KR101726978B1 - 농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템 - Google Patents

농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101726978B1
KR101726978B1 KR1020160068512A KR20160068512A KR101726978B1 KR 101726978 B1 KR101726978 B1 KR 101726978B1 KR 1020160068512 A KR1020160068512 A KR 1020160068512A KR 20160068512 A KR20160068512 A KR 20160068512A KR 101726978 B1 KR101726978 B1 KR 101726978B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
smoke
solid fuel
drying
indirect
carbonization
Prior art date
Application number
KR1020160068512A
Other languages
English (en)
Inventor
정정훈
Original Assignee
정정훈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정정훈 filed Critical 정정훈
Application granted granted Critical
Publication of KR101726978B1 publication Critical patent/KR101726978B1/ko
Priority to PCT/KR2017/004748 priority Critical patent/WO2017196033A1/ko
Priority to CN201780003801.5A priority patent/CN108350380A/zh

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00Other organic fertilisers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C10L5/447Carbonized vegetable substances, e.g. charcoal, or produced by hydrothermal carbonization of biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/02Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/02Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36Shape
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C10L5/445Agricultural waste, e.g. corn crops, grass clippings, nut shells or oil pressing residues
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/10Treating solid fuels to improve their combustion by using additives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00Heating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00Heating arrangements
    • F26B23/001Heating arrangements using waste heat
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/02Combustion or pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/14Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
    • C10L2290/141Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of additive or catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/14Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
    • C10L2290/146Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/30Pressing, compressing or compacting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)

Abstract

본 발명은 농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템에 대한 것으로서, 본 발명의 친환경 고체연료는, 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료를 연소시켜 만든 숯과, 상기 숯에 첨가되는 첨가재로서, 수분, 전분, 실리카 및 소다를 첨가하여 제조되며, 상기 첨가제는, 상기 숯 1,300g 기준으로, 상기 수분은 300 -500g, 전분은 40 - 50g, 실리카는 100-300g, 소다는 5-30g이 첨가되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 연소 시에 온난화의 주범인 이산화탄소가 발생양이 적고, 타고 남은 재로 인한 비산먼지 및 미세먼지를 줄여주고, 타고 남은 재를 비료 또는 퇴비로 재활용할 수 있는 장점이 있으며, 이로 인해 폐기물인 재를 재처리하는 재처리비용이 없다.

Description

농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템{SOLID FUEL, SOLID FUEL PRODUCTING METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템에 관한 것으로서, 보다 자세히는 왕겨, 땅콩껍질 또는 목화대(목화수확 후 버려지는 목화나무) 등의 버려지는 농업폐기물을 이용해 제조되어, 유해물질이 생성되지 않고 타고 남은 재를 비료나 퇴비 등으로 활용할 수 있는 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조 시스템에 관한 발명이다.
연탄은 난방연료로 오랫동안 사용되어 오고 있는 고체연료이다. 최근에 기름값의 상승으로 인해 일부 음식점들에서도 연탄에 구운 음식의 수요가 증가하고 있는 실정이다.
연탄은 화석연료인 석탄을 이용해 제조되므로, 연탄을 연소할 경우 납, 카드뮴, 구리, 크롬, 비소, 수은, 일산화탄소와 이산화탄소가 대량으로 발생되어 대기를 오염시키고, 카드뮴과 비소와 같은 발암물질을 발생시켜 인체에 유해하다. 연탄의 제조방법은 공개특허 제1984-0003280호에 개시되어 있다.
또한, 연탄의 연소후 잔류하는 연탄재가 공기 중으로 비산하며 토양오염을 비롯한 자연을 훼손하게 된다. 이에 연탄재를 별도로 처리하기 위한 처리비용도 별도로 발생되는 문제가 있다.
이를 개선하기 위해, 유해성분이 발생되지 않는 고체연료에 대한 개발이 요구되고 있으며, 한국 특허 제1440758호에서는 왕겨, 참나무톱밥 등 폐식자재를 이용한 친환경 고체연료의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 친환경 고체연료는, 직접탄화방식을 이용하여 숯을 제조하므로, 숯을 제조하는데 20시간 이상 장시간의 시간이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 첨가재를 염화나트륨을 사용하기 때문에 고체연료가 충분히 고형화가 안되며, 고체연료의 타고 남은 재를 퇴비나 비료로 활용할 수가 없는 단점이 있다.
또한, 종래의 친환경 고체연료는, 공기압으로 압축하기 때문에 압축강도가 약해, 타고 남은 재의 비산으로 인한 환경오염의 문제가 있었고, 제조과정에서 자연건조방식을 이용하여 건조시간이 최소한 12시간 이상의 시간이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있었고, 열량의 경우도 4,800kcal 이하로서 충분하지 못한 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 화석연료가 아닌 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 등의 농업폐기물을 이용하여 인체와 자연에 무해하고, 연소 열량이 높으며, 타고 남은 재를 비료나 퇴비로 사용 가능한 농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 간접탄화방식을 이용하고, 유압방식의 압축 및 탄화열을 이용하여 건조시킴으로써, 고체연료의 생산성이 대폭 향상된 농업폐기물을 이용한 친환경적인 고체연료 제조방법 및 제조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 친환경 고체연료에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 친환경 고체연료는, 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료를 간접 탄화시켜 만든 숯과, 상기 숯에 첨가되는 첨가재로서, 수분, 전분, 실리카 및 소다를 첨가하여 제조되며, 상기 첨가제는, 상기 숯 1,300g 기준으로, 상기 수분은 300 -500g, 전분은 40 - 50g, 실리카는 100-300g, 소다는 5-30g이 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 친화경 고체연료 제조방법은, a)왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료를 사이클론 호퍼에 투입하는 단계; b)간접탄화방식을 이용하여 상기 재료를 간접탄화시키는 단계; c)상기 간접탄화 시에 발생되는 연기를 배관을 통해 이송시킨 후 이를 연소시키는 연기연소단계; d)상기 c)단계에서 연소된 열기를 이용하여 상기 재료를 건조시키는 단계; e) 상기 b)단계에서 간접탄화된 상기 재료에 수분은 300 -500g, 전분 40 - 50g, 실리카 100-300g, 소다 5-30g를 첨가하여 혼합물을 만드는 혼합단계; f) 상기 e)단계의 혼합단계를 거친 상기 혼합물에 10톤 내지 25톤의 압력을 가해 고체연료를 생산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 목적은, 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료를 간접탄화시키는 간접탄화장치; 상기 간접탄화장치에서 상기 재료가 탄화 시에 발생되는 연기를 연소시키는 연소장치; 상기 연소장치를 통해서 나오는 열기로 상기 재료를 건조시키는 건조장치; 상기 간접탄화장치에서 탄화된 상기 재료를 가압하여 고체연료를 생산하는 유압장치;를 포함하며, 상기 간접탄화장치는, 원통형 드럼과, 상기 원통형 드럼을 회전시키는 회전수단, 상기 드럼의 외부 표면에 열을 가하는 연소장치로 구성되고, 상기 연기연소장치는 연기를 태우면서 연기에 포함되어 부유물 및 스모그를 태우고 연기를 정화키며, 상기 건조장치는, 상기 재료가 상승 및 하강을 반복하면서 고온의 공기에 의해 건조되도록 복수 개의 원통형 수직 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고체연료 제조시스템에 의해서도 달성된다.
본 발명의 친환경 고체연료는, 연소 시에 온난화의 주범인 이산화탄소가 발생하는 양이 적고, 타고 남은 재로 인한 비산먼지 및 미세먼지를 줄여주고, 타고 남은 재를 비료 또는 퇴비로 재활용할 수 있는 장점이 있으며, 이로 인해 폐기물인 재를 재처리하는 재처리비용이 없다.
또한, 발생되는 열량이 기존의 고체연료 보다 월등하고, 운반과 사용상 편리성이 좋은 장점이 있다.
또한, 본 발명의 고체연료 제조방법 및 제조 시스템은, 간접탄화방식으로 농업폐기물을 탄화시키고, 탄화열을 이용하여 건조하고, 유압방식으로 가압하여 고체연료를 제조함으로써, 단시간에 많은 양의 고체연료를 생산할 수 있어 생산성이 향상되고, 높은 열량의 고체연료를 생산할 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 친환경 고체연료 제조시스템을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1은 전체적인 공정을 쉽게 알 수 있도록 한 공정도이고, 도 2는 구체적인 제조시스템을 알 수 있는 설치 도면이다.
도 3은, 본 발명의 고체연료 제조방법을 설명하기 위한, 제조공정을 단계별로 도식화한 블록도이다.
도 4 및 도 5는, 고체연료에 유압식으로 가압하여 고체연료를 최종 생산하는 유압장치의 측면 및 평면(상부 프레스유닛을 제외한 고체연료를 도시한 도면) 도면이다.
도 6은, 본 발명의 친환경 고체연료의 연소시 발생되는 유해성분 분석결과를 도시한 도표이다.
도 7운 본 발명의 친환경 고체연료를 연소한 후 재를 퇴비, 비료 등으로 활용할 수 있으며, 본 발명의 친환경 고체연료를 연소한 후 재에 남아있는 성분을 표시한 성분표이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명의 친환경 고체연료는, 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료를 탄화시켜 만든 숯과, 상기 숯에 첨가되는 첨가재로서, 수분, 전분, 실리카 및 소다를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 고체연료는, 상기 숯 1,300g 기준으로, 상기 수분은 300 -500g, 전분은 40 - 50g, 실리카는 100-300g, 소다는 5-30g이 첨가되는 것이 중요하다.
원재료는 왕겨, 땅콩껍질 또는 목화대를 별도로 또는 둘 이상을 결합하여 간접탄화 방식으로 탄화시킨 후 나온 숯이 1,300g을 기준으로 첨가재인 수분, 전분, 실리카, 소다의 양은 아래의 범위가 가장 적합하다는 것이 실험을 통해 증명된다.
재료 용량(g) 구성비율(%) 비고
1,300    
수분 300~500 23.1~38.5  
전분 40~50 3.1~3.8  
실리카 100~300 7.7~23.1  
소다 5~30 0.4~2.3  
실리카(Sio2:규소)는, 먼지를 방지하기 위한 첨가제이며 너무 많은 양을 투여 하게되면 열량이 저하 된다. 실리카는 녹는점이 1,700℃ 이상이고 끓은점이 2,230℃이다.
<실험1 -실리카>
아래 표와 같이, 숯 1,300g을 기준으로, 수분은 400g, 전분은 45g, 소다는 20g을 첨가하고, 실리카의 양을 50g 부터 400g까지 변화를 주면서 고체연료의 열량을 측정해 본 결과는 아래와 같다.
아래 실험 결과로 부터 도출된 표2 및 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실험결과 열량이 5,000kcal 이상이면 좋으나, 실리카가 50g일때는 열량은 6,000kcal로 높으나, 실리카의 양이 적어서 연소 시 및 연소 후 타고 남은 재에서 발생되는 비산먼지가 많아 적합하지 않는 것으로 확인되었다. 실리카의 양이 300g 이상에서는 열량이 5,000kcal 이하로 떨어져서 적합하지 않다.
[표 2]
Figure 112016053188152-pat00001
Figure 112016053188152-pat00002

전분은, 수분과 함께 뭉쳐지는 역할을 한다. 너무 많은 양을 사용하면 제품에 곰팡이가 생기므로 적절한 양이 투입되어야 한다.
< 실험2 -전분>
숯 1,300g을 기준으로, 실리카는 200g, 수분은 400g, 소다는 20g을 첨가하고, 전분의 양을 30g 부터 60g까지 변화를 주면서 고체연료의 강도를 측정해 본 결과는 아래 표3 및 그래프와 같이 도출되었다.
즉, 숯 1,300g 기준으로, 전분의 투입량이 40g 내지 50g 사이가 가장 적합한 것을 실험을 통해 알 수 있다. 연소 시 또는 타고 남은 재로부터 먼지 비산이 이루어지지 않을 려면 고체연료의 압축강도는 200kgf 내지 300kgf 인것이 좋다. 그 이하일 경우에는 먼지가 비산되어 공기를 오염시키고 사람의 기관지에도 좋지 않다. 전분의 양이 40g 이하일 경우에는 압축강도가 200kgf 이하로 떨어지고, 50g 이상일 경우에는 압축강도가 300kgf 이상으로 좋지 않을 뿐 아니라 많은 전분으로 인해 곰팡이가 발생하는 것을 알 수 있었다. 압축강도가 300kgf 이상일 경우 너무 강도가 높아 연소 시 발열량이 감소된다.
[표 3]
Figure 112016053188152-pat00003
Figure 112016053188152-pat00004

소다(Na2Co3)는, 녹는점과 끊는점이 높은 실리카를 낮은 온도에서도 녹여주는 역할이다. 소다는 고체연료의 연소 시에 실리카가 온도 1,200℃의 낮은 온도에도 녹아 먼지의 비산을 억제해 주는 작용을 할 수 있도록 한다. 다만 소다의 과다 사용시 많은 이산화탄소가 발생하는 문제가 있다.
< 실험3 -소다>
숯 1,300g을 기준으로, 실리카는 200g, 수분은 400g, 전분은 45g을 첨가하고, 소다의 양을 0g 부터 45g까지 변화를 주면서 고체연료를 연소 시킨 후 타고 남은 재의 강도를 측정해 본 결과는 아래 표4 및 그래프와 같이 도출되었다.
재의 비산이 억제되는 타고 남은 재의 강도는 25kgf부터 60kgf까지가 가장 바람직하다. 소다의 양이 5g 미만이면 강도가 약해 비산먼지가 발생되고, 30g 이상이되면 강도는 만족하나 이산화탄소의 발생으로 적합하지 않은 것으로 확인되었다. 아래 그래프에서 x축은 소다의 양이고, y 축은 타고 남은 재의 강도를 나타낸다.
[표 4]
Figure 112016053188152-pat00005
Figure 112016053188152-pat00006

수분은, 300~500g이 투입되는 것이 가장 적합한 것으로 실험결과 확인되었다. 고체연료를 제조하기 위해 유압(10~25ton)을 사용시 수분이 적게 투여 되므로 별도의 건조시설이나 에너지가 불필요 하며, 생산 즉시 연소 사용이 가능하다는 것도 확인되었다.
<실험 4-수분>
숯 1,300g을 기준으로, 실리카는 200g, 전분은 45g, 소다 20g을 첨가하고, 수분의 양을 200g 부터 600g까지 변화를 주면서 고체연료의 강도를 측정한 결과, 아래 표5 및 그래프와 같이 도출되었다.
아래 표5 및 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 적정 강도인 200kgf 내지 300kgf 사이는 수분 300g 내지 500g 사이인 것으로 확인되었다. 수분의 양이 600g일 경우 강도가 떨어지고, 150g 일경우에도 강도가 낮아 비산먼지가 다소 많이 발생되어 좋지 않다.
[표 5]
Figure 112016053188152-pat00007
Figure 112016053188152-pat00008

이하에서는, 도 1내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 고체연료 제조시스템 및 제조방법을 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체연료 제조시스템(10)은, 농업폐기물 즉, 예를 들어, 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료를 간접탄화시키는 간접탄화장치(12)와, 상기 간접탄화장치(12)에서 상기 재료가 탄화 시에 발생되는 연기를 연소시키는 연소장치(26)와, 상기 연소장치(26)를 통해서 연소된 열을 통해서 상기 재료를 건조시키는 건조장치(30)와, 상기 간접탄화장치(12)에서 탄화된 상기 재료를 가압하여 고체연료를 생산하는 유압장치(50. 도 4 및 도 5 참조)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
간접탄화장치(12)는, 건조된 농업폐기물을 스크류컨베이어(38)를 통해서 투입받는 원통형 드럼(14)과, 그 드럼(14)을 일정 속도로 회전시키는 회전수단(16), 드럼(14)의 외부 표면에 열을 가하는 연소장치(18)로 구성된다.
드럼(14)은 약 3도의 기울기로 농업폐기물이 투입되는 쪽이 높고, 반대쪽이 낮게 설치된다. 드럼(14)이 회전되면서 그 내부에 있는 농업폐기물이 탄화되고 기울어진 각도로 인해서 투입되는 쪽에서 배출호퍼(43) 방향으로 서서히 이동된 후 배출구(36)로 배출된다. 간접탄화장치(12)에서 탄화과정을 거치면서, 고열의 연기가 발생되고, 그 연기는 제 2 에어블로어(34)에 의해서 배관을 통해 연기연소장치(26)로 이동된다(S3).
연기연소장치(26)는 연기를 태우면서 연기에 포함되어 부유물 및 스모그를 태우고 연기를 정화시킨다. 부유물 및 스모그가 제거된 정화된 연기에는 고온의 열량만 지닌채 배관(24)을 통해서 건조장치(30)로 이동된다(S4). 배관에는 농업폐기물 원료를 투입하는 투입구(28)가 마련되어 있고, 여기에 원료를 투입한다(S1).
투입된 농업폐기물 원료는 건조장치(30)에서 상승 및 하강을 반복하면서 고온의 공기에 의해 건조된다(S2). 도면에 도시된 바와 같이 건조장치(30)는, 복수 개의 원통형 수직 배관(31)이 연속적으로 배치되는 구성을 갖는다. 제 1 에어블로어(32)는 투입된 농업폐기물 원료를 사이클론 호퍼(20)로 이동시키고, 사이클론 호퍼(20)에서 낙하된 농업폐기물 원료는 스크류 컨베이어(38)에 의해 드럼(14)으로 이동된다.
도면에 도시되지는 않았으나, 교반기에서 간접탄화장치(12)에서 배출된 숯 원료에 수분, 실리카, 소다, 전분의 첨가제를 첨가하고 믹싱한다(S5). 교반기는 일반적인 교반기와 마찬가지로 탱크에 교반 스크류가 설치된 형상으로 공지된 기술이므로 자세한 설명을 생략한다.
첨가제가 혼합된 원료를 도 4 및 도 5에 도시된 유압장치(50)로 가압하여 고체연료를 생산한다(S6). 도 6은 유압장치(50의 측면을 도시한 도면이고, 도 5는 고체연료의 갯수를 확인할 수 있도록 상부 프레스 유닛을 제외하고 도시한 평면도면이다. 유압장치(50)는 첨가제가 혼합된 숯에 10 -25톤의 압력을 가하여 동시에 여러장의 고체연료를 생산하는 장비로서 유압을 이용하여 보다 높은 압력을 가하는 것이 특징이다. 본 발명은 유압장치의 구조를 청구하는 것이 아니므로 유압장치에 대한 자세한 설명은 생략한다.
타고 남은 재의 비산먼지 억제된다. 재의 비산이 억제되는 것은 압축강도가 25kgf ~ 60kgf 사이에서는 재의 비산이 안되나, 압축 강도가 25kgf 이하일 때 타고 남은 재가 비산되어 미세먼지가 날리는 현상이 발생한다.
본 발명의 제조시스템(10)에서 사용되는 드럼은 회전식 가마이며, 시간당 3~5ton 이상 숯을 생산할 수 있다. 간접 가열 방식으로 내부 온도가 최소 180℃~250℃ 사이에서 탄화가 이루어지며, 드럼 내부의 높은 온도와 회전속도에 따라 생산량에 차이가 날 수 있다.
참고적으로 종래기술의 직접 탄화방식은 탄화에 장 시간이 소요되고, 적은 생산량이 문제이며, 열량이 간접탄화보다 낮은 문제점이 있는데(4,800Kcal 이하), 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하였다.
도 6은, 본 발명의 친환경 고체연료의 연소시 발생되는 유해성분 분석결과를 도시한 도표이고, 도 7운 본 발명의 친환경 고체연료를 연소한 후 재를 퇴비, 비료 등으로 활용할 수 있으며, 본 발명의 친환경 고체연료를 연소한 후 재에 남아있는 성분을 표시한 성분표이다.
본 발명의 친환경 고체연료는 도 6 및 도 7을 참조하면, 유해성분이 발생되지 않고, 타고 남은 재에서도 인산, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 질소의 함량이 많아 퇴비로 활용이 가능하다. 특히 칼륨의 양이 많은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 친환경 고체연료, 제조방법 및 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 고체연료 제조시스템
12: 간접탄화장치
14: 드럼
20: 사이클론 호퍼
26: 연기 연소장치
30: 건조장치
43: 배출호퍼
50: 유압장치

Claims (3)

  1. 삭제
  2. a) 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료를 건조장치에 투입하여 건조시키는 단계;
    b) 상기 a) 단계에 의해 건조된 상기 재료가 사이클론 호퍼측으로 이동되며, 이동된 상기 재료가 간접탄화장치로 공급되어 간접탄화방식을 이용하여 간접탄화시키는 단계;
    c) 상기 b)단계에서 간접탄화된 상기 재료 1,300g 기준으로, 수분은 300 -500g, 전분 40 - 50g, 실리카 100-300g, 소다 5-30g를 첨가하여 혼합물을 만드는 혼합단계;
    d) 상기 c)단계의 혼합단계를 거친 상기 혼합물을 유압방식으로 가압하여 고체연료를 생산하는 단계;를 포함하고,
    상기 b) 단계는, 상기 간접탄화 시에 발생되는 연기를 배관을 통해 연소장치로 이송시킨 후, 이를 연소시켜 상기 연기에 포함되어 있는 부유물 및 스모그를 태워 상기 연기를 정화시키는 연기연소단계;가 더 수행되고,
    상기 a) 단계는, 상기 연기연소단계를 통해 정화된 상기 연기를 이용하여 상기 건조장치에 투입되는 상기 재료를 건조시키는 것을 특징으로 하는 친환경 고체연료 제조방법.
  3. 왕겨, 땅콩껍질, 목화대 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어진 재료가 투입되는 투입구가 마련되고, 상기 투입구를 통해 투입된 상기 재료를 건조시키는 건조장치;
    정각도로 기울어지게 형성되며, 상기 건조장치로부터 이동된 상기 재료가 투입되는 원통형 드럼과, 상기 원통형 드럼을 회전시키는 회전수단 및 상기 드럼의 외부 표면에 열을 가하는 연소장치로 구성되어 상기 드럼에 투입된 상기 재료를 간접탄화시키는 간접탄화장치;
    상기 간접탄화장치에서 탄화된 상기 재료를 가압하여 고체연료를 생산하는 유압장치;를 포함하며,
    상기 간접탄화장치에서 상기 드럼에 투입된 상기 재료의 탄화 시에 발생되는 연기가 이동되며, 상기 연기를 태우면서 상기 연기에 포함되어 있는 부유물 및 스모그를 태우고 상기 연기를 정화시키는 연기연소장치;를 더 포함하고,
    상기 건조장치는 상기 투입구를 통해 투입된 상기 재료가 상승 및 하강을 반복하면서 상기 연기연소장치를 통해서 연소된 상기 연기의 열에 의해 건조되도록 복수 개의 원통형 수직 배관을 더 구성하는 것을 특징으로 하는 친환경 고체연료 제조시스템.


KR1020160068512A 2016-05-09 2016-06-02 농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템 KR101726978B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2017/004748 WO2017196033A1 (ko) 2016-05-09 2017-05-08 농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템
CN201780003801.5A CN108350380A (zh) 2016-05-09 2017-05-08 利用农业废弃物的环保固体燃料、其制备方法及制备系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20160056600 2016-05-09
KR1020160056600 2016-05-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101726978B1 true KR101726978B1 (ko) 2017-04-13

Family

ID=58579896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160068512A KR101726978B1 (ko) 2016-05-09 2016-06-02 농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101726978B1 (ko)
CN (1) CN108350380A (ko)
WO (1) WO2017196033A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101940082B1 (ko) * 2018-03-07 2019-01-18 강태훈 유리성분 첨가제가 포함된 미세먼지 저감용 신재생 고형화연료 및 그 제조방법
KR20240047705A (ko) 2022-10-05 2024-04-12 정정훈 완전연소를 이용한 탄화 및 건조장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100852790B1 (ko) * 2007-07-20 2008-08-19 김상돈 왕겨를 이용한 친환경적 고체연료의 제조방법
KR101279045B1 (ko) * 2012-04-19 2013-07-02 주식회사 대원지에스아이 왕겨와 염색슬러지를 이용한 고형화 연료 및 그 제조방법
KR101589595B1 (ko) * 2014-08-22 2016-02-01 (주)대도인터내셔날 친환경 인공숯 제조방법 및 친환경 인공숯
KR20160018464A (ko) * 2013-03-15 2016-02-17 엔지누이티 월드와이드, 엘엘씨 복합 탄소질 연료 컴팩트

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110009294A (ko) * 2009-07-22 2011-01-28 김상돈 왕겨를 이용한 고체연료의 제조방법
CN202054793U (zh) * 2011-05-16 2011-11-30 陈模先 回热式生物质热解气化装置
KR101440758B1 (ko) * 2014-08-07 2014-09-17 차예주 폐식자재를 이용한 친환경 고체연료 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 고체연료

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100852790B1 (ko) * 2007-07-20 2008-08-19 김상돈 왕겨를 이용한 친환경적 고체연료의 제조방법
KR101279045B1 (ko) * 2012-04-19 2013-07-02 주식회사 대원지에스아이 왕겨와 염색슬러지를 이용한 고형화 연료 및 그 제조방법
KR20160018464A (ko) * 2013-03-15 2016-02-17 엔지누이티 월드와이드, 엘엘씨 복합 탄소질 연료 컴팩트
KR101589595B1 (ko) * 2014-08-22 2016-02-01 (주)대도인터내셔날 친환경 인공숯 제조방법 및 친환경 인공숯

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101940082B1 (ko) * 2018-03-07 2019-01-18 강태훈 유리성분 첨가제가 포함된 미세먼지 저감용 신재생 고형화연료 및 그 제조방법
WO2019172635A1 (ko) * 2018-03-07 2019-09-12 강태훈 유리성분 첨가제가 포함된 미세먼지 저감용 신재생 고형화연료 및 그 제조방법
KR20240047705A (ko) 2022-10-05 2024-04-12 정정훈 완전연소를 이용한 탄화 및 건조장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN108350380A (zh) 2018-07-31
WO2017196033A1 (ko) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4130826B2 (ja) 燃料用成形木炭の製造方法
EP2829588B1 (en) Method for producing bio-coke
US20130104450A1 (en) Torrefaction process
US20120017498A1 (en) System and Method for Obtaining Combinations of Coal and Biomass Solid Fuel Pellets with High Caloric Content
CN101280236A (zh) 一种清洁型煤及其快速生产方法
JP2012046729A (ja) 繊維状バイオマスからの炭化物の製造方法
CN102666880A (zh) 生物质在高炉中的利用方法
JP2010242035A (ja) バイオマス炭の製造方法
JP2008024984A (ja) 木質バイオマスを原料とした高炉操業方法
WO2009147360A1 (en) Fuel product and process
KR101726978B1 (ko) 농업폐기물을 이용한 친환경 고체연료, 이의 제조방법 및 제조시스템
AU2012269741A1 (en) A process for drying material and dryer for use in the process
JP5625320B2 (ja) 成型炭の製造方法
CN107651684A (zh) 一种用城市污泥热解碳化制造活性炭的方法
JP6430691B2 (ja) 固体燃料の製造方法及び固体燃料
JP4532313B2 (ja) 炭材内装塊成化物の製造方法
CN110106005A (zh) 一种生物质燃料的制备方法
JPWO2007089046A1 (ja) 石炭・バイオマス複合燃料
KR101597716B1 (ko) 혼합 미분탄 제조방법
JP6168287B2 (ja) 廃棄物溶融処理方法
JP2005053986A (ja) 高炉用フェロコークスの製造方法
JP6283727B2 (ja) 混合燃料の製造方法
JP6283724B2 (ja) 混合燃料の製造方法
RU2601316C1 (ru) Способ получения брикетов
JP6869115B2 (ja) 廃棄物溶融炉用の成型炭の製造方法、及び成型炭の使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant