KR101460441B1 - 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료 및 그 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료 및 그 성형장치에 관한 것으로 40∼80메시로 분쇄된 폐우레탄, 폐스틸로폼, 톱밥, 가연성 슬러지, 석유화학폐기물 등의 하나 이상 복수의 가연성 폐기물의 혼합물을 연료물질로 하고 파라핀, 아스팔트의 공업용 바인더, 또는 전분 호료의 식물성 바인더, 또는 아교질의 동물성 바인더 중에서 선택된 어나 하나의 바인더를 결합제로 하여, 상기 연료물질과 결합제를 소정의 혼합비로 혼합하여 펠릿성형장치에 의해 펠릿(pellet) 연료를 성형, 제조하여, 각종 산업용 열에너지로 활용하게 된 것이다.

Description

가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료 및 그 성형장치{APPARATUS OF FORMING PELLET FUEL AND IT'S USE OF BURNABLE WASTED MATERIAL }

본 발명은 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료 및 그 성형장치에 관한 것으로 40∼80메시로 분쇄된 폐우레탄, 폐스틸로폼, 톱밥, 가연성 슬러지, 석유화학폐기물 등의 하나 이상 복수의 가연성 폐기물의 혼합물을 연료물질로 하고 파라핀, 아스팔트, 폐플라스틱 분말의 공업용 바인더, 또는 전분 호료의 식물성 바인더, 또는 아교질의 동물성 바인더 중에서 선택된 어느 하나의 바인더를 결합제로 하여, 상기 연료물질과 결합제를 소정의 혼합비로 혼합하여 펠릿성형장치에 의해 펠릿(pellet) 연료를 성형, 제조하여, 각종 산업용 열에너지로 활용하게 된 것이다.

산업의 발전에 따라 각종 가연성 폐기물이 대량으로 발생되고 있으며, 특히 우레탄수지, 에틸렌수지 폐프라스틱 등은 다른 어느 폐기물보다 발생량이 많을 뿐 아니라 환경 공해문제로 인해 매립할 수도 없고 소각처리장도 부족하여 그 페기물처리가 사회적 큰 문제로 되고 있다.

따라서 다량으로 발생되는 폐기물의 재활용을 위한 다양한 제안이 제시되고 있으나 아직 폐기물에 대한 처리문제가 해소되어 있지 않는 실정에 있다.

폐목이나 폐합판, 톱밥, 왕겨 등은 연소 시에 유해가스의 발생이 크지 않기 때문에 농가에서 생활연료로 이용할 수 있다. 그러나 자동차분야, 선박분야, 건축분야, 화학공업분야, 등에서 다량으로 발생되고 있는 폐기물중 특히 우레탄수지, 에틸렌수지, 폐 프라스틱 등은 특수한 소각시설이 없이 소각하는 경우에는 인체에 유해한 각종 유해물질 및 대기의 오염물질이 생성되기 때문에 각 지방자치단체나 정부에서도 이러한 페기물의 처리에 매우 어려움을 겪고 있는 실정에 있다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 공해가 심각한 우레탄수지, 기타 가연성 폐기물은 연소열을 추출하여 산업용 에너지로 이용할 수 있는 점에 착안하여, 가연성 폐기물을 이용한 펠릿 연료 및 그 성형장치를 개발하였다.

일반적으로 우레탄수지(urethane resin)는 이소시안산염과 알코올로 된 우레탄을 생성하는 고분자 생성반응을 이용하여 제조하며, 예컨대 디이소시안산염과 글리콜을 반응시키면,

[O+C+NRN =C=O+HOR'OH→[OCNHRNHCOOR'O] (상기 식 R는 CnH2n-)

로 되는 쇄상(鎖狀) 중합체의 수지가 된다. 우레탄수지는 접착제, 흡음재, 단열재 등의 특성으로 인하여 냉장고, 자동차 분야의 특수용도에 다량으로 사용되고 또 상대적으로 다량으로 이들 폐기물이 발생되고 있다.

또한 우레탄고무 (urethane rubber)는 우레탄결합 -NHCOO-로 연결된 폴리에스텔을 주쇄(主鎖)로 하고 이것을 물, 디아민 등의 작용에 의해 망상(網狀)구조화시키어서 얻은 고무상 탄성체이다. 이는 우수한 기계적 성질을 가지며 항장력(抗張力). 신장력(伸張力)의 모듈러스(modulus)는 천연고무에 버금간다, 내마모성, 내유성, 내유기용제성에 대하여 극히 우수하나, 내알카리, 내산성에는 약하며 내열성도 낮아서 140℃에서는 기계적 성질이 현저하게 저하된다. 타이어, 전동벨트, 내유성패킹, 탄성 발포 고무제조에 다량으로 사용되고 또 다량의 폐타이어으로부터 폐기물이 발생되고 있다.

한편, 상기와 같이 우레탄수지는 쇄상(鎖狀)구조의 분자로 되어 있고, 또 우레탄 고무는 쇄상의 망상(網狀)구조의 분자로 되어 있기 때문에 열에 의해 분자구조의 사슬이 용이하게 절단되면서 화학적 반응을 통하여 용이하게 연소하게 됨을 알 수 있다.

그러나 연소 시 발생되는 인체에 유해한 매연이 공기를 오염하기 때문에 고온가열시스템과 여과시스템이 구비된 특수 소각로에 의해 소각처리해야 하며, 그러나 아직 충분한 소각처리시설이 부족하여 폐기물의 처리문제가 심각한 과제로 되어 있다.

또 가연성 폐기물을 단순 소각처리를 하게 되면 연소방응 시에 발생되는 다량의 열을 이용하지 않고 아깝게 버리게 되는 비경제적인 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 다년간 여러 가지 연구와 시험을 거듭한 결과, 폐우레탄수지에 폐목과 같은 유해가스의 발생이 비교적 적은 가연성 폐기물과 혼합한 혼합물을 연료물질로 하고 상기 연료물질에 공업용 바인더, 또는 식물성 바인더, 또는 동물성 바인더를 상기 연료물질의 결합제로 배합하여 펠릿연료를 성형함으로서 연소시설이 양호하게 구비된 각종 산업체의 산업용 연료로 제공하여 폐기물처리와 동시에 산업용 에너지로 활용할 수 있는, 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료 및 그 성형장치를 개발하였다.

본 발명의 목적은 폐기물처리에 대한 문제를 다소라도 해소하기 위하여 각종 가연성 폐기물로 부터 펠릿연료를 성형하여 안전한 연소시설을 구비한 각종 산업용 연료로 제공함으로서 폐기물처리와 동시에 연소열을 이용할 수 있는, '가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료'를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나, 또는 복수의 가연성 폐기물의 혼합물을 연료물질로 하고 통상의 파라핀, 아스팔트 폐플라스틱 분말, 또는 용액으로 된 공업용 바인더, 또는 전분호료의 식물성 바인더, 또는 아교의 동물성 바인더의 어느 하나를 상기 연료물질의 결합제로 배합하여 연료물질과 결합제가 소정의 배합비로 자동 공급하면서 성형수단에 의해 펠릿연료를 연속적으로 성형하는, '가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료 및 그 성형장치'를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료물질을 지정된 공급량으로 공급하는 연료물질의 공급조와 상기 연료를 결합하는 바인더를 소정의 공급량으로 공급하는 결합제의 공급조와, 상기 연료물질 및 결합제를 균일하게 혼합하는 혼합조 및 혼합조에서 혼합된 연료물질을 압출하여 펠릿연료로 성형하는 압출기의 결합으로 구성된, '가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료의 성형장치'를 제공하는데 있다.

본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 펠릿연료는 가연성 폐기물로 된 연료물질과, 상기 연료물질을 고형화하는 결합제인 바인더로 조성(組成)된다.

가연성 폐기물은 다량으로 발생되고 있는 폐우레탄수지, 폐스틸로폼, 폐MDF, 폐목재, 폐합판, 톱밥, 왕겨, 가축의 축분(畜糞)슬러지, 음식물슬러지, 하수종말오니(汚泥)슬러지, 석유화학폐기물, 석유화학소재폐기물 기타 각종 가연성 폐기물이 연료물질로 이용된다.

상기 연료물질은 펠릿의 성형에 적합하도록 40∼80메시로 분쇄된 폐기물을 이용하며 수분은 적어도 30％ 이내로 건조된 것을 사용한다.

상기 연료물질을 펠릿(pellet)으로 성형하기 위한 결합제는 공업용 바인더, 식물성 전분 호료 바인더, 동물성 교질 바인더, 중에서 어느 하나의 바인더를 선택하여 결합제로 이용한다.

공업용 바인더는 47∼65℃로 용해시킨 파라핀, 또는 170∼230℃로 용해시킨 아스팔트, 또는 250℃∼300℃로 용해시킨 폐플라스틱 용액, 또는 폐플라스틱의 고상의 분말, 또는 규산염, 아크릴수지, 멜라민수지, 폐놀수지 중 하나 이상을 2 : 1의 중량비로 물에 용해한 액상의 바인더이며, 연료물질에 대하여 2∼30 중량％를 혼합하여 펠릿연료를 성형한다.

식물성 바인더는 통상의 전분 10g를 200cc의 물에 분산시키어 50∼80℃로 중탕에 의해 가열하여 된 호료(糊料)이며, 연료물질에 대하여 2∼30중량％를 첨가하여 펠릿연료로 성형한다.

식물성 전분을 바인더로 이용하는 경우에는 전분을 가수분해하지 않고 직접 고형의 전분과 연료물질을 혼합하여 열수를 가하여 호화(糊化)하면서 교반하여 연료물질을 점결할 수도 있다.

동물성 바인더는 아교분말 10g를 200cc의 물에 용하여 50∼80℃의 중탕으로 가열하여 된 교질의 액상 결합제로서 연소물질에 대하여 2∼30％중량비로 첨가하여 펠릿연료로 성형한다.

연료물질의 종류에 따라 예컨대 석유화학폐기물, 또는 음식물슬러지, 하수종말오니슬러지와 같은 특정의 슬러지의 경우에는 자체의 점결력이 있기 때문에 별도로 결합제를 거의 첨가하지 않고도 펠릿연료의 성형이 가능하다.

반면, 우레탄수지, 폐목이나 톱밥, 왕겨 등 의 연료물질은 자체의 점결성이 없기 때문에 적어도 연료물질의 30중량％의 결합제를 첨가해야 한다,

따라서 연료물질의 종류를 감안할 때, 상기 바인더의 배합비는 2∼30중량％가 바람직하다.

상기 연료물질과 결합제의 혼합물로부터 펠릿연료를 성형함에 있어서 본 발명에서는 특정된 성형장치를 사용한다.

즉 펠릿연료의 성형장치는 연료물질의 공급에서 펠릿연료를 성형하는 프로세싱 라인을 최대한으로 단축되도록 원료의 공급조와, 혼합조 및 펠릿연료를 성형하는 압출기가 하나의 기체 내에 서로 연관되게 결합하여 구성되어 있다. 즉,

기체의 상부 측에는 모터에 의해 구동되는 교반기가 각각 구비된 결합제의 공급조 및 연료물질의 공급조가 좌우로 나란히 배치되어 있고 각 공급조의 외통에는 급수관과 배수관 및 전열히터가 구비된 가열수조가 형성되어 공급조의 내용물을 중탕으로 가열하게 되어 있다. 각 공급조의 하방으로 향한 유출구 측에는 원료의 유출량을 조절하는 유출량 조절기구가 각각 구비되어 있다. 각 가열수조에는 온도감지기, 압력감지기, 히터의 전원 스위치 등이 구비되어 있다. 이러한 감지기구는 일반적인 것으로 이하의 혼합조와 압출기에도 동일하게 구비되어 있다.

기체의 중간부에는 상기 결합제의 공급조 및 연료물질의 공급조의 유출구가 상하 공통으로 연관되어 있는 홉퍼형태의 혼합조가 설치되어 있다. 상기 혼합조의 내부에는 모터에 의해 구동되는 교반기가 구비되어 있고 혼합조의 외통에는 급수관과 배수관 및 전열히터가 구비된 가열수조가 형성되어 내용물을 교반하는 중에 설정된 온도로 중탕 가열하게 되어 있다.

혼합조의 상부 측에는 열수를 살포하는 분사노즐이 외부의 보일러로부터 열수가 공급되어 살수할 수 있게 구비되어, 식물성 바인더인 경우, 전분과 연료물질의 혼합과정에서 전분에 열수를 가하여 호화(糊化)되면서 결합제로서 연료물질과 혼합하게 되어 있다. 상기 혼합조의 하부 유출구 측에는 유출량을 제어하는 유출량 조절기구가 구비되어 있다. 유출량 조절기구는 일반적으로 유출구의 단면 크기를 제어하는 댐퍼형 조절기구와, 회전속도의 조절에 의해 유출량을 조절하게 된 롤러형 조절기구가 원료의 종류에 따라 선택적으로 교체 사용된다.

기체의 하부 측에는 펠릿연료를 성형하는 압출기가 가로로 설치되어 있다. 압출기의 상부 측 원료 유입구에는 혼합조의 유출구가 상하로 연관되어 있고 압축기의 내부에는 모터에 의해 구동되는 가압 스크류가 가로로 구비되어 있다. 스크류는 단일스크류, 또는 쌍 스크류가 배치되어 있고 압출기의 선단 압출구 측에는 냉각수단이 구비된 펠릿성형 금형기구와 성형물을 일정한 길이로 절단하는 커터가 교체가능하게 구비되어 있다.

압출기의 외통에는 급수관과 배수관 및 전열히터가 구비된 가열수조가 형성되어 압출 중인 원료를 일정한 온도로 가온유지하게 되어 있다.

상기 압축기의 가열수조에는 물 대신 급수관을 통하여 외부의 보일러로부터 압력 3kg∼5kg/㎠, 온도 100∼200℃의 증기를 공급하여 가열할 수도 있다.

상기 금형기구의 전방에는 성형된 펠릿연료를 재차 냉각시키는 냉수노즐이 구비된 운반 가능한 펠릿의 수집통이 배치되어 있다.

본 발명의 성형장치에 의해 펠릿연료를 다음과 같이 성형한다.즉,

40∼80메시로 분쇄된 폐우레탄과 폐목재, 톱밥 등 선택된 복수의 연료물질을 각각 적당한 혼합비로 공급조에 투입하고 교반기에 의해 균일하게 교반하여 혼합한다. 이때 상기 연료물질의 경우에는 특별히 가열할 필요는 없다.

한편 결합제의 공급조에는 공업용 바인더로서 예컨대 파라핀을 투입하여 가열수조에 구비된 전열히터에 의해 47∼65℃의 온도로 가열유지하면서 교반기에 의해 교반하여 액상의 파라핀 점결제를 준비한다.

이어서, 연료물질의 공급조의 유출구 측에 구비된 유출량의 조절기구에 의해 일정량의 연료물질이 혼합조 측으로 유출되게 하는 동시, 결합제의 공급조의 유출구 측에 구비된 유출량 조절기구에 의해 상기 연료물질에 대해 약 20중량％의 공업용 바인더가 유출되게 조절하여 혼합조 측으로 유출시킨다.

각 공급조에서 하부 측의 혼합조로 결합제와 연료물질이 상기한 설정된 혼합비로 공급되면 혼합조에 구비된 모터에 의해 구동되는 교반기에 의해 결합제와 연료물질을 균질로 교반하여 혼합한다. 이때 혼합조의 가열수조에는 결합제(파라핀액)가 굳어지지 않도록 상기한 파라핀의 가열온도로 가열유지하여 연료물질의 유동성(流動性)과 가소성(可塑性)을 갖도록 한다.

혼합조에 의해 연료물질과 결합제가 균질로 혼합되면 혼합조의 유출구 측에 구비된 유출량 조절기구에 의해 일정량의 배합원료가 압축기의 유입구를 통하여 압축기 측으로 공급되게 한다.

압출기의 외통에 구비된 가열수조에는 외부의 보일러로부터 공급되는 3kg∼5kg/㎠ 압력의 100∼ 200℃의 증기에 의해 압축기의 동체는 일정한 온도로 가열되어 있기 때문에 혼합조에서 공급된 연료물질은 결합제의 유동성과 가소성을 가지며, 압출기의 스크류에 의해 전방으로 가압 이동되어 펠릿성형 금형기구에 의해 일정한 굵기의 여러 가닥의 봉상으로 가압 성형되는 동시 외부로 압출될 때 펠릿성형 금형기구에 구비된 냉각수단에 의해 성형물이 냉각되어 봉상으로 고형화 되면서 커터(cutter)에 의해 일정한 길이로 절단되어 펠릿연료로 제조된다. 펠릿연료가 수집통에 수집되는 과정에서 냉각노즐에서 분사되는 냉각수에 의해 재차 냉각되면서 수집통에 담긴다.

상기한 복수의 가연성 폐기물의 혼합물로 된 연료물질과 결합제가 각각의 공급조로부터 소정의 배합비로 혼합조에 공급되고 공급조에 의해 균질로 결합제가 혼합된 연료물질이 압출기에 공급되어 펠릿성형 금형기구에 의해 펠릿연료로 성형하는 일련의 성형공정에 있어서, 연료물질을 혼합조의 용량 단위로 성형하는 배치(batch)공정과, 공급조에서 혼합조 및 압출기에 이르는 모든 공정이 연속적으로 이루어지는 연속공정의 2가지 방법이 모두 실시 가능하다.

상기와 같이 성형된 펠릿연료는 포대에 포장하여 각종 산업용 연료로 제공되며 각종 산업용 연소기구는 공해방지를 위한 모든 시설이 양호하게 구비되어 있기 때문에 가연성 폐기물로 성형된 폘릿연료는 산업용 연료로 연소해도 환경공해의 염려가 거의 없고 또한 폐기물의 처리와 동시에 폐기물의 연소열을 산업용 에너지로 이용할 수 있는 이점이 있다.

또한 가연성 폐기물의 종류에 따라 공해물질의 함유량이 큰 것과, 작은 것을 조화롭게 혼합하여 펠릿연료의 품질을 더욱 개선할 수 있다.

또 파라핀의 점결제는 상온에서 고상의 연료물질을 결합하는 결합제의 기능과, 펠릿연료의 연소작용을 촉진하는 기능을 갖기 때문에 폐기물의 연료물질로 조성된 펠릿연로가 양호하게 연소된다.

또 펠릿연료의 성형에 아스팔트 점결제를 이용해도 상기 파라핀과 기능은 거의 유사하며, 식물성 바인더, 또는 동물성 바인더를 펠릿연료의 결합제로 이용해도 결합제는 모두 용이하게 연소된다.

또 축분슬러지, 음식물슬러지, 하수종말오니슬러지 등은 수거과정에서 연소되지 않는 무기질 물질의 함유량이 높아지기 때문에 단독으로 이용하기 보다는 폐목재, 폐합판, 톱밥, 폐타이어 등과 같은 가연성이 높은 폐기물과 혼합한 복합 연료물질로 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 폐기물처리에 대한 문제를 다소라도 해소하기 위하여 각종 가연성 폐기물로 부터 펠릿연료를 성형하여 안전한 연소시설을 구비한 각종 산업용 연료로 제공함으로서 폐기물처리와 동시에 연소열을 이용할 수 있다.

또한, 하나, 또는 복수의 가연성 폐기물의 혼합물을 연료물질로 하고 통상의 공업용 바인더, 또는 전분호료 등의 식물성 바인더, 또는 아교 등의 동물성 바인더를 상기 연료물질의 결합제로 배합하여 연료물질과 결합제가 소정의 배합비로 자동 공급하면서 성형수단에 의해 펠릿연료를 성형하였기 때문에 후처리가 어려운 산업적 가연성 폐기물로부터 양호한 산업용 펠릿연료를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서 펠릿연료의 성형장치는 결합제의 공급조와, 연료물질의 공급조와, 연료물질 과 결합제를 균일하게 혼합하는 혼합조 및 혼합조에서 혼합된 연료물질을 압출하여 펠릿연료로 성형하는 압출기가 프로세싱 라인이 최소한으로 단축되게 기체 내에 결합하여 구성하였기 있기 때문에 원료의 투입에서 펠릿연료의 성형까지 외부의 공정을 거치지 아니하고 성형장치 내에서 배치(batch)공정, 또는 연속공정으로 다량의 펠릿연료를 성형하여 생산할 수 있는 등 여러 가지 효과가 있다.

도1는 본 발명의 펠릿연료의 성형장치의 개략도이다.

본 발명의 한 실시예를 첨부 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

(1), 연료물질

본 발명의 실시예에서 펠릿연료를 성형하는 연료물질은 각종 가연성 폐기물이 이용된다.

가연성 폐기물은 폐우레탄수지, 폐스틸로폼, 폐MDF, 폐목재, 폐합판, 톱밥 등 공사장이나 산업체에서 발생되는 페기물과, 왕겨, 가축의 축분(畜糞)슬러지, 음식물슬러지, 하수종말 오니(汚泥)슬러지, 등 행정규장에 의해 수거되는 유기질 폐기물과, 석유화학폐기물, 석유화학소재폐기물 폐유지(廢油脂)등, 화학산업체에서 발생되는 각종 가연성 폐기물이 이용된다.

상기 연료물질은 펠릿의 성형에 적합하도록 40∼80메시로 분쇄된 폐기물을 이용하며 수분은 적어도 30％ 이내로 건조된 것을 사용한다.

(2) 결합제

상기 연료물질을 펠릿(pellet)으로 성형하기 위한 결합제는 공업용바인더, 식물성 전분 호료 바인더, 동물성 교질 바인더, 중에서 어느 하나의 바인더를 선택하여 결합제로 이용한다.

공업용 바인더는 47∼65℃로 용해시킨 파라핀, 170∼230℃로 용해시킨 아스팔트, 또는 폐프라시틱 고상의 분말, 또는 폐프라시틱을 200∼300℃로 용해시킨 액상의 바인더, 또는 규산염, 아크릴수지, 멜라민수지, 폐놀수지 중 하나 이상을 2 : 1의 중량비로 물에 용해한 약상의 바인더이다.

식물성 바인더는 통상의 전분 10g를 200cc의 물에 분산시키어 50∼80℃로 중탕에 의해 가열하여 된 호료(糊料) 바인더이다,

동물성 바인더는 아교분말 10g를 200cc의 물에 용해하여 50∼80℃의 중탕으로 가열하여 된 교질의 바인더이다.

연료물질의 종류에 따라 예컨대 석유화학폐기물, 또는 음식물슬러지, 하수종말오니슬러지와 같은 특정의 슬러지의 경우에는 자체의 점결력이 있기 때문에 별도로 결합제를 거의 첨가하지 않고도 펠릿연료의 성형이 가능하다.

반면, 우레탄, 폐목이나 톱밥, 왕겨 등 의 연료물질은 자체의 점결성이 없기 때문에 적어도 연료물질의 20∼30중량％의 결합제를 첨가하는 것이 바람직하다.

따라서 연료물질의 종류를 감안하여 상기 바인더의 배합비는 2∼30중량％이 적당하다.

(3) 펠릿연료의 성형장치

본 발명의 펠릿연료의 성형장치(FM)는 원료의 공급에서 펠릿연료를 성형하는 프로세싱 라인을 최대한으로 단축하여 성형공정이 신속하게 진행할 수 있도록 원료의 긍급조와, 원료의 혼합조 및 펠릿연료를 성형하는 압출기가 하나의 기체 내에 서로 공정이 연관되게 결합하여 구성되어 있다. 즉,

도1에 표시된 바와 같이, 기체(1)의 상부 측에는 모터(2m)에 의해 구동되는 교반기(2x)가 구비된 결합제의 공급조(2) 및 모터(3m)에 의해 구동되는 교반기(3x)가 구비된 연료물질의 공급조(3)가 좌우로 나란히 배치되어 있다. 각 공급조(2)(3)의 외통(2a)(3a)에는 급수관(sp)과 배수관(dp) 및 전열히터(2h)(3h)가 각각 구비된 가열수조(2b)(3b)가 형성되어 공급조의 내용물을 중탕으로 가열하게 되어 있다. 각 공급조(2)(3)의 하방으로 향한 유출구(2u)(3u) 측에는 원료의 유출량을 조절하는 유출량 조절기구(2c)(3c)가 각각 구비되어 있다.

각 가열수조(2b)(3b)에는 온도감지기(ts), 압력감지기(ps), 히터의 전원 스위치(s) 등이 구비되어 있다. 이러한 감지기구는 일반적인 것으로 이하의 혼합조(4)와 압출기(5)에도 동일하게 구비되어 있다.

기체(1)의 중간부에는 상기 결합제의 공급조(2) 및 연료물질의 공급조(3)의 유출구(2u)(3u)가 상하 공통으로 연관되어 있는 홉퍼 형태의 혼합조(4)가 설치되어 있다. 상기 혼합조(4)의 내부에는 모터(4m)에 의해 구동되는 교반기(4x)가 구비되어 있고 혼합조(4)의 외통(4a)에는 급수관(sp)과 배수관(dp) 및 전열히터(4h)가 구비된 가열수조(4b)가 형성되어 내용물을 교반하는 중에 설정된 온도로 중탕 가열하게 되어 있다.

혼합조(4)의 상부 측에는 열수를 살포하는 분사노즐(4s)이 외부의 도시되지 않는 보일러에 연관되게 구비되어 있다.

상기열수의 분사노즐(4s)이 구비된 이유는 식물성 바인더로 전분을 이용하는 경우에는 호료를 따로 만들지 않고 연료물질에 전분을 가하여 혼합하는 과정에서 상기 분사노즐(4s)에서 열수를 살포하면서 교반하면 전분이 열수에 의해 호료로 전환되면서 결합제로서 연료물질과 결합하기 위한 것이다.

상기 혼합조(4)의 하부 유출구 측에는 유출량을 제어하는 유출량 조절기구(4c)가 구비되어 있다.

유출량 조절기구(2c)(3c)(4c)는 통상의 밸브기구, 또는 롤러기구나 댐퍼기구로 되어 있다. 액상의 물질의 공급 시에는 밸브기구가 이용되고 고상의 물질을 공급하는 경우에는 회전속도에 따라 유출량이 제어되는 롤러기구, 또는 유출구의 크기를 제어하여 유출량을 조절하는 댐퍼형의 유출량 조절구가 이용된다.

본 실시예의 도1에는 결합제의 공급조(2)의 유출량 조절기구(2c)는 밸브기구이고 연료물질의 공급조(3)의 유출량 조절기구(3c)는 롤러기구이며 혼합조(4)의 유출량 조절기구(4c)는 롤러기구로 표시되어 있다.

기체(1)의 하부 측에는 펠릿연료를 성형하는 압출기(5)가 가로로 설치되어 있고 압출기(5)의 상부 측 원료 유입구(5n)에는 상기 혼합조(4)의 유출구(4u)가 상하로 연관되어 있다. 압출기(5)의 내부에는 모터(5m)에 의해 구동되는 고압 스크류(5s)가 가로로 구비되어 있고 압출기의 선단 압출구(5u) 측에는 냉각수단(6w)를 가진 펠릿성형용 금형기구(6)와 회전 커터(7)가 구비되어 있다.

상기 압출기(5)의 외통(5a)에는 급수관(sp)과 배수관(dp) 및 전열히터(5h)가 구비된 가열수조(5b)가 구비되어 압출 중인 원료를 일정한 온도로 가열 유지하게 되어 있다.

상기 압축기(5)의 가열수조(5b)에는 물 대신 급수관(dp)을 통하여 외부의 보일러로부터 압력 3kg∼5kg/㎠, 온도 100∼200℃의 증기를 공급하여 가열할 수도 있다.

상기 금형기구(6)의 전방에는 성형된 펠릿연료(f)를 재차 냉각시키는 냉수노즐(8n)이 구비된 운반 가능한 펠릿의 수집통(8)이 배치되어 있다.

본 발명의 성형장치에 의해 펠릿연료를 다음과 같이 성형한다. 즉,

40∼80메시로 분쇄된 폐우레탄과 폐목재, 톱밥 등의 복수의 연료물질(m)을 각각 동량으로 상기 연료물질의 공급조(3)에 투입하고 교반기(3x)에 의해 균일하게 교반한다. 이때 연료물질은 가열할 필요는 없다.

한편, 결합제의 공급조(2)에는 공업용 바인더로서 예컨대 파라핀을 투입하여 가열수조(2b)에 구비된 전열히터(2h)에 의해 47∼65℃의 온도로 가열유지하면서 교반기(2x)에 의해 교반하여 액상의 파라핀 점결제(b)가 준비된다.

이어서, 연료물질의 공급조(3)의 유출구(3) 측에 구비된 유출량의 조절기구(3c) 의해 일정량의 연료물질(m)이 유출되게 하는 동시, 결합제의 공급조(2)의 유출구(2u) 측에 구비된 유출량 조절기구(2c)에 의해 상기 연료물질(m)에 대해 약 20중량％의 결합제(b)가 유출되게 한다.

상기 공급조(2)(3)에서 하부 측의 혼합조(4)로 결합제(b)와 연료물질(m)이 공급되면 혼합조(4)에 구비된 모터(4m)에 의해 구동되는 교반기(4x)에 의해 결합제(b)와 연료물질(m)을 균질로 교반하여 혼합한다. 이때 혼합조(4)의 가열수조(4a)에 구비된 전열히터(4h)에 의해 상기 파라핀 결합제(b)가 굳어지지 않도록 47∼65℃의 온도로 가열 유지하여 결합제(b)가 혼합된 연료물질(m)이 유동성과 가소성을 갖도록 한다. 상기 혼합조(4)는 공급조(2)(3) 에 비하여 용량이 크기 때문에 혼합조(4)에 일정한 량의 연료물질(m)과 결합제(b)가 채워지기 까지 교반기(4x)에 의해 교반작용을 계속하되 혼합물질의 유출은 유보한다.

또 혼합조(4)에 혼합물이 채워지면 각 공급조(2)(3)로부터 결합제(b) 및 연료물질(m)의 공급은 일시 중지하고 혼합조(5)의 교반기(4x)에 의해 결합제(b)와 연료물질(m)을 균질로 교반한 다음 혼합조(4)의 유출구(4u) 측에 구비된 유출량 조절기구(4c)에 의해 압축기(5)의 유입구(5n)를 통하여 압출기(5) 측으로 공급한다.

이때 압출기(5)의 외통(5a)에 구비된 급수관(sp)을 통하여 도시되지 않은 외부의 보일러로부터 공급된 증기(蒸氣)에 의해 압축기(5)의 외통(5a)은 일정한 온도(100∼200℃)로 가열하고 있기 때문에 혼합조(4)에서 공급된 연료물질(m)은 결합제(b)의 유동성과 가소성을 유지하며, 압출기(5)의 스크류(5s)에 의해 전방으로 용이하게 가압 이동된다. 이동된 연료물질(m)은 펠릿성형 금형기구(6)에 의해 일정한 굵기의 여러 가닥의 봉상으로 압출되는 동시 냉각수단(6w)에 의해 고형화(固形化) 되고 유출과정에서 커터(7)에 의해 일정한 길이로 절단되어 펠릿연료(f)를 얻는다. 상기 펠릿연료(f)는 냉각노즐(8n)에서 분사되는 냉각수에 의해 재차 냉각되면서 파라핀 결합제에 의해 굳어진 고형체의 펠릿연료(f)는 수집통(8)에 담긴다.

상기 성형된 펠릿연료는 자연풍, 또는 온풍에 의해 수분을 건조한 다음 포장하여 각종 산업용 연료로 제공된다.

상기한 혼합조(4)에 연료물질(m)이 압출기(5)에 의해 펠릿연료(f)로 압출되기까지 혼합조(4)의 교반기(4x)는 가동하면서 혼합조(4)의 연료물질(m)을 압출기(5)에 공급하며 혼합조(4)에 연료물질이 모두 공급되어 비게 되면 다시 결합제의 공급조(2)와 연료물질의 공급조(3)로부터 연료물질을 상기한 바와 같이 다시 혼합조(4)에 공급하며. 혼합조(4)에 연료물질이 채워지기 까지 압출기(5)의 가동은 일시 중지한다.

혼합조(4)에 결합제(b)와 연료물질(b)이 다시 채워지면 충분히 교반한 다음 압출기(5)측으로 공급하여 펠릿연료를 성형한다.

본 실시예에서는 설명의 편의상 펠릿연료의 성형공정을 혼합조(4)의 배치(batch)공정으로 설명되어 있으나. 한편, 결합제(b)와 복수의 가연성 폐기물의 혼합물로 된 연료물질(m)이 각각의 공급조(2)(3)로부터 소정의 배합비로 혼합조(4)에 공급되고 공급조(4)에 의해 균질로 결합제(b)가 혼합된 연료물질(m)이 압출기(5)에 공급되어 펠릿성형 금형기구(6)에 의해 펠릿연료(f)로 성형하는 일련의 성형공정을 연속공정으로 실시하여 다량의 펠릿연료를 생산할 수 있다.

상기와 같이 성형된 펠릿연료는 포대에 포장하여 각종 산업용 연료로 제공되며 각종 산업용 연소기구는 공해방지를 위한 모든 시설이 구비되어 있기 때문에 본 발명의 가연성 폐기물로 성형된 펠릿연료는 산업용 연료로 연소해도 환경공해의 염려가 거의 없고 또한 폐기물의 처리 및 폐기물의 연소열을 산업용 에너지로 이용할 수 있는 이점이 있다.

또한, 펠릿연료의 성형장치는 결합제의 공급조(2)와, 연료물질의 공급조(3)와, 상기 연료물질(m) 및 결합제(b)를 균일하게 혼합하는 혼합조(4) 및 혼합조(4)에서 혼합된 연료물질을 압출하여 펠릿연료(f)로 성형하는 압출기(5)를 프로세싱 라인이 최소한으로 단축되도록 기체(1) 내에 일조로 결합하여 구성하였기 있기 때문에 원료의 투입에서 펠릿연료(f)의 성형까지 외부의 공정을 거치지 아니하고 성형장치 내에서 배치(batch)공정, 또는 연속공정으로 다량의 펠릿연료를 능률적으로 성형하여 생산할 수 있다.

1 : 기체 2 : 결합제의 공급조 3 : 연료물질의 공급조
4 : 혼합조 5 : 압출기 6 : 펠릿성형금형기구 7 : 커터
8 : 수집통 2a,3a,4a,5a : 외통 2b,3b,4b,5b : 가열수조
2c,3c,4c : 유출량 조절기구 2h,3h,4h,5h : 전열히터
2m,3m,4m,5m : 모터 2u,3u,4u,5u : 유출구 2x,3x,4x : 교반기
4n : 분사노즐 5n : 유입구 5s : 스크류 6w: 냉각수단
8n : 냉각노즐 FM : 성형장치
b : 결합제 m : 연료물질 f : 펠릿연료
sp : 급수관 dp : 배수관 ts :온도감지기 ps : 압력감지기

Claims (5)

1. 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료에 있어서,
   40∼80메시의 하나, 또는 복수의 가연성 폐기물의 혼합물을 연료물질로 하고 공업용 바인더, 또는 식물성 바인더, 또는 동물성 바인더의 어느 하나의 바인더를 결합제로 하여, 연료물질의 공급조에 의해 일정량의 연료물질과, 결합제의 공급조에 의해 연료물질에 대해 2∼30중량의 결합제가 혼합조에 투입되어 혼합되고 결합제가 혼합된 상기 연료물질이 압출기에 의해 압출되어, 냉각수단이 구비된 펠릿성형 금형기구에 의해 여러 가닥의 봉상으로 성형되어 냉각에 의해 고형화되고 커터에 의해 상기 봉상의 연료물질이 절단되어 펠릿연료로 성형된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료.
2. 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료 성형장치에 있어서,
   기체(1)의 상부에 배치되어 연료물질을 결합하는 결합제를 공급하는 교반기(2x)와 가열수조(2d) 및 유출량 조절기구(2c)가 구비된 결합제의 공급조(2)와,
   상기 기체(1)의 상부에 배치되어 복수의 가연성 페기물의 혼합물로 된 연료물질을 공급하는 교반기(3x)와 가열수조(3d) 및 유출량 조절기구(3c)가 구비된 연료물질의 공급조(3)와,
   기체(1)의 중간부에 배치되어, 공급된 상기 결합제와 연료물질을 혼합하는, 교반기(4x)와 가열수조(4d) 및 유출량 조절기구(4c)가 구비된 혼합조(4)와,
   상기 연료물질을 압출하는 가열수조(5d)가 구비된 압출기(5)와,
   압출된 상기 연료물질을 봉상으로 성형하는 냉각수단(6w)이 구비된 펠릿 성형 금형기구(6) 및
   성형된 상기 봉상의 연료물질을 펠릿으로 절단하는 커터(7)의 결합으로 구성된 것을 특징으로 하여, 펠릿연료를 성형하게 된 가연성 폐기물을 이용한 펠릿연료의 성형장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images