KR100367127B1

KR100367127B1 - 폐기식품 숯과 그 제조방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR100367127B1
Application number: KR10-2000-0017951A
Authority: KR
Inventors: 강수호
Original assignee: 한국하이테크 주식회사
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2003-01-14
Also published as: KR200199933Y1; KR20010094340A

Abstract

이 발명은 함유 수분이 80% 이상이고 탄수화물과 소채류가 주성분인 폐기식품을 파쇄기(2)에서 직경 5∼15mm 파쇄하여 알갱이 상태로 만들고, 알갱이 상태의 재료에 톱밥 또는 건조 폐기식품인 부 재료를 5∼20% 혼가한 후 열풍건조믹서(4)에서 건조시켜 함유 수분을 20∼25%인 과립상으로 제조하고, 과립상의 재료를 숯 성형기(6)에서 연소용 목탄의 형태와 크기로 성형하고, 숯의 형태로 성형된 재료를 열풍 건조기(7)에서 함유 수분 10∼15%인 건조 고형재료로 건조시킨 다음 건류탄화기(9)에서 탄화시켜 얻는 폐기식품이 주재인 숯이다.

이 발명에 의하면 환경 친화적이고 항구적인 폐기식품 처리 방안으로서 폐기식품을 주재로 하는 숯과 그 제조 방법 및 제조장치를 제공하는 것이고, 더 나아가 외부로부터 에너지 유입을 최소화하는 폐기식품 숯 제조 방법을 제공하는 것이다.

Description

폐기식품을 이용한 숯의 제조방법 및 제조 장치 { ABOLITION-FOOD CHARCOAL AND THE METHOD OF MANUFACTURE OR THE CONTRIVANCE OF MANUFACTURE }

이 발명은 폐기식품을 주재로 하는 숯과 그 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

문명사회로부터 배출되는 쓰레기를 적절하게 처리하지 않을 경우, 생활공간을 더럽히고 경관을 해치며 환경을 오염시켜 인간을 포함한 생태계의 보존을 위협한다. 각종 슬러지(sludge)나 산업폐기물과 달리 음식물의 준비과정에서 생기는 폐기물과 식사 후 버려지는 폐기물의 대부분이 유기물질이다.

이 발명에서 폐기식품이라 함은 음식물 준비과정의 전후에 버려지는 일체의 유기 폐기물을 포함한다.

폐기식품의 처리유형은 물과 함께 파쇄하여 하수계에 배출하는 슬러지처리, 일반 고형쓰레기와 구분하지 않고 통합 수거하여 매립하는 매립처리, 폐기식품에 부 재료를 혼가하고 발효 숙성의 과정을 거쳐 가축 먹이로 제공하는 사료화 처리 등이 있으나, 슬러지 처리는 하천오염의 직접적인 원인이 되고 있어 이를 금지하게 되었고, 매립처리는 매립지 확보난에 직면하고 있을 뿐 아니라, 침출수에 의한 수질과 토양의 오염을 유발하고 악취의 발생으로 대기를 오염시키고 있어 한시적 처리 방편에 불과하였으며, 최근에 관심을 불러일으키는 사료화 처리 방법은 식품 폐기물을 재생산 자원으로 활용하는 점에서 각광을 받고 있으나 열 소비가 크고 경제성이 취약하며 사료의 역가를 높여야 하는 과제를 안고 있다.

곡물을 주식으로 하는 식단에서 주된 식품의 성분을 살펴보면 대체로 탄수화물(C_n(H₂O)_m)과 소채류의 섬유질이 중심이 되므로 탄수화물과 섬유질 식품들을 고형화 한 다음 탄화시켜 숯의 원료로 사용할 수 있다. 이러한 종류의 폐기식품은 호화 전분을 다량 함유하므로 접착 물질을 첨가하지 않더라도 섬유질 재료와 혼합한 후 압착, 성형, 건조시킴으로써 고형화 되며, 유독성을 가지지 아니하므로 연소시킬 때 목재 이상의 유독 가스를 방출하지 아니하며, 고형화 상태에서 밀도가 목탄용 목재정도에 이르게 되어 이를 탄화시켰을 때 목탄에 준하는 열량을 방출할 수 있는 것이다.

이 발명은 이와 같은 점에 착안하여 폐기식품을 열량이 높은 연소용 숯으로 만들 경우 토양과 수질에 무해한 폐기식품의 항구적인 처리 방안이 될 수 있을 뿐 아니라, 제공되는 숯을 취사 연료로 사용할 수 있어 일거 양득의 효과를 얻을 수 있고, 더 나아가 폐기식품의 건조 및 탄화에 필요한 열 에너지를 생산된 숯을 연소하여 얻게 함으로써 외부로부터 거의 에너지 유입이 없이 처리할 수 있고, 숯 매출에 의한 수익을 얻을 수 있으므로 폐기식품 처리비용을 최소화하고 수익사업으로 장려될 수 있는 매우 이상적인 처리법이 될 수 있음을 제안하는 것이다.

일반적으로 탄화(carbonization)라 함은 유기물이 열을 받아 열분해되어 비결정성 탄소화 하는 현상이다. 예컨데, 공기를 차단하고 목재를 가열하여 목탄을 얻고, 석탄을 건류하여 코크스를 얻는다. 대부분의 유기물은 300∼400℃에서 탄화를 일으킨다. 또한 건류(dry distillation)함은 공기를 차단하고 고체 유기물을 가열 분해해서 휘발분과 탄소질 잔류분으로 나누는 공업적 조작으로서 고온건류와 저온건류로 분류된다. 고온건류는 주로 1,000℃ 전후에서 석탄을 건류하는 조작이고, 저온건류는 600℃ 전후로 하는 석탄의 1차분해까지를 말하는 것이나 이 발명에서 건류라 함은 연소용 숯 형상과 크기로 제형되고 건조된 고형 폐기식품 덩어리를 가열하여 탄화시키는 조작을 의미한다.

이 발명의 구체적인 목적은 환경 친화적이고 항구적인 폐기식품 처리방법으로서 폐기식품을 주재로 하는 연료용 숯의 제조 방법 및 제조장치를 제공함에 목적이 있다.이 발명의 다른 목적은 외부로부터 에너지 유입을 최소화하는 폐기식품을 이용한 숯의 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.이 발명의 또 다른 목적은 연속적이고 효율적으로 폐기식품으로부터 연료용 숯을 얻는 장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 이 발명 처리단계의 블럭도.

도 2는 이 발명 성력화 처리장치 실시 예 블록도.

도 3은 이 발명 바람직한 처리장치 실시 예 블록도.

도 4는 이 발명 바람직한 처리장치 배치 평면도.

< 도면 주요 부호의 설명 >

1:재료공급기 2:파쇄기 3:부재료공급기 4:열풍건조믹서 6: 숯성형기 7:열풍건조기 9:건류탄화기

이 발명을 실시예인 첨부도면을 인용하면서 상세하게 설명하면 다음과 같다.도1과 같이 이 발명은 함유 수분이 80% 이상이고 탄수화물과 소채류가 주성분인 폐기식품을 5∼15mm로 파쇄하여 알갱이 상태로 만들고, 알갱이 상태의 재료에 톱밥 또는 건조 폐기식품인 부 재료를 5∼20% 혼가, 건조시켜 함유 수분을 20∼25%인 과립상으로 제조하고, 과립상의 재료를 연소용 목탄의 형태와 크기로 성형하고, 숯의 형태로 성형한 재료를 함유 수분 10∼15%로 건조시킨 다음 건조 고형 재료를 건류 탄화시켜 폐기식품이 주재인 숯을 얻었다.

도2에서 이 발명은 함유 수분이 80% 이상이고 탄수화물과 소채류가 주성분인 폐기식품을 파쇄기(2)에서 5∼15mm로 파쇄하여 알갱이 상태로 만들고, 알갱이 상태의 재료에 조연 및 과립화 촉진을 위한 부 재료로서 톱밥이나 과립화된 건조 폐기식품을 5∼20% 혼가 한 후 열풍건조믹서(4)에서 건조시켜 함유 수분이 20∼25%인 과립상으로 제조한다. 과립상의 재료를 숯 성형기(6) 예컨데 압출기에서 고형으로 압출 하면서 연소용 목탄의 크기로 절단(단면적 9∼20㎠, 길이 3∼7㎝로)하여 숯의 형태로 성형한다.이 경우 압출형태는 속이 빈 관상 고형물로 해도 좋으며, 숯의 형태로 성형된 재료를 열풍 건조기(7)에서 함유 수분이 10∼15%에 이르도록 건조시킨 다음, 건조 고형재료를 건류탄화기(9)에서 탄화시킨다.

상기 탄화과정의 건류 탄화기에서 방출하는 폐열을 열풍으로 회수하여 열풍건조믹서(4)와 열풍건조기(7)에 제공하고 또한 건류하여 얻은 숯의 일부를 탄화기(9)의 구동 연료로 공급함으로써 성력화 처리플랜트를 얻는다.

도3에서 이 발명은 수분이 80% 이상이고 탄수화물과 소채류가 주성분인 폐기식품을 수납하고 수납된 폐기식품을 공급수단을 통하여 파쇄기에 일정량씩 연속 공급하는 재료 공급기(1)와, 재료 공급기(1)에서 공급되는 폐기식품 재료를 5∼15mm로 파쇄하여 알갱이 상태로 만드는 파쇄기(2)와, 파쇄기(2)에서 제공하는 알갱이 상태의 주재료와 부재료 공급기(3)에서 주재료의 5∼20%로 제공하는 부재료를 열풍이 제공되는 회전드럼 내에서 함유 수분 20∼25%인 과립상으로 건조시켜 연속적으로 배출하는 열풍건조믹서(4)와, 과립상의 재료에 혼입된 비 탄화물질을 분리하는 선별기(5)와, 과립상의 재료를 숯의 형태와 크기로 고형화 하는 숯 성형기(6)와, 숯 성형기(6)에서 연속 제공하는 숯 형상의 재료를 열풍이 제공되는 건조실 내에서 함유 수분 10∼15%로 건조하는 열풍건조기(7)와, 건조 고형화된 재료를 일시 체류 시키고 탄화기의 요구에 부응하여 공급하는 정량공급기(8)와, 건조된 숯 형상의 고형 재료를 건류법으로 탄화시키는 건류 탄화기(9)로서 숯 바람직한 제조장치를 구성하였다.

상기 건류 탄화기(9)에서 방출되는 폐열을 열풍으로 회수하여 열풍건조 믹서(4)와 열풍건조기(7)에 제공함으로써 외부로부터 에너지의 유입을 최소화하였다. 건류탄화기(9)의 구동 연료로서 탄화하여 얻은 숯의 일부를 공급하고 동시에 건류 과정에서 방출하는 건류가스를 건류기에서 재 연소시켜 폐기식품 처리의 성력화를 꾀하였다.

도4에서 상기의 원 재료 공급기(1)와 파쇄기(2)를 스크류콘베이어(S1)와 벨트 콘베이어(C1)로, 파쇄기(2)와 두 대의 열풍건조믹서(4)를 스크류콘베이어(S2)로, 두 대의 부재료 공급기(3)와 두 대의 열풍건조믹서(4)를 각각의 스크류콘베이어(S3)로, 두 대의 열풍건조믹서(4)와 두 대의 선별기(5)를 각각의 스크류콘베이어(S4)로, 두 대의 선별기(5)와 숯 성형기(6)를 스크류콘베이어(S5,S6) 및 벨트 콘베이어(C2)로, 숯 성형기(6)와 열풍건조기(7)는 벨트콘베이어(C3)로, 열풍건조기(7)와 정량공급기(8)를 벨트콘베이어(C4)로, 정량공급기(8)와 건류 탄화기(9)를 벨트콘베이어(C5,C6)로 각각 연결하여 재료를 전달하고, 탄화기(9)와 열풍건조믹서(40)를 공급관(P1)으로, 탄화기(9)와 열풍 건조기(7)를 공급관(p2)로 각각 연결하여 탄화기(9)에서 방출하는 폐열을 공급하도록 설치하였다.

도3, 도4의 장치에서 3톤(t)의 폐기식품을 재료 공급기(1)에 투입하고, 200kg의 톱밥을 부재료 공급기(3)에 투입한 다음 1시간에 걸쳐 숯 450kg을 얻을 수 있었다.도4의 장치는 연속제조장치로서 초기 점화단계에서는 오일 버너에 점화하여 탄화기(9)를 구동한다.탄화기(9)를 구동하고 열풍 공급관(P1,P2)를 통해 열풍을 열풍건조믹서(4)와 열풍건조기(7)에 공급하면서 주재료 공급기(1), 부재료 공급기(3), 열풍건조믹서(4), 선별기(5), 숯 성형기(6), 열풍건조기(7), 정량 공급기(8)와 이들을 연결하는 콘베이어(S1∼S6, C1∼C6)를 구동한다.이와 같이 구동이 시작되면 주재료가 공급기(1)로부터 콘베이어(S1,C1)를 통해 파쇄기(2)에 공급되어 파쇄되고, 파쇄된 주재료는 콘베이어(S2)를 통해 열풍건조믹서(4)에 공급되고 동시에 부재료가 공급기(3)로부터 콘베이어(S3)를 통해 열풍건조믹서(4)에 정해진 비율로 공급된다.열풍건조믹서(4)에 공급된 주재료와 부재료는 믹서(4)에서 혼합되면서 건조되어 수분 함량 25%이고 호화전분이 상당량 포함된 과립상으로 콘베이어(S4)에 배출되며, 배출된 과립상의 재료는 콘베이어(S4)를 통해 선별기(5)에 공급되어 금속 플라스틱 조각등 비 연소 물질이 분리된다.상기 선별기(5)에서 배출되는 과립상의 재료는 콘베이어(S5,C2,S6)을 통해 숯 성형기(6)제공되고, 숯 성형기(6)는 제공되는 과립상의 재료는 스크류압출기에서 고형으로 압출되면서 연소용 숯의 크기로 절단된 후 콘베이어(C6)를 통해 열풍건조기(7)에 제공된다.상기 열풍건조기(7)는 공급관(p2)을 통해 열풍이 제공되며, 성형된 재료는 열풍건조기(7) 내에서 수분함량 15%이하로 건조되고 콘베이어(C4)를 통해 정량 공급기(8)로 제공되고, 정량공급기(8)에 제공된 건조 성형 재료를 체류되면서 탄화기(9)에서 요구되는 정량을 연속하여 공급한다.상기 탄화기(9)는 상기 정량공급기(8)로부터 제공되는 건조 고형 재료를 건류 탄화시켜 소망의 폐기식품 숯을 얻으며, 탄화기(9)에서 탄화된 숯의 일부는 탄화기의 연소실에 제공하여 탄화기의 구동 연료로 사용하고 건류 탄화과정에서 발생하는 건류 가스도 연소실에서 방출하면서 연소시켜 탄화기의 구동연료로 사용하는 것이다.또, 상기 탄화기(9)로부터 방출되는 폐열은 열교환 수단을 통해 열풍으로 회수되어 상기와 같이 열풍건조 믹서와 열풍건조기에 공급되는 것이다.상기 탄화기(9)의 구동 연료로서 연료유를 사용하는 것이 경제적일 때에는 상기 탄화 과정에서 얻어진 숯을 상품화하고 구동연료는 유류 등 대체연료를 사용한다.

상기와 같이 이 발명은 환경 친화적이고 항구적인 폐기식품 처리 방안으로서 폐기식품을 주재로 하는 연료용 숯과 그 제조 방법 및 제조장치를 제공하고, 더 나아가 외부로부터 에너지 유입을 최소화함으로써 경제성이 제고된 폐기식품 숯 제조 장치를 제공하고, 연속적이고 효율적으로 폐기식품으로부터 연료용 숯을 얻는 장치를 제공하는 것이다.

Claims

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탄수화물과 소채류가 주성문인 폐기식품 또는 부재료를 파쇄기로 공급하기 위한 재료공급기와 , 상기 재료공급기로부터 공급된 재료를 파쇄하기 위한 파쇄기와 주재료와 부재료를 혼합하기 위한 혼합기와 혼합된 재료를 건조시키기 위한 건조기와 건조된 재료를 탄화시키기 위한 탄화기를 포함하는 탄수화물과 소채류가 주성분인 폐기식품을 탄화시켜 숯을 제조하는 장치에 있어서,

수분이 80% 이상이고 탄수화물과 소채류가 주성분인 폐기식품을 공급수단을 통하여 파쇄기(2)로 연속 공급하는 재료 공급기(1)와, 상기 재료 공급기(1)로부터 공급수단을 통하여 공급되는 폐기식품 재료를 알갱이 상태로 만드는 파쇄기(2)와, 상기 파쇄기(2)로부터 공급수단을 통하여 제공된는 알갱이 상태의 주재료와 부재료 공급기(3)로부터 공급수단을 통하여 제공되는 부재료를 열풍이 제공되는 회전드럼내에서 과립상으로 건조시켜 연속적으로 배출하는 열풍건조믹서(4)와, 상기 열풍건조믹서(4)로부터 공급수단을 통하여 제공되는 과립상의 재료를 숯의 형태와 크기로 성형하는 숯 성형기(5)와, 상기 숯 성형기(6)로부터 공급수단을 통하여 연속 제공하는 숯 형상의 재료를 열풍이 제공되는 건조실 내에서 이송하면서 건조시키기 위한 이송수단을 갖는 열풍건조기(7)와, 상기 열풍건조기(7)로부터 공급수단을 통하여 제공된 건조된 숯 형상의 고형 재료를 건류법으로 탄화시키는 건류탄화기(9)와, 상기 건류탄화기(9)로부터 방출되는 폐열을 열풍건조 믹서(4)와 열풍건조기(7)에 제공하기 위한 열풍공급수단(P1,P2)이 순차적으로 구성된 것을 특징으로 하는 폐기식품을 이용한 숯의 제조장치.