KR101798643B1 - 생활폐기물 고형연료 제조방법 - Google Patents
생활폐기물 고형연료 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 생활폐기물을 이용한 고형연료 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 생활폐기물을 선별, 파쇄, 건조, 성형하는 과정을 통한 고형연료 제조시, 첨가제를 혼합하는 과정을 수행함으로써 고형연료의 성형성, 연소성 및 안정성을 향상시키고 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 생활폐기물 고형연료 제조방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생활폐기물 고형연료 제조방법은 유기성 폐기물과 생활폐기물을 폐기물 처리장치에 투입하는 투입단계; 상기 투입된 생활폐기물로부터 철재금속물질을 자력선별하여 제거하는 단계; 상기 철재금속물질이 제거된 생활폐기물을 파쇄하는 파쇄단계; 파쇄된 생활폐기물을 건조장치에 투입하여, 상기 건조장치의 연소에 의해 발생된 열에너지를 이용하여 파쇄된 생활폐기물을 건조하는 건조단계; 건조된 생활폐기물에 첨가제를 혼합하는 혼합단계; 상기 첨가제가 혼합된 생활폐기물로부터 불연성 물질을 선별하여 제거한 후 분쇄하는 분쇄단계; 및 상기 분쇄단계를 거친 생활폐기물을 소정의 크기로 성형하고 냉각하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생활폐기물 고형연료 제조방법은 유기성 폐기물과 생활폐기물을 폐기물 처리장치에 투입하는 투입단계; 상기 투입된 생활폐기물로부터 철재금속물질을 자력선별하여 제거하는 단계; 상기 철재금속물질이 제거된 생활폐기물을 파쇄하는 파쇄단계; 파쇄된 생활폐기물을 건조장치에 투입하여, 상기 건조장치의 연소에 의해 발생된 열에너지를 이용하여 파쇄된 생활폐기물을 건조하는 건조단계; 건조된 생활폐기물에 첨가제를 혼합하는 혼합단계; 상기 첨가제가 혼합된 생활폐기물로부터 불연성 물질을 선별하여 제거한 후 분쇄하는 분쇄단계; 및 상기 분쇄단계를 거친 생활폐기물을 소정의 크기로 성형하고 냉각하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 생활폐기물을 이용한 고형연료 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 생활폐기물을 선별, 파쇄, 건조, 성형하는 과정을 통한 고형연료 제조시, 첨가제를 혼합하는 과정을 수행함으로써 고형연료의 성형성, 연소성 및 안정성을 향상시키고 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 생활폐기물 고형연료 제조방법에 관한 것이다.
음식물 쓰레기, 하수 슬러지 및 축산분뇨를 포함하는 유기성폐기물과, 상기 유기성폐기물을 포함하며, 종이류, 수지류, 금속류 또는 유리 등을 더 포함하는 생활폐기물이 지속적인 산업발전과 삶의 질 향상을 통해 현재 다량으로 발생되고 있는 형편이다. 이전에는 해양투기, 매립 또는 소각 등을 통해 생활폐기물이 처리되었으나, 이러한 방식에 의한 생활폐기물의 처리는 2차 환경오염을 유발하게 되어 바람직하지 못하며, 근래에는 이러한 방식으로 생활폐기물의 처리를 규제함에 따라 무분별한 투기, 소각 등이 금지되고 있는 상황이다.
이에 따라, 상기 생활폐기물을 자원화하기 위한 많은 시도가 이루어지고 있으며, 대표적으로 상기 생활폐기물에 함유된 수분, 금속류 및 유리 등의 불연성분을 건조, 파쇄, 선별 등의 공정을 통하여 제거하고 가연성분만을 가공하여 만든 고체연료(RDF, Refuse Derived Fuel)를 제조하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 생활폐기물은 수분함량이 60 ~ 80%이며, 수분함량을 10% 이하로 건조하는 경우 자체발열량은 높아지나 건조를 위한 비용이 많이 들고 심한 악취로 인해 자원으로 활용하기에는 많은 문제점을 안고 있다.
음식물 쓰레기의 경우 다량의 수분이 포함되어 있어 이를 직접 자원화하기가 어려운 문제를 해결하기 위해, 열 에너지를 통해 강제건조하는 방식이 이용되고 있다. 이때, 강제건조를 위해서 열풍건조기, 고온증기를 이용한 디스크건조기, 마이크로웨이브건조기 등을 사용하게 되는데, 상기 장치를 사용하게 되면 과다한 에너지가 소모되어 경제적으로 바람직하지 못하다. 또한 강제공기 접촉순환 방식의 발효부숙을 기본으로 한 썬 드라이어공법, 미생물 발효열에 의한 퇴비화 건조공법을 기본으로 변형된 공법이 다수 존재하곤 있으나, 처리공정 기간이 지나치게 길고 악취발생이 심각하며 미생물 대사활동에 의해 유기물이 소화되어 열량이 감소함으로써 연료로서의 가치가 떨어지는 문제가 있다.
국내공개특허공보 제2012-0064821호(공개일자: 2012.06.20.)는 가연성 폐기물을 이용한 고형연료의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 기술은 소석회를 이용하여 소각시 다이옥신과 같은 환경오염물질이 배출되지 않으며, 비닐을 용융하여 상기 소석회가 포함된 폐기물의 외부를 감싸도록 하여 고형연료를 장시간 저장시키는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 상기 기술은 고형연료를 태울 때 비닐이 함께 타면서 공기 중에 유해한 물질을 발산할 수 있는 문제가 있고, 성형을 위해 비닐용융을 위한 별도의 가열기가 더 부가됨으로 인해 설비비용이 증가될 수 있는 문제가 있다.
국내등록특허공보 제10-1125020호(등록일자: 2012.03.02.)는 축분을 이용한 고형연료 제조시스템 및 방법에 관한 것으로서, 축산분뇨를 일정 시간동안 발효시키고 열풍에 의해 건조시키는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 상기 기술은 축산분뇨의 발효를 위해 수거 후 20일동안 저장하고 이를 발효하기 위해 일정시간이 필요하는 등 연료제조기간이 장기간에 걸쳐 이루어지며, 열풍건조방식을 이용함으로써 에너지 소비가 과다하게 되어 경제적으로 바람직하지 못한 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해서 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 생활폐기물을 활용한 고체연료 제조시 폐기물 처리장치에 투입되는 유기성폐기물, 부식산 등으로 형성되는 첨가제를 혼합하는 과정을 수행함으로써 악취제거, 연소촉진, 점착성 향상을 도모할 수 있는 생활폐기물 고형연료 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생활폐기물 고형연료 제조방법은 유기성 폐기물과 생활폐기물을 폐기물 처리장치에 투입하는 투입단계; 상기 투입된 생활폐기물로부터 철재금속물질을 자력선별하여 제거하는 단계; 상기 철재금속물질이 제거된 생활폐기물을 파쇄하는 파쇄단계; 파쇄된 생활폐기물을 건조장치에 투입하여, 상기 건조장치의 연소에 의해 발생된 열에너지를 이용하여 파쇄된 생활폐기물을 건조하는 건조단계; 건조된 생활폐기물에 첨가제를 혼합하는 혼합단계; 상기 첨가제가 혼합된 생활폐기물로부터 불연성 물질을 선별하여 제거한 후 분쇄하는 분쇄단계; 및 상기 분쇄단계를 거친 생활폐기물을 소정의 크기로 성형하고 냉각하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 건조장치는, 일측 상부에 파쇄된 생활폐기물이 유입되는 유입호퍼가 구비되는 건조챔버; 상기 유입호퍼로부터 생활폐기물을 전달받아 일측에서 타측으로 이동시키는 컨베이어벨트; 상기 컨베이어벨트의 하측부로 불길이 분사되도록 상기 컨베이어벨트의 하부에 위치되는 연소부; 상기 연소부의 동작에 의해 발생된 연소가스를 수집하도록 상기 건조챔버의 상부에 구비되는 포집부; 및 상기 컨베이어벨트의 타단의 하방에 구비되어, 건조가 이루어진 생활폐기물을 수거하여 이송하는 수집 이송부를 포함하도록 한다.
한편, 상기 컨베이어벨트는, 궤도를 형성하는 벨트부가 탄소섬유로 구성되도록 한다.
본 발명에 의하면, 선별, 파쇄, 건조, 성형하는 과정을 통한 고형연료 제조시, 첨가제를 혼합하는 과정을 수행함으로써 고형연료의 성형성, 연소성 및 안정성을 향상시키고 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 생활폐기물의 연소과정에서, 복수 개의 스크래치부를 통과하되, 이에 의해 자연적으로 뒤섞이는 현상이 이루어지도록 구성됨에 따라, 생활폐기물의 건조 효율이 향상되는 장점이 있으며, 차단돌기가 벨트부의 표면을 긁어냄에 따라, 벨트부의 표면에 생활폐기물이 적층되는 현상을 방지하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 생활폐기물 고형연료 제조방법의 흐름을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명에서 사용되는 건조장치의 개략도.
도 3은 본 발명에서 사용되는 스크래치부의 사시도.
도 4는 본 발명에서 사용되는 스크래치부의 정면도.
도 5는 도시 생활폐기물의 저위발열량의 연도별 변화를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명에서 사용되는 건조장치의 개략도.
도 3은 본 발명에서 사용되는 스크래치부의 사시도.
도 4는 본 발명에서 사용되는 스크래치부의 정면도.
도 5는 도시 생활폐기물의 저위발열량의 연도별 변화를 나타내는 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 생활폐기물 고형연료 제조방법의 흐름을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명에서 사용되는 건조장치의 개략도이며, 도 3은 본 발명에서 사용되는 스크래치부의 사시도이고, 도 4는 본 발명에서 사용되는 스크래치부의 정면도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 생활폐기물 고형연료 제조방법은 생활폐기물 투입단계(S10), 선별단계(S20), 파쇄단계(S30), 건조단계(S40), 혼합단계(S50), 분쇄단계(S60) 및 성형단계(S70)를 포함하여 이루어진다.
1. 생활폐기물 투입단계(
S10
)
생활폐기물 투입단계(S10)는 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 및 축산분뇨 등을 포함하는 유기성폐기물, 종이류, 수지류, 금속류 또는 유리 등을 포함하는 생활폐기물을 폐기물처리장치에 투입하는 단계이다.
고형연료로 제조되기 위해 반입되는 생활폐기물은 비교적 높은 수분, 예를 들면, 음식물 쓰레기의 경우 60 ~ 80%의 수분을 함유하고 있으며, 계절 혹은 지역에 따라 성상의 차이가 극심한 특징이 있다. 또한 크기가 다양하고 비정형적이며 여러 종류의 혼합된 폐기물의 특성상 복합발화점을 갖는 것이 일반적이다. 생활폐기물의 성상을 보면, 종이류 6.2%, 수지류 7.4%, 직물류 2.4%, 유리제품 2.3%, 목재류 2.6%, 유기물 31.3%, 회분 8% 등으로 이루어져 있으며, 종이류, 목재류와 같은 휘발분의 발화점은 240 ~ 300도, 플라스틱을 포함한 수지류의 발화점은 800 ~ 1,000도, 고정탄소계열의 발화점은 800도 이상으로서, 발화점이 다른 소재들의 연소시에는 불완전연소가 이루어져 다이옥신 등 다량의 유해물질이 발생하게 된다.
2. 선별단계(S20)
선별단계(S20)는 투입된 다른 성상의 다양한 생활폐기물을 폐기물처리장치에 투입한 후 1차적으로 철재금속물질을 선별하여 제거하는 단계이다.
생활폐기물을 고형연료화하기 위해서는 파쇄의 과정을 수행해야 하는데, 자석을 이용하여 철재금속물질을 1차적으로 선별하여 제거함으로써 파쇄장치의 부하를 줄일 수 있도록 한다.
3. 파쇄단계(S30)
파쇄단계(S30)는 철재금속물질이 선별 제거된 생활폐기물을 일정한 크기 이하로 파쇄하는 과정으로, 파쇄장치에 생활폐기물을 투입하여 소정의 크기로 파쇄하도록 이루어진다.
4. 건조단계(S40)
건조단계(S40)는 파쇄된 생활폐기물을 건조하는 과정으로, 연소에 의해 발생되는 열에너지를 이용하여 파쇄된 생활폐기물의 건조가 이루어지도록 하는 과정이다.
부연하면, 파쇄된 생활폐기물은 함수율이 65 ~ 75% 이상이기 때문에, 이를 건조하는 공정이 반드시 요구되는 바, 본 발명은 건조장치(1)에 투입된 파쇄된 생활폐기물이 컨베이어벨트(200)를 통과하는 과정에서, 상기 컨베이어벨트(200)에 불길을 분사하여 열에너지에 의해서 건조가 이루어질 수 있도록 한다.
이때, 생활폐기물은 30 ~ 40%의 함수율이 되도록 건조가 이루어지며, 상기 컨베이어벨트(200)의 회전속도나 길이 등은 해당 함수율 범위 내로 생활폐기물의 건조가 이루어지도록 설계되어 사용된다.
상기 건조장치(1)는 스크류 등의 이송장치에 의해서 파쇄장치(10)로부터 생활폐기물을 전달받아 건조하는 장치로서, 건조챔버(100), 컨베이어벨트(200), 연소부(300), 포집부(400) 및 수집 이송부(500)를 포함하여 구성된다.
상기 건조챔버(100)는 외부와 분리된 소정의 공간을 형성하여 일정한 건조효율을 발현하기 위한 것으로서, 일측 상부에 상기 이송장치로부터 파쇄된 생활폐기물이 유입되는 유입호퍼(110)가 구비되면서, 내부 공간이 소정의 압력을 유지하도록 밀폐된 형태로 구성된다.
상기 컨베이어벨트(200)는 상기 유입호퍼(110)로부터 생활폐기물을 전달받아 일측에서 타측으로 이동시키는 것으로서, 상기 컨베이어벨트(200)의 상부에 놓인 생활폐기물이 타측으로 이동되는 과정에서 건조가 이루어질 수 있도록 한다.
이때, 상기 컨베이어벨트(200)의 궤도를 구성하는 벨트부(210)는 탄소섬유로 구성되도록 하여, 생활폐기물에 포함된 수분 중 일부가 흡수되되, 소정의 열에너지를 가하더라도 연소되지 않도록 한다.
탄소섬유는 유기섬유를 비활성 기체 속에서 1,000 ~ 3,000℃로 가열, 탄화하여 만든 섬유로서, 300℃ 미만의 온도에서는 타지 않는 내열성을 가지며, 내충격성이 뛰어나며 화학약품에 강하고 해충에 대한 저항성이 큰 효과가 있으며, 내부에 다량의 기공이 형성된 특징이 있다.
본 발명에서는 탄소섬유의 다량의 기공을 이용하여 생활폐기물에 포함된 수분을 일부 흡수하도록 하는 바, 탄소섬유는 내부에 형성된 기공이 물의 흡수는 가능하되, 흡수한 수분이 투과되지 않을 정도의 크기로 형성된 것을 사용하도록 한다.
상기 연소부(300)는 이송되는 생활폐기물에 열에너지를 공급하기 위한 것으로서, 상기 벨트부(210)측으로 불길이 향하도록 상기 컨베이어벨트(200)의 하부에 구비된다.
이때, 상기 연소부(300)는 200 ~ 220℃의 온도를 갖는 불길을 발생시키도록 하며, 불길의 크기는 작업자가 선택적으로 조절할 수 있도록 구성된다.
이에 따라, 상기 연소부(300)는 상기 벨트부(210)의 하측부에 직접 열을 가하게 되고, 불길에 의해 발생된 열기는 상승하여 상측을 통과하는 벨트부(210)로 전달되면서 생활폐기물이 가열됨에 따라, 수분이 증발되면서 건조가 이루어지게 된다.
이때, 상기 벨트부(210)의 하측은 불길이 직접 접촉되면서 가열이 이루어짐에 따라, 상기 벨트부(210)의 내부에 흡수된 수분의 증발이 이루어지게 된다.
즉, 생활폐기물을 이송시키는 상기 벨트부(210)의 상부궤도는, 상기 연소부(300)의 연소에 의해 발생된 열기에 의해 건조가 이루어지도록 하고, 상기 벨트부(210)의 하부궤도는, 상기 연소부(300)에 의해 발생된 불길이 직접 접촉되면서 건조가 이루어지도록 한다.
즉, 생활폐기물을 이송시키는 상기 벨트부(210)의 상부궤도는, 상기 연소부(300)의 연소에 의해 발생된 열기에 의해 건조가 이루어지도록 하고, 상기 벨트부(210)의 하부궤도는, 상기 연소부(300)에 의해 발생된 불길이 직접 접촉되면서 건조가 이루어지도록 한다.
한편, 상기 연소부(300)의 작동에 필요한 산소는 별도의 공급관(미도시)을 통해 공급되도록 한다.
상기 포집부(400)는 상기 연소부(300)의 작동에 의해 발생된 연소가스를 수집하는 것으로서, 상기 건조챔버(100)의 상부에 구비되어, 생활폐기물의 건조에 의해 증발된 수증기와 일부 연소과정에서 발생된 연소가스를 수집하도록 구성된다.
상기 포집부(400)에서 집진한 연소가스는 처리장치(410)로 이송되며, 상기 처리장치(410)는 상기 연소가스를 다시 재사용할 수 있도록 구성된다. 이후 처리된 연소가스는 상기 연소부(300)의 작동을 위한 에너지원으로 사용될 수 있다.
이때, 폐가스나 폐증기를 집진하여 재사용 에너지원으로 처리하는 처리장치(410)는 통상적으로 산업현장에서 사용되는 것으로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 수집 이송부(500)는 상기 컨베이어벨트(200)의 타측으로 건조되어 이송된 생활폐기물을 수거하여 다음 공정으로 전달하기 위한 것으로서, 상방에서 건조된 생활폐기물이 유입되면, 스크류가 회전되면서 수거된 생활폐기물을 다음 공정으로 전달할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 수집 이송부(500)는 상기 컨베이어벨트(200)의 타측 끝단부의 하방에 위치되어, 건조된 생활폐기물을 수거하여 다음 공정으로 이송하도록 구성된다.
한편, 상기 컨베이어벨트(200)의 하방에는 타측 끝단에서 일측 끝단으로 이송되는 벨트부(210)의 표면에 붙어있는 생활폐기물 찌꺼기를 분리하는 제거부(230)가 더 구비되도록 한다.
부연하면, 상기 제거부(230)는 상기 벨트부(210)의 폭방향 길이에 대응되는 길이로 연장되되 표면에 다량의 미세모가 구비된 롤(roll)의 형태로 구성되며, 상기 컨베이어벨트(200)의 하부를 통과하는 벨트부(210)의 표면을 상기 미세모가 타격하면서 회전됨에 따라, 표면에 붙어있는 생활폐기물 찌꺼기가 분리되도록 이루어진다.
분리된 생활폐기물 찌꺼기는 상기 제거부(230)의 하측에 위치된 수집호퍼(C)에 수거되도록 한다.
한편, 본 발명은 상기 연소부(300)에서 발생되는 불길과 이에 의해 가열공기를 이용하여 생활폐기물을 건조하도록 이루어지는데, 생활폐기물의 충분한 건조가 이루어지기 위해서는 느린 속도로 이송된다.
그런데, 생활폐기물은 수분을 상당히 머금고 있는 상태이기 때문에 외부 공기층과 차단된 상태로 이송하게 되면, 생활폐기물의 표면은 건조가 용이하게 이루어질 수 있으나, 내부에 위치된 생활폐기물은 일부 부식되는 문제가 발생될 수 있으며, 상기 벨트부(210)의 표면에 달라붙는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 상기 벨트부(210)의 상부에는 생활폐기물이 통과하면서, 배치된 위치에서 이탈되어 뒤섞일 수 있도록 하는 스크래치부(220)가 더 구비되도록 한다.
상기 스크래치부(220)는 소정의 면적을 갖는 플레이트의 일단에서 외측으로 돌출되는 차단돌기(221)와 내측으로 오목하게 패인 통과홈(222)이 번갈아가면서 요철의 형태로 구성되며, 상기 차단돌기(221)와 통과홈(222)이 상기 벨트부(210)에 인접하게 배치되도록 구비된다.
즉, 상기 스크래치부(220)는, 소정의 면적을 갖는 플레이트의 일단에서 복수 개가 외측으로 돌출 형성되며, 상기 벨트부(210)에 인접하게 배치되는 차단돌기(221) 및 인접하게 배치된 한 쌍의 상기 차단돌기(221) 사이에 형성되는 통과홈(222)을 포함하되, 복수 개가 상기 벨트부(210)의 일단에서 타단으로 소정 거리 이격되면서 구비되도록 한다.
즉, 상기 스크래치부(220)는, 소정의 면적을 갖는 플레이트의 일단에서 복수 개가 외측으로 돌출 형성되며, 상기 벨트부(210)에 인접하게 배치되는 차단돌기(221) 및 인접하게 배치된 한 쌍의 상기 차단돌기(221) 사이에 형성되는 통과홈(222)을 포함하되, 복수 개가 상기 벨트부(210)의 일단에서 타단으로 소정 거리 이격되면서 구비되도록 한다.
상기의 구성에 따라, 상기 벨트부(210)가 회전되면서 상기 스크래치부(220)를 통과하는 과정에서, 상기 통과홈(222)의 전방에 위치된 생활폐기물은 통과가 이루어지고, 상기 차단돌기(221)의 전방에 위치된 생활폐기물은 상기 차단돌기(221)에 의해서 진행방향의 전방이 가로막히면서 정체가 이루어지게 되며, 이에 따라 해당 위치에 생활폐기물이 쌓이게 된다.
이후, 생활폐기물은 일정량이 쌓이면 해당 차단돌기(221)에 인접하게 위치된 통과홈(222)측으로 자연적으로 쏟아지게 되면서 상기 통과홈(222)을 통과하게 된다.
한편, 상기 스크래치부(220)를 복수 개 구비하는 경우, 인접하게 위치된 스크래치부(220) 간의 차단돌기(221)와 통과홈(222)이 서로 어긋나게 배치될 수 있도록 한다.
도면을 참조하여 설명하면, 제 1스크래치부(220a), 제 2스크래치부(220b) 및 제 3스크래치부(220c)가 서로 소정 간격 이격되면서 컨베이어벨트(200)의 상부에 배치되는데, 이때, 상기 제 1스크래치부(220a)의 제 1통과홈(222a) 진행방향 전방측에 제 2차단돌기(221b)가 위치되도록 상기 제 2스크래치부(220b)가 구비되고, 상기 제 2통과홈(222b)의 진행방향 전방측에 제 3차단돌기(221c)가 위치되도록 상기 제 3스크래치부(220c)가 구비된다.
이에 따라, 복수 개의 스크래치부(220a, 220b, 220c)를 통과하는 과정에서 자연적으로 전체 생활폐기물이 뒤섞이는 현상이 이루어지면서 건조 효율이 향상되는 효과가 있으며, 상기 차단돌기(221a, 221b, 221c)가 벨트부(210)의 표면을 긁어냄에 따라, 상기 벨트부(210)의 표면에 생활폐기물이 적층되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 스크래치부(220)는 도면에는 도시되어 있지 않으나, 폭방향 양끝단이 탄성체(미도시)에 의해서 상기 벨트부(210)와 고정되도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 스크래치부(220)는 생활폐기물에 의해 상하좌우로 일부 움직임이 발생되게 된다. 즉, 생활폐기물이 이송되는 과정에서 상기 스크래치부(220)에 자연적으로 진동을 가하게 되고, 이에 따라 상기 스크래치부(220)가 랜덤하게 움직이게 되면서 생활폐기물을 상기 벨트부(210)의 표면 전체에 골고루 펼쳐지도록 하여, 건조효율을 향상시키는 장점이 있다.
즉, 상기 건조단계(S40)는 파쇄된 생활폐기물을 전달받아 컨베이어벨트(200)로 이동시킴과 동시에, 상기 컨베이어벨트(200)로 열에너지를 가함에 따라, 생활폐기물에 포함된 수분이 증발되면서 건조과정이 이루어지게 된다.
부연하면, 상기 컨베이어벨트(200)의 일측에 파쇄된 생활폐기물이 공급되면, 생활폐기물에 포함된 수분의 일부는 벨트부(210)에 흡수가 이루어지며, 상기 벨트부(210)는 수분을 흡수한 상태로 생활폐기물을 이송하게 된다.
상기 벨트부(210)에 의해 이송되는 생활폐기물은 상기 컨베이어벨트(200)의 상부에 구비된 복수 개의 스크래치부(200)에 의해서 자연스럽게 뒤섞이게 되면서 이송되게 된다.
이때, 상기 컨베이어벨트(200)의 하부에 위치된 연소부(300)가 동작되면서 상기 벨트부(210)를 가열하게 되고, 이에 따라, 상기 벨트부(210)와 그 상단에 배치된 생활폐기물의 증발 건조가 이루어진다.
상기의 과정은 생활폐기물이 상기 컨베이어벨트(200)의 타단으로 이송되는 전과정에 걸쳐서 이루어지게 되면서, 생활폐기물은 30 ~ 40% 함수율을 갖는 상태로 수집 이송부(500)로 수거된다.
한편, 상기의 과정 중에 발생되는 다량의 수분을 포함한 연소가스는 포집부(400)를 통해 상기 건조챔버(100)의 외부로 배출되며, 배출된 연소가스는 처리장치(410)에서 에너지원으로 재사용될 수 있도록 처리된다.
생활폐기물을 전달하고 다시 회수되는 벨트부(220)는 다시 상기 연소부(300)를 거쳐서 되돌아가면서 재건조가 이루어지며, 완전히 건조가 이루어진 상태로 상기 컨베이어벨트(200)의 일측 끝단으로 공급되게 되면서 새로이 유입되는 생활폐기물에 포함된 수분을 흡수하면서 생활폐기물의 건조가 더욱 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 벨트부(200)의 하방에 위치된 제거부(230)는 상기 벨트부(200)의 표면에 달라붙은 생활폐기물 찌꺼기를 분리 배출하도록 이루어진다. 이때 수거된 생활폐기물 찌꺼기는 건조된 생활폐기물과 혼합되어 다음 공정으로 이송될 수 있도록 한다.
5. 혼합단계(S50)
혼합단계(S50)는 건조된 생활폐기물 100중량부에 대해 첨가제 15 ~ 35 중량부를 혼합하여, 생활폐기물의 함수율이 10 ~ 20%가 되도록 하는 과정이다.
이때, 첨가제가 15 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 생활페기물의 함수율이 너무 높아 고형연료로서 사용하기 바람직하지 않으며, 첨가제가 35 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 생활폐기물이 너무 건조하여, 이후, 성형이 용이하게 이루어지지 못하는 문제가 발생된다.
한편, 혼합되는 상기 첨가제는 주재료 100 중량부에 대해 부재료 20 ~ 30 중량부, 열량 보조제 7 ~ 15 중량부 및 연소촉진제 5 ~ 10 중량부로 구성되도록 한다.
상기 주재료는 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 또는 축산분뇨 등과 같은 가연성의 유기성폐기물로 구성되며, 이때, 상기 주재료는 5 ~ 10%의 함수율을 갖도록 건조하고, 이를 100 ~ 200 mesh로 분쇄하여 사용되도록 한다.
한편, 상기 부재료는 생활폐기물의 함수율을 낮추면서 주재료만으로는 부족한 발열량을 부가하기 위한 것으로, 톱밥, 왕겨, 낙엽, 밀짚 또는 커피 찌꺼기 중에서 선택되는 하나 또는 두 개 이상의 물질의 혼합으로 구성되도록 하며, 이는 5 ~ 10%함수율을 갖도록 건조된 상태에서 100 ~ 200 mesh로 분쇄하여 사용되도록 한다.
즉, 상기 부재료는 통상적으로 생활쓰레기로 버려지고 있는 것들로 구성하도록 하며, 이들은 통상적으로 버려지는 것, 예를 틀면, 톱밥은 목재소, 왕겨나 밀짚은 농가, 커피 찌꺼기는 커피 전문점 등에서 버려지는 것을 수집하여 사용하도록 한다.
이때, 상기 부재료는 유기성폐기물 100 중량부에 대해 20 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 생활폐기물의 함수율이 15 %미만으로 떨어지기가 어려우며, 이후, 열량 보조제의 혼합비가 증가됨에 따라, 경제적으로 좋지 않은 문제가 있다. 또한, 상기 부재료가 30 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 열량 보조제의 혼합비가 감소됨에 따라, 제조된 고형연료의 발열량이 부족한 문제가 있다.
상기 열량 보조제는 상기 유기성폐기물과 부재료만으로는 부족한 열량을 공급하기 위한 것으로서, 200 ~ 300 mesh로 분쇄된 석탄분말, 숯가루 또는 활성탄 중 선택되는 하나의 물질로 구성되도록 한다.
이때, 열량 보조제가 유기성폐기물 100 중량부에 대해 7 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 제조된 고형연료가 적절한 발열량을 갖지 못하는 문제가 발생될 수 있으며, 열량 보조제가 15 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 발열량은 상승되지만 이는 경제적으로 바람직하지 못한 문제가 있다.
상기 연소 촉진제는 제조된 고형연료의 발화가 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 알칼리 금속화학물인 수산화리튬, 탄산리튬, 초산리튬, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 초산나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨 및 초산칼륨 중 선택되는 하나의 물질로 구성되도록 하며, 이들은 분말의 형태로 시중에 판매되는 것을 사용하도록 한다.
이때, 연소 촉진제가 유기성폐기물 100 중량부에 대해 5 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 고형연료를 구성하는 발화점이 서로 상이한 여러 물질들에 의해 발화가 안정적으로 이루어지지 못하는 문제가 발생될 수 있으며, 연소 촉진제가 10 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 너무 많은 양이 혼합됨에 따라 경제적으로 바람직하지 못한 문제가 있다.
상기와 같이 구성된 첨가제와 생활폐기물은 교반장치에 투입되어 교반이 이루어지도록 하며, 이때, 상기 교반장치는 하루에 3 ~ 5회 정도 생활폐기물을 교반하도록 이루어지며, 1회 교반시 1 ~ 2시간 운행될 수 있도록 한다.
상기와 같이, 본 발명에서는 쓰레기로 버려지는 각종 물질들을 혼합하고, 이에 소량의 열량 보조제 및 연소 촉진제를 혼합하여 첨가제를 구성함에 따라, 안정적으로 발화가 이루어지되, 충분한 발열량을 생산하는 고체연료를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 음식물 쓰레기와 유기성폐기물에는 일부 전분 등의 점착성이 있는 성분이 포함되어 있는 바, 이에 별도의 점착제를 부가하지 않고도 교형연료의 제조시 성형이 원활하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
6. 분쇄단계(S60)
분쇄단계(S60)는 첨가제가 혼합된 생활폐기물에서 비철금속물질을 포함하는 불연성물질을 선별하여 제거하고, 이를 소정의 크기로 분쇄하는 과정이다.
7. 성형단계(S70)
성형단계(S70)는 분쇄단계(S60)에서 비철금속물질을 포함한 불연성물질이 제거되고 분쇄된 생활폐기물을 고형 연료로 성형하고, 성형된 고형연료를 냉각하는 과정이다.
생활폐기물을 분쇄한 후 브리켓 또는 펠릿 형태로 성형하면 완성된 고형연료가 제조된다. 이때, 성형시 첨가제의 마찰열로 인해 65℃ 이상의 고온이 발생할 수 있기 때문에 냉각기를 설치하여 완성된 고형연료를 냉각 보관할 수 있도록 구성된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
1 : 건조장치
10 : 파쇄장치
100 : 건조챔버 110 : 유입호퍼
200 : 컨베이어벨트 210 : 벨트부
220 : 스크래치부 221 : 차단돌기
222 : 통과홈 230 : 제거부
300 : 연소부
400 : 포집부 410 : 처리장치
500 : 수집 이송부
C : 수집호퍼
10 : 파쇄장치
100 : 건조챔버 110 : 유입호퍼
200 : 컨베이어벨트 210 : 벨트부
220 : 스크래치부 221 : 차단돌기
222 : 통과홈 230 : 제거부
300 : 연소부
400 : 포집부 410 : 처리장치
500 : 수집 이송부
C : 수집호퍼
Claims (3)
- 일측 상부에 파쇄된 생활폐기물이 유입되는 유입호퍼가 구비되는 건조챔버; 궤도를 구성하는 벨트부가 탄소섬유로 구성되며, 상기 유입호퍼로부터 생활폐기물을 전달받아 일측에서 타측으로 이동시키는 컨베이어벨트; 상기 벨트부의 상부에 구비되며, 생활폐기물이 통과되면서 배치된 위치에서 이탈되며 뒤섞이도록 하는 스크래치부; 상기 컨베이어벨트의 하측부로 불길이 분사되도록 상기 컨베이어벨트의 하부에 위치되는 연소부; 상기 연소부의 작동에 의해 발생된 연소가스를 수집하도록 상기 건조챔버의 상부에 구비되는 포집부; 및 상기 컨베이어벨트의 타단의 하방에 구비되어, 건조가 이루어진 생활폐기물을 수거하여 이송하는 수집 이송부를 포함하는 건조장치를 이용하는 생활폐기물 고형연료 제조방법에 있어서,
유기성 폐기물과 생활폐기물을 폐기물 처리장치에 투입하는 투입단계;
상기 투입된 생활폐기물로부터 철재금속물질을 자력선별하여 제거하는 단계;
상기 철재금속물질이 제거된 생활폐기물을 파쇄하는 파쇄단계;
파쇄된 생활폐기물을 상기 건조장치에 투입하여, 상기 건조장치의 연소에 의해 발생된 열에너지를 이용하여 파쇄된 생활폐기물을 건조하는 건조단계;
건조된 생활폐기물 100중량부에 대해 첨가제 15 ~ 35 중량부를 혼합하는 혼합단계;
상기 첨가제가 혼합된 생활폐기물로부터 불연성 물질을 선별하여 제거한 후 분쇄하는 분쇄단계; 및
상기 분쇄단계를 거친 생활폐기물을 소정의 크기로 성형하고 냉각하는 성형단계;
를 포함하며,
상기 스크래치부는,
소정의 면적을 갖는 플레이트의 일단에서 복수 개가 외측으로 돌출 형성되며, 돌출된 끝단이 상기 벨트부에 인접하게 배치되는 차단돌기; 및
인접하게 배치된 한 쌍의 상기 차단돌기 사이에 형성되는 통과홈;
을 포함하되, 복수 개가 상기 벨트부의 일단에서 타단으로 소정 거리 이격된 채 구비되도록 하며,
복수 개의 상기 스크래치부는,
인접하게 위치된 스크래치부의 차단돌기와 통과홈이 서로 어긋나게 배치되도록 하여, 상기 벨트부에 의해 이송되는 생활폐기물이 상기 스크래치부를 통과하는 과정에서 뒤섞이면서 건조가 이루어지지도록 하며,
상기 건조단계시,
생활폐기물을 이송시키는 상기 벨트부의 상부궤도는,
상기 연소부의 연소에 의해 발생된 열기에 의해 건조가 이루어지도록 하고,
상기 벨트부의 하부궤도는,
상기 연소부에 의해 발생된 불길이 직접 접촉되면서 건조가 이루어지도록 하며,
상기 첨가제는,
음식물 쓰레기, 하수 슬러지 또는 축산분뇨로 구성되는 유기성 폐기물로 이루어지는 주재료 100 중량부에 대해, 부재료 20 ~ 30중량부, 열량 보조제 7 ~ 15 중량부 및 연소촉진제 5 ~ 10중량부로 이루어지며,
상기 부재료는,
톱밥, 왕겨, 낙엽, 밀짚 또는 커피 찌꺼기 중 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어지며,
상기 열량 보조제는,
석탄분말, 숯가루 또는 활성탄 중 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어지며,
상기 연소 촉진제는,
분말 형태의 수산화리튬, 탄산리튬, 초산리튬, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 초산나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨 및 초산칼륨 중 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생활폐기물 고형연료 제조방법. - 삭제
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| KR1020170018205A KR101798643B1 (ko) | 2017-02-09 | 2017-02-09 | 생활폐기물 고형연료 제조방법 |
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