KR101751024B1 - 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착제를 이용하여 바이오가스에 포함된 황화수소, 암모니아, 실록산 등의 불순물을 제거하기 위한 흡착 카트리지 본체 내부에 다수의 통기공이 형성된 원통형 관을 설치함으로써 흡착 카트리지 내부에 충전된 흡착제 사이에서 나타나는 편류(channelling)를 억제하고 충진된 흡착제의 흡착면적을 최대한 사용할 수 있도록 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 관한 것이다.

Description

바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지{Adsorption cartridge for removing impurities from biogas}
본 발명은 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착제를 이용하여 바이오가스에 포함된 황화수소, 암모니아, 실록산 등의 불순물을 제거하기 위한 흡착 카트리지 본체 내부에 다수의 통기공이 형성된 원통형 관을 설치함으로써 흡착 카트리지 내부에 충전된 흡착제 사이에서 나타나는 편류(channelling)를 억제하고 충진된 흡착제의 흡착면적을 최대한 사용할 수 있도록 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 관한 것이다.
최근 들어 천연자원의 고갈과 온실가스 배출에 의한 환경오염의 문제로 인하여 신재생에너지의 개발과 사용이 크게 주목받고 있다.
이러한 신재생에너지 중 하나인 바이오가스는 쓰레기, 하수슬러지, 가축분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물의 혐기성 미생물 대상과정에서 발생한다.
바이오가스는 크게 매립가스(Landfill gas, LFG)와 혐기성 소화가스(Anaerobic digestion gas, ADG)로 나눌 수 있는데, 발생처와 유기성 폐기물의 종류에 따라 조성이 달라지지만, 일반적으로 메탄, 이산화탄소를 주성분으로 황화수소, 암모니아, 실록산 등의 불순물을 포함하고 있다.
따라서, 바이오가스를 정제하여 연료로 사용하여 전력 생산, 열 생산, CHP(combinded Heat and Power)에 이용하거나, 도시가스 또는 자동차 연료로 사용하는 것은 온실가스인 메탄의 대기방출을 저감시키는 환경적인 측면과 천연자원이 부족한 지역에서 신재생에너지 사용이라는 두 가지 장점을 갖고 있다.
바이오가스를 정제하는 기술로는 흡착법, 물 흡수법, 화학흡수법, 분리막법, 심냉법 등이 있으며, 이 기술들은 주 목적인 이산화탄소 제거 효율을 높이기 위해 불순물들을 없애는 전처리 또는 후처리 과정을 반드시 필요로 한다.
이러한 바이오가스 전처리 또는 후처리 기술로는 물을 기본으로 하는 습식법과 흡착제를 기본으로 하는 건식법이 있는데, 그 중 건식법은 황화수소, 암모니아, 실록산 등 제거하고자 하는 불순물에 적합한 흡착제가 충진된 흡착탑을 사용하여 흡착에 의해 불순물을 제거하는 방법으로, 이때 사용된 흡착제는 폐기하는 것이 일반적이다.
종래의 일반적인 흡착탑은 바이오가스 처리 용량이 커지게 되면 흡착탑의 크기가 커지고, 크기가 커짐에 따라 흡착제의 구조적 충전(structured packing) 비용이 증가하기 때문에 단순 충진(dumped packing)에 의해 흡착제를 충전시키는 것이 일반적이다.
이 경우, 흡착제가 흡착탑의 내부에 단순 충진됨에 따라 바이오가스가 흡착탑의 하부에서 공급되어 불순물 흡착 후 상부로 배출되는 과정에서 충진된 흡착제 사이로 바이오가스의 유로가 형성되는 편류(channelling)가 발생하여 충진된 흡착제의 흡착면적을 모두 사용하지 못한 채로 흡착탑의 파과가 일어나 충진된 흡착제의 교환주기가 빨라지게 되는 문제점이 있었다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1262328호(2013.05.08. 공고) 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1534829호(2015.07.08. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 흡착 카트리지 본체 내부에 다수의 통기공이 형성된 원통형 내부관을 설치함으로써 편류현상의 발생을 현격히 감소시키고 흡착면적을 최대한으로 활용할 수 있도록 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 각각 제1 및 제2통기공이 형성된 원통형 내부관 및 분할판을 이용하여 카트리지 본체의 내부를 통과하는 바이오가스의 흐름을 조절함으로써 불순물의 흡착 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
바이오가스에 포함된 불순물들을 걸러내기 위한 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 있어서, 내부에 흡착제가 수용되는 중공 형상의 카트리지 본체와, 상기 카트리지 본체의 내측에 위치되도록 하여 바이오가스가 유입 및 배출되는 가스유입구와 가스배출구의 사이에 연결 설치되고, 표면에 다수 개의 제1통기공이 형성된 원통형 내부관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 카트리지 본체의 하부에 결합되고 바이오가스가 유입되는 가스유입구가 형성된 하부덮개와, 상기 카트리지 본체의 상부에 결합되고 바이오가스가 유출되는 가스배출구가 형성된 상부덮개를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카트리지 본체의 내측 중앙부에는 다수 개의 제2통기공이 형성된 분할판이 설치된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 원통형 내부관의 외측면에는 분할판을 지지하기 위한 지지부재가 결합된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 원통형 내부관의 중앙부 내측에는 바이오가스의 흐름을 차단하기 위한 차단판이 설치되어 원통형 내부관을 상부관과 하부관으로 구획하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카트리지 본체의 내부 직경과 길이의 비율은 1 : 2 ~ 20인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원통형 내부관의 외부 직경과 카트리지 본체 내부 직경의 비는 1 : 3 ~ 10인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1통기공의 직경과 원통형 내부관 외부 직경의 비는 1 : 5 ~ 20인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1통기공은 원통형 내부관의 폭방향으로 90도 간격으로 설치되고, 길이 방향으로는 원통형 내부관 길이의 1/200 ~ 1/20 간격으로 설치되며, 하부관의 하단으로부터 2/3의 높이에 이르는 지점까지 및 상부관의 상단으로부터 2/3 높이에 이르는 지점까지 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 카트리지 본체의 내부에 설치되는 원통형 내부관 및 분할판을 이용하여 바이오가스의 흐름을 조절함으로써 편류 현상의 발생을 현저히 감소시킴과 동시에 흡착면적을 최대한으로 활용할 수 있도록 함으로써 흡착 효율을 증가시키고, 흡착제의 사용 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 카트리지 본체의 내부 모습을 나타낸 분리 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지의 작용 관계를 나타낸 부분 사시 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 카트리지 본체의 내부 모습을 나타낸 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지의 작용 관계를 나타낸 부분 사시 단면도이다.
본 발명은 흡착제를 이용하여 바이오가스에 포함된 황화수소, 암모니아, 실록산 등의 불순물을 제거하기 위한 흡착 카트리지 본체 내부에 다수의 통기공이 형성된 원통형 관을 설치함으로써 흡착 카트리지 내부에 충전된 흡착제 사이에서 나타나는 편류(channelling)를 억제하고 충진된 흡착제의 흡착면적을 최대한 사용할 수 있도록 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지(10)에 관한 것으로, 그 구성은 크게 카트리지 본체(100)와, 원통형 내부관(110)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 카트리지 본체(100)는 내부에 흡착제(140)가 수용되어 내측으로 유입되는 바이오가스에 포함된 불순물들을 흡착에 의해 제거하는 역할을 하는 것으로, 중공의 원통형 관 형상으로 이루어진다.
이때, 상기 카트리지 본체(100)의 하부에는 바이오가스가 내측으로 유입되도록 하는 가스유입구가 구비되고, 카트리지 본체(100)의 상부에는 흡착제(140)에 의해 불순물들이 제거된 상태의 바이오가스가 배출되는 가스배출구가 구비될 수 있는데, 도 1에 나타낸 바와 같이, 카트리지 본체(100)를 상,하부가 개구된 형상으로 형성하고, 카트리지 본체(100)의 하부와 상부에 각각 가스유입구(210)와 가스배출구(310)가 형성된 하부덮개(200)와 상부덮개(300)를 결합시킬 수도 있다.
여기서, 상기 카트리지 본체(100)와 상,하부덮개(300,200)의 결합방식은 볼트 등의 체결수단에 의한 결합이나, 카트리지 본체(100)의 상단과 하단에 각각 수나사를 형성하고 상,하부 덮개의 내측에 암나사를 형성하여 나사 결합시키는 방법 등이 사용될 수 있으며, 도시하지는 않았지만 카트리지 본체(100)와 상,하부덮개(300,200) 사이의 결합부분에 별도의 밀폐수단을 추가 설치할 수도 있다.
또한, 상기 가스유입구(210)와 가스배출구(310)는 각각 하부덮개(200)와 상부덮개(300)에 일체로 형성될 수도 있고, 별도로 설치된 경우 가스유입구(210)와 하부덮개(200)의 결합부 사이 및 가스배출구(310)와 상부덮개(300)의 결합부 사이에 오링 등의 밀폐부재(320)를 추가로 설치할 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기 카트리지 본체(100)는 내부를 통과하는 바이오가스의 유량과 압력에 따라 그 내부 직경과 길이의 비가 달라질 수 있는데, 흡착제(140)에 의한 흡착 효과를 보일 수 있도록 하기 위해서는 카트리지 본체(100)의 길이가 적어도 내부 직경의 2배 이상이 되어야 한다.
또한, 카트리지 본체(100)의 길이가 내부 직경의 20배를 초과하는 경우, 바이오가스가 카트리지 본체(100)를 통과하는 시간이 너무 오래 걸려 효율성이 떨어지게 될 우려가 있으므로, 카트리지 본체(100)의 내부 직경과 길이의 비율은 1 : 2 ~ 20이 되도록 하는 것이 바람직하고, 테스트 결과 카트리지 본체(100)의 내부 직경과 길이의 비율이 1 : 12가 되는 경우 최적의 흡착 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
다음, 상기 원통형 내부관(110)은 카트리지 본체(100)의 내부에 설치되는 원통 형상의 관으로, 가스유입구(210)와 가스배출구(310)의 사이에 연결 설치되어 가스유입구(210)를 통해 유입되는 불순물이 포함된 바이오가스를 흡착제(140)가 수용된 카트리지 본체(100)의 내부로 유입시킴과 동시에 흡착제(140)에 의해 불순물이 걸러진 정제된 상태의 바이오가스를 가스배출구(310)를 통해 배출시키는 역할을 하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 원통형 내부관(110)의 표면에는 다수 개의 제1통기공(112a,112b)들이 형성되는데, 상기 원통형 내부관(110)의 하부에 형성된 제1통기공(112b)들을 통해 가스유입구(210)로부터 원통형 내부관(110)으로 유입된 불순물이 포함된 바이오가스가 카트리지 본체(100)의 내측으로 공급되고, 카트리지 본체(100)의 내부에서 불순물이 걸러진 바이오가스는 다시 원통형 내부관(110)의 상부에 형성된 제1통기공(112a)들을 통해 원통형 내부관(110)의 내측으로 유입되어 가스배출구(310)를 통해 배출될 수 있도록 구성된 것이다.
이때, 상기 원통형 내부관(110)의 중앙 내측에는 차단판(114)이 설치되는데, 상기 차단판(114)은 원통형 내부관(110)의 내측 공간을 상부와 하부로 분리시킴으로써 가스유입구(210)를 통해 유입된 바이오가스의 흐름을 차단시키는 역할을 하는 것이다.(이하, 설명의 편의를 위해 차단판(114)의 하부에 위치되는 원통형 내부관(110)을 하부관(110b)이라 하고, 차단판(114)의 상부에 위치되는 원통형 내부관(110)을 상부관(110a)이라 하겠다.)
보다 상세히 설명하면, 가스유입구(210)를 통해 원통형 내부관(110)의 하단, 즉 하부관(110b)으로 유입된 불순물이 포함된 가스가 바로 원통형 내부관(110)의 상단, 즉 상부관(110a)을 통해 가스배출구(310)로 배출될 경우 흡착제(140)에 의한 불순물의 흡착이 이루어지지 않게 되므로 차단판(114)을 이용하여 원통형 내부관(110)을 통한 바이오가스의 흐름을 차단시킴으로써 불순물의 흡착이 이루어지지 않은 상태의 바이오가스가 바로 가스배출구(310)를 통해 배출되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 것이다.
한편, 상기 카트리지 본체(100)의 내측 중앙부에는 분할판(120)이 설치되는데, 상기 분할판(120)은 카트리지 본체(100) 내부에서의 바이오가스의 흐름을 조절하는 역할을 하는 것이다.
즉, 상기 분할판(120)은 중앙부에 관통공이 형성된 도넛 형상으로 이루어져 카트리지 본체(100)의 내측면과 원통형 내부관(110)의 외측면 사이에 설치됨으로써 흡착제(140)가 삽입 설치되는 카트리지 본체(100)의 내측 공간을 상부와 하부로 구획하는 것으로, 상기 분할판(120)에는 다수 개의 제2통기공(122)이 형성되어 카트리지 본체(100)의 내측 하부에 존재하는 바이오가스가 제2통기공(122)을 통해서만 상부로 이동할 수 있도록 구성된 것이다.
이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 분할판(120)은 원통형 내부관(110)의 내측에 설치된 차단판(114)과 동일 높이에 설치되며, 원통형 내부관(110)의 외측면에는 분할판(120)의 하부를 지지하기 위한 지지부재(130)가 결합될 수도 있다.
보다 상세히 설명하면, 카트리지 본체(100)의 하부 또는 하부덮개(200)에 구비된 가스유입구(210)를 통해 원통형 내부관(110)의 하부관(110b)으로 유입되는 불순물들을 포함하는 바이오가스는 하부관(110b)에 형성된 제1통기공(112b)을 통해 카트리지 본체(100)의 내측 공간으로 유입되어 흡착제(140)에 의한 불순물의 흡착이 이루어진다.
이때, 전술한 바와 같이, 상기 원통형 내부관(110)의 중앙부에 설치된 차단판(114)에 의해 하부관(110b)에서 상부관(110a)으로 직접 바이오가스가 이동하는 것은 차단된다.
한편, 카트리지 본체(100)의 내측 공간으로 유입된 바이오가스는 지속적으로 공급되는 바이오가스의 압력에 의해 불순물 흡착이 이루어지는 과정에서 상승하게 되는데, 이와 같은 상승 기류는 카트리지 본체(100)의 내측 중앙부에 설치된 분할판(120)에 의해 차단되어 카트리지 본체(100)의 하부 공간에서 대류 현상을 일으키게 되고, 일부 바이오가스만이 분할판(120)에 형성된 제2통기공(122)을 통해 카트리지 본체(100)의 상부 공간으로 이동하게 된다.
따라서, 상기 분할판(120)에 의해 바이오가스가 카트리지 본체(100)의 하부 공간에서 체류하는 시간이 증가하게 되어 흡착제(140)에 의한 흡착 효율이 증가됨은 물론, 분할판(120)에 의한 대류 현상에 의해 흡착 공간을 최대한 활용할 수 있게 된다.
한편, 제2통기공(122)을 통해 카트리지 본체(100)의 상부 공간으로 이동한 바이오가스에 포함된 불순물들은 상부 공간 내에 수용된 흡착제(140)에 흡착되어 상부 공간 내부에서도 바이오가스의 정제가 지속적으로 이루어지고, 불순물의 흡착이 완료된 바이오가스는 상부관(110a)에 형성된 제1통기공(112a)들을 통해 상부관(110a)의 내측으로 유입되어 카트리지 본체(100)의 상부 또는 상부덮개(300)에 구비된 가스배출구(310)를 통해 카트리지 본체(100)의 외부로 배출된다.
상기와 같은 구성에 의해, 카트리지 본체(100)의 내부로 유입된 바이오가스는 원통형 내부관(110)에 형성된 제1통기공(112a,112b)과, 분할판(120)에 형성된 제2통기공(122)을 통해서만 유동할 수 있게 되므로 원통형 내부관(110)의 직경이나, 제1 및 제2통기공(112a,112b,122)의 배치 또는 직경의 변화 등을 통해 카트리지 본체(100) 내부, 즉 흡착제(140)가 충진된 영역에서의 바이오가스의 흐름을 제어할 수 있게 되어 편류(channelling)의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
이와 관련하여, 상기 원통형 내부관(110)의 외부 직경은 가스유입구(210)를 통해 유입되는 바이오가스의 유량 및 압력에 따라 달라질 수 있는데, 카트리지 본체(100) 내부에서 바이오가스의 유동이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 원통형 내부관(110)의 외부 직경이 적어도 카트리지 본체(100)의 내부 직경의 1/10 이상이 되어야 한다.
또한, 상기 원통형 내부관(110)의 외부 직경이 카트리지 본체(100) 내부 직경의 1/3을 초과하는 경우에는 카트리지 본체(100) 내부에 흡착제(140)가 투입되는 공간이 너무 좁아지게 되어 흡착제(140)에 의한 불순물의 흡착 효율이 떨어질 우려가 있다.
따라서, 상기 원통형 내부관(110)의 외부 직경과 카트리지 본체(100) 내부 직경의 비는 1 : 3 ~ 10이 되도록 하는 것이 바람직하고, 테스트 결과 원통형 내부관(110)의 외부 직경과 카트리지 본체(100) 내부 직경의 비율이 1 : 6이 되는 경우 최적의 흡착 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
다음, 상기 원통형 내부관(110)에 형성되는 제1통기공(112a,112b)의 경우, 기본적으로는 흡착제(140)의 크기보다 작아야 하고, 그 직경이 원통형 내부관(110) 외부 직경의 1/20 내지 1/5이 되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 제1통기공(112a,112b)의 직경이 원통형 내부관(110) 외부 직경의 1/20 미만이 되는 경우 제1통기공(112a,112b)의 직경이 너무 작아지게 되어 제1통기공(112a,112b)을 통한 바이오가스의 유동이 제대로 이루어지지 않게 되고, 제1통기공(112a,112b)의 직경이 원통형 내부관(110) 외부 직경의 1/5을 초과하는 경우에는 제1통기공(112a,112b)을 통한 바이오가스의 유동량이 너무 많아지게 되어 흡착제(140)의 표면에 노출되는 시간이 짧아지게 되므로 불순물의 흡착 효율이 떨어질 우려가 있기 때문이다.
상기 제1통기공(112a,112b)의 직경에 대한 테스트 결과, 원통형 내부관(110) 외부 직경의 약 1/10이 되는 경우 최적의 흡착 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 원통형 내부관(110)에 형성되는 제1통기공(112a,112b)은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 원통형 내부관(110)의 폭방향으로 90도 간격으로 설치되어 원통형 내부관(110)으로부터 카트리지 본체(100) 내부로 이동하는 바이오가스가 여러 방향으로 고르게 배출될 수 있도록 구성되어 있다.
그리고, 상기 제1통기공(112a,112b)은 원통형 내부관(110)의 길이 방향으로는 원통형 내부관(110) 전체 길이의 1/200 ~ 1/20 간격으로 형성되는데, 이 또한 제1통기공(112a,112b)을 통한 바이오가스의 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
이때, 상기 원통형 내부관(110)의 하부관(110b)에 형성된 제1통기공(112b)은 하부관(110b)의 하단부로부터 하부관(110b) 높이의 2/3 지점까지 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 제1통기공(112b)이 하부관(110b) 높이의 2/3 지점보다 높은 위치에 형성되는 경우, 높은 위치에 형성된 제1통기공(112b)을 통해 카트리지 본체(100)로 배출되는 바이오가스는 흡착제(140)와 접촉되는 시간이 줄어들게 되어 흡착에 의한 불순물 제거 효과가 떨어질 수 있기 때문이다.
이와는 반대로, 상기 원통형 내부관(110)의 상부관(110a)에 형성된 제1통기공(112a)은 상부관(110a)의 상단으로부터 2/3 높이에 이르는 지점, 즉 상부관(110a) 높이의 1/3 지점부터 상부관(110a)의 상단부까지 형성되는 것이 바람직한데, 이 또한 바이오가스가 흡착제(140)와 접촉되는 시간을 증가시킬 수 있도록 하기 위함이다.
즉, 상기 상부관(110a)에 형성된 제1통기공(112a)의 경우 카트리지 본체(100) 내부에서 불순물의 흡착이 완료된 바이오가스를 상부관(110a)의 내부로 유입시켜 가스배출구(310)를 통해 배출시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이므로, 상부관(110a) 높이의 1/3 지점 보다 낮은 위치에 제1통기공(112a)이 형성되는 경우 카트리지 본체(100) 내부에 존재하는 불순물 정제 과정중의 바이오가스가 너무 빨리 상부관(110a)의 내측으로 유입되게 되고, 그에 따라 흡착제(140)와의 접촉시간이 줄어들게 되어 불순물 정제 효과가 떨어질 우려가 있기 때문이다.
상기와 같은 이유로 하여, 상기 하부관(110b)에 형성되는 제1통기공(112b)은 하부관(110b)의 아래쪽으로 갈수록 조밀하게 형성하고, 상부관(110a)에 형성되는 제1통기공(112a)은 상부관(110a)의 상부로 갈수록 조밀하게 형성할 수도 있음은 물론이다.
다음, 상기 분할판(120)에 형성되는 제2통기공(122)의 경우 도 2에 나타낸 바와 같이, 방사상으로 다수 개가 형성되어 카트리지 본체(100)의 하부에 위치한 바이오가스가 제2통기공(122)을 통해 상부로 이동할 수 있도록 구성되는데, 상기 제2통기공(122)의 직경은 기본적으로 흡착제(140) 보다 작게 형성되어(바람직하게는 흡착제(140) 크기의 약 1/3정도) 흡착제(140)에 의해 제2통기공(122)이 막히는 현상을 줄일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제2통기공(122)의 직경이 흡착제(140)보다 크게 되면, 카트리지 본체(100)의 상부에 위치된 흡착제(140)가 제2통기공(122)을 통해 카트리지 본체(100)의 하부로 빠져나가게 되는 현상이 발생되어 제2통기공(122)이 흡착제(140)에 의해 막히는 현상이 오히려 많이 발생될 수 있기 때문이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지(10)의 조립과정은 다음과 같다.
먼저, 가스유입구(210)가 형성된 하부덮개(200)를 카트리지 본체(100)의 하부에 결합시키고, 외측면에 지지부재(130)가 결합된 원통형 내부관(110)의 하단부를 가스유입구(210)에 결합시킨 후 카트리지 본체(100)의 내측으로 흡착제(140)를 투입한다.
상기 흡착제(140)를 카트리지 본체(100)의 중간 높이 정도까지 채운 후, 분할판(120)을 카트리지 본체(100)의 내측으로 삽입하여 지지부재(130)의 상부에 고정시킨다.
다음, 상기 카트리지 본체(100)의 내측으로 다시 흡착제(140)를 투입하여 흡착제(140)가 분할판(120)의 상부를 채우도록 한 후, 카트리지 본체(100)의 상단부에 가스배출구(310)가 형성된 상부덮개(300)를 결합시키면 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지(10)의 조립이 완료된다.
따라서, 상기와 같은 단순한 조립과정에 의해 흡착 카트리지(10)를 설치할 수 있으므로, 필요에 따라 다양한 크기의 카트리지 본체(100) 및 원통형 내부관(110)을 선택할 수 있음은 물론, 제1 및 제2통기공(112a,112b,122)의 직경이나 배치 등을 달리하여 바이오가스의 공급 유량 또는 압력에 따른 최적의 흡착 카트리지(10)를 선택하여 사용할 수 있게 된다.
또한, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지(10)에 의하면, 가스유입구(210)를 통해 유입되는 불순물을 포함하는 바이오가스가 원통형 내부관(110)에 형성된 다수 개의 제1통기공(112a,112b)을 통해 여러 방향으로 고르게 흡착제(140)가 수용된 카트리지 본체(100)의 내측으로 배출되므로 편류 현상의 발생을 최대한 억제시킬 수 있게 되고, 분할판(120)을 통해 카트리지 본체(100) 내부에서 바이오가스의 대류 현상이 발생되도록 유도하여 충진된 흡착제(140)의 흡착 면적을 최대한으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 흡착제(140)의 사용 수명을 연장시킴으로써 경제성을 향상시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착제를 이용하여 바이오가스에 포함된 황화수소, 암모니아, 실록산 등의 불순물을 제거하기 위한 흡착 카트리지 본체 내부에 다수의 통기공이 형성된 원통형 관을 설치함으로써 흡착 카트리지 내부에 충전된 흡착제 사이에서 나타나는 편류(channelling)를 억제하고 충진된 흡착제의 흡착면적을 최대한 사용할 수 있도록 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 관한 것이다.
10 : 흡착 카트리지 100 : 카트리지 본체
110 : 원통형 내부관 110a : 상부관
110b : 하부관 112a, 112b : 제1통기공
114 : 차단판 120 : 분할판
122 : 제2통기공 130 : 지지부재
140 : 흡착제 200 : 하부덮개
210 : 가스유입구 300 : 상부덮개
310 : 가스배출구 320 : 밀폐부재

Claims (9)

  1. 바이오가스에 포함된 불순물들을 걸러내기 위한 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지에 있어서,
    내부에 흡착제가 수용되는 중공 형상의 카트리지 본체와,
    상기 카트리지 본체의 내측에 위치되도록 하여 바이오가스가 유입 및 배출되는 가스유입구와 가스배출구의 사이에 연결 설치되고, 표면에 다수 개의 제1통기공이 형성된 원통형 내부관을 포함하여 구성되되,
    상기 카트리지 본체의 내측 중앙부에는 다수 개의 제2통기공이 형성된 분할판이 설치된 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 카트리지 본체의 하부에 결합되고 바이오가스가 유입되는 가스유입구가 형성된 하부덮개와,
    상기 카트리지 본체의 상부에 결합되고 바이오가스가 유출되는 가스배출구가 형성된 상부덮개를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 원통형 내부관의 외측면에는 분할판을 지지하기 위한 지지부재가 결합된 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 원통형 내부관의 중앙부 내측에는 바이오가스의 흐름을 차단하기 위한 차단판이 설치되어 원통형 내부관을 상부관과 하부관으로 구획하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 카트리지 본체의 내부 직경과 길이의 비율은 1 : 2 ~ 20인 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 원통형 내부관의 외부 직경과 카트리지 본체 내부 직경의 비는 1 : 3 ~ 10인 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제1통기공의 직경과 원통형 내부관 외부 직경의 비는 1 : 5 ~ 20인 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1통기공은 원통형 내부관의 폭방향으로 90도 간격으로 설치되고, 길이 방향으로는 원통형 내부관 길이의 1/200 ~ 1/20 간격으로 설치되며, 하부관의 하단으로부터 2/3의 높이에 이르는 지점까지 및 상부관의 상단으로부터 2/3 높이에 이르는 지점까지 형성된 것을 특징으로 하는 바이오가스 불순물 정제용 흡착 카트리지.
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KR102208813B1 (ko) * 2019-10-18 2021-01-28 주식회사 하나코젠 바이오가스 발전기 엔진 성능보호용 장치
KR20210050406A (ko) * 2019-10-28 2021-05-07 주식회사 하나코젠 바이오 가스 발전기용 고효율 탈황장치

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