KR101723772B1 - 바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기, 폐목재, 폐휴지류들로 이루어지는 생활상 발생 되는 일반 쓰레기들을 수집한 후, 해당 일반 쓰레기 중에서 철류, 폐비닐류와 같은 종류의 쓰레기를 분리하여 일반 쓰레기로부터 제외시키도록 분류하는 분류단계(S10)와, 상기 분류단계(S10)를 거친 일반쓰레기를 분쇄하며 절단처리하는 절단단계(S20)와, 상기 절단단계(S20)를 거친 일반쓰레기를 건조로를 통과하며 건조시키는 건조단계(S30)를 거친 후 커팅 처리하는 압출 커팅단계(S80)로 이루어지는 바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법에 있어서, 상기 건조단계(S30)를 거치며 건조된 상태로 배출되는 일반쓰레기에 폐유를 분사, 혼합하여 일반쓰레기 표면에 상기 폐유가 코팅되도록 하는 1차코팅단계(S40)와; 상기 1차코팅단계(S40)를 거치며 건조된 표면에 폐유가 코팅된 상태의 일반쓰레기에 톱밥과 석탄, 석탄촉매제를 상기 건조단계(S30)를 거치는 건조된 상태의 일반쓰레기 전체 중량부 대비 상기 톱밥 15 중량부와, 상기 석탄·석탄촉매제 5 중량부의 혼합비율로 배합하게 되는 1차 혼합단계(S50)와; 상기 1차 혼합단계(S50)를 거친 1차 혼합물에 전체 중량부 대비 슬러지 상태의 음식물 쓰레기 80 중량부, 인분·축분 20 중량부의 비율로 혼합 처리하여 점성을 유지하는 2차 혼합물을 얻는 2차 혼합단계(S60)와; 상기 2차 혼합단계(S60)를 거친 2차 혼합물에 전체 중량부 대비 아스팔트유 50 중량부, 석탄분말 40 중량부, 황토 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 코팅재를 투여, 혼합되며 2차 코팅 처리하는 2차 코팅단계(S70)와; 상기 2차 코팅단계(S70)를 거친 2차 혼합물을 상기 압출 커팅단계(S80)에 의해 커팅되도록 하는 것을 구성상 특징으로 하여,
기존에 본원인에 의해 개시된 특허의 펠릿을 개량하여 펠릿의 제조 과정에서 공급되는 쓰레기 등 바이오매스를 먼저 건조시킨 다음 절단 처리한 후 그 표면층들 즉 공급되는 쓰레기들의 표면에 먼저 폐유를 이용하여 코팅 처리한 후 2차 혼합과정에서 슬러지 형태의 음식물 쓰레기와 인분, 축분 등을 투입 혼합한 다음, 다시 2차 코팅하게 되는 일련의 과정을 거치도록 하여, 쓰레기들의 표면층에 1,2차에 걸친 폐유와 아스팔트유등이 코팅 되도록 하고 아울러 석탄의 연소성을 높이기 위한 석탄촉매제 등을 혼합하므로서, 연소 효율성이 우수하고, 발열량이 우수한 효과를 기대할 수 있으며, 1차 혼합물을 이루기 위한 단계에서는 완전히 건조되도록 한 상태에서 1차 코팅되도록 하고, 2차 혼합 단계에서는 어느 정도의 점성을 부여하기 위하여 슬러지 형태를 갖는 음식물 쓰레기, 인분, 축분 등을 투여 혼합하게 되고 그 이후에 해당 2차 혼합물의 표면을 다시 코팅하기 위한 2차 코팅제를 투여하며 코팅처리하게 되므로, 압출되는 펠릿은 연소성 및 발열성이 우수한 펠릿을 얻을 수 있도록 하는, 바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법에 관한 것이다.

Description

바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법{Biomass pellet manufacturing method}

본 발명은 음식물 쓰레기, 일반 쓰레기 등을 매립 처리하지 않고 펠릿 형태로의 고체 연료로 제조하기 위한 것으로, 특히 본 발명의 본원인에 의해 기 출원되어 등록되어 있는 선행 특허의 내용을 개선하여 펠릿 연료의 연소 효율성을 높이도록 하는 바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법에 관한 것이다.

근래들어 지속적인 지구 환경 문제의 심각성이 대두되고 있음은 주지된 바와 같으며, 화석 연료를 사용함으로 인한 탄소배출권 또한 전 세계적인 관심으로 급부상되고 있는 실정이다.

에너지 및 환경 문제는 과거에도 그 문제의 심각성이 제기되어 왔으나 최근에는 이러한 문제점의 지적이 현실적으로 표출되고 있어 교토 의정서의 발효에 따라 장래 예측되고 있는 화석연료의 고갈 예상 및 에너지 자원의 확보, 청정하고 재생 가능한 에너지 개발이 시급한 실정에 이르렀다.

이러한 실정에 따라 전세계적으로 온실가스 감축을 위하여 각국 정부 및 기업들은 대체 에너지 개발 및 자원 확보에 더욱 발 빠른 행보를 보이고 있다.

에너지원의 확보는 물론 재생 가능한 에너지원을 개발하기 위한 여러 노력들이 진행되고 있는바, 그 일환 중의 하나로 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 일반 음식물 쓰레기, 헌옷가지, 인분, 축분등이나 곡물, 농업 부산물 등과 같은 바이오매스 자원이 에너지 및 환경문제를 해결할 수 있는 대안 중의 하나로 부각되고 있다.

상기 바이오매스는 자연계에 존재하는 유기물을 총칭하는 것으로, 인류가 오랜동안 식량이나 에너지, 건축자재, 생활 용품 등으로 사용해 온 대표적인 자원이라 할 수 있으나, 이용이 편리하고 값싸게 각종 제품을 제조할 수 있는 석유와 같은 화석연료에 의해 그 가치를 제대로 평가받지 못하였다.

그러나 최근에는 그 인식이 빠르게 변화하고 있으며, 옥수수나 사탕수수등을 이용하여 에너지원으로 추출, 사용되고 있는 에탄올 공급 부족이 가시화되고 있고, 곡물의 씨앗이나 폐식용유 등을 가공하여 얻게 되는 바이오디젤이 유럽을 중심으로 빠르게 확산되고 있다.

한편 바이오매스는 재생 가능한 에너지원으로서 뿐만 아니라 각종 석유화학 기반의 제품을 대체할 수 있는 잠재력을 가진 것으로 평가되고 있다. 일부에서는 석유나 석탄과 같은 '지하자원'을 대체할 수 있는 거의 유일한 '지상 자원'으로 바이오매스 자원을 꼽을 정도이다.

이와 같은 바이오매스의 종류로는 미생물에서 동식물, 각종 인간 활동의 부산물 또는 쓰레기 등 매우 다양한바 예를 들어 곡물, 목재(폐목재, 벌목 등), 축분, 인분, 음식물 쓰레기, 유기성 하수/폐수 슬러지 등이 대표적인 바이오매스로 볼 수 있으며, 위 종류 중 폐목재등은 연료로 재활용 가능하고, 인분이나 축분등의 분뇨 및 음식물 쓰레기류 등은 주로 비료로 재활용된다.

이러한 바이오매스로 통칭되는 것들과, 폐제지슬러지 등에는 다량의 수분이 함유되어 있어, 이들을 이용하여 고체 연료로의 재활용을 위해서는 탈수과정 또는 건조과정을 거쳐야 되고, 미가공 바이오매스는 소내 내부에 공극율이 상당히 높기 때문에 부피가 커져 수송 효율성이 떨어짐은 물론, 발열양이 낮은 문제점을 안고 있어 부가가치가 높은 것으로의 전환을 요구하고 있다.

한편, 상기한 종류들로 이루어지는 바이오매스를 열 에너지원으로 이용하기 위한 것으로 종래에 널리 알려진 탄화물 소성 이외에 펠릿 제조기술, 오가라이트 제조기술 등을 들 수 있는데, 펠릿이나 오가리이트는 목질 내부에 함유된 자유수를 증발과정에 의해 탈수되도록 하여 수성성 및 연소성을 향상시키는 압밀 연료라 볼 수 있다.

그러나 이러한 종래의 기술에 의한 목질계 바이오매스 고형화 연료는, 석칸 코크스에 비하여 충분한 발열량을 갖고 있지 않고, 경도 성능에 대하여도 충분하지 않기 때문에 주물 제조나 제철에서 석탄 코크스와 혼합 연소할 때 노(爐) 내부의 환경에 견디지 못하고 파괴, 연소되어 대체 코크스로의 기능을 발휘하지 못하였다.

또한 바이오매스 중에는 목질계 바이오매스에 비하여 수분량이 많고, 공극이 커서 고형 연료로서의 이용에 그다지 적합하지 않은 것으로, 초본계 바이오매스(풀, 해바라기 등)나 식품 폐기물계 바이오매스(비지, 왕겨 등)이 존재하지만 이러한 바이오매스를 고형화 연료로 유효하게 이용하고 있지 않아, 이들에 대한 고체 연료 제조를 위한 방법등이 다양하게 모색되고 있다.

따라서 이러한 문제점들을 해소하기 위하여 본 발명자는 대한민국 특허청에 기출원하여 등록된 선행특허들 예컨데 특허등록 제 10-1457402 호인 '바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법'이나, 특허등록 제 10-1562226 호인 '바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법 및 제조장치' 등을 제시하여, 폐목재, 헌옥, 폐휴지, 폐합성수지류 등을 이용하여 그 폐기물에 음식물 쓰레기, 뼈, 털, 인분, 축분 등을 혼합하여서 되는 바이오매스를 이용한 펠릿을 제공하였다.

대한민국 특허등록 제 10-1457402 호 (2014. 11. 04 공고) 대한민국 특허등록 제 10-1562226 호 (2015. 11. 02 공고)

본 발명은 전술한 바와 같이 본원인에 의해 기 출원되어 등록된 특허를 보다 개량하여 완전한 형태 즉, 연소율 및 열효율성이 보다 증대된 형태의 바이오매스를 이용한 펠릿을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
음식물 쓰레기, 폐목재, 폐휴지류들로 이루어지는 생활상 발생 되는 일반 쓰레기들을 수집한 후, 해당 일반 쓰레기 중에서 철류, 폐비닐류와 같은 종류의 쓰레기를 분리하여 일반 쓰레기로부터 제외시키도록 분류하는 분류단계(S10)와, 상기 분류단계(S10)를 거친 일반쓰레기를 분쇄하며 절단처리하는 절단단계(S20)와, 상기 절단단계(S20)를 거친 일반쓰레기를 건조로를 통과하며 건조시키는 건조단계(S30)를 거친 후 커팅 처리하는 압출 커팅단계(S80)로 이루어지는 바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법에 있어서,
상기 건조단계(S30)를 거치며 건조된 상태로 배출되는 일반쓰레기에 폐유를 분사, 혼합하여 일반쓰레기 표면에 상기 폐유가 코팅되도록 하는 1차코팅단계(S40)와,
상기 1차코팅단계(S40)를 거치며 건조된 표면에 폐유가 코팅된 상태의 일반쓰레기에 톱밥과 석탄, 석탄촉매제를 상기 건조단계(S30)를 거치는 건조된 상태의 일반쓰레기 전체 중량부 대비 상기 톱밥 15 중량부와, 상기 석탄·석탄촉매제 5 중량부의 혼합비율로 배합하게 되는 1차 혼합단계(S50)와,
상기 1차 혼합단계(S50)를 거친 1차 혼합물에 전체 중량부 대비 슬러지 상태의 음식물 쓰레기 80 중량부, 인분·축분 20 중량부의 비율로 혼합 처리하여 점성을 유지하는 2차 혼합물을 얻는 2차 혼합단계(S60)와,
상기 2차 혼합단계(S60)를 거친 2차 혼합물에 전체 중량부 대비 아스팔트유 50 중량부, 석탄분말 40 중량부, 황토 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 코팅재를 투여, 혼합되며 2차 코팅 처리하는 2차 코팅단계(S70)와,

상기 2차 코팅단계(S70)를 거친 2차 혼합물을 상기 압출 커팅단계(S80)에 의해 커팅되도록 하는 것을 구성상 특징으로 한다.

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본 발명에 의하면, 기존에 본원인에 의해 개시된 특허의 펠릿을 개량하여 펠릿의 제조 과정에서 공급되는 쓰레기 등 바이오매스를 먼저 건조시킨 다음 절단 처리한 후 그 표면층들 즉 공급되는 쓰레기들의 표면에 먼저 폐유를 이용하여 코팅 처리한 후 2차 혼합과정에서 슬러지 형태의 음식물 쓰레기와 인분, 축분 등을 투입 혼합한 다음, 다시 2차 코팅하게 되는 일련의 과정을 거치도록 하여, 쓰레기들의 표면층에 1,2차에 걸친 폐유와 아스팔트유등이 코팅 되도록 하고 아울러 석탄의 연소성을 높이기 위한 석탄촉매제 등을 혼합하므로서, 연소 효율성이 우수하고, 발열량이 우수한 효과를 기대할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 전술한 바와 같이 1차 혼합물을 이루기 위한 단계에서는 완전히 건조되도록 한 상태에서 1차 코팅되도록 하고, 2차 혼합 단계에서는 어느 정도의 점성을 부여하기 위하여 슬러지 형태를 갖는 음식물 쓰레기, 인분, 축분 등을 투여 혼합하게 되고 그 이후에 해당 2차 혼합물의 표면을 다시 코팅하기 위한 2차 코팅제를 투여하며 코팅처리하게 되므로, 압출되는 펠릿은 연소성 및 발열성이 우수한 펠릿을 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 공정 흐름도
도 2는 본 발명의 시스템을 개괄적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명에 채택되는 석탄촉매제의 시험성적서

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시 형태를 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명은 전술한 바와 같이 본원인에 의해 기 개발되어 등록된 특허인 제 10-1457402 호와, 대한민국 특허등록 제 10-1562226 호를 개량하여 연소 효율성 및 발열성이 우수한 펠릿을 얻기 위한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 분류단계(S10)와 절단단계(S20) 및 건조단계(S30)와 1차코팅단계(S40), 1차 혼합단계(S50), 2차 혼합단계(S60)와 2차 코팅단계(S70) 및 압출 커팅단계(S80)로 이루어진다.

상기 분류단계(S10)는 음식물 쓰레기, 폐목재, 폐휴지류들로 이루어지는 생활상 발생 되는 일반쓰레기들을 수집한 후 해당 일반 쓰레기 중에서 펠릿으로 활용 불가능한 철류와, 음식물 쓰레기를 담게 되는 폐비닐류 등을 분류하는 과정을 의미한다.

상기 일반쓰레기로 분류한 음식물 쓰레기, 폐목재, 폐휴지 등을 수집한 후, 해당 일반쓰레기를 분쇄한 다음 절단 처리하는 절단단계(S20)를 거치게 되며, 상기 절단단계(S20)를 거친 일반 쓰레기는 건조로를 통과하며 건조하게 되는 건조단계(S30)를 거쳐 완전히 건조시키게 된다.

상기 건조단계(S30)에서의 건조는 스팀건조로를 통과하며 건조되도록 하였다.

아울러 상기 건조단계(S30)를 거친 일반쓰레기의 표면층을 코팅 처리하기 위한 1차코팅단계(S40)를 거치게 되는데, 건조된 일반쓰레기에 폐유를 분사, 혼합하게 된다.

상기 1차코팅단계(S40)에서 사용되는 폐유는 자동차나 선박 등의 기관에서 사용된 후 폐기처리되어야 하는 폐유 등을 이용한다.

이와 같이, 폐유를 이용하여 건조단계(S30)를 거쳐 이송되는 건조된 일반쓰레기에 고압 분사하며 교반 처리하여 일반쓰레기 표면층에 폐유가 코팅 처리되는 과정을 거치게 된다.

폐유를 일반쓰레기 표면에 코팅처리할 때, 본 발명에서는 로울러를 이용하여 코팅처리한다.

즉 도면에서 보는 것과 같이, 폐유를 분사하는 폐유저장조(200)측으로 일반쓰레기가 이송되는 공급컨베이어(150) 선단측에 로울러(160)를 구비하고, 상기 로울러(160)측으로 폐유를 분사노즐(210)을 이용하여 분사하게 되면, 로울러(160)측으로 폐유가 공급되어지는데, 일반쓰레기가 로울러(160)를 통과할 때 상기 로울러(160) 표면에 분사된 폐유가 일반쓰레기에 코팅되도록 한다.

1차 혼합조(300)에서 폐유가 직접 분사되며 일반쓰레기와 교반 혼합, 코팅하게 되면 점성에 의해 혼합이 잘 이루어지지 않게 되어 로울러에 의한 코팅방식을 채택하였다.

한편 상기와 같이 1차코팅단계(S40)를 거친 코팅된 상태의 일반쓰레기에 톱밥과 석탄, 석탄촉매제 등을 투입하여 혼합하게 되는 1차 혼합단계(S50)를 거치게 된다.

상기 1차 혼합단계(S50)에 투여되는 톱밥과 석탄, 석탄촉매제는 상기 건조단계(S30)를 거치는 건조된 상태의 일반쓰레기 전체 중량부 대비 일정 비율로 투여되도록 하는데, 상기 톱밥을 1차코팅단계(S40)에 의해 코팅 처리된 음식물 쓰레기에 15 중량부 만큼 뿌려지도록 하고, 음식물 쓰레기 전체 중량부 대비 5 중량부의 석탄 및 석탄촉매제를 투여하게 된다.

상기 석탄촉매제는 그 성분이 C, S, P, Ca로 이루어지도록 하며 각각의 성분구성비는 C의 경우 47.2 , S의 경우 0.02 %, P의 경우 100 mg/kg, Ca의 경우 4,400 mg/kg 로 구성되도록 하였다.(도 3 석탄촉매제 시험성적서 참조)

이와 같이, 폐유에 의해 1차 코팅된 음식물 쓰레기가 석탄과 석탄촉매제의 투여에 의해 혼합, 교반 처리되는 것을 1차 혼합물이라 한다.

1차 혼합물에는 건조된 상태의 일반쓰레기에 건조율이 높은 석탄, 석탄촉매제, 톱밥들을 혼합 처리하게 되는 것으로, 위 1차 혼합물의 건조도는 상당히 높은 상태의 수준을 유지하게 된다.

한편 상기 1차 혼합단계(S50)를 거치며 공급되는 1차 혼합물에, 슬러지 형태의 음식물 쓰레기, 인분, 축분을 2차 혼합하게 되는 2차 혼합단계(S60)를 거치게 된다.

상기 2차 혼합단계(S60)에 투입되는 음식물 쓰레기, 인분, 축분 등은 수분을 함유하는 슬러지 형태를 갖도록 하였는데, 이는 건조도가 상당히 높은 1차 혼합물과 슬러지 형태의 음식물 쓰레기, 인분, 축분 등의 혼합에 의한 적정 점성을 갖도록 하는 2차 혼합물을 얻게 된다.

2차 혼합단계(S60)에서 1차 혼합물에 투입되는 것으로 상기 1차 혼합물에 전체 중량부 대비 슬러지 형태의 음식물 쓰레기 80 중량부, 인분·축분을 20 중량부의 비율로 혼합 처리하여 점성을 유지하는 2차 혼합물을 얻게 된다.

한편 상기 2차 혼합물을 얻은 후에, 상기 2차 혼합물에 아스팔트유와 석탄물말, 황토 등을 혼합하여서 되는 코팅재를 이용하여 상기 2차 혼합물을 2차 코팅하게 되는 2차 코팅단계(S70)를 거치게 된다.

상기 코팅재로 적용되어지는 아스팔트유와 석탄분말 및 황토의 혼합비율은 일정정도의 점성을 갖을 수 있도록 하여야 한다.

이를 위해 본 발명에서는 전체 중량부 대비 전체 중량부 대비 아스팔트유 50 중량부, 석탄분말 40 중량부와, 황토 10 중량부의 비율로 혼합하여 상기 2차 혼합물에 투여, 혼합 처리하게 된다.

이와 같은 비율로 투여되는 코팅재에 의해 2차 혼합물에 침투하여 2차 혼합물을 이루는 음식물 쓰레기, 인분, 축분, 톱밥, 석탄촉매제, 석탄 등의 표면에 코팅되어 이를 이용한 펠릿 제조시 펠릿의 착화성을 보다 우수하게 실현할 수 있게 된다.

한편, 상기이 2차 코팅단계(S70)를 거치게 되는 2차 혼합물은 압출다이를 거치며 소정 압력에 의해 압출되도록 하여 상기 압출다이를 거쳐 배출되는 압출물을 일정 길이로 커팅 처리하여 완성된 형태의 펠릿을 얻게 되는 압출 커팅단계(S80)를 거치게 된다.

본 발명의 제조방법에 따라 펠릿을 제조하기 위한 장치를 설명한다.

본 발명에 채택되는 펠릿 제조시스템은 도 2에 도시한 바와 같은 장치들의 연결에 의해 실현되는데 이외에도 다양한 형태의 시스템에 의해 본 발명의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

이를 위한 본 발명의 시스템은 건조부(100)와, 상기 건조부(100)를 통하며 건조 처리된 일반 쓰레기의 표면을 코팅 처리하기 위한 폐유 저장조(200)와, 상기 폐유 저장조(200)에 의해 공급되는 폐유가 코팅 처리된 일반 쓰레기에 투여 혼합하기 위한 톱밥, 석탄, 석탄촉매제들을 저장하는 1차 혼합조(300), 상기 1차 혼합조(300)에서 투여되는 혼합물에 의해 혼합 교반 처리되는 1차 혼합물을 압출하는 1차압출기(400), 상기 1차압출기(400)를 거치며 압출되는 1차혼합물에 인분, 축분을 투여하기 위하여 저장되는 인분·축분저장조(500), 상기 인분·축분저장조(500)로부터 공급되는 인분, 축분과 1차압출기(400)를 통하여 압출되는 1차혼합물을 2차 혼합하는 2차 혼합조(600), 상기 2차 혼합조(600)를 통과하는 2차 혼합물을 아스팔트유와 석탄분말, 황토를 혼합 교반하여 코팅 처리하는 코팅조(700), 상기 코팅조(700)를 통과하는 2차 혼합물을 재압출하기 위한 2차압출기(800), 상기 2차압출기(800)를 통과하는 2차 혼합물을 절단 처리하는 절단기(900)로 이루어진다.

상기 건조부(100)는 음식물 쓰레기, 폐목재, 폐휴지등 생활 발생 쓰레기를 건조하기 위한 것으로 그 전 단계에서, 음식물 쓰레기를 포장하는 비닐류등은 분류과정을 거치게 된다.

상기 분류과정은 본 발명의 제조방법에서의 분류단계(S10)에 해당되는데, 본 발명의 시스템에 전처리 과정으로 결합될 수 있고, 이와는 달리 전처리 과정을 먼저 거친 후 이미 분류가 된 상태의 일반 쓰레기를 이송시켜 처리될 수 있을 것이다.

한편 분류과정에서는 철류나, 폐비닐류 등은 모두 수거 처리된다.

이와 같이 전처리 과정에서 분리, 선별이 이루어진 쓰레기는 그 자체적인 수분이 상당량 함수되어 있어 이를 먼저 건조시키게 된다.

이를 위한 본 발명에서의 건조부(100)는 도면에서 보는 것과 같이, 상방 일측으로 투입호퍼(110)를 구비하고 그 하부측으로 연결되는 챔버(120)를 구성하되, 상기 챔버(120) 내부에는 구동모터(130)에 의해 구동 회전되는 컨베이어(140)가 구비되고, 상기 컨베이어(140) 선단측으로 낙하처리되도록 한다.

상기 폐유 저장조(200)는 폐유가 저장된 상태에서 상기 건조부(100)를 통과하며 건조 처리되는 일반쓰레기에 폐유를 분사하여 코팅 처리하기 위한 구성이다.

본 발명에서 폐유를 일반쓰레기에 코팅 처리하기 위한 방식으로 로울러 코팅 방식을 채택한다.

도면에서 보는 것과 같이, 건조부(100)를 통과하며 이동되는 음식물쓰레기가 공급컨베이어(150)의 선단측에 다다르게 되면 그 선단측 하방에 구비되는 수평컨베이어(230)에 낙하 처리되고, 상기 수평컨베이어(230)의 일측 상방에 구비되는 로울러(220)가 구비되도록 하고, 상기 로울러(220)에 폐유 저장조(200)에 저장되어 있는 폐유가 분사노즐(210)을 통하여 상기 로울러(220)측으로 분사되도록 한다.

폐유가 분사되어 그 표면에 묻혀지게 되는 로울러(220)는 상기 수평컨베이어(230)의 상면측과 근접되는 위치에 설정되어 있어, 음식물 쓰레기가 수평컨베이어(230)를 통해 이동될 때 상기 로울러(220)와 일반쓰레기간의 접촉 현상이 발생되며, 상기 일반쓰레기에 폐유의 코팅이 일어나도록 한다.

상기 폐유 저장조(200)에서 분사되는 폐유에 의해 일반 쓰레기가 코팅 처리되는 과정은 본 발명에서의 1차코팅단계(S40)에 해당된다.

본 발명에서의 코팅이란 일반쓰레기의 표면에 폐유가 코팅된다는 의미로, 혼합 교반에 의해 일반쓰레기들의 표면층 예를 들면 음식물 쓰레기의 경우 그 음식물 쓰레기의 표면, 폐목재의 경우 해당 폐목재의 표면 등에 분사되어 표면처리되는 것으로 이해되면 족하다.

한편 상기 폐유 저장조(200)에는 분사노즐(210)을 구비하여 폐유를 1차 혼합물에 분사하게 된다.

상기 폐유가 일반쓰레기 표면에 로울러 코팅처리되면 저장조(240)측으로 폐유가 코팅된 일반쓰레기가 저장되어진다.

한편 상기 저장조(240)의 후방측으로는 톱밥을 저장하고 있는 톱밥저장조(310)를 구비하게 되는데, 상기 저장조(240)에 일정량 코팅 처리된 일반쓰레기들이 저장되어진 후, 수평컨베이어(330)의 이동에 따라 저장조(240)에서 코팅 처리된 일반쓰레기가 배출되고, 이어서 톱밥저장조(310)에서도 톱밥이 배출되어지되 톱밥저장조(310) 하방의 로울러(340)에 톱밥이 묻혀지면서 수평컨베이어(330)를 따라 이동되는 코팅 처리된 일반쓰레기에 접착되어진다.

톱밥은 건조된 상태에 있게 되므로, 표면이 코팅되어 일정정도의 점착성을 갖게 된 일반쓰레기들이 로울러(340)를 통과할 때, 톱밥저장조(310)에서 투여되는 톱밥이 점착성을 갖는 코팅된 일반쓰레기와 접하며 톱밥들이 일반쓰레기와 혼합 처리되는 과정을 거치게 된다.

아울러 상기 톱밥저장조(310)에서의 톱밥 혼합이 이루어진 일반쓰레기에 석탄 및 석탄촉매제 저장조(320)에 저장된 상태에 있는 석탄 및 석탄촉매제가 뿌려지게 되고, 석탄 및 석탄촉매제와 혼합된 일반쓰레기는, 1차 혼합조(300)로 투여되며 저장처리된다.

한편 여기서, 상기 저장조(240)에 저장되는 일반쓰레기와 혼합되는 톱밥은 15 중량부 및 석탄, 석탄촉매제는 일반쓰레기 중량부 대비 5 중량부의 혼합비율로 혼합 처리되도록 하여야 한다.

이를 위해 본 발명에서는 저장조(240)에 일정량 즉 설정된 양의 폐유로 코팅 처리된 일반쓰레기가 투입되면 폐유저장조(200) 및 수평컨베이어(230), 공급컨베이어(150)와 건조부(100)의 구동이 잠시 정지된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 수평컨베이어(330)의 구동 및 이에 따른 저장조(240), 톱밥저장조(310), 석탄 및 석탄촉매제 저장조(320)의 하방 댐퍼가 개방되며 상기 저장조(240)에서 낙하되는 폐유 코팅 처리된 일반쓰레기에 상기 톱밥, 석탄 및 석탄촉매제가 설정된 중량부 비율만큼 투여되며 1차 혼합조(300)측으로 유입되는 흐름을 갖게 된다.

한편 상기와 같이 1차 혼합조(300)로 설정양 혼합처리되기 위한 일반쓰레기의 투입이 이루어진 후, 1차압출기(400)측으로 1차 혼합물이 투입되어지는데 이때에, 정지된 상태에 있게 되는 건조부(100)와 공급컨베이어(150)가 작동되며 전술한 과정을 반복 수행하게 된다.

상기와 같이, 일반쓰레기에 폐유와 톱밥 및 석탄, 석탄촉매제를 설정 비율만큼 투여하기 위하여 바람직하게는 타이머를 이용하여 작동되는 시간을 시계열적인 배열에 의해 설정한 후 조정가능할 수 있다.

한편 상기 1차 혼합조(300)는 건조부(100)를 통해 공급컨베이어(150)에 의해 이송되는 일반쓰레기를 저장하며, 그 저장된 일반쓰레기에 톱밥과 석탄, 석탄촉매제, 등을 혼합 교반하며 배합하게 되는 혼합조를 의미한다.

또한 본 발명에서는 전술한 바와 같은 시계열수순에 의하여 톱밥, 석탄 및 석탄촉매제를 설정 비율만큼 타이머 조작에 의해 이루어지는 것과 달리 상기 1차 혼합조(300)에 설정 비율만큼 투여된 후 혼합 교반하여 처리할 수도 있음은 물론이다.

이러한 실시형태는 작업 조건등에 따라 설계 변경이 가능할 수 있을 것이다.

한편 상기와 같이 1차 혼합조(300)에서 재차 혼합, 교반 처리되면 상기 1차 혼합조(300)의 일측 하방으로 연결되는 1차압출기(400)측으로 낙하처리된다.

상기 1차압출기(400)는 모노펌프에 의해 압출되도록 하는 것으로, 1차 혼합조(300)에서 혼합, 교반 처리된 1차혼합물은 비교적 함수율이 낮은 건조 상태를 유지하게 되고, 폐유에 의해 코팅된 상태를 이루게 되지만 일정정도의 함수율을 갖고 있어 이를 이용한 압출과정을 1차 거치도록 하였다.

이와 같이 1차압출기(400)를 통하여 최초 압출하는 과정에서, 공극률을 최소화할 수 있도록 하였으며 폐유에 의한 코팅처리에 의해 압출물의 내부까지 폐유가 존재할 수 있어, 최종적으로 얻게 되는 펠릿 형태의 고형물은 연소 효율성을 상당히 높게 형성할 수 있다.

한편 상기 1차압출기(400)를 거치며 1차 압출 처리된 일반쓰레기 즉 반고형체 형태를 갖는 1차혼합물은 1차압출기(400) 일단측에 연결되는 공급컨베이어(410)를 따라 상방향으로 이송되며, 그 타단측으로 연결되는 2차혼합조(600)에 투여된다.

상기 2차혼합조(600)에 인접되는 위치에, 인분·축분저장조(500)가 구비되고 상기 2차혼합조(600)측으로 인분·축분저장조(500)에 저장된 인분 및 축분등을 공급하게 된다.

아울러 상기 2차혼합조(600)에는 전술한 인분·축분과 함께 슬러지 형태의 음식물쓰레기를 투입하게 된다.

이를 위해, 2차혼합조(600)측으로 상기 슬러지 형태의 음식물쓰레기가 저장되는 슬러지형태 음식물쓰레기 저장조(510)가 연결된다.

그 공급형태는 도면에서와 같이 스크류컨베이어 방식으로 공급될수도 있고, 낙하방식으로 투입되거나 또는 펌프 방식으로 투입될 수 있는바 이는 현장 조건 및 설계 변경에 따라 다양한 형태의 실시가 가능하다.

상기 슬러지 형태의 음식물쓰레기와 인분·축분은 수분을 함유하고 있으면서 건조 상태로 제공되는 1차혼합물에 설정 비율 투여되며 혼합, 교반 처리된다.

여기서 상기 1차혼합물에 투여되기 위한 상기 슬러지 형태의 음식물쓰레기와 인분·축분은 전술한 1차혼합물 전체 중량부 대비 슬러지 형태의 음식물쓰레기는 80 중량부, 인분·축분 20 중량부의 비율로 혼합, 교반 처리되도록 하는 것이 바람직하다.

한편 이와 같이 인분 및 축분을 투여하는 것은, 폐유가 코팅 처리되며 석탄 및 톱밥, 석탄촉매제 등이 혼합 처리되는 1차혼합물은 수분이 상당히 적어 1차압출기(400)를 통하여 압출되는 반고형체 형태를 이루되 그 점성은 상대적으로 낮아, 최종 압출하여 얻게 되는 펠릿의 형태로는 사용될 수 없어 이를 해소하기 위하여 반고형체 형태를 이루는 1차혼합물에 점성을 부여하기 위한 것이다.

2차혼합조(600)에 의해 혼합 처리되는 혼합물을 본 발명에서는 2차혼합물이라 칭한다.

한편, 상기 2차혼합물은 적정 함습율을 갖으며 1차압출에 의해 공극이 제거된 상태에서 제공되어지는데 그 2차혼합물에 코팅을 재차 시키게 되는 2차 코팅단계(S70)를 거치게 된다.

이러한 2차 코팅을 위해, 2차혼합조(600)의 하단으로부터 스크류컨베이어 등으로 연결하여 코팅조(700)측으로 2차혼합물을 이송, 저장하게 되는데 상기 2차코팅조(700)의 인접 위치에 코팅조(700)측으로 코팅재를 투여하기 위한 2차코팅재저장조(710)가 구비된다.

상기 2차코팅재저장조(710)에 저장되는 코팅재는 본 발명에서의 경우, 아스팔트유와 석탄분말, 황토를 적정 비율로 혼합하여서 되는 것으로 그 혼합된 코팅재는 2차코팅재저장조(710)에 저장된 2차혼합물 대비 적정 비율로 투여, 혼합 교반 처리하게 된다.

본 발명에서의 적정한 혼합 비율은 전술한 것과 같이, 아스팔트유는 2차혼합물 전체 중량부 대비 50 중량부를, 석탄분말은 2차혼합물 전체 중량부 대비 40 중량부를, 황토는 2차혼합물 전체 중량부 대비 10 중량부의 비율로 혼합, 교반 처리하는 것이 바람직하다.

이러한 2차코팅재에 의해 2차혼합물의 표면에는 다시 코팅재가 도포 되는 형태를 이루게 되어 연소효율성을 증대시킬 수 있게 된다.

한편 상기와 같이 코팅조(700)에 의해 코팅 처리된 2차 혼합물은 스크류컨베이어에 의해 후단측으로 이어지는 2차압출기(800)측으로 공급된다.

상기 2차압출기(800)는 1차압출기(400)와는 달리 펠릿을 완성하기 위한 압출기로 그 선단부에는 절단기(900)를 구비하여 2차압출기(800)를 통하여 배출되는 고형화된 압출물을 적정 크기로 절단 커팅하여 펠릿을 완성하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.

S10; 분류단계
S20; 절단단계
S30; 건조단계
S40; 1차코팅단계
S50; 1차 혼합단계
S60; 2차 혼합단계
S70; 2차 코팅단계
S80; 압출 커팅단계
100; 건조부 110; 투입호퍼
120; 챔버 130; 구동모터
140; 컨베이어 150; 공급컨베이어
200; 폐유저장조 210; 분사노즐
220; 로울러 230; 수평컨베이어
300; 1차혼합조 310; 톱밥저장조
320; 석탄 및 석탄촉매제 저장조
400; 1차압출기 410; 공급컨베이어
500; 인분·축분저장조
510; 슬러지 형태 음식물쓰레기 저장조 600; 2차혼합조
700; 코팅조 710; 2차코팅재저장조
800; 2차압출기 900; 절단기

Claims (12)

1. 음식물 쓰레기, 폐목재, 폐휴지류들로 이루어지는 생활상 발생 되는 일반 쓰레기들을 수집한 후, 해당 일반 쓰레기 중에서 철류, 폐비닐류와 같은 종류의 쓰레기를 분리하여 일반 쓰레기로부터 제외시키도록 분류하는 분류단계(S10)와, 상기 분류단계(S10)를 거친 일반쓰레기를 분쇄하며 절단처리하는 절단단계(S20)와, 상기 절단단계(S20)를 거친 일반쓰레기를 건조로를 통과하며 건조시키는 건조단계(S30)를 거친 후 커팅 처리하는 압출 커팅단계(S80)로 이루어지는 바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법에 있어서,
   상기 건조단계(S30)를 거치며 건조된 상태로 배출되는 일반쓰레기에 폐유를 분사, 혼합하여 일반쓰레기 표면에 상기 폐유가 코팅되도록 하는 1차코팅단계(S40)와,
   상기 1차코팅단계(S40)를 거치며 건조된 표면에 폐유가 코팅된 상태의 일반쓰레기에 톱밥과 석탄, 석탄촉매제를 상기 건조단계(S30)를 거치는 건조된 상태의 일반쓰레기 100 중량부 대비 상기 톱밥 15 중량부와, 상기 석탄·석탄촉매제 5 중량부의 혼합비율로 배합하게 되는 1차 혼합단계(S50)와,
   상기 1차 혼합단계(S50)를 거친 1차 혼합물 100 중량부 대비 슬러지 상태의 음식물 쓰레기 80 중량부, 인분·축분 20 중량부의 비율로 혼합 처리하여 점성을 유지하는 2차 혼합물을 얻는 2차 혼합단계(S60)와,
   상기 2차 혼합단계(S60)를 거친 2차 혼합물 100 중량부 대비 아스팔트유 50 중량부, 석탄분말 40 중량부, 황토 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 코팅재를 투여, 혼합되며 2차 코팅 처리하는 2차 코팅단계(S70)와,
   상기 2차 코팅단계(S70)를 거친 2차 혼합물을 상기 압출 커팅단계(S80)에 의해 커팅되도록 하는 것을 구성상 특징으로 하는, 바이오매스를 이용한 펠릿 제조방법.
   
   
   
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