KR101535628B1

KR101535628B1 - 혼합폐기물을 이용한 고형연료 및 이것의 제조방법

Info

Publication number: KR101535628B1
Application number: KR1020120157225A
Authority: KR
Inventors: 정철우; 임말련
Original assignee: 내광산업 주식회사; 주식회사 태화우드
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-07-09
Also published as: KR20140087334A

Abstract

본 발명은 폐기물을 이용한 고형연료 및 이것의 제조방법에 대한 것으로, 구체적으로는 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및 임목으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 제1연료조성물 15~99중량%와, 파쇄하고 분쇄시킨 복합폐비닐 또는 건조 파쇄한 하수 및 분뇨슬러지에서 하나 이상이 선택된 제2연료조성물 1~85중량%가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 함으로써, 기본적으로 생산량과 생산속도가 우수할 뿐만 아니라, 수분과 회분 함량은 낮으면서, 가연분 함량은 높고, 발열량도 현저히 높은 고형연료를 제공할 수 있는 것이다.

Description

혼합폐기물을 이용한 고형연료 및 이것의 제조방법{A solid fuel using a mix waste and a preparation method thereof}

본 발명은 혼합폐기물을 이용한 고형연료 및 이것의 제조방법에 대한 것으로, 특히 폐목재를 주원료로 하면서, 복합폐비닐, 하수 및 분뇨슬러지를 혼합하여 생산량과 생산속도가 우수할 뿐만 아니라, 수분과 회분 함량은 낮으면서, 가연분 함량은 높고, 발열량도 현저히 높은 고형연료에 대한 것이다.

일반적으로, 산림청에서 주기적으로 실시하는 간벌작업, 건물 철거에 따른 폐목자재 및 폐가구류 등에서 폐목재가 발생되는데, 이를 부분적이지만 톱밥 등으로 가공하여 재활용하기도 하지만 대부분 소각 등의 중간처리로 인하여 2차적인 환경오염을 유발시키는 등의 문제가 있다.

또한, 복합폐비닐 등은 열용융공정과 압출공정 등을 거쳐서 재생하거나 소각장에서 소각 폐기하게 되는데, 이러한 비닐류의 재생품은 결국 2차적인 환경오염 즉, 연소시 다이옥신 등과 같은 발암물질을 발생시키게 된다.

이에 따라, 상기한 폐기물들을 이용하거나 서로 혼합하여 고형연료로 제조하는 다수의 기술이 등장하였다.

그러나, 수분, 회분, 가연분 등의 3성분 함량과 발열량 등의 물적 특성이 전혀 다른 다양한 종류의 폐기물을 어떠한 비율로 혼합해서 사용할 때, 가장 효과적이면서 효율적인지에 대한 체계적인 연구는 아직까지 이루어진 바가 없다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐목재, 복합폐비닐, 하수 및 분뇨슬러지를 이용하여 고형연료를 제조함에 있어서, 폐목재(폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및/또는 임목)를 주요 대상물로 하여 복합폐비닐, 하수 및 분뇨슬러지의 함량을 최적화하고, 고형연료 제조를 위한 고형화 온도, 시간 및 성형압력을 최적화하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 생산량과 생산속도가 우수할 뿐만 아니라, 수분과 회분 함량은 낮으면서, 가연분 함량은 높고, 발열량도 현저히 높은 고형연료를 제조하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 유해물질의 함량을 낮출 수 있고, 성형제품으로써의 물적 특성이 양호한 고형연료를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료는, 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및 임목으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 제1연료조성물 15~99중량%과, 파쇄하고 분쇄시킨 복합폐비닐 또는 건조 파쇄한 하수 및 분뇨슬러지에서 하나 이상이 선택된 제2연료조성물 1~85중량%이 혼합되어 이루어진 것이다.

여기서, 상기 제1연료조성물은 20~80중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐 20~80중량%인 것일 수 있다.

그리고, 상기 제1연료조성물은 20~50중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐20~40중량%과 하수및분뇨슬러지 30~40중량%인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2연료조성물은 물품 포장재로 사용되었던 폐비닐을 100mm×00mm 크기 이하로 파쇄하고 분쇄시킨 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2연료조성물은 하수처리장 및 축산분뇨처리장에서 발생되는 슬러지를 건조, 파쇄시킨 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태는, 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및 임목으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 제1연료조성물을 준비하는 단계; 파쇄하고 분쇄시킨 복합폐비닐 또는 건조 파쇄한 하수 및 분뇨슬러지에서 하나 이상 선택된 제2연료조성물을 준비하는 단계; 및 상기 제1연료조성물 15~99중량%와 제2연료조성물 1~85중량%를 혼합한 혼합물을 성형하는 단계;를 포함하는 폐기물을 이용한 고형연료의 제조방법일 수 있다.

여기서, 상기 제1연료조성물과 제2연료조성물을 혼합하는 것은, 상기 제1연료조성물은 20~80중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐 20~80중량%인 것일 수 있다.

그리고, 상기 제1연료조성물은 20~50중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐 20~40중량%과 하수 및 분뇨슬러지 30~40중량%인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제2연료조성물을 준비하는 단계는, 상기 복합폐비닐을 파쇄한 후 자력 선별기로 금속성분을 1차 제거하는 단계; 상기 금속성분을 1차 제거한 복합폐비닐을 풍력 선별기를 통해 비중이 0.1이하인 것만을 선별하는 단계; 및 상기 선별한 복합폐비닐을 분쇄한 후 자력 선별기로 금속성분을 2차 제거하는 단계;를 포함하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 상기한 제조방법에 의해 제조되어, 상기 제1연료조성물은 20~80중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐 20~80중량%가 혼합되어 이루어지거나, 상기 제1연료조성물은 20~50중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐20~40중량%과 하수 및 분뇨슬러지 30~40중량%가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 고형연료인 것도 가능하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

이러한 본 발명은 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및/또는 임목, 복합폐비닐 또는 하수 및 분뇨슬러지의 함량을 최적화하고, 고형연료 제조를 위한 고형화 온도, 시간 및 성형압력을 최적화함으로써, 생산량과 생산속도가 우수할 뿐만 아니라, 수분과 회분 함량은 낮으면서, 가연분 함량은 높고, 발열량도 현저히 높은 고형연료를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 폐기물 원료의 파쇄 및 분쇄 과정 중에, 자력 선별기로 금속성분을 제거하여 유해물질의 함량을 낮출 수 있고, 풍력 선별기로 비중이 낮은 원료만을 선별하여 이용함으로써 성형제품으로써의 물적 특성이 양호한 고형연료를 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료 성형장치와 이를 구성하는 판넬, 감속기 및 모터, 다이스, 투입호퍼를 나타내는 사진이고,
도 2는 본 발명에 따라 복합 고형연료 제조공정에서 슬러지류를 정량적으로 공급하기 위한 정량투입장치의 일례를 나타내는 사진이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료의 제조방법과 복합고형연료 전처리 방법의 순서를 나타내는 흐름도이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일례에 따라 제조된 폐목재류 혼합시료의 고형연료 성형물을 나타내는 사진이고,
도 7은 본 발명의 일례에 따라 제조된 슬러지/폐목분 혼합시료의 고형연료 성형물을 나타내는 사진이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 폐기물을 이용한 고형연료에 대한 것이다. 그 중에서도, 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및/또는 임목, 발열량이 높은 폐비닐류, 폐기물 용량이 많으면서 쉽게 구입할 수 있는 하수 및 분뇨슬러지를 사용하는 것이다.

본 발명자들은 상기한 원료의 조성과 함량을 서로 다르게 하여 고형연료 시료를 제조하고, 성형 온도, 시간, 압력을 서로 다르게 하여 고형연료를 제조하고, 이에 대한 실험을 거듭한 결과, 상기 조성 및 함량에 따라 고형연료의 생산량과 생산속도, 그리고 수분, 회분 및 가연분의 함량과, 발열량에서 큰 차이가 있음을 알게 되었으며, 이 과정에서 상기 조성 및 함량을 최적화와 고형화 온도, 시간 및 압력을 최적화함으로써 본 발명을 완성하였다.

이에 따른 본 발명은 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및 임목으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 제1연료조성물은 20~80중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐 20~80중량%가 혼합되어 이루어지거나, 또는 제1연료조성물은 20~50중량%이고, 상기 제2연료조성물은 복합폐비닐 20~40중량%과 하수 및 분뇨슬러지 30~40중량%가 혼합되어 이루어진 폐기물을 이용한 고형연료이다.

또한, 상기 제2연료조성물은 물품 포장재로 사용되었던 폐비닐을 100mm × 100mm 크기 이하로 파쇄하고 분쇄시킨 것이 바람직한데, 상기 물품 포장재로 사용되었던 폐비닐이 폐합성수지나 농촌에서 버려지는 폐비닐류에 비하여 수분함량이 낮으면서도 발열량이 높으며, 크기가 작은 것이 제1연료조성물과의 혼합에 적합하다.

나아가, 상기 제1연료조성물로써 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및/또는 임목 등은 각각 서로 다른 3성분(수분, 회분, 가연분) 함량과 발열량 등의 물적 특성을 가지는 바, 후술하는 실시예에 나타난 바와 같이 제2연료조성물과 혼합됨에 있어서 서로 다른 함량으로 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태는, 폐비닐이나 폐합성수지를 파쇄하고 분쇄시켜서 제1연료조성물을 준비하는 단계(S10); 슬러지, 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및 임목으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 제1연료조성물을 준비하는 단계(S20); 및 상기 제1연료조성물 20~80중량%과 제2연료조성물 복합폐비닐 20~80중량%가 혼합, 또는 제1연료조성물 20~50중량%과 제2연료조성물 복합폐비닐20~40중량%과 하수및분뇨슬러지 30~40중량%을 혼합한 혼합물을 성형하는 단계(S30);를 포함하는 폐기물을 이용한 고형연료의 제조방법일 수 있다.

상기 제2연료조성물로써 복합폐비닐이나 하수 및 분뇨슬러지를 파쇄하고 분쇄시키는 방법 및 크기는 특별히 제한되지 않고, 이 기술분야에 널리 알려진 다양한 형태의 파쇄기와 분쇄기를 이용할 수 있다.

그리고, 상기 제1연료조성물로써 슬러지, 폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF), 순수폐목 및 임목 역시 이 기술분야에 널리 알려진 다양한 형태의 것을 모두 포함한다. 이에 대해서는, 후술하는 실시예에서 상세하게 설명한다.

본 발명은 제1연료조성물 20~80중량%과 제2연료조성물 복합폐비닐 20~80중량%를 혼합, 또는 제1연료조성물 20~50중량%과 제2연료조성물 복합폐비닐 20~40중량%과 하수 및 분뇨슬러지 30~40중량%을 혼합하여 혼합물을 얻는 것이 특징이다. 이와 같은 혼합비율로 혼합된 혼합물을 이용하여 고형연료를 제조하면, 생산량과 생산속도가 우수할 뿐만 아니라, 수분과 회분 함량은 낮으면서, 가연분 함량은 높고, 발열량도 현저히 높은 고형연료를 제조할 수 있다.

이러한 혼합물을 고형연료로 성형하는 방법이나 장치는 특별히 제한되지 않고, 이 기술분야에서 알려진 다양한 것을 모두 포함하며, 제조된 고형연료의 형상 또한 특별히 제한되지 않는다.

특별히, 본 발명에서 상기 제2연료조성물을 준비하는 단계(S10)는, 상기 복합폐비닐을 파쇄한 후 자력 선별기로 금속성분을 1차 제거하는 단계(S12); 상기 금속성분을 1차 제거한 폐비닐이나 폐합성수지를 풍력 선별기를 통해 비중이 0.1이하인 것만을 선별하는 단계(S14); 및 상기 선별한 복합 폐비닐을 분쇄한 후 자력 선별기로 금속성분을 2차 제거하는 단계(S16);를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명은 폐기물 원료의 파쇄 및 분쇄 과정 중에, 자력 선별기로 금속성분을 제거하여 유해물질의 함량을 낮출 수 있고, 풍력 선별기로 비중이 낮은 원료만을 선별하여 이용함으로써 성형제품으로써의 물적 특성이 양호한 고형연료를 제조할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 제조방법에 의해 제조되어, 상기 제1연료조성물 20~80중량%과 제2연료조성물 복합폐비닐 20~40중량%를 혼합, 또는 제1연료조성물 20~50중량%과 제2연료조성물 복합폐비닐 20~40중량%과 하수 및 분뇨슬러지 30~40중량%을 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 고형연료인 것도 가능하다.

이러한 본 발명은 폐목재, 복합폐비닐, 하수 및 분뇨슬러지를 이용하여 고형연료를 제조함에 있어서, 폐목재(폐목분, 톱밥, 우드칩(WCF) 순수폐목 및/또는 임목)를 주요 대상물로 하여 복합폐비닐, 하수 및 분뇨슬러지의 함량을 최적화하고, 고형연료 제조를 위한 고형화 온도, 시간 및 성형압력이 최적화됨으로써, 생산량과 생산속도가 우수할 뿐만 아니라, 수분과 회분 함량은 낮으면서, 가연분 함량은 높고, 발열량도 현저히 높은 고형연료를 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1: 시료의 준비

본 실시예에서는 폐목재류, 폐합성수지, 하수 및 분뇨슬러지의 혼합 및 성형테스트를 수행하기 위해서, 산업공정에서 대량으로 발생되고 취급이 용이한 폐기물을 본 실험의 성형대상으로 선정하였다.

선정한 대상시료는 고형연료 성형시 주재료로 사용할 폐목재 5종(목분, 톱밥, 폐목, WCF, 임목), 혼합 폐비닐류, 하수 및 분뇨슬러지을 혼합재료로서 단물질 및 혼합물질의 성형테스트를 위해 공정중에 직접 샘플링하여 가장 대표성을 띄는 지점 및 시점에 시료를 샘플링하였다.

선정된 대상시료에 대해 시료별 형태와 상태를 <표 1> 에 정리하였다.

구 분	사 진	내 용
폐비닐류 (혼합)		대부분 포장재 비닐 형태 비닐 내부에 유기성 폐기물(음식물, 협잡물 등)이 묻어서 배출되 악취 유발 *압축상태로 반임됨
슬러지		수분함유량이 높음 점성이 높으며 악취가 남
폐목분		목재류의 파쇄 후 잔재물 입자가 작아 혼합에 유리함 *제품 생산 후 폐기되는 것으로 재활용시 타 폐목재류에 비해 부가가치가 있음.
톱밥		임목의 파쇄 잔재물 제품으로 톤당 6만원으로 판매됨
WCF		가구류의 파쇄 잔재물 페인트 등의 유기용제류가 혼합된 형태
순수폐목		목재류의 파쇄물 소각로 등에 직접 투입이 가능함
임목		순수한 목재로서 크기가 큼 나뭇가지의 형태가 다량 함유되어있음

실시예 2: 제조장치

본 발명의 복합고형연료 성형테스트에는 복합고형연료 제조공정의 전처리부(1차 파쇄 - 2차 파쇄 - 풍력선별 - 분쇄)와 Screw dies type의 성형장치(외부공급)로 구성되어 있으며 자세한 구성은 아래와 같다.

* RPF 성형장치(Screw dies type)

본 실험에서는 폐기물 반입에서 분쇄공정까지의 절차(1차 파쇄 - 2차 파쇄 - 풍력선별 - 분쇄)를 통해 대상시료의 전처리를 하였고, 성형은 외부에서 공급된 스크류다이스 방식의 2ton/day 처리용량의 성형장치를 이용하였다.

도 1에는 이러한 고형연료 성형장치와 이를 구성하는 판넬, 감속기 및 모터, 다이스, 투입호퍼를 나타내고 있으며, 상세한 사양은 하기 표 2에 기재된 바와 같다.

항 목	내 용	비고
Type	Screw dies (압축가열성형)	-
용 량	2ton/hr	공급사 기준
Temp.	~ 250℃	열선 2kW 28ea
Dies size	20mm * 96ea	-

* 슬러지/폐기물 정량투입장치

도 2 및 하기 표 3에 나타난 정량투입장치는 복합고형연료 제조공정에서 슬러지류를 정량적으로 공급하는 장치로서, 폐기물 분배장치와 연계하여 슬러지/폐기물을 혼합시키고, 성형장치로 투입되는 컨베이어에 안정적으로 이송시키는 역할을 한다.

항 목	내 용	비고
저장조	*용량 1.5
교반장치	형식 : Screw type 모터 : 3HP, 정역회전, 속도제어
정량배출장치	형 식 : Screw type 운반 용량 : 1/h *모 터 : 3HP, 정회전, 속도제어

실시예 3: 제조방법

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료의 제조방법과 복합고형연료(가연성폐기물 + 슬러지류) 전처리 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.

먼저, 대상 폐기물(혼합 폐비닐류)을 1차 파쇄기에서 파쇄선별한 후 2차 파쇄기를 거치면 폐기물은 200*200이하로 배출되고, 고정식 자력선별기를 거쳐 금속성분을 1차 제거하며, 풍력선별기에 투입한다. 그러면, 비중선별이 완료된 파쇄물은 2차 자력선별을 거쳐 분쇄기에 투입되며, 분쇄된 폐기물은 100*100이하로 배출되고, 배출부에 정량공급되는 슬러지와 혼합되게 된다. 혼합된 슬러지와 폐기물은 컨베이어로 이송되어 성형장치로 투입된 후 성형된 복합고형연료제품으로 배출된다.

실시예 4: 고형연료의 제조

본 발명에 따라 복합고형연료 성형실험에 사용한 주재료는 폐목재 5종(목분, 톱밥, 폐목, WCF, 임목), 혼합 폐비닐류, 하수 및 분뇨슬러지를 혼합하여 고형연료제품으로 제조하였다. 폐목재류를 이용한 단일물질 성형 실험은 표 4에 나타난 바와 같다.

구분	성형 연료 사진	온도 (℃)	시간 (min)	압력 (kg_f/cm²)	밀도 (g/cm³)	비고
목분		160	8	200	0.9630	양호
우드칩		160	8	200	0.7911	양호
폐목재		160	8	200	0.9200	양호
임목		160	8	200	0.9215	양호
톱밥		160	8	200	0.9744	양호

대상시료의 주요 분석은 아래 표 5과 같이 원시료와 고형연료제품에 해당하는 성상분석 항목을 선정하여 기준에 따라 물성 및 제품평가를 수행하였다.

실험예 1: 원시료의 물성분석

본 발명에 따른 복합고형연료제품 제조를 위해 폐목재 5종(목분, 톱밥, 폐목, WCF, 임목), 혼합 폐비닐류, 하수 및 분뇨슬러지를 선정하여 실험을 수행하였다. 대상 시료의 특성은 상기 표 1에 나타난 바와 같고, 하기 표 6 및 표 7에서는 원시료의 삼성분, 발열량 및 비중을 분석하여 그 값을 나타내었다.

항 목	대상시료	복합폐비닐류	슬러지
Proximate Analysis (Three- component)	Moisture(wt%)	10.05	65.41
	combustible material (wt%)	72.57	10.38
	Ash (wt%)	17.38	24.21
Heat of combustion(kcal/kg)		9,082	1,472
Apparent Specific Gravity		0.0160	0.8080

실험예 2: Screw dies type 성형장치 생산량 및 수율

본 실험에서는 성형장치의 생산량과 수율을 조사하기 위해 주성형물, 슬러지/폐목분, 기타 목분류 및 혼합시료 3가지로 구분하여 테스트를 진행하였다. 성형시작시 운전온도는 각각 180℃로 설정 후 진행하였다.

하기 표 8에 나타난 바와 같이, 주요 성형물 테스트에는 복합비닐류를 적용하였고 생산속도는 0.42 ton/hr, 81.48 %의 수율을 얻었다. 슬러지와 폐목분에 대한 테스트에서는 0.52 ton/hr의 생산속도와 76.47%의 수율을 얻었으며, 기타 폐목분류와 혼합시료테스트에서는 0.53 ton/hr의 생산속도와 81.25% 수율을 얻었다.

구분	투입량 (kg)	투입시간 (분['])	투입속도 (kg/hr)	생산량 (kg)	생산속도 (kg/hr)	수율 (%)
폐비닐	40	4'	600.00	460	424.61	81.48
폐목분 S_1	80	6' 24"	750.00	520	517.41	76.47
폐목분 S_2	80	7' 27"	644.30
폐목분 S_3	80	6' 17"	763.93
폐목분 S_4	80	4' 49"	996.54
톱밥 S_1	80	5' 51"	820.51	651.09	529.01	81.25
톱밥 S_2	80	6' 34"	730.96
톱밥 S_3	80	5' 39"	849.55
슬러지/목분 S_1_	80	5' 40"	847.06
슬러지/목분 S_2	80	7' 27"	644.30
슬러지/목분 S_3	80	4' 45"	1,010.53
슬러지/목분 S_4	80	6' 57"	690.65
WCF	80	7' 10"	669.77
폐목	80	7' 34"	634.36
임목	80	7' 59"	601.25

3가지 운전조건에 대한 고형연료 생산속도는, 주 성형물 테스트에서 폐비닐류에 포함된 수분량이 많아 생산속도와 수율에 영향을 준 것으로 판단되며, 슬러지와 폐목분에 대한 테스트에서는 0.52 ton/hr로 높았고, 기타 폐목분류와 혼합시료 테스트에서는 0.53 ton/hr로 더 높았다.

실험예 3: 고형연료제품 생산

실험예 3-1 : 주 재료 단일 성형 실험

본 실험에서는 주요 성형재료로 사용될 폐목재에 대해 실험을 수행하였고, 성형시작시 운전온도는 각각 160℃로 설정 후 진행하였다. 3종의 성형물에 대한 고형연료 생산속도는 평균 0.42 ton/hr 로 상당히 낮은 성능을 보였다.

본 발명에 따라 제조된 복합폐비닐 혼합시료의 고형연료 성형물을 나타내는 사진 및 물성분석 결과는 하기 표 9에 나타난 바와 같다.

구분	성형 연료 사진	온도 (℃)	시간 (min)	압력 (kg_f/cm²)	밀도 (g/cm³)	발열량 (kcal/kg)
목분		180	8	100	0.9666	4,175
우드칩		180	8	100	0.9853	4,702
폐목재		180	8	100	0.8243	4,565
임목		180	8	100	0.8167	4,687
톱밥		180	8	100	1.0128	4,128

실험예 3-2 : 복합폐비닐류 혼합에 따른 성형실험

본 실험에서는 주원료인 폐목재류(폐목분, 톱밥, 폐목, WCF, 임목)에 복합폐비닐류를 혼합하여 실험을 수행하였고 성형시작시 운전온도는 각각 160℃로 설정 후 진행하였다. 폐목재류 성형물에 대한 고형연료 생산속도는 평균 0.52 ton/hr로 높은 편이었다.

본 발명에 따라 제조된 복합폐비닐 혼합시료의 고형연료 성형물을 나타내는 사진 및 물성분석 결과는 하기 표 10~12에 나타난 바와 같다.

* 폐목재 70% + 폐합성수지 30% 혼합실험 결과

구분	성형 연료 사진	온도 (℃)	시간 (min)	압력 (kg_f/cm²)	밀도 (g/cm³)	발열량 (kcal/kg)
목분		180	8	100	0.8693	5,970
우드칩		180	8	100	0.8750	6,389
폐목재		180	8	100	0.7657	6,292
임목		180	8	100	0.7474	6,378
톱밥		180	8	100	0.8585	5,937

* 폐목재 50% + 폐합성수지 50% 혼합실험 결과

구분	성형 연료 사진	온도 (℃)	시간 (min)	압력 (kg_f/cm²)	밀도 (g/cm³)	발열량 (kcal/kg)
목분		180	8	100	0.7928	7,166
우드칩		180	8	100	0.7731	7,513
폐목재		180	8	100	0.7492	7,444
임목		180	8	100	0.6544	7,505
톱밥		180	8	100	0.7423	7,142

* 폐목재 30% + 폐합성수지 70% 혼합실험 결과

구분	성형 연료 사진	온도 (℃)	시간 (min)	압력 (kg_f/cm²)	밀도 (g/cm³)	발열량 (kcal/kg)
목분		180	8	100	0.6392	8,362
우드칩		180	8	100	0.6306	8,637
폐목재		180	8	100	0.6140	8,596
임목		180	8	100	0.6403	8,632
톱밥		180	8	100	0.6229	8,348

실험예 3-3 : 복합폐비닐류/하수 및 분뇨슬러지 혼합에 따른 성형실험

본 실험에서는 폐목재류에 하수 및 분뇨슬러지를 15~35% 그리고 복합폐비닐류를 30~70% 를 혼합하여 실험을 수행하였고 성형시작시 운전온도는 각각 180℃로 설정 후 진행하였다.

본 발명에 따라 제조된 복합폐비닐/하수 및 분뇨슬러지 혼합시료의 고형연료 성형물을 나타내는 사진 및 물성분석 결과는 하기 표 13~14에 나타난 바와 같다.

* 폐목재 35% + 하수/분뇨슬러지 35% + 복합폐비닐류 30% 혼합실험 결과

구분	성형 연료 사진	온도 (℃)	시간 (min)	압력 (kg_f/cm²)	밀도 (g/cm³)	발열량 (kcal/kg)
목분		180	8	100	0.8240	6,920
우드칩		180	8	100	0.8599	7,253
폐목재		180	8	100	0.8891	7,205
임목		180	8	100	0.9890	7,248
톱밥		180	8	100	0.8783	6,903

* 폐목재 15% + 하수/분뇨슬러지 15% + 복합폐비닐류 70% 혼합실험 결과

구분	성형 연료 사진	온도 (℃)	시간 (min)	압력 (kg_f/cm²)	밀도 (g/cm³)	발열량 (kcal/kg)
목분		180	8	100	0.8272	8,214
우드칩		180	8	100	0.8974	8,665
폐목재		180	8	100	0.7324	8,403
임목		180	8	100	0.8280	8,332
톱밥		180	8	100	0.8264	8,024

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

Claims

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목분, 톱밥, 폐목, 우드칩(WCF), 및 임목으로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 제1연료조성물을 준비하는 단계;
파쇄하고 분쇄시킨 복합폐비닐을 준비하는 단계;
건조 파쇄한 하수및분뇨슬러지를 준비하는 단계; 및
상기 제1연료조성물 20~50중량%, 상기 복합폐비닐 20~40중량%에 상기 하수및분뇨슬러지를 30~40중량%로 혼합한 혼합물을 압축가열하여 성형하는 단계;를 포함하고,
상기 복합폐비닐을 준비하는 단계는 폐비닐을 200mm×200mm 크기 미만으로 파쇄하는 파쇄단계; 상기 파쇄단계 후 고정식 자력선별기에 의해 금속성분을 1차제거하는 제1자력선별단계, 상기 자력선별단계 후 풍력선별기에 의해 비중이 0.1 이하는 것을 선별하여 풍력선별단계; 상기 풍력선별단계 후 고정식 자력선별기에 의해 금속성분을 2차제거하는 제2자력선별단계, 상기 제2자력선별단계 후 100mm×100mm 크기 미만으로 분쇄하는 분쇄단계를 포함하고,
상기 성형하는 단계는 투입호퍼, 스크류 및 다이스를 포함하는 스큐류 다이스(Screw dies types) 형 성형장치로 100kg_f/cm²압력, 180℃의 온도에서 8분동안 성형시킬 때, 밀도가 0.82g/cm³이상이고, 발열량은 6900kcal/kg 이상인 고형연료가 제조되는 폐기물을 이용한 고형연료의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 복합폐비닐은 물품포장재로 사용되었던 포장지인 폐기물을 이용한 고형연료의 제조방법.
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