KR100994207B1 - 로타리 킬른식 탄화로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로타리 킬른식 탄화로에 관한 것으로 보다 상세하게는 내화물과 철 구조물로 이루어지며 내부가 비어있어 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 하는 보온케이스(B)와; 상기 보온케이스(B) 내부로 가열된 고온의 공기를 공급하는 열원(D)과; 원통형상을 이루게 되며 상기 보온케이스(B) 내부에 회전가능하도록 지면과 수평으로 설치되고 상기 보온케이스(B) 내부의 열을 내측으로 전달하여 내부에 투입된 원료를 가열하여 탄화시키는 본체(A)와; 상기 보온케이스(B)의 일측에 형성되어 상기 본체(A)로 원료를 투입하는 투입부와; 상기 본체(A)의 말단을 감싸게 되며 하측에 배출구(38)가 형성되어 상기 본체(A)에서 생성된 숯을 배출하며 본체(A)에서 배출되는 가열된 연소가스는 상측에 부설된 파이프라인을 통해 수집하는 가스하우스(C);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른식 탄화로에 관한 것으로 이에 따라 소모되는 에너지를 최소화할 수 있어 운영비를 절감할 수 있게 된다.

탄화 재활용 원료 로타리 킬른식 탄화로

Description

로타리 킬른식 탄화로{Rotary Kiln Carbonizer}

본 발명은 로타리 킬른식 탄화로에 관한 것으로 보다 상세하게는 보온케이스 내부에 스테인레스 재질의 원통형 본체를 구비한 후 보온케이스 내부를 가열하여 본체내의 원료를 탄화시키며, 탄화 시 발생하는 연소가스를 수집하여 보온케이스 내를 가열하도록 하여 높은 효율을 달성할 수 있는 로타리 킬른식 탄화로에 관한 것이다.

종래에 폐기되는 농산물의 수확이나 가공시 발생하는 왕겨, 옥수수속, 짚단 또는 목재류를 재활용하기 위해 가열하여 탄화시켜 숯을 생산하는 탄화로가 개발되어 사용되고 있다.

상기 탄화로는 열에 의해 식물원료 그리고 광물원료(아탄,갈탄,유연탄,무연탄 등)를 탄화하여 숯을 생산하는 것으로 일반적으로 로 내부에 원료를 투입하고 내부를 가열하여 탄화시키게 된다.

이때 로 내부의 원료들은 열이 닿는 부분만 탄화되고 로의 벽에 닿아있는 부분 등은 다른 원료에 가려져 열이 가해지지 않아 완전한 탄화가 곤란한 경우가 있어 상기 로의 본체를 원통형으로 만든 후 상기 원통형의 로 본체를 회전시켜 내부 에 투입된 원료가 섞여 완전히 탄화가 이루어지도록 하는 로타리 킬른식 탄화로가 개발되었다.

그런데 종래의 로타리 킬른식 탄화로는 로 본체의 내부의 열이 외부로 배출되는 것을 방지하고 열의 의해 본체가 손상되는 것을 방지하기 위해 철구조물에 내화벽돌을 부착하여 본체를 제작하게 되므로 무게가 무거워 회전시 많은 에너지가 소모된다는 문제점이 있다.

또한 종래의 로타리 킬른식 탄화로는 단순히 숯만을 생산할 뿐 탄화로 내부에서 탄화시 발생하는 연소가능한 연소가스는 재활용하지 않고 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 운용에 필요한 에너지를 최소화할 수 있으며 연소가스를 재활용할 수 있어 비용을 절감할 수 있는 로타리 킬른식 탄화로를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 내화물과 철 구조물로 이루어지며 내부가 비어있어 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 하는 보온케이스(B)와; 상기 보온케이스(B) 내부로 가열된 고온의 공기를 공급하는 열원(D)과; 원통형상을 이루게 되며 상기 보온케이스(B) 내부에 회전가능하도록 지면과 수평으로 설치되고 상기 보온케이스(B) 내부의 열을 내측으로 전달하여 내부에 투입된 원료를 가열하여 탄화시키는 본체(A)와; 상기 보온케이스(B)의 일측에 형성되어 상기 본체(A)로 원료를 투입하는 투입부와; 상기 본체(A)의 말단을 감싸게되며 하측에 배출구(38)가 형성되어 상기 본체(A)에서 생성된 숯을 하고 배출하며 본체(A)에서 배출되는 가열된 연소가스는 상측에 부설된 파이프라인을 통해 수집하는 가스하우스(C);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면 보온케이스(B)는 일측에 배기팬(39)이 부설되어 내부의 공기를 외부로 배출하도록 하여 열원(D)으로부터 고온의 공기가 내부로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실싱예에 따르면 상기 가스하우스(C)는 상기 열원(D)과 연결되어 수집된 연소가스를 열원(D)으로 전달하여 상기 연소가스를 연소시켜 열을 발생시키게 되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면 상기 열원(D)과 보온케이스(B) 사이를 연결하여 고온의 공기가 이동하는 연도는 외부의 공기를 공급하는 자동컷오프밸브가 부설되어 보온케이스(B)로 전달되는 공기의 온도를 조절하게 되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면 상기 본체(A)는 스테인레스로 이루어지며 고온에 의한 변형을 방지하기 위해 외주면에 길이방향으로 돌출된 수평지지대(12)와 둘레를 따라 돌출된 수직지지대(11)가 다수개 형성되어 격자를 이루게 되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면 상기 본체(A)의 내주면에는 나선형을 이루는 나선형지지대(18)가 돌출형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면 상기 가스하우스(C)는 내부에 본체(A)의 말단 상측을 가리는 불순물방지턱(33)이 구비되어 본체(A)에서 배출되는 불순물이 상측으로 이동하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로타리 킬른식 탄화로에 의하면 보온케이스(B) 내부에서 스테인레스재질의 본체(A)를 회전시키면서 보온케이스(B) 내부를 가열하도록 구성되어 있어 본체(A)의 무게가 적어 회전시 에너지의 소모가 적다는 효과가 있다.

또한 본체(A)의 말단에 본체 내부(15)에서 발생하는 연소가스를 수집하는 가스하우스(C)를 부설하여 연소가스를 수집하고 이를 연소시켜 보온케이스(B) 내부를 가열하도록 구성되어 별도의 화석연료(경유,벙커유,석유,석탄과 LPG 가스 등)의 소요량을 최소화 할 수 있어 에너지 효율이 높으며 비용도 절감할 수 있다는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 로타리 킬른식 탄화로에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 로타리 킬른식 탄화로의 측면도이며, 도2는 로카리 킬른식 탄화로의 원료투입부의 측면도이며 도3은 로타리 킬른식 탄화로의 단면도이며 도4는 본체의 구조를 나타내는 사시도이며 도5는 본체의 내측면의 구조를 나타내는 사시도이다.

도면에 의하면 본 발명의 로타리 킬른식 탄화로는 크게 보온케이스(B)와 열원(D)과 본체(A)와 투입부와 가스하우스(C)로 나눌 수 있다.

먼저 보온케이스(B)에 대해 설명하기로 한다. 상기 보온케이스(B)는 내화벽돌등의 내화물과 상기 내화벽돌을 지지하기 위한 철구조물로 이루어진다.

상기 보온케이스(B)는 내부에 공간이 형성되어 있으며 일측에 배기팬(39)이 부설되어 보온케이스(B) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 구성되어 있다. 상기와 같이 일측에 배기팬(39)을 부설한 이유는 보온케이스(B) 내부의 공기를 외부로 배출하여 보온케이스(B) 내부의 기압을 낮춰 후술하게 될 열원(D)에서 가열된 공기가 보온케이스(B) 내부로 유입되도록 하기 위함이다.

다음으로 열원(D)에 대해 설명하기로 한다. 상기 열원(D)은 연료를 연소시 켜 공기를 가열하여 상기 보온케이스(B)로 공급하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 열원(D)으로 원료를 탄화시킬 때 발생하는 연소가스를 수집하여 이를 연소하는 연소로를 채택하고 있다. 이는 연소가스를 재활용하여 사용함으로써 효율을 높이기 위함이다.

그러나 상기와 같이 연소가스를 사용하는 대신 화석연료를 사용하는 연소로를 채택하는 것도 무방하다.

본 발명의 실시예에서는 상기 보온케이스(B)로 가열된 공기를 공급하기 위해 보온케이스(B)의 기압을 낮춰 열원(D)에서 가열된 공기가 기압차에 의해 보온케이스(B) 내부로 공급되도록 구성하고 있다.

그러나 상기와 같이 보온케이스(B)의 기압을 낮춰 가열된 공기를 공급하는 대신 열원(D)에서 직접 열풍을 불어넣도록 구성하는 것도 무방하다.

여기서 상기 열원(D)과 보온케이스(B)를 연결하는 연도에는 컷오프밸브를 설치하게 된다. 상기와 같이 연도에 컷오프밸브를 설치하는 이유는 상기 열원(D)에서 공급되는 가열된 공기의 온도가 너무 높을 경우 탄화로의 손상이 발생할 우려가 있으므로 공급되는 공기의 온도를 조절하기 위함이다.

즉 온도가 너무 높을 경우 상기 컷오프밸브를 열어 외부의 차가운 공기를 유입시켜 온도를 낮추어 적절한 온도를 유지할 수 있도록 한다.

상기 컷오프밸브는 수동으로 조작할 수도 있으나 잦은 조작이 필요하므로 연도에 온도를 감지하는 센서를 구비하고 상기 센서와 제어신호에 따라 조작되는 자 동컷오프밸브를 구비하고 이를 제어수단과 연결하여 자동으로 자동컷오프밸브를 개폐하도록 구성하는 것도 무방하다.

다음으로 본체(A)에 대해 설명하기로 한다. 상기 본체(A)는 내부가 빈 원통형상을 이루어 상기 보온케이스(B) 내부에 수평으로 설치된다. 이때 상기 본체(A)의 양측 말단에 롤러가이드(20)를 설치하고 상기 롤러가이드(20) 하측에는 롤러(19)를 부설하여 상기 본체(A)가 회전할 수 있도록 구성한다.

그리고 상기 본체(A)의 일측에 체인(23)과 스프라킷(22)을 연결하여 전기모터(24)의 회전에 의해 본체(A)가 회전하도록 구성하게 된다. 그러나 상기와 같이 체인을 사용하는 대신 본체(A)의 일측에 기어를 형성하고 전기모터와 기어 사이에 감속기를 설치하여 본체(A)를 회전시키는 것도 무방하다.

본 발명에서는 본체 내부(15)를 직접 가열하는 대신 보온케이스(B) 내부를 가열하고 상기 보온케이스(B) 내부의 열이 본체(A)를 통해 본체 내부(15)로 전달되도록 구성하고 있으므로 상기 본체(A)의 소재를 열이 잘 전달되는 소재로 사용하여야 한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 본체(A)의 소재로 스테인레스스틸을 사용하고 있다. 열 전도성과 함께 탄화 시에 의해 원료를 이루는 성분과 본체(A)가 반응하여 부식될 우려가 있어 이를 방지하기 위함이다.

이때 상기 본체(A)의 무게를 최소화하고 열을 신속하게 전달하기 위해서는 상기 스테인레스스틸의 두께가 얇을수록 유리하므로 본체(A)의 두께를 최대한 작게 하여야 한다. 그러나 상기와 같이 두께가 얇을 경우 강도가 약해지므로 도1에 도 시된 것과 같이 외부(10)에 격자형태로 수평지지대(12)와 수직지지대(11)를 형성하여 보강하게 된다.

그리고 본 발명의 본체(A)는 수평으로 설치되어 있어 일측 말단에서 투입된 원료가 반대측으로 이동하지 못할 우려가 있으므로 내부에 나선형으로 돌출된 나선형지지대(18)가 형성되어 회전시 상기 나선형지지대(18)에 의해 원료가 이동하도록 구성한다. 상기 나선형지지대(18)는 원료의 이동과 함께 상기 본체(A)를 지지하여 본체(A)의 강도를 보강하는 역할도 함께 수행한다.

다음으로 투입부에 대해 설명하기로 한다. 상기 투입부는 원료를 탄화로 내부로 공급하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 투입부로 내부에 스크류컨베이어밸트(21)가 설치된 파이프라인(31)을 사용하고 있다. 상기 파이프라인의 일측말단은 본체(A)내에 삽입되며 타측 말단은 상측이 개구되어 상측에서 공급되는 원료가 파이프라인 내부로 투입될 수 있도록 한다.

다음으로 가스하우스(C)에 대해 설명하기로 한다. 상기 가스하우스(C)는 본체(A)의 말단에 위치하게 되며 상기 본체(A)의 말단이 상기 가스하우스(C) 내부에 위치하여 본체 내부(15)에서 원료가 탄화된 숯이 가스하우스(C) 내로 배출된다.

여기서 상기 숯을 일측으로 모아 외부로 배출이 용이하도록 하기 위해 가스하우스(C)의 하측은 경사가 형성되도록 하고 그 말단에 개폐가능한 배출구(38)를 형성하고 있다.

그리고 본체(A)에서 상기 숯과 함께 배출되는 연소가스를 수집하기 위해 상기 가스하우스(C) 상측에는 상기 연소가스가 통과할 수 있도록 수집관(31,32)을 연 결하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 열원(D)으로 사용하는 연소로로 상기 수집관(31)을 연결하여 연소가스를 상기 연소로 내부에서 연소시키도록 구성하고 있다.

또한 배출되는 연소가스가 많을 경우 연소로로 공급하고 남는 연소가스를 수집할 수 있는 별도의 외부수집관(32)을 연결하게 된다.

여기서 본체(A)내에서 상기 연소가스 뿐만아니라 분진과 같은 불순물이 함께 배출되므로 상기 가스하우스(C) 내부에 상기 분진이 상측으로 이동하는 것을 방지하기 위한 불순물방지턱(33)을 설치하게 된다.

상기 불순물방지턱(33)은 상기 본체(A)의 말단의 상측을 덮어 불순물이 상기 불순물방지턱(33)에 의해 상측으로 이동하는 것이 방지되어 가스하우스(C) 하측에 모이도록 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 로타리 킬른식 탄화로의 작용과 효과에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 로타리 킬른식 탄화로는 스테인레스 스틸 소재로 이루어진 원통형의 본체(A)내부에는 나선형의 나선형지지대(18)를 부설하고 외부에는 격자를 이루은 수평지지대(12)와 수평지지대(12)를 형성하게 되고 양측 말단에 롤러가이드(20)를 형성하게 된다.

그리고 상기 롤러가이드(20) 하측에는 롤러(19)를 부설하여 상기 본체(A)가 회전가능하도록 한다.

그리고 상기 본체(A)의 일측 말단에는 체인을 연결하고 상기 체인을 전기모터로 회전시켜 상기 본체(A)가 회전되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본체(A)의 외부를 보온케이스(B)가 감싸게 된다. 이때 상기 보온케이스(B)는 도에 도시된 것과 같이 양측 롤러가이드(20) 내측만 감싸도록 구성한다.

그리고 본체(A)의 일측에는 파이프라인 내부에 스크류 컨베이어 벨트가 결합한 투입부를 위치시킨다. 상기 파이프라인의 일측말단은 본체 내부(15)에 삽입되며 타측은 원료가 모여있는 호퍼의 하부에 위치하여 호퍼 내부의 원료가 스크류컨베이어벨트의 회전에 의해 본체(A)내부로 이동가능하도록 한다.

이후 상기 보온케이스(B) 내에 열원(D)에서 발생한 고온의 공기를 유입시켜 보온케이스(B)내부를 가열하고 상기 열이 본체(A)로 전달되도록 한다.

호퍼의 내부로 원료가 투입되면 상기 원료는 가열된 본체(A)와 접촉하여 탄화가 이루어지게 된다. 이때 상기 본체(A)가 회전함에 따라 상기 원료는 본체(A) 내에서 혼합되어 골고루 탄화가 이루어질 수 있도록 한다.

상기와 같이 탄화가 이루어짐에 따라 원료에서 배출되는 고온의 연소가스는 본체(A)의 내부공간을 따라 후측으로 흘러가게 되며 본체(A)외부로 나온 후 가스하우스(C) 내에서 상승하게 된다. 이때 상기 연소가스는 본체(A)의 말단의 상측을 덮고 있는 불순물방지턱(33)에 부딪히게 되고 기체는 상기 불순물방지턱(33)을 돌아 상승하게 되며 먼지 등의 불순물은 하측으로 떨어지게 된다.

상기와 같이 상측으로 상승한 연소가스는 가스하우스(C) 상측에 연결된 파이 프라인을 따라 열원(D)으로 전달되어 열원(D) 내부에서 연소가 이루어진다.

연소실(D)은 디젤버너로 약 2시간 예열하여 섭씨 600도를 유지시킨 후, 가스하우스(C)에서 이동된 연소가스가 본 발명에서 열원으로 사용되는 연소실에 도착할 경우 기존의 섭씨 600도인 연소실 상태로 인하여 자연 발화가 되기 시작한다. 이때 디젤버너는 제거하고 투입되는 연소가스로 인하여 섭씨 800도를 유지하게 된다.

이후 연소실(D)에서 연소된 연소가스는 고온의 깨끗한 열로 바뀌어 약 섭씨 800도를 유지하게 된다. 이때 보온케이스(B) 일측에 설치된 배기팬(39)을 통해 보온케이스(B) 내부의 공기가 외부로 배출되면 보온케이스(B) 내부의 기압이 낮아지게 되며 이에 따라 보온케이스(B)와 연도(35)로 연결된 열원(D)의 가열된 공기가 보온케이스(B) 내부로 전달되어 보온케이스(B) 내부가 일정한 온도로 유지된다.

이때 열원에서 나오는 공기의 온도가 너무 높을 경우에는 자동컷오프밸브(36)가 개방되어 외부의 차가운 공기를 유입시켜 보온케이스(B)로 공급되는 공기의 온도를 조절하게 된다.

이후 탄화된 원료는 본체 내부(15)에 형성된 나선형지지대에 의해 후측으로 이동하여 본체(A) 외부로 배출된 후 중력에 의해 가스하우스(C) 하측에 모이게 된다.

이후 가스하우스(C) 일측의 배출구(38)를 열고 상기 가스하우스(C) 하측에 수집된 숯을 꺼내게 된다.

상기와 같이 탄화시 발생하는 연소가스를 재활용함에 따라 탄화로의 운영비용을 절감할 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 로타리 킬른식 탄화로의 측면도

도2는 로카리 킬른식 탄화로의 원료투입부의 측면도

도3은 로타리 킬른식 탄화로의 단면도

도4는 본체의 구조를 나타내는 사시도

도5는 본체의 내측면의 구조를 나타내는 사시도

<도면의 주요부에 사용된 기호의 설명>

A : 본체 B : 보온케이스

C : 가스하우스 D : 열원

11 : 수직지지대 12 : 수평지지대

18 : 나선형지지대 31,32 : 수집관

33 : 불순물방지턱 38 : 배출구

Claims (7)

1. 내화물과 철 구조물로 이루어지며 내부가 비어있어 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 하는 보온케이스(B)와; 상기 보온케이스(B) 내부로 가열된 고온의 공기를 공급하는 열원(D)과; 원통형상을 이루게 되며 상기 보온케이스(B) 내부에 회전가능하도록 지면과 수평으로 설치되고 상기 보온케이스(B) 내부의 열을 내측으로 전달하여 내부에 투입된 원료를 가열하여 탄화시키는 본체(A)와; 상기 보온케이스(B)의 일측에 형성되어 상기 본체(A)로 원료를 투입하는 투입부와; 상기 본체(A)의 말단을 감싸게되며 하측에 배출구(38)가 형성되어 상기 본체(A)에서 생성된 숯을 하고 배출하며 본체(A)에서 배출되는 가열된 연소가스는 상측에 부설된 파이프라인을 통해 수집하는 가스하우스(C);를 포함하여 구성되되,

   상기 열원(D)과 보온케이스(B) 사이를 연결하여 고온의 공기가 이동하는 연도는 외부의 공기를 공급하는 자동컷오프밸브(36)가 부설되어 보온케이스(B)로 전달되는 공기의 온도를 조절하게 되는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른식 탄화로.
2. 제1항에 있어서,

   보온케이스(B)는 일측에 배기팬(39)이 부설되어 내부의 공기를 외부로 배출하도록 하여 열원(D)으로부터 고온의 공기가 내부로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른식 탄화로.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가스하우스(C)는 상기 열원(D)과 연결되어 수집된 연소가스를 열원(D)으로 전달하여 상기 연소가스를 연소시켜 열을 발생시키게 되는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른식 탄화로.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 본체(A)는 스테인레스로 이루어지며 고온에 의한 변형을 방지하기 위해 외주면에 길이방향으로 돌출된 수평지지대(12)와 둘레를 따라 돌출된 수직지지대(11)가 다수개 형성되어 격자를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른식 탄화로.
6. 제1항에 있어서,

   상기 본체(A)의 내주면에는 나선형을 이루는 나선형지지대(18)가 돌출형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른식 탄화로.
7. 제1항에 있어서,

   상기 가스하우스(C)는 내부에 본체(A)의 말단 상측을 가리는 불순물방지턱(33)이 구비되어 본체(A)에서 배출되는 불순물이 상측으로 이동하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른식 탄화로.

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