KR20180137735A - Installation for producing gas and method for producing gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기체 생산 설비 및 기체 생산 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gas production facility and a gas production method.
연료 전지 장치는 연료 가스를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 생산한다. 이러한 연료 전지 장치에는 반응 가스로서 연료 가스와 산화제 가스를 전극 촉매층을 구비한 연료 전극 및 산화제 전극에 연속적으로 공급함으로써 연료 가스를 반응시킨다. The fuel cell apparatus electrochemically reacts the fuel gas to produce electrical energy. In this fuel cell device, the fuel gas is reacted by continuously supplying the fuel gas and the oxidant gas as the reaction gas to the fuel electrode and the oxidant electrode provided with the electrode catalyst layer.
이러한 연료 전지 장치에서 사용되는 연료 가스로 수소가 많이 사용되고 있으며, 최근에는 원유의 정제 과정이나 가성소다 업계 등에서 부산물로 생산되는 부생수소를 연료 전지 장치의 연료 가스로 하여 전기 에너지를 생산하는 방안도 연구되고 있다. Hydrogen is widely used as a fuel gas used in such a fuel cell device. Recently, a method of producing electric energy by using secondary hydrogen produced as a by-product in the refining process of crude oil or caustic soda industry as a fuel gas of a fuel cell device has been studied .
일반적으로, 연료 전지 장치에 사용되는 수소는 반응에서 요구되는 수소의 1.1~ 2배까지 공급한다. 이처럼 수소가 과공급 됨으로써 연료 전지 장치는 전기를 생산하기에 필요한 수소를 충분히 공급받을 수 있고, 많은 양의 전기를 생산할 수 있게 된다. 또한, 과공급으로 인하여 반응하지 못하고 연료 전지 장치의 외부로 빠져나온 수소는 다시 리턴되어 연료 전지 장치로 다시 주입된다. Generally, the hydrogen used in a fuel cell device supplies 1.1 to 2 times as much hydrogen as the reaction requires. As the hydrogen is supplied in such a manner, the fuel cell device can sufficiently supply the hydrogen necessary for producing electricity, and can produce a large amount of electricity. In addition, the hydrogen that has not reacted due to the over-supply and escaped to the outside of the fuel cell apparatus is returned again and injected back into the fuel cell apparatus.
그러나, 배출된 수소를 리턴하기 위해 리사이클 블로워(recycle blower)와 같은 수소 이송장치가 사용되고, 이러한 리사이클 블로워가 잦은 고장을 일으킨다는 문제가 있다. 또한, 연료 전지 장치의 외부로 빠져나온 미반응 수소는 연료 전지 장치의 운전 온도와 거의 동일한 고온이므로, 미반응 수소가 가지는 열에너지가 효율적으로 활용되지 못한다는 문제가 있다. However, there is a problem that a hydrogen transfer device such as a recycle blower is used to return the discharged hydrogen, and such a recycle blower causes frequent failure. In addition, the unreacted hydrogen that has escaped to the outside of the fuel cell apparatus is at a high temperature substantially equal to the operating temperature of the fuel cell apparatus, so that there is a problem that thermal energy of unreacted hydrogen can not be efficiently utilized.
한편, 인산형 연료 전지(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell)와 같이 발전용으로 많이 사용되는 연료 전지 장치는 180℃~ 220℃ 정도의 운전 온도를 가지며, 이러한 연료 전지 장치의 운전으로 인해 발생되는 폐열은 단지 60℃~ 100℃ 정도의 온수에 불과하였다. 이러한 온수는 가정이나 건물에서 사용될 수 있으나, 대부분의 공장에서는 온수보다는 고온, 고압의 스팀(120~ 160℃, 6~ 10bar 이하)이 더 많이 사용되고 있다. 따라서, 연료 전지 장치의 폐열을 활용하여 스팀을 생산할 수 있다면 연료 전지 장치의 경제성이 더욱 증가될 수 있다. On the other hand, a fuel cell device such as a PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell) which is widely used for power generation has an operation temperature of about 180 ° C to 220 ° C. The waste heat generated by the operation of the fuel cell device It was merely hot water of about 60 ° C to 100 ° C. Such hot water can be used in homes or buildings, but in most factories, high temperature, high pressure steam (120 ~ 160 ℃, 6 ~ 10 bar or less) is used more than hot water. Therefore, if the waste heat of the fuel cell apparatus can be utilized to produce steam, the economical efficiency of the fuel cell apparatus can be further increased.
본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하고자 발명된 것으로서, 연료 전지 장치에서 배출되는 미반응 수소를 이용하여 스팀과 같은 기체를 생산할 수 있는 기체 생산 장치 및 방법을 제공하고자 한다. The embodiments of the present invention have been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for producing a gas, which can produce a gas such as steam using unreacted hydrogen discharged from a fuel cell apparatus.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연료 전지 장치로부터 공급받은 미반응 수소를 연소시키는 연소기; 및 상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스를 공급받고, 상기 연소기에 가열 대상 액체를 공급하며, 내부에 작동 유체가 순환되는 사이클 장치를 포함하고, 상기 사이클 장치는, 외부로부터 가열 대상 액체를 공급받고, 상기 작동 유체를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에 의해 응축된 상기 작동 유체를 가압하는 압축기; 상기 연소 가스를 이용하여 상기 압축기에서 압축된 상기 작동 유체를 가열시키는 열교환기; 및 상기 열교환기로부터 공급된 상기 작동 유체에 의해 회전되는 터빈을 포함하는, 기체 생산 설비가 제공될 수 있다. .According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a combustor for combusting unreacted hydrogen supplied from a fuel cell apparatus; And a cyclic device that receives a combustion gas discharged from the combustor, supplies a liquid to be heated to the combustor, and a working fluid is circulated in the cyclic device, wherein the cyclic device receives the liquid to be heated from the outside, A condenser for condensing the working fluid; A compressor for pressurizing the working fluid condensed by the condenser; A heat exchanger for heating the working fluid compressed by the compressor using the combustion gas; And a turbine rotated by the working fluid supplied from the heat exchanger. .
또한, 상기 연소기는, 외부로부터 유입되는 연소용 공기를 이용하여 상기 미반응 수소를 연소시키고, 상기 미반응 수소의 연소로 발생된 열을 이용하여 상기 응축기를 거친 가열 대상 액체를 가열시키는, 기체 생산 설비가 제공될 수 있다. .The combustor may further include a gas production unit for combusting the unreacted hydrogen using combustion air introduced from the outside and heating the liquid to be heated through the condenser by using heat generated by the combustion of the unreacted hydrogen, Equipment may be provided. .
또한, 상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스를 공급받고, 상기 배기 가스의 열을 이용하여, 상기 연소기에 공급되기 전의 상기 연소용 공기를 가열시키는 예열기를 더 포함하는, 기체 생산 설비가 제공될 수 있다. .The gas production facility may further include a preheater for receiving the exhaust gas discharged from the fuel cell apparatus and using the heat of the exhaust gas to heat the combustion air before being supplied to the combustor have. .
또한, 상기 연소기는 상기 미반응 수소의 양보다 10배 이상 20배 이하로 많은 양의 상기 연소용 공기를 이용하여 상기 미반응 수소를 연소시키는, 기체 생산 설비가 제공될 수 있다. .In addition, the combustor may be provided with a gas production facility for burning the unreacted hydrogen by using the combustion air in an
또한, 상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 상기 미반응 수소는 60℃이상 200℃이하의 온도로 상기 연소기로 공급되는, 기체 생산 설비가 제공될 수 있다. Also, the unreacted hydrogen discharged from the fuel cell apparatus may be supplied to the combustor at a temperature of 60 ° C or more and 200 ° C or less.
또한, 상기 연소기는 촉매가 담지되는 촉매 수용부를 포함하는, 기체 생산 설비가 제공될 수 있다.In addition, the combustor may be provided with a gas production facility, which includes a catalyst receiving portion on which the catalyst is supported.
연료 전지 장치로부터 공급받은 미반응 수소를 연소기에서 연소시키는 연소 단계; 외부로부터 공급받은 가열 대상 액체와의 열교환을 통해 작동 유체를 응축시키는 응축 단계; 상기 응축단계에서 응축된 상기 작동 유체를 가압하는 압축 단계; 상기 연소 단계에서 가열된 공기를 이용하여 상기 압축 단계에서 압축된 상기 작동 유체를 가열시키는 열교환 단계; 및 상기 열교환 단계에서 가열된 작동 유체로 터빈을 회전시켜서 전력을 생산하는 전력 생산 단계를 포함하는, 기체 생산 단계가 제공될 수 있다.A combustion step of combusting unreacted hydrogen supplied from the fuel cell apparatus in a combustor; A condensing step of condensing the working fluid through heat exchange with a liquid to be heated supplied from the outside; A compressing step of compressing the working fluid condensed in the condensing step; A heat exchange step of heating the working fluid compressed in the compressing step using air heated in the combustion step; And a power production step of rotating the turbine with the working fluid heated in the heat exchange step to produce electric power.
본 발명의 실시예에 의하면, 연료 전지 장치로부터 배출되는 미반응 수소를 이용하여 스팀과 같은 기체를 생산할 수 있다는 효과가 있다. According to the embodiment of the present invention, there is an effect that a gas such as steam can be produced using unreacted hydrogen discharged from the fuel cell apparatus.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 생산 설비를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 생산 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a conceptual diagram showing a gas production facility according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart illustrating a method of producing a gas according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 생산 설비의 구성을 설명한다. Hereinafter, a configuration of a gas production facility according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 1을 참조하면, 연료 전지 장치(10)와 수소 공급소(20)의 사이의 수소 통로(21)를 통하여 연료 전지 장치(10)는 수소 공급소(20)로부터 개질반응을 거친 수소를 공급받을 수 있다. 또한, 연료 전지 장치(10)로 공급되는 수소의 양은 수소 통로(21) 상에 구비된 유량 제어 밸브(22) 및 유량계(23)에 의해 조절될 수 있다. 이러한 연료 전지 장치(10)는 공급받은 수소의 전기화학 반응을 통해 전기 및 열을 생산할 수 있다. 1, the
연료 전지 장치(10)는 이러한 수소의 전기화학 반응을 위해 외부로부터 공기를 공급받을 수 있다. 또한, 연료 전지 장치(10)는 배기 통로(12)를 통해 반응 후의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 연료 전지 장치(10)에서 반응하지 못한 수소(미반응 수소)는 수소 유로(101)를 통하여 연료 전지 장치(10)의 외부로 배출되어 기체 생산 설비(30)로 전달될 수 있다. 한편, 상기와 같은 연료 전지 장치(10), 수소 공급소(20) 및 기체 생산 설비(30)는 모두 선박에 장착될 수 있다. The
이러한 미반응 수소의 질량은 연료 전지 장치(10)로 공급되는 수소의 질량의 대략 15~30%일 수 있고, 미반응 수소의 온도는 약 60℃ 이상 약 200℃ 이하일 수 있다. 한편, 연료 전지 장치(10)는 일 예로 연료 전지 스택일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다. 이러한 연료 전지 장치(10)에서 배출된 미반응 수소는 기체 생산 설비(30)로 이송되므로, 이하에서는 기체 생산 설비(30)에 대해 설명한다. The mass of unreacted hydrogen may be about 15 to 30% of the mass of hydrogen supplied to the
기체 생산 설비(30)는 연소기(100), 사이클 장치(200)를 포함할 수 있다. The
연소기(100)는 수소 유로(101)를 통하여 연료 전지 장치(10)와 연결되어 연료 전지 장치(10)로부터 미반응 수소를 공급받을 수 있다. 수소 유로(101)는 연료 전지 장치(10)로 수소를 리턴하거나, 다른 연료 전지 장치로 수소를 공급하지 않고 미반응 수소를 연소기(100)로 공급할 수 있다. 또한, 연소기(100)는 미반응 수소의 연소를 위해 연소기(100)는 공기 통로(102)을 통하여 외부로부터 연소용 공기를 공급받을 수 있으며, 액체 통로(103)를 통해 가열 대상 액체를 공급받을 수 있다. The
연소기(100)에 공급된 미반응 수소(H2)는 약 60℃ 이상 약 200℃ 이하이고, 연소용 공기에 포함된 산소(O2)와 반응할 수 있다. 이러한 미반응 수소와 산소와의 연소 반응으로 인해 물이 생성된다. 또한, 연소기(100)에서의 연소 반응의 반응열은 약 900℃이상 1100℃이하일 수 있다. 이러한 연소기(100)는 액체 통로(103)와 기체 통로(104)를 연결하는 가열 통로(110)를 포함할 수 있으며, 연소 반응의 반응열에 의해 가열 통로(110)를 통과하는 가열 대상 액체가 가열될 수 있다. The unreacted hydrogen (H 2 ) supplied to the
또한, 연소기(100)는 버너와 같은 화염 연소기일 수 있다. 연소기(100)에서는 수소가 화염에 의해 외부로부터 공급되는 공기 중의 산소와 연소 반응하여 열을 발생시키고, 이러한 열에 의해 연소기(100) 내를 통과하는 가열 통로(110)를 통과하는 가열 대상 액체가 가열되어 기화될 수 있다. The
한편, 기체 생산 설비(30)는 선박에 구비될 수 있으므로, 연소기(100)를 화염 연소기로 구성할 경우 선박이 기울어질 때 화염 연소기의 화염도 함께 기울어질 염려가 있다. 따라서, 이를 방지하고자 연소기(100)는 촉매 연소기로 구성할 수 있다. 이처럼 연소기(100)가 촉매 연소기로 구성될 경우, 연소기(100)는 촉매를 담지하는 촉매 수용부를 더 포함할 수 있다. 연소기(100)가 촉매 연소기로 구성될 경우, 연소기(100)를 통과하는 수소는 촉매 수용부에 담지된 촉매에 의해 외부로부터 공급되는 공기 중의 산소와 연소 반응(발열 반응)하게 된다. 이러한 촉매는 Pt, Pd 등일 수 있다.On the other hand, the
연소기(100)는 이러한 반응열을 이용하여 내부로 유입된 가열 대상 액체를 가열하여 기체를 생산할 수 있다. 여기서 가열 대상 액체는 물이고, 가열된 기체는 스팀일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 연소기(100)에서 생산된 기체는 기체 통로(104)를 통하여 외부로 배출된다. 이러한 기체는 120~ 160℃의 온도를 가지며, 6~10bar의 압력을 가질 수 있다. 이러한 기체는 온수에 비하여 상대적으로 고온, 고압이므로, 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 높은 가격에 판매될 수 있다. The
연소기(100)에서 미반응 수소(H2)와 산소(O2)의 연소 반응 결과, O2, N2를 포함하는 고온의 연소 가스가 발생될 수 있다. 고온의 연소 가스는 후술하는 연소기(100)와 사이클 장치(200) 사이에 구비되는 배출 통로(105)를 통하여 사이클 장치(200)의 열교환기(230)에 공급되어 사이클 장치(200)의 작동 유체를 가열시킬 수 있다. 또한, 연소기(100)에서는 미반응 수소(H2)와 산소(O2) 간의 연소 반응으로 물(H2O)이 생성될 수 있으며, 이러한 물은 별도의 배수구를 배출 통로(105)를 통하여 연소 가스와 함께 외부로 배출될 수 있다. 이처럼, 배출된 연소 가스와 물은 사이클 장치(200)에 공급될 수 있으므로, 이하에서는 사이클 장치(200)에 대하여 설명한다. As a result of the combustion reaction of unreacted hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) in the
사이클 장치(200)는 응축기(210), 압축기(220), 열교환기(230) 및 터빈(240)을 포함할 수 있고, 이들 사이에 작동 유체가 순환하도록 구성되는 작동 유체 순환로(250)를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 사이클 장치(200)는 랭킨 사이클일 수 있으며, 유기 매체가 작동 유체로 사용될 수 있다. The
응축기(210)는 작동 유체 순환로(250) 및 액체 통로(103)와 연결되고, 외부로부터 유입되는 가열 대상 액체와 작동 유체 순환로(250)로부터 유입되는 작동 유체가 열교환하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 가열 대상 액체는 작동 유체로부터 열을 전달받아 가열되는 한편, 작동 유체는 가열 대상 액체로부터 열을 빼앗겨 냉각된다. 압축기(220)는 응축기(210)에서 응축된 작동 유체를 공급받아 고압으로 압축시킨다. The
열교환기(230)는 압축기(220)에서 압축된 고압의 작동 유체를 공급받고 연소기(100)로부터 배출되는 연소 가스를 공급받으며, 작동 유체와 연소 가스가 서로 열교환하도록 구성될 수 있다. 열교환기(230)에서 작동 유체는 연소 가스로부터 열을 공급받아 가열되는 한편, 연소 가스는 작동 유체에 의해 냉각될 수 있다. 열교환기(230)를 거쳐 냉각된 연소 가스는 외부로 배출될 수 있다. 터빈(240)은 열교환기(230)로부터 배출된 작동 유체를 회전동력으로 이용하여 에너지를 발생시킨다. 터빈(240)을 거친 작동 유체는 다시 응축기(210)로 유입된다. The
한편, 연소기(100)에 공급되는 연소용 공기는 예열기(300)에서 미리 가열될 수 있다. 예열기(300)는 연소용 공기를 공급하는 공기 통로(102)에 연결되고 연소기(100)보다 상류에 연결되고, 연료 전지 장치(10)로부터 배출되는 배기 가스를 공급받을 수 있다. 연소기(100)로 공급되는 연소용 공기는 예열기(300)에 유입되는 배기 가스에 의해 가열될 수 있다. On the other hand, the combustion air supplied to the
또한, 연소기(100)에 공급되는 가열 대상 액체는 연소기(100)에서 연소되기 전에 응축기(210)에 의해 미리 가열될 수 있다. 연소기(100)는 액체 통로(103)를 통해서 응축기(210)와 연결되며, 액체 통로(103)를 통해서 응축기(210)로부터 가열 대상 액체를 공급받을 수 있다. In addition, the liquid to be heated supplied to the
이하에서는 도 2를 참조하여 이러한 기체 생산 설비(30)를 이용하여 기체를 생산하는 과정에 대하여 설명한다. Hereinafter, a process of producing a gas using the
도 2를 참조하면, 수소는 수소 공급소(20)로부터 공급되어 연료 전지 장치(10)에서 에너지를 생산하기 위한 전기화학 반응을 거친다(연료 전지 반응 단계; S100). 이때, 연료 전지 장치(10)에 유입된 수소 중 약 15~30%는 전기화학 반응을 거치지 않고 연료 전지 장치(10)의 외부로 배출된다. 연료 전지 장치(10)에서 배출되는 미반응 수소는 외부로 배출되어 연소기(10)에 유입된다(미반응 수소 공급 단계; S200). Referring to FIG. 2, hydrogen is supplied from the
또한, 연료 전지 장치(10)에서 배출되는 배기 가스는 예열기(300)로 공급되고, 연소기(100)로 공급되는 연소용 공기를 가열시킨다(예열 단계; S300). 연료 전지 장치(10)에서 배출되는 미반응 수소는 예열기(300)로부터 공급되는 공기에 의해 연소된다(연소 단계; S400). 이러한 연소 단계(S400)는 연소기(100)에서 이루어지며, 연소기(100)로 공급되는 가열 대상 액체는 연소열에 의해 가열되어 기체로 변하게 된다. 한편, 연소기(100)에서의 미반응 수소의 연소로 인해 O2, N2를 포함하는 고온의 연소 가스가 발생한다. 이러한 연소 가스는 사이클 단계(S500)가 진행되는 사이클 장치(200)에 공급되므로, 이하에서는 사이클 단계(S500)에 대해 설명한다. The exhaust gas discharged from the
사이클 단계(S500)에서는 작동 유체가 응축 단계(S510), 압축 단계(S520), 열교환 단계(S530) 전력 생산 단계(S540)를 순환하며 흐른다. 응축기(210)에서 작동 유체는 외부에서 유입된 가열 대상 액체에 의해 저온으로 응축될 수 있다(응축 단계; S510). 또한, 응축 단계(S510)에서 작동 유체로부터 전달되는 열에 의해 가열 대상 액체의 온도는 상승한다. In the cycle step S500, the working fluid circulates through the condensing step S510, the compressing step S520, the heat exchanging step S530, and the power generating step S540. In the
응축 단계(S510)를 거친 작동 유체는 압축기(220)로 이송되고, 압축기(220)에 의해 고압으로 압축된다(압축 단계; S520). 압축 단계(S520)에서 압축된 작동 유체는 열교환기(230)로 이송되어, 연소 가스와 열교환한다(열교환 단계; S530). 상대적으로 고온인 연소 가스의 열은 작동 유체로 전달되고, 이로 인해 작동 유체는 가열될 수 있다. 냉각된 연소 가스는 외부로 배출되고, 가열된 작동 유체는 터빈(240)으로 전달된다. 열교환기(230)로부터 가열된 작동 유체는 터빈(240)을 가동시키고, 터빈(240)은 회전 동력으로 전력을 생산할 수 있다(전력 생산 단계; S540). 전력 생산 단계(S540)를 거친 작동 유체는 다시 응축 단계(S510)를 거치기 위해 응축기(210)로 공급될 수 있다. The working fluid having undergone the condensing step S510 is delivered to the
이러한 기체 생산 설비(30) 및 이를 이용한 기체 생산 과정에 따르면, 연료 전지 장치로부터 배출되는 미반응 수소를 이용하여 스팀과 같은 기체를 효과적으로 생산할 수 있다는 이점이 있다. According to the
한편, 이상 본 발명의 실시예에 따른 기체 생산 설비 및 기체 생산 방법을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Range. ≪ / RTI > Skilled artisans may implement a pattern of features that are not described in a combinatorial and / or permutational manner with the disclosed embodiments, but this is not to depart from the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: 연료 전지 장치
12: 배기 통로
20: 수소 공급소
21: 수소 통로
22: 유량 제어 밸브
23: 유량계
30: 기체 생산 설비
100: 연소기
101: 수소 유로
102: 공기 유로
103: 액체 통로
104: 기체 통로
105: 배출 통로
200: 사이클 장치
210: 응축기
220: 압축기
230: 열교환기
240: 터빈
250: 작동 유체 순환로
300: 예열기10: fuel cell device 12: exhaust passage
20: hydrogen supply station 21: hydrogen passage
22: Flow control valve 23: Flowmeter
30: Gas production facility 100: Combustor
101: hydrogen flow path 102: air flow path
103: liquid passage 104: gas passage
105: exhaust passage 200:
210: condenser 220: compressor
230: heat exchanger 240: turbine
250: working fluid circulation path 300: preheater
Claims (7)
상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스를 공급받고, 상기 연소기에 가열 대상 액체를 공급하며, 내부에 작동 유체가 순환되는 사이클 장치를 포함하고,
상기 사이클 장치는,
외부로부터 가열 대상 액체를 공급받고, 상기 작동 유체를 응축시키는 응축기;
상기 응축기에 의해 응축된 상기 작동 유체를 가압하는 압축기;
상기 연소 가스를 이용하여 상기 압축기에서 압축된 상기 작동 유체를 가열시키는 열교환기; 및
상기 열교환기로부터 공급된 상기 작동 유체에 의해 회전되는 터빈을 포함하는,
기체 생산 설비.A combustor for combusting unreacted hydrogen supplied from the fuel cell apparatus; And
And a cyclic device for receiving a combustion gas discharged from the combustor, supplying a liquid to be heated to the combustor, and circulating a working fluid therein,
The cycle device comprises:
A condenser for receiving a liquid to be heated from the outside and condensing the working fluid;
A compressor for pressurizing the working fluid condensed by the condenser;
A heat exchanger for heating the working fluid compressed by the compressor using the combustion gas; And
And a turbine rotated by the working fluid supplied from the heat exchanger.
Gas production facility.
상기 연소기는,
외부로부터 유입되는 연소용 공기를 이용하여 상기 미반응 수소를 연소시키고,
상기 미반응 수소의 연소로 발생된 열을 이용하여 상기 응축기를 거친 가열 대상 액체를 가열시키는,
기체 생산 설비.The method according to claim 1,
The combustor
The unreacted hydrogen is burned by using the combustion air introduced from the outside,
And heating the liquid to be heated through the condenser by using heat generated by the combustion of the unreacted hydrogen,
Gas production facility.
상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스를 공급받고,
상기 배기 가스의 열을 이용하여, 상기 연소기에 공급되기 전의 상기 연소용 공기를 가열시키는 예열기를 더 포함하는,
기체 생산 설비.3. The method of claim 2,
An exhaust gas discharged from the fuel cell device is supplied,
Further comprising a preheater for heating the combustion air before being supplied to the combustor by using the heat of the exhaust gas,
Gas production facility.
상기 연소기는 상기 미반응 수소의 양보다 10배 이상 20배 이하로 많은 양의 상기 연소용 공기를 이용하여 상기 미반응 수소를 연소시키는,
기체 생산 설비.The method of claim 3,
Wherein the combustor combusts the unreacted hydrogen by using the combustion air in an amount of 10 times or more and 20 times or less than the amount of the unreacted hydrogen,
Gas production facility.
상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 상기 미반응 수소는 60℃이상 200℃이하의 온도로 상기 연소기로 공급되는,
기체 생산 설비.The method according to claim 1,
Wherein the unreacted hydrogen discharged from the fuel cell device is supplied to the combustor at a temperature of 60 ° C or more and 200 ° C or less,
Gas production facility.
상기 연소기는 촉매가 담지되는 촉매 수용부를 포함하는,
기체 생산 설비.The method according to claim 1,
Wherein the combustor includes a catalyst accommodating portion on which a catalyst is supported,
Gas production facility.
외부로부터 공급받은 가열 대상 액체와의 열교환을 통해 작동 유체를 응축시키는 응축 단계;
상기 응축 단계에서 응축된 상기 작동 유체를 가압하는 압축 단계;
상기 연소 단계에서 가열된 공기를 이용하여 상기 압축 단계에서 압축된 상기 작동 유체를 가열시키는 열교환 단계; 및
상기 열교환 단계에서 가열된 작동 유체로 터빈을 회전시켜서 전력을 생산하는 전력 생산 단계를 포함하는,
기체 생산 단계.A combustion step of combusting unreacted hydrogen supplied from the fuel cell apparatus in a combustor;
A condensing step of condensing the working fluid through heat exchange with a liquid to be heated supplied from the outside;
A compressing step of compressing the working fluid condensed in the condensing step;
A heat exchange step of heating the working fluid compressed in the compressing step using air heated in the combustion step; And
And a power production step of rotating the turbine with the working fluid heated in the heat exchange step to produce electric power,
Gas production stage.
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KR20230068649A (en) * | 2021-11-11 | 2023-05-18 | 양충진 | Continuous hydrogen generator and power generation system using the same |
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