KR100922382B1 - 농수산물 열풍건조방법 - Google Patents

농수산물 열풍건조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농수산물 열풍건조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 순수 액화산소를 열풍건조기에서 연소시켜, 이때 발생된 열풍을 이용하여 건조가 필요한 농수산물을 신속하게 건조시키기 위한 열풍건조방법에 관한 것이다.
본 발명의 농수산물 열풍건조기는 수확 후 건조가 필요한 모든 농수산물에 적용가능하며, 벼 등의 화곡류와 두류 및 고추 등의 농산물 및 수산물에 적용할 수 있다.
상기 순수 액화산소를 이용한 열풍건조기에 사용되는 연료는 LNG, LPG, 경유 및 등유의 화석연료가 사용되며, 열풍건조기에서 순수 액화산소를 열원으로 하여 연료가 연소될때 연료와 혼합되는 순수산소의 혼합비율은 연료 15~35% : 순수산소 65~85%이다. 연료와 혼합되는 순수산소가 85% 이상이 되면 연소가 원활하지 못하며, 순수산소가 65% 이하가 되면 불꽃의 온도가 원하는 온도까지 높게 발생되지 않고 연료의 소모가 많아 비효율적이다.
순수 액화산소를 이용한 연료의 연소방식은 불꽃의 온도를 크게 높여서 열 효율을 증가 시키며, 연소시 산소가 일정량으로 공급되어 연료의 완전 연소가능하고, 환경오염물질의 배출이 없어 대기의 오염의 발생이 현저하게 줄어든다.
열풍건조기, 액화산소, 연료, 연소, 노즐

Description

농수산물 열풍건조방법{Hot wind dry method for agricultural and marine prouducts}
본 발명은 농수산물 열풍건조방법으로서 액화산소를 열원으로 하는 완전연소식 열풍건조기의 연소방법에 관한 것으로, 연소시 순수산소의 비율을 크게 높여 연료를 완전연소시키고, 열효율을 증대시켜 연료비를 획기적으로 절약할 수 있는 액화산소를 열원으로 하는 완전연소식 열풍건조방법에 관한 것이다.
상기의 열풍건조기는 수확 후 건조가 필요한 모든 농수산물에 적용가능하며, 벼 등의 화곡류와 두류 및 고추등 농산물과 수산물에 적용할 수 있다.
본 발명은 열풍건조기에서 연료가 연소될 때 순수 액화산소를 기화시켜 연료와 일정비율로 혼합하고 이를 열풍건조기의 연소장치에 공급하여 연소시키는 연소장치 및 액화산소와 연료의 혼합방법이 제공된다.
본 발명의 열풍건조방법은 농수산물을 신속하게 건조시키기 위한 것이다. 논과 밭에서 수확한 농수산물은 가공처리 전에 보관을 위하여 건조상태로 만들어야 하는데, 자연 건조시키는 경우 건조기간이 오래 걸리고 부패되기 쉬운 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 농수산물 인공건조를 위한 다양한 건조장치가 개발되어 벼 및 고추 등의 농산물과 수산물 건조에 사용되고 있으나, 최근 고유가 등 에너지 가격의 상승으로 인하여 농가의 부담이 되고 있는 실정이다. 이러한 열풍건조기의 연료비를 해결하기 위하여 본 발명은 열효율을 획기적으로 개선시킨 순수 액화산소를 열원으로 하는 열풍건조기 및 열풍건조기의 연소장치를 개발하게 되었다. 본 발명의 열풍건조기의 열효율을 높이기 위하여 액화산소통에 들어 있는 순수산소를 열원으로 하는 열풍건조기의 연소장치를 개발하였으며, 열풍건조기의 연소장치에서 연료가 연소될 때 순수산소의 함량을 연료량에 비해 약 3배가량 증대시킴으로써 연료의 소모를 획기적으로 절감하고 열풍건조기의 불꽃 온도를 크게 향상시킬 수 있는 산소를 열원으로 하는 기술을 개발하였다.
국내 등록실용공보 제20-0307932호 발명은 통 형상의 본체케이싱과 내측으로 이격배치된 내부케이싱에 버너를 장착하여 연소하는 방식으로, 연소열의 온도가 낮아 연료비가 많이 드는 단점이 있다.
최근 고유가 및 원자재 가격이 급등함에 따라 열풍건조기를 이용하는 농수산물생산업체에 연료비 부담이 크게 증대되고 있으며, 화석연료의 사용으로 인해 대기오염으로 사람들의 건강이 나빠지고, 호흡기 계통에 많은 질병이 발생되고 있어, 이와 관련하여 개량된 기술들이 개발되고 있다.
본 발명은 농수산물을 자연광으로 건조할 때 비가 오거나 날씨 변화가 심해도 수확된 농수산물을 신속하게 건조시킬 수 있으며, 자연건조시 시간이 오래 걸리는 문제점을 해결하여, 농수산물을 신속하게 시장에 출하할 수 있게 해준다.
최근에는 에너지 및 원자재 가격이 상승하여 각 농어가에서 연료비로 인한 부담이 크게 증가하고 있으며, 농어업 연료비를 절감하기 위하여 다양한 기술들이 개발되고 있다. 그리고 화석연료의 사용으로 인하여 환경오염 문제가 인류생존의 대한 문제점으로 다가오고 있어 농어업부문에서 환경오염을 방지하기 위한 기술적 노력과 관심이 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 열풍건조기에 사용되는 연료를 연소시킬 때 순수 액화산소를 기화시켜 연료와 혼합하고 노즐을 통하여 연소실에 분사시킨 후 고효율로 연소시킨다. 이때 보일러의 연료는 LPG, LNG 등의 가스나 경유, 등유 등이 사용된다. 이와 같이 열풍건조기의 효율을 높이기 위하여 사용되는 상기 연소방식에서 연료와 혼합되는 순수산소와 비율은 연료 15~35%에 순수산소 65~85%의 비율로 혼합하여 사용한다. 상기와 같은 비율로 순수 액화산소를 연료와 혼합하여 완전 연소시키는 경우 연료 소모량은 종래 열풍건조기에서 사용되는 연료 소모량 보다 약 20%~50%정도 감소되어 연료비를 크게 절감할 수 있다. 특히 순수 액화산소의 비용은 상대적으로 저렴하고 보일러의 연료로 사용되는 LPG, LNG, 경유 및 등유 등은 국제 유가 및 천연가스 가격 상승으로 인하여, 연료를 절감할 수 있는 순수 액화산소를 이용한 연소장치가 개발되었다.
본 발명은 순수 액화산소를 기화시켜 산소를 열원으로 하는 연소방식의 열풍건조기로서 연료와 순수산소를 충분히 혼합하여 연소시키기 때문에 연료가 완전 연소되고 높은 온도로 연소된다. 즉 연료와 혼합되는 액화산소의 비율을 증가함에 따라 연소될 때의 불꽃의 온도가 종래 열풍건조기보다 훨씬 높으며, 그만큼 열풍건조기의 열효율이 향상되고 연료비를 크게 절감할 수 있게 된다. 실제 사용해본 결과 순수 액화산소 비용을 합하더라도 열풍건조기의 연료비가 종래 열풍건조기의 연료비보다 약 20%~50% 절감되는 것으로 나타났다.
그리고 순수 액화산소를 이용하여 연료를 연소시킴으로써 공기를 이용하여 연소시킬 때 불완전 연소되어 발생되는 탄화수소(HC)나 산화질소(NOx) 등 대기오염물질이 발생되지 않아 대기환경도 크게 개선되는 효과가 있다. 순수 액화산소는 가연성이 없어 저장 및 운반시 폭발의 염려가 없으므로 취급이 용이하다.
또한, 본 발명의 열풍건조기는 이동 설치가 용이하고, 농수산물의 종류에 구애됨이 없이 저렴한 비용으로 농수산물 건조가 가능하며, 건조시 품질이 저하되지 않아 농수산물의 상품가치를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 농수산물 열풍건조기에 관한 것으로 벼, 보리 등의 화곡류와 두류 및 고추 등의 농산물과 수산물을 수확한 후 신속하게 인공 건조하기 위한 것이다.
본 발명은 농수산물을 열풍으로 건조시키기 위한 장치로서 열풍건조기(200)에 구성을 살펴보면 버너가 내부에 설치되어져 있는 연소실(203)이 열교환기의 하부에 구성되어 있으며, 그 상부에는 열교환용 연소공기의 통로를 이루는 열교환기(202)가 양측에 평행하도록 이루어져 있으며, 상기 열교환기(202) 사이를 연결하는 다수의 열교환관(204)이 설치되어져 있고, 열교환기(202) 상부에는 연소공기를 외부로 배출하기 위한 연통부(201)가 구성되어 있다.
본 발명의 농수산물 열풍건조기는 건조할 농수산물을 담은 상자를 건조실(미도시)에 배치하고, 연소실(203)을 가동시키면 내부에 설치된 버너에 의하여 점화가 되어서 고온의 연소공기가 열교환장치인 열교환기(202)와 열교환관(204)의 통로를 따라 이동하여 열교환관(204)의 외측면을 경유하도록 강제송풍되고 송풍된 공기는 열풍으로 열교환되어진 상태에서 건조실 내로 송풍되어짐으로서 건조실 내에 보관되어 있는 농수산물에 대한 건조가 이루어지게 된다.
본 발명의 순수 액화산소와 연료를 혼합하는 방식을 구체적으로 설명한다. 액화산소용기(308)의 순수 액화산소를 연료용기(408)의 연료와 함께 혼합하고, 혼합 된 순수산소 연료 혼합가스를 연소실(203)에 분사시켜 연소하게 된다. 연소실(203) 내에서 혼합가스가 연소될 때 불꽃 온도는 혼합가스 중의 순수산소 비율을 높여 줌으로써 연소온도를 높여줄 수 있으며, 연료의 추가적인 소비 없이도 연소온 도가 높아지게 되어 열풍건조기(200)의 열효율이 크게 증대되고, 연료비는 크게 낮출 수 있다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예인 순수 액화산소를 열원으로 하는 고효율 열풍건조기(200)의 연료 연소방식에 관한것으로서, 액화산소용기(308)의 순수산소와 연료용기(408)의 연료가 혼합된 혼합가스가 연소실(203)에 분사되어 연소가 된다.
본 발명의 열풍건조기(200)에 공급되는 순수 액화산소는 액화산소용기(308)에 액체상태로 보관되었다가, 열풍건조기(200)를 가동하게 되면 연료용기(408)의 연료와 일정비율로 혼합되어 열풍건조기 연소실로 분사된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 액화산소용기(308)의 액화산소는 기화기(306)에서 기화되고, 산소레귤레이터(305) 및 산소유량조절밸브(304)를 통과하면서 균일하게 조정되어 연료용기(408)의 연료와 혼합되며, 이 때 연료용기(408)의 연료도 연료레귤레이터(405) 및 연료 유량조절밸브(404)를 통하여 연료량이 균일하게 조절되어 기화된 순수산소와 일정하게 혼합된다. 상기 순수산소 연료 혼합가스는 열풍건조기(200)의 연소실에 분사되어 고온으로 연소하게 되는데 연료와 혼합되는 순수산소 비율을 65~85% 범위로 조절하여 화염의 온도를 조절하고, 연료에 혼합되는 순수산소의 함량이 증가할수록 불꽃의 온도가 상승하고 열효율이 증대된다. 종래 열풍건조기의 불꽃은 700~1000℃ 정도의 온도로 연소되나, 본 발명의 순수 액화산소를 기화시켜 산소를 열원으로 하는 순수산소 연료 혼합가스 연소방식의 열풍건조기는 연소실의 불꽃 온도를 3000~3500℃까지 상승시킬 수 있어 연료의 추가적인 소모 없이도 열풍건조기의 열효율을 획기적으로 높일 수 있다. 본 발명에서 사용되는 열풍건조기 연료는 LPG, LNG, 경유 및 등유 등의 연료가 사용되며, 열풍건조기의 연소장치를 사용하여 연소시킬 수 있는 경우 상기 연료로 한정하여 사용하는 것은 아니다.
열풍건조기에서 연소되는 순수산소 연료 혼합가스의 순수산소의 비율이 85% 이상이 되면 혼합가스 중 연료의 비율이 적게 되어 불꽃의 점화 및 연소가 불량하게 되고, 순수산소의 비율이 65% 이하가 되면 순수산소와 혼합되는 연료의 비율이 너무 높아 착화가 불규칙하고 연료가 과잉으로 소모된다.
따라서 액화산소용기의 액화산소를 기화시켜 연료용기의 연료와 혼합되는 산소의 비율을 65~85% 범위로 하고 연료의 비율을 15~35%로 하였을 때 불꽃의 점화가 양호하고 열효율이 가장 좋다.
본 발명은 순수 액화산소를 열원으로 하는 순수산소 연료 혼합가스 연소방식 및 열풍건조기에 관한 것이다. 순수 액화산소를 이용하여 연소시키는 열풍건조기 연료는 LPG, LNG , 등유 및 경유 등이 사용되며, 본 실시예에서는 LPG를 순수 액화산소와 혼합하여 열풍건조기의 연소실에서 연소시켰다. 상기 순수 액화산소는 액화산소용기(308)의 액화산소를 기화기에서 기화시켜 산소레귤레이터(305) 및 산소유량조절밸브(304)를 통해 균일하게 순수산소량을 조절하고 산소역화방지기(303)를 거쳐 연료용기의 LPG와 혼합된다.
연료용기(408)의 LPG는 연료레귤레이터(405) 및 연료 유량조절밸브(404)를 통해 균일하게 LPG 량이 조절되고, 연료역화방지기(403)를 거쳐 순수 산소와 혼합되어 열풍건조기(200)의 연소실로 분사되어 연소하게 된다. 연소실 내의 노즐을 통해 순수산소 연료 혼합가스가 분사되면 점화플러그(301)의 점화로 인하여 혼합가스 가 고온으로 연소하게 된다.
시중에 판매되는 LPG 가스의 조성을 보면 보통 프로판(C3H8) 60~80%, 부탄(C4H10) 15~30%, 에탄(C2H6) 5%로 구성되어 있으며, 상기조성 비율은 계절 및 용도에 따라 차이가 있다.
열풍건조기 연료로 사용되는 LPG의 조성은 프로판 70%, 부탄 25% 및 에탄 5%의 비율로 구성되며 LPG 연료를 순수산소로 연소시켰을 경우 발생되는 기체 및 발열량은 다음과 같다. 즉 LPG의 조성이 되는 프로판, 부탄 및 에탄은 그 구조식이 탄소(C)와 수소(H)로 구성되어 있으며, 연소시 그 반응식과 양적관계는 다음과 같다.
C + O2 → CO2 + 97200kcal/kmol
12kg 32kg 44kg
H2 + (1/2)O2 → H20 + 68400 kcal/kmol
LPG의 조성중 에탄(C2H6)은 발열반응을 하며, 반응식은 다음과 같다.
C2H6 + 3(1/2)O2 → 2CO2 + 3H2O
LPG의 조성중 프로판(C3H8)도 다음과 같이 발열반응을 하며 프로판 1Kg에 12000kcal의 열이 발생된다.
C3H6 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
LPG의 조성중 부탄(C4H10)은 다음과 같은 발열반응을 하며, 이때 발생되는 열은 부탄 1Kg에 11800kcal의 열이 발생된다.
C4H10 + 6(1/2)O2 → 4CO2 + 5H2O
시판되고 있는 LPG 1통의 무게는 20Kg이며, 이 중 프로판 70%, 부탄 25%, 에탄 5%의 비율로 구성되어 있다면 프로판의 무게는 14Kg이고, 부탄은 5Kg이며, 에탄은 1Kg이 들어있게 된다. 열풍건조기 연료로 사용되는 LPG와 혼합되는 적정 순수산소의 양은 65~85%이므로, 시판되는 LPG 20Kg 한통을 완전 연소시키기 위해서는 순수산소가 약 37Kg 내지 113Kg이 필요하다. 보다 더 바람직하게는 60~80Kg의 순수산소가 필요하며, 열풍건조기 열효율을 높이기 위해서는 연료와 혼합되는 순수산소의 비율을 증대시키면 열풍 건조기의 연소 온도가 고온이 되며 최고 3500℃까지 높아지게 된다.
LPG 가스를 액화산소용기(308)의 순수산소를 이용하여 완전 연소시킬 경우 이론적으로 질소산화물(NOx)이 배출되지 않는다. 그리고 LPG 가스의 성분이 되는 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10)은 발열반응과 함께 CO2와 물로 완전 연소되므로 실질적으로 오염물질의 배출되지 않으며, 이와 같은 순수산소 연료 혼합가스 연소방식의 열풍건조기는 연료의 소모를 적게하면서도 발열량은 많아 열효율을 크게 증대시킬 수 있다.
상기 실시예에서는 LPG 가스를 열풍건조기 연료로 사용하였을 경우만 기재하고 있으나, LNG, 경유 및 등유의 경우에도 액화산소를 이용하여 높은 온도로 완전 연소 시켜 사용할 수 있고, 이에 따른 설비 변경의 어려움 없이 이용할 수 있으므로 본 발명은 연료의 종류를 한정하는 것은 아니다.
본 발명은 순수산소를 연료와 혼합하여 연소시킴으로써 열풍건조기 연소실의 화염 온도를 높여 열풍건조기의 열효율을 증대시키기 위한 순수산소를 열원으로 하는 순수산소 연료 혼합가스 연소방식에 관한 것이다. 본 발명에서 LPG 가스와 혼합되는 순수산소는 별도의 액화산소용기(308)을 설치하여 이로부터 순수산소를 공급받아 연료와 혼합하여 열풍건조기 연소실에 분사하여 연소시킨다.
열풍건조기 연소실에 공급되는 산소는 공업적으로 생산된 순수산소를 액체상태로 액화산소용기(308)에 저장하였다가 기화시켜서 연료와 일정비율 혼합하여 연소실에 분사한다. LPG 연료와 혼합되는 액화산소용기(308)으로부터 공급되는 순수산소는 LPG와 혼합되었을 때 혼합가스 내에 LPG가 15% 이상인 경우 연소하기 시작하고 순수산소의 공급량으로 불꽃의 온도를 조절한다. 처음 열풍건조기 연소실에서 혼합가스가 노즐(300)을 통해 분사되면 점화플러그(301)의 불꽃으로 점화되며 열풍건조기 연소실에서 불꽃이 점화된 뒤에는 혼합가스관(302)으로부터 순수산소 연료 혼합가스가 지속적으로 분사되어 연소되게 된다. 이때 순수산소 연료 혼합가스는 순수산소 65~85중량%에 LPG 가스 15~35중량% 비율로 혼합된다. 균일한 순수산소 연료 혼합가스를 얻기 위해서는 액화산소용기(308)의 순수산소가 기화기(306)로 유입되어 기화된 다음 산소레귤레이터(305) 및 산소유량조절밸브(304)에서 균일하게 산소량이 조절되고 혼합가스관(302)에서 LPG 가스와 혼합된다. 이와 동시에 연료용 기(408)의 LPG는 연료레귤레이터(405) 및 연료유량조절밸브(404)에서 유량이 균일하게 조절되어 혼합가스관(302)에서 상기 순수산소와 혼합되어 열풍건조기의 연소실에 분사되어 연소된다. 이때 열풍건조기 연소실에 분사된 순수산소 연료 혼합가스는 연료의 소모를 적게 해도 산소를 열원으로 하고 있어 높은 온도의 불꽃을 내며 연소하고, 순수 산소 연료 혼합가스의 순수산소 비율이 높을수록 불꽃의 온도가 높아져 열풍건조기의 열효율이 증대된다. 종래 열풍건조기의 불꽃 온도는 700~1000℃ 정도이나, 본원 발명의 순수산소를 열원으로 하는 열풍건조기는 연소실의 불꽃 온도가 3500℃까지 높일 수 있어 열풍건조기 연소실 온도를 3000~3500℃로 유지하여 연소시킴으로써 추가적인 연료의 소모 없이도 열풍건조기의 열효율을 획기적으로 증대시킬 수 있다.
본 발명의 순수 액화산소를 열원으로 하는 순수산소 연료 혼합가스 연소방식은 이와 같이 열효율을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라 순수산소를 이용하여 연료를 완전연소시킴으로써 질소산화물(NOx)이나 탄화수소(HC) 등 대기오염물질의 발생을 근원적으로 차단할 수 있다. 또한 연료의 열효율이 높기 때문에 열풍건조기의 연료 소비량을 20%~50% 정도까지 절감할 수 있으며, 열풍건조기의 연소장치를 비교적 간단하게 설비할 수 있는 장점이 있다.
상기의 열풍건조기를 이용할 경우 비가 오거나 궂은 날씨에도 수확된 농수산물을 신속하게 건조하여 조기에 시장에 출하하거나 보관을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 열풍건조기를 이용하여 건조시킬 수 있는 농수산물은 벼 등의 화곡류나 두류 및 고추 등에 한정되는 것은 아니며, 열풍건조기가 설치될 수 있는 비닐하우스, 건물 등의 실내공간에 농수산물 건조가 이용될 수 있다.
도 1은 열풍건조기의 외관 사시도.
도 2은 액화산소용기의 순수산소와 연료용기의 연료가 혼합된 혼합가스가 열풍건 조기 연소실에 분사되어 연소되는 흐름도.
<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>
200: 열풍건조기 201: 연통부
202: 열교환기 203: 연소실
204: 열교환관 300: 노즐
301: 점화플러그 302: 혼합 가스관
303: 산소역화방지기 304: 산소유량조절밸브
305: 산소레귤레이터 306: 기화기
307: 산소 압력게이지 308: 액화산소용기
403: 연료역화방지기 404: 연료유량조절밸브
405: 연료레귤레이터 406: 연료 압력게이지
408: 연료용기

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 순수산소 연료 혼합가스를 이용한 농수산물 열풍건조기의 농수산물 건조방법에 있어서,
    액화산소용기의 순수산소를 기화기를 통하여 기화시킨 다음 산소레귤레이터 및 산소유량조절밸브를 통해 균일하게 순수산소량을 조절하는 단계; 및 연료용기의 연료를 연료레귤레이터 및 연료유량조절밸브를 통하여 균일하게 연료량을 조절하는 단계; 및 상기 균일하게 조절되고 기화된 순수산소가 산소역화방지기를 통하여 혼합가스관으로 유입되고, 상기 균일하게 조절된 연료가 연료역화방지기를 지나 혼합가스관으로 유입되어 혼합가스관에서 순수산소와 연료가 혼합되는 단계; 및 상기 순수산소와 연료가 혼합되는 단계에서 순수산소 65~85%와 연료 15~35%의 비율로 혼합되고, 상기 순수산소 연료 혼합가스가 노즐을 통하여 열풍건조기 연소실에 노즐을 통하여 분사되는 단계; 및 상기 연소된 연소가스가 열교환기로 유입되어 열교환관을 지나는 동안 열풍이 공급되어 농수산물을 열풍으로 건조하는 것을 특징으로 하는 농수산물 열풍건조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 순수산소 연료 혼합가스의 순수산소와 혼합되는 연료는 LNG, LPG, 경유 또는 등유인 것을 특징으로 하는 액화산소를 열원으로 하는 농수산물 열풍건조방법.
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KR200365710Y1 (ko) 2004-08-12 2004-10-25 대한민국 농산물 건조기용 열교환장치
KR100886568B1 (ko) * 2008-12-04 2009-03-02 김종성 액화산소를 열원으로 하는 완전연소식 고효율 보일러의 연소방법

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