KR101303912B1 - Device eliminate desulfuration-h2 of bio-gas use polring ion-exchange fiber learn to refinement bio-gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오가스에 함유된 황화수소 제거가 지속적으로 이루어질 수 있도록 한 바이오가스의 황화수소 제거장치에 관한 것으로서,
본 발명은 열병합발전소, 가정용 보일러, 산업용 보일러 등에 연료로 사용되는 바이오가스로부터 황화수소를 제거하기 위해 이온교환섬유가 설치된 폴링이 망체형 드럼 원통 안에 채워져 드럼이 회전하면서 재생액에 침전되어 이온 교환되는 동시에 내부에서 발생되는 폴링의 마찰 충격에 의해 재생 후 생성되는 염화 화합물을 외부의 추가적인 조치 없이 효과적으로 탈리시켜 황화수소 제거능력 을 항상 최상으로 유지시키고, 재생액의 사용량을 절감할 수 있도록 하고, 또한, 바이오가스 활용 과정에서 황화수소 발생으로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 바이오가스로부터의 황화수소를 제거하여 발전설비 및 보일러 등에 연료로 사용시 부식되는 것을 방지할 수 있도록 한 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing hydrogen sulfide from a biogas to continuously remove hydrogen sulfide contained in biogas.
In the present invention, polling with ion exchange fibers is installed in a mesh drum to remove hydrogen sulfide from biogas used as fuel in cogeneration plants, domestic boilers, industrial boilers, etc. Chlorinated compounds generated after regeneration by polling impact of internal polling are effectively desorbed without additional action to maintain hydrogen sulfide removal capacity at all times and to reduce the amount of regeneration solution. Biogas using ion exchange fiber polling for biogas purification to remove corrosion from hydrogen gas from biogas to prevent corrosion when used as fuel in power plants and boilers to minimize damage caused by hydrogen sulfide generation in the process of application Sulphide It relates to the removal device.
Description
본 발명은 바이오가스에 함유된 황화수소 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열병합발전 연료로 사용되는 바이오가스 정제처리에 의해 얻어진 가스로부터 황화수소를 제거하기 위해 이온교환섬유가 설치된 폴링이 드럼식 원통 안에 채워져 드럼이 회전하면서 발생하는 마찰 충격에 의해 재생 후 생성되는 염화 화합물을 외부의 추가적인 조치 없이 효과적으로 탈리시켜 황화수소 제거능력을 항상 최상으로 유지시키고, 재생액의 사용량을 절감할 수 있도록 함으로서, 황화수소 제거가 지속적으로 이루어질 수 있도록 하는 동시에 바이오가스 활용 과정에서 황산화물 발생으로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 하고, 간단한 구조로 인하여 유지관리가 간단 용이하도록 한 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 황화수소 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing hydrogen sulfide contained in biogas, and more particularly, polling with ion exchange fibers installed in a drum cylinder to remove hydrogen sulfide from a gas obtained by a biogas purification process used as a cogeneration fuel. The removal of hydrogen sulfide is continuously carried out by effectively releasing chlorine compounds generated after regeneration by the frictional shock generated by the rotation of the drum without additional measures to maintain the hydrogen sulfide removal capacity at all times and to reduce the amount of regeneration solution used. Hydrogen sulfide removal device using ion exchange fiber polling for biogas purification, which can be made at the same time, minimizes damage caused by sulfur oxides in the process of utilizing biogas, and makes maintenance easy due to its simple structure. .
일반적으로 축산분뇨 등에서 발생되는 바이오가스는 CH4 55%∼65%와 CO2 35%∼45%로 이루어져 있다. 물론 바이오가스 중에는 황화수소도 포함되어 있다. 따라서, 바이오가스를 연료로 사용하기 위해서는 반드시 바이오가스 내의 황화수소를 탈리 시켜야만 바이오가스를 연료로 사용하는 보일러 발전기 등의 부식을 막을 수 있게 된다.Generally, biogas generated from livestock manure is composed of 55% to 65% CH 4 and 35% to 45% CO 2 . Of course, biogas also contains hydrogen sulfide. Therefore, in order to use biogas as a fuel, hydrogen sulfide in the biogas must be removed to prevent corrosion of a boiler generator using biogas as a fuel.
최근에는 농촌에서 발생되는 돈사의 분뇨와 축사에서 발생되는 분뇨를 이용하여 바이오가스를 생산하고, 바이오가스를 정제, 분리, 압축시켜 산업현장의 보일러 연료로 사용하거나 또는 열병합발전의 연료로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 일부에서는 바이오가스를 열병합발전의 연료로 사용하고 있다.In recent years, biogas is produced by using manure from pigs and livestock from farms, and the biogas is purified, separated and compressed to be used as boiler fuel in industrial sites or as fuel for cogeneration. Research is underway, and some use biogas as a fuel for cogeneration.
또한, 본 출원인인 DH-M주식회사는 이 분야에서 전문성을 갖는 중견 업체로서 농촌의 축산농가에서 발생하는 분뇨를 이용하여 바이오가스를 생산하는 시스템을 지방에 다수 설치하여 화석에너지로 대체하고 있다. In addition, the applicant DH-M Co., Ltd. is a mid-sized company with expertise in this field, and installs a large number of biogas production systems in the province using manure from rural livestock farms and replaces them with fossil energy.
이와 같이 축산 분뇨에서 바이오가스를 생산하여 화석에너지를 대체할 경우 단순히 경제성을 떠나, 축산 분뇨를 바이오가스로 생산하는 과정에서 발효에 의해 분뇨 슬러지의 양이 최소화되어 오수와 함께 액비로 사용하게 되므로 폐기처리로 인한 환경오염을 방지할 수 있게 된다. 특히, 최근에는 폐기물의 해양투기가 법으로 금지되어 국내에서 발생하는 축산분뇨 등을 퇴비화하거나 케이크화 시켜 고체연료로 사용해야하나 분뇨를 퇴비화하기 위한 투자비용에 비하여 그 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.As such, when biogas is produced from livestock manure and replaced by fossil energy, it is simply economical. In the process of producing livestock manure as biogas, the amount of manure sludge is minimized by fermentation, which is used as waste liquid along with sewage. Environmental pollution due to treatment can be prevented. In particular, in recent years, waste disposal of marine dumping is prohibited by law, and domestically produced livestock manure, such as compost or cake, should be used as a solid fuel, but its efficiency is inferior to the investment cost for composting manure.
따라서 현재로서는 축산 분뇨 등을 처리함에 있어서 축산 분뇨와 오폐수를 발효시켜 바이오가스로 생산하여 이를 보일러 및 열병합발전 연료로 사용하는 것이 가장 효율적이다.Therefore, in treating livestock manure and the like, it is most efficient to ferment livestock manure and wastewater to produce biogas and use it as a boiler and cogeneration fuel.
이와 같은 바이오가스의 문제점은 바이오가스 내에 함유된 황화수소에 의해 설비를 부식시키게 되므로 바이오가스에서 황화수소를 탈리시키는 것이 필수 조건이라 할 수 있다. This problem of biogas is corroded by the hydrogen sulfide contained in the biogas, so it can be said that it is an essential condition to remove the hydrogen sulfide from the biogas.
또한, 이 분야의 선행기술을 살펴보면, 특허 제1017555호(선행기술)의 "황산화균을 이용한 바이오가스 탈황 시스템"은 가스유입부를 통해 유입되는 바이오가스에서 황성분을 제거하는 황산화균이 부착된 미생물 부착 메디아가 충진되는 바이오가스 탈황탑과, 영양제 저장탱크에 저장된 영양제를 바이오가스 탈황탑에 주입하는 영양제 주입부와, 공기를 바이오가스 탈황탑에 주입을 위한 공기주입부와, 바이오가스 탈황탑 내에 용수를 주입하는 용수 주입부와, 바이오가스 탈황탑 내의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 온열원 주입부와, 바이오가스 탈황탑에서 처리된 폐용수를 배출하는 폐용수 배출부와, 바이오가스 탈황탑에서 탈황되는 바이오가스 시료를 채취하는 바이오가스 시료 채취부와, 상기 바이오가스 탈황탑에서 탈황을 거친 바이오가스를 배출하는 바이오가스 유출부로 구성되어, 유기성 폐기물의 소화과정에서 발생하는 소화가스에 포함되어 있는 황화수소를 황산화균을 이용하여 제거할 수 있도록 하고 있다.In addition, looking at the prior art in this field, the "biogas desulfurization system using sulfur oxides" of Patent No. 1017555 (prior art) is attached to the microorganisms attached to the sulfated bacteria to remove the sulfur component from the biogas flowing through the gas inlet A biogas desulfurization tower filled with media, a nutrient injector for injecting nutrients stored in a nutrient storage tank into a biogas desulfurization tower, an air injection unit for injecting air into the biogas desulfurization tower, and water in the biogas desulfurization tower. Water injection unit for injecting water, a heat source injection unit for maintaining a constant temperature in the biogas desulfurization tower, waste water discharge unit for discharging waste water treated in the biogas desulfurization tower, desulfurization in the biogas desulfurization tower The biogas sample collection unit for collecting the biogas sample and the desulfurized biogas from the biogas desulfurization tower are disposed. It is composed of a bio-gas outlet of, and a hydrogen sulfide contained in the digestion gas generated from the digestion of the organic waste to be removed using a sulfuric acid hwagyun.
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이와 같이 된 상기 선행기술은 황산화균을 이용하여 탈황하고 있으나, 이는 방대한 설비와 고도의 숙련된 기술자가 관리해야하는 문제점이 있다.The prior art has been desulfurized using sulfated bacteria, but there is a problem that a large number of facilities and highly skilled technicians have to manage.
즉, 종래의 황화수소 제거장치는 종류와 무관하게 그 구조가 복잡하여 제작 및 사용에 불편함이 따르는 문제가 있었고, 시간이 경과 함에 따라 황화수소 제거 효율이 점차 떨어지게 되는 문제가 있었다.That is, the conventional hydrogen sulfide removal device has a problem that the structure is complicated and irrelevant to the production and use irrespective of the type, the hydrogen sulfide removal efficiency gradually decreases over time.
이러한 이유로 해당분야에서는 구조가 간단하여 제작 및 사용이 용이하게 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라 황화수소 제거 효율이 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 황화수소 제거장치의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
For this reason, the field is attempting to develop a hydrogen sulfide removal device that not only makes the structure easy to manufacture and use, but also maintains the hydrogen sulfide removal efficiency continuously, but has not been satisfactory. There is a situation.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 바이오가스를 정제하여 얻어진 가스로부터 황화수소를 제거함에 있어서, 첫째, 이온교환섬유가 설치된 폴링이 드럼식 원통 안에 채워져 드럼이 회전하면서 발생하는 마찰 충격에 의해 재생 후 생성되는 염화 화합물을 외부의 추가적인 조치 없이 효과적으로 탈리시켜 황화수소 제거능력을 항상 최상으로 유지시키도록 하는 목적과, The present invention is to solve the above problems, in the removal of hydrogen sulfide from the gas obtained by purifying the biogas, first, by the frictional shock generated while the drum is filled with polling with ion exchange fibers installed in the drum cylinder; The purpose of the effective removal of the chloride compound generated after the regeneration without any additional measures to maintain the best hydrogen sulfide removal ability,
둘째, 이온교환섬유 폴링이 침지되는 재생액 탱크의 농도가 재생원액 탱크에서 생성된 원액을 정량펌프를 통하여 재생탱크로 이송시켜 항상 일정농도를 유지되도록 하여 폴링의 이온교환섬유에 부착된 이온이 분리되어 이온교환섬유가 재생되도록 하는 목적과,Secondly, the concentration of the regeneration solution tank in which the ion exchange fiber polluting is soaked is transferred to the regeneration tank through the metering pump to maintain the constant concentration at all times. To regenerate the ion exchange fibers,
셋째, 상부 케이싱 덮개에서 유입된 바이오가스가 망체드럼 내의 황화수소제거용 폴링을 거쳐 샤프트 외주면의 구멍을 통하여 바이오가스가 배출되는 과정에서 자연스럽게 황화수소 제거가 지속적으로 이루어질 수 있도록 하는 동시에 바이오가스 활용 과정에서 황산화물 발생으로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 하고, 간단한 구조로 인하여 유지관리가 간단 용이하도록 함을 목적으로 한 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 탈황수소 제거장치에 관한 것이다.
Third, while the biogas flowed from the upper casing cover is polluted for removing hydrogen sulfide in the mesh drum, the biosulfide is naturally removed while the biogas is discharged through the hole in the outer circumferential surface of the shaft. The present invention relates to an apparatus for removing dehydrogenated hydrogen from biogas using ion exchange fiber polling for biogas refining for the purpose of minimizing damage caused by cargo generation and simple maintenance due to a simple structure.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 바이오가스로부터의 황화수소 제거장치는,The present invention is to achieve the above object, the hydrogen sulfide removal device from the biogas,
중앙부를 가로지르도록 설치된 관체형 샤프트에 의해 회전되도록 설치되며, 내부에 이온 교환섬유가 채워진 망체형 드럼과;A mesh drum installed to be rotated by a tubular shaft installed to cross the central portion and filled with ion exchange fibers therein;
관체형 샤프트 일측에 설치되어 샤프트에 고정된 망체형 드럼을 회전시킬 수 있도록 설치된 기어모터와;A gear motor installed on one side of the tubular shaft to rotate the mesh drum fixed to the shaft;
폴링 이온교환섬유에 흡착된 이온을 분리하기 위한 재생액에 폴링이 침지되도록 망체형 드럼 하단부가 인입되도록 설치된 재생액 탱크와;A regeneration solution tank installed so that the lower end of the mesh-type drum is introduced so that polling is immersed in the regeneration solution for separating ions adsorbed to the polling ion exchange fibers;
상기 재생탱크 일측에 설치되어 정량펌프를 통해 원액을 재생탱크로 이송시켜 담겨진 이온분리액의 농도가 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있도록 된 재생원액제조탱크와;A regeneration stock solution tank installed at one side of the regeneration tank to transfer the raw solution to the regeneration tank through a metering pump to maintain a constant concentration of the ion separation solution contained therein;
상기 재생액 탱크, 재생원액제조탱크가 내부에 설치되고 상부에 망체형 드럼이 설치되며 일면에는 점검창이 형성된 몸체와;The regeneration liquid tank, the regeneration stock solution tank is installed therein, and a mesh drum is installed on the upper portion, and a body having an inspection window formed on one surface thereof;
상기 몸체 상부에는 망체형 드럼이 덮여지도록 하고 상부에 바이오가스가 투입될 수 있도록 가스 투입구를 구비한 덮개가 설치된 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치를 특징으로 한다. The upper body is characterized in that the hydrogen sulfide removal device of the biogas using the ion exchange fiber polling is provided with a cover having a gas inlet so that the mesh drum is covered and the biogas is introduced into the upper portion.
상기 몸체는 상단부에 덮개가 대응되는 이음부에 플랜지가 형성되어 서로 볼트로 결합한 것을 특징으로 한다. The body is characterized in that the flange is formed in the joint portion corresponding to the cover at the upper end is bolted to each other.
상기 관체형 샤프트는 외면에 다수의 구멍이 형성된 유공관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The tubular shaft is characterized in that consisting of a perforated tube formed with a plurality of holes on the outer surface.
상기 재생원액 제조탱크는 상단부에 재생원액(가성소다) 투입구가 형성되고 외부에는 재생원액의 수위를 점검할 수 있도록 워터 게이지가 설치된 것을 특징으로 한다.The regeneration stock solution tank is characterized in that a regeneration stock solution (caustic soda) inlet is formed at the upper end and a water gauge is installed on the outside to check the level of the regeneration stock solution.
상기 재생원액 제조탱크는 상단 일측에 교반 모터가 설치되고 교반 모터 축은 하단부로 연장되는 교반 날개를 갖는 교반 봉이 설치된 것을 특징으로 한다.The regeneration stock solution tank is characterized in that the stirring motor is installed on one side of the upper end and the stirring motor shaft is installed with a stirring rod having a stirring blade extending to the lower end.
상기 몸체는 일측 하단부에 재생액 탱크와 연결된 재생액 배출라인이 외부로 노출되도록 설치된 것을 특징으로 한다.The body is characterized in that the regeneration solution discharge line connected to the regeneration solution tank at one side lower end is installed to be exposed to the outside.
이와 같이 된 본 발명은 열병합발전 연료로 사용되는 바이오가스로부터 황화수소를 제거하기 위해 이온교환섬유가 설치된 폴링이 망체형 드럼 안에 채워져 드럼이 회전하면서 발생되는 마찰 충격에 의해 재생 후 생성되는 염화 화합물을 외부의 추가적인 조치 없이 효과적으로 탈리시켜 황화수소 제거능력을 항상 최상으로 유지시키고, 재생액의 사용량을 절감할 수 있도록 함으로서, 황화수소 제거가 지속적으로 이루어질 수 있도록 한 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치를 제공할 수 있도록 한 것이다.In the present invention, a polling with ion exchange fibers is installed in a mesh drum to remove hydrogen sulfide from biogas used as a cogeneration fuel. Biogas using ion-exchange fiber polling for biogas purification to ensure that hydrogen sulfide can be continuously removed by effectively desorbing to maintain the best hydrogen sulfide removal capacity and to reduce the amount of regeneration solution. It is to provide a hydrogen sulfide removal device.
본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치는, 몸체의 상부 덮개에 형성된 가스 투입구를 통해 몸체 내부로 유입되는 바이오가스가 기어모터 구동에 의해 회전하는 망체형 드럼 내부로 분사되는 것이어서 드럼 내에 충전된 폴링의 내부에 고정된 이온교환섬유와 바이오가스가 접촉하게 되어 이온교환섬유를 통해 바이오가스에 포함된 황화수소 중의 SH이온의 흡착이 이루어질 수 있도록 하고, 이온교환섬유에 흡착된 SH이온은 드럼 회전에 의해 폴링이 몸체의 하부 재생액 탱크에 저장된 재생액에 침지되는 과정에서 황화나트륨으로 탈착되는 것이어서 이온교환섬유를 통한 흡착과 탈착의 반복을 통해 바이오가스로부터 황화수소의 제거가 지속적으로 이루어질 수 있도록 함으로 차후 바이오가스 활용 과정에서 황산화물 발생으로 인한 설비 부식 등의 피해를 최소화하고 수명을 길게 하는 효과가 있다.Hydrogen sulfide removal apparatus through the biogas purification according to the present invention, the biogas flowing into the body through the gas inlet formed in the upper cover of the body is injected into the rotating drum-type drum by driving the gear motor is filled in the drum The ion exchange fiber fixed to the inside of the polling and the biogas is brought into contact with each other to allow the adsorption of SH ions in the hydrogen sulfide contained in the biogas through the ion exchange fiber, the SH ions adsorbed on the ion exchange fiber is rotated drum Polluting is desorbed with sodium sulfide in the process of being immersed in the regeneration liquid stored in the lower regeneration liquid tank of the body so that hydrogen sulfide can be continuously removed from the biogas through repeated adsorption and desorption through ion exchange fibers. Later, due to the generation of sulfur oxides Minimize damage such as equipment corrosion and extend the service life.
도 1은 종래의 황산균을 이용한 바이오가스 탈황 시스템 세부구성도.
도 2는 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치 구조의 외형을 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치 구조의 외형을 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치 구조의 외형도를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 망체형 드럼 설치부를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 망체형 드럼 내에 이온교환섬유 폴링이 채워진 상태를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 망체형 드럼 내에 채워지는 폴링에 이온교환섬유가 설치된 상태의 예시도.
도 8은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 설치 형태를 보인 열병합발전 시스템 개략도. 1 is a detailed configuration of the biogas desulfurization system using a conventional sulfate.
Figure 2 is a front view showing the appearance of the hydrogen sulfide removal device structure through the biogas purification according to the present invention.
Figure 3 is a side view showing the appearance of the hydrogen sulfide removal device structure through the biogas purification according to the present invention.
Figure 4 is a plan view showing the outline of the structure of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view showing a mesh drum mounting portion of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a state in which ion exchange fiber polling is filled in a mesh drum of a hydrogen sulfide removal device through biogas purification according to the present invention.
Figure 7 is an illustration of the ion exchange fiber is installed in the polling to be filled in the mesh drum of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention.
8 is a schematic diagram of a cogeneration system showing an installation form of a hydrogen sulfide removal device through biogas purification according to the present invention.
이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치 구조의 외형을 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치 구조의 외형을 나타낸 측면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치 구조의 외형을 나타낸 평면도이다.Figure 2 is a front view showing the outline of the structure of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention, Figure 3 is a side view showing the outline of the structure of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention, Figure 4 A plan view showing the appearance of a hydrogen sulfide removal device structure through biogas purification according to the present invention.
본 발명에 의한 바이오가스부터의 황화수소 제거장치(1)는 몸체(10) 및 덮개(13)와, 망체형 드럼(4), 폴링(6), 재생액 탱크(7), 재생원액 제조탱크(9)로 이루어진다.The apparatus for removing hydrogen sulfide from biogas according to the
이와 같이 구성된 황화수소 제거장치(1)의 몸체(10)는 육면체로 이루어지되 상부는 덮개(13)가 플랜지형태로 결합되어 볼트에 의해 분해조립할 수 있도록 된다.The
상기 몸체(10)와 덮개(13)는 서로 대응되는 부분에 플랜지가 형성되어 볼트로 체결된다.The
또한 몸체(10)와 덮개(13) 사이에 설치되는 망체형 드럼(4)은 중앙부에 관체형 샤프트(2)가 관통되도록 설치되고 망체형 드럼(4)과 관체형 샤프트(2)는 부싱에 의해 고정결합되어 관체형 샤프트(2)가 회전시 망체형 드럼(4)이 같이 회전된다.In addition, the
상기 관체형 샤프트(2)는 중공형상으로서 외주면에 다수의 통공(2a)이 형성된 유공관으로 이루어진다. The
상기 망체형 드럼(4) 중앙부에 관통되도록 결합된 관체형 샤프트(2)는 양단부가 몸체(10)의 상단부에 걸쳐지듯이 설치되고 몸체(10)와 대응되는 관체형 샤프트 양단부는 베어링에 의해 고정되며, 일측 단은 망체형 드럼(4)을 회전시킬 수 있도록 기어모터(5)가 커플링에 의해 결합된다.The
상기와 같이 설치된 기어모터(5)는 전기가 인가되면 구동되어 관체형 샤프트(2)를 회전시켜 망체형 드럼(4)을 회전시킬 수 있게 된다.The
상기 망체형 드럼(4) 하부의 몸체(10) 내에는 재생액 탱크(7)가 설치되며, 상기 망체형 드럼(4) 하단부는 재생액 탱크(7)에 담겨지는 재생액에 침지되도록 설치된다.A
상기 재생액 탱크(7) 일측에는 재생원액 제조 탱크(9)가 설치되어 재생액 탱크(7) 내의 재생액 농도가 항상 일정하도록 공급된다.One side of the
따라서, 재생액 탱크(7) 상부 일측에는 정량펌프(8)가 설치되어 재생원액 제조탱크(9)에서 생성된 원액을 재생액 탱크(7)로 이송되도록 함으로 사용된 재생액 탱크(7) 내의 재생액 농도가 항상 일정한 농도로 유지되도록 한다. Therefore, the upper part of the
이와 같은 황화수소 제거장치(1)는 몸체(10)의 재생원액 제조탱크(9)에서 생성되는 재생원액은 수산화나트륨(NaOH)(가성소다) 용액이다.The hydrogen
상기 몸체(10)의 재생원액 제조탱크(9)와 재생액 탱크(7)에 저장되는 재생액이 수산화나트륨 용액임으로써 Na이온이 황화수소 제거과정에서 이온교환섬유(3)에 흡착된 SH이온과 반응하여 황화나트륨(Na2S)으로 되어 이온교환섬유(3)로부터 탈착이 이루어지게 되므로 이온교환섬유(3)의 재생이 이루어질 수 있게 된다.
본 발명에서 사용되는 이온교환섬유는 부직포형태의 수지직물로 이루어진 것으로서 이온교환수지는 이온교환 능력을 지닌 이온이 들어있는 다공성 합성수지로 이루어지고 이는 시중에 유통되는 이온교환섬유를 구입하여 폴링 내부에 설치하여 사용한다.
이와 같은 이온교환섬유는 어떤 물질을 염의 수용액에 넣었을 때 이 물질 속의 이온이 용액속으로 빠져나가고, 용액에 들어있던 이온이 물질 속으로 들어오는 현상을 이온교환이라 한다. 이러한 이온교환 작용으로 용액에 있는 특정이온을 제거할 수 있다.
이러한 이온교환은 양이온을 교환하는 양이온교환수지와 음이온을 교환하는 음이온교환수지가 있다.
이온교환수지는 대개 스티렌-디비닐벤젠 혼성중합체로 되어 있으며, 다른 것으로는 페놀-포름알데히드 중합체로 이루어진 것도 있다.The regeneration solution stored in the regeneration
The ion exchange fiber used in the present invention is made of a nonwoven resin fabric, and the ion exchange resin is made of porous synthetic resin containing ions having ion exchange ability, which is installed in polling by purchasing commercially available ion exchange fibers. Use it.
In this ion exchange fiber, when a substance is added to an aqueous solution of salt, ions in the substance are released into the solution, and ions in the solution enter into the substance called ion exchange. This ion exchange action can remove specific ions in solution.
Such ion exchange includes a cation exchange resin for exchanging cations and an anion exchange resin for exchanging anions.
Ion-exchange resins are usually made of styrene-divinylbenzene interpolymers, and others are made of phenol-formaldehyde polymers.
또한 수산화나트륨은 이온교환섬유와 접촉되면 양이온 또는 음이온을 교환할 수 있으며, 이온교환섬유의 화학적인 이온 교환과 물리적 흡착 및 탈착 반응이 동시에 발생함으로 이온섬유의 재생기능을 향상시킬 뿐만 아니라 이러한 이온 교환과 물리적 흡착 및 탈착 반응의 원리를 이용하여 장기적으로 다양한 바이오가스의 불순물(H2S, NH3)을 95% 이상 제거한다. In addition, sodium hydroxide can exchange cations or anions when contacted with ion exchange fibers, and chemical ion exchange of the ion exchange fibers and physical adsorption and desorption reactions occur simultaneously, thereby improving the regeneration function of the ion fibers as well as the ion exchange fibers. In the long term, more than 95% of impurities (H 2 S, NH 3 ) of various biogas are removed using the principle of physical adsorption and desorption reaction.
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한편, 몸체(10)의 덮개(13) 상부에 형성된 가스 투입구(12)로는 소화조(100)에서 발생된 바이오가스가 가스 포집조(300)로 모인 후 이의 바이오가스가 유입되어 망체형 드럼(4)을 통화하여 망체형 드럼(4) 내에 채워진 폴링(6)의 이온교환섬유(3)에 달라붙어 바이오가스 내의 황화수소를 분리하게 된다.On the other hand, the
이를 구체적으로 설명하면 망체형 드럼(4) 내부에는 사전에 이온교환섬유(3)가 내부에 설치된 둥근 망 형태의 폴링(6)을 채워 넣은 상태이므로 가스 포집조(300)에 포집된 바이오가스가 덮개(13) 상부에 설치된 가스 투입구(12)를 통하여 망체형 드럼(4) 내부로 들어오면 바이오 가스가 폴링(6)의 이온 교환섬유(3)와 접촉되면서 바이오가스 내부에 혼합된 황화수소가 이온교환섬유(3)에 달라붙고, 황화수소가 분리된 바이오가스는 망체형 드럼(4)의 관체형 샤프트(2) 외주면에 다수 형성된 통공(2a)을 통하여 일측의 제습기(400) 내로 유입되어 제습 후 진공흡착기(500)으로 이동하게 된다.Specifically, the biogas collected in the
이와 같이 폴링(6)의 이온교환섬유(3)에 달라붙은 황화수소는 관체형 샤프트(2) 일측에 연결된 기어모터(5)에 의해 회전되고 상기 관체형 샤프트(2)에 고정된 망체형 드럼(4)은 회전하게 된다.As such, hydrogen sulfide adhering to the
이때, 망체형 드럼(4)의 하단부는 하부에 위치한 재생액 탱크(7)에 담수된 수산화나트륨(NaOH)(가성소다)에 회전되는 망체형 드럼(4) 내의 폴링(6)이 침전되면서 회전하게 됨으로 폴링의 이온교환섬유(3)에 부착된 황화수소는 수산화나트륨과 접촉되면서 이온교환섬유(3)의 화학적 이온교환이 이루어지는 동시에 망체형 드럼(4) 내부에 채워진 폴링(6)이 망체형 드럼(4)이 회전하는 과정에서 내부에서 서로 부딪치는 마찰 충격에 의해 황화수소의 탈리 현상을 가속화시키게 된다.At this time, the lower end of the mesh drum (4) is rotated while the polling (6) in the mesh drum (4) that is rotated in sodium hydroxide (NaOH) (caustic soda) fresh water in the regeneration solution tank (7) located in the lower portion is rotated The hydrogen sulfide attached to the
또한 망체형 드럼 하부에 위치한 재생액 탱크(7)에 담수된 재생액(수산화나트륨)은 폴링의 이온교환섬유와 접촉되는 과정에서 양이 줄어들거나 원액의 농도가 낮아져 황화수소와 원액이 접촉시 이온교환작용의 효율이 떨어질 수 있게 됨으로 재생액 탱크(7) 일측에 구비된 재생원액 제조탱크(9)에서 생성된 원액을 정량펌프(8)를 통해 재생탱크로 이송시켜 재생액 탱크(7) 내의 재생액(수산화나트륨)의 농도와 양을 항상 일정하게 유지시킬 수 있다. In addition, the regeneration solution (sodium hydroxide) in the regeneration solution tank (7) located in the lower portion of the network drum is reduced in the process of contact with the ion exchange fibers of polling or the concentration of the stock solution is reduced, so that the ion sulfide contact with the hydrogen sulphide Since the efficiency of the operation can be reduced, the regeneration solution generated in the regeneration
본 발명에 첨부된 도2, 도3, 도4는 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치 구조의 외형도에 관한 것으로서, 덮개(13)의 상면에는 바이오가스가 인입되는 가스 투입구(12)가 형성되고, 덮개의 정면에는 내부를 투시할 수 있도록 복수의 점검창(11)이 형성되어 있다. 2, 3 and 4 attached to the present invention relates to the external view of the structure of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention, the
상기 점검창(11)은 망체형 드럼(4) 내부에 채워진 폴링(6)의 움직임 상태를 관찰할 수 있도록 구비된 것이다. The
또한, 몸체(10)의 하단 정면에는 재생액을 투시할 수 있도록 된 투시창(17)이 형성되어 외부에서 관리자가 재생액 탱크(7)에 담수된 재생액을 투시하여 관리할 수 있게 된다. In addition, the lower surface of the
또한, 몸체(10)의 재생액 탱크(7)일 측에 설치된 재생원액 제조 탱크(9)는 상부에 재생원액 투입구(14)가 형성되고 상기 재생원액 투입구 일측과 재생원액 제조 탱크(9) 일측 외면과 연결되도록 투명한 워터 게이지(15)가 설치되어 재생원액 제조 탱크(9) 내부의 재생원액의 수위를 점검할 수 있도록 한다.In addition, the regeneration stock
또한, 재생원액 제조탱크 일측 상부에는 교반 모터(16)가 설치되어 내부의 재생원액을 교반할 수 있도록 교반 봉(16a)이 설치되고 교반 봉(16a) 하단에는 교반모터(16)에 의해 회전되는 교반 날개(16b)가 설치되어 재생 원액 생성시 교반이 잘 이루어지도록 한 것이다. In addition, a stirring
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 가스라인과 재생액 배출라인 등에 개폐밸브가 설치되어 유입 및 배출을 단속할 수 있도록 하는 것은 당연한 것으로 본 발명에서는 구체적인 설명을 생략하였다.The opening and closing valves are installed in the gas line and the regeneration solution discharge line of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention as described above.
또한 각각의 모터를 구동하기 위한 전기공급전선 및 전기장치 역시 통상적인 방법의 의해 이루어지는 것으로 구체적인 설명을 생략하였다.In addition, the electric supply wire and the electric device for driving each motor is also made by a conventional method and a detailed description thereof has been omitted.
도 5는 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 망체형 드럼 설치부를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 망체형 드럼 내에 이온교환섬유 폴링이 채워진 상태를 나타낸 단면도로서, 몸체(10)와 덮개(13)가 플랜지 타입으로 결합되고, 그 내부에 설치되는 망체형 드럼(4)은 원통형으로 공기와 재생액이 통과할 수 있도록 망체형 구조로 이루어진다.5 is a cross-sectional view showing a mesh-type drum installation of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention, Figure 6 is ion exchange fiber polling in the mesh drum of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention As a cross-sectional view showing a filled state, the
상기 망체형 드럼(4)에는 이온교환섬유(3)가 설치된 폴링(6)이 채워지되 망체형 드럼(4)이 회전시 내부의 폴링(6)이 내부에서 이동되어 서로 마찰이 생기도록 폴링이 채워진다. The
상기 망체형 드럼(4) 내부에 채워진 폴링(6)은 기어모터(5)의 구동에 의해 관체형 샤프트(2)가 회전되어 망체형 드럼(4)을 회전시키게 되는데 망체형 드럼 전체 직경중 하단부의 1/3은 재생액에 침전되면서 회전됨으로 망체형 드럼(4) 하단 내부에 위치한 폴링(6)은 재생액에 침전된 상태가 됨으로 망체형 드럼(4) 내부에 채워져 회전되면서 재생액과 접촉되는 동시에 망체형 드럼 내의 폴링과 재생액이 서로 마찰되어 폴링(6) 내부의 이온교환섬유(3)에 부착된 황화수소가 재생액과 이온교환되면서 재생액에 중화된 상태가 됨으로 폴링의 이온교환섬유는 황화수소가 분리된 상태가 됨으로 이온교환섬유는 재생된 후 다시 가스 투입구(12)를 통하여 들어오는 바이오가스와 접촉되어 황화수소를 부착시킨 후 재생액과 접촉되면서 이온교환되어 이온교환섬유는 황화수소의 흡착과 분리/재생을 반복적으로 실시한다.The
도 7은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 망체형 드럼 내에 채워지는 폴링에 이온교환섬유가 설치된 상태의 예시도로서, 상기 망체형 드럼 내부에 채워지는 폴링(6)은 볼과 같이 둥근 원형의 케이싱 몸체(6a)로 이루어져 일측을 중심으로 반으로 개폐되도록 구성되어 있다.Figure 7 is an illustration of a state in which ion exchange fibers are installed in the polling to be filled in the mesh drum of the hydrogen sulfide removal device through the biogas purification according to the present invention, the polling (6) filled in the mesh drum is ball and It is composed of a casing body (6a) of a round circular shape, such as to open and close in half about one side.
또한 폴링(6)의 케이싱 몸체(6a) 내부는 망으로 된 구 형태로 이루어진 볼 부재(6b)가 내장되고, 구 형태의 볼 부재(6b) 외면에는 다수의 침봉(6c)이 형성되어 이온교환섬유(3)가 구 형태의 볼 부재 외면에 형성된 침봉에 끼워지고 외면에 케이싱 몸체로 감싼 형태가 된다.In addition, inside the
상기 폴링을 구성하는 케이싱 몸체(6a)와 내부에 이온교환섬유(3)를 고정한 구형태의 볼 부재(6b)는 전체적으로 망 형태로 이루어져 재생액이 관통될 수 있도록 하여 바이오가스가 망체형 드럼의 내부로 유입된 후 폴링의 이온교환섬유에 달라붙도록 구성한 것이다. The
이와 같이 폴링(6)은 구형태의 볼 부재(6b) 외면에 고정되는 이온교환섬유(3)는 염기성의 음이온교환섬유인 것이 바람직하다.Thus, it is preferable that the
상기 폴링(6)에서 볼 부재(6b)의 외면에 고정되는 이온교환섬유(3)가 염기성의 음이온교환섬유임으로써 바이오가스에 함유된 황화수소(H2S)에서 SH이온의 흡착이 이루어질 수 있게 된다.Since the
도 8은 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치의 설치 형태를 보인 열병합발전 시스템 개략도로서, 하수슬러지, 축산 오폐수를 소화조(100)에 유입시켜 발효시키면 이때, 바이오가스가 생성된다.8 is a schematic diagram of a cogeneration system showing the installation form of a hydrogen sulfide removal device through biogas purification according to the present invention. When sewage sludge and livestock wastewater are introduced into a
상기 소화조(100)에서 생성된 바이오가스는 수분제거시설(200)을 거쳐 가스포집조(300)에 모이며, 상기 가스포집조에 모인 바이오가스는 본 발명의 황화수소 제거장치(가스탈황기)에서 이온교환섬유에 황화수소가 흡착된 후 양질의 바이오가스만 수분제거장치를 통하여 보일러 또는 열병합발전소로 공급된다.The biogas generated in the
이와 같이 본 발명은 바이오가스 내의 황화수소를 분리하여 이온교환 시킴으로써 열병합발전기 및 보일러의 부식을 방지하며 발전설비 기기의 수명을 연장할 수 있도록 한 것이다. Thus, the present invention is to prevent the corrosion of the cogeneration generator and the boiler by extending the ion exchange by separating the hydrogen sulfide in the biogas and to extend the life of the power plant equipment.
상기에서와 같이 본 발명에 의한 바이오가스 정제를 통한 황화수소 제거장치(1)는 몸체(10) 내에서 망체형 드럼(4)이 회전하는 과정에서 망체형 드럼(4) 내에 충전된 폴링(6)의 이온교환섬유(3)를 통한 흡착 및 탈착이 반복적으로 이루어지는 것이므로 바이오가스로부터의 황화수소 제거가 지속적으로 이루어질 수 있어 차후 바이오가스 활용 과정에서 황산화물 발생으로 인한 피해를 최소화할 수 있게 된다.
As described above, the hydrogen
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.The present invention as described above is not limited to the above-described embodiments, and can be changed within the scope without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, such changes are within the scope of the claims.
1:황화수소제거 장치 2:관체형 샤프트
3:이온교환섬유 4:망체형드럼
5:기어모터 6:폴링
7:재생액 탱크 8:정량펌프
9:재생원액 제조 탱크 10:몸체
11:점검창 12:가스 투입구
13:덮개 14:재생원액 투입구
15:워터 게이지 16:교반모터
17:투시창1: Hydrogen sulfide removal device 2: Tubular shaft
3: Ion exchange fiber 4: Mesh drum
5: gear motor 6: polling
7: Regeneration solution tank 8: Metering pump
9: regeneration solution production tank 10: body
11: Inspection window 12: Gas inlet
13: Cover 14: Regeneration solution inlet
15: water gauge 16: stirring motor
17: see-through window
Claims (6)
중앙부를 가로지르도록 설치된 관체형 샤프트(2)에 의해 회전되도록 설치되며, 내부에 이온 교환섬유(3)가 채워진 망체형 드럼(4)과;
상기 관체형 샤프트(2) 일측에 설치되어 상기 관체형 샤프트에 고정된 망체형 드럼(4)을 회전시킬 수 있도록 설치된 기어모터(5)와;
폴링(6) 이온교환섬유(3)에 흡착된 이온을 분리하기 위한 재생액에 상기 폴링(6)이 침지되도록 망체형 드럼(4) 하단부가 인입되도록 설치된 재생액 탱크(7)와;
상기 재생액 탱크(7) 일측에 설치되어 정량펌프(8)를 통해 원액을 재생탱크로 이송시켜 담겨진 이온분리액의 농도가 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있도록 된 재생원액제조탱크와;
상기 재생액 탱크, 재생원액제조탱크가 내부에 설치되고 상부에 망체형 드럼이 설치되며, 일면에는 점검창(11)이 형성된 몸체(10)와;
상기 몸체 상부에는 망체형 드럼(4)이 덮여지도록 하고 상부에 바이오가스가 투입될 수 있도록 가스 투입구(12)를 구비한 덮개(13)가 설치된 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치.Hydrogen sulfide removal device (1) through biogas purification,
A mesh drum (4) installed so as to be rotated by a tubular shaft (2) installed to cross the central portion, and filled with ion exchange fibers (3) therein;
A gear motor (5) installed at one side of the tubular shaft (2) so as to rotate the mesh drum (4) fixed to the tubular shaft;
A regeneration solution tank (7) installed so that the lower end of the mesh-type drum (4) is introduced into the regeneration solution for separating ions adsorbed to the polling (6) ion exchange fiber (3);
A regeneration stock solution tank installed at one side of the regeneration solution tank 7 so that the concentration of the ion separation solution contained in the regeneration tank is transferred to the regeneration tank through the metering pump 8 to maintain a constant concentration at all times;
A regeneration solution tank and a regeneration solution preparation tank are installed therein and a mesh drum is installed at an upper portion thereof, and a body 10 having an inspection window 11 formed on one surface thereof;
Ion exchange fiber polling for biogas purification, characterized in that the cover 13 is provided with a gas inlet 12 so that the mesh drum (4) is covered in the upper portion and the biogas is introduced into the upper portion of the body Hydrogen sulfide removal device of biogas using.
상기 몸체(10)의 저장조(11)에 저장되는 재생액(13)은 수산화나트륨(NaOH) 용액인 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치.The method of claim 1,
Hydrogen sulfide removal device of biogas using ion exchange fiber polling for biogas purification, characterized in that the regeneration solution (13) stored in the storage tank (11) of the body (10) is sodium hydroxide (NaOH) solution.
상기 관체형 샤프트는 외면에 다수의 통공(2a)이 형성된 유공관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치.The method of claim 1,
The tubular shaft is hydrogen sulfide removal device of biogas using ion exchange fiber polling for biogas purification, characterized in that consisting of a perforated tube formed with a plurality of through holes (2a) on the outer surface.
상기 재생원액 제조탱크는 상단부에 재생원액 투입구(12)가 형성되고 외부에는 재생원액의 수위를 점검할 수 있도록 워터 게이지(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치.The method of claim 1,
The regeneration stock preparation tank is formed with a regeneration stock input port 12 at the upper end, and the water gauge 15 is installed on the outside to check the level of the regeneration stock solution using ion exchange fiber polling for biogas purification. Hydrogen sulfide removal device of biogas.
상기 재생원액 제조탱크는 상단 일측에 교반 모터(16)가 설치되고 교반 봉(16a)은 하단부로 연장되는 교반 날개(16b)를 갖는 교반 봉(16a)이 설치된 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치.The method of claim 1,
The regeneration stock solution tank for the biogas purification, characterized in that the stirring motor 16 is installed on one side of the upper end and the stirring rod 16a has a stirring rod 16a having a stirring blade 16b extending to the lower end. Hydrogen sulfide removal device of biogas using ion exchange fiber polling.
상기 폴링의 내체 외면에 고정되는 이온교환섬유(3)는 염기성의 음이온교환섬유인 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제를 위한 이온교환섬유 폴링을 이용한 바이오가스의 황화수소 제거장치.The method of claim 1,
Hydrogen sulfide removal device of biogas using ion exchange fiber polling for biogas purification, characterized in that the ion exchange fiber (3) fixed to the inner surface of the polling is a basic anion exchange fiber.
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