KR102129231B1 - 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템 및 이를 이용한 실록산 제거방법 - Google Patents

실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템 및 이를 이용한 실록산 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템 및 이를 이용한 실록산 제거방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템은 바이오가스가 유입되는 제1 라인이 구비되고, 상기 제1 라인을 통하여 유입된 바이오가스에 포함된 수분(H20) 및 황화수소(H2S) 농도를 저감하고, 상기 유입된 바이오가스를 승압하여 압축시키는 전처리장치; 상기 압축된 바이오가스가 유입되는 제2 라인이 구비되며, 상기 제2 라인 상에 위치하여 상기 제2 라인을 통해 유입된 바이오가스의 실록산 농도를 저감하는 제1 가스제거장치; 상기 제2 라인을 통하여 유입된 바이오가스를 전력으로 변환시키고, 배기가스를 배출시키는 전력발전기; 상기 배출된 배기가스가 유입되는 제3 라인이 구비되며, 상기 제3 라인 상에 위치하여 상기 제3 라인을 통해 유입된 배기가스에 포함된 실록산 농도를 저감하는 제1 실록산 제거부재; 상기 제3 라인을 통하여 유입된 상기 실록산 농도가 저감된 배기가스에 포함된 VOC(휘발성 유기화합물)농도를 저감하는 촉매산화장치; 및 상기 VOC 농도가 저감된 배기가스가 유입되는 제4 라인이 구비되며, 상기 제4 라인을 통하여 유입된 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감하는 SCR(선택적 촉매환원) 장치;를 포함하며, 상기 전처리장치, 제1 가스제거장치, 전력발전기, 제1 실록산 제거부재, 촉매산화장치 및 SCR 장치는 상기 제1 라인 내지 제4 라인에 의해 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템 및 이를 이용한 실록산 제거방법 {BIOGAS GENERATION SYSTEM COMPRISING SILOXANE REMOVAL MEMBER AND METHOD OF REMOVING SILOXANE USING THE SAME}
본 발명은 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템 및 이를 이용한 실록산 제거방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 바이오가스 전력발전기(Power generator) 및 촉매산화장치(catalytic oxidizer)/ SCR 설비 사이에 촉매 기능이 없는 실록산 제거부재를 설치하고, 전후단 차압 및 온도 모니터링에 의한 실록산 제거부재 운전제어 및 측정된 바이오가스 내 실록산화합물의 농도에 따라 실록산 제거설비 및 실록산 제거부재를 가변적으로 운전하여 바이오가스 내 실록산화합물의 연소 부산물인 이산화규소를 실록산 제거부재 표면에 퇴적시켜 전력발전기, 산화촉매 및 SCR 설비에 상기 실록산의 유입을 방지할 수 있는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템 및 이를 이용한 실록산 제거방법에 관한 것이다.
바이오가스(매립지가스 포함)는 유기성폐기물의 혐기성소화공정 중에서 발생되는 기상의 물질로 온실가스 성분인 메탄과 이산화탄소가 주성분이다. 발열량이 도시가스의 40%~70%인 바이오가스는 대표적 신재생연료로 정제 후 가스엔진, 가스터빈, 연료전지 등에 적용되어 전력/열을 생산하고 바이오 메탄화되어 자동차연료로 활용될 수 있다.
이러한 바이오가스의 주성분으로는 메탄, 이산화탄소이며, 황화수소를 비롯한 암모니아, 수소, 질소, 휘발성 유기화합물, 및 실록산 등의 불순물질이 미량 포함되어 있다.
상기 바이오가스에 포함된 수분과 황화수소는 부식 환경을 조성하고, 특히 실록산화합물(또는 실록산이라 한다)은 화장품 등 생활용품과 석고 보드 등 건축 자재에 포함되어 바이오가스 내에 존재하게 되는데, 연소 중에 SiO2로 변환되어 가스터빈 블레이드, 열교환기, 촉매 등에 퇴적되어 효율을 감소시키고, 가스엔진에서는 구동부의 손상을 유발하므로 필수적으로 제거되어야 한다. 따라서 이러한 바이오가스는 전처리 과정을 거쳐 가스엔진 또는 가스터빈 등의 바이오가스 발전 설비의 연료로 사용되어 전기로 전환된다.
이러한 전처리는 통상적으로 바이오가스에 포함된 수분을 제거한 다음, 황화수소를 제거하고, 압축하여 실록산을 제거하는 방식으로 이루어지게 된다. 이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2013-0001755호에서는 제습된 바이오가스를 흡입 압축하는 가압 압축유닛, 바이오가스에 포함된 수분을 제거하기 위한 냉각제습유닛, 및 압축된 바이오가스에 포함된 불순물을 제거하기 위한 흡착 필터부로 이루어지는 바이오가스 전처리 시스템 구성이 개시되고 있다.
한편, 전처리에서 거의 제거되나 극미량으로 남아있는 실록산에 포함된 규소(Si)는 연소 중에 이산화규소(SiO2)로 변환되며, 이러한 SiO2(녹는점: 1,600℃~1,725℃ 끓는점: 2,230℃)는 온도 분위기에 의해 기체 상태에서 수 nm 내지 수 ㎛의 입자로 변환된 후 금속 표면 등에 퇴적된다. 화염단으로부터의 거리 증가에 따라 입자 크기 증가는 가속화되며 퇴적량은 공정 하류로 갈수록 감소한다. 그러나 가스터빈 연소기, 터빈 블레이드 등 고온부에서는 퇴적된 SiO2의 열경화가 일어나고 분리된 SiO2는 하류의 다른 표면에 퇴적된다.
MW급 바이오가스터빈의 경우 연료가스 내 실록산의 농도를 5~10mgSi/N㎥으로 규제하고 있다. 가스엔진과 그 외 원동기별로도 실록산 규체치가 정해져 있어 바이오가스를 이용한 발전의 경우 이를 제거하기 위한 전처리시스템을 별도로 설치해야 한다. 바이오가스 발전 설비의 경우 국내외 대기오염물질 규제 대상에서 제외되어 왔으나 국내의 경우 수도권 대기 환경 개선에 관한 특별법에 따라 최적방지시설을 설치해야 하며, 미국 캘리포니아의 경우 2011년부터 관련 규정인 Rule 1110.2의 변경에 따라 NOx와 VOC가 총량 규제 대상에 포함된다. 즉, 바이오가스 발전 설비의 경우에도 VOC(휘발성 유기 화합물) 제거를 위한 촉매산화장치(Biogas generator) 및 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매환원) 등의 촉매 설비의 설치가 필수 사항이 되어가는 추세에 있으며 결과적으로 바이오가스 발전 설비의 경제성이 다소 악영향을 받게 될 수 있다.
그러나, 바이오가스 발전 공정에 실록산화합물 제거 시스템이 적용됨에도 불구하고 연소 후 미연탄화수소(UHC), 일산화탄소와 질소산화물(NOx)을 제거하기 위해 촉매산화장치 및 선택적 촉매환원(SCR) 설비를 두는 경우 아주 낮은 농도의 실록산화합물의 연소에서 생성된 SiO2에 의해서도 촉매의 활성이 저하되어 원래 기능을 하지 못하게 된다. 특히 열교환기의 경우 열교환 성능이 다소 낮아지게 되어 효율을 저하시키지만 촉매의 경우 활성점이 SiO2에 의해 막히게 되면 미연탄화수소와 질소산화물이 그대로 배출되어 환경 규제를 위반하게 되어 궁극적으로 플랜트 가동을 정지해야 된다.
미국 Parker사는 산화촉매와 SCR 설비가 채택된 바이오가스 발전설비에 적용될 실록산 제거 설비의 성능을 보증할 수 없다고 한 바도 있다.
실록산화합물 규제치인 5mgSi/Nm3으로 설비가 운전되더라도 발전설비로 유입되는 Si의 양은 약 7 kg/month로 10 ㎛로 두께로 퇴적되는 경우 약 250 ㎡의 면적을 비활성화 시킬 수 있는 양에 해당한다. 즉, 현실적으로 가능한 최고 수준의 실록산화합물 제거 설비를 사용하는 경우에도 연소 후 촉매 설비의 수명 단축은 불가피하며 이로 인한 O&M(운전 및 정비) 비용은 바이오가스 에너지 전환 사업에 상당한 부담이 된다. 예를 들어 연소 후 촉매 설비는 잦은 교체 또는 재생 작업을 거쳐야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전력발전기 및 바이오가스 후처리용 촉매설비 내부에 실록산의 유입을 방지할 수 있는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 실록산 제거부재의 세정 및 교체가 용이하며, 경제적 효과가 우수한 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 측정된 실록산 농도에 따라 가스제거장치 및 실록산 제거부재 운용의 최적화가 가능한 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 바이오가스 발전시설의 가동효율, 전력 생산량 증가 및 유지보수 비용을 절감할 수 있는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 이용한 실록산 제거방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템은 바이오가스가 유입되는 제1 라인이 구비되고, 상기 제1 라인을 통하여 유입된 바이오가스에 포함된 수분(H20) 및 황화수소(H2S) 농도를 저감하고, 상기 유입된 바이오가스를 승압하여 압축시키는 전처리장치; 상기 압축된 바이오가스가 유입되는 제2 라인이 구비되며, 상기 제2 라인 상에 위치하여 상기 제2 라인을 통해 유입된 바이오가스의 실록산 농도를 저감하는 제1 가스제거장치; 상기 제2 라인을 통하여 유입된 바이오가스를 전력으로 변환시키고, 배기가스를 배출시키는 전력발전기; 상기 배출된 배기가스가 유입되는 제3 라인이 구비되며, 상기 제3 라인 상에 위치하여 상기 제3 라인을 통해 유입된 배기가스에 포함된 실록산 농도를 저감하는 제1 실록산 제거부재; 상기 제3 라인을 통하여 유입된 상기 실록산 농도가 저감된 배기가스에 포함된 VOC(휘발성 유기화합물)농도를 저감하는 촉매산화장치; 및 상기 VOC 농도가 저감된 배기가스가 유입되는 제4 라인이 구비되며, 상기 제4 라인을 통하여 유입된 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감하는 SCR(선택적 촉매환원) 장치;를 포함하며, 상기 전처리장치, 제1 가스제거장치, 전력발전기, 제1 실록산 제거부재, 촉매산화장치 및 SCR 장치는 상기 제1 라인 내지 제4 라인에 의해 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
다른 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템은 제2 가스제거장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템은 상기 제2 라인에 구비된 상기 제1 가스제거장치의 전단 및 후단에 각각 제1 밸브; 및 제2 밸브;를 구비하고, 상기 제2 라인은 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 기점으로 하여 상기 제2 가스제거장치가 위치되는 제5 라인; 및 상기 압축된 바이오가스를 상기 전력발전기로 우회시키는 제6 라인;으로 분획되며, 상기 제1 라인 상에 구비되어 유입되는 바이오가스의 실록산 농도값을 측정하는 제1 농도측정부; 상기 제2 밸브 후단에 구비되어 배출되는 바이오가스의 실록산 농도값을 측정하는 제2 농도측정부; 상기 제1 농도측정부 및 제2 농도측정부와 전기적으로 연결되어 상기 측정된 실록산 농도값을 분석하는 농도분석장치; 및 상기 농도분석장치, 제1 밸브 및 제2 밸브와 전기적으로 연결되어 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 원하는 실록산 농도값 및 실록산 제거율이 설정되고, 상기 제1 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값과 상기 설정된 실록산 농도값과 비교하여 제어하고, 그리고 상기 제1 및 제2 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값으로부터 실록산 제거율을 산출하여 상기 설정된 실록산 제거율과 비교하여 제어하며, 상기 제1 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 0 mg Si/N㎥ 내지 2 mg Si/N㎥인 경우, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여 상기 압축된 바이오가스를 상기 제6 라인으로 우회유입하고, 상기 제1 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 2 mg Si/N㎥를 초과하는 경우, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여 상기 압축된 바이오가스를 상기 제2 라인 또는 제5 라인으로 유입하여 상기 제1 가스제거장치 또는 제2 가스제거장치를 통과시키고, 그리고 상기 제어부에서 산출된 실록산 제거율이 96% 미만인 경우, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여 상기 제1 가스제거장치의 가동을 중지하고, 상기 제2 가스제거장치로 가동 전환하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템은 제2 실록산 제거부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템은 상기 제3 라인에 구비된 상기 제1 실록산 제거부재의 전단 및 후단에 각각 제3 밸브; 및 제4 밸브;를 구비하고, 상기 제3 라인은 상기 배기가스를 상기 촉매산화장치로 우회시키는 제7 라인; 및 상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 기점으로 하여 상기 제2 실록산 제거부재가 위치되는 제8 라인;으로 분획되며, 상기 제3 밸브 및 제4 밸브는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제2 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 0 mg Si/N㎥ 내지 2 mg Si/N㎥인 경우, 상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어하여 상기 배기가스를 상기 제7 라인으로 우회유입하고, 상기 제2 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 2 mg Si/N㎥을 초과하는 경우, 상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어하여 상기 배기가스를 상기 제3 라인 또는 제8 라인으로 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재 또는 제2 실록산 제거부재를 통과시키는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템은 상기 제1 실록산 제거부재의 전단, 중단 및 후단에는 압력을 측정하기 위한 제1, 제2 및 제3 압력측정기;가 각각 구비되고, 상기 제2 실록산 제거부재의 전단, 중단 및 후단에는 압력을 측정하기 위한 제4, 제5 및 제6 압력측정기;가 각각 구비되며, 상기 제1 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 온도를 측정하기 위한 제1 온도측정기; 및 제2 온도측정기;가 각각 구비되고, 상기 제2 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 온도를 측정하기 위한 제3 온도측정기; 및 제4 온도측정기;가 각각 구비되며, 상기 제1 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 각각 세정제가 유입 및 유출되기 위한 제1 유입밸브; 및 제1 유출밸브;를 포함하고, 상기 제2 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 각각 세정제가 유입 및 유출되기 위한 제2 유입밸브; 및 제2 유출밸브;를 포함하며, 상기 제1 내지 제6 압력측정기, 제1 내지 제4 온도측정기, 제1 유입밸브, 제1 유출밸브, 제2 유입밸브 및 제2 유출밸브는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 실록산 제거부재의 전/후단 차압값 또는 전/후단 온도차 값이 설정되고, 상기 제1 실록산 제거부재에서 측정된 전/후단 차압이 상기 제어부의 전/후단 차압값에 대하여 35% 이상 차이가 발생하는 경우 또는 상기 제1 실록산 제거부재에서 측정된 전/후단 온도차가 제어부에 입력된 상기 전/후단 온도차 값에 대하여 35℃ 이상 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부에서 상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어하여 상기 제1 실록산 제거부재의 가동을 중지하고 제2 실록산 제거부재로 가동전환 시킨 다음, 상기 제1 유입밸브를 제어하여 세정제를 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재를 세정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점은 상기 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 이용한 실록산 제거방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바이오가스 발전 시스템은 전력발전기 및 바이오가스 후처리용 촉매설비 내부에 실록산의 유입을 방지할 수 있고, 저렴한 실록산 제거부재를 사용하고, 상기 실록산 제거부재의 세정 및 교체가 용이하고 경제적 효과가 우수하며, 측정된 실록산 농도에 따라 가스제거장치 및 실록산 제거부재 운용의 최적화가 가능하며, 바이오가스 발전시설의 가동효율, 전력 생산량 증가 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템을 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의 는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 “실록산(Siloxane)”은 이산화규소(SiO2)를 포함하는 화합물, 실록산 화합물을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 바이오가스 발전 시스템을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 한 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)은 전처리장치(100), 제1 가스제거장치(200a), 전력발전기(Power generator)(300), 제1 실록산 제거부재(400a), 촉매산화장치(500) 및 SCR(선택적 촉매환원)장치(600)를 포함하며, 상기 전처리장치(100), 제1 가스제거장치(200a), 전력발전기(300), 제1 실록산 제거부재(400a), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)는 상기 제1 라인 내지 제4 라인(L1, L2, L3, L4)에 의해 순차적으로 연결될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바이오가스 발전 시스템(1000)을 상세히 설명하도록 한다.
전처리장치
상기 도 1을 참조하면, 상기 전처리장치(100)는 바이오가스가 유입되는 제1 라인(L1)이 구비되고, 상기 제1 라인(L1)을 통하여 유입된 바이오가스에 포함된 수분(H20) 및 황화수소(H2S) 농도를 저감하고, 상기 유입된 바이오가스를 승압하여 압축시키는 목적으로 포함될 수 있다.
한 구체예에서, 상기 전처리장치(100)는 통상적인 바이오가스 처리시설에서 사용되는 것을 이용할 수 있다. 예를 들면 수분 제거장치 및 황화수소 제거장치 등을 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 수분 제거장치로는 바이오가스에 포함된 액상 수분을 제거하는 더미스터(demister)를 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 황화수소 제거장치로는 황화수소 흡수제 또는 흡착제 등의 탈황부재를 사용할 수 있다. 상기와 같은 장치를 포함시 상기 바이오가스에 포함된 수분 및 황화수소를 용이하게 제거할 수 있다.
제1 가스제거장치
상기 도 1을 참조하면, 상기 제1 가스제거장치(200a)는 상기 압축된 바이오가스가 유입되는 제2 라인(L2)이 구비되며, 상기 제2 라인(L2) 상에 위치하여 상기 제2 라인(L2)을 통해 유입된 바이오가스의 실록산 농도를 저감하여, 상기 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)에 실록산이 유입되어 성능이 저하되는 현상을 방지하는 목적으로 포함될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 사용되는 제1 가스제거장치(200a)는 통상적인 제1 실록산 흡착제(210a)를 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 제 1실록산 흡착제(210a)로는 활성탄을 사용할 수 있다. 상기 활성탄을 사용시 상기 바이오가스에 포함된 휘발성 실록산 성분을 용이하게 흡착하여 상기 실록산 농도를 저감하여, 상기 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)에 실록산이 유입되어 성능이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
전력발전기
상기 전력발전기(300)는 상기 제2 라인(L2)을 통하여 유입된 바이오가스를 전력으로 변환시키는 한편 배기가스를 배출시키는 목적으로 포함될 수 있다. 이때, 상기 배기가스는 상기 전력으로 변환된 형태를 제외한 바이오가스를 지칭하는 것으로 정의하도록 한다.
제1 실록산 제거부재
상기 도 1을 참조하면, 상기 제1 실록산 제거부재(400a)는 상기 배출된 배기가스가 유입되는 제3 라인(L3)이 구비되며, 상기 제3 라인(L3) 상에 위치하여 상기 제3 라인(L3)을 통해 유입된 배기가스에 포함된 실록산 농도를 저감시키는 목적으로 포함될 수 있다. 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 포함시, 상기 배출된 배기가스에 포함된 실록산 성분을 포집 또는 제거할 수 있다. 구체예에서 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 표면에 상기 실록산 성분이 퇴적되어 제거될 수 있다. 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 포함시, 후술할 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)에 상기 배기가스의 실록산 성분이 유입되어 퇴적되는 현상을 방지할 수 있어 바이오가스 발전시설의 가동효율, 전력 생산량 증가 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 형태로는 하니콤(honeycomb), 판상형(plate) 또는 파형(corrugate)일 수 있다. 상기 형태의 제1 실록산 제거부재(400a)를 사용시 표면적이 최대화 되며, 차압을 최소화 할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 재질로는 탄소강 또는 스테인리스 스틸 재질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 재질로는 A178(Gr.C), A1009, SS400 등의 탄소강 또는 409SS 등의 스테인리스 스틸 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기와 같은 재질의 제1 실록산 제거부재(400a)의 부식이나 침식을 방지하면서 세정이 용이할 수 있어 본 발명의 바이오가스 발전 시스템(1000)의 유지보수 비용을 절감할 수 있어 경제적일 수 있다.
촉매산화장치
상기 촉매산화장치(500)는 상기 제3 라인(L3)을 통하여 유입된 상기 실록산 농도가 저감된 배기가스에 포함된 VOC(휘발성 유기화합물) 농도를 저감하는 목적으로 포함될 수 있다.
SCR 장치
상기 도 1을 참조하면, 상기 SCR(선택적 촉매환원) 장치(600)는 상기 VOC 농도가 저감된 배기가스가 유입되는 제4 라인(L4)이 구비되며, 상기 제4 라인(L4)을 통하여 유입된 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감하는 목적으로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)은 제2 가스제거장치(200b);를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 가스제거장치(200b)는 바이오가스 발전시 상기 제1 가스제거장치(200a)의 가동전환 및 상기 제1 실록산 흡착제(210a) 교환을 용이하게 실시하여 발전효율을 향상시키고, 상기 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)에 실록산이 유입되어 성능이 저하되는 현상을 효과적으로 방지하는 목적으로 포함될 수 있다. 도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 제2 가스제거장치(200b)를 포함하는 바이오가스 발전 시스템(1000)을 나타낸 것이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)은 상기 제2 라인(L2)에 구비된 상기 제1 가스제거장치(200a)의 전단 및 후단에 각각 제1 밸브(220a); 및 제2 밸브(220b);를 구비하고, 상기 제2 라인(L2)은 상기 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브를 기점(220b)으로 하여 상기 제2 가스제거장치(200b)가 위치되는 제5 라인(L5); 및 상기 압축된 바이오가스를 상기 전력발전기(300)로 우회시키는 제6 라인(L6);으로 분획될 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 한 구체예에서 상기 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브(220b)는 4-WAY 밸브를 사용할 수 있다.
또한, 상기 도 2를 참조하면, 상기 제2 가스제거장치(200b)는 전술한 제1 가스제거장치(200a)와 동일한 것을 사용할 수 있으며, 상기 제1 가스제거장치(200a)와 같이 통상적인 제2 실록산 흡착제(210b)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)은 상기 제1 라인(L1) 상에 구비되어 유입되는 바이오가스의 실록산 농도값을 측정하는 제1 농도측정부(710a); 상기 제2 밸브(220b)의 후단에 구비되어 배출되는 바이오가스의 실록산 농도값을 측정하는 제2 농도측정부(710b); 상기 제1 농도측정부(710a) 및 제2 농도측정부(710b)와 전기적으로 연결되어 상기 측정된 실록산 농도값을 분석하는 농도분석장치(700); 및 상기 농도분석장치(700), 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브(220b)와 전기적으로 연결되어 제어하는 제어부(800);를 포함할 수 있다.
상기 제어부(800)는 원하는 실록산 농도값이 설정되며, 상기 제1 농도측정부(710a)에서 측정된 실록산 농도값과 상기 설정된 실록산 농도값과 비교하여 상기 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브(220b)를 제어하여 상기 전처리장치(100)에서 배출된 바이오가스의 이동을 제어할 수 있다.
상기 설정되는 실록산 농도값은 본 발명의 바이오가스 발전 시스템(1000)에 포함되는 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)에 영향을 미치지 않는 실록산 농도값으로 설정될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 제어부(800)에 설정되는 실록산 농도값은 0 mg Si/N㎥ 내지 2 mg Si/N㎥일 수 있다. 바람직하게는 0 mg Si/N㎥ 내지 1 mg Si/N㎥으로 설정될 수 있다. 상기 바이오가스의 실록산 농도값이 상기 범위인 경우 후술할 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)의 성능저하를 초래하지 않을 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부(800)는 상기 농도분석장치(700)에서 분석된 실록산 농도값과 상기 설정된 실록산 농도값을 비교하여 상기 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브(220b)를 조절하여 상기 전처리장치(100)로부터 배출된 압축된 바이오가스를 상기 제6 라인(L6)으로 우회유입하거나, 상기 제1 가스제거장치(200a)를 통과시켜 실록산 농도값을 저감시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 농도측정부(710a)에서 측정된 실록산 농도값이 0 mg Si/N㎥ 내지 2 mg Si/N㎥, 바람직하게는 0 mg Si/N㎥ 내지 1 mg Si/N㎥인 경우, 상기 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브(220b)를 제어하여 상기 압축된 바이오가스를 상기 제6 라인(L6)으로 우회유입 시킬 수 있다. 상기 범위의 실록산 농도값을 포함하는 바이오가스는 상기 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)의 성능저하에 큰 영향을 미치지 않으므로, 상기와 같이 우회유입시 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)의 발전 비용을 절감할 수 있어 경제적 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 제1 농도측정부(710a)에서 측정된 실록산 농도값이 2 mg Si/N㎥, 바람직하게는 1 mg Si/N㎥을 초과하는 경우, 상기 범위의 실록산 농도값을 포함하는 바이오가스는 상기 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)의 성능저하에 영향을 미칠 수 있으므로 상기 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브(220b)를 제어하여 상기 압축된 바이오가스를 상기 제2 라인(L2) 또는 제5 라인(L5)으로 유입하여 상기 제1 가스제거장치(200a) 또는 제2 가스제거장치(200b)를 통과시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(800)는 원하는 실록산 제거율이 설정되며, 상기 제1 농도측정부(710a) 및 제2 농도측정부(710b)에서 측정된 실록산 농도값으로부터 실록산 제거율을 산출하고, 상기 설정된 실록산 제거율과 비교하여 상기 제1 또는 제2 가스제거장치(200a 또는 200b)의 가동을 교체할 수 있다.
한 구체예에서 상기 실록산 제거율은 상기 제1 농도측정부(710a)의 실록산 농도값 및 상기 제2 농도측정부(710b)의 실록산 농도값의 차이로부터 산출될 수 있다.
한 구체예에서, 상기 제어부(800)에서 산출된 실록산 제거율이 96% 미만, 바람직하게는 실록산 제거율이 99% 미만인 경우, 상기 제1 밸브(220a) 및 제2 밸브(220b)를 제어하여 가동 중인 상기 제1(또는 제2) 가스제거장치(200a 또는 200b)를 중지하고, 제2(또는 제1) 가스제거장치(200a 또는 200b)로 가동 전환시킬 수 있다. 상기와 같이 가동 전환된 가스제거장치(200a 또는 200b)는 내부의 실록산 흡착제(210a 또는 210b)를 교환한 다음 가동할 수 있다. 상기와 같이 제어시 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)의 발전 효율을 향상시키며, 상기 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)로의 실록산 성분 유입을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)은 제2 실록산 제거부재(400b);를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 실록산 제거부재(400b)는 바이오가스 발전시 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 가동 전환 및 세정을 용이하게 실시하여 발전효율을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다. 상기 제2 실록산 제거부재(400b)는 전술한 제1 실록산 제거부재(400a)와 동일한 것을 사용할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 제2 실록산 제거부재(400b)를 포함하는 바이오가스 발전 시스템(1000)을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)은 상기 제3 라인(L3)에 구비된 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 전단 및 후단에 각각 제3 밸브(410a); 및 제4 밸브(410b);를 구비하고, 상기 제3 라인(L3)은 상기 배기가스를 상기 촉매산화장치(500)로 우회시키는 제7 라인(L7); 및 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(410b)를 기점으로 하여 상기 제2 실록산 제거부재(400b)가 위치되는 제8 라인(L8);으로 분획될 수 있다.
상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(410b)는 상기 제어부(800)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 도 3을 참조하면, 한 구체예에서 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(410b)로는 4-WAY 밸브를 사용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 농도측정부(710b)에서 측정된 실록산 농도값이 0 mg Si/N㎥ 내지 2 mg Si/N㎥인 경우, 상기 제어부(800)에서 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(410b)를 제어하여 상기 배기가스를 상기 제7 라인(L7)으로 우회유입 할 수 있다. 상기 범위의 실록산 농도값을 포함하여 상기 전력발전기(300)에서 배출된 배기가스는 상기 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치의 성능저하에 큰 영향을 미치지 않으므로, 상기와 같이 우회유입시 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)의 발전 비용을 절감할 수 있어 경제적 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 농도측정부(710b)에서 측정된 실록산 농도값이 2 mg Si/N㎥, 바람직하게는 1 mg Si/N㎥을 초과하는 경우, 상기 범위의 실록산 농도값을 포함하는 배기가스는 상기 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)의 성능저하에 영향을 미칠 수 있으므로 상기 제어부(800)에서 상기 제어부(800)에서 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(410b)를 제어하여 상기 배기가스를 상기 제3 라인(L3) 또는 제8 라인(L8)으로 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재(400a) 또는 제2 실록산 제거부재(400b)를 통과시켜 상기 배기가스에 포함된 실록산을 포집 및 제거할 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)은 상기 제3 라인(L3)에 구비된 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 전단, 중단 및 후단에는 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 전단, 중단 및 후단의 압력을 측정하기 위한 제1, 제2 및 제3 압력측정기(440a, 440b, 440c);가 각각 구비되고, 상기 제8 라인(L8)에 구비된 상기 제2 실록산 제거부재(400b)의 전단, 중단 및 후단에는 상기 제2 실록산 제거부재(400a)의 전단, 중단 및 후단의 압력을 측정하기 위한 제4, 제5 및 제6 압력측정기(440d, 440e, 440f);가 각각 구비될 수 있다.
또한, 상기 제3 라인(L3)에 구비된 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 전단 및 후단에는 상기 제1 실록산 제거부재(400a) 전단 및 후단의 온도를 측정하기 위해 제1 온도측정기(450a); 및 제2 온도측정기(450b);가 각각 구비되고, 상기 제8 라인(L8)에 구비된 상기 제2 실록산 제거부재(400b)의 전단 및 후단에는 상기 제2 실록산 제거부재(400b) 전단 및 후단의 온도를 측정하기 위해 제3 온도측정기(450c); 및 제4 온도측정기(450d);가 각각 구비될 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 전단 및 후단에는 각각 세정제가 유입 및 유출되기 위한 제1 유입밸브(420a); 및 제1 유출밸브(420b);를 포함하고, 상기 제2 실록산 제거부재(400b)의 전단 및 후단에는 각각 세정제가 유입 및 유출되기 위한 제2 유입밸브(420c); 및 제2 유출밸브(420d);를 포함할 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 제1 유입밸브(420a), 제1 유출밸브(420b), 제2 유입밸브(420c) 및 제2 유출밸브(420d)는 3-WAY 밸브를 사용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 유입밸브(420a) 및 제1 유출밸브(420b)는 각각 제1 유입부(430a) 및 제1 유출부(430b)와 연결되고, 상기 제2 유입밸브(420c) 및 제2 유출밸브(420d)는 제2 유입부(430a) 및 제2 유출부(430b)와 각각 연결되어, 상기 세정제가 유입되어 상기 제1 및 제2 실록산 제거부재(400a, 400b)를 세정한 다음 유출될 수 있다.
상기 제1 내지 제6 압력측정기(440a, 440b, 440c, 440d, 440e, 440f), 제1 내지 제4 온도측정기(450a, 450b, 450c, 450d), 제1 유입밸브(420a), 제1 유출밸브(420b), 제2 유입밸브(420c) 및 제2 유출밸브(420d)는 상기 제어부(800)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 실록산 제거부재(400a) 및 제2 실록산 제거부재(400b)의 전/후단 차압값 또는 전/후단 온도차 값이 설정될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 전/후단 차압값은, 상기 제1 압력측정기(440a)의 측정값 및 상기 제3 압력측정기(440c)의 측정값의 차이일 수 있다. 또한, 상기 제2 실록산 제거부재(400b)의 전/후단 차압값은, 상기 제4 압력측정기(440d)의 측정값 및 상기 제6 압력측정기(440f)의 측정값 차이일 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 및 제2 실록산 제거부재(400a, 400b)의 전/후단 차압값은 5~200 mmH2O으로 설정될 수 있다. 바람직하게는 20~150 mmH2O으로 설정될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 실록산 제거부재(400a)에서 측정된 전/후단 차압이 상기 제어부(800)의 전/후단 차압값에 대하여 35% 이상, 바람직하게는 30% 이상 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부(800)에서 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(410b)를 제어하여 가동 중인 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 가동을 중지하고 제2 실록산 제거부재(400b)로 가동전환 시킨 다음, 상기 제1 유입밸브(420a)를 제어하여 상기 제1 유입부(430a)를 통해 세정제를 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 세정할 수 있다.
다른 구체예에서 상기 제2 실록산 제거부재(400b)에서 측정된 전/후단 차압이 상기 제어부(800)의 전/후단 차압값에 대하여 35% 이상, 바람직하게는 30% 이상 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부(800)에서 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(401b)를 제어하여 가동 중인 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 가동을 중지하고 제2 실록산 제거부재(400b)로 가동전환 시킨 다음, 상기 제2 유입밸브(420c)를 제어하여 상기 제2 유입부(430c)를 통해 세정제를 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 세정할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 및 제2 실록산 제거부재(400a, 400b)의 전/후단 온도 차이값은 0.1℃~40℃로 설정될 수 있다. 바람직하게는 0.5℃~30℃로 설정될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 전/후단 온도차값은, 상기 제1 온도측정기(450a)의 측정값 및 상기 제2 압력측정기(450b)의 측정값 차이일 수 있다. 또한, 상기 제2 실록산 제거부재(400b)의 전/후단 온도차값은, 상기 제3 온도측정기(450c)의 측정값 및 상기 제4 압력측정기(450d)의 측정값 차이일 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 실록산 제거부재(400a)에서 측정된 전/후단 온도차값이 상기 설정된 전/후단 온도차값에 대하여 35℃ 이상, 바람직하게는 30℃ 이상 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부(800)에서 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(410b)를 제어하여 가동 중인 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 가동을 중지하고 제2 실록산 제거부재(400b)로 가동전환 시킨 다음, 상기 제1 유입밸브(420a)를 제어하여 상기 제1 유입부(430a)를 통해 세정제를 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 세정할 수 있다.
다른 구체예에서 상기 제2 실록산 제거부재(400b)에서 측정된 전/후단 온도차값이 상기 설정된 전/후단 온도차값에 대하여 35℃ 이상, 바람직하게는 30℃ 이상 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부(800)에서 상기 제3 밸브(410a) 및 제4 밸브(401b)를 제어하여 가동 중인 상기 제1 실록산 제거부재(400a)의 가동을 중지하고 제2 실록산 제거부재(400b)로 가동전환 시킨 다음, 상기 제2 유입밸브(420c)를 제어하여 상기 제2 유입부(430c)를 통해 세정제를 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 세정할 수 있다.
상기 세정제는 산성 조건의 세정제를 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 세정제는 염산 또는 황산 성분을 포함하는 pH 2.0~4.5의 세정제를 사용하여 1~10시간 동안 상기 제1 실록산 제거부재(400a) 또는 제2 실록산 제거부재(400b)를 세정하고, 50℃~150℃에서 건조하여 재사용할 수 있다. 상기 조건으로 세정시, 상기 제1 또는 제2 실록산 제거부재(400a, 400b) 상에 포집된 실록산 성분을 용이하게 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 바이오가스 발전 시스템을 이용한 실록산 제거방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
실시예
상기 도 1과 같은 바이오가스 발전 시스템(1000)을 제조하였다. 이때 전처리장치(100)로는 제1 라인(L1)을 통해 유입된 바이오가스에 포함된 수분(H20)을 제거하기 위한 더미스터, 황화수소(H2S) 농도를 저감하기 위한 황화수소 흡착제 및 상기 유입된 바이오가스를 승압하여 압축시키는 압축기를 포함하는 압축기(100)를 사용하였다. 또한 제1 가스제거장치(200a)의 실록산 흡착제(210a)로는 활성탄을 사용하였으며, 제1 실록산 제거부재(400a)로는 하니컴(honeycomb) 형태의 탄소강(SS400)재질을 사용하여 상기 전처리장치(100), 제1 가스제거장치(200a), 전력발전기(300), 제1 실록산 제거부재(400a), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)는 제1 라인 내지 제4 라인(L1, L2, L3, L4)에 의해 순차적으로 연결하였다.
비교예
제1 실록산 제거부재를 포함하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예와 동일한 방법으로 바이오가스 발전 시스템을 제조하였다.
시험예
상기 실시예에 따른 바이오가스 발전 시스템(1000)에 대하여, 초기 실록산 농도가 30 mg Si/N㎥인 바이오가스를 상기 제1 라인(L1)에 유입하여 상기 전처리장치(100)를 통과하여 수분, 황화수소를 제거한 후 압축된 바이오가스를 제조하고, 상기 압축된 바이오가스를 상기 제1 가스제거장치(200a)을 통과시켜 실록산 농도를 저감하고, 상기 전력발전기(300)를 통해 상기 유입된 바이오가스를 변환하여 전력을 생산하는 한편, 생성된 배기가스를 상기 제3 라인(L3)을 통해 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 통과시켜 실록산 농도를 저감하고, 촉매산화장치(500)로 유입하여 상기 배기가스에 포함된 VOC 농도를 저감한 다음 상기 제4 라인(L4)을 통하여 상기 SCR 장치(600)를 통과하여 상기 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감하는 가동방법으로 상기 바이오가스 발전 시스템(1000)을 3개월 동안 가동하였다. 상기 비교예의 경우 상기 제1 실록산 제거부재(400a)를 포함하지 않는 것을 제외하고 상기 실시예와 동일한 방법으로 실시하였다.
상기 실시예 및 비교예에 포함된 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)에 유입되어 퇴적된 실록산량(kg)을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
실록산 퇴적량(kg) 전력발전기 촉매산화장치 SCR장치
실시예 9 3 6
비교예 23 14 15
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예의 바이오가스 발전 시스템(1000)을 가동하는 경우 상기 전력발전기(300), 촉매산화장치(500) 및 SCR 장치(600)에 유입되어 퇴적된 실록산량이 비교예보다 월등하게 낮은 것을 알 수 있었다.
100: 전처리장치
200a, 200b: 제1, 제2 가스제거장치
210a, 210b: 제1, 제2 실록산 흡착제
220a, 220b: 제1, 제2 밸브
300: 전력발전기
400a, 400b: 제1, 제2 실록산 제거부재
410a, 410b: 제3, 제4 밸브
420a: 제1 유입밸브 420b: 제1 유출밸브
420c: 제2 유입밸브 420d: 제2 유출밸브
430a: 제1 유입부 430b: 제1 유출부
430c: 제2 유입부 430d: 제2 유출부
440a, 440b, 440c, 440d, 440e, 440f: 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 압력측정기
450a, 450b, 450c, 450d: 제1, 제2, 제3, 제4 온도측정기
500: 촉매산화장치
600: SCR 장치
700: 농도분석장치
710a, 710b: 제1, 제2 농도측정부
800: 제어부
1000: 바이오가스 발전 시스템
L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8: 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7, 제8 라인

Claims (7)

  1. 바이오가스가 유입되는 제1 라인이 구비되고, 상기 제1 라인을 통하여 유입된 바이오가스에 포함된 수분(H20) 및 황화수소(H2S) 농도를 저감하고, 상기 유입된 바이오가스를 승압하여 압축시키는 전처리장치;
    상기 압축된 바이오가스가 유입되는 제2 라인이 구비되며, 상기 제2 라인 상에 위치하여 상기 제2 라인을 통해 유입된 바이오가스의 실록산 농도를 저감하는 제1 가스제거장치;
    상기 제2 라인을 통하여 유입된 바이오가스를 전력으로 변환시키고, 배기가스를 배출시키는 전력발전기;
    상기 배출된 배기가스가 유입되는 제3 라인이 구비되며, 상기 제3 라인 상에 위치하여 상기 제3 라인을 통해 유입된 배기가스에 포함된 실록산 농도를 저감하는 제1 실록산 제거부재;
    상기 제3 라인을 통하여 유입된 상기 실록산 농도가 저감된 배기가스에 포함된 VOC(휘발성 유기화합물)농도를 저감하는 촉매산화장치; 및
    상기 VOC 농도가 저감된 배기가스가 유입되는 제4 라인이 구비되며, 상기 제4 라인을 통하여 유입된 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감하는 SCR(선택적 촉매환원) 장치;를 포함하며,
    상기 전처리장치, 제1 가스제거장치, 전력발전기, 제1 실록산 제거부재, 촉매산화장치 및 SCR 장치는 상기 제1 라인 내지 제4 라인에 의해 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템이며,
    상기 바이오가스 발전 시스템은, 상기 제2 라인에 구비된 상기 제1 가스제거장치의 전단 및 후단에 각각 제1 밸브; 및 제2 밸브;를 구비하고,
    상기 제2 라인은 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 기점으로 하여 제2 가스제거장치가 위치되는 제5 라인; 및
    상기 압축된 바이오가스를 상기 전력발전기로 우회시키는 제6 라인;으로 분획되며,
    상기 제1 라인 상에 구비되어 유입되는 바이오가스의 실록산 농도값을 측정하는 제1 농도측정부;
    상기 제2 밸브 후단에 구비되어 배출되는 바이오가스의 실록산 농도값을 측정하는 제2 농도측정부;
    상기 제1 농도측정부 및 제2 농도측정부와 전기적으로 연결되어 상기 측정된 실록산 농도값을 분석하는 농도분석장치; 및
    상기 농도분석장치, 제1 밸브 및 제2 밸브와 전기적으로 연결되어 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 원하는 실록산 농도값 및 실록산 제거율이 설정되고, 상기 제1 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값과 상기 설정된 실록산 농도값과 비교하여 제어하고, 그리고
    상기 제1 및 제2 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값으로부터 실록산 제거율을 산출하여 상기 설정된 실록산 제거율과 비교하여 제어하며,
    상기 제1 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 0 mg Si/N㎥ 내지 2 mg Si/N㎥인 경우, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여 상기 압축된 바이오가스를 상기 제6 라인으로 우회유입하고,
    상기 제1 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 2 mg Si/N㎥를 초과하는 경우, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여 상기 압축된 바이오가스를 상기 제2 라인 또는 제5 라인으로 유입하여 상기 제1 가스제거장치 또는 제2 가스제거장치를 통과시키고,
    그리고 상기 제어부에서 산출된 실록산 제거율이 96% 미만인 경우, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여 상기 제1 가스제거장치의 가동을 중지하고, 상기 제2 가스제거장치로 가동 전환하는 것을 특징으로 하는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 바이오가스 발전 시스템은 제2 실록산 제거부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 바이오가스 발전 시스템은
    상기 제3 라인에 구비된 상기 제1 실록산 제거부재의 전단 및 후단에 각각 제3 밸브; 및 제4 밸브;를 구비하고,
    상기 제3 라인은 상기 배기가스를 상기 촉매산화장치로 우회시키는 제7 라인; 및
    상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 기점으로 하여 상기 제2 실록산 제거부재가 위치되는 제8 라인;으로 분획되며,
    상기 제3 밸브 및 제4 밸브는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며,
    상기 제2 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 0 mg Si/N㎥ 내지 2 mg Si/N㎥인 경우, 상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어하여 상기 배기가스를 상기 제7 라인으로 우회유입하고,
    상기 제2 농도측정부에서 측정된 실록산 농도값이 2 mg Si/N㎥을 초과하는 경우, 상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어하여 상기 배기가스를 상기 제3 라인 또는 제8 라인으로 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재 또는 제2 실록산 제거부재를 통과시키는 것을 특징으로 하는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 바이오가스 발전 시스템은
    상기 제1 실록산 제거부재의 전단, 중단 및 후단에는 압력을 측정하기 위한 제1, 제2 및 제3 압력측정기;가 각각 구비되고,
    상기 제2 실록산 제거부재의 전단, 중단 및 후단에는 압력을 측정하기 위한 제4, 제5 및 제6 압력측정기;가 각각 구비되며,
    상기 제1 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 온도를 측정하기 위한 제1 온도측정기; 및 제2 온도측정기;가 각각 구비되고,
    상기 제2 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 온도를 측정하기 위한 제3 온도측정기; 및 제4 온도측정기;가 각각 구비되며,
    상기 제1 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 각각 세정제가 유입 및 유출되기 위한 제1 유입밸브; 및 제1 유출밸브;를 포함하고,
    상기 제2 실록산 제거부재의 전단 및 후단에는 각각 세정제가 유입 및 유출되기 위한 제2 유입밸브; 및 제2 유출밸브;를 포함하며,
    상기 제1 내지 제6 압력측정기, 제1 내지 제4 온도측정기, 제1 유입밸브, 제1 유출밸브, 제2 유입밸브 및 제2 유출밸브는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며,
    상기 제어부는 상기 제1 및 제2 실록산 제거부재의 전/후단 차압값 또는 전/후단 온도차 값이 설정되고,
    상기 제1 실록산 제거부재에서 측정된 전/후단 차압이 상기 제어부의 전/후단 차압값에 대하여 35% 이상 차이가 발생하는 경우 또는
    상기 제1 실록산 제거부재에서 측정된 전/후단 온도차가 제어부에 입력된 상기 전/후단 온도차 값에 대하여 35℃ 이상 차이가 발생하는 경우,
    상기 제어부에서 상기 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어하여 상기 제1 실록산 제거부재의 가동을 중지하고 제2 실록산 제거부재로 가동전환 시킨 다음, 상기 제1 유입밸브를 제어하여 세정제를 유입하여 상기 제1 실록산 제거부재를 세정하는 것을 특징으로 하는 실록산 제거부재를 포함하는 바이오가스 발전 시스템.
  7. 제1항, 제4항 내지 제6항중 어느 한 항의 바이오가스 발전 시스템을 이용한 실록산 제거방법.

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