일반기술

유동층 반응로를 이용한 열분해가스 수소개질장치

본 발명은 바이오매스의 열분해 및 가스화반응으로부터 수소를 개질하기 위한 유동층 반응로를 이용한 열분해가스수소개질장치에 관한 것으로, 유동층과 프리보드가 형성된 유동층 반응로의 가스화 반응에 의하여 수소를 개질하는 수소개질장치에 있어서, 상기 유동층 반응로의 유동화영역으로 블로어에 의하여 유입된 공기를 히터로 가열한 고온의 공기를 공급하여 유동층의 온도를 상승시켜 가스화 분위기를 형성하기 위한 공기공급부; 상기 유동층 반응로의 가스화영역으로 바이오매스를 정량공급하여 열분해 반응 및 가스화 반응을 수행하기 위한 바이오매스투입부; 및 상기 유동층 반응로의 상부로부터 반응영역으로 산화제를 공급하여 열분해된 바이오매스의 가스를 수소로 개질하기위한 산화제공급부를 포함하여 유동층 반응로를 이용한 열분해가스 수소개질장치가 구성되고, 특히 바이오매스를 유동층 반응로의 가스화영역에서 고온의 공기로 열분해시키며, 상기 바이오매스가 열분해되어 생성된 합성가스를 반응영역에서 산화제를 공급하여 산화반응시켜 수소를 개질하기 위한 수소개질장치에 관한 것이다.본 발명은 바이오매스가 유동층 연소로에서 열분해ㆍ가스화되어 생성된 합성가스를 산화반응시켜 수소를 개질하기 위한 통상의 유동층 반응로는 하부에 유동층이 형성되어 연소를 위하여 공급된 고온의 공기가 상기 유동층을 가열하기 위한 유동화영역, 상기 유동층의 상부 즉, 유동층 반응로의 중단부로 바이오매스가 공급되어 고온의 공기에 의하여 바이오매스를 부분 산화시킴으로써 흡열반응인 가스화반응에 필요한 열을 공급하게 하기위한 가스화영역 및 상기 유동층 반응로의 상부를 통하여 공급된 수증기와 흡열반응을 일으켜 유용한 가스(합성가스)를 생성하기 위한 반응영역으로 구분되어 있으며, 상기 가스화영역과 상기 반응영역이 유동층 반응로의 내부에일체로 형성되어 있어서 상기 가스화영역에서 부분 산화되어 생성된 바이오매스가스가 상기 반응영역에서 흡열반응이 이루어질 때 반응을 위한 온도 분위기의 형성에 유리하여 상기 바이오매스가스의 압력 및 온도가 하강되지 않은 상태에서 산화반응이 수행되었다. 특히 합성가스의 생성량이 공급되는 수증기의 양에 따라 증감되기 때문에 상기 반응영역으로 공급되는 수증기에 의하여 바이오매스가스의 산화반응을 유도하는 것이 중요하므로 상기 반응영역에 환형의 증기관을 형성하고 그 외주면에 방사상으로 노즐을 형성하여 수증기가 공급되었을 때 반응영역 전체에 대하여 고르게 분사되어 상기 바이오매스가스의 산화반응을 촉진시켜 대량의 합성가스(수소를 포함한 연소가스)를 얻을 수 있었다. 또한 합성가스의 생성량이 공급되는 고온의 공기량에 따라 증감되기 때문에 공기 공급관의 중간에 오리피스를 설치하여 공기의 압력 및 유속을 조절함으로써 유동화영역으로 공급되는 공기의 양을 조절하는 것이 가능해졌다. 아울러, 본 발명에 의한 유동층 반응로의 유동층영역에 공급되는 연소 열원으로 공기를 사용하였기 때문에 쉽게 수집하여 공급할 수 있었고, 상기 유동층 반응로를 포함하는 수소개질장치의 구성이 단순하기 때문에 고장의 염려가 적어서 유지 및 보수에 유리할 뿐만 아니라 설비비의 부담이 감소되었다.