KR20000074829A - Process for production gas fuel from Landfill gas and the system therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LFG의 가스연료화 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 매립장의 매립가스를 실용화하기 위하여 매립가스로부터 불순물을 제거하고 기존의 도시가스 수준의 연소특성과 발열량을 가질 수 있는 신규한 LFG의 가스연료화 방법과 그 시스템을 제공한다.The present invention relates to a method and a system for gas fuelizing LFG. More specifically, the present invention provides a novel LFG gas fueling method and system capable of removing impurities from landfill gas and having combustion characteristics and calorific value of existing city gas level for practical use of landfill gas in landfill. .
매립장에서 발생되는 매립가스 또는 바이오가스(이하, "LFG"라 함)에는 가스연료로서 활용될 수 있는 메탄가스(CH4)와 불활성가스인 이산화탄소(CO2)가 다량 포함되어 있어 여건에 따라 다르나 대략 매립가스의 90 mol% 이상을 차지한다. 또한 LFG에는 질소, 산소, 수분, 황화수소를 비롯하여 ppm 단위의 수많은 미량 유해성분이 포함되어 있으며, 질소와 산소는 매립가스 포집시스템에 침입 또는 매립장 내로 침투하는 공기 때문에 나타난다.Landfill gas or biogas generated from landfill (hereinafter referred to as "LFG") contains a lot of methane gas (CH 4 ) that can be used as gas fuel and carbon dioxide (CO 2 ), which is an inert gas, depending on the conditions. It accounts for more than 90 mol% of the landfill gas. In addition, LFG contains a large number of trace harmful components in ppm, including nitrogen, oxygen, moisture, hydrogen sulfide, and nitrogen and oxygen due to air entering the landfill gas collection system or penetrating into the landfill.
종래의 LFG 포집 활용방법으로는 매립가스의 자연 발생압을 이용하거나 진공 흡입장치를 이용하는 방법 등이 있었으며, 추출된 LFG 처리 및 활용은 매립장에 파묻어 놓은 파이프 매니홀드로 모아 소각처리하거나, 전력 생산을 위한 연료로 활용하거나 또는 열원으로서 태우기도 하여 왔다.Conventional methods of using LFG capture include the use of naturally occurring pressure of landfill gas or a vacuum suction device, and the extracted LFG treatment and utilization are collected by incineration of pipe manifold buried in landfill, or electric power production. It has been used as fuel for or burned as a heat source.
도시가스로 활용되고 있는 천연가스의 주성분이 메탄가스임을 감안할 때 다량의 메탄가스가 포함되어 있는 LFG는 대체연료로서 검토될 수 있는 중요한 자원이라 할 수 있다. 그러나 LFG가 천연가스에 비교하여 메탄가스의 함량이 적으므로 상대적으로 열량이 낮아 LFG를 직접 산업용 또는 일반 가정용 가스연료로 활용하려면 발열량을 일정 수준으로 높혀야 하고 수분 및 유해물질을 사전에 제거해야 한다는 문제점이 있어 왔다.Considering that the main component of natural gas used as city gas is methane gas, LFG containing a large amount of methane gas is an important resource that can be considered as an alternative fuel. However, since LFG contains less methane than natural gas, it is relatively low in calories. Therefore, in order to utilize LFG directly as an industrial or general household gas fuel, it is necessary to raise the calorific value to some level and remove moisture and harmful substances in advance. There has been a problem.
한편, 흡착법은 흡착을 이용하여 VOC 증기를 흡착하고 스팀, 진공 또는 유기용매를 이용하여 탈착, VOC를 회수하는 방법이 널리 이용되고 있다. 탈착공정에서 스팀을 이용할 경우 탈착 후 이를 다시 냉각시키고 이로부터 VOC를 회수한다.In the adsorption method, VOC vapor is adsorbed using adsorption, and desorption and VOC recovery using steam, vacuum, or an organic solvent are widely used. If steam is used in the desorption process, it is cooled again after desorption and the VOC is recovered therefrom.
VOC가 물과 혼화성이 없으면 상분리에 의해 쉽게 분리될 것이며, 혼화성이 있으면 분리공정이 추가로 필요하게 된다. 흡착제가 갖추어야 할 가장 중요한 특성은 비표면적과 흡착물질에 대한 친화력이며 비표면적과 친화력이 클수록 흡착의 효과는 증대된다. 흡착제로 주로 많이 사용되는 것은 활성탄과 활성탄소섬유이며 그 외에도 고분자계통의 물질과 Silica gel, Alumina, Molecular-sieve carbon(CMS) 등이 이용된다.If VOC is incompatible with water, it will be easily separated by phase separation, and if miscible, additional separation is required. The most important property of the adsorbent is the affinity for the specific surface area and the adsorbent, and the greater the specific surface area and the affinity, the greater the effect of adsorption. Activated carbon and activated carbon fiber are mainly used as adsorbents. In addition, polymer materials, silica gel, alumina and molecular-sieve carbon (CMS) are used.
LFG의 효과적인 이용방법으로는 LFG를 이용한 가스엔진, 가스터빈 및 스팀터빈을 통한 발전으로 전력을 사용하는 것과 천연가스 수준으로 정제 및 증열하여 직접연료로 이용하는 방법을 들 수 있다. 또다른 이용법으로는 LFG에 도시가스를 혼합하여 사용하는 경우로서, 이 경우에는 혼합연료의 발열량이 도시가스보다는 낮으나 LPG의 결점인 연소 및 안정성을 개선할 수 있다는 장점이 있다. 이와 같은 LFG 혼합연료는 대형플랜트로서 발전소, 열병합 발전소, 지역냉난방 등에 유용하게 사용될 수 있다.Effective methods of using LFG include the use of electric power through the generation of gas engines, gas turbines and steam turbines using LFG, and the use of direct fuel by refinement and distillation to natural gas levels. As another method of use, the city gas is mixed with LFG. In this case, although the calorific value of the mixed fuel is lower than that of city gas, there is an advantage in that combustion and stability, which are disadvantages of LPG, can be improved. Such LFG mixed fuel may be useful for power plants, cogeneration plants, district heating and the like as large plants.
따라서, 본 발명의 목적은 LFG를 이용하여 가스연료화 하는 방법을 제공한다. 본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 효과적으로 달성하기 위한 LFG의 가스연료화 시스템을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of gas fueling using LFG. Another object of the present invention is to provide a gas fueling system of LFG for achieving the above object effectively.
본 발명의 상기 목적은 매립지에서 발생하는 LFG를 가스연료화하고 LFG 혼합연료의 일반적인 연소특성을 규명한 다음, 실용버너에서 그의 작용성을 검토하므로써 달성하였다.The above object of the present invention was achieved by gasifying LFG generated in landfills, identifying general combustion characteristics of LFG mixed fuel, and then examining its functionality in a utility burner.
도 1은 본 발명방법과 그 시스템을 간략하게 도시한 공정도이다.1 is a process diagram briefly illustrating a method and system thereof.
도 2는 LFG의 다양한 혼합연료들의 당량비에 따른 화학평형온도를 나타낸다.Figure 2 shows the chemical equilibrium temperature according to the equivalent ratio of the various mixed fuels of the LFG.
도 3은 LFG 혼합연료의 화염안정성을 나타낸다.3 shows the flame stability of the LFG mixed fuel.
도 4는 CH4, LPG와 LFG의 연소속도를 나타낸 도면이다.4 is a view showing the combustion speed of CH4, LPG and LFG.
도 5는 LFG 혼합연료의 연소속도를 나타낸 도면이다.5 is a view showing the combustion rate of the LFG mixed fuel.
도 6은 LFG 혼합연료의 또 다른 연소속도를 보인 도면이다.6 is a view showing another combustion rate of the LFG mixed fuel.
도 7과 도 8은 LFG 혼합연료의 실용버너에서의 연소특성을 보인 것이다.7 and 8 show the combustion characteristics of the practical burner of LFG mixed fuel.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1 : 탈수기 2 : 가스공급탱크1: dehydrator 2: gas supply tank
3 : 콤푸레서 4 : 가스저장기3: compressor 4: gas reservoir
5 : 수분제거 흡착탑 6 : 불순물제거 흡착탑5: Water removal adsorption tower 6: Impurity removal adsorption tower
7 : 제2의 가스저장기 8 : 가스혼합기7: second gas reservoir 8: gas mixer
9 : 송풍기 10 : 히이터9: blower 10: heater
11 : 가스공급관11: gas supply pipe
본 발명은 LFG를 가스연료로서 활용하기 위해 이에 포함되어 있는 수분, 황화수소, 미량유해물질 등을 제거하는 전처리 방법 및 시스템과 전처리 후 증열하여 기존의 가정용 및 산업용 연소장치에 사용할 수 있도록 하는 방법 및 그 시스템으로 구성된다. 전처리 공정은 추출, 압축저장, 수분제거, 불순물 제거공정으로 구성되며, 증열공정은 전처리 공정을 거친 가스에 도시가스 또는 도시가스 보다 높은 발열량을 가지는 LPG 등 가스를 혼합하여 도시가스 및 산업용 가스 연료 수준의 발열량을 갖도록 열량을 증가시키는 공정이다.The present invention provides a pre-treatment method and system for removing water, hydrogen sulfide, trace harmful substances, etc. contained therein to utilize LFG as a gaseous fuel, and a method for increasing the temperature after pre-treatment to be used in existing domestic and industrial combustion devices. It consists of a system. The pretreatment process consists of extraction, compression storage, water removal, and impurity removal processes. The steaming process mixes the gas that has undergone pretreatment with gas such as LPG, which has a higher calorific value than that of city gas or city gas. It is a process of increasing the heat amount to have a calorific value of.
본 발명의 가스연료화 시스템의 구체적인 구성은 도 1에 기재되어 있으며 다음과 같다.The specific configuration of the gas fuelization system of the present invention is described in FIG.
매립지로부터 추출된 LFG는 불순물과 수분을 포함하고 있는 상태로 가스공급관(11)을 통해 탈수기(1)로 유입되어 수분이 제거된 후 배관(12)를 통해 가스공급탱크(Receiver tank)(2)로 유입된다. 탈수기의 packing material은 LFG에 대한 접촉면적을 높여주어 활성점을 많이 가지는 타입으로 하며, 상기 탈수기의 하단에는 drain port(미도시)를 설치하여 제거된 수분을 배출하도록 한다. 가스공급탱크의 LFG는 콤푸레서(3)에 의해 압축되어 배관(13)(14)를 통해 가스저장기(Gas holder)(4)로 유입되며 여기에서도 drain port(미도시)를 설치하여 압축공정에서 발생하는 응축수를 제거하도록 하였다. 한편, 가스저장기내의 LFG는 압축된 상태로 배관(15)에 의해 Molecular Sieve 흡착탑(5)으로 이송되어 잔여 수분이 제거된 후 배관(16)을 통해 활성탄 흡착탑(6)으로 이송되어 미량 유해물질이 제거되도록 하였다. 히터(10)는 상기 활성탄 및 Molecular Sieve를 재생 활용하기 위한 건조장치이다. 상기 시스템상의 공정을 통하여 수분과 미량유해물질이 제거된 LFG는 배관(17)을 통해 또 다른 제2의 가스저장기로 이송 후 저장된다. 상기 제2의 가스저장기 내에 저장된 순수한 LFG는 연료로 직접 사용 가능한 경우 배출관(31)을 통해 사용처로 연결되고, 연료로 사용하기에 열량이 부족한 경우 배관(19)를 통해 가스혼합기(Gas mixer)(8)로 이송시켜 발열량이 높은 도시가스 또는 LPG를 배관(25)를 통해 일정비율이 되도록 송입 혼합하여 발열량을 도시가스 또는 산업용 가스 수준으로 증열시켜 배관(32)을 통해 사용처에 공급할 수 있도록 하였다.The LFG extracted from the landfill is introduced into the dehydrator 1 through the gas supply pipe 11 in the state containing impurities and water, and after the water is removed, the gas tank 2 through the pipe 12. Flows into. The packing material of the dehydrator is to increase the contact area to the LFG to have a lot of active points, and to install the drain port (not shown) at the bottom of the dehydrator to discharge the removed water. The LFG of the gas supply tank is compressed by the compressor (3) and flows into the gas holder (4) through the pipes (13) and (14). Here, the drain port (not shown) is also installed to compress the process. To remove condensate. Meanwhile, the LFG in the gas reservoir is transferred to the Molecular Sieve adsorption tower 5 by the pipe 15 in a compressed state, and after residual moisture is removed, the LFG is transferred to the activated carbon adsorption tower 6 through the pipe 16 to be traced harmful substances. This was to be removed. The heater 10 is a drying apparatus for regenerating and utilizing the activated carbon and the molecular sieve. The LFG from which water and trace harmful substances are removed through the process on the system is transferred to another second gas reservoir through the pipe 17 and then stored. The pure LFG stored in the second gas reservoir is connected to the place of use through the discharge pipe 31 when directly used as fuel, and the gas mixer through the pipe 19 when there is insufficient heat to use as fuel. (8) was fed to the city gas or LPG with high calorific value through a pipe 25 so as to have a constant ratio, so that the calorific value could be increased to the level of city gas or industrial gas and supplied to the user through the pipe 32. .
본 발명에서 히터(10)는 송풍기(9)의 배관(21)을 통해 300℃의 열을 송출할 수 있으므로 Moleculer Sieve 흡착탑(5)과 활성탄 흡착탑을 건조 재생하기에 적합한 장치로 구성된다.In the present invention, since the heater 10 can transmit the heat of 300 ° C. through the pipe 21 of the blower 9, the heater 10 is composed of a device suitable for dry regeneration of the Moleculer Sieve adsorption tower 5 and the activated carbon adsorption tower.
본 공정의 여러 단계별로 매립가스의 흐름에 따른 조성과 공정 조건에 관한 자료는 차후 보완 삽입예정이다. 이하, 본 발명 방법의 구체적인 구성 및 작용을 설명한다.Data on the composition and process conditions of the landfill gas flow at various stages of the process will be supplemented later. Hereinafter, the specific configuration and operation of the method of the present invention will be described.
본 발명 방법의 공시재료 LFG는 인천광역시 수도권매립지에서 채취한 것을 사용하였으며, 본 발명 시스템에 의거 수분 및 H2S, VOC 등 유해물질을 제거한 정제 LFG의 연소특성과 도시가스 또는 LPG를 정제 LFG에 혼합한 LFG 혼합연료의 연소특성을 실시예를 들어 설명한다.The disclosure material LFG of the method of the present invention was obtained from a landfill in Incheon Metropolitan City, and the combustion characteristics and city gas or LPG of the purified LFG which removed moisture, harmful substances such as H 2 S and VOC, and the city gas or LPG were refined according to the present invention system. The combustion characteristics of the mixed LFG mixed fuel will be described with examples.
실시예 1 : 연소물성치Example 1 Combustion Properties
표 1은 평균적인 LFG 조성(LFG 100%)에 LPG 혹은 NG를 적절히 혼합한 경우의 연소 관리에 필요한 발열량, 웨버지수(Wobbe Index), 공연비, 비중 및 화염온도를 별도의 프로그램을 작성하여 계산한 것이다. 여기서, LFG 50% + LPG 50%는 기존 도시가스와 웨버지수(WI = 13A)를 맞춘 경우이고, LFG 70% + LPG 30%는 도시가스와 발열량을 맞춘 경우(WI = 10A)이다. LFG 30% + NG 70%는 LFG를 도시가스와 적절히 혼합하여 대형 플랜트에 사용하는 경우를 상정한 것이다.Table 1 calculates the calorific value, Webbe Index, air-fuel ratio, specific gravity and flame temperature necessary for combustion management when LPG or NG is properly mixed with the average LFG composition (LFG 100%). will be. Here, LFG 50% + LPG 50% is the case of matching the city gas and Weber index (WI = 13A), LFG 70% + LPG 30% is the case of city gas and calorific value (WI = 10A). LFG 30% + NG 70% assumes that LFG is properly mixed with city gas and used in large plants.
도 2는 표 1에 나타낸 대표적인 LFG 혼합연료들의 당량비에 따른 화학평형 온도를 상용 연료인 NG, LPG와 비교한 것이다. 도 2에서 보면 순수 LFG는 비록 불활성가스를 다량 포함하고 있지만 표 1에서와 같이 공연비가 작기 때문에 화염온도가 2000K 이상이 되며, 화염 온도측면에서는 충분히 여러가지 열기기에 사용할 수 있음을 알 수 있었다.FIG. 2 compares chemical equilibrium temperatures according to equivalent ratios of representative LFG mixed fuels shown in Table 1 with commercial fuels NG and LPG. In Figure 2, although pure LFG contains a large amount of inert gas, as shown in Table 1, since the air-fuel ratio is small, the flame temperature is more than 2000K, it can be seen that the flame temperature can be used in various hot air.
또, LPG 50%인 혼합연료는 기존 도시가스와 거의 같은 온도분포를 보이며, LPG 30%인 경우도 기존 도시가스에 비해 약간 온도가 떨어지나 충분히 도시가스를 대용할 수 있음을 보여준다.In addition, LPG 50% mixed fuel shows the same temperature distribution as the existing city gas, LPG 30% also shows that the temperature is slightly lower than the existing city gas can be substituted for the city gas.
실시예 2 : 혼합연료의 화염안정성Example 2 Flame Stability of Mixed Fuels
본 실시예에서는 LFG 혼합연료의 화염안정성을 조사하였다.In this example, the flame stability of LFG mixed fuel was investigated.
도 3은 LFG 혼합연료의 안정화 영역을 CH4와 비교 도시한 것이다. 이 결과는 연료 노즐 내경이 2.95mm인 분류확산 화염의 경우이다. 단, LFG 단독 연료는 안정성이 불량하여 주위류 0.1m/s에서도 날림 현상이 발생하기 때문에 실험은 수행하지 못하였다. 순수 CH4의 안정화 영역은 주위류 유속이 작은 영역에서는 연료 노즐 유속이 10∼15m/s 근방에서 Liftoff가 일어난 후에 유속이 40m/s 가까이 도달해서야 Blowout이 발생한다. 그러나 주위류 유속이 점차 증가하면 Liftoff 및 Blowout 영역은 급격히 강하하며 Blowout 발생이 빨라졌다. 그리고 주위류 유속이 0.8m/s에 도달하면 Liftoff와 Blowout이 만나는 점이 발생하고 이보다 유속이 증가하면 화염이 형성되지 않는다. 이 주위류 유속은 화염이 형성되지 않는 한계 유속(Critical Velocity)이라 할 수 있다. 다음에 LFG + LPG 혼합연료의 안정화 영역을 살펴보면, LPG 첨가비율이 증가함에 따라 Blowout 및 Attach점이 높아지나 CH4보다는 낮음을 알 수 있다. 그리고 한계 유속도 LPG 첨가 비율이 증가함에 따라 높아지나 CH4보다는 낮음을 알 수 있다. 이와 같이 LFG + LPG 혼합연료는 CH4화염에 비해 화염 안정성이 나쁜 것을 알 수 있었다.3 shows a comparison of the stabilization region of LFG mixed fuel with CH 4 . The result is a fractional diffusion flame with a fuel nozzle inner diameter of 2.95 mm. However, the LFG fuel alone was not stable and the experiment could not be performed because the flying phenomenon occurred in the ambient flow of 0.1 m / s. In the stabilization zone of pure CH 4 , blowout does not occur until the flow velocity reaches near 40 m / s after the liftoff occurs near the fuel nozzle flow rate of 10 to 15 m / s in the region where the flow velocity is small. However, as the flow velocity gradually increased, the liftoff and blowout zones dropped drastically and the occurrence of blowout was accelerated. When the flow velocity reaches 0.8m / s, the liftoff and blowout meet, and if the flow velocity increases, the flame does not form. This ambient flow rate is the critical velocity at which no flame is formed. Next, when looking at the stabilization region of the LFG + LPG mixed fuel, it can be seen that as the LPG addition ratio increases, the blowout and attachment points become higher but lower than CH 4 . And it can be seen that the critical flow rate increases with increasing LPG addition ratio but lower than that of CH 4 . As such, the LFG + LPG mixed fuel was found to have a poor flame stability compared to the CH 4 flame.
실시예 3 : 연소속도 계측Example 3 Burning Rate Measurement
본 발명의 실시예에서는 혼합연료에 사용되는 LFG(평균조성)와 LPG의 연소속도를 도시가스에 해당하는 CH4의 연소속도와 비교하였다. 그 실험결과는 도 4와 같으며 LPG의 최고연소속도는 당량비 φ= 1.1에서 약 45cm/s로 순수 CH4보다 약 4cm/s 높으나, 당량비에 따른 연소속도의 경향은 거의 일치하며 전당량비 영역에서 LPG가 높은 값을 가짐을 알 수 있었다.In the embodiment of the present invention, the combustion rate of LFG (average composition) and LPG used in the mixed fuel was compared with the combustion rate of CH 4 corresponding to the city gas. The experimental results are shown in FIG. 4, and the maximum combustion speed of LPG is about 45 cm / s at the equivalent ratio φ = 1.1, which is about 4 cm / s higher than that of pure CH 4 , but the tendency of the combustion rate according to the equivalence ratio is almost the same. LPG has a high value.
LFG의 최고 연소속도는 당량비 φ= 1.1에서 약 31cm/s로 순수 CH4보다 약 10cm/s 정도 낮으며, 당량비에 따른 연소속도의 변화는 CH4보다 다소 둔화됨을 알 수 있다. 그리고 당량비가 낮을수록 화염이 불안정하여 측정은 당량비 0.8까지 가능하였다.The maximum burning rate of LFG is about 31cm / s at equivalent ratio φ = 1.1, about 10cm / s lower than pure CH 4 , and the change in combustion rate according to the equivalent ratio is slightly slower than CH 4 . The lower the equivalence ratio, the more unstable the flame, and the measurement was possible up to the equivalence ratio 0.8.
실시예 4 : LFG 혼합연료의 연소속도Example 4 Combustion Rate of LFG Mixed Fuels
본 발명의 실시예에서는 조성이 다른 LFG를 도시가스와 웨버지수가 같게 되도록 LPG를 첨가하여 만든 LFG 혼합연료에 대해 연소속도를 측정하여 순수 CH4의 연소속도와 비교실험하였다. 실험결과는 도 5와 같으며, LFG중의 CH4농도가 54.5%인 평균적인 조성의 LFG를 이용하여 도시가스와 웨버지수를 같게한 경우의 최고 연소속도는 CH4와 같으나 희박 혹은 과농영역에서는 오히려 혼합연료가 높게 나타나고 있음을 알 수 있다.In the embodiment of the present invention was compared with the combustion rate of pure CH 4 by measuring the combustion rate for the LFG mixed fuel made by adding LPG so that the LFG having a different composition is the same as the city gas and the Weber index. The experimental results are shown in FIG. 5, and the maximum combustion rate is the same as that of CH 4 when the urban gas and the Weber index are the same using LFG having an average composition of 54.5% CH 4 concentration in the LFG, but in lean or over-concentrated areas. It can be seen that the mixed fuel is high.
LFG중의 CH4농도가 30%인 경우에도 최고 연소속도는 CH4보다 다소 낮으나 희박 혹은 과농 영역에서는 두 연료간의 연소 속도차가 적어짐을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 LFG중의 CH4함량이 적은 경우에도 웨버지수를 일치시킨 혼합연료는 희박 혹은 과농한 조건에서 도시가스와 유사한 연소속도를 갖고 있어 혼합연료를 도시가스의 대체연료로 활용 할 수 있음을 보여주고 있다.Even when the concentration of CH 4 in the LFG is 30%, the maximum combustion rate is slightly lower than that of CH 4 , but the difference in combustion rate between the two fuels is smaller in the lean or over-concentrated region. These results indicate that even when the CH 4 content in LFG is low, the mixed fuels with consistent Weber's index have a similar combustion rate as the city gas under lean or excessive conditions, so that the mixed fuel can be used as an alternative fuel for city gas. Is showing.
한편, 도 6은 조성이 다른 LFG를 이용하여 도시가스와 발열량이 동일하게 만든 혼합연료를 대상으로 연소속도를 측정하여 순수 CH4의 연소속도와 비교 도시한 것이다. 이 경우 최고 연소속도는 모든 경우에 있어서 CH4보다는 다소 낮게 나타났다. 특히 LFG중의 CH4농도가 30%인 경우 최고 연소속도는 CH4보다 약 10cm/s 낮다. 이와 같이 최고 연소속도가 앞에 설명한 웨버지수를 동일하게 만든 연료보다 다소 낮은 것을 제외하고 다른 경향들은 앞의 경우와 유사함을 알 수 있다. 이 경우의 혼합연료도 도시가스의 대체연료로써 충분히 활용 가능성이 높다.On the other hand, Figure 6 shows the comparison with the combustion rate of pure CH 4 by measuring the combustion rate for the mixed fuel made the same as the city gas and the calorific value using LFG of different composition. In this case, the maximum combustion rate was somewhat lower than CH 4 in all cases. In particular, when the concentration of CH 4 in LFG is 30%, the maximum combustion rate is about 10 cm / s lower than CH 4 . As described above, other trends are similar to the previous case, except that the maximum combustion rate is slightly lower than the fuel which made the same Weber index described earlier. In this case, the mixed fuel is also likely to be fully utilized as a substitute for city gas.
실시예 5 : 실용버너의 적용성Example 5 Applicability of Utility Burner
본 실시예에서는 LFG 혼합연료들의 실용버너에서의 연소특성을 검토하기 위해, 취사용 가스레인지를 당량비 및 혼합기량을 제어할 수 있도록 개량하여 당량비 및 유량을 변화시키면서 안정 연소 영역을 관찰한 것이다. 그림에는 안정 연소 영역을 역화 영역(Flash back), 부상영역(Liftoff), 황염 영역(Yellow Tip)으로 구분하였으며, 이들 구분은 직접 관찰에 의해 판단한 것이라 실험자의 주관적 결과가 다소 내포되어 있다.In this embodiment, in order to examine the combustion characteristics of the LFG mixed fuels in the practical burner, the cooking gas range was improved to control the equivalent ratio and the amount of the mixer, and the stable combustion region was observed while changing the equivalent ratio and the flow rate. In the figure, the stable combustion zone was divided into flashback, liftoff, and yellow tip (Yellow Tip). These classifications were judged by direct observation.
도 7은 실시예 4와 동일한 혼합연료를 대상으로 측정한 것으로, 그림에서 가로축은 혼합연료들의 발열량을 비중의 제곱근으로 나눈 값으로, 연료공급 압력이 동일한 경우 발생하는 가스레인지의 시간당 발열량 즉, 웨버지수에 해당한다. 그림을 보면 LFG 중의 CH4함량이 변하여도 웨버지수를 동일하게 맞춘 혼합연료의 안정연소 경향은 거의 일치하며 오히려 혼합연료의 경우가 안정 연소 영역이 다소 넓어짐을 알 수 있다. 그리고 CH4의 안정 연소 영역에서 유추할 수 있듯이 이 실용 연소기에서의 최적의 연소조건은 당량비 1.4, 출력 700KJ/hr 근방에 해당하며, 이 영역은 모든 혼합연료의 경우에도 안정하게 연소시킬 수 있는 영역이므로 이들 혼합 연료들은 도시가스와 아무런 문제없이 호환 가능함을 알 수 있다.7 is measured for the same mixed fuel as in Example 4, the horizontal axis in the figure is the value of the calorific value of the mixed fuel divided by the square root of the specific gravity, the calorific value per hour of the gas range that is generated when the fuel supply pressure is the same, that is, Weber Corresponds to the index. The figure shows that even if the CH 4 content in the LFG changes, the stable combustion tendency of the mixed fuel with the same Weber index is almost the same. As can be inferred from the stable combustion zone of CH 4 , the optimum combustion conditions in this practical combustor correspond to an equivalence ratio of 1.4 and an output of 700 KJ / hr, which can stably burn even in the case of all mixed fuels. Therefore, it can be seen that these mixed fuels are compatible with the city gas without any problem.
도 8은 실시예 4의 또 다른 혼합연료를 대상으로 측정한 것으로, 그림에서 가로축은 앞 그림과는 다르게 연소 발열량을 그대로 사용하였다. 그림을 보면 혼합연료를 사용한 경우에 발생하는 열량은 대부분 CH4의 경우와 동일하며, LFG 중의 CH4함량 54.5%의 경우에는 오히려 더 많은 열량을 발생시킬 수 있음을 알 수 있다.8 is a measurement of another mixed fuel of Example 4, the horizontal axis in the figure was used as the calorific value of combustion differently from the previous figure. In the figure the amount of heat generated in the case of using the mixed fuel is the same as in the case of most of CH 4, in the case of LFG CH 4 content of 54.5% is rather it can be seen that can generate more heat.
단, 이 경우 동일 열량을 발생하기 위해서는 , 혼합연료들의 비중이 CH4보다 높기 때문에 연료의 공급압력을 높여주던지 아니면 염공을 크게하여야 한다. 이와 같은 조절은 비교적 간단히 할 수 있다. 따라서, 발열량을 도시가스와 일치시킨 혼합연료의 경우에도 연료 공급 조건 혹은 연소기 버너의 간단한 개량에 의하여 도시가스의 대체에너지로서 충분히 사용할 수 있음을 알 수 있었다.In this case, however, in order to generate the same amount of heat, the proportion of mixed fuels is higher than that of CH 4 , so the fuel supply pressure must be increased or the salt holes must be increased. Such adjustment can be made relatively simple. Therefore, it was found that even in the case of the mixed fuel in which the calorific value coincides with the city gas, it can be sufficiently used as an alternative energy of the city gas by simple improvement of the fuel supply condition or the combustor burner.
이상 실시예와 발명의 상세한 설명에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명 방법은 LFG 가스연료화 방법과 그 시스템을 제공하는 효과가 있으며 정제된 LFG를 가정 또는 산업적 용도를 제공하는 뛰어난 효과가 있으므로 연료 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.As can be seen from the above embodiments and the detailed description of the invention, the method of the present invention has the effect of providing the LFG gas fueling method and system thereof and the excellent effect of providing the purified or LFG for home or industrial use. It is a very useful invention.
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