KR101426480B1 - 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템 - Google Patents
혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101426480B1 KR101426480B1 KR1020120045331A KR20120045331A KR101426480B1 KR 101426480 B1 KR101426480 B1 KR 101426480B1 KR 1020120045331 A KR1020120045331 A KR 1020120045331A KR 20120045331 A KR20120045331 A KR 20120045331A KR 101426480 B1 KR101426480 B1 KR 101426480B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- biogas
- desulfurization
- hydrogen sulfide
- oxygen
- concentration
- Prior art date
Links
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 title claims abstract description 142
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 title claims abstract description 142
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 66
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 52
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 claims description 9
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 5
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 24
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 10
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 3
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 3
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RBORURQQJIQWBS-QVRNUERCSA-N (4ar,6r,7r,7as)-6-(6-amino-8-bromopurin-9-yl)-2-hydroxy-2-sulfanylidene-4a,6,7,7a-tetrahydro-4h-furo[3,2-d][1,3,2]dioxaphosphinin-7-ol Chemical compound C([C@H]1O2)OP(O)(=S)O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H]2N1C(N=CN=C2N)=C2N=C1Br RBORURQQJIQWBS-QVRNUERCSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- -1 silica compound Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/48—Sulfur compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/20—Sludge processing
Abstract
본 발명은 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템에 관한 것으로, 1차 생물탈황, 2차 제습탈황, 3차 건식 탈황을 연계 사용함으로써, 기존의 방식 보다 탈황 효율을 높이고, 바이오가스 플랜트의 원료 성분에 따라 변화하는 황화수소에 대응하기 쉬우며, 연속적인 탈황 처리공정을 통하여 건식 탈황공정에서 사용되는 활성탄과 산화철 등의 여재의 수명을 연장 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 황화수소를 제거하여 사용함에 따라 바이오가스를 사용하는 기계설비나 장비의 산화와 부식을 줄여 설비의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 각 단계별 가스 상태를 모니터링할 수 있고, 각각의 구성요소를 제어함으로써, 황화수소 기준이 다른 여러 곳으로 가스를 원활하게 공급해 줄 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 황화수소를 제거하여 사용함에 따라 바이오가스를 사용하는 기계설비나 장비의 산화와 부식을 줄여 설비의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 각 단계별 가스 상태를 모니터링할 수 있고, 각각의 구성요소를 제어함으로써, 황화수소 기준이 다른 여러 곳으로 가스를 원활하게 공급해 줄 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 탈황시스템에 관한 것으로, 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템에 관한 것이다.
산업이 고도화되고 인간생활이 윤택해지면서 가축분뇨와 음식물 폐기물과 같은 고농도 유기성 폐기물의 처리문제가 심각하게 대두되고 있다.
이러한 고농도 유기성 폐기물의 처리 문제는 정도의 차이는 있으나 주요 선진국들도 직면하고 있는 문제로서, 일찍이 EU, 일본에서는 고농도 유기성 폐기물을 바이오매스 자원으로 활용하는 방안이 연구 및 개발되어 왔다. 특히 근래 기후온난화 및 온실가스의 저감, 화석연료의 대체라는 환경 에너지 정책에 발맞추어 고농도 유기성 폐기물을 혐기 발효시켜 메탄(CH4)가스를 생산하는 시설이 널리 보급되고 있다.
상기 혐기발효에 의한 메탄가스 생산기술은 이미 유럽, 일본 등지에서는 정착 보급된 기술로서, 고농도 유기성 폐기물(가축분뇨, 음식물 쓰레기, 농업부산물 등)의 처리라는 환경적 기능뿐만 아니라 바이오가스 등의 대체 에너지 생산 기능 및 발효된 유기성 폐기물의 농지환원을 통한 자연 순환적 기능을 동시에 달성할 수 있는 기술이다.
또한 상기 바이오가스는 메탄 함유량이 높아 훌륭한 에너지원이 될 수 있다. 따라서 적정한 수준의 개질 과정만 거치면 바이오가스는 천연가스를 사용하고 있는 모든 수요처에서 사용이 가능하다. 예를 들어 바이오가스는 가온 및 난방, 발전의 연료로 사용하거나 정제를 통해 도시가스, 차량용 연료로 사용이 가능하다.
그러나 상기 바이오가스 내에 황화수소(H2S)는 발전기나 자동차 엔진 및 설비로 유입될 경우 산화와 부식의 원인이 되어 제품의 수명을 단축하는 원인이 된다.
따라서 상기 바이오가스는 황화수소(H2S)의 함유량을 수요처에 따라 적합하게 조절할 필요성이 있다.
한편 상기 바이오가스를 가온 및 난방에 사용하는 경우에 있어서, 바이오가스 플랜트에 대부분 혐기성 소화조 가온을 위하여 바이오가스를 이용하는 보일러를 설치하고 있다. 또한 가스의 저장이나 이송비용이 그다지 크지 않는 경우라면 바이오가스는 주변에 위치하고 있는 일반가정이나 농장 등에 난방에도 사용될 수 있다.
이때 상기 보일러에 사용하기 위한 황화수소(H2S) 농도는 500ppm 이하가 요구된다. 또한 바이오가스는 수증기로 포화되어 있는데, 수분은 가스 노즐부에서 문제를 야기할 수 있으므로 응축시켜 제거하는 것이 좋다. 응축을 통한 수분제거는 부식 원인물질인 황화수소(H2S)도 상당량 제거할 수 있다.
또한 바이오가스를 원료로 하여 전기를 생산하는 방법은 크게 단순 발전과 열병합 발전(Combined heat and power, CHP)으로 대별할 수 있다. 이 중, 연료를 연소시켜 터빈을 통해 전기를 생산함과 동시에 그 폐열을 난방용으로 이용하는 열병합 발전은 단순 발전 방식보다 에너지 효율을 월등히 향상시킬 수 있어 점차 시용이 확대되고 있다. 바이오가스의 열병합 발전에 사용되는 내연기관으로는 가스엔진(소, 중규모)이하나 가스터빈(대규모) 등이 있으나, 열효율 측면에서 보았을 때 가스엔진은 38~42% 정도인데 반해 가스터빈은 25~25~28%에 불과할 뿐만 아니라 가스터빈의 발전용량이 수 MW 이상을 요구하므로 현재는 가스엔진을 많이 사용하고 있는 실정이다. 가스엔진에 요구되는 바이오가스의 품질은 보일러에서 요구하는 수준과 거의 비슷하며, 황화수소(H2S)의 경우에는 충분한 운전시간을 확보할 수 있는 농도만 유지하여 주면 된다. 또한 마찰에 의한 손상 등의 우려가 있을 경우에는 미리 유기성 실리카 화합물의 농도를 충분히 낮추어야 한다.
표 1은 바이오가스를 가스엔진에 사용할 때 요구되는 가스 특성을 나타낸 것으로, 바이오가스의 가스엔진 주입을 위한 조건을 나타낸 표이다.
| 항목 | 단위 | 범위 |
| 에너지 함량 | MJ/㎥ | 13~21 |
| 최고 주입 온도 | ℃ | 40~60 |
| 주입 최소 압력 | mbar | 25~80 |
| 습도 | % | 70~80 이하 |
| 황화수소(H2S) | mg/㎥ | 1,000~2,000 이하 |
| CHloride and Fluor(total) | mg/㎥ | 60~80 이하 |
바이오가스는 개질을 거치면 구성성분의 대부분이 천연가스와 같은 메탄이므로 도시가스 배급망에 주입하여 일반 수요처에서 천연가스처럼 사용할 수 있다. 실제 유럽에서는 바이오가스를 도시가스 배급망에 주입하여 사용하는 예가 많으며, 우리나라의 경우도 도시가스사업법의 개정(‘09.3)을 통하여 바이오가스를 정제하여 도시가스 혼입 사용이 가능한 상태이다.
또한 2012년 1월 17일 개정된 도시가스사업법 시행령(일부개정 2012.1.17 대통령 제 23518호) 제1조의 2(도시가스의 종류) 제2조 제1호에 따른 도시가스 "다. 바이오가스: 유기성 폐기물 등 바이오매스로부터 생성된 기체를 정제한 가스로서 메탄이 주성분인 가스 및 이를 다른 도시가스와 혼합하여 제조한 가스"에 의해 바이오가스를 도시가스와 연계하여 사용할 수 있게 되었다.
표 2는 환경부의 연구보고서 [유기성폐기물을 이용한 에너지제품의 품질기준 연구(환경부, 2008)] 상의 바이오가스 도시가스 연계를 위한 기준항목 및 규격(안)을 나타낸 것이다.(2012년 1월 17일 개정된 도시가스사업법 시행령(일부개정 2012.1.17 대통령 제 23518호) 2012년 2월 8일 지식경제부 고시 제2012-19호 "도시가스 품질기준 등에 관한 고시" [별표 1]에 도시가스 품질검사 기준에서는 황화수소 농도를 1.0 mg/㎥(0℃, 101.3kPa) 이하로 규정.)
| 평가 항목 | 단위 | 범위 | 비고 |
| 메탄 함량 | 부피% | 95 이상 | 도시가스로서의 성능 발휘 및 국내 도입되어 있는 바이오가스 정제기술로 적용 가능한 수준 |
| 수분 함량 | mg/N㎥ | 32 이하 | 도시가스 연료로서 성능을 발휘할 수 있는 수준 |
| 황전량 | ppm | 0.5 이하 | 도시가스사업법의 품질기준 적용 |
| 황화수소 | ppm | 0.02 이하 | 도시가스사업법의 품질기준 적용 |
| 아모니아 | ppm | 0.2 이하 | 도시가스사업법의 품질기준 적용 |
| 질소, 산소 등 기타 미량 물질 |
부피% | 4.5 이하 | 도시가스 연료로서 성능을 발휘할 수 있는 수준 |
또한 정제된 바이오가스는 천연가스를 연료로 하는 차량(natural gas vehicies, NGV)에 사용할 수 있다. 천연가스 자동차는 연료 공급방식에 따라 CNG(압축천연가스, compressed natural gas) 차량과 LNG(액화천연가스, liquified natural gas) 차량으로 구분할 수 있으며, CNG 차량은 고압용기에 약 200 기압으로 압축된 가스를 저장하여 사용하며 LNG 차량은 -130℃ 내외의 초저온 연료를 자동차 연료로 공급한다. 보통 CNG 차량들은 짐칸에 가스탱크를 싣고 기존 연료 공급 시스템과 별도로 가스 공급 시스템을 장착하는 등 가스를 연료로 하는데 적합하도록 개조된 엔진이나 연료저장탱크를 사용하고 있다. 또 가스연료의 차량 주입을 위한 충전소 공급이 충분하지 않을 때에는 가스 외에 휘발유나 디젤도 연료로 사용할 수 있는 bi-fuel 모델들을 사용하는 것이 일반적인데, 가스가 떨어지면 자동적으로 휘발유나 디젤이 연료로서 엔진에 공급된다. 연료 가스는 강철이나 알루미늄합금으로 제작된 가압 탱크 안에서 200~250bar의 압력으로 저장된다. 2008년 기준으로 전 세계적으로 약 6백 4십만대 이상의 차량이 천연가스 또는 정제된 바이오가스를 연료로 하여 운행하고 있다. 가스를 연료로 사용하는 차량은 휘발유 차량이나 디젤 차량보다 이산화탄소 배출량은 20% 이상, 입자상 물질, 매연, 질소산화물 등의 배출량은 2/3 정도 절감할 수 있어 도시의 대기오염 감소에 크게 기여할 수 있을 뿐만 아니라 주행 중의 소음도 현격히 감소된다. 바이오가스를 차량용 연료로 사용하기 위해서는 도시가스 배급망에 주입할 때와 마찬가지로 비교적 엄격한 정제과정을 거쳐야 한다. 우리나라의 경우 대기환경보전법 시행규칙이 개정(09년 2월)되어 바이오가스연료(석유 및 대체연료 사업법 시행령 제 5조 8항)를 천연가스 제조기준에 맞게 제조하면 자동차 연료로 사용이 가능하게 되었다.
표 3은 바이오가스 차량용 연료로 사용하기 위한 기준항목 규격을 나타낸 것으로, 차량 연료용 바이오가스 품질기준을 나타낸 표이다.
| 평가 항목 | 단위 | 범위 | 비고 |
| 메탄 함량 | 부피% | 95 이상 | 현재 상용화된 기술로서 정제가 가능한 수준이며, 바이오가스 자동차 연료가 상용화 되고 있는 해외 사례적용 ※ 천연가스 자동차 연료의 경우 88% 수준을 제시하고 있으나 이는 바이오가스에 포함되어 있지 않은 에탄(7%)을 고려한 것임 |
| 수분 함량 | mg/N㎥ | 32 이하 | 바이오가스 자동차 연료가 상용 되고 있는 해외 사례 적용 |
| 황함량 | ppm | 40 이하 | 입법 예고된 천연가스 자동차 연료의 기준 적용 |
| 질소, 산소 등 기타 미량 물질 |
부피% | 4.5 이하 | 입법 예고된 천연가스 자동차 연료의 기준 적용 |
상기와 같이 각 수요별로 황화수소(H2S) 함량의 기준이 다르다. 또한 바이오가스를 생산하는 바이오가스 플랜트의 원료에 따라서 바이오가스 내의 황화수소(H2S) 농도도 크게 차이가 난다.
따라서 바이오가스를 생산하는 시설에서 여러 수요처에 공급하게 될 경우, 각 수요처별 기준에 맞는 탈황설비를 각각 설치하여 공급을 하여야 하므로 초기 투자비용이 커지게 된다. 따라서 바이오가스를 하나의 공정으로 각 수요처별 기준에 맞게 탈황하는 시스템이 요구되고 있다.
이에 본 발명자는 "과제고유번호-2010T100100770, 부처명-지식경제부, 연구관전문기관-한국에너지기술평가원, 연구사업명-신재생에너지 융합원천기술개발사업, 연구과제명-300m3급 고성능 바이오가스 저장조 국산화 기술 개발 및 실증화, 주관기관-한화폴리드리머(주), 연구기간-2010.06.01~2013.5.31(3년)" 인 국가 연구 개발 사업을 통해 상기 과제를 해결하기 위한 연구를 했다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 하나의 공정으로 바이오가스를 사용하고 여러 수요처 별로 그 기준에 맞는 바이오가스를 공급할 수 있으며, 생물탈황·물리적 탈황·생화학적 탈황의 공정을 연계함으로써, 탈황 효율을 높이고 여재의 수명을 연장할 수 있는 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 바이오가스를 생산하는 바이오가스 플랜트(100)와; 상기 바이오가스를 생물 탈황하는 1차 탈황장치(210)와, 상기 1차 탈황장치(210)로부터의 바이오가스를 냉각기를 이용한 제습과정을 통해 탈황하는 2차 탈황장치(220)와, 상기 2차 탈황장치(220)로부터의 바이오가스를 산화철을 이용해 건식 탈황하는 3차 탈황장치(230)와, 상기 3차 탈황장치(230)에서 탈황 된 바이오가스 내의 황화수소 농도를 분석하는 가스분석기(260)를 갖춘 탈황장치(200)와; 상기 3차 탈황장치(230)로부터의 바이오가스를 수요처(500) 또는 상기 제2차 탈황장치(220)로 이송하는 바이오가스 공급장치(300)와; 상기 바이오가스 내의 황화수소 농도가 수요처(500)에 따른 기준 값 이상이면 상기 바이오가스가 상기 2차 탈황장치(230)로 이송되도록 하고, 상기 바이오가스 내의 황화수소 농도가 상기 기준 값 이하이면 상기 바이오가스가 수요처(500)로 이송되도록, 상기 바이오가스 공급장치(300)를 제어하는 제어장치(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 바이오가스 공급장치(300)는, 바이오가스 공급장치(300)에서 2차 탈황장치(220)로의 연결라인에 설치되는 제1밸브(310)와; 바이오가스 공급장치(300)에서 다수의 수요처(500)로의 연결라인에 설치되는 제2밸브(320);를 갖추고, 상기 가스분석기(260)는 상기 다수의 수요처(500) 중 바이오가스를 공급하고자 하는 수요처(500)의 기준에 맞게 상기 황화수소 농도 기준 값이 설정되며, 상기 제어장치(400)는, 상기 황화수소 농도가 기준 값 보다 낮을 경우 상기 제1밸브(310)를 폐쇄하고 상기 제2밸브(320)를 개방하여 바이오가스가 해당 수요처(500)로 이송되도록 하고, 상기 바이오가스의 황화수소 농도가 기준 값 보다 높을 경우 상기 제1밸브(310)를 개방하고 상기 제2밸브(320)를 폐쇄하여 바이오가스가 2차 탈황장치(220)로 이송되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 탈황장치(200)는, 1차 탈황이 된 바이오가스 내의 산소 농도를 측정하는 산소측정기(240)와; 바이오가스 내의 산소 농도에 따라 1차 탈황장치(210)로 산소를 공급하는 산소발생기(250);를 더 갖추며, 상기 제어장치(400)는 상기 산소측정기(240) 및 산소발생기(250)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 제어장치(400)와 연계되어, 탈황 시스템이 모니터링 되도록 하는 모니터링장치(600);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 1차 탈황장치(210)에 의해 탈황 된 바이오가스 내의 산소 농도가 0.2~0.6%를 이루도록 1차 탈황장치(210)로 공기를 주입하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 바이오가스 공급장치(300)는, 바이오가스 공급장치(300)에서 2차 탈황장치(220)로의 연결라인에 설치되는 제1밸브(310)와; 바이오가스 공급장치(300)에서 다수의 수요처(500)로의 연결라인에 설치되는 제2밸브(320);를 갖추고, 상기 가스분석기(260)는 상기 다수의 수요처(500) 중 바이오가스를 공급하고자 하는 수요처(500)의 기준에 맞게 상기 황화수소 농도 기준 값이 설정되며, 상기 제어장치(400)는, 상기 황화수소 농도가 기준 값 보다 낮을 경우 상기 제1밸브(310)를 폐쇄하고 상기 제2밸브(320)를 개방하여 바이오가스가 해당 수요처(500)로 이송되도록 하고, 상기 바이오가스의 황화수소 농도가 기준 값 보다 높을 경우 상기 제1밸브(310)를 개방하고 상기 제2밸브(320)를 폐쇄하여 바이오가스가 2차 탈황장치(220)로 이송되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 탈황장치(200)는, 1차 탈황이 된 바이오가스 내의 산소 농도를 측정하는 산소측정기(240)와; 바이오가스 내의 산소 농도에 따라 1차 탈황장치(210)로 산소를 공급하는 산소발생기(250);를 더 갖추며, 상기 제어장치(400)는 상기 산소측정기(240) 및 산소발생기(250)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 제어장치(400)와 연계되어, 탈황 시스템이 모니터링 되도록 하는 모니터링장치(600);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 1차 탈황장치(210)에 의해 탈황 된 바이오가스 내의 산소 농도가 0.2~0.6%를 이루도록 1차 탈황장치(210)로 공기를 주입하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
상기와 같은 본 발명에 따르면, 1차 생물탈황, 2차 제습탈황, 3차 건식 탈황을 연계 사용함으로써, 기존의 방식 보다 탈황 효율을 높이고, 바이오가스 플랜트의 원료 성분에 따라 변화하는 황화수소에 대응하기 쉬우며, 연속적인 탈황 처리공정을 통하여 건식 탈황공정에서 사용되는 활성탄과 산화철 등의 여재의 수명을 연장 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 황화수소를 제거하여 사용함에 따라 바이오가스를 사용하는 기계설비나 장비의 산화와 부식을 줄여 설비의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 각 단계별 가스 상태를 모니터링할 수 있고, 각각의 구성요소를 제어함으로써, 황화수소 기준이 다른 여러 곳으로 가스를 원활하게 공급해 줄 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탈황시스템의 개략적인 계통도이고,
도 2는 본 발명에 따른 탈황시스템의 전기적 구성요소 간의 연결을 나타낸 구성도이고,
도 3은 1차 탈황 과정에서의 공기주입량에 따른 바이오가스 내의 산소량을 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 탈황시스템의 다른 실시예를 나타낸 개략적인 계통이고,
또한 도 5는 본 발명에 따른 탈황시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 전기적 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탈황시스템의 전기적 구성요소 간의 연결을 나타낸 구성도이고,
도 3은 1차 탈황 과정에서의 공기주입량에 따른 바이오가스 내의 산소량을 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 탈황시스템의 다른 실시예를 나타낸 개략적인 계통이고,
또한 도 5는 본 발명에 따른 탈황시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 전기적 구성도이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 탈황시스템의 개략적인 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 탈황시스템의 전기적 구성요소 간의 연결을 나타낸 구성도이고, 도 3은 1차 탈황 과정에서의 공기주입량에 따른 바이오가스 내의 산소량을 나타낸 그래프로서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 탈황시스템를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 바이오가스를 생산하는 바이오가스 플랜트(100)와, 바이오가스 플랜트(100)로부터 공급된 바이오가스 내의 황화수소(H2S)를 제거하는 탈황장치(200)와, 탈황공정을 거친 바이오가스를 각각의 수요처로 공급하는 바이오가스 공급장치(300)와, 탈황장치(200) 및 바이오가스 공급장치(300)를 작동제어하는 제어장치(400)를 갖춘다.
상기 바이오가스 플랜트(100)는 남은 음식물·가축분뇨·하수 슬러지와 같은 유기성 폐기물, 식품 가공 공장·어육류 가공 공장·도축장 부산물 등의 발효 과정을 통해 바이오가스를 생산한다. 본 실시예에서 바이오가스 플랜트(100)는 바이오가스를 생산하는 통상의 것으로, 이에 대한 구조적 설명은 생략하기로 한다.
상기 탈황장치(200)는 생물 탈황 장치인 1차 탈황장치(210)와, 제습 탈황 장치인 2차 탈황장치(220)와, 건식 탈황 장치인 3차 탈황장치(230)와, 산소 농도를 측정하는 산소측정기(240)와, 산소를 공급하는 산소발생기(250)와, 가스를 분석하는 가스분석기(260)를 갖춘다.
상기 1차 탈황장치(210)는 혐기소화조를 갖춘 생물 탈황 장치로서, 산소를 이용하여 바이오가스 플랜트(100)로부터 공급된 바이오가스를 1차 탈황한다.
상기 바이오가스에 산소가 공급되어 1차 탈황공정이 이루어질 시, 다음과 같은 화학식 1에 의해 황화수소가 제거된다.
상기 2차 탈황장치(220)는 제습 탈황 장치로서, 1차 탈황을 거친 바이오가스는 2차 탈황장치(220)를 통과하면서 제습과정에서의 탈황공정을 거치게 된다.
상기 제습과정은 냉각기를 통하여 약 4~5℃로 바이오가스를 냉각하고, 발생한 응축수는 드레인함으로써 이루어진다.
표 4는 2차 탈황의 전과 후 황화수소 농도와 탈황효율을 나타낸 표이다.표 4를 살펴보면 2차 탈황 전의 황화수소 농도가 3707ppm 일 경우 2차 탈황 후 황화수소 농도가 2631ppm 으로 1076ppm 감소하였으며, 2차 탈황 전 황화수소 농도가 약 700ppm 이하일 경우에는 100%에 가까운 탈황 효율을 나타내고 있다.
| 탈황 전(ppm) | 탈황 후(ppm) | 탈황효율(%) |
| 3707 | 2631 | 29.03 |
| 2685 | 1867 | 30.47 |
| 2561 | 2002 | 21.83 |
| 2101 | 1171 | 44.26 |
| 1429 | 724 | 49.34 |
| 1258 | 667 | 46.98 |
| 1128 | 659 | 41.58 |
| 1045 | 691 | 33.88 |
| 1017 | 519 | 48.97 |
| 904 | 650 | 28.10 |
| 876 | 624 | 28.77 |
| 867 | 544 | 37.25 |
| 795 | 520 | 34.59 |
| 770 | 520 | 32.47 |
| 770 | 574 | 25.45 |
| 750 | 520 | 30.67 |
| 735 | 620 | 15.65 |
| 710 | 157 | 77.89 |
| 700 | 2 | 99.71 |
| 660 | 4 | 99.39 |
| 652 | 1 | 99.85 |
| 623 | 0 | 100 |
| 612 | 0 | 100 |
| 605 | 28 | 95.37 |
| 586 | 0 | 100 |
| 483 | 45 | 90.68 |
| 436 | 11 | 97.48 |
| 357 | 11 | 96.92 |
| 214 | 0 | 100 |
| 210 | 0 | 100 |
| 170 | 0 | 100 |
| 152 | 0 | 100 |
| 123 | 0 | 100 |
| 92 | 0 | 100 |
| 60 | 0 | 100 |
| 50 | 0 | 100 |
| 45 | 0 | 100 |
| 40 | 0 | 100 |
| 39 | 0 | 100 |
| 35 | 0 | 100 |
| 30 | 0 | 100 |
| 25 | 0 | 100 |
| 21 | 0 | 100 |
| 18 | 0 | 100 |
| 16 | 0 | 100 |
| 14 | 0 | 100 |
| 10 | 0 | 100 |
| 0 | 0 | 100 |
상기 3차 탈황장치는(230)는 건식 탈황 장치로서, 2차 탈황을 거친 바이오가스를 산화철을 이용하여 건식 탈황한다.
상기 3차 탈황 공정에서 주요 활성성분은 알파와 감마 결정구조를 가지고 있는 수화산화철(Fe2O3)이며, 소량의 Fe3O4(Fe2O3·FeO)가 활성에 기여한다. 산화철스폰지의 등급은 100, 140, 190, 240, 320 kg Fe2O3/㎥ 으로 나누어지며, 일반적으로 190 kg Fe2O3/㎥가 가장 많이 사용되고 있다.
이때 산화철에 의한 황화수소의 흡착 화학반응식은 아래의 화학식 2와 같으며, 이러한 반응을 통해 황화수소가 제거된다.
화학식 2에서 보는 바와 같이 1kg의 Fe2O3는 양론적으로 0.64kg의 황화수소를 제거한다. 공기 중 산소를 공급하게 되면 산소와 반응하게 되어 높은 발열이 발생하면서 단체황이 형성되면서 산화철(Fe2O3)이 화학식 3에 의해 재생된다.
표 5는 3차 탈황의 전과 후 황화수소 농도와 탈황효율을 나타낸 표이다. 표 5를 살펴보면 탈황 전단의 황화수소 농도가 3049ppm 인 경우에도 100%의 효율을 보이며 대체적으로 효율이 높다.
| 탈황 전(ppm) | 탈황 후(ppm) | 제거량(ppm) | 탈황효율(%) |
| 3049 | 0 | 3049 | 100 |
| 3003 | 0 | 3003 | 100 |
| 2981 | 0 | 2981 | 100 |
| 2731 | 0 | 2731 | 100 |
| 2718 | 0 | 2718 | 100 |
| 2706 | 0 | 2706 | 100 |
| 2682 | 0 | 2682 | 100 |
| 2662 | 0 | 2662 | 100 |
| 2607 | 0 | 2607 | 100 |
| 2587 | 0 | 2587 | 100 |
| 2451 | 0 | 2451 | 100 |
| 2275 | 13 | 2262 | 99.43 |
| 2261 | 0 | 2261 | 100 |
| 2240 | 0 | 2240 | 100 |
| 2173 | 0 | 2173 | 100 |
| 1931 | 0 | 1931 | 100 |
| 1337 | 37 | 1300 | 97.23 |
| 1174 | 11 | 1163 | 99.06 |
| 642 | 0 | 642 | 100 |
상기 산소측정기(240)는 1차 탈황이 된 바이오가스 내의 산소(O2) 농도를 측정한다.
상기 산소발생기(250)는, 1차 탈황되어 1차 탈황장치(210)로부터 배출된 바이오가스 내의 산소 농도에 따라 1차 탈황장치(210)로 산소를 공급한다.
이때 상기 산소측정기(240) 및 산소발생기(250)는 제어장치(400)에 의해 작동제어되며, 제어장치(400)는 산소측정기(240) 및 산소발생기(250)의 제어를 통해 1차 탈황장치(210) 내의 산소농도가 조절되게 함으로써, 1차 탈황공정이 원활히 이루어지도록 한다.
한편 도 3을 참고하면, 1차 탈황 효율은 1차 탈황을 거친 바이오가스 내의 산소 농도가 0.2~0.6%, 가장 바람직하기로는 0.5%를 이룰 경우, 가장 높은 탈황 효율을 보이며, 이를 위해 1차 탈황장치(210)로의 공기주입량을 6L/min 로 하는 것이 가장 바람직하다.
즉 도 3을 참고하면, 각 처리구당 평균 황화수소 생성량은 1431, 658, 242 및 171ppm으로서 공기를 주입하지 않을 때보다 53.1, 83.1, 88.1%가 감소, 6L/min 일 경우(바이오가스백 내 산소농도 0.5%) 탈황효율이 가장 우수하다.
따라서 상기 제어장치(400)는, 고효율의 1차 탈황을 하기 위해 산소측정기(240)로부터 측정된 바이오가스 내의 산소 농도가 0.2~0.6%를 유지하도록 1차 탈황장치(210)로 공기를 주입하는 것이 바람직하다.
상기 가스분석기(260)는 제어장치(400)에 의해 작동제어되며, 3차 탈황이 된 바이오가스를 성상 분석하여, 바이오가스 내의 황화수소 농도를 분석한다.
이때 상기 가스분석기(260)는 제어장치(400)에 의해 작동제어되며, 제어장치(400)는 가스분석기(260)의 분석 데이터를 바탕으로 각각의 수요에 따른 품질 기준(표 1,2,3 참조)에 따라 바이오가스를 각각의 수요처로 공급할지, 2차 탈황장치(220)로 되돌려 보낼지를 결정한다.
상기 바이오가스 공급장치(300)는 바이오가스 내의 황화수소 농도에 따라 개폐되는 제1,2밸브(310,320)를 갖춘다. 이때 제1밸브(310)는 바이오가스 공급장치(300)와 2차 탈황장치(220)의 전단 간의 연결라인에 설치되는 것이 바람직하며, 제2밸브(320)는 바이오가스 공급장치(300)와 각각의 수요처 간의 연결라인에 설치되는 것이 바람직하다. 또한 본 실시예에서 바이오가스 공급장치(300)는 바이오가스 공급장치(300)와 각각의 수요처 간의 연결라인에 송풍기가 설치될 수도 있다.
또한 상기 바이오가스 공급장치(300)는, 3차 탈황을 거친 바이오가스 내의 황화수소 농도가 기준 농도 보다 높을 경우 제1밸브(310)는 개방되고, 제2밸브(320)는 폐쇄되어, 바이오가스가 1차 탈황장치(210)와 2차 탈황장치(220)의 연결라인으로 이송되어, 2차 탈황장치(220)로 공급된다.
그리고 상기 바이오가스 공급장치(300)는, 바이오가스 내의 황화수소 농도가 기준 농도 보다 낮을 경우 제1밸브(310)는 폐쇄되고, 제2밸브(320)는 개방되어, 바이오가스가 각각의 수요처로 공급된다. 이때 제2밸브(320)는 다수 개가 구비되어, 각각의 수요처에 연결되는 라인에 각각 설치될 수 있다.
상기 제어장치(400)는 1차 탈황장치(210), 2차탈황장치(220), 3차탈황장치, 산소측정기(240), 산소발생기(250), 가스분석기(260) 및, 바이오가스 공급장치(300)의 제1밸브(310)·제2밸브(320)를 작동제어한다.
또한 상기 제어장치(400)는 산소측정기(240)를 통해 바이오가스 내의 산소 농도를 확인하여, 산소발생기(250)를 통해 1차 탈황장치(210)로 주입되는 산소량을 제어한다.
또한 상기 제어장치(400)는 가스분석기(260)로부터의 바이오가스 내의 황화수소 농도 데이터에 따라 바이오가스 공급장치(300)의 제1,2밸브(310,320)의 개폐를 제어한다.
도 4는 본 발명에 따른 탈황시스템의 다른 실시예를 나타낸 개략적인 계통도로서, 본 발명은 다수의 수요처(500)가 바이오가스 공급장치(300)와 연결될 수 있다.
예를 들어 상기 바이오가스 공급장치(300)는 자돈사 및 기숙사 보일러, 발전기, 보일러, 가스연소기, 정제압축 등과 같은 다양한 수요처(500)와 연결되어, 수요에 따라 각각의 수요처(500)로 공급될 수 있다.
이때 상기 바이오가스 공급장치(300)와 각각의 수요처(500) 간의 연결라인에는 별도의 밸브가 설치될 수 있으며, 제어장치(400)가 이러한 밸브를 제어함으로써, 각각의 수요처(500)로 바이오가스가 원활하게 공급되도록 할 수 있다.
또한 도 5는 본 발명에 따른 탈황시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 전기적 구성도로서, 본 발명은 각각의 구성요소를 모니터링하기 위한 모니터링장치(600)가 더 구비될 수 있다.
이때 상기 모니터링장치(600)는 제어장치(400)의 작동상태를 나타내는 디스플레이장치 및 제어장치(400)에 제어신호를 입력하는 입력장치를 갖추는 것이 바람직하다.
따라서 상기 모니터링장치(600)는 본 발명에 따른 탈황장치의 전체적인 작동상태를 작업자가 확인 및 제어할 수 있도록 한다.
이하 본 발명에 따른 탈황시스템의 전체적인 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
우선 상기 바이오가스가 바이오가스 플랜트(100)로부터 1차 탈황장치(210)로 공급되면, 1차 탈황장치(210)에서는 1차로 탈황작업이 이루어진다. 이때 산소측정기(240)는 1차 탈황이 이루어진 바이오가스 내의 산소 농도를 측정하고, 측정된 산소 농도에 따라 산소 발생기(250)는 1차 탈황장치(200)로의 공기 주입량을 조절한다.
이후 상기 1차 탈황을 거친 바이오가스는 2차 탈황장치(200)를 통과하면서 제습과정에서의 탈황공정을 거치게 된다.
계속해서 상기 2차 탈황을 거친 바이오가스는 산화철을 이용한 건식 탈황장치인 3차 탈황장치(250)에 의해 다시 한 번 탈황을 하게 된다.
상기와 같이 3차 탈황이 된 바이오가스는 가스분석기(260)에 의해 가스의 성상이 분석되며, 만약 이 가스가 바이오가스 수용처(500)인 보일러, 발전기, 정제 압축 장치를 통한 도시가스연계사용이 가능한 저장성 가스나 자동차나 선박의 연료로 사용할 수 있는 수송용 연료의 황화수소 기준 농도 보다 낮을 경우 바이오가스 공급장치(300)의 제1밸브(310)는 폐쇄되고, 제2밸브(320)는 개방되어 각각의 수요처에 공급된다.
또한 상기 바이오가스 내의 황화수소 농도가 기준 값 보다 높을 경우 바이오가스 공급장치(300)의 제1밸브(310)는 개방되고, 제2밸브(320)는 폐쇄되어, 바이오가스는 다시 2차 탈황 장치 전단으로 보내져, 2차 및 3차 탈황 장치(220,230)를 통한 탈황을 반복하게 된다. 계속적으로 반복하여 기준치 보다 낮은 황화수소 농도가 나오면 자동으로 제1밸브(310)는 폐쇄되고, 제2밸브(320) 개방된다.
이때 상기 다수의 수요처(500) 중에 현재 수요처(500)의 기준에 맞게 황화수소 농도를 세팅하면, 제어장치(400)는 가스분석기(260)에 의한 황화수소 분석을 통해 제1밸브(310) 및 제2밸브(320)를 자동으로 제어할 수 있다.
이를 통해 상기 탈황장치(200)와 연계되어 있는 각각의 수요처(500) 별로 각 기준에 맞게 황화수소를 제거하고 각 단계별 가스 상태를 모니터링 하여 탈황장치를 자동 제어함으로써, 하나의 공정 시스템에서 황화수소 기준이 다른 여러 곳으로 가스를 공급해 줄 수 있다. 또한, 1차 생물탈황, 2차 제습탈황, 3차 건식 탈황을 연계 사용함으로써 기존의 방식 보다 탈황 효율을 높이고, 바이오가스 플랜트의 원료 성분에 따라 변화하는 황화수소에 대응하기 쉬우며, 여재의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
100; 바이오가스 플랜트 200; 탈황장치
210; 1차 탈황장치 220; 2차 탈황장치
230; 3차 탈황장치 240; 산소측정기
250; 산소발생기 260; 가스분석기
300; 바이오가스 공급장치 310; 제1밸브
320; 제2밸브 400; 제어장치
500; 수요처 600; 모니터링장치
210; 1차 탈황장치 220; 2차 탈황장치
230; 3차 탈황장치 240; 산소측정기
250; 산소발생기 260; 가스분석기
300; 바이오가스 공급장치 310; 제1밸브
320; 제2밸브 400; 제어장치
500; 수요처 600; 모니터링장치
Claims (6)
- 바이오가스를 생산하는 바이오가스 플랜트(100)와;
상기 바이오가스를 생물 탈황하는 1차 탈황장치(210)와, 상기 1차 탈황장치(210)로부터의 바이오가스를 냉각기를 이용한 제습과정을 통해 탈황하는 2차 탈황장치(220)와, 상기 2차 탈황장치(220)로부터의 바이오가스를 산화철을 이용해 건식 탈황하는 3차 탈황장치(230)와, 상기 3차 탈황장치(230)에서 탈황 된 바이오가스 내의 황화수소 농도를 분석하는 가스분석기(260)를 갖춘 탈황장치(200)와;
상기 3차 탈황장치(230)로부터의 바이오가스를 수요처(500) 또는 상기 제2차 탈황장치(220)로 이송하는 바이오가스 공급장치(300)와;
상기 바이오가스 내의 황화수소 농도가 수요처(500)에 따른 기준 값 이상이면 상기 바이오가스가 상기 2차 탈황장치(230)로 이송되도록 하고, 상기 바이오가스 내의 황화수소 농도가 상기 기준 값 이하이면 상기 바이오가스가 수요처(500)로 이송되도록, 상기 바이오가스 공급장치(300)를 제어하는 제어장치(400);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 바이오가스 공급장치(300)는, 바이오가스 공급장치(300)에서 2차 탈황장치(220)로의 연결라인에 설치되는 제1밸브(310)와; 바이오가스 공급장치(300)에서 다수의 수요처(500)로의 연결라인에 설치되는 제2밸브(320);를 갖추고,
상기 가스분석기(260)는 상기 다수의 수요처(500) 중 바이오가스를 공급하고자 하는 수요처(500)의 기준에 맞게 상기 황화수소 농도 기준 값이 설정되며,
상기 제어장치(400)는, 상기 황화수소 농도가 기준 값 보다 낮을 경우 상기 제1밸브(310)를 폐쇄하고 상기 제2밸브(320)를 개방하여 바이오가스가 해당 수요처(500)로 이송되도록 하고, 상기 바이오가스의 황화수소 농도가 기준 값 보다 높을 경우 상기 제1밸브(310)를 개방하고 상기 제2밸브(320)를 폐쇄하여 바이오가스가 2차 탈황장치(220)로 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 탈황장치(200)는, 1차 탈황이 된 바이오가스 내의 산소 농도를 측정하는 산소측정기(240)와; 바이오가스 내의 산소 농도에 따라 1차 탈황장치(210)로 산소를 공급하는 산소발생기(250);를 더 갖추며,
상기 제어장치(400)는 상기 산소측정기(240) 및 산소발생기(250)를 제어하는 것을 특징으로 하는 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 제어장치(400)와 연계되어, 탈황 시스템이 모니터링 되도록 하는 모니터링장치(600);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템.
- 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 탈황장치(210)에 의해 탈황 된 바이오가스 내의 산소 농도가 0.2~0.6%를 이루도록 1차 탈황장치(210)로 공기를 주입하는 것을 특징으로 하는 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120045331A KR101426480B1 (ko) | 2012-04-30 | 2012-04-30 | 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120045331A KR101426480B1 (ko) | 2012-04-30 | 2012-04-30 | 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130122197A KR20130122197A (ko) | 2013-11-07 |
| KR101426480B1 true KR101426480B1 (ko) | 2014-08-06 |
Family
ID=49852033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120045331A KR101426480B1 (ko) | 2012-04-30 | 2012-04-30 | 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101426480B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101705337B1 (ko) | 2015-12-23 | 2017-02-10 | (주)제이에스엔 | 바이오가스 플랜트의 탈황탱크 |
| KR20210089871A (ko) * | 2020-01-09 | 2021-07-19 | 주식회사 이앤켐솔루션 | 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101664361B1 (ko) * | 2014-11-11 | 2016-10-11 | 한국가스안전공사 | 대체가스 시험 및 공급 시스템 |
| CN104830392B (zh) * | 2015-05-19 | 2018-04-20 | 农业部沼气科学研究所 | 沼气脱硫装置的操作方法 |
| CN105597503B (zh) * | 2016-01-28 | 2018-05-08 | 潍坊恒阳环保工程有限公司 | 一种沼气预处理装置 |
| CN107899384A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-13 | 成都德通环境工程有限公司 | 一种多级脱硫系统和方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030039097A (ko) * | 2001-11-12 | 2003-05-17 | 주식회사 솔루앤비 | 메탄가스 정제 시스템 |
| KR20040026552A (ko) * | 2002-09-25 | 2004-03-31 | 주식회사 풍전 | 유기성 폐기물의 혐기성 소화시 생산되는 바이오가스의탈황, 세척방법 및 장치 |
| KR101017555B1 (ko) * | 2010-09-30 | 2011-02-28 | 주식회사 세트이엔지 | 황산화균을 이용한 바이오가스 탈황 시스템 |
| KR20110115202A (ko) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | 벽산건설 주식회사 | 연료전지용 바이오가스 정제시스템 및 바이오가스 정제방법 |
-
2012
- 2012-04-30 KR KR1020120045331A patent/KR101426480B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030039097A (ko) * | 2001-11-12 | 2003-05-17 | 주식회사 솔루앤비 | 메탄가스 정제 시스템 |
| KR20040026552A (ko) * | 2002-09-25 | 2004-03-31 | 주식회사 풍전 | 유기성 폐기물의 혐기성 소화시 생산되는 바이오가스의탈황, 세척방법 및 장치 |
| KR20110115202A (ko) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | 벽산건설 주식회사 | 연료전지용 바이오가스 정제시스템 및 바이오가스 정제방법 |
| KR101017555B1 (ko) * | 2010-09-30 | 2011-02-28 | 주식회사 세트이엔지 | 황산화균을 이용한 바이오가스 탈황 시스템 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101705337B1 (ko) | 2015-12-23 | 2017-02-10 | (주)제이에스엔 | 바이오가스 플랜트의 탈황탱크 |
| KR20210089871A (ko) * | 2020-01-09 | 2021-07-19 | 주식회사 이앤켐솔루션 | 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템 |
| KR102367558B1 (ko) | 2020-01-09 | 2022-02-25 | (주)이앤켐솔루션 | 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130122197A (ko) | 2013-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101426480B1 (ko) | 혐기발효에 의해 생산된 바이오가스의 탈황 시스템 | |
| Rafiee et al. | Biogas as an energy vector | |
| CN103722002B (zh) | 基于厌氧消化和水热碳化的生活垃圾综合处理方法 | |
| Antonini et al. | Hydrogen from wood gasification with CCS–a techno-environmental analysis of production and use as transport fuel | |
| Surata et al. | Simple conversion method from gasoline to biogas fueled small engine to powered electric generator | |
| Papacz | Biogas as vehicle fuel | |
| CN102959072B (zh) | 在具有两个或更多个级的生物气体方法中用于渗滤器的气密过程控制的方法和系统 | |
| Atelge et al. | A critical overview of the state-of-the-art methods for biogas purification and utilization processes | |
| CA3214940A1 (en) | Process and system for producing low carbon intensity renewable hydrogen | |
| WO2016049978A1 (zh) | 垃圾炭化反应系统 | |
| Hauser | Cost evaluation and life cycle assessment of biogas upgrading technologies for an anaerobic digestion case study in the United States | |
| Backman et al. | Biomethane use in Sweden | |
| Svensson | Biomethane for transport applications | |
| KR100958813B1 (ko) | 건조슬러지의 투입장치 및 그의 투입방법 | |
| Suslov | Application of biomethane for gas supply within the settlements | |
| CN103525490A (zh) | 一种利用沼气制取车用压缩天然气的工艺 | |
| Wulf et al. | Environmental impacts of hydrogen use in vehicles | |
| CN101434967B (zh) | 一种利用生活垃圾制备车用动力燃料的方法 | |
| US8669095B2 (en) | Method for the treatment of process gas for biological H2S removal | |
| Billig et al. | The standardisation, production and utilisation of biomethane in Europe and China-a comprehensive analysis | |
| Singh et al. | Recent advances in biogas production using various bio-waste’s and its potential application: An overview | |
| Greco et al. | LCA applied to an anaerobic digestion plant for biomethane and digestate production | |
| Vasan et al. | Biogas Production and its Utilization in Internal Combustion Engines-A Review | |
| Agori et al. | PURIFICATION OF BIOGAS AND BOTTLING FOR ITS EFFECTIVE UTILIZATION | |
| Choi et al. | Study on Exhaust Gas Reduction Technology for Generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170725 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180625 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190715 Year of fee payment: 6 |