KR101023192B1

KR101023192B1 - 음식물쓰레기 가열혼합 장치

Info

Publication number: KR101023192B1
Application number: KR20100069100A
Authority: KR
Inventors: 이병찬
Original assignee: (주)해맑은
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2011-03-18

Abstract

음식물쓰레기 가열혼합 장치가 개시된다. 개시된 음식물쓰레기 가열혼합 장치는 음식물쓰레기를 호퍼로 투입하여 자동분쇄되어 선별된 음식물쓰레기를 사료화하기 위한 음식물쓰레기 멸균 사료장치인 것으로,음식물쓰레기를 호퍼로 투입하여 자동분쇄되어 선별된 음식물쓰레기를 사료화하기 위한 음식물쓰레기 멸균 사료장치에 있어서, 내화벽돌과 단열재로 둘레를 형성하여 가열솥을 장착하여 가열하기 위한 연소실와; 상기 연소실의 상부에 음식물쓰레기가 수분흡수제와 함께 투입되는 관로에 밸브가 형성된 투입구와, 연소가스를 배출하기 위한 연통과, 악취를 흡입하기 위한 흡입구를 포함한 커버와; 상기 커버 하단에 주형으로 제작된 U형의 가열솥과;상기 가열솥 내부에 혼합가열된 음식물쓰레기를 외부로 이송하기 위한 스크류콘베어와, 상기 가열솥의 길이방향으로 양측 중앙끝단에 축이 내설되고, 상기 축은 날개부가 형성되고, 날개부에는 요홈부를 다수개 형성하여 홈부에 부딪혀 재분쇄되는 교반분쇄기를 포함한 혼합실과; 상기 혼합실 내부에서 발생한 악취가스를 흡입하고 관로를 연소실로 이송하여 온도를 상온한 후 악취가스를 노즐이 설치된 분배구를 통하여 미립자로 분사된 가스를 일측에 설치된 버너로 완전연소하여 악취가스를 제거하는 보조연소실과; 상기 보조연소실에서 악취가스를 완전연소한 폐가스를 이송하기 위한 브로어를 설치하고, 폐가스를 흡입하기 위한 흡입관로를 설치하고 흡입관로와 브로어와 가스열분해로가 상호 연결되고, 흡입관로에서 나온 폐가스를 고온고압 상태에서 열분해하여 합성가스를 생산하여 보조연소실에 설치된 버너 입구에 분사하여 폐가스를 재활용하여 에너지를 절감하는 열분해실;의 구성을 포함하는 음식쓰레기를 양질의 사료로 사용하거나 유기질 비료로 재활용하고 환경오염을 방지하는 더욱이 바람직한 음식물쓰레기 멸균 사료장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

음식물쓰레기 가열혼합 장치 {Heating and mixing apparatus for food waste}

본 발명은 음식물쓰레기 가열혼합 장치에 관한 것으로, 더 상세하게 설명하면 일반가정 및 요식업소 등에서 다량으로 산출되는 음식물쓰레기를 영양소가 파괴되지 않고 수거과정에서 부패균에 오염될 수 밖에 없는 남은 음식물을 가열혼합하여 멸균하고 수분 조절에 의하여 남은 음식물에 부재료 등을 혼합가열하여 사료화함으로서 남은 음식물처리에 따른 환경오염을 개선하고 수입농산물에 의존하는 가축 먹이의 대체사료로 제공하기 위한 것이다.

또 남은 음식물을 멸균하기 위하여 가열 혼합할 경우 발생하는 악취가스를 적은 에너지를 사용하여 완전연소함으로서 악취가스를 완전 제거하고, 폐가스를 재순환시켜 열효율을 높여 에너지 절감과 CO₂ 발생 저감으로 그린환경을 보존하기 위한 것이다.

음식물쓰레기에 포함된 수분을 신속 제거하여 혼합가열시 혼합물량이 감축됨에 의하여 연소량이 감축되어 에너지 소비량을 감소시키며, 파쇄기를 통하여 1차 분쇄한 견과류, 견갑물, 뼈, 가시 등과 같이 단단하고 거친 음식물을 재분쇄되어 균일하고 미세한 입자를 형성하여 보다 쉽게 수분을 배출하여 건조물량을 줄임으로서 에너지소비량을 감축하고 작업효율도 증대시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

또 테프론을 가열솥에 코팅하여 고온에서 음식물쓰레기들이 가열솥의 표면에 늘어 붙어 타는 것을 사전방지하여 환경을 보존하고 원가상승요인을 고려한 것이 포함된 친환경 음식물쓰레기 가열혼합 장치에 관한 것이다.

종래에는 남은 음식물을 멸균하기 위하여 가열 혼합할 경우 발생하는 악취가스가 다량으로 발생되어 대기환경문제가 자주발생하여 현재에도 이에 대한 해결방안이 명료하게 해결되지 않았고, 다 에너지소비 와 CO₂ 발생량 상승으로 인하여 환경보존에 문제점으로 지적되었다.

음식물쓰레기를 사료화하기 위하여 파쇄기를 통하여 1차 분쇄한 견과류, 견갑물, 뼈, 가시 등이 너무 단단하고 거칠은 것을 포함한 음식물쓰레기를 가열혼합하여 사료로 사용하였으나, 이 사료를 가축들이 먹을 경우 소화불량이 발생하고 장기가 손상을 입고 저 성장됨으로 인하여 사육업자는 이를 기피하고 경제성이 없다는 이유로 음식물쓰레기를 사료화하는데 관여도가 낮고 기피함으로서 남은 음식물쓰레기를 폐기처리하는데 문제점으로 지적되었다.

또한 거칠고 단단한 음식물쓰레기에 포함된 수분이 고함수에 의하여 건조량이 증가되어 에너지소비량 증가로 원가가 상승되고 작업효율도 저조한 문제점도 있었다.

또한, 가열솥에 테프론을 코팅하여 농도가 진한 음식물쓰레기가 고열에 의하여 바닥면에 늘러붙어 타는 현상이 자주 발생하여 냄새가 발생하는 것은 제외하고, 탄 것을 제거하는 비용이 증가되고 재가열 혼합하여 건조 전의 상태로 환원하는 비용도 상승되는 문제점도 있었다.

종래의 음식물쓰레기처리는 음식물쓰레기를 파쇄한 후, 고액을 분리하고, 남은 고형물을 퇴비로 활용하며 탈리액은 해양투기를 하였으나, 2012년부터는 런던협약에 의해 해양투기 쿼터량이 해마다 줄어 국제적으로 해양투기가 전면 금지되고, 국내 해양오염방지법도 해양투기를 금지하고 있는 것이 현 실정이다.

이에 따라 정부도 음식물쓰레기를 육상에서 건조하는 방법으로 선회 되었다.

따라서 이제까지 개발된 건조방법 및 시스템은 밀폐용기에 흡습제 및 건조제를 넣는 화학적 건조법과, 히터나 열풍으로 수분을 증발시키는 물리적 건조법이 있으며, 위 화학적 건조법은 화학약품이 건조부산물에 남아 있고 또 다른 폐기물이 추가적으로 생성되어 폐기물 종말처리가 어렵고, 그에 사용되는 약품비와 폐기물 종말처리비가 고가라는 문제점이 있어 시중에는 음식물쓰레기를 히터 및 열풍으로 건조하는 물리적 건조법을 범용적으로 사용하고 있다.

위 물리적 건조법은 히터를 가동하여 수분을 비등점 이상으로 열을 가해 증발 건조하는 것으로 사용되었으나, 대용량의 음식물쓰레기를 가열 건조하는데는 다량의 에너지소비에 의하여 원가가 상승됨을 알 수 있다.

또, 음식물쓰레기를 가열혼합시 악취가 매우 심하고 악취가 혼입된 수증기가 주변으로 배출 휘산됨으로 인하여 2차 대기환경오염의 문제가 발생 되었다.

대부분 악취성분을 제거하거나 해소하는 수단은 흡착수단, 여과수단, 또는 세척수단이 있으며, 악취의 유기질 성분의 분자결합을 분해 절단하여 탈취하는 수단은 아직까지 개시(開示)된바 없다.

본래, 음식물 쓰레기는 인간이 섭취 가능한 유기질 물질이며, 이들은 주로 H, C, O, N, S, P 원소의 다양한 분자구조에 의하여 구성된다.

미생물에 의한 분해 역시, 이들 분자구조의 원소결합을 분리 절단하여 고상물질(固相物質)을 기상물질(氣相物質)로 변화시키는 것이다.

따라서 부피성의 음식물 쓰레기가 기화되어 소멸되기 때문에 부피를 무시할 수는 있으나 음식물의 분해과정에서 방출되는 악취는 인간의 취각으로 혐오를 느끼는 유기질 화학성분으로 성분에 따라 산성악취(유화수소등)와, 알카리성악취(암모니아, 아민류등)및 중성악취(멀캅탄류)로 구분할 수 있다.

어느 경우라 하여도 취각적(臭覺的)으로 역겹고 이들 성분을 흡착수단만으로는 물리적으로 완전한 악취의 제거가 어렵고 곤란하였다.

위와 같이 남은 음식물 처리 문제는 이 발명이 해결할 과제이며, 남은 음식물 처리 과정에서 발생되는 환경오염과 에너지절감 문제가 많은 정부와 지방자치단체들의 고민과 관심사로 일치함을 알 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 음식물쓰레기를 수거과정에서 부패균에 오염될 수 밖에 없는 남은 음식물을 가열혼합하여 멸균하고 수분을 조절하여 남은 음식물에 부재료 등을 혼합 가열하여 완전한 사료로 만들어 출하키 위한 것이고 남은 음식물처리에 따른 환경오염을 개선하고 수입농산물에 의존하는 가축먹이의 대체사료로 제공하기 위한 것이다. 또한 남은 음식물을 멸균하기 위하여 가열 혼합할 경우 발생되는 악취가스를 적은 에너지를 사용하여 완전 연소함으로서 악취가스를 완전 제거하기 위한 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 영양소 파괴를 최소화하면서 고온의 가스를 재순환시켜 열효율을 높여 에너지를 절감함과 동시에 CO₂ 발생량을 저감시켜 그린환경을 보존하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 악취가스와 음식물쓰레기에 함유/포함된 수분을 신속히 제거하여 연소량과 건조량 감축으로 에너지소비를 절감하기 위한 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파쇄기를 통하여 1차 분쇄한 후 가마솥에 반입된음식물 중 견과류, 견갑물, 뼈, 가시 등과 같이 단단하고 거친 음식물이 혼합된 것을 재차 분쇄함으로서 균일하고 미세한 입자를 형성하여 보다 쉽게 함수량을 감축하여 건조량 감축으로 에너지소비량을 줄일 수 있고 작업효율도 향상시킬 수 있는 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가열솥에 테프론을 코팅하여 고온에서 음식물을 혼합처리할 경우 고 농도의 음식물쓰레기들이 가열솥의 표면에 늘어붙어 타는 것을사전방지하여 환경오염 및 원가상승요인을 저감키 위한 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 처리과정에서 대기, 악취 등의 환경오염을 최소화하여 친환경적인 작업환경을 조성하는데 목적이 있다.

음식물쓰레기를 호퍼로 투입하여 자동분쇄되어 선별된 음식물쓰레기를 사료

화하기 위한 음식물쓰레기 가열혼합 장치에 있어서, 내화벽돌과 단열재로 둘레를 형성하여 가열솥을 장착하여 가열하기 위한 연소실과;

상기 연소실의 상부에 음식물쓰레기가 수분흡수제와 함께 투입되는 관로에 밸브가 형성된 투입구와, 연소가스를 배출하기 위한 연통과, 악취를 흡입하기 위한 흡입구를 포함한 커버와;

연소실 상단에 주형으로 제작된 U형의 가열솥과;

가열솥 내부에 혼합가열된 음식물쓰레기를 외부로 이송하기 위한 스크류콘베어와, 가열솥의 길이방향으로 양측 중앙끝단에 축이 내설되고, 축은 날개부가 형성되고, 날개부에는 요홈부를 다수개 형성하여 홈부에 부딪혀 재분쇄되는 교반분쇄기를 포함한 혼합실과;

혼합실 내부에서 발생한 악취가스를 흡입하고 관로를 연소실로 이송하여 온도를 상온한 후 악취가스를 노즐이 설치된 분배구를 통하여 미립자로 분사된 가스에 일측에 설치된 버너로 완전연소하여 악취가스를 제거하는 보조연소실과;

보조연소실에서 악취가스를 완전연소한 폐가스를 이송하기 위한 브로어를 설치하고, 폐가스를 흡입하기 위한 흡입관로를 설치하고 흡입관로와 브로어와 가스열분해로가 상호 연결되고, 흡입관로에서 나온 폐가스를 고온고압 상태에서 열분해하여 가스를 생산하여 보조연소실에 설치된 버너 입구에 분사하여 가스를 재활용하여 에너지를 절감하는 열분해실;의 구성을 가진 것을 특징으로 한다.

또, 혼합실 내면에 테프론을 코팅하여 음식물쓰레기의 가열시 쉽게 늘러붙어 타는 것을 사전방지하기 위한 것을 특징으로 한다.

또, 혼합실 내부에서 흡입한 악취가스를 흡입한 관로에 체크밸브를 설치하고, 체크밸브 하단 관로에 활성탄을 내설하여 악취를 2차 제거하기 위한 것을 특징으로 한다.

또, 연통은 하나 또는 다수개 설치하고 배출되는 연소가스를 재활용하기 위하여 연통에 열교환기를 설치하여 발생된 열량을 주 연소실 또는 보조 연소실에 공급하기 위한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 스크류콘베어 외측 관로에 밸브를 설치하여 수분흡수제를 주기적으로 투입하여 수분을 감축하는 것을 특징으로 한다.

또, 커버 상단에 설치된 투입구 일측에 밸브를 설치하여 수분흡수제를 주기적으로 투입하여 수분을 감축하는 것을 특징으로 한다.

또, 수분흡수제는 밀기울, 콘코프, 비트펄프, 코코피트, 건조된 음식물쓰레기 중 어느 하나 또는 복수개를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

또, 교반분쇄기 날개는 요홈부를 한개 또는 다수개 설치하여 요철부 접촉에 의하여 재분쇄 되도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 열분해로(600)는 보조연소실에서 폐가스를 인입하기 위한 흡입수단(63)과, 인입된 폐가스를 이동하기 위한 관로와, 관로와 가스열분해로(64)를 상호연결하고, 보조연소실(500)에 설치된 가스열분해로에서 정련된 가스를 공급 분사하는 분사구(67)로 구성되고, 위 가스열분해로(64)는 측단에 인입된 폐가스가 규정온도 이하로 하강할 경우 온도를 상승하기 위한 보조버너(62)와, 폐가스를 탄화하기 위한 탄화로(65)와, 탄화로에서 열분해시 발생하는 위해 슬래그를 제거하고 냉각하는 슬래그 냉각장치(60)와, 폐가스를 열분해하여 열과 가스로 분리하는 열분해죤(66)과, 열분해죤(66)에 생성된 가스를 정련하기 위하여 급속냉각하는 냉각기(61)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 액상폐기물에서 발생되는 악취가스를 재가열하여 미분화하여 완전 연소하여 악취를 제거하는 효과가 있다.

둘째, 폐가스를 고온, 고압으로 열분해하여 생성된 열에너지를 재활용함으로 에너지를 절감하고 CO2량을 감축하여 에코환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 고효율의 환경설비 통해 처리과정에서 발생하는 대기, 악취 등의 환경오염을 방지할 수 있는 효과도 있다.

넷째, 악취가스와 액상폐기물(음식물쓰레기)에 포함된 수분을 신속히 제거하여 작업효율을 증대함과 동시에 작업량 감축에 따라 에너지소비도 절감할 수 있는 효과도 있다.

다섯째, 혼합실(가열솥) 내면에 테프론을 설치하여 고온에서 늘러 붙어 타는 것을 방지하여 환경오염원 감축과 원가상승요인을 절감하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 결합사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 측단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 장치확대도.

본 발명인 음식물쓰레기 가열혼합 장치는 음식물쓰레기를 수거과정에서 부패균에 오염될 수 밖에 없는 남은 음식물을 가열혼합하여 멸균하고 수분을 조절하여 남은 음식물에 부재료 등을 혼합 가열하여 가축용 사료로 가공하여 남은 음식물처리에 따른 환경오염을 개선하고 수입농산물에 의존하는 가축먹이의 대체사료로 제공하기 위한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한 것으로 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 결합사시도이다.

연소실(100)은 각형으로 외부 둘레에 내화벽돌(10)과 단열재(11)를 둘레로 하여 가열솥을 장착하여 가열하기 위한 연소실이고, 연소실(100)의 상단에 가열솥(30)을 덮기 위한 커버(200)가 형성되어 있다. 가열솥(30)을 가열하기 위한 연소실은 주 연소실(400) 과 보조 연소실(500)로 구분한다.

주 연소실(400)은 가열솥(30)을 가열하기 위한 연소실이고 보조 연소실(500)은 커버(200)의 상단에서 흡입구(23)로 흡입한 악취가스 관로를 통하여 악취가스를완전 연소하기 위한 연소실로 구분된다.

보조 연소실(500)을 주 연소실(400)과 구분하고 주 연소실(400)은 가열솥(30)을 주로 가열하는 것으로서 악취가스가 자생적으로 발생하지 않으나, 보조 연소실(500)은 커버(200) 상단에서 흡입한 악취가스를 보조가스실로 인입하여 악취가스를 완전 연소하기 위하여 악취가스를 분사하는 구역이기 때문에 연소실을 구분한 것이다.

위와 같이 구분하지 않을 경우 악취가스가 가열실 전체로 확산되어 불완전연소된 악취가스가 연통으로 역방출됨에 따라 악취가 휘산됨을 알 수 있어 이를 고려한 것이다.

따라서 연소실(500)을 구분하여 주 연소실(400)과 보조 가열실(500)간을 밀폐시키고 커버(200)에서 주 연소실(400)을 거쳐 상온으로 가열된 악취가스를 보조 가열실(500)에 인입한 다음 분배구에서 세분된 노즐(41)로 미립화된 입자에 버너(42)에서 고온(900℃ ~ 1300℃)으로 가열된 열을 분사하여 완전연소시켜 냄새를 완전제거하는 것이다.

위 커버(200) 일측에 1차 파쇄와 선별작업이 이루어진 음식물쓰레기를 스크류콘베어로 이송하여 투입하는 투입구(20)가 설치되고, 위 스크류콘베어 일측에 밸브(21)를 설치하여 수분흡수제를 주기적으로 투입하거나 또는 투입구(20) 일측에 밸브(21)를 설치한 것 중 어느 하나를 선택하여 음식물쓰레기의 농도와 밀도 등의 물리적 특성에 따라 인입속도와 인입량을 조절하여 수분흡수제를 적절히 조정하여 음식물쓰레기의 혼합 가열량을 조정하여 에너지소비량과 악취가스 발생량을 신축적으로 조정할 수 있다.

가스를 배출하기 위한 연통(22)은 한개 또는 다수개 설치할 수 있으며, 가열실을 통하여 배출되는 연소가스 즉 폐열을 재활용하기 위하여 연통(22)에 열교환기를 설치하여 발생된 열량을 주 연소실(400) 또는 보조 연소실(500) 등의 열소요부에 공급하여 폐열을 재활용하고자 한 것이다.

악취가스를 완전연소하기 위한 과정은 커버(200) 일측에 음식물쓰레기가 가열혼합되면서 발생한 가스, 미열, 악취를 흡입하기 위한 흡입 관로에 흡입구(23)를 만들고 흡입구(23)의 일단에 스크린(여과기)을 설치하여 미물을 여과한 다음 일정거리를 두고 브로어(송풍기)(50)를 설치하여 악취가스를 흡입한 관로(40)에 이송하여 주연소실 내부의 일정거리를 지나면서 흡열된 열을 상온시켜 분배구로 모아지면 이를 세분된 관로(40)에 설치된 노즐(41)을 통하여 미립자로 분사된 입자에 대향 측에 설치된 버너(42)에서 발생된 고온으로 악취가스를 완전연소하여 악취발생원을 완전히 제거하는 과정으로 이루어진다.

위 커버(200) 하단에 설치된 가열솥(30)은 혼합실(300)이 형성되고 혼합실(300) 내부는 주형으로 제작된 U자형의 가열솥(30)이 형성되어 음식물을 멸균하기 위하여 혼합 가열하는 솥(탱크)의 기능이다.

종래 가열솥(30)은 제작할 때 얇은 철판을 밴딩하고 용접가공하여 사용하였으나 가열솥(30)의 바닥에서 고온으로 가열할 경우 얇은 철판이 가열되어 음식물쓰레기가 쉽게 눌어붙어 타는 경우가 자주 있었다.

음식물쓰레기가 탄 냄새는 너무 역겨워 주변환경에 확산되어 소산하기 까지는 장시간이 소요되며 사람들이 냄새에 의하여 고통을 받았고, 이 혼합물(탄것)을 건조하여 사료로 활용하는 것은 탄 냄새가 너무 역겨워 가축들이 먹을 수 없는 상태가 되어 이를 버리고 다시 가열솥(30)을 청소하여 재차 음식물쓰레기를 혼합 가열하여야 하는 절차를 거쳐야 함으로서 음식쓰레기혼합물을 폐기처분하는데 비용이 상승되고 에너지소비량도 추가적으로 발생되는 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위하여 가열솥(30)의 내면에 테프론(43)으로 코팅을 실시하여 음식물쓰레기가 가열할 때 늘어 붙어 타는 것을 사전방지하여 고급 사료로 활용하고 폐기처리비 등을 절감하고 작업효율을 증대시키기 위한 것을 고려한 것이다.

혼합실(300) 하단에 스크류콘베어가 설치되어 가열혼합 처리된 음식물쓰레기를 손쉽게 외부 처리기로 이송 가능하도록 설치한 것이다.

혼합실(300)의 장방형 양측단에 축(32)이 내설되고, 축(32)에는 날개(33)가 하나 또는 다수개 형성되고 날개(33)는 요홈부(34)를 다수개 형성하고 요홈부(34)에 파쇄날이 형성되어 음식물이 반입될 경우 재분쇄가 가능하고 교반작용도 가능하도록 한 교반분쇄기(35)가 설치된다.

커버(200)상단으로 유입된 1차 파쇄물은 견갑류의 껍질과 뼈, 가시 등의 견고하고 거친 음식물은 미파쇄되어 균일하고 세분화되지 않아 사료로 사용하기에는 어려움이 있었다.

만일 미파쇄된 음식쓰레기혼합물을 사료로 만들어 가축들에게 먹일 경우 가축의 장기가 손상되거나 소화불량 등으로 인하여 가축들이 병고를 격고 성장이 저조하여 사육업자들이 이를 기피하거나 꺼려하고 있어 음식물쓰레기를 사료화하는데 어려움이 있고 필요경비를 많이 사용하여 재파쇄하는 것이 좋을지 몰라도 경제성을 고려하면 비효율성이 있어 본 발명의 경우에서와 같이 음식물 교반과 분쇄가 동시에 이루짐으로서 공정절차를 간소화함과 동시에 경제성이 있음을 알 수 있다.

또한 음식물쓰레기가 건조하기 전에 수분을 제거한 후 건조할 경우 미파쇄된 알갱이가 누수부를 막아 수분이 원활하게 빠지지 않아 고함수율을 가진 혼합물을 건조할 경우 건조량이 증가되어 에너지소비가 많아져 원가 상승요인이 되었다.

따라서 이를 개선하기 위하여 교반분쇄기(35) 날개(33)에 요홈부(34)를 만들어 파쇄날 사이로 상호 부딪쳐 압착분리됨에 따라 재차 분쇄가 가능하여 입자가 균일하고 미세하게 재분쇄하는 기능과 동시에 혼합된 음식물 쓰레기가 표면에 늘어 붙거나 타는 것을 방지하기 위한 교반 기능도 겸비한 교반분쇄기(35) 설치로 이를 극복 개선하였다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 분해사시도이다.

교반분쇄기(35)를 지지하는 축(32)에는 양축면을 지지하는 지지대가 있고 내부에는 베어링이 견고하게 지지되어 원활한 회전을 도울 수 있도록 한 것이다.

교반분쇄기(35)는 축에 하나 또는 다수개 설치하여 하중조건에 의하여 가감할 수 있다.

교반분쇄기(35)의 동력전달 수단은 모터(38)와 감속기가 상호 연결되고 전원부와 결속되어 전력을 공급받아 회전되도록 하고 온도 센서(미도시)와 밀도 측정기(39)의 측정값에 의하여 속도를 가감 제어할 수 있도록 한 것이다.

온도센서와 밀도 측정기(39)는 혼합실(300)의 일측에 설치하여 운전자가 확인가능하고 필요에 의하여 음성경고 등으로 확인할 수 있도록 함과 동시에 모터(38) 제어기에 정보를 제공하여 모터(38)의 회전속도를 가변조정할 수 있도록 하여 정속에 의한 에너지 소비량을 조정하여 에너지를 절감하도록 고려한 것이다.

교반분쇄기(35)는 투입된 음식물쓰레기와 수분흡수제를 혼합할 수 있다.

따라서 수분흡수제에 의하여 음식물쓰레기에 포함된 다량의 수분을 1차로 수거 가능한 것이다.

일반적으로 음식물은 약 80% 이상의 수분을 포함하고 있으며, 이 수분은 결국 폐기물처리의 방해요소로 작용하기 때문에 그 수분 제거를 위해 중량을 효과적으로 감량하는 방안으로 음식물쓰레기가 1차로 파쇄되어 투입구(20)를 통해 인입되면 밸브(21)에 의해 수분흡수제를 동시에 투입하여 혼합됨으로서 음식물쓰레기에 포함된 다량의 수분을 1차로 제거되어 가열혼합시 수분량 감축으로 감축되는 물량만큼의 에너지를 효과적으로 절감할 수 있다.

건조공정에 앞서 음식물쓰레기 가열 혼합과정에서 고함수율은 유기성 폐기물 처리에 있어서 필수불가결한 공정으로 볼 수 있다.

그러나, 일반적으로 음식물혼합과 건조공정에서 가장 문제시되는 것 중의 하나는 악취 및 VOC 등의 배출이 문제점을 지적되고 있다. 주 악취가스가 발생하는 부위는 가열솥(30) 주변으로 가열솥(30)을 중심으로 확산되는 악취를 제거하기 위해서 완전연소 이외에 제오라이트를 이용해 악취와 VOC를 제거하는 것이 효과적이다.

또한 제오라이트는 배출가스 중 수분보다 VOC를 더 잘 흡착할 수 있도록 하여 친수성에서 소수성으로 변형시켜 사용가능하고 보통 VOC를 흡착시키기 전에 배출가스에 포함된 수분을 제거해 주는 것이 우선이다.

제오라이트를 변형시키면 소수성으로 바뀌면서 탄소 흡착제보다 상대습도에 영향이 적으며 제오라이트는 비 가연성이어서 흡착된 용제 간에 발생되는 발열반응으로 인한 영향이 강한 것이 특징이다.

마지막으로 제오라이트는 높은 흡착력 때문에 탄소 흡착제보다 저농도와 높은 유속에서도 성능이 우수함을 알 수 있다.

연소실에서 가열솥을 고온, 고압처리한 가스의 잔류는, 연소실(400)과 연결되어 있는 연통(22)을 통해 자력으로 대기중에 배출하게 된다.

이때, 상기 연통(22)의 일단에 활성탄(37)을 이용한 탈취수단을 내설할 수 있다.

탈취수단인 활성탄(37)은 표면적이 큰 흡착제로서 악취물질의 완전제거의 목적이 아닌 악취의 일부를 제거하기 위한 필터링 수단으로 사용된다.

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도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 측단면도이다.

위 혼합실(300)에 설치된 가열솥(30)의 하단 외부둘레에 주 연소실(400)이 형성되고, 상기 주 연소실(400)의 일측단에 보조 연소실(500)이 형성되어 있다.

주 연소실(400)은 가열수단이 설치되고 일반적으로 공지된 연결관, 버너, 송풍기 등에 의하여 가열되는 것으로서 이하 설명은 생략한다.

위 커버(200) 일단에 브로어(50)를 형성한 흡입구(23)가 형성되어 있다.

상기 흡입구(23)는 혼합실(300) 내부에서 음식물쓰레기 가열혼합시 발생하는 가스, 미열, 악취(이하에서 '악취가스'라 칭한다)를 스크린을 통하여 브로어(50)가 흡입하여 흡입관로에 악취가스를 공급하게 된다.

상기 흡입구(23)에 관로(40)가 연결되고, 위 관로(40)의 경사방향에 체크밸브(36)를 형성하고, 상기 체크밸브(36) 하단 관로에 활성탄(37)을 내설하여 탈취수단을 거친 악취가스가 상기 보조 연소실(500)로 이송된다.

관로(40)는 길이방향으로 열흡수면(전열면적)을 증가시키기 위하여 요철을 두어 설치하는 것이 바람직하다.

주 연소실(400)을 거쳐 보조 연소실(500)로 유입하는 과정에서 상온된 악취가스를 분배구에서 모아 세분된 노즐(41)에서 미립자로 분사하면 대향된 버너(42)에서 발열된 고온(900℃ ~ 1300℃)에 의하여 악취가스를 완전연소시키도록 한다.

여기서, 주 연소실(400)과 보조 연소실(500)은 차폐하도록 하여 악취가스가 완전연소되지 않는 것이 역으로 반입되어 악취가 확산되지 않도록 차폐수단으로 차폐하도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 나타낸 장치확대도이다.

보조 연소실(500)의 일측에는 악취가스를 연소하고 남은 폐가스를 재활용하기 위하여 열분해로(600)가 설치된다. 열분해로(600)는 슬래그냉각장치(60), 냉각기(61), 보조버너(62), 흡입수단(63), 관로와 가스열분해로(64), 탄화로(65), 열분해죤(66), 분사구(67)로 구성되어 회송하여 에너지를 절감키 위한 것이다, 그 세부구성의 연계는 보조 연소실(500)에서 악취가스가 연소되고 남은 폐가스를 흡입하기 위하여 흡입 관로가 형성된 흡입수단(63 블로어 포함)를 설치하고, 폐가스 흡입 관로가 형성된 흡입수단(63)을 통하여 회수된 폐가스를 불순물을 여과하여 걸러내는 여과기(미도시)를 구비한 관로를 형성하고, 위 여과기가 포함된 관로와 가스열분해로(64)를 상호 연결하여 폐가스를 공급하여 열분해하여 재생가스를 생성하여 악취가스의 보조열원으로 활용되어 에너지소비가 절감하도록 한 것이다.

가스열분해로(64)의 일측에 보조버너(62)를 설치하여 열분해시 인입된 폐가스가 규정온도 이하로 하강할 경우 보조버너(62)를 가동하여 고온고압의 공정조건을 유지하도록 하여 열분해 및 용융조건을 유지하기 위한 것이다.

보조버너(62)는 설정된 공정조건인 1,200℃ 이상, 1기압 이상이 되면 보조 연소실(500)에서 발생된 폐가스를 가스열분해로(64)로 투입하고, 그 이하의 조건에서는 보조연료인 가스(LNG, LPG)나 기름을 공급하여 보조버너(62)를 가동하여 고온고압의 공정조건을 항시 유지하도록 기능하기 위한 것이다.

흡입수단(63)과 가스열분해로(64)간에는 밸브(미도시)를 설치하여 폐가스의 인입과 인출을 제어하도록 한다.

가스열분해로(64)의 외단에는 단열을 위하여 단열재와 커버를 설치하고 그 구조는 폐가스 유입로가 내부에 형성된 탄화로(65)가 형성되고 탄화로(65)에서 발생한 위해한 슬로그를 급속 냉각하는 슬래그냉각장치(60)가 연결되고 슬레그 냉각장치를 통한 가스를 열분해죤(66)에서 가스를 열분해 후 일부의 열을 열회수관을 통하여 열회수조절댐퍼(미도시)로 일정량의 열을 회수하여 다시 탄화로(65)에 열을 공급하여 재사용하도록 한 것이다.

열분해죤(66)에서 생성된 가스(재생 에너지원)는 보조 연소실(500)의 분사구(67)로 반송하여 버너(42)에서 발생된 가열원과 혼합하여 악취가스를 완전연소하여 악취를 제거함으로서 재생된 가스 즉 재생 에너지에 공급으로 신규로 공급되는 에너지소비량을 감축으로 에너지를 절감하기 위한 것이다.

열분해죤(66)에서 생성된 가스(재생 에너지원)는 냉각기(61)를 거쳐 급속냉각하여 정련된 가스를 생성하여 보조 연소실(500)의 분사구(67)로 회송하여 연소할 수 있다.

상기 열분해실(600)은 가스성분 분해기로서 당해 업자에 의해 변형실시 가능함을 밝혀둔다.

상술한 바와 같이 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 잘 알 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 판단되어져야 할 것이다.

본 발명인 음식물쓰레기 가열혼합 장치는 음식쓰레기를 양질의 사료로 사용하거나 유기질 비료로 재활용하기 위한 것으로서 에너지소모를 줄이고 환경오염을 방지함으로서 친환경적인 음식물쓰레기 가열혼합 장치를 해당업자에게 제공할 수 있다.

100 : 연소실 200 : 커버
300 : 혼합실 400 : 주 연소실
500 : 보조 연소실 600 : 열분해로
10 : 내화벽돌 11 : 단열재
20 : 투입구 21 : 밸브
22 : 연통 23 : 흡입구
30 : 가열솥 32 : 축
33 : 날개 34 : 요홈부
35 : 교반분쇄기 36 : 체크밸브
37 : 활성탄 (탈취수단) 38 : 모터
39 : 밀도측정기, 온도센서 40 : 관로
41 : 노즐 42 : 버너
43 : 테프론 50 : 브로어
51 : 관로 52 : 제어기
60 : 슬래그냉각장치 61 : 냉각기
62 : 보조버너 63 : 흡입수단
64 : 가스열분해로 65 : 탄화로
66 : 열분해죤 67 : 분사구

Claims

음식물쓰레기를 호퍼로 투입하여 자동분쇄되어 선별된 음식물쓰레기를 사료
화하기 위한 음식물쓰레기 가열혼합 장치에 있어서, 내화벽돌과 단열재로 둘레를 형성하여 가열솥을 장착하여 가열하기 위한 연소실과;
상기 연소실의 상부에 음식물쓰레기가 수분흡수제와 함께 투입되는 관로에 밸브가 형성된 투입구와, 연소가스를 배출하기 위한 연통과, 악취를 흡입하기 위한 흡입구를 포함한 커버와;
연소실 상단에 주형으로 제작된 U형의 가열솥과;
가열솥 내부에 혼합가열된 음식물쓰레기를 외부로 이송하기 위한 스크류콘베어와, 가열솥의 길이방향으로 양측 중앙끝단에 축이 내설되고, 축은 날개부가 형성되고, 날개부에는 요홈부를 다수개 형성하여 홈부에 부딪혀 재분쇄되는 교반분쇄기를 포함한 혼합실과;
혼합실 내부에서 발생한 악취가스를 흡입하고 관로를 연소실로 이송하여 온도를 상온한 후 악취가스를 노즐이 설치된 분배구를 통하여 미립자로 분사된 가스에 일측에 설치된 버너로 완전연소하여 악취가스를 제거하는 보조연소실과;
보조연소실에서 악취가스를 완전연소한 폐가스를 이송하기 위한 브로어를 설치하고, 폐가스를 흡입하기 위한 흡입관로를 설치하고 흡입관로와 브로어와 가스열분해로가 상호 연결되고, 흡입관로에서 나온 폐가스를 고온고압 상태에서 열분해하여 가스를 생산하여 보조연소실에 설치된 버너 입구에 분사하여 가스를 재활용하여 에너지를 절감하는 열분해실;의 구성을 포함하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.
제 1항에 있어서,
혼합실 내면에 테프론을 코팅하여 음식물쓰레기의 가열시 쉽게 늘러붙어 타는 것을 사전방지하기 위한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.
제 1항에 있어서,
혼합실 내부에서 흡입한 악취가스를 흡입한 관로에 체크밸브를 설치하고, 상기 체크밸브 하단 관로에 활성탄을 내설하여 악취를 2차 제거하기 위한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.
제 1항에 있어서,
연통은 하나 또는 다수개 설치하고 배출되는 연소가스를 재활용하기 위하여 연통에 열교환기를 설치하여 발생된 열량을 주 연소실 또는 보조 연소실에 공급하기 위한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.
제 1항에 있어서,
상기 스크류콘베어 외측 관로에 밸브를 설치하여 수분흡수제를 주기적으로 투입하여 수분을 감축하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.
제 1항에 있어서,
커버 상단에 설치된 투입구 일측에 밸브를 설치하여 수분흡수제를 주기적으로 투입하여 수분을 감축하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.
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제 1항에 있어서,
교반분쇄기 날개는 요홈부를 한개 또는 다수개 설치하여 요철부 접촉에 의하여 재분쇄 되도록 한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.
제 1항에 있어서,
열분해로(600)는 보조연소실에서 폐가스를 인입하기 위한 흡입수단(63)과, 인입된 폐가스를 이동하기 위한 관로와, 관로와 가스열분해로(64)를 상호연결하고, 보조연소실(500)에 설치된 가스열분해로에서 정련된 가스를 공급 분사하는 분사구(67)로 구성되고, 위 가스열분해로(64)는 측단에 인입된 폐가스가 규정온도 이하로 하강할 경우 온도를 상승하기 위한 보조버너(62)와, 폐가스를 탄화하기 위한 탄화로(65)와, 탄화로에서 열분해시 발생하는 위해 슬래그를 제거하고 냉각하는 슬래그 냉각장치(60)와, 폐가스를 열분해하여 열과 가스로 분리하는 열분해죤(66)과, 열분해죤(66)에 생성된 가스를 정련하기 위하여 급속냉각하는 냉각기(61)로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 가열혼합 장치.