KR20180100840A - Catalytic combustion apparatus - Google Patents

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KR20180100840A
KR20180100840A KR1020170027153A KR20170027153A KR20180100840A KR 20180100840 A KR20180100840 A KR 20180100840A KR 1020170027153 A KR1020170027153 A KR 1020170027153A KR 20170027153 A KR20170027153 A KR 20170027153A KR 20180100840 A KR20180100840 A KR 20180100840A
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전남대학교산학협력단
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Abstract

One embodiment of the present invention provides a catalytic combustion apparatus improved to uniformly supply mixed gas to a catalytic combustion unit so as to stably induce a catalytic combustion reaction, provide a uniform heat conduction surface, and enhance modification efficiency of a modifier. According to one embodiment of the present invention, the catalytic combustion apparatus comprises: a first distribution unit disposed on an inlet side of a catalytic combustor, including an inlet connected to a mixed gas supply line, which supplies the mixed gas of air and fuel, to receive the mixed gas and an outlet having a plurality of nozzles to discharge the mixed gas so as to primarily and uniformly distribute the received mixed gas; a second distribution unit installed following the first distribution unit and secondarily distributing the mixed area supplied from the first distribution unit through a plurality of previously formed micro flow paths; and the catalytic combustion unit including a plurality of catalyst ends in which the mixed air is gradually uniformly supplied through the first and second distribution units at a preset spatial speed to be gradually combusted. The catalyst end has a plurality of combustion catalyst bodies, on which platinum of a different or identical concentration is coated, gradually formed thereon and includes a combustion catalyst end gradually transferring the mixed air unburned in a previous combustion catalyst body to a next combustion catalyst body to combust the unburned mixed gas.

Description

촉매연소장치{Catalytic combustion apparatus}[0001] The present invention relates to a catalytic combustion apparatus,

본 발명은 촉매연소장치에 관한 것이다.The present invention relates to a catalytic combustion apparatus.

촉매연소장치는 가연성 가스가 고체인 촉매와 접촉 반응되어 연소되는 장치이다. 촉매연소장치는 연소 반응이 촉매의 표면에서 이루어지고 활성화 에너지가 낮기 때문에 화염연소방식에 비해 낮은 온도에서 연소 반응이 이루어진다. 한편, 수소 공급원으로써 다양한 탄화수소계 및 알코올계 연료를 이용한 개질기가 개발되고 있다. 탄화수소계와 같은 연료의 경우, 스팀 개질(Steam Reforming) 기법을 이용하여 수소를 생성할 수 있다. 탄화수소계 연료가 개질될 때 흡열반응을 하므로 개질을 위한 열원이 필요하다. 개질 시스템에서 개질촉매에 안정적인 열원 공급은 상당히 중요하다. 현재 많이 사용하고 있는 열원은 전기히터이다. 전기에너지는 연료를 직접 사용하는 것보다 열효율이 낮다. 연료를 직접 연소시킬 경우 화염 연소는 고온의 화염에서 열적 질소산화물질(NOx)이 발생하여 공해 문제를 일으킨다. 촉매연소는 열적 질소산화물질이 발생하는 온도 영역을 피하여 초희박 영역에서 연소시킬 수 있어 질소산화물질을 발생시키지 않으면서 촉매표면에서 산화반응으로 미연물질과 불완전연소에서 생성되는 일산화탄소(CO)를 배출하지 않는 초저공해를 달성할 수 있다. 개질촉매가 넓은 면적을 가진 구조라면, 촉매연소와 같이 촉매의 표면에서 연료를 연소시키는 특성을 살려 보다 넓은 면적에서 균일한 전열면을 확보할 수 있는 촉매연소장치의 개발이 필요하다.The catalytic combustion device is a device in which a combustible gas is contacted with a solid catalyst and is burnt. In the catalytic combustion device, since the combustion reaction occurs on the surface of the catalyst and the activation energy is low, the combustion reaction occurs at a lower temperature than the flame combustion method. Meanwhile, reformers using various hydrocarbon-based and alcohol-based fuels as a hydrogen supply source have been developed. For fuels such as hydrocarbons, hydrogen can be generated using a steam reforming technique. When a hydrocarbon-based fuel is reformed, a heat source for reforming is required because it is an endothermic reaction. The supply of a stable heat source to the reforming catalyst in the reforming system is of considerable importance. The current heat source is electric heater. Electric energy has lower thermal efficiency than direct use of fuel. When fuel is directly combusted, flame combustion generates a problem of pollution by generating thermal NOx in a high temperature flame. The catalytic combustion can be performed in a very rare region by avoiding the temperature range where the thermal nitrogen oxides occur, so that the carbon monoxide (CO) generated from the incomplete combustion and the unburned substances is discharged through the oxidation reaction on the catalyst surface without generating nitrogen oxides Can be achieved. If the reforming catalyst has a large area, it is necessary to develop a catalytic combustion device capable of securing a uniform heat conduction surface over a wider area by taking advantage of the characteristics of burning fuel on the surface of the catalyst, such as catalytic combustion.

본 발명의 실시예는 촉매 연소부로 공급되는 혼합기를 보다 균일하게 공급되도록 개선하여 촉매연소 반응을 안정적으로 유도할 수 있으며, 균일한 전열면을 갖고 개질기의 개질효율을 향상시킬 수 있는 촉매연소장치를 제공하기 위한 것이다.The embodiment of the present invention is directed to a catalytic combustion apparatus capable of improving the reforming efficiency of a reformer by uniformly supplying a mixed gas to a catalytic combustion unit so as to more uniformly supply the catalytic combustion reaction, .

본 발명의 실시예에 따른 촉매연소장치는 촉매 연소기의 입구측에 구비되며, 공기와 연료의 혼합기가 공급되는 혼합기 공급라인과 연결되어 혼합기가 유입되는 입구와, 복수의 노즐이 배치되어 혼합기가 배출되는 출구를 갖고 유입된 혼합기가 1차적으로 균일하게 분배되는 제1 분배부, 제1 분배부에 연이어 구비되며, 제1 분배부로부터 공급되는 혼합기가 미리 형성된 복수의 미세유로를 통해 2차적으로 균일하게 분배되는 제2 분배부, 그리고 제1 분배부와 제2 분배부를 통해 단계적으로 균일하게 공급되는 혼합기가 미리 설정된 공간속도로 유입되어 단계적으로 연소되는 복수의 촉매단을 포함하는 촉매 연소부를 포함하며, 복수의 촉매단은 서로 다른 함량 또는 같은 함량의 백금(Pt)이 각각 코팅된 복수의 연소 촉매체가 단계적으로 형성되며, 이전 단계의 연소 촉매체에서 연소되지 않은 혼합기가 다음 단계의 연소 촉매체로 단계적으로 유입되어 연소되는 연소용 촉매단을 포함한다.The catalytic combustion apparatus according to an embodiment of the present invention is provided at an inlet side of a catalytic combustor and is connected to a mixer supply line through which a mixture of air and fuel is supplied and has an inlet through which a mixer is introduced and a plurality of nozzles are disposed, The first and second distributors are connected in series to the first distributor and the first distributor. The mixer supplied from the first distributor is secondarily uniformly distributed through a plurality of micro-flow channels formed in advance, And a catalytic combustion portion including a plurality of catalytic stages including a plurality of catalytic stages that are supplied at a predetermined space velocity and are burned in stages by a mixer that is supplied uniformly in stages through the first distributor and the second distributor, , A plurality of catalyst catalyst stages each having a different content or the same content of platinum (Pt) are formed stepwise, And a combustion catalyst stage in which the unburned mixture in the combustion catalyst of the system is introduced into the combustion catalyst in the next stage stepwise and burned.

제1 분배부는 입구에 연결되는 출구와 혼합기 분배유로를 형성하도록 중공형상으로 길게 형성되며, 혼합기가 더 균일하게 분사되도록 제1 분배부의 길이방향을 따라 출구에 배치된 복수의 노즐의 직경을 다르게 형성할 수 있다.The first distributor is formed in a hollow shape so as to form an outlet connected to the inlet and a distributor for distributing the mixture, and the diameter of the plurality of nozzles arranged at the outlet along the longitudinal direction of the first distributor is formed differently can do.

복수의 노즐은 제1 분배부의 길이방향 중심부에 미리 설정된 간격을 두고 배치된 2개의 제1 노즐, 제1 노즐을 기준으로 제1 분배부의 길이방향을 따라 간격을 두고 양측 바깥쪽으로 배치되는 2개의 제2 노즐, 그리고 제2 노즐을 기준으로 제1 분배부의 길이방향을 따라 간격을 두고 양측 바깥쪽으로 배치되는 2개의 제3 노즐을 포함하고, 제1 분배부의 길이방향 중심부에서부터 바깥쪽으로 갈수록 노즐의 직경크기가 점차 작아지게 형성할 수 있다. 여기서, 제1 노즐의 직경은 2mm이며, 제2 노즐의 직경은 1.8mm이고, 제3 노즐의 직경은 1.5mm로 형성할 수 있다.The plurality of nozzles include two first nozzles arranged at predetermined intervals in the longitudinal center portion of the first distributor, two nozzles spaced apart along the longitudinal direction of the first distributor with respect to the first nozzle, Two nozzles, and two third nozzles disposed on both sides of the first distributor with an interval therebetween in the longitudinal direction of the first distributor as a reference, wherein the diameter of the nozzle increases from the longitudinal center portion of the first distributor to the outward, Can be formed to be gradually smaller. Here, the diameter of the first nozzle is 2 mm, the diameter of the second nozzle is 1.8 mm, and the diameter of the third nozzle is 1.5 mm.

제2 분배부는 복수의 미세유로가 불규칙하게 형성되어 제1 분배부로부터 공급되는 혼합기의 난류를 유도하는 탄화규소(SiC) 등의 세라믹 재질의 폼 타입 담체를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 미세 유로는 제2 분배부의 내부와 표면을 포함한 전체면에 형성될 수 있다.The second distribution part may include a foam-type carrier of ceramic material such as silicon carbide (SiC) which induces turbulence of the mixer supplied from the first distribution part irregularly forming a plurality of micro-flow paths. Here, the plurality of micro flow paths may be formed on the entire surface including the inside of the second distribution portion and the surface.

한편, 혼합기의 미리 설정된 공간속도는 10,000h-1 내지 35,000h-1로 설정할 수 있다. On the other hand, pre-set the space velocity of the mixture may be set to 10,000h -1 to about 35,000h -1.

복수의 촉매단은 제2 분배부와 연소용 촉매단 사이에 배치되며, 혼합기가 점화되어 연소되는 점화용 촉매단을 더 포함하고, 연소용 촉매단은 점화용 촉매단에서 연소되지 않은 혼합기가 복수의 연소 촉매체로 단계적으로 유입되어 연소될 수 있다.Wherein the plurality of catalyst stages further include an ignition catalyst stage disposed between the second distributor and the combustion catalyst stage and in which the mixer is ignited and burnt, The combustion catalyst can be gradually introduced into the combustion catalyst body and burned.

점화용 촉매단에 전기히터를 코일형태로 감아 형성되어 점화용 촉매단에 포함된 촉매의 점화에 필요한 열을 공급하는 열 공급부, 그리고 열 공급부로 미리 설정된 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. A heat supply part formed by winding an electric heater in the form of a coil on an ignition catalyst end so as to supply heat required for ignition of a catalyst contained in the ignition catalyst end, and a power supply part for supplying a predetermined power to the heat supply part have.

복수의 연소 촉매체는 미리 설정된 제1 설정 함량의 백금이 포함되고, 점화용 촉매단으로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소되는 제1 연소 촉매체, 제1 설정 함량의 백금보다 더 많은 제2 설정 함량의 백금이 포함되고, 제1 연소 촉매체로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소되는 제2 연소 촉매체, 그리고 제2 설정 함량의 백금과 적어도 같은 제3 설정 함량의 백금이 포함되고, 제2 연소 촉매체로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소되는 제3 연소 촉매체를 포함할 수 있다.Wherein the plurality of combustion catalyst bodies include a first combustion catalyst body containing a predetermined first set amount of platinum and in which an unburned mixture supplied from an ignition catalyst end is introduced and combusted, A second combustion catalyst containing a predetermined amount of platinum and into which the unburned mixture fed from the first combustion catalyst enters and is combusted and a third predetermined amount of platinum at least equal to the second predetermined amount of platinum, And a third combustion catalyst body through which the unburned mixture supplied from the second combustion catalyst body flows and is combusted.

촉매 연소기의 출구측에 구비되며, 촉매 연소부에서 배출되는 가스를 외부로 배출하는 배출부를 더 포함하며, 배출부의 단면적은 제3 연소 촉매체의 단면적의 50%이상의 크기를 가질 수 있다.And a discharge portion provided on the outlet side of the catalytic combustor for discharging the gas discharged from the catalytic combustion portion to the outside, and the cross-sectional area of the discharge portion may be 50% or more of the cross-sectional area of the third combustion catalyst.

촉매 연소부로 공급되는 혼합기를 보다 균일하게 공급할 수 있으며, 촉매연소 반응시 촉매의 보다 넓은 면적에서 균일한 전열면을 확보할 수 있으므로 개질효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.It is possible to more uniformly supply the mixture supplied to the catalytic combustion portion and to provide a uniform heat transfer surface over a wider area of the catalyst during the catalytic combustion reaction, thereby improving the reforming efficiency.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉매연소장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 수치계산에 의한 제1 분내부의 유동장 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 3은 공간속도 증가에 따른 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO) 배출량을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 제1 분배부만 가지는 촉매 연소기의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 5는 제1 분배부만 가지는 촉매 연소기의 배출가스 농도를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6f는 제1 분배부와 제2 분배부를 사용한 촉매 연소기의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 제1 분배부와 제2 분배부를 사용한 촉매 연소기의 배출가스 농도를 도시한 도면이다.
도 8은 분배부의 종류에 따른 표면온도 분포의 RMSE 평가 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 촉매 연소기의 분배부 종류와 촉매단별 연소기 출구의 단면적에 따른 차압을 도시한 도면이다.
도 10은 연소용 촉매단에서 Case 1과 Case 6의 차압으로 인한 탄화수소(HC)의 발생량을 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a catalytic combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the results of the flow field analysis in the first minute by numerical calculation.
FIG. 3 is a graph showing hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) emissions as the space velocity increases.
4A to 4F are diagrams showing the temperature distribution of the catalytic combustor having only the first distribution portion.
5 is a graph showing the concentration of the exhaust gas of the catalytic combustor having only the first distribution portion.
6A to 6F are diagrams showing the temperature distributions of the catalytic combustors using the first distributor and the second distributor.
7 is a graph showing the concentration of the exhaust gas of the catalytic combustor using the first distributor and the second distributor.
8 is a diagram showing the RMSE evaluation result of the surface temperature distribution according to the type of the distribution part.
9 is a view showing a differential pressure according to the type of the distributor of the catalytic combustor and the cross-sectional area of the outlet of the combustor according to the catalyst unit.
10 is a view showing the amount of hydrocarbons (HC) generated due to the differential pressure between Case 1 and Case 6 in the combustion catalyst end.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉매연소장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 촉매연소장치는 촉매 연소기(10) 내부에 구비되는 제1 분배부(200), 제2 분배부(210), 촉매 연소부(220, 300)를 포함한다. 촉매 연소기(10)의 케이스(330) 재질은 열적 내구성 및 열전도도를 만족하는 SUS304를 사용할 수 있다. 촉매 연소기(10)는 주변 기기와의 설치 간섭문제와 균일한 전열면적을 얻기 위해 두께 또는 폭이 좁고 긴 사각 형상으로 형성할 수 있다. 촉매 연소기(10)는 넓은 면적의 균일한 온도를 얻을 수 있도록 60mm x 10mm x 80mm의 사각형상으로 형성할 수 있다.1 is a view schematically showing a catalytic combustion apparatus according to an embodiment of the present invention. 1, a catalytic combustion apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first distributor 200, a second distributor 210, and catalytic combustion units 220 and 300 provided in a catalytic combustor 10 . The material of the case 330 of the catalytic combustor 10 may be SUS304 which satisfies thermal durability and thermal conductivity. The catalytic combustor 10 may be formed in a rectangular shape with a narrow thickness or a narrow width to obtain a problem of installation interference with peripheral equipment and a uniform heat transfer area. The catalytic combustor 10 can be formed into a rectangular shape of 60 mm x 10 mm x 80 mm so as to obtain a uniform temperature of a large area.

제1 분배부(200)는 공기와 연료의 혼합기가 공급되는 혼합기 공급라인과 연결되어 촉매 연소기(10)의 내부 입구측에 구비된다. 제1 분배부(200)는 다른 도면에서 T-type으로도 표기될 수 있다. 한편, 혼합기 공급라인은 공기를 공급하는 공기펌프(100), 공기펌프(100)로부터 공급된 공기의 공급량을 조절하는 공기 유량 조절부(120), 연료탱크(110)에 저장된 연료의 공급량을 조절하는 연료 유량 조절부(125), 공기 유량 조절부(120)로부터 공급되는 공기와 연료 유량 조절부(125)로부터 공급되는 연료를 균일하게 혼합하여 촉매 연소기(10)의 내부로 공급하는 혼합부(130)를 포함할 수 있다. 혼합부(130) 내부에는 연료와 공기가 잘 혼합할 수 있도록 다양한 형태로 형성되는 혼합 보조부를 더 구비할 수 있다. 예를 들면 혼합부(130) 내부에 날개형상 또는 스크류 형상의 혼합 보조부를 구비할 수 있고, 금속망을 추가할 수도 있다.The first distributor 200 is connected to a mixer supply line to which a mixture of air and fuel is supplied, and is provided at an inner inlet side of the catalytic combustor 10. The first distributor 200 may also be referred to as a T-type in the other figures. The mixer supply line includes an air pump 100 for supplying air, an air flow rate regulator 120 for regulating the supply amount of air supplied from the air pump 100, a regulator for regulating the supply amount of fuel stored in the fuel tank 110, A mixing unit 125 for uniformly mixing the air supplied from the air flow rate regulator 120 and the fuel supplied from the fuel flow rate regulator 125 and supplying the mixed air to the inside of the catalytic combustor 10 130). The mixing part 130 may further include a mixing auxiliary part formed in various shapes so that fuel and air can be mixed with each other. For example, the mixer 130 may have a wing-like or screw-like mixing auxiliary portion, and a metal mesh may be added.

한편, 혼합부(130) 내부에서 혼합된 연료와 공기의 혼합기를 납작한 사각형상의 촉매 연소기(10)의 내부로 균일하게 공급할 수 있도록 제1 분배부(200)를 포함한다. 여기서, 제1 분배부(200)는 스테인리스 강관으로 형성할 수 있다. 제1 분배부(200)는 노즐형 분배부로 형성할 수 있다. 제1 분배부(200)는 혼합기가 유입되는 입구(202)와, 복수의 노즐이 배치되어 혼합기가 배출되는 출구(206)를 갖고 유입된 혼합기를 1차적으로 균일하게 분배할 수 있다. 제1 분배부(200)는 입구(202)에 연결되는 출구(206)와 혼합기 분배유로(204)를 형성하도록 중공형상으로 길게 형성된다. 제1 분배부(200)는 혼합기가 더 균일하게 분사되도록 제1 분배부(200)의 길이방향을 따라 출구(206)에 배치된 복수의 노즐의 직경을 다르게 형성할 수 있다. 여기서, 복수의 노즐은 제1 노즐(206a), 제2 노즐(206b), 제3 노즐(206c)을 포함한다. 제1 노즐(206a), 제2 노즐(206b), 제3 노즐(206c)은 각각 2개씩 배치된다. 즉, 제1 분배부(200)는 길이방향으로 형성된 파이프 형상의 양측 개구부를 막고 길이방향을 따라 등간격으로 6개의 구멍을 뚫어 노즐 형태로 형성할 수 있다. 그리고 6개의 노즐은 혼합기가 균일하게 분사될 수 있도록 제1 분배부(200)의 길이방향을 따라 중심부인 안쪽에서부터 바깥쪽으로 갈수록 노즐의 직경크기가 점차 작아지도록 형성할 수 있다. 먼저, 제1 노즐(206a)은 제1 분배부(200)의 길이방향 중심부에 미리 설정된 간격을 두고 각각 배치된다. 제2 노즐(206b)은 제1 노즐(206a)을 기준으로 제1 분배부(200)의 길이방향을 따라 간격을 두고 양측 바깥쪽으로 배치된다. 제3 노즐(206c)은 제2 노즐(206b)을 기준으로 제1 분배부(200)의 길이방향을 따라 간격을 두고 양측 바깥쪽으로 배치된다. 제1 분배부(200)의 길이방향 중심부에서부터 바깥쪽으로 갈수록 노즐의 직경크기가 점차 작아지게 형성할 수 있다. 여기서, 제1 노즐(206a)의 직경은 2mm이며, 제2 노즐(206b)의 직경은 1.8mm이고, 제3 노즐(206c)의 직경은 1.5mm로 형성할 수 있다.A first distributor 200 is provided to uniformly supply a mixed fuel and air mixed in the mixing unit 130 into the flat catalytic combustor 10. Here, the first distributor 200 may be formed of a stainless steel pipe. The first distributor 200 may be formed as a nozzle-type distributor. The first distributor 200 may have an inlet 202 through which the mixer is introduced and an outlet 206 through which a plurality of nozzles are disposed to discharge the mixer so that the introduced mixer can be uniformly and uniformly distributed. The first distributor 200 is formed in a hollow shape to form an outlet 206 connected to the inlet 202 and a mixer distributing channel 204. The first distributor 200 may form a plurality of nozzles disposed at the outlet 206 along the length of the first distributor 200 in a different diameter so that the mixer is more uniformly sprayed. Here, the plurality of nozzles includes a first nozzle 206a, a second nozzle 206b, and a third nozzle 206c. The first nozzle 206a, the second nozzle 206b, and the third nozzle 206c are arranged in two, respectively. That is, the first distributor 200 may be formed in the form of a nozzle by covering the pipe-shaped both side openings formed in the longitudinal direction and by drilling six holes at regular intervals along the longitudinal direction. In addition, the six nozzles can be formed such that the diameter of the nozzle gradually decreases from the center toward the outside along the longitudinal direction of the first distributor 200 so that the mixer can be uniformly sprayed. First, the first nozzles 206a are disposed at predetermined intervals in the longitudinal center portion of the first distributor 200, respectively. The second nozzles 206b are disposed on both sides of the first nozzle 206a with an interval therebetween along the longitudinal direction of the first distributor 200 with respect to the first nozzle 206a. The third nozzles 206c are disposed on both sides of the first distributor 200 at intervals along the longitudinal direction of the first distributor 200 with respect to the second nozzle 206b. The diameter of the nozzle may gradually decrease from the center portion in the longitudinal direction of the first distributor 200 toward the outside. Here, the diameter of the first nozzle 206a is 2 mm, the diameter of the second nozzle 206b is 1.8 mm, and the diameter of the third nozzle 206c is 1.5 mm.

제2 분배부(210)는 제1 분배부(200)에 근접된 위치에서 제1 분배부(200)에 연이어 구비된다. 제2 분배부(210)는 다른 도면에서 C-type으로도 표기될 수 있다. 제1 분배부(200)로부터 공급되는 혼합기를 더욱 균일한 혼합기로 공급하기 위하여 제1 분배부(200)와 촉매 연소부(220, 300) 사이에 제2 분배부(210)를 구비할 수 있다. 즉 제1 분배부(200) 다음에 연이어 제2 분배부(210)를 구비함으로써 혼합기의 균일한 분배효과를 얻을 수 있다. 이를 위해 제2 분배부(210)는 제1 분배부(200)로부터 공급되는 혼합기가 미리 형성된 복수의 미세유로를 통과하면서 2차적으로 균일하게 분배되는 구조로 형성될 수 있다. 제2 분배부(210)는 세라믹 분배부를 포함할 수 있다. 제2 분배부(210)는 복수의 미세유로가 불규칙하게 형성되어 제1 분배부(200)로부터 공급되는 혼합기의 난류를 유도하는 탄화규소(SiC) 등이 세라믹 재질의 폼 타입 담체를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 미세 유로는 제2 분배부(210)의 내부와 표면을 포함한 전체면에 형성될 수 있다. 제2 분배부(210)의 전체면에 작은 세공이 불규칙하게 형성됨으로써 불규칙한 미세 유로구조가 혼합기의 난류를 유도하여 재혼합 및 분배효과를 크게 할 수 있다. 따라서, 제2 분배부(210)를 통해 촉매 연소부(220, 300)로 공급되는 혼합기의 균일한 분배효율을 개선할 수 있다.The second distributor 210 is connected to the first distributor 200 at a position close to the first distributor 200. The second distributor 210 may also be denoted as C-type in the other figures. The second distributor 210 may be provided between the first distributor 200 and the catalytic combustors 220 and 300 to supply the mixer supplied from the first distributor 200 to the more uniform mixer . That is, since the second distributor 210 is provided successively after the first distributor 200, a uniform distribution effect of the mixer can be obtained. For this, the second distributor 210 may be formed to have a structure in which a mixer supplied from the first distributor 200 is uniformly distributed in a secondary while passing through a plurality of micro-flow channels formed in advance. The second distributor 210 may include a ceramic distributor. The second distributor 210 may include a foam-type carrier of ceramic material such as silicon carbide (SiC) or the like, which induces turbulent flow of the mixer supplied from the first distributor 200 by irregularly forming a plurality of micro- have. Here, the plurality of micro flow paths may be formed on the entire surface including the inside and the surface of the second distribution portion 210. Small pores are irregularly formed on the entire surface of the second distributor 210, so that the irregular micro flow path structure induces turbulence of the mixer, thereby enhancing re-mixing and distribution effects. Accordingly, the uniform distribution efficiency of the mixer supplied to the catalytic combustion units 220 and 300 through the second distributor 210 can be improved.

촉매 연소부(220, 300)는 제1 분배부(200)와 제2 분배부(210)를 통해 단계적으로 균일하게 공급되는 혼합기가 유입되어 연소되는 복수의 촉매단을 포함하며, 유입된 혼합기는 미리 설정된 공간속도(SV ; Space Velocity)로 복수의 촉매단을 지나며 단계적으로 연소된다. 여기서, 혼합기의 미리 설정된 공간속도는 10,000h-1 내지 35,000h-1로 설정할 수 있다. 혼합기의 공간속도는 혼합기의 촉매내 흐르는 질량유량(L/h)/촉매 체적(L)으로 산출된다. 공간속도가 빠르게 되면 혼합기가 공급되는 유속이 빨라지게 되어 혼합기가 촉매 연소부(220, 300)의 내부에서 체류하는 시간이 짧아지게 된다. 따라서 촉매 활성화 시간을 충분히 갖지 못하기 때문에 연소되지 않은 탄화수소(HC) 계열의 배출물이 발생하고, 그로 인해 낮은 수준의 일산화탄소(CO)도 발생한다. 또한 초기에 저온의 혼합기로 인해 촉매 연소부(220, 300)의 온도 저하를 초래하여 착화가 어렵게 된다. 이와는 달리, 공간속도가 너무 느린 경우 반응물의 체류시간은 길어지게 되지만 연소안정을 위한 지속적인 열 공급이 이루지지 않기 때문에 촉매 활성화가 정상상태에 도달하는 시간이 길어진다.The catalytic combustion units 220 and 300 include a plurality of catalyst stages in which a mixer that is uniformly supplied in stages through the first distributor 200 and the second distributor 210 flows and is combusted, And is burned step by step through a plurality of catalyst stages at a predetermined space velocity (SV). Here, the predetermined space velocity of the mixture may be set to 10,000h -1 to about 35,000h -1. The space velocity of the mixer is calculated as mass flow rate (L / h) / catalyst volume (L) flowing in the catalyst of the mixer. When the space velocity is increased, the flow rate of the mixture supplied becomes faster, and the time for the mixture to stay in the catalytic combustion unit 220 or 300 is shortened. Therefore, since there is not enough catalyst activation time, unburned hydrocarbons (HC) emissions are generated, thereby generating low levels of carbon monoxide (CO). Also, the temperature of the catalytic combustion units 220 and 300 is lowered due to the low-temperature mixer at the beginning, and the ignition becomes difficult. On the other hand, if the space velocity is too slow, the residence time of the reactant becomes longer, but because the continuous heat supply for combustion stability is not achieved, the time for the catalyst activation to reach the steady state becomes longer.

복수의 촉매단은 점화용 촉매단(220)과 연소용 촉매단(300)을 포함할 수 있다. 점화용 촉매단(220)은 제2 분배부(210)와 연소용 촉매단(300) 사이에 배치되며, 혼합기가 점화되어 연소되는 촉매단이다. 점화용 촉매단(220)은 전기히터(230)를 코일형태로 감아 형성되어 점화용 촉매단(220)에 포함된 점화용 촉매의 점화에 필요한 열을 공급하는 열 공급부(230), 그리고 열 공급부(230)로 미리 설정된 전원을 공급하는 전원 공급부(240)를 더 포함할 수 있다. 점화용 촉매는 세라믹 허니컴 담체(코디에라이트, 탄화규소(SiC) 등)에 백금(Pt) 촉매를 소량 코팅하여 점화온도를 낮추도록 형성할 수 있다.The plurality of catalyst stages may include an ignition catalyst stage 220 and a combustion catalyst stage 300. The ignition catalyst stage 220 is disposed between the second distributor 210 and the combustion catalyst stage 300 and is a catalyst stage in which the mixer is ignited and burnt. The ignition catalyst stage 220 includes a heat supply unit 230 wound around the electric heater 230 in the form of a coil to supply heat required for ignition of the ignition catalyst contained in the ignition catalyst stage 220, And a power supply unit 240 for supplying a predetermined power to the power supply unit 230. The ignition catalyst can be formed so as to lower the ignition temperature by coating a small amount of a platinum (Pt) catalyst on a ceramic honeycomb carrier (cordierite, silicon carbide (SiC) or the like).

연소용 촉매단(300)은 연소용 촉매를 분할한 형태로 구분하여 배치하거나, 일체의 형태로 형성할 수 있다. 연소용 촉매단(300)은 서로 다른 함량 또는 같은 함량의 백금(Pt)이 각각 코팅된 복수의 연소 촉매체가 단계적으로 조합된 형태로 형성할 수 있다. 연소용 촉매단(300)은 점화용 촉매단(220)에서 연소되지 않은 혼합기가 복수의 연소 촉매체로 단계적으로 유입되어 연소되는 촉매단이다. 연소용 촉매단(300)은 이전 단계의 연소 촉매체에서 연소되지 않은 혼합기가 다음 단계의 연소 촉매체로 단계적으로 유입되어 연소될 수 있다. 여기서, 복수의 연소 촉매체는 제1 연소 촉매체(300a), 제2 연소 촉매체(300b), 그리고 제3 연소 촉매체(300c)를 포함할 수 있다. 필요에 따라 복수의 연소 촉매체는 제1 연소 촉매체(300a)와 제2 연소 촉매체(300b)를 포함할 수도 있다.The combustion catalyst stage 300 may be divided into a plurality of divided combustion catalysts, or may be integrally formed. The combustion catalyst stage 300 may be formed by combining a plurality of combustion catalysts coated with platinum (Pt) having different contents or the same contents in a stepwise manner. The combustion catalyst stage 300 is a catalyst stage in which the unburned mixture in the ignition catalyst stage 220 flows into the plurality of combustion catalysts in a stepwise manner and burns. The combustion catalyst stage 300 can be operated such that the unburned mixture in the combustion catalyst of the previous stage is gradually introduced into the combustion catalyst of the next stage and burned. Here, the plurality of combustion catalyst bodies may include a first combustion catalyst body 300a, a second combustion catalyst body 300b, and a third combustion catalyst body 300c. If necessary, the plurality of combustion catalyst bodies may include a first combustion catalyst body 300a and a second combustion catalyst body 300b.

제1 연소 촉매체(300a)는 연소용 촉매단(300)의 시작 위치에 배치되며, 점화용 촉매단(220)에 연이어 구비된다. 제1 연소 촉매체(300a)는 미리 설정된 제1 설정 함량의 백금이 포함되고, 점화용 촉매단(220)으로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소된다. 제2 연소 촉매체(300b)는 제1 연소 촉매체(300a)에 연이어 구비된다. 제2 연소 촉매체(300b)는 제1 설정 함량의 백금보다 더 많은 제2 설정 함량의 백금이 포함되고, 제1 연소 촉매체(300a)로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소된다. 제3 연소 촉매체(300c)는 제2 연소 촉매체(300b)에 연이어 구비된다. 제3 연소 촉매체(300c)는 제2 설정 함량의 백금과 적어도 같은 제3 설정 함량의 백금이 포함되고, 제2 연소 촉매체(300b)로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소된다.The first combustion catalyst body 300a is disposed at the start position of the combustion catalyst stage 300 and is provided in succession to the ignition catalyst stage 220. [ The first combustion catalyst body 300a includes platinum of a predetermined first set content, and the unburned mixture supplied from the ignition catalyst stage 220 flows and is combusted. The second combustion catalyst body 300b is connected to the first combustion catalyst body 300a. The second combustion catalyst 300b includes a second set amount of platinum that is greater than the first predetermined amount of platinum and the unburned mixture supplied from the first combustion catalyst 300a is introduced and burned. The third combustion catalyst body 300c is connected to the second combustion catalyst body 300b. The third combustion catalyst body 300c includes a third predetermined amount of platinum at least equal to the second predetermined amount of platinum, and the unburned mixture supplied from the second combustion catalyst body 300b is introduced and burned.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 촉매연소장치는 촉매 연소기(10)의 출구측에 구비되며, 촉매 연소기(10)에서 배출되는 가스를 외부로 배출하는 배출부(410)를 더 포함할 수 있다. 이때 배출부(410)의 단면적은 제3 연소 촉매체(300c)의 단면적(400)의 50%이상의 크기를 가질 수 있다. 촉매 연소기(10)에서 배출부(410)의 단면적 크기는 촉매 연소기(10) 내부압력에 영향을 주어 연소현상에 영향을 준다. 따라서 촉매 연소기(10)의 출구에 배치된 배출부(410)의 단면적 크기를 제3 연소 촉매체(300c)의 단면적(400)의 50%이상으로 설정함으로써 촉매 연소기(10)의 연소특성을 최적화할 수 있다.Meanwhile, the catalytic combustion apparatus according to the embodiment of the present invention may further include a discharge unit 410 provided at the outlet side of the catalytic combustor 10 and discharging the gas discharged from the catalytic combustor 10 to the outside . At this time, the cross-sectional area of the discharge portion 410 may be 50% or more of the cross-sectional area 400 of the third combustion catalyst 300c. The size of the sectional area of the discharge portion 410 in the catalytic combustor 10 affects the internal pressure of the catalytic combustor 10 and affects the combustion phenomenon. The combustion characteristic of the catalytic combustor 10 is optimized by setting the size of the sectional area of the discharge portion 410 disposed at the outlet of the catalytic combustor 10 to be 50% or more of the sectional area 400 of the third combustion catalyst body 300c can do.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 촉매연소장치의 동작을 설명한다. 먼저 공기는 공기펌프(100)의 구동으로 공기 유량 조절부(120)를 통해 유량 조절된 공기가 혼합부(130) 내부로 공급될 수 있다. 공기는 압축공기 또는 블로어를 사용하여 공기 유량 조절부(120)로 공급될 수도 있다. 연료탱크(110)에 저장된 연료는 연료 유량 조절부(125)를 통해 미리 설정된 공연비에 적합한 연료유량으로 조절되어 혼합부(130) 내부로 공급된다. 여기서, 연료는 프로판(C3H8)을 사용할 수 있다. 한편, 제1 분배부(200)는 연료와 공기의 혼합기가 촉매에 균일하게 공급되도록 하기 위하여 서스(SUS)관에 6개의 노즐이 형성되도록 출구(206)를 형성할 수 있다. 제1 분배부(200)의 입구(202)와 연결되어 혼합기 분배유로(204)를 형성하는 출구(206)측에 6개의 노즐을 구비함으로써 혼합기가 좀 더 균일하게 분사될 수 있다. 제1 분배부(200)를 통해 균일하게 분사된 혼합기는 제2 분배부(210)를 통과하여 연이어 배치되는 촉매 연소부(220, 300)에서 촉매반응을 하게 된다. 그리고 6개의 노즐을 통해 혼합기가 더 균일하게 분사될 수 있도록 제1 분배부(200)의 길이방향을 따라 배치된 노즐의 직경을 다르게 형성한다. 도 2는 균일도에 대한 수치해석 결과를 나타내고 있다. 도 2를 참조하면, 6개의 노즐에서 제1 분배부(200)의 길이방향 중심부에 간격을 두고 배치된 2개의 제1 노즐(206a)의 직경은 2mm이다. 그리고 제1 분배부(200)의 길이방향을 따라 중심부인 안쪽에서부터 바깥쪽으로 갈수록 노즐의 직경크기가 점차 작아지도록 1.8mm, 1.5mm로 제2 노즐(206b)과 제3 노즐(206c)의 지름을 형성한다. 도 2d를 참조하면, 제1 분배부(200)의 중심에서 밖으로 갈수록 노즐의 직경이 2mm, 1.8mm, 1.5mm 순으로 작아지는 것이 혼합기의 균일도가 높은 것을 알 수 있다. 그리고 제2 분배부(210)로부터 분배된 혼합기는 점화용 촉매단(220)으로 공급된다. 이때 전원 공급부(240)는 미리 설정된 전원을 열 공급부(230)로 공급한다. 열 공급부(230)는 전기히터를 코일형태로 감아 점화용 촉매의 점화에 필요한 열을 발생한다. 점화용 촉매의 온도가 올라가면 혼합기는 착화하게 된다. 촉매연소는 일반연소와 비교하여 아주 낮은 온도에서 착화하는 특성이 있다. 이와 같이 점화용 촉매단(220)을 사용하여 보다 낮은 온도에서 혼합기가 착화할 수 있도록 안내하므로 점화의 안정성을 확보할 수 있다.The operation of the catalytic combustion apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, the air can be supplied to the mixing unit 130 through the air pump 100 to regulate the flow rate of the air through the air flow rate regulator 120. The air may be supplied to the air flow rate regulator 120 using compressed air or a blower. The fuel stored in the fuel tank 110 is regulated to a fuel flow rate suitable for a predetermined air-fuel ratio through the fuel flow rate regulator 125 and supplied into the mixing section 130. Here, the fuel may use propane (C3H8). Meanwhile, the first distributor 200 may form the outlet 206 such that six nozzles are formed in the SUS tube to uniformly supply the mixture of fuel and air to the catalyst. The mixer can be injected more uniformly by providing six nozzles on the outlet 206 side connected to the inlet 202 of the first distributor 200 and forming the distributor distributor channel 204. The mixers injected uniformly through the first distributor 200 pass through the second distributor 210 and are catalyzed by the catalytic combustors 220 and 300 arranged in succession. The diameter of the nozzles disposed along the longitudinal direction of the first distributor 200 is differently formed so that the mixer can be injected more uniformly through the six nozzles. Fig. 2 shows a numerical analysis result on the uniformity. Referring to FIG. 2, the diameters of the two first nozzles 206a arranged at intervals in the longitudinal center portion of the first distributor 200 in the six nozzles are 2 mm. The diameter of the second nozzle 206b and the diameter of the third nozzle 206c are set to 1.8 mm and 1.5 mm so that the diameter of the nozzle gradually decreases from the inside toward the outside along the longitudinal direction of the first distributor 200 . Referring to FIG. 2D, it can be seen that the diameter of the nozzles decreases in the order of 2 mm, 1.8 mm, and 1.5 mm toward the outside of the center of the first distributor 200, which means that the uniformity of the mixer is high. And the mixer distributed from the second distributor 210 is supplied to the ignition catalyst stage 220. At this time, the power supply unit 240 supplies the preset power supply to the heat supply unit 230. The heat supply unit 230 winds the electric heater in the form of a coil to generate heat required for ignition of the ignition catalyst. When the temperature of the ignition catalyst is increased, the mixer is ignited. Catalytic combustion has the property of igniting at a very low temperature compared with normal combustion. By using the ignition catalyst stage 220 as described above, the mixer can be ignited at a lower temperature, so that the stability of ignition can be ensured.

제2 분배부(210)로부터 공급된 혼합기가 점화용 촉매단(220)에서 점화되고 점화된 혼합기는 계속적으로 연소용 촉매단(300)을 포함하는 제1 연소 촉매체(300a), 제2 연소 촉매체(300b), 그리고 제3 연소 촉매체(300c)를 단계적으로 지나면서 반응하여 연소용 촉매단(300)의 온도를 올리게 된다.The mixer supplied from the second distributor 210 is ignited in the ignition catalyst stage 220 and the ignited mixer is continuously supplied to the first combustion catalyst 300a including the combustion catalyst stage 300, The catalyst body 300b and the third combustion catalyst body 300c in a stepwise manner to raise the temperature of the catalyst stage 300 for combustion.

상기한 바와 같이 촉매연소장치는 점화용 촉매 또는 연소용 촉매가 효율적으로 혼합기와 접촉되어 연소반응이 일어날 수 있는 구조로 만들어져야 높은 연소효율을 얻을 수 있다. 그리고 촉매연소 반응은 혼합기와 촉매의 접촉에 의해 일어나므로 촉매연소장치에서 다양한 형태로 만들어진 점화용 촉매 또는 연소용 촉매가 혼합기와 균일한 접촉이 잘 되는 구조로 형성되고 촉매연소 반응이 잘 일어나는 환경이 조성되어야 높은 연소효율을 얻을 수 있다. 따라서, 촉매연소장치는 균일한 전열면을 갖고 촉매연소반응이 원활하게 유지되는 상태에서 연소효율을 향상시키는 것이 중요하다. 이어서 본 발명의 실시예에 따른 촉매연소장치에서 좀 더 균일한 전열면을 갖기 위해 실시한 실험예를 설명한다.As described above, the catalytic combustion apparatus must be made into a structure in which the combustion catalyst or the combustion catalyst can efficiently contact with the mixer to cause a combustion reaction, so that a high combustion efficiency can be obtained. Since the catalytic combustion reaction is caused by the contact between the mixer and the catalyst, various forms of the catalyst for combustion or the combustion catalyst formed in the catalytic combustion apparatus are formed in a structure in which uniform contact with the mixer is easily performed. High combustion efficiency can be obtained. Therefore, it is important that the catalytic combustion apparatus has a uniform heat transfer surface and the combustion efficiency is improved in a state where the catalytic combustion reaction is maintained smoothly. Next, an experimental example for achieving a more uniform heat transfer surface in the catalytic combustion apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

[실험예 1][Experimental Example 1]

먼저, 균일한 전열면을 갖는 촉매연소장치를 제조하기 위해 사용한 촉매는 촉매 전구체를 녹인 Pt/r-Al2O3 용액을 표면적이 큰 허니컴 형태의 코티어라이트 담체(600cpsi)에 함침시켜 건조 후 500℃에서 소성 과정을 거쳐 제작하였다. 촉매인 백금(Pt)이 3.55wt%, 지지체인 알루미나(Al2O3)가 89.13wt% 함유되어 있으며 실리카도 약 6wt% 함유되어 있다. 그리고 균일 온도 분포를 얻기 위한 촉매 연소기(10)에 필요한 인자들은 (1) 제1 분배부(200)의 최적화 설계, (2) 혼합기의 공간속도, (3) 연소용 촉매단(300)과 분배부 조합의 최적화, (4) 촉매 연소기(10)의 출구 면적 최적화 등이 있다. 표 1은 촉매 연소기(10)의 연소용 촉매단(300)을 나타낸 것이다. 촉매 담체는 비교예인 일체형(Case 1~3)과 실시예인 분리형(Case 4~6)으로 나누고 각각 백금의 함량을 변화시켰다. 여기서, Case 4와 Case 6은 연소용 촉매단(300)을 3단으로 구성한 것이고 Case 5는 2단으로 연소용 촉매단을 구성한 것이다. 그리고 Case 4는 제1 연소 촉매체(300a)의 백금 함량(20g/L) 보다 많은 백금 함량(30g/L)으로 제2 연소 촉매체(300b)를 형성하고, 제3 연소 촉매체(300c)의 백금 함량(20g/L)이 제2 연소 촉매체(300b)의 백금 함량(30g/L) 보다 적게 설정한 것이다. 이와는 달리, 제1 연소 촉매체(300a)의 백금 함량(10g/L) 보다 많은 백금 함량(20g/L)으로 제2 연소 촉매체(300b)를 형성하고, Case 6은 제3 연소 촉매체(300c)의 백금 함량(20g/L)과 제2 연소 촉매체(300b)의 백금 함량(20g/L)을 동일하게 설정한 것이다.First, the catalyst used to manufacture the catalytic combustion device having a uniform heat transfer surface was prepared by impregnating a Pt / r-Al 2 O 3 solution in which a catalyst precursor was dissolved in a 600 cm psi ceria-type carrier having a large surface area, And then sintered. 3.55 wt% of platinum (Pt) as a catalyst, 89.13 wt% of alumina (Al2O3) as a support, and about 6 wt% of silica. The factors necessary for the catalytic combustor 10 for obtaining the uniform temperature distribution are (1) the optimization design of the first distributor 200, (2) the space velocity of the mixer, (3) (4) optimization of the outlet area of the catalytic combustor 10, and the like. Table 1 shows the catalyst stage 300 for combustion of the catalytic combustor 10. The catalytic carrier was divided into the integrated type (Cases 1 to 3) and the separated type (Cases 4 to 6), which were comparative examples, and the contents of platinum were changed, respectively. In Case 4 and Case 6, the combustion catalyst stage 300 is composed of three stages, and in Case 5, the combustion catalyst stage is composed of two stages. In Case 4, the second combustion catalyst 300b is formed with a platinum content (30 g / L) larger than the platinum content (20 g / L) of the first combustion catalyst 300a, (20 g / L) of the second combustion catalyst 300b is set to be smaller than the platinum content (30 g / L) of the second combustion catalyst 300b. On the other hand, the second combustion catalyst 300b is formed with a platinum content (20 g / L) greater than the platinum content (10 g / L) of the first combustion catalyst 300a, The platinum content (20 g / L) of the second combustion catalyst 300b and the platinum content (20 g / L) of the second combustion catalyst 300b are set to be the same.

Catalyst CaseCatalyst Case Length(mm)Length (mm) Pt loading amount[g/L]Pt loading amount [g / L] Case 1Case 1 8080 1010 Case 2Case 2 8080 2020 Case 3Case 3 8080 3030 Case 4Case 4 20/30/2020/30/20 20/30/2020/30/20 Case 5Case 5 40/4040/40 20/3020/30 Case 6Case 6 20/30/3020/30/30 10/20/2010/20/20

균일한 열원을 얻기 위해 촉매연소장치의 온도 균일도를 예측하는 것이 중요하다. 따라서 연소반응으로 인해 생성된 촉매 연소기(10)의 표면의 온도 균일도를 수학식 1의 속도제곱의 평균 제곱근 에너지(RMSE ; Root Mean Square Energy)를 이용하여 예측하였다.It is important to predict the temperature uniformity of the catalytic combustion device in order to obtain a uniform heat source. Therefore, the temperature uniformity of the surface of the catalytic combustor 10 produced by the combustion reaction is predicted using the root mean square energy (RMSE) of the speed square of Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

촉매 연소기(10)의 온도 균일도는 촉매 연소기(10) 표면온도(Ts)와 촉매 내부온도(Ti), 촉매 연소기(10) 내부 전후단의 차압 그리고 배출가스를 측정하여 판단하였다. 촉매 연소기(10) 표면온도 측정을 위해 전열면적에 측정 포인트(point)를 설정하여 k-type 열전대가 수직으로 닿게 고정하였다. 측정 포인트는 도 1에 도시된 바와 같이 각각 L(혼합기 유입방향을 기준으로 왼쪽), ML(L과 MR 사이), MR(ML과 R사이), R(오른쪽)라인(line)을 이루도록 설정하였다. 연소기 내부의 차압은 물 마노미터(manometer)를 이용하여 측정하였다. 그리고 혼합기의 점화를 위한 점화용 촉매단(220)은 전기히터(230)를 점화용 촉매에 지그재그로 감아 사용하였다. 배출가스 측정은 독일의 엠알유(MRU) 제품을 사용하였다. The temperature uniformity of the catalytic combustor 10 was determined by measuring the surface temperature Ts of the catalytic combustor 10, the internal temperature Ti of the catalyst, the pressure difference between the upstream and downstream ends of the catalytic combustor 10, and the exhaust gas. In order to measure the surface temperature of the catalytic combustor 10, a k-type thermocouple was vertically fixed by setting a measurement point on the heat transfer area. The measurement points were set so as to form L (left side with respect to the mixer inlet direction), ML (between L and MR), MR (between ML and R), and R (right side) . The differential pressure inside the combustor was measured using a water manometer. The ignition catalyst stage 220 for igniting the mixer was used by winding the electric heater 230 in a zigzag manner on the ignition catalyst. Emission measurements were made using the German mullu (MRU) product.

한편, 촉매 연소기(10)의 작동 순서는 혼합기를 촉매 연소기(10) 내로 공급한 후 교류(AC) 전원 24V를 공급해 소정의 착화온도까지 가열하였다. 균일한 촉매연소장치의 온도 분포를 얻기 위해 정상상태에 도달할 때까지 촉매 연소기(10)를 작동시킨 후 정상상태에서 촉매 연소기(10) 표면온도(Ts)와 촉매 내부온도(Ti)를 측정하고, 촉매 연소기(10) 후단에서 배출가스 농도를 측정하여 촉매 연소기(10)의 성능을 지배하는 인자들의 최적치를 구하였다.On the other hand, the operating sequence of the catalytic combustor 10 was such that the mixer was supplied into the catalytic combustor 10, and then an AC (AC) power source 24V was supplied to heat it to a predetermined ignition temperature. In order to obtain the temperature distribution of the uniform catalytic combustion device, the catalytic combustor 10 is operated until the steady state is reached, and then the surface temperature Ts of the catalytic combustor 10 and the internal temperature Ti of the catalyst are measured in a steady state , And the exhaust gas concentration was measured at the downstream of the catalytic combustor 10 to determine the optimum value of the factors that dominate the performance of the catalytic combustor 10. [

(1) 제1 분배부(200)의 최적화 설계(1) optimization design of the first distributor 200

도 2는 노즐의 직경을 다양하게 뚫어 혼합기를 분사한 때 분사되는 혼합기의 균일도에 대한 수치해석 결과를 도시한 것이다. 도 2d를 참조하면, 제1 분배부(200)의 길이방향 중심부에서 밖으로 갈수록 노즐 지름이 작아지도록 각각 2mm, 1.8mm, 1.5mm 순으로 설정된 것이 혼합기의 균일도가 높은 것을 알 수 있다.2 shows numerical results of the uniformity of the mixer injected when the mixer is injected by drilling variously the diameter of the nozzle. Referring to FIG. 2D, it can be seen that the uniformity of the mixer is high in the order of 2 mm, 1.8 mm, and 1.5 mm, respectively, so that the nozzle diameter becomes smaller toward the outside in the longitudinal center portion of the first distributor 200.

(2) 촉매 연소기(10) 내에서 혼합기의 공간속도(2) the space velocity of the mixer in the catalytic combustor 10

도 3은 공간속도의 범위(SV=10,000h-1 내지 35,000h- 1)를 설정하고 설정된 공간속도 범위에서 촉매 연소기(10)의 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)의 배출량을 나타낸 것이다. 공간속도가 20,000h-1 내지 30,000h-1에서는 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)의 배출량은 0이며 35,000h-1에서 일산화탄소(CO) 42ppm, 탄화수소(HC) 2,076ppm이 배출되었다. 따라서 촉매 연소기(10)의 안정적인 연소를 위해 공간속도는 20,000h-1 내지 30,000h-1로 설정하는 것이 바람직하다.Figure 3 is a range of the spatial speed is set in the (SV = 10,000h -1 to about 35,000h 1) and set the space velocity range represented the emissions of carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) of the catalyst combustor (10). At a space velocity of 20,000 h -1 to 30,000 h -1 , the emission of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) was zero. At 35,000 h -1 , 42 ppm of carbon monoxide (CO) and 2,076 ppm of hydrocarbon (HC) were emitted. Therefore, for stable combustion in the catalytic combustor 10, the space velocity is preferably set to be 20,000h -1 to about 30,000h -1.

(3) 연소용 촉매단(300)과 분배부 조합의 최적화(3) Optimization of Combination of Combustion Catalyst Stage (300) and Distribution Part

도 4a 내지 도 4f는 제1 분배부만 가지는 촉매 연소기의 내부온도와 촉매 연소기의 표면온도를 각각 나타낸 것이다. 도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 점화용 촉매에서 고온영역이 생긴 것으로 보아 전체적으로 점화용 촉매에 연소반응대가 존재함을 알 수 있다. 비교예인 Case 1 내지 Case3까지는 연소용 촉매단이 단일층이다. 그리고 촉매 함량의 변화에 따른 촉매 연소기 내부온도를 살펴보면 촉매 함량이 증가할수록 촉매 연소기 내부온도도 증가한다. 그러나 국부적인 고온영역의 발생은 균일한 온도 분포를 갖기에는 부적합하다.4A to 4F show the internal temperature of the catalytic combustor having only the first portion and the surface temperature of the catalytic combustor, respectively. Referring to FIGS. 4A to 4F, it can be seen that a combustion reaction zone exists in the ignition catalyst as a whole because the high temperature region is generated in the ignition catalyst. In the comparative examples Cases 1 to 3, the combustion catalyst end is a single layer. As the catalyst content increases, the internal temperature of the catalytic combustor increases. However, the occurrence of a localized high temperature region is not suitable for obtaining a uniform temperature distribution.

실시예인 Case 4 내지 Case 6은 연소용 촉매단(300)이 각기 다른 함량 또는 같은 함량의 백금(Pt)을 포함한 복수의 연소 촉매체로 조합된 것이다. 촉매 연소기(10)의 표면온도는 Case 6이 목표 온도인 500℃에 가장 근접한 온도 분포를 가진다. 이는 점화용 촉매에서 연소되지 않은 혼합기가 백금 함량이 적은 제1 연소 촉매체(300a)에서 연소하고, 다음으로 백금 함량이 많은 제2 연소 촉매체(300b)에서 연소하며, 마지막으로 남은 혼합기가 제3 연소 촉매체(300c)에서 연소됨으로써 단일층의 연소용 촉매단에 비해 국부적인 촉매 연소를 배제시킬 수 있다. 또한 복수의 연소 촉매체에서 촉매 연소시 미연소된 혼합기를 단계적으로 연소시킴으로 배출가스의 발생을 저하시킬 수 있다.In Examples 4 to 6, the combustion catalyst stages 300 are combined with a plurality of combustion catalysts containing different contents or amounts of platinum (Pt). The surface temperature of the catalytic combustor 10 has a temperature distribution in which Case 6 is closest to the target temperature of 500 占 폚. This is because the unburned mixture in the combustion catalyst is combusted in the first combustion catalyst 300a having a small platinum content and then combusted in the second combustion catalyst 300b having a large platinum content, 3 combustion catalyst 300c, it is possible to eliminate the localized catalytic combustion as compared with the single catalyst bed for combustion. In addition, in a plurality of combustion catalyst bodies, the unburned mixture is burned in stages during the catalytic combustion, thereby reducing the generation of exhaust gas.

도 5는 제1 분배부만 가지는 촉매 연소기의 배출가스 농도를 도시한 도면이다. 촉매 연소는 화염연소와는 달리 화염이 없어 연소 온도가 낮기 때문에 질소산화물질의 발생을 낮출 수 있다. 이론적으로 프로판 λ= 3에서 이산화탄소의 농도는 4.32%로 이론치와 거의 일치하며, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC)의 발생이 없다. 그러나 Case 1과 Case 5에서 4ppm의 질소산화물질이 발생하였다. 그 이유는 측정온도 포인트 범위를 벗어나는 곳에서 국부적인 고온영역이 생겼기 때문이다.5 is a graph showing the concentration of the exhaust gas of the catalytic combustor having only the first distribution portion. Unlike the flame combustion, the catalytic combustion does not have a flame and the combustion temperature is low, so that the generation of nitrogen oxide can be lowered. Theoretically, the concentration of carbon dioxide in propane λ = 3 is 4.32%, which is almost the same as the theoretical value, and there is no generation of carbon monoxide (CO) or hydrocarbons (HC). However, in case 1 and case 5, 4 ppm of nitrogen oxides occurred. This is due to the fact that there is a local high-temperature region outside of the measurement temperature point range.

도 6a 내지 도 6f는 제1 분배부와 제2 분배부를 같이 사용한 촉매 연소기의 온도 분포를 도시한 도면이다. 도 6a 내지 도 6f를 참조하면, 노즐형인 제1 분배부(200)만 장착한 촉매 연소기보다 제1 분배부(200)와 제2 분배부(210)를 같이 사용한 촉매 연소기(10)에서 더 균일한 온도 분포를 나타내고 있다. 또한 2cm 내지 4cm 영역의 국부 고온영역이 나타나지 않는 것도 알 수 있다. 그 이유는 연소반응이 발생할 때 혼합기의 온도가 높을수록 연소반응이 빠르게 진행되는데 제1 분배부(200)와 제2 분배부(210)를 연이어서 설치할 경우 촉매 연소기(10)가 가열됨에 따라 세라믹 분배부인 제2 분배부(210) 또한 가열되고, 제2 분배부(210)를 지나는 혼합기로 열전달이 되기 때문이다.6A to 6F are diagrams showing the temperature distributions of the catalytic combustors using the first distributor and the second distributor together. 6A to 6F, in the catalytic combustor 10 in which the first distributor 200 and the second distributor 210 are used together rather than the catalytic combustor in which only the nozzle-shaped first distributor 200 is installed, A temperature distribution is shown. It is also seen that the local high-temperature region of the region of 2 cm to 4 cm does not appear. The reason for this is that as the temperature of the mixer increases, the combustion reaction proceeds rapidly as the combustion reaction occurs. When the first distributor 200 and the second distributor 210 are connected successively, as the catalytic combustor 10 is heated, This is because the second distributor 210, which is a distributor, is also heated and transferred to the mixer passing through the second distributor 210.

도 7은 제1 분배부와 제2 분배부를 같이 사용한 촉매 연소기의 배출가스 농도를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 질소산화물질이 발생하지 않으며, 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)도 배출되지 않는 완전연소를 하는 것을 알 수 있다.FIG. 7 is a graph showing the concentration of the exhaust gas of the catalytic combustor using the first and second distributors. Referring to FIG. 7, it can be seen that no nitrogen oxides are generated, and complete combustion is performed in which hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) are not discharged.

도 8은 분배부의 종류에 따른 표면온도 분포를 RMSE 평가 결과를 도시한 도면이다. RMSE 평가시 촉매 연소기의 표면온도(Ts)는 목표 온도인 500℃로 설정하였으며, 실험결과 제1 분배부(200)와 제2 분배부(210)를 연이어서 설치한 경우 각 Case별 RMSE 값이 제2 분배부(210)가 없는 경우보다 낮았다. 그 이유는 혼합기의 고른 분포로 인한 촉매 연소기에서의 균일한 반응과 국부적인 고온 영역이 발생하지 않았기 때문이다. 따라서 온도 분포가 균일한 최적의 촉매 연소기(10)는 노즐형 분배부인 제1 분배부(200)와 제2 분배부(210)를 연이어서 사용하고 3개의 연소 촉매체로 연소용 촉매단(300)을 구비하며, 제1 연소 촉매체(300a)의 백금 함량 보다 많은 백금 함량으로 제2 연소 촉매체(300b)를 형성하고, 제2 연소 촉매체(300b)의 백금 함량과 제3 연소 촉매체(300c)의 백금 함량을 동일하게 설정한 Case 6을 구비한 것임을 알 수 있다.8 is a view showing the RMSE evaluation result of the surface temperature distribution according to the type of the distribution part. In the RMSE evaluation, the surface temperature Ts of the catalytic combustor was set to 500 ° C., which is the target temperature. As a result of the experiment, when the first and second distributors 200 and 210 are installed in series, Was lower than in the case where the second distribution portion 210 was not provided. This is because uniform reaction in the catalytic combustor due to even distribution of the mixer and local high temperature zone did not occur. Therefore, the optimal catalytic combustor 10 having a uniform temperature distribution is formed by sequentially using the first distributor 200 and the second distributor 210, which are nozzle-type distributors, and the three combustion catalysts, The second combustion catalyst body 300b is formed with a platinum content greater than the platinum content of the first combustion catalyst body 300a and the platinum content of the second combustion catalyst body 300b and the platinum content of the third combustion catalyst body 300b 300c have the same platinum content.

(4) 촉매 연소기(10)의 출구 면적 최적화(4) Optimization of the exit area of the catalytic combustor 10

촉매 연소기(10)에서 배출부(410)의 단면적 크기는 촉매 연소기(10) 내부압력에 영향을 주어 연소현상에 영향을 준다. 따라서 촉매 연소기(10)의 출구에 배치된 배출부(410)의 단면적 크기를 변수로 촉매 연소기(10)의 연소특성을 최적화하였다. 도 9는 촉매 연소기의 분배부 종류와 연소용 촉매단(300)별 촉매 연소기의 배출부(410)의 단면적을 100%, 50%, 30%로 설정한 경우 차압을 나타낸다. 각각의 차압은 연소 생성물과 연관이 있으며, 차압이 커지면 반응 후 생성물이 배출되지 못하고 촉매 내부에서 부유하게 공급되면 혼합기가 촉매와 반응하지 못하고 함께 부유하다가 배출되는 현상이 발생한다. 또한 차압이 높아지면 배출가스의 흐름이 원활하지 못하여 연료의 전환율을 저하시킬 수 있다.The size of the sectional area of the discharge portion 410 in the catalytic combustor 10 affects the internal pressure of the catalytic combustor 10 and affects the combustion phenomenon. Therefore, the combustion characteristic of the catalytic combustor 10 is optimized by using the size of the cross-sectional area of the discharge portion 410 disposed at the outlet of the catalytic combustor 10 as a parameter. 9 shows differential pressures when the types of the distributor of the catalytic combustor and the cross-sectional area of the discharge portion 410 of the catalytic combustor are set to 100%, 50%, and 30%, respectively. Each of the differential pressures is related to the combustion products. If the differential pressure increases, the product is not discharged after the reaction. If the catalyst is floated in the catalyst, the mixture does not react with the catalyst, and the catalyst is suspended while being discharged. Also, if the differential pressure is increased, the flow of the exhaust gas may not be smooth and the conversion rate of the fuel may be lowered.

도 10은 연소용 촉매단에서 Case 1과 Case 6의 차압으로 인한 탄화수소(HC)의 발생량을 측정한 결과이다. 100% 내지 50%까지는 탄화수소(HC)가 발생하지 않으나 30%에서는 Case 1과 Case 6 모두 탄화수소(HC)가 발생하였다. 따라서 촉매 연소기(10)의 배출부(410) 단면적은 제3 연소 촉매체(300c)의 단면적(400)의 적어도 50%는 확보하여야 한다.10 shows the result of measuring the amount of hydrocarbons (HC) generated due to the differential pressure between Case 1 and Case 6 at the catalyst end for combustion. Hydrocarbons (HC) did not occur in 100% to 50% but in Case 1 and Case 6, hydrocarbons (HC) were generated. Therefore, the cross-sectional area of the discharge portion 410 of the catalytic combustor 10 should be at least 50% of the cross-sectional area 400 of the third combustion catalyst 300c.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.

10 ; 촉매 연소기 200 ; 제1 분배부
206a ; 제1 노즐 206b ; 제2 노즐
206c ; 제3 노즐 210 ; 제2 분배부
220 ; 점화용 촉매단 300 ; 연소용 촉매단
300a ; 제1 연소 촉매체 300b ; 제2 연소 촉매체
300c ; 제3 연소 촉매체 410 ; 배출부10; A catalytic combustor 200; The first minute distributor
206a; A first nozzle 206b; The second nozzle
206c; A third nozzle 210; The second distributor
220; An ignition catalyst stage 300; Combustion catalyst stage
300a; A first combustion catalyst body 300b; The second combustion catalyst
300c; A third combustion catalyst body 410; The discharge portion

Claims (11)

촉매 연소기의 입구측에 구비되며, 공기와 연료의 혼합기가 공급되는 혼합기 공급라인과 연결되어 상기 혼합기가 유입되는 입구와, 복수의 노즐이 배치되어 상기 혼합기가 배출되는 출구를 갖고 상기 유입된 혼합기가 1차적으로 균일하게 분배되는 제1 분배부,
상기 제1 분배부에 연이어 구비되며, 상기 제1 분배부로부터 공급되는 혼합기가 미리 형성된 복수의 미세유로를 통해 2차적으로 균일하게 분배되는 제2 분배부, 그리고
상기 제1 분배부와 상기 제2 분배부를 통해 단계적으로 균일하게 공급되는 혼합기가 미리 설정된 공간속도로 유입되어 단계적으로 연소되는 복수의 촉매단을 포함하는 촉매 연소부
를 포함하며,
상기 복수의 촉매단은
서로 다른 함량 또는 같은 함량의 백금(Pt)이 각각 코팅된 복수의 연소 촉매체가 단계적으로 형성되며, 이전 단계의 연소 촉매체에서 연소되지 않은 혼합기가 다음 단계의 연소 촉매체로 단계적으로 유입되어 연소되는 연소용 촉매단을 포함하는 촉매 연소장치.An inlet through which the air and the fuel are supplied and which is connected to a mixer supply line provided at the inlet side of the catalytic combustor and into which the mixer is introduced, and an outlet through which a plurality of nozzles are disposed to discharge the mixer, A first distribution portion that is uniformly distributed in a primary direction,
A second distributor provided in series with the first distributor and uniformly distributed secondarily through a plurality of micro flow paths formed beforehand by the mixer supplied from the first distributor,
And a second catalytic converter unit including a plurality of catalytic converters that are supplied in a stepwise uniform manner through the first distributor unit and the second distributor unit at a predetermined space velocity,
/ RTI >
The plurality of catalyst stages
A plurality of combustion catalysts each coated with platinum (Pt) having different contents or the same contents are formed stepwise, and the unburned mixture in the combustion catalyst of the previous stage is introduced into the combustion catalyst in the next stage in a stepwise manner, And a catalytic combustor. 제1항에서,
상기 제1 분배부는 상기 입구에 연결되는 출구와 혼합기 분배유로를 형성하도록 중공형상으로 길게 형성되며, 상기 혼합기가 더 균일하게 분사되도록 상기 제1 분배부의 길이방향을 따라 상기 출구에 배치된 복수의 노즐의 직경을 다르게 형성하는 촉매 연소장치.The method of claim 1,
The first distributor is formed in a hollow shape so as to form an outlet connected to the inlet and a mixer dispensing passage, and a plurality of nozzles disposed at the outlet along the longitudinal direction of the first distributor, The diameter of the catalytic combustion device being different. 제2항에서,
상기 복수의 노즐은
상기 제1 분배부의 길이방향 중심부에 미리 설정된 간격을 두고 배치된 2개의 제1 노즐,
상기 제1 노즐을 기준으로 상기 제1 분배부의 길이방향을 따라 간격을 두고 양측 바깥쪽으로 배치되는 2개의 제2 노즐, 그리고
상기 제2 노즐을 기준으로 상기 제1 분배부의 길이방향을 따라 간격을 두고 양측 바깥쪽으로 배치되는 2개의 제3 노즐을 포함하고,
상기 제1 분배부의 길이방향 중심부에서부터 바깥쪽으로 갈수록 노즐의 직경크기가 점차 작아지는 촉매 연소장치.3. The method of claim 2,
The plurality of nozzles
Two first nozzles arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction center portion of the first distributor,
Two second nozzles disposed on both sides of the first distributor at intervals along the longitudinal direction of the first distributor with respect to the first nozzle,
And two third nozzles disposed on both sides of the first distributor at intervals along the longitudinal direction of the first distributor with respect to the second nozzle,
Wherein a diameter of the nozzle gradually decreases from a center portion in the longitudinal direction of the first distribution portion toward an outer side thereof. 제3항에서,
상기 제1 노즐의 직경은 2mm이며, 상기 제2 노즐의 직경은 1.8mm이고, 상기 제3 노즐의 직경은 1.5mm인 촉매 연소장치.4. The method of claim 3,
Wherein the diameter of the first nozzle is 2 mm, the diameter of the second nozzle is 1.8 mm, and the diameter of the third nozzle is 1.5 mm. 제1항에서,
상기 제2 분배부는 상기 복수의 미세유로가 불규칙하게 형성되어 상기 제1 분배부로부터 공급되는 혼합기의 난류를 유도하는 탄화규소(SiC) 등이 세라믹 재질의 폼 타입 담체를 포함하는 촉매 연소장치.The method of claim 1,
Wherein the second distributor includes a foam-type carrier made of a ceramic material such as silicon carbide (SiC), which induces turbulence of a mixer supplied from the first distributor, wherein the plurality of microchannels are irregularly formed. 제5항에서,
상기 복수의 미세 유로는 상기 제2 분배부의 내부와 표면을 포함한 전체면에 형성되는 촉매 연소장치.The method of claim 5,
Wherein the plurality of micro flow paths are formed on the entire surface including the inside and the surface of the second distribution portion. 제1항에서,
상기 혼합기의 미리 설정된 공간속도는 10,000h-1 내지 35,000h-1인 촉매 연소장치.The method of claim 1,
A catalytic combustion system a predetermined space speed of the mixer is 10,000h -1 to about 35,000h -1. 제1항에서,
상기 복수의 촉매단은
상기 제2 분배부와 상기 연소용 촉매단 사이에 배치되며, 상기 혼합기가 점화되어 연소되는 점화용 촉매단을 더 포함하고,
상기 연소용 촉매단은 상기 점화용 촉매단에서 연소되지 않은 혼합기가 상기 복수의 연소 촉매체로 단계적으로 유입되어 연소되는 촉매 연소장치.The method of claim 1,
The plurality of catalyst stages
Further comprising an ignition catalyst stage disposed between the second distributor and the combustion catalyst stage, wherein the igniter is ignited and burnt,
Wherein the combustion catalyst end is a step in which the unburned fuel is injected into the plurality of combustion catalysts at the catalyst end for ignition and burned. 제8항에서,
상기 점화용 촉매단에 전기히터를 코일형태로 감아 형성되어 상기 점화용 촉매단에 포함된 촉매의 점화에 필요한 열을 공급하는 열 공급부, 그리고
상기 열 공급부로 미리 설정된 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하는 촉매 연소장치.9. The method of claim 8,
A heat supply part formed by winding an electric heater in a coil form on the ignition catalyst end to supply heat required for ignition of the catalyst contained in the ignition catalyst end,
And a power supply unit for supplying a predetermined power to the heat supply unit. 제8항에서,
상기 복수의 연소 촉매체는
미리 설정된 제1 설정 함량의 백금이 포함되고, 상기 점화용 촉매단으로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소되는 제1 연소 촉매체,
상기 제1 설정 함량의 백금보다 더 많은 제2 설정 함량의 백금이 포함되고, 상기 제1 연소 촉매체로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소되는 제2 연소 촉매체, 그리고
상기 제2 설정 함량의 백금과 적어도 같은 제3 설정 함량의 백금이 포함되고, 상기 제2 연소 촉매체로부터 공급되는 미연소 혼합기가 유입되어 연소되는 제3 연소 촉매체
를 포함하는 촉매 연소장치.9. The method of claim 8,
The plurality of combustion catalyst bodies
A first combustion catalyst body containing a platinum of a preset first set content and having an unburned mixture supplied from the ignition catalyst end and combusted,
A second combustion catalyst body containing a platinum of a second predetermined amount larger than the first predetermined amount of platinum and in which an unburned mixture supplied from the first combustion catalyst body flows and burns;
And a third predetermined amount of platinum that is at least equal to the second set content of platinum, and the third combustion catalyst, which is supplied with the unburned mixture supplied from the second combustion catalyst,
And a catalytic combustion device. 제10항에서,
상기 촉매 연소부에서 배출되는 가스를 외부로 배출하는 배출부를 더 포함하며, 상기 배출부의 단면적은 상기 제3 연소 촉매체의 단면적의 50%이상의 크기를 갖는 촉매 연소장치.11. The method of claim 10,
And a discharge portion for discharging the gas discharged from the catalytic combustion portion to the outside, wherein a cross sectional area of the discharge portion has a size of 50% or more of a cross sectional area of the third combustion catalyst body.
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