KR100653444B1

KR100653444B1 - 폐목을 이용한 목탄 제조장치

Info

Publication number: KR100653444B1
Application number: KR1020050090457A
Authority: KR
Inventors: 김기소
Original assignee: 김기소
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-01-03

Abstract

탄화실에서 생성되어 연소실내에 공급되는 가연성 가스량을 증대시켜 화력을 증대시킴으로써 생산성을 향상시키고, 연소실에서 배출되는 폐열을 난방용 또는 온수용의 열원으로 활용함으로써 자원을 절약하고 열효율을 높일 수 있는 폐목을 이용한 목탄 제조장치를 개시한다.

본 발명의 목탄 제조장치는, 탄화실(10)과, 상기 탄화실을 가열하기 위한 연소실(20)과, 상기 탄화실에 폐목을 공급하기 위한 폐목 공급부(30)와, 상기 탄화실에서 탄화된 목탄을 배출하기 위한 목탄 배출부(40)와, 상기 탄화실과 연소실을 둘러싸는 외기순환실(50)과, 상기 외기순환실내로 외기를 지속적으로 유입하기 위한 송풍기(51)와, 외기순환실과 연소실 사이에 연통하여 외기순환실내의 외기가 연소실내에 공급되도록 하는 외기공급관(52)과, 상기 탄화실과 연소실 사이에 연통하여 탄화실내에 생성된 탄화가스가 연소실 내에 공급되도록 하는 가스공급관(54)을 포함하여 구성되며, 상기 가스공급관의 연소실측 끝단에 유속가속부(55a)를 가지는 벤츄리관(55)을 구비하고, 상기 외기공급관의 연소실측 끝단은 점점 내경이 작아지는 형상의 토출구(53)로 형성하며, 토출구를 상기 벤츄리관내에 관통시켜 유속가속부 중앙의 유속흐름방향을 향하여 위치시킨 구성이다.

Description

폐목을 이용한 목탄 제조장치 {DEVICE FOR PRODUCING CHARCOAL USING WASTE WOOD}

도 1은 본 발명에 따른 목탄 제조장치를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 목탄 제조장치를 나타낸 단면도.

도 3은 도 2의 I-I선 단면도. A부 확대도.

도 4은 도 2의 A부 확대도.

도 5는 도 2의 B부 확대도.

도 6는 본 발명에 따른 목탄 제조장치의 배기가스 처리부를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 탄화실 11 : 스크류

20 : 연소실 20a : 배기구

21 : 점화기구 22 : 연료분사노즐

23 : 연료공급원 30 : 폐목공급부

40 : 목탄배출부 50 : 외기순환실

51 : 송풍기 52 : 외기공급관

53 : 토출구 54 : 가스공급관

55 : 벤츄리관 55a : 유속가속부

61 : 제1 열교환기 62 : 제2 열교환기

63 : 정화기

본 발명은, 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실로 공급되는 가연성 가스의 공급량을 늘리고 뜨거운 공기를 연소실로 공급하는 것에 의해 연소시의 연소효율을 높임과 동시에 연소실내의 화력을 증대시킬 수 있으며 연소실에서 배출되는 폐열을 온수나 난방용으로 활용하는 것에 의해 자원절약 및 열효율을 극대화시킬 수 있는 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업체 또는 건축현장에서 다량으로 나오는 폐목은 주로 목탄으로 제조함으로써 재활용하고 있다. 폐목으로 목탄을 제조하는 장치는, 통상 폐목이 넣어지는 탄화실과, 이 탄화실을 가열하여 내부의 폐목을 탄화시키기 위한 연소실과, 상기 탄화실과 연소실의 바깥둘레를 감싸는 내화벽돌로 이루어지는 단열벽을 주요 구성으로 하고 있으며, 연소실에는 연료공급원으로부터 연료를 공급받아 분출하는 연료분사노즐과 점화를 위한 점화기구가 구비되어 있고, 폐목은 작은 칩 형태로 분쇄하여 탄화실내로 공급되도록 구성하고 있다.

또한, 폐목의 탄화시 탄화실내에서 발생하는 탄화가스는 연소실로 강제 순환시켜 이 탄화가스에 포함된 가연성 가스를 연료로 사용함으로써 목탄 제조시의 연 료사용량을 줄일 수 있도록 되어 있고, 폐목에 포함된 합성수지류 또는 고무류 등의 가연성 폐기물에 의해 발생하는 다이옥신 등의 유해물질은 연소실에서 재연소 시킴으로써 대기로 배출되는 유해물질을 최소화할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 폐목을 이용한 목탄 제조장치는, 탄화실에서 발생하는 탄화가스를 단순히 연소실로 유도하는 통로에 의해 공급하도록 되어 있기 때문에 공급량이 적고, 또한 탄화실과 연소실 내부의 압력차가 크지 않기 때문에, 탄화실에서 연소실내로의 가연성 가스의 흐름도 원활하지 않아 연소실의 화력이 충분하지 못한 문제가 있었다. 더욱이 연소실내로 공급되는 연소용 공기로서 온도가 낮은 외기를 사용하므로, 공기의 낮은 온도가 연소 효율을 저하시키는 원인으로 되었고, 이로 인해 목탄의 제조시간이 길어짐에 따라 생산성이 저하되는 단점이 있었다.

또한, 탄화실과 연소실의 단열을 위해 내화벽돌을 사용하기 때문에, 장치의 제조에 어려움이 있고, 내화벽돌이 뜨거워져 작업자가 화상을 입는 것을 방지하기 위해 내화벽돌내에 별도의 냉각수단을 구비하기 때문에, 제조비용을 상승시키는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 연소실내에 고온의 연소용 공기를 공급하고, 탄화실에서 발생하는 가연성 가스를 연소실에 고속으로 원활하게 공급하여 공급량을 증대시키는 것에 의해 연소효율을 높임과 동시에, 연소실내에 높은 화력을 유지하여 목탄의 제조시간을 단축시키고 목탄의 생산량을 증대시킬 수 있는 폐목을 이용한 목탄 제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 탄화실과 연소실의 바깥둘레에 외기순환실을 구비하여 외기를 고속으로 공급하는 것에 의해 단열기능은 물론 냉각기능을 겸하도록 함으로써 장치의 제조를 용이하게 하고 비용을 절감할 수 있는 폐목을 이용한 목탄 제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연소실에서 배출되는 폐열을 난방용 또는 온수용의 열원으로 활용함으로써 자원을 절약하고 열효율을 높일 수 있는 폐목을 이용한 목탄 제조장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폐목을 탄화시키기 위한 탄화실과, 상기 탄화실을 가열하기 위한 것으로 연료분사노즐 및 점화기구를 가지는 연소실과, 상기 탄화실에 폐목을 공급하기 위한 폐목 공급부와, 상기 탄화실에서 탄화된 목탄을 배출하기 위한 목탄 배출부를 구비하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 있어서, 상기 탄화실과 연소실을 둘러싸는 외기순환실과, 상기 외기순환실내로 외기를 지속적으로 유입하기 위한 송풍기와, 외기순환실과 연소실 사이에 연통하여 외기순환실내의 외기가 연소실내에 공급되도록 하는 외기공급관과, 상기 탄화실과 연소실 사이에 연통하여 탄화실내에 생성된 탄화가스가 연소실 내에 공급되도록 하는 가스공급관을 포함하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기 가스공급관의 연소실측 끝단에 유속가속부를 가지는 벤츄리관을 구비하고, 상기 외기공급관의 연소실측 끝단은 점점 내경이 작아지는 형상의 토출구로 형성하며, 토출구를 상기 벤츄리관내에 관통시켜 유속가속부 중앙의 유속흐름방향을 향하여 위치시킨 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기 목탄 배출부에 목탄을 냉각시키기 위한 냉각수단을 구비하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기 연소실의 배기구에 배기가스와 열교환하는 열교환기를 연결한 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 특징이 있다.

이하, 본 발명에 따른 목탄 제조장치를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 폐목을 이용한 목탄 제조장치를 나타낸 사시도 및 단면도로서, 본 발명의 목탄 제조장치는 폐목을 탄화시키기 위한 탄화실(10)과, 이 탄화실(10)의 바깥둘레에 탄화실(10)을 가열하기 위한 연소실(20)을 구비하고 있다.

탄화실(10)은 원통형으로 형성되어 회전구동수단 및 회전지지수단에 의해 회전가능하게 되어 있고, 내부의 안둘레면에 스크류(11)가 구비되어 폐목 공급부(30)를 통해 공급된 작은 칩 형태의 폐목을 목탄 배출부(40)쪽으로 이동시키도록 되어 있다.

상기 회전구동수단은 탄화실(10) 일측에 구비된 기어부(12)와 구동모터(13)에 구비된 기어부(14)를 체인(15)으로 연결하여 구성되고, 회전지지수단은 탄화실(10)의 양측 바깥둘레면을 회전지지하는 복수개의 지지롤러(16)로 구성된다.

상기 폐목 공급부(30)는 탄화실(10) 일측에 연통하는 원통형상의 공급통체(31)를 구비하고, 내부에 구동모터(32)로 회전하는 폐목이송용 스크류(33)가 구비되어 있으며, 상부에 칩 형태의 폐목이 투입되는 투입구(34)를 구비하고 있다.

상기 목탄 배출부(40)는 탄화실(10)의 폐목 공급부(30) 반대쪽과 연통하는 원통형상의 배출통체(41)를 구비하고, 도 3도에서 나타낸 바와 같이 내부에 구동모터(42)로 회전하는 목탄이송용 스크류(43)가 구비되어 있으며, 일측에 목탄을 배출하기 위한 배출구(44)를 구비하여 구성된다.

또한, 목탄 배출부(40)는 도 5에서 나타낸바와 같이 배출통체(41)에 목탄을 냉각시키기 위한 냉각수단을 구비하고 있으며, 이 냉각수단은 내부에 냉각수가 순환하는 냉각파이프(45)를 목탄 이송 공간 둘레에 배치하여 이루어진다.

연소실(20)은 일측 내부에 점화기구(21)를 구비하는 연료분사노즐(22)이 설치되어 연료공급원(23)으로부터 예를 들면 액화가스를 공급받아 연소실(20)내로 분사함과 동시에 점화기구(21)로 점화하여 연소시키도록 되어 있으며, 연소로 인해 발생하는 배기가스는 상부에 위치한 배기구(20a)로 배출되도록 되어 있다.

한편, 본 발명은 상기 탄화실(10)과 연소실(20)의 단열 및 냉각기능을 위해 탄화실(10)과 연소실(20)의 바깥둘레를 둘러싸는 외기순환실(50)을 구비하고 있으며, 이 외기순환실(50)에는 송풍기(51)에 의해 외기가 고속으로 강제 유입되도록 되어 있다. 또한 상기 외기순환실(50)은 연소실(20)과 외기공급관(52)을 통해 연결되고, 연소실(20)내에 위치하는 외기공급관(52)의 끝단에는 연소용 외기를 고속으로 토출하기 위한 토출구(53)를 형성하고 있다.

또한 상기 탄화실(10)과 연소실(20)은 가스공급관(54)으로 연결된 것으로, 가스공급관(54)의 일측은 탄화실(10)의 목탄 배출부(40)측 상부에 연통되고, 타측은 연소실(20)의 연료분사노즐(22)의 반대쪽에 연결된 구성이며, 상기 탄화실(10)쪽의 연결부분은 탄화실(10)보다 높은 곳에 위치하여 탄화실(10)내의 탄화가스가 용이하게 유도될 수 있도록 되어 있다.

또한 도 4에서 나타낸바와 같이 연소실(20)쪽의 연결부분에는 탄화가스를 연소실(20)내에 빠른 속도로 공급하기 위한 벤츄리관(55)이 구비되어 있고, 이 벤츄리관(55)은 선단부에 내경이 작은 유속가속부(55a)를 형성하고 있으며, 상기 외기공급관(52)의 토출구(53)는 상기 벤츄리관(55)을 관통하여 유속가속부(55a) 중앙의 유속흐름방향을 향하도록 배치된 구성이다.

그리고 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 연소실(20)의 배기구(20a)에는 복수개의 제1 및 제2 열교환기(61,62)와 정화기(63)가 연이어 연결된 것으로, 배기구(20a)는 제1 열교환기(61)내에 구비된 제1 열교환파이프(61c)의 입구(61a)와 연통되고, 제1 열교환파이프(61c)의 출구(61b)는 제2 열교환기(62)내에 구비된 제2 열교환파이프(62c)의 입구(62a)와 연통되며, 제2 열교환파이프(62c)의 출구(62b)는 정화기(63)의 입구(63a)와 연결되고, 정화기(63)에서 정화된 폐가스 및 폐열은 출구(63b)를 통해 대기로 방출하도록 되어 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 열교환기(61,62)의 내부에는 물이 공급되어 제1 및 제2 열교환파이프(61c,62c)와 열교환이 이루어지도록 된 것으로, 물은 제2 열교환기(62)에 연결된 급수관(62d)을 통해 유입되고, 연결관(61d)을 통해 제2 열교환기 (62)에서 제1 열교환기(61)로 흐르도록 되어 있다.

제1 열교환기(61)는 수증기배출관(64a)에 의해 수증기배출기(64)와 연결되어 제1 열교환기(61)내에서 발생한 수증기를 대기로 배출할 수 있도록 되어 있고, 수증기 배출시 수증기배출기(64)내에 생긴 물은 밸브(64b)를 통해 배출시킬 수 있도록 되어 있다.

한편, 정화기(63)의 정화실(63c)에는 물이 저장되고, 출구(63b)쪽에는 필터(63d)가 구비되어 있다. 따라서, 배기가스에 포함된 먼지 등의 이물질은 정화실(63c)의 물에 흡착되어 제거됨과 동시에, 필터(63d)에 의해 제거되어 정화된 폐가스 및 폐열이 출구(63b)를 통해 대기로 방출되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 목탄 제조장치의 작용을 설명하면, 다음과 같다. 먼저, 폐목을 탄화시켜 목탄을 제조하는 과정은, 구동모터(13)를 구동시켜 탄화실(10)을 서서히 회전시키면서, 연료공급원(23)으로부터 공급되는 연료를 연료분사노즐(22)을 통해 연소실(20)내에 분사함과 동시에 점화기구(21)로 점화시켜 연소시키면, 탄화실(10)을 둘러싸고 있는 연소실(20)내의 연소열에 의해 탄화실(10) 전체가 가열된다.

이 상태에서 폐목 공급부(30)의 구동모터(32)를 구동하여 스크류(33)를 회전시킴과 동시에, 투입구(34)를 통해 작은 칩 형태로 분쇄된 폐목을 공급통체(31)내에 투입하면, 폐목은 회전하는 스크류(33)에 안내되어 탄화실(10)내로 공급되고, 탄화실(10)로 공급된 폐목은 탄화되면서 스크류(11)에 안내되어 서서히 목탄 배출부(40)쪽으로 이동하게 된다.

탄화실(10)로부터 목탄 배출부(40)의 배출통체(41)내로 이동된 목탄은, 구동모터(42)에 의해 회전하는 스크류(43)에 안내되어 배출구(44)로 배출되고, 배출과정에서 배출통체(41)에 구비된 냉각파이프(45)로 순환하는 냉수와 열교환하여 온도가 낮아진 상태로 배출되어진다. 이때 열교환을 통해 뜨거워진 물은 온수 또는 난방용으로 활용할 수도 있다.

이와 같은 목탄제조 과정에서 고열이 방출되는 연소실(20)의 단열 및 냉각작용은, 연소실(20)의 바깥둘레에 구비된 외기순환실(50)에 외기를 강하게 순환시킴으로써 수행된다. 즉 송풍기(51)를 통해 외기순환실(50)내로 외기를 강하게 유입시키면, 외기는 외기순환실(50)내를 빠른 속도로 순환하면서 공기층을 형성하게 되고, 이 공기층에 의해 연소실(20)로부터 방출되는 고열을 외부와 차단시키는 단열기능을 수행할 수 있게 되며, 또한 외기의 찬 공기가 연소실(20) 외부의 고열과 열교환하여 냉각시키는 기능을 수행함으로써 연소실(20) 주변의 온도를 낮추어 고열에 의한 화상을 예방할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 탄화실(10)에서 폐목이 탄화되는 과정에서 생성된 탄화가스를 연소실(20)에 공급하여 연소시킴으로써 탄화가스에 포함된 가연성 가스에 의해 연료 사용량을 줄일 수 있고, 탄화가스에 포함된 다이옥신등의 유해물질을 재연소시켜 제거하는 기능을 수행한다.

즉, 탄화실(10)내에서 생성된 탄화가스가 가스공급관(54)을 통해 연소실(20)내로 공급되고, 외기순환실(50)의 외기가 외기공급관(52)을 통해 연소실(20)내로 공급되면, 탄화가스에 포함된 가연성 가스가 연소실(20)내에서 연소되므로 연소실 (20)내의 화력을 증대시킬 수 있게 되고, 이로써 연료공급원(23)으로부터 연료의 공급을 중단시키거나 줄일 수 있어 연료의 사용량을 절약할 수 있다. 또한 폐목에 포함된 합성수지류 또는 고무류 등의 가연성 폐기물에 의해 발생되어 탄화가스에 포함된 다이옥신 등의 유해물질이 연소실(20)에서 재연소되므로 대기로 방출되는 것이 억제되어 대기오염을 예방할 수 있다.

이때 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 연소실(20)로 공급되는 탄화가스와 외기의 공급속도를 가속시켜 연소실(20)의 화력을 높일 수 있도록 되어 있다. 즉 송풍기(51)에 의해 외기순환실(50)로 강력하게 유입된 외기는 외기공급관(52)의 토출구(53)를 통해 빠른 속도로 분출되므로 토출구(53)의 주변 압력이 낮아지게 되고, 이로 인한 벤츄리 효과에 의해 탄화실(10)내의 탄화가스가 연소실(20)로 강하게 흡인되어 연소실(20)에 고속으로 공급되므로 탄화가스의 공급량을 늘릴 수 있다.

더욱이 벤츄리관(55)에 구비된 유속가속부(55a)에 의해서는 통로가 좁아지게 되어 유속을 더욱 가속시킬 수 있게 되므로 탄화가스의 공급량을 더욱 더 증대시킬 수 있고, 연소용으로 연소실(20)에 공급되는 외기는 외기순환실(50)에서 연소실(20)의 고열과 열교환되어 뜨거워진 상태이므로 연소실(20)의 연소효율을 더욱 높일 수 있다.

따라서, 연소 가능한 가연성 가스의 공급 증가 및 연소효율의 증대로 연소실(20)의 화력이 더욱 더 커지게 되므로, 목탄의 제조시간을 단축시킬 수 있고, 탄화실(10)내로 더 많은 폐목을 공급하여 목탄의 생산량을 늘릴 수 있으며, 폐목 공급 량의 증가로 더 많은 가연성 가스를 생성하여 연소실(20)로 공급할 수 있다.

한편, 연소실(20)의 배기구(20a)로 배출되는 고열의 배기가스는 제1 및 제2 열교환기(61,62)의 제1 및 제2 열교환파이프(61c,62c)를 차례로 통과하면서 제1 및 제2 열교환기(61,62)내에 공급된 냉수와 열교환하여 온도가 낮아지게 된다. 이어서 배기가스는 정화기(63)로 이송되고, 정화기(63)내에서 일부는 물로 응축되어 정화실(63c)내에 고이게 되고, 배기가스에 포함된 먼지등의 유해물질은 정화실(63c)의 물에 흡착되거나, 필터(63d)에 의해 제거된다.

이와 같이 정화실(63c) 및 필터(63d)을 통과하여 정화된 폐가스와 폐열이 출구(63b)를 통해 대기로 방출되므로, 대기오염을 억제할 수 있고, 제1 및 제2 열교환기(61,62)에서 열교환되어 뜨거워진 물은 난방이나 온수로 활용하여 열효율을 극대화시킴과 동시에, 이로써 난방이나 온수로 사용되는 연료를 절약할 수 있게 된다.

본 발명의 권리범위는 지금까지 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 의하면, 연소실의 단열 및 냉각기능이 연소실의 바깥둘레에 구비한 외기순환실에 의해 효과적으로 수행되므로, 장치의 제조가 용이하고 제조단가를 절감할 수 있으 며, 연소실로 공급되는 연소용 공기로서 상기 외기순환실에서 열교환된 뜨거운 외기를 공급하는 것에 의해 연소효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 연소실에 공급되는 가연성 가스의 공급량을 증대시켜 연소실의 화력을 증대시킴으로써 목탄의 제조시간을 단축시키고 더 많은 폐목을 공급할 수 있어 목탄의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 연소실에서 배출되는 고열의 배기가스를 난방 또는 온수용으로 활용하는 것에 연료를 절약할 수 있고, 배기가스를 최종적으로 정화시켜 대기로 방출함으로써 대기오염을 억제할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims

폐목을 탄화시키기 위한 탄화실과, 상기 탄화실을 가열하기 위한 것으로 연료분사노즐 및 점화기구를 가지는 연소실과, 상기 탄화실에 폐목을 공급하기 위한 폐목 공급부와, 상기 탄화실에서 탄화된 목탄을 배출하기 위한 목탄 배출부를 구비하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치에 있어서,

상기 탄화실과 연소실을 둘러싸는 외기순환실과,

상기 외기순환실내로 외기를 지속적으로 유입하기 위한 송풍기와,

외기순환실과 연소실 사이에 연통하여 외기순환실내의 외기가 연소실내에 공급되도록 하는 외기공급관과,

상기 탄화실과 연소실 사이에 연통하여 탄화실내에 생성된 탄화가스가 연소실 내에 공급되도록 하는 가스공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가스공급관의 연소실측 끝단에 유속가속부를 가지는 벤츄리관을 구비하고, 상기 외기공급관의 연소실측 끝단은 점점 내경이 작아지는 형상의 토출구로 형성하며, 토출구를 상기 벤츄리관내에 관통시켜 유속가속부 중앙의 유속흐름방향을 향하여 위치시킨 것을 특징으로 하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 목탄 배출부에 목탄을 냉각시키기 위한 냉각수단을 구비함을 특징으로 하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연소실의 배기구에 배기가스와 열교환하는 열교환기를 연결함을 특징으로 하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치.
제 4 항에 있어서, 상기 열교환기에 배기가스를 정화하여 대기로 방출하기 위한 정화기를 연결함을 특징으로 하는 폐목을 이용한 목탄 제조장치.