KR100841335B1 - Development on the utilization and fuelization technologies of organic wastes such as piggery waste, food waste and swage sludge using cogeneration system including high pressure steam drying, gasification and power generation processes - Google Patents

Development on the utilization and fuelization technologies of organic wastes such as piggery waste, food waste and swage sludge using cogeneration system including high pressure steam drying, gasification and power generation processes Download PDF

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KR100841335B1 KR1020070022838A KR20070022838A KR100841335B1 KR 100841335 B1 KR100841335 B1 KR 100841335B1 KR 1020070022838 A KR1020070022838 A KR 1020070022838A KR 20070022838 A KR20070022838 A KR 20070022838A KR 100841335 B1 KR100841335 B1 KR 100841335B1
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최영찬
박중근
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한국에너지기술연구원
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Abstract

An apparatus and a method for treating swine waste having severe odor and a water content of at least 90% discharged from a pig farmhouse by using high pressure steam are provided, and a cogeneration system including high pressure steam drying, gasification and power generation by using the apparatus is provided to produce a compost and a solid fuel from swine waste treated using high pressure steam, and produce electric power by passing the solid fuel through gasification equipment. An apparatus for drying livestock waste or organic waste using high pressure steam comprises: an injection port(21) for supplying livestock waste including swine waste, or organic waste; a reactor(22) drying the livestock waste or organic waste with supplied high pressure steam while agitating the livestock waste including swine waste, or organic waste that has been supplied through the injection port by an agitator(221) axially connected to a rotary shaft(251); a double jacket(23) installed to cover an outer portion of the reactor so as to insulate thermally the reactor; a high pressure steam supply unit(24) that supplies high pressure steam for breaking cell walls of the livestock waste supplied into the reactor; a rotating unit(25) for rotating the agitator; a reactor rotating unit(26) for rotating the reactor; a discharge unit(27) penetratingly connected to a bottom part of the reactor through the double jacket to discharge treated livestock waste or organic waste; and a control box(28) for controlling the rotary speed and the steam supply amount of the reactor.

Description

중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치 및 이를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법과 이러한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치{Development on the utilization and fuelization technologies of organic wastes such as piggery waste, food waste and swage sludge using cogeneration system including high pressure steam drying, gasification and power generation processes}Livestock manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam and method for drying livestock manure or organic waste using same and cogeneration apparatus including high efficiency drying / gasification of livestock manure or organic waste using such livestock manure or organic waste drying apparatus on the utilization and fuelization technologies of organic wastes such as piggery waste, food waste and swage sludge using cogeneration system including high pressure steam drying, gasification and power generation processes}

도 1a는 본 발명에 따른 유기성폐기물(축산분뇨, 하수슬러지 및 음식물쓰레기) 처리 및 자원화 공정의 구성도이고,Figure 1a is a block diagram of the organic waste (livestock manure, sewage sludge and food waste) treatment and recycling process according to the present invention,

도 1b는 본 발명을 통해 구축하고자 하는 자급형 친환경 생태시스템도이고,Figure 1b is a self-contained eco-friendly ecological system to be built through the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치도이고,Figure 2 is a livestock manure or organic waste drying apparatus diagram using medium pressure steam according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 반응기 회전장치 구성도이고,3 is a schematic diagram of a reactor rotating apparatus for livestock waste or organic waste drying apparatus using medium pressure steam according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 건조성능 향상 메카니즘도이고, 4 is a diagram illustrating a mechanism for improving drying performance of livestock waste or organic waste drying apparatus using medium pressure steam according to the present invention;

도 5a는 본 발명에 따른 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 건조처리 전·후의 무게변화를 보인 실시예도이고, Figure 5a is an embodiment showing the weight change before and after livestock manure drying treatment using livestock manure or organic waste drying apparatus according to the present invention,

도 5b는 본 발명에 따른 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조처리 시간에 따른 취기 변화를 보인 실시예도이고, Figure 5b is an embodiment showing the odor change according to the livestock manure or organic waste drying treatment time using livestock manure or organic waste drying apparatus according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조 처리 후 고형생성물을 성형연료화하여 전력을 생산하는 가스화장치 공정도이다.FIG. 6 is a process diagram of a gasifier for producing electric power by molding the solid product after the livestock manure or organic waste drying treatment using livestock manure or organic waste according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 고액분리기
(2) : 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치
(1): solid-liquid separator
(2) livestock manure or organic waste drying equipment

(3) : 고형연료제조장치 (4) : 가스화장치(3) Solid fuel manufacturing equipment (4) Gasifier

(5) : 전력생산장치 (6) : 스팀생산장치(5): power production equipment (6): steam production equipment

(7) : 보일러 (8) : 개질기(7): Boiler (8): Reformer

(9) : 고온공기제조부 (10) : 합성가스정제부(9) High temperature air production part (10) Syngas purification part

(11) : 가스화장치고온공기공급부 (21) : 투입구(11): gasifier high temperature air supply (21): inlet

(22) : 반응기 (23) : 이중자켓(22): reactor 23: double jacket

(24) : 중압증기공급수단 (25) : 회전수단(24): medium pressure steam supply means (25): rotation means

(26) : 반응기회전수단 (27) : 배출수단(26): reactor rotation means (27): discharge means

(28) : 컨트롤박스 (91) : 열교환기(28): control box (91): heat exchanger

(92) : 송풍기 (93) : 연소기(92): blower (93): combustor

(101) : 필터 (102) : 세정기101: filter 102: cleaner

(111) : 열교환기 (112) : 송풍기(111): heat exchanger (112): blower

(221) : 교반장치 (231) : 중압증기 공급구(221): stirring device (231): medium pressure steam supply port

(241) : 주공급라인 (242) : 감압라인241: main supply line 242: decompression line

(243) : 이중자켓단열공급라인 (251) : 회전축 (243): double jacket insulation supply line (251): rotating shaft

(252) : 베어링 (253) : 풀리252: Bearing 253: Pulley

(254) : 모터풀리 (255) : 모터(254): motor pulley (255): motor

(261) : 반응기회전축 (262) : 스프로킷(261): reactor axis of rotation (262): sprocket

(264) : 웜기어 (265) : 레버(264): Worm Gear (265): Lever

(2511) : 노즐2511: nozzle

본 발명은 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치 및 이를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법과 이러한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치에 관한 것이다. The present invention provides a livestock manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam and a method for drying livestock manure or organic waste using the same and cogeneration including high efficiency drying / gasification of livestock manure or organic waste using such livestock manure or organic waste drying apparatus. Relates to a device.

국민소득의 증대는 사회구성원들의 생산 및 소비활동의 다양화, 고급화 및 대량화하게 하였으며, 특히 식생활 문화의 변화를 통한 육류 소비는 크게 증가되었다. 이에 따라 돼지, 닭, 소 등을 포함하는 축산업은 그 수요 충족을 위해 사육 두수의 증가와 함께 대형화를 거듭해 왔다. Increasing national income has led to diversification, quality and mass production and consumption of social members, especially meat consumption through changes in dietary culture. Accordingly, the livestock industry, including pigs, chickens, and cattle, has grown in size with increasing number of heads to meet the demand.

그러나, 이러한 경제의 발달은 쾌적하고 풍요로운 인간 생활의 구현을 위해 극복해야 할 생활환경의 오염문제를 심각하게 야기시키고 있다. However, such economic development seriously raises the problem of pollution of living environment, which must be overcome in order to realize pleasant and prosperous human life.

최근 집약적인 축산업의 발달로 국내에서 발생되는 가축분뇨의 연간 배출량 은 약 4,500만톤 규모로 막대한 비료자원으로서의 역할과 동시에 한편으로는 주변 환경의 오염원으로까지 인식하게 되었는데 이는 일부 농가에서 분뇨의 방치, 무단 방뇨 등으로 토양 및 수질오염 유발에 대한 우려, 악취 및 해충발생 등에 기인한 것으로서 가축분뇨 처리와 환경문제 해결에 대한 요구와 관심이 주변 및 사회 전반에서 증대되고 있는 실정이다. With the recent development of intensive livestock farming, the annual discharge of domestic livestock manure is about 45 million tons, serving as an enormous fertilizer resource, and on the other hand, also recognized as a pollution source of the surrounding environment. Due to concerns about the cause of soil and water pollution, odors and pests caused by pissing, demands and interests on livestock manure treatment and environmental problems are increasing in the surrounding area and society.

2003년 12월에 발생한 광우병과 고병원성 조류인플루엔자의 영향으로 세계적으로 쇠고기와 닭고기의 대체육류로 자리잡은 돼지의 사육두수는 2005년 현재 약 883만두에 이르고 있다. As of 2005, the number of pigs raised as a substitute for beef and chicken has reached 8,830,000 heads due to mad cow disease and highly pathogenic avian influenza.

그러나, 2003년 9월을 정점으로 사육두수는 감소하기 시작하였는데 이는 돼지 산지가격이 높게 형성되었음에도 불구하고 가축 분뇨 처리의 어려움, 사료 가격 인상 및 돼지 질병 발생 등의 영향으로 농가의 폐업이 증가하였기 때문으로 평가되고 있다.However, the number of breeding heads began to decrease after peaking in September 2003, despite the fact that the price of pig farms was high. It is evaluated.

또한 해양오염방지법 시행규칙에 따라 유기성 폐기물의 해양투기는 2010년 이후 전면 금지될 예정이어서 해양 배출이 점차 어려워지고 있는 현실을 감안한다면 축산 농가의 어려움은 더욱 가중될 것으로 전망된다. 이는 2003년 양돈협회에서 실시한 경영실태 조사에서도 나타났는데 조사결과 양돈업 종사자들의 가장 큰 애로사항은 분뇨처리, 자금조달 곤란, 경영수지 부실, 방역의 순으로 조사되었으며, 따라서, 향후 농림부 및 양돈협회에서 추진해야할 사업의 우선순위는 가축분뇨의 자원화, 악취방지 대책, 질병예방 등의 순으로 조사되었다. In addition, the dumping of organic wastes is scheduled to be banned after 2010 under the Marine Pollution Prevention Act, and the difficulties of livestock farms are expected to increase even further. This was also reflected in the 2003 Management Survey conducted by the Swine Association. The survey found that the biggest difficulties of the swine workers were in the order of manure treatment, difficulty financing, poor balance of payment, and protection. The priority of the project was investigated in order of resource manure recycling, odor prevention measures and disease prevention.

국내 양돈 농가의 절반은 1,000∼1,200두의 규모를 유지하고 있으며, 10∼15톤/일 규모의 분뇨를 배출하고 있다. 배출된 분뇨의 처리는 해양배출, 공공시설을 이용한 처리 또는 수급이 원활하지 않고 값이 비싼 수분조절재를 이용한 발효처리에 의해 이루어지고 있다. Half of domestic hog farms maintain 1,000 to 1,200 heads and produce 10 to 15 tons / day of manure. Treatment of the discharged manure is carried out by marine discharge, treatment using public facilities, or fermentation treatment using a moisture control material which is inexpensive and expensive.

가축분뇨는 그동안 "오수분뇨 및 축산폐수에 관한 법률"의 틀속에서 정화처리를 포함한 수질관리와 개별농가 단위에서의 자원화를 중심으로 관리되어 왔으며, 고형성분의 퇴비화처리, 액체성분의 정화처리 및 주변과의 악취문제에 의한 민원의 해결을 위한 다양하고 친환경적인 기술개발의 노력이 진행되고 있다. Livestock manure has been managed in the framework of the Law on Sewage and Livestock Wastes, focusing on water quality management, including purification, and recycling in individual farming units, and composting solid components, purifying liquid components and surroundings. Efforts are being made to develop a variety of eco-friendly technologies to resolve complaints caused by odor problems.

국내의 경우 일반적으로 축사에서 발생된 가축분뇨의 처리는 해양배출, 공공시설을 이용한 처리 및 톱밥, 왕겨 등의 수분조절재를 이용한 퇴비화 등에 의해 이루어지고 있으나 아직까지도 애로요인이 많이 남아 있는 것이 현실이다. In Korea, the treatment of livestock manure from cattle barns is usually done by marine discharge, treatment using public facilities, and composting with moisture control materials such as sawdust and rice husk, but there are still many difficulties. .

즉, 가축분뇨는 순수 비료기능 이외에 토양개량(물리ㆍ화학ㆍ생물성) 등 친환경 농업에 기여할 수 있으나 비료성분이 불균형적이고, 살포시 많은 비용과 노동력이 요구되어 화학비료와의 경쟁에서 현실적으로 불리한 면이 있어 비료 자원화가 어려운 실정이다. In other words, livestock manure can contribute to environment-friendly agriculture such as soil improvement (physical, chemical and biological) in addition to pure fertilizer function, but it is unfavorable in the competition with chemical fertilizer due to the imbalance of fertilizer components and high cost and labor when spraying. It is difficult to resource fertilizer.

또한, 가축분뇨는 고농도 유기성 물질로 발생 및 처리과정에서 심한 악취발생으로 인근주민 민원이 발생되고, 일부 비위생적인 축사관리도 환경오염을 가중시킬 우려가 있다. In addition, livestock manure is a high concentration of organic substances, and in the process of processing and bad odor generated in the process of neighboring residents complaints, and some unsanitary house management may increase the environmental pollution.

가축분뇨의 자원화가 어려운 농가는 정화처리 시설을 설치하고 있으나 일반 하수나 공장폐수보다 고농도인 경우가 많아 기술적, 경제적인 어려움이 있고, 농가의 관리소홀로 부적절한 처리를 하거나 무단방류하는 사례가 늘고 있는 실정이다.Farms that have difficulty in recycling livestock manure have installed purification treatment facilities, but they are often higher in concentrations than general sewage or factory wastewater, causing technical and economic difficulties, and increasing cases of improper treatment or unauthorized discharge due to neglect of farm management. to be.

아울러, 공공시설의 경우 시설용량보다 처리량이 적고('03, 가동률 64.5%), 고농도의 혼합분뇨 유입 및 시설의 조기부식에 따른 노후화 등으로 처리효율이 떨어지고 있으며, 소규모 농가에서 발생되는 분뇨의 수거체계가 미흡한 실정이다. In addition, in the case of public facilities, the throughput is less than the capacity ('03, operation rate 64.5%), and the treatment efficiency is lowered due to the inflow of high concentration of mixed manure and aging due to premature corrosion of the facility. The system is inadequate.

더욱이, 공공처리 시설 설치도 혐오시설로 인식되어 입지선정시 주민반대, 지자체의 소극적인 업무추진 등으로 지연되는 사례가 발생되고 있다. Moreover, the installation of public treatment facilities is also perceived as hateful facilities, and there are cases where delays are caused due to opposition of residents and passive promotion of local governments when selecting locations.

이외에도 가축분뇨 처리시설의 운영측면에서는 수분조절재(톱밥 등)의 가격 상승과 수급곤란, 시설ㆍ장비의 조기 노후화, 사육두수를 초과한 자가 처리능력 등을 꼽을 수 있으며, 무엇보다 중요한 문제가 경종ㆍ축산농가 연계를 통한 자연순환 시스템의 활성화가 잘 이루어지고 있지 않다는 것이다. In addition, the operational aspects of livestock manure treatment facilities include the rise in price and difficulty in supply and demand for moisture control materials (sawdust, etc.), premature aging of facilities and equipment, and the ability to self-treat more than breeding heads. ㆍ Activation of natural circulation system through livestock farming is not working well.

아울러, 처리비용 또는 노력의 번거로움 등 여러 가지 이유로 분뇨를 해양배출에 의존하고 있던 농가에서도 폐기물 해양배출 관련 국제협약에 의해 정부에서 폐기물 해양배출감소 정책을 고려하고 있어 더 이상 해양배출이 어려움을 감안한다면 축사에서 발생되는 가축분뇨의 처리를 위한 경제적이고 환경친화적 기술의 개발이 필수적이라 하겠다. In addition, even in farms that depended on the discharge of manure for various reasons, such as disposal costs or the hassle of effort, the government is considering a policy to reduce waste discharge by the government according to the international agreement on waste discharge. If so, it is essential to develop economical and environmentally friendly technologies for the treatment of livestock manure from livestock houses.

이를 해결하기 위한 대책의 일환으로 정부에서는 소각, 퇴비화, 고형화 또는 고화, 탄화, 시멘트소성로 투입 등 유기성폐기물의 처리방법을 확대, 자원화공공처리시설(액비, 퇴비 생산) 신설 및 지역단위 통합관리센터 설치 등의 방안을 제시한 바 있으나, 이와 같은 대책에도 불구하고 악취 등으로 인한 잦은 민원의 발생으로 축산농가 또는 처리설비의 확충에 어려움을 가중시키고 있다. As part of measures to solve this problem, the government has expanded the method of treating organic wastes such as incineration, composting, solidification or solidification, carbonization, and cement kiln, establishing new resource processing facilities (liquid and compost production), and establishing integrated regional management centers. However, despite these measures, frequent complaints due to bad smells have made it difficult to expand livestock farms or processing facilities.

또한, 유기성 폐기물 처리는 대부분 혐기성 소화공정에 의해 이루어지고 있으며, 국내·외적으로 유기성 폐기물 발효에 의한 메탄가스를 이용한 전력 생산기술 개발이 진행되고 있다. In addition, most of the organic waste treatment is made by anaerobic digestion process, the development of electric power production technology using methane gas by domestic and foreign fermentation of organic waste.

그러나, 혐기성 소화공정에 의한 자원화 기술 개발의 경우 가스 발생을 위해 30∼40일이 필요하며, 악취 발생으로 여전히 민원의 소지를 안고 있을 뿐만 아니라 처리를 위한 충분한 공간확보 및 안정적인 가스발생이 어려운 문제점을 안고 있는 실정이다. 더욱이, 기존 혐기성 소화공정을 이용한 유기성폐기물 처리후 잔류슬러지(humus)는 지금까지 해양투기 되어 왔으나, 2010 이후 해양투기의 전면금지조치로 본 발명과 관련된 건조/가스화/발전시스템을 이용한 2차 처리가 필수적이다.However, in the case of the development of the resourceization technology by anaerobic digestion process, 30-40 days are required for gas generation, and it is difficult to secure enough space for treatment and stable gas generation as well as still have a complaint of odor. I'm holding it. In addition, residual sludge after treatment of organic waste using the existing anaerobic digestion process has been dumped at sea until now, but since 2010, the secondary treatment using the drying / gasification / power generation system related to the present invention is carried out as a total prohibition of ocean dumping. It is essential.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 축산농가, 특히 양돈농가에서 배출되는 90% 이상의 함수율과 심한 악취로 인하여 끊임없는 민원과 수질오염의 주범이 되고 있는 양돈 분뇨를 중압증기를 이용하여 처리하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to use pig steam manure which is the main culprit of continuous complaints and water pollution due to the moisture content and severe odors of more than 90% discharged from livestock farms, especially pig farms To provide an apparatus and method for processing.

또한 본 발명의 다른 목적은 중압증기를 이용하여 처리된 양돈분뇨를 비료 및 성형하여 고형연료화하고, 고형연료는 다시 가스화장치를 통해 전력을 생산하는 중압증기건조/가스화/발전을 포함하는 열병합 장치를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is a cogeneration device including a medium-pressure steam drying / gasification / power generation to produce electric power through the fertilizer and shaping the treated pig manure using medium pressure steam, the solid fuel is again a gasifier To provide.

또한 본 발명의 다른 목적은 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 뿐만 아니라 유기성폐기물(음식물쓰레기, 하수슬러지)을 중압증기를 이용하여 처리하는 장치 및 방법과 이를 고형연료화하고, 고형연료는 다시 가스화장치를 통해 전력을 생산하는 중압증기를 이용한 열병합 장치를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is an apparatus and method for treating organic waste (food waste, sewage sludge) as well as livestock manure including pig manure using medium pressure steam and solid fuel, and the solid fuel is again through a gasifier The present invention provides a cogeneration device using medium pressure steam to generate electric power.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 일정한 크기의 반응기안에 투입하여 추가적으로 중압증기를 공급하여 반응기 내의 온도와 압력을 180∼200℃, 17∼20atm으로 유지하여 고형폐기물의 세포벽 내에 포함되어 있는 내부수를 처리하여 함수율을 약 30%까지 떨어뜨릴 수 있을 뿐만 아니라 악취성분의 대부분을 제거할 수 있는 기술이다. 이와 같이 중압증기를 이용하여 양돈분뇨 또는 유기성폐기물을 처리 후 고체 및 액체 폐기물은 양질의 퇴비로서 사용될 수 있다. 또한 처리 후 과잉의 고형폐기물은 발열량이 약 4,000kcal/kg으로서 연소 또는 가스화에 의한 전력생산이 가능하다. 따라서, 본 발명을 통하여 국내 양돈 농가의 경쟁력 확보, 수질환경보전 및 친환경적 자가발전 양돈농가의 조성이 가능하게 된다.The present invention to achieve the object as described above and to solve the conventional drawbacks is to feed livestock manure or organic waste into a reactor of a constant size to supply a medium pressure steam to increase the temperature and pressure in the reactor 180 ~ 200 By maintaining the temperature of 17 ~ 20 atm, by treating the internal water contained in the cell wall of the solid waste, the water content can be reduced to about 30%, as well as to remove most of the odor component. As such, after treating pig manure or organic waste using heavy steam, the solid and liquid waste may be used as a good compost. In addition, the excess solid waste after treatment is about 4,000 kcal / kg calorific value can be produced by combustion or gasification power. Therefore, through the present invention, it is possible to secure the competitiveness of domestic pig farms, preserve the water environment, and create an eco-friendly self-developed pig farm.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 축산분뇨 처리 및 자원화 공정의 구성도이고, 도 1b는 본 발명을 통해 구축하고자 하는 자급형 친환경 생태시스템도인데, 도시된 바와 같이 본 발명의 장치 구성 및 공정은 고함수 가축분뇨 등의 저 에너지를 이용한 수분저감, 악취제거 및 자원화를 위한 구성으로 축산폐기물의 열병합장치는 사용 원료로 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 뿐만 아니라 바이오매스나 유기성폐기물을 사용할 수 있다. 즉, 단독 또는 혼합 사용이 가능하다.Figure 1a is a schematic diagram of the livestock waste treatment and recycling process according to the present invention, Figure 1b is a self-contained eco-friendly ecological system to be constructed through the present invention, as shown the device configuration and process of the present invention is a high function As a constitution for reducing water, removing odors, and recycling resources using low energy such as livestock manure, the cogeneration device of livestock waste can use biomass or organic waste as well as livestock manure including pig manure as raw materials. That is, single or mixed use is possible.

구체적으로 본 발명의 열병합장치는 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나 이상을 공급받는 고액분리기(1)와; 고액분리기로부터 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나 이상을 공급받아 중압증기 건조, 처리하여 공급된 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나의 세포막까지 파괴하여 내부수까지 건조하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)와; 상기 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)에서 건조된 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나 이상 중에서 일부는 비료로 사용하고 비료로 사용되지 않은 일부를 고형연료화하는 고형연료제조장치(3)와; 고형연료 제조장치를 거쳐 제조된 고형연료를 가스화하는 가스화장치(4)와; 가스화장치를 통해 공급되는 합성가스를 이용하여 전력을 생산하는 전력생산장치(5) 및 스팀을 생산하는 스팀생산장치(6)와; 상기 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)에 증기를 공급하는 보일러(7)를 포함하여 구성된다.Specifically, the cogeneration apparatus of the present invention comprises: a solid-liquid separator 1 which receives at least one of livestock manure, biomass, and organic waste; Livestock manure that receives any one or more of livestock manure, biomass, and organic waste from the solid-liquid separator, destroys any cell membrane among livestock manure, biomass, and organic waste supplied by drying and treating Organic waste drying apparatus (2); Solid fuel manufacturing apparatus for solidifying a portion of any one or more of livestock manure, biomass, and organic waste dried in the livestock manure or organic waste drying apparatus (2) and fertilizing a portion not used as fertilizer (3) Wow; A gasifier 4 for gasifying the solid fuel produced through the solid fuel manufacturing apparatus; A power production device 5 for producing electric power using the syngas supplied through the gasifier and a steam production device 6 for producing steam; It comprises a boiler (7) for supplying steam to the livestock waste or organic waste drying apparatus (2).

또한 상기 스팀생산장치(6)는 저열량가스 보일러로 소각중 발생하는 증기를 상기 보일러(7)가 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)에 증기를 공급하는 라인 중 어느 일지점과 연결하도록 증기 공급라인을 구성하였다. 상기 가스화장치에서 생성되는 가스는 발열량 약 1,300kcal/Nm3을 갖는 합성가스(CO+H2)이다.In addition, the steam production device 6 supplies steam so that the steam generated during incineration with the low calorific gas boiler is connected to any one point of a line for supplying steam to the livestock manure or the organic waste drying apparatus 2. The line was constructed. The gas generated in the gasifier is syngas (CO + H 2 ) having a calorific value of about 1,300 kcal / Nm 3 .

상기와 같은 장치 구성을 사용한 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법은, 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 구비한 후 반응기 내부에 중압증기를 공급하여 반응기 내부 조건을 180∼200℃, 17∼20atm을 유지하여 공급된 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 세포막을 파괴하여 세포의 내부수까지 건조하여 함수율을 30%까지 획기적으로 낮추게 되고, 이후 고정층 가스화장치를 이용한 합성가스 제조를 통해 자가발전용 전기 및 난방용 스팀을 제조할 수 있으며, 건조 처리된 고체 및 액체 생성물은 악취가 제거된 상태로서 고품질의 유기질 비료로서 사용될 수 있어 축산분뇨 이용 건조 및 가스화를 통한 친환경생태시스템의 구축이 가능하게 된다.
상기에서 반응기 내부 조건을 180∼200℃, 17∼20atm으로 유지하는 방법은 가압된 증기를 사용하는 반응기에 일반적인 사용되는 온도계와 압력계를 사용하여 반응기 내부 상황을 봐가면서 반응기 내부에 중압증기를 공급하는 중압증기공급수단(24)의 주공급라인(241)과 중압증기를 배출하는 감압라인(242)을 통해 반응기 내 온도와 압력을 조절하면 된다. 즉, 목표로 하는 온도와 압력에 맞게 중압증기공급수단(24)의 주공급라인(241)과 감압라인(242)을 제어하여 온도와 압력이 낮으면 주공급라인(241)을 통해 추가적으로 공급하고, 온도와 압력이 높으면 감압라인(242)을 사용하여 감압하면 된다. 단지 반응기와 같은 장치에 통상적으로 사용되는 내부온도를 측정하는 온도계와 압력을 측정하는 압력계는 다양한 방법으로 구축하면 되므로 상세한 설명은 생략한다.
The method for drying livestock manure or organic waste including pig manure using the above-described device configuration is provided with livestock manure or organic waste drying apparatus, and then supplying medium pressure steam into the reactor to control the internal conditions of the reactor at 180 to 200 ° C, It destroys the cell membranes of livestock manure or organic waste containing pig manure maintained at 17 to 20 atm and dries it to the internal water of the cells, thereby drastically lowering the water content to 30%, and then preparing a synthesis gas using a fixed bed gasifier. It is possible to manufacture electric and heating steam for self-generation, and the dried solid and liquid products can be used as high-quality organic fertilizer with odors removed. Therefore, it is easy to build eco-friendly ecological system through drying and gasification using livestock manure. It becomes possible.
In the above method of maintaining the internal conditions of the reactor at 180 to 200 ° C. and 17 to 20 atm, using a thermometer and a pressure gauge commonly used in a reactor using pressurized steam, a medium pressure supplying medium pressure steam to the inside of the reactor is performed. The temperature and pressure in the reactor may be adjusted through the main supply line 241 of the steam supply means 24 and the decompression line 242 for discharging the medium pressure steam. That is, by controlling the main supply line 241 and the decompression line 242 of the medium-pressure steam supply means 24 according to the target temperature and pressure, if the temperature and pressure is low, additional supply through the main supply line 241 and If the temperature and pressure are high, the pressure may be reduced by using the decompression line 242. The thermometer for measuring the internal temperature and the pressure gauge for measuring pressure, which are commonly used in a device such as a reactor, may be constructed in various ways, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 건조시스템도이고, 도 3은 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 반응기 회전장치 구성도인데, 도시된 바와 같이, 상용화된 고·액분리기를 통해 분리된 함수율 80∼90%인 축산분뇨 슬러지는 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치에서 건조, 처리된다. 본 발명에서는 기존의 중압증기 건조시스템의 효율을 향상시켜 건조처리 성능 및 에너지비용 절감이 가능한 도 2의 축산분뇨 건조 또는 유기성폐기물 건조장치를 도입하였다. 일반적인 중압증기건조시스템은 축산분뇨와 반응기 안으로 공급되는 스팀의 혼합을 위하여 반응기 내부의 회전날개를 회전시키고 있는데 비해, 본 발명 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치에서는 혼합 효율을 증가시키기 위하여 도 3의 건조시스템 측면도에서 볼 수 있듯이 반응기 외부에 회전을 위한 기어시스템을 설치하여 반응기 자체가 회전할 수 있도록 설계하였다. 2 is a diagram of a livestock manure drying system using medium pressure steam according to the present invention, Figure 3 is a schematic diagram of a reactor rotating device of a livestock manure or organic waste drying apparatus using a medium pressure steam according to the present invention, as shown, Livestock manure sludge with a water content of 80 to 90% separated through a liquid separator is dried and treated in a livestock manure or organic waste drying apparatus. In the present invention, the livestock manure drying or organic waste drying apparatus of FIG. 2 is introduced to improve the efficiency of the existing medium-pressure steam drying system and to reduce drying performance and energy cost. In general, the medium pressure steam drying system rotates the rotor blade inside the reactor for mixing the livestock manure and steam supplied into the reactor, whereas in the present invention livestock manure or organic waste drying apparatus to increase the mixing efficiency of the drying system of FIG. As can be seen from the side view, a gear system for rotation was installed outside the reactor, and the reactor itself was designed to rotate.

도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물(음식물쓰레기, 하수슬러지)의 건조장치에 있어서,As shown in the configuration of the present invention, in the livestock manure or organic waste (food waste, sewage sludge) drying device containing pig manure,

돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 공급하는 투입구(21)와; 상기 투입구(21)로 공급된 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 회전축(251)에 축결합된 교반장치(221)로 교반하면서 공급된 중압증기로 건조하는 반응기(22)와; 상기 반응기의 단열을 위해 그 외부를 감싸도록 설치된 이중자켓(23)과; 상기 반응기 내부에 공급된 축산분뇨의 세포벽을 파괴하는 중압증기를 공급하는 중압증기공급수단(24)과; 상기 교반장치를 회전시키는 회전수단(25)과; 상기 반응기를 회전시키는 반응기회전수단(26)과; 상기 이중자켓(23)을 관통하여 반응기(22) 하부와 관통 연결되어, 건조된 축산 분뇨 또는 유기성폐기물을 배출하는 배출수단(27)과; 상기 반응기의 회전속도, 증기공급량 제어하는 컨트롤박스(28)를 포함하여 구성된다.An inlet port 21 for supplying livestock manure or organic waste including pig manure; A reactor (22) for drying livestock manure or organic waste including pig manure supplied to the inlet (21) with a medium pressure steam supplied while stirring with a stirring device (221) condensed to the rotary shaft (251); A double jacket (23) installed to surround the outside of the reactor for insulation; Medium pressure steam supply means (24) for supplying medium pressure steam for destroying the cell walls of livestock manure supplied into the reactor; Rotating means (25) for rotating the stirring device; Reactor rotating means (26) for rotating the reactor; A discharge means (27) passing through the double jacket (23) and connected to a lower portion of the reactor (22) to discharge dried livestock manure or organic waste; It comprises a control box 28 for controlling the rotational speed of the reactor, the amount of steam supply.

상기 이중자켓(23)은 반응기의 단열을 위해 이중자켓과 반응기 사이 공간부에 중압증기가 공급되도록 이중자켓을 관통한 중압증기 공급구(231)를 포함하여 구 성한다.The double jacket 23 includes a medium pressure steam supply port 231 penetrating the double jacket so that the medium pressure steam is supplied to the space between the double jacket and the reactor for the insulation of the reactor.

상기 반응기 내부는 중압증기 공급에 의해 180∼200℃, 17∼20atm가 유지되도록 구성한다. 반응기 내부의 온도 및 압력이 상기 180∼200℃, 17∼20atm 범위를 벗어나면 반응성이 매우 떨어져 효과적인 함수율 및 악취 조절이 어려우며, 상기 온도 및 압력 이상으로 유지되는 경우 함수율 및 악취 조절에 큰 변화는 없으며, 운전비용의 증가를 초래하게 되므로 투입되는 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 종류에 따라 상기 제시된 온도 및 압력범위 안에서 적절하게 운전되어야 한다.The inside of the reactor is configured to be maintained at 180 to 200 ℃, 17 to 20 atm by the supply of medium pressure steam. When the temperature and pressure inside the reactor are outside the range of 180 to 200 ° C. and 17 to 20 atm, the reactivity is very low, so that it is difficult to effectively control the moisture content and odor, and when maintained above the temperature and pressure, there is no significant change in the moisture content and odor control. In addition, the operation cost of the livestock should increase according to the type of livestock manure or organic waste to be introduced.

상기 교반장치를 회전시키는 회전수단(25)은 상기 반응기를 관통하는 둘레에 교반장치가 장치되고 내부 중공부를 통해 공급된 중압증기가 표면에 형성된 노즐(2511)을 통해 반응기 내부로 분출되도록 구성된 회전축(251)과; 이 회전축 양측을 지지하는 베어링(252)과; 상기 베어링 중 일측 베어링을 관통한 회전축(251)에 결합된 풀리(253)와; 상기 풀리(253)에 동력을 전달하는 모터풀리(254)와; 모터풀리에 동력을 전달하는 모터(255)로 구성된다.Rotating means 25 for rotating the stirring device is a rotating shaft which is equipped with a stirrer around the penetrating through the reactor and configured to eject into the reactor through a nozzle 2511 formed on the surface of the medium pressure steam ( 251); Bearings 252 for supporting both sides of the rotation shaft; A pulley 253 coupled to a rotating shaft 251 penetrating one of the bearings; A motor pulley 254 for transmitting power to the pulley 253; It consists of a motor 255 for transmitting power to the motor pulley.

상기 반응기를 회전시키는 반응기회전수단(26)은 반응기와 양측에서 결합되어 연동되는 이중자켓의 양측에 형성되고, 내부에 형성된 중공부로 회전축이 축결합된 반응기회전축(261)과; 상기 반응기회전축의 일측단에 형성된 스프로킷(262)과; 스프로킷과 기어결합하는 웜기어(264)와; 웜기어를 회전시키는 레버(265)로 구 성된다.Reactor rotation means for rotating the reactor 26 is formed on both sides of the double jacket coupled to the reactor and interlocked on both sides, the reactor rotating shaft (261) is a shaft coupled to the hollow shaft formed therein; A sprocket 262 formed at one end of the reactor rotating shaft; A worm gear 264 gear engaged with the sprocket; It consists of a lever 265 for rotating the worm gear.

상기 중압증기 공급수단(24)은 보일러(7) 및 저열량가스 보일러(6)으로부터 공급되는 증기를 반응기회전축(261)의 일축과 연결되도록 구성된 주공급라인(241)과; 주공급라인의 일측에서 분지되어 반응기 상부와 연결되어 감압하도록 구성된 감압라인(242)과; 주공급라인의 일측에서 분지되어 이중자켓 내부로 중압증기를 공급하는 이중자켓단열공급라인(243)으로 구성된다.The medium-pressure steam supply means 24 includes a main supply line 241 configured to connect steam supplied from the boiler 7 and the low calorific gas boiler 6 to one axis of the reactor rotating shaft 261; A decompression line 242 which is branched at one side of the main supply line and connected to the upper part of the reactor so as to decompress it; Branched from one side of the main supply line is composed of a double jacket insulation supply line (243) for supplying medium pressure steam into the double jacket.

상기와 같은 구성과 같이 본 발명은 반응기 내부의 회전날개를 이용한 혼합과 아울러 반응기 자체의 회전에 의한 혼합이 증가되면서 건조 처리성능이 크게 개선된다. As described above, the present invention improves the drying treatment performance while increasing mixing by rotating the reactor itself as well as mixing using the rotary blades inside the reactor.

또한 반응기 외부는 이중자켓으로 구성하여 처리 중 처리온도의 스팀을 이중자켓 안으로 공급하여 단열효과가 증대된다. 이를 통하여 공급되는 스팀 중 응축되는 스팀의 양을 감소시킴으로써 운전비용을 줄일 수 있다. In addition, the outside of the reactor is composed of a double jacket to supply steam at the processing temperature during the treatment into the double jacket to increase the thermal insulation effect. This can reduce the operating cost by reducing the amount of steam condensed in the supplied steam.

중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 적용을 통해 최소의 수증기를 이용하여 안정한 품질의 고체생성물을 얻을 수 있으며, 함수율 90% 이상인 고함수 가축분뇨를 대상으로 최소의 에너지로서 최대한 짧은 시간에 함수율이 30% 이하의 고체생성물을 만들 수 있다. 특히 민원의 가장 큰 원인이 되고 있는 가축분뇨의 주요한 악취성분인 황화합물(황화수소, 메칠 메르캅탄, 황화 메칠, 이황화메칠 등)을 1/10∼1/100까지 감소시킬 수 있다. 이와 같은 가축분뇨의 주요한 악취성분인 황화합물의 감소는 130℃ 이상에서 진행되는 메일라이드 반응에 의한 것으로 추정된다.By applying livestock manure or organic waste drying device using medium pressure steam, it is possible to obtain a solid product of stable quality using minimum water vapor. Up to 30% of this solid product can be made. In particular, it is possible to reduce sulfur compounds (hydrogen sulfide, methyl mercaptan, methyl sulfide, methyl disulfide, etc.), which are major odor components of livestock manure, which are the biggest cause of complaints, to 1/10 to 1/100. The reduction of sulfur compounds, which are a major malodorous component of livestock manure, is thought to be due to the Mailride reaction that proceeds above 130 ° C.

상기 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 반응기에 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 충전율 50%로 투입하고, 공급된 포화수증기를 이용하여 30∼60분간 예열시킨 후 반응기가 일정 온도에 달하면 교반장치로 30분간 교반시키며, 그 후 10분간 동안 반응기 내부로부터 발생된 가스를 방출시키고, 방출된 가스는 응축기에서 냉각 및 응축시킨 후 정화시스템으로 공급한다.The livestock manure or organic waste containing pig manure is charged to the reactor of the livestock manure or organic waste drying apparatus at a filling rate of 50%, preheated using the supplied saturated steam for 30 to 60 minutes, and then stirred when the reactor reaches a predetermined temperature. The apparatus is stirred for 30 minutes, after which the gas generated from the inside of the reactor is released for 10 minutes, and the released gas is cooled and condensed in the condenser and then supplied to the purification system.

상기 각 수치들은 실험을 통해 결정된 것으로 상기 수치 구간에서 가장 바람직한 결과가 나왔다. 도면중 응축정화시스템은 생략되어 있다.Each of the numerical values was determined through experiments, and the most preferable result was obtained in the numerical interval. The condensation purification system is omitted in the drawing.

한편, 반응기 내의 처리된 고형폐기물은 반응기의 배출수단을 개방 후 외부에서 회수한다. On the other hand, the treated solid waste in the reactor is recovered from the outside after opening the discharge means of the reactor.

상기 중압증기를 이용한 건조, 처리된 축산분뇨는 자연건조를 통해 함수율 약 30%, 발열량 4,000kcal/kg의 특성을 갖게 되며, 성형연료 제조장치를 이용하여 펠릿(pellet)화 한다. The dried and treated livestock manure using the medium pressure steam has a characteristic of water content of about 30%, calorific value 4,000kcal / kg through natural drying, and pelletized using a molded fuel manufacturing apparatus.

도 4는 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 건조성능 향상 메카니즘도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 건조처리 후의 무게변화를 보인 실시예도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 건조처리 시간에 따른 취기 변화를 보인 실시예도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용하는 경우 180∼200℃, 17∼20atm의 중압수증기에 의한 파쇄효과가 발생하여 열풍기 또는 자연건조를 포함하는 기존 건조 방식에 비해 수분증발을 위한 표면적의 증가 효과를 얻을 수 있으며, 또한 세포벽의 파괴로 자연상태에서는 배출될 수 없는 내부수의 건조를 유도할 수 있다. Figure 4 is a mechanism of improving the drying performance of livestock waste manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam according to the present invention, Figure 5a is a weight change after the drying treatment using a livestock manure or organic waste drying apparatus using a medium pressure steam according to the present invention 5B shows an exemplary view showing a change in odor according to drying treatment time using livestock waste manure or organic waste drying apparatus according to the present invention, as shown in the livestock manure Alternatively, when using the organic waste drying apparatus, the crushing effect of the medium pressure steam of 180-200 ° C. and 17-20 atm is generated, and thus the surface area for water evaporation can be increased compared to the conventional drying method including hot air or natural drying. In addition, the destruction of cell walls leads to the drying of internal water that cannot be discharged in nature. Can.

이러한 본 발명의 중압증기 이용 건조처리 실시예는 도 5a, 5b에 나타낸 바와 같다. The heavy vapor steam drying treatment example of the present invention is as shown in Figures 5a, 5b.

먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 중압증기를 이용한 건조, 처리 후 무게 변화는 약 30시간이 경과한 후 크게 감소되었음을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 중압증기를 이용한 건조방법에 의해 세포 파쇄효과에 따른 함수율의 변화를 확인할 수 있다. First, as shown in FIG. 5A, it can be seen that the weight change after the drying and treatment using the medium pressure steam was greatly reduced after about 30 hours. Therefore, it is possible to confirm the change of the water content according to the cell disruption effect by the drying method using the heavy steam of the present invention.

또한 도 5b에 도시된 바와 같이 관능적 취기 측정에 의한 취기변화는 약 30분 처리한 후 희석배수가 크게 감소되어 악취제거 효과가 큰 것을 확인할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5B, the change in odor caused by sensory odor measurement is significantly reduced after diluting fold after treatment for about 30 minutes.

결과적으로 중압증기를 이용한 건조, 처리된 축산분뇨는 추가적인 열원의 공급없이 자연상태에서의 건조를 통해 함수율 약 30%, 발열량 4,000kcal/kg의 특성을 갖게 된다.As a result, dried and treated livestock manure using medium pressure steam has a characteristic of about 30% moisture content and calorific value of 4,000kcal / kg through natural drying without supplying additional heat source.

도 6은 본 발명에 따른 중압증기 이용 축산분뇨 건조 처리 후 고형생성물의 가스화장치 공정도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 고정층 가스화장치 실시예이고, 도 8은 본 발명을 통해 구축하고자 하는 자급형 친환경 생태시스템도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 본 발명의 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치에 의해 건조된 축산분뇨 또는 뉴기성폐기물 성형연료 제조장치를 이용하여 펠릿(pellet)화 된 후, 도 6에 나타낸 가스화시스템에 의하여 발열량 1,300kcal/Nm3을 갖는 합성가스(CO+H2)를 생성하게 된다. 6 is a process diagram of the gasification of the solid product after the livestock waste drying treatment using medium pressure steam according to the present invention, Figure 1b is an embodiment of a fixed bed gasifier according to the present invention, Figure 8 is a self-contained eco-friendly to be built through the present invention 6 shows an ecological system diagram, which is pelletized using a livestock manure or a new waste molded fuel manufacturing apparatus dried by the livestock manure or organic waste drying apparatus of the present invention as shown in FIG. 6. The gasification system shown produces syngas (CO + H 2 ) having a calorific value of 1,300 kcal / Nm 3 .

구체적으로 도 6에 따른 가스화장치(4)를 살펴보면 가스화장치와 연결되어 가스의 질을 개질하는 개질기(8)와; 상기 개질기(8)에 고온의 공기를 공급하는 열교환기(91)와 열교환하여 고온공기를 발생하도록 연결관으로 연결된 송풍기(92) 및 열교환기(91)와 열교환됨과 동시에 세정기를 지난 일부 가스를 연소시키는 연소기(93)로 이루어진 고온공기제조부(9)와; 상기 개질기(8)로부터 공급된 고온의 가스를 필터링하는 필터(101)와 이 필터를 지난 가스를 세정하여 전력생산장치(5)에 가스를 공급하는 세정기(102)로 이루어진 합성가스정제부(10)와; 상기 가스화장치의 하부에 고온 공기를 공급하도록 합성가스정제부(10)의 필터와 세정기 사이 연결관에 형성된 열교환기(111)와 열교환하는 송풍기(112)로 구성되는 가스화장치고온공기공급부(11)를 포함하여 구성된다.Specifically, the gasifier 4 according to FIG. 6 includes a reformer 8 connected to the gasifier to reform gas quality; It heat-exchanges with the heat exchanger 91 which supplies the high temperature air to the reformer 8, and burns some gas which passed through the scrubber while being heat-exchanged with the blower 92 and the heat exchanger 91 connected by the connection pipe to generate high-temperature air. A high temperature air production unit (9) consisting of a combustor (93); Synthesis gas purification unit 10 consisting of a filter 101 for filtering the hot gas supplied from the reformer 8 and a scrubber 102 for cleaning the gas passing through the filter and supplying the gas to the power production apparatus 5. )Wow; Gasifier high temperature air supply unit 11 is composed of a blower 112 for heat exchange with the heat exchanger 111 formed in the connection pipe between the filter and the scrubber of the syngas purification unit 10 to supply the hot air to the lower portion of the gasifier. It is configured to include.

도 6의 가스화장치를 통해 생성된 발열량 약 1,300kcal/Nm3을 갖는 합성가스(CO+H2)는 소각로 또는 엔진(Duel fueled engine, stirling engine 또는 디젤엔진)을 이용하여 스팀 및 전기를 생산하게 된다. Synthetic gas (CO + H 2 ) having a calorific value of about 1,300 kcal / Nm 3 generated through the gasifier of FIG. 6 is used to produce steam and electricity by using an incinerator or an engine (Duel fueled engine, stirling engine or diesel engine). do.

이와 같이 생산된 전기 및 스팀은 자가발전 및 난방을 위해 사용될 수 있으며, 일부의 스팀은 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치에 재공급되는 스팀으로 이용될 수 있어 추가적인 스팀공급 장치가 필요하지 않도록 시스템을 구성할 수 있다.The electricity and steam produced in this way can be used for self-generation and heating, and some of the steam can be used as steam to be re-supplied to livestock manure or organic waste drying equipment so that no additional steam supply is required. can do.

또한 가축분뇨를 액비로 처리한다는 것은 액상의 분뇨를 부숙시켜 농경지에 살포하는 것이다. 부숙과정은 완전 혐기 발효시켜 메탄을 생산하는 혐기방법과 공기를 지속적으로 공급하여 유기물을 분해시키는 호기방법으로 구분할 수 있다. 액비화에 따른 악취 문제는 살포시에 많이 발생하며, 완숙된 액비라면 악취문제가 심각하지 않지만 부숙되지 않은 분뇨가 살포될 경우 악취가 매우 심하기 때문에 반드시 발효된 액비를 살포해야 한다. In addition, the treatment of livestock manure with liquid fertilization is to spread the liquid manure to farmland. The maturation process can be divided into the anaerobic method of completely anaerobic fermentation to produce methane and the aerobic method of decomposing organic matter by continuously supplying air. Odor problems due to liquid liquefaction occurs a lot when spraying, if you are a mature liquid fertilizer problem is not serious, but if the unspoiled manure is sprayed because the bad smell is very severe must be sprayed fermented liquid fertilizer.

중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 처리를 거친 폐수의 경우 이미 악취가 제거되어 부숙과정 및 살포시의 악취가 크게 개선될 수 있으며, 가축분뇨 퇴ㆍ액비 공급 및 이용시 기생충 오염가능성의 차단(65℃ 이상에서 1분 이상 가열 시 사멸)이 가능하여 직접 액비로의 사용이 가능하다. 즉, 축산분뇨를 이용한 자연순환농법이 지속적으로 확대, 보급되고 있기 때문에 경종농가의 액비 선호도가 높아지고 있는 상황을 고려한다면, 인근의 경종농가와 연계하여 가축분뇨의 액비화를 원활하게 추진할 수 있을 것으로 판단된다. In the case of wastewater treated with livestock manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam, the odor is already removed, which can greatly improve the odor during the housing process and spraying, and block the possibility of parasite contamination when feeding and using livestock manure. Dies when heated for more than 1 minute at 65 ℃ or higher), so it can be used as liquid solution directly. In other words, considering that the circumferential farming preferences for livestock farmers are increasing because natural circulation farming methods using livestock manure are continuously expanding and disseminating, it would be possible to smoothly manure livestock manure in connection with nearby farming farmers. do.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

상기와 같은 본 발명은 고효율, 저비용의 축산분뇨 처리 가능하다는 장점과,고함수(90 wt.% 이상)의 축산분뇨를 단시간에 저함수율(30 wt.%)의 고형생성물로 전환하여 퇴비로의 활용가능성이 증대된다는 장점과, 악취가 제거된 액체폐기물의 액비화 가능성이 높다는 장점과, 고온에서의 가축분뇨 처리를 통한 기생충 오염가능성 차단이 가능하다는 장점과, 경종농가와의 연계에 의한 축산분뇨의 재활용을 통한 친환경적 농업 보급의 가시화 및 농가 생산성 증대가 가능하다는 장점과, 축산분뇨 처리비용의 감소로 국내 축산 농가의 국제적 경쟁력 확보가 가능하다는 장점과, 축산분뇨의 해양배출 제약에 대한 대안 제시가 가능하다는 장점과, 악취에 의해 발생되는 민원해소로 축산농가의 부담 경감과 축산업의 활성화가 기대된다는 장점과, 축산분뇨의 처리 공정 단순화를 통한 축사의 원활하고 효율적인 이용이 가능하다는 장점과, 축산분뇨 처리비용의 감소로 축사환경의 제고를 통한 질병예방이 가능하다는 장점과, 고형폐기물을 이용한 연소 및 가스화를 통한 계절별 열 및 전기부하에 대한 공급이 가능하여 친환경생태농가의 구축이 가능하다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.The present invention as described above has the advantage of high efficiency, low-cost livestock manure treatment, and converts the livestock manure of high function (more than 90 wt.%) Into a solid product of low water content (30 wt.%) In a short time to compost The advantage of increased usability, the high possibility of liquefaction of odor-free liquid wastes, the possibility of blocking the possibility of parasite contamination through livestock manure treatment at high temperature, and livestock manure by linkage with breeders It is possible to visualize the spread of environment-friendly farming and increase farm productivity through recycling, reduce the livestock manure cost, and secure domestic competitiveness of domestic livestock farmers, and suggest alternatives to marine discharge restriction of livestock manure. It is expected to reduce burden on livestock farmers and revitalize livestock industry by resolving complaints caused by odors. The advantage of the smooth and efficient use of livestock houses through the simplified process, the reduction of livestock waste treatment costs, the prevention of diseases through the improvement of livestock livestock environment, and the seasonal heat and electricity through combustion and gasification using solid waste. It is a useful invention with the advantage that it is possible to supply environmentally friendly ecological farms because it is possible to supply loads.

Claims (12)

돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조장치에 있어서,In the drying device of livestock manure or organic waste containing pig manure, 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 공급하는 투입구(21)와;An inlet port 21 for supplying livestock manure or organic waste including pig manure; 상기 투입구(21)로 공급된 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 회전축(251)에 축결합된 교반장치(221)로 교반하면서 공급된 중압증기로 건조하는 반응기(22)와;A reactor (22) for drying livestock manure or organic waste including pig manure supplied to the inlet (21) with a medium pressure steam supplied while stirring with a stirring device (221) condensed to the rotary shaft (251); 상기 반응기의 단열을 위해 그 외부를 감싸도록 설치된 이중자켓(23)과;A double jacket (23) installed to surround the outside of the reactor for insulation; 상기 반응기 내부에 공급된 축산분뇨의 세포벽을 파괴하는 중압증기를 공급하는 중압증기공급수단(24)과;Medium pressure steam supply means (24) for supplying medium pressure steam for destroying the cell walls of livestock manure supplied into the reactor; 상기 교반장치를 회전시키는 회전수단(25)과;Rotating means (25) for rotating the stirring device; 상기 반응기를 회전시키는 반응기회전수단(26)과;Reactor rotating means (26) for rotating the reactor; 상기 이중자켓(23)을 관통하여 반응기(22) 하부와 관통 연결되어, 처리된 축산 분뇨 또는 유기성폐기물을 배출하는 배출수단(27)과;A discharge means 27 penetrating through the double jacket 23 and connected to a lower portion of the reactor 22 to discharge treated livestock manure or organic waste; 상기 반응기의 회전속도, 증기공급량 제어하는 컨트롤박스(28)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치.Livestock manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam, characterized in that it comprises a control box 28 for controlling the rotational speed of the reactor, the amount of steam supply. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이중자켓(23)은 반응기의 단열을 위해 이중자켓과 반응기 사이 공간부에 중압증기가 공급되도록 이중자켓을 관통한 중압증기 공급구(231)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치.The double jacket 23 is a livestock using a medium pressure steam, characterized in that it comprises a medium pressure steam supply port 231 through the double jacket so that the medium pressure steam is supplied to the space between the double jacket and the reactor for the insulation of the reactor Manure or organic waste drying apparatus. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기 내부는 중압증기를 공급하는 중압증기공급수단(24)의 주공급라인(241)과 중압증기를 배출하는 감압라인(242)을 통해 반응기 내 온도와 압력을 180∼200℃, 17∼20atm으로 유지되도록 구성한 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치.Inside the reactor, the temperature and pressure in the reactor are 180 to 200 ° C. and 17 to 20 atm through the main supply line 241 of the medium pressure steam supply means 24 for supplying the medium pressure steam and the decompression line 242 for discharging the medium pressure steam. Livestock manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam, characterized in that configured to be maintained as. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 교반장치를 회전시키는 회전수단(25)은Rotating means 25 for rotating the stirring device is 상기 반응기를 관통하는 둘레에 교반장치가 장치되고 내부 중공부를 통해 공급된 중압증기가 표면에 형성된 노즐(2511)을 통해 반응기 내부로 분출되도록 구성된 회전축(251)과;A rotating shaft 251 equipped with a stirring device around the reactor and configured to blow into the reactor through a nozzle 2511 formed on a surface of the medium pressure steam supplied through an inner hollow portion; 이 회전축 양측을 지지하는 베어링(252)과;Bearings 252 for supporting both sides of the rotation shaft; 상기 베어링 중 일측 베어링을 관통한 회전축(251)에 결합된 풀리(253)와;A pulley 253 coupled to a rotating shaft 251 penetrating one of the bearings; 상기 풀리(253)에 동력을 전달하는 모터풀리(254)와;A motor pulley 254 for transmitting power to the pulley 253; 모터풀리에 동력을 전달하는 모터(255)로 구성되는 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치.Livestock manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam, characterized in that consisting of a motor 255 for transmitting power to the motor pulley. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기를 회전시키는 반응기회전수단(26)은Reactor rotation means for rotating the reactor 26 반응기와 양측에서 결합되어 연동되는 이중자켓의 양측에 형성되고, 내부에 형성된 중공부로 회전축이 축결합된 반응기회전축(261)과;A reactor rotation shaft 261 formed on both sides of the double jacket coupled to and interlocked at both sides of the reactor, and the rotation shaft being axially coupled to a hollow formed therein; 상기 반응기회전축의 일측단에 형성된 스프로킷(262)과;A sprocket 262 formed at one end of the reactor rotating shaft; 스프로킷과 기어결합하는 웜기어(264)와;A worm gear 264 gear engaged with the sprocket; 웜기어를 회전시키는 레버(265)로 구성되는 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치.Livestock manure or organic waste drying apparatus using medium pressure steam, characterized in that consisting of a lever 265 for rotating the worm gear. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중압증기공급수단(24)은The medium pressure steam supply means 24 is 보일러 및 소각로로부터 공급되는 증기를 반응기회전축(261)의 일축과 연결되도록 구성된 주공급라인(241)과;A main supply line 241 configured to connect steam supplied from the boiler and the incinerator to one shaft of the reactor rotating shaft 261; 주공급라인의 일측에서 분지되어 반응기 상부와 연결되어 감압하도록 구성된 감압라인(242)과;A decompression line 242 which is branched at one side of the main supply line and connected to the upper part of the reactor so as to decompress it; 주공급라인의 일측에서 분지되어 이중자켓 내부로 중압증기를 공급하는 이중자켓단열공급라인(243)으로 구성된 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치.Livestock manure or organic waste drying apparatus using a medium pressure steam, characterized in that consisting of a double jacket heat insulation supply line (243) branched from one side of the main supply line to supply the medium pressure steam into the double jacket. 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법에 있어서,In the method of drying livestock manure or organic waste containing pig manure, 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 따른 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 구비한 후 반응기 내부에 보일러에서 공급된 180∼200℃, 17∼20atm의 중압증기를 공급하여 공급된 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 세포막을 파괴하여 세포의 내부수까지 건조하는 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법.After the livestock manure or organic waste drying apparatus according to any one of claims 1 to 6, including the pig manure supplied by supplying a medium-pressure steam of 180 ~ 200 ℃, 17-20 atm supplied from the boiler inside the reactor A method of drying livestock manure or organic waste using livestock manure or organic waste drying apparatus, characterized by breaking the cell membrane of livestock manure or organic waste to dry up to the internal water of the cells. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치의 반응기에 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물을 충전율 50%로 투입하고, 공급된 포화수증기를 이용하여 30∼60분간 예열시킨 후 반응기가 일정 온도에 달하면 교반장치로 30분간 교반시키며, 그 후 10분간 반응기 내부로부터 발생된 가스를 방출시키고, 방출된 가스는 응축기에서 냉각 및 응축시킨 후 정화시스템으로 공급하는 것을 특징으로 하는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법.The livestock manure or organic waste containing pig manure is charged to the reactor of the livestock manure or organic waste drying apparatus at a filling rate of 50%, preheated using the supplied saturated steam for 30 to 60 minutes, and then stirred when the reactor reaches a predetermined temperature. Agitate for 30 minutes with the apparatus, and then discharge the gas generated from the inside of the reactor for 10 minutes, the released gas is cooled and condensed in the condenser and supplied to the purification system, livestock manure or organic waste Method of drying livestock manure or organic waste using a drying device. 돈분뇨를 포함하는 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나 이상을 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 열병합장치에 있어서,In the cogeneration device of livestock manure or organic waste using any one or more of livestock manure, biomass, organic waste containing pig manure, 고액분리기(1)로부터 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나이상을 공급받아 중압증기처리하여 공급된 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나의 세포막까지 파괴하여 내부수까지 건조하도록 구성된 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 따른 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)와;Receives any one or more of livestock manure, biomass, and organic waste from the solid-liquid separator (1) is configured to destroy any cell membrane of livestock manure, biomass, organic waste supplied by heavy-pressure steam treatment to dry to internal water Livestock manure or organic waste drying apparatus (2) according to any one of claims 1 to 6; 상기 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)에서 건조된 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나 중에서 일부는 비료로 사용하고 비료로 사용되지 않은 일부를 고형연료화하는 고형연료 제조장치(3)와;Any one of livestock manure, biomass and organic waste dried in the livestock manure or organic waste drying apparatus (2) is used as a fertilizer and solid fuel manufacturing apparatus (3) for solidifying a portion not used as a fertilizer; ; 고형연료 제조장치를 거쳐 제조된 고형연료를 가스화하는 가스화장치(4)와; A gasifier 4 for gasifying the solid fuel produced through the solid fuel manufacturing apparatus; 가스화장치를 통해 공급되는 합성가스를 이용하여 전력을 생산하는 전력생산 장치(5) 및 스팀을 생산하는 스팀 생산장치(6)와;A power production device 5 for producing electric power using the syngas supplied through the gasifier and a steam production device 6 for producing steam; 상기 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)에 증기를 공급하는 보일러(7)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성 폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치.It includes a high efficiency drying / gasification of livestock manure or organic waste using a livestock manure or organic waste drying apparatus, characterized in that it comprises a boiler (7) for supplying steam to the livestock manure or organic waste drying apparatus (2) Cogeneration device. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 스팀생산장치(6)는 저열량가스 보일러로 저열량가스인 합성가스 연소시 발생하는 증기를 상기 보일러(7)가 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치(2)에 증기를 공급하는 라인 중 어느 일지점과 연결하도록 증기 공급라인을 구성한 것을 특징으로 하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성 폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치. The steam producing device 6 is a low calorific gas boiler and any one of the lines for supplying steam generated by the combustion of syngas, which is low calorific gas, to the livestock manure or the organic waste drying apparatus 2; A cogeneration device comprising high efficiency drying / gasification of livestock manure or organic waste using livestock manure or organic waste drying apparatus, characterized in that the steam supply line is configured to connect. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 가스화장치에서 생성되는 가스는 합성가스인 것을 특징으로 하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성 폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치.The gas generated in the gasifier is a combined gas comprising a high efficiency drying / gasification of livestock manure or organic waste using livestock manure or organic waste drying apparatus, characterized in that the synthesis gas. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 가스화장치(4)는 The gasifier 4 is 가스화장치와 연결되어 가스의 질을 개질하는 개질기(8)와; A reformer 8 connected to the gasifier to reform gas quality; 상기 개질기(8)에 고온의 공기를 공급하는 열교환기(91)와 열교환하여 고온공기를 발생하도록 연결관으로 연결된 송풍기(92) 및 열교환기(91)와 열교환됨과 동시에 세정기를 지난 일부 가스를 연소시키는 연소기(93)로 이루어진 고온공기제조부(9)와;It heat-exchanges with the heat exchanger 91 which supplies the high temperature air to the reformer 8, and burns some gas which passed through the scrubber while being heat-exchanged with the blower 92 and the heat exchanger 91 connected by the connection pipe to generate high-temperature air. A high temperature air production unit (9) consisting of a combustor (93); 상기 개질기(8)로부터 공급된 고온의 가스를 필터링하는 필터(101)와 이 필터를 지난 가스를 세정하여 전력생산장치(5)에 가스를 공급하는 세정기(102)로 이루어진 합성가스정제부(10)와; Synthesis gas purification unit 10 consisting of a filter 101 for filtering the hot gas supplied from the reformer 8 and a scrubber 102 for cleaning the gas passing through the filter and supplying the gas to the power production apparatus 5. )Wow; 상기 가스화장치의 하부에 고온 공기를 공급하도록 합성가스정제부(10)의 필터와 세정기 사이 연결관에 형성된 열교환기(111)와 열교환하는 송풍기(112)로 구성되는 가스화장치고온공기공급부(11)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성 폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치.Gasifier high temperature air supply unit 11 is composed of a blower 112 for heat exchange with the heat exchanger 111 formed in the connection pipe between the filter and the scrubber of the syngas purification unit 10 to supply the hot air to the lower portion of the gasifier. A cogeneration device comprising high efficiency drying / gasification of livestock manure or organic waste using livestock manure or organic waste drying apparatus comprising a.
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