KR19990036918U - Organic material waste energy system - Google Patents

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KR19990036918U KR2019990003944U KR19990003944U KR19990036918U KR 19990036918 U KR19990036918 U KR 19990036918U KR 2019990003944 U KR2019990003944 U KR 2019990003944U KR 19990003944 U KR19990003944 U KR 19990003944U KR 19990036918 U KR19990036918 U KR 19990036918U
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이귀순
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이귀순
김길옥
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Abstract

본 고안은 유기성 폐기물의 에너지화 시스템에 관한 것으로, 음식물 쓰레기를 비롯하여 축산폐기물. 폐수. 생선쓰레기, 분뇨등의유기물질이 반입되면 드럼형 스크린과 자석을 이용하여 비닐, 쇠붙이 등의 이물질을 선별하고, 분쇄기에서 분쇄한 후, 철근 콘크리트조로 지하에 설치한 혐기성 발효조에 투입된다.The present invention relates to an energyization system of organic waste, including food waste and livestock waste. Wastewater. When organic substances such as fish trash and manure are brought in, foreign substances such as vinyl and metal are screened using a drum-type screen and a magnet, pulverized in a grinder, and then put into an anaerobic fermentation tank installed underground with a reinforced concrete tank.

투입된 유기물질은 제1소화조인 산성 발효조와 제2소화조인 알카리성 발효조를 거쳐 슬러지와 폐수는 폐수 저장조에 저장되는 3단계를 거치게 되는데, 제2소화조에서 발생되는 메탄가스는 탈황 장치기를 통해 가스저장 탱크에 포집되고, 포집된 가스는 진공온수 보일러의 연료로 하여 소화발효조내의 온도를 메탄균 생성의 최적온도인 50 ℃로 유지시켜 규모에 따라 유기성 폐기물을 매일 1톤/day에서부터 200톤/day까지 소화처리 하여 많은 량의 바이오가스를 생산하도록 하고 가소린 엔진의 연료장치와 전기장치 계통을L.F.G가스 터빈으로 개조한 발전기 시스템을 통하여 전기 에너지를 발생하도록 하며, 유기성 폐기물을 혐기성 방법으로 처리후 발생되는 슬러지와 폐수는 고효율 합병정화조 시스템에서 BOD 8ppm/ℓ이하로 정화처리하여 진공온수 보일러의 급수용 중수로 사용하도록 하는 것을 특징으로 한다.The injected organic material goes through acid fermentation tank (first digestion tank) and alkaline fermentation tank (second digestion tank), and the sludge and waste water go through three stages, which are stored in waste water storage tank. Collected gas is used as fuel of vacuum hot water boiler to keep the temperature in the digestive fermentation tank at 50 ℃, the optimal temperature for methane production, and to digest organic waste from 1 ton / day to 200 ton / day according to the scale. To produce a large amount of biogas, and to generate electrical energy through the generator system converting the fuel system and electric system of the gasoline engine into an LFG gas turbine, and sludge generated after treating organic waste by anaerobic method And wastewater are treated with BOD 8ppm / ℓ or less in the high efficiency combined-purification tank system. Characterized in that to be used as heavy water for water supply.

Description

유기성 폐기물의 에너지화 시스템{ORGANIC MATERIAL WASTE ENERGY SYSTEM}Organic Waste Energy System {ORGANIC MATERIAL WASTE ENERGY SYSTEM}

현재 국내외 적으로 유기성 폐기물은 에너지로 활용하거나 유기질 비료로 재활용하는 방법으로 전환되고 있다.At present, domestic and international organic waste is being converted into energy or recycled as organic fertilizer.

국내에서 발생되는 유기성 폐기물은 연간 수천만 톤에 이르고 있으나 매립 방법에 의존하고 있어 침출수로 인한 지하수의 오염등 제2차 공해의 요인이 되고 있는 현실이고, 처리방법에 있어서 2004년 이후부터는 공공주택 및 지방자치 단체에서는 발생원에서 자체적으로 처리하여야 하는 환경법규의 강화에 따른 처리 대책이 시급히 요구되고 있다.Organic wastes generated in Korea amount to tens of millions of tons per year, but they depend on landfill methods, causing pollution of secondary water such as groundwater contamination from leachate. Local governments are urgently required to take measures to deal with the strengthening environmental legislation that must be handled by the source.

현재 시행되고 있는 유기성 폐기물의 처리방법은 일반적으로 고속 발효에 의한 퇴비화 방법이 시도되고 있으나, 퇴비화의 경우에는 우리 나라 음식물 쓰레기는 염분이 다량 함유되어 있는 특성 때문에 토양의 투수성 및 뿌리의 흡수 기능 저하, 염소 농축현상으로 인한 토양의 산성화등으로 말미암아 퇴비로서의 가치성을 상실하였으며 사료화의 경우에도 일정비율 이상의 조지방, 조단백, 조섬유 및 조회분등의 영양성분에 대한 사료의 법적 규정과 비소, 수은등의 중금속, 아프리톡신이란 유해물질 허용 기준이 정해져 있고, 이 물질의 혼입문제와 부패방지곤란, 칼로리의 불균형, 함수율 관계등의 문제점으로 인하여 농축산 농가로부터 적극적인 호응을 얻지 못하고 있으며, 유기성 폐기물의 처리시스템에 있어서도 소규모 처리기술에 국한하고 있을 뿐 대용량으로 처리할 수 있는 기술과 방법이 미흡한 상태에 있다.At present, organic waste disposal method has been attempted to be composted by high-speed fermentation. However, in the case of composting, the food waste of our country contains a large amount of salt, which impairs soil permeability and root absorption. , The acidification of the soil due to chlorine enrichment has lost its value as compost.In the case of fodder, the legal regulations of the feed for nutrients such as crude fat, crude protein, crude fiber and crude ash, heavy metals such as arsenic, mercury, etc. There are no acceptable standards for harmful substances in apritoxin, and due to problems such as incorporation of these substances, difficulties in anti-corruption, imbalance of calories, and moisture content relationship, apritoxins have not been actively received from agricultural and livestock farms. Limited to small-scale processing technologies In addition, technologies and methods that can handle large volumes are in a state of insufficiency.

본 고안은 유기성 폐기물을 혐기성 방법으로 처리하는 과정에서 발생된 메탄 가스를 열원으로 하여 진공온수보일러를 구동시켜 소화발효조의 내부온도를 50℃로하여 메탄균생성의 최적온도를 유지시켰을 경우에 소화발효 일수가 15일-20일로 단축되어 많은 량의 폐기물처리와 에너지를 얻도록 하고, L.F.G엔진 발전 시스템을 통하여 전기에너지와 냉난방용의 열에너지를 얻도록 한다.The present invention operates a vacuum hot water boiler using methane gas generated in the process of treating organic wastes by anaerobic method as a heat source, and when the internal temperature of the digestive fermentation tank is 50 ° C., the optimum temperature of methane production is maintained. The number of days is reduced to 15-20 days to obtain a large amount of waste treatment and energy, and LFG engine power generation system to obtain electrical energy and heat energy for heating and cooling.

여기에서 발생된 슬러지와 폐수는 고효율 오수합병정화조 시스템에서 BOD 8ppm/ℓ이하로 하여 진공온수 보일러의 급수용 중수를 사용한다.Sludge and waste water generated here are BOD 8ppm / ℓ or less in the high efficiency sewage tanker system, and use heavy water for feed water of vacuum hot water boiler.

유기성 폐기물의 처리량에 있어서도 1톤/day에서 부터 200톤/day이상의 많은량을 처리할 수 있는 기술과 방법을 제공한다.It provides a technique and a method for treating a large amount of organic waste from 1 ton / day to 200 tons / day.

본 고안은 유기성 폐기물의 에너지화 시스템에 관한 것으로 음식물 쓰레기를비롯하여 유기물질을 혐기성 방법으로 처리하는 과정에서 발생된 메탄가스를 열원으로 하여 LFG가스엔진 발전 시스템에서 전기 에너지와 냉난방용의 열에너지로 변환시키고 진공온수 보일러를 구동하여 소화발효조내의 온도를 메탄균생성의 최적 온도인 50℃로 유지하면 유기물질의 소화일수론 15일-20일로 단축하여 1톤/day에서 부터 200톤/day까지 많은 량의 유기성 폐기물 처리와 에너지를 얻도록하고 발생된 슬러지와 폐수는 정화처리후 BOD 8ppm/ℓ이하로 하여 진공온수보일러의 급수용 중수로 사용 할 수 있는시스템을 제공한다.The present invention relates to the energyization system of organic waste, and converts methane gas generated in the process of anaerobic treatment of organic waste, including food waste, into heat source for electric energy and heating and heating in LFG gas engine power generation system. By operating a vacuum hot water boiler to keep the temperature in the digestive fermentation tank at 50 ° C, the optimal temperature for methane production, the amount of organic material digestion can be reduced from 15 to 20 days, from 1 ton / day to 200 ton / day. Organic waste treatment and energy are obtained, and the sludge and waste water generated is less than 8ppm / ℓ of BOD after purifying treatment, and can be used as heavy water for feed water of vacuum hot water boiler.

본 고안의 목적은 유기성 폐기물의 소화 발효조는 철근콘크리트조로하여 수밀,기밀,수압등을 유지하도록 하고, 부충에 견딜 수 있도록 하여 지하에 설치하여야하며, 소화 발효조의 내부 구조는 제1단계인 산성발효조, 제2단계인 알카리성 발효조(메탄가스 발생실),제3단계인 슬러지와 폐수 저장조로 구분되어 설계 되어야 하고 유기물질의 단위 용적에 대한 부하율은 박테리아의 최적 조건인 50℃의 온도 유지시 1.5-6.5kg VS/m3·day를 표준으로 하여 소화발효조의 용적량을 설계,시공하며 유기물질의 성상에 따라 약간의 차이가 있겠지만 소화발효시간은 15일-20일을 요한다. 유기물질이 투입구에 투입되면 제1소화조인 산성발효조에서는 전체 반응의 80-90%가 완성되며, 제2소화조인 알카리성 발효조(메탄가스발생실)에서는 10-20%의 남은 반응이 진행되어 슬러지와 폐수는 폐수저장조에 저장되도록하여 작은 공간에서 많은 량의 폐기물을 처리하는데 있다.The purpose of the present invention is to extinguish fermentation tank of organic waste to be reinforced concrete tank to maintain watertightness, secrecy, water pressure, etc., and to be installed underground to withstand overload. The internal structure of digestive fermentation tank is acid fermentation tank which is the first stage , The second stage alkaline fermentation tank (methane gas generating chamber), the third stage sludge and waste water storage tank should be designed and the load rate for the unit volume of organic matter is 1.5- The capacity of the digestive fermentation tank is designed and constructed on the basis of 6.5kg VS / m 3 · day and it may be slightly different depending on the properties of organic materials, but the digestive fermentation time requires 15-20 days. When the organic material is added to the inlet, 80-90% of the total reaction is completed in the acidic fermentation tank, the first digestion tank, and 10-20% of the remaining reactions proceed in the alkaline fermentation tank (methane gas generating chamber), the second digestion tank. Waste water is stored in waste water storage tanks to treat large amounts of waste in a small space.

본 고안의 또 다른 목적은 유기성 폐기물 1톤/day 처리시 제2소화조인 메탄가스 발생실에서는 100Nm3/day의 바이오 가스가 생산되므로 발생된 가스는 탈황장치기를 거쳐 유화수소,암모니아 가스등의 악취를 제거한 후, 가스 저장탱크에 저장된 메탄가스는 진공온수 보일러의 열원으로 사용하여 소화발효조내의 가온수단으로 사용하는데 있다. 본 고안의 또 다른 목적은 가스 저장 탱크에 저장된 LFG가스를 열원으로 하여 자동차용 가소린 엔진의 구조에서 연료장치와 전기 장치를 LFG용 가스 터빈으로 개조하여 발전기를 통해 유기성 폐기물 1톤/day처리시 100Nm3의 바이오 가스를 생산하여 600Kwh/day의 전기에너지로 변환시켜 폐기물 처리 시스템의 부대시설의 전력 또는 냉난방용의 에너지로 사용할 수 있고, 소화발효후 발생되는 슬러지와 폐수는 고효율 오수 합병정화조 시스템에서 BOD 8ppm/ℓ이하로 정화처리후 진공온수 보일러의 급수용 중수로 사용하여 폐기물 처리에 따른 제2차 공해를 방지 하는데 있다.Another object of the present invention is that 100Nm 3 / day of biogas is produced in the methane gas generating chamber, which is the second digestion tank, when processing 1 ton / day of organic waste. After removal, the methane gas stored in the gas storage tank is used as a heat source of the vacuum hot water boiler to be used as a heating means in the digestive fermentation tank. Another object of the present invention is to convert the fuel and electric devices into gas turbines for LFG in the structure of automobile gasoline engine using LFG gas stored in the gas storage tank as a heat source, and to process 1 ton / day of organic waste through the generator. It produces 100Nm 3 biogas and converts it into electric energy of 600Kwh / day, which can be used as power for heating facilities or heating and cooling facilities.Sludge and wastewater generated after digestive and fermentation are used in the high efficiency sewage treatment plant system. BOD is less than 8ppm / ℓ and used as heavy water for feed water of vacuum hot water boiler to prevent secondary pollution caused by waste treatment.

도1은 본 고안의 실시 예에 따른 유기성 폐기물의 에너지화 시스템을 도시한개략도.1 is a schematic view showing an energy system of organic waste according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1.소화발효조 본체 19. 배기가스1. Extinguishing fermentation tank body 19. Exhaust gas

2.투입구 20.열매수2.inlet 20.heat sheets

3. 산성발효조 21.감압증기실3. Acid fermentation tank 21. Reduced steam room

4.메탄가스 발생조 22.열교환기4.Methane gas generator 22.Heat exchanger

5.폐수 저장조 23.자동추기장치5.Waste water storage tank 23.Automatic extraction device

6.시료체취및 온도계 24.열 공급관6. Sample odor and thermometer 24. Heat supply line

7.여과 및 침액기 25.솔레노이드 벨브7.filtration and immersion 25.solenoid valve

8.탈황장치기 26.냉각장치8. Desulfurization device 26. Cooling device

9.탈황장치기 27.베이퍼 라이저9.Desulfurization device 27.Vaper riser

10.여과 및 침액기 28.기화기10. Filtration and immersion 28. Vaporizer

11.가스역류 방지장치 29.엔진연소실11.Gas backflow prevention device 29.Engine combustion chamber

12.가스저장탱크 30.충전장치12.Gas storage tank 30.Chargeer

13.여과 및침액기 31.E.C.U13.filtration and immersion 31.E.C.U

14.가스 압력 조정기 32.점화장치14.Gas pressure regulator 32.Ignition device

15.가스열교환기(건 가스) 33.발전기15.Gas Heat Exchanger (Dry Gas) 33.Generator

16.가스공급관 34.오수 합병 정화조16.Gas Supply Pipe 34.Septic Sewage Tank

17.버 너 35. 보일러 중수 공급관17.Burner 35. Boiler heavy water supply pipe

18.화 로18.Tue

이하 본 고안의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.첨부된 제1도는 본 고안에 따른 유기성 폐기물의 에너지화 시스템을 도시한 개략도이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The attached FIG. 1 is a schematic diagram showing an energyization system of organic waste according to the present invention.

1. 본 고안의 실시 예에 따라 유기성 폐기물의 소화 발효조 시스템은 철근 콘크리트조로 하여 지하에 설치한 후 혐기성 방법으로 처리한 경우에 유기물질은 산소공급을 중단하면 소화박테리아가 발생되는데 이러한 소화박테리아는 고분자 물질을 저분자 물질 즉, 알코올, 지방산, 아미노산으로 만들고 H2, CO2,NH4를 생성한다. 여기서 단백질 분해로 부터 N2S와 유기성 악취가 발생되는데 초기 단계인 산성 발효과정과 제2차단계로 진행되는 반응에서 메탄형성 박테리아가 생겨 유기산과 아미노산을 분해시키면서 CH4,CO2,NH4를 생성시킨다.1. Extinguishing fermentation system of organic waste according to the embodiment of the present invention is a reinforced concrete tank installed in the basement and treated by anaerobic method when the organic material stops supplying oxygen, digestive bacteria are generated. The substance is made into low molecular weight substances, such as alcohols, fatty acids and amino acids, and produce H 2 , CO 2 , NH 4 . Here, N 2 S and organic odor are generated from proteolysis. CH 4 , CO 2 , NH 4 are decomposed while methane-forming bacteria are formed in the initial stage of acidic fermentation and the reaction proceeding to the second stage. Create

암모니아 가스는 물에 용해되어 물이 알카리성을 띠게 되고 CH4,CO2는 소화가스로서 방출된다.Ammonia gas is dissolved in water, making the water alkaline and CH 4 , CO 2 is released as extinguishing gas.

메탄 박테리아는 가스화 과정에서 PH, 유기물질의 상태, 온도등 환경조건에 매우 민감하다.Methane bacteria are very sensitive to environmental conditions such as pH, organic matter and temperature during gasification.

혐기성 반응에서 CH4가 생성될 때까지의 반응경로는 다음과 같다.The reaction pathway until the formation of CH 4 in the anaerobic reaction is as follows.

혐기성 처리 방법에 있어서 PH관계는 혐기성반응의 첫 단계에서 생산된 유기산이 박테리아에 의하여 지체없이 제2단계로 반응되지 못하면 소화발효조내에 산과 CO2가 쌓이고 완충능력이 무너질 때 PH는 저하된다.In the anaerobic treatment method, the pH relation is that when the organic acid produced in the first stage of the anaerobic reaction cannot be reacted to the second stage without delay by bacteria, the pH decreases when acid and CO 2 accumulate in the digestive fermentation tank and the buffering capacity is destroyed.

메탄박테리아는 PH에 민감하므로 과도하게 낮거나 높은 PH에서는 반응이 느리고 CH4생산율은 감소된다. 일반적으로 유기산 농도가 2000mg/ℓ를 넘을 때, 그리고 PH치가 6미만일 때 메탄생산율은 급격히 감소되고 반대로 PH치가 8이상일때에도 그러한 현상이 일어 난다.Since methane bacteria are sensitive to pH, excessively low or high pH results in slow reactions and reduced CH 4 production rates. In general, when the organic acid concentration exceeds 2000 mg / l, and the pH value is less than 6, the methane production rate is drastically reduced, and conversely, even when the pH value is 8 or more.

이러한 원인 때문에 혐기성 반응에서는 이와 같은 두 반응의 평형과 알카리에 의한 완충능력이 매우 중요하다.For these reasons, the equilibrium of these two reactions and the buffering capacity by alkali are very important in anaerobic reactions.

중성근처에서 존재하는 알카리의 종류는 HCO3이며 이것은 CO2또는 H2CO3와 평행되어 반응조의 PH를 결정하게 된다.The alkali species near neutral is HCO 3 , which is parallel to CO 2 or H 2 CO 3 to determine the pH of the reactor.

일반적으로 생산된 기체의 30%가 CO2일때 15O0mg/ℓ정도의 알카리도가 완충용으로 필요하다. 한편 유기산은 대개 약산이므로 중성보다는 훨씬 아래이지만 소화 발효조내의 PH가 그것보다 저하되지 않도록 하는 제한된 완충능력이 있다.In general, an alkalinity of about 150 mg / l is needed for buffering when 30% of the gas produced is CO 2 . Organic acids, on the other hand, are usually weak acids and are much lower than neutral, but have a limited buffering capacity so that the pH in digestive fermenters is not lowered.

예를 들면 아세트산은 PH3.6-5.6의 범위내에서 완충능력이 있으므로 이러한원인때문에 혐기성 반응조는 PH3이하로 떨어지는 일이 거의 없다.For example, acetic acid has a buffering capacity within the range of PH3.6-5.6, so the anaerobic reactor rarely falls below PH3 due to this cause.

그리고 메탄균은 온도변화에 매우 민감하여 2℃의 급격한 온도변화는 즉시 메탄균의 활성을 위축시키고 소화과정을 중지시킨다. 소화발효조는 미생물에 의한 유기물질을 분해시키는 반응조이므로 소화일수와 온도와는 밀접한And methane is very sensitive to temperature change, so the sudden temperature change of 2 ℃ will immediately reduce the activity of methane and stop the digestion process. Digestive fermentation tank is a reaction tank that decomposes organic substances by microorganisms.

관계가 있다.There is a relationship.

저온에서는 메탄균이 활성하지 못하고 움추리고 있는 상태이므로 소화일수가길어지고 30-40℃의 중온에서 소화일수는 25-30일이 소요되고 50-55℃의 고온에서는 15-20일이 소요된다. 혐기성 반응의 COD농도에 있어서는 유기물질 부하율을 4.5kg.COD/m3.day로 하는 경우에 유입농도의 COD가 4000mg/ℓ이상일때 혐기성처리가 이상적이다. BOD제거량(kg)에 대한 미생물 생성량은 고형물 체류시간이 증가됨에 따라 그 생성량이 감소된다. 대체로 공급된 BOD또는 COD에 대해 약 5-20% 가량의 슬러지의 생성량이 감소되는 이유는 미생물 내호흡에 관한 것이며 그 감소율은 슬러지의 1-10%이다.At low temperatures, the methane bacteria are inactive and crumbled, resulting in longer digestion days, 25-30 days at medium temperatures of 30-40 ° C, and 15-20 days at high temperatures of 50-55 ° C. In the anaerobic COD concentration, anaerobic treatment is ideal when the loading rate of organic material is 4.5kg.COD / m 3 .day when the COD of the inlet concentration is 4000mg / l or more. The amount of microorganism produced relative to the amount of BOD removal (kg) decreases as the solid residence time increases. In general, about 5-20% of the sludge produced is reduced for the supplied BOD or COD due to the inhalation of microorganisms and the reduction rate is 1-10% of the sludge.

미생물의 분자식이 C5H7O2N 이라고 할때 내호흡과정에 의하여도 CH4와 알카리가 생성되는데 그 반응식은 다음과 같다.When the molecular formula of the microorganism is C 5 H 7 O 2 N, CH 4 and alkali are also produced by the inhalation process. The reaction formula is as follows.

C5H7O2H + 4H2O ⇒ 3/2CO2+ 5/2CH4+ NH4+ HCO3 C 5 H 7 O 2 H + 4 H 2 O ⇒ 3 / 2CO 2 + 5 / 2CH 4 + NH 4 + HCO 3

즉, 내호흡에 의해서 생성되는 가스내에서는 63% CH4이며 1000g 의 COD 가제거됨에 따라 0.31g의 알카리가 증가되고 있다.In other words, in the gas produced by inhalation, 0.31 g of alkali is increased as 63% CH 4 and 1000 g of COD are removed.

또한 혐기성반응에서 C/N 비율이 미생물에 미치는 영향에 있어서, 탄소는 에너지 공급원으로 질소는 세포의 단백질 형성요소로 사용되기 때문에 미생물의 가장 중요한 주 영양소이다.In addition, in the effect of C / N ratio on the microorganism in anaerobic reaction, carbon is the most important nutrient of the microorganism because nitrogen is used as a source of protein protein cells.

그러므로 이들의 비율이 미생물의 분해활동에 커다란 영향을 미친다.Therefore, their ratio greatly affects the degradation activity of microorganisms.

C/N 비율의 값이 최적치보다 훨씬 큰 경우에는 공급된 질소가 소비되어 버리는 즉시 분해작용이 지연되므로 최적 C/N 비율을 갖는 유기질보다 분해시간이 길어진다.If the value of the C / N ratio is much larger than the optimum value, the decomposition time is delayed as soon as the supplied nitrogen is consumed, so the decomposition time is longer than that of the organic material having the optimum C / N ratio.

C/N 비율의 값이 최적치보다 매우 작을경우에는 탄소가 부족하기 때문에 질소가 미생물 형성에 충분히 이용되지 않고 남아서 가용성 암모니아로 변하여 미생물생성에 저해작용을 하여 분해가 중지된다.If the value of the C / N ratio is much smaller than the optimum value, the lack of carbon causes nitrogen to remain inadequately used to form microorganisms, resulting in soluble ammonia, which inhibits microbial production and stops decomposition.

그러므로 영양물내의 유기물질을 선별하고 조절하여 적당한 C/N 비율에서 혐기성 소화를 실시하면 다량의 메탄이 생성되고, 양호한 분해 결과를 얻을수 있다.Therefore, if anaerobic digestion is performed at the appropriate C / N ratio by selecting and controlling organic substances in nutrients, a large amount of methane is produced and good decomposition results can be obtained.

각종유기물질의 C/N 비율은 톱밥 200 - 500:1, 계분 8 - 36:1, 음식물 쓰레기 10:1, 하수 슬러지 13:1, 소똥 18:1 이다.C / N ratios of various organic substances are sawdust 200-500: 1, total weight 8-36: 1, food waste 10: 1, sewage sludge 13: 1, and cow dung 18: 1.

소화발효조내의 유기물질 농도가 높으면 발효액의 점도가 높아지며 이때 가스 발생량은 감소한다.The higher the concentration of organic matter in the digestive fermentation tank, the higher the viscosity of the fermentation broth and the lower the amount of gas produced.

이것은 생산된 가스류(메탄, 탄산가스, 유화수소, 암모니아가스 등)가 용액속에 집적되어 유해가스 특히, 유화수소와 같은 가스가 미생물의 생육을 저해하기 때문이다.This is because the produced gas streams (methane, carbon dioxide, hydrogen sulfide, ammonia gas, etc.) are accumulated in the solution, and harmful gases, especially gases such as hydrogen sulfide, inhibit the growth of microorganisms.

또, 점도가 높은 발효액에서는 층이 생기며 이로 인하여 미생물의 활등이 제한되기 때문에 유기물의 분해가 감소되며 메탄가스의 발생이 적어진다.In addition, in the fermentation broth having a high viscosity, a layer is formed, thereby limiting the activity of microorganisms, thereby reducing decomposition of organic matter and generating less methane.

이런 경우에는 교반이 가장 좋은 방법이나 소형시설에는 교반이 어러운 경우가 있다. 교반을 하면 미생물의 활동이 왕성하여지나 교반을 하지 않고 점도 문제를 해결하기 위하여는 원료의 적당한 희석농도가 필요하다.In this case, agitation is the best method, but agitation may be difficult in small facilities. Agitation increases the activity of microorganisms, but in order to solve the viscosity problem without stirring, an appropriate dilution concentration of the raw material is required.

혐기성반응에서 영양물질 및 독성물질이 미생물의 생육에 미치는 영향에 있어서는, 혐기성 박태리아의 개략적인 분자식은 C5H7O2N 으로 나타낼수 있고, 이들은 물 80% 고형물질 20% 로 구성되어 있으며, 고형물질은 유기질 90%, 무기질 1%로 이루어져 있다. 유기물질은 탄소, 산소, 질소의 순으로 이루어져 있으며 무기질은 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 철 , 동이다.In the effects of nutrients and toxicants on the growth of microorganisms in anaerobic reactions, the schematic molecular formula of anaerobic bacteria can be represented by C 5 H 7 O 2 N, which consists of 80% water and 20% solids. The solid material consists of 90% organic and 1% inorganic. Organic matter consists of carbon, oxygen and nitrogen, and minerals are phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sodium, iron and copper.

어떤 영양소라도 그 농도가 높아지면 혐기성소화에 악영향을 유발한다.Higher levels of any nutrient can adversely affect anaerobic digestion.

알칼리와 알카리영역에서 자극성과 독성농도는 다음과 같다.The irritant and toxic concentrations in the alkali and alkaline regions are as follows.

암모니아성 질소와 NH4 +이온중에서 암모니아가 독성에 관여하는 반응식은 NH4←NH3+ H+이고, PH가 높아지면 NH3(암모니아)가 많이 생성되어 독성이 증가하는데, 이러한 영향들은 다음과 같다.Among ammonia nitrogen and NH 4 + ion, ammonia is toxic to NH 4 ← NH 3 + H + , and when the pH is high, NH 3 (ammonia) is generated, which increases toxicity. same.

본 고안에서는 고온 소화발효는 소화일수가 단축되어 작은 용량의 소화발효조에서 많은량의 폐기물처리와 바이오가스 생산에 따른 경제성에 기인하여 소화발효조의 온드를 50℃로 유지하는 가온방식을 적용하였으며, 가온방식으로는 발생된 가스를 사용하여 진공온수 보일러를 구동시켜 열공급관을 통해 열을 소화발효조에 공급하여 매탄균생성의 최적온도인 50℃를 항상 유지 하도록 하였다.In this design, high temperature digestive fermentation is applied by heating method that keeps on temperature of digestive fermentation tank at 50 ℃ due to economical efficiency due to large amount of waste treatment and biogas production in small capacity digestive fermentation tank. In the method, the generated gas was used to drive a vacuum hot water boiler to supply heat to the digestive fermentation tank through a heat supply pipe so as to maintain the optimum temperature of methane bacteria at 50 ° C. at all times.

본 고안의 실시 예에 따라 유기물질을 혐기성방법으로 처리시 전기에너지와열에너지를 생산하는데 1톤/day 와 50톤/day 를 표준으로하여 그 구조에 따른 처리용량, 메탄가스의 화학적성질과 발효에너지의 열량등을 표시하면 다음과 같다According to the embodiment of the present invention, when the organic material is treated by anaerobic method, electric energy and heat energy are produced. Based on 1 ton / day and 50 ton / day, the treatment capacity according to the structure, the chemical properties of the methane gas and the fermentation energy It is as follows when we display calories of

● 유기성 폐기물의 혐기성처리 방법Anaerobic treatment of organic waste

● 메탄가스의 화학적 성질● Chemical Properties of Methane

● 유기성 폐기물의 발효에너지 발생량● Fermentation energy generation amount of organic waste

※ Biogas : 100 Nm3/1톤 유기성 폐기물※ Biogas: 100 Nm 3 / 1ton Organic Waste

※ 생산에너지 : 6.0 Kwh/Nm3Biogas (메탄함유비 60%)※ Production energy: 6.0 Kwh / Nm 3 Biogas (methane content 60%)

※ 1Kwh = 860 kcal 발생함※ 1Kwh = 860 kcal

유기성 물질의 분해정도와 이에 따르는 가스 수집량은 발효공정의 에너지 수입비중과 관련된다.The degree of decomposition of organic matter and the amount of gas collection involved are related to the energy imports of the fermentation process.

평균적으로 유기성 폐기물 1톤당 100 Nm3의 Biogas 가 생산되고, 1Nm3의 Biogas 당 (메탄카스 60% 함유) 6.0 Kwh의 에너지가 생기므로 유기성 쓰레기 1톤에서 600 Kwh의 에너지를 얻을 수 있다.On average, 100 Nm 3 of biogas is produced per tonne of organic waste and 6.0 Kwh of energy per 1 Nm 3 of biogas (containing 60% methanecass), resulting in 600 Kwh of energy from 1 ton of organic waste.

이 에너지는 가솔린엔진을 개조하여 제작한 LFG엔진 발전시스템을 통하여 150 Kwh의 전기와 360Kwh의 열에너지를 얻을 수 있다.This energy can be supplied with 150 Kwh of electricity and 360 Kwh of thermal energy through the LFG engine power generation system, which is a modified gasoline engine.

서로 다른 공법의 발효설비에 소요되는 열량은 운전온도에 따라 투입물량 1톤당 50 - 180 Kwh 까지이며, 소요열량을 제외하고도 1톤당 180 - 420 Kwh의 순수 수익열량을 얻을 수 있다.The amount of heat required for fermentation facilities of different methods is up to 50-180 Kwh per tonne of input, depending on the operating temperature, and net revenue of 180-420 Kwh per tonne can be obtained without the required heat.

운전에 필요한 전기에너지를 제외하고 나면 투입물량 1톤당 약 70 - 230 Kwh(평균 100 - 150KwH)의 순수 전기 에너지를 얻을수 있다.Excluding the electrical energy required for operation, approximately 70-230 Kwh (average 100-150 KwH) of pure electrical energy can be obtained per tonne of input.

● 소화 발효조 설치후 다음과 같은 방법으로 운전하여야 한다.● After installing fire extinguishing fermenter, operate as follows.

(1) 모든 배관계통을 점검하고 혐기성조건을 만들어 주기 위하여 제 1소화조(1) The first fire extinguishing tank to check all plumbing lines and to create anaerobic conditions;

와 제 2소화조, 제 3폐수저장조의 상단으로 부터 하단과의 사이에 트여진Between the top and bottom of the second digester and the third wastewater storage tank

1m의 유기물질 이송통로를 50℃의 온수로 채워 소화발효조내에 공기가Filling the 1m organic material transport passage with 50 ℃ hot water,

통하지 않도록 혐기성 조건을 만들어 준다.Create anaerobic conditions that will not work.

(2) 기존 소화처리된 슬러지나 탈리액 또는 분뇨, 계분을 넣어서 매탄생성의(2) Add methane sludge, desorption liquid, manure or poultry

모균을 만들어 주어야 하며, 그 양은 용적량에 따라 다르지만,You have to make them, the amount depends on the volume,

유효용적량의 3% 정도로 한다.It is about 3% of the effective volume.

(3) 유기성 폐기물의 최초 투입은 투입정량의 10% 정도를 매일 20일간(3) For the first input of organic waste, 10% of the input quantity should be charged for 20 days every day.

투입하고 그후부터 매일 투입정량을 투입하여야 한다.After that, the daily dose should be introduced.

(4) 정기적으로 유기산농도, PH, 알카리도, 가스의 CO2함유량, 등을(4) and the like periodically organic acid concentration, PH, alkalinity, CO 2 content of the gas,

점검하여 소화과정을 체크한다. PH가 6이하이면 알카리(가성소다, 잿물)Check the fire extinguishing process. Alkali (caustic soda, lye) if pH is below 6

을 조정하여 넣고 PH가 8이상이면 Hydrochloric 이나 Muriatic Acid와If the pH is over 8, hydrochloric or Muriatic Acid and

같은 산을 조정하여 넣는다.Adjust the same acid.

마른석회 30 kg은 2톤의 물에서 약 0.2 PH 를 일으킨다.30 kg of dry lime produces about 0.2 PH in 2 tons of water.

(5) 소화발효조의 온도유지에 있어서 제 1단계인 산성발효조의 온도는(5) The temperature of the acidic fermentation tank which is the first step in maintaining the temperature of the digestive fermentation tank is

필히 50℃ 가 항상 유지 되도록 하여야 한다.Be sure to keep 50 ℃ at all times.

(6) 혐기성반응은 충격부하에 대하여 매우 민감하므로 부하량이 급격히(6) Anaerobic reactions are very sensitive to impact load, so the load is rapidly

증가되면 전체반응의 평형이 깨져서 유기산이 증가하고 PH는 저하되면서If increased, the equilibrium of the whole reaction is broken, increasing organic acid and decreasing pH.

냄새가 나고 반응조의 기능이 저하된다. 경우에 따라서는 독성물질이It smells and deteriorates the function of the reactor. In some cases, toxic substances

유입되면서 서서히 PH가 저하되고 CH4생산량이 감소될 때도 있다.As it is introduced, the pH is gradually lowered and the production of CH 4 is sometimes reduced.

(7) 유기물질의 투입은 연속적으로 정량을 투입하여야 한다.(7) The input of organic substances should be continuously metered.

과잉투입은 과잉한 생성물을 만들고 소화발효조내의 영양의 균형이Overdosing creates excess product and balances nutrition in digestive fermentation tanks.

무너지게 되고 반대로 부족하면 영양결핍이 되어 미생물을 사멸시킨다.On the contrary, if it is insufficient, it becomes malnourished and kills microorganisms.

2. 소화발효조의 기능은 제 1단계 산성발효조를 거쳐 제 2단계의 알카리성 발효조에서는 메탄가스가 발생되는데, 유기물질의 성상에 따라 약간의2. The function of the digestive fermentation tank is the first stage of acidic fermentation tank, and the alkaline fermentation tank of the second stage generates methane gas.

차이가 있겠으나 음식물쓰레기 처리의 경우, 1톤/day 처리시 발생되는 메탄가스는 100 Nm3/day 이다.In the case of food waste treatment, the amount of methane generated during 1 ton / day is 100 Nm 3 / day.

소화발효조와 각 가스의 유출공정의 기구는 강한 H2S 로 인하여 부충이 심하므로 특수강관을 사용하고 특수재료 및 특수도장으로 보호하여 가스의 누출부분이없도록 하여야 한다.Fire extinguishing tank and equipment of outflow of each gas are severely damaged due to strong H 2 S. Therefore, special steel pipes should be used and protected with special materials and special coatings so that no gas leaks.

가스관의 결정은 1일 평균 가스량만이 아니라 최대시의 가스발생량에Determination of the gas pipe not only depends on the daily average gas volume,

대해서도 고려하여 가스저장탱크등 소비장소까지의 압력손실을 적게 하여야하고, 최대시의 가스발생량은 소화조의 크기와 조작방법에 따라 다르지만In addition, the pressure loss to the consumption place such as the gas storage tank should be reduced, and the amount of gas generated at the maximum depends on the size of the digester and the operation method.

1일 평균 가스발생량의약 1.5 - 3배 정도로 하여야 한다.It should be about 1.5-3 times the average daily gas generation.

가스유속은 최대 7 - 8m/sec 즉, 1일 평균속도 5m/sec 이하로 설계 하여야 한다.The gas flow rate should be designed up to 7-8m / sec, that is, the average speed of 5m / sec or less per day.

가스저장탱크는 소화발효조의 규모와 가스의 이용방법에 따라 소요용량을 결정하는데 매일 발생량의 평군 약 30%정도의 저장규모로 설계하여야 하고,The gas storage tank should be designed with a storage size of about 30% of the average group generated daily to determine the required capacity according to the size of the digestive fermentation tank and the method of using the gas.

메탄가스는 습성이고 부충성이 강하기 때문에 가스저장탱크 내부는 특수도장으로 보호하고 가스는 저장전에 탈류 및 탈황장치를 통하여 탈취시키고 탱크내의 가스 저장량 및 압력 등을 조작실내의 계기에 의해서 확인되도록하고Since methane gas is wet and strong, the inside of the gas storage tank is protected with a special coating, and the gas is deodorized through degassing and desulfurization equipment before storage, and the gas storage volume and pressure in the tank are checked by the instrument in the operating room.

가스압력조정기, 안전장치, 가스열교환기, 과부압장치, 가스여과 및 침액기,가스역류방지기 등의 부속기기를 필히 설치하여야 한다.Accessories such as gas pressure regulator, safety device, gas heat exchanger, overpressure device, gas filtration and immersion device, and gas backflow preventer should be installed.

(1) 가스저장탱크(1) gas storage tank

가스저장탱크는 철판으로 하고 지하 또는 지상에 입지조건에 따라 설치한다.Gas storage tanks are made of steel plates and are installed underground or on the ground depending on the location conditions.

가스정압은 가스탱크의 중량과 면적에 의해 정하고, 탱크의 용적과 형식에The gas static pressure is determined by the weight and area of the gas tank, and depends on the volume and type of the tank.

따라 보통 120 - 200mmAQ 로 하지만 중량을 부가함에 있어서 그 정압을It is usually 120-200mmAQ but the static pressure

증가할수도 있다.It may increase.

탱크의 직경과 높이의 최적비는 1.5:1 혹은 2:1로 하여 설계,제작되어야The optimal ratio of diameter and height of the tank should be designed and manufactured with 1.5: 1 or 2: 1.

한다.do.

(2) 탈황장치(2) Desulfurization device

탈취제로 사용되는 수산화철의 성형크기는 입경 10mm φ - 20mmφ ,The forming size of iron hydroxide used as deodorant is 10mm φ-20mmφ,

충진비중 O.7kg/ℓ, 강도 10 -20kg/입, Fe2O250 - 60% 이어야 한다.The filling ratio should be 0.7kg / l, strength 10-20kg / mouth and 50-60% Fe 2 O 2 .

이 탈황제의 수산화철이 100% 반응하였을때 탈황제 1톤당 H2S 흡수량은When 100% of the iron hydroxide of the desulfurization agent reacts, the amount of H 2 S absorbed per ton of desulfurization agent is

300 - 380kg 이 된다. 황화수소의 흡수량이 증가함에 따라 탈황효율이300-380 kg. As the absorption rate of hydrogen sulfide increases,

저하되어 가고 유황(S)흡수량이 20% 를 넘으면 효율이 급격히 저하된다.When it falls and sulfur (S) absorption exceeds 20%, efficiency will fall rapidly.

유기성폐기물의 소화가스는 황화수소의 농도가 15 - 20g/Nm3이나 되고 CO2 Digestive gases of organic waste have a hydrogen sulfide concentration of 15-20 g / Nm 3 and CO 2

분압도 높으므로 흡수시의 발열반응방지나 탈황제의 수명을 고려하여Partial pressure is also high, so it is possible to prevent exothermic reaction during absorption and

탈황장치기의 크기는 발생가스 100Nm3/day 에 대해 0.4m3이상, 탈황제의The size of the generated gas desulfurization jangchigi 100Nm 0.4m 3 at least about 3 / day, of the desulfurizing agent

량은 0.2m3이상으로 하고,교환등을 고려하여 2개의 탈황장치기를The amount in consideration of, and replaced with 0.2m 3 at least two desulfurizer group

설치하여야 한다.Must be installed.

최초에 충진할때 탈황제의 필요량은 유화수소의 함유량에 의해 차이가 있다.When initially filled, the required amount of desulfurization agent depends on the content of hydrogen sulfide.

탈황제가 충진되었을때 가스의 통과압력손실은 탈황기의 높이와 통과속도에When the desulfurizer is filled, the gas pressure drop is dependent on the height and the speed of the desulfurizer.

의해 다르지만 탈황제 입경 15 - 20mmφ 일때 평균 20 - 30mmH2O 로서By the desulphurizer particle size of 15-20mmφ as an average of 20-30mmH 2 O

최대시에는 60 - 70mmH2O를 넘어서는 안된다.At maximum, it should not exceed 60-70 mmH 2 O.

(3) 여과 및 침액기(3) Filtration and Soaking Machine

배관시 온도의 저하로 응결수가 생기므로 이것을 집수하여 적시 배제하고When plumbing, condensation water is produced due to a drop in temperature.

미립자등이 각 기기에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 기기 앞에 필히 설치Be sure to install it in front of the equipment so that the particles do not affect the equipment.

하여야 한다.shall.

(4) 가스역류방지장치(4) Gas backflow prevention device

가연성가스의 배관에 역화 즉, 폭발을 방지하기 위하여 설치하는 장치로서It is a device installed to prevent backfire, that is, explosion in the pipe of flammable gas.

보일러, LFG 가스 엔진 발전기에는 반드시 설치 하여야 하며, 안전을 위해It must be installed in the boiler and LFG gas engine generator.

소화발효조의 상부나 가스저장탱크의 상부에 설치하는 것이 좋다.It is advisable to install it at the top of the fire fermentation tank or at the top of the gas storage tank.

(5) 가스압력조정기(5) Gas pressure regulator

소화발효조나 가스저장탱크의 상부에 설비하는데, 과압,부압이 동시에It is installed at the upper part of fire extinguishing tank or gas storage tank, and the overpressure and underpressure are simultaneously

작동된다. 탱크내의 압력은 항상변동이 있으므로 이때 소화발효조의 파손을It works. Since the pressure in the tank is always variable, it is necessary to

방지하는 것이 목적이다.The purpose is to prevent.

부압일때는 공기의 침입이 있으므로 폭발을 방지하기 위하여 경보장치의Under negative pressure, there is air intrusion.

설치가 필요하다.Installation is required.

(6) 시료체취 및 온도계(6) sampling and thermometer

가스저장탱크내의 시료를 체취할수있게 내경 150mm 이상의 PVC관을 탱크의In order to capture the sample in the gas storage tank, a PVC pipe with a diameter of 150 mm or more must be

천장에 설치하고 온도계는 저항측온체를 방충라이닝을 한 관에 넣어서It is installed on the ceiling, and the thermometer is placed in a tube lined with insect resistance

이것을 탱크내의 중심근처에 설비하여 온도변화를 전기저항으로 바꾸어This is installed near the center of the tank to change the temperature change into electrical resistance.

탱크외부 어느곳에서도 지시 할수 있는것을 사용하여야 한다.Anything outside the tank should be used.

(7) 가스열교환기(건가스)(7) gas heat exchanger (dry gas)

메탄가스의 조성은 CH4: 63%, CO2: 37%, H2S : 0.5%, NH4: 2.5%가 함유The composition of methane gas contains CH 4 : 63%, CO 2 : 37%, H 2 S: 0.5%, NH 4 : 2.5%

되어 있고, 습성이며 부충성이 강하기 때문에 열교환기를 통해 건가스화하여Dry, gasified through heat exchanger

가스중의 CO2를 세정하고 순수한 메탄을 가스엔진발전기나 보일러 시스탬의Clean CO 2 in the gas and remove pure methane from the gas engine generator or boiler system.

열원으로 사용하고, 필요시 2 - 15kg/cm3의 압축용기에 넣어 대체 에너지로Use as a heat source and, if necessary, put it in a compression vessel of 2-15kg / cm 3 as an alternative energy.

사용한다.use.

3. 본 고안에서 사용되는 진공온수 보일러는 버너, 화로, 연관, 열매수,3. The vacuum hot water boiler used in the present invention is a burner, a brazier, a fire pipe, a fruit water,

감압증기실, 열교환기, 자동추기장치로 구성되어있고, 화로, 연관, 열매수,감압증기실, 열교환기는 밀폐된 관체내에 있으며, 그 안에 화로, 연관은 열매수에 둘려쌓여 있다.Consisting of reduced pressure steam room, heat exchanger, automatic extractor, brazier, pipe, fruit water, reduced steam room, heat exchanger are enclosed in the conduit, and the furnace and pipe are surrounded by fruit water.

감압증기실은 대기압이하로 감압된 상태(진공)로 유지되므로 버너에 의해The vacuum chamber is kept under reduced pressure (vacuum) under atmospheric pressure,

화로, 연관에 열을 공급하면 그것을 둘러싸고 있는 열매수가 가열되어 진다.열매수는 가열됨과 동시에 비등하여 그 온도에 상당하는 증기를 발생시켜 감압증기실은 그 온도에 맞는 증기압력으로 된다.When heat is supplied to the furnace and pipe, the fruit water surrounding it is heated. The hot water is heated and boiled to generate steam corresponding to the temperature, and the decompression steam chamber is at a steam pressure corresponding to the temperature.

이처럼 관체내에서 발생된 증기는 감압증기실내에 삽입되어 있는 열교환기 표면에 도달하여 열교환기 표면의 온도가 증기온도보다 낮으면 응축하여 물방울로 되어 중력에 의해 다시 열매수로 돌아온다. 이 열교환은 증기의 응축열전달이므로 통상의 온수보일러의 액열교환보다도 전열면적당 열교환량은 상당히 크다.In this way, the steam generated in the tube reaches the surface of the heat exchanger inserted in the vacuum chamber, and when the temperature of the heat exchanger surface is lower than the steam temperature, the steam condenses and returns to the fruit water by gravity. Since this heat exchange is condensation heat transfer of steam, the amount of heat exchange per heat transfer area is considerably larger than that of a conventional hot water boiler.

열전달은 비등, 응축전달을 이용하는데, 일반적으로 통용되고 있는 열전달율은 다음과 같다.Heat transfer uses boiling and condensation transfer, and heat transfer rates generally used are as follows.

˙물의 자연대류 - 약 300 - 600kcal/m2h℃Natural Convection of Water-About 300-600kcal / m 2 h ℃

˙물의 강제대류 - 약 1,000 - 3,000kcal/m2h℃Forced convection of water-about 1,000-3,000kcal / m 2 h ℃

˙물의 비등 - 약 5,000kcal/m2h℃Boiling Water-about 5,000kcal / m 2 h ℃

˙수증기의 응축 - 약 10,000 - 30,000kcal/m2h℃Condensation of water vapor-about 10,000-30,000kcal / m 2 h ℃

이처럼 열교환기 전열면적이 같으면 비등, 응축 열전달을 이용하는 쪽의 열전달량이 크다.Thus, when heat exchanger heat transfer area is the same, the heat transfer amount of the side which uses boiling and condensation heat transfer is large.

그리고 열전달부에는 연소가스등에 의해 열매수에 열을 전달하는 화로 및In addition, the heat transfer unit includes a furnace for transferring heat to the fruit water by combustion gas, etc.

연관과 감압증기에 의해 물 또는 각종 액체로 열을 전달하는 열교환기가 있다.There is a heat exchanger that transfers heat to water or to various liquids by the tube and reduced pressure steam.

그리고 가스발생과 추기장치에 있어서, 진공온수보일러는 감압증기실의 공기및 열매수중에 용존산소를 탈기하여 공기가 없는 상태로 되어 있는데 이상태에서도 불응축가스인 수소가스가 발생한다.In the gas generating and scavenging apparatus, the vacuum hot water boiler degass the dissolved oxygen in the air and the fruit water of the vacuum chamber, and there is no air. Even in this state, hydrogen gas that is a non-condensing gas is generated.

어떤 물이라도 2H2O ⇔ 2H++ 2OH-와 같은 화학식과 같이 수소이온(2H)과Any water even 2H 2 O ⇔ 2H + + 2OH - hydrogen ions (2H) as shown in the formula, such as the

수산이온(2OH)으로 전리되어 있다.It is ionized with hydroxyl ion (2OH).

한편 물과 접촉하는 강재표면은 조직이 균일하지 않으므로 이온화경향이On the other hand, the steel surface in contact with water is not uniform in structure, so the tendency to ionization

높은 곳과 그렇지 않는곳이 있다, 이온화경향이 높은곳을 양극으로하여 이There is a high place and a non-high place.

부분에서 Fe 원자가 전자(2e)를 남겨 철이온(Fe2+)으로 되어 용출된다.In the part, Fe atoms leave electrons 2e to become iron ions (Fe 2+ ) and are eluted.

남겨진 전자는 양극주변으로 이동되어 음극을 만든다.The remaining electrons are moved around the anode to form the cathode.

여기서 음극부의 전자는 수중의 수소이온과 전기적으로 중화되어 그 결과Where the electrons in the cathode are electrically neutralized with hydrogen ions in water

2e-+ 2H+= H2, 2e-+ 2H++ 1/202식에 필적하는 수소(H2) 또는 물(H2O)르 2e - + 2H + = H 2 , 2e - + 2H + + hydrogen (H 2) or water (H 2 O) comparable to the 1/20 second formula le

생성한다.Create

한편 양극부에서 용출된 철이온은 물중의 수산이온과 반응하여 Fe2++ 20H-⇒ Fe(OH)2식에 필적하는 수산화제일철 [Fe(OH)2]을 형성하여 보호피막의On the other hand, the iron ions eluted from the anode part react with hydroxyl ions in water to form ferrous hydroxide [Fe (OH) 2 ], which is comparable to Fe 2+ + 20H - ⇒ Fe (OH) 2 ,

역할을 한다.Play a role.

진공보일러는 새로운 산소가 공급되지 않으므로 Fe2++ 2OH-⇒ Fe(OH)2식의 반응에서 정지하며 연소시간이 1,000시간 경과하면 정지되어 수소가스발생도 정지된다.Since the vacuum boiler is not supplied with new oxygen, it stops in the reaction of Fe 2+ + 2OH - ⇒ Fe (OH) 2 formula, and stops hydrogen gas generation after 1,000 hours of combustion time.

진공온수보일러에서는 자동추기장치를 부착하여 불응축가스를 자동적으로In the vacuum hot water boiler, the automatic extraction device is attached to automatically discharge the non-condensable gas.

관외로 배출하고 있다. 히터내부에 불응축가스가 존재하게 되면 운전중에는항상 관체보다 상대적으로 공기에 의해 냉각되어있는 공기탱크에 가스가It is discharged outside the hall. If non-condensable gas is present in the heater, the gas is always stored in the air tank, which is cooled by air, rather than the tube.

집중 된다. 그러면 불응축가스에 의해 증기의 유입이 저해되고, 방열에Are concentrated. This prevents the inflow of steam by non-condensable gases and

의해 공기 탱크의 온도가 내려간다.This lowers the temperature of the air tank.

열매수온도에 어느정도 온도차가 생기면 추기제어기기에 의해 추기펌프가If there is a temperature difference to the fruit water temperature, the bleeding pump

작동하여 공기탱크의 불응축가스를 관체 밖으로 배출 시킨다. 불응축가스가배출되면 증기가 다시 저실로 들어가 열매수와 공기탱크의 온도차가 없어지게 되어 추기펌프가 정지한다.To discharge the non-condensable gas from the air tank. When the non-condensable gas is discharged, the steam enters the low chamber again and there is no temperature difference between the fruit water and the air tank, and the bleeding pump stops.

● L.F.G 진공온수 보일러 사양(20톤/day - 50톤/day표준)● L.F.G Vacuum Hot Water Boiler Specification (20ton / day-50ton / day standard)

연소용 공기량에 있어서, 버너가 연소되기 위해서는 다량의 신선한 공기가 필요하게 되므로 진공온수 보일러 히터설치장소에는 충분한 유효면적을 갖는 급기구, 배기구를 설치하여 옥외로 통하도록 하여야 한다. 기체연료중 L.F G.의 연소용 공기량은 다음과 같다.In the amount of combustion air, a large amount of fresh air is required for the burner to be burned, so the air supply and the exhaust port having a sufficient effective area should be installed in the vacuum hot water boiler heater installation place so as to be connected outdoors. The combustion air volume of L.F G. in gaseous fuel is as follows.

ROU - 150 L.F.G연료(Hl>3,500Kcal/Nm3)의 경우.ROU-for 150 LFG fuel (Hl> 3,500 Kcal / Nm 3 ).

A={11.1(Hl/10,000)+0.2}×mA = {11.1 (Hl / 10,000) +0.2} × m

A:필요 공기량, Nm3/Nm3연료A: Required air volume, Nm 3 / Nm 3 fuel

Hl: 고위 발열량, Kcal/Nm3연료Hl: senior calorific value, Kcal / Nm 3 fuel

m : 공기비 0.55m: air ratio 0.55

그러므로 14.6Nm3/Nm3(L.F.G)이고Therefore, 14.6 Nm 3 / Nm 3 (LFG)

배기가스량은 ROU-150, LFG연료의 경우,The amount of exhaust gas is ROU-150, LFG fuel

Vg={11.9+11.1(m-1)}(Hl/10,000)+{0.5+0.2(m-1)}Nm3/Nm3 Vg = {11.9 + 11.1 (m-1)} (Hl / 10,000) + {0.5 + 0.2 (m-1)} Nm 3 / Nm 3

연도설계시는 실제 배기가스량(고온에서는 가스가 온도에 의해 팽창되므로)In the year design, the actual amount of exhaust gas (since the gas expands with temperature at high temperatures)

으로 계산하여야 하므로 ROU-150의 경우In case of ROU-150

연소 소비량 F=58.7Nm3/HCombustion consumption F = 58.7 Nm 3 / H

Vg=14.6 ×58.7=857.02Nm3/HVg = 14.6 × 58.7 = 857.02Nm 3 / H

배기가스온도 260℃로 하였을 경우에 배기가스량 G는When the exhaust gas temperature is 260 ° C, the exhaust gas amount G is

G=857.02 ×273+260/273 = 1,673.3m3/H이며G = 857.02 × 273 + 260/273 = 1,673.3 m 3 / H

열팽창에 있어서는 물은 가온되어짐에 따라 팽창되는 데 4℃물은 80℃까지In thermal expansion, the water expands as it warms up.

가열하면 3%증가하게 된다.Heating increases 3%.

보유수량 100ℓ에서 3ℓ, 1,000ℓ에서 30ℓ팽창하게 된다.The amount of water retained expands from 3 l at 100 l and from 30 l at 1,000 l.

팽창량은 다음식에 의해 구해진다.The amount of expansion is obtained by the following equation.

ΔV=(1/Pf-1/Pi)VΔV = (1 / Pf-1 / Pi) V

ΔV:팽창량( ℓ)ΔV: Expansion amount (ℓ)

V:계통 전체의 보유수량( ℓ)V: Quantity of whole system (ℓ)

Pi:초기의 비중량(Kg f/ℓ)Pi: Initial specific weight (Kg f / ℓ)

Pf:온도상승후 비중량 (Kg f/ℓ)Pf: Specific weight after temperature rise (Kg f / ℓ)

● 물의 비중량과 온도 상승에 의한 체적 증가율● Volume increase rate by specific weight of water and temperature rise

열교환기 출력에 있어서는 히터관체에 열교환기를 내장하는 간접가열식에서는 버너의 최대출력과 열교환기의 출력과는 아무런 관계가 성립되지 않는다.In the heat exchanger output, indirect heating type in which the heat exchanger is incorporated in the heater tube has no relationship between the maximum output of the burner and the output of the heat exchanger.

예를 들면, 난방열교환기에서는 입구온도 65℃, 유량 25,000ℓ/h일 때, 출구온도는 75℃로 되고 출력 250,000Kcal/H가 된다.For example, in the heating heat exchanger, when the inlet temperature is 65 ° C and the flow rate is 25,000 l / h, the outlet temperature is 75 ° C and the output is 250,000 Kcal / H.

● 가스배관시 주의 사항은 다음과 같다.● Cautions for gas piping are as follows.

(1) 배관은 외력에 의해 손상, 부식을 받지 않는 경로 및 위치로 하여야 한다.(1) Pipes are to be in a path and position that is not damaged or corroded by external forces.

(2) 배관은 공사 및 점검이 용이한 장소로 하여야 한다.(2) Piping is to be at a place where construction and inspection are easy.

(3) 지중매설 및 은폐부분의 배관은 도로 또는 건물과 평행하게 하고(3) Piping of underground buried and concealed sections should be parallel to roads or buildings.

경사배관을 하여서는 안 된다.No inclined piping should be provided.

(4) 공급관은 동일 단지내는 1본으로 한다.(4) One supply pipe shall be provided in the same complex.

(5) 동일배관으로 냉온수기와 여러기기에 가스가 공급될 경우 여러기기와(5) When gas is supplied to hot and cold water and several devices through the same pipe,

진공온수히터에 공급압력이 떨어지지 않도록 배관경 및 가스압력을Do not drop the supply pressure on the vacuum hot water heater.

선정하여야 한다.Should be selected.

(6) 배관지지는 자중, 열선축, 진공등의 영향을 고려하여 필요한 간격 및(6) The pipe support should be provided with the necessary spacing and

장소를 가진 지지대로서 지지하여야 한다.It shall be supported as a support with a place.

(7) 부동침하의 위험이 있는 장소에는 후렉시블관등으로 시공한다.(7) Install flexible pipes at places where there is a risk of floating settlement.

(8) 반드시 가스유량계는 진공온수 히터 전용으로 설치하고 진공온수히터(8) The gas flowmeter must be installed exclusively for the vacuum hot water heater and the vacuum hot water heater

가스유량계에 적합한 유량계를 부착하고 전기설비와 60cm이상 간격과Attach the flow meter suitable for gas flow meter

주위온도 60℃이상 되는 곳은 피하여야 한다.The place where the ambient temperature is over 60 ℃ should be avoided.

● 접속구경및 열교환기내의 보유수량● Port size and quantity held in heat exchanger

진공온수히터는 플렌지 타입이고, 10Kg/cm2의 내압강도를 표준으로 한다.The vacuum hot water heater is of flange type and has a pressure resistance of 10 Kg / cm 2 as a standard.

4. L.F.G. 가스 엔진 발전시스템은 가소린 엔진의 연료장치와 전기장치를4. L.F.G. The gas engine power generation system uses the fuel and electrical equipment of gasoline engines.

L.F.G.연료용으로 개조시켜 발전기를 통해 전기에너지와 열에너지를 발생시키는 구조에 있어서, 가소린 엔진은 실린더내를 피스톤이 왕복운동을 하고 그 움직임을 커넥팅로드, 크랭크샤프트에 의하여 회전운동으로 바꾼다.In the structure that generates electric energy and heat energy through the generator by converting it to L.F.G. fuel, the gasoline engine reciprocates the piston in the cylinder and converts the movement into rotational motion by connecting rod and crankshaft.

피스톤의 왕복운동중 상사점에서 하사점까지의 거리를 행정(STROKE)이라고 하며 크랭크암 길이의 2배로 되어 있다.The distance from the top dead center to the bottom dead center during the reciprocating motion of the piston is called stroke and is twice the length of the crank arm.

피스톤의 연소실 용적, 행정용적(배기량)에 따라 엔진의 크기를 나타내는The size of the engine depends on the combustion chamber volume and stroke volume (exhaust volume) of the piston.

기준으로 하고 있으며, 피스톤의 왕복운동중에 혼합기의 흡입,압축,연소에 의한 폭발 및 연소가스의 배기가 이루어지며 이 형식에 의하여 4사이클 엔진과 2 사이클 엔진으로 분류된다.In the reciprocating motion of the piston, the mixer explodes by inhalation, compression, and combustion, and exhausts combustion gases, and is classified into four-cycle engine and two-cycle engine by this type.

4사이클엔진은 연소가스의 배기와 새로운 혼합기의 흡입이 각각의 행정에서이루어 지는 데, 그 구조를 대별하면 동력을 발생하는 엔진본체와 연료공급장치, 윤활장치, 냉각장치, 전기장치등 부속장치로 나누어 진다.The four-cycle engine consists of exhaust of combustion gas and suction of new mixer in each stroke. The structure is divided into engine body, fuel supply device, lubrication device, cooling device, and electric device that generate power. Divided.

본고안에서 사용되는 L.F.G엔진은 가소린 엔진의 구조에서 연료장치와 전기장치를 개조시켜 메탄가스(L.F.G)를 연료로 사용하여 발전기를 통해서 전기에너지를 생산하는 장치이다.The L.F.G engine used in this paper is a device that generates electric energy through a generator by using methane gas (L.F.G) as a fuel by modifying the fuel system and electric system in the structure of a gasoline engine.

● L.F.G가스엔진의 재원● Source of L.F.G Gas Engine

L.F.G가스엔진에 있어서 연료장치와 전기장치 계통을 요약하면 다음과 같다.The fuel system and electric system in L.F.G gas engine are summarized as follows.

● 연료라인 장치● Fuel line device

● 전기라인 장치● Electric line device

(1) 솔레노이드 벨브(1) solenoid valve

연료차단과 공급벨브로서 벨브 및 리턴스프링으로 구성되어 있다.It is composed of valve and return spring as fuel shutoff and supply valve.

코일에 전류가 흐르면 전자석이 되어 플런저 리턴 스프링의 장력을 이기고When current flows through the coil, it becomes an electromagnet to overcome the tension of the plunger return spring

벨브를 열어 연료를 공급하며 엔진의 냉각수 수온이 낮을때는 봄베내에Open the valve to supply fuel, and in the cylinder when the coolant temperature of the engine is low

기화되어 있는 L.F.G가스를 사용하여도 시동성이 좋으며, 솔레노이드 아래Excellent start-up is possible even when vaporized L.F.G gas is used.

부분에 여과기를 설치하여 메탄가스 속에 있는 불순물을 여과 하도록 한다.A filter is installed at the part to filter out impurities in the methane gas.

(2) 냉각장치(2) chiller

냉각장치는 엔진의 모든 부하운전에서도 냉각수를 항상 적당한 온도로The chiller ensures that the coolant is always at

유지시켜 엔진 각부의 기능을 정상적으로 발휘할수있도록 하는 장치기로서,As a device to maintain the function of each part of the engine normally,

수냉식 냉각장치를 사용하는데 실린더 헤드, 실린더 블록에 물재킷을 설치Water-cooled chiller is used to install water jacket on cylinder head and cylinder block

하고, 물재킷과 라디에터를 호스에 의하여 접속하여 물펌프에 의해 냉각수를Connect the water jacket and the radiator with a hose and cool the water with a water pump.

강제적으로 순한시켜 물재킷 내부를 냉각하여 따뜻해진 냉각수를 라디에터Radiant water is cooled by forcibly cooling the inside of the water jacket

에 유도하여 외기로 냉각한다.Induced to cool to outside air.

물재킷과 라디에터 사이에 수은 조절기가 설치되어 있어, 냉각수의 온도를A mercury regulator is installed between the water jacket and the radiator,

적당한 온도로 유지 시켜준다.Keep it at the proper temperature.

(3)베이퍼 라이저(3) Vapor riser

가소린엔진의 기화기에 해당하며, 메탄가스를 감압기화시켜 일정한 압력으로It corresponds to the gasifier of gasoline engine, and the methane gas is vaporized under reduced pressure.

유지시켜며, 엔진의 부하증감에 따라 기화량을 조절한다.It maintains and adjusts the amount of vaporization according to the increase and decrease of engine load.

메탄가스 봄베에 포함되어 있는 기체연료만을 사용하였을 경우에 봄베의When using only the gaseous fuel included in the methane gas cylinder,

용량을 크게 하여야 한다.The capacity should be increased.

베이퍼라이저는 기체상태의 메탄가스를 엔진에 공급하는데 감압, 기화조압Vaporizer supplies gaseous methane gas to the engine.

작용을 한다.It works.

(4)혼합기(4) mixer

베이퍼타이저에서 기화된 메탄가스를 공기와 혼합하여 연소실에 공급하는Vaporized methane gas is mixed with air and supplied to the combustion chamber.

장치로서 연소 혼합비는 15:3이며, L.P.G엔진의 기화기와 같은 역할을 한다.As a device, the combustion mixing ratio is 15: 3 and acts like a vaporizer for L.P.G engines.

기화성능이 우수하며 기화기보다 구조가 간단하고 기본회로는 메인회로Excellent vaporization performance, simpler structure than vaporizer, main circuit is main circuit

공전저속회로, 동력회로로 구성되어 있다.It consists of an idle low speed circuit and a power circuit.

● 메인회로● Main circuit

스로틀벨브의 개도에 따라 연료를 공급하는 장치로서 스로틀벨브가 많이As a device to supply fuel according to the opening degree of the throttle valve, a lot of throttle valves

열리면 연료공급도 많아진다. 엔진의 작동중에 스로틀밸브가 열리면 공기는Opening up also increases fuel supply. If the throttle valve opens while the engine is running, the air will

벤트리부분을 통과하면서 공기흐름이 빨라져 메인노즐로부터 연료가 나온다.As the air flows through the vent tree, fuel flows out of the main nozzle.

이 연료는 공기와 같이 연소실에 공급되며 흡입공기가 많으면 연료공급도This fuel is supplied to the combustion chamber together with the air.

증가한다.Increases.

● 공전 및 저속회로● idle and low speed circuit

엔진이 공전 및 저속일때 연료와 공기를 연소실에 공급하는 회로로서A circuit that supplies fuel and air to the combustion chamber when the engine is idle and low speed.

스로틀밸브가 닫혀 있으면 공전저속회로부분으로 공기와 연료가 연소실내로If the throttle valve is closed, air and fuel flow into the combustion chamber

공급된다.Supplied.

또한 전폐에 가까울때 즉, 저속일때 공전회로와 스로틀밸브의 열린 통로를 통해 연료와 공기가 공급되며 조정 스크류의 조정에 따라 변화한다.In addition, at close speed, that is, at low speed, fuel and air are supplied through the open circuit of the idle circuit and the throttle valve, and change with the adjustment of the adjusting screw.

● 동력벨브● Motorized Valve

큰부하시 스로틀벨브가 많이 열린상태에서 작동하는 벨브로서 저속시에는A valve that operates with a lot of throttle valves open at high loads.

스로틀밸브가 닫혀있기 때문에 흡기다기관에는 큰진공이 작용하고 있어Because the throttle valve is closed, a large vacuum is applied to the intake manifold.

동력다이어프램은 당겨진다.The power diaphragm is pulled.

이때에 엔진을 가속하게 되면 스로틀밸브가 열리므로 흡기다기관내에 진공은At this time, if the engine is accelerated, the throttle valve opens, so that the vacuum in the intake manifold

저하되어 동력다이어프램에 있는 코일 스프링의 장력에 의해 동력벨브를When the power valve is depressed, the tension of the coil spring on the power diaphragm

밀어 연료통로가 열리게 되므로 연료는 메인통로로 공급된다.The fuel passage is opened so that fuel is supplied to the main passage.

● 공전조정스크류● idle adjustment screw

공전조정스크류는 공회전시 혼합기를 조정하고 공회전을 조정하는 것이며The idle adjustment screw adjusts the mixer and adjusts idle during idle.

공회전시에 1차 스크류벨브의 개패를 할 필요가 없게 된다.It is not necessary to open and close the primary screw valve during idling.

만일 이 회로가 없으면 스로틀벨브를 직접 개패하여야 하므로 공기와 메탄If this circuit is missing, the air and methane must be

가스의 혼합비 조절회로 제어장치의 부압특성이 불균형하므로 운전특성이Since the negative pressure characteristics of the gas mixing ratio regulating circuit controller are unbalanced,

저하된다.Degrades.

(5) 엔진 연소실(5) engine combustion chamber

연소실은 실린더 헤드의 패인곳과 피스톤 헤드부위를 에워 싼 부분으로 되어Combustion chamber is a part that surrounds the hollow of the cylinder head and the piston head

있으며 혼합기를 연소시켜서 열 에너지를 발생시키는 곳이다.It is where the energy is generated by burning the mixer.

따라서 연소실의 양부에 따라 엔진전체의 성능은 크게 영향을 받게된다.Therefore, the performance of the entire engine is greatly affected by the quality of the combustion chamber.

(6) 충전장치(6) charging device

충전장치는 운행중 엔진에 의하여 회전하는 충전발전기와 발전기의 발생The charging device generates charge generators and generators that are rotated by the engine during operation.

전압을 조정하는 전압조정기로 구성되어 있다. L.F.G 연료 충전 발전기는It consists of a voltage regulator to adjust the voltage. L.F.G fuel charge generator

교류발전기를 사용한다.Use an alternator.

교류발전기의 발전원리는 전자유도작용인데, 그 구성은 스테이터, 로터 및The power generation principle of the alternator is the electromagnetic induction action, which consists of a stator, a rotor and

실리콘 다이오드의 주요부분으로 되어 있고 내부구조는 바깥쪽에는Is the main part of the silicon diode and the internal structure

스테이터를 안쪽에는 로터를 배치하고 있다.The rotor is placed inside the stator.

충전발전기는 엔진에서 벨트로 구동되기 때문에 운행조건에 따라The charging generator is driven by the belt from the engine,

엔진의 회전이 변하면 발전기의 회전수도 변화한다.As the engine's rotation changes, so does the generator's rotation.

엔진을 고속으로 운행하여 발전기의 회전속도가 높을때는 필요로하는 전압Voltage required when the engine is running at high speed and the rotation speed of the generator is high

이상으로 발생전압이 상승함으로 다른 전기장치를 파손할 경우가 있다.As the voltage generated rises above, other electric devices may be damaged.

충전장치에서는 규정값(규정전압 12V용 발전기는 14.5 - 15.5V)이상으로In the charging device, over the specified value (14.5-15.5V for the generator for regulated voltage 12V)

전압이 상승했을때 충전발전기의 전압을 일정하게 조정하는 장치인It is a device that adjusts the voltage of the charging generator constantly when the voltage rises.

전압조정기가 필요하게 되는데, L.F.G. 연료장치기에는 카본파일식이 사용I need a voltage regulator, L.F.G. Carbon pile type is used for fuel equipment

된다. 이것은 접점식의 접점과 저항대신에 카본의 얇은 원판을 합쳐 카본do. It combines a thin disc of carbon instead of a contact and resistance

파일의 접촉저항을 압착력의 강약에 따라서 변화시키는 방법으로서As a method of changing the contact resistance of the pile in accordance with the strength of the pressing force

이 방식의 전압조정은 충전발전기의 회전수가 증가하여 발생전압이 조정값에In this type of voltage regulation, the number of revolutions of the charging generator is increased so that the generated voltage

이르게 되면 마그넷 자력이 강해져서 스프링에 의하여 압착되어 있는 카본When this happens, the magnet magnetic force becomes stronger and the carbon pressed by the spring

파일의 접촉압력을 감소시키는데, 카본파일의 압력이 감소되면 접촉저항이When the pressure of the carbon pile is reduced, the contact resistance is reduced.

증가되므로 계자전류를 제어하여 전압을 조정하도록 되어 있다.As it increases, the voltage is controlled by controlling the field current.

(7) E.C.U(7) E.C.U

컴퓨터의 제어계통은 각종센서와 E.C.U 로 구성되며 센서에서 엔진의 상태를The control system of the computer consists of various sensors and E.C.U.

검출하고 각종센서로부터 신호에 의하여 연료분사시기와 분사량을 계산한다.The fuel injection timing and injection amount are calculated by detecting the signals.

각종센서는 흡입공기량 부하, 냉각수온도, 흡기온도, 엔진회전수 및 운행속Various sensors include intake air volume load, coolant temperature, intake temperature, engine speed and running speed.

도 등의 상태를 전기적신호로 바꾸어 E.C.U 에 보내면 E.C.U 는 이러한 신호E.C.U sends these signals to the E.C.U by converting the state of the island to an electrical signal.

를 기초로 하여 운행상태에 맞추어 연료의 분사량을 결정하고 인젝터를 구동To determine the injection volume of the fuel in accordance with the driving conditions and drive the injector

한다. 연료의 분사는 4개의 인젝터를 순차적으로 구동하는 동기분사방식do. Injection of fuel is a synchronous injection method that drives four injectors sequentially

이며, 공전시에는 부하에 따라 ISC-Servo를 구동하고 안정된 공전속도를When idling, drive ISC-Servo according to the load and maintain stable idling speed.

유지하도록 한다.Keep it.

(8) 점화장치(8) ignition

엔진이 회전하면 배전기의 캠에 의하여 접점이 열려 1차전류가 차단됨과When the engine rotates, the contact is opened by the distributor's cam to cut off the primary current.

동시에 점화코일에는 유도작용에 의하여 고전압이 발생되어 2차회로At the same time, high voltage is generated in the ignition coil by induction action,

(고압회로)에 2차 전류가 흐른다.Secondary current flows through the (high voltage circuit).

전화코일(2차코일) ⇒ 배전기 ⇒ 점화플러그 ⇒ 접지Telephone coil (secondary coil) ⇒ distributor ⇒ spark plug ⇒ ground

더욱이 단속기 접점과 병렬로 접속되어 있는 축전지는 접점이 열릴때 발생Furthermore, batteries connected in parallel with the contactor contacts occur when the contacts are opened.

되는 불꽃을 흡수하여 단속기 접점의 소손을 방지함과 동시에 1차전류의It absorbs sparks and prevents burner contact burnout and at the same time

차단을 신속하게 하여 2차 코일의 전압을 높이는 역할을 한다.It acts to quickly cut off the voltage of the secondary coil.

5. 본 고안에서 사용되는 L.F.G용 엔진터빈과 연결하여 전기에너지를 발생시키는 발전기 시스템의 사양은 다음과 같다.5. The specification of the generator system that generates electrical energy by connecting to the engine turbine for L.F.G used in the present invention is as follows.

● 발전기 사양● Generator Specification

● 본 고안에서 사용되는 발전기 시스템의 주요기기의 조정내용을 설명하면다음과 같다● The following describes the adjustment of the main equipment of the generator system used in the present invention.

(1) 교류 전압계(1) AC voltmeter

발전전압을 지시하는 계기로 각상마다 정격전압을 지시한다.It is an instrument to indicate the generation voltage and indicates the rated voltage for each phase.

전압조정은 조정손잡이를 좌우로 돌리면서 조정한다.Voltage adjustment is made by turning the adjustment knob left or right.

(2) 주파수계(2) frequency meter

발전기 전원의 주파수를 지시하는 계기로 정격주파수를 지시하여야 한다.An instrument indicating the frequency of the generator power supply shall indicate the rated frequency.

엔진의 회전속도와 비례하므로 조속기를 좌우로 움직여 정상주파수가Since it is proportional to the engine's rotational speed, move the governor left or right

되도록한다.Be sure to

(3) 전류계(3) ammeter

발전기 부하전류를 지시하는 계기로 부하전류가 각상마다 정격전류를It is an instrument that indicates generator load current.

초과하지 않도록 주의 하여야 한다.Care must be taken not to exceed it.

(4) 전압절환 스위치(4) voltage switching switch

발전기의 각 상간의 전압을 측정하기 위한 절체 스위치이다.The transfer switch for measuring the voltage between each phase of the generator.

(5) 전류절환 스위치(5) current switching switch

부하를 걸었을때 각 상간의 부하전류를 측정하기 위한 절체 스위치이다.It is a transfer switch to measure load current between each phase when load is applied.

(6) 전압조정기(6) voltage regulator

발전기의 전압을 조정하기 위한 가변저항기로 항상 정격전압을 설정하도록Always set the rated voltage with a variable resistor to adjust the voltage of the generator.

전압하강이나 전압상승으로 돌려서 조정한다.Adjust by turning to voltage drop or voltage rise.

● L.F.G용 엔진발전기를 사용함에 있어서 다음과 같은 검사 및 시험결과에적합하여야 한다.● In using engine generator for L.F.G, it shall be suitable for the following inspection and test results.

(1) 무부하 시험(1) no-load test

전압상승특성 및 단락전류 특성을 구한다.The voltage rise and short-circuit current characteristics are obtained.

(2)전압 및 주파수 변동 특성 시험(2) Voltage and frequency fluctuation characteristics test

무부하에서 정격부하까지 전압변동율은 ±2.5%이하, 무부하에서 정격부하Voltage change rate from no load to rated load is less than ± 2.5%, no load at no load

까지 주파수 변동율은 ±5%이하의 특성을 만족하고 있는가를 측정한다.Until now, it is measured whether the frequency variation rate satisfies the characteristic of ± 5% or less.

(3) 온도상승시험(3) Temperature rise test

정격부하에서 발전기 각부의 온도가 포화상태일때 각부의 온도를 측정하여When the temperature of each part of the generator is saturated at the rated load, measure the temperature of each part

다음값 이하이어야 한다.Should be less than or equal to

(4) 절연저항측정(4) Insulation resistance measurement

권선과 권선, 권선과 외함간의 절연저항은 1,00O Volt 절연저항기로Insulation resistance between winding and winding, winding and enclosure is 1,00O Volt insulation resistor.

측정하여 5MΩ 이상이다.It is 5 MΩ or more by measurement.

(5) 내전압시험(5) Withstand voltage test

권선과 대지간의 AC전원을 다음값으로 서서히 인가하여 1분간 유지하였을때When the AC power between the winding and the ground is gradually applied to the following values and maintained for 1 minute

절연파괴, 섬락등이 일어나지 않아야 한다.No breakdown or flashover should occur.

① 전기자권선 : 2E + 100[V] (최저 150O Volt)① Armature winding: 2E + 100 [V] (Minimum 150O Volt)

② 계자권선 : 10EX [V] (최저 150O Volt)② Field winding: 10EX [V] (Minimum 150O Volt)

(6) 비상출력시험(6) Emergency output test

연속출력의 110%에서 1시간 운전하여 발전기 각부에 이상이 발생하지 아니Operate for 1 hour at 110% of continuous output so that no abnormality occurs in each part of generator.

하여야 한다.shall.

(7) 파행 왜형율 측정(7) Climbing Distortion Rate Measurement

무부하 정격전압에서 10%이하의 특성을 만족하는가 측정한다.It is measured whether the characteristic under 10% is satisfied at the no-load rated voltage.

(8) 전압조정범위(8) Voltage adjustment range

정격전압에서 ±5%정도의 범위를 만족하는가를 확인하며, 전압조정범위는Check if the rated voltage is within ± 5% of the rated voltage range.

정확한 값을 요구하지 아니한다.It does not require exact values.

6. 유기성 폐기물은 수분 80%, 고형물질 20%로 구성되어 있고, 고형물은6. Organic waste consists of 80% moisture and 20% solids.

유기질 90%, 무기질 10%로 되어 있기 때문에 폐기물을 혐기성 방법에 의하여처리하였을 경우에 발생되는 슬러지와 폐수를 제 2차 공해 없이 처리하는데 있어서, 본 고안에서 사용되는 오수 합병처리 정화조는 종래의 난분해성Since the organic matter is 90% organic and 10% inorganic, in order to treat sludge and wastewater generated when the waste is treated by anaerobic method without secondary pollution, the sewage combined treatment septic tank used in the present invention is conventional hardly decomposable.

물질도 특유의 정화혁으로 분해처리 할수있고, 정화처리수에 대장균 및The material can also be decomposed and treated with a unique purification leather.

병원균이 혼재할 위험이 전혀 없으며, 양과 질적으로 다량다종의 미생물에 의한 분해효율이 뛰어나고, 오니 발생량이 극히 소량이며, 유량조절장치의 설치로 오수의 부하변동에 안정적인 수질을 얻을수 있으며, 여과조의 설치로 오수의 정화효율이 높아 BOD 8ppm/ℓ이하로 처리하여 제 2차 공해가 발생하지 않는 특징이 있다.There is no risk of mixing pathogens, and the quantity and quality are excellent in the decomposition efficiency by many kinds of microorganisms. As the wastewater has high purification efficiency, it is treated with 8ppm / l or less of BOD so that secondary pollution does not occur.

● 처리계통도는 다음과 같다● The processing flow chart is as follows.

(1) 오니이송장치(1) sludge feeder

계량기에 의해 이송량의 조정이 정확하고 간단하다Accurate and simple adjustment of feed amount by meter

(2) 침전분리조 1,2실(2) Precipitation Separation Tank 1,2

제 1실에서 제 2실로 흘러가는 과정으로 유입오수중의 고형물은 침전분리Sedimentation of solids in influent sewage as it flows from room 1 to room 2

제거 된다.Is removed.

(3) 여과조(3) filtration tank

여과재의 충진으로 접촉폭기조의 폐색현상을 없애준다.Filling of the filter medium eliminates the blockage of the contact aeration tank.

(4) 접촉폭기조(4) Contact aeration tank

접촉재가 충진되어 폭기시킴으로서 호기성 미생물에 의해 처리수질을 극히By filling and aeration of the contact material, the treatment water quality is extremely minimized by aerobic microorganisms.

안정적으로 유지시켜 준다.Keep it stable.

(5) 침전조(5) settling tank

접촉폭기조에서 처리된 유출수의 미세한 유기물질을 제거하여 준다.It removes fine organic substances from the treated effluent in the contact aeration tank.

(6) 소독조(6) disinfection tank

침전조를 거친 유출수를 소독하여 진공온수보일러의 급수용 중수로Disinfect the effluent through the sedimentation tank to feed the heavy water for vacuum hot water boiler

사용하거나 방류시킨다.Use or discharge.

(7) 역세장치(7) backwash system

접촉재에 달라붙어 있는 잉여오니를 제거하여 준다.Remove excess sludge that is stuck to the contact material.

본 고안은 소화발효조 온도를 매탄균생성의 최적온도인 50℃로 유지하여 1톤/day 에서부터 200톤/day 이상의 대용량에 이르기까지발생량에 따라 용이하게 설계, 시공 할수 있으며, 유기물질을 혐기성방법으로 처리시킨 과정에서 발생된 Biogas는 L.F.G가스터빈 발전기를 통해 냉난방용의 열에너지와 전기에너지로 변환시켜 대체 에너지화 할수있고, 산화처리후 발생되는 슬러지와 폐수는 고효율 오수합병처리 정화조 시스템에서 BOD 8ppm/ℓ이하로 하여 제 2차 공해없이 진공온수 보일러의 급수용 중수로 사용할수있는 기술을 고안한바, 이 기술과 방법이 시도되면 환경오염의 절반이상을 차지하고 있는 음식물쓰레기를 비롯한 인분, 축산폐기물, 폐수, 생선폐기물 등의 유기성 폐기물로 인한 환경오염으로 부터 위해를 예방하고, 자연환경 및 쾌적한 생활환경을 보전하여 범국가적 환경정책에 공헌할 것으로 사료된다.The present invention maintains the temperature of the digestive fermentation tank at the optimum temperature of the production of methane bacteria and can be easily designed and constructed according to the generation amount from 1 ton / day to 200 tons / day or more. Biogas generated in the treatment process can be converted into heat energy and electrical energy for cooling and heating through LFG gas turbine generator, and the sludge and waste water generated after oxidation treatment are treated with BOD 8ppm / ℓ in the high efficiency sewage treatment and septic tank system. We devised a technology that can be used as heavy water for water supply of vacuum hot water boilers without secondary pollution as follows.If this technique and method are attempted, food waste, livestock waste, waste water, fish waste, etc., accounting for more than half of environmental pollution, Prevents harm from environmental pollution caused by organic wastes such as It is believed to be conserved and contribute to the national environmental policy.

Claims (2)

소화발효조 본체(1)는 철근콘크리트조로 하여 지하에 매설하고, 유기성 폐기물은 드럼형 스크린과 자석을 이용하여 비닐, 쇠붙이 등의 이물질을 선별하여 파쇄후 혐기성발효조(1)의 투입구(2)에 투입되고, 제 1산성발효조(3), 제 2메탄가스 발생실(4), 제 3폐수 저장조(5)의 상단으로 부터 하단과의 사이에 트여진 1m의 유기물질 이송통로를 50℃의 온수로 체워, 혐기성조건을 만들어 주고, 메탄균 생성의 모균인 분뇨, 계분등을 유효용적량의 약 5%정도 투입한 2-3일 후 부터 20일간은 투입정량의 10%범위내에서 투입하고, 매일 일정량을 투입하는 순서를 거치도록 한다.The digestive fermentation tank body 1 is embedded in a reinforced concrete tank underground, and organic waste is sorted into the inlet (2) of the anaerobic fermentation tank (1) after crushing by using a drum-type screen and magnets. The 1m organic material transfer passage opened between the upper end and the lower end of the first acidic fermentation tank 3, the second methane gas generating chamber 4, and the third wastewater storage tank 5 is heated to 50 ° C Make up the anaerobic condition, put manure, manure, etc., which are methane bacteria production, into the 10% of the input amount every 20 days after 2-3 days after about 5% of the effective volume is added. In order to enter the process. 소화발효조(1)의 규모는 단위용적에 대한 유기물질부하율을 50℃의 최적온도유지시 소화일수 20일을 기준하여 처리량에 따라 1.5 - 6.5kgvs/m3·day로 설계, 시공하고, 제 2메탄가스 발생조(4)에서 발생된 메탄가스의 포집설비에 있어서, 시료체취 및 온도장치(6)는 내경 150mm이상의 PVC관 설치와 저항측온체를 설비하여 온도변화를 전기저항으로 바꾸도록하고, 가스여과 및 침액기(7.10.13)는 배관시 온도변화로 응결수가 생기므로 각 기기앞에 설치하고, 탈황장치기(8.9)의 크기는 발생가스 100Nm3/day에 대해 0.4m3이상, 탈황제의 량은 0.2m3로 하고 교환등을 고려하여 2개를 설치하며, 가스역류방지장치기(11)는 가스배관에 역화 즉, 폭발을 방지하기 위하여 보일러, 가스엔진발전기, 가스저장탱크에 설치하고, 가스저장탱크(12)는 철판으로 제작하여 지하 또는 지상에 설치하고 가스정압은 탱크의 용적과 형식에 따라 120 - 200mmAQ로 하며, 탱크의 직경과 높이의 최적비는 1.5:1 - 2:1로 설계, 제작하고, 가스압력조정기(l4)는 탱크내의 압력은 항상변동이 있으므로 소화발효조(1)의 파손을 방지하기 위하여 설치하여야 하며, 가스열교환기(15)는 메탄가스는 습성이고 부충성이 강하기 때문에 습성을 건가스화 시켜 진공온수보일러 시스템과 LFG용 엔진발전시스템의 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 에너지화시스템Scale of digestive fermentation tank (1) is an organic material loading rate per unit volume of 1.5, depending on the throughput, based on the digestion of days 20 days when kept optimum temperature 50 ℃ - design, construction in 6.5kgvs / m 3 · day, and the second In the methane gas collecting tank 4 generated in the methane gas generator (4), the sample taking and temperature device (6) is to install a PVC pipe with an inner diameter of 150mm or more, and to install a resistance thermometer, so that the temperature change is changed to electrical resistance, amount of the gas filtering and saliva reservoir (7.10.13) is the number of condensation because animation to a temperature change in the piping installed in front of each device and the size of the desulfurization jangchigi (8.9) is generated gas 100Nm 3 / day for more than 0.4m 3, the desulfurizing agent is to 0.2m 3 and installs two in consideration of the exchange, reverse flow preventing gas jangchigi 11 is installed in the boiler, a gas engine generator and gas storage tank to prevent backfire that is, the explosion in the gas pipe, and gas Storage tank 12 is made of steel plate underground or above ground The gas static pressure is 120-200mmAQ according to the volume and type of the tank. The optimum ratio of diameter and height of the tank is designed and manufactured as 1.5: 1-2: 1, and the gas pressure regulator (l4) is the pressure in the tank. Has to be installed to prevent breakage of the digestive fermentation tank (1), and the gas heat exchanger (15) has a wet and dry environment because methane gas is wet and strong enough to be dry. Energyization system of organic waste, characterized in that used as a heat source of the power generation system 진공온수 보일러 시스켐은 버너(17), 화로(18), 열매수(20), 열교환기(22),감압증기실(21), 자동추기장치(23), 배기가스(19) 로 구성되도록 하고,The vacuum hot water boiler system is composed of a burner (17), a furnace (18), fruit water (20), a heat exchanger (22), a reduced pressure steam chamber (21), an automatic extractor (23), and an exhaust gas (19). and, 보일러의 열은 열공급관(24)을 통하여 소화발효조(1)온도를 50℃로 항상The heat of the boiler is always maintained at 50 ° C. through the heat supply pipe 24. 유지하여 다량의 폐기물 처리와 에너지를 얻도록하며, 폐수 저장소(5)에To obtain a large amount of waste treatment and energy, 저장된 슬러지와 폐수는 고성능 오수합병처리 정화조(34) 시스템에서 오니이송장치, 침전분리조 1, 2실, 여과조, 접촉폭기조, 침전조, 소독조, 역세장치 의 처리계통을 거쳐 BOD 8ppm/ℓ이하로 처리후, 보일러 중수 공급관(35)을 통하여 보일러의 급수용 중수로 사용하도록 하며, L.F.G용 가스엔진을 가소 린 엔진의 구조에서 가스탱크, 솔레노이드밸브(25), 냉각장치(26), 베이퍼라 이저(27), 기화기(28),엔진연소실(29), 베터리 충전장치(30), E.C.U(31),The stored sludge and waste water are treated to BOD 8ppm / ℓ or less through the treatment system of sludge feeder, sediment separation tank 1, 2 chambers, filtration tank, contact aeration tank, sedimentation tank, sterilization tank and backwashing device After, the boiler heavy water supply pipe 35 to be used as heavy water for water supply of the boiler, the gas tank, solenoid valve 25, cooling device 26, vaporizer (27) in the structure of the gas engine for LFG gasoline engine ), Carburetor 28, engine combustion chamber 29, battery charger 30, ECU (31), 점화장치(32),의 연료라인, 전기라인을 L.F.G용 가스엔진으로 개조시켜,The fuel line and electric line of the ignition device 32 are converted into a gas engine for L.F.G. 교류전압계, 주파수계, 전류계, 전압절환스위치, 전류절환스위치, 전압조정기로 주합되는 회전계자형의 발전기(33)를 통하여 20kw/hr - 200kw/hr의20kw / hr-200kw / hr through the rotation meter type generator 33 which is integrated into AC voltmeter, frequency meter, ammeter, voltage change switch, current change switch and voltage regulator. 전기를 발전시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 에너지화 시스템.Energy generation system of organic waste, characterized in that used to generate electricity.
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