KR20120075079A - Gas detector for estimating life time of desulfurizer - Google Patents

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전진혁
김태희
이기풍
문길호
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Abstract

PURPOSE: A gas detector for judging life of desulfurizing agent is provided to observe performance of the desulfurizing agent in real time and to replace the desulfurizing agent regardless of fuel cell operation. CONSTITUTION: A gas detector for judging life of desulfurizing agent comprises a plurality of sulfur sensors(126) and a controller. The sulfur sensor is arranged perpendicularly or in parallel to channels of a devulcanizer(120) and outputs signals by sensing at a section where the devulcanizer performs and a saturated section. The controller decides reduction existence of the active level by using a sulfur-sensing signal outputted from the sulfur detection sensor. The controller outputs valve control signal in order to close the flow path for used devulcanizer and to open the flow path for extra devulcanizer.

Description

탈황제 수명 판단용 가스검지장치{GAS DETECTOR FOR ESTIMATING LIFE TIME OF DESULFURIZER}GAS DETECTOR FOR ESTIMATING LIFE TIME OF DESULFURIZER}

본 발명은 탈황제 수명 판단용 가스검지장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 연료전지의 연료로 사용되는 액화천연가스에 부취제로 포함되어 있는 탈황제의 수명을 파악하고 교체시기를 결정할 수 있는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas detection device for determining the life of desulfurizer, and specifically, a desulfurizer life determination gas capable of determining the life of the desulfurization agent contained as a deodorant in a liquefied natural gas used as a fuel of a fuel cell and determining a replacement time. It relates to a detection device.

연료전지의 연료로 주로 사용되는 액화천연가스(LNG)는 누출 시 위험을 예방하기 위하여 미량의 황화합물(T-butylmercaptan; TBM, Tetrahydrothiophene; THT, Dimethylsulfide; DMS)들이 부취제로 포함되어 있다. 하지만 이 황화합물들은 개질기 및 스택에 유입되는 경우의 촉매를 피독시킬 위험이 있기 때문에, 유입 전 제거되어야 한다. 이를 위해 LNG 유입시 황화합물을 제거하는 탈황 공정이 필요하다. 탈황 공정은 탈황기를 통해서 진행되는데, 이는 시스템의 운전여부에 관계없이 탈황기 내부에 포함 된 탈황제의 성능을 확인하고 교체할 수 있어야 한다.Liquefied natural gas (LNG), which is mainly used as fuel in fuel cells, contains trace amounts of sulfur compounds (T-butylmercaptan; TBM, Tetrahydrothiophene; THT, Dimethylsulfide (DMS)) as a odorant to prevent the risk of leakage. However, these sulfur compounds have to be removed before entry because of the risk of poisoning the catalyst when entering the reformer and stack. To this end, a desulfurization process is needed to remove sulfur compounds during LNG inflow. The desulfurization process is carried out through a desulfurizer, which must be able to identify and replace the performance of the desulfurizer contained inside the desulfurizer, regardless of whether the system is operating.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 탈황제의 성능을 실시간으로 관찰할 수 있고 교체시기를 판단하여 연료전지 시스템의 운전 여부에 관계없이 교체할 수 있는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치를 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, it is possible to observe the performance of the desulfurization agent in real time and to determine the replacement time can be replaced irrespective of the operation of the fuel cell system desulfurizer life detection gas detection To provide a device.

본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent through the preferred embodiments described below.

본 발명의 일 측면에 따른 탈황제 수명 판단용 가스검지장치는, 탈황기의 유로에 대해 수평 또는 수직으로 배열되어 탈황제의 성능을 발휘하는 구간 및 포화된 구간에서 감지에 의한 신호를 출력하는 다수 개의 황감지센서와, 황감지센서에서 출력된 황감지신호를 이용하여 액티브 레벨의 감소 유무를 판단하고 밸브제어신호를 출력하여 사용된 탈황기에 대한 유로를 폐쇄하고 여분의 탈황기로 유로를 개방하는 제어기를 포함한다. Gas detection device for determining the life of desulfurization agent according to an aspect of the present invention, a plurality of sulfur for outputting the signal by the detection in the section and the saturated section and performing the performance of the desulfurization agent arranged horizontally or vertically with respect to the flow path of the desulfurizer. Detecting whether the active level is reduced by using the detection sensor and the yellow detection signal output from the yellow detection sensor, and outputs the valve control signal to close the flow path for the used desulfurizer and to open the flow path to the extra desulfurizer do.

본 발명에 따른 탈황제 수명 판단용 가스검지장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 제어기는 탈황기가 직렬로 배치된 경우, 유로를 바이패스 하여 액티브 레벨이 낮은 탈황기를 독립시킬 수 있다. Desulfurizer life detection gas detection apparatus according to the present invention may be provided with one or more of the following embodiments. For example, if the desulfurizers are arranged in series, the controller can bypass the flow path to independent the desulfurizers with low active levels.

그리고 제어기는 탈황기가 병렬로 배치된 경우, 다른 탈황기의 유로를 개방하고 액티브 레벨이 낮은 탈황기의 유로를 독립시킬 수 있다. And if the desulfurizer is arranged in parallel, the controller can open the flow path of the other desulfurizer and independent of the flow path of the desulfurizer with low active level.

본 발명의 다른 측면에 따른 연료전지 시스템은 상기와 같은 구성을 갖는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치를 포함한다. 여기서, 탈황기는 직렬 또는 병렬로 배열될 수 있다. A fuel cell system according to another aspect of the present invention includes a gas detection device for determining the life of desulfurization agent having the above configuration. Here, the desulfurizers can be arranged in series or in parallel.

본 발명의 다른 측면에 따른 연료전지 시스템의 운영방법은, 탈황제가 포함된 탈황기를 포함하는 연료전지 시스템의 운영방법에 관한 것으로, 탈황기 내부에 복수 개의 황감지센서를 설치하는 단계와, 황감지센서가 유입된 가스로부터 황화합물을 검출하여 황감지신호를 출력하는 단계와, 황감지신호로부터 탈황기의 액티브 레벨을 확인하고, 이를 기초로 밸브를 제어하여 여분의 탈황기로 유로를 개방하고 사용된 탈황기는 유로를 폐쇄하는 단계를 포함한다.A method of operating a fuel cell system according to another aspect of the present invention relates to a method of operating a fuel cell system including a desulfurizer including a desulfurization agent, the method comprising: installing a plurality of sulfur detection sensors inside a desulfurizer; The sensor detects sulfur compounds from the gas introduced and outputs a sulfur detection signal, checks the active level of the desulfurizer from the sulfur detection signal, and controls the valve based on this to open the flow path with an extra desulfurizer and use the desulfurization. The group includes closing the flow path.

본 발명은 탈황제의 성능을 실시간으로 관찰할 수 있고 그 교체시기를 판단하여 연료전지 시스템의 운전 여부에 관계없이 교체할 수 있는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치를 제공할 수 있다. The present invention can provide a gas detection device for determining the life of the desulfurizer, which can observe the performance of the desulfurizer in real time and can be replaced regardless of whether the fuel cell system is operated by determining the replacement time.

또한, 본 발명은 탈황기의 하우징 형태에 무관하게 적용될 수 있는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a gas detection device for determining the desulfurizer life can be applied irrespective of the housing form of the desulfurizer.

도 1은 황감지 센서가 부착된 탈황기에 대한 도면이다.
도 2는 도 1에 예시된 탈황기가 결합된 연료전지 시스템에 대한 블록도이다.
도 3은 시간에 따른 액티브 레벨의 변화를 나타낸 그래프이다. 1 is a view of a desulfurizer with a yellow sensor.
FIG. 2 is a block diagram of a fuel cell system incorporating a desulfurizer illustrated in FIG. 1.
3 is a graph showing a change in active level over time.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout the specification and claims. The description will be omitted.

도 1은 황감지센서(126)가 부착된 탈황기(120)에 대한 도면이고, 도 2는 도 1에 예시된 탈황기(120)가 결합된 연료전지 시스템에 대한 도면이다. 그리고 도 3은 탈황기에서 시간에 따른 액티브 레벨의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 1 is a view of a desulfurizer 120 to which a sulfur sensor 126 is attached, and FIG. 2 is a view of a fuel cell system to which a desulfurizer 120 illustrated in FIG. 1 is coupled. 3 is a graph showing a change in active level with time in a desulfurizer.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈황기(120)에는, 가스유입구(122)를 통해서 유입되는 가스에 포함된 황 성분을 감지할 수 있는 황감지센서(126)가 유로의 방향으로 복수 개, 또는 필요한 경우 유로에 수직한 방향으로 배치된다. 황감지센서(126)는 TBM, THT, DMS 중 적어도 어느 하나를 감지할 수 있다. 1 to 3, in the desulfurizer 120 according to an embodiment of the present invention, a sulfur detection sensor 126 capable of detecting a sulfur component included in a gas flowing through the gas inlet 122. Are arranged in plural in the direction of the flow path or in a direction perpendicular to the flow path if necessary. The yellow sensor 126 may detect at least one of TBM, THT, and DMS.

탈황기(120)의 내부에 있는 탈황제(도시하지 않음)는 가스 유입구(122)로부터 가스 유출구(124) 방향으로 탈황을 하게 되며, 이때 각 구간별로 위치한 황감지센서(126)는 촉매의 성능을 발휘하는 구간 및 포화된 구간에서 감지에 의한 신호를 출력하여 제어기(130)에 황감지신호를 전달한다. The desulfurization agent (not shown) inside the desulfurization unit 120 desulfurizes from the gas inlet 122 toward the gas outlet 124, and the sulfur detection sensor 126 located in each section performs the performance of the catalyst. The yellow signal is transmitted to the controller 130 by outputting a signal generated by the sensing in the exerted section and the saturated section.

황감지신호는 탈황제의 탈황시간이 누적될수록 가스유입구(122)로부터 가스유출구(124) 방향으로 이동하게 되며, 디스플레이(도시하지 않음) 등을 통해서 확인이 가능하다. 황감지센서(126)의 신호는 점차 가스유출구(124) 방향으로 이동하며, 적정 길이 이상으로 신호가 발생하는 경우 교체 주기를 판단하여 탈황기(120) 내부의 탈황제를 교체한다. 탈황제의 교체 여부는 운전자의 선택에 의해 달라질 수 있으며, 시운전시의 데이터를 참고할 수 있다. The sulfur detection signal moves from the gas inlet 122 to the gas outlet 124 as the desulfurization time of the desulfurization agent accumulates, and can be confirmed through a display (not shown). The signal of the yellow sensor 126 is gradually moved in the direction of the gas outlet 124, and when the signal is generated more than the appropriate length to determine the replacement cycle to replace the desulfurizer in the desulfurizer 120. Whether or not the desulfurization agent is replaced may be changed by the driver's choice, and the data at the time of commissioning may be referred to.

도 3에서와 같이, 시간의 경과에 따라서 탈황제의 탈황 성능을 유지하는 구간, 즉 액티브 레벨(active level)은 점차 감소하게 되는데, 로우 리미트 레벨(low limit level)에 도달하기 이전에 적어도 T 시간을 확보하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 3, the interval for maintaining the desulfurization performance of the desulfurization agent, that is, the active level, gradually decreases as time passes, and at least T time before reaching the low limit level. It is desirable to secure.

도 2는 탈황기(120)를 병렬로 연결한 연료전지 시스템을 예시하는 것으로, 상기와 같은 공정으로부터 연료전지 시스템은 연속 운전 중에도 탈황기(120)의 교체가 가능하게 된다. 액티브 레벨의 감소로 운전자가 설정한 셋 밸류(set value)에 도달하면, 제어기(130)에서 밸브(150)를 제어하여 여분의 탈황기(120)로 유로를 개방하며, 사용된 탈황기는 유로를 폐쇄하게 된다. 탈황기(120)를 직렬 배치한 경우 제어기(130)는 유로를 바이패스(bypass)하여 액티브 레벨이 낮은 탈황기(120)를 독립시킨다. 그리고 탈황기(120)를 병렬로 배치한 경우 제어기(130)는 다른 탈황기(120)의 유로를 개방하고 액티브 레벨이 낮은 탈황기(120)의 유로를 독립시킨다. FIG. 2 illustrates a fuel cell system in which the desulfurizer 120 is connected in parallel, and the fuel cell system can be replaced during the continuous operation. When the set value set by the driver is reached due to the decrease in the active level, the controller 130 controls the valve 150 to open the flow path to the extra desulfurizer 120, and the used desulfurizer is used to control the flow path. Will be closed. When the desulfurizer 120 is arranged in series, the controller 130 bypasses the flow path to independence of the desulfurizer 120 having a low active level. When the desulfurizer 120 is arranged in parallel, the controller 130 opens the flow path of the other desulfurizer 120 and separates the flow path of the desulfurizer 120 having a low active level.

또한, 이와 같은 프로세싱을 알람(140)을 통해서 사용자에게 알리게 된다. 운전자는 탈황기(120)의 액티브 레벨을 확인하여 탈황제의 전량 또는 부분 교체를 선택할 수 있게 된다. In addition, such processing is notified to the user through the alarm 140. The driver can check the active level of the desulfurizer 120 to select the whole or partial replacement of the desulfurizer.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to an embodiment of the present invention, those skilled in the art may vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that modifications and variations can be made.

120: 탈황기 122: 가스유입구
124: 가스유출구 126: 황감지센서
130: 제어기 140: 알람
150: 밸브120: desulfurizer 122: gas inlet
124: gas outlet 126: yellow detection sensor
130: controller 140: alarm
150: valve

Claims (6)

탈황기의 유로에 대해 수평 또는 수직으로 배열되어 탈황제의 성능을 발휘하는 구간 및 포화된 구간에서 감지에 의한 신호를 출력하는 다수 개의 황감지센서; 및
상기 황감지센서에서 출력된 황감지신호를 이용하여 액티브 레벨의 감소 유무를 판단하고 밸브제어신호를 출력하여 사용된 탈황기에 대한 유로를 폐쇄하고 여분의 탈황기로 유로를 개방하는 제어기를 포함하는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치.A plurality of sulfur detecting sensors arranged horizontally or vertically with respect to a flow path of the desulfurizer to output a signal by sensing in a section showing a performance of the desulfurizing agent and a saturated section; And
Desulfurizer life including a controller for determining whether the active level is reduced by using the sulfur detection signal output from the sulfur detection sensor and outputting a valve control signal to close the flow path for the used desulfurizer and open the flow path with an extra desulfurizer. Gas detection device for judgment. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 탈황기가 직렬로 배치된 경우, 유로를 바이패스 하여 액티브 레벨이 낮은 탈황기를 독립하는 것을 특징으로 하는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치.The method of claim 1,
The controller is a gas detector for determining the life of desulfurizer life, characterized in that when the desulfurizer is arranged in series, bypassing the flow path to independent the desulfurizer having a low active level. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 탈황기가 병렬로 배치된 경우, 다른 탈황기의 유로를 개방하고 액티브 레벨이 낮은 탈황기의 유로를 독립시키는 것을 특징으로 하는 탈황제 수명 판단용 가스검지장치.The method of claim 1,
When the desulfurizer is arranged in parallel, the desulfurizer life detection gas detection apparatus, characterized in that for opening the flow path of the other desulfurizer and independent of the flow path of the desulfurizer with a low active level. 제1항 내지 제3항의 탈황제 수명 판단용 가스검지장치를 포함하는 연료전지 시스템.A fuel cell system comprising the gas detection device for determining the desulfurizer life of claim 1. 제4항에 있어서,
상기 탈황기는 직렬 또는 병렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 4, wherein
The desulfurizer is a fuel cell system, characterized in that arranged in series or in parallel. 탈황제가 포함된 탈황기를 포함하는 연료전지 시스템의 운영방법에 있어서,
탈황기 내부에 복수 개의 황감지센서를 설치하는 단계;
상기 황감지센서가 유입된 가스로부터 황화합물을 검출하여 황감지신호를 출력하는 단계; 및
상기 황감지신호로부터 탈황기의 액티브 레벨을 확인하고, 이를 기초로 밸브를 제어하여 여분의 탈황기로 유로를 개방하고 사용된 탈황기는 유로를 폐쇄하는 단계를 포함하는 연료전지 시스템의 운영방법.In the operating method of a fuel cell system comprising a desulfurizer containing a desulfurization agent,
Installing a plurality of sulfur detection sensors inside the desulfurizer;
Outputting a sulfur detection signal by detecting the sulfur compound from the gas introduced by the sulfur detection sensor; And
Checking the active level of the desulfurizer from the sulfur detection signal, and controlling the valve based on the sulfur detection signal to open the flow path with an extra desulfurizer and closing the flow path of the used desulfurizer.
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