KR20180124365A

KR20180124365A - Power generating apparatus

Info

Publication number: KR20180124365A
Application number: KR1020170058733A
Authority: KR
Inventors: 성용욱; 이승재; 피석훈
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-11-21
Also published as: KR102234540B1

Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a power generating apparatus. The power generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a storage tank for storing liquefied ammonia, a reformer connected to the storage tank and reforming ammonia acquired by vaporizing the liquefied ammonia to produce hydrogen and nitrogen, a power unit for generating energy using at least one of the ammonia and the hydrogen, and a heat recovery unit for recovering heat from the power unit and providing the heat to the reformer. Accordingly, the present invention can increase the utilization of waste heat and efficiently generate the power.

Description

[0001] The present invention relates to a power generating apparatus,

본 발명은 동력발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 암모니아를 운송하는 과정에서 발생되는 암모니아 증발가스를 개질해 연료로 사용하는 동력발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power generating apparatus, and more particularly, to a power generating apparatus using ammonia vapor generated during transportation of ammonia as fuel.

일반적으로, 대부분의 선박은 원유에서 분리된 중유(heavy oil)를 연료로 사용하며, 이로 인해, 중유 값의 상승은 선박의 운항 비용을 높이는 요인이 된다. 최근, 중유 값이 상승하게 되면서 선박의 운항 비용이 점차 높아지고 있는 실정이다. 이에, 선박의 운항 비용은 낮추면서 운항 효율을 높일 수 있는 에너지원 및 장치들이 활발하게 개발되고 있으며, 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2014-0052897호는 선박의 연료에서 발생되는 증발가스를 회수하여 재사용하는 장치를 개시하고 있다.Generally, most ships use heavy oil separated from crude oil as a fuel, and therefore, the increase of the heavy oil value increases the operation cost of the ship. In recent years, as fuel oil prices have risen, operating costs for ships have been increasing. Accordingly, energy sources and devices capable of increasing operational efficiency while lowering the operating cost of a ship have been actively developed. For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0052897 discloses a method of recovering evaporative gas generated from a fuel of a ship Thereby reusing it.

종래에 개시된 대부분의 장치는 중유 또는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)에서 발생된 증발가스(BOG; Boil Off Gas)를 재액화시켜 사용하는데, 증발가스를 재액화시키는 과정이 복잡하고 구동에 많은 에너지가 소비되는 문제점이 있다.Most of the devices disclosed in the prior art use liquefaction of boil-off gas (BOG) generated from heavy oil or Liquefied Natural Gas (LNG), and the process of re-liquefying the evaporated gas is complicated, There is a problem that energy is consumed.

이에, 중유 또는 액화천연가스 대신에 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 및 암모니아(NH₃)에서 발생된 증발가스를 간결하게 가공하여 선박의 연료로 사용하는 장치를 개발하게 되었다.Accordingly, a device for using as a fuel for a ship has been developed by simply processing vaporized gas generated from liquefied petroleum gas (LPG) and ammonia (NH ₃ ) instead of heavy oil or liquefied natural gas.

대한민국 공개특허 제10-2014-0052897호 (2014. 05. 07)Korean Patent Publication No. 10-2014-0052897 (2014. 05. 07)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 암모니아를 운송하는 과정에서 발생되는 암모니아 증발가스를 개질해 연료로 사용하는 동력발생장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a power generating device using ammonia vapor generated during the transportation of ammonia as a fuel.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the technical matters mentioned above, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치는, 액화 암모니아를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크와 연결되며 상기 액화 암모니아가 기화된 암모니아를 개질하여 수소와 질소를 생산하는 개질기와, 상기 암모니아, 상기 수소 중 적어도 하나를 이용하여 에너지를 발생시키는 동력유닛, 및 상기 동력유닛으로부터 열을 회수하여 상기 개질기로 제공하는 열회수부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power generation apparatus including: a storage tank for storing liquefied ammonia; and a reforming unit connected to the storage tank for reforming ammonia vaporized by the liquefied ammonia to produce hydrogen and nitrogen A power unit for generating energy using at least one of ammonia and hydrogen, and a heat recovery unit for recovering heat from the power unit and providing the reformer to the reformer.

상기 동력발생장치는, 상기 개질기와 상기 동력유닛 사이에 연결되어 상기 개질기에서 미개질된 상기 암모니아를 분리하는 암모니아 분리기를 더 포함하며, 상기 동력유닛은 상기 암모니아 분리기로부터 분리된 상기 암모니아를 연료로 동력을 발생시키는 암모니아엔진을 더 포함할 수 있다.The power generation apparatus may further include an ammonia separator connected between the reformer and the power unit for separating the reformed ammonia from the reformer, wherein the power unit separates the ammonia, which is separated from the ammonia separator, And an ammonia engine for generating ammonia.

상기 동력발생장치는, 상기 개질기와 상기 동력유닛 사이에 연결되어 상기 개질기를 통과한 상기 암모니아, 상기 수소, 및 상기 질소를 열매체와 열교환하여 상기 암모니아, 상기 수소, 및 상기 질소의 온도를 저하시키는 열교환기를 더 포함하되, 상기 열교환기는 상기 암모니아, 상기 수소, 및 상기 질소와 상기 열매체의 열교환으로 인해 생성된 열을 상기 열회수부로 전달할 수 있다.The power generation device may further include a heat exchanger connected between the reformer and the power unit for heat-exchanging the ammonia, the hydrogen, and the nitrogen that have passed through the reformer with the heat medium to lower the temperature of the ammonia, the hydrogen, Wherein the heat exchanger can transfer the heat generated by the heat exchange between the ammonia, the hydrogen, and the heat medium to the heat recovery section.

상기 동력발생장치는, 상기 저장탱크와 상기 개질기 사이에 연결되며, 온도 변화에 따라 상기 암모니아를 흡착하거나 탈리하는 화합물을 포함하는 보조탱크를 더 포함할 수 있다.The power generation device may further include an auxiliary tank connected between the storage tank and the reformer and including a compound that adsorbs or desorbs the ammonia according to a change in temperature.

상기 보조탱크는 상기 열회수부로부터 열을 제공받아 동작할 수 있다.The auxiliary tank may be operated by receiving heat from the heat recovery unit.

상기 화합물은 MgCl₂, CaCl₂ 및 SrCl₂ 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The compound may include at least one of MgCl ₂ , CaCl _2, and SrCl ₂ .

상기 동력발생장치는, 상기 저장탱크와 상기 개질기 사이에 연결되며, 상기 암모니아를 압축하여 액화 암모니아로 저장하는 보조탱크를 더 포함할 수 있다.The power generation device may further include an auxiliary tank connected between the storage tank and the reformer and compressing the ammonia to store the ammonia as liquefied ammonia.

상기 개질기는 상기 열회수부로부터 전달되는 열에너지 양을 조절하여 상기 암모니아의 개질비율을 조절할 수 있다.The reformer can regulate the reforming rate of the ammonia by controlling the amount of heat energy transferred from the heat recovery unit.

상기 동력유닛은 상기 수소를 전기에너지로 전환하는 연료전지와, 상기 수소를 연료로 하여 동력을 발생시키는 수소엔진을 포함할 수 있다.The power unit may include a fuel cell that converts the hydrogen into electric energy, and a hydrogen engine that generates power using the hydrogen as fuel.

본 발명에 따르면, 복수 개의 동력장치에서 발생되는 폐열을 회수하여 암모니아를 개질하기 위한 에너지원으로 사용함으로써, 폐열의 활용도를 높일 수 있다. 또한, 동력유닛에서 필요한 연료의 양에 따라 암모니아의 개질비율을 조절 및 공급할 수 있어 효율적인 동력 생산이 가능한 장점이 있다.According to the present invention, waste heat generated in a plurality of power plants is recovered and used as an energy source for reforming ammonia, so that utilization of waste heat can be enhanced. Further, it is possible to regulate and supply the reforming ratio of ammonia according to the amount of fuel required in the power unit, which is advantageous in efficient power production.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 보조탱크를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치의 작동도이다.1 is a schematic view schematically showing a power generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an enlarged view of the auxiliary tank of Fig. 1. Fig.
3 to 5 are operation diagrams of a power generator according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a power generating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 1 to 5. Fig.

본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치는 기체상태의 암모니아를 개질하여 동력유닛의 구동원으로 사용하는 장치로서, 암모니아의 개질 시 동력유닛에서 발생된 폐열을 이용한다. 이러한 동력발생장치는 암모니아를 운송하는 선박, 자동차, 항공기 등에 설치되어 각종 동력기기에 동력을 제공할 수 있다.The power generation apparatus according to an embodiment of the present invention is an apparatus for modifying gaseous ammonia as a driving source of a power unit, and uses waste heat generated in the power unit when reforming ammonia. Such a power generating device can be installed in a vessel, an automobile, an airplane or the like for transporting ammonia to provide power to various power devices.

동력발생장치는 복수 개의 동력유닛에서 발생되는 폐열을 회수하여 암모니아를 개질하기 위한 에너지원으로 사용함으로써, 폐열의 활용도를 높일 수 있다. 또한, 동력유닛에서 필요한 연료의 양에 따라 암모니아의 개질비율을 조절 및 공급할 수 있어 효율적인 동력 생산이 가능한 장점이 있다.The power generation apparatus can utilize the waste heat by using waste heat generated from a plurality of power units as an energy source for reforming ammonia. Further, it is possible to regulate and supply the reforming ratio of ammonia according to the amount of fuel required in the power unit, which is advantageous in efficient power production.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 동력발생장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the power generation apparatus 1 will be described in detail with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1의 보조탱크를 확대하여 도시한 도면이다. FIG. 1 is a schematic view schematically showing a power generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the auxiliary tank of FIG.

본 발명에 따른 동력발생장치(1)는 저장탱크(10)와, 개질기(20)와, 동력유닛(50), 및 열회수부(60)를 포함한다.The power generation apparatus 1 according to the present invention includes a storage tank 10, a reformer 20, a power unit 50, and a heat recovery unit 60. [

저장탱크(10)는 내부가 빈 통 형상의 부재로, 액화 암모니아가 저장될 수 있다. 저장탱크(10)는 내부온도가 -33.4℃ 미만으로 유지되어 암모니아를 액체상태로 저장할 수 있으며, 내부온도 유지를 위해 단열 구조를 이룰 수 있다. 전술한 바와 같이, 저장탱크(10)는 내부에 액화 암모니아가 저장되며, 슬로싱(sloshing) 등의 원인으로 액체 상태의 암모니아가 자연적으로 기화되어 기체 상태의 암모니아가 발생될 수 있다.The storage tank 10 is an inner hollow cylindrical member, and liquefied ammonia can be stored. The storage tank 10 can be kept at an internal temperature of less than -33.4 DEG C to store the ammonia in a liquid state and to achieve an insulating structure for maintaining the internal temperature. As described above, in the storage tank 10, liquefied ammonia is stored therein, and ammonia in a liquid state is naturally vaporized due to sloshing or the like, and gaseous ammonia may be generated.

자연적으로 기화된 암모니아는 제1 배관(110)을 통해 배출될 수 있으며, 액화 암모니아는 제2 배관(120)을 통해 배출될 수 있다. 이 때, 자연적으로 기화된 암모니아의 양이 적당하거나 상대적으로 많은 경우, 제1 배관(110)을 통해 기화된 암모니아를 배출하며, 기화된 암모니아의 양이 상대적으로 적은 경우, 제2 배관(120)을 통해 액화 암모니아를 배출하여 강제로 기화시킬 수 있다. 구체적으로, 저장탱크(10)에서 기화된 암모니아는 저장탱크(10)의 상단부에 설치된 제1 배관(110)을 통해 제1 열교환유닛(11a)으로 이동하며, 제1 열교환유닛(11a)에서 가열되어 후술할 개질기(20)로 이동할 수 있다. 제1 열교환유닛(11a)이 기화된 암모니아를 가열함으로써, 개질기(20)에서 암모니아의 개질이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 즉, 제1 열교환유닛(11a)은 기화된 암모니아를 개질에 적합한 온도 또는 적합한 온도에 근접한 온도로 가열한다.The naturally vaporized ammonia can be discharged through the first pipe 110 and the liquefied ammonia can be discharged through the second pipe 120. At this time, when the amount of ammonia naturally vaporized is moderate or relatively large, the vaporized ammonia is discharged through the first pipe 110, and when the amount of vaporized ammonia is relatively small, The liquefied ammonia can be discharged and forcedly vaporized. Specifically, the ammonia vaporized in the storage tank 10 is transferred to the first heat exchange unit 11a through the first pipe 110 installed at the upper end of the storage tank 10, and is heated by the first heat exchange unit 11a To the reformer 20, which will be described later. By heating the vaporized ammonia in the first heat exchange unit 11a, the reforming of the ammonia in the reformer 20 can be made easier. That is, the first heat exchange unit 11a heats the vaporized ammonia to a temperature suitable for reforming or a temperature close to a suitable temperature.

액화 암모니아는 저장탱크(10)에 설치된 제2 배관(120)을 통해 제2 열교환유닛(12)으로 이동하며, 제2 열교환유닛(12)에서 기화된 후 개질기(20)로 이동할 수 있다. 제2 열교환유닛(12)은 액화 암모니아를 가열하여 기화시키고, 기화된 암모니아를 개질에 적합한 온도 또는 적합한 온도에 근접한 온도로 가열할 수 있다. 제2 배관(120) 상에는 제2 밸브(122)가 설치되어 저장탱크(10)에서 제2 열교환유닛(12)으로 이동하는 액화 암모니아의 양을 조절할 수 있다.The liquefied ammonia can be transferred to the second heat exchange unit 12 through the second pipe 120 installed in the storage tank 10 and to the reformer 20 after being vaporized in the second heat exchange unit 12. The second heat exchange unit 12 can heat and vaporize the liquefied ammonia, and heat the vaporized ammonia to a temperature suitable for the modification or a temperature close to a suitable temperature. A second valve 122 may be provided on the second pipe 120 to control the amount of liquefied ammonia flowing from the storage tank 10 to the second heat exchange unit 12. [

제1 배관(110) 상에는 분지관(130)이 분지될 수 있으며, 분지관(130)은 일단이 제1 배관(110)에 연결되고 타단이 후술할 보조탱크(70)에 연결될 수 있다. 제1 배관(110)과 분지관(130)의 연결지점에는 삼방밸브(111)가 설치될 수 있다. 삼방밸브(111)는 제1 열교환유닛(11a) 전단에 위치하여, 저장탱크(10)에서 제1 열교환유닛(11a)으로 이동하는 암모니아와 저장탱크(10)에서 보조탱크(70)로 이동하는 암모니아의 양을 조절할 수 있다. 분지관(130) 상에는 별도의 제1 열교환유닛(11b)이 설치되어 보조탱크(70)로 이동하는 암모니아를 가열할 수 있다.The branch pipe 130 may be branched on the first pipe 110 and one end of the branch pipe 130 may be connected to the first pipe 110 and the other end may be connected to the auxiliary tank 70 to be described later. A three-way valve 111 may be installed at a connection point between the first pipe 110 and the branch pipe 130. The three-way valve 111 is located at the front end of the first heat exchange unit 11a and moves from the storage tank 10 to the first heat exchange unit 11a to the ammonia and the storage tank 10 to the auxiliary tank 70 The amount of ammonia can be controlled. A separate first heat exchange unit 11b is provided on the branch pipe 130 to heat the ammonia moving to the auxiliary tank 70.

제1 열교환유닛(11a, 11b)과 제2 열교환유닛(12)은 후술할 열회수부(60)로부터 열을 공급받아 암모니아를 가열하며, 제1 열교환유닛(11a)과 제2 열교환유닛(12)에서 각각 가열된 기체 상태의 암모니아는 플로우제어유닛(13)으로 공급된다.The first heat exchange units 11a and 11b and the second heat exchange unit 12 receive heat from a heat recovery unit 60 to be described later to heat the ammonia and heat the first heat exchange unit 11a and the second heat exchange unit 12, Is supplied to the flow control unit 13. The flow control unit 13 supplies the gaseous ammonia,

플로우제어유닛(13)은 컨트롤 챔버 또는 컨트롤 밸브 형태로 형성되어, 제1 배관(110) 또는 제2 배관(120)을 통해 공급된 암모니아를 저장하고, 개질기(20)로 공급되는 암모니아의 양을 조절할 수 있다. 플로우제어유닛(13)은 제어부(80)와 전기적으로 연결되어 개질기(20)로 공급되는 암모니아의 양을 제어할 수 있다.The flow control unit 13 is formed in the form of a control chamber or a control valve to store the ammonia supplied through the first pipe 110 or the second pipe 120 and to control the amount of ammonia supplied to the reformer 20 Can be adjusted. The flow control unit 13 is electrically connected to the controller 80 to control the amount of ammonia supplied to the reformer 20. [

개질기(20)는 저장탱크(10)와 연결되어 액화 암모니아가 기화된 암모니아를 개질하여 수소와 질소를 생산한다. 구체적으로, 개질기(20)는 플로우제어유닛(13)으로부터 기화된 암모니아를 공급받으며, 열에너지와 촉매를 이용하여 기화된 암모니아를 개질할 수 있다. 이 때, 개질기(20)는 열회수부(60)로부터 전달되는 열에너지 양을 조절하여 암모니아의 개질비율을 조절할 수 있다.The reformer 20 is connected to the storage tank 10 so that the liquefied ammonia reforms the vaporized ammonia to produce hydrogen and nitrogen. Specifically, the reformer 20 receives vaporized ammonia from the flow control unit 13, and can reform vaporized ammonia using thermal energy and a catalyst. At this time, the reformer 20 can regulate the reforming rate of ammonia by adjusting the amount of heat energy delivered from the heat recovery unit 60.

예를 들어, 열회수부(60)로부터 전달된 열에너지의 양이 300℃ 이상 400℃ 이하인 경우, 루테늄(Ru)을 촉매로 사용하여 기화된 암모니아를 부분적으로 개질시킬 수 있다. 즉, 기화된 암모니아가 개질되어 형성하는 개질가스에 수소와 질소, 및 미개질된 암모니아가 모두 포함될 수 있다. 또한, 열회수부(60)로부터 전달된 열에너지의 양이 300℃ 미만인 경우, 암모니아의 개질이 거의 이루어지지 않으며, 열회수부(60)로부터 전달된 열에너지의 양이 600℃ 이상인 경우, 기화된 암모니아는 대부분 수소와 질소로 개질될 수 있다. 구체적으로, 개질온도 400℃에서는 개질가스에 약 10%의 암모니아가 포함될 수 있으며, 개질온도 500℃에서는 개질가스에 약 40%의 암모니아가 포함될 수 있다. 개질온도 650℃ 이상에서는 개질가스에 암모니아가 거의 포함되지 않는다. 개질기(20)가 열회수부(60)로부터 전달되는 열에너지의 양을 조절하여 암모니아의 개질비율을 조절함으로써, 조성이 서로 다른 연료를 사용하여 에너지를 발생시키는 복수 개의 동력장치에 각각 요구되는 조성의 개질가스를 제공할 수 있다. 개질기(20)는 암모니아를 개질하여 생성한 수소 또는 미개질된 암모니아 중 적어도 하나를 동력유닛(50)으로 공급한다.For example, when the amount of heat energy transferred from the heat recovery unit 60 is 300 ° C or higher and 400 ° C or lower, the vaporized ammonia can be partially reformed using ruthenium (Ru) as a catalyst. That is, the reformed gas formed by reforming the vaporized ammonia may include both hydrogen and nitrogen, and unmodified ammonia. When the amount of heat energy transferred from the heat recovery unit 60 is less than 300 ° C., the ammonia is hardly reformed. When the amount of heat energy delivered from the heat recovery unit 60 is 600 ° C. or more, Hydrogen and nitrogen. Specifically, about 10% of ammonia may be contained in the reforming gas at the reforming temperature of 400 ° C, and about 40% of ammonia may be contained in the reforming gas at the reforming temperature of 500 ° C. Ammonia is hardly contained in the reforming gas at a reforming temperature of 650 ° C or higher. The reformer 20 regulates the amount of heat energy transferred from the heat recovery unit 60 to regulate the reforming ratio of ammonia, Gas can be provided. The reformer 20 supplies at least one of hydrogen or unmodified ammonia produced by modifying ammonia to the power unit 50.

동력유닛(50)은 암모니아와 수소 중 적어도 하나를 에너지원으로 이용하여 에너지를 발생시키는 장치로, 연료전지(51), 수소엔진(52), 암모니아엔진(53)을 포함한다.The power unit 50 is a device that generates energy by using at least one of ammonia and hydrogen as an energy source. The power unit 50 includes a fuel cell 51, a hydrogen engine 52, and an ammonia engine 53.

연료전지(51)는 수소를 전기에너지로 전환하는 것으로, 수소와, 산소를 포함하는 공기를 화학적으로 반응시켜 전기를 생성한다. 여기서, 공기라 함은 일반적으로 자연 상태에서 얻을 수 있는 약 80%의 질소와 약 20%의 산소로 구성된 일반적인 공기에 한정될 것은 아니며, 산소의 농도가 일반적인 공기보다 높거나 낮을 수 있으며, 일반적인 공기의 조성물질과 다른 물질이 일부 포함될 수도 있다. 즉, 공기라 함은, 연료전지(51)에서 필요한 산소를 포함하고 있는 기체를 통칭할 수 있다. 수소엔진(52)은 수소를 연소하여 동력을 발생시키는 장치를 통칭하며, 암모니아엔진(53)은 암모니아를 연료로 동력을 발생시키는 장치를 통칭한다. 연료전지(51), 수소엔진(52), 암모니아엔진(53)은 이미 공지된 기술이므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다. 한편, 개질기(20)에서 암모니아의 개질로 인해 생성된 수소는 질소를 포함할 수 있으나, 질소는 별도로 분리하여 동력유닛(50)의 에너지원으로 사용하지 않는다.The fuel cell 51 converts hydrogen into electric energy, and chemically reacts hydrogen and oxygen-containing air to generate electricity. Here, air is not limited to general air, which is generally obtained in a natural state, and is composed of about 80% nitrogen and about 20% oxygen. The concentration of oxygen may be higher or lower than that of general air, Some of the materials may be included. That is, air can be collectively referred to as a gas containing oxygen necessary for the fuel cell 51. The hydrogen engine 52 collectively refers to a device for generating power by burning hydrogen, and the ammonia engine 53 collectively refers to a device for generating power from ammonia. Since the fuel cell 51, the hydrogen engine 52, and the ammonia engine 53 are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted. On the other hand, the hydrogen generated due to the reforming of ammonia in the reformer 20 may contain nitrogen, but nitrogen is not separately used and used as an energy source of the power unit 50.

동력유닛(50)에 포함되는 다양한 동력장치들은 서로 다른 연료를 사용하며 독립적으로 구동될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 연료가 부족하여 특정 동력장치의 구동이 불가하더라도 다른 연료를 통해 특정 동력장치에 대응하는 동력장치가 구동되어 복수 개의 동력장치들이 상호 보완적으로 구동될 수 있다. 그러나, 동력유닛(50)이 연료전지(51), 수소엔진(52), 암모니아엔진(53)을 포함하는 것으로 한정될 것은 아니며, 수소, 기화된 암모니아 또는 액화 암모니아를 연료로 하는 터빈, 발전기 등으로 형성될 수도 있다. The various power units included in the power unit 50 may be driven independently using different fuels. Therefore, even if a specific power unit can not be driven due to a lack of any fuel, the power unit corresponding to the specific power unit is driven through another fuel, so that the plurality of power units can be complementarily driven. However, the power unit 50 is not limited to the fuel cell 51, the hydrogen engine 52, and the ammonia engine 53, but may be a turbine, a generator, or the like that uses hydrogen, vaporized ammonia or liquefied ammonia as fuel .

동력유닛(50)은 연료전지(51), 수소엔진(52), 암모니아엔진(53)을 통해 에너지를 발생시키는 과정에서 열을 함께 발생시키며, 동력 생성 과정에서 발생된 열은 열회수부(60)에 회수된다.The power unit 50 generates heat in the process of generating energy through the fuel cell 51, the hydrogen engine 52 and the ammonia engine 53. Heat generated in the power generation process is generated in the heat recovery unit 60, Respectively.

열회수부(60)는 동력유닛(50)으로부터 열을 회수하여 개질기(20)로 공급하는 것으로, 동력유닛(50), 즉, 연료전지(51), 수소엔진(52), 암모니아엔진(53) 과 각각 연결되어 열을 회수할 수 있다. 열회수부(60)는 내부에 수용된 열전달유체를 순환시켜 동력유닛(50)에서 회수된 열을 개질기(20) 또는 전술한 제1 열교환유닛(11a, 11b) 또는 제2 열교환유닛(12) 또는 보조탱크(70)로 공급한다. 열회수부(60)가 회수된 열을 각 기관으로 공급하여 사용함으로써, 폐열의 활용도를 높일 수 있다. 열회수부(60)와 개질기(20) 사이에는 개질기밸브(201)가 설치되어, 개질기(20)로 공급되는 열에너지의 양을 조절할 수 있다. 또한, 열회수부(60)와 보조탱크(70) 사이에는 보조탱크밸브(701)가 설치되어, 보조탱크(70)로 공급되는 열에너지의 양을 조절할 수 있다.The heat recovery unit 60 recovers heat from the power unit 50 and supplies the heat to the reformer 20. The power unit 50 includes the fuel cell 51, the hydrogen engine 52, the ammonia engine 53, Respectively, to recover the heat. The heat recovery unit 60 circulates the heat transfer fluid contained in the heat recovery unit 60 so that the heat recovered in the power unit 50 is supplied to the reformer 20 or the first heat exchange units 11a and 11b or the second heat exchange unit 12 or the auxiliary To the tank (70). By using the heat recovered by the heat recovery unit 60 for each of the organs, utilization of the waste heat can be enhanced. A reformer valve (201) is provided between the heat recovery unit (60) and the reformer (20) to regulate the amount of heat energy supplied to the reformer (20). An auxiliary tank valve 701 is provided between the heat recovery unit 60 and the auxiliary tank 70 so that the amount of heat energy supplied to the auxiliary tank 70 can be adjusted.

한편, 개질기(20)와 동력유닛(50) 사이에는 암모니아 분리기(40)가 설치될 수 있다. 암모니아 분리기(40)는 개질기(20)에서 미개질된 암모니아를 분리하는 것으로, 물리적 또는 화학적 방법으로 미개질된 암모니아를 분리할 수 있다. 미개질된 암모니아는 산소와 반응하여 장치를 부식시키므로, 장치에 공급하기 전 개질가스로부터 미개질된 암모니아를 분리할 필요가 있다. 예를 들어, 암모니아 분리기(40)는 복수 개의 멤브레인 필터(membrane filter)로 형성될 수 있으며, 각각의 멤브레인 필터는 미세한 구멍이 균일하게 형성되어 수소 및 질소로부터 미개질된 암모니아를 분리할 수 있다. 즉, 분자크기가 상대적으로 작은 수소와 질소는 멤브레인 필터를 통과하고, 분자크기가 상대적으로 큰 암모니아는 멤브레인 필터를 통과하지 못하고 걸러진다. 그러나, 암모니아 분리기(40)가 복수 개의 멤브레인 필터로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 암모니아 분리기(40)는 고체화합물로 형성되어 미개질된 암모니아를 흡착시켜 분리하거나, 사이클론으로 형성되거나, 물에 용해시켜 미개질된 암모니아를 분리할 수도 있다. 이러한 암모니아 분리기(40)는 미개질된 암모니아를 분리하여 암모니아엔진(53)으로 공급하며, 수소는 연료전지(51) 또는 수소엔진(52)으로 공급한다.Meanwhile, an ammonia separator 40 may be installed between the reformer 20 and the power unit 50. The ammonia separator 40 separates unmodified ammonia from the reformer 20 by physical or chemical means. Since the unmodified ammonia reacts with oxygen to corrode the apparatus, it is necessary to separate the unmodified ammonia from the reforming gas before feeding it into the apparatus. For example, the ammonia separator 40 can be formed of a plurality of membrane filters, and each membrane filter can uniformly form fine holes to separate ammonia reformed from hydrogen and nitrogen. That is, hydrogen and nitrogen having a relatively small molecular size pass through a membrane filter, and ammonia having a relatively large molecular size is filtered without passing through a membrane filter. However, the ammonia separator 40 is not limited to being formed of a plurality of membrane filters. For example, the ammonia separator 40 may be formed of a solid compound to adsorb and separate unmodified ammonia, , And may be dissolved in water to separate unmodified ammonia. The ammonia separator 40 separates the unmodified ammonia and supplies it to the ammonia engine 53, and the hydrogen is supplied to the fuel cell 51 or the hydrogen engine 52.

개질기(20)와 동력유닛(50) 사이, 특히, 개질기(20)와 암모니아 분리기(40) 사이에는 열교환기(30)가 설치될 수 있다. 열교환기(30)는 일종의 쿨러(cooler)로, 개질기(20)를 통과한 암모니아, 수소, 및 질소를 열매체와 열교환하여 암모니아, 수소, 질소의 온도를 저하시킬 수 있다. 열매체는 물 또는 스팀 등을 사용할 수 있으며, 열을 회수할 수 있는 특징을 가진 매개체면 가능한 것으로, 특정 물질로 한정하지 않는다. 열교환기(30)가 개질기(20)를 통과한 암모니아, 수소, 질소의 온도를 저하시킴으로써, 전술한 암모니아 분리기(40)에서 암모니아의 분리가 원활하게 이루어질 수 있다. 열교환기(30)는 암모니아, 수소, 및 질소와 열매체와의 열교환으로 인해 생성된 열을 열회수부(60)로 전달할 수 있다.A heat exchanger 30 may be provided between the reformer 20 and the power unit 50, particularly between the reformer 20 and the ammonia separator 40. The heat exchanger 30 is a kind of cooler that can reduce the temperature of ammonia, hydrogen, and nitrogen by exchanging heat with ammonia, hydrogen, and nitrogen that have passed through the reformer 20 with the heat medium. The heating medium can be water or steam, and is a medium capable of recovering heat. It is not limited to a specific material. By reducing the temperature of the ammonia, hydrogen, and nitrogen that have passed through the reformer 20, the heat exchanger 30 can smoothly separate the ammonia from the ammonia separator 40 described above. The heat exchanger 30 can transfer the heat generated by the heat exchange between ammonia, hydrogen, and nitrogen and the heating medium to the heat recovery unit 60.

보조탱크(70)는 자연적으로 기화된 암모니아의 양이 과도하게 많은 경우 암모니아를 저장하는 탱크로서, 저장탱크(10)와 개질기(20) 사이에 연결될 수 있다. 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 보조탱크(70)는 제1 배관(110)으로부터 분지된 분지관(130)을 통해 저장탱크(10)로부터 기화된 암모니아를 공급받으며, 온도 변화에 따라 암모니아를 흡착하거나 탈리하는 화합물(70a)을 포함할 수 있다. 화합물(70a)은 염화마그네슘(MgCl₂), 염화칼슘(CaCl₂), 염화스트론튬(SrCl₂) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보조탱크(70)는 화합물(70a)에 암모니아를 부착시켜 저장하며, 열회수부(60)로부터 열을 제공받아 화합물(70a)에 부착된 암모니아를 다시 탈리시킬 수 있다.The auxiliary tank 70 may be connected between the storage tank 10 and the reformer 20 as a tank for storing ammonia when the amount of naturally vaporized ammonia is excessively large. 2, the auxiliary tank 70 receives the vaporized ammonia from the storage tank 10 through the branch pipe 130 branched from the first pipe 110, And adsorbing or desorbing the compound 70a. The compound (70a) may include at least one of magnesium chloride (MgCl ₂ ), calcium chloride (CaCl ₂ ), and strontium chloride (SrCl ₂ ). The auxiliary tank 70 can store ammonia adhered to the compound 70a and can remove the ammonia adhered to the compound 70a by receiving heat from the heat recovery unit 60. [

예를 들어, 보조탱크(70) 내부에 염화마그네슘이 설치된 경우, 열회수부(60)로부터 약 140~400℃의 열을 공급받아 염화마그네슘에 부착된 암모니아를 탈리시킬 수 있다. 또한, 보조탱크(70) 내부에 염화칼슘이 설치된 경우, 열회수부(60)로부터 약 30~230℃의 열을 공급받아 염화칼슘에 부착된 암모니아를 탈리시킬 수 있다. 또한, 보조탱크(70) 내부에 염화스트론튬이 설치된 경우, 열회수부(60)로부터 약 20~150℃의 열을 공급받아 염화스트론튬에 부착된 암모니아를 탈리시킬 수 있다. 화합물(70a)로부터 탈리된 암모니아는 플로우제어유닛(13)으로 공급된다.For example, when magnesium chloride is installed in the auxiliary tank 70, ammonia adhered to the magnesium chloride can be desorbed by receiving heat of about 140 to 400 ° C from the heat recovery unit 60. In addition, when calcium chloride is provided in the auxiliary tank 70, ammonia adhered to the calcium chloride can be desorbed by receiving heat of about 30 to 230 ° C from the heat recovery unit 60. When strontium chloride is installed in the auxiliary tank 70, ammonia adhered to the strontium chloride can be desorbed by receiving heat of about 20 to 150 ° C from the heat recovery unit 60. The ammonia desorbed from the compound (70a) is supplied to the flow control unit (13).

그러나, 보조탱크(70)가 화합물(70a)을 포함하여 암모니아를 흡착하거나 탈리하는 것으로 한정될 것은 아니며, 암모니아를 저장할 수 있는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 보조탱크(70)는 기화된 암모니아를 약 9bar 정도로 압축 및 냉각하여 액화 암모니아로 저장할 수도 있다. 보조탱크(70)가 기화된 암모니아를 압축 및 냉각하여 액화 암모니아로 저장하는 경우, 분지관(130) 상에는 적어도 하나의 압축기가 설치될 수 있으며, 저장탱크(70)와 플로우제어유닛(13)을 연결하는 배관 상에는 액화 암모니아를 감압하여 다시 기화시키는 감압기가 설치될 수 있다.However, the auxiliary tank 70 is not limited to adsorbing or desorbing ammonia including the compound 70a, and may be modified into various forms capable of storing ammonia. For example, the auxiliary tank 70 may compress and cool the vaporized ammonia to about 9 bar and store it as liquefied ammonia. At least one compressor may be installed on the branch tube 130 when the auxiliary tank 70 compresses and cools vaporized ammonia and stores it as liquefied ammonia and the storage tank 70 and the flow control unit 13 A decompressor may be installed on the connecting pipe for reducing the pressure of the liquefied ammonia to vaporize it again.

전술한 삼방밸브(111)와, 개질기밸브(201), 및 보조탱크밸브(701)는 제어부(80)에 의해 제어될 수 있다. 제어부(80)는 동력유닛(50)과 전기적으로 연결되어 동력유닛(50)의 구동에 필요한 연료량을 추산하며, 필요한 연료량에 대응하여 삼방밸브(111)와, 개질기밸브(201), 보조탱크밸브(701)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 동력유닛(50)의 연료전지(51)나 수소엔진(52)에서 요구되는 연료량이 많은 경우, 삼방밸브(111)를 제어하여 저장탱크(10)에서 개질기(20)로 이동하는 암모니아의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 개질기밸브(201)도 제어하여 열회수부(60)에서 개질기(20)로 공급되는 열에너지의 양을 증가시킬 수 있다. 열회수부(60)에서 개질기(20)로 공급되는 열에너지의 양이 증가하면, 개질비율이 높아져 기화된 암모니아가 대부분 수소와 질소로 개질된다. 반대로, 암모니아엔진(53)에서 요구되는 연료량이 많은 경우, 개질기밸브(201)를 제어하여 열회수부(60)에서 개질기(20)로 공급되는 열에너지의 양을 감소시킬 수 있다. 열회수부(60)에서 개질기로 공급되는 열에너지의 양이 감소하면, 개질비율이 낮아져 개질가스 중 암모니아의 비율이 높아진다. 또한, 제어부(80)는 보조탱크밸브(701)를 제어하여, 열회수부(60)에서 보조탱크(70)로 전달되는 열에너지의 양을 조절할 수 있으며, 이로 인해, 보조탱크(70)에서 화합물(70a)에 부착된 암모니아가 탈리되는 양이 조절될 수 있다.The three-way valve 111, the reformer valve 201, and the auxiliary tank valve 701 described above can be controlled by the control unit 80. The control unit 80 is electrically connected to the power unit 50 to estimate the amount of fuel required to drive the power unit 50. The control unit 80 includes a three-way valve 111, a reformer valve 201, Lt; RTI ID = 0.0 > 701 < / RTI > For example, when the amount of fuel required in the fuel cell 51 or the hydrogen engine 52 of the power unit 50 is large, the three-way valve 111 is controlled to move from the storage tank 10 to the reformer 20 The amount of ammonia can be increased. Also, the reformer valve 201 is also controlled to increase the amount of heat energy supplied to the reformer 20 from the heat recovery unit 60. When the amount of heat energy supplied from the heat recovery unit 60 to the reformer 20 is increased, the reforming ratio is increased and most of the vaporized ammonia is reformed into hydrogen and nitrogen. Conversely, when the amount of fuel required by the ammonia engine 53 is large, the amount of heat energy supplied from the heat recovery unit 60 to the reformer 20 can be reduced by controlling the reformer valve 201. When the amount of heat energy supplied from the heat recovery unit 60 to the reformer is reduced, the reforming ratio is lowered and the ratio of ammonia in the reformed gas is increased. The control unit 80 controls the auxiliary tank valve 701 to adjust the amount of heat energy transferred from the heat recovery unit 60 to the auxiliary tank 70, The amount of ammonia adhered to the adsorbent 70a can be controlled.

이러한 제어부(80)는 동력유닛(50)의 구동에 필요한 연료량을 추산하는 동력측정유닛(80a)과, 동력측정유닛(80a)에서 추산된 값을 바탕으로 각종 장치 및 밸브의 작동을 제어하는 제어유닛(80b)을 포함할 수 있다. 동력측정유닛(80a)과 제어유닛(80b)은 예를 들어, 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: Micro Controller Unit)으로 형성될 수 있다.The control unit 80 includes a power measuring unit 80a for estimating the amount of fuel required to drive the power unit 50 and a control unit 80a for controlling the operation of various devices and valves based on the estimated value from the power measuring unit 80a. Unit 80b. The power measurement unit 80a and the control unit 80b may be formed of, for example, a microcontroller unit (MCU).

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 동력발생장치(1)의 동작에 관해 좀 더상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to Figs. 3 to 5, the operation of the power generator 1 will be described in more detail.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치의 작동도이다.3 to 5 are operation diagrams of a power generator according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치(1)는 복수 개의 동력유닛(50)에서 발생되는 폐열을 회수하여 암모니아를 개질하기 위한 에너지원으로 사용함으로써, 폐열의 활용도를 높일 수 있다. 또한, 동력유닛(50)에서 필요한 연료의 양에 따라 암모니아의 개질비율을 조절 및 공급할 수 있어 효율적인 동력 생산이 가능한 장점이 있다.The power generation apparatus 1 according to the embodiment of the present invention can utilize the waste heat by using waste heat generated from the plurality of power units 50 as an energy source for reforming ammonia. In addition, it is possible to regulate and supply the reforming ratio of ammonia according to the amount of fuel required in the power unit 50, thereby enabling efficient production of power.

도 3은 동력유닛에서 필요로 하는 연료량만큼 저장탱크에서 암모니아가 기화되었을 때의 작동상태를 도시한 도면이다.3 is a view showing an operating state when ammonia is vaporized in the storage tank by the amount of fuel required by the power unit.

도 3을 참조하여 설명하면, 저장탱크(10)에 저장된 액화 암모니아는 자연적으로 기화되며, 기화된 암모니아는 제1 배관(110)을 통해 유동한다. 이 때, 제1 배관(110)과 분지관(130) 사이에 설치된 삼방밸브(111)는 분지관(130) 측이 폐쇄될 수 있다. 제1 배관(110)을 통해 제1 열교환유닛(11a)으로 이동한 암모니아는 제1 열교환유닛(11a)에서 가열된 후 플로우제어유닛(13)을 통과하여 개질기(20)로 이동한다. 제1 열교환유닛(11a)은 열회수부(60)로부터 열에너지를 공급받아 암모니아를 개질에 적합한 온도로 가열할 수 있다.Referring to FIG. 3, the liquefied ammonia stored in the storage tank 10 is naturally vaporized, and the vaporized ammonia flows through the first pipe 110. At this time, the three-way valve 111 installed between the first pipe 110 and the branch pipe 130 may be closed on the branch pipe 130 side. The ammonia that has moved to the first heat exchange unit 11a through the first pipe 110 is heated by the first heat exchange unit 11a and then flows to the reformer 20 through the flow control unit 13. [ The first heat exchange unit 11a can receive the thermal energy from the heat recovery unit 60 and can heat the ammonia to a temperature suitable for reforming.

개질기(20)는 기화된 암모니아를 개질하여 수소와 질소를 생산하는데, 기화된 암모니아 중 일부는 개질되지 않고 미개질된 상태로 배출될 수도 있다. 즉, 개질기(20)는 열회수부(60)로부터 공급되는 열에너지의 양을 조절하여 암모니아의 개질비율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 열회수부(60)로부터 공급되는 열에너지의 양이 400℃일 경우, 기화된 암모니아가 개질되어 형성된 개질가스에는 약 90%의 수소와 질소가 포함되고, 약 10%의 미개질된 암모니아가 포함될 수 있다. 또한, 열회수부(60)로부터 공급되는 열에너지의 양이 500℃일 경우, 개질가스에는 약 60%의 수소와 질소가 포함되고, 약 40%의 미개질된 암모니아가 포함 될 수 있다. 또한, 열회수부(60)로부터 공급되는 열에너지의 양이 약 600℃일 경우, 개질가스에는 수소와 질소만 포함될 수 있다.The reformer 20 reforms the vaporized ammonia to produce hydrogen and nitrogen, and some of the vaporized ammonia may be discharged unmodified and unmodified. That is, the reformer 20 can regulate the reforming ratio of ammonia by adjusting the amount of heat energy supplied from the heat recovery unit 60. For example, when the amount of thermal energy supplied from the heat recovery unit 60 is 400 ° C., the reformed gas formed by reforming the vaporized ammonia contains about 90% of hydrogen and nitrogen, and about 10% of the unmodified ammonia May be included. When the amount of heat energy supplied from the heat recovery unit 60 is 500 DEG C, the reformed gas may contain about 60% of hydrogen and nitrogen and about 40% of unmodified ammonia. When the amount of heat energy supplied from the heat recovery unit 60 is about 600 DEG C, the reformed gas may contain only hydrogen and nitrogen.

개질기(20)에서 생산된 수소와 질소, 및 미개질된 암모니아는 열교환기(30)로 이동하며, 열교환기(30)는 수소와 질소, 및 미개질된 암모니아를 열매체와 열교환하여 암모니아, 수소, 및 질소의 온도를 저하시킬 수 있다. 열교환기(30)에서 열교환에 의해 생성된 열은 열회수부(60)에 회수된다. 열교환기(30)를 통과한 수소와 질소, 및 미개질된 암모니아는 암모니아 분리기(40)로 이동하며, 암모니아 분리기(40)는 수소와 질소로부터 미개질된 암모니아를 분리한다. 암모니아 분리기(40)에서 분리된 수소는 연료전지(51) 또는 수소엔진(52)으로 공급되며, 암모니아는 암모니아엔진(53)으로 공급된다. 연료전지(51)와 수소엔진(52), 및 암모니아엔진(53)은 에너지를 발생시키는 과정에서 열을 발생시키는데, 발생된 열은 열회수부(60)로 회수된다.The hydrogen and nitrogen produced in the reformer 20 and the unmodified ammonia are transferred to the heat exchanger 30. The heat exchanger 30 exchanges the hydrogen and nitrogen and the unmodified ammonia with the heat medium to generate ammonia, And the temperature of nitrogen can be lowered. Heat generated by heat exchange in the heat exchanger (30) is recovered in the heat recovery section (60). The hydrogen and nitrogen that has passed through the heat exchanger 30 and the unmodified ammonia travel to the ammonia separator 40 which separates the unmodified ammonia from the hydrogen and nitrogen. The hydrogen separated in the ammonia separator 40 is supplied to the fuel cell 51 or the hydrogen engine 52, and the ammonia is supplied to the ammonia engine 53. The fuel cell 51, the hydrogen engine 52, and the ammonia engine 53 generate heat in the process of generating energy, and the generated heat is recovered to the heat recovery unit 60.

한편, 제어부(80)는 연료전지(51)와 수소엔진(52), 및 암모니아엔진(53)의 구동에 필요한 연료량을 추산하고, 추산된 값에 대응하여 각종 밸브의 작동을 제어한다. 제어부(80)가 각종 밸브를 제어함으로써, 요구되는 연료량에 대응하여 암모니아를 개질시킬 수 있으며, 이로 인해, 장치 효율이 향상될 수 있다.On the other hand, the control unit 80 estimates the amount of fuel required to drive the fuel cell 51, the hydrogen engine 52, and the ammonia engine 53, and controls the operation of various valves in accordance with the estimated value. By controlling the various valves by the control unit 80, it is possible to modify the ammonia in accordance with the required fuel amount, thereby improving the apparatus efficiency.

도 4는 동력유닛에서 필요로 하는 연료량보다 저장탱크에서 암모니아가 많이 기화되었을 때의 작동상태를 도시한 도면이다.4 is a view showing an operating state when ammonia is vaporized in the storage tank more than the fuel amount required by the power unit.

도 4를 참조하여 설명하면, 저장탱크(10)에서 기화된 암모니아는 일부가 제1 배관(110)을 통해 제1 열교환유닛(11a)으로 이동하고, 나머지 일부는 분지관(130)을 통해 제1 열교환유닛(11b)을 통과한 후 보조탱크(70)로 이동한다.4, the ammonia vaporized in the storage tank 10 is partially transferred to the first heat exchange unit 11a through the first pipe 110, and the remaining part is transferred to the first heat exchange unit 11a through the branch pipe 130 1 heat exchange unit 11b, and then moves to the auxiliary tank 70. [

보조탱크(70)로 이동한 암모니아는 화합물(70a)에 흡착되며, 화합물(70a)은 염화마그네슘(MgCl₂), 염화칼슘(CaCl₂) 및 염화스트론튬(SrCl₂) 중 적어도 어느 하나로 형성되어 암모니아를 흡착하여 보관할 수 있다. 화합물(70a)에 흡착된 암모니아는 저장탱크(10)에서 기화된 암모니아의 양이 동력유닛(50)에서 필요한 연료량보다 적은 경우, 화합물(70a)로부터 탈리되어 플로우제어유닛(13)으로 공급되는데, 이 때, 암모니아의 탈리는 열회수부(60)로부터 전달되는 열에너지에 의해 이루어질 수 있다.Ammonia moved to the auxiliary tank 70 is adsorbed to the compound 70a and the compound 70a is formed of at least one of magnesium chloride (MgCl ₂ ), calcium chloride (CaCl ₂ ) and strontium chloride (SrCl ₂ ) It can be adsorbed and stored. Ammonia adsorbed to the compound 70a is desorbed from the compound 70a and supplied to the flow control unit 13 when the amount of ammonia vaporized in the storage tank 10 is less than the amount of fuel required in the power unit 50, At this time, desorption of ammonia can be caused by thermal energy transmitted from the heat recovery unit 60.

제1 배관(110)을 통해 제1 열교환유닛(11a)으로 이동한 암모니아는 플로우제어유닛(13)을 통과하여 개질기(20)로 이동하며, 개질기(20)에서 개질된 후, 열교환기(30), 암모니아 분리기(40)를 차례로 통과하여 동력유닛(50)의 에너지원으로 사용된다.The ammonia that has migrated to the first heat exchange unit 11a through the first pipe 110 passes through the flow control unit 13 and moves to the reformer 20. After being reformed in the reformer 20, ), And an ammonia separator 40, and is used as an energy source of the power unit 50.

즉, 도 4의 과정은 저장탱크(10)에서 기화된 암모니아 중 일부가 분지관(130)을 통해 보조탱크(70)로 이동하는 점을 제외하면 나머지 과정은 도 3의 과정과 실질적으로 동일하다.4 is substantially the same as the procedure of FIG. 3 except that a part of the ammonia vaporized in the storage tank 10 moves to the auxiliary tank 70 through the branch pipe 130 .

도 5는 동력유닛에서 필요로 하는 연료량보다 저장탱크에서 암모니아가 적게 기화되었을 때의 작동상태를 도시한 도면이다.5 is a view showing an operating state when ammonia is vaporized less in the storage tank than the amount of fuel required in the power unit.

도 5를 참조하여 설명하면, 저장탱크(10)에서 기화된 암모니아는 제1 배관(110)을 통해 제1 열교환유닛(11a)으로 이동하며, 액화 암모니아 중 일부는 제2 배관(120)을 통해 제2 열교환유닛(12)으로 이동한다. 제2 열교환유닛(12)으로 이동한 암모니아는 가열되어 기화된 후 플로우제어유닛(13)을 통과하여 개질기(20)로 이동한다.5, the ammonia vaporized in the storage tank 10 is transferred to the first heat exchange unit 11a through the first pipe 110 and a part of the liquefied ammonia flows through the second pipe 120 To the second heat exchange unit (12). The ammonia that has moved to the second heat exchange unit 12 is heated and vaporized, and then flows to the reformer 20 through the flow control unit 13.

즉, 도 5의 과정은 저장탱크(10)에 저장된 액화 암모니아 중 일부가 제2 배관(120)을 통해 제2 열교환유닛(12)으로 이동하여 강제로 기화되는 점을 제외하면 나머지 과정은 도 3의 과정과 실질적으로 동일하다.5, except for the fact that a part of the liquefied ammonia stored in the storage tank 10 is moved to the second heat exchange unit 12 through the second pipe 120 and is forcibly vaporized, Is substantially the same as the process of FIG.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1: 동력발생장치 10: 저장탱크
11: 제1 열교환유닛 12: 제2 열교환유닛
110: 제1 배관 111: 삼방밸브
120: 제2 배관 122: 제2 밸브
130: 분지관 13: 플로우제어유닛
20: 개질기 201: 개질기밸브
30: 열교환기 40: 암모니아 분리기
50: 동력유닛 51: 연료전지
52: 수소엔진 53: 암모니아엔진
60: 열회수부 70: 보조탱크
70a: 화합물 701: 보조탱크밸브
80: 제어부 80a: 동력측정유닛
80b: 제어유닛1: Power generator 10: Storage tank
11: first heat exchanging unit 12: second heat exchanging unit
110: first pipe 111: three-way valve
120: second piping 122: second valve
130: Branch tube 13: Flow control unit
20: reformer 201: reformer valve
30: heat exchanger 40: ammonia separator
50: Power unit 51: Fuel cell
52: hydrogen engine 53: ammonia engine
60: heat recovery unit 70: auxiliary tank
70a: Compound 701: auxiliary tank valve
80: control unit 80a: power measurement unit
80b:

Claims

A storage tank for storing liquefied ammonia;
A reformer connected to the storage tank and reforming ammonia vaporized by the liquefied ammonia to produce hydrogen and nitrogen;
A power unit for generating energy using at least one of ammonia and hydrogen; And
And a heat recovery unit for recovering heat from the power unit and providing the recovered heat to the reformer.

The apparatus of claim 1, further comprising an ammonia separator connected between the reformer and the power unit to separate the reformed ammonia from the reformer,
Wherein the power unit further comprises an ammonia engine for generating power from the ammonia separated from the ammonia separator.

The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, further comprising: a heat exchange unit connected between the reformer and the power unit for heat-exchanging the ammonia, the hydrogen, and the nitrogen that have passed through the reformer with the heat medium to lower the temperature of the ammonia, Wherein the heat exchanger transfers heat generated by the heat exchange between the ammonia, the hydrogen, and the heat medium to the heat recovery unit.

The power generation apparatus of claim 1, further comprising an auxiliary tank connected between the storage tank and the reformer, the auxiliary tank including a compound that adsorbs or desorbs the ammonia in response to a change in temperature.

The power generating apparatus according to claim 4, wherein the auxiliary tank is operated by receiving heat from the heat recovery unit.

The method of claim 4, wherein the power generation device in which the compound comprises at least one of MgCl _{_2,} CaCl ₂ and SrCl _2.

The power generation apparatus of claim 1, further comprising an auxiliary tank connected between the storage tank and the reformer, for compressing the ammonia to store the ammonia as liquefied ammonia.

The power generating apparatus of claim 1, wherein the reformer regulates an amount of heat energy transferred from the heat recovery unit to regulate a reforming ratio of the ammonia.

The power generating apparatus according to claim 1, wherein the power unit includes a fuel cell that converts the hydrogen into electric energy, and a hydrogen engine that generates power using the hydrogen as fuel.