KR101396234B1 - 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치 및 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 축산분뇨를 이용한 고형 연료에서 고온의 살균과정을 거쳐 인체에 유해한 바이러스를 제거할 수 있고, 폐 한약제를 투입하여 고형연료의 사용과정중에 악취가 발생되지 않는 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치 및 방법{Solid feul manufacturing apparatus using animals excreta and method thereof}
본 발명은 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치 및 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 축산분뇨를 이용한 고형 연료에서 고온의 살균과정을 거쳐 인체에 유해한 바이러스를 제거할 수 있고, 폐 한약제를 투입하여 고형연료의 사용과정중에 악취가 발생되지 않는 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
근자에 들어 축산농가의 규모가 커지면서 곳곳에 산재된 축사들로부터 배출되는 가축분뇨가 하천 및 토양오염의 주원인이 되고 있어 사회문제화되고 있다.
이러한 집약적인 축산업의 발달로 국내에서 발생되는 가축분뇨의 연간 배출량은 약 4,500만톤 규모로 막대한 비료자원으로서의 역할과 동시에 한편으로는 주변 환경의 오염원으로까지 인식하게 되었는데 이는 일부 농가에서 분뇨의 방치, 무단 방류 등으로 토양 및 수질오염 유발에 대한 우려, 악취 및 해충발생 등에 기인한 것으로서 가축분뇨 처리와 환경문제 해결에 대한 요구와 관심이 주변 및 사회 전반에서 증대되고 있는 실정이다.
한편, 우분이나 돈분 등 가축분뇨는 그동안 "오수분뇨 및 축산폐수에 관한 법률"의 틀속에서 정화처리를 포함한 수질관리와 개별농가 단위에서의 자원화를 중심으로 관리되어 왔으며, 고형성분의 퇴비화처리, 액체성분의 정화처리 및 주변과의 악취문제에 의한 민원의 해결을 위한 다양하고 친환경적인 기술개발의 노력이 진행되고 있다.
국내의 경우 일반적으로 축사에서 발생된 가축분뇨의 처리는 해양배출, 공공시설을 이용한 처리 및 톱밥, 왕겨등의 수분조절재를 이용한 퇴비화 등에 의해 이루어지고 있으나 아직까지도 애로요인이 많이 남아 있는 것이 현실이다.
즉, 가축분뇨는 순수 비료기능 이외에 토양개량(물리ㆍ화학ㆍ생물성) 등 친환경 농업에 기여할 수 있으나 비료성분이 불균형적이고, 살포시 많은 비용과 노동력이 요구되어 화학비료와의 경쟁에서 현실적으로 불리한 면이 있어 비료 자원화가 어려운 실정이고, 가축분뇨는 고농도 유기성 물질로 발생 및 처리과정에서 심한 악취발생으로 인근주민 민원이 발생되고, 일부 비위생적인 축사관리도 환경오염을 가중시킬 우려가 있다.
가축분뇨의 자원화가 어려운 농가는 정화처리 시설을 설치하고 있으나 일반하수나 공장폐수보다 고농도인 경우가 많아 기술적, 경제적인 어려움이 있고, 농가의 관리소홀로 부적절한 처리를 하거나 무단방류하는 사례가 늘고 있는 실정이다.
이를 해결하기 위한 대책의 일환으로 정부에서는 소각, 퇴비화, 고형화 또는 고화, 탄화, 시멘트소성로 투입 등유기성폐기물의 처리방법을 확대, 자원화공공처리시설(액비, 퇴비 생산) 신설 및 지역단위 통합관리센터 설치등의 방안을 제시한 바 있으나, 이와 같은 대책에도 불구하고 악취 등으로 인한 잦은 민원의 발생으로 축산농가 또는 처리설비의 확충에 어려움을 가중시키고 있다.
또한, 가정이나 음식점에서는 먹고 남은 음식물쓰레기가 매일 배출되는 것인바, 이러한 음식물쓰레기는 싱크대의 배수구에 설치된 거름망에 의해 걸러지며, 걸러진 음식물쓰레기는 별도의 저장통에 저장 및 일정량 저장되면 음식물쓰레기봉투 및 거주지에 설치된 대형 저장통에 배출 및 매립장 등에 매립하고 있는 것이다.
또한, 늘어나는 쓰레기로 인해 쓰레기 매립장의 신설이 요구되고 있는 실정이나, 이는 비용이나 장소 등의 어려움이 따라 사회적으로 커다란 이슈가 되고 있고, 쓰레기를 소각시키는 경우 넓은 면적의 소각장이 필요하고, 시설비와 에너지의 소모가 많으며, 악취가 많이 발생하고, 관리 및 운영에 많은 인원이 필요한 문제점이 있고, 쓰레기를 퇴비화하는 경우 발효기간이 길어 악취와 침출수가 발생하고, 넓은 장소가 필요하며, 배합하는 비용이 많이 소모되고, 퇴비의 생산단가가 너무 높아 수익률이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 우분과 같은 축산분뇨나 음식물쓰레기를 건조로에 투입하여 건조시킨 후 이를 다양한 방법으로 활용하는 기술로서 공개특허 10-2012-0131601(2012년 12월 05일 공개)가 제안되었다.
상기 종래기술은 축산분뇨를 건조하여 펠렛형태로서 고체 연료를 제조하는 기술을 제안한 것으로서 기존의 석탄과 같은 화석연료의 대체 수단으로서 사용가능한 고형연료를 제조하는 것이었다.
하지만 상기와 같은 종래의 축산분뇨를 이용한 고형 연료는 연소시에 축산분뇨 특유의 냄새가 발생됨에 따라서 주거지 또는 사무실등에서 사용하기에는 다소 무리가 있기에 주로 외딴 농가나 비닐하우스등에서 사용되고 있어 범용적으로 사용할 수 없었고, 축산분뇨에 포함된 바이러스나 기타 인체에 유해한 독성물질의 제거가 완전하지 않기에 작업자가 축산분뇨에 포함된 독성물질에 그대로 노출되고 있어 건강에 이롭지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 축산분뇨의 건조과정에서 고온의 살균과정을 통하여 축산분뇨에 포함된 유해물질을 제거하고, 교반과정에서 폐 한약재를 투입하여 축산분뇨의 연소시에 발생되는 악취를 방지할 수 있는 축산분뇨를 이용한 고형 연료제조장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 바람직한 실시예를 포함한다.
본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치는 축산분뇨를 보관 및 공급하는 공급부재와, 상기 공급부재에서 공급된 축산분뇨를 이송하는 이송부재와, 상기 이송부재로부터 공급된 축산분뇨에 첨가제를 혼합하여 교반시키는 교반부재와, 상기 교반부재에서 교반된 축산분뇨를 압축하여 펠렛형상의 고형연료를 제조하는 펠렛부재와 상기 교반부재에 고형 연료의 점화 및 악취제거를 위하여 왕겨와 폐 한약재를 상기 교반부재에 공급하는 첨가제공급부재를 포함하고, 상기 교반부재는 축산분뇨와 왕겨와 폐한약재가 수용되면 교반축에 의하여 회전되어 교반시키는 교반기; 상기 교반기의 중량을 감지하는 중량감지센서와, 상기 교반기내의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 교반기내에 열을 발생시키는 히터와, 상기 교반기에 살균제를 분사하는 분사노즐을 구비하는 살균분사부와, 상기 교반기 내에 발생되는 가스를 외부로 배출시키는 송풍기와, 상기 교반기에서 교반되는 고형 연료 혼합물을 파쇄하여 0.1~10mm 크기를 갖는 미세입자로서 분쇄시키는 파쇄기와, 상기 파쇄기에서 분쇄된 고형 연료 혼합물을 상기 펠렛부재로 이송시키는 배출스크류와, 상기 온도센서와 중량감지센서의 감지신호를 수신하여 상기 히터 및 송풍기를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 중량감지센서로부터 상기 교반기에 투입된 축산분뇨의 중량 감지신호를 수신하여 상기 첨가제공급부재로부터 상기 축산분뇨와 상기 왕겨와 폐 한약재가 6:3:1의 비율로서 혼합될 수 있도록 투입량을 조절하여 상기 교반기에 투입하도록 제어하고, 상기 교반기에 의하여 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재가 교반되는 과정에서 상기 히터를 300~500도의 고온으로 살균하도록 제어하고, 상기 살균분사부를 제어하여 살균제를 분사시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조방법의 바람직한 실시예는 축산분뇨를 저장하는 축산분뇨저장단계와, 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재를 혼합하여 교반시켜 고형연료 혼합물을 미세입자로 분쇄하여 배출시키는 교반단계와, 상기 교반단계에서 배출된 고형 연료 혼합물을 고온 및 고압으로 압축하여 펠렛 형상의 고형연료를 제조하는 고형화단계와, 상기 고형화단계에서 제조된 펠렛형상의 고형연료를 배출시키는 배출단계를 포함하고, 상기 교반단계는 축산분뇨를 교반기에 수용하는 분뇨수용단계; 상기 분뇨수용단계에서 수용된 축산분뇨의 수분함량을 30%이하로 낮추도록 건조시키는 1차건조단계; 상기 1차 건조 단계의 설정시간을 확인하여 시간의 경과유무를 판단하는 설정시간판단단계; 상기 축산분뇨에 왕겨와 폐 한약재를 투입하는 첨가제 투입단계; 상기 첨가제 투입단계 이후에 교반기를 구동시켜 상기 축산분뇨와 왕겨와 폐한약재가 6:3:1의 비율로 혼합된 고형 연료 혼합물을 교반시키는 교반단계; 상기 교반단계에서 300~500도의 고온을 가하여 살균시키는 2차건조단계; 상기 2차건조단계에서 교반단계에서 살균제를 분사하는 살균제 분사단계; 상기 살균제 분사단계 이후에 파쇄기를 구동시켜 상기 고형 연료 혼합물을 0.1~10mm의 입자 크기로 파쇄시키는 파쇄단계; 및 상기 파쇄단계에서 파쇄된 고형 연료 혼합물을 고온으로 압축하여 펠렛 형상의 고형 연료로 제조하는 펠렛부재로 배출시키는 배출단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 교반과정에서 살균을 통하여 인체에 해로운 세균이나 미생물을 완전히 제거할 수 있도록 살균시키고, 동시에 폐 한약재의 한약성분이나 특유의 향이 가미됨에 따라 상기 고형연료의 연소과정에서 발생되는 축산분뇨의 악취를 제거할 있어 사용자에게 불쾌감을 주지않으며, 버려지는 폐 한약재를 재활용할 수 있기에 쓰레기의 양을 줄일 수 있어 친환경적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치에서 교반부재(300)의 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 축산분뇨를 고형 연료 제조장치에서 교반기(370)의 일예를 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조방법을 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조방법에서 교반단계를 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치는 축산분뇨를 보관 및 공급하는 공급부재(100)와, 상기 공급부재(100)에서 공급된 축산분뇨를 이송하는 이송부재(200)와, 상기 이송부재(200)로부터 공급된 축산분뇨에 첨가제를 혼합하여 교반시키는 교반부재(300)와, 상기 교반부재(300)에서 교반된 축산분뇨를 압축하여 펠렛형상의 고형연료를 제조하는 펠렛부재(500)와 상기 교반부재(300)에 고형 연료의 점화 및 악취제거를 위한 첨가제를 공급하는 첨가제공급부재(400)를 포함한다.
상기 공급부재(100)는 농가로부터 이송된 축산분뇨를 수용하여 설정된 기간동안 저장탱크(110)에 보관하여 자체 수분함량을 전체 대비 50%이하의 수준으로서 낮아지도록 보관하여 이송스크류(120)에 연결되는 상기 이송부재(200)를 통하여 교반부재(300)에 공급한다.
상기 이송부재(200)는 모터의 구동에 의하여 회전되는 스크류타입으로 이루어진 장치로서 상기 공급부재(100)로부터 배출된 축산분뇨를 상기 교반부재(300)에 전달한다.
상기 첨가제공급부재(400)는 상기 축산분뇨가 압축되어 고형화된 고형연료가 점화가 쉽게 하도록 첨가되는 점화 첨가제와, 고형 연료의 발화시에 발생되는 축산 분뇨의 악취를 제거할 수 있도록 탈취효과를 갖는 탈취첨가제를 공급한다.
여기서 상기 고형 연료는 최초 점화시에 사용자가 종이나 나무에 불을 붙이고, 이를 통한 가열로 쉽게 점화되어야 하기 때문에 상기 탈취 첨가제 역시 발화가 가능한 재료를 적용해야 된다.
따라서 본 발명은 점화가능한 식물성 재료인 폐 한약재를 적용하여 상기와 같은 점화 및 탈취의 효과를 모두 획득할 수 있었다. 더욱 바람직하게로는 상기 폐 한약재는 수분 함유량이 30%이하로서 건조된 상태로서 0.01~1mm의 입자크기를 갖도록 파쇄된 상태에서 첨가됨이 바람직하다.
아울러 상기 점화 첨가제는 왕겨로서, 전체 고형 연료의 중량 대비하여 왕겨 30중량비를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 탈취 첨가제는 한약을 추출한 후 버려지는 한약재를 건조시킨 뒤에 파쇄하여 작은 크기의 입자로 파쇄시킨 폐 한약재를 포함한다. 여기서 상기 폐 한약재는 그 입자크기가 10mm 이상일 경우에 고형 연료가 점화된 이후에 완전 연소되기 까지의 시간이 길어지는 장점이 있는 반면에 점화가 쉽지 않고, 발열온도를 낮출 수 있기에 10mm 이하로 파쇄되어 투입되는 것이 바람직하다.
또한 상기 폐 한약재는 상기 축산분뇨 대비 15 중량비 이상의 양이 혼합되면 고형 연료의 점화가 쉽지 않았고, 10중량비 이하가 되면 축산분뇨의 악취를 제거할 수 없었다. 따라서 상기 폐 한약재는 점화가 용이하고, 고형연료의 발화시에 축산 분뇨의 악취가 발생 되지 않도록 하기 위해서 10mm 이하의 입자크기로서 상기 축산분뇨 대비하여 10~15중량비가 투입되는 것이 바람직하다.
상기 교반부재(300)는 상기 이송부재(200)에 의하여 공급되는 축산분뇨에 점화가 쉽게 용이하게 이루어지도록 상기 점화첨가제와 상기 폐 한약재를 교반시키고, 고온을 가하여 건조하고, 살균제를 투입하여 바이러스 및 미생물을 살균시킨다.
상기 펠렛부재(500)는 상기 교반부재(300)에서 건조 및 살균된 축산분뇨의 혼합물을 고온으로 압축하여 펠렛 형상으로 고형연료를 제조한다.
여기서 상기 교반부재(300)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같다. 도 2는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치의 교반부재(300)를 도시한 블럭도, 도 3은 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치에서 교반기(370)를 도시한 측단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 교반부재(300)는 축산분뇨와 왕겨와 폐한약재가 수용되면 교반축에 의하여 회전되어 교반시키는 교반기(370)와, 상기 교반기(370)의 중량을 감지하는 중량감지센서와, 상기 교반기(370)내의 온도를 감지하는 온도센서(361)와, 상기 교반기(370)내에 열을 발생시키는 히터(320)와, 상기 교반기(370)에 살균제를 분사하는 분사노즐(351)을 구비하는 살균분사부(350)와, 상기 교반기(370) 내에 발생되는 가스를 외부로 배출시키는 송풍기(330)와, 상기 교반기(370)에서 교반되는 고형 연료 혼합물을 파쇄하여 0.1~10mm 크기를 갖는 미세입자로서 분쇄시키는 파쇄기(380)와, 상기 파쇄기(380)에서 분쇄된 고형 연료 혼합물을 상기 펠렛부재(500)로 이송시키는 배출스크류(390)와 상기 교반기(370)와 파쇄기(380)와 배출스크류(390)에 구동력을 전달하는 구동부(340)와, 상기 온도센서(361)와 중량감지센서(362)의 감지신호를 수신하여 상기 교반기(370)와 파쇄기(380)와 히터(320)와 살균분사부(350)와 구동부(340)를 선택적으로 제어하는 제어부(310)를 포함한다.
상기 교반기(370)는 교반축(371)에 의하여 회전가능하도록 고정되어 상기 제어부(310)의 제어에 의하여 구동부(340)에서 구동력이 전달되면 회전 및 진동으로 수용된 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재를 교반시킨다.
상기 중량감지센서(362)는 상기 교반기(370)의 중량을 감지하여 상기 제어부(310)에 중량감지신호를 인가한다.
상기 온도센서(361)는 상기 교반부재(300) 내의 온도를 감지하여 상기 제어부(310)에 온도감지신호를 인가한다.
상기 송풍기(330)는 상기 교반부재(300) 내에 발생된 가스를 외부로 배출시킨다.
상기 히터(320)는 상기 교반기(370)의 하측에서 발열되어 상기 교반기(370) 내의 송풍관(373)을 통하여 열을 공급한다. 여기서 상기 히터(320)는 상기 제어부(310)의 제어에 의하여 온오프 된다. 상기 히터(320)는 상기 교반기(370)에서 교반되는 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재의 고형연료 혼합물을 1차와 2차로 건조시켜 수분함량을 낮춤과 동시에 미생물이나 기생충 및 세균을 살균시키도록 고온을 가한다.
상기 살균분사부(350)는 상기 교반기(370)의 상측에서 고정되어 액상의 살균제를 분사하는 분사노즐(351)을 구비하여 상기 제어부(310)의 제어에 의하여 살균제를 분사한다.
상기 파쇄기(380)는 상기 교반기(370)에서 혼합되어 배출되는 고형 연료 혼합물을 0.1~10mm의 미세입자로 분쇄시켜 상기 펠렛부재(500)로 배출시킨다. 여기서 상기 파쇄기(380)는 상기 펠렛부재(500)에서 고온 및 고압을 압축되는 고형 연료 혼합물의 입자간의 결합력을 증가시키기 위하여 미세입자로서 분쇄시킨다.
상기 배출스크류(390)는 상기 교반기(370)에서 상기 파쇄기(380)로 고형 연료 혼합물을 전달하는 제1배출스크류(391)와 상기 파쇄기(380)에서 분쇄된 고형 연료 혼합물을 펠렛부재(500)로 전달하는 제2배출스크류(392)를 포함한다.
상기 제어부(310)는 상기 중량감지센서(362)로부터 상기 교반기(370)에 투입된 축산분뇨의 중량을 감지하여 상기 첨가제공급부재(400)를 제어하여 상기 왕겨와 폐 한약재의 양을 조절하여 상기 교반기(370)에 투입하도록 제어한다. 여기서 상기 축산분뇨와 왕겨와 폐한약재의 혼합비율은 6:3:1로서 조절됨이 바람직하다.
아울러 상기 제어부(310)는 상기 온도센서(361)의 온도감지신호를 수신하여 상기 교반기(370)내에서 설정된 온도범위 내로 온도가 유지될 수 있도록 히터(320)를 제어하고, 상기 교반기(370)에서 상기 파쇄기(380)로 고형 연료 혼합물을 배출시킨 뒤에 상기 파쇄기(380)를 구동시키도록 상기 구동부(340)를 제어한다.
아울러 상기 제어부(310)는 상기 살균분사부(350)를 제어하여 상기 교반기(370)내에서 살균제를 분사하도록 제어한다.
상기 펠렛부재(500)는 상기 제2배출스크류(392)에 의하여 이송되는 0.1~10mm의 미세입자로 이루어진 고형 연료 혼합물을 고온 및 고압으로 압축하여 길이방향의 고형연료를 제작하여 외부로 배출시킨다. 상기 펠렛부재(500)는 일반적으로 공지된 구성을 적용하였기에 그 설명을 생략한다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 상기와 같은 구성을 통하여 달성되는 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조방법을 첨부된 도 4와 도 5의 순서도를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 축산분뇨를 저장하는 축산분뇨저장단계(S100)와, 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재를 혼합하여 교반시켜 고형연료 혼합물을 미세입자로 분쇄하여 배출시키는 교반단계(S200)와, 교반단계(S200)에서 배출된 고형 연료 혼합물을 고온 및 고압으로 압축하여 펠렛 형상의 고형연료를 제조하는 고형화단계(S300)와, 상기 고형화단계(S300)에서 제조된 펠렛형상의 고형연료를 배출시키는 배출단계(S400)를 포함한다.
상기 축산분뇨저장단계(S100)는 공급부재(100)에서 수분이 다량 함유된 축산분뇨를 밀폐된 공간에서 수용하고, 수분함량이 50%이하로 감량될 때까지 저장하는 단계이다.
상기 교반단계(S200)는 상기 축산분뇨 저장단계에서 저장된 축산분뇨이 수분함량이 50%이하가 되면 교반기(370)에 투입하여 건조시킨 뒤에 왕겨와 폐한약재를 6:3:1이 비율로 혼합시킨 뒤에 살균 및 건조시켜 파쇄기(380)로서 0.1~10mm의 입자크기로서 분쇄하여 펠렛부재(500)로 이송시키는 단계이다.
상기 고형화단계(S300)는 상기 교반단계(S200)에서 상기 파쇄기(380)로부터 이송되는 0.1~10mm의 크기를 갖는 고형 연료 혼합물에 고온 및 고압으로 압축시켜 펠렛형으로 고형화시키는 단계이다.
상기 배출단계(S400)는 상기 고형화단계(S300)에서 펠렛형상으로 제조된 고형연료를 배출시켜 출하 또는 판매되기 이전까지 상온에서 보관하는 단계이다.
여기서 상기 교반단계(S200)는 상술한 바와 같이 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재를 6:3:1의 비율로서 혼합하고, 살균 및 건조과정을 통하여 파쇄기(380)로서 미세입자로 분쇄시키는 과정을 포함한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조방법에서 교반단계를 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 교반단계(S200)는 상기 공급부재(100)로부터 이송된 축산분뇨를 교반기(370)에 수용하는 분뇨수용단계(S210)와, 상기 분뇨수용단계(S210)에서 수용된 축산분뇨의 수분함량을 30%이하로 낮추도록 건조시키는 1차건조단계(S220)와, 상기 1차 건조 단계(S220)의 설정시간을 확인하여 시간의 경과유무를 판단하는 설정시간판단단계(S230)와, 상기 축산분뇨에 왕겨와 폐 한약재를 투입하는 첨가제 투입단계(S240)와, 상기 첨가제 투입단계(S240) 이후에 교반기(370)를 구동시켜 고형 연료 혼합물을 혼합시키는 교반단계(S250)와, 상기 교반단계(S250)에서 고온을 가하여 살균시키는 2차건조단계(S260)와, 상기 2차건조단계(S260)에서 교반중인 고형 연료 혼합물에 살균제를 분사하는 살균제 분사단계(S270)와, 상기 살균제 분사단계(S270) 이후에 파쇄기(380)를 구동시켜 상기 고형 연료 혼합물을 미세 입자 크기로 파쇄시키는 파쇄단계(S280)와, 파쇄된 고형 연료 혼합물을 펠렛부재(500)로 배출시키는 배출단계(S290)를 포함한다.
상기 분뇨수용단계(S210)는 상기 공급부재(100)로부터 축산분뇨를 수용하는 단계이다. 상기 제어부(310)는 상기 중량감지센서(362)로부터 교반기(370)의 중량감지신호를 수신하여 상기 교반기(370)에 축산분뇨가 수용됨을 인지한다.
상기 1차건조단계(S220)는 상기 제어부(310)가 상기 히터(320)를 구동시켜 상기 축산분뇨의 수분함량을 30%이하로 낮추는 단계이다. 상기 히터(320)는 상기 제어부(310)의 제어에 의하여 발열되어 상기 교반기(370)내의 온도를 100~200도의 범위에서 설정 시간 동안 유지하도록 발열된다. 이때 발열된 열은 상기 송풍관(373)을 통하여 상기 교반기(370)에 안내된다. 아울러 상기 히터(320)의 가열에 의하여 상기 교반기(370) 내의 온도가 상승되면, 상기 제어부(310)가 상기 송풍기(330)를 구동시켜 교반기(370)내의 온도상승과 함께 발생되는 내부 가스를 외부로 배출시킨다.
상기 설정시간판단단계(S230)는 상기 1차건조단계(S220)의 설정시간의 경과유무를 상기 제어부(310)가 판단하는 단계이다. 상기 제어부(310)는 상기 1차건조단계에서 상기 히터(320)가 구동되는 시간을 카운팅하여 설정된 시간이 경과되면 상기 히터(320)를 오프시킨다. 여기서 상기 제어부(310)는 상기 중량감지센서(362)의 감지신호를 수신하여 현재 교반기(370)에 수용된 축산분뇨의 중량이 설정 중량 이상이라고 판단되면, 1차건조의 설정시간이 경과된 이후라도 상기 히터(320)를 추가 발열시킨다. 이후, 상기 제어부(310)는 상기 중량감지센서(362)의 중량감지신호를 통하여 설정중량 이하의 중량감지신호가 수신되면 히터(320)를 오프시킨다.
통상 상기 공급부재(100)에서 저장된 축산분뇨는 수분함량이 50%이하가 되어 상기 교반기(370)로 투입되나, 작업자나 기타 환경적인 요인에 의하여 수분함량이 50%이상인 경우에 교반기(370)에 투입되는 경우가 있기 때문이다. 따라서 하기의 교반단계에서 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재를 균일하게 교반시키기 위해서 축산분뇨의 수분함량을 30%이하로 낮춰야된다. 그러나 공급부재(100)에서 수분함량이 많은 수분을 함유하고 있어 1차건조단계(S220)에서 수분함량을 맞출 수 없는 경우가 발생된다. 따라서 본 발명은 상기와 같이 중량감지센서(362)를 통하여 이와 같은 경우를 대비할 수 있도록 하였다.
상기 첨가제투입단계(S240)는 상기 설정시간판단단계(S230) 이후에 상기 축산분뇨의 수분함량이 30%이하가 되었다면, 상기 첨가제공급부재(400)로부터 왕겨와 폐한약재를 투입하는 단계이다. 이때 상기 제어부(310)는 상기 축산분뇨:왕겨:폐한약재가 혼합되는 고형 연료 혼합물의 비율을 6:3:1로서 첨가한다.
상기 교반단계(S250)는 상기 제어부(310)가 상기 첨가제투입단계(S240) 이후에 상기 교반축(271)을 구동시켜 고형 연료 혼합물을 균일하게 교반시키는 단계이다.
상기 2차건조단계(S260)는 상기 제어부(310)가 상기 교반기(370)가 구동되는 과정에서 상기 히터(320)를 구동시켜 상기 교반기(370)의 내부온도를 300도 이상의 고온으로 상승시켜 축산분뇨의 미생물을 살균시키도록 건조하는 단계이다.
상기 살균제분사단계(S270)는 상기 제어부(310)가 상기 교반기(370)가 구동되는 과정에서 상기 살균분사부(350)를 구동시켜 상기 분사노즐을 통하여 살균제를 분사하여 상기 고형 연료혼합물을 소독하는 단계이다.
상기 파쇄단계(S280)는 상기 제어부(310)가 상기 살균제분사단계(S270) 이후에 교반기(370)를 오프시키고, 상기 배출구(372)를 통하여 상기 파쇄기(380)로 고형 연료 혼합물을 배출시켜 미세입자크기를 갖도록 파쇄시키는 단계이다. 상기 제어부(310)는 상기 히터(320)와 살균분사부(350)를 오프시키고, 상기 교반기(370)를 제어하여 상기 제1배출스크류(391)측으로 상기 고형 연료 혼합물을 배출시킨다. 따라서 상기 제1배출스크류(391)는 상기 구동부(340)의 제어에 의하여 상기 배출구(372)를 통하여 배출된 고형 연료 혼합물을 상기 파쇄기(380)로 전달한다. 이때 상기 고형 연료 혼합물은 상기 파쇄기(380)로 전달되어 0.1~10mm의 크기를 갖는 미세입자로서 파쇄된다.
상기 배출단계(S290)는 상기 제어부(310)가 상기 파쇄단계(S280) 이후에 미세입자로 파쇄된 고형 연료 혼합물을 상기 펠렛부재(500)로 배출시키는 단계이다. 여기서 상기 제어부(310)는 상기 제2배출스크류(392)를 구동시키도록 상기 구동부(340)를 제어한다. 따라서 상기 제2배출스크류(392)는 상기 파쇄기(380)에서 파쇄된 미세입자크기의 고형 연료 혼합물을 상기 펠렛부재(500)에 전달한다.
따라서 상기 펠렛부재(500)는 상기 고형연료 혼합물을 고온 및 고압으로 압축하여 펠렛 형상의 고형연료를 생산할 수 있다.
여기서 더욱 바람직하게로는 상기 고형 연료 혼합물은 상기 교반단계에서 1차 및 2차 건조과정을 통하여 수분함량이 10%이하의 상태인 완전건조 상태가 된다. 이와 같은 건조상태인 고형 연료 혼합물은 펠렛의 제조를 위하여 30%의 수분을 함유하는 것이 좋기에 상기 펠렛부재(500)에서 상기 파쇄기(380)로부터 전달된 고형 연료 혼합물에 수분을 공급할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명은 교반과정에서 살균을 통하여 인체에 해로운 세균이나 미생물을 완전히 제거할 수 있도록 살균시키고, 동시에 폐 한약재의 한약성분이나 특유의 향이 가미됨에 따라 상기 고형연료의 연소과정에서 발생되는 축산분뇨의 악취를 제거할 있어 사용자에게 불쾌감을 주지않는다. 또한 본 발명은 버려지는 폐 한약재를 재활용할 수 있기에 쓰레기의 양을 줄일 수 있어 친환경적이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 공급부재 110 : 저장탱크
120 : 공급스크류 200 : 이송부재
300 : 교반부재 310 : 제어부
320 : 히터 330 : 송풍기
340 : 구동부 350 : 살균분사부
361 : 온도센서 362 : 중량감지센서
370 : 교반기 380 : 파쇄기
390 : 배출스크류 391 : 제1배출스크류
392 : 제2배출스크류 400 : 첨가제공급부재
500 : 펠렛부재

Claims (2)

  1. 축산분뇨를 보관 및 공급하는 공급부재와, 상기 공급부재에서 공급된 축산분뇨를 이송하는 이송부재와, 상기 이송부재로부터 공급된 축산분뇨에 첨가제를 혼합하여 교반시키는 교반부재와, 상기 교반부재에서 교반된 축산분뇨를 압축하여 펠렛형상의 고형연료를 제조하는 펠렛부재와 상기 교반부재에 고형 연료의 점화 및 악취제거를 위하여 왕겨와 폐 한약재를 상기 교반부재에 공급하는 첨가제공급부재를 포함하고,
    상기 교반부재는
    축산분뇨와 왕겨와 폐한약재가 수용되면 교반축에 의하여 회전되어 교반시키는 교반기, 상기 교반기의 중량을 감지하는 중량감지센서와, 상기 교반기내의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 교반기내에 열을 발생시키는 히터와, 상기 교반기에 살균제를 분사하는 분사노즐을 구비하는 살균분사부와, 상기 교반기 내에 발생되는 가스를 외부로 배출시키는 송풍기와, 상기 교반기에서 교반되는 고형 연료 혼합물을 파쇄하여 0.1~10mm 크기를 갖는 미세입자로서 분쇄시키는 파쇄기와, 상기 파쇄기에서 분쇄된 고형 연료 혼합물을 상기 펠렛부재로 이송시키는 배출스크류와, 상기 온도센서와 중량감지센서의 감지신호를 수신하여 상기 히터 및 송풍기를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 중량감지센서로부터 상기 교반기에 투입된 축산분뇨의 중량 감지신호를 수신하여 상기 첨가제공급부재로부터 상기 축산분뇨와 상기 왕겨와 폐 한약재가 6:3:1의 비율로서 혼합될 수 있도록 투입량을 조절하여 상기 교반기에 투입하도록 제어하고, 상기 교반기에 의하여 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재가 교반되는 과정에서 상기 히터를 300~500도의 고온으로 살균하도록 제어하고, 상기 살균분사부를 제어하여 살균제를 분사시키는 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조장치.
  2. 축산분뇨를 저장하는 축산분뇨저장단계와, 축산분뇨와 왕겨와 폐 한약재를 혼합하여 교반시켜 고형연료 혼합물을 미세입자로 분쇄하여 배출시키는 교반단계와, 상기 교반단계에서 배출된 고형 연료 혼합물을 고온 및 고압으로 압축하여 펠렛 형상의 고형연료를 제조하는 고형화단계와, 상기 고형화단계에서 제조된 펠렛형상의 고형연료를 배출시키는 배출단계를 포함하고,
    상기 교반단계는
    축산분뇨를 교반기에 수용하는 분뇨수용단계;
    상기 분뇨수용단계에서 수용된 축산분뇨의 수분함량을 30%이하로 낮추도록 건조시키는 1차건조단계;
    상기 1차 건조 단계의 설정시간을 확인하여 시간의 경과유무를 판단하는 설정시간판단단계;
    상기 축산분뇨에 왕겨와 폐 한약재를 투입하는 첨가제 투입단계;
    상기 첨가제 투입단계 이후에 교반기를 구동시켜 상기 축산분뇨와 왕겨와 폐한약재가 6:3:1의 비율로 혼합된 고형 연료 혼합물을 교반시키는 교반단계;
    상기 교반단계에서 300~500도의 고온을 가하여 살균시키는 2차건조단계;
    상기 2차건조단계에서 교반단계에서 살균제를 분사하는 살균제 분사단계;
    상기 살균제 분사단계 이후에 파쇄기를 구동시켜 상기 고형 연료 혼합물을 0.1~10mm의 입자 크기로 파쇄시키는 파쇄단계; 및
    상기 파쇄단계에서 파쇄된 고형 연료 혼합물을 고온으로 압축하여 펠렛 형상의 고형 연료로 제조하는 펠렛부재로 배출시키는 배출단계를 포함하는 축산분뇨를 이용한 고형 연료 제조방법.
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