KR102514599B1 - 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛 - Google Patents
가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛 Download PDFInfo
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Abstract
개시되는 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛이 가축분뇨 공급 부재와, 가축분뇨 환원 부재와, 합성가스 1차 쿨러와, 예열 부재를 포함함에 따라, 가축분뇨로부터 합성가스가 형성되고, 상기 합성가스의 폐열에 의해 상기 가축분뇨 공급 부재 내의 상기 가축분뇨가 예열될 수 있게 되므로, 연소 시에 발생되는 다이옥신, 방향족 발암물질, 질소산화물 등의 오염 물질의 유발이 없이도 상기 가축분뇨를 자원화시킬 수 있게 되는 장점이 있다.
Description
본 발명은 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛에 관한 것이다.
농업, 축산업 등에서 발생되는 가축분뇨는 제대로 재활용되지 못하고 버려지고 있는 실정이고, 일부 이러한 가축분뇨를 처리하여 자원화하는 시도가 이루어지고 있는데, 이러한 가축분뇨의 자원화와 관련된 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.
그러나, 위 특허문헌을 포함한 종래 방식에 의하면, 가축분뇨를 직접 연소시키는 방식에 의하고 있어서, 그러한 연소 시 다양한 오염 물질이 발생되는 문제가 있었다.
본 발명은 오염 물질의 유발이 없이도 가축분뇨를 자원화시킬 수 있는 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛은 가축분뇨를 공급하는 가축분뇨 공급 부재; 상기 가축분뇨 공급 부재에서 공급된 상기 가축분뇨가 수용되어, 상기 가축분뇨를 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스(syngas)를 형성하는 가축분뇨 환원 부재; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 가축분뇨 환원 부재의 후단측에 배치되어, 상기 가축분뇨 환원 부재에서 형성된 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 합성가스 1차 쿨러; 및 상기 합성가스 1차 쿨러에서 흡수된 열기를 이용하여 상기 가축분뇨 공급 부재를 통해 공급되는 상기 가축분뇨를 예열시켜줄 수 있는 예열 부재;를 포함하는 것으로서,
상기 예열 부재는 상기 가축분뇨 공급 부재를 감싼 형태로 배치되고,
상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛은 상기 합성가스 1차 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 예열 부재로 전달되도록, 상기 합성가스 1차 쿨러와 상기 예열 부재를 연결시켜주는 예열 배관; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 1차 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 사이클론 먼지 수집기; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 2차 쿨러; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 2차 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유되어 있는 수분을 분리하는 데미스터(demister); 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 데미스터의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유될 수 있는 황화수소(H2S)를 분리하는 황화수소 제거기; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 황화수소 제거기의 후단측에 배치되어, 상기 황화수소 제거기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 3차 쿨러; 상기 합성가스 3차 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러로 전달되도록, 상기 합성가스 3차 쿨러와 상기 합성가스 2차 쿨러를 연결시켜주는 3차 2차 연결 배관; 상기 합성가스 3차 쿨러에서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 상태로 상기 3차 2차 연결 배관을 통해 상기 합성가스 2차 쿨러로 전달되어 상기 합성가스 2차 쿨러에서 상기 합성가스의 열기를 재차 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러로부터 토출될 수 있도록, 상기 합성가스 2차 쿨러로부터 연장되는 2차 토출 배관; 및 상기 2차 토출 배관을 통해 토출된 열전달매체와 상기 예열 부재를 경유한 열전달매체 중 적어도 하나를 수용하는 온수 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예열 부재는 상기 가축분뇨 공급 부재를 감싼 형태로 배치되고,
상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛은 상기 합성가스 1차 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 예열 부재로 전달되도록, 상기 합성가스 1차 쿨러와 상기 예열 부재를 연결시켜주는 예열 배관; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 1차 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 사이클론 먼지 수집기; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 2차 쿨러; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 2차 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유되어 있는 수분을 분리하는 데미스터(demister); 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 데미스터의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유될 수 있는 황화수소(H2S)를 분리하는 황화수소 제거기; 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 황화수소 제거기의 후단측에 배치되어, 상기 황화수소 제거기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 3차 쿨러; 상기 합성가스 3차 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러로 전달되도록, 상기 합성가스 3차 쿨러와 상기 합성가스 2차 쿨러를 연결시켜주는 3차 2차 연결 배관; 상기 합성가스 3차 쿨러에서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 상태로 상기 3차 2차 연결 배관을 통해 상기 합성가스 2차 쿨러로 전달되어 상기 합성가스 2차 쿨러에서 상기 합성가스의 열기를 재차 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러로부터 토출될 수 있도록, 상기 합성가스 2차 쿨러로부터 연장되는 2차 토출 배관; 및 상기 2차 토출 배관을 통해 토출된 열전달매체와 상기 예열 부재를 경유한 열전달매체 중 적어도 하나를 수용하는 온수 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛에 의하면, 상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛이 가축분뇨 공급 부재와, 가축분뇨 환원 부재와, 합성가스 1차 쿨러와, 예열 부재를 포함함에 따라, 가축분뇨로부터 합성가스가 형성되고, 상기 합성가스의 폐열에 의해 상기 가축분뇨 공급 부재 내의 상기 가축분뇨가 예열될 수 있게 되므로, 연소 시에 발생되는 다이옥신, 방향족 발암물질, 질소산화물 등의 오염 물질의 유발이 없이도 상기 가축분뇨를 자원화시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛의 구성을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛을 구성하는 합성가스 발전기의 바닥부 일부를 확대한 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛을 구성하는 합성가스 발전기의 바닥부 일부를 확대한 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛의 구성을 보이는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛(100)은 가축분뇨 공급 부재(110)와, 가축분뇨 환원 부재(150)와, 합성가스 1차 쿨러(120)와, 예열 부재(170)를 포함한다.
또한, 상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛(100)은 예열 배관(175)과, 사이클론 먼지 수집기(125)와, 합성가스 2차 쿨러(121)와, 데미스터(demister)(130)와, 황화수소 제거기(135)와, 합성가스 3차 쿨러(122)와, 3차 2차 연결 배관(176)과, 2차 토출 배관(177)과, 온수 탱크(106)를 포함한다.
상기 가축분뇨 공급 부재(110)는 농업과 축산업 중 적어도 하나에서 형성되는 가축분뇨를 공급하는 것으로, 스크류 프레스로 압축하는 방식으로 상기 가축분뇨를 상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 내부로 이송시킬 수 있다.
도면 번호 101은 액체와 고체가 혼합된 상태의 상기 가축분뇨를 상기 가축분뇨 공급 부재(110) 쪽으로 이송시키는 버킷(bucket)이고, 도면 번호 102는 상기 버킷(101)에 의해 이송된 상기 가축분뇨 중 액체를 분리시켜 고체 상태로 상기 가축분뇨 공급 부재(110)의 내부로 공급해주는 고액분리기이다.
상기 가축분뇨 공급 부재(110)는 공급 배관(140)을 통해 상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 하부와 연결되어, 상기 가축분뇨 공급 부재(110)를 통해 공급된 상기 가축분뇨가 상기 공급 배관(140)을 통해 상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 내부로 공급된다.
상기 공급 배관(140)에서 상기 가축분뇨 공급 부재(110)의 전단에 상기 버킷(101)과 상기 고액분리기(102)가 배치된다.
상기 가축분뇨 환원 부재(150)는 상기 가축분뇨 공급 부재(110)에서 공급된 상기 가축분뇨가 수용되어, 상기 가축분뇨를 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스(syngas)를 형성하는 것이다.
상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 내부에는 서로 분리된 영역인 산화 영역과 환원 영역이 형성되고, 상기 산화 영역으로 공급되는 연료(합성가스 탱크(105)에 저장되어 있다가 공급된 상기 합성 가스) 및 산소가 상기 산화 영역에서 산화되면서 열기가 발생되고, 상기 산화 영역에서 발생된 열기에 의해 상기 환원 영역이 1,300℃ 이상의 미리 설정된 온도의 고온 환경으로 조성되고, 상기 미리 설정된 온도의 고온 환경으로 조성된 상기 환원 영역에서 상기 가축분뇨가 환원되면서 수소와 일산화탄소를 포함하는 상기 합성가스가 형성되는데, 이러한 상기 가축분뇨 환원 부재(150)로는 등록특허 제 10-2375772호(발명의 명칭: 농업 및 축산업의 폐기물 자원화 장치)의 도면 번호 150의 폐기물 환원 부재가 적용될 수 있으므로, 그 중복되는 설명 및 도시는 위 등록특허 제 10-2375772호의 도면 번호 150의 폐기물 환원 부재에 관한 설명 및 도시로 갈음하고, 여기서는 그 구체적인 설명 및 도시를 생략하기로 한다.
상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 출구단과 상기 합성가스 1차 쿨러(120)가 토출 열교환 연결관(141)에 의해 연결된다.
상기 합성가스 1차 쿨러(120)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 후단측(상기 합성가스가 상기 가축 분뇨 환원 부재를 경유한 다음 토출되는 쪽 부분)에 배치되어, 상기 가축분뇨 환원 부재(150)에서 형성된 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 것이다.
상기 예열 부재(170)는 상기 합성가스 1차 쿨러(120)에서 흡수된 열기를 이용하여 상기 가축분뇨 공급 부재(110)를 통해 공급되는 상기 가축분뇨를 예열시켜줄 수 있는 것이다.
상기 예열 부재(170)는 상기 가축분뇨 공급 부재(110)의 외부를 감싼 형태로 배치된다.
상기 예열 배관(175)은 상기 합성가스 1차 쿨러(120)를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 예열 부재(170)로 전달되도록, 상기 합성가스 1차 쿨러(120)와 상기 예열 부재(170)를 연결시켜주는 것이다.
상기 예열 배관(175)은 상기 합성가스 1차 쿨러(120)로 열전달매체를 공급해주는 원천(열전달매체가 물인 경우 수원(water source)이 그 원천이 됨)으로부터 상기 합성가스 1차 쿨러(120) 및 상기 예열 부재(170)를 경유한 다음 상기 온수 탱크(106)까지 연장되는 것이다.
상기 가축분뇨 환원 부재(150)에서 형성되어 상기 토출 열교환 연결관(141)을 통해 상기 합성가스 1차 쿨러(120)를 경유하는 상기 합성가스와 상기 예열 배관(175)을 통해 유동되는 열전달매체가 상기 합성가스 1차 쿨러(120)에서 열교환되어, 상기 합성가스의 열기에 의해 상기 예열 배관(175)을 통해 유동되는 열전달매체가 승온될 수 있게 된다.
상기와 같은 과정을 거치면서, 상기 합성가스 1차 쿨러(120)를 경유한 상기 합성가스는 1300℃ 이상의 온도에서 200℃까지 냉각될 수 있게 되고, 상기 합성가스 1차 쿨러(120)에서 회수된 폐열을 활용하여 상기 가축분뇨 공급 부재(110)를 통해 공급되는 상기 가축분뇨가 상기 예열 부재(170)에 의해 예열될 수 있게 된다.
상기 합성가스 1차 쿨러(120)로부터 가스 유동관(142)이 연장되고, 상기 가스 유동관(142) 상에 상기 사이클론 먼지 수집기(125), 상기 합성가스 2차 쿨러(121), 상기 데미스터(130), 상기 황화수소 제거기(135) 및 상기 합성가스 3차 쿨러(122)가 순차적으로 배치되어, 상기 합성가스가 순차적으로 경유하게 된다.
상기 사이클론 먼지 수집기(125)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 1차 쿨러(120)의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 것이다.
상기 합성가스 2차 쿨러(121)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기(125)의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기(125)를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 것이다.
상기 데미스터(130)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 2차 쿨러(121)의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유되어 있는 수분을 분리하는 것이다.
상기 황화수소 제거기(135)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 데미스터(130)의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유될 수 있는 황화수소(H2S)를 분리하는 것이다.
상기 합성가스 3차 쿨러(122)는 상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 황화수소 제거기(135)의 후단측에 배치되어, 상기 황화수소 제거기(135)를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 것이다.
상기 3차 2차 연결 배관(176)은 상기 합성가스 3차 쿨러(122)를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러(121)로 전달되도록, 상기 합성가스 3차 쿨러(122)와 상기 합성가스 2차 쿨러(121)를 연결시켜주는 것이다.
상기 3차 2차 연결 배관(176)은 상기 합성가스 3차 쿨러(122)로 열전달매체를 공급해주는 원천(열전달매체가 물인 경우 수원이 그 원천이 됨)으로부터 상기 합성가스 3차 쿨러(122)를 경유한 다음 상기 합성가스 2차 쿨러(121)까지 연장되는 것이다.
상기 2차 토출 배관(177)은 상기 합성가스 3차 쿨러(122)에서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 상태로 상기 3차 2차 연결 배관(176)을 통해 상기 합성가스 2차 쿨러(121)로 전달되어 상기 합성가스 2차 쿨러(121)에서 상기 합성가스의 열기를 재차 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러(121)로부터 토출될 수 있도록, 상기 합성가스 2차 쿨러(121)로부터 연장되는 것이다.
상기 2차 토출 배관(177)은 상기 합성가스 2차 쿨러(121)로부터 상기 온수 탱크(106)까지 연장되어, 상기 합성가스 2차 쿨러(121)를 경유한 열전달매체가 상기 온수 탱크(106)까지 유동될 수 있도록 한다.
상기 온수 탱크(106)는 상기 2차 토출 배관(177)을 통해 토출된 열전달매체와 상기 예열 부재(170)를 경유한 열전달매체 중 적어도 하나를 수용하는 것이다.
상기 합성가스 2차 쿨러(121)를 경유한 상기 합성가스는 60℃ 이하까지 냉각될 수 있게 되고, 상기 합성가스 3차 쿨러(122)를 경유한 상기 합성가스는 상온까지 냉각될 수 있게 된다.
상기 합성가스 3차 쿨러(122)로 열전달매체를 공급해주는 원천으로부터 공급된 열전달매체가 상기 3차 2차 연결 배관(176)을 통해 유동되면서 상기 합성가스 3차 쿨러(122)를 경유한 다음 상기 합성가스 2차 쿨러(121)까지 유동되고, 상기와 같이 유동되어 상기 합성가스 2차 쿨러(121)까지 경유한 열전달매체가 상기 2차 토출 배관(177)을 통해 유동되면서 상기 온수 탱크(106)로 전달되어 수용될 수 있게 된다.
상기 온수 탱크(106)에 수용된 열전달매체는 온수 상태여서, 상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛(100)이 설치된 축산농가 등에 온수 등의 형태로 열에너지를 공급해줄 수 있게 된다.
한편, 상기 합성가스 3차 쿨러(122)까지 경유하면서 냉각된 상기 합성가스는 증압기(intensifier)(104)를 거치면서 증압된 상태로 상기 합성가스 탱크(105)에 저장된다.
상기 합성가스 탱크(105)에 저장된 상기 합성가스는 가스공급관(143)을 통해 유동되어 상기 가축분뇨 환원 부재(150)와 합성가스 발전기(107) 중 적어도 하나로 공급될 수 있다.
상기 합성가스 발전기(107)는 상기 합성가스를 이용하여 발전하여 전력을 생산할 수 있는 것이다.
도면 번호 103은 산소를 수용한 탱크 등의 산소공급기이고, 도면 번호 144는 상기 산소공급기(103)로부터 공급되는 산소를 상기 가축분뇨 환원 부재(150)와 상기 합성가스 발전기(107) 중 적어도 하나로 공급시킬 수 있는 산소 유동관이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛(100)의 작동에 대하여 설명한다.
외부에서 공급된 상기 가축분뇨가 상기 가축분뇨 공급 부재(110)를 통과할 때 상기 예열 부재(170)에서 전달되는 열기에 의해 승온되어 예열된 상태로 상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 내부로 공급된다.
그러면, 상기 가축분뇨 환원 부재(150)의 내부에서 상기 가축분뇨가 환원되면서 수소와 일산화탄소를 포함하는 상기 합성가스가 형성된다.
상기 합성가스는 상기 합성가스 1차 쿨러(120)를 통과하면서 냉각된 상태로, 상기 사이클론 먼지 수집기(125), 상기 합성가스 2차 쿨러(121), 상기 데미스터(130), 상기 황화수소 제거기(135), 상기 합성가스 3차 쿨러(122) 및 상기 증압기(104)를 경유한 다음 상기 합성가스 탱크(105)에 저장된다.
이러한 과정 중에, 상기 합성가스 1차 쿨러(120)에서 열기를 흡수한 열전달매체는 상기 예열 배관(175)을 통해 유동되어 상기 예열 부재(170)를 경유하면서, 상기 가축분뇨 공급 부재(110)를 통과하는 상기 가축분뇨를 승온시켜줄 수 있게 된다.
한편, 상기 합성가스 3차 쿨러(122)로 열전달매체를 공급해주는 원천으로부터 공급된 열전달매체는 상기 3차 2차 연결 배관(176)을 통해 유동되어 상기 합성가스 3차 쿨러(122)를 경유하면서 열기를 흡수한 상태로 상기 합성가스 2차 쿨러(121)를 경유하면서 재차 열기를 흡수하고, 이러한 상태로 상기 합성가스 2차 쿨러(121)까지 경유한 열전달매체는 상기 2차 토출 배관(177)을 통해 유동되어 상기 온수 탱크(106)로 수용될 수 있게 된다.
상기와 같이, 상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛(100)이 상기 가축분뇨 공급 부재(110)와, 상기 가축분뇨 환원 부재(150)와, 상기 합성가스 1차 쿨러(120)와, 상기 예열 부재(170)를 포함함에 따라, 상기 가축분뇨로부터 상기 합성가스가 형성되고, 상기 합성가스의 폐열에 의해 상기 가축분뇨 공급 부재(110) 내의 상기 가축분뇨가 예열될 수 있게 되므로, 연소 시에 발생되는 다이옥신, 방향족 발암물질, 질소산화물 등의 오염 물질의 유발이 없이도 상기 가축분뇨를 자원화시킬 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 일 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛을 구성하는 합성가스 발전기의 바닥부 일부를 확대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서는, 합성가스 발전기의 바닥부(207a)에 상기 바닥부(207a)의 저면으로부터 삼각형 단면의 충격흡수홀(207b)이 형성되고, 상기 충격흡수홀(207b)에 상기 합성가스 발전기에 가해지는 외부 충격을 흡수할 수 있는 충격흡수부재(280)가 배치된다.
상기 충격흡수부재(280)는 상기 바닥부(207a)의 하측 공간에서 상기 합성가스 발전기가 놓이는 설치면 상에 놓이고 상기 충격흡수홀(207b)의 입구에 비해 소정 크기만큼 상대적으로 넓은 넓이의 플레이트 형태로 형성되는 충격흡수 베이스(281)와, 상기 충격흡수 베이스(281)의 중앙부로부터 상방으로 돌출되어 상기 충격흡수홀(207b)의 내부로 삽입되고 상기 충격흡수홀(207b)의 단면에 대응되도록 삼각형 단면으로 형성되는 충격흡수 삼각본체(282)와, 상기 충격흡수홀(207b)의 내부 중 상대적으로 입구에 근접된 위치에서 상기 충격흡수홀(207b)의 일 측 내면과 상기 충격흡수 삼각본체(282)의 일 측 외면 사이에 배치되고 고무 등 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 1 에어 수용체(283)와, 상기 충격흡수홀(207b)의 내부 중 상대적으로 입구에 근접된 위치에서 상기 충격흡수홀(207b)의 타 측 내면과 상기 충격흡수 삼각본체(282)의 타 측 외면 사이에 배치되고 고무 등 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 2 에어 수용체(284)와, 상기 충격흡수 베이스(281)의 일 측 상면 상에 배치되어 상기 충격흡수홀(207b)의 외부이면서 상기 바닥부(207a)의 일 측 저면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 고무 등 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 1 외부 팽창체(285)와, 상기 충격흡수 베이스(281)의 타 측 상면 상에 배치되어 상기 충격흡수홀(207b)의 외부이면서 상기 바닥부(207a)의 타 측 저면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 고무 등 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 2 외부 팽창체(286)와, 상기 충격흡수홀(207b)의 내부 중 상기 제 1 에어 수용체(283)에 비해 상대적으로 입구로부터 이격된 위치에서 상기 충격흡수 삼각본체(282)의 일 측 외면 상에 배치되고 상기 충격흡수홀(207b)의 일 측 내면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 고무 등 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 1 내부 팽창체(287)와, 상기 충격흡수홀(207b)의 내부 중 상기 제 2 에어 수용체(284)에 비해 상대적으로 입구로부터 이격된 위치에서 상기 충격흡수 삼각본체(282)의 타 측 외면 상에 배치되고 상기 충격흡수홀(207b)의 타 측 내면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 고무 등 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 2 내부 팽창체(288)와, 상기 충격흡수 삼각본체(282)의 내부를 관통하여 상기 제 1 에어 수용체(283), 상기 제 1 외부 팽창체(285) 및 상기 제 1 내부 팽창체(287)를 연통시키는 제 1 에어 유동관(289)과, 상기 충격흡수 삼각본체(282)의 내부를 관통하여 상기 제 2 에어 수용체(284), 상기 제 2 외부 팽창체(286) 및 상기 제 2 내부 팽창체(288)를 연통시키는 제 2 에어 유동관(290)과, 상기 제 1 에어 유동관(289)과 상기 제 2 에어 유동관(290)을 연통시키는 유동 연결관(291)과, 상기 유동 연결관(291) 중 상기 제 1 에어 유동관(289) 쪽 입구를 덮어 상기 제 1 에어 유동관(289)의 내부 압력이 미리 설정된 소정 압력에 도달되기 전까지 상기 유동 연결관(291)과 상기 제 1 에어 유동관(289) 사이를 막아주게 되는 제 1 탄성 밸브(292)와, 상기 유동 연결관(291) 중 상기 제 2 에어 유동관(290) 쪽 입구를 덮어 상기 제 2 에어 유동관(290)의 내부 압력이 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달되기 전까지 상기 유동 연결관(291)과 상기 제 2 에어 유동관(290) 사이를 막아주게 되는 제 2 탄성 밸브(293)를 포함한다.
상기 충격흡수 삼각본체(282)의 중앙부를 중심으로, 상기 제 1 에어 수용체(283)와 상기 제 2 에어 수용체(284)는 서로 대칭되는 형태로 배치되고, 상기 제 1 외부 팽창체(285)와 상기 제 2 외부 팽창체(286)는 서로 대칭되는 형태로 배치되고, 상기 제 1 내부 팽창체(287)와 상기 제 2 내부 팽창체(288)는 서로 대칭되는 형태로 배치되고, 상기 제 1 에어 유동관(289)과 상기 제 2 에어 유동관(290)은 서로 대칭되는 형태로 배치된다.
상기 합성가스 발전기에 상기 외부 충격이 인가되지 않은 정상 상태에서는, 상기 제 1 에어 수용체(283)와 상기 제 2 에어 수용체(284)가 각각 상기 충격흡수홀(207b)의 내면에 접하고, 상기 제 1 외부 팽창체(285)와 상기 제 2 외부 팽창체(286)는 각각 상기 바닥부(207a)의 저면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고, 상기 제 1 내부 팽창체(287)와 상기 제 2 내부 팽창체(288)는 각각 상기 충격흡수홀(207b)의 내면과 소정 간격으로 이격되면서 대면된 상태를 유지한다.
그러다가, 상기 합성가스 발전기에 상기 외부 충격이 인가되는 비정상 상태에서는, 상기 외부 충격에 의해 상기 충격흡수부재(280)가 상기 충격흡수홀(207b)의 내부로 상승하게 됨에 따라, 상기 제 1 에어 수용체(283)와 상기 제 2 에어 수용체(284)가 각각 상기 충격흡수홀(207b)의 내면에 의해 눌리면서 상기 제 1 에어 수용체(283)와 상기 제 2 에어 수용체(284)의 각 에어 중의 일부가 상기 제 1 에어 수용체(283)와 상기 제 2 에어 수용체(284)로부터 이탈되어 각각 상기 제 1 에어 유동관(289)과 상기 제 2 에어 유동관(290)을 통해 유동된 다음 상기 제 1 외부 팽창체(285), 상기 제 2 외부 팽창체(286), 상기 제 1 내부 팽창체(287) 및 상기 제 2 내부 팽창체(288)로 각각 공급되고, 그에 따라 상기 제 1 외부 팽창체(285), 상기 제 2 외부 팽창체(286), 상기 제 1 내부 팽창체(287) 및 상기 제 2 내부 팽창체(288)가 팽창되면서, 상기 제 1 외부 팽창체(285) 및 상기 제 2 외부 팽창체(286)가 각각 상기 바닥부(207a)의 저면과 접하게 되고, 상기 제 1 내부 팽창체(287) 및 상기 제 2 내부 팽창체(288)가 각각 상기 충격흡수홀(207b)의 내면과 접하게 되어, 상기 외부 충격이 완충되어 상기 외부 충격이 상기 합성가스 발전기로 전달되지 않게 된다.
이 때, 상기 외부 충격이 가해져서 상기 제 1 에어 유동관(289) 및 상기 제 2 에어 유동관(290)의 내부 압력이 상승될 때 상기 제 1 에어 유동관(289) 및 상기 제 2 에어 유동관(290)의 내부 압력이 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달되기 전에는, 상기 제 1 탄성 밸브(292)와 상기 제 2 탄성 밸브(293)는 각각 상기 유동 연결관(291)의 각 입구를 막아준 상태를 유지하게 된다.
한편, 상기 합성가스 발전기에 가해진 상기 외부 충격이 상기 충격흡수부재(280)의 중앙 수직선 방향이 아닌 다른 방향으로 가해져서 상기 제 1 에어 유동관(289) 및 상기 제 2 에어 유동관(290) 중 어느 하나의 내부 압력이 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달되면, 상기 제 1 탄성 밸브(292)와 상기 제 2 탄성 밸브(293) 중 상기 제 1 에어 유동관(289) 및 상기 제 2 에어 유동관(290)에서 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달된 쪽의 것이 탄성변형되면서 열려, 상기 제 1 에어 유동관(289) 및 상기 제 2 에어 유동관(290)에서 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달된 쪽의 에어가 상기 유동 연결관(291)을 통해 유동된 다음 상기 제 1 에어 유동관(289) 및 상기 제 2 에어 유동관(290)에서 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달되지 아니한 쪽으로 공급되고, 그에 따라 상기 제 1 외부 팽창체(285), 상기 제 2 외부 팽창체(286), 상기 제 1 내부 팽창체(287) 및 상기 제 2 내부 팽창체(288) 중 상기 제 1 에어 유동관(289) 및 상기 제 2 에어 유동관(290)에서 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달되지 아니한 쪽의 것들이 상대적으로 더 팽창되면서, 상기 외부 충격이 더욱 원활하게 완충될 수 있게 된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 2025축산현안대응산업화기술개발사업사업의 지원을 받아 연구되었음(No.322102-03).
본 발명의 일 측면에 따른 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛에 의하면, 오염 물질의 유발이 없이도 가축분뇨를 자원화시킬 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛
110 : 가축분뇨 공급 부재
120 : 합성가스 1차 쿨러
150 : 가축분뇨 환원 부재
170 : 예열 부재
110 : 가축분뇨 공급 부재
120 : 합성가스 1차 쿨러
150 : 가축분뇨 환원 부재
170 : 예열 부재
Claims (4)
- 가축분뇨를 공급하는 가축분뇨 공급 부재;
상기 가축분뇨 공급 부재에서 공급된 상기 가축분뇨가 수용되어, 상기 가축분뇨를 환원시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스(syngas)를 형성하는 가축분뇨 환원 부재;
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 가축분뇨 환원 부재의 후단측에 배치되어, 상기 가축분뇨 환원 부재에서 형성된 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 합성가스 1차 쿨러; 및
상기 합성가스 1차 쿨러에서 흡수된 열기를 이용하여 상기 가축분뇨 공급 부재를 통해 공급되는 상기 가축분뇨를 예열시켜줄 수 있는 예열 부재;를 포함하는 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛에 있어서,
상기 예열 부재는 상기 가축분뇨 공급 부재를 감싼 형태로 배치되고,
상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛은
상기 합성가스 1차 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 예열 부재로 전달되도록, 상기 합성가스 1차 쿨러와 상기 예열 부재를 연결시켜주는 예열 배관;
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 1차 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스에 함유된 분진을 제거시켜주는 사이클론 먼지 수집기;
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 사이클론 먼지 수집기의 후단측에 배치되어, 상기 사이클론 먼지 수집기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 2차 쿨러;
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 합성가스 2차 쿨러의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유되어 있는 수분을 분리하는 데미스터(demister);
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 데미스터의 후단측에 배치되어, 상기 합성가스 중에 함유될 수 있는 황화수소(H2S)를 분리하는 황화수소 제거기;
상기 합성가스의 유동 방향을 기준으로 상기 황화수소 제거기의 후단측에 배치되어, 상기 황화수소 제거기를 경유한 상기 합성가스의 열기를 흡수할 수 있는 합성가스 3차 쿨러;
상기 합성가스 3차 쿨러를 경유하면서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러로 전달되도록, 상기 합성가스 3차 쿨러와 상기 합성가스 2차 쿨러를 연결시켜주는 3차 2차 연결 배관;
상기 합성가스 3차 쿨러에서 상기 합성가스의 열기를 흡수한 상태로 상기 3차 2차 연결 배관을 통해 상기 합성가스 2차 쿨러로 전달되어 상기 합성가스 2차 쿨러에서 상기 합성가스의 열기를 재차 흡수한 열전달매체가 상기 합성가스 2차 쿨러로부터 토출될 수 있도록, 상기 합성가스 2차 쿨러로부터 연장되는 2차 토출 배관; 및
상기 2차 토출 배관을 통해 토출된 열전달매체와 상기 예열 부재를 경유한 열전달매체 중 적어도 하나를 수용하는 온수 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛은
상기 합성가스를 이용하여 발전하여 전력을 생산할 수 있는 합성가스 발전기;를 더 포함하고,
상기 합성가스 발전기의 바닥부에 그 저면으로부터 삼각형 단면의 충격흡수홀이 형성되고, 상기 충격흡수홀에 상기 합성가스 발전기에 가해지는 외부 충격을 흡수할 수 있는 충격흡수부재가 배치되고,
상기 충격흡수부재는
상기 바닥부의 하측 공간에서 상기 합성가스 발전기가 놓이는 설치면 상에 놓이고 상기 충격흡수홀의 입구에 비해 소정 크기만큼 상대적으로 넓은 넓이의 플레이트 형태로 형성되는 충격흡수 베이스와,
상기 충격흡수 베이스의 중앙부로부터 상방으로 돌출되어 상기 충격흡수홀의 내부로 삽입되고 상기 충격흡수홀의 단면에 대응되도록 삼각형 단면으로 형성되는 충격흡수 삼각본체와,
상기 충격흡수홀의 내부 중 상대적으로 입구에 근접된 위치에서 상기 충격흡수홀의 일 측 내면과 상기 충격흡수 삼각본체의 일 측 외면 사이에 배치되고 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 1 에어 수용체와,
상기 충격흡수홀의 내부 중 상대적으로 입구에 근접된 위치에서 상기 충격흡수홀의 타 측 내면과 상기 충격흡수 삼각본체의 타 측 외면 사이에 배치되고 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 2 에어 수용체와,
상기 충격흡수 베이스의 일 측 상면 상에 배치되어 상기 충격흡수홀의 외부이면서 상기 바닥부의 일 측 저면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 1 외부 팽창체와,
상기 충격흡수 베이스의 타 측 상면 상에 배치되어 상기 충격흡수홀의 외부이면서 상기 바닥부의 타 측 저면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 2 외부 팽창체와,
상기 충격흡수홀의 내부 중 상기 제 1 에어 수용체에 비해 상대적으로 입구로부터 이격된 위치에서 상기 충격흡수 삼각본체의 일 측 외면 상에 배치되고 상기 충격흡수홀의 일 측 내면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 1 내부 팽창체와,
상기 충격흡수홀의 내부 중 상기 제 2 에어 수용체에 비해 상대적으로 입구로부터 이격된 위치에서 상기 충격흡수 삼각본체의 타 측 외면 상에 배치되고 상기 충격흡수홀의 타 측 내면과 소정 간격으로 이격되면서 대면되고 탄성변형이 가능한 물질로 이루어지고 내부에 에어를 수용한 상태인 제 2 내부 팽창체와,
상기 충격흡수 삼각본체의 내부를 관통하여 상기 제 1 에어 수용체, 상기 제 1 외부 팽창체 및 상기 제 1 내부 팽창체를 연통시키는 제 1 에어 유동관과,
상기 충격흡수 삼각본체의 내부를 관통하여 상기 제 2 에어 수용체, 상기 제 2 외부 팽창체 및 상기 제 2 내부 팽창체를 연통시키는 제 2 에어 유동관과,
상기 제 1 에어 유동관과 상기 제 2 에어 유동관을 연통시키는 유동 연결관과,
상기 유동 연결관 중 상기 제 1 에어 유동관 쪽 입구를 덮어 상기 제 1 에어 유동관의 내부 압력이 미리 설정된 소정 압력에 도달되기 전까지 상기 유동 연결관과 상기 제 1 에어 유동관 사이를 막아주게 되는 제 1 탄성 밸브와,
상기 유동 연결관 중 상기 제 2 에어 유동관 쪽 입구를 덮어 상기 제 2 에어 유동관의 내부 압력이 상기 미리 설정된 소정 압력에 도달되기 전까지 상기 유동 연결관과 상기 제 2 에어 유동관 사이를 막아주게 되는 제 2 탄성 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 고온환원 자원화 장치용 폐열회수유닛.
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