KR100838589B1 - The apparatus of bio energy using food waste - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 에너지 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 음식물 쓰레기를 석유자원과 같은 형태의 가스 및 오일 형태의 바이오 에너지로 생산함으로써 고가의 환경적 처리비용을 절감하는 한편, 자원을 재활용하여 수입의 대체효과를 얻을 수 있도록 하는 음식물쓰레기를 이용한 바이오 에너지 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bioenergy manufacturing apparatus using food waste, and more particularly, to reduce the costly environmental treatment cost by producing food waste as gas and oil-type bioenergy such as petroleum resources, The present invention relates to a bioenergy manufacturing apparatus using food waste that can be used to recycle resources and obtain an alternative effect on imports.
일반적으로 음식물 쓰레기는 먹고 남은 음식류로서 생물이 섭취가능한 자원이라는 인식에 따라 가축의 사료나 유기성 자원으로서 퇴비 등으로 활용이 되었다.In general, food waste was used as compost as livestock feed or organic resources according to the recognition that food waste is a food source for living organisms.
그러나 토양오염을 방지하고 자원의 재활용 촉진을 증가시키고자 하는 정책에 따라 점차 토양매립이 금지되는 추세에 있으며, 더구나 음식물 쓰레기는 염분의 함량이 높고 수분이 많아 사료화 및 퇴비화에 효율적이지 못한 측면이 있었다.However, in accordance with the policy to prevent soil pollution and increase the recycling of resources, landfilling is gradually banned. Moreover, food waste has a high salt content and high moisture content, making it inefficient for feed and composting. .
특히, 음식물 쓰레기는 그 내용물이 약 80% 이상 수분을 포함하고 있으므로 이를 활용하여 사료화하고자 하는 경우에는 막대한 건조비용이 소요됨으로써 경제 성을 찾기에 어려웠으며, 퇴비화의 경우에는 염분의 함량이 높아 지력을 감소시킨다는 논리에 따라 음식물쓰레기를 이용한 자원화 방법에 대하여 딜레마에 빠지게 되는 문제점이 있었다.In particular, since food waste contains more than 80% of its contents, it is difficult to find economic feasibility when it is required to feed using it, and in the case of composting, it is difficult to find economic feasibility. According to the logic of reducing, there was a problem of falling into a dilemma about the resourceization method using food waste.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 고려하여 제안된 것으로, 그 목적은 퇴비화 및 사료화의 문제점을 안고 있는 음식물쓰레기의 활용방법을 달리 모색하여 에너지화하므로써 음식물 쓰레기의 재활용 방식에 새로운 활로를 모색하고, 나아가서는 고유가시대에 석유수입대체효과를 증대시킬 수 있는 장점을 가진 처리장치로서의 음식물쓰레기를 이용한 바이오 에너지 제조장치를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.The present invention has been proposed in consideration of the conventional problems as described above, and its purpose is to find a new way to recycle food waste by energyizing by exploring different ways to utilize food waste having composting and feeding problems. Furthermore, the present invention aims to provide a bioenergy manufacturing apparatus using food waste as a processing apparatus having an advantage of increasing the oil import substitution effect in the high oil price era.
본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 것으로 그 해결 수단을 설명하면,The present invention is to realize the above object and to explain the solution means,
저장조로부터 공급되는 음식물 쓰레기를 파쇄 선별기에 의하여 일정한 크기의 입자로 파쇄시키고 음식물 쓰레기에 포함된 이물질을 선별한 후 탈수부에 보내지는 음식물 쓰레기는 수분함수율을 약70% 내외로 저감시키는 탈수단계를 거친다.The food waste supplied from the storage tank is crushed into particles of a certain size by the crushing sorter, and the foreign matter contained in the food waste is sorted and the food waste sent to the dehydration part goes through a dehydration step to reduce the water content to about 70%. .
상기 탈수된 음식물 쓰레기는 건조부에 의하여 건조시켜 수분함수율 12% 내외로 건조처리가 이루어지며, 건조된 처리물은 압축공급부에 의하여 외부로부터 산소의 유입을 차단함과 동시에 후단 공정의 유화장치로 공급하게 되면 유화장치에서 유기성 재료인 처리물을 산소가 없는 분위기 하에서 가열함으로써 분자의 연결고리를 끊게 되는 크랙킹현상을 발생시켜 고형물의 재료가 오일물질로 변환되는 공정을 수행하면서 유화공정을 마친 재 형태의 잔존물은 압축배출부에 의하여 외부로 배출시키게 된다.The dehydrated food waste is dried by a drying unit to be dried to a water content of about 12%, and the dried processed material is supplied to an emulsifying device in a post process at the same time to block the inflow of oxygen from the outside by a compression supply unit. When the processed material, which is an organic material in the emulsifier, is heated in an oxygen-free atmosphere, a cracking phenomenon that breaks the linkage between molecules is generated, thereby converting the solid material into an oil material. The residue is discharged to the outside by the compression discharge unit.
상기 유화장치의 과정에서는 산소가 없는 분위기하에서 150~450℃ 범위의 가열과정을 거쳐 나오는 증기형태의 오일물질은 열교환기에 보내져 냉각시키면 일정량의 고분자 물질을 오일로 응축되어 액상오일이 추출되고 나머지 저분자 물질은 석유가스의 형태를 갖는 가스가 생성되므로서 바이오 에너지를 얻을 수 있도록 하는 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 에너지 제조장치이다.In the process of the emulsifying device, the oil in the form of steam, which goes through a heating process in the range of 150 to 450 ° C. under an oxygen-free atmosphere, is sent to a heat exchanger and cooled to condense a certain amount of polymer material into oil to extract liquid oil, and the remaining low molecular weight material. Is a bioenergy manufacturing apparatus using food waste to obtain bioenergy by producing gas in the form of petroleum gas.
본 발명은 음식물 쓰레기를 이용하여 종래와 같이 퇴비화하거나 사료화하는 차원을 뛰어넘어 음식물쓰레기를 활용하여 에너지화를 도모하여 고유가시대에 석유수입 대체효과를 증대시킬 수 있는 에너지원을 확보하여 고가의 환경적 처리비용을 절감하는 한편, 자원을 재활용하여 대체 에너지로 활용할 수 있는 등의 다양한 효과를 기대할 수 있는 것이다.The present invention goes beyond the composting or feed into the conventional way using food waste to promote energy use by using food waste to secure an energy source that can increase the replacement effect of petroleum import in the high oil price era, thereby increasing the environmental cost. While reducing the processing cost, it is possible to expect various effects such as recycling resources and using them as alternative energy.
이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 전체 구성 시스템을 나타낸 것으로, 이를 참조하여 설명하면,1 illustrates the entire configuration system of the present invention.
음식물 쓰레기를 반입하여 저장하고, 후단공정인 파쇄선별기의 처리능력에 맞게 일정량을 공급하는 기능을 가지는 음식물 저장조(10)와;A
상기 음식물 저장조(10)로부터 처리량에 맞게 공급되는 음식물쓰레기의 입자를 일정한 크기로 파쇄하는 기능과, 이물질을 선별하여 배출하는 기능을 동시에 수행하는 파쇄선별부(20)와;A
상기 파쇄선별부(20)로부터 공급받는 음식물 쓰레기는 수분함수율이 85%내외를 포함하고 있어 이를 압착,탈수공정에 의하여 수분함수율을 70%내외로 수분함수율로 낮추어 건조조건이 용이하도록 하는 탈수부(30)와;The food waste supplied from the shredding
상기 탈수부(30)에 의한 작업공정에 의하여 탈수된 음식물쓰레기를 수분함수율 12%내외로 건조하는 건조부(40)와;
건조부(40)로부터 이송되는 건조된 음식물쓰레기를 처리용량에 맞추어 일정량씩 공급하면서 공급과정에서 외부 공기의 유입을 차단하면서 후단공정으로 이송시키어 공급되도록 하는 압축공급부(51)와;
상기 압축공급부(51)를 통해 공급되는 유기성 재료인 음식물쓰레기인 처리물을 저 산소 분위기하에서 150~450℃ 범위에서 가열함으로써 분자의 연결고리를 끊게 되는 크랙킹현상이 발생하여 고형물의 재료가 액체 및 기체의 오일물질로 변환되도록 하는 유화장치(52)와;
상기 유화장치(52)을 거쳐 처리된 잔존물을 외부로 배출하면서 외부의 공기가 유화장치로 유입되는 것을 차단하도록 하는 압축배출부(53)와;
상기 유화장치(52)로부터 배출되는 유화가스를 냉각시켜 오일을 추출하는 기능을 가지는 열교환기(60)와,A
A
Cracking phenomenon that breaks the linkage of molecules occurs by heating the processed material, which is food waste, which is an organic material supplied through the
A
A
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상기 열교환기(60)를 거쳐 나오는 응축된 오일을 저장하는 오일저장조(90)와;An oil storage tank (90) for storing the condensed oil passing through the heat exchanger (60);
상기 열교환기(60)에서 냉각하여 오일을 추출하는 과정에서 남은 저분자 물질은 상온으로 온도를 낮추어도 응축되지 않고 가스형태를 유지하는 가스를 포집하여 저장하는 가스저장조(100); 를 포함하는 구성으로 제공될 수 있다.A gas storage tank (100) for collecting and storing a gas retaining a gas form without condensation even when the temperature is lowered to room temperature when the low molecular material remaining in the process of extracting oil by cooling in the heat exchanger (60); It may be provided in a configuration including a.
그리고 상기 유화장치(52)에서 배기되는 유화가스를 열교환기(60)로 보내는 배기라인에 유화가스에 포함된 분진이 관내에 협착되는 것을 방지하도록 분진 협착방지부(54)를 포함하여 구성할 수 있도록 한 것으로 이 분진 협착방지부(54)는 배기라인 관로 내에 모터에 의하여 구동되는 스크류축이 축설되어 스크류축이 회전하면서 관로 내에 협착되는 분진 등을 제거하도록 한 것이다.
도 2에서와 같이, 상기 압축공급부(51)는 공급되는 처리물이 실린더(51a)에 의하여 압축관(51b)에 연속적으로 밀어주어 압축관(51b)에 처리물이 압축되면서 후방으로 밀리어 이송되도록 하므로 압축관(51b)에 처리물이 압축상태로 이송되므로 외부공기가 유입되는 것을 차단하도록 한 것이다.
도 3에서와 같이, 상기 압축배출부(53)는 유화장치(52)에 의하여 처리과정에서 나오는 폐기물를 실린더(53a)에 의하여 압축관(53b)으로 연속적으로 밀어주어 압축되면서 후방으로 밀리어 외부로 배출되게 하면서 외부공기가 압축된 폐기물에 의하여 유화장치(52)로 유입되는 것을 차단하도록 한 것이다.And a dust
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 3, the
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이와 같은 이루어지는 본 발명에 대한 작용을 구성 단계별로 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention made as described above in more detail step by step as follows.
저장조(10)로부터 공급되는 음식물 쓰레기를 파쇄 선별부(20)에 의하여 일정한 크기의 입자로 파쇄시키고 음식물 쓰레기에 포함된 뼈, 비닐 등 이물질을 선별한다.The food waste supplied from the
상기 파쇄 및 선별단계를 거쳐 탈수부(30)에 보내지는 음식물 쓰레기는 수분함수율을 약70% 내외로 저감시키는 탈수단계를 거친 후 건조부(40)에 의하여 건조 시키어 수분함수율 12% 내외로 건조처리가 이루어지며, 여기서 건조할 때 건조열원은 아래에서 설명되는 유화단계에서 생산된 가스 및 오일을 그대로 사용할 수 있다.Food waste sent to the
상기 건조단계에 의하여 건조된 음식물 쓰레기를 압축공급부(51)에 의하여 음식물 쓰레기를 유화장치(52)에 공급하는 과정에서 외부로부터 산소의 유입을 차단함과 동시에 유화장치(52)로 음식물 쓰레기를 이송하여 공급하게 되면,
유화장치(52)에서 유기성 재료인 처리물을 산소가 없는 분위기하에서 150~450℃로 가열함으로써 분자의 연결고리를 끊게 되고 고형물의 재료가 가열된 증기상태의 오일물질로 변환이 이루어진다.
상기 과정에서 유화공정을 마치면서 남게 되는 재 형태의 잔존물을 압축배출부(53)에 의하여 외부로 배출하면서 외부의 공기가 유화장치로 유입되는 것을 차단되도록 한다.In the process of supplying the food waste to the
In the
While the emulsification process is left in the above process, the remaining ash in the form of ash is discharged to the outside by the
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상기 유화공정 중 가열온도는 200~350℃로 가열하는 것이 최적의 수율을 얻을 수 있으나 150~450℃로 가열하여도 발명의 목적은 달성할 수 있으며 전체 오일을 얻는 수율 면에서 200~350℃ 범위가 바람직하다.The heating temperature of the emulsification process may be obtained by heating to 200 ~ 350 ℃ to obtain the optimum yield, but heating to 150 ~ 450 ℃ can achieve the object of the invention and 200 ~ 350 ℃ in terms of yield to obtain the total oil Is preferred.
그리고 상기 유화공정에 의하여 배출되는 증기형태의 오일물질인 유화가스는 분진 협착방지부(54)를 거치면서 열교환기(60)에 보내지면 이를 냉각시키어 추출되는 오일은 오일저장조(90)에 저장되고, 이 과정 중 저분자 물질은 상온으로 온도를 낮추어도 응축되지 않고 가스형태를 유지하는 가스는 가스저장조(100)에 포집되어 저장되거나, 또는 본원의 건조공정이나 유화공정에 보내져서 열원으로 활용될 수 있도록 제공된다.And when the emulsion gas, which is an oil substance in the form of steam discharged by the emulsification process, is sent to the
상기 유화공정을 거쳐 얻어지는 오일에 대하여 분석실험을 통하여 다음과 같은 시험결과의 데이타를 얻고 본 발명의 유용성을 확인할 수 있었다.The oil obtained through the emulsification process was obtained through analytical experiments, and data of the following test results were obtained, and the usefulness of the present invention was confirmed.
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위와 같은 공정에 의하여 얻어지는 바이오 에너지인 오일 생성물은 액상의 오일성분으로 수송성이 용이하여 바이오 에너지 원료제품으로 그 성분의 유용성을 찾아 계속 연구할 계획이며, 본 발명의 공정에서 얻은 가스상 성분은 본원의 건조공정이나 유화공정에 보내져서 열원으로 활용하여 사용될 수 있다.Bio-energy oil product obtained by the above process is easy to transport as a liquid oil component, and plans to continue to study the usefulness of the component as a bio-energy raw material product, the gas phase component obtained in the process of the present invention is dried It can be sent to process or emulsification process and used as heat source.
도 4는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시 예 구성을 나타낸 것으로, 4 is a view showing another embodiment configuration for achieving the object of the present invention,
상기 열교환기(60)와 오일저장조(90)의 사이에는 열교환기(60)에서 응축된 오일을 재가열하여 증기화시키는 기능을 가지며 증발을 위한 에너지원으로는 유화공정 중 생산된 가스 및 오일을 사용할 수 있도록 한 증류기(70)와;Between the
상기 증류기(70)에서 증발된 오일을 다시 냉각시킴으로써 응축하는 기능을 가지며 응축된 오일은 오일저장조(90)로 보내지고 이 과정에서 발생되는 가스는 가스저장조(100)로 보내지는 2차 열교환기(80)를 더 포함하여 구성할 수 있다.By cooling the oil evaporated in the
이와 같은 구성을 포함한 본 발명은, 상기 열교환기(60)에 의하여 얻어지는 오일은 분진 등을 포함하고 있어 이를 더욱 정제하여 품질을 향상시킬 필요가 있는 경우에 적용할 수 있는 것으로,The present invention including such a configuration, the oil obtained by the
상기 열교환기(60)에 의한 응축단계에 의하여 응축된 오일을 증류기(70)에 보내져 재가열하여 증기화시키는 공정이 추가될 수 있으며, 응축된 오일은 통상 정제하지 않은 상태로 제공됨으로 이를 재가열을 하여 오일성분의 비점별로 분류응축시킴으로 정제된 오일을 얻을 수 있게 되며, 여기서 가열할 때 가열 열원은 유화단계에서 생산된 가스나 또는 오일을 사용할 수 있음은 물론이다.The condensation step by the
상기 증류기(70)에 의하여 증기화된 오일가스는 2차 열교환기(80)에 의하여 재냉각되어 오일을 추출하는 응축단계가 이루어져 추출된 오일을 오일저장조(90)에 보내지고 이 과정에서 발생되는 가스를 가스저장조(100)로 보내져 저장하게 되는 과정으로 수행될 수 있다.The oil gas vaporized by the
도 1은 본 발명의 전체적인 구성도1 is an overall configuration of the present invention
도 2는 본 발명에서의 압축공급부의 확대도
도 3은 본 발명에서의 압축배출부의 확대도
도 4는 본 발명의 다른 실시예도Figure 2 is an enlarged view of the compression supply unit in the present invention
Figure 3 is an enlarged view of the compression discharge unit in the present invention
Figure 4 is another embodiment of the present invention
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 음식물 저장조 20: 파쇄 선별부10: food storage tank 20: crush sorting unit
30: 탈수부 40: 건조부30: dewatering part 40: drying part
51: 압축공급부 52: 유화장치
53: 압축배출부 54: 분진 협착방지부51: compression supply unit 52: emulsifying apparatus
53: compressed discharge part 54: dust stenosis prevention part
60,80: 열교환기 70: 증류기
90: 오일저장조 100: 가스저장조60,80
90: oil reservoir 100: gas reservoir
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