KR20190024437A - Freeze-drying method of livestock manure and food waste utilizing cold heat of vaporizing of liquefied gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액화가스의 기화 냉열을 이용한 축산분뇨 및 음식물 쓰레기 등의 동결건조 처리 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
농림축산식품부 통계기준 2015년 가축분뇨 발생량은 연간 총 46,529천톤에 달하고 있 으며 이 중 90% 정도가 퇴/액비 등으로 자원화 되고 있다. 이중 가축분뇨 자원화는 퇴/액비화 등의 방법으로 적정하게 부숙시켜 비료자원으로 순 환하는 방법이 주로 활용되어 전체 자원화 물량의 80%(37,244천톤) 정도가 퇴비로, 10.2%(4,747천톤) 정도는 액비로 활용되고 있는 수준이다.Food, Livestock, Forestry and Livestock Food Statistics Division In 2015, the amount of livestock manure has reached 46,529 thousand tons per year, of which about 90% is being recycled. Of these, 80% (37,244,000 tons) of total reclaimed material is composted, and 10.2% (4,747,000 tons) of livestock manure waste is composted by reclamation / It is a level that is being used as liquid.
최근에는 가축분뇨로부터 메탄가스를 발생시켜 에너지로 활용하는 바이오가스화 시설 을 설치, 활용하는 사례도 증가하고 있는 추세이다. 축산분뇨 속의 수분은 미생물의 활동력을 증가시켜 악취의 발생 원인이 되고 해충의 서식처로 변질될 우려가 있다. 더구나 이런 축산분뇨의 수분은 침출수로 지하수를 오염시키는 등 환경오염의 주범으로 지목되고 있는 실정이다. In recent years, there has been an increasing trend of installing and utilizing biogasification facilities that generate methane gas from livestock manure and use it as energy. The moisture in the livestock manure increases the activity of the microorganisms, which causes the offensive odor and may become a habitat for pests. In addition, the water content of the livestock manure has been pointed out as the main cause of environmental pollution such as contamination of groundwater with leachate.
특히, 축산분뇨를 비료화 하여 자원의 재활용/재순환하기 위한 공정에서는 축산분뇨의 수분함유량을 50 ~ 60%로 유지하는 것이 필수적이다. In particular, it is essential to maintain the moisture content of livestock manure at 50-60% in the process of fertilizing livestock manure and recycling / recycling resources.
축산분뇨를 효율적으로 재활용/재순환하기 위해 축산분뇨의 함수율을 줄이고, 부피 및 무게를 감량화 하는 기술이 필수적으로 선행되어야 한다. 또한 축산분뇨의 건조 및 감량화 과정에서 발생 가능한 악취 및 오폐수 처리를 위한 융합기술도 필수적으로 확보가 되어야 한다. In order to efficiently recycle / recycle livestock manure, techniques to reduce the water content of the livestock manure, and to reduce volume and weight, must be preceded. In addition, fusion technology for treating odor and wastewater that can occur during the drying and reducing process of animal manure is also essential.
또한 경제·산업적으로 2015년 축산업 생산액은 19조 13백억원으로 농업생산액의 43%를 차지할 정도로 중 요한 산업에 해당한다. 축산업은 농업의 중심이며 축산물 소비는 점점 증가하는 추세에 있으므로 지속적 성장이 이루어질 것으로 판단되어진다. In 2015, the amount of livestock production amounted to 19.13 trillion won, accounting for 43% of agricultural production. The livestock industry is at the center of agriculture and consumption of livestock products is on an increasing trend.
그러나 FTA 타결로 인한 축산물 시장 개방으로 축산 강국들과 경쟁이 불가피한 실정이며, 내적으로는 축산환경규제 강화, AI 등 악성 가축질병 발생 등으로 축산여건이 악화일로를 걷고 있으며 그 중에 가축분뇨 및 악취 등과 관련된 환경문제의 해결이 시 급한 과제로 부각되고 있는 실정이다. However, due to the opening of the livestock market due to the conclusion of the FTA, competition with the livestock powers is inevitable. As a result, the livestock farming conditions are worsening due to intensification of livestock environment regulations and the occurrence of malignant livestock diseases such as AI. Among them, The problem of environmental problems is becoming a pressing issue.
2014년 축산분뇨의 처리자금으로 연간 약 2조 6천억 원이 소요되는 등 막대한 자금이 소요되고 있는 실정이다. In 2014, it takes about 2.6 trillion won annually for the disposal of animal manure.
지역적인 배경으로는 첨단기술과 환경분야를 접목한 융합산업 육성하고, 첨단의 수분 감량화 기술을 환경산업에 접목, 융합하여 환경산업과 축산업 분야의 발전에 기여할 수 있다. As a regional background, it can contribute to the development of the environment industry and the livestock industry by fostering convergence industry that combines high technology and environmental field, and integrating and integrating cutting-edge moisture reduction technology into environmental industry.
자원의 순환(퇴/액비 생산), 에너지 환경 구축(연료, 가스 생산), 환경보존(악취 해소) 등 축산분뇨 처리를 통한 부대효과는 막대하며 이를 위해 2014년 1월 기준 전문처리업체 53곳, 자원화업체 6곳, 공동자원시설 등이 축산분뇨 처리사업을 수행하고 있다. 그럼에도 불구하고 축산분뇨를 효율적이고 친환경적으로 처리할 수 있는 기반기술의 확보가 반드시 필요한 실정이다. As of Jan 2014, there were 53 specialized processing companies, including the Ministry of Land, Infrastructure and Transport, the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, and the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs. Six resource development companies, and joint resource facilities are carrying out livestock manure disposal business. Nevertheless, it is necessary to secure infrastructure technology that can efficiently and environmentally treat livestock manure.
축산분뇨의 자원화 처리를 위한 시스템에는 축산분뇨에 포함된 수분의 제거 및 감량화 기술이 요소기술로 필수적으로 확보되어야 하며, 이 과정에서 발생되는 악취 및 오폐 수의 처리기술의 확보가 필수적이다. In the system for the resource treatment of livestock manure, the technology of elimination and reduction of water contained in the livestock manure is indispensable as element technology, and it is essential to acquire the processing technology of odor and waste water generated in this process.
그 중에서도 축산분뇨에 포함된 수분을 처리하기 위한 건조기술의 확보가 관건이므로, 본 연구에서는 동결건조 시스템의 축산분뇨에 대한 건조 및 감량화 기술을 융합하여 적용하는데 중점을 두었다. 저 전력 소모로 축산분뇨를 동결건조 시켜서 함수율을 80%이상에서 60%이하로 저감시킬 수 있는 동결건조 시스템의 적용 가능성 연구했으며, 발생원 및 발생 시기에 따라 함수율이 달라지는 축산분뇨도 일정한 효율로 건조시키기 위한 동결건조 시스템의 적용 가능성에 대한 연구도 실시되었다. In this study, we focused on the application of drying and weight reduction techniques for livestock manure in freeze - drying system because securing of drying technology to treat moisture contained in livestock manure is the key. The possibility of applying the freeze drying system which can reduce the moisture content from 80% to below 60% by low - power consumption livestock manure lyophilization was studied. A study on the feasibility of freeze drying system was also carried out.
축산분뇨의 부피 및 무게를 15%이상 저감시킬 수 있는 동결건조 시스템의 적용 가능성을 확보하기 위하여 축산분뇨의 부피 및 무게의 저감효율에 따른 동결건조 시스템 성능을 DB화 하였다. 또한 친환경적 융합시스템 접목을 위한 예비 연구로써 부수적으로 적용 가능성을 확인하고자 한다. In order to secure the applicability of freeze - drying system which can reduce the volume and weight of livestock manure by more than 15%, the performance of freeze - drying system according to the volume and weight reduction efficiency of livestock manure was DB. Also, as a preliminary study for the application of environmentally friendly convergence system, we intend to confirm the possibility of applying it incidentally.
본 발명은 도서지역과 같이 대륙과 떨어진 지역에서 환경보전, 또는 쾌적한 도시환경을 추진하는 지역에서의 음식물 쓰레기와 가축분뇨의 퇴비화를 위해서 제안된 기술이다. 기존기술은 물질의 건조를 위한 저온 또는 고온의 건조열을 얻기 위하여 복잡한 가열설비와 전기에너지가 소요된다. 그러나 본 기술에서는 도시가스가 가정에 공급될 때 액체에서 기체로의 기화과정을 거칠 때 필연적으로 발생하는 169 ℃ 의 버려지는 기화열을 저온 분무건조에 활용한다는 점이다. 이에 따라 별도의 에너지의 사용이 없이 안정적이고 매우 일정한 저온의 냉열을 분무건조에 이용할 수 있어 에너지 효율이 우수하다. 또한 저온을 얻기 위해 별도의 기존 설비를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. The present invention is a technology proposed for the composting of food waste and livestock manure in an area that promotes environmental conservation or a comfortable urban environment in a remote area such as a book area. Conventional techniques require complex heating equipment and electrical energy to obtain low or high temperature dry heat for drying of the material. However, in this technology, when the city gas is supplied to the home, the vaporization heat of 169 ° C, which necessarily occurs when the vaporization process from the liquid to the gas is performed, is utilized for low temperature spray drying. Accordingly, it is possible to utilize stable and very low temperature cold heat for spray drying without using any energy, thus being excellent in energy efficiency. It also has the advantage of not requiring a separate existing facility to obtain low temperatures.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 액화가스의 기화 냉열을 이용하여 유기폐기물을 처리하는 방법으로서, 액화가스 저장탱크에서 액화가스 기화기로 액화가스를 이송하는 단계를 포함하고 상기 기화 챔버로 이송된 액화가스가 기화되는 단계를 포함하며, 액화가스가 기화되는 단계에서 발생하는 냉열을 이용하여 기화 챔버의 열교환기를 통해 공기를 냉각하는 단계 및 냉각된 공기를 이용하여 유기폐기물을 동결건조 하는 단계를 포함하는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of treating organic wastes using vaporized cold heat of a liquefied gas, the method comprising: transferring liquefied gas from a liquefied gas storage tank to a liquefied gas vaporizer, Cooling the air through the heat exchanger of the gasification chamber using cold heat generated in the step of vaporizing the liquefied gas and lyophilizing the organic waste using the cooled air, The present invention also provides a method for freeze-drying an organic waste using liquefied gas vaporizing cold heat.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따라 기화 냉열을 이용한 동결건조 처리하는 방법은 더욱 상세히 설명하기로 한다. 또한 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. Hereinafter, a method of freeze-drying treatment using vaporizing cold heat according to a specific embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
특히, 본 발명은 기화 챔버 내부에 불활성가스가 충전되어 있는 액화가스의 기화 폐냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법을 제공함으로써 에너지를 재활용하고 재순환시키는데 의의가 있다. Particularly, it is important to provide a method for freeze-drying an organic waste using vaporized waste heat of a liquefied gas filled with an inert gas in a gasification chamber, thereby recycling and recycling the energy.
이에 발명의 일 구현예에 따르면, 액화가스 저장탱크의 기화 챔버 내부에 불활성가스는 질소, 헬륨, 아르곤 및 네온 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법을 제공한다. 이러한 챔버 내의 불활성 가스의 온도는 100 내지 50℃ 로써, -100℃이하로 유지하는 것은 과도한 냉열을 유지하므로 바람직하지 못하고 50℃이상이 되면 공기 냉각효과가 떨어져서 바람직하지 못하다. 예컨대, 상기 액화가스 저장탱크의 내부 온도는 -200 내지 -160℃인 액화가스 기화냉열을 이용하여 유기폐기물의 동결건조를 처리한다. 이러한 온도 조건은 액화가스의 기화 반응이 200℃ 이하로 유지하게 되면 냉각을 위한 에너지가 과도하게 소모되고 160℃ 이상에서는 액체가스를 액체 상태로 유지하는 것이 원활하지 않을 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. According to an embodiment of the present invention, an inert gas inside the gasification chamber of the liquefied gas storage tank includes at least one selected from nitrogen, helium, argon, and neon. The temperature of the inert gas in the chamber is 100 to 50 DEG C, and maintaining the temperature at -100 DEG C or less is undesirable because it keeps excessively cold heat, and when the temperature is 50 DEG C or more, the air cooling effect deteriorates. For example, the internal temperature of the liquefied gas storage tank is lyophilized using liquefied gas vaporized cold heat of -200 to -160 ° C. This temperature condition is undesirable because if the vaporization reaction of the liquefied gas is maintained at 200 DEG C or less, energy for cooling is excessively consumed and it may not be smooth to keep the liquid gas at 160 DEG C or higher.
또한, 상기 기화 챔버의 내부 온도는 -180 내지 -150℃인 액화가스 기화냉열을 이용하여 유기폐기물의 동결건조 처리한다. 이러한 온도 조건은 기화 챔버 내부의 기화 반응이 180℃ 이하로 유지하는 것은 불필요하게 과냉하는 것이므로 바람직하지 못하고 150℃ 이상으로 유지하게 되면 냉각효과가 충분하지 못하기 때문에 바람직하지 못하다. Also, the internal temperature of the gasification chamber is lyophilized by using liquefied gas vaporized cold heat having a temperature of -180 to -150 ° C. Such a temperature condition is not preferable because the vaporization reaction in the vaporization chamber is maintained at 180 ° C or less because it undesirably causes supercooling, and if it is maintained above 150 ° C, the cooling effect is not sufficient.
상기 기화챔버에서 기화된 액화가스의 온도는 150 내지 - 180℃인 액화가스이다. 이러한 액화가스의 종류는 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG), 액체질소 및 액체산소 중에서 선택되는 하나인 액화가스로써 기화냉열을 이용하기 위한 최적의 온도범위로 위의 온도조건에서 가장 활발한 기화반응을 나타내기 때문에 한정하였다. The temperature of the liquefied gas vaporized in the gasification chamber is liquefied gas at 150 to 180 ° C. The liquefied gas is one of liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquid nitrogen, and liquid oxygen. The liquefied gas is an optimal temperature range for use of vaporized cold heat. And it is limited because it shows vigorous vaporization reaction.
그리고 열교환기에 설치된 배관에 공기를 공급하여 공기를 냉각시키는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 과정을 진행한다. 상기 열교환기는 판형 열교환기로 설계하였다. Then, the lyophilization process of the organic wastes using the liquefied gas vaporizing cold heat for cooling the air by supplying air to the piping installed in the heat exchanger is performed. The heat exchanger is designed as a plate heat exchanger.
예컨대, 상기 열교환기에 공급되는 공기의 온도는 5 내지 30℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법이다. 이러한 온도 조건은, 열 교환기에 공급되는 공기의 온도 5℃ ~ 30℃ 였을 때와 액화가스의 온도 180℃ 의 두 공기가 만났을 때 상대적으로 기화반응이 최적화되었기 때문에 열교환기의 공급 온도 범위를 설정한 것을 포함한다. For example, the temperature of the air supplied to the heat exchanger is in the range of 5 to 30 ° C. This temperature condition is set by setting the supply temperature range of the heat exchanger since the vaporization reaction is optimized when the temperature of the air supplied to the heat exchanger is between 5 ° C and 30 ° C and the temperature of the liquefied gas is 180 ° C .
또한, 상기 열교환기에 의해 냉각되어 유출되는 공기의 온도는 50 내지 10℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법이다. 이러한 온도조건 범위를 설정한 이유는 유출되어 유기폐기물의 동결건조를 함에 있어서 50℃이하의 온도는 유기폐기물의 동결상태 효과 대비 너무 많은 저온을 필요로 하기 때문에 필요치 않은 온도에너지를 이용하기 때문에 50℃이상의 온도와 10℃이하의 온도로 동결된 유기폐기물의 효과적인 보관처리 방법을 제공한다. The temperature of the air cooled by the heat exchanger is 50 to 10 ° C. The reason for setting the range of the temperature condition is that since the temperature below 50 ° C is required to be too low in comparison with the frozen state effect of the organic waste in the freezing and drying of the organic wastes, ≪ / RTI > and 10 < RTI ID = 0.0 > C, < / RTI >
상기 열교환기에 유입되는 공기의 체적속도는 10 내지 100m3/hr 로 나타났다. 그리고 기화 챔버에 유입되는 액화가스의 체적속도는 1 내지 10m3/hr 로써, 상기 기화 챔버에 유입되는 액화가스의 체적속도와 열교환기에 유입되는 공기의 체적속도의 비가 1:1 내지 1:10 일 때, 액화가스의 기화 냉열을 이용한 동결건조를 효율적으로 처리할 수 있었다. The volume velocity of the air introduced into the heat exchanger was 10 to 100 m 3 / hr. The volume velocity of the liquefied gas flowing into the gasification chamber is 1 to 10 m 3 / hr. The ratio of the volume velocity of the liquefied gas flowing into the gasification chamber to the volume velocity of the air introduced into the heat exchanger is 1: 1 to 1:10 , Lyophilization using vaporizing cold heat of liquefied gas could be efficiently treated.
상기 열교환기에는 공기의 냉각시 발생하는 응축 수분을 배출하기 위한 배출구가 설치되어 있음으로써 응축된 수분이 저장탱크 내부로 고이지 않고 배출할 수 있게 설계하였다. The heat exchanger is provided with a discharge port for discharging the condensed water generated when the air is cooled, so that the condensed water can be discharged without being accumulated in the storage tank.
또한 챔버 외부는 단열재를 이용하여 덮음으로써 외부와의 열교환을 차단할 수 있도록 하였다. 이때, 상기 단열재의 열전달계수는 상온에서 0.05 내지 0.02W/mK인 냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법이며, 이러한 열전달계수의 조건은 0.02W/mK미만의 조건에서는 열교환 차단의 효과가 너무 미미하게 나타났으며 0.05W/mK이상의 조건에서는 상대적으로 단열재 자재의 가성비로 비효율적인 값이 나오기 때문에 위와 같은 조건범위를 설정하였다. The outside of the chamber is covered with a heat insulating material so that heat exchange with the outside can be blocked. In this case, the heat transfer coefficient of the heat insulating material is a freeze drying treatment method using cold heat at a room temperature of 0.05 to 0.02 W / mK, and the heat transfer coefficient is less than 0.02 W / mK, In the case of 0.05W / mK or more, the above conditional range is set because the inefficient value of the insulation material is relatively inferior.
본 발명에 따르면, 도시가스 등이 액체에서 기체로 기화 될 때 동반되는 폐냉열로 축산분뇨, 음식물 쓰레기 등을 동결 건조로 비료화하는 개념특허로 먼저 도시가스 등과 같은 저장가스가 액체에서 기체 될 때 발생하는 169 ℃의 기화열 회수 및 활용하는 위치로 수용가 측의 터미널 가스관에 임의적인 물리적인 가공 없이 단순한 물리적인 접촉으로 폐냉열을 회수 가능하다는 것이다. 또한 이 폐냉열 분문건조장치에 공급함으로 별도의 저온발생설비와 이를 운영하기 위한 별도의 에너지 소비를 필요로 하지 않는다. 폐냉열에 의한 응축수 방지를 위해서 액체를 열교환 매체로 사용하는 것이 아니라 불활성가스를 이용함으로서 헌열과 잠열에 의한 부피팽창 억제 및 응축수 생성 방지가 가능하다. 마지막으로 생활 속의 음식물 쓰레기와 축산 분뇨 등의 동결건조에 활용하여 악취 및 부피 저감 그리고 나아가 비료로 활용 가능하기 때문에 저장가스가 설치된 도서지역과 환경친화를 추진하는 지역에서 활용가능 하다. According to the present invention, when a city gas or the like is vaporized from a liquid to a gas, it is accompanied by freezing and drying the livestock manure, food waste, To the location where the vaporized heat of 169 ° C is recovered and utilized, the waste cold heat can be recovered by simple physical contact without arbitrary physical processing to the terminal gas pipe of the customer side. In addition, it is supplied to the waste heat and steam dryer, so it does not require a separate low-temperature generating facility and separate energy consumption for operating it. By using inert gas instead of using liquid as a heat exchange medium to prevent condensation water caused by waste heat and cold, it is possible to suppress volume expansion due to heat generation and latent heat and to prevent generation of condensed water. Finally, it can be used in freezing drying of food waste and livestock manure in daily life, so it can be used in the book area where the storage gas is installed and in the area promoting environmental friendliness because it can be used as a fertilizer to reduce odor and volume.
도 1은 본 발명의 전체 공정 중 기화 챔버 부분을 간략하게 도시한 그림이다.FIG. 1 is a schematic view of a vaporization chamber portion of the entire process of the present invention. FIG.
본 발명의 구체적인 실험예에 따르면, 액화가스 저장탱크의 기화 챔버 내부에 불활성가스는 질소, 헬륨, 아르곤 및 네온 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 액화가스의 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법을 제공한다. 또한 이러한 액화가스의 종류에는 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG), 액체질소 및 액체산소 중에서 선택되는 하나인 액화가스이다. 하기 표 1에는 본 발명에 사용된 액화가스 및 불활성가스의 종류를 표식화 하였다. According to a specific experimental example of the present invention, the inert gas in the gasification chamber of the liquefied gas storage tank is a freeze-drying treatment of organic wastes using vaporization cold heat of a liquefied gas containing at least one selected from nitrogen, helium, argon and neon . In addition, the liquefied gas includes liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquid nitrogen, and liquid oxygen. In Table 1, the types of liquefied gas and inert gas used in the present invention are labeled.
<표 1> 실험에 사용된 액화가스 및 불활성가스<Table 1> Liquefied and inert gases used in the experiment
이러한 챔버 내의 불활성 가스의 온도는 100 내지 50℃ 로써, -100℃이하와 50℃이상의 온도에서는 불활성 가스의 운동 반응이 활발하지 않기 때문에 위와 같은 온도 조건범위를 설정하였다. The temperature of the inert gas in the chamber is in the range of 100 to 50 DEG C, and the inert gas movement reaction is not active at -100 DEG C or lower and 50 DEG C or higher.
예컨대, 상기 액화가스 저장탱크의 내부 온도는 -200 내지 -160℃인 액화가스 기화냉열을 이용하여 유기폐기물의 동결건조를 처리한다. 이러한 온도 조건은 액화가스의 기화 반응이 200℃ 이하와 160℃ 이상에서는 활발히 일어나지 않았기 때문에 온도 조건의 범위를 두는 것을 포함한다. For example, the internal temperature of the liquefied gas storage tank is lyophilized using liquefied gas vaporized cold heat of -200 to -160 ° C. Such a temperature condition includes a range of temperature conditions since the vaporization reaction of the liquefied gas is not actively occurring at temperatures lower than 200 ° C and higher than 160 ° C.
또한, 상기 기화 챔버의 내부 온도는 -180 내지 -150℃인 액화가스 기화냉열을 이용하여 유기폐기물의 동결건조 처리한다. 이러한 온도 조건은 기화 챔버 내부의 기화 반응이 180℃ 이하와 150℃ 이상에서는 일어나지 않기 때문에 온도 조건의 범위를 두는 것을 포함한다. Also, the internal temperature of the gasification chamber is lyophilized by using liquefied gas vaporized cold heat having a temperature of -180 to -150 ° C. Such a temperature condition includes a range of temperature conditions because the vaporization reaction inside the vaporization chamber does not occur below 180 ° C and above 150 ° C.
상기 기화챔버에서 기화된 액화가스의 온도는 150 내지 - 180℃인 액화가스이다. 이러한 액화가스의 종류는 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG), 액체질소 및 액체산소 중에서 선택되는 하나인 액화가스로써 기화냉열을 이용하기 위한 최적의 온도범위로 위의 온도조건에서 가장 활발한 기화반응을 나타내기 때문에 한정하였다. The temperature of the liquefied gas vaporized in the gasification chamber is liquefied gas at 150 to 180 ° C. The liquefied gas is one of liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquid nitrogen, and liquid oxygen. The liquefied gas is an optimal temperature range for use of vaporized cold heat. And it is limited because it shows vigorous vaporization reaction.
그리고 열교환기에 설치된 배관에 공기를 공급하여 공기를 냉각시키는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 과정을 진행한다. 상기 열교환기는 판형 열교환기로 설계하였다. Then, the lyophilization process of the organic wastes using the liquefied gas vaporizing cold heat for cooling the air by supplying air to the piping installed in the heat exchanger is performed. The heat exchanger is designed as a plate heat exchanger.
예컨대, 상기 열교환기에 공급되는 공기의 온도는 5 내지 30℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법이다. 이러한 온도 조건은, 열 교환기에 공급되는 공기의 온도 5℃ ~ 30℃ 였을 때와 액화가스의 온도 180℃ 의 두 공기가 만났을 때 상대적으로 기화반응이 최적화되었기 때문에 열교환기의 공급 온도 범위를 설정한 것을 포함한다. For example, the temperature of the air supplied to the heat exchanger is in the range of 5 to 30 ° C. This temperature condition is set by setting the supply temperature range of the heat exchanger since the vaporization reaction is optimized when the temperature of the air supplied to the heat exchanger is between 5 ° C and 30 ° C and the temperature of the liquefied gas is 180 ° C .
또한, 상기 열교환기에 의해 냉각되어 유출되는 공기의 온도는 50 내지 10℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법이다. 이러한 온도조건 범위를 설정한 이유는 유출되어 유기폐기물의 동결건조를 함에 있어서 50℃이하의 온도는 유기폐기물의 동결상태 효과 대비 너무 많은 저온을 필요로 하기 때문에 필요치 않은 온도에너지를 이용하기 때문에 50℃이상의 온도와 10℃이하의 온도로 동결된 유기폐기물의 효과적인 보관처리 방법을 제공한다. The temperature of the air cooled by the heat exchanger is 50 to 10 ° C. The reason for setting the range of the temperature condition is that since the temperature below 50 ° C is required to be too low in comparison with the frozen state effect of the organic waste in the freezing and drying of the organic wastes, ≪ / RTI > and 10 < RTI ID = 0.0 > C, < / RTI >
상기 열교환기에 유입되는 공기의 체적속도는 10 내지 100m3/hr 로 나타났다. 그리고 기화 챔버에 유입되는 액화가스의 체적속도는 1 내지 10m3/hr 로써, 상기 기화 챔버에 유입되는 액화가스의 체적속도와 열교환기에 유입되는 공기의 체적속도의 비가 1:1 내지 1:10 일 때, 액화가스의 기화 냉열을 이용한 동결건조를 효율적으로 처리할 수 있었다. The volume velocity of the air introduced into the heat exchanger was 10 to 100 m 3 / hr. The volume velocity of the liquefied gas flowing into the gasification chamber is 1 to 10 m 3 / hr. The ratio of the volume velocity of the liquefied gas flowing into the gasification chamber to the volume velocity of the air introduced into the heat exchanger is 1: 1 to 1:10 , Lyophilization using vaporizing cold heat of liquefied gas could be efficiently treated.
상기 열교환기에는 공기의 냉각시 발생하는 응축 수분을 배출하기 위한 배출구가 설치되어 있음으로써 응축된 수분이 저장탱크 내부로 고이지 않고 배출할 수 있게 설계하였다. The heat exchanger is provided with a discharge port for discharging the condensed water generated when the air is cooled, so that the condensed water can be discharged without being accumulated in the storage tank.
또한 챔버 외부는 단열재를 이용하여 덮음으로써 외부와의 열교환을 차단할 수 있도록 하였다. 이때, 상기 단열재의 열전달계수는 상온에서 0.05 내지 0.02W/mK인 냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법이며, 이러한 열전달계수의 조건은 0.02W/mK미만의 조건에서는 열교환 차단의 효과가 너무 미미하게 나타났으며 0.05W/mK이상의 조건에서는 상대적으로 단열재 자재의 가성비로 비효율적인 값이 나오기 때문에 위와 같은 조건범위를 설정하였다. The outside of the chamber is covered with a heat insulating material so that heat exchange with the outside can be blocked. In this case, the heat transfer coefficient of the heat insulating material is a freeze drying treatment method using cold heat at a room temperature of 0.05 to 0.02 W / mK, and the heat transfer coefficient is less than 0.02 W / mK, In the case of 0.05W / mK or more, the above conditional range is set because the inefficient value of the insulation material is relatively inferior.
1... 액화가스
2... 기화된 액화가스
3... 기화 챔버
4... 인입 공기
5... 냉각 공기1 ... liquefied gas
2 ... vaporized liquefied gas
3 ... vaporization chamber
4 ... incoming air
5 ... cooling air
Claims (18)
액화가스 저장탱크에서 액화가스 기화기로 액화가스를 이송하는 단계;
상기 기화 챔버로 이송된 액화가스가 기화되는 단계;
액화가스가 기화되는 단계에서 발생하는 냉열을 이용하여 기화 챔버의 열교환기를 통해 공기를 냉각하는 단계; 및
냉각된 공기를 이용하여 유기폐기물을 동결건조 하는 단계를 포함하는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.A method for treating organic waste using vaporized cold heat of liquefied gas,
Transferring the liquefied gas from the liquefied gas storage tank to the liquefied gas vaporizer;
Vaporizing the liquefied gas transferred to the gasification chamber;
Cooling the air through the heat exchanger of the gasification chamber using the cold heat generated in the step of vaporizing the liquefied gas; And
And lyophilizing the organic waste by using the cooled air.
상기 기화 챔버 내부에 불활성가스가 충전되어 있는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the gasification chamber is filled with an inert gas.
상기 불활성가스는 질소, 헬륨, 아르곤 및 네온 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the inert gas comprises at least one selected from nitrogen, helium, argon and neon.
상기 열교환기에 설치된 배관에 공기를 공급하여 공기를 냉각시키는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.The method according to claim 1,
And the air is cooled by supplying air to the piping installed in the heat exchanger.
상기 액화가스 저장탱크의 내부 온도는 -200 내지 -160℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
Wherein the internal temperature of the liquefied gas storage tank is in the range of -200 to -160 ° C.
상기 기화 챔버의 내부 온도는 -180 내지 -150℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the internal temperature of the gasification chamber is in the range of -180 to -150 ° C.
상기 열교환기에 공급되는 공기의 온도는 5 내지 30℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the air supplied to the heat exchanger is 5 to 30 ° C.
상기 열교환기에 의해 냉각되어 유출되는 공기의 온도는 -50 내지 -10℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the air cooled by the heat exchanger is -50 to -10 ° C.
상기 열교환기에는 공기의 냉각시 발생하는 응축 수분을 배출하기 위한 배출구가 설치되어 있는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
Wherein the heat exchanger is provided with a discharge port for discharging condensed water generated during cooling of the air.
상기 기화 챔버 외부는 단열재를 이용하여 덮음으로써 외부와의 열교환을 차단하는 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
Wherein the gasification chamber is covered with a heat insulating material to prevent heat exchange with the outside.
상기 단열재의 열전달계수는 상온에서 0.05 내지 0.02W/mK인 냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. 11. The method of claim 10,
Wherein the heat transfer coefficient of the heat insulating material is 0.05 to 0.02 W / mK at room temperature.
상기 기화챔버에서 기화된 액화가스의 온도는 -150 내지 - 180℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the liquefied gas vaporized in the gasification chamber is in the range of -150 to -180 ° C.
상기 열교환기에 유입되는 공기의 체적속도가 10 내지 100m3/hr인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
And a volume velocity of air introduced into the heat exchanger is 10 to 100 m 3 / hr.
상기 기화 챔버에 유입되는 액화가스의 체적속도가 1 내지 10m3/hr인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
And a volume velocity of the liquefied gas flowing into the gasification chamber is 1 to 10 m 3 / hr.
상기 기화 챔버에 유입되는 액화가스의 체적속도와 열교환기에 유입되는 공기의 체적속도의 비가 1:1 내지 1:10인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the volume velocity of the liquefied gas flowing into the gasification chamber to the volume velocity of the air flowing into the heat exchanger is in the range of 1: 1 to 1:10.
상기 챔버 내의 불활성 가스의 온도는 -100 내지 -50℃인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법. The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the inert gas in the chamber is in the range of -100 to -50 ° C.
상기 열교환기가 판형열교환기인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the heat exchanger is a plate type heat exchanger.
상기 액화가스는 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG), 액체질소 및 액체산소 중에서 선택되는 하나인 액화가스 기화냉열을 이용한 유기폐기물의 동결건조 처리 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the liquefied gas is one selected from liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquid nitrogen and liquid oxygen.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170111427A KR20190024437A (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Freeze-drying method of livestock manure and food waste utilizing cold heat of vaporizing of liquefied gas |
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| KR1020170111427A KR20190024437A (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Freeze-drying method of livestock manure and food waste utilizing cold heat of vaporizing of liquefied gas |
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| KR (1) | KR20190024437A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102091975B1 (en) | 2019-08-23 | 2020-04-24 | 강희성 | Apparatus for drying and fermenting livestock excretions |
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2017
- 2017-08-31 KR KR1020170111427A patent/KR20190024437A/en unknown
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