KR20200077770A - Apparatus for producing hydrogen - Google Patents

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KR20200077770A KR1020180166986A KR20180166986A KR20200077770A KR 20200077770 A KR20200077770 A KR 20200077770A KR 1020180166986 A KR1020180166986 A KR 1020180166986A KR 20180166986 A KR20180166986 A KR 20180166986A KR 20200077770 A KR20200077770 A KR 20200077770A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for producing hydrogen by electrolyzing steam. The apparatus for producing hydrogen includes: a water supply unit for supplying water to be heated; a steam generator that incinerates the combustible waste and generates and discharges first steam using heat generated by the incineration; a reheating unit for reheating the first steam generated by the steam generator to increase temperature and pressure of the first steam, thereby discharging second steam; a hydrogen production unit for producing hydrogen by performing water-electrolysis treatment to the second steam discharged from the reheating unit; a first steam supply pipe for moving the first steam from the steam generator to the reheating unit; and a second steam supply pipe for moving the second steam from the reheating unit to the hydrogen production unit while maintaining the temperature of the second steam. According to the present invention, steam is produced by using heat obtained by incinerating waste, and, after heating the steam produced by using fossil fuels, hydrogen can be produced by water-electrolysis treatment.

Description

수소 발생 장치{Apparatus for producing hydrogen}Hydrogen generator {Apparatus for producing hydrogen}

본 발명은 수소 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐기물을 소각에 의해 얻어진 열을 이용하여 증기를 발생시키고 발생된 증기를 수전해 처리하여 수소를 생산할 수 있는 수소 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen generating device, and more particularly, to a hydrogen generating device capable of producing hydrogen by generating steam using heat obtained by incineration of waste and receiving and treating the generated steam.

화석연료의 과다 사용으로 지구 온난화 현상이 심각해지는 상황에서 이를 완화할 수 있는 방법으로 수소를 생산하여 에너지로 이용하는 것이 제시되고 있다.It has been proposed to produce hydrogen and use it as energy in a way to mitigate this in a situation where global warming becomes serious due to excessive use of fossil fuels.

수소는 연소가 용이하며, 연소열이 크고, 공해물질이 생성되지 않아 일반연료, 수소자동차, 수소비행기, 연료전지, 핵융합에너지 등의 청정한 에너지원으로 인식되고 있다.Hydrogen is easily recognized as a clean energy source such as general fuel, hydrogen automobile, hydrogen airplane, fuel cell, and fusion energy because combustion is easy, heat of combustion is large, and no pollutants are generated.

이와 같은 수소를 생성하는 일반적인 방법으로 화석연료에서 열분해, 가스화 방법으로 수소를 생산하는 기술과 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 방법이 있으나 모두 에너지 소비가 큰 것이 문제이다.As a general method for generating hydrogen, there are techniques for producing hydrogen by thermal decomposition and gasification from fossil fuels, and methods for producing hydrogen by electrolysis of water, but the problem is that energy consumption is large.

액체인 물을 전기분해하여 수소를 생산하는데 소비되는 전력량은 "Jensen et. al, IJHE 2007"자료에 의하면 3.57~4.46 kWh/㎥.H2 이나 700℃ 증기는 2.4 kWh/㎥.H2 이므로 전력량 절감이 32.8~46.2% 정도 된다. 따라서 가장 낮은 에너지를 소비하면서 증기를 생산하기 위해서는 기존 소각로에서 낮은 압력, 온도(약 200℃)의 증기를 생산 한 후 다시 화석연료를 이용하여 700℃로 재 가열하여 사용할 경우 화석연료 사용량을 약 73% 정도 절감할 수 있다. 따라서 약 27% 정도의 화석연료를 사용하고 수전해장치에서 필요로 하는 고온 증기를 생산할 수 있으므로 수전해장치의 낮은 전력량 소비율을 감안하면 물을 전기분해 하여 수소를 생산하는 에너지 대비 소비되는 화석연료 에너지량과 수전해장치의 낮은 소비 전력량을 고려하면 전체적인 에너지 절감은 5.8~19.2% 정도 이다. According to the data of "Jensen et. al, IJHE 2007", the amount of electricity consumed by electrolysis of liquid water to produce hydrogen is 3.57~4.46 kWh/㎥.H2, but the steam at 700℃ is 2.4 kWh/㎥.H 2, thus reducing electricity consumption. This is about 32.8-46.2%. Therefore, in order to produce steam while consuming the lowest energy, when the steam is produced at a low pressure and temperature (approximately 200℃) in an existing incinerator and then heated again to 700℃ using fossil fuel, fossil fuel consumption is about 73. % Savings. Therefore, since about 27% of fossil fuels are used and high-temperature steam required by the water electrolysis system can be produced, considering the low power consumption rate of the water electrolysis system, the fossil fuel energy consumed compared to the energy of electrolysis of water to produce hydrogen Considering the quantity and the low power consumption of the water electrolytic device, the overall energy saving is about 5.8~19.2%.

그러나, 상기와 같이 화석 연료를 이용하여 수소를 생성하는 과정에서 발생되는 탄소가 지구 온난화의 원인 물질인 이산화탄소를 발생시키기 때문에, 화석 연료를 이용하여 수소 생산은 오염물질을 발생시킨다는 문제점이 있다.However, since the carbon generated in the process of generating hydrogen using fossil fuel generates carbon dioxide, which is a cause of global warming, as described above, there is a problem that hydrogen production using fossil fuel generates pollutants.

따라서, 오염 물질의 발생을 감소시키며 수소를 생산할 수 있는 기술의 개발을 필요로 하고 있다.Therefore, there is a need to develop a technology capable of reducing the generation of pollutants and producing hydrogen.

한편, 2015년 기준 국내에서 발생한 가연성 폐기물 전체량은 2,211만 톤이다. 이 중에서 생활폐기물에서 유래한 발생량은 678만 톤이고, 사업장폐기물에서 유래한 발생량은 1,439만 톤이며 건설폐기물에서 유래한 발생량은 945만 톤이다.Meanwhile, as of 2015, the total amount of combustible waste generated in Korea was 21.11 million tons. Among them, the amount generated from household waste was 6.68 million tons, the amount from business waste was 14.39 million tons, and the amount from construction waste was 9.45 million tons.

기존에는 가연성 폐기물을 단순 소각에 의해 처리하는 방법만이 사용되고 있지만, 소각 시에는 발생되는 열은 별도의 사용없이 대기중으로 발산시킬 뿐이므로 이를 처리할 기술 개발을 필요로 하고 있다.Conventionally, only a method of treating combustible wastes by simple incineration is used, but since the heat generated during incineration is only dissipated into the atmosphere without additional use, it is necessary to develop a technology to treat it.

본 발명에 대한 선행기술로 공개특허 1999-74976호를 예시할 수 있다. As a prior art for the present invention, Patent Publication No. 1999-74976 can be exemplified.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 폐기물을 소각하여 얻은 열을 이용하여 증기를 생산하고, 화석 연료를 사용하여 생산된 증기를 승온시킨 후 수전해 공정에 의해 수소를 생산할 수 있는 수소 생산 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and produces steam using heat obtained by incineration of waste, and after heating the produced steam using fossil fuel, hydrogen can be produced by a water electrolysis process. It is an object to provide a hydrogen production device.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 증기를 전기 분해하여 수소를 생산하는 장치로서, 가열 대상인 물을 공급하는 물 공급부; 가연성 폐기물을 소각하고, 소각에 의해 발생된 열을 이용하여 제1 증기를 발생시켜 배출하는 증기 발생부; 상기 증기 발생부에서 발생된 상기 제1 증기를 재가열하여 온도와 압력을 상승시켜 제2 증기로 배출하는 재가열부; 상기 재가열부에서 배출되는 상기 제2 증기를 수전해 처리하여 수소를 생산하는 수소 생산부; 상기 증기 발생부에서 상기 재가열부로 상기 제1 증기를 이동시키는 제1 증기 공급관; 및 상기 재가열부에서 상기 수소 생산부로 상기 제2 증기의 온도를 유지하며 이동시키는 제2 증기 공급관;을 포함하는 수소 생산 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an apparatus for producing hydrogen by electrolysis of steam, a water supply unit for supplying water to be heated; A steam generating unit that incinerates combustible wastes and generates and discharges first steam using heat generated by incineration; A reheating unit for reheating the first steam generated in the steam generating unit to increase temperature and pressure to discharge the second steam; A hydrogen production unit for producing hydrogen by receiving and electrolyzing the second vapor discharged from the reheating unit; A first steam supply pipe moving the first steam from the steam generator to the reheater; And a second steam supply pipe that maintains and moves the temperature of the second steam from the reheating unit to the hydrogen production unit.

상기 물 공급부에서 공급되는 물을 압축하여 상기 증기 발생부로 공급하는 압축부를 더 포함할 수 있다.It may further include a compression unit for compressing the water supplied from the water supply unit to supply to the steam generating unit.

상기 제1 증기의 온도는, 180~220℃ 일 수 있다.The temperature of the first steam may be 180 to 220°C.

상기 제1 증기 공급관은, 내주면과 외주면 상에 단열 처리될 수 있다.The first steam supply pipe may be insulated on the inner circumferential surface and the outer circumferential surface.

상기 재가열부는, 화석 연료에 의해 동작하는 보일러(boiler)를 포함할 수 있다.The reheating unit may include a boiler operated by fossil fuel.

상기 제2 증기의 온도는 700~800℃ 일 수 있다.The temperature of the second steam may be 700 to 800°C.

상기 제2 증기 공급관은, 일정한 직경을 갖고, 내부로는 상기 제2 증기가 이동하는 제1 단위 공급관과, 진공 분위기를 제공하고, 내측으로 상기 제1 단위 공급관이 배치되는 제2 단위 공급관과, 내측으로 상기 제2 단위 공급관이 배치되고, 상기 재가열부에서 배출되는 상기 제2 증기의 일부가 이동하는 제3 단위 공급관과, 상기 재가열부에서 배출되는 상기 제2 증기의 일부를 상기 수소 생산부측으로 배치되는 상기 제3 단위 공급관의 단부를 통해 상기 제3 단위 공급관으로 공급하는 제4 단위 공급관과, 일단은 상기 재가열부 측으로 연결되는 상기 제3 단위 공급관으로 단부로 연결되고, 타단은 상기 재가열부 측으로 연결되는 상기 제1 증기 공급관의 단부로 연결되어, 상기 제3 단위 공급관에서 사용된 상기 제2 증기는 상기 재가열부로 순환시키는 제5 단위 공급관을 포함할 수 있다.The second steam supply pipe has a constant diameter, a first unit supply pipe through which the second steam moves, a vacuum unit, and a second unit supply pipe through which the first unit supply pipe is disposed, The second unit supply pipe is disposed inside, and a third unit supply pipe through which a portion of the second steam discharged from the reheating portion moves and a portion of the second vapor discharged from the reheating portion is disposed toward the hydrogen production unit. The fourth unit supply pipe supplying to the third unit supply pipe through the end of the third unit supply pipe becomes one end connected to the end of the third unit supply pipe connected to the reheating unit side, and the other end connected to the reheating unit side Connected to an end of the first steam supply pipe, the second steam used in the third unit supply pipe may include a fifth unit supply pipe circulating to the reheating unit.

상기 제3 단위 공급관의 직경은 상기 제1 단위 공급관의 직경의 3배 이상일 수 있다.The diameter of the third unit supply pipe may be three or more times the diameter of the first unit supply pipe.

상기 제3 단위 공급관에서 상기 제2 증기의 이동 방향은 상기 제1 단위 공급관에서의 상기 제2 증기의 이동 방향과 대향할 수 있다.The movement direction of the second steam in the third unit supply pipe may be opposite to the movement direction of the second vapor in the first unit supply pipe.

상기와 같은 본 발명은, 폐기물을 소각하여 얻은 열을 이용하여 증기를 생산하고, 화석 연료를 사용하여 생산된 증기를 승온시킨 후 수전해 공정에 의해 수소를 생산할 수 있다.The present invention as described above, by using the heat obtained by incineration of the waste to produce steam, by heating the steam produced using fossil fuel, it is possible to produce hydrogen by a water electrolysis process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 구성을 상세하게 나타내는 단면도이다.
도 3은 증기의 수전해 처리에 의한 수소 생산에 필요한 에너지를 나타내는 표이다.
1 is a block diagram showing the configuration of a hydrogen generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of part A in FIG. 1 in detail.
3 is a table showing energy required for hydrogen production by steam electrolysis treatment.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 A 부분의 구성을 상세하게 나타내는 단면도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a hydrogen generating apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing in detail the configuration of part A of FIG.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치(100)는 물 공급부(110), 증기 발생부(120), 재가열부(130), 수소 생산부(140), 제1 증기 공급관(150) 및 제2 증기 공급관(160)을 포함한다. 1 and 2, the hydrogen generating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a water supply unit 110, a steam generating unit 120, a reheating unit 130, a hydrogen production unit 140, and It includes a first steam supply pipe 150 and a second steam supply pipe (160).

물 공급부(110)는 증기 발생에 사용되는 물을 공급한다.The water supply unit 110 supplies water used for generating steam.

물 공급부(110)를 통해 공급되는 물은 소정 정도로 압축된 후, 후술하는 증기 발생부(130)로 공급될 수 있다. 이를 위해, 물 공급부(110)에서 공급되는 물을 압축하여 공급하는 압축부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 압축부는 원심형 다단 펌프를 이용하여 증기 발생에 사용되는 물의 압축을 수행할 수 있다. The water supplied through the water supply unit 110 may be compressed to a predetermined level and then supplied to the steam generator 130 described later. To this end, a compression unit (not shown) for compressing and supplying water supplied from the water supply unit 110 may be further included. The compression unit may perform compression of water used for steam generation using a centrifugal multistage pump.

원심형 다단 펌프는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The centrifugal multistage pump is a well-known and well-known technique, so a detailed description thereof will be omitted.

증기 발생부(120)는 생활환경 또는 산업 현장에서 발생되는 가연성 폐기물을 연소시키고, 가연성 폐기물의 연소에 의해 얻어지는 열을 이용하여 물 공급부(110)에서 공급되는 물을 소정의 온도와 압력을 갖는 제1 증기로 발생시킨다. The steam generating unit 120 burns combustible waste generated in the living environment or industrial site, and uses the heat obtained by combustion of the combustible waste to remove the water supplied from the water supply unit 110 with a predetermined temperature and pressure. 1 Generated by steam.

증기 발생부(120)는 가연성 폐기물이 소각되는 소각로와 소각 중 발생된 열과 물 공급부(110)에서 공급되는 물의 열교환을 위한 열교환기를 포함한다. The steam generating unit 120 includes an incinerator in which combustible wastes are incinerated, and a heat exchanger for heat exchange between heat generated during incineration and water supplied from the water supply unit 110.

열교환기는 소각로(132)에서 소각 중 발생된 열과 물 공급부(110)에서 공급되는 물이 서로 열교환되도록 하여, 물이 제1 증기로 변환되도록 한다. The heat exchanger allows heat generated during incineration in the incinerator 132 and water supplied from the water supply unit 110 to exchange heat with each other, so that water is converted into first steam.

여기서, 소각로는 공급되는 물의 압력에 대한 내구성을 갖도록 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 연소에 사용되는 가연성 폐기물은 소정의 건조기를 이용하여 연소에 적합한 수준으로 건조된 상태인 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the incinerator is manufactured to have durability against the pressure of the supplied water. In addition, it is preferable that the combustible waste used for combustion is dried to a level suitable for combustion using a predetermined dryer.

또한, 가연성 폐기물의 저위발열량은 2,500~4,000kcal 정도이고 수분이 5~30 질량%, 회분과 불연물질이 20~40질량% 포함되어 있어 연소성이 불량하다.In addition, the low calorific value of combustible waste is about 2,500 to 4,000 kcal, and 5 to 30 mass% of moisture and 20 to 40 mass% of ash and non-combustible material are included, resulting in poor combustibility.

따라서, 가연성 폐기물을 이용하는 증기 발생부(120)에서 발생되는 제1 증기의 온도는 180~220℃ 인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제1 증기의 온도는 200℃ 일 수 있다. Therefore, the temperature of the first steam generated in the steam generator 120 using combustible waste is preferably 180 to 220°C. More preferably, the temperature of the first steam may be 200°C.

또한, 제1 증기는 소정의 압력을 가질 수 있다. Also, the first vapor may have a predetermined pressure.

다음의 [표 1]은 제1 증기압력이 3 bar일 때 온도에 따른 엔탈피값을 나타낸다. The following [Table 1] shows the enthalpy value according to the temperature when the first vapor pressure is 3 bar.

3 bar 과열수증기 생산에 필요한 엔탈피Enthalpy required to produce 3 bar superheated steam 과열증기 온도(℃)Superheated steam temperature (℃) 엔탈피(enthalpy) (kcal/kg)Enthalpy (kcal/kg) 133.6(포화온도)133.6 (saturation temperature) 650.9650.9 200200 684.4684.4 300300 733.1733.1 500500 832.6832.6 600600 884.5884.5 700700 938.0938.0 800800 993.1993.1

상기와 같이, 제1 증기의 온도가 200℃ 이상으로 설정된다면, 증기 생산에 필요한 엔탈피가 증가되므로, 제1 증기의 온도는 200℃ 인 것이 바람직하다. 또한, 제1 증기의 압력도 3 bar로 설정되는 것이 바람직하다. As described above, if the temperature of the first steam is set to 200°C or higher, the enthalpy required for steam production is increased, so the temperature of the first steam is preferably 200°C. In addition, the pressure of the first steam is also preferably set to 3 bar.

제1 증기 공급관(150)은 소정의 직경과 길이를 갖는 관으로서, 증기 발생부(120)에서 발생된 제1 증기를 후술하는 재가열부(130)로 공급한다.The first steam supply pipe 150 is a pipe having a predetermined diameter and length, and supplies the first steam generated by the steam generator 120 to the reheating unit 130 to be described later.

제1 증기 공급관(150)은 내벽과 외벽에 단열 처리를 수행하여, 제1 증기의 공급 과정에서 제1 증기의 온도 저하가 방지되도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the first steam supply pipe 150 performs an adiabatic treatment on the inner wall and the outer wall, so that the temperature drop of the first steam is prevented in the process of supplying the first steam.

재가열부(130)는 증기 발생부(130)에서 발생되는 제1 증기를 가열하여, 제1 증기의 온도보다 높은 온도를 갖는 고온의 제2 증기를 생산하여 배출한다. The reheating unit 130 heats the first steam generated in the steam generating unit 130 to produce and discharge high-temperature second steam having a temperature higher than the temperature of the first steam.

재가열부(130)는 석유, 석탄과 같은 화석 연료를 연소시켜 얻어지는 연소열을 이용하여 제1 증기를 가열하여, 온도가 상승한 제2 증기를 배출한다. The reheating unit 130 heats the first steam using combustion heat obtained by burning fossil fuels such as petroleum and coal, and discharges the second steam whose temperature has increased.

재가열부(130)는 화석 연료를 사용하는 보일러(boiler)를 포함한다. The reheating unit 130 includes a boiler using fossil fuel.

가연성 폐기물은 열량과 연소성이 상대적으로 낮아 가연성 폐기물의 연소만으로는 고온의 증기를 얻기 어려워 재가열부(130)는 석탄, 석유와 같은 화석 연료를 사용하는 것이 바람직하다. Since the combustible waste has relatively low heat and combustibility, it is difficult to obtain high-temperature steam only by burning combustible waste, and the reheating unit 130 preferably uses fossil fuels such as coal and oil.

따라서, 열량이 낮고 연소성이 낮은 가연성 폐기물을 이용하여 저온, 저압의 증기를 대량 생산한 후, 화석연료를 사용하여 발전과 산업체에서 필요로 하는 온도, 압력의 증기를 생성하는 경우, 화석연료만을 사용하여 필요로 하는 온도, 압력의 증기를 생성하는 경우보다 연료 절감 효과가 상승된다. Therefore, after mass production of low-temperature and low-pressure steam using combustible waste with low heat and low combustibility, fossil fuel is used to generate steam at the temperature and pressure required by power generation and industry. Therefore, the fuel saving effect is higher than that of generating steam at the required temperature and pressure.

재가열부(130)에서 배출되는 제2 증기의 온도는 700~800℃ 인 것이 바람직하다. The temperature of the second steam discharged from the reheating unit 130 is preferably 700 to 800°C.

도 3은 증기의 온도에 따른 수소 생산부에서의 전력 소비율을 나타내는 그래프이다. 3 is a graph showing the power consumption rate in the hydrogen production unit according to the temperature of the steam.

도 3을 참조하면, 증기의 온도가 높을수록 후술하는 수소 생산부(140)에서 수소 생산에 필요로 하는 전력이 감소함을 알 수 있다. 그리고, 증기의 온도 상승에 필요한 에너지는 증기의 온도가 높을수록 증가하므로, 전체적인 에너지 소모량을 고려하였을 때, 제2 증기의 온도는 제2 증기의 온도는 700~800℃ 인 것이 바람직함을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that as the temperature of the steam increases, power required for hydrogen production in the hydrogen production unit 140 described later decreases. In addition, since the energy required to increase the temperature of the steam increases as the temperature of the steam increases, it can be seen that when considering the overall energy consumption, the temperature of the second steam is preferably 700 to 800°C. have.

제2 증기 공급관(160)은 재가열부(130)에서 배출되는 제2 증기의 온도가 유지되는 상태에서 후술하는 수소 생산부(140)로 공급한다. The second steam supply pipe 160 supplies the hydrogen production unit 140 to be described later in a state in which the temperature of the second steam discharged from the reheating unit 130 is maintained.

제2 증기 공급관(160)은 제2 증기의 공급 과정에서 제2 증기의 온도 유지를 위하여 다음과 같이 구성된다.The second steam supply pipe 160 is configured as follows to maintain the temperature of the second steam in the process of supplying the second steam.

제2 증기 공급관(160)은 제1 단위 공급관(160A), 제2 단위 공급관(160B), 제3 단위 공급관(160C), 제4 단위 공급관(160D) 및 제5 단위 공급관(160E)을 포함한다. The second steam supply pipe 160 includes a first unit supply pipe 160A, a second unit supply pipe 160B, a third unit supply pipe 160C, a fourth unit supply pipe 160D, and a fifth unit supply pipe 160E. .

제1 단위 공급관(160A)은 소정의 직경을 갖는 관으로서, 재가열부(130)에서 후술하는 수소 생산부(140)로 제2 증기가 이동한다. The first unit supply pipe 160A is a pipe having a predetermined diameter, and the second steam moves from the reheating unit 130 to the hydrogen production unit 140 described later.

제2 단위 공급관(160B)은 소정의 직경을 갖는 관으로서, 중심축 상으로는 제1 단위 공급관(160A)이 배치된다. The second unit supply pipe 160B is a pipe having a predetermined diameter, and the first unit supply pipe 160A is disposed on the central axis.

제2 단위 공급관(160B)의 내주면과 제1 단위 공급관(160A)의 외주면 사이의 공간은 진공으로 유지되도록 하여, 제1 단위 공급관(160A)을 따라 이동하는 제2 증기의 열이 방열되지 않도록 한다. The space between the inner circumferential surface of the second unit supply pipe 160B and the outer circumferential surface of the first unit supply pipe 160A is maintained in a vacuum so that heat of the second vapor moving along the first unit supply pipe 160A is not dissipated. .

제3 단위 공급관(160C)은 소정의 직경을 갖는 관으로서, 중심축 상으로는 제2 단위 공급관(160B)이 배치된다. The third unit supply pipe 160C is a pipe having a predetermined diameter, and the second unit supply pipe 160B is disposed on the central axis.

제3 단위 공급관(160C)의 내주면과 제2 단위 공급관(160B)의 외주면 사이의 공간으로는 재가열부(130)에서 배출되는 제2 증기의 일부를 유입시켜, 제1 단위 공급관(160A)을 따라 이동하는 제2 증기의 열이 방열되지 않도록 한다. A portion of the second steam discharged from the reheating unit 130 is introduced into the space between the inner circumferential surface of the third unit supply pipe 160C and the outer circumferential surface of the second unit supply pipe 160B, along the first unit supply pipe 160A. Prevent the heat of the moving second steam from dissipating.

제4 단위 공급관(160D)은, 일단은 재가열부(130)에 연결되고, 타단은 후술하는 수소 생산부(140) 측으로 배치되는 제3 단위 공급관(160C)의 단부 일측으로 연결된다. 제4 단위 공급관(160D)은 재가열부(130)에서 배출되는 제2 증기의 일부를 제3 단위 공급관(160C) 내로 공급한다.The fourth unit supply pipe 160D, one end is connected to the reheating unit 130, and the other end is connected to one end of the third unit supply pipe 160C, which is disposed toward the hydrogen production unit 140, which will be described later. The fourth unit supply pipe 160D supplies a part of the second steam discharged from the reheating unit 130 into the third unit supply pipe 160C.

제5 단위 공급관(160E)은, 일단은 재가열부(130) 측으로 배치되는 제3 단위 공급관(160C)의 단부 일측으로 연결되고, 타단은 제1 증기 공급관(150)의 단부 일측으로 연결된다. The fifth unit supply pipe 160E, one end is connected to one end of the third unit supply pipe 160C, which is disposed toward the reheating unit 130, and the other end is connected to one end of the first steam supply pipe 150.

제5 단위 공급관(160E)은 제3 단위 공급관(160C)의 내주면과 제2 단위 공급관(160B)의 외주면 사이를 이동하는 제2 증기의 열이 대기중으로 방열되며 온도가 저하된 후, 재가열부(130)로 재순환되도록 한다.The fifth unit supply pipe 160E heats the heat of the second steam moving between the inner circumferential surface of the third unit supply pipe 160C and the outer circumferential surface of the second unit supply pipe 160B to the atmosphere, and after the temperature decreases, the reheating unit ( 130).

재가열부(130)에서 재가열된 제2 증기의 일부는 제3 단위 공급관(160C)의 내주면과 제2 단위 공급관(160B)의 외주면 사이로 다시 공급될 수 있다. 또한, 재가열된 제2 증기의 일부는 수송 생산부(140)로 공급될 수 있다. A portion of the second steam reheated by the reheating unit 130 may be supplied again between the inner circumferential surface of the third unit supply pipe 160C and the outer circumferential surface of the second unit supply pipe 160B. In addition, a portion of the reheated second steam may be supplied to the transport production unit 140.

수소 생산부(140)는 제2 증기 공급관(160)을 통해 공급되는 제2 증기를 수전해 처리하여 수소를 생산한다.The hydrogen production unit 140 generates hydrogen by receiving and processing the second steam supplied through the second steam supply pipe 160.

수전해 처리는 증기에 대하여 소정의 전원을 인가하여, 증기를 수소와 산소로 분리 배출하는 공정으로, 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The water electrolysis treatment is a process of applying a predetermined power to the steam and separating and discharging the steam into hydrogen and oxygen. Since it is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명은, 폐기물을 소각하여 얻은 열을 이용하여 증기를 생산하고, 화석 연료를 사용하여 생산된 증기를 승온시킨 후 수전해 공정에 의해 수소를 생산할 수 있다.In the present invention, steam can be produced using heat obtained by incineration of waste, and the steam produced using fossil fuel may be heated to produce hydrogen by a water electrolysis process.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 수소 발생 장치 110: 물 공급부
120: 증기 발생부 130: 재가열부
140: 수소 생산부 150: 제1 증기 공급관
160: 제2 증기 공급관(제1 내지 제5 단위 공급관을 포함함)
100: hydrogen generator 110: water supply
120: steam generating unit 130: reheating unit
140: hydrogen production unit 150: the first steam supply pipe
160: second steam supply pipe (including the first to fifth unit supply pipes)

Claims (9)

증기를 전기 분해하여 수소를 생산하는 장치로서,
가열 대상인 물을 공급하는 물 공급부;
가연성 폐기물을 소각하고, 소각에 의해 발생된 열을 이용하여 제1 증기를 발생시켜 배출하는 증기 발생부;
상기 증기 발생부에서 발생된 상기 제1 증기를 재가열하여 온도와 압력을 상승시켜 제2 증기로 배출하는 재가열부;
상기 재가열부에서 배출되는 상기 제2 증기를 수전해 처리하여 수소를 생산하는 수소 생산부;
상기 증기 발생부에서 상기 재가열부로 상기 제1 증기를 이동시키는 제1 증기 공급관; 및
상기 재가열부에서 상기 수소 생산부로 상기 제2 증기의 온도를 유지하며 이동시키는 제2 증기 공급관;을 포함하는 수소 생산 장치.
A device that produces hydrogen by electrolysis of steam,
A water supply unit supplying water to be heated;
A steam generating unit that incinerates combustible wastes and generates and discharges first steam using heat generated by incineration;
A reheating unit for reheating the first steam generated in the steam generating unit to increase temperature and pressure to discharge the second steam;
A hydrogen production unit for producing hydrogen by receiving and electrolyzing the second vapor discharged from the reheating unit;
A first steam supply pipe moving the first steam from the steam generator to the reheater; And
And a second steam supply pipe for maintaining and moving the temperature of the second steam from the reheating unit to the hydrogen production unit.
제1항에 있어서,
상기 물 공급부에서 공급되는 물을 압축하여 상기 증기 발생부로 공급하는 압축부를 더 포함하는 수소 생산 장치.
According to claim 1,
Hydrogen production apparatus further comprises a compression unit for compressing the water supplied from the water supply unit to supply to the steam generator.
제1항에 있어서,
상기 제1 증기의 온도는, 180~220℃ 인 수소 생산 장치.
According to claim 1,
The temperature of the first steam, 180 ~ 220 ℃ hydrogen production apparatus.
제1항에 있어서,
상기 제1 증기 공급관은,
내주면과 외주면 상에 단열 처리되는 수소 생산 장치.
According to claim 1,
The first steam supply pipe,
Hydrogen production equipment insulated on inner and outer surfaces.
제1항에 있어서,
상기 재가열부는,
화석 연료에 의해 동작하는 보일러(boiler)를 포함하는 수소 생산 장치.
According to claim 1,
The reheating unit,
Hydrogen production apparatus including a boiler operated by fossil fuels.
제1항에 있어서,
제1항에 있어서,
상기 제2 증기의 온도는 700~800℃ 인 수소 생산 장치.
According to claim 1,
According to claim 1,
The temperature of the second steam is 700 ~ 800 ℃ hydrogen production apparatus.
제1항에 있어서,
상기 제2 증기 공급관은,
일정한 직경을 갖고, 내부로는 상기 제2 증기가 이동하는 제1 단위 공급관과,
진공 분위기를 제공하고, 내측으로 상기 제1 단위 공급관이 배치되는 제2 단위 공급관과,
내측으로 상기 제2 단위 공급관이 배치되고, 상기 재가열부에서 배출되는 상기 제2 증기의 일부가 이동하는 제3 단위 공급관과,
상기 재가열부에서 배출되는 상기 제2 증기의 일부를 상기 수소 생산부측으로 배치되는 상기 제3 단위 공급관의 단부를 통해 상기 제3 단위 공급관으로 공급하는 제4 단위 공급관과,
일단은 상기 재가열부 측으로 연결되는 상기 제3 단위 공급관으로 단부로 연결되고, 타단은 상기 재가열부 측으로 연결되는 상기 제1 증기 공급관의 단부로 연결되어, 상기 제3 단위 공급관에서 사용된 상기 제2 증기는 상기 재가열부로 순환시키는 제5 단위 공급관을 포함하는 수소 생산 장치.
According to claim 1,
The second steam supply pipe,
A first unit supply pipe having a constant diameter, and the second steam moves to the inside,
A second unit supply pipe that provides a vacuum atmosphere, and on which the first unit supply pipe is disposed;
A third unit supply pipe in which the second unit supply pipe is disposed inward, and a part of the second steam discharged from the reheating unit moves;
A fourth unit supply pipe supplying a portion of the second steam discharged from the reheating unit to the third unit supply pipe through an end of the third unit supply pipe disposed toward the hydrogen production unit;
One end is connected to the end of the third unit supply pipe connected to the reheating unit side, and the other end is connected to the end of the first steam supply pipe connected to the reheating unit side, the second steam used in the third unit supply pipe Hydrogen production apparatus including a fifth unit supply pipe for circulating to the reheating unit.
제7항에 있어서,
상기 제3 단위 공급관의 직경은 상기 제1 단위 공급관의 직경의 3배 이상인 수소 생산 장치.
The method of claim 7,
The third unit supply pipe has a diameter of at least three times the diameter of the first unit supply pipe.
제8항에 있어서,
상기 제3 단위 공급관에서 상기 제2 증기의 이동 방향은 상기 제1 단위 공급관에서의 상기 제2 증기의 이동 방향과 대향하는 수소 생산 장치.
The method of claim 8,
A hydrogen production apparatus in which the movement direction of the second steam in the third unit supply pipe is opposite to a movement direction of the second vapor in the first unit supply pipe.
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