KR20150106256A - Cogeneration System using biogas - Google Patents

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KR20150106256A
KR20150106256A KR1020140028555A KR20140028555A KR20150106256A KR 20150106256 A KR20150106256 A KR 20150106256A KR 1020140028555 A KR1020140028555 A KR 1020140028555A KR 20140028555 A KR20140028555 A KR 20140028555A KR 20150106256 A KR20150106256 A KR 20150106256A
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Abstract

The present invention relates to a combined and cogeneration power system using bio-gas, more specifically, to a combined and cogeneration power system using bio-gas which uses bio-gas as fuel of a combined and cogeneration power device, wherein the bio-gas is generated while organic waste such as livestock sludge, food waste, sewage sludge, or the like are digested in a digestion tank, and uses hot exhaust gas to heat and use hot water as a heating source, and the hot exhaust gas is generated while a generator is operated using bio-gas. The combined and cogeneration power system increases the entire energy efficiency of cogeneration and prevents environment contamination by providing environment-friendly bio-gas as generation fuel.

Description

바이오가스를 이용한 열병합 발전 시스템{Cogeneration System using biogas}{Cogeneration System using biogas}

본 발명은 바이오가스를 연료를 이용한 열병합 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축산 및 돈사 분뇨 폐수, 음식 폐기물, 하수처리 슬러지 등의 유기성 폐기물을 소화조에서 혐기성 소화 방법으로 처리하여 고열량의 바이오 가스를 생산하고 생산된 바이오 가스를 열병합 발전기의 연료 사용하여 전기를 발전하는 동시에 열병합발전기를 가동하면서 발생된 엔진 연소열과 오일열 및 고열의 배기가스를 이용하여 냉각수를 가열시켜 온수 및 온수를 이용한 열원으로 소화조 온도유지 및 건물의 난방 및 농작물 하우스의 난방 열로 사용할 수 있도록 함으로 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 바이오 연료를 이용한 열병합 발전 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a cogeneration system using biogas as a fuel, and more particularly, to a cogeneration system using biogas as a fuel, and more particularly to a cogeneration system using biogas as a fuel, It generates electricity by using the fuel produced by the cogeneration generator and simultaneously generates electricity by using the generated combustion gas, heat of the engine, exhaust heat of the oil heat and high heat generated by the cogeneration power generator and heat the cooling water by using the hot water and hot water, The present invention relates to a cogeneration system using biofuels that can be used as heating and heating of buildings and heating of crops houses to improve energy efficiency.

일반적으로 양돈, 축산, 양계 농장에서 발생되는 분뇨 폐기물과 도심지에서 발생하는 음식물 폐기물은 처리 비용이 고가 일뿐만 아니라 유기성 폐기물 처리시설 또한 상당히 부족한 실정이다. 특히 소규모의 영세 축산 농가나, 소규모의 음식점은 폐기물처리장치를 설치할 능력이 없어 일반 생활 쓰레기에 혼입되는 문제점과 분리 폐기를 한다하더라도 수거업체가 다시 이를 전문처리업체로 보내 폐기해야하는 문제점이 있다.In general, manure wastes generated in pig farms, livestock farms, and poultry farms and food wastes generated in urban areas are not only expensive to treat, but also have a significant shortage of organic waste disposal facilities. In particular, small-scale small farmers and small-scale restaurants are not able to install waste disposal devices, so they are mixed with ordinary household waste, and even if they are separated and disposed of, there is a problem that collection companies must send them back to specialist processing companies for disposal.

그러나 이와 같은 분뇨 폐기물과 음식물폐기물 등의 유기성 폐기물은 발효에 의한 혐기성 소화방식으로 처리할 수 있는 특성이 있다.However, organic wastes such as manure waste and food wastes can be treated by anaerobic digestion by fermentation.

따라서 분뇨 폐기물과 음식물폐기물은 소화과정에서 발생되는 메탄가스를 탈황정제 및 유수분리하면 고 농도의 바이오가스를 생산할 수 있는 특성이 있으므로 이를 잘 이용하면 분뇨 폐기물과 음식물폐기물은 재처리하여 사용할 수 있는 이점이 있다.Therefore, manure wastes and food wastes can produce high concentration of biogas by separating methane gas generated from the digestion process by desulfurizing refining and oil water separation. Therefore, if it is used well, manure wastes and food wastes can be advantageously used .

현재에도 수도권 매립지에서 발생되는 가스를 이용한 열병합발전소가 가동되고 있다. 수도권 매립 공사에서는 생활쓰레기를 매립하고 나면 매립된 쓰레기가 분해되는 과정에서 침출수와 가스가 발생됨으로 이를 이용하여 열병합발전기의 연료로 공급하고 있다. 이렇게 가스를 연료로 한 열병합발전이 이루어지고 있는 현실에서 축산농장에서 발생되는 축산 분뇨폐기물과 음식 폐기물, 하수처리 슬러지 등의 유기성 폐기물을 균질화시켜 혐기조에서 소화시키는 과정에서 발생되는 메탄가스를 정제시킨 바이오가스를 연료로 사용할 경우 폐기물을 처리하는 효과와 열병합 발전기의 연료로 사용할 수 있게 됨으로 분뇨 폐기물과 음식물폐기물의 처리비용을 절감하는 동시에 새로운 연료를 창출하는 발전 연료 에너지를 대체할 수 있는 효과가 있으나 현재 부분적으로 연구가 진행되고 있으나 범용적으로 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.Currently, coal-fired power plants using gas generated in the metropolitan landfill are operating. In the metropolitan area landfill construction, after landfill is buried, leachate and gas are generated in the process of decomposing the landfill, and the fuel is supplied as fuel for the cogeneration power plant. In the reality that the gas-fueled cogeneration power generation is being done in this way, organic waste such as livestock manure wastes, food wastes and sewage sludge generated in livestock farms are homogenized and anaerobically digested, When the gas is used as a fuel, it can be used as a fuel for the cogeneration power generator and the effect of treating the waste, thereby reducing the processing cost of the manure waste and food waste, and at the same time, Although the research is progressing partly, it is not widely used widely.

이 분야의 선행기술을 살펴보면, 등록특허공보 제0742159호(등록일자:2007년07월18일)의 "바이오매스 가스화에 의한 열병합 발전방법"(이하 "선행기술" 이라함)이 개시되어 있다. A prior art of this field discloses a "cogeneration method by biomass gasification" (hereinafter referred to as "prior art") of Patent Publication No. 0742159 (registered on July 18, 2007).

상기 선행기술은 바이오매스의 가스화에 의한 합성가스의 제조공정, 타르 및 목초액을 회수하는 공정, 합성가스의 정제 공정, 그리고 엔진장치에 의한 엔진의 가동공정을 포함하여 이루어지되, 상기 엔진장치가 엔진 본체에 경유 공급부를 거쳐 경유를 공급하고, 별도의 가스공급부를 거쳐 혼합된 합성가스를 공급하되 혼합된 합성가스는 유량조절밸브를 거쳐 외부로부터 공급되는 공기와 터보기구를 거치면서 미리 혼합된 상태의 가스로 상기 가스공급부로 공급하며, 상기 유량조절밸브The prior art includes a process for producing syngas by gasification of biomass, a process for recovering tar and wood vinegar, a process for purifying syngas, and a process for operating an engine by an engine device, The gas mixture is supplied to the main body via the gas supply portion and the mixed gas is supplied through the separate gas supply portion. The mixed gas is mixed with the air supplied from the outside through the flow rate control valve and the turbo mechanism, Gas to the gas supply unit, and the flow control valve

는 연소가스 배출부에 설치된 센서로부터 감지된 신호에 의하여 산소분석기와 제어기를 거쳐 유량의 제어가 이루어지도록 그 구성이 이루어지는 바이오매스 가스화에 의한 열병합 발전방법이 개시되었다. Discloses a cogeneration method by biomass gasification in which a flow rate is controlled through an oxygen analyzer and a controller by a signal sensed by a sensor installed in a combustion gas discharge portion.

상기 선행기술의 바이오매스 가스화 발전 기술은 상압 부근에서 공기와 반응하여 가스화 반응을 하여 합성가스를 제조하고, 합성가스 중의 타르 성분이나 입자상 물질을 제거한 다음 가스터빈이나 가스엔진의 연소를 통한 전력생산과 부산물로서 목초액을 회수하는 기술이다.The above-described prior art biomass gasification power generation technology reacts with air at atmospheric pressure to produce a syngas by performing a gasification reaction, removes tar and particulate matter from the synthesis gas, and then generates electricity through combustion of a gas turbine or a gas engine It is a technology to recover wood vinegar as a by-product.

따라서, 이를 범용적으로 이용하기 위해 개발되어야 할 핵심적인 요소기술로는 연료 성상의 다변화에 따른 공정 운전기술, 가스화 장치 설계 기술, 연료주입 및 반응물 혼합기술, 내화재 및 열회수 기술, 타르, 슬래그 등의 미 반응물 처리기술, 발전 및 연계운전기술, 플랜트 최적화 기술 등이 필요하나 이를 구체적으로 실현시키기 위해서는 기술적으로 수행할 수 있는 처리설비의 설치와 이의 처리설비의 수명에 따른 경제성이 있어야하나 상기선행기술의 경우 상용화시키기에는 여러 가지로 미흡한 문제점이 있다.
Therefore, the key element technologies that should be developed for universal use include process operation technology, gasification device design technology, fuel injection and reactant mixing technology, refractory and heat recovery technology, tar, slag, etc. In order to achieve the concrete realization, it is necessary to install the treatment facilities that can be technically performed and to provide economical efficiency according to the lifetime of the treatment facilities. However, There are various problems in commercialization.

대한민국 등록특허공보 제0742159호Korean Patent Registration No. 0742159

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 축산 분뇨폐기물과 음식 폐기물, 하수처리 슬러지 등의 유기성 폐기물을 혐기 소화조에서 소화시키는 과정에서 발생된 바이오 가스를 열병합발전기의 연료로 사용하는 목적과, 바이오가스를 이용하여 발전기를 가동하는 과정에서 발생되는 배기가스를 이용하여 온수를 가열시켜 난방 열원으로 사용할 수 있도록 함으로 종합적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 함을 목적으로 한 바이오 가스를 이용한 열병합 발전시스템을 제공하여 기존의 문제점을 해결하고자 한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a method of using biogas generated in the process of digesting organic waste such as livestock manure wastes, food wastes, sewage disposal sludge and the like in an anaerobic digestion tank, A biogas-based cogeneration system with the purpose of improving the overall energy efficiency by heating the hot water using the exhaust gas generated during the operation of the generator using the biogas, To solve the existing problems.

본 발명은 상기 목적을 해결하기 위한 수단으로서, 별도의 바이오가스 처리장치에서 생산되어 공급되는 바이오가스를 여과하는 가스필터와;The present invention provides, as means for solving the above object, a gas filter for filtering a biogas produced and supplied from a separate biogas processing device;

상기 가스필터에서 여과된 가스가 솔레노이드밸브와 화염역류방지기를 거쳐 이송되는 바이오가스를 일정압력으로 감압하여 공급하는 정압기와;A regulator for reducing the pressure of the biogas gas fed from the gas filter through the solenoid valve and the flame backflow preventer to a predetermined pressure;

상기 정압기에서 일정압력으로 정압된 바이오가스와 에어필터를 거쳐 유입된 외부공기를 혼합하는 가스믹서기와;A gas mixer for mixing the biogas, which is constantly pressurized to a predetermined pressure in the regulator, and the outside air introduced through the air filter;

상기 가스 믹서기에서 공기와 혼합된 후 냉각기를 거쳐 흡입구로 유입된 바이오가스를 연료로 사용하여 전기를 생산하는 발전기와; A generator that mixes with air in the gas mixer and then generates electricity using biogas introduced into the intake port through a cooler as fuel;

상기 발전기를 구동시 발생되는 엔진 연소열과 오일을 식혀 순환공급 되도록 하는 라디에이터와;A radiator for circulating and supplying engine heat and oil generated when the generator is driven;

상기 발전기와 라디에이터 사이에 설치되어 발전기에서 라디에이터로 유입되는 냉각수와 상기 발전기에서 연료로 사용된 후 연소되어 배출되는 배기가스의 열을 회수하는 열교환장치와;A heat exchanger installed between the generator and the radiator for recovering heat of cooling water flowing from the generator to the radiator and exhaust gas after being used as fuel in the generator;

상기 열교환장치와 연결되며 발전기에서 배출되는 고열의 배출가스가 통과하면서 온수배관을 가열시켜 온수를 생성하는 이코노마이저를 포함하는 열병합발전시스템을 특징으로 한다.And an economizer connected to the heat exchanger and generating hot water by heating the hot water pipe while passing high-temperature exhaust gas discharged from the generator.

상기 이코노마이저는 배출가스가 배출되는 배기라인과 연결되고 이코노마이저 몸체에는 열교환장치의 배관라인과 연결된 온수배관이 지그재그로 설치된 것을 특징으로 한다.The economizer is connected to an exhaust line through which exhaust gas is discharged, and a hot water pipe connected to a piping line of the heat exchanger is installed in the economizer body in a staggered manner.

상기 열교환장치는 발전기의 냉각수를 식힐 수 있도록 1차 열교환장치와 발전기에서 연소되어 배출되는 배출가스를 냉각하는 2차 열교환장치로 구성된 것을 특징으로 한다. The heat exchanger is composed of a primary heat exchanger for cooling the cooling water of the generator and a secondary heat exchanger for cooling the exhaust gas which is burned and discharged from the generator.

이와 같이 된 본 발명은 바이오가스를 이용하여 발전기를 가동시켜 전기를 생산하고, 또한 바이오가스를 발전 연료로 사용한 후 배기되는 배기가스의 열을 이용하여 온수를 생성시켜 난방 연료로 사용할 수 있도록 한 환경친화적인 연료를 공급하는 동시에 열병합발전기를 에너지효율을 높일 수 있도록 한 바이오 가스를 이용한 열병합 발전시스템을 제공할 수 있도록 한 것이다.
According to the present invention, there is provided an environment in which a generator is operated to generate electricity by using biogas, a hot gas is generated by using heat of exhaust gas exhausted after using biogas as a power generation fuel, A cogeneration system using a biogas that can provide a fuel that is friendly to the cogeneration system and can increase the energy efficiency of the cogeneration system.

이와 같이 된 본 발명은 유기성 폐기물의 소화과정에서 발생하는 바이오가스를 열병합 발전기 연료로 사용함으로 환경오염을 최소한 환경 친화적인 에너지를 제공하는 효과가 있으며,The present invention uses the biogas generated in the digestion process of the organic waste as a cogeneration unit fuel, thereby providing environmentally friendly energy with minimal environmental pollution,

축산 분뇨폐기물과 음식 폐기물, 하수처리 슬러지 등의 유기성 폐기물을 협기 소화조에서 소화시키는 과정에서 생산된 바이오가스를 열병합발전기의 연료로 사용함으로 폐기물처리 비용을 절감하는 동시에 열병합발전기의 연료비용을 절감하는 경제적인 효과를 가지며,Biogas produced during digestion of organic wastes such as livestock manure wastes, food wastes, and sewage disposal sludge in the digestion tank is used as the fuel for the cogeneration plant, thereby reducing the waste treatment cost and reducing the fuel cost of the cogeneration plant. In effect,

열병합발전기를 가동하면서 부가적으로 발생된 온수를 난방연료로 사용함으로서 난방을 위한 에너지 소비를 최소화하고 효율은 극대화하는 효과를 갖는다.By using the hot water generated additionally while operating the cogeneration power generator as heating fuel, the energy consumption for heating is minimized and the efficiency is maximized.

도1은 본 발명의 열병합발전장치를 가동하기 위한 전체 흐름을 나타낸 계통도이며,
도2는 본 발명에 따른 열병합발전장치의 엔진 구동에 따른 연료공급 계통도 이며,
도3은 본 발명의 열병합 발전장치의 주요 구성을 나타낸 외형도이며,
도4는 본 발명의 열병합발전장치 일측에 난방온수를 생산하는 이코노마이저를 설치한 상태의 외형도이며,
도5는 본 발명의 이코노마이저에 다수의 온수배관이 설치되어 발전기의 배출가스 열을 이용하여 온수를 생산할 수 있도록 한 배치도이며,
도6은 다수의 온수배관이 설치된 이코노마이저에 방열핀이 설치된 구성도 이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a systematic diagram showing an entire flow for operating a cogeneration system of the present invention,
FIG. 2 is a fuel supply system diagram of the cogeneration system according to the present invention,
3 is an external view showing the main configuration of the cogeneration system of the present invention,
FIG. 4 is an external view of a cogeneration system according to the present invention, in which an economizer for producing hot water is provided,
FIG. 5 is a plan view showing an economizer of the present invention in which a plurality of hot water pipes are installed to produce hot water using exhaust gas heat of a generator,
6 is a view showing a configuration in which a radiator fin is installed in an economizer in which a plurality of hot water pipes are installed.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 열병합발전장치를 가동하기 위한 전체 흐름을 나타낸 계통도이고, 도2는 본 발명에 따른 열병합발전장치의 엔진 구동에 따른 연료공급 계통도로서, 별도의 혐기 소화조에서 생산된 바이오가스가 가스공급라인(11)으로 유입되면 가스필터(13)에서 여과한 후 정압기(16)에서 일정한 압력으로 정압된 후 가스믹서기(18)로 공급된다.FIG. 1 is a systematic diagram showing an entire flow for operating the cogeneration system of the present invention. FIG. 2 is a fuel supply system diagram of an engine of a cogeneration system according to the present invention, in which a biogas produced in a separate anaerobic digester When the gas is introduced into the gas supply line 11, the gas is filtered in the gas filter 13, and then the gas is supplied to the gas mixer 18 after being constantly pressurized to a constant pressure by the pressure regulator 16.

상기 가스믹서기(18)로 공급된 바이오가스는 가스믹서기(18)의 일측에 연결된 에어필터(17)를 통하여 공급되는 공기와 가스믹서기(18)에서 균일하게 혼합된다.The biogas supplied to the gas mixer 18 is uniformly mixed with the air supplied through the air filter 17 connected to one side of the gas mixer 18 in the gas mixer 18.

이때 가스믹서기(18)에서 바이오가스와 공기가 혼합되는 비율을 발전기를 가동하면서 공기의 혼합량을 조절한다.At this time, the mixing ratio of the air and the biogas in the gas mixer 18 is controlled while the generator is operated.

상기 에어필터(17)를 거쳐 유입되는 공기의 혼합량은 사전에 발전기(20)의 구동에 가장 적합한 혼합량이 유입되어 바이오가스와 혼합되도록 사전에 설정된다. The mixing amount of the air introduced through the air filter 17 is set in advance so that the mixing amount most suitable for driving the generator 20 flows in advance and is mixed with the biogas.

상기 가스 공급라인(11)에는 바이오가스를 유입 또는 차단할 수 있도록 수동볼 밸브(12)가 설치되고 수동볼 밸브(12) 일측에는 유입되는 바이오가스를 여과할 수 있도록 가스 필터(13)가 설치되고 상기 가스필터(13) 일측에는 비상시 자동 차단될 수 있도록 솔레노이드 밸브(14)가 설치된다.A manual ball valve 12 is installed in the gas supply line 11 so as to allow the biogas to flow into or out of the gas supply line 11 and a gas filter 13 is installed at one side of the manual ball valve 12 to filter the biogas A solenoid valve (14) is installed at one side of the gas filter (13) so as to be automatically shut off in an emergency.

상기 솔레노이드 밸브(14) 일측에는 유입되는 바이오가스의 압력을 조절기와 정압기(16)가 설치되어 유입되는 바이오가스의 압력이 균일하고 안정인 압력으로 공급될 수 있도록 한다.The pressure of the biogas introduced into the solenoid valve 14 is regulated by the regulator and the regulator 16 so that the pressure of the introduced biogas can be supplied at a uniform and stable pressure.

상기 가스믹서기(18)에서 공기와 혼합된 바이오가스는 터보충전기(29)와 라디에이터(19)를 거쳐 발전기(20)의 엔진부(21)의 흡입구(21a)를 통하여 연료로 공급된다.  The biogas mixed with air in the gas mixer 18 is supplied as fuel through the intake port 21a of the engine section 21 of the generator 20 via the turbocharger 29 and the radiator 19.

상기 발전기(20)는 바이오가스 연료 이외에 오일을 공급할 수 있도록 일측에 오일공급 라인(26)이 설치되고 오일공급 라인(26)에는 오일탱크(27)가 구비된다.The generator 20 is provided with an oil supply line 26 on one side and an oil tank 27 on the oil supply line 26 so as to supply oil in addition to the biogas fuel.

상기 오일 공급라인(26)에 설치된 오일탱크(26)의 오일은 발전기(20)의 구동할때 바이오가스와 함께 연료로 사용된다. 또한, 가스 믹서기(18) 측으로 유입되도록 하여 바이오가스와 공기, 오일이 혼합된 상태로 발전기(20) 연료로 사용된다.The oil in the oil tank 26 provided in the oil supply line 26 is used as fuel together with the biogas when the generator 20 is driven. And further flows into the gas mixer 18 side to be used as fuel for the generator 20 in a state where the biogas, air, and oil are mixed.

또한 발전기(20) 일측에는 비상시 사용할 수 있도록 예비오일탱크(28)가 설치되어 발전기 연료로 공급될 수 있도록 준비된다. In addition, a spare oil tank 28 is provided at one side of the generator 20 so as to be used in an emergency, and is prepared to be supplied to the generator fuel.

상기 발전기(20)는 구동시 발생되는 열을 식힐 수 있도록 냉각수 순환라인(25)이 형성되고 냉각수 순환라인(25)은 라디에이터(19)를 거쳐 순환되도록 함으로 냉각수를 라디에이터(19)에서 열교환으로 냉각시켜 발전기 냉각수로 공급될 수 있도록 구성된다.The generator 20 is provided with a cooling water circulation line 25 so as to cool the heat generated during driving and circulates the cooling water circulation line 25 through the radiator 19 so that cooling water is cooled from the radiator 19 by heat exchange To be supplied to the generator cooling water.

또한, 상기 발전기와 라디에이터 사이의 냉각수순환라인(25) 일측에 설치되어 발전기에서 라디에이터(19)로 유입되는 냉각수와 상기 발전기(20)에서 바이오가스를 연료로 사용된 후 배출되는 배기가스의 열을 식혀 줄 수 있도록 열교환장치(30)가 설치된다.The cooling water circulating line 25 between the generator and the radiator is used to cool the cooling water flowing from the generator to the radiator 19 and the exhaust gas discharged after the generator 20 uses the biogas as a fuel. A heat exchanger (30) is installed so as to cool down.

상기 열교환장치(30)는 발전기(20)의 냉각수순환라인(25)의 냉각수를 1차 식혀 라디에이터(19)로 보내지도록 1차 열교환장치(31)가 구성되고, 또한 발전기(20)에서 연소되어 배출되는 배기라인(24)의 배출가스를 냉각하는 2차 열교환장치(32)로 구성된다. 상기 열교환장치(30)의 1차 열교환장치(31)와 2차 열교환장치(32)는 하나의 순환라인에 형성되어 냉각수와 배기가스의 열을 냉각할 수 있도록 구성된다.
The heat exchanger 30 constitutes a primary heat exchanger 31 so that the cooling water in the cooling water circulation line 25 of the generator 20 is first cooled and sent to the radiator 19 and is further combusted in the generator 20 And a secondary heat exchanger 32 for cooling the exhaust gas of the exhaust line 24 to be discharged. The primary heat exchanger (31) and the secondary heat exchanger (32) of the heat exchanger (30) are formed in one circulation line to cool the heat of cooling water and exhaust gas.

도2는 본 발명에 따른 열병합발전기의 엔진 구동에 따른 연료공급 계통도로서, 본 발명의 열병합 발전기가 4 행정으로 흡입, 압축, 폭팔, 배기의 싸이클로 이루어지는 과정에서 가스공급라인(11)을 통하여 공급되는 바이오가스가 에어공급라인을 통하여 공급되는 공기와 가스믹서기(18)에서 혼합된 후 터보충전기(29)를 거쳐 엔진 연료로 공급된다.
FIG. 2 is a fuel supply system diagram according to the engine driving of the cogeneration system according to the present invention. The cogeneration system of the present invention is supplied through a gas supply line 11 in the course of a cycle consisting of suction, compression, The biogas is mixed with the air supplied through the air supply line in the gas mixer 18 and then supplied to the engine fuel via the turbocharger 29. [

도3은 본 발명의 열병합 발전기의 주요 구성을 나타낸 외형도로서, 열병합발전장치(10)의 발전기(20) 엔진부(21)와 엔진을 구동시키는 제너레이터(22), 열교환장치(30)가 구성되고 일측이 발전기의 동작을 제어할 수 있도록 콘트롤부(23)가 구비된다.
3 is an external view showing the main configuration of the cogeneration system of the present invention. The generator 20 of the cogeneration system 10 includes an engine unit 21, a generator 22 for driving the engine, and a heat exchanger 30 And a control unit 23 is provided so that one side can control the operation of the generator.

도4는 본 발명의 열병합발전장치 일측에 난방온수를 생산하는 이코노마이저를 설치한 상태의 외형도이고, 도5는 본 발명의 이코노마이저에 다수의 온수배관이 설치되어 발전기의 배출가스 열을 이용하여 온수를 생산할 수 있도록 한 배치도이며,도6은 다수의 온수배관이 설치된 이코노마이저에 방열핀(42)이 설치된 구성도 이다.FIG. 4 is an external view of a cogeneration system according to the present invention, in which an economizer for generating hot water is installed. FIG. 5 is a schematic view of a cogeneration system according to the present invention in which a plurality of hot water pipes are installed in an economizer of the present invention, FIG. 6 is a view showing a configuration in which a radiator fin 42 is installed in an economizer in which a plurality of hot water pipes are installed.

본 발명의 열병합발전장치(10)는 발전기(20)가 발전하는 과정에서 발생된 배기가스 토출부 측과 이코노마이저(40)와 연결되어 배기가스가 배출된다.The cogeneration system 10 of the present invention is connected to the exhaust gas discharge portion side generated in the course of power generation of the generator 20 and the economizer 40 to exhaust the exhaust gas.

상기 이코노마이저(40)은 통상적으로 보일러에서 배기가스와 남은 열을 이용하여 급수를 가열하는 장치로서 본 발명에서는 발전기가 전기를 생산하면서 발생된 고열의 배기가스가 이코노마이저(40)를 통하여 배출되도록 한 것이다.The economizer 40 is a device for heating a feed water using exhaust gas and remaining heat in a boiler. In the present invention, a high-temperature exhaust gas generated when a generator generates electricity is discharged through an economizer 40 .

상기와 같이 이코노마이저(40)를 통하여 고열의 배기가스가 토출되는 과정에서 열교환장치에서 사용하고난 냉각수를 재가열시켜 급탕온수 또는 난방온수로 사용할 수 있도록 한 것이다.As described above, in the process of discharging high-temperature exhaust gas through the economizer 40, the cooling water used in the heat exchanger is reheated and used as hot water for hot water or hot water for heating.

이와 같이 열병합발전기에서 이용된 냉각수와 배기가스를 이코노마이저(40)에서 재가열하기 위해서는 도4 내지 도6과 같이 열병합발전기의 배기가스가 배출되도록 안내하는 배기라인(24)의 단부와 이코노마이저(40)의 인입관(40a)와 연결되어 고열의 배기가스가 토출관(40b)를 통하여 방출되거나 또는 제3의 처리장치로 보내진다.In order to reheat the cooling water and the exhaust gas used in the cogeneration system in the economizer 40, the end of the exhaust line 24 for guiding the exhaust gas of the cogeneration unit to be discharged as shown in FIGS. 4 to 6 and the end of the exhaust line 24 And is connected to the intake pipe 40a so that exhaust gas of high temperature is discharged through the discharge pipe 40b or sent to the third processing device.

이때, 이코노마이저(40)의 몸체에는 열교환장치(30)의 배관라인은 온수배관(41)과 연결되며 온수배관은 열교환되도록 지그재그 설치된다.At this time, in the body of the economizer 40, the piping line of the heat exchange device 30 is connected to the hot water pipe 41, and the hot water pipe is zigzag so as to perform heat exchange.

상기 이코노마이저(40)는 발전기(20)의 냉각수를 식힐 수 있도록 1차 열교환장치(31)와 발전기(20)에서 연소되어 배출되는 배출가스를 냉각하는 2차 열교환장치(32)로 구성된 배관라인의 인입관(40a) 및 토출관(40b)과 이코노마이저(40)의 몸체에 지그재그 설치된 온수배관(41)과 연결되어 물이 순환되면서 이코노마이저(40)에서 열교환이 이루어져 뜨거운 온수로 생성되고 이의 온수는 별도의 라인을 통하여 급탕 또는 난방 온수 및 난방의 열원으로 사용될 수 있도록 연결된다.The economizer 40 includes a primary heat exchanger 31 for cooling the cooling water of the generator 20 and a secondary heat exchanger 32 for cooling the exhaust gas combusted and discharged from the generator 20 The water is circulated through the inlet pipe 40a and the discharge pipe 40b and the hot water pipe 41 zigzagged on the body of the economizer 40 so that heat is exchanged in the economizer 40 to generate hot hot water. To be used as a heat source for hot water supply or heating hot water and heating.

본 발명의 열병합발전장치(10)는 발전기(20)에서 배기되는 배기가스의 온도는 500℃ 정도이며 이는 이코노마이저(40)를 통과하면서 몸체에 코일 형태로 권선 또는 내부를 통과하도록 지그재그 설치된 온수배관(41)을 지나면서 열교환이 이루져 토출관(40b)를 통과한 배기가스는 100℃ 정도로 열회수된 상태로 배출된다.In the cogeneration system 10 of the present invention, the temperature of the exhaust gas exhausted from the generator 20 is about 500 ° C., which is passed through the economizer 40 to form a coil or a hot water pipe 41, so that the exhaust gas having passed through the discharge pipe 40b is discharged in a state of being heat-recovered at about 100 ° C.

이와 같이 배기가스가 이코노마이저(40)를 통과하면서 몸체에 관통되도록 지즈재그 설치된 온수배관(41) 내의 물을 가열시키면 물은 90℃의 온도로 만들어지므로 온수배관(41)의 뜨거운 물은 사용용도에 따라서 농작물을 경작하는 하우스 난방장치, 주택의 난방 온수, 산업현장의 난방으로 이용될 수 있다.When the water in the hot water pipe 41 installed in the zigzag jig is heated to 90 ° C so that the exhaust gas passes through the economizer 40, the hot water in the hot water pipe 41 is used for the purpose of use Thus, it can be used as house heating for cultivating crops, hot water for heating of houses, and heating of industrial sites.

이상과 같이 본 발명은 축산농장에서 발생되는 축산 분뇨폐기물과 음식 폐기물, 하수처리 슬러지 등의 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 발생되는 바이오가스를 이용하여 열병합 발전기의 연료로 사용함으로써, 환경친화적인 바이오가스를 저렴한 가격으로 발전연료로 공급할 수 있는 이점이 있으며,Industrial Applicability As described above, the present invention uses biogas generated in the process of treating organic waste such as livestock manure wastes generated in livestock farms, food wastes, sewage disposal sludge, and the like as fuel for a cogeneration power generator, Can be supplied at low cost as power generation fuel,

또한, 발전시 엔진에서 배기되는 배기가스에 열교환기를 설치하여 온수탱크에서 리턴라인으로 통과시켜서 남방온수를 공급함으로써 발전기 효율을 극대화할 수 있다.
In addition, a heat exchanger is installed in the exhaust gas exhausted from the engine at the time of power generation, and the hot water is supplied from the hot water tank to the return line, thereby maximizing the efficiency of the generator.

10:열병합발전장치 11:가스공급라인
12:수동볼 밸브 13:가스필터
14:솔레노이드 밸브 15:화연역류방지기
16:정압기 17:에어필터
18:가스믹서기 19:라디에이터
20:발전기 21:엔진부
22:제너레이터 23:콘트롤부
24:배기라인 25:냉각순환라인
26:오일공급라인 27:오일탱크
28:예비오일탱크 29:터보처져
30:열교환장치 31:제1 열교환장치
32:제2 열교환장치 40:이코노마이저
41:온수배관10: Cogeneration power generation device 11: Gas supply line
12: Manual ball valve 13: Gas filter
14: Solenoid valve 15: Flame backflow prevention device
16: Regulator 17: Air filter
18: Gas Mixer 19: Radiator
20: generator 21: engine section
22: generator 23: control unit
24: exhaust line 25: cooling circulation line
26: Oil supply line 27: Oil tank
28: spare oil tank 29: turbocharged
30: heat exchanger 31: first heat exchanger
32: second heat exchanger 40: economizer
41: Hot water piping

Claims (3)

바이오 가스를 열료한 열병합발전 시스템에 있어서,
별도의 바이오가스 처리장치에서 생산되어 공급되는 바이오가스를 여과하는 가스필터(13)와;
상기 가스필터(13)에서 여과된 가스가 솔레노이드밸브(14)와 화염역류방지기(15)를 거쳐 이송되는 바이오가스를 일정압력으로 감압하여 공급하는 정압기(16)와;
상기 정압기(16)에서 일정압력으로 정압된 바이오가스와 에어필터(17)를 거쳐 유입된 외부공기를 혼합하는 가스믹서기(18)와;
상기 가스믹서기(18)에서 공기와 혼합된 후 냉각기를 거쳐 흡입구(21a)로 유입된 바이오가스를 연료로 사용하여 전기를 생산하는 발전기(20)와;
상기 발전기(20)를 구동시 발생되는 열을 식히는 냉각수와 열교환시켜 공급하는 라디에이터(19)와;
상기 발전기(20)와 라디에이터(19) 사이에 설치되어 발전기(20)에서 라디에이터(19)로 유입되는 냉각수와 상기 발전기(20)에서 연료로 사용된 후 배출되는 배기가스의 열을 회수하는 열교환장치(30)와;
상기 열교환장치(30)와 연결되며 발전기(20)에서 배출되는 고열의 배출가스가 통과하면서 온수배관(41)을 가열시켜 온수를 생성하는 이코노마이저(40)를 포함하는 것을 특징으로 한 바이오가스를 이용한 열병합 발전 시스템.In a cogeneration system in which biogas is heated,
A gas filter 13 for filtering biogas produced and supplied from a separate biogas processing device;
A regulator 16 for reducing the pressure of the biogas transferred from the gas filter 13 through the solenoid valve 14 and the flame backflow preventer 15 to a predetermined pressure;
A gas mixer 18 for mixing the biogas, which is constantly pressurized by the pressure regulator 16 with a predetermined pressure, and the outside air introduced through the air filter 17;
A generator 20 for mixing the air with the air in the gas mixer 18 and then using the biogas introduced into the intake port 21a through the cooler as a fuel to produce electricity;
A radiator 19 for heat-exchanging heat generated by the generator 20 with cooling water for cooling the generator 20;
A heat exchanger installed between the generator 20 and the radiator 19 for recovering the heat of the cooling water flowing into the radiator 19 from the generator 20 and the exhaust gas exhausted after being used as fuel in the generator 20, (30);
And an economizer (40) connected to the heat exchanger (30) and generating hot water by heating the hot water pipe (41) while passing high temperature exhaust gas discharged from the generator (20) Cogeneration system. 제1항에 있어서,
상기 이코노마이저는 배출가스가 배출되는 배기라인(24)과 연결되고 이코노마이저(40) 몸체에는 열교환장치(30)의 배관라인과 연결된 온수배관(41)이 지그재그 설치된 것을 특징으로 하는 바이오가스를 이용한 열병합 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the economizer is connected to an exhaust line (24) through which exhaust gas is discharged and a hot water pipe (41) connected to the piping line of the heat exchanger (30) is staggered in the body of the economizer (40) system. 제1항에 있어서,
상기 열교환장치는 발전기(20)의 냉각수를 식힐 수 있도록 1차 열교환장치(31)와 발전기(20)에서 연소되어 배출되는 배출가스를 냉각하는 2차 열교환장치(32)로 구성된 것을 특징으로 하는 바이오가스를 이용한 열병합 발전 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the heat exchanger comprises a primary heat exchanger (31) for cooling cooling water of the generator (20) and a secondary heat exchanger (32) for cooling the exhaust gas burned and discharged in the generator (20) Cogeneration system using gas.
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