KR101358836B1 - 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법이 개시된다. 본 발명의 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법은, 축분, 가연성 재료 및 음식물 쓰레기와 가연성 폐기물을 포함하는 고체 연료를 제조하는 방법으로서, a) 우분, 돈분, 계분을 포함한 축분과, 음식물 쓰레기에 세절된 짚, 왕겨, 톱밥 및 목분을 포함하는 가연성 재료를 혼합하여 축분에 포함된 수분을 낮추되, 수분이 5%이상일 경우에는, 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물을 메쉬망으로 된 컨베이어 장치로 이송시키면서 메쉬망의 하부에서 이송되는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물에 열풍을 분사하여 수분을 낮추는 단계;
b) 수집된 가연성 폐기물을 입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄하는 단계; 및
c) 성형장치에 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물과 분쇄된 가연성 폐기물을 공급하여 고체 연료로 성형하는 단계를 포함하는,
유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법.를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 축분과 음식물 쓰레기, 가연성 폐기물 및 백석회가 혼합되어 고체 연료로 제조됨으로써, 축산농가에서 배출되는 우분이나 돈분 또는 계분, 그리고 음식물 쓰레기 등을 매립하거나 해양투기 하지 않아도 되는 효과를 제공할 수 있게 되고, 가연성 폐기물이 첨가됨으로써 축분과 음식물 쓰레기로 이루어진 연료의 발열량이 높게 된다. 을 제공할 수 있게 된다.

Description

유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 및 그 제조방법{SOLID FUEL AND MANUFACTURING METHOD OF SOLID FUEL USING ORGANIC MATTER AND COMBUSTIBLE WASTE}

본 발명은 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 축산분뇨, 음식물 쓰레기, 도살장에서 발생되는 부산물 등으로 이루어진 유기성 쓰레기와, 폐비닐, 톱밥, 왕겨 등으로 이루어진 가연성 폐기물을 혼합하여 열량이 우수한 고체연료를 제공할 수 있는 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반 가정이나 음식점에서 배출되는 음식물 쓰레기와 축산농가에서 배출되는 우분, 돈분, 계분 등의 처리는 사회적 문제로 대두 되고 있다. 이는 음식물 쓰레기와 축산분뇨와 같은 쓰레기의 해양배출이 금지되고, 음식물이나 축산분뇨와 같은 쓰레기를 이용한 퇴비나 연료 등의 활용도가 낮기 때문이다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 다양한 다양한 수단들이 제시되었다.

예를 들면, 첨부된 도면 중에서 도 1에 도시된 바와 같은 '하수 슬러지와 음식물쓰레기 및 가연성 폐기물을 이용한 고체연료의 제조방법'이 개시되었다.

도 1에 도시된 음식물 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법은, 하수 슬러지를 함수율 10~20% 이하로 건조시킨 다음 분쇄하는 과정과, 음식물쓰레기70%(중량비)를 황토 10%(중량비); 갈탄 10%(중량비): 코우크스 10%(중량비)의 첨가제와 혼합하는 과정과, 가연성 폐기물을 입도 30~50mm의 크기로 분쇄시키는 과정과, 건조시킨 하수 슬러지, 첨가제를 혼합한 음식물쓰레기, 분쇄시킨 가연성 폐기물을 하수 슬러지30%(중량비): 음식물쓰레기 30%(중량비): 가연성 폐기물40%(중량비)의 비율로 혼합하는 과정과, 혼합물을 수분함유율이 10%이하가 되도록 건조시키는 과정과, 혼합과 건조가 이루어진 혼합물에 조연재를 첨가하여 일정 크기로 압출, 성형하는 과정으로 이루어진 것이다.

이러한 방법에 의하면, 하수 슬러지와 음식물 쓰레기 및 가연성 폐기물을 건조하고 혼합하고, 갈탄과 코우크스 등을 혼합한 후 일정한 크기로 압출 성형함으로써 음식물 쓰레기와 하수 슬러지 등을 재활용하여 사용할 수 있었다.

그러나, 이와 같은 종래기술에 의한 음식물 쓰레기를 이용한 고체연료 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 함수량이 높은 하수 슬러지나 음식물 쓰레기의 함수량을 낮추기 위한 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 즉, 하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 건조시키는데 많은 에너지가 사용되는 문제점이 있었던 것이다.

둘째, 전술한 방법에 의해 제조된 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용한 고체연료는, 음식물 쓰레기와 하수 슬러지 등은 연료로서 충분한 발열량을 내지 못했기 때문에 발열량을 높이기 위해서 갈탄이나 코우크스 등을 혼합함으로써, 발열량을 높이기 위한 비용이 증가하는 문제점이 있었던 것이다.

대한민국특허공개 제10-2007-0076557호(공개일자 : 2007.07.24)

본 발명의 목적은, 축산농가에서 배출되는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 고체연료화함에 있어서, 저렴한 비용으로 제조할 수 있고, 연료로서 사용할 수 있는 충분한 발열량을 갖는 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 수분을 다향으로 함유하고 있는 음식물 쓰레기를 탈수나 건조 과정없이 그대로 연료로 제조함으로써 침출수와 같은 오염수가 발생되지 않도록 할 수 있는 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 건조되지 않은 축분 60 - 70중량%와, 건조되지 않은 음식물 쓰레기 30 - 40중량%를 포함하는 유기성 쓰레기 50 - 67중량%;

상기 유기성 쓰레기와 혼합되어 상기 유기성 쓰레기의 함수량을 낮추고 발열량을 높이기 위한 짚, 왕겨, 톱밥 및 목분을 포함하는 가연성 재료 23 - 30중량%;

상기 유기성 쓰레기 및 가연성 재료와 혼합되거나, 상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 혼합물에 결합되어, 상기 가연성 재료와 더불어 상기 유기성 쓰레기의 함수량을 낮추거나, 발열량을 높이며, 발화점을 낮추기 위한 고무, 폐타이어, 폐비닐, 폐합성수지를 포함하는 가연성 폐기물 8- 15중량%; 및

상기 유기성 쓰레기의 혼합물 또는 상기 가연성 폐기물에 혼합되어 건조를 촉진시키고 유해물질을 감소시키기 위한 백석회 2 - 5중량%를 포함하여 소정의 형태로성형된 것을 특징으로 하는 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료에 의하여 달성된다.

상기 축분은,

우분, 돈분, 계분을 포함하되,

우분 60중량%, 돈분 20중량%, 계분 20중량%를 포함하는 것이다.

상기 가연성 폐기물은,

자동차 폐차시 배출되는 합성수지, 스펀지, 우레탄, 직물을 더 포함하고, 입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄된 것이다.

상기 음식물 쓰레기는,

입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄된 것이다.

상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 혼합물은 내부에 위치하고, 상기 가연성 폐기물은 외부에 위치하도록 상기 가연성 폐기물이 상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 혼합물을 감싸면서 성형될 수 있다.

상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료 및 상기 가연성 폐기물이 성형될 때, 상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료를 상기 가연성 폐기물이 감싸고, 중앙에는 통기공이 형성되어 막대 형태로 성형될 수 있다.

상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료 및 상기 가연성 폐기물이 성형될 때, 상기 가연성 폐기물가 상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료를 감싸도록 조개탄 형상으로 성형되고, 다수개의 통기공이 관통 형성될 수 있다.

상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료, 가연성 폐기물 및 백석회가 혼합된 상태에서 펠렛 형태로 압출 성형되는 것이다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 축분, 가연성 재료 및 음식물 쓰레기와 가연성 폐기물을 포함하는 고체 연료를 제조하는 방법으로서,

a) 수분이 제거되지 않은 우분, 돈분, 계분을 포함한 축분 및 수분이 제거되지 않은 음식물 쓰레기를 포함하는 유기성 쓰레기에 건조되고 세절된 짚, 왕겨, 톱밥 및 목분을 포함하는 가연성 재료를 혼합하여 유기성 쓰레기의 함수량을 낮추는 단계;

b) 상기 가연성 재료와 혼합되어 함수량이 낮아진 상기 유기성 쓰레기를 고온의 직화열이 공급되는 건조장치로 통과시켜 고온의 직화열로 상기 유기성 쓰레기를 건조하면서 축분 및 음식물 쓰레기로부터 발생되는 악취를 제거하는 단계;

c) 수집된 가연성 폐기물을 입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄하는 단계; 및

d) 고체연료 성형장치에 상기 건조장치를 통과하면서 건조된 유기성 쓰레기와 상기 가연성 폐기물을 공급하여 고체 연료로 성형하는 단계를 포함하는,

유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법에 의해 달성된다.

상기 a) 단계는,

상기 유기성 축분과 가연성 재료를 혼합할 때, 백석회를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것이다.

상기 b) 단계는,

상기 가연성 재료와 혼합된 상기 유기성 쓰레기를 경사지게 눕혀진 상태로 회전하는 원통형의 건조로에 공급하여 교반하면서 이동시키는 단계;

연소형 보일러 또는 연소기로부터 발생되는 고온의 배기가스를 상기 건조로 내부로 공급하여 교반되면서 이동하는 상기 가연성 재료와 혼합된 상기 유기성 쓰레기를 건조시키면서, 상기 유기성 쓰레기로부터 발생되는 악취를 제거하는 단계를 더 포함하는 것이다.

상기 d) 단계는,

이너 노즐과, 상기 이너 노즐의 외측에 마련되는 아웃 노즐을 포함하는 이중노즐부를 갖는 성형장치로 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 압출 성형하되,

상기 유기성 쓰레기는 이너 노즐로 공급하여 압출 성형함과 동시에, 상기 아웃 노즐로 가연성 폐기물을 압출하여, 상기 유기성 쓰레기가 내측에 위치하도록 상기 가연성 폐기물이 상기 유기성 쓰레기를 감싸면서 압출 성형하는 단계를 더 포함하는 것이다.

상기 d) 단계는,

상기 가연성 폐기물이 반 용융상태 또는 용융상태에서 상기 이너 노즐을 통과하면서 압출 성형되는 유기성 쓰레기의 외부를 감싸도록 상기 아웃 노즐 및 공급호퍼에 열선을 설치하여, 상기 공급호퍼로 공급되어 아웃 노즐로 압출되는 가연성 폐기물을 반 용융상태 또는 용융상태로 가열하는 단계를 더 포함하는 것이다.

상기 이너 노즐의 내부 중심에는 압출 성형되는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물의 중심에 통기공이 형성되도록 통기공 형성부재가 마련되는 것이다.

본 발명에 의하면, 축분과 음식물 쓰레기, 가연성 폐기물 및 백석회가 혼합되어 고체 연료로 제조됨으로써, 축산농가에서 배출되는 우분이나 돈분 또는 계분, 그리고 음식물 쓰레기 등을 매립하거나 해양투기 하지 않아도 되는 효과를 제공할 수 있게 되고, 가연성 폐기물이 첨가됨으로써 축분과 음식물 쓰레기로 이루어진 연료의 발열량이 높게 된다.

또한, 축분과 음식물 쓰레기 및 가연성 폐기물 등을 재생하여 발열량이 높은 연료를 얻을 수 있음으로써, 겨울철에 축사나 비닐 하우스 등의 난방비를 절감할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 축분과 음식물 쓰레기 및 가연성 폐기물에 백석회가 첨가됨으로써, 가연성 폐기물의 연소시 발생되는 유해가스의 발생을 저감시킬 수 있고, 고체 연료의 연소 후 남은 재를 비료용으로 사용이 가능하게 되는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 고 함수율의 축분이나 음식물 쓰레기를 탈수와 같은 전처리 과정 없이 그대로 사용함으로써 축분이나 음식물 쓰레기로부터의 침출 오염수 발생을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 고체 연료 제조 공정을 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고체 연료 제조 방법을 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 3a,3b,3c는 본 발명에 따른 고체 연료 제조방법에 따라 제조된 고체 연료를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 고체 연료 제조 방법을 설명하기 위한 개략적 구성도이, 도 3a,3b,3c는 본 발명에 따른 고체 연료 제조방법에 따라 제조된 고체 연료를 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3a,3b,3c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료는 건조되지 않은 축분 60 - 70중량%와, 건조되지 않은 음식물 쓰레기 30 - 40중량%를 포함하는 유기성 쓰레기 50 - 67중량%와, 짚, 왕겨, 톱밥 및 목분을 포함하는 가연성 재료 23 - 30중량%와, 폐비닐, 폐합성수지, 폐섬유를 포함하는 가연성 폐기물 8- 15중량%와, 백석회 2 - 5중량%를 포함하여 일정한 크기로 압출 성형된 것이다.

고체 연료의 주 성분인 유기성 쓰레기로서 축분은 우분, 돈분, 계분을 포함하되, 우분 60중량%, 돈분 20중량%, 계분 20중량%를 포함한다. 축분 중에서도 우분을 60중량% 사용하는 것은 우분에 섬유질이 많이 포함되어 있어서 연료로 사용하기에 적합하기 때문이며, 돈분이나 계분에 비하여 악취도가 낮기 때문이다. 그러나, 60% 미만으로 사용할 경우 충분한 발열량을 기대하기 어렵고, 60% 이상으로 사용할 경우에는 돈분이나 계분의 첨가량이 낮아지기 때문에 축분을 재사용(또는 처리)하기 위한 목적에 맞지 않다.

그리고, 돈분과 계분은 악취가 심하고, 섬유질이 우분에 비하여 낮게 함유되어 있기 때문에 우분에 비하여 적게 사용한다. 만약 20% 미만일 경우에는 돈분이나 계분의 처리 목적에 맞지 않고, 20% 이상일 경우에는 우분의 사용량이 적게 되어 발열량이 낮아지게 되므로 바람직하게는 각각 20%를 혼합한다.

한편, 유기성 쓰레기로서 음식물 쓰레기는 수분을 다량 함유하고 있기 때문에, 이러한 음식물 쓰레기에 포함된 수분을 제거하기 위해서는 탈수작업과 건조 작업이 수행되어야 하나, 이 경우 많은 비용과 에너지가 사용될 뿐만 아니라, 탈수작업으로 발생된 오염수는 수질이나 토양을 오염시키는 주 요인이기 때문에 다시 처리시설을 이용하여 처리해야만 하므로 많은 비용이 소요되는 것이다. 그러나, 본 발명에서는 각 가정이나 음식점에서 배출되는 음식물 쓰레기, 도살장 등에서 배출되는 부산물 등을 수분조절 없이 그대로 사용한다. 다만, 최종적으로 압출 성형할 때, 성형성이 양호하도록 입도 5 - 10mm 크기로 분쇄되는 것이 바람직하다. 5mm 이하로 분쇄할 경우 성형이 용이하나, 분쇄비용이 증가하고, 10mm 이상일 경우에는 전체적으로 작은 형태의 연료로의 성형이 곤란하다.

이와 같이 축분과 음식물 쓰레기로 이루어진 유기성 쓰레기는 대략 50중량%이하로 사용될 경우 주 원료인 축분과 음식물 쓰레기의 처리량이 낮고, 67%중량% 이상으로 사용될 경우 함수량이 증가하게 되어 건조에 많은 에너지가 소모되므로, 대략 57중량%를 사용하는 것이 바람직하다.

가연성 재료는 농촌에서 발생되는 짚, 왕겨 등과, 재제소에서 발생되는 톱밥 및 목분 등으로 이루어진다. 또한, 폐목재 등이 사용될 수도 있다. 이 가연성 재료는 고체 연료의 발열량을 높이고, 특히 축분과 음식물 쓰레기의 수분을 흡수하여 축분과 음식물 쓰레기의 함수율을 낮추기 위한 것이다. 즉, 축분과 음식물 쓰레기는 대략 50 - 75%의 수분을 함유하고 있기 때문에, 함수율이 2-3% 이하인 톱밥이나 목분 등의 가연성 재료를 유기성 쓰레기에 혼합하게 되면, 가연성 재료들이 수분을 흡수하게 되어 유기성 쓰레기의 함수량이 대략 5 - 10%로 낮아지게 되는 것이다.

이러한 가연성 재료는 23중량% - 30중량%가 사용되는데, 23중량% 미만으로 사용될 경우, 고체 연료의 발열량이 충분하지 못하고, 축분이나 음식물 쓰레기의 함수율을 낮추기 곤란하며, 30중량% 이상일 경우에는 주 원료인 축분의 사용률이 낮아지게 된다. 보다 상세하게는, 유기성 쓰레기의 함수율이 75% 정도일 경우 대략 28 - 30중량%를 사용하고, 함수율이 60% 정도일 경우에는 대략 28중량%를 사용하는 것이 바람직하다.

가연성 폐기물은 8 - 15중량%가 사용되는 것으로, 이러한 가연성 폐기물은 다양하게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 자동차 폐차시 배출되는 범퍼나 인스트루먼트 패널, 시트(직물 포함), 합성수지, 스펀지, 우레탄 등을 포함한다. 그리고, 일반 가정에서 배출되는 비닐류, 농업용 폐비닐 등이 포함될 수 있다.

이는 자동차 폐차시 발생되는 가연성 폐기물과 농촌에서 대량 발생되어 환경오염을 일으키는 폐비닐, 생활쓰레기 중에서 금속류와 음식물을 제외한 플라스틱, 재활용 비닐 등을 가연성 재료로서 사용하여 축분을 주 원료로 하는 고체 연료의 발화점을 낮추고 발열량을 높이기 위한 것이다.

이러한 가연성 폐기물은 입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄기에서 분쇄된 것을 사용한다. 5mm 이하로 분쇄할 경우 성형이 용이하나, 분쇄비용이 증가하고, 10mm 이상일 경우에는 성형이 곤란하다.

소정의 크기로 분쇄된 가연성 폐기물은 8중량% 이하로 사용될 될 경우에 고체연료의 발열량이 충분하지 못하고, 15중량% 이상으로 사용될 경우, 오염물질의 과다 발생 및 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 사용량이 제한될 수 있다. 따라서, 대략 11중량%를 사용한다.

백석회는 유기성 쓰레기의 건조시 수분과 반응하여 열을 발생시킴으로써 건조가 용이하게 이루어지도록 하고, 최종 결과물인 고체 연료의 연소시 유해가스의 발생을 억제하거나 최소화하기 위한 것이다. 즉, 수분을 함유한 유기성 쓰레기에 백석회를 첨가하여 혼합할 경우 백석회가 수분과 반응하여 100 - 200℃ 고열을 발생시키게 되고, 이러한 상태에서 혼합물을 열풍이 공급되는 건조장치로 통과시켜 수분의 증발이 신속하고 용이하게 이루어지도록 한다.

그리고, 백석회는 유기성 쓰레기의 연소시 또는 가연성 폐기물의 연소시 발생되는 유해가스의 발생을 억제하거나 최소화하는 역할을 한다.

이러한 백석회는 2중량% 미만으로 첨가될 경우, 그 효과 및 기능이 미비하고, 5중량% 이상일 경우에는 축분이나 음식물 쓰레기의 수분과 과도한 반응을 일으켜 고온에 의한 화재가 발생할 수도 있다. 따라서 4중량%를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 축분과 음식물 쓰레기를 포함하는 유기성 쓰레기와, 왕겨나 목분 등을 포함하는 가연성 재료와, 자동차 폐차시 발생되는 각종 가연성 폐기물, 농촌에서 대량으로 발생되는 폐비닐과 같은 가연성 폐기물과, 백석회를 이용하여 고체 연료를 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 우분, 돈분, 계분을 포함한 축분 및 음식물 쓰레기를 포함하는 유기성 쓰레기에 세절된 짚, 왕겨, 톱밥 및 목분, 폐지 등을 포함하는 가연성 재료를 혼합하여 축분과 음식물 쓰레기에 포함된 수분이 가연성 재료에 흡수되도록 하여 혼합물 전체의 수분을 낮춘다. 즉, 축분과 음식물 쓰레기를 혼합하면서 가연성 재료를 투입하여 교반기(10)에서 혼합하되, 유기성 쓰레기의 함수율을 확인하면서 가연성 재료의 투입량을 조절한다. 예를 들면, 유기성 쓰레기의 함수율이 대략 70%이상일 경우에는 유기성 쓰레기를 50중량% 투입하고 가연성 재료를 30중량% 투입하여 혼합한다.

이 과정에서 백석회를 투입하여 축분과 음식물 쓰레기 및 가연성 재료와 백석회가 골고루 혼합시킨다. 이때, 혼합되는 백석회는 축분과 음식물 쓰레기에 함유된 수분과 반응하여 열을 발생시키게 된다.

백석회에 의해 발생된 열은 대략 100 - 200℃의 고열로 축분과 음식물 쓰레기 를 주성분으로 하는 유기성 쓰레기의 온도를 높이기에 충분하다.

이와 같이 유기성 쓰레기와 가연성 재료가 혼합된 혼합물의 온도가 백석회에 의해 높아진 상태에서, 혼합물을 고온의 직화열이 공급되는 건조장치(40)로 통과시켜 고온의 직화열로 유기성 쓰레기로 이루어진 혼합물을 건조하면서 축분 및 음식물 쓰레기로부터 발생되는 악취를 제거한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합물을 경사지게 눕혀진 상태로 회전하는 원통형의 건조로(42)에 공급하여 건조로(42)를 회전시키면서 교반하여 이동시킨다. 이때, 건조로(42) 내벽에는 건조로(42)의 회전시 혼합물을 상부로 들어올린 후 낙하시켜 교반하기 위한 다수개의 날개(44)들이 설치된다. 따라서, 건조로(42)를 통과하는 혼합물은 경사지게 설치된 회전하는 건조로(42)와 날개(44)들에 의해 교반되면서 이동하게 되는 것이다.

그리고, 연소형 보일러 또는 연소기(50)로부터 발생되는 고온의 직화열, 즉 배기가스를 건조로(42) 내부로 공급하여 교반되면서 이동하는 혼합물을 건조시킴과 동시에 유기성 쓰레기로부터 발생되는 악취를 제거한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 보일러의 배기관 또는 연소기(50)의 배기관(52)에 유해가스 및 분진(끄르음)을 제거하기 위한 정화장치(54)를 설치한 후, 이 배기관(52)의 말단을 건조로(42)의 일측 내부로 연결하여 고온의 배기가스가 건조로(42)에 공급되도록 하고, 이러한 과정으로 공급되는 고온의 배기가스는 건조로(42) 내부에서 교반되면서 이동하는 혼합물에 접촉되어 혼합물을 건조시키면서 혼합물에서 발생되는 악취를 제거하도록 하는 것이다.

이때, 혼합물은 건조로(42)의 내벽에 구비된 각 날개(44)에 의해 건조로(42) 내부에서 상부로 들어 올려진 후 낙하하는 과정에서 고온의 배기가스와 접촉되므로 고온의 배기가스와의 접촉율이 높고 이로 인하여 건조효율이 향상된다. 또한 혼합물이 낙하면서 고온의 대략 500℃ 이상의 배기가스와 접촉되므로 유기성 쓰레기로부터 발생되는 악취 유발성분이 연소되거나 모두 건조되므로 악취는 최소화되거나 제거할 수 있게 된다.

그리고, 혼합물에 혼합된 백석회가 유기성 쓰레기에 함유된 수분과 반응하여 혼합물의 온도를 상승시키게 되고, 이러한 상태에서 혼합물이 건조로(42)에서 고온의 배기가스(직화열)에 접촉되므로 혼합물의 건조는 보다 신속하게 이루어진다. 즉, 혼합물에 함유된 수분의 온도가 상승된 상태이기 때문에 혼합물에 함유된 수분의 증발이 신속하게 일어나고, 또한, 수분의 증발과 함께 악취를 유발하는 성분들도 제거되는 것이다.

이러한 과정으로 건조된 혼합물을 성형장치(60)로 공급하여 소정의 형태로 성형한다.

한 예로서, 혼합물을 이너 노즐(62)과, 이너 노즐(62)의 외측에 마련되는 아웃 노즐(64)을 포함하는 이중 노즐부를 갖는 성형장치(60)로 혼합물과 가연성 폐기물을 결합하여 압출 성형하되, 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물은 이너 노즐(62)로 공급하여 압출 성형함과 동시에, 가연성 쓰레기는 아웃 노즐(64)로 압출하여, 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물이 내측에 위치하도록 가연성 폐기물이 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물을 감싸면서 압출 성형한다.

이는 도 2에 도시된 바와 같이 성형장치(60)가 이중 노즐부를 구비하고 있기 때문에, 혼합물은 이너 노즐(62)에 의해 압출 형성되고, 가연성 폐기물은 아웃 노즐(64)을 통해 압출 성형될 수 있으며, 이로 인하여 최종적으로 얻어지는 고체 연료는 가연성 폐기물이 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물을 감싸면서 성형되는 것이다.

이때, 가연성 폐기물이 반 용융상태 또는 용융상태에서 이너 노즐(62)을 통과하면서 압출 성형되는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물의 외부를 감싸도록 아웃 노즐(64) 및 공급호퍼(66)에 열선(68)을 설치하여, 공급호퍼(66)로 공급되어 아웃 노즐(64)로 압출되는 가연성 폐기물을 반 용융상태 또는 용융상태로 가열하도록 한다.

이와 같이 가연성 폐기물이 열선(68)에 의해 용융 또는 반 용융된 상태에서 아웃 노즐(64)를 통하여 압출되므로 이너 노즐(62)를 통하여 압출되는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물의 외측면에 가연성 폐기물이 소정의 두께로 결합되는 것이다. 그리고, 아웃 노즐(64))의 내경에 따라 가연성 폐기물의 두께는 가변된다. 즉, 내경이 작으면 성형된 혼합물의 표면에 얇은 두께로 피복되고, 내경이 크면 혼합물의 외측에 결합되는 구조를 갖는 것이다.

한편, 이너 노즐(62)의 내부 중심에는 압출 성형되는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물의 중심에 통기공이 형성되도록 통기공 형성부재(61)가 마련된다. 이 통기공 형성부재(61)는 압축 이송스크류(63)의 끝단에 마련된다.

이러한 통기공 형성부재(61)에 의해 최종적으로 제조되는 고체 연료(70)는 도 3c에 도시된 바와 같이 통기공(72)이 형성된다. 이 통기공(72)은 고체 연료(70)가 연소될 때 연소에 필요한 산소를 충분히 공급하기 위한 것이며, 고체 연료(70)의 내부까지 완전 연소되도록 하기 위한 것이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물이 이너 노즐(32)로 공급되어 압축 이송 스크류(63)에 의해 압출 성형될 때, 통기공 형성부재(61)에 의해 고체 연료(70)의 중심에 통기공(72)이 형성되는 것이다.

이와 같이 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물(74)과 가연성 폐기물이 이너노즐(62)과 아웃노즐(64)로 각각 별도로 압출되므로 도 3c에 도시된 바와 같이 중앙에 통기공(72)이 형성되고 내측에는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물(74)이 위치하고, 외측은 가연성 폐기물(76)이 감싸게 되는 구조의 고체 연료(70)를 얻을 수 있게 된다.

이러한 구조의 고체 연료(70)는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물(74)에 비하여 발화점이 낮고, 발열량이 높은 가연성 폐기물(76)이 혼합물(74)을 감싼 상태에서 먼저 연소되면서 고열을 발생시키게 되므로, 내측의 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물(74)의 완전연소가 가능하며, 높은 발열량을 내게 된다.

한편, 본 발명은 도면에 도시되지 않았으나, 혼합물과 가연성 폐기물을 혼합한 후, 도 3a,3b에 도시된 바와 같이 펠렛 형태 또는 조개탄 형태로 성형할 수 있다. 이때, 조개탄 형태의 고체 연료(70) 내부에 통기공(72)을 형성할 수도 있다.

이러한 과정으로 제조된 고체 연료(70)들은 메쉬형태의 컨베이어 벨트에 의해 이송되면서 열풍기로부터 발생되는 열풍에 의해 최종적으로 건조될 수 있다.

또한, 성형된 고체 연료(70)의 발열량 및 초기 발화점을 낮추기 위하여 파라핀 오일이나 기타 오일에 함침하여 제조할 수도 있다.

한편, 전술한 과정으로 제조된 고체 연료(70)의 일부는 건조장치(40)에 고온의 직화열(배기가스)을 제공하는 연소기(50)의 연료로 사용하여 연료비를 절감한다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 교반기 40 : 건조장치
42 : 건조로 44 : 날개
50 : 연소기 52 : 배기관
54 : 정화장치 60 : 성형장치
61 : 통기공 형성부재 62 : 이너노즐
63 : 이송 스크류 64 : 아웃노즐
66 : 공급호퍼 68 : 열선
70 : 고체 연료 72 : 통기공
74 : 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물
76 : 가연성 폐기물

Claims (14)

1. 건조되지 않은 축분 60 - 70중량%와, 건조되지 않은 음식물 쓰레기 30 - 40중량%를 포함하는 유기성 쓰레기 50 - 67중량%;
   상기 유기성 쓰레기와 혼합되어 상기 유기성 쓰레기의 함수량을 낮추고 발열량을 높이기 위한 짚, 왕겨, 톱밥 및 목분을 포함하는 가연성 재료 23 - 30중량%;
   상기 유기성 쓰레기 및 가연성 재료와 혼합되거나, 상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 혼합물에 결합되어, 상기 가연성 재료와 더불어 상기 유기성 쓰레기의 함수량을 낮추거나, 발열량을 높이며, 발화점을 낮추기 위한 고무, 폐타이어, 폐비닐, 폐합성수지를 포함하는 가연성 폐기물 8- 15중량%; 및
   상기 유기성 쓰레기의 혼합물 또는 상기 가연성 폐기물에 혼합되어 건조를 촉진시키고 유해물질을 감소시키기 위한 백석회 2 - 5중량%를 포함하여 소정의 형태로성형된 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
2. 제1항에 있어서,
   상기 축분은,
   우분, 돈분, 계분을 포함하되,
   우분 60중량%, 돈분 20중량%, 계분 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가연성 폐기물은,
   자동차 폐차시 배출되는 합성수지, 스펀지, 우레탄, 직물을 더 포함하고,
   입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄된 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
4. 제1항에 있어서,
   상기 음식물 쓰레기는,
   입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄된 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 혼합물은 내부에 위치하고, 상기 가연성 폐기물은 외부에 위치하도록 상기 가연성 폐기물이 상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 혼합물을 감싸면서 성형된 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료의 혼합물의 중앙에는 통기공이 형성되도록 막대 형태로 압출 성형된 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
7. 제5항에 있어서,
   상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료 및 상기 가연성 폐기물은 조개탄 형상으로 성형되고, 다수개의 통기공이 관통 형성된 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유기성 쓰레기와 가연성 재료 및 가연성 폐기물은 백석회가 혼합된 상태에서 펠렛 형태로 압출 성형되는 것을 특징으로 하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료.
9. 축분, 가연성 재료 및 음식물 쓰레기와 가연성 폐기물을 포함하는 고체 연료를 제조하는 방법으로서,
   a) 수분이 제거되지 않은 우분, 돈분, 계분을 포함한 축분 및 수분이 제거되지 않은 음식물 쓰레기를 포함하는 유기성 쓰레기에, 건조되고 세절된 짚, 왕겨, 톱밥 및 목분을 포함하는 가연성 재료를 혼합하여 유기성 쓰레기의 함수량을 낮추는 단계;
   b) 상기 가연성 재료와 혼합되어 함수량이 낮아진 상기 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물을 고온의 직화열이 공급되는 건조장치로 통과시켜 고온의 직화열로 상기 혼합물을 건조하면서 축분 및 음식물 쓰레기로부터 발생되는 악취를 제거하는 단계;
   c) 수집된 가연성 폐기물을 입도 5 - 10mm의 크기로 분쇄하는 단계; 및
   d) 고체연료 성형장치에 상기 건조장치를 통과하면서 건조된 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물과 상기 가연성 폐기물을 공급하여 고체 연료로 성형하는 단계를 포함하는,
   유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    상기 유기성 축분과 가연성 재료를 혼합할 때, 백석회를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물을 경사지게 눕혀진 상태로 회전하는 원통형의 건조로에 공급하여 교반하면서 이동시키는 단계;
    연소형 보일러 또는 연소기로부터 발생되는 고온의 배기가스를 상기 건조로 내부로 공급하여 교반되면서 이동하는 상기 혼합물을 건조시키면서, 상기 유기성 쓰레기로부터 발생되는 악취를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    이너 노즐과, 상기 이너 노즐의 외측에 마련되는 아웃 노즐을 포함하는 이중노즐부를 갖는 성형장치로 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물과 가연성 폐기물을 압출 성형하되,
    상기 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물은 이너 노즐로 공급하여 압출 성형함과 동시에, 상기 아웃 노즐로 가연성 폐기물을 압출하여, 상기 혼합물이 내측에 위치하도록 상기 가연성 폐기물이 상기 혼합물을 감싸면서 압출 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 가연성 폐기물이 반 용융상태 또는 용융상태에서 상기 이너 노즐을 통과하면서 압출 성형되는 상기 혼합물의 외부를 감싸도록 상기 아웃 노즐 및 공급호퍼에 열선을 설치하여, 상기 공급호퍼로 공급되어 아웃 노즐로 압출되는 가연성 폐기물을 반 용융상태 또는 용융상태로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법.
14. 제12항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이너 노즐의 내부 중심에는 압출 성형되는 유기성 쓰레기를 포함하는 혼합물의 중심에 통기공이 형성되도록 통기공 형성부재가 마련되는 것을 특징으로 하는,
    유기성 쓰레기와 가연성 폐기물을 이용한 고체 연료 제조방법.
    
    
    
    

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