KR102586411B1 - 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치 - Google Patents
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Abstract
열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치가 개시된다. 이러한 본 발명은, 상부측 중앙에 구비된 버너; 버너연소실의 내·외부에 배치되어 탄화수소계 원료가스를 수소로 변환하는 개질반응부; 외부로부터 공급되는 물을 버너연소가스와 개질가스의 열량으로 수증기화시키는 제1열교환부; 버너연소가스의 열량으로 개질반응부에 공급하는 수증기 및 탄화수소계 원료가스의 온도를 예열시키는 제2열교환부; 제1열교환부의 외측에 구비되는 CO변성반응기; 내측에 버너연소가스 이송통로를 구비하여 CO변성반응기를 냉각하는 제3열교환부; 개질가스 이송통로의 외벽에 구비되는 선택산화반응기; 내측에 제1열교환부에 공급하는 물의 이송 통로를 구비하여 선택산화반응기를 냉각하는 제 4열교환부; 를 포함하여 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 메탄(CH4)를 주성분으로 가지는 탄화수소계 원료가스 또는 천연가스를 수증기 개질반응을 통해 연료전지 스택에 수소를 공급하되, 연료처리장치 기동, 운전 및 정지 시에 내부 반응기들과 연계된 열교환부들의 최적화된 열교환을 이용하여 안정적인 수소생산이 가능하게 함과, 아울러 일산화탄소를 제거할 수 있도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치에 관한 것이다.
최근에 들어, 국내·외에서 고효율 발전이 가능하게 하는 연료전지시스템을 분산형 에너지 공급원의 발전시스템으로 개발·사업화하는 작업이 한창 진행되고 있다.
현재, 연료전지시스템에 공급되는 수소는, 도시가스와 같이 공급 파이프라인 인프라가 구축되어 있지 않아, 연료전지 시스템을 운영하기 위해서는 수소 트레일러를 설치하여 지속적인 수소 공급을 하거나, 기존 인프라가 구축된 메탄을 주성분으로 하는 도시가스를 이용하여 수소를 생산하는 수증기개질(Steam Reforming) 방법을 사용하고 있다.
이러한 수증기개질반응을 통해 수소함유 가스 중 발생되는 일산화탄소의 농도를 저감시키기 위해 CO변성반응기를 구성하며, 일산화탄소를 완전히 제거하기 위해 선택산화반응기를 구성하여 개질가스 내의 일산화탄소를 제거(10ppm이하) 하고, 연료전지 스택에 수소 조성(74%이상)이 높은 개질가스를 공급함으로써, 연료전지에서 전력과 열원을 생산하고 있다.
수증기개질반응에서 사용되는 촉매는 Ru 또는 Ni을 600~700℃ 운전온도 범위에서 사용하며, CO변성반응기 촉매는 Cu-Zn을 200~300℃ 운전온도 범위에서 사용하고, 선택산화반응기 촉매는 Ru를 포함한 산화촉매를 90~150℃의 운전온도 범위에서 사용되도록 설계하고 있다.
특히, 선택산화반응기 촉매는 온도가 너무 낮으면 반응이 일어나지 않아 일산화탄소가 제거되지 않고, 반대로 온도가 너무 높으면 촉매의 열화가 빨라 연료처리장치 수명을 확보하기 어렵게 되며, 메탄화반응(Methanation)이 발생하여 생산되는 개질가스 내의 수소 조성을 높이기 어렵게 된다.
즉, 상기 연료전지 스택에 일산화탄소(CO)가 미량(≥50ppm)이라도 장시간 공급되면, 연료전지 촉매에서 CO 피독이 발생하여 촉매 열화 및 연료전지 성능저하가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 선행기술로는, KR 특허공개공보 제10-2008-0123945호 (2008.12.08)(이하, '선행문헌1'이라 함), KR 특허공개공보 제10-2011-0005363호 (2011. 01. 19)(이하, '선행문헌2'라 함), KR 특허공개공보 제10-2016-0183329호 (2016. 12. 30)(이하, '선행문헌3'이라 함)이 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행문헌1에 의하면, 수증기 개질반응기에 공급되는 원료와 수증기를 연소실 상부에 반응물을 순환시켜 외부로 배출되는 열을 회수하고 예열하기 위한 챔버가 형성되어 있으며, 이 챔버에서 예열된 원료-수증기가 수증기개질반응기로 공급되지만, CO변성반응기와 선택산화반응기의 연료처리장치 기동 시에 반응기들의 열균형을 이루는데 긴 기동시간이 필요한 문제점이 있다.
또한, 상기 선행문헌2에 의하면, 수증기개질반응기와 원료-수증기가 직접 열교환 하는 구조로 되어 있으며, 수증기 개질반응기의 출구온도는 650~700℃로 고온으로, CO변성부와 열교환된 물(수증기)이 바로 수증기개질반응기와 열교환 할 경우, 수증기개질반응기의 온도가 낮아져 온도를 높이기 위해 많은 열량을 공급하는 문제점이 있다.
그리고, 상기 선행문헌3에 의하면, 연료처리장치의 중앙측에 배치되는 연료개질부와 상기 연료개질부를 가열하도록, 상기 장치바디의 상측에 배치되는 가열부와 상기 연료개질부와 연결되고, 상기 장치바디의 하측에 배치되는 CO변성반응부 및 상기 CO변성반응부와 연결되고, 상기 장치바디의 상측에 배치되는 프록스반응부를 포함하여 구성하고 있으나, 열분산판으로는 개질촉매의 내구성을 보장할 수 없으며, 연료처리장치 기동 시에 CO변성반응부의 승온시간이 길고, 운전 시에 효율적인 냉각을 할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 메탄(CH4)를 주성분으로 가지는 탄화수소계 원료가스 또는 천연가스를 수증기 개질반응을 통해 연료전지 스택에 수소를 공급하되, 연료처리장치 기동, 운전 및 정지 시에 내부 반응기들과 연계된 열교환부들의 최적화된 열교환을 이용하여 안정적인 수소생산이 가능하게 함과 아울러 일산화탄소를 제거할 수 있도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 연료처리장치 내의 각 반응기들의 반응 열량에 맞는 최적화된 구성과 각 반응기들의 운전온도에 따른 유체 열교환부들을 통해, 빠른 기동시간과 운전 시에 안정적인 온도 유지를 통한 각 반응기들의 촉매 반응 효율을 높일 수 있는 고효율 연료처리장치를 제공하는 데 있다.
아울러, 기동 및 정지 시에 발생하는 열응력을 견딜 수 있는 균형 구조들을 구성하여, 연료처리장치의 일체형 및 소형화가 가능한 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치(100)는, 상부측 중앙에 구비된 버너(101); 버너연소실(102)의 내·외부에 배치되어 탄화수소계 원료가스를 수소로 변환하는 개질반응부(103); 외부로부터 공급되는 물을 버너연소가스와 개질가스의 열량으로 수증기화시키는 제1열교환부(104); 버너연소가스의 열량으로 개질반응부(103)에 공급하는 수증기 및 탄화수소계 원료가스의 온도를 예열시키는 제2열교환부(105); 제1열교환부(104)의 외측에 구비되는 CO변성반응기(106); 내측에 버너연소가스 이송통로(107a)를 구비하여 CO변성반응기(106)를 냉각하는 제3열교환부(107); 개질가스 이송통로(103a)의 외벽에 구비되는 선택산화반응기(108); 내측에 제1열교환부(104)에 공급하는 물의 이송 통로(109a)를 구비하여 선택산화반응기(108)를 냉각하는 제 4열교환부(109); 를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 버너연소실(102) 내부에 형성된 버너연소가스 이송통로(107a)의 하부측에 구비된 다수의 홀(107b)이 마련되되, 다수의 홀(107b)이 형성된 하부측이 버너연소실(102)의 하부판(102b)과 결합되어 원형통 이송통로를 형성할 수 있다.
상기 CO변성반응기(106)와 선택산화반응기(108)의 외측에 히터가 더 구비될 수 있다.
상기 CO변성반응기(106)와 선택산화반응기(108의 내부에 코일 형태의 냉각유체 이송 통로가 더 구비될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치에 의하면, 버너 연소가스를 활용하여 연료처리장치 하부에서 상부까지 열교환을 할 수 있는 버너연소가스 이동 통로를 구비하되, 버너 연소가스와 개질가스의 열량으로 연료처리장치에 공급되는 물을 수증기화시키는 제1열교환부와, 버너 연소가스 열량으로 수증기(물)와 탄화수소계 원료가스의 온도를 예열시키는 제2열교환부를 통해 공급되는 탄화수소계 원료가스와 수증기의 온도를 높힐 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치에 의하면, 연료처리장치 운전 시에 CO변성반응기를 버너 공기로 냉각하는 제3열교환부와, 개질가스 통로 외벽에 구성하는 선택산화반응기 내측에 물의 이송 통로를 구성하여 선택산화반응기를 냉각하는 제4열교환부를 구비함으로써, 연료처리장치의 일체화가 가능한 내구성 있는 고효율 연료처리장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 개질가스에 대한 전체 흐름을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 버너연소가스에 대한 흐름을 도시한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 하부판과 결합된 버너연소가스의 원통형 이송통로를 도시한 구성도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 외곽반응기 내윽에 구비된 코일 형태의 냉각유체 이송통로를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 개질가스에 대한 전체 흐름을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 버너연소가스에 대한 흐름을 도시한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 하부판과 결합된 버너연소가스의 원통형 이송통로를 도시한 구성도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 외곽반응기 내윽에 구비된 코일 형태의 냉각유체 이송통로를 도시한 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하기 위한 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시 예에서, 잘 알려진 공정단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다.
그리고, "및/또는"은 언급된 아이템의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정형태로 제한되는 것이 아니라 제조공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
그리고, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 개질가스에 대한 전체 흐름을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 버너연소가스에 대한 흐름을 도시한 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 하부판과 결합된 버너연소가스의 원통형 이송통로를 도시한 구성도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 고효율 연료처리장치의 외곽반응기 내윽에 구비된 코일 형태의 냉각유체 이송통로를 도시한 구성도이다.
본 발명에 따른 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치(100)는, 상부측 중앙에 구비된 버너(101); 버너연소실(102)의 내·외부에 배치되어 탄화수소계 원료가스를 수소로 변환하는 개질반응부(103); 외부로부터 공급되는 물을 버너연소가스와 개질가스의 열량으로 수증기화시키는 제1열교환부(104); 버너연소가스의 열량으로 개질반응부(103)에 공급하는 수증기 및 탄화수소계 원료가스의 온도를 예열시키는 제2열교환부(105); 제1열교환부(104)의 외측에 구비되는 CO변성반응기(106); 내측에 버너연소가스 이송통로(107a)를 구비하여 CO변성반응기(106)를 냉각하는 제3열교환부(107); 개질가스 이송통로(103a)의 외벽에 구비되는 선택산화반응기(108); 내측에 제1열교환부(104)에 공급하는 물의 이송 통로(109a)를 구비하여 선택산화반응기(108)를 냉각하는 제 4열교환부(109); 를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치(100)를 운영하기 위해서는, 개질반응부(103)에 공급되는 수증기-원료의 혼합기체의 온도가 높을수록, CO변성반응기(106)와 선택산화반응기(108)의 발열반응으로 인한 냉각이 효과적으로 이루어져야 하며, 연료처리장치의 기동, 운전 및 정지 시의 반응기들의 열균형이 잘 이루어야 함을 밝혀둔다.
여기서, 개질반응부(103)는 개질촉매로 충진되어 있으며, 이에 사용되는 촉매는 Ru 또는 Ni 개질 촉매를 사용하며, 600~700℃의 운전 온도에서 탄화수소계 원료와 생성된 수증기를 이용하여 개질반응을 통해 수소로 변환시킨다.
이러한 수증기 개질 반응의 화학식은 하기와 같고, 흡열반응으로 개질반응기의 온도가 낮아지기 때문에 버너부에서 지속적으로 열량을 공급해줘야 한다.
본 발명의 고효율 연료처리장치(100)의 중앙에 마련된 버너연소실(102)은 혼합된 수증기과 탄화수소계 원료를 수증기개질반응으로 수소로 변환하는데 필요한 열원을 지속적으로 공급해 줄 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
이러한 버너연소실(102)의 상부에는 버너(101))가 설치되며, 탄화수소계 원료, 연료전지 스택 오프가스, 버너 공기가 배관을 통해 버너(101)로 공급되어 연소하게 한다.
상기 연료전지 스택 오프가스와 공기가 혼합되어 공급될 경우에는, 역화가 발생할 수 있으므로 개별적인 배관으로 버너(101)에 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 버너연소실(102)의 하부에는 버너의 점화/연소 상태를 외부에서 확인할 수 있도록 온도센서를 구성하여 연소실 상태를 모니터링 할 수 있다.
본 발명에 따른 고효율 연료처리장치(100)는, 버너연소실(102)의 내·외부에 배치되어 탄화수소계 원료가스를 수소로 변환하는 개질반응부(103)가 구비된다.
그리고, 버너 연소가스와 개질가스 열량으로 연료처리장치(100)에 공급되는 물을 수증기화시키는 제1열교환부(104)와, 버너 연소가스 열량으로 연료처리장치 개질반응부에 공급하는 수증기(물)와 탄화수소계 원료가스의 온도를 예열시키는 제2열교환부(105)를 구비할 수 있다.
이에 의해, 버너 연소가스의 열원을 최대한 활용할 수 있고, 600℃∼700℃의 온도범위를 갖는 개질가스 온도를 냉각하여 CO변성반응기(106)로 공급할 수 있다.
한편, 상기 제1열교환부(104)의 외측에 구성하는 발열반응기인 CO변성반응기(106)와, 버너공기 이송 통로를 구성하여 CO변성반응기(106)를 냉각하는 제3열교환부(107)와, 상기 개질가스 통로 외측에 구성하는 발열반응기인 선택산화반응기(108)와, 상기 제 1열교환부(104)에 공급하는 물의 이송 통로를 구성하여 선택산화반응기(108)를 냉각하는 제4열교환부(109)를 구성하여 버너 공기와 수증기개질반응기에 공급하는 물을 승온시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고효율 연료처리장치(100)는, 수증기개질반응을 위해 연료처리장치(100)의 하부에서 공급된 물을 1차적으로 버너 연소가스와 개질가스와 열교환하는 제1열교환부(104)를 거쳐 수증기화되어 연료처리장치 상부에서 공급되는 탄화수소계 원료와 혼합되도록 한다.
이 후, 버너 연소가스와 열교환하는 제2열교환부(105)를 거쳐 개질촉매가 충진된 개질반응부(103)로 공급하여 수증기개질반응에 의해 수소로 변환하고 상부 이동통로를 거쳐 CO변성반응기(106)로 공급한다.
본 발명의 연료처리장치(100)에 대한 개질반응은 예열 되지 않은 탄화수소계 원료와 수증기와 혼합될 경우, 수증기의 온도가 낮아져 액체형태의 물방울이 발생될 수 있으므로, 수증기와 탄소의 비율이 맞지 않아 높은 효율의 수증기개질반응을 저해하는 요소를 제거할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 버너연소실(102) 내부에 형성된 버너연소가스 이송통로(107a)의 하부측에 구비된 다수의 홀(107b)이 마련되되, 다수의 홀(107b)이 형성된 하부측이 버너연소실(102)의 하부판(102b)과 결합되어 원형통 이송통로를 형성할 수 있다.
즉, 버너(101)에서 점화, 연소된 버너 연소가스는 연료처리장치(100)의 하부 버너 연소가스 통로 내에 다수의 홀(107b)이 구비되며, 연료처리장치(100)의 하부판(102b)과 결합된 원형통 이송통로를 거쳐 제1열교환부(104)와 제 2열교환부(105) 사이의 통로로 이동하여 연료처리장치 외부로 배출된다.
상기와 같이 연료처리장치 기동, 운전 및 정지 시에 발생하는 열응력을 견딜 수 있는 구조로 구성하며, 버너 연소가스의 열원을 최대한 활용할 수 있는 연료처리장치를 제공할 수 있다.
상기 CO변성반응기에 Cu-Zn 촉매을 사용하고 있으며, 운전온도는 200℃~300℃ 범위이다.
600~700℃로 고온상태로 수증기개질반응기에서 배출된 개질가스는 제1 열교환부 경유하면서 200℃ 범위의 온도로 냉각되어 CO변성반응기로 공급한다.
여기서, CO변성반응의 화학식은 하기와 같고, 상기 개질가스는 CO변성반응기를 경유하면서 개질가스 내에 있는 일산화탄소 조성을 0.1~0.5%로 감소시킨다.
상기 CO변성반응은 발열반응이지만 연료처리장치(100)의 기동 시에 빠른 승온을 위해 외벽에 히터가 구성되어 있고, 운전 시에 CO변성반응기(106)를 냉각시키기 위해 CO변성반응기 내측에 버너 공기로 냉각시킬 수 있는 코일 형태의 냉각유체 이송통로를 구성하고 있다.
이와 같은, 선택산화반응을 통한 일산화탄소 제거 반응에 대한 화학식은 하기와 같고, 상기 선택산화반응은 발열반응이지만, 연료처리장치의 기동 시에 빠른 승온을 위해 상기 CO변성반응기(106)와 선택산화반응기(108)의 외측에 히터가 더 구비되어 있으며, 운전 시에 선택산화반응기를 냉각시키기 위해 CO변성반응기 내측에 수냉식으로 냉각시킬 수 있는 코일 형태의 냉각유체 이송통로(108a)를 구성하고 있다.
상기 CO변성반응기(106)를 경유한 개질가스는 선택산화반응기에서 공기 중에 산소를 공급하여 CO를 10ppm 이하로 제거하며, 공랭식 팬과 같은 별도의 냉각장치가 필요하지 않아 연료처리장치를 소형화 할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는, 본 발명은 탄화수소계 원료가스나 메탄(CH4)이 주성분인 천연가스를 수소로 변환하기 위한 연료처리장치를 수증기개질반응, CO변성반응, 그리고 CO선택산화반응을 통해 수소를 생산할 때, 버너 연소가스의 열원을 최대한 활용하는 열교환 방법과 각 반응기들의 운전온도에 따른 열교환 효율을 높혀 내구성 있는 고효율 연료처리장치를 제공할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.
100 : 연료처리장치, 101 : 버너,
102 : 버너연소실, 103 : 개질반응부,
104 : 제1열교환부, 105 : 제2열교환부,
106 : CO변성반응기, 107 : 제3열교환부,
108 : 선택산화반응기, 109 : 제4열교환부.
102 : 버너연소실, 103 : 개질반응부,
104 : 제1열교환부, 105 : 제2열교환부,
106 : CO변성반응기, 107 : 제3열교환부,
108 : 선택산화반응기, 109 : 제4열교환부.
Claims (4)
- 상부측 중앙에 버너(101)가 구비되고, 버너 공기를 연소시켜 버너연소가스를 배출하는 버너연소실(102);
상기 버너연소실(102)의 외부에 배치되어 탄화수소계 원료가스를 수소로 변환하여 개질가스를 배출하는 개질반응부(103);
외부로부터 공급되는 물을 상기 버너연소실(102)에서 배출된 버너연소가스와 상기 개질반응부(103)에서 배출된 개질가스의 열량으로 수증기화시키는 제1열교환부(104);
상기 버너연소실(102)에서 배출된 버너연소가스의 열량으로 상기 개질반응부(103)에 공급하는 수증기 및 탄화수소계 원료가스의 온도를 예열시키는 제2열교환부(105);
제1열교환부(104)의 외측에 구비되는 CO변성반응기(106);
내측에 버너연소실(102)에 공급하는 버너 공기의 이송통로(107a)를 구비하여 상기 CO변성반응기(106)를 냉각하는 제3열교환부(107);
개질가스 이송통로(103a)의 외벽에 구비되는 선택산화반응기(108);
내측에 제1열교환부(104)에 공급하는 물의 이송 통로(109a)를 구비하여 선택산화반응기(108)를 냉각하는 제 4열교환부(109);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 버너연소실(102) 내부에 형성된 버너연소가스 이송통로(107a)의 하부측에 구비된 다수의 홀(107b)이 마련되되,
상기 다수의 홀(107b)이 형성된 하부측이 상기 버너연소실(102)의 하부판(102b)과 결합되어 원형통 이송통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 CO변성반응기(106)와 상기 선택산화반응기(108)의 외측에 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치. - 삭제
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