KR19990046725A - Organic material waste energy system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 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 livestock waste, including food 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 magnet, crushed in a crusher, and 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
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,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 and arsenic of feed for nutrients such as crude fat, crude protein, crude fiber and crude ash,
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.Heavy metals such as mercury, apritoxin, etc. have been set the limits for hazardous substances, and due to problems such as incorporation of these substances, difficulty in preventing corruption, imbalance of calories, and moisture content relations, they are not getting positive response from agricultural and livestock farmers. The processing system is limited to small-scale processing technology, but there is a lack of technologies and methods for processing at a large capacity.
본 발명은 유기성 폐기물을 혐기성 방법으로 처리하는 과정에서 발생된 메탄가스를 열원으로 하여 진공온수보일러를 구동시켜 소화발효조의 내부온도를 50℃로 하여 메탄균생성의 최적온도를 유지시켰을 경우에 소화발효 일수가 15일-20일로 단축되어 많은 량의 폐기물처리와 에너지를 얻도록 하고, L.F.G엔진 발전 시스템을 통하여 전기 에너지와 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 bacteria 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 발명은 유기성 폐기물의 에너지화 시스템에 관한 것으로 음식물 쓰레기를 비롯하여 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 소화일수를 15일-20일로 단축하여 1톤/day에서부터 200톤/day까지 많은 량의 유기성 폐기물 처리와 에너지를 얻도록하고 발생된 슬러지와 폐수는 정화처리후 BOD 8ppm/ℓ이하로 하여 진공온수보일러의 급수용 중수로 사용 할 수 있는 시스템을 제공한다.The present invention relates to an energy system for organic waste, and converts methane gas generated in the process of anaerobic treatment of organic materials including food waste into heat energy for electric energy and heating and heating in an 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 number of organic matters is reduced from 15 to 20 days, resulting in a large amount of organic matter from 1 ton / day to 200 ton / day. Waste treatment and energy are obtained, and the sludge and waste water generated is less than 8ppm / l of BOD after purification treatment, and it can be used as heavy water for feed water of vacuum hot water boiler.
본 발명의 목적은 유기성 폐기물의 소화 발효조는 철근콘크리트조로하여 수밀, 기밀,수압등을 유지하도록 하고, 부충에 견딜 수 있도록 하여 지하에 설치하여야 하며, 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 온도유지시 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.An object of the present invention is to digest the fermentation tank of organic waste to be reinforced concrete tank to maintain watertightness, airtightness, water pressure, etc., and to be installed in the basement to withstand the swelling, the internal structure of the digestion fermentation tank is the first step acid fermentation tank , 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 substance 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 발명의 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 발명의 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 페기물 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 방지하는데 있다.Still another object of the present invention is that 100Nm 3 / day biogas is produced in the methane gas generating chamber which is the second digestion tank when treating 1 ton / day of organic waste, so that the generated gas undergoes odors such as hydrogen sulfide and ammonia gas through a desulfurization apparatus. 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 device and the electric device into a LFG gas turbine in the structure of a gasoline engine for automobiles using LFG gas stored in the gas storage tank as a heat source when 1 ton / day treatment of organic waste through a generator It can produce 100Nm 3 biogas and convert it into electric energy of 600Kwh / day, which can be used as power for heating or heating and heating facilities in the waste treatment 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 발명의 실시 예에 따른 유기성 폐기물의 에너지화 시스템을 도시한 개략도.1 is a schematic diagram showing an energyization 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. fruit water
3. 산성 발효조 21. 감압증기실3. Acid Fermenter 21. Decompression 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 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 제1도는 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 에너지화 시스템을 도시한 개략도이다.The accompanying FIG. 1 is a schematic diagram showing an energyization system of organic waste according to the present invention.
1. 본 발명의 실시 예예 따라 유기성 폐기물의 소화 발효조 시스템은 철근 콘크리트조로 하여 지하에 설치한 후 혐기성 방법으로 처리한 경우에 유기물질은 산소 공급을 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 an embodiment of the present invention is a reinforced concrete tank installed in the basement and treated in the anaerobic method and then treated with anaerobic methods, the digestion bacteria are generated when the oxygen supply is stopped, the digestive bacteria is a polymer material Is made of low molecular weight substances, such as alcohols, fatty acids, amino acids and produces 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 소화 발효조내에 산과 CO2가 쌓이고 완충능력이 무너질 때 PH는 저하된다.In the anaerobic treatment method, the pH relation is that if 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 fermenter 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 HCO-이며 이것은 CO2또는 H2CO3와 평행되어 반응조의 PH를 결정하게 된다.The type of alkali present near the neutral is HCO − , which is parallel to CO 2 or H 2 CO 3 to determine the pH of the reactor.
일반적으로 생산된 기체의 30%가 CO2일때 1500mg/ℓ정도의 알카리도가 완충용으로 필요하다. 한편 유기산은 대개 약산이므로 중성보다는 훨씬 아래이지만 소화 발효조내의 PH가 그것보다 저하되지 않도록 하는 제한된 완충능력이 있다.Generally, an alkalinity of about 1500 mg / l is required 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 이러한 원인때문에 혐기성 반응조는 PH3이하로 떨어지는 일이 거의 없다.For example, acetic acid has a buffering capacity within the range of PH3.6-5.6, so anaerobic reactors rarely fall 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 밀접한 관계가 있다.And 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, so it is closely related to the number of days of digestion and temperature.
저온에서는 메탄균이 활성하지 못하고 움추리고 있는 상태이므로 소화일수가 길어지고 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/ ℓ 이상일때 혐기성처리가 이상적이다. BOD제거량(kg)에 대한 미생물 생성량은 고형물 체류시간이 증가됨에 따라 그 생성량이 감소된다. 대체로 공급된 BOD 또는 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. Generally, about 5-20% of the sludge produced by the supplied BOD or COD is reduced because of the microbial inhalation 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 가 제거됨에 따라 0.31g의 알카리가 증가되고 있다.In other words, in the gas produced by inhalation, 0.31 g of alkali increases 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, 음식물쓰레기 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. 이런 경우에는 교반이 가장 좋은 방법이나 소형시설에는 교반이 어려운 경우가 있다. 교반을 하면 미생물의 활동이 왕성하여지나 교반을 하지 않고 점도 문제를 해결하기 위하여는 원료의 적당한 희석농도가 필요하다.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. In this case, agitation is the best method, but agitation is 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 10%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 10% 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 발명에서는 고온 소화발효는 소화일수가 단축되어 작은 용량의 소화발효조에서 많은량의 폐기물처리와 바이오가스 생산에 따른 경제성에 기인하여 소화발효조의 온도를 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 the present invention, the high temperature digestive fermentation is applied to the heating method to maintain the temperature of the digestive fermentation tank at 50 ℃ due to the economical efficiency of the waste treatment and biogas production in a small capacity digestion fermentation tank is shortened, 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 발명의 실시 예에 따라 유기물질을 혐기성방법으로 처리시 전기에너지와 열에너지를 생산하는데 1톤/day 와 50톤/day 를 표준으로하여 그 구조에 따른 처리용량, 메탄가스의 화학적성질과 발효에너지의 열량등을 표시하면 다음과 같다.According to an embodiment of the present invention, when the organic material is treated by anaerobic method, electric energy and heat energy are produced, and the treatment capacity according to the structure, the chemical properties of the methane gas and the fermentation energy based on 1 ton / day and 50 ton / day as standard. If the calories, etc. are displayed.
● 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 150Kwh의 전기와 360Kwh의 열에너지를 얻을 수 있다.This energy can get 150Kwh of electricity and 360Kwh of heat 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 1소화조와 제 2소화조, 제 3폐수저장조의 상단으로 부터 하단과의 사이에 트여진 1m의 유기물질 이송통로를 50℃의 온수로 채워 소화발효조내에 공기가 통하지 않도록 혐기성 조건을 만들어 준다.(1) A 50-foot hot water transfer path of 1m of organic material between the top and bottom of the first and second digestion tanks and the third wastewater storage tank to check all piping systems and create anaerobic conditions. Fill in the anaerobic conditions to prevent air from passing through the digestive fermentation tank.
(2) 기존 소화처리된 슬러지나 탈리액 또는 분뇨, 계분을 넣어서 매탄생성의 모균을 만들어 주어야 하며, 그 양은 용적량에 따라 다르지만, 유효용적량의 3% 정도로 한다.(2) Add the existing digested sludge, desorption liquid, manure or poultry to make pluripotent mothers. The amount depends on the volume, but is about 3% of the effective volume.
(3) 유기성 폐기물의 최초 투입은 투입정량의 10% 정도를 매일 20일간 투입하고 그후부터 매일 투입정량을 투입하여야 한다.(3) For the initial input of organic waste, 10% of the input quantity should be input for 20 days every day, and then input quantity should be input every day thereafter.
(4) 정기적으로 유기산농도, PH, 알카리도, 가스의 CO2함유량, 등을 점검하여 소화과정을 체크한다. PH가 6이하이면 알카리(가성소다, 잿물)을 조정하여 넣고 PH가 8이상이면 Hydrochloric 이나 Muriatic Acid와 같은 산을 조정하여 넣는다.4 to periodically check to check the digestion process, the organic acid concentration, PH, alkalinity, CO 2 content of the gas, and the like. If the pH is less than 6, adjust the alkali (caustic soda, lye). If the pH is above 8, adjust the acid such as Hydrochloric or Muriatic 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 필히 50℃ 가 항상 유지 되도록 하여야 한다.(5) The temperature of the acidic fermentation tank, the first step in maintaining the temperature of the digestive fermentation tank, must be maintained at 50 ℃ at all times.
(6) 혐기성반응은 충격부하에 대하여 매우 민감하므로 부하량이 급격히 증가되면 전체반응의 평형이 깨져서 유기산이 증가하고 PH는 저하되면서 냄새가 나고 반응조의 기능이 저하된다. 경우에 따라서는 독성물질이 유입되면서 서서히 PH가 저하되고 CH4생산량이 감소될 때도 있다.(6) Anaerobic reactions are very sensitive to impact load, so if the load is rapidly increased, the equilibrium of the entire reaction is broken, organic acid increases, pH decreases, smells, and the function of the reaction tank decreases. In some cases, the influx of toxic substances gradually lowers the pH and reduces the production of CH 4 .
(7) 유기물질의 투입은 연속적으로 정량을 투입하여야 한다.(7) The input of organic substances should be continuously metered.
과잉투입은 과잉한 생성물을 만들고 소화발효조내의 영양의 균형이 무너지게 되고 반대로 부족하면 영양결핍이 되어 미생물을 사멸시킨다.Over-injection creates excess product and the balance of nutrients in the digestive fermentation tank is broken. Conversely, 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 약간의 차이가 있겠으나 음식물쓰레기 처리의 경우, 1톤/day 처리시 발생되는 메탄가스는 100 Nm3/day 이다.2. The function of the digestive fermentation tank is methane gas generated in the alkaline fermentation tank of the second stage after the first stage acidic fermentation tank, although there may be slight differences depending on the properties of organic substances, 1 ton / day treatment for food waste treatment Methane gas is generated at 100 Nm 3 / day.
소화발효조와 각 가스의 유출공정의 기구는 강한 H2S 로 인하여 부중이 심하므로 특수강관을 사용하고 특수재료 및 특수도장으로 보호하여 가스의 누출부분이 없도록 하여야 한다.Extinguishing fermentation tank and each gas outflow process are heavy 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 가스발생량에 대해서도 고려하여 가스저장탱크등 소비장소까지의 압력손실을 적게 하여야 하고, 최대시의 가스발생량은 소화조의 크기와 조작방법에 따라 다르지만 1일 평균 가스발생량의약 1.5 - 3배 정도로 하여야 한다.Determination of the gas pipe should reduce the pressure loss to the consumption place such as the gas storage tank by considering not only the average amount of gas per day but also the amount of gas generated at the maximum, and the amount of gas generated at the maximum depends on the size of the digester and the operation method. 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 가스저장량 및 압력 등을 조작실내의 계기에 의해서 확인되도록하고Since methane gas is highly moist and impervious, 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 instruments in the operating room.
가스압력조정기, 안전장치, 가스열교환기, 과부압장치, 가스여과 및 침액기, 가스역류방지기 등의 부속기기를 필히 설치하여야 한다.Accessories such as gas pressure regulators, safety devices, gas heat exchangers, overpressure devices, gas filtration and immersion devices, and gas backflow preventers must 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 형식에 따라 보통 120 - 200mmAQ 로 하지만 중량을 부가함에 있어서 그 정압을 증가할수도 있다.The gas static pressure is determined by the weight and area of the gas tank, which is usually 120-200 mmAQ depending on the volume and type of the tank, but the static pressure can be increased by adding weight.
탱크의 직경과 높이의 최적비는 1.5:1 혹은 2:1로 하여 설계,제작되어야 한다.The optimum ratio of diameter and height of the tank should be designed and manufactured with 1.5: 1 or 2: 1.
(2) 탈황장치(2) Desulfurization device
탈취제로 사용되는 수산화철의 성형크기는 입경 10mm Ø - 20mmØ, 충진비중 0.7kg/ℓ, 강도 10 -20kg/입, Fe2O250 - 60% 이어야 한다.The forming size of iron hydroxide used as deodorant should be 10mm Ø-20mmØ, 0.7kg / ℓ of filling ratio, 10 -20kg / grain of strength, and 50-60% Fe 2 O 2 .
이 탈황제의 수산화철이 100% 반응하였을때 탈황제 1톤당 H2S 흡수량은 300 - 380kg 이 된다. 황화수소의 흡수량이 증가함에 따라 탈황효율이 저하되어 가고 유황(S)흡수량이 20% 를 넘으면 효율이 급격히 저하된다.When 100% of the iron hydroxide of the desulfurization agent reacts, the amount of H 2 S absorbed per ton of desulfurization agent is 300-380 kg. As the absorption amount of hydrogen sulfide decreases, the desulfurization efficiency decreases, and when the sulfur (S) absorption exceeds 20%, the efficiency drops rapidly.
유기성폐기물의 소화가스는 황화수소의 농도가 15 - 20g/Nm3이나 되고 CO2분압도 높으므로 흡수시의 발열반응방지나 탈황제의 수명을 고려하여 탈황장치기의 크기는 발생가스 100Nm3/day 에 대해 0.4m3이상, 탈황제의 량은 0.2m3이상으로 하고,교환등을 고려하여 2개의 탈황장치기를 설치하여야 한다.The digestion gas of organic waste has a hydrogen sulfide concentration of 15-20 g / Nm 3 and a high CO 2 partial pressure. Therefore, the size of the desulfurization unit in consideration of the exothermic reaction during absorption or the life of the desulfurization agent is 100 Nm 3 / day. the amount of more than 0.4m 3, the desulfurizing agent is in consideration of, and replaced with more than 0.2m 3 to be provided with a group of two desulfurizer.
최초에 충진할때 탈황제의 필요량은 유화수소의 함유량에 의해 차이가 있다. 탈황제가 충진되었을때 가스의 통과압력손실은 탈황기의 높이와 통과속도에 의해 다르지만 탈황제 입경 15 - 20mmØ 일때 평균 20 - 30mmH2O 로서 최대시에는 60 - 70mmH2O를 넘어서는 안된다.When initially filled, the required amount of desulfurization agent depends on the content of hydrogen sulfide. When the desulfurizer is filled, the pressure drop through the gas depends on the height of the desulfurizer and the passage speed, but averages 20-30 mmH 2 O at a desulfurizer particle diameter of 15-20 mmØ and should not exceed 60-70 mmH 2 O at maximum.
(3) 여과 및 침액기(3) Filtration and Soaking Machine
배관시 온도의 저하로 응결수가 생기므로 이것을 집수하여 적시 배제하고 미립자등이 각 기기에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 기기 앞에 필히 설치하여야 한다.Condensed water is generated due to the temperature drop during piping, so it must be installed in front of the equipment in order to collect and timely exclude it and to prevent the particles from affecting each equipment.
(4) 가스역류방지장치(4) Gas backflow prevention device
가연성가스의 배관에 역화 즉, 폭발을 방지하기 위하여 설치하는 장치로서 보일러, LFG 가스 엔진 발전기에는 반드시 설치 하여야 하며, 안전을 위해 소화발효조의 상부나 가스저장탱크의 상부에 설치하는 것이 좋다.It is a device installed to prevent backfire, that is, explosion in the pipe of flammable gas, and it must be installed in boiler, LFG gas engine generator, and it is recommended to install it on the upper part of fire extinguishing tank or the upper part of gas storage tank for safety.
(5) 가스압력조정기(5) Gas pressure regulator
소화발효조나 가스저장탱크의 상부에 설비하는데, 과압,부압이 동시에 작동된다. 탱크내의 압력은 항상변동이 있으므로 이때 소화발효조의 파손을 방지하는 것이 목적이다.It is installed at the upper part of fire extinguishing tank or gas storage tank, and overpressure and underpressure are operated at the same time. Since the pressure in the tank always changes, the purpose is to prevent breakage of the digestive fermentation tank.
부압일때는 공기의 침입이 있으므로 폭발을 방지하기 위하여 경보장치의 설치가 필요하다.At negative pressure, air intrusion is required, so it is necessary to install an alarm device to prevent explosion.
(6) 시료체취 및 온도계(6) sampling and thermometer
가스저장탱크내의 시료를 체취할수있게 내경 150mm 이상의 PVC관을 탱크의 천장에 설치하고 온도계는 저항측온체를 방충라이닝을 한 관에 넣어서 이것을 탱크내의 중심근처에 설비하여 온도변화를 전기저항으로 바꾸어 탱크외부 어느곳에서도 지시 할수 있는것을 사용하여야 한다.A PVC pipe with a diameter of 150 mm or more is installed on the ceiling of the tank so that the sample in the gas storage tank can be taken in. The thermometer puts the resistance thermometer in a insect-insulated tube and installs it near the center of the tank to change the temperature change to electrical resistance. You must use something that can be indicated from anywhere outside.
(7) 가스열교환기(건가스)(7) gas heat exchanger (dry gas)
메탄가스의 조성은 CH4: 63%, CO2: 37%, H2S : 0.5%, NH4: 2.5%가 함유 되어 있고, 습성이며 부충성이 강하기 때문에 열교환기를 통해 건가스화하여 가스중의 CO2를 세정하고 순수한 메탄을 가스엔진발전기나 보일러 시스탬의 열원으로 사용하고, 필요시 2 - 15kg/cm3의 압축용기에 넣어 대체 에너지로 사용한다.The composition of methane gas is CH 4 : 63%, CO 2 : 37%, H 2 S: 0.5%, NH 4 : 2.5%. Since it is wet and strong, it is dry and gasified through heat exchanger. Clean CO 2 and use pure methane as a heat source for gas engine generators or boiler systems and, if necessary, use alternative energy in compression vessels of 2-15 kg / cm 3 .
3. 본 발명에서 사용되는 진공온수 보일러는 버너, 화로, 연관, 열매수, 감압증기실, 열교환기, 자동추기장치로 구성되어있고, 화로, 연관, 열매수, 감압증기실, 열교환기는 밀폐된 관체내에 있으며, 그 안에 화로, 연관은 열매수에 둘려쌓여 있다.3. The vacuum hot water boiler used in the present invention is composed of a burner, a brazier, a furnace, fruit water, a reduced pressure steam room, a heat exchanger, and an automatic extractor. It is in the coffin, in which the brazier, the connection, is surrounded by fruit trees.
감압증기실은 대기압이하로 감압된 상태(진공)로 유지되므로 버너에 의해 화로, 연관에 열을 공급하면 그것을 둘러싸고 있는 열매수가 가열되어 진다.Since the decompression steam chamber is maintained at a reduced pressure (vacuum) below atmospheric pressure, when the heat is supplied to the furnace and the pipe by the burner, the fruit water surrounding the heat is heated.
열매수는 가열됨과 동시에 비등하여 그 온도에 상당하는 증기를 발생시켜 감압증기실은 그 온도에 맞는 증기압력으로 된다.The fruit water is heated and boiled to generate steam corresponding to the temperature, and the decompression steam chamber is at the steam pressure corresponding to the temperature.
이처럼 관체내에서 발생된 증기는 감압증기실내에 삽입되어 있는 열교환기표면에 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 reduced pressure steam chamber. 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℃ Water, natural convection - about 300 - 600kcal / m 2 h ℃
·물의 강제대류 - 약 1,000 - 3,000kcal/m2h℃Of water, forced convection - 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 the 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 및 연관과 감압증기에 의해 물 또는 각종 액체로 열을 전달하는 열교환기가 있다.The heat transfer unit includes a furnace for transferring heat to the fruit water by combustion gas, and a heat exchanger for transferring heat to water or various liquids by associating and decompression steam.
그리고 가스발생과 추기장치에 있어서, 진공온수보일러는 감압증기실의 공기 및 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)과 수산이온(20H)으로 전리되어 있다.Any water even 2H 2 O ⇔ 2H + + 2OH - is electrolyzed into hydrogen ions (2H) and hydroxyl ions (20H), such as formula as.
한편 물과 접촉하는 강재표면은 조직이 균일하지 않으므로 이온화경향이 높은 곳과 그렇지 않는곳이 있다, 이온화경향이 높은곳을 양극으로하여 이 부분에서 Fe 원자가 전자(2e)를 남겨 철이온(Fe2+)으로 되어 용출된다.The steel surface in contact with the water is where ionization does not uniform tissue does not as high, iron ions leave the Fe valence electrons (2e) at the portion to the high ionization tendency where the anode (Fe 2 It becomes + ) and elutes.
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 결과 2e-+ 2H+= H2, 2e-+ 2H++ 1/2O2식에 필적하는 수소(H2) 또는 물(H2O)르 생성한다.The electronic parts of the anode are neutralized with a proton in water and electrically as a result 2e - + 2H + = H 2 , 2e - + 2H + + 1 / 2O hydrogen (H 2) or water (H 2 O comparable to two meals Create
한편 양극부에서 용출된 철이온은 물중의 수산이온과 반응하여 Fe2++ 2OH-⇒ Fe(OH)2식에 필적하는 수산화제일철 [Fe(OH)2]을 형성하여 보호피막의 역할을 한다.On the other hand, 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+ + 2OH - ⇒ Fe (OH) 2 , and acts as a protective film. .
진공보일러는 새로운 산소가 공급되지 않으므로 Fe2++ 2OH-⇒ Fe(OH)2식의 반응에서 정지하며 연소시간이 1,000시간 경과하면 정지되어 수소가스 발생도 정지된다.Since the vacuum boiler is not supplied with new oxygen, it stops in the reaction of Fe 2+ + 2OH - ⇒ Fe (OH) 2 and stops after 1,000 hours of combustion, and hydrogen gas generation is also stopped.
진공온수보일러에서는 자동추기장치를 부착하여 불응축가스를 자동적으로 관외로 배출하고 있다. 히터내부에 불응축가스가 존재하게 되면 운전중에는 항상 관체보다 상대적으로 공기에 의해 냉각되어있는 공기탱크에 가스가 집중 된다. 그러면 불응축가스에 의해 증기의 유입이 저해되고, 방열에 의해 공기 탱크의 온도가 내려간다.In vacuum hot water boiler, non-condensable gas is automatically discharged out of the pipe by attaching automatic extraction device. If non-condensable gas is present in the heater, the gas is concentrated in the air tank, which is always cooled by air rather than the tube during operation. Then, the inflow of steam is inhibited by non-condensable gas, and the temperature of an air tank falls by heat radiation.
열매수온도에 어느정도 온도차가 생기면 추기제어기기에 의해 추기펌프가 작동하여 공기탱크의 불응축가스를 관체 밖으로 배출 시킨다. 불응축가스가 배출되면 증기가 다시 저실로 들어가 열매수와 공기탱크의 온도차가 없어지게 되어 추기펌프가 정지한다.If a certain temperature difference occurs in the fruit water temperature, the bleeding pump is operated by the bleeding control device 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 설치하여옥외로 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. Therefore, an air inlet and an exhaust port having a sufficient effective area should be provided to the outside of the hot water boiler heater installation site. 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: 0.55 air ratio
그러므로 14.6Nm3/Nm3(L.F.G)이고Therefore, 14.6 Nm 3 / Nm 3 (LFG)
배기 가스량은 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) 으로 계산하여야 하므로 ROU-150의 경우In the case of ROU-150, the year design should be calculated by the actual amount of exhaust gas (since the gas expands with temperature at high temperature).
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℃까지 가열하면 3%증가하게 된다.In thermal expansion, the water expands as it warms up, and the water increases to 3% when heated to 80 ° C.
보유수량 100ℓ에서 3ℓ,1,000ℓ에서 30ℓ팽창하게 된다.The amount of water retained will expand from 100 l to 3 l and from 1,000 l to 30 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. 예를 들면, 난방열교환기에서는 입구온도 65℃, 유량 25,000ℓ/h일 때, 출구 온도는 75℃로 되고 출력 250,000Kcal/H가 된다.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. 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 경사배관을 하여서는 안 된다.(3) Piping of underground buried and concealed sections should be parallel to roads or buildings, and should not be inclined.
(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 진공온수히터에 공급압력이 떨어지지 않도록 배관경 및 가스압력을 선정하여야 한다.(5) When gas is supplied to the hot and cold water heaters and multiple equipment through the same pipe, the pipe diameter and the gas pressure are to be selected so that the supply pressure does not fall on the multiple equipment and the vacuum hot water heater.
(6) 배관지지는 자중, 열선축, 진공등의 영향을 고려하여 필요한 간격 및 장소를 가진 지지대로서 지지하여야 한다.(6) Piping supports are to be supported as supports having the necessary spacing and location, taking into account the effects of self-weight, heat axis, vacuum, etc.
(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 가스유량계에 적합한 유량계를 부착하고 전기설비와 60cm이상 간격과 주위온도 60℃이상 되는 곳은 피하여야 한다.(8) Gas flowmeters must be installed exclusively for vacuum hot water heaters, and suitable flowmeters for vacuum hot water heater gas flowmeters shall be installed.
● 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 전기장치를 L.F.G.연료용으로 개조시켜 발전기를 통해 전기에너지와 열에너지를 발생시키는 구조에 있어서, 가소린 엔진은 실린더내를 피스톤이 왕복운동을 하고 그 움직임을 커넥팅로드, 크랭크샤프트에 의하여 회전운둥으로 바꾼다.4. L.F.G. The gas engine power generation system converts the fuel and electric devices of the gasoline engine into LFG fuel and generates electric energy and heat energy through the generator. In the gasoline engine, the piston reciprocates in the cylinder and moves the gas. To the rotating rod by the connecting rod and the 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 나타내는 기준으로 하고 있으며, 피스톤의 왕복운동중에 혼합기의 흡입,압축,연소에 의한 폭발및 연소가스의 배기가 이루어지며 이 형식에 의하여 4사이클 엔진과 2 사이클 엔진으로 분류된다.It is based on the size of the engine according to the combustion chamber volume and stroke volume (exhaust volume) of the piston. During the reciprocating motion of the piston, the explosion and combustion gas are expelled by inhalation, compression, and combustion of the mixer. It is divided into cycle engine and two cycle engine.
4사이클엔진은 연소가스의 배기와 새로운 혼합기의 흡입이 각각의 행정에서 이루어 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.
본 발명에서 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 the present invention is a device for producing electric energy through a generator using methane gas (L.F.G) as a fuel by modifying a fuel device and an electric device 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
↓↓
E.C.UE.C.U
(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 이기고 벨브를 열어 연료를 공급하며 엔진의 냉각수 수온이 낮을때는 봄베내에 기화되어 있는 L.F.G가스를 사용하여도 시동성이 좋으며, 솔레노이드 아래 부분에 여과기를 설치하여 메탄가스 속에 있는 불순물을 여과 하도록 한다.When the current flows through the coil, it becomes an electromagnet to overcome the tension of the plunger return spring and open the valve to supply fuel. Install to filter out impurities in methane gas.
(2) 냉각장치(2) chiller
냉각장치는 엔진의 모든 부하운전에서도 냉각수를 항상 적당한 온도로 유지시켜 엔진 각부의 기능을 정상적으로 발휘할수있도록 하는 장치기로서, 수냉식 냉각장치를 사용하는데 실린더 헤드, 실린더 블록에 물재킷을 설치하고, 물재킷과 라디에터를 호스에 의하여 접속하여 물펌프에 의해 냉각수를 강제적으로 순한시켜 물재킷 내부를 냉각하여 따뜻해진 냉각수를 라디에터에 유도하여 외기로 냉각한다.The chiller is a device that maintains the coolant at a proper temperature all the time so that the functions of each part of the engine can be normally performed even under all the load operation of the engine.It uses a water-cooled chiller to install a water jacket on the cylinder head and the cylinder block. And a radiator are connected by a hose, the cooling water is forcibly softened by a water pump to cool the inside of the water jacket, and the warmed cooling water is led to the radiator to cool the outside air.
물재킷과 라디에터 사이에 수은 조절기가 설치되어 있어, 냉각수의 온도를 적당한 온도로 유지 시켜준다.A mercury regulator is installed between the water jacket and the radiator to maintain the coolant temperature at an appropriate temperature.
(3)베이퍼 라이저(3) Vapor riser
가소린엔진의 기화기에 해당하며, 메탄가스를 감압기화시켜 일정한 압력으로유지시켜며, 엔진의 부하증감에 따라 기화량을 조절한다.Corresponds to the gasifier of gasoline engine, methane gas is decompressed to maintain a constant pressure, and the amount of vaporization is adjusted according to the increase or decrease of the load of the engine.
메탄가스 봄베에 포함되어 있는 기체연료만을 사용하였을 경우에 봄베의 용량을 크게 하여야 한다.If only gaseous fuel contained in the methane gas cylinder is used, the capacity of the cylinder should be increased.
베이퍼라이저는 기체상태의 메탄가스를 엔진에 공급하는데 감압, 기화조압 작용을 한다.Vaporizers supply gaseous methane gas to the engine to reduce pressure and vaporize.
(4)혼합기(4) mixer
베이퍼라이저에서 기화된 메탄가스를 공기와 혼합하여 연소실에 공급하는 장치로서 연소 혼합비는 15:3이며, L.P.G엔진의 기화기와 같은 역할을 한다. 기화성능이 우수하며 기화기보다 구조가 간단하고 기본회로는 메인회로 공전저속회로, 동력회로로 구성되어 있다.It is a device that mixes vaporized methane gas with air and supplies it to the combustion chamber in a vaporizer. The combustion mixing ratio is 15: 3 and serves as a vaporizer of an L.P.G engine. It has excellent vaporization performance and simpler structure than vaporizer. The basic circuit is composed of main circuit, idle low speed circuit and power circuit.
·메인회로Main circuit
스로틀벨브의 개도에 따라 연료를 공급하는 장치로서 스로틀벨브가 많이 열리면 연료공급도 많아진다. 엔진의 작동중에 스로틀밸브가 열리면 공기는 벤트리부분을 통과하면서 공기흐름이 빨라져 메인노즐로부터 연료가 나온다. 이 연료는 공기와 같이 연소실에 공급되며 흡입공기가 많으면 연료공급도 증가한다.As a device for supplying fuel according to the opening degree of the throttle valve, when the throttle valve is opened a lot, the fuel supply also increases. When the throttle valve is opened while the engine is running, the air flows through the ventry and the air flows faster and fuel comes out of the main nozzle. This fuel is supplied to the combustion chamber together with air, and the fuel supply increases with a lot of intake air.
·공전 및 저속회로Idle and low speed circuit
엔진이 공전 및 저속일때 연료와 공기를 연소실에 공급하는 회로로서 스로틀밸브가 닫혀 있으면 공전저속회로부분으로 공기와 연료가 연소실내로 공급된다.When the engine is idle and low speed, it supplies fuel and air to the combustion chamber. When the throttle valve is closed, the air and fuel are supplied into the combustion chamber by the idle low speed circuit part.
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.
·동력벨브Power valve
큰부하시 스로틀벨브가 많이 열린상태에서 작동하는 벨브로서 저속시에는 스로틀벨브가 닫혀있기 때문에 흡기다기관에는 큰진공이 작용하고 있어 동력다이어프램은 당겨진다.A valve that operates when the throttle valve is open at a large load at a large load. The throttle valve is closed at low speeds, so that a large vacuum is applied to the intake manifold, and the power diaphragm is pulled.
이때에 엔진을 가속하게 되면 스로틀밸브가 열리므로 흡기다기관내에 진공은 저하되어 동력다이어프램에 있는 코일 스프링의 장력에 의해 동력벨브를 밀어 연료통로가 열리게 되므로 연료는 메인통로로 공급된다.At this time, when the engine is accelerated, the throttle valve is opened, so that the vacuum in the intake manifold is lowered and the fuel passage is opened by pushing the power valve by the tension of the coil spring in the power diaphragm, so the fuel is supplied to the main passage.
·공전조정스크류Idle adjustment screw
공전조정스크류는 공회전시 혼합기를 조정하고 공회전을 조정하는 것이며 공회전시에 1차 스크류벨브의 개패를 할 필요가 없게 된다.The idle adjustment screw adjusts the mixer at idle and adjusts idle and there is no need to open and close the primary screw valve during idle.
만일 이 회로가 없으면 스로틀벨브를 직접 개패하여야 하므로 공기와 메탄가스의 혼합비 조절회로 제어장치의 부압특성이 불균형하므로 운전특성이 저하된다.If this circuit is absent, the throttle valve must be opened directly, so that the negative pressure characteristics of the control device for controlling the mixing ratio regulating circuit of air and methane gas are unbalanced, thereby deteriorating the operating characteristics.
(5) 엔진 연소실(5) engine combustion chamber
연소실은 실린더 헤드의 패인곳과 피스톤 헤드부위를 에워 싼 부분으로 되어 있으며 혼합기를 연소시켜서 열 에너지를 발생시키는 곳이다.Combustion chamber is a part of the cylinder head and the periphery of the piston head portion and generates a thermal energy 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 발생전압을 조정하는 전압조정기로 구성되어 있다. L.F.G 연료 충전 발전기는 교류발전기를 사용한다.The charging device is composed of a charging generator rotating by the engine during operation and a voltage regulator for adjusting the generated voltage of the generator. L.F.G fuel-charged generators use alternators.
교류발전기의 발전원리는 전자유도작용인데, 그 구성은 스테이터, 로터 및 실리콘 다이오드의 주요부분으로 되어 있고 내부구조는 바깥쪽에는 스테이터를 안쪽에는 로터를 배치하고 있다.The power generation principle of the alternator is electromagnetic induction, and its composition consists of the main parts of the stator, the rotor and the silicon diode, and the internal structure includes the stator on the outside and the rotor on the inside.
충전발전기는 엔진에서 벨트로 구동되기 때문에 운행조건에 따라 엔진의 회전이 변하면 발전기의 회전수도 변화한다.Since the charging generator is driven by the belt from the engine, if the rotation of the engine changes according to the driving conditions, the rotation speed of the generator also changes.
엔진을 고속으로 운행하여 발전기의 회전속도가 높을때는 필요로하는 전압이상으로 발생전압이 상승함으로 다른 전기장치를 파손할 경우가 있다.When the engine is running at high speed and the rotation speed of the generator is high, the generated voltage rises above the required voltage, which can damage other electric devices.
충전장치에서는 규정값(규정전압 12V용 발전기는 14.5 - 15.5V)이상으로 전압이 상승했을때 충전발전기의 전압을 일정하게 조정하는 장치인 전압조정기가 필요하게 되는데, L.F.G. 연료장치기에는 카본파일식이 사용된다. 이것은 접점식의 접점과 저항대신에 카본의 얇은 원판을 합쳐 카본파일의 접촉저항을 압착력의 강약에 따라서 변화시키는 방법으로서 이 방식의 전압조정은 충전발전기의 회전수가 증가하여 발생전압이 조정값에 이르게 되면 마그넷 자력이 강해져서 스프링에 의하여 압착되어 있는 카본파일의 접촉압력을 감소시키는데, 카본파일의 압력이 감소되면 접촉저항이 증가되므로 계자전류를 제어하여 전압을 조정하도록 되어 있다.In the charging device, when the voltage rises above the specified value (14.5-15.5V for the generator for the regulated voltage 12V), a voltage regulator, which is a device that constantly adjusts the voltage of the charging generator, is required. Carbon pile type is used for fuel equipment. This is a method of changing the contact resistance of carbon pile according to the strength of the compressive force by combining the thin plate of carbon instead of the contact of contact type and resistance. In this type of voltage regulation, the number of revolutions of the charging generator increases and the generated voltage reaches the adjusted value. When the magnet magnetic force is increased, the contact pressure of the carbon pile pressed by the spring is reduced. When the pressure of the carbon pile is reduced, the contact resistance increases, so that 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 상태를 검출하고 각종센서로부터 신호에 의하여 연료분사시기와 분사량을 계산한다. 각종센서는 흡입공기량, 부하, 냉각수온도, 흡기온도, 엔진회전수 및 운행속도The control system of the computer is composed of various sensors and E.C.U. The sensor detects the engine status and calculates fuel injection timing and injection volume based on signals from the various sensors. Various sensors include intake air volume, load, coolant temperature, intake temperature, engine speed and running speed.
등의 상태를 전기적신호로 바꾸어 E.C.U 에 보내면 E.C.U 는 이러한 신호를기초로 하여 운행상태에 맞추어 연료의 분사량을 결정하고 인젝터를 구동한다. 연료의 분사는 4개의 인젝터를 순차적으로 구동하는 동기분사방식이며, 공전시에는 부하에 따라 ISC-Servo를 구동하고 안정된 공전속도를 유지하도록 한다.When the lamp is converted into an electric signal and sent to E.C.U, E.C.U determines the injection amount of fuel and drives the injector based on the driving condition based on this signal. Fuel injection is a synchronous injection method that drives four injectors sequentially. When idling, ISC-Servo is driven according to the load and maintains a stable idling speed.
(8) 점화장치(8) ignition
엔진이 회전하면 배전기의 캠에 의하여 접점이 열려 1차전류가 차단됨과 동시에 점화코일에는 유도작용에 의하여 고전압이 발생되어 2차회로(고압회로)에 2차 전류가 흐른다.When the engine rotates, the contact is opened by the distributor's cam, and the primary current is cut off. At the same time, the ignition coil generates a high voltage by induction, and the secondary current flows in the secondary circuit (high voltage circuit).
전화코일(2차코일) ⇒ 배전기 ⇒ 점화플러그 ⇒ 접지Telephone coil (secondary coil) ⇒ distributor ⇒ spark plug ⇒ ground
더욱이 단속기 접점과 병렬로 접속되어 있는 축전지는 접점이 열릴때 발생되는 불꽂을 흡수하여 단속기 접점의 소손을 방지함과 동시에 1차전류의 차단을 신속하게 하여 2차 코일의 전압을 높이는 역할을 한다.In addition, the battery connected in parallel with the contactor contacts absorbs fires generated when the contacts are opened to prevent burnout of the contactor contacts, and serves to increase the voltage of the secondary coil by quickly blocking the primary current.
5. 본 발명에서 사용되는 L.F.G용 엔진터빈과 연결하여 전기에너지를 발생시키는 발전기 시스템의 사양은 다음과 같다.5. Specification of the generator system for generating 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 발명에서 사용되는 발전기 시스템의 주요기기의 조정내용을 설명하면 다음과 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 정상주파수가 되도록한다.As it is proportional to the engine's rotational speed, move the governor to the left and right to reach normal frequency.
(3) 전류계(3) ammeter
발전기 부하전류를 지시하는 계기로 부하전류가 각상마다 정격전류를 초과하지 않도록 주의 하여야 한다.As an instrument indicating generator load current, care should be taken to ensure that the load current does not exceed the rated current for each phase.
(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 설정하도록 전압하강이나 전압상승으로 돌려서 조정한다.The variable resistor to adjust the voltage of the generator is adjusted by turning it down or increasing the voltage so that the rated voltage is always set.
● 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 정격부하까지 주파수 변동율은 ±5%이하의 특성을 만족하고 있는가를 측정한다.Measure whether the voltage variation rate from no load to rated load is less than ± 2.5%, and the frequency variation from no load to rated load is less than ± 5%.
(3) 온도상승시험(3) Temperature rise test
정격부하에서 발전기 각부의 온도가 포화상태일때 각부의 온도를 측정하여 다음값 이하이어야 한다.When the temperature of each part of generator is saturated at rated load, the temperature of each part should be measured and below.
(4) 절연저항측정(4) Insulation resistance measurement
권선과 권선, 권선과 외함간의 절연저항은 1,000 Volt 절연저항기로 측정하여 5MΩ 이상이다.The insulation resistance between the winding and the winding, the winding and the enclosure is measured at 1,000 Volt insulation resistor and is over 5 MΩ.
(5) 내전압시험(5) Withstand voltage test
권선과 대지간의 AC전원을 다음값으로 서서히 인가하여 1분간 유지하였을 때 절연파괴, 섬락등이 일어나지 않아야 한다.When the AC power between the winding and the ground is gradually applied to the following value and maintained for 1 minute, insulation breakdown and flashover should not occur.
① 전기자권선 : 2E + 100[V] (최저 1500 Volt)① Armature winding: 2E + 100 [V] (minimum 1500 Volt)
② 계자권선 : 10EX [V] (최저 1500 Volt)② Field winding: 10EX [V] (minimum 1500 Volt)
(6) 비상출력시험(6) Emergency output test
연속출력의 110%에서 1시간 운전하여 발전기 각부에 이상이 발생하지 아니하여야 한다.It should be operated for 1 hour at 110% of continuous output and no abnormality should occur in each part of generator.
(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, 전압조정범위는 정확한 값을 요구하지 아니한다.Confirm that the range of ± 5% is satisfied at the rated voltage, and the voltage adjustment range does not require an accurate value.
6. 유기성 폐기물은 수분 80%, 고형물질 20%로 구성되어 있고, 고형물은 유기질 90%, 무기질 10%로 되어 있기 때문에 폐기물을 혐기성 방법에 의하여 처리하였을 경우에 발생되는 슬러지와 폐수를 제 2차 공해 없이 처리하는데 있어서, 본 발명에서 사용되는 오수 합병처리 정화조는 종래의 난분해성 물질도 특유의 정화력으로 분해처리 할수있고, 정화처리수에 대장균 및 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/ℓ 이하로 처리하여 제 2차 공해가 발생하지 않는 특징이 있다.6. Organic waste consists of 80% moisture and 20% solids, and solids consists of 90% organic and 10% inorganic. Therefore, sludge and wastewater generated when the wastes are treated by anaerobic methods are secondary. In the treatment without pollution, the sewage treatment septic tank used in the present invention can decompose conventional hardly decomposable substances with unique purifying power, and there is no risk of mixing E. coli and pathogens in the purified water, and in large quantity and quality. Excellent decomposition efficiency by many kinds of microorganisms, very small amount of sludge generation, stable water quality due to the change of load of sewage by installing flow control device, and high efficiency of sewage purification by installing filtration tank to below BOD 8ppm / ℓ The treatment is characterized in that no secondary pollution occurs.
● 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) 1, 2 sedimentation tanks
제 1실에서 제 2실로 흘러가는 과정으로 유입오수중의 고형물은 침전분리 제거 된다.As the flow from the first chamber to the second chamber, the solids in the influent sewage are sedimented and 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 극히안정적으로 유지시켜 준다.Filling and aeration of the contact material keeps the treated water quality extremely stable by aerobic microorganisms.
(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 중수로 사용하거나 방류시킨다.Disinfect the effluent through the settling tank and use it as heavy water for water supply of vacuum hot water boiler or discharge it.
(7) 역세장치(7) backwash system
접촉재에 달라붙어 있는 잉여오니를 제거하여 준다.Remove excess sludge that is stuck to the contact material.
본 발명은 소화발효조 온도를 매탄균생성의 최적온도인 50℃로 유지하여 1톤/day에서 부터 200톤/day 이상의 대용량에 이르기까지발생량에 따라 용이하게 설계, 시공 할수있으며, 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/ℓ 이하로 하여 제 2차 공해없이 진공온수 보일러의 급수용 중수로 사용할수있는 기술을 발명한바, 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 can be easily designed and constructed according to the generation amount from 1 ton / day to a large capacity of more than 200 tons / day by maintaining the digestive fermentation tank temperature at 50 ℃, the optimum temperature of methane bacteria production, anaerobic method 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 can be converted into BOD 8ppm / Invented a technology that can be used as heavy water for water supply of vacuum hot water boilers without secondary pollution. If this technique and method are attempted, food wastes, livestock waste, wastewater, fish, etc., which account for more than half of the environmental pollution, are attempted. Prevents harm from environmental pollution caused by organic waste such as waste, and improves the natural environment and pleasant living environment. It is believed to be conserved and contribute to the national environmental policy.
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