KR101293880B1

KR101293880B1 - 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비

Info

Publication number: KR101293880B1
Application number: KR1020110118971A
Authority: KR
Inventors: 김성중; 이제학; 문영우; 김광호
Original assignee: 인천대학교 산학협력단
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-08-07
Also published as: KR20130053267A

Abstract

본 발명은 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비에 관한 것으로서, 건조로의 내부에 유기성 폐기물을 파쇄기로 파쇄하여 투입하고, 파쇄되어 투입된 유기성 폐기물을 상기 건조로 내부에 설치된 교반장치로 교반하면서 연소장치로 연소하고 건조시킨 후, 건조된 유기성 폐기물을 펠릿성형기에 의해 고형연료로 성형하는 처리설비에 있어서, 상기 연소장치는 건조로의 하부에 간격을 두고 연소공간이 형성되도록 붙여 설치되며, 건조로와 연소장치 사이의 상기 연소공간 내에 펠릿성형기로 성형된 고형연료의 일부를 투입하고 연소시켜 건조로를 가열하되, 연소장치의 한쪽 끝에 송풍수단이 설치되어 연소장치의 내부에서 상기 연소공간으로 에어를 공급하고, 연소장치 일측의 상기 연소공간 내에 히터가 설치되어 최초로 투입되는 고형연료를 연소시키며, 연소장치 상부의 상기 연소공간 하단부에 길이방향을 따라 이송수단이 설치되어, 회전하는 상기 이송수단에 의해 연소장치 일측의 연소공간 내로 계속해서 투입되어 연소되는 고형연료와 재를 연소장치의 다른 쪽 끝으로 이동시켜 상기 재를 배출하는 처리설비로 이루어지며, 많은 양의 유기성 폐기물을 처리하면서 연료비를 절약할 수 있는 효과가 있다.

Description

건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비{HANDLING SYSTEM OF ORGANIC WASTE WITH COMBUSTION OF PELLET}

본 발명은 유기성 폐기물의 처리설비에 관한 것으로서, 상세히는 유기성 폐기물을 연소장치로 건조시킨 후 폘릿성형기에 의해 성형한 고형연료의 일부를 다시 상기 유기성 폐기물을 건조시키는 연소장치의 연료로 사용하는 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비에 관한 것이다.

본원발명의 배경기술로는 선행기술문헌의 특허문헌에 기재된 바와 같이, 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물을 건조시킨 후 펠렛기에 의해 펠릿과 같은 고형연료로 성형하고, 펠렛기로 성형된 고형연료를 연료나 거름으로 사용하는 '축산분뇨 건조장치 및 이를 이용한 축산분뇨 고체 연료화 장치'가 있다.

이러한 '축산분뇨 건조장치 및 이를 이용한 고체 연료화 장치'는 축산분뇨를 건조시켜 고체연료로 사용하도록 하고 있으나, 축산분뇨로 만든 상기 고체연료는 나무로 만든 고체연료의 열량(4500㎉)에 비해 열량이 낮아(3500㎉) 온수와 난방을 제공하는 펠릿보일러의 연료로만 사용하고 있다.

그런데, 본 출원인이 축산분뇨나 농업부산물과 같은 유기성 폐기물을 건조시킨 후 펠릿성형기에 의해 펠릿과 같은 고체연료로 성형하는 설비를 사용함에 있어서, 상기 유기성 폐기물을 건조시키는 고형연료의 연소장치로 전기히터나 버너를 사용하고 있다.

그러나, 유기성 폐기물을 건조시키는 고형연료의 연소장치로 전기히터를 사용하는 경우에 유기성 폐기물을 적절한 비용으로 처리하는데에 있어 고가의 전기 비용으로 인해 실익이 없다는 문제가 있으며, 유기성 폐기물을 건조시키기 위해 상기 유기성 폐기물이 투입되는 건조로는 부피가 크기 때문에 전체를 가열하여야 하나, 상기 버너로는 건조로의 일부만 가열할 뿐이어서 유기성 폐기물의 건조가 제대로 실시되지 못하는 문제가 있다.

따라서, 유기성 폐기물을 건조시킨 후 펠릭성형기에 의해 고형연료로 만들어 사용할 때, 상기 유기성 폐기물을 건조시키는 연료의 비용이 저렴하고 유기성 폐기물이 투입되는 건조로 전체를 가열할 수 있는 연소장치가 필요하다.

한국 등록특허 제10-1024527호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 축산분뇨나 농업부산물과 같은 유기성 폐기물이 투입된 건조로를 연소장치로 가열하여 건조된 유기성 폐기물을 펠릿성형기에 의해 고형연료로 성형함에 있어, 상기 펠릿성형기에 의해 성형된 고형연료의 일부를 유기성 폐기물을 건조시키는 연소장치의 연료로 사용하되, 가열효율을 높이기 위해 상기 건조로를 직화방식으로 가열하는 연소장치의 연료로 상기 고형연료의 일부를 사용하기 위해, 상기 연소장치를 연소챔버, 송풍기, 히터 및, 이송스크류 등으로 구성한 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비를 제공함에 있다.

즉, 열량이 낮은 유기성 폐기물의 고형연료를 부피가 큰 건조로 전체를 가열하는 연료로 사용할 수 있도록 하는 연소장치를 다음과 같이 사용하게 된다.

상기 연소장치를 건조로의 하부에 연소공간을 형성하도록 연소챔버 형상으로 붙여 설치하되, 상기 연소챔버의 한쪽 끝에 설치된 송풍기로 연소챔버 내부에서 상기 연소공간으로 에어를 공급하고, 상기 연소챔버의 일측면에 형성된 연료투입구로 최초에 투입되는 고형연료를 히터로 연소시키며, 이후 계속해서 투입되는 고형연료를 연소시키면서 연소공간의 내부에 설치된 이송스크류로 고형연료와 재를 연소챔버의 다른 쪽 끝으로 이동시켜 재배출구를 통해 상기 재를 배출하도록 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비는, 건조로의 내부에 유기성 폐기물을 파쇄기로 파쇄하여 투입하고, 파쇄되어 투입된 유기성 폐기물을 상기 건조로 내부에 설치된 교반장치로 교반하면서 연소장치로 연소하고 건조시킨 후, 건조된 유기성 폐기물을 펠릿성형기에 의해 고형연료로 성형하는 처리설비에 있어서, 상기 연소장치는 건조로의 하부에 간격을 두고 연소공간이 형성되도록 붙여 설치되며, 건조로와 연소장치 사이의 상기 연소공간 내에 펠릿성형기로 성형된 고형연료의 일부를 투입하고 연소시켜 건조로를 가열하되, 연소장치의 한쪽 끝에 송풍수단이 설치되어 연소장치의 내부에서 상기 연소공간으로 에어를 공급하고, 연소장치 일측의 상기 연소공간 내에 히터가 설치되어 최초로 투입되는 고형연료를 연소시키며, 연소장치 상부의 상기 연소공간 하단부에 길이방향을 따라 이송수단이 설치되어, 회전하는 상기 이송수단에 의해 연소장치 일측의 연소공간 내로 계속해서 투입되어 연소되는 고형연료와 재를 연소장치의 다른 쪽 끝으로 이동시켜 상기 재를 배출하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 연소장치는, 챔버의 상부에 긴 연소공간이 형성되어 상기 연소공간의 양측면에는 다수개의 에어배출공이 형성되고, 일측면에는 상기 연소공간으로 고형연료를 투입하는 연료투입구가 형성되며, 폐쇄된 다른 쪽 끝에는 재배출구가 형성된 연소챔버; 송풍수단으로써 상기 연소챔버의 폐쇄된 한쪽 끝에 설치되어 연소챔버 내부로 에어를 공급한 후 상기 에어배출공을 통해 연소챔버 상부의 연소공간으로 에어를 배출하는 송풍기; 상기 연소챔버 상부의 연소공간 일측에 설치되어 연소챔버의 연료투입구를 통해 상기 연소공간 내로 최초로 투입되는 고형연료를 연소시키는 히터; 및 이송수단으로써 상기 연소챔버 상부의 연소공간 하단부에 길이방향을 따라 설치되어 상기 연소공간 내로 계속해서 투입되어 연소되는 고형연료와 재를 이동시킨 후 재배출구를 통해 상기 재를 배출하는 이송스크류;를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 연소장치의 연소챔버는 2∼8m의 길이를 가지며, 상기 펠릿성형기에서 성형된 고형연료의 15∼50%를 연소장치에 투입되는 고형연료로 사용하고, 상기 히터는 전기히터 또는 가스히터인 것이 바람직하다.

본 발명의 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비에 의하면, 건조로의 크기에 상관없이 상기 건조로 전체를 가열할 수 있기 때문에 많은 양의 유기성 폐기물을 건조시켜 펠릿과 같은 고형연료를 대량생산할 수 있는 효과가 있다.

또, 축산분뇨나 농업부산물과 같은 유기성 폐기물을 처리하여 만드는 고형연료의 일부를 다시 상기 유기성 폐기물을 처리하기 위한 연료로 사용함으로써 연료비를 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한, 열량이 낮은 상기 고형연료로도 본 발명의 연소장치에 의해 많은 량의 유기성 폐기물을 건조시키는 연료로 충분히 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리설비의 사시도
도 2는 상기 도 1의 A-A선에 따른 종단면도
도 3은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리설비에 사용되는 연소장치의 사시도
도 4는 상기 도 3의 B-B선에 따른 종단면도
도 5은 상기 도 3의 C-C선에 따른 종단면도

이하, 본 발명에 따른 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리설비의 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 A-A선에 따른 종단면도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리설비는 기본적으로 건조로(1)과 상기 건조로(2)의 하부에 부착되어 설치되는 연소장치(2)로 이루어진다.

상기 건조로(1)은 원통이나 사각박스 형상으로 되어 내부에는 길이방향 중심부를 따라 연결된 교반축의 둘레에 스크류 형상의 날개가 부착된 교반장치(3)가 설치되어, 상기 교반장치(3)의 양쪽 끝단축이 건조로(1)의 양쪽 끝단부에 각각 장착된 유닛베어링(11)에 결합되어 회전하도록 되어 있다.

또, 상기 건조로(1)의 바깥쪽 측면에는 폐기물 투입문(4)이 설치되고 상기 폐기물 투입문(4)은 자동으로 개폐할 수 있도록 되어 있어, 별도의 이송장치 없이 로우더로 축산분뇨나 농업부산물과 같은 유기성 폐기물을 상기 폐기물 투입문(4)을 통해 건조로(1) 내로 바로 투입하도록 되어 있다.

또, 상기 건조로(1)는 내구성과 내열성 등을 위해 스테인리스스틸(SUS) 철판을 재질로 사용하는 것이 바람직하며, 대량의 유기성 폐기물의 처리를 위해 길이 2m, 높이 1.2m, 폭 1m 정도의 크기로 구성되나 필요에 따라 더 크게 구성할 수도 있고, 바람직하게는 길이 4∼8m, 높이 2.5∼5m, 폭 2.2∼4.4m로 구성한다.

또한, 상기한 크기를 갖는 건조로(1)의 최적용량은 6,100ℓ정도이고, 투입용량은 4,000ℓ정도로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리설비에 사용되는 연소장치의 사시도이고, 도 4는 상기 도 3의 B-B선에 따른 종단면도이며, 도 5은 상기 도 3의 C-C선에 따른 종단면도를 도시한 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 연소장치(2)는 연소챔버(5), 송풍수단(6), 히터(7), 이송수단(8) 및, 컨트롤박스(15)로 이루어진다.

상기 연소챔버(5)는 평평한 하부에서 상부로 갈수록 폭이 넓어지는 ∨형상의 프레임 2개를 간격을 두고 서로 겹쳐 형성한 것이며, 상기 건조로(1)의 하단부와 경계판(9)을 사이에 두고 밀착되어 부착됨으로써 연소챔버(5)와 건조로(1)의 사이에 바닥이 평평한 ∨형상의 연소공간(10)을 형성하게 된다.

또, 상기 연소챔버(5)의 한쪽 끝에는 송풍수단(6)인 송풍기가 설치되고, 연소챔버(5)의 일측면에는 고형연료를 투입하는 연료투입구(12)가 연소공간(10) 내로 이어지도록 설치되며, 연소챔버(5) 상부의 경사진 양측의 면상에는 다수개의 에어배출공(13)이 형성되고, 연소챔버(5)의 다른 쪽 끝에는 재배출구(14)가 형성된다.

또한, 상기 연소챔버(5)는 내구성과 내열성 등을 위해 스테인리스스틸(SUS) 철판을 재질로 사용하는 것이 바람직하며, 상기 건조로(1)의 길이에 맞추어 2m 정도의 길이 또는 그 이상 8m까지의 길이로 구성하게 된다.

상기 송풍수단(6)은 보통 송풍기를 사용하게 되며 연소챔버(5)의 폐쇄된 한쪽 끝에 설치되어, 상기 송풍기에 의해 연소챔버(5) 내로 공급되는 에어가 에어배출공(13)을 통해 연소공간(10)으로 배출되도록 한다.

상기 히터(7)는 전기히터나 가스히터를 사용하게 되며 상기 연소챔버(5)의 연소공간(10) 일측에 설치되어, 연소챔버(5)의 연료투입구(12)를 통해 연소공간(10) 내에 최초로 투입되는 고형연료를 연소시킨다.

상기 이송수단(8)은 보통 이송스크류를 사용하게 되며 연소챔버(5)의 연소공간(10) 하단부에서 길이방향을 따라 설치되어, 연소챔버(5)의 연료투입구(12)를 통해 계속해서 투입되어 연소되는 고형연료와 연소되고 남은 재를 상기 연소챔버(5)의 다른 쪽 끝으로 이동시키면, 마지막에는 재만 남아 이 재는 연소챔버(5)의 다른 쪽 끝에 형성된 재배출구(13)를 통해 밖으로 배출된다.

상기 컨트롤박스(15)는 다양한 작동버튼 및 동작회로에 의해 건조로(1)의 교반장치(3)와 연소장치(2)의 송풍수단(6) 및 히터(7) 등을 가동하고, 연소장치(2)에 의해 고형연료를 연소하는 시간 등을 적절하게 제어하는 기능을 하게 된다.

한편, 이와 같은 연소장치(2)는 송풍수단(6)인 송풍기에 의해 에어배출공(13)을 통해 연소챔버(5)의 내부에서 상부의 연소공간(10)으로 에어를 계속 공급하기 때문에, 상기 연소챔버(5)의 하부로는 열기가 전달되지 않아 가열되지 않는 단열이 충분하게 이루어져 안전하게 연소장치(2)를 사용할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 유기성 폐기물의 처리설비에 대한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 축산분뇨나 농업부산물과 같은 유기성 폐기물을 파쇄기로 파쇄한 후, 로우더를 이용하여 건조로(1)의 투입문(4)을 통해 상기 건조로 내로 투입한다.

다음에, 건조로(1) 내에 투입된 유기성 폐기물을 교반장치(3)로 교반하면서 유기성 폐기물을 처리하여 펠릿성형기에 의해 성형된 펠릿과 같은 고형연료의 일부를 연소장치(2)의 연소챔버(5)에 형성된 연료투입구(12)를 통해 연소공간(10) 내의 일측으로 투입한다.

다음에, 송풍수단(6)인 송풍기에 의해 에어가 연소공간(10) 내로 계속 공급되면서 최초로 연소공간(10) 내로 투입된 고형연료를 히터(7)로 점화하여 연소한다.

다음에, 히터(7)를 끈 상태에서 뒤이어 투입되는 고형연료는 연소하는 최초의 고형연료에 의해 연소하고, 이송수단(8)인 이송스크류에 의해 연소하고 있는 고형연료는 연소공간(10)의 다른 쪽 끝으로 계속해서 이동하면서 투입되는 고형연료를 연소시킨다.

다음에, 연소공간(10) 내에서 상기 연소공간(10)의 다른 쪽 끝으로 계속해서 이동하면서 연소되는 고형연료는 마지막에는 재만 남아 재배출구(14)를 통해 밖으로 배출된다.

이와 같이 연소챔버(5)의 연소공간(10) 내에서 이송수단(8)인 이송스크류에 의해 고형연료가 계속해서 이동하면서 연소함으로써 건조로(1)의 하부는 가열되어 내부에 있는 유기성 폐기물이 건조되고, 건조된 유기성 폐기물은 펠릿성형기에 의해 펠릿과 같은 고형연료로 성형되며, 성형된 고형연료의 일부는 다시 유기성 폐기물을 처리하는 본 발명의 처리설비에 사용되는 연소장치의 연료로 사용하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 건조로 2 : 연소장치
3 : 교반장치 4 : 폐기물 투입문
5 : 연소챔버 6 : 송풍수단
7 : 히터 8 : 이송수단
9 : 경계판 10 : 연소공간
11 : 유닛베어링 12 : 연료투입구
13 : 에어배출공 14 : 재배출구
15 : 컨트롤박스

Claims

건조로의 내부에 유기성 폐기물을 파쇄기로 파쇄하여 투입하고, 파쇄되어 투입된 유기성 폐기물을 상기 건조로 내부에 설치된 교반장치로 교반하면서 연소장치로 연소하고 건조시킨 후, 건조된 유기성 폐기물을 펠릿성형기에 의해 고형연료로 성형하는 처리설비에 있어서,
상기 연소장치는 건조로의 하부에 간격을 두고 연소공간이 형성되도록 붙여 설치되며, 건조로와 연소장치 사이의 상기 연소공간 내에 펠릿성형기로 성형된 고형연료의 일부를 투입하고 연소시켜 건조로를 가열하되,
연소장치의 한쪽 끝에 송풍수단이 설치되어 연소장치의 내부에서 상기 연소공간으로 에어를 공급하고, 연소장치 일측의 상기 연소공간 내에 히터가 설치되어 최초로 투입되는 고형연료를 연소시키며, 연소장치 상부의 상기 연소공간 하단부에 길이방향을 따라 이송수단이 설치되어, 회전하는 상기 이송수단에 의해 연소장치 일측의 연소공간 내로 계속해서 투입되어 연소되는 고형연료와 재를 연소장치의 다른 쪽 끝으로 이동시켜 상기 재를 배출하는 것을 특징으로 하는 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비.
제 1 항에 있어서,
상기 연소장치는,
챔버의 상부에 긴 연소공간이 형성되어 상기 연소공간의 양측면에는 다수개의 에어배출공이 형성되고, 일측면에는 상기 연소공간으로 고형연료를 투입하는 연료투입구가 형성되며, 폐쇄된 다른 쪽 끝에는 재배출구가 형성된 연소챔버;
송풍수단으로써 상기 연소챔버의 폐쇄된 한쪽 끝에 설치되어 연소챔버 내부로 에어를 공급한 후 상기 에어배출공을 통해 연소챔버 상부의 연소공간으로 에어를 배출하는 송풍기;
상기 연소챔버 상부의 연소공간 일측에 설치되어 연소챔버의 연료투입구를 통해 상기 연소공간 내로 최초로 투입되는 고형연료를 연소시키는 히터; 및
이송수단으로써 상기 연소챔버 상부의 연소공간 하단부에 길이방향을 따라 설치되어 상기 연소공간 내로 계속해서 투입되어 연소되는 고형연료와 재를 이동시킨 후 재배출구를 통해 상기 재를 배출하는 이송스크류;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비.
제2항에 있어서,
상기 연소장치의 연소챔버는 2∼8m의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펠릿성형기에서 성형된 고형연료의 15∼50%를 연소장치에 투입되는 고형연료로 사용하는 것을 특징으로 하는 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히터는 전기히터 또는 가스히터인 것을 특징으로 하는 건조부산물 고형연료 직화방식을 이용한 유기성 폐기물의 처리설비.