KR100908782B1 - Fueling device of biogas for microturbine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치에 관한 것으로서, 폴리머 재질의 충진재로 채워져 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스 내에 포함된 액상수분을 제거하는 기수분리기와; 상기 기수분리기와 배관으로 연결되고, 산화제이철과 활성탄 층으로 이루어져 황화수소와 암모니아를 흡착하여 제거하는 황화수소-암모니아제거기와; 상기 황화수소-암모니아제거기와 배관으로 연결되고, 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질제거 필터와; 상기 입자상 물질제거 필터와 배관으로 연결되고, 상기 입자상 물질제거 필터를 통과한 바이오가스를 가압하는 바이오가스 압축기와; 상기 바이오가스 압축기와 연결된 유입배관을 통해 상기 바이오가스 압축기를 통과한 바이오가스가 유입되고, 열교환매체를 포함하여 상기 열교환매체에 의해 상기 바이오가스를 냉각시켜 기체상태의 수분을 제거하고, 상기와 같이 냉각된 바이오가스가 다시 상기 바이오가스 압축기로 이동해 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 바이오가스 압축기와 유출배관으로 연결된 바이오가스 냉각 수분제거기와; 상기 바이오가스 냉각 수분제거기에 의해 기체상태의 수분이 제거되고, 상기 바이오가스 압축기에서 열교환에 의해 가온된 바이오가스가 유입되도록 상기 바이오가스 압축기와 배관으로 연결되고, 실리카겔층과 활성탄층으로 이루어져 다시 한번 수분을 제거하고, 실록산을 제거하도록 마련된 실록산-수분제거기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a microturbine biogas fueling apparatus, comprising: a separator for removing liquid water contained in a biogas generated by an anaerobic digestion tank filled with a polymer material; A hydrogen sulfide-ammonia eliminator connected to the water separator and a pipe and configured to adsorb and remove hydrogen sulfide and ammonia formed of a ferric oxide and an activated carbon layer; A particulate matter removal filter connected to the hydrogen sulfide-ammonia eliminator and piping to remove particulate matter; A biogas compressor connected to the particulate matter removing filter by a pipe and pressurizing the biogas passing through the particulate matter removing filter; Biogas passing through the biogas compressor is introduced through an inlet pipe connected to the biogas compressor, and the biogas is cooled by the heat exchange medium including a heat exchange medium to remove moisture in gaseous state, as described above. A biogas cooling moisture remover connected to the biogas compressor and an outlet pipe so that the cooled biogas is transferred back to the biogas compressor so that heat exchange occurs; Water in the gaseous state is removed by the biogas cooling water remover, and the biogas compressor is connected to the pipe and the biogas compressor so that the heated biogas is introduced by heat exchange. And a siloxane-moisture remover arranged to remove moisture and remove siloxane.

이에 의해, 상기 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치는 기수분리기와 같은 수분제거장치 및 실록산-수분제거기를 추가로 구성함으로써 수분제거효율의 향상과 실록산의 제거로 인해 부품손상을 방지하고, 냉각된 바이오가스가 열교환을 통해 가온되도록 구성되어 바이오가스를 질소산화물 배출이 9ppm 이하에 이르는 마이크로터빈의 연료로 사용할 수 있도록 하여 질소산화물에 대한 환경규제를 만족시킬 수 있다.As a result, the microturbine biogas fueling device further comprises a water removal device such as a water separator and a siloxane-moisture remover to prevent component damage due to improved water removal efficiency and removal of siloxane, and to cool the bio. The gas is configured to be heated through heat exchange, so that biogas can be used as a fuel for microturbines with nitrogen oxide emissions of 9 ppm or less, thereby satisfying environmental regulations for nitrogen oxides.

Description

마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치{FUEL APPARATUS OF BIOGAS FOR MICRO-TURBINE}FUEL APPARATUS OF BIOGAS FOR MICRO-TURBINE}

본 발명은 바이오가스의 연료화 장치에 관한 것으로서, 특히 기수분리기와 같은 수분제거장치 및 실록산-수분제거기를 추가로 구성함으로써 수분제거효율의 향상과 실록산의 제거로 인해 부품손상을 방지하고, 냉각된 바이오가스가 열교환을 통해 가온되도록 구성되어 마이크로터빈의 연료로 사용할 수 있도록 한 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biogas fueling apparatus, and in particular, by further comprising a water removing device such as a water separator and a siloxane-moisture remover to prevent damage to parts due to improved water removal efficiency and removal of siloxane, and cooled bio The present invention relates to a fueling apparatus for biogas for microturbines, wherein the gas is configured to be warmed through heat exchange to be used as fuel for the microturbine.

교토의정서가 발효되면서 세계 각국은 온실가스 저감을 위한 다방면의 노력을 기울이고 있다. 음식물쓰레기, 축산폐수, 그리고 도시폐수 등의 유기물이 다량 함유된 폐기물은 매립, 소각, 해양투기 또는 공공처리 등을 통해 처리되고 있는 실정이다. 하지만, 런던협약으로 인해 해양투기가 금지되고, 환경적인 이유로 매립이나 소각 또한 점점 힘들어질 것으로 예측되기 때문에 앞으로는 많은 양의 폐기물을 공공처리를 통해 처리할 수 밖에 없다. 현재 한 해 발생되는 축산폐기물의 양은 5100만 톤으로 이를 혐기성소화 처리할 경우 발생되는 바이오가스 에너지는 36만 toe에 달한다. 여기에 음식물쓰레기, 도시폐수 등을 추가하면 국내의 바이오가스 산업규모는 훨씬 커지게 된다.With the entry into force of the Kyoto Protocol, countries around the world are making various efforts to reduce greenhouse gases. Waste containing a large amount of organic matter such as food waste, livestock wastewater, and urban wastewater is being disposed of through landfilling, incineration, ocean dumping or public treatment. However, because the London Convention prohibits dumping at sea, and landfilling or incineration is also expected to be increasingly difficult for environmental reasons, a large amount of waste is to be disposed of through public treatment in the future. At present, the amount of livestock waste generated per year is 51 million tons, and biogas energy generated by anaerobic digestion reaches 360,000 toe. Adding food waste, urban wastewater, etc., makes the domestic biogas industry much larger.

일반적으로 메탄이 35~75%가 함유된 바이오가스는 바로 보일러 연소 등을 통해 에너지로 활용될 수 있으나 바이오가스에 들어 있는 수분과 황화수소, 암모니아, 실록산 등의 유해성분이 제거되지 않는 경우 바이오가스 시스템의 효율저하, 부식으로 인한 손상 및 운전정지 등이 야기될 수 있으므로 바람직하지 않으며, 특히 바이오가스의 적용성을 확대하기 위해서는 상기와 같이 언급된 성분들을 잘 제거하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.In general, biogas containing 35 to 75% of methane can be used as energy through the combustion of a boiler, but when the harmful components such as water, hydrogen sulfide, ammonia and siloxane are not removed from the biogas system, It is not preferable because it may cause deterioration of efficiency, damage due to corrosion and shutdown, etc., and in particular, it is very important to remove the above-mentioned components well in order to expand the applicability of biogas.

마이크로터빈은 현재 유럽과 미국 및 일본 등에서 활발하게 사용되고 있는 분산형 발전설비로 매우 낮은 유해물질배출, 낮은 소음 그리고 저렴한 유지보수비용 등의 장점을 가지고 있다. 마이크로터빈 배출가스의 질소산화물 농도는 9ppm 이하로 지속적으로 강화되고 있는 환경규제를 만족할 수 있는 얼마 안되는 청정발전설비 중의 하나이다. 유럽과 미국 그리고 일본에서는 바이오가스를 마이크로터빈에 적용하는 사례가 급속히 증가하고 있는데, 마이크로터빈의 연료조건은 매우 엄격하여 기존의 바이오가스 연료화 장치에 의해 연료화된 바이오가스를 마이크로터빈에 적용하는데는 어려움이 따른다.Microturbine is a decentralized power generation plant that is actively used in Europe, the United States, and Japan. It has the advantages of low emission of harmful substances, low noise and low maintenance cost. The nitrogen oxide concentration of the microturbine emissions is one of the few clean power generation facilities that can satisfy the environmental regulations that are continuously strengthened to 9ppm or less. In Europe, the United States, and Japan, the application of biogas to microturbines is increasing rapidly. The fuel conditions of microturbines are very stringent, making it difficult to apply biogas fueled by conventional biogas fueling devices to microturbines. This follows.

종래의 바이오가스 연료화 장치는 황화수소를 흡착하고, 수분을 냉각하여 제거하고, 나아가 바이오메탄을 생성하는 경우에는 이산화탄소까지 흡착하는 경우가 있는데, 이 경우 수분이 전적으로 냉각장치에 의해서만 제거되도록 구성되어 효율이 낮아지고, 바이오가스의 온도가 이슬점 이하로 낮아지므로 수분이 응축되어 바이오가스 이용성을 저하시키며, 실록산이 제거되지 않아 실록산의 퇴적과 실록산에 의한 부품손상을 막을 없게 되는 문제점이 있다. Conventional biogas fueling apparatus adsorbs hydrogen sulfide, cools and removes moisture, and furthermore, adsorbs carbon dioxide when producing biomethane. Since the temperature of the biogas is lowered below the dew point, moisture is condensed, and thus the biogas availability is reduced, and the siloxane is not removed, thereby preventing the deposition of the siloxane and damage to the component caused by the siloxane.

본 발명의 목적은 기수분리기와 같은 수분제거장치 및 실록산-수분제거기를 추가로 구성함으로써 수분제거효율의 향상과 실록산의 제거로 인해 부품손상이 방지되고, 냉각된 바이오가스가 열교환을 통해 가온되도록 구성되어 바이오가스를 질소산화물 배출이 9ppm 이하에 이르는 마이크로터빈의 연료로 사용할 수 있도록 하여 질소산화물에 대한 환경규제를 만족시킬 수 있는 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to further configure the water removal device and the siloxane-moisture remover, such as a water separator to prevent the damage to the components due to the improved water removal efficiency and removal of the siloxane, the cooling biogas is configured to be heated through heat exchange The present invention provides a fueling apparatus for microturbine biogas that can satisfy the environmental regulations for nitrogen oxides by enabling biogas to be used as a fuel for microturbines with a nitrogen oxide emission of 9 ppm or less.

본 발명에 따른 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치는 폴리머 재질의 충진재로 채워져 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스 내에 포함된 액상수분을 제거하는 기수분리기와; 상기 기수분리기와 배관으로 연결되고, 산화제이철과 활성탄 층으로 이루어져 황화수소와 암모니아를 흡착하여 제거하는 황화수소-암모니아제거기와; 상기 황화수소-암모니아제거기와 배관으로 연결되고, 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질제거 필터와; 상기 입자상 물질제거 필터와 배관으로 연결되고, 상기 입자상 물질제거 필터를 통과한 바이오가스를 가압하는 바이오가스 압축기와; 상기 바이오가스 압축기와 연결된 유입배관을 통해 상기 바이오가스 압축기를 통과한 바이오가스가 유입되고, 열교환매체를 포함하여 상기 열교환매체에 의해 상기 바이오가스를 냉각시켜 기체상태의 수분을 제거하고, 상기와 같이 냉각된 바이오가 스가 다시 상기 바이오가스 압축기로 이동해 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 바이오가스 압축기와 유출배관으로 연결된 바이오가스 냉각 수분제거기와; 상기 바이오가스 냉각 수분제거기에 의해 기체상태의 수분이 제거되고, 상기 바이오가스 압축기에서 열교환에 의해 가온된 바이오가스가 유입되도록 상기 바이오가스 압축기와 배관으로 연결되고, 실리카겔층과 활성탄층으로 이루어져 다시 한번 수분을 제거하고, 실록산을 제거하도록 마련된 실록산-수분제거기를 포함하여 이루어진다.A fuel gasification apparatus for a microturbine biogas according to the present invention comprises: a separator for removing liquid water contained in biogas generated in an anaerobic digestion tank filled with a polymer filler; A hydrogen sulfide-ammonia eliminator connected to the water separator and a pipe and configured to adsorb and remove hydrogen sulfide and ammonia formed of a ferric oxide and an activated carbon layer; A particulate matter removal filter connected to the hydrogen sulfide-ammonia eliminator and piping to remove particulate matter; A biogas compressor connected to the particulate matter removing filter by a pipe and pressurizing the biogas passing through the particulate matter removing filter; Biogas passing through the biogas compressor is introduced through an inlet pipe connected to the biogas compressor, and the biogas is cooled by the heat exchange medium including a heat exchange medium to remove moisture in gaseous state, as described above. A biogas cooling moisture remover connected to the biogas compressor and an outlet pipe so that the cooled biogas moves back to the biogas compressor to perform heat exchange; Water in the gaseous state is removed by the biogas cooling water remover, and the biogas compressor is connected to the pipe and the biogas compressor so that the heated biogas is introduced by heat exchange. And a siloxane-dehydrator provided to remove moisture and remove siloxane.

상기 바이오가스 압축기는 바이오가스를 0.6MPa 이상으로 가압하고, 바이오가스 내의 메탄가스에 의한 폭발을 방지하기 위해 방폭장치가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.The biogas compressor is characterized in that the explosion-proof device is further installed to pressurize the biogas to 0.6MPa or more, and prevent explosion by methane gas in the biogas.

상기 바이오가스 냉각 수분제거기의 열교환매체는 물 또는 에틸렌글리콜로 마련되는 것을 특징으로 한다.The heat exchange medium of the biogas cooling water remover is characterized in that the water or ethylene glycol.

상기 바이오가스 냉각 수분제거기는 바이오가스를 10℃ 이하로 냉각하는 것을 특징으로 한다.The biogas cooling moisture remover is characterized in that cooling the biogas to 10 ℃ or less.

상기 바이오가스 냉각 수분제거기를 통과한 바이오가스는 다시 상기 바이오가스 압축기를 통과하도록 구성되어 열교환을 통해 12℃이상으로 가온되는 것을 특징으로 한다.The biogas passing through the biogas cooling water remover is configured to pass through the biogas compressor again and is heated to 12 ° C. or more through heat exchange.

상기 실록산-수분제거기를 통과한 바이오가스의 압력은 0.5MPa 이상이고, 바이오가스의 온도는 12℃ 이상인 것을 특징으로 한다.The pressure of the biogas passing through the siloxane-dehydrator is 0.5 MPa or more, and the temperature of the biogas is 12 ° C. or more.

본 발명에 따른 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치는 기수분리기와 같은 수분제거장치 및 실록산-수분제거기를 추가로 구성함으로써 수분제거효율의 향상과 실록산의 제거로 인해 부품손상을 방지하고, 냉각된 바이오가스가 열교환을 통해 가온되도록 구성되어 바이오가스를 질소산화물 배출이 9ppm 이하에 이르는 마이크로터빈의 연료로 사용할 수 있도록 하여 질소산화물에 대한 환경규제를 만족시킬 수 있다.The biogas fueling apparatus for microturbine according to the present invention further comprises a water removing device such as a water separator and a siloxane-moisture remover to prevent component damage due to improved water removal efficiency and removal of siloxane, and a cooled bio. The gas is configured to be heated through heat exchange, so that biogas can be used as a fuel for microturbines with nitrogen oxide emissions of 9 ppm or less, thereby satisfying environmental regulations for nitrogen oxides.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for fueling a biogas for a microturbine according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치는 폴리머 재질의 충진재로 채워져 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스 내에 포함된 액상수분을 제거하는 기수분리기(10)와; 상기 기수분리기(10)와 배관(11)으로 연결되고, 산화제이철과 활성탄 층으로 이루어져 황화수소와 암모니아를 흡착하여 제거하는 황화수소-암모니아제거기(20)와; 상기 황화수소-암모니아제거기(20)와 배관(21)으로 연결되고, 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질제거 필터(30)와; 상기 입자상 물질제거 필터(30)와 배관(31)으로 연결되고, 상기 입자상 물질제거 필터(30)를 통과한 바이오가스를 가압하는 바이오가스 압축기(40)와; 상기 바이오가스 압축기(40)와 연결된 유입배관(41)을 통해 상기 바이오가스 압축기(40)를 통과한 바이오가스가 유입되고, 열교환매체를 포함하여 상기 열교환매체에 의해 상기 바이오가스를 냉각시켜 기체상태의 수분을 제거하고, 상기와 같이 냉 각된 바이오가스가 다시 상기 바이오가스 압축기(40)로 이동해 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 바이오가스 압축기(40)와 유출배관(51)으로 연결된 바이오가스 냉각 수분제거기(50)와; 상기 바이오가스 냉각 수분제거기(50)에 의해 기체상태의 수분이 제거되고, 상기 바이오가스 압축기(40)에서 열교환에 의해 가온된 바이오가스가 유입되도록 상기 바이오가스 압축기(40)와 배관(42)으로 연결되고, 실리카겔층과 활성탄층으로 이루어져 다시 한번 수분을 제거하고, 실록산을 제거하도록 마련된 실록산-수분제거기(60)를 포함하여 이루어진다.Referring to Figure 1, the microturbine biogas fueling device according to an embodiment of the present invention is filled with a polymer filler to remove the liquid water contained in the biogas generated in the anaerobic digestion tank 10 and ; A hydrogen sulfide-ammonia remover (20) connected to the water separator (10) and the pipe (11) and made of a ferric oxide and activated carbon layer to adsorb and remove hydrogen sulfide and ammonia; A particulate matter removal filter 30 connected to the hydrogen sulfide-ammonia eliminator 20 and a pipe 21 to remove particulate matter; A biogas compressor (40) connected to the particulate matter removing filter (30) and a pipe (31) and pressurizing the biogas passing through the particulate matter removing filter (30); The biogas that has passed through the biogas compressor 40 is introduced through the inlet pipe 41 connected to the biogas compressor 40, and the biogas is cooled by the heat exchange medium, including a heat exchange medium. The biogas cooling moisture remover connected to the biogas compressor 40 and the outlet pipe 51 in order to remove the moisture of the biogas and to move the cooled biogas back to the biogas compressor 40 so that heat exchange occurs. 50; The biogas-cooled water remover 50 removes gaseous water, and the biogas compressor 40 and the pipe 42 allow the biogas heated by heat exchange to flow in the biogas compressor 40. It comprises a siloxane-moisture remover 60 connected to the silica gel layer and the activated carbon layer to remove moisture once again and remove siloxane.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a microturbine biogas fuelization apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

상기 기수분리기(10)는 폴리머 재질의 충진재로 채워져 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스 내에 포함된 액상수분을 제거하도록 마련되는데, 바이오가스가 상기 기수분리기(10)를 통과하게 되면 바이오가스 내의 액상수분이 상기 충진재와 부딪혀 상기 기수분리기(10)의 바닥으로 흘러내리게 되고, 이렇게 흘러내린 액상수분은 밸브를 열어 제거할 수 있다.The separator 10 is filled with a polymer filler to remove liquid moisture contained in the biogas generated in the anaerobic digestion tank. When the biogas passes through the separator 10, liquid moisture in the biogas is passed. It hits the filler and flows down to the bottom of the separator 10, the liquid water can be removed by opening the valve.

상기 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스는 90% 이상이 메탄과 이산화탄소로 이루어져 있고, 산소와 질소가 5% 미만의 비율로 포함되고, 그 이외의 미량성분은 수분, 황화수소, 암모니아 및 실록산 등으로 이루어진다.More than 90% of the biogas generated in the anaerobic digestion tank is composed of methane and carbon dioxide, oxygen and nitrogen is contained in less than 5%, other trace components are made of water, hydrogen sulfide, ammonia and siloxane.

여기서, 상기 수분은 압축기나 가스엔진의 효율을 낮추고, 마이크로터빈을 사용할 경우 터빈로터 등을 손상시킬 수 있으며, 상기 황화수소는 수분 함유량이 높은 경우 부식성을 띄어 가스엔진, 보일러, 마이크로터빈 등의 부품을 손상시킬 수 있다.Here, the moisture lowers the efficiency of the compressor or gas engine, and may damage the turbine rotor, etc. when the microturbine is used. Can damage it.

또한, 상기 암모니아는 연소 후에 일산화질소로 전환되어 대기중에서 반응하여 다른 질소산화물을 형성하고, 상기 실록산은 연소 후 실리콘 화합물의 형태로 연소실과 각종 부품에 퇴적될 수 있고, 구동부를 손상시켜 가스엔진과 마이크로터빈의 수명을 급격히 감소시킬 수 있다.In addition, the ammonia is converted to nitrogen monoxide after combustion to react in the air to form other nitrogen oxides, and the siloxane may be deposited in the combustion chamber and various components in the form of a silicon compound after combustion, and damage the driving unit to damage the gas engine and The life of the microturbine can be drastically reduced.

상기 기수분리기(10)는 황화수소-암모니아제거기(20)의 전에 설치되어 1차적으로 액상수분을 제거함으로써 활성탄 층의 수명을 연장시키도록 마련되고, 상기와 같이 내부에 충진재를 포함하여 이루어지는 경우 기수분리기(10)의 수명은 반영구적이어서 유지보수 비용을 절감할 수 있다.The water separator 10 is installed before the hydrogen sulfide-ammonia remover 20 and is provided to extend the life of the activated carbon layer by first removing the liquid water, and when the water separator comprises a filler as described above, the water separator. The life of (10) is semi-permanent, which can reduce maintenance costs.

상기 황화수소-암모니아제거기(20)는 상기 기수분리기(10)와 배관(11)으로 연결되고, 산화제이철과 활성탄 층으로 이루어져 황화수소와 암모니아를 흡착하여 제거하도록 마련된다.The hydrogen sulfide-ammonia remover 20 is connected to the water separator 10 and the pipe 11, and is formed to adsorb and remove hydrogen sulfide and ammonia formed of a ferric oxide and activated carbon layer.

상기 입자상 물질제거 필터(30)는 상기 황화수소-암모니아제거기(20)와 배관(21)으로 연결되고, 먼지 등의 입자상 물질을 제거하도록 마련된다.The particulate matter removing filter 30 is connected to the hydrogen sulfide-ammonia eliminator 20 and the pipe 21 and is provided to remove particulate matter such as dust.

상기 바이오가스 압축기(40)는 상기 입자상 물질제거 필터(30)와 배관(31)으로 연결되고, 상기 입자상 물질제거 필터(30)를 통과한 바이오가스를 가압하도록 마련되는데, 이때 바이오가스를 0.6MPa 이상으로 가압하고, 바이오가스 내의 메탄가스에 의한 폭발을 방지하기 위해 방폭장치가 추가로 설치되어 마련된다.The biogas compressor 40 is connected to the particulate matter removing filter 30 and the pipe 31, and is provided to pressurize the biogas passing through the particulate matter removing filter 30, wherein the biogas is 0.6 MPa. In order to pressurize and to prevent explosion by the methane gas in biogas, explosion-proof apparatus is further provided and provided.

상기 바이오가스 냉각 수분제거기(50)는 상기 바이오가스 압축기(40)와 연결 된 유입배관(41)을 통해 상기 바이오가스 압축기(40)를 통과한 바이오가스가 유입되고, 물 또는 에틸렌글리콜 등의 열교환매체를 포함하여 상기 열교환매체에 의해 바이오가스를 냉각시켜 기체상태의 수분을 제거하고, 상기와 같이 냉각된 바이오가스가 다시 상기 바이오가스 압축기(40)로 이동해 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 바이오가스 압축기(40)와 유출배관(51)으로 연결되도록 마련된다.The biogas cooling water remover 50 is a biogas is passed through the biogas compressor 40 through an inlet pipe 41 connected to the biogas compressor 40, the heat exchanger such as water or ethylene glycol The biogas compressor includes a medium to cool the biogas by the heat exchange medium to remove gaseous water, and the cooled biogas moves back to the biogas compressor 40 so that heat exchange occurs. 40 is provided to be connected to the outlet pipe (51).

상기 바이오가스 냉각 수분제거기(50)는 바이오가스를 10℃ 이하로 냉각하여 기체상태의 수분을 제거하고, 상기 바이오가스 냉각 수분제거기(50)를 통과한 바이오가스는 다시 상기 바이오가스 압축기(40)를 통과하도록 구성되어 열교환을 통해 12℃이상으로 가온되도록 마련된다.The biogas cooling moisture remover 50 cools the biogas to 10 ° C. or lower to remove gaseous water, and the biogas passed through the biogas cooling moisture remover 50 is again the biogas compressor 40. It is configured to pass through is provided to be heated to 12 ℃ or more through heat exchange.

상기 실록산-수분제거기(60)는 상기 바이오가스 냉각 수분제거기(50)에 의해 기체상태의 수분이 제거되고, 상기 바이오가스 압축기(40)에서 열교환에 의해 가온된 바이오가스가 유입되도록 상기 바이오가스 압축기(40)와 배관(42)으로 연결되고, 실리카겔층과 활성탄층으로 이루어져 다시 한번 수분을 제거하고, 실록산을 제거하도록 마련되는데, 상기 실리카겔 층은 최종적으로 남아있을지 모르는 수분을 제거하게 되고, 상기 활성탄 층은 실록산을 제거하도록 마련된다.The siloxane-moisture remover 60 removes water in a gaseous state by the biogas cooling moisture remover 50 and induces the biogas heated by heat exchange in the biogas compressor 40. Is connected to the 40 and the pipe 42, consisting of a silica gel layer and activated carbon layer is provided to remove the moisture once again, to remove the siloxane, the silica gel layer is to remove the moisture that may remain in the last, the activated carbon The layer is provided to remove the siloxane.

상기 실록산-수분제거기(60)를 통과한 바이오가스의 압력은 0.5MPa 이상이고, 바이오가스의 온도는 12℃ 이상으로 가온되어 상기 바이오가스를 마이크로터빈의 연료로 사용할 수 있게 된다.The pressure of the biogas passed through the siloxane-dehydrator 60 is 0.5 MPa or more, and the temperature of the biogas is warmed to 12 ° C. or more to enable the biogas to be used as fuel for the microturbine.

상기한 구성에 의한 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치의 작동은 다음과 같다.Operation of the fueling device of a microturbine biogas according to an embodiment of the present invention by the above configuration is as follows.

혐기성소화조에서 발생된 바이오가스가 폴리머 재질의 충진재로 채워진 기수분리기(10)를 통과하게 되면, 바이오가스 내의 액상수분이 상기 충진재와 부딪혀 상기 기수분리기(10)의 바닥으로 흘러내리면서 제거되고, 액상수분이 제거된 바이오가스가 산화제이철과 활성탄 층으로 이루어진 황화수소-암모니아제거기(20)를 통과하면서 황화수소와 암모니아가 흡착되어 제거된다.When the biogas generated in the anaerobic digestion tank passes through the separator 10 filled with the filler of polymer material, the liquid water in the biogas collides with the filler and flows down to the bottom of the separator 10, and the liquid is removed. Hydrogen sulfide and ammonia are adsorbed and removed while the water-removed biogas passes through the hydrogen sulfide-ammonia eliminator 20 composed of ferric oxide and activated carbon layers.

이후 입자상 물질제거 필터(30)를 통과하면서 먼지 등의 입자상 물질이 제거된 바이오가스는 바이오가스 압축기(40)에 의해 0.6MPa 이상으로 가압되고, 가압과정에서 바이오가스의 온도는 70 내지 90℃로 증가하게 되는데, 특히 80℃로 증가하는 것이 바람직하다.Thereafter, the biogas from which particulate matter such as dust is removed while passing through the particulate matter removing filter 30 is pressurized to 0.6 MPa or more by the biogas compressor 40, and the temperature of the biogas in the pressurizing process is 70 to 90 ° C. It is to be increased, especially to 80 ° C.

상기와 같이 가압된 바이오가스는 바이오가스 냉각 수분제거기(50)를 통과하면서 열교환매체의 의해 10℃ 이하로 냉각되어 기체상태의 수분이 제거되고, 상기 바이오가스 냉각 수분제거기(50)를 통과한 바이오가스는 다시 상기 바이오가스 압축기(40)를 통과하게 되는데, 이때 열교환이 일어나 냉각된 바이오가스는 12℃이상으로 가온된다.The biogas pressurized as described above is cooled to 10 ° C. or less by a heat exchange medium while passing through the biogas cooling moisture remover 50 to remove moisture in a gaseous state, and the biogas passed through the biogas cooling moisture remover 50. Gas is passed through the biogas compressor 40 again, where the heat exchange takes place and the cooled biogas is heated to 12 ° C. or more.

다음으로 상기 바이오가스 압축기(40)에서 열교환에 의해 가온된 바이오가스는 실리카겔층과 활성탄층으로 이루어진 실록산-수분제거기(60)를 통과하게 되면서 최종적으로 남아있을지 모르는 수분이 실록산-수분제거기(60)의 실리카겔층에 의해 제거되고, 실록산-수분제거기(60)의 활성탄 층에 의해 실록산 또한 제거된다.Next, the biogas heated by heat exchange in the biogas compressor 40 passes through the siloxane-dehydrator 60 composed of a silica gel layer and an activated carbon layer, and finally, the siloxane-dehydrator 60 may retain moisture. Is removed by the silica gel layer, and the siloxane is also removed by the activated carbon layer of the siloxane-dehydrator 60.

상기와 같이 실록산-수분제거기(60)까지 통과한 바이오가스는 마이크로터빈의 연료로 사용되어 마이크로터빈을 운전하여 전기와 열을 생산할 수 있게 된다.As described above, the biogas that has passed through the siloxane-dehydrator 60 is used as a fuel of the microturbine to generate electricity and heat by operating the microturbine.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for fueling a biogas for a microturbine according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 기수분리기 10: separator

11 : 기수분리기와 황화수소-암모니아제거기의 연결배관11: Connecting pipe of separator and hydrogen sulfide-ammonia eliminator

20 : 황화수소-암모니아제거기20: hydrogen sulfide-ammonia eliminator

21 : 황화수소-암모니아제거기와 입자상 물질제거 필터의 연결배관21: Connecting piping of hydrogen sulfide-ammonia eliminator and particulate matter removing filter

30 : 입자상 물질제거 필터30: particulate matter removal filter

31 : 입자상 물질제거 필터와 바이오가스 압축기의 연결배관31: Connection pipe of particulate matter removal filter and biogas compressor

40 : 바이오가스 압축기40: biogas compressor

41 : 바이오가스 냉각 수분제거기의 유입배관41: Inlet pipe of biogas cooling water remover

42 : 바이오가스 압축기와 실록산-수분제거기의 연결배관42: Connection of Biogas Compressor and Siloxane-Moisture Remover

50 : 바이오가스 냉각 수분제거기50: biogas cooling water remover

51 : 바이오가스 냉각 수분제거기의 유출배관51: Outflow pipe of the biogas cooling water remover

60 : 실록산-수분제거기60: siloxane-moisture remover

Claims (7)

폴리머 재질의 충진재로 채워져 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스 내에 포함된 액상수분을 제거하는 기수분리기와;A separator to be filled with a polymer filler to remove liquid water contained in biogas generated in an anaerobic digestion tank; 상기 기수분리기와 배관으로 연결되고, 산화제이철과 활성탄 층으로 이루어져 황화수소와 암모니아를 흡착하여 제거하는 황화수소-암모니아제거기와;A hydrogen sulfide-ammonia eliminator connected to the water separator and a pipe and configured to adsorb and remove hydrogen sulfide and ammonia formed of a ferric oxide and an activated carbon layer; 상기 황화수소-암모니아제거기와 배관으로 연결되고, 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질제거 필터와;A particulate matter removal filter connected to the hydrogen sulfide-ammonia eliminator and piping to remove particulate matter; 상기 입자상 물질제거 필터와 배관으로 연결되고, 상기 입자상 물질제거 필터를 통과한 바이오가스를 가압하는 바이오가스 압축기와;A biogas compressor connected to the particulate matter removing filter by a pipe and pressurizing the biogas passing through the particulate matter removing filter; 상기 바이오가스 압축기와 연결된 유입배관을 통해 상기 바이오가스 압축기를 통과한 바이오가스가 유입되고, 열교환매체를 포함하여 상기 열교환매체에 의해 상기 바이오가스를 냉각시켜 기체상태의 수분을 제거하고, 상기와 같이 냉각된 바이오가스가 다시 상기 바이오가스 압축기로 이동해 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 바이오가스 압축기와 유출배관으로 연결된 바이오가스 냉각 수분제거기와;Biogas passing through the biogas compressor is introduced through an inlet pipe connected to the biogas compressor, and the biogas is cooled by the heat exchange medium including a heat exchange medium to remove moisture in gaseous state, as described above. A biogas cooling moisture remover connected to the biogas compressor and an outlet pipe so that the cooled biogas is transferred back to the biogas compressor so that heat exchange occurs; 상기 바이오가스 냉각 수분제거기에 의해 기체상태의 수분이 제거되고, 상기 바이오가스 압축기에서 열교환에 의해 가온된 바이오가스가 유입되도록 상기 바이오가스 압축기와 배관으로 연결되고, 실리카겔층과 활성탄층으로 이루어져 다시 한번 수분을 제거하고, 실록산을 제거하도록 마련된 실록산-수분제거기를 포함하여 이루어지며,Water in the gaseous state is removed by the biogas cooling water remover, and the biogas compressor is connected to the pipe and the biogas compressor so that the heated biogas is introduced by heat exchange. A siloxane-dehydrator, which is adapted to remove moisture and to remove siloxanes, 상기 바이오가스 압축기는 바이오가스 내의 메탄가스에 의한 폭발을 방지하기 위해 방폭장치가 더 설치되며, 상기 바이오가스 압축기는 바이오가스를 0.6MPa 이상으로 가압하며,The biogas compressor is further provided with an explosion-proof device to prevent explosion by methane gas in the biogas, the biogas compressor pressurizes the biogas to 0.6MPa or more, 상기 바이오가스 냉각 수분제거기의 열교환매체는 물 또는 에틸렌글리콜로 마련되며, 상기 바이오가스 냉각 수분제거기는 바이오가스를 10℃ 이하로 냉각하며, The heat exchange medium of the biogas cooling moisture remover is provided with water or ethylene glycol, and the biogas cooling moisture remover cools the biogas to 10 ° C. or less, 상기 바이오가스 냉각 수분제거기를 통과한 바이오가스는 다시 상기 바이오가스 압축기를 통과하도록 구성되어 열교환을 통해 12℃이상으로 가온되며,The biogas passing through the biogas cooling water remover is configured to pass through the biogas compressor again and is heated to 12 ° C. or more through heat exchange. 상기 실록산-수분제거기를 통과한 바이오가스의 압력은 0.5MPa 이상이고, 바이오가스의 온도는 12℃ 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로터빈용 바이오가스의 연료화 장치.The pressure of the biogas passing through the siloxane-moisture remover is 0.5MPa or more, and the temperature of the biogas is 12 ° C or more. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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