KR102242398B1 - 공기를 활용한 바이오가스 전력생산 시스템 - Google Patents

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(주)태준바이오
양미선
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Abstract

본 발명은 공기를 활용한 바이오가스 전력생산 시스템에 관한 것으로서, 메탄가스의 농도가 50% 이하가 되더라도 발전기가 정상적으로 작동되도록 하고, 바이오가스의 메탄농도가 30 ~ 99%의 넓은 범위인 경우에도 발전시스템을 안정적으로 운용할 수 있는 발전기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 유기성 폐기물을 저장하는 혼합 저장조(10)와, 유기성 폐기물을 소화처리하는 혐기성 소화조(20)와, 상기 혐기성 소화조(20)에서 생산된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장조(40)와, 바이오가스의 습기를 제거하는 제습장치(50)와, 바이오가스의 황 성분을 제거하는 건식 탈황장치(60)와, 발전기에 바이오가스를 주입하는 가압송풍기(70)와, 바이오가스에 의해 전기를 생산하는 바이오가스 발전기(80)를 포함하여 이루어지는 바이오가스 전력생산 시스템에 있어서, 상기 혐기성 소화조(20)의 상부에, 공기를 공급하는 공기공급장치(90)가 더 구비되고, 상기 공기공급장치(90)는, 혐기성 소화조(20)에서 생산되는 바이오가스 가스량에 대해 100 ~ 130%의 공기를 더 공급하며, 상기 바이오가스 발전기(80)는, 바이오가스의 메탄농도가 30 ~ 99%의 넓은 범위인 경우에도 발전시스템을 안정적으로 운용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기를 활용한 바이오가스 전력생산 시스템{ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM USING BIO GAS AND AIR}
본 발명은 가축 분뇨, 음식 폐기물, 하수 슬러지 등의 유기성 폐기물을 이용하여 바이오가스를 제조한 후 이를 이용하여 전력을 생산하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 혐기성 소화조 또는 바이오가스 공급배관상에 공기를 공급하여 메탄가스의 농도가 50% 이하가 되더라도 발전기가 정상적으로 작동되도록 하고 발전량을 증대시키며, 황화수소의 농도를 효율적으로 저감시켜 경제성을 향상시킬 수 있는 바이오가스 전력생산 시스템에 관한 것이다.
축산농가에서 발생되는 가축의 분뇨나 음식 폐기물과 같은 유기성 폐기물의 해양투기가 금지됨으로써, 이를 처리하기 위한 다양한 방안이 강구되고 있다.
그 일례로서 유기성 폐기물을 발효시켜 처리하는 혐기성 소화처리 방식이 있다.
상기한 혐기성 소화방식은, 유기성 폐기물의 소화과정에서 발생되는 메탄가스를 탈황정제 및 유수분리하여 바이오가스를 생산한 후, 이를 열병합 발전에 사용한다.
이에 따라 많은 환경오염 물질을 포함하고 있는 유기성 폐기물을 효과적으로 처리하면서 에너지원으로 재활용할 수가 있다.
상기 열병합 발전기로는, 가스엔진이나 디젤엔진을 개조한 것이 널리 사용되고 있다.
한편 바이오가스 전력생산 시스템에 있어서 바이오가스 내의 메탄 농도는, 유기성 폐기물의 종류, 유입농도, 계절 변화 등의 요인에 따라 수시로 변하게 된다.
또한 바이오가스 내의 이산화탄소를 추출하게 되면, 메탄가스의 농도는 천연가스의 수준으로 상승하게 된다.
그런데 현재 국내에 설치되어 운용중인 열병합 발전기는, 메탄가스의 농도가 50% 이하로 되거나, 메탄가스의 농도가 설정 범위를 벗어나게 되면 자동적으로 발전기가 꺼져버린다.
이에 따라 메탄가스를 과잉으로 공급하게 되는 경향이 있고, 이렇게 과잉으로 공급되는 메탄가스는 불완전 연소되어 대기중으로 방출된다는 문제점이 있다.
또한 종래의 혐기성 소화방식에 위해 생산된 바이오가스는, 일반적으로 메탄이 약 60~75%, 이산화탄소가 25~40%, 그외 황화수소 등이 포함되어 있다.
그런데 상기 황화수소는, 기계의 수명을 단축시키는 독성물질이기 때문에, 바이오가스에서 황화수소를 제거한 후 발전기로 공급하고 있다.
즉 혐기성 소화조에 염철을 투입하거나, 혐기성 소화조에서 생산된 바이오가스를 저장조에 공급하기 전에 1차로 습식탈황을 하고, 발전기에 공급하기 전에 2차로 건식탈황을 하고 있다.
이에 따라 바이오가스에 포함된 황화수소의 제거에 많은 비용이 소요된다는 문제점이 있다.
또한 종래의 열병합 발전기 중에, 발전기 배기가스의 열을 회수하여 이를 혐기성 소화조의 가열에 사용하는 방식이 있다.
그런데 상기한 종래의 발전기는, 혐기성 소화조를 가열할 필요가 없는 경우에도 배기가스의 열을 회수한다는 문제가 있다.
즉 우리나라의 늦봄부터 초가을까지는 기온이 일정온도 이상이어서 혐기성 소화조에 별도의 열원을 공급할 필요가 없거나 발전기의 엔진열만으로도 혐기성 소화조를 충분히 가열할 수 있다. 이에 따라 별도로 발전기 배기가스의 열을 회수할 필요가 없다.
그럼에도 불구하고 발전기 배기가스의 열을 회수하는 방식의 종래의 열병합 발전기는, 계절의 온도에 상관없이, 특히 더운 여름철에도 배기가스의 열을 회수하고 있다.
이에 따라 발전기 엔진의 냉각수 온도가 매우 높아지게 되므로, 냉각수 온도를 식히기 위해 비상쿨러를 작동시켜야 한다.
이로써 전력 소모가 많아지고, 발전기의 내구성이 저하된다는 문제점이 지적되고 있다.
한편 본 발명과 관련한 선행기술을 검색해 본 결과, 다수의 특허문헌이 검색되었으며 그 일부를 소개하면 다음과 같다.
아래의 특허문헌 1은, "바이오가스를 이용한 열병합발전 시스템"으로, 바이오가스를 열병합발전 시스템의 연료로 사용하여 전기를 발전하는 동시에 열병합발전 시스템의 엔진부의 연소열과 배기가스를 이용하여 온수를 이중으로 가열하여 충분한 온수를 공급하고 이러한 온수를 난방 에너지원으로 사용하여 에너지 효율을 향상시키고, 자원낭비와 환경오염을 방지하며, 중온수 공급라인과 중온수 회수라인을 순환중인 온수가 소정 온도 이상이 경우에는 제어부의 제어에 의해 밸브부를 제어하여 열병합발전 시스템의 안정성과 신뢰성을 극대화하고, 유지보수 비용을 절감하며, 최적의 패키징을 통해 소형화를 도모하고 설치 용이성을 확보하여 열병합발전 시스템의 보급을 증대시킬 수 있는 바이오가스를 이용한 열병합발전 시스템 및 열병합발전 방법에 관한 것이다.
또한 아래의 특허문헌 2는 "바이오가스를 이용한 열병합 발전 시스템"에 관한 것으로, 축산 분뇨폐기물과 음식 폐기물, 하수처리 슬러지 등의 유기성 폐기물을 혐기 소화조에서 소화시키는 과정에서 발생된 바이오 가스를 열병합발전기의 연료로 사용할 수 있도록 구성하고, 바이오가스를 이용하여 발전기를 가동하는 과정에서 발생되는 고열의 배기가스를 이용하여 온수를 가열시켜 난방 열원으로 사용할 수 있도록 구성하여 열병합발전의 종합적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 하고, 환경친화적인 바이오가스를 발전연료로 제공하여 환경오염을 방지할 수 있도록 하고 있다.
또한 아래의 특허문헌 3은 "바이오가스 연동화 발전 시스템"은, 유기성 폐기물을 혐기성 발효처리에 의해 바이오가스가 생성되도록 하는 혐기발효조; 상기 혐기발효조로부터 생성되는 바이오가스를 공급받아 전기와 난방열을 생산하는 열병합발전기; 상기 혐기발효조로부터 상기 열병합발전기로 공급되는 바이오가스의 압력을 측정하여 감지신호로 출력하는 압력센서; 및 상기 압력센서의 감지신호를 수신받고, 상기 바이오가스의 압력에 따라 상기 열병합발전기의 출력을 제어하는 연동제어부;를 포함하고 있다.
한국 공개특허 제10-2019-0023618호(2019. 03. 08. 공개) 한국 공개특허 제10-2015-0106256호(2015. 09. 21. 공개) 한국 등록특허 제10-1464281호(2014. 11. 21. 공고)
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 메탄가스의 농도가 50% 이하가 되더라도 발전기가 정상적으로 작동되도록 하여, 메탄가스를 과잉으로 공급하는 것을 방지하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 바이오가스의 메탄농도가 30 ~ 99%의 넓은 범위인 경우에도 발전시스템을 안정적으로 운용할 수 있는 발전기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 메탄가스가 과잉 공급되어 불완전 연소되는 것을 방지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 효율적으로 저감시켜 탈황비용을 절감하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 바이오가스를 저장조에 저장하기 전에 염철을 투입하거나 습식탈황을 할 필요가 없도록 하여, 탈황비용을 절감하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배기가스의 열회수가 불필요한 경우에는 배기가스를 대기중으로 바이패스시킴으로써, 전기를 절약하고 발전기의 내구성 저하를 방지하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유기성 폐기물을 저장하는 혼합 저장조와, 유기성 폐기물을 소화처리하는 혐기성 소화조와, 상기 혐기성 소화조에서 생산된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장조와, 바이오가스의 습기를 제거하는 제습장치와, 바이오가스의 황 성분을 제거하는 건식 탈황장치와, 발전기에 바이오가스를 주입하는 가압송풍기와, 바이오가스에 의해 전기를 생산하는 바이오가스 발전기를 포함하여 이루어지는 바이오가스 전력생산 시스템에 있어서, 상기 혐기성 소화조의 상부에, 공기를 공급하는 공기공급장치가 더 구비되고, 상기 공기공급장치는, 혐기성 소화조에서 생산되는 바이오가스 가스량에 대해 100 ~ 130%의 공기를 더 공급하며, 상기 바이오가스 발전기는, 바이오가스의 메탄농도가 30 ~ 99%의 넓은 범위인 경우에도 발전시스템을 안정적으로 운용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 공기공급장치는, 혐기성 소화조의 상부에 공기를 공급하는 제1 공기공급관과, 혐기성 소화조와 바이오가스 저장조 사이의 배관에 공기를 공급하는 제2 공기공급관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 공기공급관 및 제2 공기공급관에 공기를 배분하여 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 혐기성 소화조와 바이오가스 저장조가 일체형의 저장조 겸용 소화조로 구성되고, 상기 일체형의 저장조 겸용 소화조의 상부에 공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 바이오가스 발전기는, 배기가스로 엔진 냉각수를 추가로 가열하는 배기가스 열회수관을 구비하고, 상기 배기가스 열회수관에 바이패스 장치가 더 구비되며, 상기 바이패스 장치는, 기온이 높아 혐기성 소화조에 열원을 공급할 필요가 없는 경우 배기가스의 열을 회수하지 않고 대기중으로 직접 방출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 바이패스 장치는, 배기가스 열회수관으로부터 분기되는 바이패스관과, 상기 배기가스 열회수관의 단부에 구비되어 상기 바이패스관과 연결되는 배기가스 배출부와, 상기 배기가스 배출부의 외부에 구비되는 손잡이부와, 상기 손잡이부의 회전에 의해 바이패스관의 단부를 개폐하는 차단판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 손잡이부는, 수평부와 수직부를 포함하여 구성되고, 상기 수평부의 단부는, 차단판이 회동되도록 하는 힌지부와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 배기가스 배출부는 사각통 형태로 구성되어 배기가스 열회수관의 외부에 용접되고, 상기 배기가스 배출부의 외부에, 손잡이 수직부의 임의 회동을 방지하기 위한 록킹레버가 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 손잡이부의 수평부에 제1 수직부재가 구비되고, 배기가스 배출부의 외부에 제2 수직부재가 구비되며, 상기 제1 수직부재와 제2 수직부재는 코일 스프링에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 바이패스관은 발전기의 용량에 따라 1 ~ 2개로 구성되고, 상기 바이패스관의 단부에 바이패스 장치가 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 메탄가스의 농도가 50% 이하가 되더라도 발전기가 정상적으로 작동되므로, 메탄가스를 과잉으로 공급하는 것을 방지할 수 있고, 발전시스템을 안정적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
특히 바이오가스의 메탄농도가 30 ~ 99%의 넓은 범위인 경우에도, 가스제어 시스템의 설정 변경 없이도 발전기를 안정적으로 운용할 수 있고, 발전량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 메탄가스가 과잉공급되어 불완전 연소되는 것을 방지할 수 있으므로, 대기오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 혐기성 소화조의 상부에 공기를 직접 공급함으로써, 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 효율적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 염철 투입이나 습식 탈황설비를 생략할 수 있으므로, 탈황비용을 절감할 수 있고, 황화수소에 의한 기기의 수명단축을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 발전기의 배기가스 열회수관에 바이패스 라인을 더 구비하여 배기가스의 열회수가 불필요한 경우에는 배기가스를 대기중으로 바이패스시킴으로써, 전기를 절약할 수 있고, 발전기의 내구성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 바이오가스 전력생산 시스템의 일례를 나타낸 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오가스 전력생산 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오가스 전력생산 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이패스 장치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 바이패스 장치의 작동을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 바이패스 장치를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오가스 전력생산 시스템은, 유기성 폐기물을 저장하는 혼합 저장조(10)와, 유기성 폐기물을 소화처리하는 혐기성 소화조(20)와, 상기 혐기성 소화조(20)에서 생산된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장조(40)와, 바이오가스의 습기를 제거하는 제습장치(50)와, 바이오가스의 황 성분을 제거하는 건식 탈황장치(60)와, 발전기에 바이오가스를 주입하는 가압송풍기(70)와, 바이오가스에 의해 전기를 생산하는 바이오가스 발전기(80)를 포함하여 이루어지는 바이오가스 전력생산 시스템에 있어서, 상기 혐기성 소화조(20)의 상부에, 공기를 공급하는 공기공급장치(90)가 더 구비된다.
그리고 상기 공기공급장치(90)는, 혐기성 소화조(20)에서 생산되는 바이오가스 가스량에 대해 100 ~ 130%의 공기를 더 공급한다.
상기 공기의 양이 바이오가스량의 100% 미만이 되면 탈황효과가 다소 저하되고, 130%를 초과하게 되면 메탄의 농도가 너무 낮아져 바람직하지 않다.
또한 상기 공기공급장치(90)는, 혐기성 소화조(20)의 가스 발생량과 내부 압력 등에 능동적으로 대처할 수 있게 200mbar 이상의 압력으로 공기를 충분히 주입할 수 있도록 구성된다.
또한 상기 공기공급장치(90)는, 혐기성 소화조(20)의 상부에 공기를 공급하는 제1 공기공급관(90a)과, 혐기성 소화조(20)와 바이오가스 저장조(40) 사이의 배관에 공기를 공급하는 제2 공기공급관(90b)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 제1 공기공급관(90a)에는 제1 조절밸브(90c)가 구비되고, 제2 공기공급관(90b)에는 제2 조절밸브(90d)가 구비된다.
상기 제1 조절밸브(90c) 및 제2 조절밸브(90d)에 의해, 상기 제1 공기공급관(90a) 및 제2 공기공급관(90b)에 공기를 적절히 배분하여 공급할 수 있다.
또한 본 발명은 , 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 효율적으로 저감시킬 수 있으므로, 탈황비용을 크게 절감할 수 있다.
아래의 [표 1] 및 [표 2]는, 바이오가스의 양에 대해 100% 및 130%의 공기를 공급한 경우 각 성분의 측정치를 나타낸 것이다.
100%의 공기를 공급한 경우의 성분 비교표

구 분
공기 투입전(100㎥당)		 공기 투입후
(질소 78.09%, 산소 20.95%, 기타 0.96%)
메탄 65% 32.5%
이산화탄소 34.5% 17.25%
황화수소 0.5% 0.1%
산소 - 10.5%
질소 - 39.15%
기타 - 0.5%
130%의 공기를 공급한 경우의 성분 비교표

구 분
공기 투입전(100㎥당)		 공기 투입후
(질소 78.09%, 산소 20.95%, 기타 0.96%)
메탄 75% 32.6%
이산화탄소 24.5% 10.6%
황화수소 0.5% 0.1%
산소 - 11.9%
질소 - 44.2%
기타 - 0.6%
위 실험결과에서 알 수 있듯이, 혐기성 소화조에 공기를 투입하게 되면 아래의 화학반응에 의해 황화수소가 저감되는 것으로 나타났다.
2H2S + O2 → 2H2O + 2S
2H2S + 3O2 → 2H2SO3
즉 산소와 황화수소의 화학반응으로 인하여, 산소농도는 희석농도보다 약 10%, 황화수소는 희석농도보다 약 50~70% 낮아지는 것으로 나타났다.
또한 혐기성 소화조 상부 공간의 크기가 클수록 메탄의 순도는 높아지고 황화수소의 순도는 낮아졌는데, 이는 반응할 수 있는 공간이 크기 때문인 것으로 분석된다.
또한 혐기성 소화소 상부의 바이오가스일수록 메탄 순도가 높고 황화수소의 순도가 낮은 것으로 나타났다.
본 발명에 의하면, 메탄가스의 농도가 50% 이하가 되더라도 발전기가 정상적으로 작동되므로, 메탄가스의 과잉공급을 방지할 수 있고, 발전시스템을 안정적으로 운용할 수 있다.
특히 바이오가스의 메탄농도가 30 ~ 99%의 넓은 범위인 경우에도, 가스제어 시스템의 설정 변경 없이도 발전기를 안정적으로 운용할 수 있다.
또한 염철 투입이나 습식 탈황설비를 생략할 수 있으므로, 탈황비용을 크게 절감할 수가 있다.
<제2 실시예>
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 것이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오가스 전력생산 시스템은, 상기 혐기성 소화조(20)와 바이오가스 저장조(40)가 일체형의 저장조 겸용 소화조(20a)로 구성되고, 상기 일체형의 저장조 겸용 소화조(20a)의 상부에 공기를 공급한다.
이 경우, 상기 혐기성 소화조(20)에서 생산되는 바이오가스 가스량에 대해 100 ~ 130%의 공기를 더 공급한다.
그 이외의 사항은 상기한 제1 실시예의 경우와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.
<제3 실시예>
도 4는 본 발명의 제3 실시예를 도시한 것이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오가스 전력생산 시스템은, 상기한 실시예에서 바이오가스 발전기(90)에 배기가스 열회수관(100) 및 바이패스 장치를 더 구비한 것이다.
상기 배기가스 열회수관(100)은, 발전기(90)에 착탈식으로 구비되며, 상기 배기가스 열회수관(100)에서 가열된 엔진 냉각수는 혐기성 소화조(20)의 가열에 사용된다.
상기 배기가스 열회수관(100)은, 발전기 엔진(도시 생략)을 냉각시키는 데 사용된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입부(110)과, 배기가스에 의해 다시 가열된 냉각수가 배출되는 냉각수 유출부(120)를 포함하여 구성된다.
상기 배기가스 열회수관(100)은 일종의 열교환기로서, 내부에 배기가스가 통과하는 다수의 파이프가 구비되어 있고, 냉각수 유입부(110)로 유입되는 냉각수는 배기가스 파이프와의 열교환에 의해 가열되어 냉각수 유출부(120)로 배출된다.
이렇게 가열된 냉각수는 혐기성 소화조(20)의 가열에 사용된다.
그런데 우리나라의 경우, 기온이 높은 늦봄부터 초가을까지는 상기 혐기성 소화조(20)의 가열을 위해 발전기 배기가스의 열을 회수할 필요가 없는 경우가 대부분이다.
본 발명은, 이러한 점을 고려하여 상기 배기가스 열회수관(100)에 바이패스 장치를 더 구비한다.
상기 바이패스 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스 열회수관(100)의 일단으로부터 분기되어 구성되며, 기온이 높아 발전기 배기가스의 열을 회수할 필요가 없는 경우에는 배기가스를 대기중으로 바이패스시킨다.
본 발명에 따른 바이패스 장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 배기가스 열회수관(100)으로부터 분기되는 바이패스관(130)과, 상기 배기가스 열회수관(100)의 단부에 구비되어 상기 바이패스관(130)과 연결되는 배기가스 배출부(131)와, 상기 배기가스 배출부(131)의 외부에 구비되는 손잡이부와, 상기 손잡이부의 회전에 의해 바이패스관(130)의 단부를 개폐하는 차단판(137)을 포함하여 구성된다.
상기 바이패스 장치의 손잡이부는, 수평부(132a)와 수직부(132b)를 포함하여 구성되고, 상기 수평부(132a)의 단부는, 차단판(137)이 회동되도록 하는 힌지부(136)와 연결된다.
상기한 구조에 의해, 손잡이부를 힌지부(136)를 중심으로 회전시키면, 내부의 차단판(137)로 같이 회전하게 된다.
즉 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 손잡이를 왼쪽으로 회전시키면 내부의 차단판(137)도 같이 회전되어 바이패스관(130)의 단부가 개방된다.
그러면 배기가스는 상기 배기가스 배출부(131)의 오픈된 공간을 통해 대기중으로 배출된다.
또한 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 손잡이를 오른쪽으로 회전시키면, 내부의 차단판(137)이 바이패스관(130)의 단부를 밀폐하게 된다.
그러면 배기가스는 바이패스관을 통해 외부로 배출되지 않고, 배기가스 열회수관(100)을 통과하면서 엔진 냉각수와 열교환을 하게 된다.
이렇게 추가로 가열된 엔진 냉각수는, 대기의 온도가 낮을 경우 혐기성 소화조(20)를 가열하는 데 사용된다.
또한 상기 배기가스 배출부(131)는, 사각통 형태로 구성되어 배기가스 열회수관(100)의 외부에 용접되는 것이 바람직하다.
상기한 구조에 의해, 배기가스 열회수관(100)과 바이패스관(130)을 서로 밀착시켜 콤팩트하게 제조할 수가 있다.
또한 상기 손잡이부의 수평부(132a)에는 제1 수직부재(134)가 구비되고, 배기가스 배출부(131)의 외부에는 제2 수직부재(135)가 구비되며, 상기 제1 수직부재(134)와 제2 수직부재(135)는 코일 스프링(133)에 의해 연결된다.
상기 차단판(137)이 일정 두께를 가진 금속판으로 구성되고, 상기 코일 스프링에 일정한 탄성력이 작용하므로, 차단판(137)은 이동된 위치에서 쉽게 움직이지 않게 된다.
한편, 상기 차단판(137)의 임의 회동을 방지하기 위해, 상기 배기가스 배출부(131)의 외부에, 손잡이 수직부(132b)의 회동을 방지하기 위한 제1 록킹레버(138)와 제2 록킹레버(139)가 더 구비될 수도 있다.
상기 제1 록킹레버(138) 및 제2 록킹레버(139)는, 막대형상으로서 180도 회동이 가능하도록 구비되어 상기 수직부(132b)의 임의 회동을 방지한다.
즉 바이패스관(130)의 차단판(137)을 열 경우에는, 상기 록킹레버들을 모두 바깥쪽으로 젖힌 상태에서 손잡이를 왼쪽으로 회동시킨 다음, 제1 록킹레버(138)를 다시 안쪽으로 젖혀 수직부(132b)가 움직이지 않도록 한다.
또한 바이패스관(130)의 차단판(137)을 닫을 경우에는, 록킹레버들을 모두 바깥쪽으로 젖힌 상태에서 손잡이를 오른쪽으로 회동시킨 다음, 제2 록킹레버(139)를 안쪽으로 젖혀 수직부(132b)가 움직이지 않도록 한다.
이로써 상기 손잡이가 원하지 않는 외력에 의해 임의로 움직이는 것을 방지할 수가 있다.
일반적인 바이패스 구조는, 바이패스 밸브 및 구동모터를 사용하므로 크기가 커지게 되고 비용이 많이 소요된다.
이에 비해 본 발명의 바이패스 장치는, 간단하고 컴팩트한 구조에 의해 크기를 소형화할 수 있고, 수동으로 배기가스를 쉽게 바이패스시킬 수 있다.
<제4 실시예>
도 6은 본 발명의 제4 실시예를 도시한 것이다.
본 발명의 제4 실시예는, 발전기의 엔진이 V엔진일 경우에 적용하기 위한 것으로, 하나의 배기가스 열회수관(100)에 바이패스관(130)이 2개로 구성된다.
그리고 상기 바이패스관(130)의 단부에 바이패스 장치가 각각 구비된다.
그 이외의 사항은 상기한 제3 실시예의 경우와 동일하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: 혼합 저장조 20: 혐기성 소화조
20a: 저장조 겸용 소화조 30: 습식 탈황장치
40: 바이오가스 저장조 50: 제습장치
60: 건식 탈황장치 70: 바이오가스 발전기
90: 공기공급장치 90a: 제1 공기공급관
90b: 제2 공기공급관 90c: 제1 조절밸브
90d: 제2 조절밸브 100: 배기가스 열회수관
110: 엔진 냉각수 유입부 120: 엔진 냉각수 유출부
130: 바이패스관 131: 배기가스 배출부
132: 손잡이부 133: 코일 스프링(Coil Spring)
134: 제1 수직부재 135: 제2 수직부재
136: 힌지(Hinge)부재 137: 차단판
138: 제1 록킹레버(Locking Lever) 139: 제2 록킹레버

Claims (10)

  1. 유기성 폐기물을 저장하는 혼합 저장조(10)와, 유기성 폐기물을 소화처리하는 혐기성 소화조(20)와, 상기 혐기성 소화조(20)에서 생산된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장조(40)와, 바이오가스의 습기를 제거하는 제습장치(50)와, 바이오가스의 황 성분을 제거하는 건식 탈황장치(60)와, 발전기에 바이오가스를 주입하는 가압송풍기(70)와, 바이오가스에 의해 전기를 생산하는 바이오가스 발전기(80)를 포함하여 이루어지는 바이오가스 전력생산 시스템에 있어서,
    상기 혐기성 소화조(20)의 상부에, 공기를 공급하는 공기공급장치(90)가 더 구비되고,
    상기 공기공급장치(90)는, 혐기성 소화조(20)에서 생산되는 바이오가스 가스량에 대해 100 ~ 130%의 공기를 더 공급하며,
    상기 바이오가스 발전기(80)는, 바이오가스의 메탄농도가 30 ~ 99%의 넓은 범위인 경우에도 발전시스템을 안정적으로 운용할 수 있도록 하며,
    상기 공기공급장치(90)는,
    혐기성 소화조(20)의 상부에 공기를 공급하는 제1 공기공급관(90a)과, 혐기성 소화조(20)와 바이오가스 저장조(40) 사이의 배관에 공기를 공급하는 제2 공기공급관(90c)을 포함하여 구성되고,
    바이오가스 발전기(90)는, 배기가스로 엔진 냉각수를 추가로 가열하는 배기가스 열회수관(100)을 구비하고,
    상기 배기가스 열회수관(100)은, 발전기(90)에 착탈식으로 구비되며, 상기 배기가스 열회수관(100)에서 가열된 엔진 냉각수는 혐기성 소화조(20)의 가열에 사용되고,
    상기 배기가스 열회수관(100)에 바이패스 장치가 더 구비되며,
    상기 바이패스 장치는, 기온이 높아 혐기성 소화조(20)에 열원을 공급할 필요가 없는 경우 배기가스를 회수하지 않고 대기중으로 직접 방출하고,
    상기 바이패스 장치는,
    배기가스 열회수관(100)으로부터 분기되는 바이패스관(130)과,
    상기 배기가스 열회수관(100)의 단부에 구비되어 상기 바이패스관(130)과 연결되는 배기가스 배출부(131)와,
    상기 배기가스 배출부(131)의 외부에 구비되는 손잡이부와,
    상기 손잡이부의 회전에 의해 바이패스관(130)의 단부를 개폐하는 차단판(137)을 포함하여 구성되며,
    상기 손잡이부는, 수평부(132a)와 수직부(132b)를 포함하여 구성되고,
    상기 수평부(132a)의 단부는, 차단판(137)이 회동되도록 하는 힌지부(136)와 연결되며,
    상기 손잡이부의 수평부(132a)에 제1 수직부재(134)가 구비되고,
    배기가스 배출부(131)의 외부에 제2 수직부재(135)가 구비되며,
    상기 제1 수직부재(134)와 제2 수직부재(135)는 코일 스프링(133)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 전력생산 시스템.
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  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 배출부(131)는 사각통 형태로 구성되어 배기가스 열회수관(100)의 외부에 용접되고,
    상기 배기가스 배출부(131)의 외부에, 손잡이 수직부(132b)의 회동을 방지하기 위한 제1 록킹레버(138) 및 제2 록킹레버(139)가 구비되고,
    상기 제1 록킹레버(138) 및 제2 록킹레버(139)는, 막대형상으로서 180도 회동이 가능하도록 구비되어 상기 수직부(132b)의 임의 회동을 방지하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 전력생산 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스관(130)은 발전기의 용량에 따라 1 ~ 2개로 구성되고, 상기 바이패스관(130)의 단부에 바이패스 장치가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 전력생산 시스템.
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