KR0178452B1 - 하향 연소식 고형연료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소분과 연소조연제, 접착제 등을 적절히 배합하여 1차연소층, 2차연소층 및 3차연소층으로 구성된 하향 연소식 고형연료에 관한 것으로서 보다 특별하게는 1차연소층과 2차연소층에는 연소조연제로서 염소산칼륨을 첨가하고 2차연소층과 3차연소층에는 탄소분으로서 흑연질 석탄분을 첨가한 하향 연소식 고형연료에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 하향연소식 고형연료는 탄소분, 연소조연제 및 접착제(전분과 가성소다를 물에 혼합한 것)를 혼합하여 상부로부터 1차연소층, 2차연소층 및 3차연소층을 구성하되 1차연소층과 2차연소층은 연소조연제로서 질산바륨, 질산소다외에 염소산칼륨을 포함하고, 2차연소층과 3차연소층은 탄소분으로서 목탄분외에 흑연질석탄분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 하향 연소식 고형연료는 연소시 특유의 냄새와 가스를 적게 발생시키고 기존의 제품보다 연소시간이 월등히 긴 장점이 있다.

Description

하향 연소식 고형연료

본 발명은 탄소분과 연소조연제, 접착제 등을 적절히 배합하여 1차연소층, 2차연소층 및 3차연소층으로 구성된 하향연소식 고형연료에 관한 것으로서 보다 특별하게는 1차연소층과 2차연소층에는 연소조연제로서 염소산칼륨을 첨가하고 2차연소층과 3차연소층에는 탄소조재로서 흑연질 석탄분을 첨가한 하향연소식 고형연료에 관한 것이다.

종래의 고형연료로는 주로 목탄이나 연탄 등이 사용되어 왔는데 이들은 사용시 탄소분진이 사용자의 손이나 얼굴 등에 묻고 분말화된 탄가루가 호흡기로 유입될 경우에는 호흡기질환을 일으키는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 기술분야에서는 사용이 간편하고 위생적이며 점화가 용이한 고형연료의 개발이 절실히 요구되었다.

이러한 요구에 부응하여 최근에는 탄소분, 산화제 및 접착제로 구성된 하향연소식 고형연료가 개발되어 점화의 용이성과 취급의 간편함을 제공하는데 성공하였으나 이러한 고형연료들 역시 톱밥과 같은 연소조제의 착화시 발생되는 특유의 냄새와 다량의 가스를 해결하지는 못하였다.

이와 관련하여 대한민국 공고특허 제 91-6531 호에서는 산화제로서 질산바륨과 질산소다, 제독제로서 유화철과 백반, 탈취제로서 제오라이트를 함유하는 하향 연소식 고형연료를 개시하고 있는데, 이는 연소시 발생하는 가스냄새를 제거하고 연소후 회재에 잔류하는 산화바륨을 제독하여 종래의 고형연료의 문제점을 어느 정도 해결하고 있다. 상기 고형연료의 질산바륨은 점화층에서의 연소조제로서 질산소다와 함께 사용되어 발연, 취기, 가스를 재연소시킴과 동시에 유화철(FeS), 백반, 제오라이트의 사용으로 NO₂, Cl₂, CO₂가스를 억제 또는 제거시킨다.

그러나, 이러한 하향 연소식 고형연료 역시 산화제로서 사용되는 질산바륨의 화광연소만으로는 목탄분에서 발생하는 매연 및 가스를 완전히 재연소시킬 수는 없었으며 또한 질산바륨과 질산소다와 같은 산화제의 사용은 탄소분인 목탄분의 빠른 연소를 유발하여 연소시간이 소망하는 시간보다 짧게 됨으로써 숯불구이나 연료로 사용시 자주 갈아주어야 하는 문제점 이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 연소시 발생하는 특유의 냄새와 가스를 최소화하고 기존의 제품보다 연소시간이 월등히 긴 하향연소식 고형연료를 제공하는데 있는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따르는 하향연소식 고형연료는 탄소분, 연소조연제 및 접착제(전분과 가성소다를 물에 혼합한 것)를 혼합하여 상부로부터 1차연소층, 2차연소층 및 3차연소층을 구성하되 1차연소층과 2차연소층은 연소조연제로서 질산바륨, 질산소다외에 염소산칼륨을 포함하고, 2차연소층과 3차연소층은 탄소분으로서 목탄분외에 흑연질석탄분을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 1차연소층과 2차연소층의 염소산칼륨의 함량은 목탄분 100 중량부에 대하여 각각 0.3∼0.7 중량부와 0.2∼0.5중량부인 것이 바람직하며, 2차연소층과 3차연소층의 흑연질 석탄분의 함량은 목탄분 100중량부에 대하여 각각 3∼5중량부와 7∼10중량부인 것이 바람직하다.

염소산칼륨은 염화칼륨의 진한 수용액을 전해하거나 수산화칼륨의 열수용액에 염화를 반응시켜서 만드는데 아주 강력한 산화제이며 목탄, 인, 황등과 섞은 것은 가열 또는 충격에 의해 폭발하고 염소산칼륨의 수용액 역시 강한 산화제이므로 본 발명인 하향 연소식 고형연료의 연소조연제로서 아주 유용하다. 특히 염소산칼륨은 강력한 산화력으로 탄소분의 재연소를 가능케 하므로 고형연료들의 연소시 발생하는 특유의 냄새나 가스를 최소화시킬 수 있다.

한편, 본 발명인 하향연소식 고형연료에 첨가되는 흑연질의 무연석탄분은 1차로 후레트밀에서 가공되고 2차로 볼밀에서 80메쉬이상의 분말상태로 가공되는데 이를 적정량의 연소조연제, 접착제와 혼합하여 연소시킬 경우 기존의 제품보다 연소기간이 월등히 길어지는 장점이 있다.

또한 본 발명인 하향 연소식 고형연료는 1차, 2차, 3차 연소층에 첨가제로서 당밀 0.3 중량부와 CMC 0.4 중량부를 포함할 수 있다. 당밀은 사탕수수나 사탕무우에서 사탕을 뽑아내고 남은 즙액으로 검은 빛의 시럽상인데 가공하여 고형당밀의 원료로 사용되어 본 발명인 하향 연소식 고형연료의 형태를 보다 견고하게 유지케 한다. 또한 CMC는 카르복시메틸셀룰로오스의 약자로 셀룰로오스 수산기의 일부 또는 전부가 에테르화된 화합물로 수용성이며 건조시에는 본 발명인 고형연료의 형태가 변형되지 않게 유지시켜 주는 역할을 한다.

[하향 연소식 고형연료의 제조공정]

본 발명인 하향 연소식 고형연료는 목탄분 100 중량부를 기준으로 각 연소층의 구성 물질들을 아래의 표 1과 같은 조성비율로 배합기에서 혼합한 후, 스팀으로 약 3∼5분 정도 가열하여 성형기에서 연속적으로 생산한다. 이때 스팀의 온도는 섭씨 80℃이상의 고온이 바람직하다.

기존의 하향 연소식 고형연료의 제조공정에 있어서는, 접착제로서 가성소다와 소맥분을 물로 혼합한 후 소맥분 덩어리가 없도록 교반기에서 수분간 가공한 후 사용하므로 수분이 많아서 이를 건조하는데 시간이 많이 걸리지만 본 제품은 상기와 같이 접착제를 스팀으로 가열하여 성형 압축하므로 수분이 기존의 생산방법보다 40%이상 적어져 건조시간이 획기적으로 단축되며 생산원가가 절감되는 효과도 있다.

이하에서는 본 발명을 한정하지 아니하는 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

[실시예]

1차연소층은 목탄분 100g과 목탄분 100중량부에 대하여 질산바륨 30 중량부, 질산소다 9 중량부, 염소산칼륨 0.5 중량부, 당밀 0.3 중량부, CMC 0.4 중량부, 접착제(전분과 가성소다를 물과 혼합한 것) 10 중량부를 혼합하고, 2차연소층은 목탄분 170g과 목탄분 100중량부에 대하여 질산바륨 20중량부, 질산소다 6 중량부, 염소산칼륨 0.3 중량부, 당밀 0.3 중량부, CMC 0.4 중량부, 흑연질석탄분 5 중량부, 접착제 12 중량부를 혼합하며, 3차연소층은 목탄분 130g과 목탄분 100중량부에 대하여 질산바륨 7중량부, 질산소다 3중량부, 당밀 0.3 중량부, CMC 0.4 중량부, 흑연질석탄분 10 중량부, 접착제 12 중량부를 배합기에서 혼합한 후 스팀으로 성형 압축하였다. 스팀의 온도는 섭씨 80℃이상이며 약 3∼5분 정도 가열하여 성형기에서 고형 연료를 연속적으로 생산하였다.

이때 수득된 하향 연소식 고형연료는 성형, 압축하여 건조된 고체연료로서 건조후 제품의 무게는 470g±5%이었으며 본 발명의 고형연료에는 여러 개의 원형 및 긴 타원형의 수직구멍이 천공되도록 하였다.

실시예에 따라 생산된 하향 연소식 고형연료의 규격은 아래의 표 2와 같다.

상기 원형구멍과 긴 타원형의 구멍은 본 발명인 하향 연소식 고형연료의 품질을 더욱 제고시키는데 연소시 발생하는 유해가스는 상기 구멍들을 통하여 연소층을 통과하면서 재연소되므로 고형연료에 구멍이 없을 경우 연소시 측면과 하부에서 가스와 불쾌한 냄새가 발생되고 재연소할 수 없게 된다.

따라서 본 발명인 하향 연소식 고형연료는 질산바륨과 질산소다외에 1차연소층과 2차연소층에 염소산칼륨이 첨가되어 원형구멍과 타원형의 구멍을 통과한 목탄분의 연소가스를 효과적으로 재연소시킬 수 있고, 2차연소층과 3차연소층에는 목탄분외에 흑연질 석탄분이 첨가되어 있어 질산바륨과 질산소다와 같은 산화제의 사용으로 인한 탄소분의 빠른 연소를 방지하고 장기간 연소할 수 있어 숯불구이 및 레저용 연료로서 매우 유용하다.

Claims (2)

1. 탄소분, 연소조연제 및 접착제를 혼합하여 상부로부터 1차연소층, 2차연소층 및 3차연소층으로 구성되는 하향 연소식 고형연료에 있어서, (a) 1차연소층과 2차연소층은 연소조연제로서 질산바륨, 질산소다외에 염소산칼륨을 포함하고, 1차연소층에 함유되는 염소산칼륨의 함량은 목탄분 100중량부에 대하여 0.3∼0.7 중량부이며, 2차연소층에 함유되는 염소산칼륨의 함량은 목탄분 100중량부에 대하여 0.2∼0.5 중량부이고; (b) 2차연소층과 3차연소층은 탄소분으로서 목탄분외에 흑연질석탄분을 포함하며, 2차 연소층에 함유되는 흑연질 석탄분의 함량은 목탄분 100중량부에 대하여 3∼5중량부이고, 3차연소층에 함유되는 흑연질 석탄분의 함량은 목탄분 100중량부에 대하여 7∼10중량부인 것을 특징으로 하는 하향 연소식 고형연료.
2. 제1항에 있어서, (a) 상기 1차연소층은 목탄분 100 중량부에 대해 질산바륨 30∼35 중량부, 질산소다 8∼9 중량부, 염소산칼륨 0.3∼0.7 중량부 및 접착제 10 중량부를 포함하며; (b) 상기 2차연소층은 목탄분 100 중량부에 대해 질산바륨 20∼25 중량부, 질산소다 5∼6 중량부, 염소산칼륨 0.2∼0.5 중량부, 흑연질 석탄분 3∼5 중량부 및 접착제 12 중량부를 포함하며; (c) 상기 3차연소층은 목탄분 100 중량부에 대해 질산바륨 6∼8 중량부, 질산소다 2∼3 중량부, 흑연질 석탄분 7∼10 중량부 및 접착제 12 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하향 연소식 고형연료.