KR20010112168A - Energy Recovery System with Cogeneration device using biogas - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 축산폐수의 혐기성 소화공정에서 발생되는 바이오가스를 이용하여 열과 전력을 생산할 수 있는 혐기성 소화와 바이오가스를 이용한 열병합발전이 결합된 에너지 회수 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an energy recovery system combined with anaerobic digestion and cogeneration using biogas to produce heat and power using biogas generated in the anaerobic digestion of livestock waste water.
이에 본 발명은 축산폐수로부터 바이오가스를 발생시키기 위한 혐기성 소화부와; 혐기성 소화부에서 발생된 바이오가스를 가스연료로서 사용할 수 있도록 이에 포함되어 있는 수분, 황화합물, 미량유해물질 등을 제거하는 전처리부; 바이오가스와 경유를 겸용하여 동력을 생산할 수 있도록 된 엔진부; 엔진부의 동력을 이용하여 전력을 생산하기 위한 발전부; 엔진부의 냉각수와 배기열을 이용하여 온수를 생산하기 위한 열교환부를 포함하는 유기물의 혐기성 분해에 의해 발생되는 바이오가스를 이용한 열병합발전이 결합된 에너지 회수 시스템을 제공한다.Therefore, the present invention provides an anaerobic digestion unit for generating biogas from livestock wastewater; A pretreatment unit for removing water, sulfur compounds, trace harmful substances and the like contained in the biogas generated in the anaerobic digestion unit as gas fuel; An engine unit capable of producing power by using biogas and diesel; A power generation unit for producing electric power using the power of the engine unit; Provided is an energy recovery system combined with cogeneration using biogas generated by anaerobic decomposition of organic matter including a heat exchanger for producing hot water by using cooling water and exhaust heat of an engine.
Description
본 발명은 열병합발전 시스템에 관한 것으로, 특히 축산폐수 등의 유기성 폐수/폐기물의 혐기성 소화시 발생되는 바이오가스를 이용하여 전력과 열을 동시에 생산할 수 있도록 된 혐기성 소화와 바이오가스를 이용한 열병합발전이 결합된 에너지 회수 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cogeneration system, in particular, combined with anaerobic digestion and cogeneration using biogas to produce power and heat simultaneously using biogas generated during anaerobic digestion of organic wastewater / waste such as livestock wastewater. To an energy recovery system.
산업사회의 발달과 더불어 음식물쓰레기, 주정폐수, 도축장 폐수, 매립장 폐수 등 각종 폐수와 폐기물의 발생이 증대되고 있으며, 그 중 고농도 유기성 폐수와 폐기물은 오염 부하량이 매우 높아서 이에 대한 처리가 절실하게 요구되어 있다.With the development of the industrial society, the generation of various wastewaters and wastes such as food waste, alcoholic wastewater, slaughterhouse wastewater, landfill wastewater, etc. is increasing. Among them, high concentration organic wastewater and wastes are very high in pollutant load, and the treatment of them is urgently required. have.
특히, 축산폐수의 경우 대부분 정화법, 호기성이나 혐기성 소화법 또는 퇴비화, 액비화 등 자원화시설을 통해 처리되고 있으며, 규제미만 축산농가에서 발생하는 폐수는 축산폐수 공공처리시설에서 처리되고 있다.In particular, most livestock wastewater is treated through refining, aerobic or anaerobic digestion, or composting and liquefaction facilities. Wastewater from livestock farms under unregulated livestock is treated in public wastewater treatment facilities.
그러나 호기성 처리시설은 처리공정에 필요한 막대한 전력비와 슬러지 처리비용의 문제가 있고, 기존의 퇴비화 방법은 생성된 퇴비의 토양환원시 자원의 가치는 높으나 퇴비화시 소요되는 막대한 톱밥비용과 생산된 퇴비의 판매망의 부족에 따른 경영의 어려움으로 점차 그 적용이 줄어들고 있다.However, the aerobic treatment facility has a problem of enormous power cost and sludge treatment cost required for the treatment process, and the existing composting method has a high value of resources for reducing soils of the compost produced, but a huge sawdust cost and compost sales network for composting. Due to the difficulties of management due to the shortage of telecommunications, its application is gradually decreasing.
또한, 기존에 이용되고 있는 혐기성 소화기술은 고농도 유기물의 감량화에 그 목적이 있고, 소화시 발생하는 바이오가스 이용기술이 불완전하여 주로 보일러에 의한 소화조 가온에만 이용되고 있어, 에너지 이용효율이 낮고 시설 운전을 위한 전력의 외부 공급이 필요한 단점이 있다.In addition, the existing anaerobic digestion technology is intended to reduce the concentration of high organic matters, and the biogas utilization technology generated during the digestion is incomplete and is mainly used only for warming up the digester by the boiler. There is a disadvantage in that an external supply of power is required.
한편, 열병합발전시스템은 에너지를 가장 효율적으로 이용할 수 있는 발전시스템으로써, 기존의 스팀터빈을 이용한 발전의 경우 고작해야 효율이 30 - 40%에 불과하였으나 열병합발전의 경우 기술적으로 90%의 효율유지가 가능하고 현재 기술로도 75% 이상의 효율을 유지하고 있어 40 - 50%의 에너지절약이 가능하다.On the other hand, the cogeneration system is a power generation system that can use energy most efficiently. In the case of power generation using the existing steam turbine, the efficiency is only 30-40%, but in the case of cogeneration, it is technically 90% efficient. It is possible, and current technology maintains efficiency of more than 75%, saving energy of 40-50%.
그러나, 이들 종래의 열병합발전시스템의 발전기는 원료로써 경유나 LNG가사용되거나 또는 양자 겸용으로 개조되어 사용되고 있는 실정으로, 비싼 천연가스를 원료로 하는 만큼 발전설비의 투자비 회수기간이 오래걸리는 단점이 있다.However, the generators of these conventional cogeneration systems are used in the case of diesel or LNG as a raw material, or both are converted and used as a raw material, it takes a long time to pay back the investment cost of the power plant as expensive natural gas as a raw material. .
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 여건을 감안하여 축산폐수와 같이 고농도의 유기성 폐수/폐기물의 혐기성 소화시 발생되는 바이오가스를 열병합발전에 이용할 수 있도록 안출된 것으로, 축산폐수의 혐기성 소화공정에서 발생되는 바이오가스를 이용하여 축산폐수의 처리와 동시에 열과 전력을 생산할 수 있도록 된 열병합발전이 결합된 에너지 회수 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above-described conditions, the present invention is designed to use biogas generated during anaerobic digestion of organic wastewater / waste of high concentration such as livestock wastewater for cogeneration, and is generated in the anaerobic digestion process of livestock wastewater. Its purpose is to provide an energy recovery system combined with cogeneration that enables biogas to be used to produce livestock and electricity simultaneously with treatment of livestock wastewater.
도 1은 본 발명에 따른 바이오가스를 이용한 열병합발전이 결합된 에너지 회수 시스템을 도시한 개략적인 도면,1 is a schematic diagram showing an energy recovery system combined with cogeneration using biogas according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 가스/디젤 겸용 발전기의 구성을 도시한 도면,2 is a view showing the configuration of a gas / diesel combined generator according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 발전기에서 가스조절 및 혼합장치를 도시한 도면,3 is a view showing a gas control and mixing device in the generator according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 발전기에서 압력조정기를 도시한 도면,4 is a view showing a pressure regulator in the generator according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 발전기의 열교환기를 도시한 개략적인 도면이다.5 is a schematic diagram illustrating a heat exchanger of a generator according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 드럼스크린 2 : 유량조정조1: Drum Screen 2: Flow Adjustment Tank
3 : 약품저장조 4 : 혐기성소화조3: chemical storage tank 4: anaerobic digestion tank
5 ; 가스저장탱크 6 : 잉여가스 연소기5; Gas Storage Tank 6: Surplus Gas Combustor
10 : 탈황장치 11 : 수분제거기10: desulfurization apparatus 11: moisture remover
20 : 가스부스터 30 : 가스솔레노이드밸브20 gas booster 30 gas solenoid valve
40 : 압력조정기 41 : 하우징40: pressure regulator 41: housing
42 : 격판 43 : 유입구42: plate 43: inlet
44 : 배출구 45 : 유통홀44: outlet 45: distribution hall
46 : 체크밸브 47 : 연결바46: check valve 47: connecting bar
48 : 다이어프램 50 : 암나사관48: diaphragm 50: female thread
51 : 조절나사 52 : 홀51: adjusting screw 52: hole
53 : 가이드바 54 : 탄성스프링53: guide bar 54: elastic spring
60 : 가스조절 및 혼합장치 70 : 배기가스 온도센스60: gas control and mixing device 70: exhaust gas temperature sense
71 : 에어관 72 : 쵸크밸브71: air pipe 72: choke valve
73 : 엑츄에이터 74 : 가스분사관73: actuator 74: gas injection pipe
75 : 분사노즐 80 : 연료탱크75: injection nozzle 80: fuel tank
90 : 연료펌프 100 : 컨트롤러90: fuel pump 100: controller
110,116 : 열교환기 111 : 냉각수 유입관110,116: heat exchanger 111: cooling water inlet pipe
112 : 냉각수 배출관 113 : 엔진 배기관112: cooling water discharge pipe 113: engine exhaust pipe
114 : 수관군 115 : 온수관114: water pipe group 115: hot water pipe
120 : 바이오가스 보일러 130 : 온수저장조120: biogas boiler 130: hot water storage tank
150 : 바이오가스 엔진발전기 151 : 연소실150: biogas engine generator 151: combustion chamber
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 축산폐수로부터 바이오가스를 발생시키기 위한 혐기성 소화부와, 소화부에서 발생된 바이오가스를 가스연료로서 사용할 수 있도록 이에 포함되어 있는 수분, 황화합물, 미량유해물질 등을 제거하는 전처리부와, 바이오가스와 경유를 겸용하여 동력을 생산할 수 있도록 된 엔진부와, 엔진부의 동력을 이용하여 전력을 생산하기 위한 발전부와, 엔진부의 냉각수와 배기열을 이용하여 온수를 생산하기 위한 열교환부를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention provides an anaerobic digestion unit for generating biogas from livestock wastewater, and water, sulfur compounds, trace amounts contained in the biogas generated in the digestion unit as gas fuel. The pretreatment unit removes harmful substances, the engine unit capable of producing power by using biogas and diesel, the power generation unit to generate power using the engine unit's power, and the coolant and exhaust heat of the engine unit. It comprises a heat exchanger for producing hot water.
상기 혐기성 소화부는 축산폐수를 혐기성 미생물에 의해 분해발효시키기 위한 혐기성소화조와, 혐기성소화조에서 축산폐수 분해시 발생되는 바이오가스를 저정하기 위한 가스저장탱크를 포함한다.The anaerobic digestion unit includes an anaerobic digestion tank for decomposing and fermenting livestock wastewater by anaerobic microorganisms, and a gas storage tank for storing biogas generated during decomposition of livestock wastewater in an anaerobic digestion tank.
상기 엔진부는 디젤엔진에 있어서, 전처리부를 거친 바이오가스를 일정한 가스압력으로 유지시켜주기 위한 가스부스터, 엔진의 운전에 따라 바이오가스를 공급/차단시키기 위한 가스솔레노이드밸브, 엔진으로 유입되는 공기흡입구의 압력변화에 따라서 공급가스의 유량을 변화시켜 압력을 일정하게 유지시켜주는 압력조정기, 발전기의 부하 증감에 따라 가스의 공급량을 제어하며 연소에 필요한 공기와 가스를 혼합시키기 위한 가스조절 및 혼합장치, 배기가스의 온도와 엔진오일의 압력을 감지하여 비상시 엔진의 정지 및 바이오가스와 경유가 최적의 상태로 공급될 수 있도록 가스량을 제어하고 생산된 전력을 상용 또는 비상용으로 전환시키기 위한 컨트롤러를 포함하여 이루어진다.The engine unit in the diesel engine, a gas booster for maintaining the biogas passed through the pretreatment unit at a constant gas pressure, a gas solenoid valve for supplying / blocking the biogas according to the operation of the engine, the pressure of the air inlet to the engine Pressure regulator to keep the pressure constant by changing the flow rate of the supply gas according to the change, Gas supply and control device for controlling the gas supply amount according to the load increase and decrease of the generator, Mixing air and gas for combustion, Exhaust gas It includes a controller to sense the temperature and the pressure of the engine oil in order to stop the engine in the emergency and to control the amount of gas so that the biogas and diesel oil can be supplied in an optimal state, and to convert the power produced to commercial or emergency.
상기 발전부는 엔진 본체의 동력을 이용하여 전력을 생산하기 위한 회전계자형 동기발전기로 이루어진다.The power generation unit is composed of a rotation field type synchronous generator for producing electric power by using the power of the engine main body.
상기 열교환부는 엔진을 거치면서 가열된 냉각수가 유통되는 열교환기와, 열교환기를 거친 온수를 저장하는 온수저장조 및, 바이오가스를 이용하여 온수를 더욱 가열하기 위한 바이오가스 보일러를 포함할 수 있다.The heat exchanger may include a heat exchanger through which the cooling water heated while passing through the engine, a hot water storage tank for storing hot water passing through the heat exchanger, and a biogas boiler for further heating hot water using biogas.
이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 바이오가스를 이용한 열병합발전이 결합된 에너지 회수 시스템을 도시한 개략적인 도면이고, 도 2, 도 3, 도 4는 본 발명에 따른 가스/디젤 겸용 발전기의 구성과 각 부분에 대한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 발전기의 열교환기를 도시한 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram illustrating an energy recovery system combined with cogeneration using biogas according to the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 illustrate a configuration and respective parts of a combined gas / diesel generator according to the present invention. 5 is a schematic diagram illustrating a heat exchanger of a generator according to the present invention.
상기한 도면에 의하면, 본 발명은 축산폐수로부터 바이오가스를 발생시키기 위한 혐기성 소화부와, 처리부에서 발생된 바이오가스를 가스연료로서 사용할 수있도록 이에 포함되어 있는 수분, 황화합물, 미량유해물질 등을 제거하는 전처리부와, 전처리부를 거친 바이오가스를 일정한 가스압력으로 유지시켜주기 위한 가스부스터(20), 발전기의 운전과 동시에 가스를 공급/차단시키기 위한 가스솔레노이드밸브(30), 엔진(150)으로 유입되는 공기흡입구의 압력변화에 따라서 공급가스의 유량을 변화시켜 압력을 일정하게 유지시키기 위한 압력조정기(40), 발전기의 부하 증감에 따라 바이오가스의 공급량을 제어하며 연소에 필요한 공기와 바이오가스를 혼합시키기 위한 가스조절 및 혼합장치(60), 배기가스의 온도와 엔진(150)오일의 압력을 감지하여 비상시 엔진의 정지 및 바이오가스와 경유가 최적의 상태로 공급될 수 있도록 가스량을 제어하기 위한 컨트롤러(100), 엔진 본체의 동력을 이용하여 전력을 생산하기 위한 회전계자형 동기발전기 및 엔진을 거치면서 가열된 냉각수가 유통되는 열교환기와, 열교환기를 거친 온수를 더욱 가열하기 위한 가스보일러(120), 보일러를 거친 온수를 저정하고 축사 등으로 공급하기 위한 온수저장조(130)을 포함한다.According to the drawings, the present invention is to remove the water, sulfur compounds, trace harmful substances and the like contained in the anaerobic digestion unit for generating biogas from the livestock wastewater, and the biogas generated in the treatment unit as a gas fuel To the pre-treatment unit, the gas booster 20 for maintaining the biogas passed through the pre-treatment unit at a constant gas pressure, the gas solenoid valve 30 and the engine 150 to supply / block gas at the same time as the generator is operated. Pressure regulator 40 for changing the flow rate of the supply gas according to the pressure change of the air inlet to be maintained, and controlling the supply amount of biogas according to the increase or decrease of the load of the generator, and mix air and biogas for combustion Gas control and mixing device 60, the temperature of the exhaust gas and the engine 150 to sense the pressure of the oil in case of emergency The controller 100 for controlling the amount of gas so that the engine is stopped and the biogas and diesel oil are supplied in an optimal state, the rotating field type synchronous generator for producing electric power using the power of the engine main body, and heated through the engine. It includes a heat exchanger and a heat exchanger for cooling water, a gas boiler 120 for further heating the hot water passed through the heat exchanger, and a hot water storage tank 130 for storing the hot water passed through the boiler and supplying it to the barn.
상기 혐기성 소화부는 축산폐수에 포함되어 있는 가축의 털이나 짚 등을 제거하기 위한 드럼스크린(1)과, 드럼스크린(1)을 거친 축산폐수를 성상의 균등화와 다음 공정에 일정한 유량으로 보내기 위한 유량조정조(2), 유량조정조(2)에 연결되어 축산폐수를 혐기성 미생물에 의해 분해발효시키기 위한 혐기성소화조(4), 혐기성소화조(4) 상부를 통해 연결되어 축산폐수 분해시 발생되는 바이오가스를 저정하기 위한 가스저장탱크(5)를 포함한다.The anaerobic digestion unit has a drum screen (1) for removing the hair and straw of livestock contained in the livestock wastewater, and a livestock wastewater passed through the drum screen (1) to equalize the properties and send a constant flow rate to the next process. It is connected to the control tank (2), the flow control tank (2) through the anaerobic digestion tank (4), anaerobic digestion tank (4) for decomposition and fermentation of livestock wastewater by anaerobic microorganisms to reduce the biogas generated during decomposition of livestock wastewater It includes a gas storage tank (5) to determine.
미설명된 도면 부호 (3)는 약품저장조로써, 유량조정조(2)와혐기성소화조(4) 사이의 연결라인에 설치되어 유화수소의 발생을 줄이기 위하여 필요 약품을 투입하게 된다.Unexplained reference numeral (3) is a chemical storage tank, is installed in the connection line between the flow control tank (2) and anaerobic digestion tank (4) is to put the necessary chemical to reduce the generation of hydrogen sulfide.
여기서 혐기성 소화조(4)로 유입되어 일정기간 소화된 축산폐수는 액비저장조(도시되지 않음)로 보내져 액비로 이용되며 발생된 바이오가스는 가스저장탱크(5)로 유입된다.Here, the livestock wastewater which is introduced into the anaerobic digester 4 and digested for a certain period of time is sent to a liquid fertilizer storage tank (not shown) and used as a liquid fertilizer, and the generated biogas is introduced into the gas storage tank 5.
상기 전처리부는 바이오가스에 포함되어 있는 황화합물을 제거하기 위한 탈황장치(10)와, 엔진(150)으로 공급되는 바이오가스에서 수분을 제거하기 위한 수분제거기(11)를 포함하여 이루어진다.The pretreatment unit includes a desulfurization apparatus 10 for removing sulfur compounds contained in the biogas, and a water remover 11 for removing moisture from the biogas supplied to the engine 150.
탈황장치(10)는 이미 알려져 있는 공정(흡착법, 흡수법, 미생물 분해법)등을 이용하며, 바이오가스의 황화합물의 농도와 탈황제의 수명을 고려하여 탈황장치(10)의 크기를 결정한다.The desulfurization apparatus 10 uses known processes (adsorption, absorption, microbial decomposition, etc.), and determines the size of the desulfurization apparatus 10 in consideration of the concentration of sulfur compounds of biogas and the life of the desulfurization agent.
수분제거기(11)는 배관을 통해 유통시 온도의 저하로 생기는 응결수를 제거하기 위한 것으로 기기에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 엔진(150) 투입전에 설치해야 한다.The water remover 11 is to remove condensed water caused by a drop in temperature during distribution through a pipe, and should be installed before the engine 150 is put in order not to affect the apparatus.
한편, 본 발명의 발전부에 사용되는 엔진(150)은 경유를 사용하는 디젤엔진(150)으로 바이오가스가 혼합된 혼합기체를 압축하고 연료를 분사하여 착화시키는 압축착화방식으로 운전된다.On the other hand, the engine 150 used in the power generation unit of the present invention is driven by a compression ignition method that compresses the mixed gas mixed with biogas into the diesel engine 150 using light oil and injects the fuel by ignition.
디젤엔진(150)은 연소실(151)을 포함하는 엔진본체와, 연료탱크(80)와 연료펌프(90) 및, 연소실(151) 안의 고압 고온의 공기에 연료를 고압 및 분무상태로 분사하기 위한 연료분사장치, 과급기나 예열장치 등을 포함한다.The diesel engine 150 is for injecting fuel into the engine body including the combustion chamber 151, the fuel tank 80, the fuel pump 90, and the high pressure and high temperature air in the combustion chamber 151 in a high pressure and spray state. Fuel injection device, supercharger or preheater;
상기 전처리부를 거친 바이오가스는 바이오가스의 유통관 일측에 설치된 가스솔레노이드밸브(30)의 개폐작동에 따라 압력조정기(40)를 거친 후 가스조절 및 혼합장치(60)로 투입되어 공기와 혼합된 체 엔진(150)의 연소실(151)로 투입된다.The biogas passed through the pretreatment unit passes through the pressure regulator 40 according to the opening and closing operation of the gas solenoid valve 30 installed at one side of the distribution pipe of the biogas, and is introduced into the gas control and mixing device 60 and mixed with air. It is injected into the combustion chamber 151 of 150.
압력조정기(40)는 가스조절 및 혼합장치(60)로 투입되는 바이오가스의 양을 조절할 수 있는 장치로 부하의 증가에 따라서 엔진의 공기흡입라인(71)에 걸리는 부압도 증가하게 되어 일정한 압력을 유지하기 위해 그 만큼의 바이오가스의 유량이 증가하게 되며 부하가 감소함에 따라 부압도 감소되어 그것의 유량이 감소되는 원리의 압력조정기이다.The pressure regulator 40 is a device that can control the amount of biogas introduced into the gas control and mixing device 60. As the load increases, the negative pressure applied to the air intake line 71 of the engine also increases, thereby increasing the constant pressure. It is a pressure regulator of the principle that the flow rate of the biogas increases to maintain and the negative pressure decreases as the load decreases so that the flow rate decreases.
가스조절 및 혼합장치(60)는 연소실(151)로 투입되는 바이오가스의 유량을 조절함과 동시에 공기와 바이오가스를 고르게 혼합시키기 위한 것으로 도 2에 도시된 바와 같이, 공기가 유통되는 에어관(71)과 에어관(71)을 개폐시키기 위한 쵸크밸브(72), 에어관(71) 외측에서 쵸크밸브(72)의 회전축에 연결되어 쵸크밸브(72)를 개폐시키기 위한 구동엑츄에이터(73), 에어관(71) 일측에 연결되어 에어관(71) 내부로 설치되는 가스분사관(74), 가스분사관(74) 선단에 형성되어 가스를 분무시키기 위한 노즐구멍(75)을 포함하여 이루진다.Gas control and mixing device 60 is to adjust the flow rate of the biogas introduced into the combustion chamber 151 and at the same time to mix the air and biogas evenly, as shown in FIG. 71 and the choke valve 72 for opening and closing the air pipe 71, the drive actuator 73 for opening and closing the choke valve 72 is connected to the rotary shaft of the choke valve 72 from the outside of the air pipe 71, It is connected to one side of the air pipe 71 is formed in the gas injection pipe 74 is installed in the air pipe 71, the tip of the gas injection pipe 74 and comprises a nozzle hole 75 for spraying the gas .
상기 가스조절 및 혼합장치(60)에 대해 좀 더 자세히 설명하면 구동엑츄에이터(73)와 쵸크밸브(72)로 구성된 흡입공기조절부와 유입된 공기와 가스를 혼합시켜주는 가스분사관(74)과 노즐구멍(75)으로 이루어진 혼합부로 구성되어 있으며, 작동원리는 발전기의 부하에 따라 회전수를 감지하는 마그네틱 픽업의 신호를 콘트롤러(100)에서 받아 구동엑츄에이터(73)가 동작하여 공기흡입구의 쵸크밸브(72)가 작동하게 되는데 예로, 부하가 증가되면 위와 같은 순서에 따라 작동하여 쵸크밸브(72)에 의해 흡입공기량은 줄어들게 되며 에어관 내의 부압 증가로 그만큼 더 바이오가스가 공급되어 부하를 충당하게 된다.The gas control and mixing device 60 will be described in more detail. The inlet air control unit consisting of a drive actuator 73 and a choke valve 72 and a gas injection pipe 74 for mixing the inlet air and gas and It consists of a mixing part consisting of the nozzle hole 75, the operation principle receives the signal of the magnetic pickup to detect the rotational speed in accordance with the load of the generator from the controller 100, the drive actuator 73 is operated to choke valve of the air inlet For example, when 72 is operated, the load increases, the operation is performed in the same order as above, and the amount of intake air is reduced by the choke valve 72, and the biogas is supplied by the increase of the negative pressure in the air pipe to cover the load. .
즉, 컨트롤러(100)의 신호에 따라 촉매 역할을 하는 경유의 비율과 대비하여 엔진(150) 연소실(151)내에 동일한 열량을 공급할 수 있도록 바이오가스 투입양을 제어하게 된다. 여기서 경유는 바이오가스만을 연소시켰을 대 실린더 내벽에 고착되는 이물질 등을 제거하는 윤활역할과 보조에너지원의 역할을 또한 하게 된다.That is, the biogas input amount is controlled to supply the same amount of heat into the combustion chamber 151 of the engine 150 in comparison with the ratio of the diesel fuel serving as a catalyst according to the signal of the controller 100. In this case, the diesel fuel also serves as a lubrication role and an auxiliary energy source to remove foreign matters stuck to the inner wall of the cylinder when only the biogas is burned.
상기 컨트롤러(100)는 바이오가스와 경유가 가장 최적의 상태로 공급될 수 있도록 배기가스의 온도(70)와 엔진(150) 오일의 압력을 감지하여 엔진(150)의 급격한 과부하나 오일압력에 따른 변화에 따라 가스공급량과 경유공급량을 제어하게 된다.The controller 100 senses the temperature of the exhaust gas 70 and the pressure of the engine 150 oil so that the biogas and the diesel oil can be supplied in the most optimal state, and according to the sudden overload or the oil pressure of the engine 150. According to the change, the gas supply amount and diesel oil supply amount are controlled.
즉, 바이오가스의 메탄함유량의 변동에 따라 함께 연소되는 경유의 양을 늘리거나 줄이게 되고, 최악의 경우 바이오가스의 공급이 일시적으로 끊어지더라도 경유만을 분사하여 디젤엔진(150)과 동일하게 작동시킴으로서 발전기가 정상가동될 수 있도록 한다.That is, by increasing or decreasing the amount of diesel fuel burned according to the change in the methane content of the biogas, in the worst case, even if the supply of biogas is temporarily cut off, only by operating the diesel diesel 150 by operating the same as the diesel engine 150 Allow the generator to run normally.
가스분사관(74)은 에어관(71) 측면을 관통하여 에어관(71) 중심에서 직각으로 절곡되어 선단이 공기 투입방향을 향하는 구조로 되어 있고, 선단은 원뿔형태를 이루며 원뿔형태의 경사면을 따라 다수개의 노즐구멍(75)이 배열 형성된다.The gas injection pipe 74 is bent at a right angle from the center of the air pipe 71 by penetrating through the side of the air pipe 71 to have a structure in which the tip faces the air input direction, and the tip forms a conical shape and a conical inclined surface. Accordingly, a plurality of nozzle holes 75 are formed in an array.
따라서 노즐구멍(75)을 통해 분사되는 바이오가스는 부압이 걸려있는 에어관(71)으로 분무되면서 에어관(71)을 따라 흐르는 공기와 함께 균일하게 혼합되어 연소실(151)로 공급되게 된다.Accordingly, the biogas injected through the nozzle hole 75 is sprayed into the air tube 71 under negative pressure, and is uniformly mixed with the air flowing along the air tube 71 to be supplied to the combustion chamber 151.
이때, 압력조정기(40)는 연소실(151)로 투입되는 바이오가스 유량을 변화시켜 바이오가스라인의 압력을 일정하게 유지시키게 되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 격판(42)이 설치되어 이중구조를 이루는 하우징(41)과, 하우징(41)의 각 챔버에 연결 설치되는 바이오가스 유입구(43)과 배출구(44), 격판(42)에 형성된 유통홀(45)을 개폐시키기 위한 체크밸브(46), 유입구(43)측 챔버에 설치되고 체크밸브(46)에 연결되어 일정압력시 체크밸브(46)를 개방시키기 위한 다이어프램(48) 및 다이어프램(48)의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단을 포함하여 이루어진다.At this time, the pressure regulator 40 maintains a constant pressure of the biogas line by changing the flow rate of the biogas introduced into the combustion chamber 151. As shown in FIG. A check valve for opening and closing the housing 41 forming the structure, and the distribution hole 45 formed in the biogas inlet 43, the outlet 44, and the diaphragm 42 connected to each chamber of the housing 41 ( 46), the pressure adjusting means for adjusting the pressure of the diaphragm 48 and the diaphragm 48 is installed in the inlet 43 side chamber and connected to the check valve 46 to open the check valve 46 at a constant pressure It is made, including.
체크밸브(46)는 콘형태로 되어 배출구(44)측 챔버쪽으로 밀려 개방되도록 설치되며, 콘의 선단은 다이어프램(48)의 중심부와 연결바(47)를 통해 연결설치된다.The check valve 46 has a cone shape and is installed to be pushed open toward the outlet 44 side chamber, and the tip of the cone is connected to the central portion of the diaphragm 48 through the connection bar 47.
압력조절수단은 하우징(41)의 상부 중앙에서 내부로 관통설치되는 암나사관(50)과, 암나사관(50)에 치합되고 내부는 홀(52)이 형성된 조절나사(51), 다이어프램(48)의 중앙부에 설치되어 조절나사(51) 내부 홀(52)로 삽입되는 가이드바(53), 가이드바(53)에 끼워져 다이어프램(48)과 조절나사(51) 선단 사이에 탄력적으로 놓여지는 탄성스프링(54)을 포함하여 이루어진다.The pressure regulating means includes a female screw pipe 50 penetrating from the upper center of the housing 41 to the inside, and an adjusting screw 51 and a diaphragm 48 fitted with the female screw pipe 50 and having a hole 52 therein. Guide spring 53 is inserted into the center hole 52 of the adjustment screw 51, inserted into the guide bar 53, the elastic spring is elastically placed between the end of the diaphragm 48 and the adjustment screw 51 And 54.
따라서 조절나사(51)를 조이거나 풀어주게 되면 탄성스프링(54)의 가압력이 달라져 다이어프램(48)의 압력이 조절되게 되는 것이다.Therefore, when the adjusting screw 51 is tightened or released, the pressing force of the elastic spring 54 is changed so that the pressure of the diaphragm 48 is adjusted.
한편, 상기 동기발전기는 축전지에 의한 전동기 시동방식으로서 엔진(150)의 회전축에 연결되어 있으며 자극과 전기자가 상대적으로 회전하여 회전주파수와 같은 주파수의 교류를 발생하는 발전기이며, 정상운전 상태에서 동기속도로 회전하는교류기이다.(이하 발전설비는 도시되지 않음)On the other hand, the synchronous generator is a generator that is connected to the rotating shaft of the engine 150 as a motor starting method by a battery, the magnetic pole and the armature is relatively rotated to generate an alternating current of the same frequency as the rotation frequency, the synchronous speed in the normal operation state This is an alternator which rotates by
또한, 열교환부는 도 5에 도시된 바와 같이 엔진(150)으로부터 배출되는 배기가스와 엔진열을 이용하여 바이오가스 생산설비의 혐기성소화조(4)나 축사 등의 보온과 난방에 사용하기 위한 것으로, 온수를 생산하기 위한 제1열교환기(110)와 혐기성소화조(4)로 유입되는 축산폐수를 가온시키기 위한 제2열교환기(116), 가스보일러 및 온수저장조와 축사냉난방설비를 포함하여 이루어지며, 상기 제1열교환기는 엔진(150)을 거치면서 가열된 냉각수가 유통되도록 냉각수유입관(111)과 배출관(112)이 설치된 열교환기(110)과, 열교환기(110)의 내부에 관통설치되는 엔진의 배기관(113), 열교환기(110) 내부에 배열설치되어 냉각수와 배기가스의 열에 의해 물을 가열하기 위한 수관군(114)을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 5, the heat exchange unit is used for thermal insulation and heating of an anaerobic digestion tank 4 or a barn of a biogas production facility using exhaust gas and engine heat discharged from the engine 150. It comprises a second heat exchanger 116, a gas boiler and hot water storage tank and livestock cooling and heating equipment for heating the livestock wastewater flowing into the first heat exchanger 110 and anaerobic digestion tank 4 for producing a, The first heat exchanger includes a heat exchanger 110 having a coolant inlet pipe 111 and a discharge pipe 112 installed therethrough so that the heated coolant flows through the engine 150, and an engine that is installed through the heat exchanger 110. The exhaust pipe 113 and the heat exchanger 110 are arranged inside the water pipe group 114 for heating the water by the heat of the cooling water and exhaust gas.
냉각수유입관(111)과 배출관(112)은 각각 열교환기(110) 상부와 하부에 설치되어 엔진(150)을 거치면서 가열된 냉각수는 열교환기(110) 상부로 투입되어 하부로 나가게 되고, 배기관(113)은 바닥쪽에 설치되는 데, 열교환기(110) 내부에서 나선형태로 감겨져 설치되어 배기가스가 배기관(113)을 거치면서 소음이 격감되는 구조로 되어 있다.The cooling water inlet pipe 111 and the discharge pipe 112 are respectively installed in the upper and lower heat exchanger 110, the cooling water heated while passing through the engine 150 is introduced into the heat exchanger 110, and the exhaust pipe is discharged to the lower portion. 113 is installed on the bottom side, is installed in a spiral wound inside the heat exchanger 110, the exhaust gas is passed through the exhaust pipe 113 has a structure in which the noise is reduced.
수관군(114)은 가는 파이프 다수개가 한조를 이루어 열교환기(110)을 관통설치되고, 수관군(114)의 선단에는 열교환된 온수가 유통되도록 온수관(115)이 설치된다. 따라서 하측 온수관(115)을 통해 찬물이 유입되어 열교환기(110) 내부의 수관군(114)을 거치면서 가열되어 상측 온수관(115)을 통해 온수저장조으로 보내지게 된다.The water pipe group 114 is provided with a plurality of thin pipes in a set through the heat exchanger 110, the hot water pipe 115 is installed at the tip of the water pipe group 114 so that the heat exchanged hot water is circulated. Therefore, the cold water is introduced through the lower hot water pipe 115 is heated while passing through the water pipe group 114 in the heat exchanger 110 is sent to the hot water storage tank through the upper hot water pipe 115.
가스보일러는 원료로서 바이오가스를 가스저장탱크(5)로부터 공급받아 작동하게 되고, 상기 온수관(115)에 연결되어 온수를 더욱 가열하게 된다.The gas boiler operates by receiving biogas as a raw material from the gas storage tank 5, and is connected to the hot water pipe 115 to further heat hot water.
온수저장조(130)은 가스보일러를 통과한 온수를 보관하는 곳으로, 제2열교환기와 축사냉난방설비로 연결되어 각 부분으로 온수를 공급하게 된다.The hot water storage tank 130 is a place for storing the hot water passing through the gas boiler, is connected to the second heat exchanger and the barn heating and heating equipment to supply hot water to each part.
또한, 제2열교환기는 온수 유입구와 배출구가 설치되어 온수저장조와 연결되는 열교환기(116)으로 이루어지며, 내부에는 축산폐수가 흐르는 관이 관통 설치되어, 내부로 유통되는 온수에 의해 축산페수를 가온시키는 구조로 되어 있다.In addition, the second heat exchanger is composed of a heat exchanger 116 is connected to the hot water storage tank is installed with a hot water inlet and outlet, the inside of the livestock waste water flowing through the pipe, the livestock waste water is heated by the hot water circulated inside It is structure to let.
미설명된 도면부호 (6)은 연소기로써, 바이오가스가 과잉으로 발생할 경우 가스저장탱크의 안전을 위하여 저장용량 이상의 잉여 바이오가스를 일시적으로 연소시키기 위한 장치이다.Unexplained reference numeral 6 is a combustor, which is a device for temporarily burning excess biogas above the storage capacity for the safety of the gas storage tank when the biogas is excessively generated.
한편, 도 1에서 실선으로 표시된 것은 축산폐수의 흐름을 나타낸다. 축산폐수는 드럼스크린(1)과 유량저장조(2), 열교환기(116) 및 혐기성소화조(4)를 거쳐 액비저장소로 보내지게 된다.In addition, the solid line in FIG. 1 represents the livestock wastewater flow. The livestock waste water is sent to the liquid storage through the drum screen (1), the flow rate storage tank (2), the heat exchanger (116) and the anaerobic digestion tank (4).
또한 도면상 이점쇄선은 바이오가스의 흐름을 표시한 것으로, 축산폐수에서 발생되는 바이오가스는 가스저장탱크(5)에 모아져 발전기(150) 및 보일러(120)로 보내지고 과부하시 잉여가스 연소기(6)로 보내져 연소된다. 도면에서 점선은 배출가스의 흐름으로써, 발전기의 엔진에서 배출되는 배출가스는 열교환기(110)을 거쳐 배출된다.In addition, in the drawing, the dashed line indicates the flow of the biogas, and the biogas generated from the livestock wastewater is collected in the gas storage tank 5 and sent to the generator 150 and the boiler 120, and the excess gas combustor 6 when overloaded. Is burned and burned. In the drawing, the dotted line indicates the flow of the exhaust gas, and the exhaust gas discharged from the engine of the generator is discharged through the heat exchanger 110.
그리고 도면상 일점쇄선은 온수의 흐름을 나타낸 것으로, 열교환기(110)을 거치면서 가열된 온수는 보일러(120), 온수저장조(13)을 거쳐 열교환기(116)이나축사 난방수단 등에 공급되고 다시 열교환기(110)으로 유입된다.And the dashed-dotted line in the drawing shows the flow of hot water, the hot water heated while passing through the heat exchanger 110 is supplied to the heat exchanger 116 or livestock heating means through the boiler 120, hot water storage tank 13 and again. It is introduced into the heat exchanger (110).
나머지 삼점쇄선과 점선은 각각 배기가스의 흐름과 엔진 냉각수의 흐름을 나타낸다.The remaining three-dot and dashed lines represent the flow of exhaust gas and the flow of engine coolant, respectively.
이하 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter will be described the operation of the present invention.
축사로부터 발생되는 축산폐수는 먼저 드럼스크린(1)를 거치면서 축산폐수에 포함되어 있는 짚, 털 등을 사전 제거하여 펌프의 막힘이나 손상이 방지된다.The livestock wastewater generated from the livestock house is first passed through the drum screen (1) to remove the straw, hair and the like contained in the livestock wastewater in advance to prevent clogging or damage of the pump.
드럼스크린(1)를 거친 축산폐수는 유량조정조(2)에 저장되며, 이곳에서 일정유량으로 혐기성소화조(4)로 보내지게 되고, 혐기성 소화조(4)를 거치면서 미생물에 의해 분해되어 바이오가스가 생성된다.The livestock wastewater passed through the drum screen (1) is stored in the flow regulating tank (2), where it is sent to the anaerobic digestion tank (4) at a constant flow rate. The biogas is decomposed by microorganisms through the anaerobic digestion tank (4). Is generated.
여기서 혐기성소화조(4)로 유입되는 축산폐수는 제2열교환기의 열교환기(116)를 거치게 되는 데, 이 과정에서 열교환기(116)을 순환하는 온수에 의해 약 35℃로 가온되어 계속 상기 온도를 유지하게 된다.Here, the livestock wastewater flowing into the anaerobic digestion tank 4 passes through the heat exchanger 116 of the second heat exchanger. In this process, the livestock wastewater is warmed to about 35 ° C. by hot water circulating the heat exchanger 116 and is continuously heated. Will be maintained.
또한, 약품저장조(3)로부터 염화철이 투입되는 데, 폐수가 소화공정으로 유입될 때, 염화철을 소량 첨가하여 축산폐수 등 유기물이 분해되는 과정에서 발생되는 황화수소의 발생을 억제한다.In addition, iron chloride is introduced from the chemical storage tank (3), when wastewater is introduced into the digestion process, by adding a small amount of iron chloride to suppress the generation of hydrogen sulfide generated in the process of decomposition of organic matter such as livestock wastewater.
혐기성 소화조(4)의 체류시간은 약 20일이며, 온도는 약 35℃를 유지하도록 설정된다. 소화액은 액비저장조로 보내져 액비로 이용되며 발생된 바이오가스는 가스저장탱크(5)로 유입된다.The residence time of the anaerobic digester 4 is about 20 days and the temperature is set to maintain about 35 ° C. The extinguishing liquid is sent to the liquid rain storage tank and used as liquid rain, and the generated biogas is introduced into the gas storage tank 5.
바이오가스가 저장된 가스저장탱크(5)는 약 200~300mm H2O의 압력으로 발전기에 바이오가스를 공급하게 된다. 이때 공급되는 바이오가스의 메탄 함량은 약 60~80%정도이고, 나머지는 이산화탄소가 대부분이다.The gas storage tank 5 in which biogas is stored supplies biogas to the generator at a pressure of about 200 to 300 mm H 2 O. At this time, the methane content of the supplied biogas is about 60-80%, and the rest is mostly carbon dioxide.
발전기로 공급되는 바이오가스는 먼저 탈황장치(10)를 거치면서 가스에 함유되어 있는 황화합물이 제거된다.The biogas supplied to the generator is first passed through the desulfurization apparatus 10 to remove sulfur compounds contained in the gas.
황화합물이 제거된 바이오가스는 수분함유량을 줄이기 위해 수분제거기(11)를 거치게 되고 이와 같이 전처리과정을 마친 바이오가스는 가스솔레노이드밸브(30)와 압력조절기(40), 가스조절 및 혼합장치(60)를 거치면서 공기와 혼합되어 연소실(151)로 공급된다.The biogas from which sulfur compounds are removed is subjected to a water remover (11) to reduce water content. The biogas, which has been pretreated in this way, is a gas solenoid valve (30) and a pressure regulator (40), and a gas regulating and mixing device (60). It is mixed with air while passing through the combustion chamber 151 is supplied.
즉, 발전기가 가동되면 컨트롤러(100)의 신호에 따라 가스솔레노이드밸브(30)가 개방작동되어 바이오가스를 압력조정기(40)로 보내게 된다.That is, when the generator is operated, the gas solenoid valve 30 is opened in response to a signal from the controller 100 to send the biogas to the pressure regulator 40.
압력조정기(40)의 유입구(43)을 통해 유입된 바이오가스는 격판(42)으로 나뉘어진 유입구(43)측 챔버와 배출구(44)측 챔버의 압력차이에 따라 일정압력으로 배출구(44)로 빠져나가게 되는 데, 각 챔버의 압력이 동일하게 되면 다이어프램(48)에 연결된 체크밸브(46)가 당겨져 격판(42)의 유통홀(45)을 닫게 되어 바이오가스의 유통을 차단하게 되고, 배출구(44)측 챔버의 압력이 낮아짐에 따라서 체크밸브(46)가 점점 크게 개방되면서 바이오가스를 배출구(44)를 통해 유통시키게 된다.The biogas introduced through the inlet 43 of the pressure regulator 40 is discharged to the outlet 44 at a constant pressure according to the pressure difference between the chamber of the inlet 43 and the outlet 44 of the chamber divided by the diaphragm 42. When the pressure in each chamber is the same, the check valve 46 connected to the diaphragm 48 is pulled to close the distribution hole 45 of the diaphragm 42 to block the distribution of biogas, and the outlet port ( As the pressure in the chamber 44 decreases, the check valve 46 is gradually opened to distribute the biogas through the outlet 44.
여기서 배출구(44)측 챔버의 압력 감소(변화)량에 따라 체크밸브(46)는 배출구(44)측 챔버로 당겨지면서 그 개방량이 변화하여, 바이오가스의 배출 유량을 변화시켜 일정한 압력을 유지시키게 되는 것이다.Here, the check valve 46 is pulled into the chamber of the outlet port 44 in accordance with the amount of pressure reduction (change) of the chamber of the outlet port 44, and the opening amount thereof is changed to change the discharge flow rate of the biogas to maintain a constant pressure. Will be.
압력조정기(40)의 배출구(44)를 거친 바이오가스는 발전기의 부하 증감에 따른 컨트롤러(100)의 신호에 따라 엑츄에이터(73)가 작동하여 쵸크밸브(72)에 의해 흡입공기량이 조절됨과 동시에 가스분사관(74)를 통해 정확한 바이오가스량으로 노즐구멍(75)으로 공급되어 공기와 혼합된 후 연소실(151)에 공급되게 된다.The biogas, which has passed through the outlet 44 of the pressure regulator 40, operates the actuator 73 according to the signal of the controller 100 according to the increase or decrease of the load of the generator so that the amount of intake air is controlled by the choke valve 72 and the gas. The injection tube 74 is supplied to the nozzle hole 75 with the correct amount of biogas, mixed with air, and then supplied to the combustion chamber 151.
한편, 가스조절 및 혼합장치(60)의 작동을 살펴보면, 바이오가스는 압력조정기(40)와 연결된 가스분사관(74)으로 공급되어 가스분사관(74)의 선단에 형성된 분사노즐을 통해 분무형태로 분사되게 되는 데, 이때, 가스분사관(74)이 설치된 에어관(71)으로 유입되는 에어가 분사노즐을 통해 분사되는 바이오가스와 고르게 혼합되어 엔진(150)의 연소실(151)로 공급된다.On the other hand, looking at the operation of the gas control and mixing device 60, the biogas is supplied to the gas injection pipe (74) connected to the pressure regulator 40 is sprayed through the injection nozzle formed at the tip of the gas injection pipe 74 In this case, the air flowing into the air pipe 71 provided with the gas injection pipe 74 is evenly mixed with the biogas injected through the injection nozzle and supplied to the combustion chamber 151 of the engine 150. .
에어관(71)으로 유입되는 에어의 양은 컨트롤러(100)의 신호에 따라 제어작동되는 엑츄에이터(73)에 의해 조절된다. 엑츄에이터(73)가 작동하여 쵸크밸브(72)의 회전축을 회전시키게 되면 쵸크밸브(72)의 개방정도가 달라지고 에어관(71)의 개폐량이 조절됨에 따라 공급되는 에어의 양이 조절되고, 에어관(71) 내 부압의 변화에 따라 압력조정기(40)를 통해 유입되는 바이오가스량도 조절하게 되는 것이다.The amount of air introduced into the air pipe 71 is controlled by the actuator 73 which is controlled and operated according to the signal of the controller 100. When the actuator 73 is operated to rotate the choke valve 72, the opening degree of the choke valve 72 is changed and the amount of air supplied is adjusted as the opening / closing amount of the air pipe 71 is adjusted. The amount of biogas introduced through the pressure regulator 40 is also adjusted according to the change in the negative pressure in the pipe 71.
이렇게 공기와 혼합된 바이오가스는 최종적으로 엔진(150)의 연소실(151)로 공급되어 크랭크의 행정에 따라 압축되고 컨트롤러(100)의 신호에 따라 최소한의 경유가 연료펌프에 의해 연소실(151)로 공급되어 압축혼합가스를 착화시키게 된다.The biogas mixed with air is finally supplied to the combustion chamber 151 of the engine 150 and compressed according to the stroke of the crank, and a minimum of light oil is supplied to the combustion chamber 151 by the fuel pump according to the signal of the controller 100. Supplied to ignite the compressed mixed gas.
여기서 연소실(151)로 공급되는 경유는 최소한의 양으로 점화역할을 하게 되며, 엔진(150)의 부하가 증가하면 경유대신 바이오가스의 공급이 증가하여 경유만으로 운전될 때와 대비하여 최대경유소모량의 약 95%까지 바이오가스로 대체되게 된다.Here, the diesel fuel supplied to the combustion chamber 151 plays a role of ignition with a minimum amount, and when the load of the engine 150 increases, the supply of biogas instead of diesel increases, so that the maximum diesel consumption is compared with when the diesel fuel is operated only by diesel. Up to about 95% will be replaced by biogas.
한편, 바이오가스의 공급이 중단될 경우에는 컨트롤러(100)의 신호에 따라 가스솔레노이드밸브(30)는 차단되고, 통상의 디젤엔진(150)과 동일하게 공기를 압축시키고 연료펌프에 의한 경유의 공급이 증대되어 경유에 의한 착화가 발생하게 되어 계속적으로 설비를 가동시킬 수 있도록 되어 있다.On the other hand, when the supply of biogas is stopped, the gas solenoid valve 30 is cut off in response to a signal from the controller 100, and the gas is compressed by the fuel pump in the same way as a conventional diesel engine 150, and the supply of diesel oil by a fuel pump is performed. This increases, causing ignition by diesel, so that the equipment can be operated continuously.
이와 같이 바이오가스에 의해 발전기가 가동되어 전기를 생산하게 되고, 엔진 구동에 따라 발생된 엔진열과 배기가스열은 보일러와 함께 열병합운전을 가능하게 한다.As such, the generator is operated by the biogas to generate electricity, and the engine heat and the exhaust gas heat generated by the engine driving enable the cogeneration operation together with the boiler.
설비내로 공급된 물은 보일러(120)와 열교환기(110)으로 공급되어 가열된 후 온수저장조(130)으로 보내지고, 온수저장조(130)에서 각 온수사용처로 보내지게 된다.The water supplied into the facility is supplied to the boiler 120 and the heat exchanger 110 is heated and then sent to the hot water storage tank 130, it is sent to each hot water use destination in the hot water storage tank 130.
즉, 공급된 물은 온수관(115)을 통해 열교환기(110) 내부의 수관군(114)을 따라 유통되면서 발전기의 가동에 따라 발생된 엔진열과 배기가스열에 의해 열교환되어 가열되고, 가열된 온수는 보일러(120)를 거치면서 한번더 가열되어 온수저장조(130)으로 보내지며, 온수저장조로부터 각 온수사용처로 공급된다.That is, the supplied water is circulated along the water pipe group 114 inside the heat exchanger 110 through the hot water pipe 115 and is heat-exchanged and heated by the engine heat and the exhaust gas heat generated by the operation of the generator, and the heated hot water. Is heated once more while passing through the boiler 120 is sent to the hot water storage tank 130, it is supplied to each hot water use destination from the hot water storage tank.
온수사용처 중 제2열교환기로 공급된 온수는 혐기성소화조(4)로 유입되는 축산페수를 일정온도로 가온시킨 후 온도가 저하되어 다시 온수저장조(130)으로 유입되고, 온수저장조에서 축사로 공급된 온수는 축사의 냉난방에 소요된 후온수관(115)의 연결라인을 따라 수관군(114)으로 보내져 재가열된다.The hot water supplied to the second heat exchanger in the hot water use place is heated to a constant temperature of the livestock wastewater flowing into the anaerobic digestion tank 4, and then the temperature is lowered and then introduced into the hot water storage tank 130 again, and the hot water supplied from the hot water storage tank to the barn. Is sent to the water pipe group 114 along the connection line of the after-heating water pipe 115 required for heating and cooling the barn is reheated.
본 발명은 이상과 같이 축산폐수를 처리함과 동시에 획기적인 운용능력을 갖는 열병합시스템을 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.The present invention can be seen that to provide a cogeneration system having a breakthrough operation capacity while treating livestock waste water as described above. While exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. Such modifications and other embodiments are all considered and included in the appended claims, without departing from the true spirit and scope of the invention.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 바이오가스를 이용한 열병합발전이 결합된 에너지 회수 시스템에 의하면, 대체 에너지 확보가 가능하고 에너지 효율이 높으며, 하나의 에너지로 열과 전기를 동시에 생산함으로써 에너지 사용량을 줄일 수 있어서 에너지 수입비용을 절감할 수 있다.According to the energy recovery system combined with cogeneration using biogas according to the present invention as described above, it is possible to secure alternative energy, high energy efficiency, and reduce energy consumption by simultaneously producing heat and electricity with one energy. Energy import costs can be reduced.
또한, 환경오염을 일으키는 축산폐수 등의 고농도 유기성 폐수/폐기물과 매립지 등으로부터 발생하는 바이오가스를 이용하여 전력을 생산함으로서 환경을 보전함과 더불어 경제부응에 일조할 수 있게 된다. 즉, 고농도 유기성 폐기물의 처리와 동시에 에너지 회수가 가능하게 되어 환경친화적이다.In addition, by generating electricity using high concentration organic wastewater / waste, such as livestock wastewater, which causes environmental pollution, and biogas generated from landfills, it is possible to conserve the environment and contribute to economic response. In other words, it is environmentally friendly as energy recovery is possible simultaneously with the treatment of high concentration organic waste.
또한 엔진냉각수와 배기가스의 열을 이용할 수 있는 일체형 열교환기를 설치하여 발생된 온수를 소화조 보온에 이용함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있다.In addition, by installing an integrated heat exchanger that can use the engine coolant and the heat of the exhaust gas, it is possible to maximize energy efficiency by using the generated hot water to insulate the digester.
또한, 본 발명은 설치구조가 간단하고 초기설치비가 저렴하며 운전 비용이 적게 들게 되어 필요한 장소에 매우 효율적으로 운용될 수 있다.In addition, the present invention has a simple installation structure, low initial installation cost and low operating cost can be operated very efficiently in the required place.
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