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대기환경솔루션

바이오가스 전처리시스템

수산화철 탈황제인 디하이스(DeHyS)가 충진된 탈황탑에 바이오가스를 통과시켜 가스내 황화수소 및 실록산 등을 탈황제의 화학 반응과 흡착을 통해 제거하는 시스템

소개

바이오가스 내 황화수소 및 실록산 제거

개요

바이오가스에서 H2S 및 실록산 제거를 위한 분말과 펠릿 형태의 흡착제

수산화철(Fe(OH)3)

2Fe(OH)3 + 3H2S → Fe2S3 + 6H2O

2FeOOH + 3H2S → Fe2S3 + 4H2O

바이오가스 수산화철 이미지 바이오가스 수산화철 이미지
기술의 우수성

바이오가스 내 미세먼지 원인물질(H2S & Siloxanes) 완전 제거

200~10,000 ppm의 황화수소 초저농도(0.5ppm이하)로 제거 실현

5~100 mg/m3 의 실록산 100% 제거 실현

수분에 의한 영향 없음(고내수성 흡착제)

기술의 차이

H2S 및 실록산 동시 고제거능 확보

설치 및 유지 보수비용 기존대비 30% 이상 경제적

적용 사례

01 홍천/친환경 에너지타운(축분, 음폐수)

02 충주/음식물 바이오 에너지센터(음식물)

03 서울/탄천 물재생센터(하수슬러지)

04 인천/수도권매립지관리공사 등

05 창원/창원시 음식물바이오에너지센터

06 익산/하수처리장 바이오가스 설비

제거시스템 특징

황화수소 제거 시스템 (H2S Removal System)

바이오가스 내 황화수소 (H2S) 제거 필요성

독성과 악취를 가진 대기 오염 물질

혐기성 분해와 석유화학공장의 탈황 공정에서 주로 발생

바이오가스 내 황화합물(H2S, SO2 등)은 미량 존재하나, 장비 부식 및 악취 유발 물질

방출된 황화수소 흡입시 중추 신경 마비 또는 질식 증상 일으킴

황화수소(H2S) 제거 공정
황화수소 제거공정

수산화철(FeOOH 또는 Fe(OH)3)사용하여 황화수소 제거공정

실록산 제거 시스템 (Siloxanes Removal System)

바이오가스 내 실록산 (Siloxanes) 제거 필요성

폐화학제품 매립량 증가에 따라 전세계적인 실록산 발생량 증가

가스터빈, 보일러 등에 실리카(SiO2) 첨착에 따른 설비 유지 비용증가

미세먼지의 유발물질 중 하나임

방출된 실리카(SiO2) 입자 흡입 시, 인체 위험

바이오가스 제습 공범
제습공범

2단 열교환기를 이용한 유해가스 고효율 처리 시스템 (특허등록번호 : 10-2300634)

에너지사용 60% 절감, 장기운전가능, 높은 내구성
바이오가스 전처리 시스템
전처리시스템

바이오가스 불순물 제거방법 및 제거시스템 (특허등록번호 : 10-2196559)

ppb급 황화수소 제거율, 응축수 생성방지
바이오가스의 제습에 따른 효과

엔진 효율 증대

수분농도 1% 감소 시, 메탄농도 5% 증가

▶ 5% 전기출력증가

가스엔진 공급기준 준수

주요 엔진 제조사는 원료의 수준 및 배관 응축수 유입 허용 불허

엔진오일 오염축소

엔진오일 교체시기 증가 1MWe 엔진 600L

800시간 → 1,600시간

배관 및 구성품 부식방지

낮은 이슬점의 건조가스 공급시, 부식성 산성물질 발생 방지

실록산(Siloxanes) 제거 효과 (부품 수명 연장)
바이오가스용 발전기 이미지

바이오가스용 발전기

점화플러그

부품 수명 연장 4배~5배

엔진재조립

6,000 시간에서 30,000시간 후 재조립 작업

보일러 배관 교체

배관 수명이 300%에서 400%로 상승

SCR 촉매 베드

촉매교체비용의 절약 $10,000 에서 $1,000,000 까지

전력 감소

실시간 작동 중 75% 에서 98% 까지

오일 교환

교환 시기를 500시간에서 2,500시간으로 연장

실록산(Siloxanes) 제거 설비 모식도 예
바이오매스 이미지

바이오가스 저장소

혐기성소화 이미지

제습공정

가스 저장도 이미지

탈실록산공정

공기주입 이미지

분진제거공정

탈황촉매 이미지

보일러 가스발전기

옆으로 스크롤해서 보실 수 있습니다.

주요실험 결과

황화수소(H2S) 제거능 시험

황화수소 제거능시험 테이블
항목 단위 DeHyS-200 DeHyS-250 비고
황화수소 (H2S) 제거능 wt% 25이상 30이상 파과 실험 결과 기준

옆으로 스크롤해서 보실 수 있습니다.

황화수소 제거능 시험
제거능시험 이미지

DeHyS-250

Bed Volume(ml)

3.88

Concentration(ppm)

10,300

Retention Time(sec)

2.9

Space velocity(hr-1)

1,235

Breakthrough point

5%

수분영향
수분영향 그래프
유입농도 영향
유입농도영향 그래프
공간속도 영향
공간속도영향 그래프

바이오가스 전처리 현장 테스트 결과 I

부산환경공단 수영사업소
부산환경공단 사업소 지도
부산환경공단 사업소 이미지

하수 처리 용량

550,000m3/day

하수 슬러지 및 음식물류 폐기물

1,300 ~ 1,400 ton/day

바이오가스 발생량

23,000 m3/day

황화수소(H2S)

1,000 ~ 3,000 ppm

실록산

55 ㎎/m3내외

DeHyS와 A사 제품 파과곡선 비교
파과곡선 1

공간속도 = 600hr-1

DeHyS와 A사 제품 파과곡선 비교
파과곡선 2

공간속도 = 600hr-1

파과 전
파과 전 이미지

탈황제 투입

파과 후
파과 후 이미지

탈황제 하부

바이오가스 용도 : 도시가스

처리가스 농도 : 황화수소(H2S 1 ppm 이하), 실록산(1 mg/m3이하)

샘플링 위치 : 테스트베드 전단과 후단 각각 1곳

현장테스트 조건 : 0.48 m3/hr, 평균 황화수소 농도(1,649 ppm), 운영시간(136 hr)

황화수소 제거능 : 28.67 wt%(공간속도 600 hr-1조건), A사 제품 = 3.8 wt%

실록산 제거능 : 유입농도 81 mg/m3, 제거율 100% (가동 후 120시간 경과 시)

바이오가스 전처리 현장 테스트 결과 II

광주환경공단 제 1하수처리장
광주환경공단 사업소 이미지
부산환경공단 사업소 이미지

하수 처리 용량

600,000m3/day

하수 슬러지 및 음식물류 폐기물

300 ~ 400 ton/day

바이오가스 발생량

30,000 m3/day

황화수소(H2S)

2,500 ppm 내외

실록산

60㎎/m3내외

DeHyS와 A사 제품 파과곡선비교
인천 비교그래프
파과 전
파과 전 이미지

(좌) 디하이스(DeHyS) / (우) A사 제품

파과 후
파과 후 이미지

(좌) 디하이스(DeHyS) / (우) A사 제품

바이오가스 용도 : 보일러 운전

처리가스 농도 : 황화수소(H2S 1 ppm 이하), 실록산(1 mg/m3이하)

샘플링 위치 : 테스트베드 전단과 후단 각각 1곳

현장테스트 조건 : 0.18 m3/hr, 평균 황화수소 농도(2,355ppm), 운영시간(138hr)

황화수소 제거능 : 21.6 wt% (vs A사 제품 = 6.9 wt%)

실록산 제거능 : 유입농도 63 mg/m3, 제거율 100%

바이오가스 전처리 현장 테스트 결과 III

인천환경공단 승기사업소
인천환경공단 사업소 이미지
부산환경공단 사업소 이미지

하수 처리 용량

275,000m3/day

바이오가스 발생량

8,000 m3/day

황화수소(H2S)

5,000 ppm

실록산

50 ㎎/m3내외

유출량 그래프

H2S 유입 유출량에 따른 제거율

투입이미지

탈황제 투입

파과이미지

탈황제 파과

하부탈황제 이미지

하부 탈황제

바이오가스 용도 : 연료전지(SOFC)용 초저황화합물(0.5 ppm 미만) 바이오가스 제조

처리가스 농도 : 황화수소 0.5 ppm 이하, 실록산 불검출(안정적 처리성능 확인)

샘플링 위치 : 테스트베드 전단과 후단 각각 1곳

현장테스트 조건 : 3 m3/hr, 평균 황화수소 농도(4,722 ppm), 운영시간(1,032 hr)

황화수소 제거능 : 26 wt% 이상

실록산 제거능 : 5 wt% 내외 (공간속도 375 hr-1)

※ 황화수소 및 실록산 제거율 : 99.99% 이상(공인시험성적서 첨부)

바이오가스 전처리 현장 테스트 결과 Ⅳ

홍천 친환경 에너지 타운
홍천환경공단 사업소 이미지
부산환경공단 사업소 이미지

하수 처리 용량

100m3/day

바이오가스 발생량

3,600 m3/day

황화수소(H2S)

1,500 ppm 내외

실록산

5 ㎎/m3내외

유출량 그래프
홍천 바이오가스 현장 테스트 사진
홍천 테스트 그래프 사진
현장테스트사진

샘플링 간격 : 0.5 hr or 1 hr

샘플링 위치 : 소화조 후단 수분 제거탑

바이오가스 흐름 방식 : down-stream

바이오가스 용도 : 도시가스 제조(황화수소 5ppm 이하)

샘플링 간격 : 매일 2회 (평균값 적용)

샘플링 위치 : 탈황탑 전단과 후단 각각 1곳

분석 방법 : 탈황탑 전단 - 휴대용 황화수소 분석기(Bio 5000), 탈황탑 후단 - NDIR(자동분석)

운영결과 : 3,600 m3/day, 평균 황화수소 농도(1,500ppm 내외), 사용 일수(8개월), 2016년 3월 ~ 현재 제품 공급 중

파과시 제거능 : 33wt%

실록산 동시제거