KR102311399B1

KR102311399B1 - refining system of biogas

Info

Publication number: KR102311399B1
Application number: KR1020190166314A
Authority: KR
Inventors: 윤기백; 윤명백
Original assignee: 윤기백
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-10-13
Also published as: KR20210075357A

Abstract

본 발명은 다수의 열교환기와 분리기를 통해 바이오 가스의 온도를 냉각함과 동시에 불순물을 제거함으로써 순도 높은 천연 가스를 배출하는 바이오 가스 정제 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 바이오가스 정제 시스템은, 바이오가스를 생성 또는 저장하는 바이오가스 저장소(100)와; 상기 바이오가스 저장소(100)로부터 유입된 고온의 바이오가스를 열교환에 의해 냉각시키는 하나 이상의 메인열교환기(200,300)와; 상기 메인열교환기(200,300)와 연결되며, 물을 순환시켜 상기 메인열교환기(200,300)에서 물과 바이오가스가 열교환하도록 하는 물순환장치(400)와; 상기 물순환장치(400)와 연결되며, 냉매를 순환시켜 상기 물순환장치(400)의 물이 냉각되도록 하는 냉동사이클을 가지는 냉매순환장치(500) 등으로 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 순도 높은 천연 가스가 생성되는 이점 있다.The present invention relates to a biogas purification system that discharges high-purity natural gas by removing impurities while cooling the temperature of biogas through a plurality of heat exchangers and separators.
The biogas purification system according to the present invention comprises: a biogas storage 100 for generating or storing biogas; one or more main heat exchangers 200 and 300 for cooling the high-temperature biogas introduced from the biogas storage 100 through heat exchange; a water circulation device (400) connected to the main heat exchanger (200,300) and circulating water so that water and biogas exchange heat in the main heat exchanger (200,300); It is connected to the water circulation device 400 and is composed of a refrigerant circulation device 500 and the like having a refrigeration cycle that circulates the refrigerant to cool the water in the water circulation device 400 . According to the present invention as described above, there is an advantage in that high purity natural gas is produced.

Description

Biogas purification system {refining system of biogas}

본 발명은 바이오 가스를 정제하는 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 다수의 열교환기와 분리기를 통해 바이오 가스의 온도를 냉각함과 동시에 불순물을 제거함으로써 순도 높은 천연 가스를 배출하는 바이오 가스 정제 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for purifying biogas, and more particularly, to a biogas purification system that discharges high-purity natural gas by removing impurities while cooling the temperature of biogas through a plurality of heat exchangers and separators. it's about

일반적으로 바이오가스는 농업 쓰레기, 일반 쓰레기, 식물 물질, 음식물 쓰레기 등과 같은 유기물을 발효시킴으로써 만들어지는 것으로, 유기물이 분해되면서 생산되는 각종 기체의 혼합물을 말한다.In general, biogas is produced by fermenting organic matter such as agricultural waste, general waste, plant material, food waste, and the like, and refers to a mixture of various gases produced by decomposing organic matter.

이와 같은 바이오가스는, 현재 연료 전지, 보일러, 발전 등 전기나 열을 생산하는 다양한 공정의 연료로 사용되거나 전력 소비량이 많은 제지 및 펄프 공장 등에서 이용된다.Such biogas is currently used as a fuel for various processes that produce electricity or heat, such as fuel cells, boilers, and power generation, or used in paper and pulp factories that consume a lot of power.

한편, 바이오가스는 주로 메테인, 이산화탄소로 이루어지며, 이외에도 적은 양의 황화 수소, 수분, 실록산 등이 포함된다.On the other hand, biogas mainly consists of methane and carbon dioxide, and also contains small amounts of hydrogen sulfide, moisture, siloxane, and the like.

이러한 바이오가스를 천연가스로 활용하기 위해서는 상기 바이오가스에 포함되는 이산화탄소를 비롯한 황화 수소, 수분, 실록산 등과 같은 기타 불순물을 제거해야 한다.In order to utilize such biogas as natural gas, it is necessary to remove other impurities such as hydrogen sulfide, moisture, siloxane, etc. including carbon dioxide contained in the biogas.

상기 불순물을 제거하는 이유는 이러한 물질들이 연료로 활용될 때 기기의 부식이나 마모 유발 등의 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.The reason for removing the impurities is that when these materials are used as fuel, problems such as corrosion or wear of the device may occur.

흔히 이와 같은 불순물을 제거하는 것을 정제(cleaning) 공정이라 한다.Removal of such impurities is often referred to as a cleaning process.

이러한 정제 공정에는 배수나 배액을 처리할 필요없이 가스를 흡착함으로써 불순물을 제거하는 건식탈황 방식과 별도의 액체를 바이오 가스와 접촉시킴으로써 불순물을 제거하는 습식탈황 방식 등이 있다.Such a purification process includes a dry desulfurization method in which impurities are removed by adsorbing gas without the need for drainage or drainage, and a wet desulfurization method in which impurities are removed by contacting a separate liquid with biogas.

상기에서 설명한 방식들은 바이오 가스를 정제하는 가스 정제 시스템에 적용되며, 이 시스템에 의해 천연가스를 다양한 방법으로 배출할 수 있다.The methods described above are applied to a gas purification system for refining biogas, and natural gas can be discharged in various ways by this system.

예를 들면, 한국 공개특허 제 10-2012-0084534호와 같은 정제 시스템의 경우, 시스템 내부에 바이오가스가 유입되면 습식탈황 방식에 의해 냉각수를 순환 열교환시킴으로써 바이오가스의 수분이나 불순물을 응축 제거가 가능하다.For example, in the case of a purification system such as Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0084534, when biogas flows into the system, it is possible to condense and remove moisture or impurities in the biogas by circulating heat exchange with cooling water by wet desulfurization method. do.

그러나, 상기 종래 기술(한국 공개특허 제 10-2012-0084534호)에 따른 가스 정제 시스템은 하나의 냉각 장치만을 구비하여 바이오가스로부터 수분을 제거하기 때문에 순도 높은 천연가스를 배출하기에 효율성이 낮다는 문제점이 있다.However, since the gas purification system according to the prior art (Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0084534) has only one cooling device to remove moisture from the biogas, the efficiency is low for discharging high-purity natural gas. There is a problem.

한국 공개특허 제 10-2012-0084534호Korean Patent Publication No. 10-2012-0084534

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 냉각 과정을 거쳐 바이오 가스의 냉각 및 불순물을 제거함으로써 순도 높은 천연 가스를 배출하기 위한 바이오 가스 정제 시스템에 관한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and relates to a biogas purification system for discharging high-purity natural gas by cooling the biogas and removing impurities through a plurality of cooling processes. will be.

그리고, 본 발명은 하나의 열교환기와 두 개의 냉각기를 구비함으로써 가스 정제 시스템에 고온으로 공급되어진 바이오가스를 적어도 3번 이상 저온으로 낮추는 단계를 수행하는 것을 목적으로 한다.And, an object of the present invention is to perform the step of lowering the biogas supplied to the gas purification system at a high temperature to a low temperature at least three times by providing one heat exchanger and two coolers.

그리고, 본 발명은 다수의 냉각기에 각각 가스와 수분을 분리 및 제거하는 수분 분리기를 구비함으로써 종래에 비해 보다 순도 높은 천연가스를 배출하는 것을 목적으로 한다.And, an object of the present invention is to discharge higher-purity natural gas than in the prior art by providing a water separator for separating and removing gas and water, respectively, in a plurality of coolers.

또한, 본 발명은 두 개의 냉각기와 냉매 장치가 상호 연결됨으로써 냉매 장치에 의해 냉각되어진 액체(물)를 냉각기에 공급하여 고온의 바이오가스를 저온으로 낮춰주는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to lower the high temperature biogas to a low temperature by supplying the liquid (water) cooled by the refrigerant device to the cooler by connecting the two coolers and the refrigerant device to each other.

뿐만 아니라, 본 발명은 사이클론(cyclone) 방식에 의해 바이오 가스와 액체(물)가 분리되도록 하는 수분 분리기를 구비하여 이물질과 수분이 효과적으로 제거되도록 하는 바이오 가스 정제 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a biogas purification system in which foreign substances and moisture are effectively removed by providing a water separator for separating biogas and liquid (water) by a cyclone method.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 바이오가스 정제 시스템은, 바이오가스를 생성 또는 저장하는 바이오가스 저장소(100)와; 상기 바이오가스 저장소(100)로부터 유입된 고온의 바이오가스를 열교환에 의해 냉각시키는 하나 이상의 메인열교환기(200,300)와; 상기 메인열교환기(200,300)와 연결되며, 물을 순환시켜 상기 메인열교환기(200,300)에서 물과 바이오가스가 열교환하도록 하는 물순환장치(400)와; 상기 물순환장치(400)와 연결되며, 냉매를 순환시켜 상기 물순환장치(400)의 물이 냉각되도록 하는 냉동사이클을 가지는 냉매순환장치(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the biogas purification system according to the present invention comprises: a biogas storage 100 for generating or storing biogas; one or more main heat exchangers 200 and 300 for cooling the high-temperature biogas introduced from the biogas storage 100 by heat exchange; a water circulation device (400) connected to the main heat exchanger (200,300) and circulating water so that water and biogas exchange heat in the main heat exchanger (200,300); and a refrigerant circulation device 500 connected to the water circulation device 400 and having a refrigeration cycle that circulates the refrigerant so that the water in the water circulation device 400 is cooled.

상기 메인열교환기(200,300)의 일측에는, 상기 메인열교환기(200,300)로 공급되는 바이오가스와 상기 메인열교환기(200,300)를 경유하여 배출되는 바이오가스가 서로 열교환하도록 하는 보조열교환기(600)가 더 구비됨을 특징으로 한다.On one side of the main heat exchanger (200,300), the auxiliary heat exchanger (600) for exchanging heat between the biogas supplied to the main heat exchangers (200,300) and the biogas discharged via the main heat exchangers (200,300) It is characterized in that it is further provided.

상기 메인열교환기(200,300)는, 상기 보조열교환기(600)를 경유하여 냉각된 바이오가스가 상기 물순환장치(400)의 물과 열교환하여 온도가 하강되도록 하는 제1메인열교환기(200)와, 상기 제1메인열교환기(200)를 경유한 바이오가스가 다시 상기 물순환장치(400)를 순환하는 물과 열교환하여 온도가 더 하강되도록 하는 제2메인열교환기(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The main heat exchangers 200 and 300 include a first main heat exchanger 200 that allows the biogas cooled via the auxiliary heat exchanger 600 to exchange heat with water in the water circulation device 400 to lower the temperature. , The biogas passing through the first main heat exchanger 200 is heat-exchanged with the water circulating in the water circulation device 400 again, characterized in that it comprises a second main heat exchanger 300 to further lower the temperature. do it with

상기 물순환장치(400)는, 물을 저장하는 물저장소(410)를 포함하는 구성을 가지며, 상기 냉매순환장치(500)를 구성하는 증발기(540)에서 냉각된 물이 상기 제1메인열교환기(200) 또는 제2메인열교환기(300)를 경유하면서 열교환에 의해 바이오가스를 냉각시키도록 구성됨을 특징으로 한다.The water circulation device 400 has a configuration including a water storage 410 for storing water, and the water cooled in the evaporator 540 constituting the refrigerant circulation device 500 is transferred to the first main heat exchanger. It is characterized in that it is configured to cool the biogas by heat exchange while passing through (200) or the second main heat exchanger (300).

상기 제1메인열교환기(200)와 제2메인열교환기(300)의 일측에는, 제1메인열교환기(200)와 제2메인열교환기(300)로부터 토출되는 바이오가스에 함유된 수분을 분리하여 배출하는 수분 분리기(700,700')가 각각 구비되며; 상기 수분 분리기(700,700')는, 사이클론 방식에 의해 수분과 가스를 분리하도록 구성되고, 내부에는 수분 흡착을 위한 흡착망(730)이 더 구비됨을 특징으로 한다.At one side of the first main heat exchanger 200 and the second main heat exchanger 300 , water contained in the biogas discharged from the first main heat exchanger 200 and the second main heat exchanger 300 is separated. and water separators 700 and 700' for discharging are provided, respectively; The water separators 700 and 700' are configured to separate water and gas by a cyclone method, and an adsorption network 730 for water adsorption is further provided therein.

본 발명에 의한 바이오가스로부터 천연가스를 배출하기 위한 바이오가스 정제 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The biogas purification system for discharging natural gas from biogas according to the present invention has the following effects.

본 발명은 하나의 열교환기와 다수의 냉각기(열교환기)가 구비됨으로써 고온의 바이오가스를 적어도23번 이상의 단계를 거쳐 바이오가스로부터 배출되는 천연가스의 건도를 높일 수 있다는 장점이 있다.The present invention has an advantage in that it is possible to increase the dryness of natural gas discharged from biogas through at least 23 or more steps of high-temperature biogas by being provided with one heat exchanger and a plurality of coolers (heat exchangers).

그리고, 본 발명의 가스 정제 시스템에 의해 건도 높은 천연가스를 배출함으로써 전기나 열에너지로 사용되는 발전 및 엔진 등의 수명을 종래에 비해 늘릴 수 있다는 이점이 있다.In addition, by discharging high-quality natural gas by the gas purification system of the present invention, there is an advantage that the lifespan of power generation and engine used as electricity or thermal energy can be increased compared to the prior art.

또한, 본 발명은 두 개의 냉각기가 냉매 장치와 상호 연결됨으로써 냉매 장치에서 냉각된 액체(물)를 냉각기에 공급하여 열교환을 하여 보다 신속하게 고온의 바이오가스 온도를 저온으로 낮출 수 있어 열교환이 수월하다는 장점이 있다.In addition, the present invention is that the two coolers are interconnected with the refrigerant device, so that the liquid (water) cooled in the refrigerant device is supplied to the cooler for heat exchange, so that the high temperature biogas temperature can be lowered more quickly to a low temperature, so that heat exchange is easy. There are advantages.

그리고, 본 발명은 두 개의 냉각기에 각각 수분 분리기가 하나씩 연결됨으로써 각 냉각기에서 이루어진 열교환에 의해 발생한 수분 및 불순물을 적어도 두 번 이상 제거할 수 있으므로 종래에 비해 더욱 더 순도 높은 천연가스를 배출할 수 있다는 이점이 있다.And, in the present invention, since a water separator is connected to each of the two coolers one by one, moisture and impurities generated by heat exchange made in each cooler can be removed at least twice or more, so that a higher purity natural gas can be discharged than in the prior art. There is an advantage.

또한, 본 발명의 수분 분리기는 사이클론(cyclone) 원리를 적용하여 가벼운 가스는 위로 올라가고 무거운 액체(물)는 아래로 가라앉도록 함으로써 가스와 액체(물)를 수월히 분리할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the water separator of the present invention has the advantage of being able to easily separate gas and liquid (water) by applying the cyclone principle so that light gas rises up and heavy liquid (water) sinks down.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 정제 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 도면.
도 2는 본 발명 실시예를 구성하는 수분 분리기의 내부 구성을 보인 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 수분 분리기의 평면도.1 is a view showing the configuration of a preferred embodiment of the biogas purification system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the water separator constituting the embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view of the water separator shown in Figure 2;

이하 본 발명에 의한 바이오가스 정제 시스템은 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the biogas purification system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 바이오가스 정제 시스템의 전체 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall structure of a biogas purification system.

도 1에 도시된 바와 같이 바이오가스 정제 시스템은, 바이오가스를 생성 또는 저장하는 바이오가스 저장소(100)와, 상기 바이오가스 저장소(100)로부터 유입된 고온의 바이오가스를 열교환에 의해 냉각시키는 하나 이상의 메인열교환기(200,300)와, 상기 메인열교환기(200,300)와 연결되어 물을 순환시킴으로써 상기 메인열교환기(200,300)에서 물과 바이오가스가 열교환하도록 하는 물순환장치(400)와, 상기 물순환장치(400)와 연결되며 냉매를 순환시켜 상기 물순환장치(400)의 물이 냉각되도록 하는 냉동사이클을 가지는 냉매순환장치(500) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 1 , the biogas purification system includes a biogas storage 100 for generating or storing biogas, and at least one for cooling the high-temperature biogas introduced from the biogas storage 100 by heat exchange. The main heat exchanger (200,300) and the water circulation device (400) connected to the main heat exchanger (200,300) to circulate water so that water and biogas exchange heat in the main heat exchanger (200,300), and the water circulation device It is connected to 400 and is composed of a refrigerant circulation device 500 and the like having a refrigeration cycle that circulates the refrigerant so that the water in the water circulation device 400 is cooled.

상기 바이오가스 저장소(100)는 바이오가스를 생성 또는 저장하는 탱크(tank)이다.The biogas storage 100 is a tank for generating or storing biogas.

상기 바이오가스 저장소(100)에는 음식물 쓰레기, 농업 쓰레기, 식물 물질 등과 같은 유기물이 포함될 수 있으며, 이러한 유기물은 발효 등의 방법에 의해 바이오가스를 생성하게 된다.The biogas storage 100 may contain organic matter such as food waste, agricultural waste, plant material, and the like, and the organic material generates biogas by a method such as fermentation.

상기 바이오가스 저장소(100)에서 생성된 바이오가스 등은 보조열교환기(600)로 공급된다. 즉, 상기 바이오가스 저장소(100)에 저장되어 있는 바이오가스 등은 가스공급관(102)을 통해 보조열교환기(600)로 공급된다.The biogas generated in the biogas storage 100 is supplied to the auxiliary heat exchanger 600 . That is, the biogas stored in the biogas storage 100 is supplied to the auxiliary heat exchanger 600 through the gas supply pipe 102 .

상기 보조열교환기(600)는, 상기 메인열교환기(200,300)로 공급되는 바이오가스와 상기 메인열교환기(200,300)를 경유하여 배출되는 바이오가스가 서로 열교환하도록 한다.The auxiliary heat exchanger 600 allows the biogas supplied to the main heat exchangers 200 and 300 and the biogas discharged via the main heat exchangers 200 and 300 to exchange heat with each other.

구체적으로 살펴보면, 상기 바이오가스 저장소(100)에는 저장된 가스는 고온을 유지하고 있으며, 이러한 고온의 가스는 상기 메인열교환기(200,300)로 들어가기 전에 미리 메인열교환기(200,300)를 통과하면서 지나치게 저온으로 된 가스와의 열교환을 하게 되는데, 이러한 열교환이 일어나는 장소가 상기 보조열교환기(600)이다.Specifically, the gas stored in the biogas storage 100 maintains a high temperature, and the high-temperature gas passes through the main heat exchangers 200 and 300 before entering the main heat exchangers 200 and 300 and becomes too low. There is heat exchange with gas, and the place where such heat exchange occurs is the auxiliary heat exchanger 600 .

상기 메인열교환기(200,300)는, 상기 보조열교환기(600)를 경유하여 냉각된 바이오가스가 상기 물순환장치(400)의 물과 열교환하여 온도가 하강되도록 하는 제1메인열교환기(200)와, 상기 제1메인열교환기(200)를 경유한 바이오가스가 다시 상기 물순환장치(400)를 순환하는 물과 열교환하여 온도가 더 하강되도록 하는 제2메인열교환기(300) 등으로 이루어진다.The main heat exchangers 200 and 300 include a first main heat exchanger 200 that allows the biogas cooled via the auxiliary heat exchanger 600 to exchange heat with water in the water circulation device 400 to lower the temperature. , a second main heat exchanger 300 that further lowers the temperature by exchanging the biogas passing through the first main heat exchanger 200 with water circulating in the water circulation device 400 again.

상기 메인열교환기(200,300)의 일측에는 메인열교환기(200,300)를 통과한 바이오가스에 함유된 수분이나 이물질을 걸러내는 수분 분리기(700,700')가 각각 설치된다. At one side of the main heat exchangers 200 and 300 , water separators 700 and 700 ′ for filtering out moisture or foreign substances contained in the biogas that have passed through the main heat exchangers 200 and 300 are installed, respectively.

상기 수분 분리기(700,700')는 2개 이상이 구비될 수 있으며, 본 발명에서는 아래에서 설명할 제1메인열교환기(200)의 일측에 구비되는 제1분리기(700)와 제2메인열교환기(300)의 일측에 구비되는 제2분리기(700')를 예로 들어 설명한다.Two or more of the water separators 700 and 700' may be provided, and in the present invention, a first separator 700 and a second main heat exchanger ( The second separator 700' provided on one side of 300 will be described as an example.

이와 같이 본 발명에서는 상기 메인열교환기(200,300)가 2개로 이루어져 바이오가스가 이중으로 물에 의해 냉각되는 구조를 예로 들어 설명한다. 물론, 이러한 메인열교환기(200,300)가 하나만 구비될 수도 있으며, 3개 이상이 구비되도록 하여 냉각할 수도 있을 것이다.As described above, in the present invention, a structure in which the main heat exchangers 200 and 300 are composed of two and the biogas is double cooled by water will be described as an example. Of course, only one of these main heat exchangers 200 and 300 may be provided, or three or more may be provided for cooling.

상기 물순환장치(400)는, 물을 저장하는 물저장소(410)를 포함하는 구성을 가지며, 상기 냉매순환장치(500)를 구성하는 증발기(540)에서 냉각된 물이 상기 제1메인열교환기(200) 또는 제2메인열교환기(300)를 경유하면서 열교환에 의해 바이오가스를 냉각시키도록 구성된다.The water circulation device 400 has a configuration including a water storage 410 for storing water, and the water cooled in the evaporator 540 constituting the refrigerant circulation device 500 is transferred to the first main heat exchanger. 200 or the second main heat exchanger 300 is configured to cool the biogas by heat exchange.

한편, 상기 저장소(100)와 보조열교환기(600) 사이에는 가스공급관(102)이 연결되어 바이오가스의 공급을 안내하게 되고, 이러한 가스공급관(102)에는 이물질을 걸러내는 필터(110)와 가스의 공급을 강제하는 블로어(120) 등이 더 구비된다.On the other hand, a gas supply pipe 102 is connected between the reservoir 100 and the auxiliary heat exchanger 600 to guide the supply of biogas, and the gas supply pipe 102 has a filter 110 for filtering foreign substances and gas A blower 120 for forcing the supply of is further provided.

상기 보조열교환기(600)와 제1메인열교환기(200) 사이에는 제1공급관(202)이 연결되어 가스의 이동을 안내하게 된다.A first supply pipe 202 is connected between the auxiliary heat exchanger 600 and the first main heat exchanger 200 to guide the movement of gas.

상기 제1메인열교환기(200)에는 상기 제1공급관(202) 외에도 상기 물순환장치(400)의 물이 이동하는 제1물공급관(412)과 물회수관(414)이 각각 연결되어, 물과 바이오가스가 서로 열교환하도록 한다.In addition to the first supply pipe 202, a first water supply pipe 412 and a water return pipe 414 through which the water of the water circulation device 400 moves are connected to the first main heat exchanger 200, respectively, so that water and Allow the biogas to exchange heat with each other.

상기 제1메인열교환기(200)와 제2메인열교환기(300) 사이에는 제1분리기(700)가 더 구비된다.A first separator 700 is further provided between the first main heat exchanger 200 and the second main heat exchanger 300 .

상기 제1분리기(700)는 제1메인열교환기(200)로부터 토출되는 바이오가스에 함유된 수분을 분리하여 배출하는 수분분리기로, 사이클론 방식에 의해 수분과 가스를 분리하도록 구성됨이 바람직하다.The first separator 700 is a moisture separator that separates and discharges moisture contained in the biogas discharged from the first main heat exchanger 200, and is preferably configured to separate moisture and gas by a cyclone method.

물론, 이러한 제1분리기(700)는 바이오가스 내부에 함유된 수분 외에 다른 이물질의 분리도 가능할 것이며, 이러한 제1분리기(700)의 상세 구성은 아래에서 설명한다.Of course, the first separator 700 may also separate foreign substances other than water contained in the biogas, and the detailed configuration of the first separator 700 will be described below.

상기 제1메인열교환기(200)와 제1분리기(700)는 제1토출관(204)에 의해 연결되며, 상기 제1분리기(700)와 제2메인열교환기(300) 사이에는 제2공급관(302)이 연결되어 바이오가스의 이동을 안내한다.The first main heat exchanger 200 and the first separator 700 are connected by a first discharge pipe 204 , and a second supply pipe is provided between the first separator 700 and the second main heat exchanger 300 . 302 is connected to guide the movement of biogas.

상기 제2메인열교환기(300)는 상기 보조열교환기(600)와 연결되며, 제2메인열교환기(300)와 보조열교환기(600) 사이에는 제2분리기(700')가 더 구비된다.The second main heat exchanger 300 is connected to the auxiliary heat exchanger 600 , and a second separator 700 ′ is further provided between the second main heat exchanger 300 and the auxiliary heat exchanger 600 .

상기 제2분리기(700')도 상기 제1분리기(700)와 동일한 구조로 이루어져 동일한 기능을 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the second separator 700 ′ also has the same structure as the first separator 700 and performs the same function.

따라서, 상기 제2분리기(700')는, 제2메인열교환기(300)로부터 토출되는 바이오가스에 함유된 수분이나 기타 이물질을 분리하여 배출하도록 구성된다.Accordingly, the second separator 700 ′ is configured to separate and discharge moisture or other foreign substances contained in the biogas discharged from the second main heat exchanger 300 .

상기 제2메인열교환기(300)와 제2분리기(700') 사이에는 제2토출관(304)이 연결되고, 상기 제2분리기(700')와 보조열교환기(600) 사이에는 보조공급관(602)이 연결되어 바이오가스의 이동을 안내하게 된다.A second discharge pipe 304 is connected between the second main heat exchanger 300 and the second separator 700 ′, and an auxiliary supply pipe 304 is connected between the second separator 700 ′ and the auxiliary heat exchanger 600 . 602) is connected to guide the movement of biogas.

상기 보조열교환기(600)에는 보조토출관(604)이 더 구비되어, 상기 보조열교환기(600)에서 열교환으로 열을 흡수한 최종적인 바이오가스가 보조열교환기(600)의 우측으로 배출되도록 안내하게 된다.The auxiliary heat exchanger 600 is further provided with an auxiliary discharge pipe 604 to guide the final biogas that has absorbed heat through heat exchange in the auxiliary heat exchanger 600 to be discharged to the right side of the auxiliary heat exchanger 600 . will do

한편, 상기 물순환장치(400)는 물을 저장하는 물저장소(410)를 포함하는 구성을 가지며, 상기 냉매순환장치(500)를 구성하는 증발기(540)에서 냉각된 물이 상기 제1메인열교환기(200) 또는 제2메인열교환기(300)를 경유하면서 열교환에 의해 바이오가스를 냉각시키도록 구성된다.On the other hand, the water circulation device 400 has a configuration including a water storage 410 for storing water, and the water cooled in the evaporator 540 constituting the refrigerant circulation device 500 is the first main heat exchange. It is configured to cool the biogas by heat exchange while passing through the unit 200 or the second main heat exchanger 300 .

구체적으로 살펴보면, 상기 물저장소(410)는 물을 저장하는 탱크나 수조 등으로 이루어져 소정 부피의 물을 저장하게 되며, 필요에 따라 물이 외부로부터 보충될 수 있다.Specifically, the water storage 410 is composed of a tank or a water tank for storing water to store a predetermined volume of water, and water may be replenished from the outside as needed.

상기 물저장소(410)에는 저장물공급관(412)과 물회수관(414)이 각각 연결되며, 도시된 바와 같이 상기 저장물공급관(412)은 상기 물저장소(410)의 하단에 연결되는 배관으로 물저장소(410)의 물이 외부로 공급되도록 안내하게 된다.A storage water supply pipe 412 and a water return pipe 414 are respectively connected to the water reservoir 410, and as shown, the storage water supply pipe 412 is a pipe connected to the lower end of the water reservoir 410. The water in the reservoir 410 is guided to be supplied to the outside.

상기 물회수관(414)은 도시된 바와 같이 외부의 물이 상기 물저장소(410)로 다시 복귀하도록 안내하는 것으로, 상기 물저장소(410)의 상단에 연결되어 자연 낙하에 의해 상기 물저장소(410)로 떨어지도록 구성됨이 바람직하다.As shown, the water return pipe 414 guides external water to return to the water reservoir 410, and is connected to the upper end of the water reservoir 410 and causes the water reservoir 410 by natural fall. It is preferably configured to fall to

상기 물순환장치(400)는 상기 물저장소(410)의 물이 아래에서 설명할 증발기(540)와 제1메인열교환기(200) 및 제2메인열교환기(300)를 차례로 거쳐 다시 물저장소(410)로 복귀하도록 하나의 사이클을 형성하게 된다.In the water circulation device 400, the water in the water storage 410 passes through an evaporator 540, a first main heat exchanger 200, and a second main heat exchanger 300, which will be described below, in turn, and then back to the water storage ( 410) to form one cycle.

따라서, 이러한 물순환장치(400)에는 상기 물저장소(410)의 물을 순환시키기 위한 펌프(415)가 더 구비된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 물저장소(410)의 하단 우측에는 펌프(415)가 구비되어 물저장소(410)의 물이 증발기(540)로 공급되도록 강제하게 된다.Accordingly, the water circulation device 400 is further provided with a pump 415 for circulating the water in the water storage 410 . That is, as shown, a pump 415 is provided at the lower right side of the water reservoir 410 to force the water of the water reservoir 410 to be supplied to the evaporator 540 .

상기 물저장소(410)는 저장물공급관(412)에 의해 증발기(540)와 연결되며, 증발기(540)는 물토출관(420)과 제1물공급관(412)에 의해 상기 제1메인열교환기(200)에 연결된다. The water reservoir 410 is connected to the evaporator 540 by a storage water supply pipe 412 , and the evaporator 540 is connected to the first main heat exchanger by a water discharge pipe 420 and a first water supply pipe 412 . (200) is connected.

그리고, 상기 물토출관(420)은 상기 제1메인열교환기(200)로 물이 공급되도록 안내하는 제1물공급관(422) 및 제2메인열교환기(300)로 물이 공급되도록 안내하는 제2물공급관(424)으로 분리된다.In addition, the water discharge pipe 420 is a first water supply pipe 422 for guiding water to be supplied to the first main heat exchanger 200 and a first water supply pipe 422 for guiding water to be supplied to the second main heat exchanger 300 . It is separated into two water supply pipes (424).

상기 제1메인열교환기(200) 및 제2메인열교환기(300)에는 물회수관(414)이 연결되어, 열교환이 이루어진 물이 다시 상기 물저장소(410)로 회수되도록 안내하게 된다.A water return pipe 414 is connected to the first main heat exchanger 200 and the second main heat exchanger 300 to guide the heat-exchanged water to be recovered back to the water storage 410 .

상기 물순환장치(400)를 순환하는 물은 상기 냉매순환장치(500)에 의해 냉각된다.The water circulating in the water circulation device 400 is cooled by the refrigerant circulation device 500 .

상기 냉매순환장치(500)는 냉장고나 에어컨에서와 같은 일반적인 냉매사이클과 같은 기능을 하는 것으로, 압축기(510)와 응축기(520) 및 팽창밸브(530), 증발기(540) 등이 냉매배관(550)에 의해 서로 연결되도록 구성된다.The refrigerant circulation device 500 functions as a general refrigerant cycle such as in a refrigerator or an air conditioner, and a compressor 510, a condenser 520, an expansion valve 530, an evaporator 540, and the like are connected to a refrigerant pipe 550. ) to be connected to each other.

구체적으로는 냉매를 압축하는 압축기(510)의 전후에는 어큐뮬레이터(502)와 오일분리기(512) 등이 더 구비되며, 이러한 어큐뮬레이터(502)와 오일분리기(512)는 에어컨 등과 같은 냉매사이클이 구비되는 장치에 사용되는 것과 동일한 기능을 하므로 여기서는 더 이상의 상세 설명은 생략한다.Specifically, an accumulator 502 and an oil separator 512 are further provided before and after the compressor 510 for compressing the refrigerant, and the accumulator 502 and the oil separator 512 are provided with a refrigerant cycle such as an air conditioner. Since it has the same function as used in the device, further detailed description will be omitted here.

상기 압축기(510)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(520)를 통과하여 리시버(522)를 경유한 다음 팽창밸브(530)를 거치면서 팽창하여 증발기(540)에서 열을 흡수하게 된다.The refrigerant compressed in the compressor 510 passes through the condenser 520 , passes through the receiver 522 , and then expands through the expansion valve 530 to absorb heat in the evaporator 540 .

상기 증발기(540)에서는 냉매배관(550)을 통해 순환하는 냉매가 상기 물순환장치(400)의 물과 열교환하게 되며, 이때 저온의 냉매는 고온의 물로부터 열을 흡수하여 증발하게 되므로 상기 물순환장치(400)를 순환하는 물은 냉각된다.In the evaporator 540, the refrigerant circulating through the refrigerant pipe 550 exchanges heat with the water of the water circulation device 400. At this time, the low-temperature refrigerant absorbs heat from the high-temperature water and evaporates, so that the water circulation The water circulating through the device 400 is cooled.

이하에서는 이러한 구성과 바이오가스의 흐름에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, such a configuration and the flow of biogas will be described in more detail.

도면에 도시된 바와 같이 상기 가스공급관(102)에는 필터(110)가 구비된다. 상기 필터(110)는, 상기 가스공급관(102)을 통해 공급되는 가스 중의 이물질을 제거하기 위한 것이다.As shown in the drawing, a filter 110 is provided in the gas supply pipe 102 . The filter 110 is for removing foreign substances in the gas supplied through the gas supply pipe 102 .

즉, 상기 저장소(100)의 바이오가스는 유기물이 분해되면서 생산되는 각종 기체의 혼합물로 이루어져 있으며, 음식물 쓰레기, 농업 쓰레기 등과 같은 각종 유기물을 발효함으로써 만들어진다. 이처럼 상기 바이오가스 저장소(100)의 내부에는 이러한 각종 유기물이 발효되어 바이오가스가 생성된다.That is, the biogas of the storage 100 is composed of a mixture of various gases produced while organic matter is decomposed, and is made by fermenting various organic substances such as food waste and agricultural waste. As such, various organic substances are fermented in the biogas storage 100 to generate biogas.

따라서, 상기 가스공급관(102)을 따라 공급되는 바이오가스에는 유기물들이 발효되는 과정에서 생성된 각종 기체나 기타 혼합물이 포함되어 있으며, 그 중에 큰 분자들로 구성된 불순물이 존재하여 바이오가스의 자유로운 흐름을 방해할 수 있는데 이를 방지하기 위해 필터(110)가 구비된다.Accordingly, the biogas supplied along the gas supply pipe 102 contains various gases or other mixtures generated during the fermentation of organic substances, and impurities composed of large molecules exist in them to prevent the free flow of the biogas. A filter 110 is provided to prevent this.

상기 필터(110)는 메쉬 구조의 그물망으로 이루어지는 것이 바람직하며, 바이오가스가 상기 가스공급관(102)을 따라 자유롭게 유입될 수 있도록 바이오가스에 포함된 큰 분자의 불순물을 걸러준다.The filter 110 is preferably formed of a mesh structure, and filters out impurities of large molecules included in the biogas so that the biogas can freely flow along the gas supply pipe 102 .

이처럼 상기 필터(110)를 통해 큰 분자의 불순물을 거르고 난 후 바이오가스는 블로어(120)에 유입된다.After filtering out impurities of large molecules through the filter 110 , the biogas is introduced into the blower 120 .

상기 블로어(120)는 상기 가스공급관(102)을 통해 가스가 상기 보조열교환기(600) 등으로 강제 공급되도록 하는 것으로, 날개를 고속 회전시켜 바이오가스의 운동량을 증가시키는 송풍기 등으로 이루어질 수 있다.The blower 120 is to force the gas to be supplied to the auxiliary heat exchanger 600, etc. through the gas supply pipe 102, and may be formed of a blower or the like that increases the momentum of the biogas by rotating the blades at high speed.

이때, 상기 블로어(120)를 통과하여 공급되는 바이오가스의 온도는 약 80℃정도의 고온 상태을 유지하게 되며, 상기 가스공급관(102)을 통해 상기 보조열교환기(600)로 공급된다.At this time, the temperature of the biogas supplied through the blower 120 is maintained at a high temperature of about 80° C., and is supplied to the auxiliary heat exchanger 600 through the gas supply pipe 102 .

상기 블로어(120)는 2개 이상이 구비될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 블로어(120)는 2개 이상이 병렬로 구비되어, 2개의 블로어(120)가 동시에 작동하거나 2개 중 어느 하나가 작동할 수도 있다. Two or more blowers 120 may be provided. That is, as shown, two or more blowers 120 are provided in parallel, so that the two blowers 120 may operate simultaneously or any one of the two may operate.

이러한 다수의 블로어(120) 동시구동 및 순차 구동은 필요에 따라 제어가 가능할 것이다.Simultaneous driving and sequential driving of these multiple blowers 120 will be controllable as necessary.

상기 블로어(120)를 통과한 가스는 상기 보조열교환기(600)로 공급된다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 보조열교환기(600)의 좌측단을 통해 유입되어 우측단으로 토출된다.The gas passing through the blower 120 is supplied to the auxiliary heat exchanger 600 . That is, as shown, it is introduced through the left end of the auxiliary heat exchanger 600 and discharged to the right end.

그리고, 상기 보조열교환기(600)에서는 상기 제2메인열교환기(300)로부터 토출된 저온의 바이오가스도 경유하게 된다. 즉, 상기 제2메인열교환기(300)로부터 토출된 가스는 상기 보조열교환기(600)의 우측단을 통해 유입되어 좌측단으로 토출된다.In addition, the low-temperature biogas discharged from the second main heat exchanger 300 also passes through the auxiliary heat exchanger 600 . That is, the gas discharged from the second main heat exchanger 300 is introduced through the right end of the auxiliary heat exchanger 600 and discharged to the left end.

이와 같이, 상기 보조열교환기(600)에서 상기 저장소(100)로부터 공급된 고온의 바이오가스와 상기 제2메인열교환기(300)로부터 토출된 저온의 바이오가스는 서로 다른 방향으로 유동하면서 열교환을 하게 된다.In this way, the high-temperature biogas supplied from the storage 100 in the auxiliary heat exchanger 600 and the low-temperature biogas discharged from the second main heat exchanger 300 exchange heat while flowing in different directions. do.

상기 보조열교환기(600)의 내부 구조는 다양하게 구성될 수 있으며, 이러한 열교환기의 구조는 다양하게 공개되어 있으므로, 여기서는 상기 보조열교환기(600)의 상세한 내부 구조 설명은 생략한다.The internal structure of the auxiliary heat exchanger 600 may be variously configured, and since the structure of such a heat exchanger is disclosed in various ways, a detailed internal structure description of the auxiliary heat exchanger 600 will be omitted here.

상기 바이오가스 저장소(100)로부터 공급되는 고온의 바이오가스는 약 80℃ 정도의 온도를 가지며, 상기 제2메인열교환기(300)를 경유하여 배출되는 바이오가스의 온도는 약 5℃ 정도의 저온 바이오가스이다. 따라서, 이러한 2개의 바이오가스가 서로 열교환을 하게 된다.The high-temperature biogas supplied from the biogas storage 100 has a temperature of about 80° C., and the temperature of the biogas discharged through the second main heat exchanger 300 is about 5° C. it is gas Accordingly, these two biogases exchange heat with each other.

여기서, 약 80℃정도의 고온의 바이오가스는 약 5℃정도의 저온 바이오가스에 의해 약 60℃정도로 온도가 하강하게 된다.Here, the high-temperature biogas of about 80° C. is lowered to about 60° C. by the low-temperature biogas of about 5° C.

이처럼 상기 저장소(100)로부터 공급된 고온의 바이오가스는 상기 보조열교환기(600)를 경유하면서 미리 1차적으로 예냉되어 약 60℃의 온도가 되고, 이렇게 1차적으로 냉각되어 예냉된 가스는 상기 제1메인열교환기(200)로 유입되어 2차적으로 냉각을 하게 된다.As such, the high-temperature biogas supplied from the storage 100 is pre-cooled in advance while passing through the auxiliary heat exchanger 600 to a temperature of about 60° C. It is introduced into the first main heat exchanger 200 to perform secondary cooling.

상기 보조열교환기(600)를 통과한 예냉 가스는 온도가 떨어지면서 수분이 발생하여 습한 상태가 되므로 상기 제1메인열교환기(200)로 유입되기 전에 제1분리기(700)를 통과하게 되며, 이러한 제1분리기(700)에서 바이오가스가 함유한 수분과 이물질이 걸러진다. 즉, 수분 및 황화 수소, 실록산 등과 같은 기타 불순물도 분리된다.The precooled gas that has passed through the auxiliary heat exchanger (600) passes through the first separator (700) before being introduced into the first main heat exchanger (200) because moisture is generated as the temperature drops and becomes wet. In the first separator 700 , moisture and foreign substances contained in the biogas are filtered. That is, moisture and other impurities such as hydrogen sulfide, siloxane and the like are also separated.

상기 제1분리기(700)는 사이클론(cyclone) 원리에 의해 이물질과 기체를 분리하도록 구성된 것으로, 상기 제1메인열교환기(200)에서 약 30℃로 냉각된 바이오가스가 내부로 유입되면, 무거운 수분 및 불순물은 아래로 가라앉고 가벼운 가스는 위로 올라가게 되어 가스와 수분을 수월히 분리할 수 있게 된다.The first separator 700 is configured to separate foreign substances and gases by the cyclone principle. When the biogas cooled to about 30° C. in the first main heat exchanger 200 flows into the inside, heavy moisture and impurities sink down and light gas rises, so that gas and moisture can be easily separated.

상기 제1분리기(700)에서 분리되어 토출된 기체 상태의 바이오가스는 상기 제2메인열교환기(300)로 유입되고, 이곳에서 3차 열교환이 수행된다.The gaseous biogas separated and discharged in the first separator 700 is introduced into the second main heat exchanger 300, where tertiary heat exchange is performed.

상기 제2메인열교환기(300)에 유입된 바이오가스는, 상기 물순환장치(400)를 순환하는 물과 다시 열교환함으로써 온도가 더 하강되도록 한다.The biogas introduced into the second main heat exchanger 300 is heat-exchanged with water circulating in the water circulation device 400 to further lower the temperature.

즉, 상기 제1분리기(700)에서 배출된 약 30℃정도의 온도를 가지는 바이오가스가 상기 제2메인열교환기(300)로 유입되어 상기 물순환장치(400)를 순환하는 물과 열교환하여 약 5℃의 온도로 더 냉각된다.That is, the biogas having a temperature of about 30° C. discharged from the first separator 700 flows into the second main heat exchanger 300 and exchanges heat with water circulating in the water circulation device 400 to approximately It is further cooled to a temperature of 5°C.

상기 제2메인열교환기(300)에서 배출된 바이오가스는 상기 제1메인열교환기(200)를 경유한 경우와 같이, 약 5℃로 온도가 떨어짐으로써 바이오가스는 노점(dew point)으로 인해 어느 정도의 수분이 발생한다.As in the case where the biogas discharged from the second main heat exchanger 300 passed through the first main heat exchanger 200, the temperature drops to about 5 ° C. Some moisture is generated.

따라서, 상기 제2메인열교환기(300)로부터 토출되는 바이오가스로부터 수분 및 황화 수소, 실록산 등과 같은 기타 불순물을 분리하기 위해 상기 제2분리기(700')를 경유한다.Accordingly, the second separator 700 ′ passes through the second separator 700 ′ to separate moisture and other impurities such as hydrogen sulfide and siloxane from the biogas discharged from the second main heat exchanger 300 .

상기 제2분리기(700')에서는 상기 제1분리기(700)와 마찬가지로 사이클론(cyclone)원리에 의해 바이오가스로부터 수분 및 기타 불순물을 분리한다. 즉, 상기 제2메인열교환기(300)에서 냉각된 약 5℃의 바이오가스가 상기 제2분리기(700')에서 사이클론(cyclone) 원리에 의해 무거운 수분 및 불순물은 아래로 가라앉고 가벼운 가스는 위로 올라가게 되어 가스와 수분(이물질 포함)이 다시 분리된다.The second separator 700 ′ separates moisture and other impurities from the biogas by the cyclone principle as in the first separator 700 . That is, when the biogas of about 5° C. cooled in the second main heat exchanger 300 is cooled by the cyclone principle in the second separator 700 ′, heavy moisture and impurities sink down and the light gas goes up. As it rises, gas and moisture (including foreign matter) are separated again.

이와 같이, 두 번의 수분 분리기(700,700')를 거침으로써 수분 및 기타 불순물을 함유하던 바이오가스로부터 순도 높은 천연가스만을 배출할 수 있게 된다.In this way, only high-purity natural gas can be discharged from the biogas containing moisture and other impurities by passing through the water separators 700 and 700' twice.

이때, 본 정제시스템을 통해 배출되는 천연가스는 약 5℃가 되므로, 발전소에서 전력 생산용으로 쓰기에는 너무 낮은 온도이기 때문에 열교환을 통해 온도를 조금 더 상승시킬 필요도 있다.At this time, since the natural gas discharged through this refining system is about 5°C, it is also necessary to increase the temperature a little more through heat exchange because the temperature is too low to be used for power generation in the power plant.

따라서, 상기 메인열교환기(200,300)에 의해 냉각된 저온의 바이오가스를 상기 보조열교환기(600)를 통과시킴으로써 발전소에 적합한 온도로 상승시킴과 동시에 이 열을 상기 가스 저장소(100)로부터 공급되는 고온의 바이오가스를 냉각시키는 용도로 활용하게 된다.Accordingly, the low-temperature biogas cooled by the main heat exchangers 200 and 300 passes through the auxiliary heat exchanger 600 to raise the temperature to a suitable temperature for the power plant and at the same time transfer this heat from the gas storage 100 to the high-temperature gas reservoir 100 . It will be used to cool the biogas of

즉, 상기 보조열교환기(600)에서는 상기 바이오가스 저장소(100)로부터 공급되는 약 80℃의 바이오가스와 상기 제2메인열교환기(300) 및 상기 제2분리기(700')로부터 토출된 약 5℃의 바이오가스가 열교환을 이루게 된다.That is, in the auxiliary heat exchanger 600 , the biogas at about 80° C. supplied from the biogas storage 100 and about 5 discharged from the second main heat exchanger 300 and the second separator 700 ′ The biogas at ℃ is heat-exchanged.

이로써, 약 5℃의 바이오가스는 발전소에서 사용 적절한 온도인 약 30℃로 상승하게 되어 보조토출관(604)을 통해 배출되어 발전소 등에 사용된다.Accordingly, the biogas at about 5° C. rises to about 30° C., which is an appropriate temperature for use in the power plant, and is discharged through the auxiliary discharge pipe 604 to be used in the power plant or the like.

한편, 상기 제1분리기(700) 및 제2분리기(700')의 하측에는 물과 이물질을 배출하는 통로가 되는 제1배출관(702)과 제2배출관(702')이 연결 설치된다.On the other hand, a first discharge pipe 702 and a second discharge pipe 702', which serve as passages for discharging water and foreign substances, are connected and installed under the first separator 700 and the second separator 700'.

그리고, 상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')에는 아래에서 설명할 레벨게이지(740)의 측정값에 따라 개폐되어 상기 제1분리기(700) 또는 제2분리기(700') 내부에 고인 물이나 이물질이 외부로 배출되도록 제어하는 드레인밸브(704)가 더 설치된다.In addition, the first and second discharge pipes 702 and 702' are opened and closed according to the measurement value of the level gauge 740, which will be described below, inside the first separator 700 or the second separator 700'. A drain valve 704 is further installed to control the water or foreign substances accumulated in the drain to be discharged to the outside.

도 2 및 도 3에는 상기 수분 분리기(700,700')의 상세 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 2에는 상기 수분 분리기(700,700')의 일례가 측단면도로 도시도어 있으며, 도 3에는 도 2에 도시된 상기 수분 분리기(700,700')의 일례가 평면도로 도시되어 있다.2 and 3 show detailed configurations of the water separators 700 and 700'. That is, FIG. 2 shows an example of the moisture separators 700 and 700' in a side cross-sectional view, and FIG. 3 shows an example of the moisture separators 700 and 700' shown in FIG. 2 in a plan view.

도면에 도시된 바와 같이, 수분 분리기(700,700')는 내부가 중공된 바디(710)와, 상기 바디(710)의 내부 중앙에 구비되는 분리관(720)과, 상기 분리관(720)의 외면을 감싸는 흡착망(730) 등으로 이루어진다.As shown in the drawings, the water separators 700 and 700 ′ have a hollow body 710 , a separation tube 720 provided in the inner center of the body 710 , and an outer surface of the separation tube 720 . It consists of an adsorption network 730 and the like surrounding the.

상기 바디(710)는 도시된 바와 같이, 하측으로 갈수로고 점차 내경이 감소하는 깔때기 형상을 가지거나 원뿔 형상으로 이루어지며, 내부가 중공된다. 물론, 이러한 바디(710)는 상반부는 원통 형상으로 이루어지고 하반부는 원뿔 형상으로 이루어지도록 구성되는 것도 가능하다. As shown, the body 710 has a funnel shape or a cone shape with an inner diameter gradually decreasing as it drains downward, and has a hollow inside. Of course, the body 710 may be configured such that the upper half has a cylindrical shape and the lower half has a conical shape.

상기 바디(710)의 내측에는 도시된 바와 같이 원통 형상의 분리관(720)이 상하로 소정 길이를 가지도록 형성된다.Inside the body 710, a cylindrical separation tube 720 is formed to have a predetermined length vertically as shown.

상기 분리관(720)은 상기 바디(710)의 상단으로부터 하측으로 소정 길이를 가지도록 연장 형성되며, 상하의 길이는 상기 바디(710)의 상하 길이보다 작은 크기를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 분리관(720)은 도시된 바와 같이 상단은 상기 바디(710)의 내면 상단에 접하도록 설치되며, 하단은 상기 바디(710)의 바닥면으로부터 소정 거리 이격되도록 설치된다.The separation tube 720 is formed to extend from the top of the body 710 downward to have a predetermined length, and the upper and lower lengths preferably have a smaller size than the upper and lower lengths of the body 710 . That is, as shown, the upper end of the separation tube 720 is installed to be in contact with the upper end of the inner surface of the body 710 , and the lower end is installed to be spaced apart from the bottom surface of the body 710 by a predetermined distance.

상기 분리관(720)에는 다수의 분리홀(722)이 관통 형성된다. 상기 분리홀(722)은 상기 분리관(720)의 내외부를 관통하도록 형성되어, 공기(가스)의 흐름을 안내하게 된다.A plurality of separation holes 722 are formed through the separation tube 720 . The separation hole 722 is formed to pass through the inside and outside of the separation tube 720 to guide the flow of air (gas).

상기 분리관(720)의 외면에는 흡착망(730)이 구비된다. 상기 흡착망(730)은 망(網) 형태로 이루어져 바이오가스에 함유된 수분이나 이물질이 흡착되도록 하는 것으로, 다양한 재질과 형태를 가질 수 있으나 스테인레스 재질의 메쉬(mesh)로 이루어짐이 바람직하다.An adsorption network 730 is provided on the outer surface of the separation tube 720 . The adsorption network 730 is formed in the form of a mesh so that moisture or foreign substances contained in the biogas are adsorbed, and may have various materials and shapes, but is preferably made of a stainless steel mesh.

상기 바디(710)의 상면 중앙부는 상하로 관통되어 토출부(712)를 형성하고 있으며, 이러한 토출부(712)는 상기 제2공급관(302) 또는 보조공급관(602)에 연결된다.A central portion of the upper surface of the body 710 penetrates up and down to form a discharge portion 712 , and this discharge portion 712 is connected to the second supply pipe 302 or the auxiliary supply pipe 602 .

상기 바디(710)의 측면에는 유입관(714)이 형성된다. 상기 유입관(714)은 제1토출관(204) 또는 제2토출관(304)이 연결되는 부분이다.An inlet pipe 714 is formed on a side surface of the body 710 . The inlet pipe 714 is a portion to which the first discharge pipe 204 or the second discharge pipe 304 is connected.

상기 바디(710)의 하단에는 드레인관(716)이 더 형성되며, 이러한 드레인관(716)은 상기 바디(710)의 내부에서 걸러진 수분과 이물질이 하측으로 배출되도록 안내하는 통로이다.A drain pipe 716 is further formed at the lower end of the body 710 , and this drain pipe 716 is a passage for guiding moisture and foreign substances filtered inside the body 710 to be discharged downward.

따라서, 상기 드레인관(716)은 상기 제1분리기(700) 및 제2분리기(700')의 하측에 설치되는 물과 이물질을 배출하는 통로가 되는 제1배출관(702)과 제2배출관(702')과 연결된다.Accordingly, the drain pipe 716 is a first discharge pipe 702 and a second discharge pipe 702 installed below the first separator 700 and the second separator 700', which serve as passages for discharging water and foreign substances. ') is associated with

상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')에는 드레인밸브(704)가 각각 더 설치된다. 상기 드레인밸브(704)는 아래에서 설명할 레벨게이지(740)의 측정값에 따라 개폐되어 상기 제1분리기(700) 또는 제2분리기(700') 내부에 고인 물이나 이물질의 배출을 제어하게 된다.A drain valve 704 is further installed in the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702', respectively. The drain valve 704 is opened and closed according to the measured value of the level gauge 740, which will be described below, to control the discharge of water or foreign substances accumulated in the first separator 700 or the second separator 700'. .

상기 바디(710)의 측방(도 2 및 도 3에서는 좌측)에는 레벨게이지(740)가 더 구비된다. 상기 레벨게이지(740)는 상기 바디(710) 내부에 고인 물이나 이물질의 양을 측정하여 상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')이 개폐되도록 함으로써 상기 바디(710) 내부의 물과 이물질이 선택적으로 외부로 배출되도록 하게 된다.A level gauge 740 is further provided on the side of the body 710 (left in FIGS. 2 and 3). The level gauge 740 measures the amount of water or foreign substances accumulated in the body 710 so that the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702' are opened and closed, so that the water inside the body 710 is and foreign substances are selectively discharged to the outside.

상기 유입관(714)은 상기 바디(710)의 일측으로 기울어지게 설치됨이 바람직하다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 유입관(714)은 상기 바디(710)의 중심으로부터 전방(도 3에서 볼때)으로 치우치게 설치된다.The inlet pipe 714 is preferably installed to be inclined to one side of the body 710 . That is, as shown, the inlet pipe 714 is installed to be biased forward (as seen in FIG. 3) from the center of the body 710.

따라서, 상기 유입관(714)을 통해 상기 바디(710) 내부로 유입되는 바이오가스는 상기 바디(710)의 내면을 따라 회전하게 된다.Accordingly, the biogas introduced into the body 710 through the inlet pipe 714 rotates along the inner surface of the body 710 .

이와 같이 상기 바디(710) 내부로 유입된 바이오가스가 바디(710) 내면을 따라 회전하게 되면, 사이클론(cyclone) 원리에 의해 중앙부에는 상승기류가 형성되어 바이오가스가 상기 토출부(712)를 통해 상부로 배출된다.As described above, when the biogas introduced into the body 710 rotates along the inner surface of the body 710 , an upward airflow is formed in the central part by the cyclone principle so that the biogas flows through the discharge part 712 . discharged to the top.

구체적으로는, 상기 유입관(714)을 통해 바디(710) 내부로 유입된 바이오가스와 이물질은 선회 흐름이 되어 나선상으로 바디(710) 내면을 따라 회전하면서 하강한다. Specifically, the biogas and foreign substances introduced into the body 710 through the inlet pipe 714 become a swirling flow and descend while rotating along the inner surface of the body 710 in a spiral shape.

이때 동안 하강 기류 속의 입자(이물질이나 수분 등)는 원심력을 받아 바디(710)의 내면에 부딪히거나 상기 분리관(720)을 통과하면서 흡착망(730)에 부딪혀 침착하고, 중력과 아래쪽을 향하는 기류에 의해 분리관(720)과 바디(710)의 내면을 따라 바디(710)의 바닥면으로 내려오게 된다.During this time, particles (foreign substances or moisture, etc.) in the downdraft are subjected to centrifugal force and collided with the inner surface of the body 710 or collided with the adsorption network 730 while passing through the separation tube 720 to deposit, and to face downward with gravity. It descends to the bottom surface of the body 710 along the inner surfaces of the separation tube 720 and the body 710 by the airflow.

한편, 상기 바디(710)의 하단부에는 아래로 내려오는 바이오가스의 기류가 그 방향을 역전시켜 상승 선회 흐름이 되고, 하강 선회 흐름의 중심부를 지나 상기 분리관(720) 내부를 통해 상기 토출부(712) 상측으로 배출된다.On the other hand, at the lower end of the body 710, the airflow of the downwardly descending biogas reverses its direction to become an ascending swirling flow, passing through the center of the descending swirling flow, and passing through the inside of the separation pipe 720, the discharge part ( 712) is discharged to the upper side.

상기 바디(710)의 바닥면으로 내려온 물(수분)과 이물질은 상기 드레인관(716)을 통해 제1배출관(702)과 제2배출관(702')으로 유입되어 외부로 배출된다.Water (moisture) and foreign substances that have come down to the bottom surface of the body 710 are introduced into the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702' through the drain pipe 716 and are discharged to the outside.

이때 상기 레벨게이지(740)는 상기 바디(710) 내부에 물과 이물질이 일정 높이 이상으로 쌓인 경우에만 상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')이 개방되도록 하고, 상기 바디(710) 내부에 물과 이물질이 일정 높이 이하가 되는 경우에는 상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')이 닫히도록 하게 된다.At this time, the level gauge 740 allows the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702' to be opened only when water and foreign substances are accumulated in the body 710 above a certain height, and the body 710 ) When the water and foreign substances are below a certain height, the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702' are closed.

상기 레벨게이지(740)는 액체면의 높이를 검출하는 계측기(level meter, level gauge)로 상기 바디(710) 내부의 액체(이물질이 포함된 물) 레벨을 검출하기 위한 것이다. The level gauge 740 is a level meter (level gauge) for detecting the height of the liquid surface, and is for detecting the level of the liquid (water containing foreign substances) inside the body 710 .

상기 레벨게이지(740)는 도시된 바와 같이 상단부는 상기 바디(710)의 내부와 연통되고, 하단부는 상기 드레인관(716)과 연통되도록 설치됨이 바람직하다.The level gauge 740 is preferably installed so that the upper end communicates with the interior of the body 710 and the lower end communicates with the drain pipe 716 as shown.

그리고, 이러한 레벨게이지(740)로는 마그네틱레벨게이지가 사용됨이 바람직하며, 이러한 레벨게이지(740)는 액체 경계면을 검출하여 바디(710) 내부의 액체(물 등)의 높이를 외부에서 볼 수 있도록 구성됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that a magnetic level gauge is used as the level gauge 740, and the level gauge 740 detects the liquid interface so that the height of the liquid (water, etc.) inside the body 710 can be seen from the outside. This is preferable.

상기 레벨게이지(740)로 사용되는 마그네틱게이지 등에서는 챔버(chamber) 내부에 플로우트(float)가 구비되어 상기 바디(710) 내부의 액체 높이(레벨)에 따라 상하로 움직이도록 구성되고, 챔버(chamber) 외벽에 위치한 플랩(flap)은 플로우트(float)의 위치에 따라 컬러(color)가 바뀌도록 구성되기도 한다.In the magnetic gauge used as the level gauge 740, a float is provided inside the chamber and is configured to move up and down according to the liquid level (level) inside the body 710, and the chamber (chamber) ) The flap located on the outer wall is also configured to change color depending on the position of the float.

이와 같은 레벨게이지(740) 및 마그네틱게이지의 기본적인 구성과 기능은 많이 알려진 것이므로 여기서는 더 이상의 상세 설명은 생략한다.Since the basic configuration and functions of the level gauge 740 and the magnetic gauge are well known, a more detailed description will be omitted here.

상기 드레인밸브(704)는 상기 레벨게이지(740)에서 측정된 값에 따라 상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')을 개폐하여 상기 바디(710) 내부에 축적된 액체(물과 이물질 등)가 외부로 배출되도록 하게 된다. The drain valve 704 opens and closes the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702' according to the value measured by the level gauge 740 to thereby open and close the liquid (water and water) accumulated inside the body 710 . foreign substances, etc.) are discharged to the outside.

즉, 상기 레벨게이지(740)의 측정 결과 상기 바디(710) 내부의 액체 레벨이 설정된 레벨 하한값 이하이면 상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')을 차페하며, 반대로 상기 레벨게이지(740)의 측정 결과 상기 바디(710) 내부의 액체 레벨이 설정된 레벨 상한값 이상이 되면 상기 제1배출관(702)과 제2배출관(702')을 개방하게 되는 것이다.That is, as a result of the measurement of the level gauge 740, if the liquid level inside the body 710 is less than or equal to the set level lower limit, the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702' are shielded, and on the contrary, the level gauge ( As a result of measurement 740 , when the liquid level inside the body 710 is greater than or equal to the set upper limit value, the first discharge pipe 702 and the second discharge pipe 702 ′ are opened.

그리고, 상기 바디(710)의 하측에는 다수의 다리(750)가 더 구비되어 바디(710)를 지지하게 된다.In addition, a plurality of legs 750 are further provided below the body 710 to support the body 710 .

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments illustrated above, and many other modifications based on the present invention will be possible for those skilled in the art within the above technical scope.

100. 바이오가스 저장소 102. 가스공급관
110. 필터 120. 블로어
200. 제1메인열교환기 300. 제2메인열교환기
400. 물순환장치 410. 물저장소
420. 물토출관 500. 냉매순환장치
510. 압축기 520. 응축기
530. 팽창밸브 540. 증발기
600. 보조열교환기 700,700'. 수분 분리기
710. 바디 720. 분리관
722. 분리홀 730. 흡착망
740. 레벨게이지 750. 다리100. Biogas storage 102. Gas supply pipe
110. Filter 120. Blower
200. 1st main heat exchanger 300. 2nd main heat exchanger
400. Water circulation device 410. Water reservoir
420. Water discharge pipe 500. Refrigerant circulation device
510. Compressor 520. Condenser
530. Expansion valve 540. Evaporator
600. Auxiliary heat exchanger 700,700'. water separator
710. Body 720. Separator
722. Separation hole 730. Adsorption net
740. Level Gauge 750. Legs

Claims

A biogas storage 100 for generating or storing biogas, one or more main heat exchangers 200 and 300 for cooling the high-temperature biogas introduced from the biogas storage 100 by heat exchange, and the main heat exchanger ( 200 and 300) and circulates water so that water and biogas exchange heat in the main heat exchangers 200 and 300, and the water circulation device 400 is connected to the water circulation device 400 and circulates a refrigerant to circulate the water. has a configuration including a refrigerant circulation device 500 having a refrigeration cycle that allows the water of the device 400 to be cooled;
On one side of the main heat exchanger (200,300), the auxiliary heat exchanger (600) for exchanging heat between the biogas supplied to the main heat exchangers (200,300) and the biogas discharged via the main heat exchangers (200,300) Biogas purification system, characterized in that further provided.

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According to claim 1, wherein the main heat exchanger (200, 300),
A first main heat exchanger 200 that allows the biogas cooled via the auxiliary heat exchanger 600 to heat exchange with water in the water circulation device 400 to lower the temperature;
and a second main heat exchanger (300) for allowing the biogas passing through the first main heat exchanger (200) to exchange heat with water circulating in the water circulation device (400) to further lower the temperature. biogas purification system.

According to claim 3, The water circulation device 400,
It has a configuration including a water storage 410 for storing water,
Water cooled in the evaporator 540 constituting the refrigerant circulation device 500 passes through the first main heat exchanger 200 or the second main heat exchanger 300 to cool the biogas by heat exchange. Biogas purification system, characterized in that.

According to claim 4, One side of the first main heat exchanger 200 and the second main heat exchanger 300,
Water separators 700 and 700' for separating and discharging water contained in the biogas discharged from the first main heat exchanger 200 and the second main heat exchanger 300 are provided, respectively;
The water separator (700,700') is configured to separate water and gas by a cyclone method, and an adsorption network 730 for water adsorption is further provided inside the biogas purification system.