KR100901792B1 - 원료의 함수율 조절이 가능한 펠릿 연료 제조장치 및 그의제조방법 - Google Patents

원료의 함수율 조절이 가능한 펠릿 연료 제조장치 및 그의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목재를 재질로 하는 펠릿 연료를 제조함에 있어서, 원료를 건조로에 통과시키되 상기 건조로에서 배출될 때의 모든 원료의 함수율이 가장 최적 상태의 원료의 함수율보다 낮게 형성하는 단계와, 상기 배출된 원료의 함수율을 측정하는 단계와, 상기 측정된 함수율과 미리 설정된 상태의 최적의 원료 함수율과의 차이를 비교하는 단계와, 상기 차이 나는 함수율만큼 원료에 수분을 공급하는 단계에 의해 제조되는 원료의 함수율 조절이 가능한 펠릿 연료 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 원료(톱밥)를 과건 상태가 되도록 건조로에서 건조하고 부족한 함수율만큼 수분을 혼합하여 원료가 배출되도록 함으로써 원료의 과습과 과건 상태를 구분할 필요가 없게 되어 종래의 펠릿 원료 제조장치와 같은 분류장치가 필요 없게 되며, 또한 과습 원료를 톱밥 공급용 저장탱크로 건조를 위한 재이송하지 않아도 되어 장치의 단순화와 공정의 단순화를 도모할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
원료, 함수율, 펠릿, 연료

Description

원료의 함수율 조절이 가능한 펠릿 연료 제조장치 및 그의 제조방법{Lumber pelet manufacture device and it's process}
본 발명은 펠릿 연료 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펠릿 연료 제조공정 중 원료(톱밥)를 건조함에 있어 건조로에서 배출되는 원료의 함수율을 최적의 함수율보다 낮은 상태로 배출하도록 하고, 상기 건조로에서 배출된 원료에 물을 분사하여 원하는 함수율을 얻을 수 있도록 하기 위한 펠릿 연료 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
펠릿 연료란 목재를 파쇄하고 이를 압축해 펠릿(pellet) 형태로 성형한 것으로, 단위 체적당 발열량이 높고 형태와 크기가 일정하므로 정량공급이 가능하게 되어 산업적인 이용이 가능하면서도 매우 경제적인 연료이다.
종래에는 [도 1]에 도시된 바와 같이 톱밥 공급용 저장탱크(101)와 상기 저장탱크(101)의 원료를 공급하기 위한 공급기(111)와, 상기 원료를 순환시켜 건조하기 위한 건조로(112)와, 상기 건조로(112)에서 배출된 원료를 이송하기 위한 이송 컨베이어(120)와, 상기 이송 컨베이어(120)로부터 이송된 원료를 저장하기 위한 중간 호퍼(130)와, 상기 중간 호퍼(130)에 저장된 원료를 함수율에 따라 분류하기 위한 함수율측정기(140a)를 구비하는 분류장치(140)와, 상기 분류장치(140)에 의해 습기가 너무 많은 과습(過濕) 상태의 원료는 다시 건조시키기 위해 톱밥 공급용 저장탱크(101)로 이송하고, 나머지 원료는 건조원료 저장탱크(102)로 이송되어 배출부를 통해 배출되는 구조의 펠릿 연료 제조장치(1)가 사용되고 있다.
그러나, 상기한 종래의 펠릿 연료 제조장치는 건조로에서 배출된 원료의 함수율을 조절이 매우 곤란한 구조로, 즉 건조로 내부에서 원료를 이송하는 속도는 전후공정의 균형(밸런스) 유지를 위해 항상 일정한 상태여서 원료의 상태 및 장치의 조건, 외부환경(기온 및 습도)의 영향 등에 의해 건조로에서 배출된 원료가 어쩔 때는 습기가 너무 많은 과습(過濕) 상태(이하 "과습 원료"라 한다)가 되기도, 또 어쩔 때는 습기가 너무 적은 과건(過乾) 상태(이하 "과건 원료"라 한다)가 되기도 한다.
그런데 함수율이 너무 높은 과습 원료는 고밀도 압축이 곤란하여 펠릿 제품의 표면이 매끄럽지 못하고 체적당 발열량이 낮아지는 단점을 가지며, 함수율이 너무 낮은 과건 원료는 펠릿 형성을 위한 압축시 마찰이 심하고 쉽게 응집되지 않아 쉬 분쇄되며, 또 윤활작용의 부족으로 압축시 소요압력이 높아지는 단점을 갖게 된 다.
따라서 종래의 장치는 건조로를 통과한 원료를 함수율 측정기에 의해 측정한 다음 과습 원료면 다시 건조시키기 위해 공정의 처음, 즉 톱밥 공급용 저장탱크로 이송하여야 하므로 생산성이 현저히 떨어지고 펠릿 제조비용이 상승하게 되며, 과건 원료는 속수무책이어서 그대로 배출시켜서 펠릿으로 제조할 수밖에 없으며, 이처럼 과건 원료는 펠릿 형성을 위한 압축시 마찰이 심하게 되고, 또 소요압력이 높아져 장치에 큰 부하가 걸리게 되며, 제조된 펠릿이라 할지라도 응집력이 약해 쉬 분쇄되는 단점을 갖는다.
따라서 본 발명은 종래의 펠릿 연료 제조장치처럼 최적의 함수율을 갖도록 건조로의 속도 및 온도를 조절하다 보면 결국 과습 원료가 배출되기도 하고, 과건 원료도 배출되기도 하는 단점을 해결하기 위해 개발한 것으로, 본 발명자는 원료를 모두 과건하는 것은 그다지 어렵지 않고, 또 과건된 상태의 원료는 필요로 하는 양만큼의 물만 분사하면 쉽게 함수율을 조절할 수 있다는 점에 착안하였다.
즉 본 발명은 목재를 재질로 하는 펠릿 원료를 제조함에 있어 원료를 건조로에 통과시키되 상기 건조로에서 배출될 때의 모든 원료의 함수율을 가장 최적 상태의 원료의 함수율보다 낮게 형성하고, 상기 배출된 원료의 함수율을 측정한 다음 상기 측정된 함수율과 미리 설정된 상태의 최적의 원료 함수율과의 차이를 비교하여 상기 차이 나는 함수율만큼 원료에 수분을 공급함으로써 최종 배출된 원료의 함 수율은 펠릿제조에 최적의 상태를 유지하도록 하였다.
이처럼 본 발명은 원료(톱밥)를 과건 상태가 되도록 건조로에서 건조하고 부족한 함수율만큼 수분을 혼합하여 원료가 배출되도록 함으로써 원료의 과습과 과건 상태를 구분할 필요가 없게 되어 종래의 펠릿 원료 제조장치와 같은 분류장치가 필요 없게 되며, 또한 과습 원료를 톱밥 공급용 저장탱크로 건조를 위한 재이송하지 않아도 되어 장치의 단순화와 공정의 단순화를 도모할 수 있는 효과를 갖는다.
또 본 발명에 의해 제조된 원료는 항상 일정한 수분을 함유한 상태이므로 압축이 용이하여 장치에 무리를 주지 않으면서 최적 상태의 펠릿을 제조할 수 있어 과습 및 과건 원료로 인해 발생하는 폐단을 최소화할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
[도 2]는 본 발명에 따른 원료의 함수율조절이 가능한 펠릿 연료 제조장치(100)의 구조를 도시한 것으로, 본 발명은 크게 톱밥 공급용 저장탱크(101)와, 상기 톱밥 공급용 저장탱크(101)로부터 원료를 공급받아 건조하는 건조로(112)와, 상기 건조로(112)로부터 배출된 원료를 이송하는 이송 컨베이어(120)와, 상기 이송 컨베이어(120)로부터 이송된 건조원료를 저장하기 위한 건조원료 저장탱크(102)로 이루어지는 펠릿 연료 제조장치에 있어서, 상기 건조원료 저장탱크(102)의 내부에는 함수율 측정기(140a)가 설치되고, 하단 배출구(102a)에는 이송 스크루가 내장된 혼합기(150)가 연결되도록 하며, 상기 혼합기(150)의 상단에는 다수개의 물 분사장치(151)가 설치되어 혼합기의 내부에 물을 분사할 수 있도록 하되 상기 물 분사장치(151)는 함수율 측정기(140a)에 의해 측정된 원료의 함수율과 미리 설정한 최적상태의 원료의 함수율 간의 차이를 비교하여 물 분사장치(151)의 물 분사량을 조절하기 위한 미도시된 제어장치를 포함하도록 구성된다.
상기 제어장치는 실질적으로 물 분사장치(151)에 물을 공급하는 펌프를 제어하기 위한 수단이며, 상기 제어장치에는 건조된 원료의 함수율과 미리 설정한 최적상태의 원료 간의 함수율 차이를 비교하기 위한 비교수단을 구비함은 당연할 것이다. 이때 상기 제어장치는 CPU 또는 PC로 구성될 수도 있다.
상기 함수율 측정기(140a)는 비파괴함수율 측정센서가 사용됨이 바람직한데, 상기 비파괴함수율 측정센서는 일반적으로 전기저항식, 전기용량식, 마이크로웨이브형 등이 있으며, 상기 전기저항식 및 전기용량식은 원료의 함수율에 따라 전기저항이나 전기 전도성이 달라지는 원리를 이용한 형태로 정확성은 높지만 원료를 분쇄하며 측정하기 때문에 본 발명에서는 사용이 어렵고, 마이크로웨이브형은 원료의 유전특성을 이용하는 방법으로 원료를 분쇄하지 않고도 많은 양을 빠른 시간 안에 측정이 가능하며 측정범위가 넓은 장점을 가지기 때문에 본 발명에서는 상기 마이크로웨이브형을 사용함이 바람직하다.
또한 상기 비파괴함수율 측정센서의 센서출력신호는 공급된 원료의 밀도에 영향을 받기 때문에 검출하는 위치에서는 원료가 같은 밀도로 통과되도록 하는 것이 바람직하고, 따라서 상기 비파괴함수율 측정센서는 건조원료 저장탱크(102)의 배출구(102a)에 장착되는 것이 바람직하다.
상기 건조로(112)는 가열수단에 의해 내부의 원료를 이송하면서 건조되도록 하는 장치로, 상기 건조로(112)는 전후 공정의 밸런스를 위해 항상 일정한 속도를 유지하여야 한다. 결국 원료는 원료 자체의 함수율 차이 및 조건 등에 의해 원료가 항상 최적의 함수율을 갖도록 건조시키는 것은 거의 불가능한 것이어서 최적의 함수율을 갖도록 건조로(112)의 속도 및 온도를 조절하다 보면 결국 과습 원료가 배출되기도 하고, 과건 원료도 배출되기도 한다.
상기 혼합기(150)는 건조원료 저장탱크(102)의 배출구(102a)에 연결되며, 다수개의 물 분사장치(151)가 혼합기(150)의 상단에 일정간격 이격되도록 설치되어 진다.
상기 물 분사장치(151)는 공지의 펌프(미도시)에 물공급관(미도시)에 의해 연결되며, 물을 미세한 입자로 분무할 수 있는 노즐로 이루어짐이 바람직하다.
상기 펌프는 공지의 제어장치(미도시)에 의해 제어되어 지는데, 상기 제어장치는 함수율 측정기(140a)에도 연결되어 원료의 함수율을 측정하여 얻어진 측정치와 가장 최적상태의 원료 함수율(미리 작업자에 의해 설정된 상태)의 차이를 비교하여 물 분사장치(151)를 통해 물 분사량을 조절하게 된다.
상기한 구성을 갖는 본 발명 원료의 함수율조절이 가능한 펠릿 원료의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
목재를 재질로 하는 펠릿 원료를 제조함에 있어서 원료를 건조로에 통과시키되 상기 건조로에서 배출될 때의 모든 원료의 함수율이 가장 최적 상태의 원료의 함수율보다 낮게 형성하는 단계와, 상기 배출된 원료의 함수율을 측정하는 단계와, 상기 측정된 함수율과 미리 설정된 상태의 최적의 원료 함수율과의 차이를 비교하는 단계와, 상기 차이 나는 함수율만큼 원료에 수분을 공급하는 단계에 의해 최적의 함수율을 갖는 펠릿을 제조할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명 펠릿 연료 제조장치로부터 최종적으로 배출된 원료는 펠릿 성형시 최적의 조건을 갖도록 일정한 수분이 함유된 상태이므로 고밀도 압축이 가능하고, 펠릿 형성을 위한 압축시 마찰이 심하지 않으며, 제품화된 펠릿의 경우 표면이 매끄럽고 쉬 분쇄되지 않는 장점을 갖게 된다.
상기와 같이 본 발명을 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.
도 1 - 종래 펠릿 원료 제조장치를 도시한 구조도.
도 2 - 본 발명 펠릿 원료 제조장치를 도시한 구조도.
도 3 - 본 발명에 있어서 혼합기 부분을 보이기 위한 상세도.
도 4 - 본 발명의 또 다른 적용상태를 보이기 위한 참고도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 종래 펠릿 원료 제조장치
100: 본 발명 펠릿 원료 제조장치
101: 톱밥 공급용 저장탱크 102: 건조원료 저장탱크
111: 공급기 112: 건조로
113: 배출부 120: 이송 컨베이어
130: 중간 호퍼 131: 이송 컨베이어
140: 분류장치 140a: 함수율측정기
141,142: 이송 컨베이어 150: 혼합기
151: 분사기
A: 톱밥제조기 B: 톱밥 공급장치

Claims (2)

  1. 톱밥 공급용 저장탱크(101)와, 상기 톱밥 공급용 저장탱크(101)로부터 원료를 공급받아 건조하는 건조로(112)와, 상기 건조로(112)로부터 배출된 원료를 이송하는 이송 컨베이어와, 상기 이송 컨베이어로부터 이송된 건조원료를 저장하기 위한 건조원료 저장탱크(102)로 이루어지는 펠릿 연료 제조장치에 있어서,
    상기 건조원료 저장탱크(102)의 내부 하단 배출구(102a)에는 함수율 측정기(140a)가 설치되고, 상기 하단 배출구(102a)에는 이송 스크루가 내장된 혼합기(150)가 연결되도록 하며, 상기 혼합기(150)의 상단에는 다수개의 물 분사장치(151)가 설치되어 혼합기의 내부에 물을 분사할 수 있도록 하되 상기 물 분사장치(151)는 함수율 측정기(140a)에 의해 측정된 원료의 함수율과 미리 설정한 최적상태의 원료의 함수율 간의 차이를 비교하여 물 분사장치(151)의 물 분사량을 조절하기 위한 제어장치를 포함하도록 구성되어짐을 특징으로 하는 원료의 함수율 조절이 가능한 펠릿 연료 제조장치.
  2. 삭제
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