be described with reference to FIGS. 9, 11 and 12 , the first flow path (a) is an inner side near the center of the combustion housing 311 . formed by a tube 3331 . In the first flow path (a), the air introduced through the air inlet pipe 313 is temporarily stored in the air storage chamber 32, and then rises uniformly through the dispersion plate 331, and the uniformly rising air is It is dispersed into the flow path (a) and the third flow path (c) to flow upward. The fuel supply pipe 315 extends from the center of the first flow path (a), and fuel is ejected by the venturi effect from the first fuel ejection hole 3157a formed along the outer circumferential surface of the fuel supply pipe 315. At this time, it rises uniformly Since the fuel is uniformly ejected radially from the center with respect to the air to be used, uniform mixing of the air and the fuel is achieved on the first flow path (a).

도 12를 참고하면 내측튜브(3331)와 외측튜브(3333) 사이에서 제2유로(b)가 형성된다. 제2유로(b)는 내측튜브(3331)를 통해 제1유로(a)와 격리된다. 오프가스공급관(317)이 벤츄리튜브(333)에 직결되기 때문에, 오프가스는 공기 및 연료와 섞이지 않으면서 제2유로로 유동하고, 연소부 측에 구비되는 오프가스분출홀(3337)을 통해 연소부 측으로 분출된다.Referring to FIG. 12 , a second flow path b is formed between the inner tube 3331 and the outer tube 3333 . The second passage (b) is isolated from the first passage (a) through the inner tube (3331). Since the off-gas supply pipe 317 is directly connected to the venturi tube 333, the off-gas flows into the second flow path without mixing with air and fuel, and is combusted through the off-gas ejection hole 3337 provided on the side of the combustion unit. ejected to the side.

다시 도 11 및 도 12를을 참고하면, 제3유로(c)는 연소하우징(311) 또는 캐스터블(312)과 외측튜브(3333) 사이에서 형성되어 공기가 연소하우징(311)으로부터 소정거리 내측으로 이격형성된 벤츄리튜브(333)의 외측을 통하여 상승하도록 한다. 공기유입관(313)을 통해 상기 연소하우징 내로 유입된 공기는 제1유로(a)와 제3유로(c)로 나누어 유동하는데, 제3유로(c)를 통해 상승하는 공기는 연소에 의해 가열된 벤츄리튜브(333)와 열교환하면서 상승하여 벤츄리튜브(333) 냉각시킨다. 외측튜브(333)가 곧게 상하로 연장되고, 연소하우징(311)의 내주면도 곧게 형성됨에 따라 제3유로(c)에서는 공기가 축방향(y)으로 수직하게 진행하여 연소부 측에서도 축방향으로 유동하게 되며, 연소부(35)에서 제2오프가스분출홀(3337b)을 통해 분출되는 오프가스와 혼합되어 연소된다.Referring back to FIGS. 11 and 12 , the third flow path (c) is formed between the combustion housing 311 or the castable 312 and the outer tube 3333 so that air is inside the combustion housing 311 at a predetermined distance. to rise through the outside of the venturi tube 333 spaced apart from each other. The air introduced into the combustion housing through the air inlet pipe 313 flows by dividing it into a first passage (a) and a third passage (c), and the air rising through the third passage (c) is heated by combustion. It rises while exchanging heat with the venturi tube 333 and cools the venturi tube 333. As the outer tube 333 extends straight up and down, and the inner peripheral surface of the combustion housing 311 is also formed straight, air flows vertically in the axial direction y in the third flow path c and flows in the axial direction from the combustion unit side as well. The combustion unit 35 is mixed with the off-gas ejected through the second off-gas ejection hole 3337b and burned.

상기 점화부(34)는 연소부(35)에서의 화염 형성을 위해 연소를 위한 화염을 제공하는 부분으로, 점화기(341)와 파일롯 버너(343)을 포함한다. 상기 점화기(341)는 방전 등을 통해 스파크를 발생시키고, 파일롯 버너(343)는 연소부(35)의 착화를 위하여 충분한 길이의 안정적인 화염을 형성하도록 구비된다.The ignition unit 34 provides a flame for combustion to form a flame in the combustion unit 35 , and includes an igniter 341 and a pilot burner 343 . The igniter 341 generates a spark through discharge or the like, and the pilot burner 343 is provided to form a stable flame of sufficient length for ignition of the combustion unit 35 .

상기 연소부(35)는 예혼합부(33)의 일측에서 예혼합부를 통과하면서 혼합된 가스를 연소시켜 개질작용에 필요한 열을 공급한다. 도 13을 참고하면, 제1유로(a) 부근에서와 제3유로(c) 부근에서의 연소특성이 다르다. 제1유로(a) 부근의 중앙에서의 연소는, 제1유로(a)를 통해 균질하게 혼합된 공기와 연료가 상승하다가, 제1연료분출홀(3157b)과 제1오프가스분출홀(3337a)으로부터 방사상으로 분출되는 연료와 오프가스에 의해 와류를 형성하면서 연소된다.The combustion unit 35 burns the mixed gas while passing through the premixing unit at one side of the premixing unit 33 to supply heat necessary for the reforming operation. Referring to FIG. 13 , combustion characteristics in the vicinity of the first passage (a) and in the vicinity of the third passage (c) are different. In combustion in the center near the first flow path (a), air and fuel homogeneously mixed through the first flow path (a) rise, and then the first fuel jetting hole 3157b and the first off-gas jetting hole 3337a ), it is burned while forming a vortex by the fuel and off-gas radially ejected from it.

이에 비해, 가장자리 쪽의 제2유로(b)로부터 분출되는 오프가스의 연소는, 제3유로(c)를 통해 승온되면서 상승한 공기와 혼합되어 연소되고, 축방향으로 유동하는 오프가스와 공기의 방향에 의해 micro mix 버너와 같이 비교적 작은 화염이 다수 생성된다. 따라서, 단순하게 오프가스가 공기와 혼합되어 한번에 연소되는 것과는 다르게 수소가 적절한 공기비로 혼합되어 안정적이 화염을 형성하면서 NOx을 발생을 억제할 수 있다.On the other hand, the combustion of the off-gas ejected from the second flow path (b) on the edge side is mixed with the air that rises while the temperature is raised through the third flow path (c) and is combusted, and the off-gas flowing in the axial direction and the direction of the air A number of relatively small flames are generated like a micro mix burner by Therefore, it is possible to suppress the generation of NOx while forming a flame stably by mixing hydrogen at an appropriate air ratio, unlike the simple off-gas mixing with air and burning at once.

도 14 내지 도 17을 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(43), 나선지지부(44), 분배헤더(45) 및 분배관(47)을 포함한다.14 to 17 , 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 43 , 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 14 및 도 15를 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. 14 and 15 , 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.

상부챔버(15) 내에서 연소가스의 유동을 도시한 도면인 도 18을 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. 18 , which is a view showing the flow of combustion gas in the upper chamber 15 , a flow path guide 435 for guiding the flow path of the 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 연장되어 제2연통홀(157)을 통과하여 제2공간(155)으로 유동한 연소가스가 제1유로안내부(435a)에 따라 하측에서 상측으로 유동하고, 제1유로안내부(435a)와 상부챔버 상면의 이격된 부분을 통해 외측으로 확산되면서 연소가스 가열관과 열교환하도록 한다. 제2유로안내부(435b)는 제1유로안내부(435a)의 외측으로 이격되어 상부챔버의 상면으로부터 하측으로 연장되도록 형성되어 연소가스가 하측으로 유동하고, 제2유로안내부(435b)의 하단과 상부챔버 하면 사이의 이격된 공간을 통해 다시 외측으로 확산되어 연소가스 배출구를 향하면서 원료가스 가열관(43)과 열교환하도록 한다.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 is spaced apart from the plurality of second communication holes 157, extends upward from the lower surface of the upper chamber, passes through the second communication hole 157, and flows into the second space 155. The gas flows from the lower side to the upper side according to the first flow path guide part 435a, and is diffused outward through the spaced part of the first flow path guide part 435a and the upper surface of the upper chamber to exchange heat with the combustion gas heating tube. The second flow path guide 435b is spaced apart from the first flow path guide 435a to extend downward from the upper surface of the upper chamber, so that the combustion gas flows downward, and the second flow path guide 435b It is diffused outward again through the space between the lower end and the lower surface of the upper chamber to exchange heat with the raw material gas heating tube 43 toward the combustion gas outlet.

도 15 및 도 16을 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. 15 and 16 , 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.

다시 도 14 내지 도 17을 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 again to FIGS. 14 to 17 , the distribution header 45 is connected to the source gas heating tube 43 to receive the heated source gas, and distributes it to the reforming unit 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 17을 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. 17 , 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(475)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 475 extending approximately in a straight line to the side surface 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(475)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 475 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 있고, 직경(d4)이 외측튜브(51)의 직경(d1)보다 작도록 형성됨으로써, 외측튜브(51)의 평면상 내부에 균일하게 원료가스를 공급할 수도 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, and since the diameter d4 is formed to be smaller than the diameter d1 of the outer tube 51 , the raw material gas can be uniformly supplied to the inside of the outer tube 51 on a plane surface.

상기 버너(30)에서 외부공기와 연료의 연소에 의해 연소가스가 제1공간(117)에서 생성되고, 하부챔버(11)는 공기와 연료가 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.Combustion gas is generated in the first space 117 by the combustion of external air and fuel in the burner 30, and the lower chamber 11 is sealed except for the opening through which air and fuel are introduced, so the first 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 It is discharged to the outside through the combustion gas outlet formed on the side of the 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 19 내지 도 21을 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 19 to 21 , 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 discharge 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. 하측의 버너(30)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. When combustion gas is generated from the lower burner 30 (bottom firing), the combustion gas proceeds to the upper side first, transfers heat to the protective jacket 54 in the enclosed space, and then flows downward to receive the combustion gas, which will be described later. It flows into the part 543 side. 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 protect the flame from direct contact with the outer tube 51, and transfer heat to the outer tube 51 by convection or radiation 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 22는 도 17의 E-E' 단면을 도시한 단면도이다. 도 22를 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.22 is a cross-sectional view illustrating a cross-section E-E′ of FIG. 17 . Referring to FIG. 22 , 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 19 및 도 20을 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. 19 and 20 again, 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 the first 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 23은 도 21의 일부분을 확대한 도면으로, 본 발명의 개질부(50)에 열전달수단(55)이 부착된 것을 중심으로 도 19 내지 도 21 및 도 23을 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.23 is an enlarged view of a portion of FIG. 21 , and the following description will be made with reference to FIGS. 19 to 21 and 23 , 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 raw material 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 23을 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. 23 , 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.

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 슬리브(541)의 온도를 감지함으로써, 외측튜브(51)로 열이 얼마나 전달되는지 감지할 수 있다. 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 있다. 상기 센서는 내측튜브의 외주면에 구비되어 하향유동하는 원료가스의 온도를 감지할 수도 있고, 내측튜브의 내주면에 구비되어 상향유동하는 개질가스의 온도를 감지할 수도 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 must be maintained 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 may detect how much heat is transferred to the outer tube 51 by sensing the temperature of the sleeve 541 . 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 may be provided on the outer circumferential surface of the inner tube 52 and disposed in a region where the catalyst is disposed. The sensor may be provided on the outer peripheral surface of the inner tube to detect the temperature of the raw material gas flowing downward, or may be provided on the inner peripheral surface of the inner tube to detect the temperature of the reformed gas flowing upward.

다시 도 14를 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 FIG. 14 , 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. 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 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 . 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 bend 633a is bent from the third extension 631 to the lower side and the outflow header 65 side, and the fourth bend 633b is a third curve from the third bend 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 has 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. Therefore, 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: 버너 31: 연소바디
311: 연소하우징 312: 캐스터블
313: 공기유입관 315: 연료공급관
3151: 유입부 3153: 중심연장부
3155: 축경단부 3157: 연료분출홀
317: 오프가스공급관 3171: 유입부
3173: 분기부 3175: 접속부
32: 공기저장실
33: 예혼합부 331: 분산플레이트
331a: 통공 331b: 제1관통수용홀
331c: 제2관통수용홀
333: 벤츄리 튜브 3331: 내측튜브
3331a: 축경부 3331b: 연장부
3331c: 확경부 3333: 외측튜브
3335: 연결부 3337: 오프가스분출홀
35: 연소부
40: 원료가스 공급부 41: 원료가스 유입구
43: 원료가스 가열관 44: 지지부
45: 분배헤더 47: 분배관
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 배출부1: 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: burner 31: combustion body
311: combustion housing 312: castable
313: air inlet pipe 315: fuel supply pipe
3151: inlet 3153: central extension
3155: shaft diameter end 3157: fuel ejection hole
317: off-gas supply pipe 3171: inlet
3173: branch part 3175: connection part
32: air storage room
33: pre-mixing unit 331: dispersion plate
331a: through hole 331b: first through-receiving hole
331c: second through-receiving hole
333: venturi tube 3331: inner tube
3331a: shaft diameter part 3331b: extension part
3331c: enlarged diameter 3333: outer tube
3335: connection part 3337: off-gas outlet hole
35: combustion unit
40: source gas supply unit 41: source gas inlet
43: source gas heating tube 44: support part
45: distribution header 47: distribution pipe
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

Claims (10)

연소를 위한 공기를 유입받는 공기유입관, 연소를 위한 연료를 유입받는 연료공급관 및 수소가 포함된 오프가스를 유입받는 오프가스공급관이 연결된 연소하우징, 상기 연소하우징 내에서 유입된 가스를 균질하게 혼합하는 예혼합부 및 상기 예혼합부를 통과하면서 혼합된 가스를 연소시켜 열을 공급하는 연소부를 포함하되,
상기 예혼합부는 가스의 유동방향으로 구비되어 축 방향으로 연장되는 벤츄리 튜브를 포함하고, 상기 벤츄리 튜브 내에서 연료와 공기가 혼합되어 연소부로 공급되며,
상기 벤츄리 튜브는 점진적으로 축경되었다가 확경되도록 형성되는 내측튜브, 상기 내측튜브보다 큰 직경을 가지면서 내측튜브와 연결되는 외측튜브 및 연소부 측에서 이격된 내측튜브와 외측튜브 사이를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 내측튜브의 내측에 제1유로와, 내측튜브와 외측튜브 사이에 제2유로를 형성하며,
상기 내측튜브는 점진적으로 직경이 확대되는 확경부를 포함하고,
제2유로를 통해 유동하는 오프가스를 분출하도록 연소부 측으로 형성된 복수의 오프가스분출홀이 상기 확경부와 연결부에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기.
A combustion housing connected to an air inlet pipe receiving air for combustion, a fuel supply pipe receiving fuel for combustion, and an off gas supply pipe receiving an off gas containing hydrogen, the gas introduced in the combustion housing is homogeneously mixed and a combustion unit for supplying heat by burning the mixed gas while passing through the premixing unit,
The pre-mixing unit includes a venturi tube that is provided in the gas flow direction and extends in the axial direction, and fuel and air are mixed in the venturi tube and supplied to the combustion unit,
The venturi tube includes an inner tube that is formed to gradually decrease in diameter and then expand in diameter, an outer tube that has a larger diameter than the inner tube and is connected to the inner tube, and a connection part connecting the inner tube and the outer tube spaced apart from the combustion unit side. comprising, a first flow path inside the inner tube, and a second flow path between the inner tube and the outer tube,
The inner tube includes an enlarged diameter part whose diameter is gradually enlarged,
A steam hydrocarbon reformer with a burner, characterized in that a plurality of off-gas ejection holes formed toward the combustion unit to eject off-gas flowing through the second flow passage are formed across the enlarged diameter portion and the connecting portion.
 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1유로에서는 연료와 공기가 혼합되고, 오프가스공급관은 상기 벤츄리 튜브에 직결되어 오프가스가 공기 또는 연료와 혼합되지 않고 제2유로를 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기.The burner of claim 1, wherein fuel and air are mixed in the first flow path, and an offgas supply pipe is directly connected to the venturi tube so that the offgas flows through the second flow path without mixing with air or fuel. Steam hydrocarbon reformer with 제3항에 있어서, 상기 오프가스공급관은 적어도 둘 이상으로 분기되어 상기 벤츄리 튜브에 직결되는 것을 특징으로 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기.The steam hydrocarbon reformer with a burner according to claim 3, wherein the off-gas supply pipe is branched into at least two or more and is directly connected to the venturi tube. 제4항에 있어서, 상기 오프가스공급관은 내측튜브에 축 방향으로 직결되어 제2유로로 오프가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기.The steam hydrocarbon reformer with a burner according to claim 4, wherein the off-gas supply pipe is directly connected to the inner tube in the axial direction to supply the off-gas to the second flow path. 제3항에 있어서, 연료공급관이 상기 내측튜브와 동축정렬되면서 상기 제1유로를 통해 연장되고, 상기 연료공급관의 외주면을 따라 복수의 제1연료분출홀이 형성되어 연료가 제1유로 상에서 분출되면서 공기와 혼합되는 것을 특징으로 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기.The fuel supply pipe according to claim 3, wherein the fuel supply pipe extends through the first flow path while coaxially aligned with the inner tube, and a plurality of first fuel jetting holes are formed along the outer circumferential surface of the fuel supply pipe to eject fuel on the first flow path. A steam hydrocarbon reformer with a burner, characterized in that it is mixed with air. 제6항에 있어서, 상기 내측튜브는 점진적으로 직경이 감소하는 축경부, 직경이 일정하게 연장되는 연장부를 더 포함하고,
상기 제1연료분출홀은 적어도 일부가 축경부와 면하는 부분에 걸쳐 구비되는 것을 특징으로 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기.The method of claim 6, wherein the inner tube further comprises a reduced diameter portion that gradually decreases in diameter, and an extension portion having a constant diameter,
The steam hydrocarbon reformer with a burner, characterized in that at least a portion of the first fuel ejection hole is provided over a portion facing the reduced diameter portion. 제7항에 있어서, 연료공급관은 연소부측 단부에 외주면을 따라 형성되는 복수의 제2연료분출홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버너를 가진 수증기 탄화수소 개질기.The steam hydrocarbon reformer with a burner according to claim 7, wherein the fuel supply pipe further comprises a plurality of second fuel ejection holes formed along an outer circumferential surface at an end of the combustion unit. 삭제delete 삭제delete
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