KR101853928B1

KR101853928B1 - 바이오가스 혼합시스템

Info

Publication number: KR101853928B1
Application number: KR1020170038324A
Authority: KR
Inventors: 이진형; 김수평; 한규정; 양철영; 강도연
Original assignee: 수도권매립지관리공사; 주식회사 한국종합기술; 주식회사 지테크; 강도연
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-05-03

Abstract

본 발명은 바이오가스 혼합시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저열량 및 고유량의 바이오가스를 LNG와 일정한 비율 또는 열량으로 혼합하여 생산된 혼합가스를 공급함과 동시에 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스를 최대한 사용할 수 있도록 혼합비율을 자동으로 변경하여 사용처에 필요한 열량을 혼합가스의 유량으로 제어하여 공급할 수 있도록 한 바이오가스 혼합시스템에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 바이오가스 혼합시스템에 있어서, 저장된 바이오가스를 공급하는 바이오가스 공급부와, LNG를 공급하는 LNG공급부와, 상기 바이오가스 공급부와 LNG공급부로부터 공급되는 바이오가스 및 LNG를 혼합하여 혼합가스를 생산하는 혼합부와, 상기 바이오가스 공급부와 LNG공급부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

바이오가스 혼합시스템{Bio-gas mixing system}

본 발명은 바이오가스 혼합시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저열량 및 고유량의 바이오가스를 LNG와 일정한 비율 또는 열량으로 혼합하여 생산된 혼합가스를 공급함과 동시에 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스를 최대한 사용할 수 있도록 혼합비율을 자동으로 변경하여 사용처에 필요한 열량을 혼합가스의 유량으로 제어하여 공급할 수 있도록 한 바이오가스 혼합시스템에 관한 것이다.

최근 국제유가의 불안정한 변동으로 인해 에너지의 안정적 확보 및 대체에너지 개발의 필요성이 대두되고 있고, 이와 더불어 지구온난화를 유발하는 온실가스 발생이 지속적인 증가 추세에 있는 상황에서 온실가스 저감 및 기후변화 대응의 중요성이 점차 커지고 있는 상황이다.

이에 따라 정부에서는 저탄소 녹색성장 비전을 발표하고 2020년까지 온실가스를 배출전망치(BAU) 대비 30% 감축한다는 목표로 각종 에너지 및 환경정책을 추진 중에 있다.

이러한 사회적 변화에 발맞추어 유기성폐기물, 하수슬러지 등을 자원화하는 바이오가스의 생산과 활용이 활발하게 이루어지고 있고, 그 일환으로 도시가스사업법의 개정으로 바이오가스도 도시가스의 범주에 포함시키는 등 관련 법률도 재정비하고 있다.

현재 생산되고 있는 바이오가스는 대부분 보일러의 연료, 가스엔진을 통한 발전/열생산 또는 차량용 연료 등으로 활용되고 있고, 에너지 자원으로의 활용이 용이하지 아니한 경우에는 대기 중에서 소각시키는 방식으로 처리하고 있다.

종래에는 대한민국 공개특허 제10-2012-0002328호에서와 같이 바이오가스와 고열량 기체를 혼합하는 기술을 개시하고 있으나, 혼합가스의 열량을 분석하여 바이오가스와 LNG 등 혼합되는 각각의 가스들의 유량을 제어하는 기술 및 바이오가스의 압력을 제어하는 기술은 개시되어 있지 않다.

상기의 기술은 수요처에서 요구하는 조건으로 바이오가스가 공급이 되지 않을 경유 수요처의 에너지 발생설비에 악영향을 주게 된다.

따라서, 변동되는 바이오가스의 메탄 농도와 유량을 수요처에서 요구하는 조건의 메탄 농도와 유량으로 제어하여 공급하되, 혼합된 가스의 열량 및 유량 등을 제어하여 안정적인 연소가 이루어지도록 함으로써, 바이오가스의 활용을 최적화할 필요가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용처로 일정한 비율 또는 열량으로 바이오가스와 LNG를 혼합한 혼합가스를 공급할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스를 최대한 사용할 수 있도록 바이오가스와 LNG의 혼합비율을 조절하여 사용처에 필요한 유량으로 제어하여 공급할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

그리고, 제어부에는 반자동모드와 자동모드가 구비되되, 반자동모드는 혼합가스를 미리 설정한 유량 값으로 공급되도록 제어하고, 자동모드는 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스 및 LNG의 유량 값이 자동으로 조절되어 공급되도록 제어함으로써, 바이오가스를 최대한 활용할 수 있도록 하여 연소기의 안정적인 운전이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 혼합가스공급관에는 유량 값을 제어하는 혼합가스유량제어밸브를 더 구비하여 이 혼합가스유량제어밸브에서 혼합가스의 유량을 제어하여 사용처로 공급함으로써, 사용처에 필요로 하는 열량을 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 바이오가스 혼합시스템에 있어서, 저장된 바이오가스를 공급하는 바이오가스 공급부와, LNG를 공급하는 LNG공급부와, 상기 바이오가스 공급부와 LNG공급부로부터 공급되는 바이오가스 및 LNG를 혼합하여 혼합가스를 생산하는 혼합부와, 상기 바이오가스 공급부와 LNG공급부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 바이오가스공급부는 일측에 제1주입구가 형성된 바이오가스공급관이 구비되되, 이 바이오가스공급관은 일측부에 바이오가스압력제어밸브가 구비되고, 바이오가스압력제어밸브와 이격되게 바이오가스흐름제어밸브가 구비되며, 바이오가스압력제어밸브와 바이오가스흐름제어밸브 사이에 바이오가스압력전송기와 바이오가스온/오프밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 바이오가스공급관에는 제1주입구 방향에 제1바이오가스압력계가 구비되고, 상기 바이오가스압력제어밸브와 바이오가스흐름제어밸브 사이에는 제2바이오가스압력계 및 바이오가스유량계가 구비되며, 상기 바이오가스흐름제어밸브 후부에는 제3바이오가스압력계가 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 바이오가스공급관에는 바이오가스가 주입되는 방향에 제1필터가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 LNG공급부는 일측부에 제2주입구가 형성된 LNG공급관이 구비되되, 이 LNG공급관은 일측부에 LNG압력제어밸브가 구비되고, LNG압력제어밸브와 이격되게 LNG흐름제어밸브가 구비되며, LNG압력제어밸브와 LNG흐름제어밸브 사이에 LNG압력전송기와 LNG온/오프밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 LNG공급관에는 제1주입구 방향에 제1LNG압력계가 구비되고, 상기 LNG압력제어밸브와 LNG흐름제어밸브 사이에는 제2LNG압력계 및 LNG유량계가 구비되며, 상기 LNG흐름제어밸브 후부에는 제3LNG압력계가 구비된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 LNG공급관에는 LNG가 주입되는 방향에 제2필터가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합부는 일측부에 바이오가스공급부의 제2바이오가스공급관이 결합고정되는 제1결합구와, LNG공급부의 LNG공급관이 결합 고정되는 제2결합구가 형성되고, 타측부에는 토출구가 형성된 혼합본체가 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 혼합본체는 제1,2결합구가 형성된 방향은 직경이 크고, 토출구가 형성된 방향은 직경이 작게 형성되며, 직경이 크고 작은 경계부에는 경사면이 형성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 혼합본체의 내측에는 스크루 형상으로 날개가 형성된 믹싱부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 혼합본체에는 혼합가스압력전송기와, 혼합가스압력계가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 혼합본체의 내측에는 스크루 형상의 혼합가스유도부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제어부는 바이오가스와 LNG를 설정 비율로 혼합이 이루어지도록 유량 값을 직접 입력하는 반자동모드와, 상기 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스와 LNG의 유량이 서로 비례 되게 자동으로 설정 값이 조절되는 자동모드로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합부의 혼합본체의 토출구에 결합 고정되는 혼합가스공급부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 혼합가스공급부는 혼합가스유량제어밸브가 설치된 혼합가스공급관이 구비된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 사용처로 일정한 비율 또는 열량으로 바이오가스와 LNG를 혼합한 혼합가스를 공급할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스를 최대한 사용할 수 있도록 바이오가스와 LNG의 혼합비율을 조절하여 사용처에 필요한 유량으로 제어하여 공급할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 제어부에는 반자동모드와 자동모드가 구비되되, 반자동모드는 혼합가스를 미리 설정한 유량 값으로 공급되도록 제어하고, 자동모드는 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스 및 LNG의 유량 값이 자동으로 조절되어 공급되도록 제어함으로써, 바이오가스를 최대한 활용할 수 있도록 하여 연소기의 안정적인 운전이 이루어지도록 하는 효과가 있다.

또한, 혼합가스공급관에는 유량 값을 제어하는 혼합가스유량제어밸브를 더 구비하여 이 혼합가스유량제어밸브에서 혼합가스의 유량을 제어하여 사용처로 공급함으로써, 사용처에 필요로 하는 열량을 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템을 보인 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템을 보인 평면도.
도 3은 본 발명의 바이오가스 저장부를 보인 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바이오가스공급부를 보인 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 LNG공급부를 보인 도면.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 혼합부와 혼합가스공급부를 보인 도면.
도 7은 본 발명의 제어부를 보인 도면.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템의 작용관계를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템의 다른 실시예를 보인 도면.

이하, 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템을 보인 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템을 보인 평면도이고, 도 3은 본 발명의 바이오가스 저장부를 보인 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바이오가스공급부를 보인 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 LNG공급부를 보인 도면이고, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 혼합부와 혼합가스공급부를 보인 도면이고, 도 7은 본 발명의 제어부를 보인 도면이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템(100)은 음폐수처리수단에 의해 생산된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장부(110)와, 상기 바이오가스 저장부(110)에 저장된 바이오가스를 이송 공급하는 바이오가스공급부(210)와, 공급처로부터 공급되는 LNG를 이송 공급하는 LNG공급부(310)와, 상기 바이오가스공급부(210) 및 LNG공급부(310)로부터 공급되는 바이오가스와 LNG를 혼합시키는 혼합부(410)와, 상기 혼합부에서 바이오가스와 LNG가 혼합되어 생산된 혼합가스를 사용처로 공급하는 혼합가스공급부(510)와, 상기 바이오가스공급부(210)와 LNG공급부(310) 및 혼합가스공급부(510)를 제어하는 제어부(610)로 구성된다.

여기서, 상기 바이오가스저장부(110)는 바이오가스를 저장하는 저장조(112)가 구비되고, 이 저장조(112)에 저장된 바이오가스는 이송송풍기(113)에 의해 공급되어 바이오가스의 정제 및 건조작업을 수행하는 정제부(114)가 구비된다.

나아가, 상기 정제부(114)는 탈황제로 산화철을 충진한 탈황탑에 바이오가스를 통과시켜 황화수소를 흡착 제거하는 방식으로 안정적인 정제가 가능하도록 한 건식탈황기(116)가 구비된다.

아울러, 상기 건식탈황기(116)를 통과 후에는 바이오가스에 포함된 실록산을 제거하는 실록산제거부(118)가 구비되고, 이 실록산제거부(118)에서 실록산이 제거된 바이오가스를 바이오가스공급부(210)로 공급하는 가압송풍기(122)가 구비된다.

따라서, 상기 저장조(112)에 저장된 바이오가스는 건식탈황기(116)와 실록산 제거부(118)를 순차적으로 통과하는 과정에서 H2S 10ppm 이하, 실록산은 1mg/Nm³이하로 처리되고, 실록산이 제거된 바이오가스는 가압송풍기(122)에 의해 바이오가스공급부(210)로 이동 공급되게 된다.

그리고, 상기 바이오가스공급부(210)는 일측부에 바이오가스저장부(110)의 정제부(114) 및 실록산제거부(118)를 통과하는 과정에서 수분 및 실록산이 제거되어 가압송풍기(122)에 의해 공급되는 바이오가스가 주입되는 제1주입구(214)가 형성된 바이오가스공급관(212)이 구비된다.

여기서, 상기 바이오가스공급관(212)에는 제1주입구(214) 방향을 기준으로 제1주입구(214)를 통하여 주입되는 바이오가스에 포함된 이물질을 필터링하는 제1필터(216)가 구비되고, 이 제1필터(216)를 통과한 바이오가스의 압력을 측정하는 제1바이오가스압력계(218)가 구비된다.

따라서, 상기 바이오가스공급관(212)의 제1주입구(214)를 통하여 주입되어 이송되는 바이오가스에 포함된 이물질 등은 제1필터(216)를 통과하는 과정에서 필터링되어 이동하게 되고, 이동하는 바이오가스는 제1바이오가스압력계(218)에 의해 이동하는 압력이 측정되어 표시되게 된다.

나아가, 상기 바이오가스공급관(212)을 통하여 이동하는 바이오가스의 설정 압력 값으로 이동하도록 제어하는 바이오가스압력제어밸브(220)가 구비되고, 바이오가스압력제어밸브(220)에 의해 설정된 값으로 이동하는 바이오가스의 압력 및 유량을 측정하는 제2바이오가스압력계(222)와 바이오가스유량계(224)가 구비되며, 제2바이오가스압력계(222)와 바이오가스유량계(224)의 사이에는 이동하는 바이오가스의 압력을 제어부(610)로 전송하는 바이오가스압력전송기(226)가 구비된다.

이때, 상기 바이오가스압력제어밸브(220)를 통과하는 바이오가스는 항상 일정한 압력으로 바이오가스공급관(212)을 통하여 이동하게 된다.

따라서, 상기 바이오가스압력제어밸브(220)를 통과하는 과정에서 설정된 압력값으로 바이오가스가 이동하게 되고, 설정된 압력으로 이동하는 바이오가스의 압력과 유량이 제2바이오가스압력계(222)와 바이오가스유량계(224)에 의해 측정되어 표시되며, 측정된 압력은 바이오가스압력전송기(226)에 의해 제어부(610)로 전송되게 된다.

아울러, 상기 바이오가스공급관(212)에는 바이오가스의 이동을 온/오프하는 한 쌍의 바이오가스온/오프밸브(228)가 구비된다.

또한, 상기 바이오가스공급관(212)에는 바이오가스흐름제어밸브(230)가 구비되고, 설정된 값으로 이동하는 바이오가스의 압력을 측정하는 제3바이오가스압력계(232)가 구비된다.

이때, 상기 바이오가스흐름제어밸브(230)는 바이오가스의 유량을 수동으로 설정하여 설정 값으로 항상 이동할 수 있도록 하거나, 또는 바이오가스의 생산량에 따라 자동으로 유량이 조절되어 이동할 수 있도록 제어부(610)의 제어에 의해 제어가 이루어지게 된다.

따라서, 상기 바이오가스흐름제어밸브(230)는 제어부(610)의 제어에 의해 수동으로 설정된 값, 또는 바이오가스의 생산량에 따라 자동으로 유량을 조절하여 혼합부(410)로 바이오가스를 공급하게 된다.

그리고, 상기 LNG공급부(310)는 일측부에 LNG가 공급되는 제2주입구(314)가 형성된 LNG공급관(312)이 구비된다.

여기서, 상기 LNG공급관(312)에는 제2주입구(314) 방향을 기준으로 제2주입구(314)를 통하여 주입되는 LNG에 포함된 이물질을 필터링하는 제2필터(316)가 구비되고, 제2필터(316)를 통과한 LNG의 압력을 측정하는 제1LNG압력계(318)가 구비된다.

따라서, 상기 LNG공급관(312)의 제2주입구(314)를 통하여 주입되어 이송되는 LNG에 포함된 이물질 등은 제2필터(316)를 통과하는 과정에서 필터링되어 이동하게 되고, 이동하는 LNG는 제1LNG압력계(318)에 의해 이동하는 압력이 측정되어 표시되게 된다.

나아가, 상기 LNG공급관(312)을 통하여 이동하는 LNG의 설정 압력 값으로 이동하도록 제어하는 LNG압력제어밸브(320)가 구비되고, LNG압력제어밸브(320)에 의해 설정된 값으로 이동하는 LNG의 압력 및 유량을 측정하는 제2LNG압력계(322)와 LNG유량계(324)가 구비되며, 제2LNG압력계(322)와 LNG유량계(324)의 사이에는 설정된 값으로 이동하는 LNG의 압력을 제어부(610)로 전송하는 LNG압력전송기(326)가 가 구비된다.

이때, 상기 LNG압력제어밸브(320)를 통과하는 LNG는 바이오가스와 동일한 압력으로 항상 일정하게 LNG공급관(312)을 이동하게 된다.

따라서, 상기 LNG압력제어밸브(320)를 통과하는 과정에서 설정된 압력 값으로 LNG가 이동하게 되고, 설정된 압력으로 이동하는 LNG의 압력과 유량이 제2LNG압력계(322)와 LNG유량계(324)에 의해 측정되어 표시되며, 측정된 압력은 LNG압력전송기(326)에 의해 제어부(610)로 전송되게 된다.

아울러, 상기 LNG공급관(312)에는 LNG의 이동을 온/오프하는 한 쌍의 LNG온/오프밸브(328)가 구비된다.

또한, 상기 LNG공급관(312)에는 LNG흐름제어밸브(330)가 구비되고, 설정된 값으로 이동하는 LNG의 압력을 측정하는 제3LNG압력계(332)가 구비된다.

이때, 상기 LNG흐름제어밸브(330)는 LNG가 미리 설정된 값으로 이동할 수 있도록 하거나, 또는 바이오가스의 생산량에 따라 자동으로 바이오가스의 유량 값에 비례 되게 자동으로 LNG의 유량이 조절되어 이동할 수 있도록 제어부(610)의 제어가 이루어지게 된다.

따라서, 상기 LNG흐름제어밸브(330)는 제어부(610)의 제어에 의해 LNG는 미리 설정된 바이오가스의 유량 값에 비례 되게 설정된 값, 또는 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스흐름제어밸브(230)에서 자동으로 바이오가스의 설정된 유량 값에 비례 되게 LNG의 유량 값이 자동으로 설정되어 혼합부(410)로 공급되게 된다.

그리고, 상기 혼합부(410)는 일측부 외주면에는 바이오가스공급부(210)의 바이오가스공급관(212)이 결합 고정되는 제1결합구(414)와 LNG공급관(312)이 결합 고정되는 제2결합구(416)가 형성되고, 제1,2결합구(414)(416)가 형성된 타측부에는 토출구(418)가 형성된 혼합본체(412)가 구비된다.

여기서, 상기 혼합본체(412)는 제1,2결합구(414)(416)가 구비된 방향의 직경은 크고, 토출구(418)가 형성된 방향의 직경은 작게 형성되며, 제1,2결합구(414)(416)와 토출구(418)가 형성된 중앙부에는 토출구(418) 방향으로 테이퍼진 경사면(420)이 형성된다.

따라서, 상기 제1,2결합구(414)(416)에 각각 결합 고정된 바이오가스공급관(212)과 LNG공급관(312)을 통하여 공급되는 바이오가스와 LNG는 혼합본체(412)의 내측으로 공급되어 토출구(418) 방향으로 이동하면서 혼합이 이루어져 혼합가스가 생산되어 토출구(418)로 배출되어 사용처로 공급되게 된다.

나아가, 상기 혼합본체(412)의 내측에는 바이오가스와 LNG가 용이하게 혼합이 이루어지도록 하는 믹싱부재(430)가 구비된다.

이때, 상기 믹싱부재(430)는 한 쌍이 구비되되, 내측에 일방향으로 향하도록 스크루 형상으로 형성된 다수개의 날개(432)가 구비된다.

따라서, 상기 혼합본체(412)의 제1,2결합구(414)(416)를 통하여 공급된 바이오가스와 LNG는 토출구(418) 방향으로 이동하는 과정에서 믹싱부재(430)의 날개(432)를 통과하면서 와류현상이 발생하고, 이 와류현상에 의해 더욱 용이하게 바이오가스와 LNG의 혼합이 이루어져 생산된 혼합가스가 토출구(418)를 통하여 배출되어 사용처로 공급되게 된다.

아울러, 상기 혼합본체(412)에는 혼합된 가스의 압력을 측정하는 혼합가스압력계(440)가 구비되고, 이 측정된 압력을 제어부(610)로 전송하는 혼합가스압력전송기(442)가 구비된다.

또한, 상기 혼합가스공급부(510)는 일측부가 혼합본체(412)의 토출구(418) 방향에 결합 고정되는 혼합가스공급관(512)이 구비된다.

여기서, 상기 혼합가스공급관(512)은 혼합본체(412)로부터 공급되는 혼합가스의 유량을 제어하는 혼합가스유량제어밸브(518)가 구비된다.

따라서, 상기 혼합가스공급관(512)을 통하여 사용처로 혼합가스를 공급하는 과정에서 사용처에서 필요로 하는 혼합가스는 혼합가스유량제어밸브(518)를 이용하여 조절함으로써, 혼합가스는 설정된 값으로 사용처로 공급되게 되어 연소기 등 사용처의 성능 변화없이 운전이 가능하게 된다.

또한, 상기 제어부(610)는 바이오가스공급부(210)와 LNG공급부(310)로부터 각각 혼합부(410)로 이송 공급되는 바이오가스 및 LNG의 유량이 설정된 값으로 공급되어 혼합이 이루어지도록 바이오가스 및 LNG의 공급을 제어하는 반자동모드(612)와, 바이오가스의 생산량에 따라 자동으로 바이오가스와 LNG의 공급되는 유량 값이 제어되어 혼합비율이 자동으로 조절되는 자동모드(614)로 이루어진다.

따라서, 상기 제어부(610)의 제어에 의해 바이오가스공급부(210)와 LNG공급부(310)로 각각 공급이송되는 바이오가스 및 LNG의 유량을 설정 값으로 수동으로 설정, 즉 반자동모드(612)에 의해 바이오가스 및 LNG의 공급 유량은 미리 설정한 값으로 공급하는 반자동방식과, 자동모드(614)에 의해 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스 및 LNG의 유량 공급이 자동으로 조절되는 자동방식으로 조절되어 혼합부(410)로 공급되어 혼합이 이루어져 혼합가스가 생산되게 된다.

한편, 상기 제어부(610)에는 바이오가스 및 LNG의 공급 유량 값을 자동 또는 작업자가 직접 설정하는 반자동 방식으로 유량이 조절되어 공급되고, 설정된 유량 값에 의해 바이오가스공급관(212) 및 LNG공급관(312)을 통하여 이송되는 바이오가스 및 LNG가 공급될 수 있도록 제어가 이루어지며, 압력 및 유량이 표시되고, 바이오가스공급관(212) 및 LNG공급관(312)을 통하여 이송되는 바이오가스 및 LNG가 이동하는 유량을 그래프 등으로 표시되게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템에 대한 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템의 작용관계를 보인 도면이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템(100)은 먼저, 제어부(610)를 반자동모드(612)로 작동시키는 경우에는 바이오가스공급부(210)의 바이오가스 공급 혼합비율을 작업자가 설정하여 설정 값을 입력하게 된다.

즉, 상기 바이오가스흐름제어밸브(230)를 이용하여 바이오가스의 혼합비율을 설정하여 설정 값을 지정하게 되면 바이오가스공급관(212)을 통하여 공급되는 바이오가스는 이 바이오가스흐름제어밸브(230)의 제어에 의해 설정된 혼합비율 값으로 이동하게 된다.

따라서, 상기 바이오가스공급관(212)에 구비된 바이오가스흐름제어밸브(230)에 의해 설정된 혼합비율 값으로 이동하는 바이오가스는 제3바이오가스압력계(232)에 표시되게 된다.

그리고, 상기 LNG공급관(312)을 통하여 공급되는 LNG는 바이오가스의 공급과 동일하게 LNG흐름제어밸브(330)를 이용하여 LNG의 혼합비율 계산 값(100%-바이오가스 혼합비율)에 따라 LNG공급관(312)을 통하여 공급되는 LNG는 이 LNG흐름제어밸브(330)에 의해 계산된 유량 값으로 이동하게 된다.

따라서, 상기 LNG공급관(312)에 구비된 LNG흐름제어밸브(330)에 의해 설정된 유량 값으로 이동하는 LNG는 제3LNG압력계(332)에 표시되게 된다.

이와 같이 상기 제어부(610)를 반자동모드(612)로 설정한 상태에서 작업자가 직접 바이오가스와 LNG의 유량을 설정하게 되면 바이오가스와 LNG는 설정된 유량 값으로 이동하여 혼합부(410)로 공급되게 된다.

이렇게, 상기 혼합본체(412)의 제1,2결합구(414)(416)를 통하여 내측으로 공급된 바이오가스와 LNG는 혼합본체(412)의 내측을 이동하는 과정에서 혼합이 이루어져 혼합가스가 생산되면서 토출구(418)를 통하여 외부로 배출되어 사용처로 공급되게 된다.

이때, 상기 혼합본체(412)의 내측을 이동하는 과정에서 바이오가스와 LNG의 혼합이 이루어질 때 믹싱부재(430)를 통과하게 되고, 이 믹싱부재(430)를 통과하는 과정에서 혼합본체(412)의 내측에 구비된 날개(432)에 의해 와류현상이 발생하게 되며, 이 와류현상에 의해 바이오가스와 LNG가 더욱 용이하게 혼합이 이루어져 양질의 혼합가스를 생산할 수 있게 된다.

한편, 상기 혼합본체(412)의 내측에 구비된 믹싱부재(430)에 의해 바이오가스와 LNG의 혼합이 이루어진 후 혼합가스가 경사면(420)을 통과하는 과정에서 이 경사면(420)에 의해 혼합가스의 통과 단면적이 감소되어 혼합가스의 유속이 증가한 상태로 이동하게 되어 바이오가스와 LNG가 더욱 용이하게 혼합이 이루어져 양질의 혼합가스를 생산할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 제어부(610)를 반자동모드(612)로 작동이 이루어지는 경우에는 바이오가스와 LNG가 작업자가 직접 유량 값을 지정하여 입력한 설정 값으로 혼합이 이루어져 혼합가스가 생산되어 사용처로 공급되게 된다.

한편, 상기 제어부(610)를 자동모드(614)로 설정하는 경우에는 반자동모드(612)와 동일한 방법에 의해 혼합가스가 생산되되, 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스흐름제어밸브(230)와 LNG흐름제어밸브(330)가 제어부(610)의 자동제어에 의해 서로 비례 되게 바이오가스 및 LNG의 공급 유량 값이 조절되어 혼합부(410)로 공급되고, 혼합부(410)로 공급된 바이오가스와 LNG는 혼합본체(412)의 내측을 통과하는 과정에서 혼합되어 혼합가스가 생산되어 토출구(418)를 통하여 배출되어 사용처로 공급되게 된다.

따라서, 상기 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스 및 LNG의 혼합비율이 바이오가스흐름제어밸브(230) 및 LNG흐름제어밸브(330)의 자동 제어에 의해 서로 비례 되게 자동으로 설정 값으로 혼합이 이루어져 혼합가스를 생산하여 사용처에서 필요로 하는 혼합가스를 공급함으로써, 사용처의 성능을 저하시키지 않음은 물론 바이오가스를 최대한 활용할 수 있게 된다.

이때, 상기 바이오가스와 LNG의 혼합비율에 따른 열량변화는 혼합가스의 유량을 제어하여 사용처로 공급하여 항상 일정한 열량을 유지할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 제어부(610)의 제어방법에 따라 바이오가스와 LNG의 혼합이 설정된 유량 값에 의해 반자동으로 혼합이 이루어지거나, 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스 및 LNG의 혼합비율이 자동으로 유량 값이 변경되어 혼합가스가 생산되어 사용처로 공급되게 된다.

따라서, 상기 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스를 최대한 사용할 수 있도록 자동으로 혼합비율이 변경되며, 사용처에 필요한 열량은 혼합가스의 유량으로 제어되어 공급되게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템의 다른 실시예를 보인 도면이다.

이에 도시된 바와 같이 상기 혼합본체(412)의 내측에 설치되되, 혼합본체(412)의 내측에 설치된 믹싱부재(430)의 후부에 위치되게 스크루 형상으로 형성된 혼합가스유도부재(434)가 더 구비된다.

따라서, 상기 혼합본체(412)의 내측으로 유입된 바이오가스와 LNG가 혼합본체(412)의 내측으로 이동하는 과정에서 믹싱부재(430)에 의해 와류가 발생하면서 1차로 혼합이 이루어지고, 1차로 바이오가스와 LNG의 혼합이 이루어진 후 혼합가스유도부재(434)를 통과하는 과정에서 2차로 바이오가스와 LNG의 혼합이 이루어지게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템에 대한 작용관계는 전자에서와 동일한 방법에 의해 이루어지는 것으로, 여기에서는 작용관계에 대한 설명은 생략한다.

상기에서는 본 발명에 따른 바이오가스 혼합시스템에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

100 : 바이오가스 혼합시스템 110 : 바이오가스저장부
112 : 저장조 113 : 이송송풍기
114 : 정제부 116 : 건식탈황기
118 : 실록산제거부 122 : 가압송풍기
210 : 바이오가스공급부 212 : 바이오가스공급관
214 : 제1주입구 216 : 제1필터
218, 222, 232 : 제1,2,3바이오가스압력계
224 : 바이오가스유량계 226 : 바이오가스압력전송기
228 : 바이오가스온/오프밸브 230 : 바이오가스흐름제어밸브
310 : LNG공급부 312 : LNG공급관
314 : 제2주입구 316 : 제2필터
318, 322, 332 : 제1,2,3LNG압력계
324 : LNG유량계 326 : LNG압력전송기
328 : LNG온/오프밸브 330 : LNG흐름제어밸브
410 : 혼합부 412 : 혼합본체
414, 416 : 제1,2결합구 418 : 토출구
420 : 경사면 430 : 믹싱부재
432 ; 날개 440 : 혼합가스압력계
442 : 혼합가스압력전송기 510 : 혼합가스공급부
512 : 혼합가스공급관 518 : 혼합가스유량제어밸브
610 : 제어부

Claims

바이오가스 혼합시스템에 있어서,
음폐수처리수단에 의해 생산된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장부와,
상기 바이오가스 저장부에 저장된 바이오가스를 공급하는 바이오가스 공급부와,
LNG를 공급하는 LNG공급부와,
일측부에는 바이오가스 공급부 및 LNG공급부와 각각 연결되는 제1 및 제2결합구가 형성되고, 타측부에는 토출구가 형성된 혼합본체를 포함하여 구성되어 상기 바이오가스 공급부와 LNG공급부로부터 공급되는 바이오가스 및 LNG를 혼합하여 혼합가스를 생산하는 혼합부와,
상기 혼합본체의 토출구에 결합 고정되어 혼합부에서 생산된 혼합가스를 사용처로 공급하는 혼합가스공급부 및
상기 바이오가스 공급부와 LNG공급부 및 혼합가스공급부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되되,
상기 바이오가스 저장부는 바이오가스를 저장하는 저장조와, 이송송풍기에 의해 저장조로부터 공급되는 바이오가스에 포함된 황화수소를 흡착 제거하는 건식탈황기를 포함하여 구성되어 바이오가스의 정제 및 건조작업을 수행하는 정제부와, 바이오가스에 포함된 실록산을 제거하는 실록산제거부 및 실록산이 제거된 바이오가스를 바이오가스공급부로 공급하는 가압송풍기를 포함하여 구성되고,
상기 혼합본체는 제1,2결합구가 형성된 방향은 직경이 크고, 토출구가 형성된 방향은 직경이 작게 형성되며, 제1,2결합구와 토출구가 형성된 중앙부에는 토출구 방향으로 테이퍼진 경사면이 형성되고,
상기 혼합본체의 내측에는 스크루 형상으로 날개가 형성된 한 쌍의 믹싱부재와, 상기 믹싱부재의 후부에 위치되는 스크루 형상의 혼합가스유도부재가 구비되며,
상기 혼합가스공급부는 혼합가스유량제어밸브가 설치된 혼합가스공급관을 포함하여 구성되고,
상기 제어부는 바이오가스와 LNG를 설정 비율로 혼합이 이루어지도록 바이오가스 및 LNG의 공급을 제어하는 반자동모드와, 상기 바이오가스의 생산량에 따라 바이오가스와 LNG의 유량이 서로 비례 되게 자동으로 설정 값이 조절되는 자동모드로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 바이오가스공급부는 일측에 제1주입구가 형성된 바이오가스공급관이 구비되되, 이 바이오가스공급관은 일측부에 바이오가스압력제어밸브가 구비되고, 바이오가스압력제어밸브와 이격되게 바이오가스흐름제어밸브가 구비되며, 바이오가스압력제어밸브와 바이오가스흐름제어밸브 사이에 바이오가스압력전송기와 바이오가스온/오프밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 바이오가스공급관에는 제1주입구 방향에 제1바이오가스압력계가 구비되고,
상기 바이오가스압력제어밸브와 바이오가스흐름제어밸브 사이에는 제2바이오가스압력계 및 바이오가스유량계가 구비되며,
상기 바이오가스흐름제어밸브 후부에는 제3바이오가스압력계가 구비된 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 바이오가스공급관에는 바이오가스가 주입되는 방향에 제1필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 LNG공급부는 일측부에 제2주입구가 형성된 LNG공급관이 구비되되, 이 LNG공급관은 일측부에 LNG압력제어밸브가 구비되고, LNG압력제어밸브와 이격되게 LNG흐름제어밸브가 구비되며, LNG압력제어밸브와 LNG흐름제어밸브 사이에 LNG압력전송기와 LNG온/오프밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 LNG공급관에는 제1주입구 방향에 제1LNG압력계가 구비되고,
상기 LNG압력제어밸브와 LNG흐름제어밸브 사이에는 제2LNG압력계 및 LNG유량계가 구비되며,
상기 LNG흐름제어밸브 후부에는 제3LNG압력계가 구비된 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 LNG공급관에는 LNG가 주입되는 방향에 제2필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 혼합본체에는 혼합가스압력전송기와, 혼합가스압력계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 바이오가스 혼합시스템.
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