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[국내논문] 연소기가 장착된 수증기 개질기에서 운전조건이 열유동 특성 및 개질효율에 미치는 영향
The Effect of Operating Conditions on the Heat-flow Characteristics and Reforming Efficiency of Steam Reformer with Combustor 원문보기

한국연소학회지 = Journal of the Korean Society of Combustion, v.16 no.1, 2011년, pp.36 - 45  

김지석 (고려대학교 대학원 기계공학과) ,  이재성 (고려대학교 대학원 기계공학과) ,  김호영 (고려대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The heat-flow characteristics and reforming efficiency of steam reformer with combustor are numerically investigated at various operating conditions. SCR(Steam to Carbon Ratio) and GHSV(Gas Hourly Space Velocity) are adopted as important operating conditions. User-Defined-Function(UDF) was used to s...

Keyword

#Steam reformer   #Combustor   #Reforming efficiency   #Heat-flow  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탄화수소연료를 개질하는 방법은? 연료전지발전시스템 보급의 상용화를 위해서는 안정적인 수소를 공급할 수 있는 인프라의 구축이 가장 중요한 문제이며, 궁극적으로는 물 분해에 의한 수소생산기술이 확립될 것으로 예상되지만 과도기적인 현 시점에서는 탄화수소연료의 개질반응이 수소를 제조하는 핵심기술이 될 것으로 판단된다[3]. 탄화수소연료를 개질하는 방법으로는 수증기 개질법, 부분산화 개질법, 자열 개질법으로 분류되며[4], 이 중 수증기 개질법은 탄화수소 연료와 수증기를 동시에 공급하여 수소를 포함한 합성가스를 생산하는 방식이다. 이 반응은 강한 흡열반응으로 연료의 일부를 연소하여 반응열을 공급해야 하므로 수소생산효율의 일부를 상쇄하며, 추가적인 장치가 필요하여 반응기가 크고 복잡해지며, 초기 가동시간이 길고 동적 특성이 떨어지는 것이 단점이다.
수증기 개질법의 단점은? 탄화수소연료를 개질하는 방법으로는 수증기 개질법, 부분산화 개질법, 자열 개질법으로 분류되며[4], 이 중 수증기 개질법은 탄화수소 연료와 수증기를 동시에 공급하여 수소를 포함한 합성가스를 생산하는 방식이다. 이 반응은 강한 흡열반응으로 연료의 일부를 연소하여 반응열을 공급해야 하므로 수소생산효율의 일부를 상쇄하며, 추가적인 장치가 필요하여 반응기가 크고 복잡해지며, 초기 가동시간이 길고 동적 특성이 떨어지는 것이 단점이다. 하지만 수증기 개질 반응은 가스 제조공정으로서 이미 보편화되어 있으며 안정적인 수소공급이 가능하고 다른 개질 반응에 비해 수소의 생산량이 많다는 장점이 있다.
수소에너지가 신재생에너지로 각광받는 이유와 그 장점은? 화석에너지의 고갈과 에너지 소비 증가에 따른 환경문제가 대두됨에 따라 친환경적인 신재생에너지 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 그중에서 수소에너지는 지구 표면물질의 약 70%를 차지하고, 단위질량당 에너지양이 가솔린의 약 4배에 해당하는 무공해 에너지로서 각광받고 있다[1]. 또한 수소를 이용한 연료전지발전시스템은 효율이 40~60%로 매우 높으며, 반응과정에서 나오는 열을 이용하면 열효율이 최대 80%에 가까운 에너지를 생산해 낼 수 있다. 또한 배기가스 중 NOx, SOx 및 분진이 거의 없으며, 미분탄 화력발전에 비하여 CO2 발생량이 20~40% 감소되는 장점이 있다. 연료전지 발전시스템의 핵심요소인 연료전지는 전해질의 종류에 따라 SOFC, AFC, PEMFC, PAFC, MCFC 등으로 나뉘며 그 중에서도 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell, 고체산화물연료전지)가 제 3세대 연료전지로서 각광받고 있다[2].
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참고문헌 (14)

  1. D.J. Moon, B.G. Lee, R&D Trends and Unit Processes of Hydrogen Station, Korea Chemical Engineering Research, Vol. 43, 2005, pp. 331-343 

  2. B. Viswanathan, M Aulice Scibioh, FUEL CELLS Principles and Applications, CRC Press, 2007, pp. 1-14, 345 

  3. J. Larminie and A. Dicks, Fuel Cell System Explained, Second Edition, John Wiley & Sons, 2003, pp. 229-279 

  4. O'Hayre R.P.,Cha S.W., Colella W.G., Prize F.B., Fuel Cell Fundamentals 2nd ed., Wiley, 2008, pp. 372 

  5. Ib Dybkjaer. Tubular reforming and autothermal reforming of natural gas - an overview of available processes. Fuel Processing Technology Vol 42, 1995, pp. 85-107 

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  6. Y.S. Seo, D.J. Seo, Y.T. Seo, W.L. Yoon, Investigation of the Characteristics of a compact steam reformer integrated with a water-gas shift reactor, J. Power Sources Vol. 161, 2006, pp. 1208-1216 

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  7. L. Ma, C. Jiang, A. A. Adesina, D. L. Trimm, M. S. Wainwright, Simulation studies of autothermal reactor system for $H_{2}$ production from methanol steam reforming, The Chem. Eng. J., Vol. 62, 1996, pp. 103-111 

  8. David D. Davieau, Paul A. Erickson, The effect of geometry on reactor performance in the steam-reaformation process, Int. J. Hydro. Energy, Vol 32, 2007, pp. 1192-1200 

  9. C.G. Choi, T.Y. Chung, J.H. Nam, Donghoon Shin, A Comparative Study for Steam-Methane Reforming Reaction Analysis Model, KSME-B, Vol. 42, 2008, pp. 497-503 

  10. J. Xu and G.F. Froment. Methane Steam Reforming, Methanation and Water-Gas Shift: I. Intrinsic Kinetics. AIChE J. Vol 35, 1989, pp. 88-96 

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  11. 박준근, 이신구, 배중면, 김명준, 수소 생산을 위한 동축원통형 수증기 개질기 성능 및 열유속에 대한 수치해석 연구, 대한기계학회논문집, 제33권, 2009, pp. 709-717 

  12. S. Ahmed and M. Krumplt, Hydrogen from hydrocarbon fuels for fuel cells, Int. J. Hydro. Energy, Vol 26, 2001, pp. 291-301 

  13. Shafqat Hussain, A numerical evaluation of the design of an autothermal reformer for the onboard production of hydrogen from iso-octane. Queen's University, 2009, Master's Thesis 

  14. Shinku Lee, Numerical analysis of fuel reforming systems for efficient hydrogen production, KAIST, 2008, Doctoral Thesis 

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