KR20220075958A - 원료가스 개질 시스템 및 제어방법 - Google Patents

원료가스 개질 시스템 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

원료가스가 저장되며 원료가스를 토출하는 원료가스공급탱크; 공급수가 저장되며 공급수를 토출하는 공급수탱크; 원료가스공급탱크와 공급수탱크로부터 토출된 원료가스와 공급수를 전달받아 수소가 포함된 혼합가스를 생성하고 토출하는 리포머; 리포머로부터 혼합가스를 전달받아 수소가스를 정제하여 토출하는 PSA; 원료가스공급탱크의 공급량을 제어하는 원료가스밸브, 공급수탱크의 공급량을 제어하는 공급수밸브 및 PSA의 수소토출량을 제어하는 수소가스밸브; 및 수소가스밸브의 제어를 통해 토출되는 수소가스의 유량을 제어하고, 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스밸브를 제어하고, 원료가스밸브의 제어를 통해 토출되는 원료가스의 유량에 기반하여 공급수밸브를 제어하는 제어부;를 포함하는 원료가스 개질 시스템이 소개된다.

Description

원료가스 개질 시스템 및 제어방법 {SYSTEM FOR SYNTHESEGAS REFORMING AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 수소연료전지에 활용되는 수소가스를 메탄 등을 포함한 천연가스로부터 얻어내기 위한 개질 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
전세계적으로 온실가스에 의한 오염이 가속화되면서 CO2 등의 온실가스를 배출하지 않으면서 전력을 생산하거나 사용할 수 있는 방법들이 주목을 받고 있다. 대표적으로 태양광 에너지나 풍력 에너지가 있으며, 수소기체를 활용한 전력의 생산 또한 대표적인 방식 중 하나이다.
수소연료전지는 수소와 산소가 산화-환원 반응시 생성되는 에너지를 이용하여 발전하는 방법이며, 부산물로 물(H2O)을 생성하기 때문에 친환경 에너지로 각광받으며 많은 연구들이 진행되고 있다.
다만, 공기 중 수소기체(H2)는 거의 존재하지 않아 순수한 수소기체를 얻어낼 수 있는 방법이 필요하게 되었고, 수소기체는 탄화수소나 암모니아 등과 같은 물질을 개질하여 얻어낼 수 있다. 다만, 탄화수소 물질은 개질시 CO2가 발생할 수 있다는 점에서, 연료로 사용되는 수소기체를 생성하는 과정에서 탄소 무배출 에너지원이라는 의미가 반감된다.
따라서, 탄화수소 물질을 개질하는 과정에서 CO2가 발생하지 않도록 할 필요가 있으며, 이에 따라 생성되는 CO2를 포집하여 저장하고 이를 재활용하는 기술이나 CO2를 제거하며 수소를 생산하는 개질 방법들이 개발되었다.
다만, 개질 방법은 발전하였으나, 개질 시스템은 수요처에서 요구하는 수소 가스 유량을 조절하기 위해서 공정 운전자가 수요량에 따라 정해진 값에 해당하는 운전만 가능하며 이를 수동 방식으로 제어하는 것이 일반적인 방식이었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1277123 B
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 수요처가 요구하는 수소가스 공급량에 따라 공정을 자동으로 제어할 수 있는 원료가스 개질 시스템 및 제어방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원료가스 개질 시스템은, 원료가스와 공급수를 공급받아 수소가 포함된 혼합가스를 생성하고 토출하는 리포머; 리포머로부터 혼합가스를 전달받아 수소가스를 정제하여 토출하는 PSA; 원료가스의 공급량을 제어하는 원료가스공급부, 공급수의 공급량을 제어하는 공급수공급부 및 PSA 수소토출량을 제어하는 수소가스공급부; 및 수소가스공급부의 제어를 통해 토출되는 수소가스의 유량을 제어하고, 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하고, 원료가스공급부의 제어를 통해 토출되는 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
제어부는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 유량 또는 압력에 기반하여 수소가스공급부를 제어하거나 외부에서 전송된 신호에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 수소가스제어기;를 포함할 수 있다.
제어부는, 원료가스의 유량 또는 PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하는 원료가스제어기;를 포함할 수 있다.
제어부는, 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 공급수제어기;를 포함할 수 있다.
수소가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 유량을 측정하는 제1유량센서; 측정된 유량에 따라 수소가스공급부를 제어하거나 외부에서 전송된 신호에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 제1유량지시제어기;를 포함하며, 제1유량지시제어기는 일정한 유량의 수소가스를 토출할 수 있도록 수소가스공급부를 제어할 수 있다.
수소가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력을 측정하는 제1압력센서; 측정된 압력에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 제1압력지시제어기;를 더 포함하며, 수소가스공급부가 제1유량지시제어기에 의해 제어되지 않는 경우, 일정한 압력의 수소가스가 토출될 수 있도록 제1압력지시제어기에 의하여 수소가스공급부가 제어될 수 있다.
원료가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력을 기반으로 원료가스공급부를 제어하는 제2압력지시제어기;를 포함하며, 제2압력지시제어기는 수소가스의 압력에 대응하는 유량으로 원료가스를 공급할 수 있도록 원료가스공급부를 제어할 수 있다.
원료가스제어기는, 원료가스의 유량을 측정하는 제2유량센서; 제2유량센서로부터 측정된 원료가스 유량을 기반으로 원료가스공급부를 제어하는 제2유량지시제어기;를 더 포함하며, 원료가스공급부가 제2압력지시제어기에 의해 제어되지 않는 경우, 일정한 유량의 원료가스가 리포머에 공급될 수 있도록 제2유량지시제어기에 의하여 원료가스공급부가 제어될 수 있다.
공급수제어기는, 원료가스의 유량에 비례하는 공급수를 토출할 수 있도록 공급수공급부를 제어하는 제3유량지시제어기;를 포함할 수 있다.
공급수제어기는, 공급수의 유량을 측정하는 제3유량센서;를 더 포함하며, 제3유량지시제어기는 제3유량센서에서 측정된 공급수 유량에 따라 일정한 유량의 공급수를 공급할 수 있도록 공급수공급부를 제어할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원료가스 개질 시스템은, 청구항 1의 원료가스 개질 시스템을 제어하는 방법으로서, 원료가스를 공급하는 단계; 공급수를 공급하는 단계; 리포머가 원료가스와 공급수를 공급받아 수소가 포함된 혼합가스를 생성하고 토출하는 단계; PSA가 리포머로부터 혼합가스를 전달받아 수소가스를 정제하여 토출하는 단계; 제어부가 PSA의 수소가스 토출량을 조절하기 위해 수소가스공급부를 제어하는 단계; 제어부가 수소가스공급부 제어에 의해 변화된 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하는 단계; 및 제어부가 원료가스공급부 제어에 의해 변화된 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 단계; 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 수요처에서 요구하는 수소가스 요구량에 따라 자동으로 시스템을 제어하여 생성되는 수소가스량을 조절할 수 있으며, 원료가스의 조성, 예를 들면 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 함량에 변동이 생기는 등 외란(DISTURBANCE)이 자주 발생할 경우라도 일정하게 수소가스량을 조절할 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료가스 개질 시스템의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료가스 개질 시스템 제어방법을 도시한 순서도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료가스 개질 시스템의 회로도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 제어를 위한 순서도이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원료가스 개질 시스템을 설명하기 위해 도 1 및 도 2를 참조하면, 원료가스와 공급수를 공급받아 수소가 포함된 혼합가스를 생성하고 토출하는 리포머(400); 리포머로부터 혼합가스를 전달받아 수소가스를 정제하여 토출하는 PSA(100); 원료가스의 공급량을 제어하는 원료가스공급부, 공급수의 공급량을 제어하는 공급수공급부 및 PSA 수소토출량을 제어하는 수소가스공급부; 및 수소가스공급부의 제어를 통해 토출되는 수소가스의 유량을 제어하고, 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하고, 원료가스공급부의 제어를 통해 토출되는 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 기본적인 공정은 CO2를 발생시키지 않으면서 수소가스를 생성하는 것이다. 이를 위하여 메탄 등이 포함된 원료가스를 가스압축기(201)가 토출하고, 공급수를 공급수펌프(301)가 토출하며, 두 물질을 혼합하여 리포머로 공급하고, 고온/고압 조건에서 반응시키면 리포머에서는 수소를 생산한다. 이때, 공급수는 고도로 정제된 초순수를 사용하는 것이 바람직하다.
생선된 수소가스는 CO 등의 불순물과 혼재하므로, PSA(압력스윙흡착기)에서 수소가스를 정제하여 순수한 수소를 토출할 수 있다. 이때, 추가적으로 리포머와 PSA 사이에 변성기(500)를 마련하여 CO를 한 번 더 반응시켜 수소를 생산할 수 있음은 이미 잘 알려진 바이다.
이러한 시스템에서는 먼저 원료가스의 유량을 계산하고, 계산된 유량에 따라 공급수를 얼마나 공급해야할지 판단하게된다. 일반적으로 원료가스 유량의 3배에 달하는 공급수를 공급하게된다. 즉, 종래에는 원료가스 개질 시스템을 운영하기 위해 필요한 제어는 원료가스공급유량에 따른 공급수의 유량 결정 뿐이었다.
이러한 시스템은 오직 반응물의 IN-PUT 만을 제어하기 때문에 수소가스를 공급받는 수요처의 수요량에 따라 유동적으로 공정을 운영하기 어렵고, 수요량의 변화가 있을 때 운전자가 수동으로 공정을 조정해주어야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 반응물과 생성물의 유량 혹은 압력을 조절할 수 있는 공급부, 상기 공급부를 제어하기 위한 제어부를 두어 수소가스 수요량이 변동되는 경우 자동으로 공정의 제어가 이루어지게 하여 위와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
자세히는, 공급부는 원료가스의 공급량을 제어하는 원료가스공급부, 공급수의 공급량을 제어하는 공급수공급부, 수소토출량을 제어하는 수소가스공급부가 있으며, 공급량을 제어하기 위한 방법으로는 압축기(201) 또는 펌프(301)의 RPM 제어, 밸브(110,201,301)의 By-pass 밸브제어 및 Guide Vane 제어를 포함할 수 있다. 다만, 본 설명과 도면에서는 하나의 실시예로 밸브(110,201,301)를 제어하여 원료가스, 공급수와 수소의 공급량을 제어하는 경우를 설명하였다. 즉, 본 설명에서 원료가스공급부, 공급수공급부, 수소가스공급부는 원료가스밸브, 공급수밸브, 수소가스밸브를 의미할 수 있으며, 이는 일 실시예에 해당하고, 공급량을 제어하기 위해 밸브 또는 압축기와 펌프 어느 하나 또는 둘 이상을 제어할 수 있음을 의미한다.
또한, 원료가스와 공급수를 공급받기 위한 별도의 라인이 더 포함되어 원료가스와 공급수를 공급받을 수 있고, 원료가스와 공급수를 별도의 저장탱크로부터 공급받을 수 있다. 본 설명에서는 하나의 실시예로 원료가스저장탱크(200)와 공급수탱크(300)로부터 공급받는 경우를 설명하였다.
이하, 본 발명에 따른 원료가스 개질 시스템 제어가 이루어지는 메커니즘을 살펴본다.
제어부는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 유량 또는 압력에 기반하여 수소가스공급부를 제어하거나 외부에서 전송된 신호에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 수소가스제어기;를 포함할 수 있다.
상기 언급했듯, 공급부의 제어는 압축기, 펌프 또는 밸브의 제어에 의해 공급량이 조절될 수 있다.
따라서 수소가스공급부를 제어한다는 의미는 수소가스밸브를 제어한다는 뜻이다.
구체적으로, 수소가스제어기는 토출되는 수소 가스의 압력 혹은 유량을 측정하여 수소가스밸브(110)를 제어하거나, 수소가스 공급처에서 수요량이 변동되는 경우 수소제어기에 목표 수소가스 유량 혹은 압력을 설정하여 수소가스밸브(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 수요량이 줄어들었다고 가정하면, 외부에서는 수소가스제어기에 수소가스밸브를 일정 정도 닫는 방향으로 제어할 것이고, 이에 의하여 공급되는 수소가스의 양이 줄어들게 된다.
수소가스제어기는 외부의 신호 외에도 토출되는 수소가스 압력이나 유량을 측정하여 수소가스밸브를 제어할 수 있다. 구체적으로, 일정량의 수소가스를 토출하도록 제어된 밸브에서 일정량보다 많거나 적은 수소가스를 토출하는 경우에는 수소가스제어기가 이를 감지하여 다시 수소가스밸브를 일정 정도 더 닫거나 더 열도록 제어할 수 있는 것이다. 즉, 수소가스제어기는 피드백 제어가 가능하다.
제어부는, 원료가스의 유량 또는 PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하는 원료가스제어기;를 포함할 수 있다.
상기 언급했듯, 공급부의 제어는 압축기, 펌프 또는 밸브의 제어에 의해 공급량이 조절될 수 있다.
따라서 원료가스공급부를 제어한다는 의미는 원료가스밸브를 제어한다는 뜻이다.
구체적으로, 원료가스밸브(210)는 원료가스제어기에 의해 제어되어 토출되는 원료가스의 유량을 조절한다. 원료가스제어기는 PSA에서 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스밸브(210)를 제어하게 되는데, 예를들어, 수요처에서 수소량이 줄었다면, 수소가스제어기는 수소가스밸브를 일정 정도 닫는 방향으로 제어할 것이고, 이에 따라 PSA 후단의 수소가스 압력이 증가하게 된다. 이 경우, 수소가스의 압력에 대한 신호를 전달받은 원료가스제어기는 생성되는 수소가스를 줄이기 위해 원료가스의 유량을 줄이는 방향으로 제어되어, 원료가스밸브를 일정 정도 닫게 될 것이다.
또한, 원료가스제어기는 원료가스공급탱크를 통해 토출되는 원료가스의 유량에 기반하여 원료가스밸브를 제어할 수 있기 때문에, 수소가스제어기와 마찬가지로 피드백 제어가 가능하다.
한편, 제어부는, 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 공급수제어기;를 포함할 수 있다.
상기 언급했듯, 공급부의 제어는 압축기, 펌프 또는 밸브의 제어에 의해 공급량이 조절될 수 있다.
따라서 공급수공급부를 제어한다는 의미는 공급수밸브를 제어한다는 뜻이다.
구체적으로 공급수밸브(310)는 원료가스의 유량에 기반하여 공급수의 유량을 조절한다. 공급수제어기는 원료가스공급탱크에서 토출되는 원료가스의 유량에 기반하여 공급수밸브(310)를 제어하게 되는데, 이는 원료가스와 공급수는 일정한 비율로 반응하기 때문에 공급수가 너무 많거나 너무 적으면 일정하게 수소가스를 발생시키기 어렵기 때문이다. 일반적으로 공급수는 원료가스의 유량의 3배 정도로 공급되게 된다.
또한, 공급수제어기는 공급수탱크를 통해 토출되는 공급수의 유량에 기반하여 공급수밸브를 제어할 수 있기 때문에, 수소가스제어기, 원료가스제어기와 마찬가지로 피드백 제어가 가능하다.
더 구체적으로, 제어부의 각 제어기는 아래와 같은 구성을 포함할 수 있으며, 도 1 및 도 2 에서 일 실시예에 따른 원료가스 개질 시스템의 회로도를 도시하였다. 도 1 및 도 2 상에 나타난 FE(FLOW ELEMENT)는 유량센서를 나타내며, PE(PRESSURE ELEMENT)는 압력센서를 나타내고, FIC는 유량지시제어기(FLOW INDICATOR CONTROLLER)를 나타내며, PIC(PRESSURE INDICATOR CONTROLLER)는 압력지시제어기를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 수소가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 유량을 측정하는 제1유량센서(121); 측정된 유량에 따라 수소가스공급부를 제어하거나 외부에서 전송된 신호에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 제1유량지시제어기(131);를 포함하며, 제1유량지시제어기는 일정한 유량의 수소가스를 토출할 수 있도록 수소가스공급부를 제어할 수 있다.
상기 설명한 수소가스밸브의 제어, 피드백 제어는 제1유량센서(121), 제1유량지시제어기(131)에 의해 이루어질 수 있는 것이다.
한편, 수소가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력을 측정하는 제1압력센서(122); 측정된 압력에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 제1압력지시제어기(132);를 더 포함하며, 수소가스공급부가 제1유량지시제어기에 의해 제어되지 않는 경우, 일정한 압력의 수소가스가 토출될 수 있도록 제1압력지시제어기에 의하여 수소가스공급부가 제어될 수 있다.
수소가스제어기는 수소가스의 유량 뿐만 아니라 수소가스의 압력을 측정할 수 있으며, 측정된 압력에 따라 수소가스밸브(110)를 제어하여 일정한 압력으로 수소가스가 토출되도록 수소가스밸브를 제어할 수 있다. 이러한 경우, 수소제어기의 스위치부(140)에서 제1압력지시제어기(132)를 작동시키게되어 제1유량지시제어기(131)에 의해 수소가스밸브가 제어되지 않으며, 수소가스밸브는 제1압력지시제어기(132)에 의해 제어되게 된다.
구체적으로, 원료가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 탄화수소 가스로 이루어져 있다. 원료가스의 조성이 일정하고 다른 공정의 진행을 방해하는 요소가 없다면 공정을 제어하기가 간편하지만, 원료가스의 조성이 변하는 경우와 같이 외란이 있는 경우에는 같은 원료가스의 유량이라도 생산되는 수소가스량에 차이가 생기기 때문에 잦은 외란이 발생할 경우를 위한 시스템 제어도 필요하다.
잦은 외란이 발생하는 경우, 위와 같은 제어 메커니즘을 이용해 일정한 압력으로 수소가스를 토출하도록 하여 원료가스 개질 시스템의 안정적인 운영이 가능하다. 수소가스밸브는 제1압력지시제어부에 의해 제어되고, 제1압력센서는 PSA에서 토출된 수소가스의 압력을 측정한다. 제1압력센서가 측정한 압력을 제1압력지시제어부에 송신하고 제1압력지시제어부는 수신한 수소가스의 압력 정보에 따라 수소가스밸브를 제어하게 된다. 즉, 일정한 목표 압력이 유지되도록 피드백 제어를 할 수 있다.
원료가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력을 기반으로 원료가스공급부를 제어하는 제2압력지시제어기(232);를 포함하며, 제2압력지시제어기는 수소가스의 압력에 대응하는 유량으로 원료가스를 공급할 수 있도록 원료가스공급부를 제어할 수 있다.
상기 설명한 원료가스밸브의 제어, 피드백 제어는 제2압력지시제어기(232)에 의해 이루어질 수 있는 것이다.
원료가스제어기는, 원료가스의 유량을 측정하는 제2유량센서(221); 제2유량센서로부터 측정된 원료가스 유량을 기반으로 원료가스공급부를 제어하는 제2유량지시제어기(231);를 더 포함하며, 원료가스공급부가 제2압력지시제어기에 의해 제어되지 않는 경우, 일정한 유량의 원료가스가 리포머에 공급될 수 있도록 제2유량지시제어기에 의하여 원료가스공급부가 제어될 수 있다.
원료가스제어기는 수소가스의 압력 뿐만 아니라 원료가스의 유량을 측정할 수 있으며, 측정된 원료가스의 유량에 따라 원료가스밸브(210)를 제어하여 일정한 유량으로 원료가스가 토출되도록 원료가스밸브를 제어할 수 있다. 이러한 경우 원료가스제어기의 스위치부(240)에서 제2유량지시제어기(231)를 작동시키게되어 제2압력지시제어기(232)에 의해 원료가스밸브가 제어되지 않으며, 원료가스밸브는 제2유량지시제어기(231)에 의해 제어되게 된다.
구체적으로 잦은 외란이 발생하는 경우, 위와 같은 제어 메커니즘을 이용해 일정한 유량으로 원료가스를 토출하도록 하여 원료가스 개질 시스템의 안정적인 운영이 가능하다. 원료가스밸브는 제2유량지시제어부에 의해 제어되고, 제2유량센서는 원료가스공급탱크에서 토출된 원료가스의 압력을 측정한다. 제2유량센서가 측정한 유량을 제2유량지시제어부에 송신하고 제2유량지시제어부는 수신한 수소가스의 압력 정보에 따라 수소가스밸브를 제어하게 된다. 즉, 일정한 목표 압력이 유지되도록 피드백 제어를 할 수 있다.
이에 따라, 잦은 외란이 발생하는 경우에는 수소는 일정한 압력으로 토출하도록 수소가스제어기에서 수소가스밸브를 제어하며, 원료가스제어기는 PSA에서 토출되는 수소가스의 압력과 관계없이 원료가스의 유량에 의해서만 원료가스밸브를 제어하게 되어 안정적인 공정의 운영을 가능하게 하는 것이다.
공급수제어기는, 원료가스의 유량에 비례하는 공급수를 토출할 수 있도록 공급수공급부를 제어하는 제3유량지시제어기(331);를 포함할 수 있다.
일반적으로 공급수는 원료가스 유량의 3배 정도로 공급된다. 따라서 공급수제어기는 제2유량센서로부터 원료가스의 유량 정보를 수신하여 공급수 밸브를 제어하고 목표로 하는 공급수의 유량을 공급하도록 하는 것이다.
또한, 공급수제어기는, 공급수의 유량을 측정하는 제3유량센서(321);를 더 포함하며, 제3유량지시제어기는 제3유량센서에서 측정된 공급수 유량에 따라 일정한 유량의 공급수를 공급할 수 있도록 공급수공급부를 제어할 수 있다.
구체적으로, 공급수의 유량이 너무 많거나 너무 적은 경우에는 다시 공급수의 유량을 조절할 필요가 있기 때문에 공급수의 유량을 측정하는 제3유량센서를 두고, 제3유량센서(321)는 제3유량지시제어기(331)에 공급수 유량에 대한 정보를 송신하여 제3유량지시제어기가 공급수밸브(310)를 제어할 수 있게 하는 것이다. 즉, 공급수제어기 또한 피드백 제어가 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료가스 개질 시스템 제어방법을 도시한 순서도이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원료가스 개질 시스템은, 청구항 1의 원료가스 개질 시스템을 제어하는 방법으로서, 원료가스를 공급하는 단계(S100); 공급수를 공급하는 단계(S200); 리포머가 원료가스와 공급수를 공급받아 수소가 포함된 혼합가스를 생성하고 토출하는 단계(S300); PSA가 리포머로부터 혼합가스를 전달받아 수소가스를 정제하여 토출하는 단계(S400); 제어부가 PSA의 수소가스 토출량을 조절하기 위해 수소가스공급부를 제어하는 단계(S500); 제어부가 수소가스공급부 제어에 의해 변화된 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하는 단계(S600); 및 제어부가 원료가스공급부 제어에 의해 변화된 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 단계(S700); 를 포함한다.
상기의 단계는 원료가스 개질 시스템을 제어하기 위한 방법으로, 본 발명에 따른 시스템 제어 방법에 따르면, 종래에는 수동적으로 제어되던 원료가스 개질 시스템을 자동화할 수 있고, 수소가스 수요처의 수요량에 따른 유동적인 시스템의 운영이 가능하도록 하고 잦은 외란이 발생하는 경우에도 안정적으로 공정을 운영할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : PSA 200 : 원료가스공급탱크 300 : 공급수탱크
400 : 리포머 500 : 변성기

Claims (11)

  1. 원료가스와 공급수를 공급받아 수소가 포함된 혼합가스를 생성하고 토출하는 리포머;
    리포머로부터 혼합가스를 전달받아 수소가스를 정제하여 토출하는 PSA;
    원료가스의 공급량을 제어하는 원료가스공급부, 공급수의 공급량을 제어하는 공급수공급부 및 PSA의 수소토출량을 제어하는 수소가스공급부; 및
    수소가스공급부의 제어를 통해 토출되는 수소가스의 유량을 제어하고, 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하고, 원료가스공급부의 제어를 통해 토출되는 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 제어부;를 포함하는 원료가스 개질 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제어부는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 유량 또는 압력에 기반하여 수소가스공급부를 제어하거나 외부에서 전송된 신호에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 수소가스제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제어부는, 원료가스의 유량 또는 PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하는 원료가스제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제어부는, 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 공급수제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    수소가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 유량을 측정하는 제1유량센서;
    측정된 유량에 따라 수소가스공급부를 제어하거나 외부에서 전송된 신호에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 제1유량지시제어기;를 포함하며, 제1유량지시제어기는 일정한 유량의 수소가스를 토출할 수 있도록 수소가스공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    수소가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력을 측정하는 제1압력센서;
    측정된 압력에 따라 수소가스공급부를 제어할 수 있는 제1압력지시제어기;를 더 포함하며, 수소가스공급부가 제1유량지시제어기에 의해 제어되지 않는 경우, 일정한 압력의 수소가스가 토출될 수 있도록 제1압력지시제어기에 의하여 수소가스공급부가 제어되는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    원료가스제어기는, PSA를 통해 토출되는 수소가스의 압력을 기반으로 원료가스공급부를 제어하는 제2압력지시제어기;를 포함하며, 제2압력지시제어기는 수소가스의 압력에 대응하는 유량으로 원료가스를 공급할 수 있도록 원료가스공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    원료가스제어기는, 원료가스의 유량을 측정하는 제2유량센서;
    제2유량센서로부터 측정된 원료가스 유량을 기반으로 원료가스공급부를 제어하는 제2유량지시제어기;를 더 포함하며
    원료가스공급부가 제2압력지시제어기에 의해 제어되지 않는 경우, 일정한 유량의 원료가스가 리포머에 공급될 수 있도록 제2유량지시제어기에 의하여 원료가스공급부가 제어되는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  9. 청구항 4에 있어서,
    공급수제어기는, 원료가스의 유량에 비례하는 공급수를 토출할 수 있도록 공급수공급부를 제어하는 제3유량지시제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    공급수제어기는, 공급수의 유량을 측정하는 제3유량센서;를 더 포함하며, 제3유량지시제어기는 제3유량센서에서 측정된 공급수 유량에 따라 일정한 유량의 공급수를 공급할 수 있도록 공급수공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 원료가스 개질 시스템
  11. 청구항 1의 원료가스 개질 시스템을 제어하는 방법으로서,
    원료가스를 공급하는 단계;
    공급수를 공급하는 단계;
    리포머가 원료가스와 공급수를 공급받아 수소가 포함된 혼합가스를 생성하고 토출하는 단계;
    PSA가 리포머로부터 혼합가스를 전달받아 수소가스를 정제하여 토출하는 단계;
    제어부가 PSA의 수소가스 토출량을 조절하기 위해 수소가스공급부를 제어하는 단계;
    제어부가 수소가스공급부 제어에 의해 변화된 수소가스의 압력에 기반하여 원료가스공급부를 제어하는 단계; 및
    제어부가 원료가스공급부 제어에 의해 변화된 원료가스의 유량에 기반하여 공급수공급부를 제어하는 단계; 를 포함하는 원료가스 개질 시스템 제어방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US11814288B2 (en) 2021-11-18 2023-11-14 8 Rivers Capital, Llc Oxy-fuel heated hydrogen production process

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277123B1 (ko) 2012-09-07 2013-06-20 한국기초과학지원연구원 플라즈마 건식 개질장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7402287B2 (en) * 2004-12-17 2008-07-22 Texaco Inc. Apparatus and methods for producing hydrogen
US8920732B2 (en) * 2011-02-15 2014-12-30 Dcns Systems and methods for actively controlling steam-to-carbon ratio in hydrogen-producing fuel processing systems

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277123B1 (ko) 2012-09-07 2013-06-20 한국기초과학지원연구원 플라즈마 건식 개질장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102622869B1 (ko) * 2023-02-07 2024-01-10 주식회사 시너지 가스 개질 시스템 및 방법

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