KR100623925B1 - Digester gas cleaning system for cogneration - Google Patents

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KR100623925B1
KR100623925B1 KR1020050037735A KR20050037735A KR100623925B1 KR 100623925 B1 KR100623925 B1 KR 100623925B1 KR 1020050037735 A KR1020050037735 A KR 1020050037735A KR 20050037735 A KR20050037735 A KR 20050037735A KR 100623925 B1 KR100623925 B1 KR 100623925B1
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Abstract

본 발명은 폐수 침전물을 분해 처리하는 과정에서 발생하는 소화가스를 재활용해 폐수처리와 함께 전기와 열을 생산하는 열병합발전기 등의 열기관에 연료로 공급함에 있어서 소화가스에 포함되어 있는 다량의 수분이나 황화수소, 미량유해물질 등을 공기 혼합기, 냉동기, 건조기, 활성탄 흡착기 등의 장치를 조합 연계시켜 효율적으로 정화 처리하므로서 발열량이 높은 저가의 고부가가치 대체 에너지를 얻을 수 있고 2차 환경오염을 방지할 수 있는 열병합발전용 소화 가스 정화 장치에 관한 것이다.The present invention provides a large amount of water or hydrogen sulfide contained in the digestive gas in the fuel supply to the heat engine such as a cogeneration generator that generates electricity and heat along with the wastewater treatment by recycling the digestion gas generated in the process of decomposing wastewater sediment. By efficiently combining and cleaning small amounts of harmful substances with air mixers, freezers, dryers, and activated carbon adsorbers, it is possible to obtain high value-added alternative energy with high calorific value and to prevent secondary environmental pollution. A fire extinguishing gas purification apparatus for power generation.

열병합발전기, 소화가스, 공기혼합장치, 냉동기, 건조기, 활성탄 흡착기, 대체 에너지, 에너지 절약형 Cogeneration, Extinguishing Gas, Air Mixer, Refrigerator, Dryer, Activated Carbon Adsorber, Alternative Energy, Energy Saving Type

Description

열병합발전용 소화 가스 정화 장치{Digester gas cleaning system for cogneration} Digestion gas cleaning system for cogeneration

도 1은 본 발명의 일실시예로서 열병합발전용 소화 가스정화 장치의 전체 구성을 도시한 시스템 구성도1 is a system configuration diagram showing the overall configuration of the digestive gas purification apparatus for cogeneration as an embodiment of the present invention

도 2는 종래 기술의 소화가스 활용 장치 Figure 2 is a fire extinguishing gas utilization apparatus of the prior art

도 3은 본 발명에 따른 소화 가스정화 장치의 동작 흐름도 3 is a flowchart illustrating the operation of an extinguishing gas purification apparatus according to the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10:블라워 11:탈황장치10: blower 11: desulfurization device

12:저장장치 13:분배기12: Storage device 13: Distributor

14:보일러 15:가스공급관로14: boiler 15: gas supply line

20:공기혼합장치 21:필터20: air mixing device 21: filter

22:블라워 23:부스터22: Flower 23: Booster

30:냉동기 31:압력탱크30: refrigerator 31: pressure tank

32:열교환기 33:압축기32: heat exchanger 33: compressor

34:냉각기 40:응축탱크34: chiller 40: condensation tank

41:열교환기(히터) 42:제1흡착기41: heat exchanger (heater) 42: first adsorber

43:제2흡착기 44:열병합발전기43: second adsorber 44: cogeneration generator

45:순환펌프45: circulating pump

본 발명은 열병합발전용 소화 가스 정화 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 하수처리장 등 의 폐수 침전물을 분해 처리하는 과정에서 발생하는 소화가스를 재활용해 폐수처리와 함께 전기와 열을 생산하는 열병합발전기 등의 열기관에 도시가스 등의 대체 연료로 공급함에 있어서 소화가스에 포함되어 있는 다량의 수분이나 황화수소, 미량유해물질 등을 효율적으로 제거하여 정화 처리하므로서 발열량이 높은 저가의 대체 에너지를 얻을 수 있고 환경오염을 방지할 수 소화가스를 이용한 열병합발전용 가스 정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a digestion gas purification device for cogeneration, and more specifically, to a waste heat treatment by recycling the digestion gas generated in the process of decomposing wastewater sediment, such as a sewage treatment plant, such as a cogeneration generator for producing electricity and heat. In supplying heat engines with alternative fuels such as city gas, it is possible to efficiently remove and purify large amounts of water, hydrogen sulfide, and trace harmful substances contained in the extinguishing gas to obtain low-cost alternative energy with high calorific value and environmental pollution. The present invention relates to a gas purification device for cogeneration using an extinguishing gas that can be prevented.

열병합 발전 시스템은 석유, 석탄, 천연가스, 소화가스와 같은 1차 에너지로부터 열과 동력이라는 두 가지의 유용한 에너지를 생산하여 순차적으로 이용하는 고효율 에너지 이용기술로서 전력 생산공정에서 발생하는 폐열(배열)을 재활용하므로서 에너지 절약 및 경비절감에 기여할 수 있으며 대기오염 저감에 의한 환경보호와 전기와 열수요의 계절적 불균형에 적극 대응 할 수 있는 효과가 있어서 그 수요가 증가하고 있으나 초기 투자비에 비하여 석유나 천연가스 등 의 상대적으로 비 싼 연료를 사용하는 문제점이 있다.The cogeneration system is a high-efficiency energy utilization technology that generates two useful energies, namely heat and power, from primary energy such as petroleum, coal, natural gas, and digestion gas, and recycles waste heat (array) generated in the power production process. This can contribute to energy savings and cost savings, and has the effect of actively responding to environmental protection by reducing air pollution and seasonal imbalances in electricity and heat demand, but the demand is increasing. There is a problem of using relatively expensive fuel.

또한 종래 하수처리장이나 산업폐수 처리장, 쓰레기 매립지, 음식물 쓰레기 등의 고농도 유기성 폐수처리과정에서 발생하는 슬러지 등의 침전물을 생물학적 방법이나 화학적 방법등의 혐기성 소화방법으로 분해 처리할 때 발생되는 부산물로서 소화가스를 난방이나 열원 등의 저가 대체 에너지원으로 활용하고 있으나 도 2에 도시한 바와 같이 보일러나 발전기, 열병합 발전기 등의 열기관 전단에 장착된 전처리 장치가 블라워, 탈황장치, 가스 저장탱크로만 구성되어, 오염부하가 높은 소화가스에 함유된 황화수소나 수분, 미량유해물질 등이 완전히 정제되지 않은 상태로 사용되므로서 메탄의 순도가 낮아 발열량이 적게 되고 독성이 강하고 심한 악취를 유발하며 철이나 아연 구리 등을 강하게 부식시키는 특징을 가지는 황화수소에 의하여 악취가 발생하고 열병합 발전기 등의 기계장치를 부식시키는 등 에너지 활용 효율면에서 문제점이 많아 바이오 가스를 도시가스 수준으로 경제적이고 효율적으로 정제 처리한 고순도의 바이오 가스가 절실히 요구되고 있다. Digestion gas as a by-product generated when decomposing sediment such as sludge generated in a high concentration organic wastewater treatment process such as conventional sewage treatment plant, industrial wastewater treatment plant, landfill, food waste, etc. by anaerobic digestion method such as biological method or chemical method. Is used as a low-cost alternative energy source such as heating or heat source, but as shown in FIG. 2, the pretreatment device installed in the front of a heat engine such as a boiler, a generator, or a cogeneration generator includes only a blower, a desulfurization device, and a gas storage tank. Hydrogen sulfide, moisture, and trace harmful substances contained in the highly polluting digestive gas are not completely purified, so the purity of methane is low, resulting in low calorific value, high toxicity, and strong odor. Bad smell caused by hydrogen sulfide There are many problems in terms of energy utilization efficiency such as vibrating and corroding machinery such as cogeneration generators. Therefore, there is an urgent need for high-purity biogas that has been economically and efficiently purified and processed at the level of city gas.

따라서 열병합발전과 폐수처리를 연계함에 있어서 열병합 발전용 연료원으로 폐수처리과정에서 발생하는 슬러지 등의 침전물을 분해 처리할 때 발생되는 부산물인 소화가스를 이용하되 소화가스에 포함된 황화수소나 수분, 미량유해물질을 정제하여 균질화된 고순도의 바이오 가스를 공급하므로서 열효율이 증가되어 에너지를 절약할 수 있으며 설비의 안정적인 운전이 가능하게 하여 바이오 가스의 활용도를 증가 시킬 수 있는 바이오 가스의 정화기술이 요구된다.. Therefore, in linking cogeneration and wastewater treatment, as a fuel source for cogeneration, use digestion gas which is a by-product generated when decomposing sediment such as sludge generated in wastewater treatment process, but the hydrogen sulfide, water, and traces contained in the digestion gas. By purifying harmful substances and supplying homogenized high-purity biogas, thermal efficiency can be increased to save energy, and a stable operation of the facility is required, thereby purifying biogas purification technology that can increase the utilization of biogas. .

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 폐수 침전물을 분해 처리하는 과정에서 발생하는 소화가스를 재활용해 폐수처리와 함께 전기와 열을 생산하는 열병합발전기 등의 열기관에 연료로 공급함에 있어서 소화가스에 포함되어 있는 다량의 수분이나 황화수소, 미량유해물질 등을 공기 혼합, 냉동, 건조, 활성탄 흡착 등의 방법을 연계시켜 효율적으로 정화 처리하므로서 발열량이 높은 저가의 고부가가치 대체 에너지를 얻을 수 있고 2차 환경오염을 방지할 수 있는 열병합발전용 소화 가스 정화 장치를 제공하는데 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above problems, in recycling the digestion gas generated in the process of decomposing wastewater sediment as a fuel for supplying heat engines such as cogeneration generators that produce electricity and heat together with wastewater treatment. By efficiently purifying large amounts of water, hydrogen sulfide, and trace harmful substances contained in the digestive gas through air mixing, freezing, drying, and adsorption of activated carbon, high-value, high-value alternative energy with high calorific value can be obtained. It is an object of the present invention to provide a fire extinguishing gas purification device for co-generation that can prevent secondary environmental pollution.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같으며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.Detailed description of the configuration of the present invention for achieving the above object is as follows and a detailed description of known components that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

본 발명은 소화가스를 송풍 이송하는 블라워(10), 소화가스중의 황화수소(H2S)를 제거하는 탈황장치(11), 탈황된 소화가스를 저장하는 저장탱크(12)가 가스공급관로(15)에 순차로 구비되어 소화가스를 분배기(header)(13)로 분배하여 보일러(14)와 열병합발전기(44)에 연료원으로 공급하는 열병합발전용 소화 가스 정화 장치에 있어서, In the present invention, the blower 10 for blowing and transporting the digestion gas, the desulfurization apparatus 11 for removing hydrogen sulfide (H 2 S) in the digestion gas, and the storage tank 12 for storing the desulfurized digestion gas are gas supply pipes. In the digestion gas purification apparatus for cogeneration combined with the fuel supply to the boiler (14) and the cogeneration generator (44) as a fuel source by sequentially provided in the (15) to distribute the digestion gas to the head (13),

상기 저장탱크(12)에 연결된 팬유니트의 가스 부스터(23) 후단으로는 활성탄 이 충전된 필터(21)와 블라워(22)로 구성된 공기혼합장치(air dosing system)(20)를 장착하고, 공기혼합장치 후단의 냉동기(30) 일측으로는 냉매 배관을 매개로 압력탱크(31), 열교환기(32), 압축기(33), 냉각기(34)로 구성된 흡수식 냉동 사이클 배관을 형성하고 타측으로는 응축탱크(40), 열교환기(히터)(41), 활성탄 필터가 각각 충전된 제 1흡착기(42) 및 제 2흡착기(43)를 열병합발전기(44)에 순차적으로 연결하여 바이오 가스 유로를 형성하는 소화 가스 정화 장치로서, A rear end of the gas booster 23 of the fan unit connected to the storage tank 12 is equipped with an air dosing system 20 consisting of a filter 21 and a blower 22 filled with activated carbon, One side of the refrigerator (30) at the rear of the air mixing unit forms an absorption refrigeration cycle pipe consisting of a pressure tank (31), a heat exchanger (32), a compressor (33), and a cooler (34) via a refrigerant pipe. A biogas flow path is formed by sequentially connecting the condensation tank 40, the heat exchanger (heater) 41, and the first adsorber 42 and the second adsorber 43 filled with activated carbon filters, respectively, to the cogeneration generator 44. As extinguishing gas purification device to say,

탈황장치(11)로 소화가스 중의 황화수소를 제거하고, 공기혼합장치(air dosing system)(20) 필터(21)로 여과된 외부의 신선한 공기를 흡입 산소를 공급하여 가스 농도가 저하되고 기화되기 쉬워 연소에 용이한 혼합가스를 형성하며, 혼합 공기는 냉동기(30)에서 냉각기(34)로 냉매(cold brine)가 관류 순환되는 냉각 냉동 사이클을 구현하여 냉동기(30)에서 가스를 냉동시킴과 동시에 생성되는 응축수는 응축탱크(40)에서 처리한 다음 열교환기(히터)(41)에서 건조시켜 기액 분리시키고 다시 최종적으로 활성탄 필터가 충전된 제 1흡착기(42) 및 제 2흡착기(43)에서 2단계로 잔여 수분및 기타 불순물을 흡착시켜 소화가스를 정화 처리하는 구성이다, The desulfurization apparatus 11 removes hydrogen sulfide in the extinguishing gas and supplies fresh oxygen to the outside air filtered through the air dosing system 20 filter 21 so that the gas concentration decreases and is easy to vaporize. It forms a mixed gas that is easy to burn, and the mixed air implements a cooling refrigeration cycle through which a cold brine flows through the freezer 30 from the freezer 30 to the cooler 34 to simultaneously freeze the gas in the freezer 30. The condensate is treated in a condensation tank 40 and then dried in a heat exchanger (heater) 41 to separate gaseous liquid, and finally, two stages in the first and second adsorbers 42 and 43 filled with activated carbon filters. It is a component that purifies digestion gas by adsorbing residual moisture and other impurities.

상기한 구성에서 열교환기(히터)(41)는 순환펌프(45)로 연속 토출 공급되는 온수를 열교환하고 소화 가스를 가열 승온시켜 건조시키는 열원으로 사용하게 된 다. In the above configuration, the heat exchanger (heater) 41 is used as a heat source that heat-exchanges hot water continuously supplied to the circulation pump 45 and heats and heats the digestion gas.

본 발명은 슬러지 등 폐수 침전물을 분해 처리하는 과정에서 발생하는 소화가스를 재활용해 페수처리와 함께 전기와 열을 생산하는 열병합발전기 등의 열기관에 연료로 공급함에 있어서 소화가스에 포함되어 있는 다량의 수분이나 황화수소, 미량유해물질 등을 공기 혼합, 냉동, 건조, 활성탄 흡착 등의 장치를 연계 조합시켜 효율적으로 정화 처리하는 바이오 가스 정화시스템을 제공하므로서 발열량이 높은 저가의 대체 에너지를 얻을 수 있고 2차 환경오염을 방지할 수 하는데 특징이 있다. The present invention recycles the digestion gas generated in the process of decomposing wastewater sediment, such as sludge, and supplies a large amount of water contained in the digestion gas in the fuel supply to a heat engine such as a cogeneration generator that produces electricity and heat together with wastewater treatment. And low-temperature alternative energy with high calorific value can be obtained by providing biogas purification system that efficiently purifies and processes hydrogen sulfide and trace harmful substances by combining equipment such as air mixing, freezing, drying and adsorption of activated carbon. It is characterized by being able to prevent contamination.

이하 본 발명의 바이오 가스 정화시스템 시스템을 첨부 도면에 의하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the biogas purification system system of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

일반적으로 하수처리장 등에서 발생되는 소화가스의 성분은 성상에 따라 차이가 있으나 대략 미정제 상태에서 가스연료 사용이 가능한 메탄가스가 55-60%, 불활성 가스인 탄산가스가 40-45%, 황화수소, 수분, 질소 등 기타 유해물질이 2% 정도인 것으로 보고되고 있어 이의 활용도를 제고하기 위한 가스 정화시스템의 구축이 절실히 요구된다.In general, the composition of the digestive gas generated from sewage treatment plants is different depending on the properties, but 55-60% of methane gas that can be used gas fuel in the crude state, 40-45% of inert carbon dioxide gas, hydrogen sulfide, water It is reported that about 2% of other harmful substances such as nitrogen and nitrogen are required to establish a gas purification system to improve its utilization.

도 1은 본 발명의 일실시예로서 열병합발전용 소화 가스정화 시스템의 전체 공정을 도시한 시스템 구성도로서, 하수 처리장이나 쓰레기 매립지 등의 매립지에서 침전물을 분해 처리하는 과정에서 발생하는 소화가스를 공급하는 가스공급관로(15)의 전단에는 소화가스를 송풍 이송하는 불라워(10)와 이송된 소화가스중의 황화수소를 통상의 황화합물 처리법에 의하여 처리하는 탈황장치(11), 탈황처리된 소화가스를 메탄가스와 탄산가스, 수분 등 불순물과 수분이 포함되는 미정제 상태로 저장하는 가스 저장탱크(12)가 각각 구비된다. 1 is a system configuration diagram showing an overall process of a cogeneration fire extinguishing gas purification system as an embodiment of the present invention, and supplies digestion gas generated in a process of decomposing sediment in a landfill such as a sewage treatment plant or a waste landfill. At the front end of the gas supply line 15, a blower 10 for blowing and extinguishing the extinguishing gas, a desulfurization apparatus 11 for treating hydrogen sulfide in the conveyed extinguishing gas by a conventional sulfur compound treatment method, and a desulfurized extinguishing gas Gas storage tanks 12 for storing in an unpurified state containing impurities such as methane gas, carbon dioxide, water, and water are provided.

상기한 가스 저장탱크(12)에 저장된 미정제 소화가스는 분배기(헤더)(13)로 분기되어 다음단의 보일러(14)에 바로 공급되어 용수로 사용되거나 정제처리과정을 생략하고 가스 부스터(23)의 팬유니트 구동으로 압력손실이 일정한 압력을 유지하면서 우회배관을 통하여 열병합발전기(44)에 연료원으로 공급하게 되는 것으로 이러한 경우에는 메탄의 순도가 떨어지게 되므로 열효율면에서 불리하다.The crude digestion gas stored in the gas storage tank 12 is branched to the distributor (header) 13 and immediately supplied to the boiler 14 of the next stage to be used as water or to omit the refining process. The pressure of the fan unit is driven to maintain the constant pressure while supplying the cogeneration generator 44 as a fuel source through the bypass pipe. In this case, the purity of methane is lowered, which is disadvantageous in terms of thermal efficiency.

한편 상기 분배기(13)로 분기되어 진행하는 소화가스는 가스 부스터(23)를 경유하여 일정한 압력으로 계속 진행하게 되며 가스 배관상에 연결되는 공기혼합장치(air dosing system)(20)에 접속하게 되는 것으로서, 상기 공기혼합장치(20)는 활성탄 필터(21)와 정역회전 구동하는 블라워(22)가 세트로 구성된 모듈장치로서 외기와 접촉하는 필터(21)가 외부의 신선한 공기를 여과 흡입하고 흡입 공기는 강력한 송풍압으로 블라워(22)를 이용 소화가스 유로에 불어 넣어 미정제 소화 가스에 산소를 공급 희석하고 가스 농도를 저하시켜 연소와 건조 분리에 용이한 혼합가 스를 형성하게 한다. On the other hand, the extinguishing gas branched to the distributor 13 continues at a constant pressure via the gas booster 23 and is connected to an air dosing system 20 connected to the gas pipe. As the air mixing device 20 is a module device composed of an activated carbon filter 21 and a blower 22 for driving forward and reverse rotation, the filter 21 contacting the outside air filters and sucks in fresh air outside. The air is blown into the digestion gas flow path using the blower 22 with a strong blowing pressure to supply and dilute oxygen in the crude digestion gas, and to reduce the gas concentration to form a mixed gas for combustion and dry separation.

상기한 혼합 가스는 흡착을 용이하게 하기 위해 가스를 냉동처리하는 냉동기(30)와 응축수를 처리하는 응축탱크(40) 냉동된 기체를 건조시켜 수분을 제거시키는 열교환기(히터)(32), 최종적으로 수분과 기타 이물질 등을 흡착 제거하여 정화된 소화가스를 열병합 발전기(44)에 공급하는 제1흡착기(42)와 제2흡착기(43)가 순차적으로 연결 구성되는 가스 정화장치에 접속된다.The mixed gas is a heat exchanger (heater) 32, which removes moisture by drying the frozen gas to freeze the gas freezer 30 to facilitate adsorption and the condensation tank 40 to process the condensate to facilitate adsorption. The first adsorber 42 and the second adsorber 43, which adsorb and remove moisture and other foreign matters, and supply the purified digestion gas to the cogeneration generator 44, are connected to a gas purification device that is sequentially configured.

전술한 바와 같이 냉동기(chiller)(30)의 일측으로는 압력탱크(expansion tank)(31), 열교환기(heat exchange)(32), 압축기(compressor)(33), 냉각기(cooler)(34)로 구성된 공지의 흡수식 냉동 사이클 배관을 형성하고, 용수의 열을 흡수하는 흡수식 냉동기(30)에서 냉각기(34)로 비독성의 냉매(cold brine)가 관류 순환되는 냉각 냉동 사이클을 구현하여 냉동기를 가동시키므로서 전단의 가스 저장탱크(12)에서 보내지고 공기혼합장치(20)의 흡입공기와 혼합되어 기화되기 좋도록 저농도로 보내온 혼합공기를 냉각시켜 건조장치인 히터(41)로 보내주게 되는 것으로 흡수식 냉동기(30)에서는 후단의 열교환기(히터)(41)를 거쳐온 온수를 열교환하여 열원으로 사용한다. As described above, one side of the chiller 30 includes an expansion tank 31, a heat exchanger 32, a compressor 33, and a cooler 34. Forming a known absorption refrigeration cycle piping consisting of, and operating the freezer by implementing a refrigeration refrigeration cycle in which the non-toxic refrigerant (cold brine) through the circulation flow from the absorption chiller (30) that absorbs the water of the water to the cooler (34) It is to be absorbed by the gas storage tank 12 of the front end and mixed with the intake air of the air mixing device 20 is sent to the heater 41 which is a drying device to cool the mixed air sent to a low concentration so as to be vaporized In the refrigerator (30), the hot water passing through the heat exchanger (heater) 41 at the rear end is exchanged and used as a heat source.

계속해서 냉각 사이클의 동작을 간략하게 설명하면 냉동기(30)에서 열교환된 냉각된 냉매는 가스 순환 배관을 타고 진행하면서 열교환기(32)에서 재차 열교환되 고 다시 압축기(compresor)(33)에서 고온 고압으로 압축된 상태로 진행하여 냉각기(cooler)(34)를 거쳐 냉동기로 귀환하게 되는 것으로서, 이때 배관상의 압력탱크(expansion tank)(31)는 저온 저압으로 팽창되어 과다한 팽창압력이 걸리는 것을 완충해주는 역할을 한다.Subsequently, the operation of the cooling cycle will be briefly described. The cooled refrigerant heat-exchanged in the refrigerator (30) is heat-exchanged again in the heat exchanger (32) while proceeding through the gas circulation pipe, and is again heated at a high temperature and high pressure in the compressor (33). In the compressed state to return to the freezer through the cooler (34), the pressure tank (expansion tank) on the pipe (expansion tank 31) is expanded to a low temperature low pressure to cushion the excessive expansion pressure takes Do it.

냉동기(30)에서 냉각된 소화가스는 건조를 위하여 열교환기 히터(41)로 이송되는데 히터(41)는 온수를 순환시키는 순환 펌프(45)에 연결되어 열병합발전소 등의 폐열을 재활용하여 승온시킨 온수를 열교환 재가열하여 냉각 가스를 건조시키게 되므로서 냉각 건조과정을 수행하게 되며 이러한 냉동 건조법은 후단에서 전개되는 활성탄 흡착을 더욱 용이하게 하게 되며 또한 냉동기(30) 후단의 응축탱크(40)에서는 온도 저하로 인하여 응축 낙하되는 응축수를 처리하게 되므로서 2단계로 수분을 제거한다. The digested gas cooled in the freezer (30) is transferred to a heat exchanger heater (41) for drying. The heater (41) is connected to a circulation pump (45) for circulating hot water, and recycled and warmed up by heating waste heat such as a cogeneration plant. The heat exchange is reheated to dry the cooling gas, thereby performing a cooling drying process. The freeze-drying method further facilitates adsorption of activated carbon developed at a later stage. Also, in the condensation tank 40 at the rear of the refrigerator 30, the temperature is reduced. Due to the condensed water to be treated by condensation drops to remove water in two steps.

상기 열교환기 히터(41)의 후단으로는 활성탄 필터가 충전된 제 1흡착기(42) 및 제 2흡착기(43)를 연속 경유하게 하므로서 소화가스에 잔존하는 수분이나 이물질 등의 유해물질을 최종적으로 흡착 제거하여 고순도로 정화되어 연소에 용이한 상태로 개질된 소화가스를 열병합 발전기(44)에 제공할 수 있게 되는 것이다. The rear end of the heat exchanger heater 41 continuously passes through the first adsorber 42 and the second adsorber 43 filled with the activated carbon filter to finally adsorb harmful substances such as moisture or foreign matter remaining in the extinguishing gas. It is possible to provide the cogeneration generator 44 with the digested gas which has been removed and purified to high purity to facilitate combustion.

주지하다시피 상기한 활성탄 필터는 비표면적이 크고 흡착물질인 소화가스에 대한 친화력이 커서 흡착의 효과가 극대화되는 흡착제이다.As is well known, the activated carbon filter is an adsorbent having a large specific surface area and a large affinity for extinguishing gas, which is an adsorbent, and thus maximizes the effect of adsorption.

이러한 일련의 가스 정화공정은 컴퓨터에 의하여 전체적으로 자동 제어하는 제어장치(미도시함)의 운전모드에 따라 제어되며, 배관상의 필요한 요소 위치에는 압력 손실을 예방하는 부스터 펌프나 용수나 가스의 유로를 개방 또는 폐쇄시켜 유량을 조절하거나 방향을 전환시키며 역류를 차단하는 다수의 밸브장치가 선택적으로 장착될 수 있다. This series of gas purification process is controlled according to the operation mode of the control device (not shown) which is automatically controlled by the computer as a whole, and opens the booster pump or water or gas flow path to prevent pressure loss at the required position of the pipe. Alternatively, a plurality of valve devices can be optionally mounted to close, to regulate or redirect the flow rate, and to block backflow.

따라서 상기한 본 발명의 열병합발전용 소화 가스 정화 시스템은 하수처리장 등의 혐기성 소화시설로서 소화조(미도시함)에서 발생 포집된 소화가스(digest gas)가 가스공급관로(15)상에 장착된 블라워(10)에 의하여 연속적으로 강제 이송되어 탈황장치(11)에 공급되며 탈황장치(11)에서 흡착법, 흡수법, 미생물 분해법 등의 통상적인 황화합물 처리과정을 거쳐 황화수소(H2S)가 제거된 소화가스는 메탄가스와 탄산가스, 수분 등 불순물과 수분을 함유한 상태에서 이송되어 가스 저장탱크(12)에 저장된다. Therefore, the above-described cogeneration fire extinguishing gas purification system of the present invention is an anaerobic digestion facility such as a sewage treatment plant, and a digest gas generated in a digestion tank (not shown) is mounted on a gas supply line 15. Continuously transported by the war (10) and supplied to the desulfurization apparatus 11, the hydrogen sulfide (H 2 S) is removed from the desulfurization apparatus 11 through a conventional sulfur compound treatment process such as adsorption, absorption, microbial decomposition method, etc. Digestion gas is transported in a state containing impurities and moisture such as methane gas, carbon dioxide gas, water and stored in the gas storage tank (12).

그리고 상기 전처리과정을 거쳐 탈황 저장된 소화가스는 분배기(header)(13)를 통하여 수분, 먼지, 미량유해물질 등 불순물이 정제되지 않아 잔존하는 혼합가스 상태에서 보일러(14)나 열병합 발전기(44) 등의 열기관에 공급되어 연소를 위한 직접 연료로 쓰이거나, 다시 가스 부스터(23)에 의하여 일정한 가스압력으로 가압 력을 유지한 상태로 냉동기(chiller)(30)로 이송된다. 이때 불순물이 정화되지 않은 혼합 가스 상태의 소화가스는 냉동기(30) 전단의 배관상에 위치하며 미세 기공으로 비표면적이 커서 흡착 효과가 좋은 활성탄(AC: ACTIVATED CARBON)이 여재로서 충전된 필터(21)와 블라워(22)로 구성된 공기혼합장치(air dosing system)(20)에 의하여 대기중의 신선한 공기가 혼합되고 불순물 농도가 저하되므로서 연소에 용이한 상태의 혼합 가스 상태로 냉동기(30)로 이송된다. In the digested gas stored in the desulfurization process through the pretreatment process, impurities, such as moisture, dust, and trace harmful substances, are not purified through the distributor 13, and thus the boiler 14 or the cogeneration generator 44, etc., remain in the mixed gas state. It is supplied to the heat engine of the used as a direct fuel for combustion, or by the gas booster 23 is transferred to the chiller (chiller 30) while maintaining a pressurizing force at a constant gas pressure. At this time, the extinguishing gas in the mixed gas state in which impurities are not purified is located on the pipe in front of the refrigerator 30, and the filter is filled with activated carbon (AC: ACTIVATED CARBON) having good adsorption effect due to its large specific surface area with fine pores (21). Air in the air by the air dosing system (20) composed of the air blower (22) and the blower (22) in the mixed gas state in the state of easy gas for mixing and the impurity concentration is reduced Is transferred to.

냉동기(30)로 이송된 저농도 상태의 소화가스는 냉동된 상태로 폐루프의 가스배관에 연결되어 공지의 냉각 사이클을 수행하게 되는데, 냉동기(30)에서는 소화가스의 냉각과정을 수행하게 되며 온도의 저하로 생긴 응축수는 응축탱크(40)에서 처리되므로서 수분이 제거되며, 건조장치로서 열교환기(히터)(41)는 상기와 같이 1차 수분이 제거된 소화가스를 재차 가열 건조하므로서 잔여 수분을 제거하게 되며 후단에 2단으로 분리 형성된 활성탄 필터의 제 1흡착기(42) 및 제 2흡착기(43)에서 최종적으로 활성탄으로 유해물질을 2단계로 필터링 제거하게 되고 고순도의 소화가스를 열병합발전기(44)에 공급하게 되는 것이다. The low concentration digestive gas transferred to the freezer 30 is connected to the gas pipe of the closed loop in a frozen state to perform a known cooling cycle. The freezer 30 performs the cooling process of the digestive gas and The condensate resulting from the degradation is treated in the condensation tank 40 to remove moisture, and as a drying device, the heat exchanger (heater) 41 heats the digested gas from which the primary moisture is removed as described above to dry the remaining moisture. The first adsorber 42 and the second adsorber 43 of the activated carbon filter, which are separated into two stages at the rear end, are finally removed by filtering the harmful substances into the activated carbon in two stages, and the high-purity digestive gas is combined with the cogeneration generator (44). ) Will be supplied.

상기한 본 발명은 하수 처리장이나 축산폐수처리장, 음식물 쓰레기 폐수 등에서 생성되는 바이오 가스(bio-gas)나 쓰레기 매립지 등의 매립지 발생 가스(LFG: Landfill gas) 등 에도 여건에 맞춰 적절하게 적용할 수 있다.The present invention described above can be suitably applied to landfill gas (LFG) such as bio-gas generated in sewage treatment plant, livestock wastewater treatment plant, food waste wastewater, landfill gas, etc. .

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment as various substitutions and changes can be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. .

이와 같이 된 본 발명은 폐수 침전물을 분해 처리하는 과정에서 발생하는 소화가스를 재활용해 열병합발전기 등의 열기관에 연료로 공급함에 있어서 에너지 절약절약인 방법으로 소화가스에 포함되어 있는 다량의 수분이나 황화수소, 미량유해물질 등을 공기 혼합, 냉동, 건조, 활성탄 흡착 등의 방법을 조합 연계시켜 효율적으로 바이오 가스를 정화 처리하므로서 발열량이 높은 저가의 고부가가치 대체 에너지를 얻을 수 있고 2차 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. The present invention as described above is a large amount of water or hydrogen sulfide contained in the extinguishing gas in a method of energy saving in recycling the digested gas generated in the process of decomposing wastewater sediment as a fuel to heat engines such as cogeneration. By combining the harmful substances such as air mixing, freezing, drying, and activated carbon adsorption, the biogas is efficiently purified and treated to obtain low-value, high-value alternative energy with high calorific value and to prevent secondary environmental pollution. It has an effect.

Claims (2)

소화가스를 송풍 이송하는 블라워(10), 소화가스중의 황화수소(H2S)를 제거하는 탈황장치(11), 탈황된 소화가스를 저장하는 저장탱크(12)가 가스공급관로(15)에 순차로 구비되어 소화가스를 분배기(header)(13)로 분배하여 보일러(14)와 열병합발전기(44)에 연료원으로 공급하는 열병합발전용 소화 가스 정화 장치에 있어서, Blower 10 for blowing and transporting the digestion gas, desulfurization apparatus 11 for removing hydrogen sulfide (H 2 S) in the digestion gas, and storage tank 12 for storing the desulfurized digestion gas are gas supply pipes (15). In the extinguishing gas purification device for co-generation to provide a fuel source to the boiler (14) and the cogeneration generator (44) by distributing the digestion gas to the distributor (13) in order, 상기 저장탱크(12)에 연결된 팬유니트의 가스 부스터(23) 후단으로는 활성탄 이 충전된 필터(21)와 블라워(22)로 구성된 공기혼합장치(air dosing system)(20)를 장착하고, 공기혼합장치 후단의 냉동기(30) 일측으로는 냉매 배관을 매개로 압력탱크(31), 열교환기(32), 압축기(33), 냉각기(34)로 구성된 흡수식 냉동 사이클 배관을 형성하고 타측으로는 응축탱크(40), 열교환기(히터)(41), 활성탄 필터가 각각 충전된 제 1흡착기(42) 및 제 2흡착기(43)를 열병합발전기(44)에 순차적으로 연결하여 구성함을 특징으로 하는 열병합발전용 소화 가스 정화 장치A rear end of the gas booster 23 of the fan unit connected to the storage tank 12 is equipped with an air dosing system 20 consisting of a filter 21 and a blower 22 filled with activated carbon, One side of the refrigerator (30) at the rear of the air mixing unit forms an absorption refrigeration cycle pipe consisting of a pressure tank (31), a heat exchanger (32), a compressor (33), and a cooler (34) via a refrigerant pipe. The condensation tank 40, the heat exchanger (heater) 41, and the first adsorber 42 and the second adsorber 43, each filled with an activated carbon filter is connected to the cogeneration generator 44 in sequence Extinguishing Gas Filter for Cogeneration 소화가스를 탈황시켜 보일러(14)와 열병합발전기(44)에 연료원으로 공급하는 열병합발전용 소화 가스 정화 장치에 있어서, In the digestion gas purification device for cogeneration in which the digestion gas is desulfurized and supplied to the boiler 14 and the cogeneration generator 44 as a fuel source, 탈황장치(11)로 소화가스 중의 황화수소를 제거하고, 공기혼합장치(air dosing system)(20) 필터(21)로 여과된 외부의 신선한 공기를 흡입 산소를 공급하여 가스 농도가 저하되고 기화되기 쉬워 연소에 용이한 혼합가스를 형성하며, 혼합 공기는 냉동기(30)에서 냉각기(34)로 냉매(cold brine)가 관류 순환되는 냉각 냉동 사이클을 구현하여 냉동기(30)에서 가스를 냉동시킴과 동시에 생성되는 응축수는 응축탱크(40)에서 처리한 다음 열교환기(히터)(41)에서 건조시켜 기액 분리시키고 다시 최종적으로 활성탄 필터가 충전된 제 1흡착기(42) 및 제 2흡착기(43)에서 2단계로 잔여 수분및 기타 불순물을 흡착시켜 소화가스를 정화 처리하는 방법을 특징으로 하는 열병합발전용 소화 가스 정화 장치The desulfurization apparatus 11 removes hydrogen sulfide in the extinguishing gas and supplies fresh oxygen to the outside air filtered through the air dosing system 20 filter 21 so that the gas concentration decreases and is easy to vaporize. It forms a mixed gas that is easy to burn, and the mixed air implements a cooling refrigeration cycle through which a cold brine flows through the freezer 30 from the freezer 30 to the cooler 34 to simultaneously freeze the gas in the freezer 30. The condensate is treated in a condensation tank 40 and then dried in a heat exchanger (heater) 41 to separate gaseous liquid, and finally, two stages in the first and second adsorbers 42 and 43 filled with activated carbon filters. Extinguishing gas purification device for co-generation comprising the method of purifying extinguishing gas by adsorbing residual moisture and other impurities
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