KR101178351B1 - 바이오매스 연료의 이물질 제거를 위한 해리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오매스 연료를 해리하는 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 한 쌍의 회전체를 이용하여 삽입되는 바이오매스 연료를 해리하는 장치에 관한 것이다.

Description

바이오매스 연료의 이물질 제거를 위한 해리 시스템{Dissociator of biomass fuel}

본 발명은 바이오매스 연료를 해리하는 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 한 쌍의 회전체를 이용하여 삽입되는 바이오매스 연료를 해리하는 장치에 관한 것이다.

바이오매스란 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의하여 생성되는 식물체, 균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물유기체를 일컫는다.

따라서, 바이오매스 자원은 곡물, 감자류를 포함하는 전분질계의 자원과 초본, 임목과 볏짚, 왕겨와 같은 농부산물을 포함하는 셀룰로스계의 자원과 사탕수수, 사탕무우와 같은 당질계의 자원은 물론이고 가축의 분뇨, 사체와 미생물의 균체를 포함하는 동물 단백질계의 자원까지를 포함하는 다양한 성상을 가지고 있다.

바이오 에너지는 인류가 불을 사용한 이래로 오늘날의 화석연료와 제3의 에너지라 불리는 원자력이 등장하기 전까지 그야말로 제1의 에너지원의 자리를 지켜온 재상가능하며 환경 친화적인 에너지이다. 현재도 바이오 에너지는 전세계 에너지원의 10% 정도를 공급하고 개발 도상국에서는 자국 에너지 소비의 90% 이상을 이에 의존하고 있는 경우도 있다.

최근에 이르러서는 화석연료의 과다한 사용이 범지구적 환경문제를 야기함에 따라 스웨덴, 프랑스, 덴마크를 포함하는 유럽과 미국, 캐나다 등 북미 선진국들도 바이오 에너지를 공급하여 화석연료 사용을 줄이고 있다.

이러한 바이오매스 연료로 우드칩, RDF, 슬러지는 물론 플라스틱 재질을 사용하기도 한다. 플라스틱 재질의 경우에는 폐플라스특이 서로 엉켜 있는 경우가 많이 있어, 이를 골고루 분리 또는 해리하는 작업이 매우 어려움이 있다.

보통 바이오매스 연료로 플라스틱을 사용하는 경우, 폐플라스틱을 한꺼번에 보관하고 있다가 이를 집게차를 이용하여 파쇄기에 삽입하여 분쇄를 한 후에 연료로 사용한다. 하지만, 폐플라스틱이 서로 엉켜 있는 경우가 많기 때문에 별도의 진동 스크린을 설치하여 플라스틱을 고르는 작업을 수행하고, 이후 자력 선별기를 거쳐 금속을 걸러낸 후, 인력선별을 통한 후에 파쇄기에 삽입하게 된다.

이중 진동 스크린은 폐플라스틱을 올려놓은 넓은 부재를 좌우로 진동을 주어 플라스틱을 고르는 장치이나, 폐플라스틱이 서로 엉켜 있는 경우에는 그 효과가 발휘되지 못한다.

따라서 본 발명에서는 진동 스크린을 가동하기에 앞서 플라스틱 해리기를 설치하여, 플라스틱 분리의 효율성을 높여 선별량을 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.

본 발명은 뭉쳐진 바이오매스 연료를 해리하여 진동 스크린으로 보내어 바이오매스 연료에 포함된 이물질을 제거할 수 있도록 기능하는 바이오매스 연료 해리기이고, 서로 평행하게 제공되어 회전하는 제1 회전부재(120) 및 제2 회전부재(125)와, 상기 제1 회전부재(120)를 회전시키는 모터(130)와, 상기 제1 회전부재(120)의 회전력을 상기 제2 회전부재(125)로 전달하는 동력전달부재와, 투입되는 바이오매스 연료가 외부로 이탈되는 것을 막기 위해 바깥 방향으로 경사지도록 형성된 가이드판(111, 112)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 제1 회전부재(120) 및 상기 제2 회전부재(125)는 소정의 거리만큼 이격된 한 쌍의 측판(144)과, 상기 측판을 연결시키는 패들부(141)를 포함하고, 상기 패들부(141)가 상기 뭉쳐진 바이오매스 연료에 충격을 가하여 해리되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 진동 스크린을 가동하기에 앞서 플라스틱 해리기를 설치하여, 플라스틱 분리의 효율성을 높여 선별량을 높이는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 슬러지 및 플라스틱의 이송 방법의 공정도
도 2는 본 발명의 슬러지 이송 방법의 흐름도
도 3은 본 발명의 플라스틱 이송 방법의 흐름도
도 4는 본 발명에 의한 해리기의 사시도
도 5는 해리기에 사용되는 회전장치의 사시도
도 6은 본 발명에 의한 해리기의 평면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되도록 하기 위해 제시되는 예로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 슬러지 및 플라스틱의 이송 방법의 공정도이고, 도 2는 본 발명의 슬러지 이송 방법의 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 플라스틱 이송 방법의 흐름도를 나타낸다.

바이오매스 연료 저장소에 이송되는 슬러지는 일반적으로 물기를 제거한 상태의 슬러지이다. 따라서 수분을 함유하고 있는 슬러지의 경우에는 수분 제거 장치를 통과하여 수분을 제거한다.

슬러지는 선택 컨베이어 벨트(10)에 의해 선별적으로 소각로(3)로 곧바로 보내질 수도 있고, 이하의 공정을 통해 바이오매스 연료 저장소(4)로 이송될 수도 있다. 선택 컨베이어 벨트(10)는 본 발명에서 중요한 요소로서, 여러 종류의 연료를 혼합하여 바이오매스 연료로 사용하는 경우에는 그 성분비가 중요하다. 따라서, 공급되는 플라스틱에 비해 슬러지의 양이 많은 경우에는 그 성분비를 맞추기 위해 슬러지를 선택 컨베이어 벨트(10)를 이용하여 직접 소각로로 보내게 된다.

이하 슬러지를 바이오매스 연료 저장소에 이송하는 장치 및 과정을 설명한다.

슬러지는 컨베이어 벨트에 의해 슬러지 혼합 저장소(sludge dosing bin)(17)로 이동된다. 슬러지는 이동하는 과정 및 저장되는 과정에서 서로 엉키게 될 수 있으므로, 슬러지 혼합 저장소에는 절단기(cutter)(18)가 제공되어, 슬러지를 적당한 규격으로 절단한다.

슬러지 혼합 저장소(17)의 하부에는 스케일 컨베이어 벨트(19)가 제공되고, 스케일 컨베이어 벨트(19)가 이송되는 속도에 따라 배출되는 슬러지의 양이 조절된다. 스케일 컨베이어 벨트(19)는 이송되는 슬러지의 무게를 측정할 수 있도록 제공되어, 이러한 무게측정을 통해 슬러지의 이송량을 제어한다.

본 발명의 핵심은 슬러지 혼합 저장소(17)에 슬러지를 일시적으로 저장하고, 그 하류에 제공되는 스케일 컨베이어 벨트(19)를 사용하여, 후술할 플라스틱 연료와의 혼합되는 양을 조절하는 것에 있다. 즉, 플라스틱 연료의 공급량에 따라 스케일 컨베이어 벨트(19)의 동작 속도를 제어하여 배출되는 슬러지의 이송량을 조절하게 된다.

이후 슬러지는 분배 컨베이어 벨트(20)를 따라 슬러지 회전 공급기(sludge rotary feeder)(40)안으로 이송된다.

이하, 플라스틱을 바이오매스 연료 저장소에 이송하는 장치 및 과정을 설명한다. 모여진 플라스틱은 플라스틱 분쇄기(30)에 삽입되어 적당한 크기로 분쇄가 된다. 분쇄된 플라스틱은 스케일 컨베이어 벨트(32)로 이동된다. 스케일 컨베이어 벨트(32)는 이송되는 플라스틱의 무게를 측정하기 위한 것으로서, 무게측정을 통해 플라스틱의 이송량을 제어하기 위함이다. 스케일 컨베이어 벨트(32)는 두 방향으로 이송이 가능하며, 경우에 따라서는 분쇄된 플라스틱을 곧바로 소각로(5)로 이송하게 할 수도 있다. 즉, 공급되는 슬러지에 비해 플라스틱의 양이 많은 경우에는 바이오매스 연료의 혼합비를 맞추기 위해서 잉여의 플라스틱을 곧바로 소각로로 보내는 것이다.

분쇄된 플라스틱은 별도의 혼합 저장소에 저장되지는 않은 채로, 컨베이어 벨트에 의해 플라스틱 회전 공급기(plastic rotary feeder)(50)안으로 이송된다. 다만, 분쇄된 플라스틱이 엉켜 있을 가능성이 존재하므로, 플라스틱 회전 공급기(50) 안으로 들어가기 전에 플라스틱 패들 브레이커(plastic paddle breaker)(51)를 거치는 것이 바람직하다. 플라스틱 패들 브레이커(51)는 패들이 회전하면서 엉켜져 있는 플라스틱을 고르게 분산시키는 기능을 수행한다.

슬러지 회전 공급기(40)와 플라스틱 회전 공급기(50)는 송풍 장치(52)에 연결되어 있다. 송풍 장치(52)에 의해 슬러지와 플라스틱은 혼합이 가능하게 된다. 또한, 슬러지 회전 공급기(40)와 플라스틱 회전 공급기(50)는 인젝터(injector)를 포함하고 있어, 슬러지와 플라스틱을 바이오매스 연료 저장소(4)로 이송시킨다.

일반적으로 플라스틱을 바이오매스 연료 저장소에 이송하는 공정은 다음과 같다. 모여진 플라스틱은 플라스틱 파쇄기에 삽입되어 적당한 크기로 분쇄가 된다. 분쇄된 플라스틱은 스케일 컨베이어 벨트로 이동된다. 스케일 컨베이어 벨트는 이송되는 슬러지의 무게를 측정하기 위한 것으로서, 무게측정을 통해 슬러지의 이송량을 제어하기 위함이다. 스케일 컨베이어 벨트는 두 방향으로 이송이 가능하며, 경우에 따라서는 분쇄된 플라스틱을 곧바로 소각로로 이송하게 할 수도 있다.

분쇄된 플라스틱은 별도의 혼합 저장소에 저장되지는 않은 채로, 컨베이어 벨트에 의해 플라스틱 회전 공급기(plastic rotary feeder)안으로 이송된다. 다만, 분쇄된 플라스틱이 엉켜 있을 가능성이 존재하므로, 플라스틱 회전 공급기 안으로 들어가기 전에 플라스틱 패들 브레이커(plastic paddle breaker)를 거치는 것이 바람직하다. 플라스틱 패들 브레이커는 패들이 회전하면서 엉켜져 있는 플라스틱을 고르게 분산시키는 기능을 수행한다.

슬러지 회전 공급기와 플라스틱 회전 공급기는 송풍 장치에 연결되어 있다. 송풍 장치에 의해 슬러지와 플라스틱은 혼합이 가능하게 된다. 또한, 슬러지 회전 공급기와 플라스틱 회전 공급기는 인젝터(injector)를 포함하고 있어, 슬러지와 플라스틱을 바이오매스 연료 저장소로 이송시킨다.

본 발명은 이러한 플라스틱 연료를 이송시키는 공정의 전단계로서 플라스틱의 바이오매스 연료를 플라스틱 분쇄기(파쇄기)(30)에 공급하기 전에 엉켜져 있는 플라스틱 연료를 해리하는 것을 목적으로 한다.

본 명세서에서는 플라스틱에 한해서 언급되어 있는 것으로 보이지만, 이는 본 발명이 적용되는 일실시예를 설명한 것이며, 슬러지 등 엉켜있는 바이오매스 연료의 해리에도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.

이하 플라스틱 연료를 해리하는 원리 및 공정에 대해 자세하게 설명하기로 한다.

모여진 플라스틱은 덩어리의 형태로 집게차에 의해 한꺼번에 플라스틱 파쇄기로 공급된다. 다만, 모여진 플라스틱에는 금속 등의 물질이 섞여 있을 가능성이 높으며, 바이오매스 연료로 부적당한 것이 존재할 가능성도 매우 높다. 따라서 이러한 물질들을 파쇄기에 공급되기 전에 걸러내는 작업이 필요하다. 일반적으로, 플라스틱 덩어리를 고르게 펴는 작업을 행한 후에, 이를 전자석과 같은 자력 선별기를 통해 함께 섞여 있는 철 등의 금속을 걸러내는 작업을 수행한다. 만일 플라스틱 덩어리가 고르게 펴지지 않는다면, 그 내부에 섞여 있는 철 등의 금속은 걸러지지 않게 된다. 또한, 자력 선별기를 통해 금속을 거른 후에는 사람이 수작업으로 바이오매스 연료로 사용할 수 없는 것들을 선별해서 제거하는 작업을 수행하게 된다.

이러한 플라스틱 덩어리를 고르게 펴는 작업(해리작업)을 하기 위해서, 일반적으로는 진동 스크린이 사용되어 왔다. 진동 스크린이란, 넓은 판 모양의 부재로서 그 위에 플라스틱 덩어리를 올려 놓고 좌우로 진동을 주어 플라스틱 덩어리를 해리하는 구조이다. 그러나 이러한 진동 스크린으로는 강하게 엉켜 있는 플라스틱 덩어리를 쉽게 해리하기는 쉽지 않다. 따라서 본 발명은 이러한 진동 스크린의 작업 전에 플라스틱 덩어리를 해리하기 위한 공정을 추가하고, 이를 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 플라스틱 해리기의 바람직한 실시예는 도면에 자세하게 도시되어 있다. 도 4는 본 발명에 의한 해리기의 사시도를, 도 5는 해리기에 사용되는 회전장치의 사시도를, 도 6은 본 발명에 의한 해리기의 평면도를 보여준다.

해리기(100)는 회전장치(120, 125)를 두 개 사용한다. 회전장치(120, 125)는 원통형의 형상에 패들 형상으로 돌출된 것일 수도 있고, 기어의 형상으로 제공된 것일 수 있다.

본 발명의 해리기(100)는 네 개의 판재(113)가 사각형의 공간을 제공하고 있다. 이러한 한 쌍의 회전장치(120)는 사각형의 공간을 제공하는 판재 내에 평행하게 제공된다.

본 발명의 해리기(100)에 사용되는 제1 회전장치(120)는 판재의 외부에 기어와 연결되어 있다. 즉, 기어의 회전을 통해 제1 회전장치(120)는 회전을 하게 된다. 판재의 외부에는 회전력을 제1 회전장치에 전달하기 위한 모터(130)가 위치한다. 모터(130)의 끝단은 기어 형상의 부재가 결합된다. 기어 형상의 부재는 제1 회전장치(120)의 기어와 맞물려 회전하게 된다. 또는 체인 등의 동력전달수단(131)을 통해 모터의 회전력이 제1 회전장치로 전달될 수 있다.

제1 회전장치(120)의 다른 끝단에는 판재의 바깥쪽에 기어(121)가 부착되어 있다. 제2 회전장치(125)의 끝단에도 기어(121)가 부착되어 있고, 제1 회전장치(120)의 기어(121)와 연결되어 있다. 따라서 제1 회전장치(120)가 회전을 하면 제2 회전장치(125)도 함께 회전하는 구조로 되어 있다. 또는, 제1 회전장치(120)와 제2 회전장치(125)를 풀리 또는 체인 등의 동력전달장치로 연결할 수도 있다.

또한, 해리기(100)의 상부에는 삽입되는 플라스틱이 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위해 바깥 방향으로 경사가 진 가이드판(111, 112)이 제공된다.

플라스틱 덩어리는 상기 해리기(100)의 내부에서 회전장치의 회전운동을 통해 해리된다.

도 5를 바탕으로 회전장치에 대해 설명한다. 제1 회전장치 및 제2 회전장치의 구성은 동일하다.

회전장치는 소정의 거리만큼 이격되어 있는 한쌍의 측판(144)을 여러개의 패들부(141)가 연결시키는 구조로 구성되어 있다. 측판(144)에는 해리기의 판재에 관통하여 회전이 가능하도록 돌출부(147)가 제공되고, 돌출부의 끝단에는 기어와 결합하는 결합부(145)가 제공된다. 결합부(145)에는 홈(146)이 있어, 기어와 체결된다. 기어는 결합부(145)와 상보적인 구조로 되어 있어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적인 사상을 가지고 있다면 모두 본 발명의 권리범위에 해당된다고 볼 수 있으며, 본 발명은 특허청구범위에 의해 권리범위가 정해짐을 밝혀둔다.

10 : 선택 컨베이어 벨트, 17 : 슬러지 혼합 저장소, 18 : 절단기, 19 : 스케일 컨베이어 벨트, 20 : 분배 컨베이어 밸트, 30 : 플라스틱 분쇄기, 40 : 슬러지 회전 공급기, 32 : 스케일 컨베이어 밸트, 50 : 플라스틱 회전 공급기, 51 : 플라스틱 패들 브레이커, 100 : 해리기, 120 : 제1 회전장치, 125 :제2 회전장치, 121 : 기어

Claims (2)

1. 바이오매스 연료로 사용되는 뭉쳐진 플라스틱의 제1 해리 공정을 수행하는 해리기와,
   상기 해리기를 통해 제1 해리된 플라스틱 덩어리를 상부에 두고 좌우로 진동을 주어 제2 해리 공정을 수행하는 넓은 판 모양의 진동 스크린과,
   상기 제2 해리된 플라스틱으로부터 섞여 있는 금속물질을 전자석을 이용하여 선별하는 자력 선별기와,
   상기 금속물질이 제거된 플라스틱을 공급받아 파쇄시키는 파쇄기를 포함하고,
   상기 해리기는,
   서로에 대해 일정 거리가 이격된 채로 평행하게 제공되고, 동일한 방향으로 회전하는 제1 회전부재(120) 및 제2 회전부재(125)와,
   상기 제1 회전부재(120)를 회전시키는 모터(130)와,
   상기 제1 회전부재(120)의 회전력을 상기 제2 회전부재(125)로 전달하여 상기 제1 회전부재(120)와 동일한 방향으로 회전시키도록 구성되는 동력전달부재를 포함하고,
   상기 제1 회전부재(120) 및 상기 제2 회전부재(125)는 소정의 거리만큼 이격된 한 쌍의 측판(144)과, 상기 측판을 연결시키고 상기 뭉쳐진 플라스틱에 충격을 가하여 해리되도록 하는 패들부(141)를 포함하고,
   상기 제1 회전부재(120)의 패들부와 상기 제2 회전부재(125)의 패들부는 회전반경이 서로 겹치지 않도록 위치하는 것을 특징으로 하는,
   바이오매스 연료의 이물질 제거를 위한 해리 시스템.
   
2. 삭제

Images