KR102596138B1 - Solid oxide fuel cell system through comprising high temperature reverting resource recovery apparatus, waste heat recovery heat exchange generator, hot-water supply unit and synthesis gas generation unit comprised thereof - Google Patents

Solid oxide fuel cell system through comprising high temperature reverting resource recovery apparatus, waste heat recovery heat exchange generator, hot-water supply unit and synthesis gas generation unit comprised thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102596138B1
KR102596138B1 KR1020230071764A KR20230071764A KR102596138B1 KR 102596138 B1 KR102596138 B1 KR 102596138B1 KR 1020230071764 A KR1020230071764 A KR 1020230071764A KR 20230071764 A KR20230071764 A KR 20230071764A KR 102596138 B1 KR102596138 B1 KR 102596138B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
synthesis gas
temperature
fuel cell
low
solid oxide
Prior art date
Application number
KR1020230071764A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김봉천
김기현
김대희
구경완
고민후
김태우
Original Assignee
주식회사 젯트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 젯트 filed Critical 주식회사 젯트
Application granted granted Critical
Publication of KR102596138B1 publication Critical patent/KR102596138B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/82Gas withdrawal means
    • C10J3/84Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04052Storage of heat in the fuel cell system
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1643Conversion of synthesis gas to energy
    • C10J2300/1646Conversion of synthesis gas to energy integrated with a fuel cell
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1693Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with storage facilities for intermediate, feed and/or product
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1884Heat exchange between at least two process streams with one stream being synthesis gas
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

개시되는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템이 유기성폐기물 공급 부재와, 고온 환원로 부재와, 후처리 유닛과, 합성가스탱크와, 고체산화물 연료전지를 포함함에 따라, 상기 유기성폐기물 공급 부재, 상기 고온 환원로 부재, 상기 후처리 유닛 및 상기 합성가스탱크를 거치면서 유기성폐기물로부터 형성되고 수소를 포함한 합성가스가 상기 고체산화물 연료전지로 공급되어 발전이 이루어질 수 있으므로, 상기 고체산화물 연료전지로 수소가 친환경적으로 공급될 수 있게 되는 장점이 있다.As the disclosed solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device includes an organic waste supply member, a high-temperature reduction furnace member, a post-treatment unit, a synthesis gas tank, and a solid oxide fuel cell, the organic waste supply member, Synthesis gas containing hydrogen, which is formed from organic waste while passing through the high-temperature reduction reactor member, the post-treatment unit, and the synthesis gas tank, can be supplied to the solid oxide fuel cell to generate power, so that hydrogen can be generated by the solid oxide fuel cell. It has the advantage of being able to be supplied in an environmentally friendly manner.

Description

고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛{Solid oxide fuel cell system through comprising high temperature reverting resource recovery apparatus, waste heat recovery heat exchange generator, hot-water supply unit and synthesis gas generation unit comprised thereof}A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction-to-resource device, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device, a hot water supply unit constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device, and the high temperature Solid oxide fuel cell system through comprising high temperature reverting resource recovery apparatus, waste heat recovery heat exchange generator, hot-water supply unit and synthesis gas generation unit comprised thereof. }

본 발명은 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction-to-resource device, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device, and a hot water supply unit to constitute the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device. and a syngas power generation unit constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device.

고체산화물 연료전지는 수소이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지를 말하고, 이러한 상기 고체산화물 연료전지의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.A solid oxide fuel cell refers to a fuel cell that uses a solid oxide capable of permeating hydrogen ions as an electrolyte, and an example of such a solid oxide fuel cell is the patent document presented below.

그러나, 종래에는, 상기 고체산화물 연료전지로 공급되는 수소의 친환경적인 공급이 쉽지 아니하거나 상당한 고가여서, 상기 고체산화물 연료전지의 운전에 있어서 친환경성을 확보하는 것이 곤란한 문제가 있었다.However, in the past, it was difficult to provide environmentally friendly hydrogen supplied to the solid oxide fuel cell or it was quite expensive, making it difficult to ensure environmental friendliness in the operation of the solid oxide fuel cell.

또한, 종래에는, 상기 고체산화물 연료전지로 공급되는 수소를 포함한 가스의 예열을 위해서는 상기 고체산화물 연료전지의 운전과 무관한 별도의 열에너지를 투입하여야 하는 문제가 있었다.Additionally, in the past, there was a problem in that separate heat energy unrelated to the operation of the solid oxide fuel cell had to be input to preheat the gas containing hydrogen supplied to the solid oxide fuel cell.

또한, 종래에는, 상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스가 그냥 버려져서, 상기 배출가스의 활용성이 극히 낮은 문제가 있었다.Additionally, in the past, the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell was simply discarded, leading to a problem in which the utilization of the exhaust gas was extremely low.

등록특허 제 10-1985452호, 등록일자: 2019.05.28., 발명의 명칭: 고온형 연료전지 시스템Registration Patent No. 10-1985452, registration date: 2019.05.28., title of invention: high temperature fuel cell system

본 발명은 고체산화물 연료전지로 수소가 친환경적으로 공급될 수 있도록 하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.The present invention is a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device that enables hydrogen to be supplied in an environmentally friendly manner to a solid oxide fuel cell, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device, and the high-temperature reduction device. One purpose is to provide a hot water supply unit constituting a solid oxide fuel cell system equipped with a resource conversion device and a syngas power generation unit constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device.

본 발명의 다른 목적은 상기 고체산화물 연료전지로 공급되는 수소를 포함하는 가스의 예열을 위해 상기 고체산화물 연료전지의 운전과 무관한 별도의 열에너지가 아닌 상기 고체산화물 연료전지의 운전 중에 발생된 열에너지가 이용될 수 있도록 하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to use heat energy generated during operation of the solid oxide fuel cell, rather than separate heat energy unrelated to the operation of the solid oxide fuel cell, to preheat the gas containing hydrogen supplied to the solid oxide fuel cell. A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device, and hot water constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device. To provide a syngas power generation unit constituting a solid oxide fuel cell system equipped with a supply unit and the high-temperature reduction resource conversion device.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 활용성이 향상될 수 있도록 하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to construct a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction and resource conversion device and a solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction and resource conversion device to improve the utilization of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell. To provide a waste heat recovery heat exchange generator, a hot water supply unit constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device, and a syngas power generation unit constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device.

본 발명의 일 측면에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템은 유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재; 상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스(syngas)를 형성하는 고온 환원로 부재; 상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛; 상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크; 및 상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지;를 포함한다.A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource recovery device according to one aspect of the present invention includes an organic waste supply member that supplies organic waste, which is a waste material of organic compounds; A high-temperature reduction furnace member that receives the organic waste supplied from the organic waste supply member and reduces the organic waste to form synthesis gas (syngas) containing hydrogen and carbon monoxide; A post-processing unit for post-processing the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member; a syngas tank storing the syngas that has passed through the post-processing unit; and a solid oxide fuel cell that generates power by receiving the syngas stored in the syngas tank.

본 발명의 일 측면에 따른 폐열회수 열교환 발전기는 유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재와, 상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스를 형성하는 고온 환원로 부재와, 상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛과, 상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크와, 상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지를 포함하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 것으로서,The waste heat recovery heat exchange generator according to one aspect of the present invention includes an organic waste supply member that supplies organic waste, which is a waste of organic compounds, and the organic waste supplied from the organic waste supply member is received, and the organic waste is reduced to produce hydrogen. and a high-temperature reduction furnace member that forms a synthesis gas containing carbon monoxide, a post-treatment unit that post-processes the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member, and a synthesis gas that stores the synthesis gas that has passed through the post-treatment unit. Consists of a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device including a tank and a solid oxide fuel cell that receives the syngas stored in the syngas tank and generates power,

상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that power generation can be performed by the Seebeck effect while recovering the heat of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell to form hot water.

본 발명의 일 측면에 따른 온수 공급 유닛은 유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재와, 상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스를 형성하는 고온 환원로 부재와, 상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛과, 상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크와, 상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지를 포함하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 것으로서,The hot water supply unit according to one aspect of the present invention includes an organic waste supply member that supplies organic waste, which is a waste of organic compounds, and the organic waste supplied from the organic waste supply member is received, and the organic waste is reduced to produce hydrogen and A high-temperature reduction furnace member that forms a synthesis gas containing carbon monoxide, a post-treatment unit that post-processes the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member, and a synthesis gas tank that stores the synthesis gas that has passed through the post-treatment unit. and a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device including a solid oxide fuel cell that receives the syngas stored in the syngas tank and generates power,

상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있는 폐열회수 열교환 발전기; 및 상기 폐열회수 열교환 발전기에서 형성된 상기 온수를 수용하는 온수 탱크;를 포함한다.A waste heat recovery heat exchange generator capable of generating power by the Seebeck effect while recovering the heat of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell to form hot water; and a hot water tank containing the hot water generated in the waste heat recovery heat exchange generator.

본 발명의 일 측면에 따른 합성가스 발전 유닛은 유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재와, 상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스를 형성하는 고온 환원로 부재와, 상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛과, 상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크와, 상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지를 포함하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 것으로서,The syngas power generation unit according to one aspect of the present invention includes an organic waste supply member that supplies organic waste, which is a waste of organic compounds, and the organic waste supplied from the organic waste supply member is received, and the organic waste is reduced to produce hydrogen. and a high-temperature reduction furnace member that forms a synthesis gas containing carbon monoxide, a post-treatment unit that post-processes the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member, and a synthesis gas that stores the synthesis gas that has passed through the post-treatment unit. Consists of a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device including a tank and a solid oxide fuel cell that receives the syngas stored in the syngas tank and generates power,

상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있는 폐열회수 열교환 발전기; 및 상기 고체산화물 연료전지를 경유한 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 합성가스 발전기;를 포함한다.A waste heat recovery heat exchange generator capable of generating power by the Seebeck effect while recovering the heat of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell to form hot water; and a syngas generator that receives the syngas via the solid oxide fuel cell and generates power.

본 발명의 일 측면에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛에 의하면, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템이 유기성폐기물 공급 부재와, 고온 환원로 부재와, 후처리 유닛과, 합성가스탱크와, 고체산화물 연료전지를 포함함에 따라, 상기 유기성폐기물 공급 부재, 상기 고온 환원로 부재, 상기 후처리 유닛 및 상기 합성가스탱크를 거치면서 유기성폐기물로부터 형성되고 수소를 포함한 합성가스가 상기 고체산화물 연료전지로 공급되어 발전이 이루어질 수 있으므로, 상기 고체산화물 연료전지로 수소가 친환경적으로 공급될 수 있게 되는 효과가 있다.A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction-to-resource device according to an aspect of the present invention, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device, and a solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device. According to the syngas power generation unit constituting the hot water supply unit and the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device, the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device includes an organic waste supply member, a high temperature reduction reactor member, As it includes a post-treatment unit, a synthesis gas tank, and a solid oxide fuel cell, hydrogen is formed from organic waste while passing through the organic waste supply member, the high-temperature reduction furnace member, the post-treatment unit, and the synthesis gas tank. Since the synthetic gas containing the gas can be supplied to the solid oxide fuel cell to generate electricity, there is an effect that hydrogen can be supplied to the solid oxide fuel cell in an environmentally friendly manner.

본 발명의 다른 측면에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛에 의하면, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템에서는, 상기 합성가스탱크에 저장되어 있던 상기 합성가스가 합성가스 후단 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스 후단 쿨러에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 1차 예열되고, 합성가스 예열 부재를 경유하면서 상기 합성가스 예열 부재에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 2차 예열됨으로써, 상기 고체산화물 연료전지로 공급되는 수소를 포함하는 가스인 상기 합성가스의 예열을 위해 상기 고체산화물 연료전지의 운전과 무관한 별도의 열에너지가 아닌 상기 고체산화물 연료전지의 운전 중에 발생된 열에너지가 이용될 수 있게 되는 효과가 있다.A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction-to-resource device according to another aspect of the present invention, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device, and a solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device. According to the syngas power generation unit constituting the hot water supply unit and the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device, in the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction resource conversion device, the synthesis gas stored in the synthesis gas tank It is first preheated by the heat of the synthesis gas absorbed by the synthesis gas downstream cooler while passing through the synthesis gas downstream cooler, and by the heat of the synthesis gas absorbed by the synthesis gas preheating member while passing through the synthesis gas preheating member. By secondary preheating, for preheating the synthesis gas, which is a gas containing hydrogen supplied to the solid oxide fuel cell, it is generated during the operation of the solid oxide fuel cell, rather than as separate heat energy unrelated to the operation of the solid oxide fuel cell. This has the effect of allowing the generated heat energy to be used.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛에 의하면, 폐열회수 열교환 발전기가 구비됨에 따라, 상기 고체산화물 연료전지에서의 발전 과정에서 발생되는 열기를 폐열회수하여 온수화 및 추가적인 발전이 수행될 수 있도록 할 수 있으므로, 상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 활용성이 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.According to another aspect of the present invention, a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction to resources device, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction to resources device, and a solid oxide fuel cell system equipped with the high temperature reduction to resources device. According to the hot water supply unit and the syngas power generation unit constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource recovery device, the heat generated during the power generation process in the solid oxide fuel cell is provided as a waste heat recovery heat exchange generator is provided. Since waste heat can be recovered so that hot water and additional power generation can be performed, there is an effect of improving the utilization of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템의 구성들을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기를 위에서 비스듬히 내려다본 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 폐열회수 열교환 발전기의 상부를 절개하여 아래에서 올려다본 도면.
도 4는 도 3에 도시된 A부분에 대한 확대도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기를 위에서 비스듬히 내려다본 사시도.
1 is a diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction and resource conversion device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view looking obliquely from above at a waste heat recovery heat exchange generator constituting a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource recovery device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view looking up from below with the upper part of the waste heat recovery heat exchange generator shown in FIG. 2 cut away.
Figure 4 is an enlarged view of portion A shown in Figure 3.
Figure 5 is a perspective view looking obliquely from above at a waste heat recovery heat exchange generator constituting a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource recovery device according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings, a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device according to embodiments of the present invention, a waste heat recovery heat exchange generator constituting a solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device, and a high-temperature reduction resource conversion device. The hot water supply unit constituting the solid oxide fuel cell system and the syngas power generation unit constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템의 구성들을 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기를 위에서 비스듬히 내려다본 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 폐열회수 열교환 발전기의 상부를 절개하여 아래에서 올려다본 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 A부분에 대한 확대도이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction and resource conversion device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell system equipped with a high temperature reduction and resource recovery device according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view of the waste heat recovery heat exchange generator that constitutes the waste heat recovery heat exchange generator viewed from above, Figure 3 is a view looking up from below with the upper part of the waste heat recovery heat exchange generator shown in Figure 2 cut away, and Figure 4 is a view of part A shown in Figure 3. This is an enlarged view.

도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)은 유기성폐기물 공급 부재(110)와, 고온 환원로 부재(111)와, 후처리 유닛과, 합성가스탱크(118)와, 고체산화물 연료전지(120)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 4 together, the solid oxide fuel cell system 100 equipped with a high-temperature reduction resource conversion device according to this embodiment includes an organic waste supply member 110, a high-temperature reduction furnace member 111, and a post-treatment unit. It includes a synthesis gas tank 118 and a solid oxide fuel cell 120.

상기 유기성폐기물 공급 부재(110)는 유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 것이다.The organic waste supply member 110 supplies organic waste, which is waste of organic compounds.

여기서, 상기 유기성폐기물로는 농업 및 축산업 등에서 발생되는 가축분뇨 등이 그 예로 제시될 수 있다.Here, examples of the organic waste include livestock manure generated from agriculture and livestock industry.

상기 유기성폐기물 공급 부재(110)의 전단에는 외부에서 상기 유기성폐기물 공급 부재(110)로 상기 유기성폐기물을 공급해주는 외부 공급관(130)이 연결된다.An external supply pipe 130 that supplies the organic waste to the organic waste supply member 110 from the outside is connected to the front end of the organic waste supply member 110.

상기 유기성폐기물 공급 부재(110)는 공급 배관(131)을 통해 상기 고온 환원로 부재(111)의 하부와 연결되어, 상기 유기성폐기물 공급 부재(110)를 통해 공급된 상기 유기성폐기물이 상기 공급 배관(131)을 통해 상기 고온 환원로 부재(111)의 내부로 공급된다.The organic waste supply member 110 is connected to the lower part of the high-temperature reduction furnace member 111 through a supply pipe 131, so that the organic waste supplied through the organic waste supply member 110 is supplied through the supply pipe ( It is supplied into the high temperature reduction furnace member 111 through 131).

상기 고온 환원로 부재(111)는 상기 유기성폐기물 공급 부재(110)에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스(syngas)를 형성하는 것이다.The high-temperature reduction furnace member 111 receives the organic waste supplied from the organic waste supply member 110 and reduces the organic waste to form synthesis gas (syngas) containing hydrogen and carbon monoxide.

상기 고온 환원로 부재(111)의 내부에는 서로 분리된 영역인 산화 영역과 환원 영역이 형성되고, 상기 산화 영역으로 공급되는 연료(합성가스탱크(118)에 저장되어 있다가 공급된 상기 합성 가스) 및 산소가 상기 산화 영역에서 산화되면서 열기가 발생되고, 상기 산화 영역에서 발생된 열기에 의해 상기 환원 영역이 1,300℃ 이상의 미리 설정된 온도의 고온 환경으로 조성되고, 상기 미리 설정된 온도의 고온 환경으로 조성된 상기 환원 영역에서 상기 유기성폐기물이 환원되면서 수소와 일산화탄소를 포함하는 상기 합성가스가 형성되는데, 이러한 상기 고온 환원로 부재(111)로는 등록특허 제 10-2375772호(발명의 명칭: 농업 및 축산업의 폐기물 자원화 장치)의 도면 번호 150의 폐기물 환원 부재가 적용될 수 있으므로, 그 중복되는 설명 및 도시는 위 등록특허 제 10-2375772호의 도면 번호 150의 폐기물 환원 부재에 관한 설명 및 도시로 갈음하고, 여기서는 그 구체적인 설명 및 도시를 생략하기로 한다.Inside the high-temperature reduction reactor member 111, an oxidation region and a reduction region are formed as separate regions, and the fuel (synthesis gas stored in and supplied from the synthesis gas tank 118) is supplied to the oxidation region. And as oxygen is oxidized in the oxidation zone, heat is generated, and the reduction zone is created as a high-temperature environment with a preset temperature of 1,300°C or more by the heat generated in the oxidation zone, and a high temperature environment is created with the preset temperature. As the organic waste is reduced in the reduction zone, the synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide is formed. The high-temperature reduction furnace member 111 is registered in Patent No. 10-2375772 (title of the invention: waste from agriculture and livestock industry) Since the waste reduction member of drawing number 150 of the resource conversion device can be applied, the overlapping description and illustrations are replaced with the description and illustration of the waste reduction member of drawing number 150 of the above registered patent No. 10-2375772, and herein, the specific Description and illustration will be omitted.

상기 후처리 유닛은 상기 고온 환원로 부재(111)에서 형성된 상기 합성가스를 상기 합성가스탱크(118)에 저장 전에 후처리하는 것이다.The post-processing unit post-processes the syngas formed in the high-temperature reduction furnace member 111 before storing it in the syngas tank 118.

상기 후처리 유닛은 합성가스 전단 쿨러(112)와, 합성가스 후단 쿨러(114)를 포함한다.The post-treatment unit includes a syngas front-end cooler 112 and a syngas post-cooler 114.

또한, 상기 후처리 유닛은 사이클론 먼지 수집기(113)와, 데미스터(demister)(115)와, 황화수소 제거기(116)를 더 포함할 수 있다.In addition, the post-treatment unit may further include a cyclone dust collector 113, a demister 115, and a hydrogen sulfide remover 116.

상기 고온 환원로 부재(111)의 출구단과 상기 합성가스 전단 쿨러(112)가 토출 열교환 연결관(132)에 의해 연결된다.The outlet end of the high-temperature reduction furnace member 111 and the syngas front-end cooler 112 are connected by a discharge heat exchange connection pipe 132.

상기 합성가스 전단 쿨러(112)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 고온 환원로 부재(111)의 후단측에 배치되어, 상기 고온 환원로 부재(111)에서 형성된 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 것이다.The synthesis gas front-end cooler 112 is disposed at the rear end of the high-temperature reduction furnace member 111 based on the flow direction of the synthesis gas, and absorbs the heat of the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member 111. It can be done.

상기 합성가스 전단 쿨러(112)는 상기 고온 환원로 부재(111)에서 형성된 약 1300℃ 이상의 상기 합성가스를 약 200℃ 정도로 급속 냉각시키게 된다.The syngas front-end cooler 112 rapidly cools the syngas formed in the high-temperature reduction furnace member 111 at a temperature of about 1300°C or higher to about 200°C.

상기 사이클론 먼지 수집기(113)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 전단 쿨러(112)의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 것이다.The cyclone dust collector 113 is disposed at the rear end of the syngas front-end cooler 112 based on the flow direction of the syngas, and removes dust contained in the syngas.

상기 합성가스 전단 쿨러(112)와 상기 사이클론 먼지 수집기(113)는 전단 사이클론 연결관(133)에 의해 연결된다.The syngas front-end cooler 112 and the cyclone dust collector 113 are connected by a front-end cyclone connector 133.

상기 합성가스 후단 쿨러(114)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기(113)의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기(113)를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 것이다.The syngas rear-end cooler 114 is disposed on the rear side of the cyclone dust collector 113 based on the flow direction of the syngas, and absorbs the heat of the synthetic gas passing through the cyclone dust collector 113. It is possible.

상기 합성가스 후단 쿨러(114)는 상기 합성가스 전단 쿨러(112)에서 약 200℃ 정도로 냉각된 상기 합성가스를 재차 냉각시키게 된다.The syngas rear-end cooler 114 cools the syngas cooled to about 200° C. in the syngas front-end cooler 112 again.

상기 사이클론 먼지 수집기(113)와 상기 합성가스 후단 쿨러(114)는 사이클론 후단 연결관(134)에 의해 연결된다.The cyclone dust collector 113 and the syngas rear-end cooler 114 are connected by a cyclone rear-end connector 134.

상기 데미스터(115)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 후단 쿨러(114)의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유되어 있는 수분을 분리하는 것이다.The demister 115 is disposed at the rear end of the synthesis gas rear cooler 114 based on the flow direction of the synthesis gas to separate moisture contained in the synthesis gas.

상기 합성가스 후단 쿨러(114)와 상기 데미스터(115)는 후단 데미 연결관(135)에 의해 연결된다.The syngas rear-stage cooler 114 and the demister 115 are connected by a rear-stage demister connector 135.

상기 황화수소 제거기(116)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 데미스터(115)의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유될 수 있는 황화수소(H2S)를 분리하는 것이다.The hydrogen sulfide remover 116 is disposed at the rear end of the demister 115 based on the flow direction of the synthesis gas, and separates hydrogen sulfide (H 2 S) that may be contained in the synthesis gas.

상기 데미스터(115)와 상기 황화수소 제거기(116)는 데미 황화수소 연결관(136)에 의해 연결된다.The demister 115 and the hydrogen sulfide remover 116 are connected by a demi-hydrogen sulfide connector 136.

상기 합성가스탱크(118)는 상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 것이다.The syngas tank 118 stores the syngas that has passed through the post-processing unit.

상기 후처리 유닛과 상기 합성가스탱크(118) 사이에는 증압기(intensifier)(117)가 설치되어 상기 합성가스의 증압이 이루어진다.An intensifier 117 is installed between the post-treatment unit and the synthesis gas tank 118 to increase the pressure of the synthesis gas.

상기 후처리 유닛의 상기 황화수소 제거기(116)와 상기 증압기(117)는 황화수소 증압관(137)에 의해 연결되고, 상기 증압기(117)와 상기 합성가스탱크(118)는 증압 탱크 연결관(138)에 의해 연결된다.The hydrogen sulfide remover 116 and the pressure intensifier 117 of the post-treatment unit are connected by a hydrogen sulfide intensifier pipe 137, and the pressure intensifier 117 and the synthesis gas tank 118 are connected to the intensifier tank connection pipe ( 138).

상기 합성가스탱크(118)와 상기 고온 환원로 부재(111)는 탱크 환원로 연결관(139)에 의해 연결되어, 상기 합성가스탱크(118)에 저장된 상기 합성가스가 상기 탱크 환원로 연결관(139)을 통해 상기 고온 환원로 부재(111)로 공급될 수 있다.The synthesis gas tank 118 and the high-temperature reduction furnace member 111 are connected by a tank reduction furnace connection pipe 139, so that the synthesis gas stored in the synthesis gas tank 118 is connected to the tank reduction furnace connection pipe ( It can be supplied to the high-temperature reduction furnace member 111 through 139).

상기 고체산화물 연료전지(120)는 상기 합성가스탱크(118)에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 것이다.The solid oxide fuel cell 120 receives the syngas stored in the syngas tank 118 and generates power.

상세히, 상기 고체산화물 연료전지(120)는 애노드 쪽으로 수소를 포함한 상기 합성가스를 공급받고 캐소드 쪽으로 외부로부터 산소를 공급받아 발전을 수행하고, 열기(열에너지)와 물을 포함한 배출가스를 배출하는 것인데, 이러한 상기 고체산화물 연료전지(120)는 일반적인 것이므로, 여기서는 그 구체적인 구성에 대한 도시 및 설명은 생략하기로 한다.In detail, the solid oxide fuel cell 120 is supplied with the synthesis gas containing hydrogen to the anode, receives oxygen from the outside to the cathode, performs power generation, and discharges exhaust gas containing heat (thermal energy) and water. Since the solid oxide fuel cell 120 is general, illustration and description of its specific configuration will be omitted here.

상기 고체산화물 연료전지(120)로 공급되는 상기 합성가스는 대략 수소가 66%, 일산화탄소가 33% 정도 포함된 상태이고, 상기 고체산화물 연료전지(120)에서 발전을 수행하고 토출되는 상기 합성가스는 대략 수소가 33%, 일산화탄소가 16.5%, 이산화탄소가 16.5%, 물 33% 정도 포함된 상태로 변화하게 된다. 따라서, 후술되는 합성가스 발전기(121)로 대략 수소가 33%, 일산화탄소가 16.5%, 이산화탄소가 16.5%, 물 33% 정도 포함된 상태의 상기 합성가스가 투입될 수 있게 되어, 대략 수소가 66%, 일산화탄소가 33% 정도 포함된 상태의 상기 합성가스가 상기 합성가스 발전기(121)로 직접 투입될 경우 발생될 수 있는 노킹 현상의 발생이 방지될 수 있게 된다.The synthesis gas supplied to the solid oxide fuel cell 120 contains approximately 66% hydrogen and 33% carbon monoxide, and the synthesis gas discharged after generating power from the solid oxide fuel cell 120 is It changes to a state containing approximately 33% hydrogen, 16.5% carbon monoxide, 16.5% carbon dioxide, and 33% water. Therefore, the synthesis gas containing approximately 33% hydrogen, 16.5% carbon monoxide, 16.5% carbon dioxide, and 33% water can be input into the synthesis gas generator 121, which will be described later, so that hydrogen is approximately 66%. , the knocking phenomenon that may occur when the syngas containing about 33% of carbon monoxide is directly supplied to the syngas generator 121 can be prevented.

본 실시예에서는, 상기 합성가스탱크(118)에 저장되어 있던 상기 합성가스가 상기 합성가스 후단 쿨러(114)를 경유하면서 상기 합성가스 후단 쿨러(114)에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 예열되고, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)은 합성가스 예열 부재(119)를 더 포함한다.In this embodiment, the synthesis gas stored in the synthesis gas tank 118 is preheated by the heat of the synthesis gas absorbed in the synthesis gas rear-end cooler 114 while passing through the synthesis gas rear-stage cooler 114. In addition, the solid oxide fuel cell system 100 equipped with a high-temperature reduction and resource conversion device further includes a syngas preheating member 119.

상기 합성가스 예열 부재(119)는 상기 합성가스탱크(118)에 저장되어 있다가 상기 합성가스 후단 쿨러(114)를 경유하면서 예열된 상기 합성가스가 상기 고체산화물 연료전지(120)로 공급되기 전에 경유되면서, 상기 고체산화물 연료전지(120)를 경유한 다음 배출된 상기 합성가스와 열교환되어 예열되는 것이다.The syngas preheating member 119 is stored in the syngas tank 118 and passes through the syngas rear-end cooler 114 before the preheated syngas is supplied to the solid oxide fuel cell 120. As it passes through, it exchanges heat with the synthesis gas discharged after passing through the solid oxide fuel cell 120 and is preheated.

상기 합성가스탱크(118)와 상기 합성가스 후단 쿨러(114)는 탱크 후단 연결관(140)에 의해 연결되고, 상기 합성가스 후단 쿨러(114)와 상기 합성가스 예열 부재(119)는 후단 예열 연결관(141)에 의해 연결되고, 상기 합성가스 예열 부재(119)와 상기 고체산화물 연료전지(120)의 애노드 쪽의 공급단이 예열 연료전지 연결관(142)에 의해 연결됨으로써, 상기 합성가스탱크(118)에 저장되어 있던 상기 합성가스가 상기 탱크 후단 연결관(140)을 통해 상기 합성가스 후단 쿨러(114)를 경유하면서 1차 예열된 다음, 상기 후단 예열 연결관(141)을 통해 상기 합성가스 예열 부재(119)를 경유하면서 2차 예열된 상태로, 상기 예열 연료전지 연결관(142)을 통해 상기 고체산화물 연료전지(120)의 애노드 쪽으로 공급되어 발전에 이용된다.The synthetic gas tank 118 and the synthetic gas rear-end cooler 114 are connected by a rear-tank connector 140, and the synthetic gas rear-stage cooler 114 and the synthetic gas preheating member 119 are connected to the rear-end preheater. It is connected by a pipe 141, and the syngas preheating member 119 and the supply end on the anode side of the solid oxide fuel cell 120 are connected by the preheating fuel cell connection pipe 142, so that the syngas tank The synthetic gas stored in (118) is first preheated while passing through the synthetic gas rear end cooler 114 through the tank rear end connection pipe 140, and then the synthesis gas is passed through the rear end preheating connection pipe 141. In a secondary preheated state via the gas preheating member 119, it is supplied to the anode of the solid oxide fuel cell 120 through the preheating fuel cell connector 142 and used for power generation.

상기 고체산화물 연료전지(120)의 애노드 쪽의 토출단과 상기 합성가스 예열 부재(119)는 연료전지 예열 연결관(143)에 의해 연결되고, 상기 합성가스 예열 부재(119)와 후술되는 합성가스 발전기(121)는 예열 합성가스 발전 연결관(144)에 의해 연결됨으로써, 상기 고체산화물 연료전지(120)에서 발전에 이용된 다음 토출단으로부터 토출된 상기 합성가스가 상기 연료전지 예열 연결관(143)을 통해 상기 합성가스 예열 부재(119)를 경유하면서, 상기 합성가스탱크(118)에 저장되어 있다가 상기 합성가스 예열 부재(119)를 경유하는 상기 합성가스를 예열시켜준 다음 상기 예열 합성가스 발전 연결관(144)을 통해 상기 합성가스 발전기(121)로 유입되어 상기 합성가스 발전기(121)에서 발전에 이용될 수 있다.The discharge end on the anode side of the solid oxide fuel cell 120 and the syngas preheating member 119 are connected by a fuel cell preheating connector 143, and the syngas preheating member 119 and the syngas generator to be described later (121) is connected by the preheating syngas power generation connector 144, so that the syngas used for power generation in the solid oxide fuel cell 120 and then discharged from the discharge end is connected to the fuel cell preheating connector 143. The synthesis gas stored in the synthesis gas tank 118 is preheated while passing through the synthesis gas preheating member 119, and then the preheated synthesis gas is generated for power generation. It may flow into the syngas generator 121 through the connection pipe 144 and be used for power generation in the syngas generator 121.

상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)은 폐열회수 열교환 발전기(124)와, 흡기 예열 부재(123)와, 온수 탱크(125)를 더 포함한다.The solid oxide fuel cell system 100 equipped with a high-temperature reduction-to-resource device further includes a waste heat recovery heat exchange generator 124, an intake preheating member 123, and a hot water tank 125.

상기 흡기 예열 부재(123)는 상기 합성가스 후단 쿨러(114)에 흡수된 상기 합성가스(상기 고온 환원로 부재(111)로부터 상기 합성가스탱크(118)로 향하는 것)의 열기에 의해 예열된 외부공기와 상기 고체산화물 연료전지(120)에서 배출되는 상기 배출가스가 열교환되면서, 상기 외부공기가 상기 배출가스의 열기에 의해 추가로 예열되도록 하는 것이다.The intake preheating member 123 is an external preheated unit by the heat of the synthetic gas (directed from the high-temperature reduction furnace member 111 to the syngas tank 118) absorbed in the syngas rear-end cooler 114. As air and the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell 120 exchange heat, the outside air is further preheated by the heat of the exhaust gas.

상기 합성가스 후단 쿨러(114)와 상기 흡기 예열 부재(123)는 후단 흡기 예열 연결관(148)에 의해 연결되고, 상기 흡기 예열 부재(123)와 상기 고체산화물 연료전지(120)의 캐소드 쪽의 공급단은 흡기 예열 연료전지 연결관(149)에 의해 연결되고, 상기 고체산화물 연료전지(120)의 캐소드 쪽의 토출단과 상기 흡기 예열 부재(123)는 연료전지 흡기 예열 연결관(101)에 의해 연결되고, 상기 흡기 예열 부재(123)와 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)는 흡기 예열 폐열회수 연결관(102)에 의해 연결됨으로써, 상기 외부공기가 상기 합성가스 후단 쿨러(114)를 경유하면서 예열된 상태로 상기 후단 흡기 예열 연결관(148)을 통해 상기 흡기 예열 부재(123)를 경유하고, 상기 배출가스가 상기 연료전지 흡기 예열 연결관(101)을 통해 상기 흡기 예열 부재(123)를 경유하게 되어, 상기 흡기 예열 부재(123)에서 상기 외부공기가 상기 배출가스에 의해 추가로 예열될 수 있게 된다. The syngas rear-end cooler 114 and the intake preheating member 123 are connected by a rear intake preheating connector 148, and the intake preheating member 123 and the cathode side of the solid oxide fuel cell 120 The supply end is connected by the intake preheating fuel cell connector 149, and the discharge end on the cathode side of the solid oxide fuel cell 120 and the intake preheating member 123 are connected by the fuel cell intake preheating connector 101. Connected, the intake preheating member 123 and the waste heat recovery heat exchange generator 124 are connected by the intake preheating waste heat recovery connection pipe 102, so that the outside air is preheated while passing through the syngas downstream cooler 114. In this state, the exhaust gas passes through the intake preheating member 123 through the rear intake preheating connector 148, and the exhaust gas passes through the intake preheating member 123 through the fuel cell intake preheating connector 101. As a result, the outside air can be additionally preheated by the exhaust gas in the intake preheating member 123.

그런 다음, 상기 흡기 예열 부재(123)를 경유한 상기 외부공기는 상기 흡기 예열 연료전지 연결관(149)을 통해 상기 고체산화물 연료전지(120)의 캐소드 쪽으로 공급되어 발전에 이용되고, 상기 흡기 예열 부재(123)를 경유한 상기 배출가스는 흡기 예열 폐열회수 연결관(102)을 통해 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)로 공급되어 온수 형성 및 추가적인 발전에 이용된다.Then, the external air passing through the intake preheating member 123 is supplied to the cathode of the solid oxide fuel cell 120 through the intake preheating fuel cell connector 149 and used for power generation, and the intake preheating The exhaust gas passing through the member 123 is supplied to the waste heat recovery heat exchange generator 124 through the intake preheating waste heat recovery connection pipe 102 and is used for forming hot water and additional power generation.

상기 폐열회수 열교환 발전기(124)는 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)을 구성하는 것으로서, 상기 고체산화물 연료전지(120)의 캐소드 쪽에서 배출되는 상기 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과(seebeck effect)에 의해 발전을 수행할 수 있는 것으로, 그 구체적인 구성에 대해서는 후술하기로 한다.The waste heat recovery heat exchange generator 124 constitutes the solid oxide fuel cell system 100 equipped with the high-temperature reduction resource recovery device, and recovers the heat of the exhaust gas discharged from the cathode side of the solid oxide fuel cell 120 to generate hot water. While forming, power generation can be performed by the Seebeck effect, and its specific configuration will be described later.

상기 온수 탱크(125)는 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)에서 형성된 상기 온수를 수용하는 것이다.The hot water tank 125 accommodates the hot water generated in the waste heat recovery heat exchange generator 124.

상기 온수 탱크(125)에 수용된 상기 온수는 온수 공급관(105)을 통해 가정 등 수요처에 난방, 급탕 등의 목적으로 공급될 수 있다.The hot water contained in the hot water tank 125 can be supplied to demand sources such as homes through the hot water supply pipe 105 for purposes such as heating and hot water supply.

저온수가 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)를 경유하며 상기 온수로 변화된 다음, 상기 온수가 폐열회수 온수 유동관(104)을 통해 상기 온수 탱크(125)로 공급되어 저장된다.The low-temperature water passes through the waste heat recovery heat exchange generator 124 and is changed into the hot water, and then the hot water is supplied to the hot water tank 125 through the waste heat recovery hot water flow pipe 104 and stored.

여기서, 상기 저온수는 외부의 수원(water source)에서 공급된 것일 수도 있고, 상기 온수 탱크(125)의 하부의 상대적인 저온 상태의 것이 공급된 것일 수도 있다.Here, the low-temperature water may be supplied from an external water source, or may be supplied at a relatively low temperature from the lower part of the hot water tank 125.

도면 번호 103은 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)을 경유 완료한 상기 배출가스가 외부로 토출되는 발전기측 배출가스 토출관이다.Drawing number 103 is a generator-side exhaust gas discharge pipe through which the exhaust gas that has passed through the waste heat recovery heat exchange generator 124 is discharged to the outside.

상기 폐열회수 열교환 발전기(124)는 폐열회수 열교환 발전 본체(151)와, 배출가스 유동관(152)과, 폐열회수 열교환관(155)과, 저온측 열전소자(180)와, 고온측 열전소자(185, 186)를 포함한다.The waste heat recovery heat exchange generator 124 includes a waste heat recovery heat exchange power generation main body 151, an exhaust gas flow pipe 152, a waste heat recovery heat exchange pipe 155, a low temperature side thermoelectric element 180, and a high temperature side thermoelectric element ( 185, 186).

또한, 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)은 고온측 외곽 열흡수부(175)와, 저온측 외곽 열흡수부(170)와, 저온수 공급관(160)과, 저온측 열전 연결관(161)과, 저고온 열전 연결관(162)과, 고온측 열전 연결관(163)과, 열전 폐열회수 연결관(164)과, 온수 토출관(165)을 포함할 수 있다.In addition, the waste heat recovery heat exchange generator 124 includes a high temperature side outer heat absorption portion 175, a low temperature side outer heat absorption portion 170, a low temperature water supply pipe 160, a low temperature side thermoelectric connector 161, and , It may include a low- and high-temperature thermoelectric connector 162, a high-temperature side thermoelectric connector 163, a thermoelectric waste heat recovery connector 164, and a hot water discharge pipe 165.

또한, 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)은 고온측 히트싱크(178)와, 저온측 히트싱크(173)를 더 포함할 수 있다.In addition, the waste heat recovery heat exchange generator 124 may further include a high temperature side heat sink 178 and a low temperature side heat sink 173.

상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)는 상하로 길고 내부가 빈 직육면체 형태의 몸체와 테이퍼 형태의 상하체가 연통된 형태로 형성되는 것이다.The waste heat recovery heat exchange power generation body 151 is formed in a shape in which a rectangular parallelepiped body that is long up and down and has an empty interior and a tapered upper and lower body are connected.

상기 배출가스 유동관(152)은 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)를 관통하도록 배치되어 상기 고체산화물 연료전지(120)에서 배출된 상기 배출가스가 유동되는 것이다.The exhaust gas flow pipe 152 is disposed to penetrate the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 through which the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell 120 flows.

예시적으로 상기 배출가스 유동관(152)은 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 중앙부를 상부에서 하부로 향하는 방향으로 관통하도록 배치된다.Exemplarily, the exhaust gas flow pipe 152 is arranged to penetrate the central part of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 in a direction from the top to the bottom.

상기 배출가스 유동관(152)의 일측 말단은 상기 흡기 예열 폐열회수 연결관(102)과 연결되고, 상기 배출가스 유동관(152)의 타측 말단은 상기 발전기측 배출가스 토출관(103)과 연결되어, 상기 흡기 예열 폐열회수 연결관(102)을 통해 유동된 상기 배출가스가 상기 배출가스 유동관(152)을 경유하며 열기를 잃은 다음 상기 발전기측 배출가스 토출관(103)을 통해 외부로 배출된다.One end of the exhaust gas flow pipe 152 is connected to the intake preheating waste heat recovery connection pipe 102, and the other end of the exhaust gas flow pipe 152 is connected to the generator side exhaust gas discharge pipe 103, The exhaust gas flowing through the intake preheating waste heat recovery connection pipe 102 loses heat through the exhaust gas flow pipe 152 and is then discharged to the outside through the generator side exhaust gas discharge pipe 103.

상기 폐열회수 열교환관(155)은 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)를 복수 번 지그재그로 경유하는 형태로 배치되어 상기 저온수가 유동되면서 상기 배출가스 유동관(152)을 통해 유동되는 상기 배출가스의 열기를 흡수하여 상기 온수로 변화되도록 하는 것이다.The waste heat recovery heat exchange pipe 155 is arranged in a zigzag pattern that passes through the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 a plurality of times, so that while the low-temperature water flows, the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow pipe 152 It absorbs and changes into the hot water.

상기 저온측 열전소자(180)는 상기 배출가스 유동관(152)을 통한 상기 배출가스의 유동 경로에서 상기 배출가스가 상대적으로 저온 상태인 부분에서 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있는 것이다.The low-temperature side thermoelectric element 180 can generate power by the Seebeck effect in a portion of the exhaust gas flow path through the exhaust gas flow pipe 152 where the exhaust gas is at a relatively low temperature.

상기 배출가스 유동관(152)이 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 중앙부를 상부에서 하부로 향하는 방향으로 관통하도록 배치된 경우, 상기 저온측 열전소자(180)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 하부에 배치된다.When the exhaust gas flow pipe 152 is arranged to penetrate the central part of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 in a direction from the top to the bottom, the low temperature side thermoelectric element 180 is connected to the waste heat recovery heat exchange power generation body 151. ) is placed at the bottom of the.

상기 고온측 열전소자(185, 186)는 상기 배출가스 유동관(152)을 통한 상기 배출가스의 유동 경로에서 상기 배출가스가 상대적으로 고온 상태인 부분에서 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있는 것이다.The high-temperature side thermoelectric elements 185 and 186 can generate power by the Seebeck effect in a portion of the exhaust gas flow path through the exhaust gas flow pipe 152 where the exhaust gas is at a relatively high temperature.

상기 배출가스 유동관(152)이 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 중앙부를 상부에서 하부로 향하는 방향으로 관통하도록 배치된 경우, 상기 고온측 열전소자(185, 186)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 상부에 배치된다.When the exhaust gas flow pipe 152 is arranged to penetrate the central part of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 in a direction from the top to the bottom, the high temperature side thermoelectric elements 185 and 186 are connected to the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151. It is placed at the top of (151).

상기 고온측 열전소자(185, 186)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 시작되는 부분(여기서는, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 상부)의 각 외곽 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되고, 상기 저온측 열전소자(180)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 끝나는 부분(여기서는, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 하부)의 각 외곽 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치된다.The high-temperature side thermoelectric elements 185 and 186 are located on each outer portion of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 where the exhaust gas flow pipe 152 begins (here, the upper part of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151). It is arranged in a pair to face each other in the portion, and the low-temperature side thermoelectric element 180 is located at the end of the exhaust gas flow pipe 152 in the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 (here, the waste heat recovery heat exchange power generation main body ( They are arranged in pairs facing each other on each outer part of the lower part of 151).

상기 고온측 외곽 열흡수부(175)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 시작되는 부분(여기서는, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 상부)에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되되 상기 각 고온측 열전소자(185, 186)의 외곽에 각각 접하도록 배치되어 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 고온측 열전소자(185, 186)에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 것이다.The high-temperature side outer heat absorption portion 175 faces each other at the part where the exhaust gas flow pipe 152 begins in the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 (here, the upper part of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151). They are arranged in pairs so as to be in contact with the outer edges of each of the high-temperature thermoelectric elements 185 and 186, and are discharged to the outside as the low-temperature water flows and generates power in each of the high-temperature thermoelectric elements 185 and 186. It absorbs heat.

상기 고온측 외곽 열흡수부(175)의 내부에는 상기 저온수가 유동되는 관이 지그재그로 배치되어, 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 고온측 열전소자(185, 186)에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 것이다.Inside the high-temperature side outer heat absorption portion 175, a pipe through which the low-temperature water flows is arranged in a zigzag pattern, and as the low-temperature water flows, power generation is performed in each of the high-temperature side thermoelectric elements 185 and 186 and is discharged to the outside. It absorbs heat.

상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 하나(176)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 시작되는 부분의 일 측 외곽에 배치되고, 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 다른 하나(177)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 시작되는 부분의 타 측 외곽에 배치된다.One of the high temperature side outer heat absorption units 175 (176) is disposed on one side of the outer side of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 where the exhaust gas flow pipe 152 begins, and the high temperature side outer heat absorber 175 The other one (177) of the absorption units (175) is disposed on the other side of the waste heat recovery heat exchange power generation body (151) on the outer side of the part where the exhaust gas flow pipe (152) begins.

상기 저온측 외곽 열흡수부(170)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 끝나는 부분(여기서는, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 하부)에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되되 상기 각 저온측 열전소자(180)의 외곽에 각각 접하도록 배치되어 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 저온측 열전소자(180)에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 것이다.The low-temperature side outer heat absorption portion 170 faces each other at the end of the exhaust gas flow pipe 152 in the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 (here, the lower part of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151). They are arranged as a pair, each in contact with the outer edge of each low-temperature side thermoelectric element 180, and absorb heat discharged to the outside as the low-temperature water flows and power generation is performed in each low-temperature side thermoelectric element 180. .

상기 저온측 외곽 열흡수부(170)의 내부에는 상기 저온수가 유동되는 관이 지그재그로 배치되어, 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 저온측 열전소자(180)에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 것이다.Inside the low-temperature side outer heat absorption unit 170, pipes through which the low-temperature water flows are arranged in a zigzag pattern, so that as the low-temperature water flows and power generation is performed in each low-temperature side thermoelectric element 180, the heat discharged to the outside is generated. It is to be absorbed.

상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 하나(171)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 끝나는 부분의 일 측 외곽에 배치되고, 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 다른 하나(172)는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 배출가스 유동관(152)이 끝나는 부분의 타 측 외곽에 배치된다.One of the low-temperature side outer heat absorption units 170 (171) is disposed on one side of the outer side of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 where the exhaust gas flow pipe 152 ends, and absorbs the low-temperature side outer heat absorption. The other one (172) of the parts (170) is disposed on the other side of the waste heat recovery heat exchange power generation body (151) at the end of the exhaust gas flow pipe (152).

상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 상부 외곽에 상기 각 고온측 열전소자(185, 186) 및 상기 고온측 외곽 열흡수부(175)가 순차적으로 접하도록 배치되고, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 하부 외곽에 상기 각 저온측 열전소자(180) 및 상기 저온측 외곽 열흡수부(170)가 순차적으로 접하도록 배치된다. 그러면, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 내부를 관통하는 상기 배출가스 유동관(152)으로부터 분출되는 열기 중 일부는 상기 폐열회수 열교환관(155)으로 흡수되고, 상기 배출가스 유동관(152)으로부터 분출되는 열기 중 나머지는 상기 각 고온측 열전소자(185, 186)와 상기 각 저온측 열전소자(180)에서 발전에 이용된 다음 상기 고온측 외곽 열흡수부(175)와 상기 저온측 외곽 열흡수부(170)를 통해 상기 저온수에 흡수될 수 있게 된다.Each of the high-temperature side thermoelectric elements 185, 186 and the high-temperature side outer heat absorption portion 175 are arranged to sequentially contact the upper outer edge of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151, and the waste heat recovery heat exchange power generation main body ( 151), each of the low-temperature side thermoelectric elements 180 and the low-temperature side outer heat absorption portion 170 are arranged to sequentially contact each other. Then, some of the hot air emitted from the exhaust gas flow pipe 152 penetrating the inside of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 is absorbed into the waste heat recovery heat exchange pipe 155, and is discharged from the exhaust gas flow pipe 152. The remainder of the emitted heat is used for power generation in each of the high-temperature side thermoelectric elements 185, 186 and each low-temperature side thermoelectric element 180, and then is used to generate heat in the high-temperature side outer heat absorption unit 175 and the low-temperature side outer heat absorption. It can be absorbed into the low-temperature water through the part 170.

상기 저온수 공급관(160)은 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 하나(171)에 상기 저온수가 도입되도록 하는 것이다.The low-temperature water supply pipe 160 allows the low-temperature water to be introduced into one 171 of the low-temperature side outer heat absorption portions 170.

상기 저온수 공급관(160)은 상기 수원과 상기 온수 탱크(125)와 선택적으로 연결되어, 상기 수원과 상기 온수 탱크(125) 중 어느 하나 또는 둘 다로부터 상기 저온수가 공급될 수 있도록 한다.The low-temperature water supply pipe 160 is selectively connected to the water source and the hot water tank 125, so that the low-temperature water can be supplied from one or both of the water source and the hot water tank 125.

상기 저온측 열전 연결관(161)은 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 하나(171)를 경유한 상기 저온수가 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 다른 하나(172)를 경유하도록 한 쌍의 상기 저온측 외곽 열흡수부(170)를 서로 연결시키는 것이다.The low-temperature side thermoelectric connector 161 allows the low-temperature water passing through one (171) of the low-temperature side outer heat absorption portions (170) to pass through the other one (172) of the low-temperature side outer heat absorption portions (170). A pair of the low-temperature side outer heat absorption portions 170 are connected to each other.

상기 저고온 열전 연결관(162)은 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 다른 하나(172)를 경유한 상기 저온수가 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 하나(176)를 경유하도록 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 다른 하나(172)와 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 하나(176)를 연결시키는 것이다.The low-temperature thermoelectric connector 162 allows the low-temperature water that has passed through the other one (172) of the low-temperature side outer heat absorption portions (170) to pass through one (176) of the high-temperature side outer heat absorption portions (175). The other one (172) of the low temperature side outer heat absorption portions (170) is connected to one (176) of the high temperature side outer heat absorption portions (175).

상기 고온측 열전 연결관(163)은 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 하나(176)를 경유한 상기 저온수가 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 다른 하나(177)를 경유하도록 한 쌍의 상기 고온측 외곽 열흡수부(175)를 서로 연결시키는 것이다.The high-temperature side thermoelectric connector 163 allows the low-temperature water that has passed through one (176) of the high-temperature side outer heat absorption portions (175) to pass through the other one (177) of the high-temperature side outer heat absorption portions (175). A pair of the high temperature side outer heat absorption portions 175 are connected to each other.

상기 열전 폐열회수 연결관(164)은 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 다른 하나(177)를 경유한 상기 저온수가 상기 폐열회수 열교환관(155)으로 유입되도록 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 다른 하나(177)와 상기 폐열회수 열교환관(155)을 서로 연결시키는 것이다.The thermoelectric waste heat recovery connection pipe 164 is connected to the high temperature side outer heat absorption portion such that the low temperature water passing through the other one 177 of the high temperature side outer heat absorption portion 175 flows into the waste heat recovery heat exchange pipe 155. The other one (177) of (175) is connected to the waste heat recovery heat exchange pipe (155).

상기 온수 토출관(165)은 상기 온수 유동관(104)과 연결되어, 상기 폐열회수 열교환관(155)에서 형성된 상기 온수를 상기 온수 탱크(125) 쪽으로 토출시키는 것이다.The hot water discharge pipe 165 is connected to the hot water flow pipe 104 and discharges the hot water formed in the waste heat recovery heat exchange pipe 155 toward the hot water tank 125.

상기 고온측 히트싱크(178)는 구리 등 열전도도가 우수한 금속 재질로 이루어져서, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 내부를 가로질러 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 각 외면과 상기 각 고온측 열전소자(185, 186) 사이에 상기 고온측 히트싱크(178)의 각 말단부가 개재된 형태로 형성되어 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 내부의 열기를 상기 각 고온측 열전소자(185, 186)로 전달시키는 것이다.The high-temperature side heat sink 178 is made of a metal material with excellent thermal conductivity, such as copper, and crosses the inside of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 to each outer surface of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 and each high temperature. Each end portion of the high-temperature side heat sink 178 is formed between the side thermoelectric elements 185 and 186, and the heat inside the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 is distributed to each high-temperature side thermoelectric element 185. , 186).

상기 저온측 히트싱크(173)는 구리 등 열전도도가 우수한 금속 재질로 이루어져서, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 내부를 가로질러 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 각 외면과 상기 각 저온측 열전소자(180) 사이에 상기 저온측 히트싱크(173)의 각 말단부가 개재된 형태로 형성되어 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 내부의 열기를 상기 각 저온측 열전소자(180)로 전달시키는 것이다.The low-temperature side heat sink 173 is made of a metal material with excellent thermal conductivity, such as copper, and crosses the inside of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 to each outer surface of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 and each low temperature. Each end portion of the low-temperature side heat sink 173 is formed between the side thermoelectric elements 180 to direct the heat inside the waste heat recovery heat exchange power generation body 151 to each low-temperature side thermoelectric element 180. It is to convey.

상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 상부의 각 외면, 상기 고온측 히트싱크(178)의 각 말단부, 상기 각 고온측 열전소자(185, 186) 및 상기 각 고온측 외곽 열흡수부(175)가 서로 접하는 형태로 배치되어 열전달이 이루어지고, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 하부의 각 외면, 상기 저온측 히트싱크(173)의 각 말단부, 상기 각 저온측 열전소자(180) 및 상기 각 저온측 외곽 열흡수부(170)가 서로 접하는 형태로 배치되어 열전달이 이루어진다.Each outer surface of the upper part of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151, each end portion of the high temperature side heat sink 178, each high temperature side thermoelectric element 185, 186, and each high temperature side outer heat absorption portion 175. are arranged in contact with each other to transfer heat, and each outer surface of the lower part of the waste heat recovery heat exchange power generation body 151, each end portion of the low temperature side heat sink 173, each low temperature side thermoelectric element 180, and the Each low-temperature side outer heat absorption portion 170 is arranged in contact with each other to effect heat transfer.

상기 저온수 공급관(160)을 통해 공급된 상기 저온수가 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 하나(171), 상기 저온측 열전 연결관(161), 상기 저온측 외곽 열흡수부(170) 중 다른 하나(172), 상기 저고온 열전 연결관(162), 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 하나(176), 상기 고온측 열전 연결관(163), 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 중 다른 하나(177)를 경유하면서 상기 배출가스 유동관(152)을 통해 유동되는 상기 배기가스의 열기 중의 일부를 흡수하여 예열된 다음 상기 열전 폐열회수 연결관(164)을 통해 상기 폐열회수 열교환관(155)으로 유입되어 상기 폐열회수 열교환관(155)을 통해 유동되면서 상기 배기가스의 열기를 흡수하여 상기 온수로 변화되고, 상기 온수가 상기 온수 토출관(165)을 통해 토출되어 상기 온수 탱크(125)로 저장될 수 있게 된다.The low-temperature water supplied through the low-temperature water supply pipe 160 is connected to one of the low-temperature side outer heat absorption portions 170 (171), the low-temperature side thermoelectric connector 161, and the low-temperature side outer heat absorption portion 170. the other one (172), the low- and high-temperature thermoelectric connector 162, one of the high-temperature side outer heat absorption portions 175 (176), the high temperature side thermoelectric connector 163, and the high temperature side outer heat absorption portion. It is preheated by absorbing a part of the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow pipe 152 while passing through the other one (177) of (175), and then recovers the waste heat through the thermoelectric waste heat recovery connection pipe 164. As it flows into the heat exchange pipe 155 and flows through the waste heat recovery heat exchange pipe 155, it absorbs the heat of the exhaust gas and changes it into the hot water, and the hot water is discharged through the hot water discharge pipe 165 to become the hot water. It can be stored in tank 125.

상기 배출가스 유동관(152)이 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)의 상하로 관통되는데, 상기 배출가스 유동관(152)을 통한 상기 배출가스의 유동 방향을 기준으로, 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151) 중 상기 배출가스 유동관(152)과 상기 폐열회수 열교환관(155)에서의 본격적인 열교환이 이루어지기 전의 전측 부분(상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 폐열회수 열교환관(155)이 형성된 부분의 상부)과 상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151) 중 상기 배출가스 유동관(152)과 상기 폐열회수 열교환관(155)에서의 본격적인 열교환이 이루어진 후의 후측 부분(상기 폐열회수 열교환 발전 본체(151)에서 상기 폐열회수 열교환관(155)이 형성된 부분의 하부)의 버려지는 열기(상기 폐열회수 열교환관(155)을 통한 열교환에 이용되지 못하고 버려지는 열기)가 상기 고온측 열전소자(185, 186)와 상기 저온측 열전소자(180)에서 발전에 이용되고, 상기 고온측 열전소자(185, 186)와 상기 저온측 열전소자(180)에서 발전에 이용되고 외부로 버려지는 열기가 상기 고온측 외곽 열흡수부(175)와 상기 저온측 외곽 열흡수부(170)에 의해 재차 흡수될 수 있게 되므로, 열효율이 향상될 수 있게 되면서도, 상기 저온수 공급관(160)을 통해 공급된 상기 저온수가 단일한 유로를 통해 유동되어 상기 저온측 외곽 열흡수부(170), 상기 고온측 외곽 열흡수부(175) 및 상기 폐열회수 열교환관(155)을 순차적으로 경유하면서 열기를 흡수하여 상기 온수로 변화될 수 있게 된다.The exhaust gas flow pipe 152 penetrates up and down the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151. Based on the flow direction of the exhaust gas through the exhaust gas flow pipe 152, the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 ) of the front portion before full-scale heat exchange takes place in the exhaust gas flow pipe 152 and the waste heat recovery heat exchange pipe 155 (the portion where the waste heat recovery heat exchange pipe 155 is formed in the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151) of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151) and the rear portion of the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151 after full-scale heat exchange has occurred in the exhaust gas flow pipe 152 and the waste heat recovery heat exchange pipe 155 (in the waste heat recovery heat exchange power generation main body 151) The wasted hot air (hot air that is not used for heat exchange through the waste heat recovery heat exchange pipe 155 and is wasted) of the lower part of the portion where the waste heat recovery heat exchange pipe 155 is formed is connected to the high temperature side thermoelectric elements 185 and 186. The hot air used for power generation in the low-temperature side thermoelectric element 180, used for power generation in the high-temperature side thermoelectric elements 185, 186 and the low-temperature side thermoelectric element 180, and discarded to the outside is absorbed by the high-temperature side outer heat. Since it can be absorbed again by the unit 175 and the low-temperature side outer heat absorption part 170, thermal efficiency can be improved, and the low-temperature water supplied through the low-temperature water supply pipe 160 has a single flow path. It flows through the low temperature side outer heat absorber 170, the high temperature side outer heat absorber 175, and the waste heat recovery heat exchange pipe 155 in order to absorb heat and change it into the hot water. .

상기와 같이, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)이 상기 유기성폐기물 공급 부재(110)와, 상기 고온 환원로 부재(111)와, 상기 후처리 유닛과, 상기 합성가스탱크(118)와, 상기 고체산화물 연료전지(120)를 포함함에 따라, 상기 유기성폐기물 공급 부재(110), 상기 고온 환원로 부재(111), 상기 후처리 유닛 및 상기 합성가스탱크(118)를 거치면서 상기 유기성폐기물로부터 형성되고 수소를 포함한 상기 합성가스가 상기 고체산화물 연료전지(120)로 공급되어 발전이 이루어질 수 있으므로, 상기 고체산화물 연료전지(120)로 수소가 친환경적으로 공급될 수 있게 된다.As described above, the solid oxide fuel cell system 100 equipped with the high-temperature reduction resource conversion device includes the organic waste supply member 110, the high-temperature reduction reactor member 111, the post-treatment unit, and the synthesis gas tank ( 118) and the solid oxide fuel cell 120, while passing through the organic waste supply member 110, the high-temperature reduction furnace member 111, the post-treatment unit, and the synthesis gas tank 118. Since the syngas formed from the organic waste and containing hydrogen can be supplied to the solid oxide fuel cell 120 to generate power, hydrogen can be supplied to the solid oxide fuel cell 120 in an environmentally friendly manner.

상기와 같이, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)에서는, 상기 합성가스탱크(118)에 저장되어 있던 상기 합성가스가 상기 합성가스 후단 쿨러(114)를 경유하면서 상기 합성가스 후단 쿨러(114)에 흡수된 상기 합성가스(상기 고온 환원로 부재(111)로부터 상기 합성가스탱크(118)로 향하는 것)의 열기에 의해 1차 예열되고, 상기 합성가스 예열 부재(119)를 경유하면서 상기 합성가스 예열 부재(119)에 흡수된 상기 합성가스(상기 고체산화물 연료전지(120)로부터 상기 합성가스 발전기(121)로 향하는 것)의 열기에 의해 2차 예열됨으로써, 상기 고체산화물 연료전지(120)로 공급되는 수소를 포함하는 가스인 상기 합성가스의 예열을 위해 상기 고체산화물 연료전지(120)의 운전과 무관한 별도의 열에너지가 아닌 상기 고체산화물 연료전지(120)의 운전 중에 발생된 열에너지가 이용될 수 있게 된다.As described above, in the solid oxide fuel cell system 100 equipped with the high-temperature reduction resource conversion device, the synthesis gas stored in the synthesis gas tank 118 passes through the synthesis gas rear-stage cooler 114 and is transferred to the rear stage of the synthesis gas. The syngas absorbed in the cooler 114 is first preheated by the heat of the syngas (directed from the high-temperature reduction furnace member 111 to the syngas tank 118) and passes through the syngas preheating member 119. By secondary preheating by the heat of the synthesis gas (directed from the solid oxide fuel cell 120 to the synthesis gas generator 121) absorbed by the synthesis gas preheating member 119, the solid oxide fuel cell In order to preheat the synthesis gas, which is a gas containing hydrogen supplied to (120), the energy generated during the operation of the solid oxide fuel cell 120 is not separate heat energy unrelated to the operation of the solid oxide fuel cell 120. Thermal energy becomes available for use.

상기와 같이, 상기 폐열회수 열교환 발전기(124)가 구비됨에 따라, 상기 고체산화물 연료전지(120)에서의 발전 과정에서 발생되는 열기를 폐열회수하여 온수화 및 추가적인 발전이 수행될 수 있도록 할 수 있으므로, 상기 고체산화물 연료전지(120)에서 배출되는 상기 배출가스의 활용성이 향상될 수 있게 된다.As described above, as the waste heat recovery heat exchange generator 124 is provided, the heat generated during the power generation process in the solid oxide fuel cell 120 can be recovered to produce hot water and additional power generation. , the utilization of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell 120 can be improved.

한편, 본 실시예에 따른 온수 공급 유닛은 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)을 구성하는 것으로서, 상기 폐열회수 열교환 발전기(124) 및 상기 온수 탱크(125)를 포함하는 부분으로, 상기 수요처에 상기 온수 탱크(125)에 저장된 상기 온수를 난방, 급탕 등의 목적으로 공급할 수 있는 것이다.Meanwhile, the hot water supply unit according to this embodiment constitutes the solid oxide fuel cell system 100 equipped with the high-temperature reduction resource conversion device, and is a part including the waste heat recovery heat exchange generator 124 and the hot water tank 125. , the hot water stored in the hot water tank 125 can be supplied to the demander for purposes such as heating and hot water supply.

상기 합성가스 전단 쿨러(112)에는 외부의 별도 수원 등으로부터 저온의 추가수를 상기 합성가스 전단 쿨러(112)로 공급하는 추가수 공급관(146)이 연결되고, 상기 추가수가 상기 추가수 공급관(146)을 통해 상기 합성가스 전단 쿨러(112)로 공급되어 상기 합성가스 전단 쿨러(112)에서 열기를 흡수하며 추가 온수로 변화된 다음, 상기 추가 온수가 상기 합성가스 전단 쿨러(112)와 상기 온수 탱크(125)를 연결하는 전단 온수 연결관(147)을 통해 유동된 다음 상기 온수 탱크(125)에 저장될 수 있다. 그러면, 상기 합성가스 전단 쿨러(112)에서 상기 합성가스를 냉각하면서 버려지는 열에너지가 추가로 환수되어 상기 추가 온수 형태로 상기 온수 탱크(125)에 저장될 수 있게 된다.The synthesis gas front-end cooler 112 is connected to an additional water supply pipe 146 that supplies low-temperature additional water from an external separate water source to the synthesis gas front-end cooler 112, and the additional water is connected to the additional water supply pipe 146. ) is supplied to the syngas front-end cooler 112 to absorb heat from the syngas front-end cooler 112 and change into additional hot water, and then the additional hot water is supplied to the syngas front-end cooler 112 and the hot water tank ( 125) may flow through the front end hot water connection pipe 147 and then be stored in the hot water tank 125. Then, the heat energy discarded while cooling the syngas in the syngas front-end cooler 112 can be additionally recovered and stored in the hot water tank 125 in the form of additional hot water.

상기 배출가스 유동관(152)의 일측 말단(상기 흡기 예열 폐열회수 연결관(102)과 연결되는 부분)과 상기 합성가스 발전기(121)의 토출단은 합성가스 발전 폐열회수 연결관(145)에 의해 연결된다. 그러면, 상기 합성가스 발전기(121)에서 발전 과정에서 발생되어 토출되는 토출가스가 상기 합성가스 발전 폐열회수 연결관(145)을 통해 유동된 다음 상기 배출가스 유동관(152)을 상기 배출가스와 함께 유동되면서 온수 형성 및 발전 수행에 이용될 수 있게 된다.One end of the exhaust gas flow pipe 152 (the part connected to the intake preheating waste heat recovery connector 102) and the discharge end of the syngas generator 121 are connected by the syngas power generation waste heat recovery connector 145. connected. Then, the discharge gas generated and discharged during the power generation process from the syngas generator 121 flows through the syngas power generation waste heat recovery connection pipe 145 and then flows with the exhaust gas through the exhaust gas flow pipe 152. As a result, it can be used for hot water formation and power generation.

한편, 본 실시예에 따른 합성가스 발전 유닛은 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템(100)을 구성하는 것으로서, 상기 폐열회수 열교환 발전기(124) 및 상기 합성가스 발전기(121)를 포함하는 부분으로, 상기 합성가스를 이용하여 추가적인 발전을 수행할 수 있는 것이다.Meanwhile, the syngas power generation unit according to this embodiment constitutes the solid oxide fuel cell system 100 equipped with the high-temperature reduction resource conversion device, and includes the waste heat recovery heat exchange generator 124 and the syngas generator 121. In part, additional power generation can be performed using the syngas.

상기 합성가스 발전기(121)는 상기 고체산화물 연료전지(120)를 경유한 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 것으로, 상기 합성가스를 실린더 내에서 폭발시켜 운동에너지를 형성하여 발전을 수행하는 합성가스 엔진이 그 예로 제시될 수 있다.The syngas generator 121 performs power generation by receiving the syngas via the solid oxide fuel cell 120, and generates power by exploding the syngas in a cylinder to form kinetic energy. A gas engine can be given as an example.

상기 고체산화물 연료전지(120)에서 발전에 이용된 상태의 상기 합성가스가 상기 연료전지 예열 연결관(143)을 통해 상기 합성가스 예열 부재(119)를 경유한 상태로 상기 예열 합성가스 발전 연결관(144)을 통해 상기 합성가스 발전기(121)로 유입되어 상기 합성가스 발전기(121)에서 발전에 이용될 수 있게 된다.The syngas used for power generation in the solid oxide fuel cell 120 passes through the syngas preheating member 119 through the fuel cell preheating connector 143, and is connected to the preheated syngas power generation connector. It flows into the syngas generator 121 through (144) and can be used for power generation in the syngas generator 121.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 일 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.Hereinafter, a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource recovery device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In carrying out this description, descriptions that overlap with those already described in the above-described embodiment of the present invention will be replaced and omitted here.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기를 위에서 비스듬히 내려다본 사시도이다.Figure 5 is a perspective view looking obliquely from above at a waste heat recovery heat exchange generator that constitutes a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource recovery device according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서는, 폐열회수 열교환 발전기(224)는 저온수 공급관(260)으로부터 분지되어 저고온 열전 연결관(262)에 합지됨으로써 상기 저온수 공급관(260)을 통해 유동되는 저온수 중 일부가 저온측 외곽 열흡수부(270)를 미경유, 즉 경유하지 아니하고 상기 저고온 열전 연결관(262)으로 바로 유입되어 상기 저고온 열전 연결관(262)을 통해 고온측 외곽 열흡수부(275)로 유입되는 상기 저온수의 온도를 소정 온도만큼 낮추어줄 수 있는 저온수 바이패스관(290)과, 상기 저온수 바이패스관(290)을 개폐시킬 수 있는 개폐밸브(291)를 더 포함한다.Referring to FIG. 5, in this embodiment, the waste heat recovery heat exchange generator 224 is branched from the low-temperature water supply pipe 260 and joined to the low-temperature thermoelectric connection pipe 262, so that the waste heat recovery heat exchange generator 224 flows through the low-temperature water supply pipe 260. Some of the low-temperature water flows directly into the low- and high-temperature thermoelectric connector 262 without passing through the low-temperature side outer heat absorption unit 270, and thus heats the high-temperature side outer heat through the low- and high-temperature thermoelectric connector 262. A low-temperature water bypass pipe 290 capable of lowering the temperature of the low-temperature water flowing into the absorption unit 275 by a predetermined temperature, and an opening/closing valve 291 capable of opening and closing the low-temperature water bypass pipe 290. It further includes.

저온측 열전소자(280)와 고온측 열전소자(285)를 통한 발전량이 미리 설정된 요구되는 양에 부합되면, 상기 개폐밸브(291)가 상기 저온수 바이패스관(290)을 닫고, 그에 따라 상기 저온수 공급관(260)을 통해 유동되는 상기 저온수의 모두가 상기 저온측 외곽 열흡수부(270) 및 상기 고온측 외곽 열흡수부(275)를 모두 경유한 다음 폐열회수 열교환관(255)을 경유하게 된다.When the power generation amount through the low-temperature side thermoelectric element 280 and the high-temperature side thermoelectric element 285 meets the preset required amount, the opening/closing valve 291 closes the low-temperature water bypass pipe 290, and accordingly, the All of the low-temperature water flowing through the low-temperature water supply pipe 260 passes through both the low-temperature side outer heat absorption portion 270 and the high-temperature side outer heat absorption portion 275 and then passes through the waste heat recovery heat exchange pipe 255. passes through.

반면, 상기 저온측 열전소자(280)와 상기 고온측 열전소자(285)를 통한 발전량이 상기 미리 설정된 요구되는 양에 부합되지 아니하고 미달되면, 상기 개폐밸브(291)가 상기 저온수 바이패스관(290)을 열게 되고, 그에 따라 상기 저온수 공급관(260)을 통해 유동되는 상기 저온수 중 일부가 상기 저온측 외곽 열흡수부(270)를 경유하지 아니하고 상기 저온수 바이패스관(290)과 상기 저고온 열전 연결관(262)을 통해 상기 고온측 외곽 열흡수부(275)로 곧바로 유입됨으로써, 상기 고온측 열전소자(285)의 양 측(폐열회수 열교환 발전 본체(251)와 마주보는 측과 상기 고온측 외곽 열흡수부(275)와 마주보는 측)의 온도차가 상기 개폐밸브(291)가 상기 저온수 바이패스관(290)을 닫은 경우에 비해 소정 온도만큼 상대적으로 커지게 되어 상기 고온측 열전소자(285)에서의 발전량이 증대될 수 있게 된다.On the other hand, if the amount of power generation through the low-temperature side thermoelectric element 280 and the high-temperature side thermoelectric element 285 does not meet the preset required amount and falls short, the opening/closing valve 291 opens the low-temperature water bypass pipe ( 290) is opened, and as a result, some of the low-temperature water flowing through the low-temperature water supply pipe 260 flows through the low-temperature water bypass pipe 290 and the low-temperature water bypass pipe 290 without passing through the low-temperature side outer heat absorption unit 270. By flowing directly into the high-temperature side outer heat absorption portion 275 through the low- and high-temperature thermoelectric connector 262, both sides of the high-temperature side thermoelectric element 285 (sides facing the waste heat recovery heat exchange power generation main body 251 and The temperature difference between the high-temperature side (the side facing the outer heat absorption portion 275) becomes relatively larger by a predetermined temperature compared to the case where the opening/closing valve 291 closes the low-temperature water bypass pipe 290, so that the high-temperature side The amount of power generated from the thermoelectric element 285 can be increased.

상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.Although the present invention has been shown and described in relation to specific embodiments in the above, those skilled in the art can modify the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will see that it can be changed. However, we would like to make it clear that all such modifications and modified structures are included within the scope of the present invention.

본 결과물은 농림축산식품의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 2025축산현안대응산업화기술개발사업의 지원을 받아 연구되었음.(No.322102-03)This result was researched with support from the 2025 Livestock Issues Response Industrialization Technology Development Project of the Korea Institute of Agriculture, Food and Rural Affairs Technology Planning and Evaluation funded by the Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (No. 322102-03).

본 발명의 일 측면에 따른 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기, 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 온수 공급 유닛 및 상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 합성가스 발전 유닛에 의하면, 고체산화물 연료전지로 수소가 친환경적으로 공급될 수 있도록 하고, 상기 고체산화물 연료전지로 공급되는 수소를 포함하는 가스의 예열을 위해 상기 고체산화물 연료전지의 운전과 무관한 별도의 열에너지가 아닌 상기 고체산화물 연료전지의 운전 중에 발생된 열에너지가 이용될 수 있도록 하며, 상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 활용성이 향상될 수 있도록 할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction-to-resource device according to an aspect of the present invention, a waste heat recovery heat exchange generator constituting the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device, and a solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction-to-resource device. According to the syngas power generation unit that constitutes the hot water supply unit and the solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device, hydrogen can be supplied to the solid oxide fuel cell in an environmentally friendly manner, and the hydrogen supplied to the solid oxide fuel cell The heat energy generated during the operation of the solid oxide fuel cell, rather than separate heat energy unrelated to the operation of the solid oxide fuel cell, can be used to preheat the gas containing the solid oxide fuel cell, and the emissions emitted from the solid oxide fuel cell Since the usability of gas can be improved, its industrial usability is said to be high.

100 : 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템
110 : 유기성폐기물 공급 부재
111 : 고온 환원로 부재
118 : 합성가스탱크
119 : 합성가스 예열 부재
120 : 고체산화물 연료전지
121 : 합성가스 발전기
123 : 흡기 예열 부재
124 : 폐열회수 열교환 발전기
125 : 온수 탱크
100: Solid oxide fuel cell system equipped with high-temperature reduction resource conversion device
110: Absence of organic waste supply
111: Absence of high temperature reduction furnace
118: Synthetic gas tank
119: Synthesis gas preheating member
120: solid oxide fuel cell
121: Synthesis gas generator
123: Absence of intake preheating
124: Waste heat recovery heat exchange generator
125: hot water tank

Claims (16)

유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재;
상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스(syngas)를 형성하는 고온 환원로 부재;
상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛;
상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크; 및
상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지;를 포함하고,
상기 후처리 유닛은
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 고온 환원로 부재의 후단측에 배치되어, 상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 전단 쿨러와,
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 전단 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 사이클론 먼지 수집기와,
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 후단 쿨러를 포함하고,
상기 합성가스탱크에 저장되어 있던 상기 합성가스가 상기 합성가스 후단 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스 후단 쿨러에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 예열되고,
고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템은
상기 합성가스 후단 쿨러에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 예열된 외부공기와 상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스가 열교환되면서, 상기 외부공기가 상기 배출가스의 열기에 의해 추가로 예열되도록 하는 흡기 예열 부재; 및
상기 합성가스탱크에 저장되어 있다가 상기 합성가스 후단 쿨러를 경유하면서 예열된 상기 합성가스가 상기 고체산화물 연료전지로 공급되기 전에 경유되면서, 상기 고체산화물 연료전지를 경유한 다음 배출된 상기 합성가스와 열교환되어 예열되는 합성가스 예열 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템.
Absence of organic waste supply, which supplies organic waste, which is waste of organic compounds;
A high-temperature reduction furnace member that receives the organic waste supplied from the organic waste supply member and reduces the organic waste to form synthesis gas (syngas) containing hydrogen and carbon monoxide;
A post-processing unit for post-processing the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member;
a syngas tank storing the syngas that has passed through the post-processing unit; and
It includes a solid oxide fuel cell that generates power by receiving the synthesis gas stored in the synthesis gas tank,
The post-processing unit is
A synthetic gas front-end cooler disposed at the rear end of the high-temperature reduction furnace member based on the flow direction of the synthesis gas and capable of absorbing heat of the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member;
A cyclone dust collector disposed at the rear end of the syngas front-end cooler based on the flow direction of the syngas and removes dust contained in the syngas,
It is disposed at the rear end of the cyclone dust collector based on the flow direction of the synthesis gas, and includes a synthesis gas rear cooler capable of absorbing heat of the synthesis gas passing through the cyclone dust collector,
The synthesis gas stored in the synthesis gas tank is preheated by the heat of the synthesis gas absorbed by the synthesis gas downstream cooler while passing through the synthesis gas downstream cooler,
The solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device is
As the outside air preheated by the heat of the synthesis gas absorbed in the synthesis gas rear cooler and the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell exchange heat, the outside air is further preheated by the heat of the exhaust gas. Absence of intake preheating; and
The synthesis gas stored in the synthesis gas tank and preheated while passing through the synthesis gas downstream cooler passes through the solid oxide fuel cell before being supplied, and the synthesis gas discharged after passing through the solid oxide fuel cell A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource recovery device, comprising a syngas preheating member that is preheated by heat exchange.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템은
상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 상기 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과(seebeck effect)에 의해 발전을 수행할 수 있는 폐열회수 열교환 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템.
According to claim 1,
The solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device is
A waste heat recovery heat exchange generator capable of generating power by the Seebeck effect while recovering the heat of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell to form hot water. Solid oxide fuel cell system equipped with equipment.
제 3 항에 있어서,
상기 폐열회수 열교환 발전기는
폐열회수 열교환 발전 본체와,
상기 폐열회수 열교환 발전 본체를 관통하도록 배치되어 상기 고체산화물 연료전지에서 배출된 상기 배출가스가 유동되는 배출가스 유동관과,
상기 폐열회수 열교환 발전 본체를 복수 번 지그재그로 경유하는 형태로 배치되어 저온수가 유동되면서 상기 배출가스 유동관을 통해 유동되는 상기 배출가스의 열기를 흡수하여 상기 온수로 변화되도록 하는 폐열회수 열교환관과,
상기 배출가스 유동관을 통한 상기 배출가스의 유동 경로에서 상기 배출가스가 상대적으로 저온 상태인 부분에서 발전을 수행할 수 있는 저온측 열전소자와,
상기 배출가스 유동관을 통한 상기 배출가스의 유동 경로에서 상기 배출가스가 상대적으로 고온 상태인 부분에서 발전을 수행할 수 있는 고온측 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템.
According to claim 3,
The waste heat recovery heat exchange generator is
A waste heat recovery heat exchange power generation body,
An exhaust gas flow pipe disposed to penetrate the waste heat recovery heat exchange power generation body through which the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell flows;
A waste heat recovery heat exchange pipe arranged in a zigzag pattern that passes through the waste heat recovery heat exchange power generation main body in a plurality of zigzags, absorbing the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow pipe while low-temperature water flows and changing it into hot water;
A low-temperature side thermoelectric element capable of generating power in a portion of the exhaust gas flow path through the exhaust gas flow pipe where the exhaust gas is in a relatively low temperature state;
A solid oxide fuel cell equipped with a high-temperature reduction-to-resource device, characterized in that it includes a high-temperature side thermoelectric element capable of generating power in a portion of the exhaust gas flow path through the exhaust gas flow pipe where the exhaust gas is in a relatively high temperature state. system.
제 4 항에 있어서,
상기 고온측 열전소자는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 시작되는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되고,
상기 저온측 열전소자는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 끝나는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되고,
상기 폐열회수 열교환 발전기는
상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 시작되는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되되 상기 각 고온측 열전소자의 외곽에 각각 접하도록 배치되어 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 고온측 열전소자에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 고온측 외곽 열흡수부와,
상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 끝나는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되되 상기 각 저온측 열전소자의 외곽에 각각 접하도록 배치되어 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 저온측 열전소자에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 저온측 외곽 열흡수부와,
상기 저온측 외곽 열흡수부 중 하나에 상기 저온수가 도입되도록 하는 저온수 공급관과,
상기 저온측 외곽 열흡수부 중 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 저온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유하도록 한 쌍의 상기 저온측 외곽 열흡수부를 서로 연결시키는 저온측 열전 연결관과,
상기 저온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 하나를 경유하도록 상기 저온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나와 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 하나를 연결시키는 저고온 열전 연결관과,
상기 고온측 외곽 열흡수부 중 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유하도록 한 쌍의 상기 고온측 외곽 열흡수부를 서로 연결시키는 고온측 열전 연결관과,
상기 고온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 폐열회수 열교환관으로 유입되도록 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나와 상기 폐열회수 열교환관을 서로 연결시키는 열전 폐열회수 연결관과,
상기 폐열회수 열교환관에서 형성된 상기 온수를 토출시키는 온수 토출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템.
According to claim 4,
The high-temperature side thermoelectric elements are arranged in pairs to face each other at the beginning of the exhaust gas flow pipe in the waste heat recovery heat exchange power generation body,
The low-temperature side thermoelectric elements are arranged in pairs to face each other at the end of the exhaust gas flow pipe in the waste heat recovery heat exchange power generation main body,
The waste heat recovery heat exchange generator is
In the waste heat recovery heat exchange power generation main body, a pair is arranged to face each other at the beginning of the exhaust gas flow pipe and is arranged to be in contact with the outer edge of each high-temperature thermoelectric element, so that the low-temperature water flows in each high-temperature thermoelectric element. A high-temperature outer heat absorption unit that absorbs heat discharged to the outside as power generation is performed,
In the waste heat recovery heat exchange power generation main body, a pair is disposed to face each other at the end of the exhaust gas flow pipe and is arranged to be in contact with the outer edge of each low-temperature thermoelectric element, so that the low-temperature water flows and generates power in each low-temperature thermoelectric element. A low-temperature outer heat absorption part that absorbs heat discharged to the outside while this is performed,
a low-temperature water supply pipe that allows the low-temperature water to be introduced into one of the low-temperature side outer heat absorption parts;
a low-temperature side thermoelectric connector connecting a pair of the low-temperature side outer heat absorbers so that the low-temperature water passing through one of the low-temperature side outer heat absorbers passes through the other one of the low-temperature side outer heat absorbers;
Connecting the other one of the low-temperature side outer heat absorbers and one of the high-temperature side outer heat absorbers so that the low-temperature water passing through the other one of the low-temperature side outer heat absorbers passes through one of the high temperature side outer heat absorbers. low- and high-temperature thermoelectric connectors,
a high-temperature side thermoelectric connector connecting a pair of the high-temperature side outer heat absorbers so that the low-temperature water passing through one of the high-temperature side outer heat absorbers passes through the other one of the high-temperature side outer heat absorbers;
A thermoelectric waste heat recovery connector connecting another one of the high temperature side outer heat absorbers and the waste heat recovery heat exchange pipe so that the low temperature water passing through the other one of the high temperature side outer heat absorbers flows into the waste heat recovery heat exchange pipe; ,
A solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource recovery device, comprising a hot water discharge pipe for discharging the hot water formed in the waste heat recovery heat exchange pipe.
유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재와,
상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스를 형성하는 고온 환원로 부재와,
상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛과,
상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크와,
상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지를 포함하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 폐열회수 열교환 발전기로서,
상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있고,
상기 폐열회수 열교환 발전기는
폐열회수 열교환 발전 본체와,
상기 폐열회수 열교환 발전 본체를 관통하도록 배치되어 상기 고체산화물 연료전지에서 배출된 상기 배출가스가 유동되는 배출가스 유동관과,
상기 폐열회수 열교환 발전 본체를 복수 번 지그재그로 경유하는 형태로 배치되어 저온수가 유동되면서 상기 배출가스 유동관을 통해 유동되는 상기 배출가스의 열기를 흡수하여 상기 온수로 변화되도록 하는 폐열회수 열교환관과,
상기 배출가스 유동관을 통한 상기 배출가스의 유동 경로에서 상기 배출가스가 상대적으로 저온 상태인 부분에서 발전을 수행할 수 있는 저온측 열전소자와,
상기 배출가스 유동관을 통한 상기 배출가스의 유동 경로에서 상기 배출가스가 상대적으로 고온 상태인 부분에서 발전을 수행할 수 있는 고온측 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 열교환 발전기.
Absence of organic waste supply that supplies organic waste, which is waste of organic compounds,
A high-temperature reduction furnace member that receives the organic waste supplied from the organic waste supply member and reduces the organic waste to form a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide;
A post-processing unit for post-processing the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member,
a synthesis gas tank storing the synthesis gas that has passed through the post-processing unit;
A waste heat recovery heat exchange generator that constitutes a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device including a solid oxide fuel cell that receives the syngas stored in the syngas tank and generates power,
By recovering the heat of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell to form hot water, power generation can be performed by the Seebeck effect,
The waste heat recovery heat exchange generator is
A waste heat recovery heat exchange power generation body,
An exhaust gas flow pipe disposed to penetrate the waste heat recovery heat exchange power generation body through which the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell flows;
A waste heat recovery heat exchange pipe arranged in a zigzag pattern that passes through the waste heat recovery heat exchange power generation main body in a plurality of zigzags, absorbing the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow pipe while low-temperature water flows and changing it into hot water;
A low-temperature side thermoelectric element capable of generating power in a portion of the exhaust gas flow path through the exhaust gas flow pipe where the exhaust gas is in a relatively low temperature state;
A waste heat recovery heat exchange generator comprising a high-temperature side thermoelectric element capable of generating power in a portion of the exhaust gas flow path through the exhaust gas flow pipe where the exhaust gas is at a relatively high temperature.
삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 고온측 열전소자는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 시작되는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되고,
상기 저온측 열전소자는 상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 끝나는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되고,
상기 폐열회수 열교환 발전기는
상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 시작되는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되되 상기 각 고온측 열전소자의 외곽에 각각 접하도록 배치되어 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 고온측 열전소자에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 고온측 외곽 열흡수부와,
상기 폐열회수 열교환 발전 본체에서 상기 배출가스 유동관이 끝나는 부분에 서로 마주보도록 한 쌍으로 배치되되 상기 각 저온측 열전소자의 외곽에 각각 접하도록 배치되어 상기 저온수가 유동되면서 상기 각 저온측 열전소자에서 발전이 수행되면서 외부로 토출되는 열기를 흡수하는 저온측 외곽 열흡수부와,
상기 저온측 외곽 열흡수부 중 하나에 상기 저온수가 도입되도록 하는 저온수 공급관과,
상기 저온측 외곽 열흡수부 중 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 저온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유하도록 한 쌍의 상기 저온측 외곽 열흡수부를 서로 연결시키는 저온측 열전 연결관과,
상기 저온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 하나를 경유하도록 상기 저온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나와 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 하나를 연결시키는 저고온 열전 연결관과,
상기 고온측 외곽 열흡수부 중 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유하도록 한 쌍의 상기 고온측 외곽 열흡수부를 서로 연결시키는 고온측 열전 연결관과,
상기 고온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나를 경유한 상기 저온수가 상기 폐열회수 열교환관으로 유입되도록 상기 고온측 외곽 열흡수부 중 다른 하나와 상기 폐열회수 열교환관을 서로 연결시키는 열전 폐열회수 연결관과,
상기 폐열회수 열교환관에서 형성된 상기 온수를 토출시키는 온수 토출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 열교환 발전기.
According to claim 6,
The high-temperature side thermoelectric elements are arranged in pairs to face each other at the beginning of the exhaust gas flow pipe in the waste heat recovery heat exchange power generation body,
The low-temperature side thermoelectric elements are arranged in pairs to face each other at the end of the exhaust gas flow pipe in the waste heat recovery heat exchange power generation main body,
The waste heat recovery heat exchange generator is
In the waste heat recovery heat exchange power generation main body, a pair is arranged to face each other at the beginning of the exhaust gas flow pipe and is arranged to be in contact with the outer edge of each high-temperature thermoelectric element, so that the low-temperature water flows in each high-temperature thermoelectric element. A high-temperature outer heat absorption unit that absorbs heat discharged to the outside as power generation is performed,
In the waste heat recovery heat exchange power generation main body, a pair is disposed to face each other at the end of the exhaust gas flow pipe and is arranged to be in contact with the outer edge of each low-temperature thermoelectric element, so that the low-temperature water flows and generates power in each low-temperature thermoelectric element. A low-temperature outer heat absorption part that absorbs heat discharged to the outside while this is performed,
a low-temperature water supply pipe that allows the low-temperature water to be introduced into one of the low-temperature side outer heat absorption parts;
a low-temperature side thermoelectric connector connecting a pair of the low-temperature side outer heat absorbers so that the low-temperature water passing through one of the low-temperature side outer heat absorbers passes through the other one of the low-temperature side outer heat absorbers;
Connecting the other one of the low-temperature side outer heat absorbers and one of the high-temperature side outer heat absorbers so that the low-temperature water passing through the other one of the low-temperature side outer heat absorbers passes through one of the high temperature side outer heat absorbers. low- and high-temperature thermoelectric connectors,
a high-temperature side thermoelectric connector connecting a pair of the high-temperature side outer heat absorbers so that the low-temperature water passing through one of the high-temperature side outer heat absorbers passes through the other one of the high-temperature side outer heat absorbers;
A thermoelectric waste heat recovery connector connecting another one of the high temperature side outer heat absorbers and the waste heat recovery heat exchange pipe so that the low temperature water passing through the other one of the high temperature side outer heat absorbers flows into the waste heat recovery heat exchange pipe; ,
A waste heat recovery heat exchange generator comprising a hot water discharge pipe that discharges the hot water formed in the waste heat recovery heat exchange pipe.
유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재와,
상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스를 형성하는 고온 환원로 부재와,
상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛과,
상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크와,
상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지를 포함하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 것으로서,
상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있는 폐열회수 열교환 발전기; 및
상기 폐열회수 열교환 발전기에서 형성된 상기 온수를 수용하는 온수 탱크;를 포함하고,
상기 후처리 유닛은
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 고온 환원로 부재의 후단측에 배치되어, 상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 전단 쿨러와,
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 전단 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 사이클론 먼지 수집기와,
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 후단 쿨러를 포함하고,
상기 합성가스탱크에 저장되어 있던 상기 합성가스가 상기 합성가스 후단 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스 후단 쿨러에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 예열되는 것을 특징으로 하는 온수 공급 유닛.
Absence of organic waste supply that supplies organic waste, which is waste of organic compounds,
A high-temperature reduction furnace member that receives the organic waste supplied from the organic waste supply member and reduces the organic waste to form a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide;
A post-processing unit for post-processing the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member,
a synthesis gas tank storing the synthesis gas that has passed through the post-processing unit;
Constructing a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device including a solid oxide fuel cell that receives the synthesis gas stored in the synthesis gas tank and performs power generation,
A waste heat recovery heat exchange generator capable of generating power by the Seebeck effect while recovering the heat of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell to form hot water; and
A hot water tank containing the hot water generated in the waste heat recovery heat exchange generator,
The post-processing unit is
A synthetic gas front-end cooler disposed at a rear end of the high-temperature reduction furnace member based on the flow direction of the synthesis gas, and capable of absorbing heat of the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member;
A cyclone dust collector disposed at the rear end of the syngas front-end cooler based on the flow direction of the syngas and removes dust contained in the syngas,
It is disposed at the rear end of the cyclone dust collector based on the flow direction of the synthesis gas, and includes a synthesis gas rear cooler capable of absorbing heat of the synthesis gas passing through the cyclone dust collector,
A hot water supply unit, characterized in that the synthesis gas stored in the synthesis gas tank passes through the synthesis gas downstream cooler and is preheated by the heat of the synthesis gas absorbed by the synthesis gas downstream cooler.
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템은
상기 합성가스 후단 쿨러에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 예열된 외부공기와 상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 상기 배출가스가 열교환되면서, 상기 외부공기가 상기 배출가스의 열기에 의해 추가로 예열되도록 하는 흡기 예열 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 유닛.
According to clause 9,
The solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device is
As the outside air preheated by the heat of the synthesis gas absorbed in the synthesis gas downstream cooler and the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell exchange heat, the outside air is further preheated by the heat of the exhaust gas. A hot water supply unit comprising an intake preheating member.
제 11 항에 있어서,
상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템은
상기 고체산화물 연료전지를 경유한 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 합성가스 발전기를 포함하고,
상기 합성가스 발전기에서 토출되는 토출가스가 상기 폐열회수 열교환 발전기를 경유하면서, 상기 토출가스의 열기가 상기 폐열회수 열교환 발전기에서 회수되어 상기 폐열회수 열교환 발전기에서 온수 형성 및 발전 수행이 이루어지는 것을 특징으로 하는 온수 공급 유닛.
According to claim 11,
The solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device is
It includes a syngas generator that receives the syngas via the solid oxide fuel cell and generates power,
As the discharge gas discharged from the synthesis gas generator passes through the waste heat recovery heat exchange generator, the heat of the discharge gas is recovered from the waste heat recovery heat exchange generator, and hot water is formed and power generation is performed in the waste heat recovery heat exchange generator. Hot water supply unit.
유기화합물의 폐기물인 유기성폐기물을 공급하는 유기성폐기물 공급 부재와,
상기 유기성폐기물 공급 부재에서 공급된 상기 유기성폐기물이 수용되어, 상기 유기성폐기물을 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스를 형성하는 고온 환원로 부재와,
상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스를 후처리하는 후처리 유닛과,
상기 후처리 유닛을 경유한 상기 합성가스를 저장하는 합성가스탱크와,
상기 합성가스탱크에 저장된 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 고체산화물 연료전지를 포함하는 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템을 구성하는 것으로서,
상기 고체산화물 연료전지에서 배출되는 배출가스의 열기를 회수하여 온수를 형성하면서, 제벡 효과에 의해 발전을 수행할 수 있는 폐열회수 열교환 발전기; 및
상기 고체산화물 연료전지를 경유한 상기 합성가스를 공급받아 발전을 수행하는 합성가스 발전기;를 포함하고,
상기 후처리 유닛은
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 고온 환원로 부재의 후단측에 배치되어, 상기 고온 환원로 부재에서 형성된 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 전단 쿨러와,
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 전단 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 사이클론 먼지 수집기와,
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 후단 쿨러를 포함하고,
상기 합성가스탱크에 저장되어 있던 상기 합성가스가 상기 합성가스 후단 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스 후단 쿨러에 흡수된 상기 합성가스의 열기에 의해 예열되는 것을 특징으로 하는 합성가스 발전 유닛.
Absence of organic waste supply that supplies organic waste, which is waste of organic compounds,
A high-temperature reduction furnace member that receives the organic waste supplied from the organic waste supply member and reduces the organic waste to form a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide;
A post-processing unit for post-processing the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member,
a synthesis gas tank storing the synthesis gas that has passed through the post-processing unit;
Constructing a solid oxide fuel cell system equipped with a high-temperature reduction resource conversion device including a solid oxide fuel cell that receives the synthesis gas stored in the synthesis gas tank and performs power generation,
A waste heat recovery heat exchange generator capable of generating power by the Seebeck effect while recovering the heat of the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell to form hot water; and
It includes a synthesis gas generator that receives the synthesis gas via the solid oxide fuel cell and generates power,
The post-processing unit is
A synthetic gas front-end cooler disposed at the rear end of the high-temperature reduction furnace member based on the flow direction of the synthesis gas and capable of absorbing heat of the synthesis gas formed in the high-temperature reduction furnace member;
A cyclone dust collector disposed at the rear end of the syngas front-end cooler based on the flow direction of the syngas and removes dust contained in the syngas,
It is disposed at the rear end of the cyclone dust collector based on the flow direction of the synthesis gas, and includes a synthesis gas rear cooler capable of absorbing heat of the synthesis gas passing through the cyclone dust collector,
A synthesis gas power generation unit, characterized in that the synthesis gas stored in the synthesis gas tank passes through the synthesis gas rear-end cooler and is preheated by the heat of the synthesis gas absorbed by the synthesis gas rear-end cooler.
삭제delete 제 13 항에 있어서,
상기 고온환원 자원화 장치 구비 고체산화물 연료전지시스템은
상기 합성가스탱크에 저장되어 있다가 상기 합성가스 후단 쿨러를 경유하면서 예열된 상기 합성가스가 상기 고체산화물 연료전지로 공급되기 전에 경유되면서, 상기 고체산화물 연료전지를 경유한 다음 배출된 상기 합성가스와 열교환되어 예열되는 합성가스 예열 부재를 포함하고,
상기 고체산화물 연료전지를 경유한 다음 배출된 상기 합성가스는 상기 합성가스 예열 부재를 경유하면서, 상기 합성가스탱크에 저장되어 있다가 상기 합성가스 후단 쿨러를 경유하면서 예열된 상기 합성가스를 예열시켜준 상태로 상기 합성가스 발전기로 유입되는 것을 특징으로 하는 합성가스 발전 유닛.
According to claim 13,
The solid oxide fuel cell system equipped with the high-temperature reduction resource conversion device is
The synthesis gas stored in the synthesis gas tank and preheated while passing through the synthesis gas downstream cooler passes through the solid oxide fuel cell before being supplied, and the synthesis gas discharged after passing through the solid oxide fuel cell It includes a syngas preheating member that is heat exchanged and preheated,
The synthesis gas discharged after passing through the solid oxide fuel cell passes through the synthesis gas preheating member, is stored in the synthesis gas tank, and passes through the synthesis gas downstream cooler to preheat the synthesis gas. A syngas power generation unit characterized in that it flows into the syngas generator in a state.
제 15 항에 있어서,
상기 합성가스 발전기에서 토출되는 토출가스가 상기 폐열회수 열교환 발전기를 경유하면서, 상기 토출가스의 열기가 상기 폐열회수 열교환 발전기에서 회수되어 상기 폐열회수 열교환 발전기에서 온수 형성 및 발전 수행이 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성가스 발전 유닛.
According to claim 15,
As the discharge gas discharged from the synthesis gas generator passes through the waste heat recovery heat exchange generator, the heat of the discharge gas is recovered from the waste heat recovery heat exchange generator, and hot water is formed and power generation is performed in the waste heat recovery heat exchange generator. Syngas power generation unit.
KR1020230071764A 2023-06-01 2023-06-02 Solid oxide fuel cell system through comprising high temperature reverting resource recovery apparatus, waste heat recovery heat exchange generator, hot-water supply unit and synthesis gas generation unit comprised thereof KR102596138B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20230071143 2023-06-01
KR1020230071143 2023-06-01
KR1020230071144 2023-06-01
KR20230071144 2023-06-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102596138B1 true KR102596138B1 (en) 2023-11-01

Family

ID=88746274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230071764A KR102596138B1 (en) 2023-06-01 2023-06-02 Solid oxide fuel cell system through comprising high temperature reverting resource recovery apparatus, waste heat recovery heat exchange generator, hot-water supply unit and synthesis gas generation unit comprised thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102596138B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000027951A1 (en) * 1998-11-05 2000-05-18 Ebara Corporation Power generation system based on gasification of combustible material
KR20110037316A (en) * 2009-10-06 2011-04-13 한밭대학교 산학협력단 Fuel cell combined power system comprising carbon steam reformer
KR101371986B1 (en) * 2007-07-27 2014-03-07 에스케이이노베이션 주식회사 Fuel sell system of apartment house
KR20160079233A (en) * 2014-12-26 2016-07-06 포스코에너지 주식회사 Fuel cell system
KR101985452B1 (en) 2012-11-23 2019-06-03 대우조선해양 주식회사 High temperature fuel cell system
KR20220137248A (en) * 2021-04-02 2022-10-12 한국기계연구원 Hibrid system of fuel cell

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000027951A1 (en) * 1998-11-05 2000-05-18 Ebara Corporation Power generation system based on gasification of combustible material
KR101371986B1 (en) * 2007-07-27 2014-03-07 에스케이이노베이션 주식회사 Fuel sell system of apartment house
KR20110037316A (en) * 2009-10-06 2011-04-13 한밭대학교 산학협력단 Fuel cell combined power system comprising carbon steam reformer
KR101985452B1 (en) 2012-11-23 2019-06-03 대우조선해양 주식회사 High temperature fuel cell system
KR20160079233A (en) * 2014-12-26 2016-07-06 포스코에너지 주식회사 Fuel cell system
KR20220137248A (en) * 2021-04-02 2022-10-12 한국기계연구원 Hibrid system of fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Salehi et al. Energy, exergy, and environmental (3E) assessments of an integrated molten carbonate fuel cell (MCFC), Stirling engine and organic Rankine cycle (ORC) cogeneration system fed by a biomass-fueled gasifier
CN101042261B (en) Method and apparatus for converting solar energy into fuel chemical energy
US9328659B2 (en) Distributed combined cooling, heating and power generating apparatus and method with internal combustion engine by combining solar energy and alternative fuel
CN102088099B (en) Combined cold-heat-power supplying circulation system driven by solid oxide fuel cell
US20070183966A1 (en) Waste heat recovery apparatus, waste heat recovery system, and method of recovering waste heat
CN101216175B (en) Oxygen carrier gasifying combustion method for loading oxygen and device
CN105888822B (en) A kind of Driven by Solar Energy gasification of biomass distributed energy resource system
CN102456898A (en) Combined heat and electricity generation system with fuel cell and gas turbine
CN102456897B (en) Fuel cell electric heating cold supply system
JP6411430B2 (en) Energy saving system for integrated combustion equipment
CN108301927B (en) Solar high-temperature heat collection and storage gas turbine power generation device
CN110273760A (en) A kind of integral coal gasification fuel cell generation that air flow is highly coupled and method
CN209374564U (en) A kind of integral coal gasification fuel cell system of band CO2 trapping
Sadeghi et al. Performance and economic investigation of a combined phosphoric acid fuel cell/organic Rankine cycle/electrolyzer system for sulfuric acid production; Energy‐based organic fluid selection
CN111678264B (en) Tower-type solar-assisted calcium-based absorbent desulfurization and decarbonization system
US6862330B2 (en) Systems and methods of producing hydrogen using a nuclear reactor
JP4744971B2 (en) Low quality waste heat recovery system
CN103245087A (en) Indirect intermediate-temperature chemical energy storage device for solar heat on basis of chemical-looping combustion
CN202442516U (en) Indirect intermediate temperature solar thermochemical energy storing device based on chemical-looping combustion
CN104577164B (en) Single turbine co-generation unit based on aluminum-water reaction and method
KR102596138B1 (en) Solid oxide fuel cell system through comprising high temperature reverting resource recovery apparatus, waste heat recovery heat exchange generator, hot-water supply unit and synthesis gas generation unit comprised thereof
CN109723557B (en) Oxygen-enriched combustion carbon dioxide power generation system integrating solar methane dry reforming
Shcheklein et al. Solid wastes conversion into electric and thermal energy using a gasifier and an electrochemical generator
CN109595074B (en) Gas turbine system and heat storage and release method thereof
KR102602831B1 (en) Hybrid system of fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant