KR100749321B1 - 피트모스를 이용한 고체연료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄의 부산물인 타르 슬러지와 피트모스를 주성분으로 하고, 여기에 연료첨가제로서 질산화합물을 첨가하여 고체연료의 발열량을 높인 것을 특징으로 하는 피트모스(peat moss)를 이용한 고체연료 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 주 연료에 통상적인 연소첨가제가 첨가된 고체연료 조성물에 있어서, 상기 주 연료는 석탄 타르 슬러지 55~67중량%와 피트모스 15~20중량%로 이루어지고, 상기 연료첨가제는 연소촉진제인 질산화합물 15~31중량%와 연소지연제인 탄산칼슘 3~6중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피트모스를 이용한 고체연료 조성물에 관한 것이다.

그리고 본 발명은 석탄의 부산물인 타르 슬러지를 주성분으로 하고, 여기에 다공성 물질인 피트모스(peat moss)를 혼합시킴으로써, 통기성이 뛰어나기 때문에 고체연료의 연소성을 높일 수 있기 때문에 왕겨, 톱밥 등과 같은 부산물을 이용한 고체연료에 비해 발열량이 높으며, 또한 가소제 등과 같은 첨가제가 함유되어 있는 폐플라스틱을 사용하지 않기 때문에 다이옥신과 같은 유해가스의 발생 우려가 없는 것이 장점이다.

피트모스, 타르 슬러지, 고체연료, 질산바륨, 질산나트륨, 질산암모늄

Description

피트모스를 이용한 고체연료 조성물{Solid fuel composition using Peat moss}

본 발명은 피트모스(peat moss)를 이용한 고체연료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피트모스와 석탄의 부산물인 타르 슬러지를 주성분으로 하고, 여기에 연소보조제로서 질산화합물을 첨가하여 고체연료의 발열량을 높인 것을 특징으로 하는 피트모스(peat moss)를 이용한 고체연료 조성물에 관한 것이다.

사람들이 일상생활에 사용하고 있는 일반적인 고체연료는 야외에서 사용하기 위한 레져용이나 또는 육류 등을 취급하는 음식점의 조리용 등의 용도로 널리 사용되고 있으며, 이와 같은 고체연료는 갈탄, 역청탄과 같은 석탄류의 주성분과 여기에 왕겨, 톱밥 또는 폐플라스틱 등과 같은 폐기물들을 혼합하고, 그리고 각종 용도에 적합하게다양한 첨가제들을 첨가하여 제조되어진다.

그러나 상기와 같이 통상적으로 제조되어지는 고체연료 중에서 석탄 등에 왕 겨, 톱밥 등과 같은 부산물을 이용한 고체연료의 경우에는 부산물을 이용하여 고체연료를 제조한다는 이점이 있는 반면에 발열량이 5,000~7,000kcal/kg 정도로 떨어지는 문제점이 있고, 또 폐플라스틱과 같은 폐기물을 이용할 경우에는 발열량이 7,500~8,000 kcal/kg까지 높아지는 반면에 폐플라스틱에 함유되어 있는 가소제 등과 같은 첨가제에 의해 발암물질인 다이옥신이 발생될 우려가 있다.

따라서 본 발명자는 석탄의 부산물인 타르 슬러지와 여기에 다공성 물질인 피트모스(peat moss)를 혼합시켜 고체연료의 주성분으로 이용하는 새로운 방법을 채택함으로써, 상기와 같은 문제점들을 해결할 수 있게 되었다.

피트모스(peat moss)란 이끼류, 갈대, 사초 등의 화분과 식물, 때로는 소나무, 자작나무 등의 수목질의 유체(遺體)가 분지에 두껍게 퇴적하여 물의 존재 하에서 균류 등의 생물화학적인 변화를 받아 분해, 변질된 것으로 토탄(土炭) 이라고도 칭하는데, 석탄처럼 지하에 매몰된 수목질이 오랜 세월동안 지압(地壓)과 지열작용을 받아 생성된 것과는 달리 식물질의 주성분인 리그린, 셀룰로오스 등이 주로 지표에서 분해작용을 받아 생성된 물질이다. 이러한 피트모스는 다공성 물질로서 통기성이 뛰어나기 때문에 고체연료의 연소성을 높이는 역할을 한다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 피트모스(peat moss)와 석탄의 부산물인 타르 슬러지를 주성분으로 하고, 여기에 연소보조제로서 질산화합물을 첨가하여 고체연료를 제조함으로써, 고체연료의 발열량을 높이는 것을 특징으로 하는 피트모스를 이용한 고체연료 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 특히 석탄의 부산물인 타르 슬러지를 주성분으로 하고, 여기에 다공성 물질인 피트모스(peat moss)를 혼합시킴으로써, 통기성이 뛰어나기 때문에 고체연료의 연소성을 높일 수 있기 때문에 왕겨, 톱밥 등과 같은 부산물을 이용한 고체연료에 비해 발열량이 높으며, 또한 가소제 등과 같은 첨가제가 함유되어 있는 폐플라스틱을 사용하지 않기 때문에 다이옥신과 같은 유해가스의 발생 우려가 없는 것이 특징이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고체연료 조성물은 주 연료에 통상적인 연료첨가제가 첨가된 고체연료 조성물에 있어서,

상기 주 연료는 석탄 타르 슬러지 55~67중량%와 피트모스 15~20중량%로 이루어지고,

상기 연료첨가제는 연소촉진제인 질산화합물 15~31중량%와 연소지연제인 탄산칼슘 3~6중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 석탄 타르 슬러지는 고체연료의 주 발열원으로 석탄의 부산물인 타르 슬러지를 사용하며, 그 사용량은 55~67중량%가 바람직하다. 타르 슬러지의 사용량이 55중량% 미만이 될 경우에는 주 발열원인 타르 슬러지의 사용량 부족으로 인해 고체연료의 연소시 충분한 발열량을 유지시키지 못할 우려가 있고, 67중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 피트모스의 사용량이나 연소보조제의 사용량이 적어지기 때문에 고체연료의 충분한 연소가 일어나지 않고 불완전 연소 등이 일어나 발열량이 저하될 우려가 있다. 본 발명에서는 반드시 상기 석탄계 타르 슬러지에만 한정하는 것이 아니고, 석유계 타르 슬러지를 적용할 수도 있다.

본 발명에서 사용하는 피트모스(peat moss)는 식물질의 주성분인 리그린, 셀룰로오스 등이 주로 지표에서 분해작용을 받아 생성된 다공성 물질로서 발열량은 물론 통기성이 뛰어나기 때문에 고체연료의 연소성을 높이는 역할을 하며, 그 사용량은 15~20중량%가 바람직하다. 피트모스의 사용량이 15중량% 미만이 될 경우에는 피트모스 사용량의 부족으로 인해 주성분인 타르 슬러지에 충분한 통기성을 부여할 수 없기 때문에 고체연료의 연소시 불완전 연소가 일어날 우려가 있고, 20중량%를 초과할 경우에는 타르 슬러지의 사용량에 비해 피트모스의 사용량이 상대적으로 증가하여 발열량이 저하될 우려가 있다.

그리고 본 발명에서 사용하는 연료첨가제로는 연소촉진제로서 질산화합물을 통상적으로 고체연료의 주성분인 석탄 타르 슬러지와 피트모스 혼합물의 완전 연소를 돕기 위해 첨가하며, 그 종류로는 질산바륨, 질산나트륨 및 질산암모늄이 있다.

상기에서 질산바륨은 착화시에 순간적인 불꽃의 발생을 억제시키는 역할을 하며, 그 사용량은 9~15중량%가 바람직하다. 질산바륨의 사용량이 9중량% 미만이 될 경우에는 고체연료에 착화가 잘 되지 않거나 또는 착화시에 순간적인 불꽃들이 심하게 발생될 우려가 있고, 그리고 15중량%를 초과할 경우에는 착화시에 순간적인 불꽃들은 억제되나 착화가 잘 되지 않을 우려가 있다.

그리고 상기에서 질산나트륨은 연소를 돕기 위한 산화제의 역할을 하는 화합물로서 그 사용량이 3~8중량%인 것이 바람직하다. 질산나트륨의 사용량이 3중량% 미만이 될 경우에는 질산나트륨 사용량의 부족으로 인해 고체연료가 충분히 연소되지 않을 우려가 있고, 8중량%를 초과할 경우에는 과량의 질산나트륨 사용으로 인해 고체연료가 연소가 급격하게 일어날 우려가 있다.

또 상기에서 질산암모늄은 고체연료의 연소시에 암모니아 가스를 발생시켜 지속적으로 불꽃을 일으키게 하는 역할을 하며, 그 사용량은 3~8중량%가 바람직하다. 질산암모늄의 사용량이 3중량% 미만이 될 경우에는 고체연료의 연소시 암모니아 가스의 발생량이 적기 때문에 불꽃이 잘 일어나지 않을 우려가 있고, 8중량%를 초과할 경우에는 고체연료의 연소시 암모니아 가스의 발생량이 너무 많아지기 때문에 급격하게 연소되어 고체연료가 빨리 소실될 우려가 있다.

그리고 본 발명에서는 고체연료가 일정시간 동안 연소가 유지될 수 있도록 첨가하는 연료첨가제인 연소지연제로서 탄산칼슘을 고체연료에 3~6중량%첨가한다. 탄산칼슘의 첨가량이 3중량% 미만이 될 경우에는 탄산칼슘 사용량의 부족으로 인해 고체연료의 연소시간이 원하는 시간만큼 유지되지 않을 우려가 있고, 6중량%를 초과할 경우에는 탄산칼슘의 과량 사용으로 인해 고체연료의 발열량이 저하될 우려가 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시 예를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 고체연료의 제조

(실시 예 1 내지 3)

하기 [표 1]에 기재된 조성비의 내용에 따라 혼합한 고체연료 조성물을 이용하여 직경 150mm, 무게 400g인 고체연료를 각각 2개씩 제조하였다.

(비교 예 1 내지 3)

하기 [표 1]에 기재된 조성비의 내용에 따라 혼합한 고체연료 조성물을 이용하여 직경 150mm, 무게 400g인 고체연료를 각각 2개씩 제조하였다.

(단위 : g)

구성성분	실시예			비교예
	1	2	3	1	2	3
석탄타르슬러지	550	600	670	800	400	750
피트모스	200	180	150	-	280	50
질산바륨	90	90	90	90	120	90
질산나트륨	50	40	30	40	70	40
질산암모늄	50	40	30	40	70	40
탄산칼슘	60	50	30	30	60	30

2. 총발열량 시험

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 시료를 각각 250㎛ 이하가 되도록 분쇄한 뒤 각각 잘 혼합하여 기건시료(氣乾試料)로 만든 후 이 기건시료를 포화식염용액을 담은 항습기속에 방치하여 제조한 항습시료(恒顯試料)를 각각 1g씩을 채취하여 (KSE3707(석탄류 및 코크스류-발열량 시험방법)에 따라 시험한 결과는 아래 [표2]의 내용과 같다.

구분	실시예			비교예
	1	2	3	1	2	3
총발열량	8,017	8,218	8,521	7,435	5,721	7,152

(단위 : kcal/kg)

상기 [표 2]의 내용과 같이 실시예 및 비교예에 대한 총발열량을 시험한 결과 실시예 1 내지 3의 경우에는 총발열량이 석탄 타르 슬러지의 함량에 비례하여 8,017~8,521 kcal/kg의 총발열량을 나타내어 비교예 1 내지 3의 총발열량에 비해 대체로 높은 반면에 비교예 1의 경우에는 석탄 타르 슬러지의 사용량이 많음에도 불구하고 다공성 물질인 피트모스가 혼합되지 않은 관계로 충분한 연소가 실시되지 아니하여 실시예 1 내지 3에 비해 총발열량이 떨어지며, 그리고 비교예 2 및 3의 경우와 같이 석탄 타르 슬러지의 사용량이 피트모스의 사용량에 비해 너무 많거나 적을 경우에도 실시에 1 내지 3에 비해 총발열량이 떨어지는 것을 알 수 있다.

따라서 본 발명에서는 석탄 타르 슬러지와 피트모스의 양을 적절히 혼합하여 고체연료를 제조할 경우에는 석탄을 주원료로 한 연료(평균 발열량 5,000~7,000kcal/kg)에 비해 발열량이 훨씬 높음을 알 수 있고, 그리고 발열량이 대체로 높다는 폐플라스틱을 주원료로 한 연료(평균 발열량 7,500~8,000 kcal/kg)에 비해서도 발열량은 떨어지지 않으면서도 가소제를 첨가한 폐플라스틱을 연료로 사용하지 않기 때문에 다이옥신과 같은 발암물질을 발생할 우려가 없는 것이 특징이다.
상기 본 발명의 구성 및 실시예에서 나타낸 석탄타르 슬러지의 중량%는 건조 슬러지를 기준으로 한 중량%이다.

상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 고체연료 조성물은 석탄의 부산물인 타르 슬러지를 주성분으로 하고, 여기에 다공성 물질인 피트모스(peat moss)를 혼합시킴으로써, 통기성이 뛰어나기 때문에 고체연료의 연소성을 높일 수 있기 때문에 왕겨, 톱밥 등과 같은 부산물을 이용한 고체연료에 비해 발열량이 높으며, 또한 가소제 등과 같은 첨가제가 함유되어 있는 폐플라스틱을 사용하지 않기 때문에 다이옥신과 같은 발암물질의 발생 우려가 없는 것이 장점이다.

Claims (2)

1. 주 연료에 통상적인 연료첨가제가 첨가된 고체연료 조성물에 있어서,

   상기 주 연료는 석탄 타르 슬러지 55~67중량%와 피트모스 15~20중량%로 이루어지고,

   상기 연료첨가제는 연소촉진제인 질산화합물 15~31중량%와 연소지연제인 탄산칼슘 3~6중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피트모스를 이용한 고체연료 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 질산화합물은 질산바륨 9~15중량%, 질산나트륨 3~8중량%, 질산암모늄 3~8중량%인 것을 특징으로 하는 피트모스를 이용한 고체연료 조성물.