KR101955338B1

KR101955338B1 - 고품질 펠릿 제조용 팜 부산물의 전처리 장치

Info

Publication number: KR101955338B1
Application number: KR1020170102808A
Authority: KR
Inventors: 권영호; 권영철
Original assignee: 권영호; 권영철; 친운천
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2019-03-07
Also published as: KR20190018180A; MY197153A; MY185345A

Abstract

본 발명은 고품질의 팜열매 빈다발(EFB) 펠릿을 제조하기 위한 팜 부산물의 전처리 장치에 관한 것으로, 처리수가 담수되는 처리조와, 상기 처리조 선단에 마련되고 전처리 대상 팜 파이버가 투입되는 투입부와, 상기 처리조 후단에 마련되고 전처리된 팜 파이버가 배출되는 배출부와, 상기 처리조 후단에 설치되고 처리수를 공급하는 급수관과, 상기 처리조 선단에 설치되고 처리조 선단으로 흐르는 처리수를 배출시키는 배수관과, 상기 처리조 바닥에 설치되는 적어도 하나 이상의 개폐밸브 및 퇴수관과, 상기 처리조에 축 설치되고 팜 파이버를 처리수의 수중에서 교반시키면서 처리조 후단으로 이송시키는 복수의 교반기와, 상기 교반기의 하부를 에워싸는 타공판과, 상기 타공판에 소정 간격으로 형성되는 소정 크기의 구멍과, 상기 교반기를 회전시키는 모터 및 동력전달수단을 포함하고, 상기 교반기는, 평행하는 좌우 한 쌍의 원판과, 상기 원판의 중앙을 관통하여 고정되는 축봉과, 상기 축봉의 양측부를 축지지하는 축브라켓과, 상기 원판 사이에 고정되고 축봉과 평행하는 복수의 고정봉과, 상기 고정봉과 직교하는 방향으로 소정 간격과 복수의 열로 고정되고 중간 부분이 절곡된 복수의 교반봉과, 상기 축봉과 고정봉 사이에 형성되는 공간부를 포함한다.

Description

고품질 펠릿 제조용 팜 부산물의 전처리 장치{Pretreatment apparatus for palm by-product EFB to manufacture high quality pellet}

본 발명은 고품질의 펠릿을 제조하기 위한 팜 부산물의 전처리 장치에 관한 것으로, 상세하게는 팜(Palm)나무의 부산물인 팜 열매 빈다발(EFB)에 잔류하는 비료 성분을 효율적으로 제거함으로써 보일러 등에서 연료로서의 품질요건을 만족하도록 한 것이다.

신재생 에너지의 하나로 바이오 매스 연료용 펠릿(Pellet)을 발전소 및 산업용 보일러의 연료로 사용하는 수요가 많이 증가하고 있으나, 현재까지는 목재나 목재부산물을 주(主)재료로 하여 펠릿을 생산 및 사용함으로써 목재공급의 한계성이 있으며, 또한 장기적인 물량 확보가 안정적으로 보장되지 않는 문제점이 있다.

동남아, 특히 말레이시아와 인도네시아의 팜(Palm) 농장에서는 연중 팜열매 다발(Fresh Fruit Bunch-FFB)을 수확한 다음 팜오일을 생산하고 있다. 팜오일 생산과정에서 발생되는 팜열매 빈다발(Empty Fruit Bunch-EFB)은 연간 수천만 톤에 이르고 있으나 대부분 재활용하지 못하고 있으며 자연 상태에서 부패시키고 있어서 주변환경이 오염될 뿐 아니라 큰 사회문제로 대두되고 있다.

그간 팜열매 빈다발(EFB)을 이용하여 연료용 펠릿으로 만들고자 하는 시도가 여러 차례 있었으나, 대부분 발전소 등 규격이 엄격한 보일러 연료로서의 품질요건을 만족하지 못하여 제대로 활용되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 팜농장에서는 팜열매를 재배할 때 수확량을 증대시키기 위하여 여러 종류의 비료가 다량으로 사용(시비)되고 있으며, 본 발명자가 연구분석한 결과에 의하면 비료의 여러 성분, 예컨대 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등이 팜 열매 빈다발 속에 다량으로 잔류되어 있음을 확인하였으며, 이들 비료 성분이 잔류하는(함유된) 상태에서 팜 열매 빈다발(EFB)을 연료용 펠릿으로 제조 사용하면 연소시에 잔류 비료 성분들 중 과다한 염화물(Cl)은 보일러 내에서 고온 부식의 원인이 되고, 또한 과다한 포타슘(K)은 재(Ash)의 용융온도를 떨어뜨려 클링커를 생성시키는 등의 문제점이 있다.

상기 팜 열매 빈다발(EFB)은 동남아시아 등에서 연간 수천만 톤씩 연중 발생되는 바이오매스 자원이기는 하나 현재는 대부분 환경을 오염시키는 폐기물로 간주되고 있으며, 연료 규격을 만족하는 펠릿으로의 전환이 가능하다면 가장 안정적인 연료공급을 보장할 수 있는 신재생 에너지원이 될 수 있다. 이에 따라 수익과 일자리가 자연스럽게 증대되고 저렴하면서 보다 안정적인 신재생 에너지 자원이 확보 및 제공될 수 있을 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1389982호(발명의 명칭: 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 그의 제조방법, 2014. 04. 30. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1484544호(발명의 명칭: 팜 부산물을 이용한 신재생에너지 연료용 펠릿 및 그 제조방법, 2015. 01. 21. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1442769호(발명의 명칭: 팜 부산물을 이용한 석탄 화력발전소 미분탄 보일러 연료용 펠릿 및 그 제조방법, 2014. 09. 23. 특허공고)

본 발명은 사용 후 버려지는 팜(Palm) 나무의 부산물, 예컨대 팜열매 빈다발(EFB)에 잔류하는 포타슘(K), 염화물(Cl) 등의 비료 성분을 효율적으로 제거함으로써 보일러 등의 연료로서 품질요건을 만족하는 고품질의 펠릿 제조용 팜 부산물의 전처리 장치를 제공함에 목적이 있다.

삭제

본 발명 전처리 장치는, 처리수가 담수되는 처리조와, 상기 처리조 선단에 마련되고 전처리 대상 팜 파이버가 투입되는 투입부와, 상기 처리조 후단에 마련되고 전처리된 팜 파이버가 배출되는 배출부와, 상기 처리조 후단에 설치되고 처리수를 공급하는 급수관과, 상기 처리조 선단에 설치되고 처리조 선단으로 흐르는 처리수를 배출시키는 배수관과, 상기 처리조 바닥에 설치되는 적어도 하나 이상의 개폐밸브 및 퇴수관과, 상기 처리조에 축 설치되고 팜 파이버를 처리수의 수중에서 교반시키면서 처리조 후단으로 이송시키는 복수의 교반기와, 상기 교반기의 하부를 에워싸는 타공판과, 상기 타공판에 소정 간격으로 형성되는 소정 크기의 구멍과, 상기 교반기를 회전시키는 모터 및 동력전달수단을 포함한다.

삭제

상기 교반기는, 평행하는 좌우 한 쌍의 원판과, 상기 원판의 중앙을 관통하여 고정되는 축봉과, 상기 축봉의 양측부를 축지지하는 축브라켓과, 상기 원판 사이에 고정하고 축봉과 평행하는 복수의 고정봉과, 상기 고정봉과 직교하는 방향으로 소정 간격(L)과 복수의 열로 고정되는 복수의 교반봉과, 상기 축봉과 고정봉 사이에 형성되는 공간부를 포함한다.

상기 교반봉의 대략 중간부는 교반기가 회전하는 방향의 반대방향으로 소정 각도로 절곡됨을 특징으로 한다.

본 발명은 팜 부산물인 팜열매 빈다발(EFB)을 분쇄 및 압착하여 얻어진 팜 파이버(10)에 잔류하는 이온성 물질인 포타슘(K)이나 염화물(Cl) 등의 비료 성분은 처리수(2)에 아주 잘 용해되므로 효율적으로 제거되는 효과가 있다.

본 발명은 전처리 과정에서 팜 파이버(10a)의 진행방향(이동방향, 배출방향)과 처리수(2)의 흐름방향은 역방향으로 구성되므로, 최종 배출되는 팜 파이버(10b)가 깨끗하게 세척될 뿐 아니라 잔류 비료 성분이 용해되어 녹으면서 대부분 제거되는 효과가 있다.

본 발명에서 교반봉(33)(34)(35)(36)은 교반기(11)가 회전하는 반대방향으로 절곡(꺾여)되어 있어서 팜 파이버(10a)가 뒷단의 교반기(11)로 이동할 때에도 처리수(2) 위로 거의 상승하지 않을 뿐 아니라, 팜 파이버(10a)의 교반과 이동이 처리수(2)의 수중에서 전부 이루어지므로 전처리 효율이 우수하며, 또한 교반기(11)의 회전부하가 크게 감소되어 모터(12) 등의 구동에너지를 줄일 수 있으므로 에너지와 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 축봉(21)과 고정봉(25)(27)(29)(31) 사이에 형성된 공간부(52)에 의해 팜 파이버(10a) 무리를 이탈한 일부의 팜 파이버가 축봉(21)으로 이동하더라도 상기 공간부(52)에 의해 처리수(2)로 낙하하게 되므로 축봉(21) 주변에 팜 파이버가 쌓이지 않는 효과가 있다.

본 발명은 전처리에 의해 잔류 비료 성분이 제거되고 50% 이하로 함수율이 낮아진 팜 파이버는 저장호퍼에 일시 저장하였다가 펠릿 제조장치로 이동 및 투입시켜 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등이 제거된 고품질의 펠릿을 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 처리수(2)의 온도 및 용해되는 시간을 최적으로 설정함으로써 팜 파이버(10)에 잔류하는 비료 성분이 가장 경제적이면서 효율적으로 제거되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 : 본 발명 일 예로 도시한 전처리 공정 흐름도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 전처리 장치의 구성도.
도 3 : 본 발명 일 예로 도시한 전처리 장치의 평면도.
도 4 : 본 발명 일 예로 도시한 전처리 장치의 부분 확대 평면도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 전처리 장치의 종단면도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 전처리 장치의 횡단면도.
도 7 : 본 발명 일 예로 도시한 타공판 일부 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

일반 목재는 비료(肥料)없이 자연적으로 자라는 나무이나, 팜나무는 20~30년 수명으로서 팜 열매 수확량을 증대시키기 위하여 매년 다량의 비료를 시비하게 되며, 비료의 주요 성분인 포타슘(K)과 염화물(Cl) 성분 등이 팜열매 빈다발(EFB)에 많이 잔류하게 된다. 상기 잔류 비료 성분은 연료로서 연소품질에도 직접적인 영향을 주는 것으로 확인되었으며, 본 발명에서는 팜 부산물을 이용하여 펠릿을 제조하기 전에 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등의 잔류 비료 성분을 전처리시켜 제거함으로써 연료 펠릿으로서 품질이 크게 향상 및 개선된다.

본 발명은 팜열매 빈다발(EFB)에 다량으로 잔존하는 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등의 이온성 물질은 물(처리수)에 아주 잘 용해되는 특성을 이용하되 적절한 물의 비율과 용해의 효율적인 수온과 시간을 주어 처리함으로써 가장 경제적이면서 효율적으로 잔류 비료 성분을 제거할 수 있는 장치가 개시된다.

도 1은 본 발명 일 예로 도시한 팜 부산물의 전처리 공정 흐름도로, 전처리 대상의 팜나무 부산물, 예컨대 팜열매 빈다발(EFB)을 준비하는 단계(S1 단계)와, 분쇄기 및/또는 압착기를 이용하여 팜 부산물인 팜열매 빈다발(EFB)을 분쇄 및 압착시켜(S2 단계) 팜 파이버(Fiber) 상태로 만드는 단계(S3 단계)와, 교반기가 설치되고 처리수가 흐르는 처리조에 팜 파이버를 일정량씩 공급하는 단계(S4 단계)와, 팜 파이버와 처리수는 처리조 내에서 서로 역방향으로 이동하도록 하되 팜 파이버 투입량과 처리수 공급량 및 수온을 조절하여 전처리하는 단계(S5 단계)와, 전처리 후 배출되는 팜 파이버를 탈수기 및/또는 압착기로 탈수 및/또는 압착시켜 함수율을 50% 이하로 낮추는 단계(S6 단계)를 포함한다.

상기 단계(S6 단계)에서 함수율이 50% 이하로 낮아진 팜 파이버를 저장호퍼에 일시 저장한 다음(S7 단계) 자동 공급기를 이용하여 펠릿 제조공정으로 이동 및 투입시켜 잔류 비료 성분이 제거된 고품질의 연료 펠릿을 제조하는 단계(S8 단계)를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 전처리 방법에 의해 포타슘(K) 잔류량이 0.2% 이하이고 염화물(CI) 잔류량이 0.05% 이하인 팜 부산물 또는 팜 파이버를 펠릿 제조하여 얻어진 펠릿을 더 포함한다.

상기 팜 파이버(10)는 처리수(2)와의 접촉을 최대화하기 위하여 팜 부산물인 팜열매 빈다발(EFB)을 분쇄 및 압착시켜 섬유질이 느슨해지거나 해리 또는 와해되도록 처리한 상태이다.

도 2는 본 발명 일 예로 도시한 팜 부산물 전처리 장치(1)로, 상부가 개방되고 처리수(2)가 담수되는 처리조(3)와, 처리조(3)의 선단에 마련되고 전처리 대상 팜 파이버(10)가 투입되는 투입부(4)와, 처리조(3)의 후단에 마련되고 전처리된 팜 파이버(10b)가 배출되는 배출부(5)와, 처리조(3)의 후단에 설치되고 처리수(2)를 공급하는 급수관(6)과, 처리조(3) 선단에 설치되고 처리조(3)의 후단에서 선단 방향으로 흐르는 처리수(2)를 배출시키는 배수관(7)과, 처리조(3) 바닥(3a)에 설치되고 개폐밸브(8)가 설치되는 적어도 하나 이상의 퇴수관(9)과, 처리조(3)에 소정 간격으로 축 설치되어 회전하면서 팜 파이버(10a)를 처리조(3) 후단으로 이송시키면서 잔류 비료 성분을 처리수(2)에 용해시키는 교반기(11)와, 교반기(11)를 회전시키는 모터(12) 및 동력전달수단과, 교반기(11) 하부에 설치되고 교반기(11)의 하부를 에워싸는 걸름망 또는 타공판(13)을 포함한다.

본 발명은 전처리된 팜 파이버(10b)가 쉽게 배출될 수 있도록 처리조(3) 후단에 설치되는 경사 배출판(14)을 더 포함한다.

본 발명에서 팜 파이버(Fiber)의 진행방향(이동방향이나 배출방향)과 처리수(2)가 흐르는 방향은 역방향으로 구성함으로써 팜 파이버(10a)가 배출부(5)로 이동하면서 포타슘(K)과 염화물(CI) 등이 계속 용해되므로, 최종 배출되는 팜 파이버(10b)가 깨끗하게 세척될 뿐 아니라 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등의 잔류 비료 성분이 대부분 용해되어 제거된다.

상기 급수관(6)에는 급수원(15)과 개폐밸브(16)가 구비되어 사용하지 않을 때에는 개폐밸브(16)로 급수관(6)을 폐쇄시켜 급수를 중단할 수 있으며, 배수관(7)에는 개폐밸브(17)가 구비되어 처리수(2)의 배수량을 조절하거나 배수를 중단시킬 수 있다.

상기 처리수(2)의 상수면(2a)은 처리조(3)의 상부로 넘쳐 흘러내리지 않도록 처리조(3)의 상부면보다 조금 낮은 상태이다.

상기 교반기(11)는, 소정 거리로 이격되고 평행하는 좌우 한 쌍의 원판(19)(20)과, 원판(19)(20)의 중앙을 관통하여 고정되는 축봉(21)과, 원판(19)(20) 바깥으로 돌출되는 축봉(21)의 양측부가 축지지되고 처리조(3)의 양측 상부면에 고정되는 축브라켓(22)(23)과, 원판(19)(20) 사이에 고정하되 축봉(21)과 평행하면서 축봉(21)으로 부터 이격하는 복수의 고정봉(25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)과, 팜 파이버(10a)를 교반할 수 있도록 상기 고정봉(25)(26)과 직교하는 방향으로 고정되고 소정 간격(L)이 유지되는 복수의 교반봉(33)과, 팜 파이버(10a)를 교반할 수 있도록 상기 고정봉(27)(28)과 직교하는 방향으로 고정되고 소정 간격(L)이 유지되는 복수의 교반봉(34)과, 상기 고정봉(29)(30)과 직교하는 방향으로 고정되고 소정 간격(L)이 유지되는 복수의 교반봉(35)과, 상기 고정봉(31)(32)과 직교하는 방향으로 고정되고 소정 간격(L)이 유지되는 복수의 교반봉(36)으로 구성된다.

상기 교반봉(33)(34)(35)(36)은 고정봉(25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)을 통하여 원판(19)(20)에 고정되어 있어서 원판(19)(20)을 따라 회전하게 되며, 축봉(21)과 고정봉(25)(27)(29)(31) 사이에는 교반봉(33)(34)(35)(36)이 없는 공간부(52)가 형성되어 일부의 팜 파이버(10a)가 축봉(21)으로 이동하더라도 상기 공간부(52)에 의해 처리수(2)로 낙하하면서 축봉(21) 주변에 쌓이지 않도록 구성된다.

상기 교반봉(33)(34)(35)(36)의 대략 중간 부분은 교반기(11)가 회전하는 반대방향으로 소정 각도(θ), 예컨대 130°전후, 바람직하게는 120°내지 150°로 절곡시켜(꺾어) 팜 파이버(10a)가 뒷단의 교반기(11)로 이동할 때에도 처리수(2) 위로 상승하지 않도록 함으로써 팜 파이버(10a)의 교반과 이동이 처리수(2)의 수중에서 전부 이루어지므로 전처리 효율이 우수하며, 또한 교반기(11)의 회전부하가 크게 감소되므로 모터(12) 등의 규모를 줄일 수 있어서 에너지와 비용을 절감할 수 있다.

또한 교반봉이 직선형으로 구성된 종래 전처리 장치의 경우, 처리수를 머금어 매우 무거운 상태의 팜 파이버를 처리수 위로 들어 올리면서 뒷단(후단)의 교반기로 이동시키는 방식이므로 교반기의 회전부하가 크게 작용될 뿐 아니라, 팜 파이버의 일부는 축봉 방향으로 이동하게 되므로 전처리 효율이 크게 저하되는 문제점이 있으나, 본 발명에서는 교반봉(33)(34)(35)(36)의 절곡 구조에 의해 팜 파이버(10a)가 축봉(21) 방향으로 이동하는 것이 방지될 뿐 아니라, 처리수(2)의 수중에서 팜 파이버(10a)를 떠올리는 방식이 아닌 밀어올리는 방식으로 후단의 타공판(13)과 교반기(11)로 전부 이동시키므로 교반부하와 이동부하가 크지 않으며, 또한 처리수(2)의 수중에서 팜 파이버(10a)가 교반 및 이동하게 되므로 과부하 요인이 없다.

상기 교반봉(33)(34)(35)(36)의 간격(L)은 교반봉(33)(34)(35)(36)의 직경(지름)과 같거나, 상기 직경(지름)의 1배 내지 5배 범위의 간격이 유지되도록 함으로써 교반봉(33)(34)(35)(36)이 처리수(2)의 수중에서 큰 저항없이 회전하게 되고, 서로 엉켜 있는 상태(Web 상태)의 팜 파이버(10a)가 교반봉(33)(34)(35)(36) 사이로 지나가거나 빠지지 않게 된다.

본 발명에서 교반봉(33)(34)(35)(36)의 대략 중간 부분이 소정 각도(θ)로 절곡되어(꺾어) 있어서 교반중인 팜 파이버(10a)가 상수면(2a) 위로 들리지 않을 뿐 아니라 축봉(21)과 고정봉(25)(27)(29)(31) 사이에는 교반봉(33)(34)(35)(36)이 없는 공간부(52)가 형성되어 팜 파이버(10a)의 무리를 이탈한 일부의 팜 파이버(10a)가 축봉(21)으로 이동하더라도 상기 공간부(52)에 의해 처리수(2)로 낙하하게 되므로 팜 파이버(10a)가 축봉(21) 부근에 쌓이지 않게 된다.

본 발명에서 교반기(11)의 회전방향은 도 2와 같이 반시계방향이며, 교반기(11)가 회전하는 방향의 반대방향으로 절곡된 교반봉(33)(34)(35)(36)에 의해 팜 파이버(10a)가 타공판(13)의 표면을 따라 배출부(5) 방향으로 이동하면서 교반 처리되며 처리수(2)의 흐름방향은 팜 파이버(10a)가 이동하는 방향의 반대방향이다.

상기 타공판(13)은 교반기(11)의 하부를 감싸도록 "

" 형상의 호형으로 구성되며, 소정 직경의 원형이나 타원형 구멍(51)이 소정 간격으로 형성되어 팜 파이버(10)에 혼재된 이물질이나 팜 파이버(10a)의 부스러기 등이 상기 구멍(51)을 통과하여 처리조(3)의 바닥(3a)으로 안착하거나 부유하게 되며, 바닥(3a) 하부에 설치되는 개폐밸브(8)를 개방시켜 퇴수관(9)이 열리면 일부의 처리수(2)와 함께 배출되면서 처리조(3)가 청소되며, 청소가 끝나 개폐밸브(8)를 폐쇄시키면 처리수(2)의 배출이나 소모가 방지된다.

상기에서 타공판(13)은 고정되어 있고 교반봉(33)(34)(35)(36)은 회전하므로 서로 접촉하거나 닿지 않을 정도, 예컨대 3~50㎜로 이격시켜 팜 파이버(10a)가 교반되면서 진행방향으로 이동할 수 있도록 구성된다.

본 발명에서 처리조(3)의 바닥(3a)은 퇴수관(9) 방향으로 낮아지는 경사 구조로 구성하면 이물질이나 부유물 등이 퇴수관(9)으로 쉽게 모이며, 따라서 퇴수관(9)을 개방 및 폐쇄시키는 방법으로 이물질이나 부유물 또는 퇴적물 등을 쉽게 배출시켜 처리할 수 있다.

상기 구멍(51)의 직경(지름)은 웹(Web) 상태의 팜 파이버(10a)가 밑으로 빠지거나 쳐지지 않는 정도의 크기, 이를테면 5~10㎜가 바람직하다.

상기 타공판(13)과 타공판(13)이 연결되는 부분은 상승 돌출부(50)가 구성되어 팜 파이버(10a)의 교반 효과가 상승되며 역방향으로의 이동이 방지된다. 즉, 팜 파이버(10a)가 교반봉(33)(34)(35)(36)의 회전 가압에 의해 배출부(5) 방향으로 밀리면서 상승 돌출부(50)를 타고 넘어가 후속하는(다음번) 타공판(13)으로 유입되면서 해당 교반기(11)에 의해 재차 교반과 이송이 이루어지며, 이러한 과정이 연속되면서 대부분의 잔류 비료 성분이 처리수(2)에 용해 및 제거되며, 교반기(11) 및 타공판(13)의 개수가 증가할수록 잔류 비료 성분의 용해 및 제거 효율이 증대된다.

상기 상승 돌출부(50)의 높이(h2)는 처리수(2) 높이(h1)의 2/3 내지 1/2로 유지함으로써 타공판(13)과 교반봉(33)(34)(35)(36)에 의해 팜 파이버(10a)의 교반이 보다 효율적으로 이루어지며, 교반되는 팜 파이버(10a)는 상승 돌출부(50)의 상부에 형성되는 소정 높이(h3)의 수중 공간(2b)을 통하여 뒷단(후단)의 타공판(13)과 교반기(11)로 이동되므로 팜 파이버(10a)의 교반과 이동이 수중에서 이루어진다.

상기 수중 공간(2b)의 높이(h3)는 뒷단으로 이동하는 팜 파이버(10a)가 상수면(2a) 위로 돌출되지 않도록 하는 것이 바람직하며, 물론 팜 파이버(10a)의 상부 일부가 상수면(2a) 위로 돌출되더라도 교반기(11)의 회전부하나 팜 파이버(10a)의 이동부하에 거의 영향을 주지 않는다.

상기 타공판(13)은 처리조(3)의 바닥(3a)으로부터 이격시켜 이물질이나 팜 파이버(10a)의 부스러기 등이 타공판(13)의 구멍(51)을 지나 바닥(3a)으로 모인 다음 퇴수관(9)을 통하여 배출될 수 있도록 함이 바람직하다.

본 발명 교반기(11)의 동력전달수단은 다음과 같다.

도 3, 도 4와 같이 축봉(21)의 일측 단부에 체인기어(37)(38)(39)(40)(41)가 고정되고, 상기 체인기어(37)와 체인기어(38)는 체인(42)으로 연결되고, 상기 체인기어(39)와 체인기어(40)는 체인(43)으로 연결되고, 감속기(44)의 출력축에 고정되는 체인기어(45)와 상기 체인기어(41)는 체인(46)으로 연결되고, 감속기(44)의 입력축에 고정되는 체인기어(47)와 모터(12)의 회전축에 고정되는 체인기어(48)는 체인(49)으로 연결되어 모터(12)의 회전력이 감속된 다음 복수의 교반기(11)로 각각 전달되므로 교반기(11)가 설정된 속도와 회전방향(도 2의 반시계방향)으로 회전하게 된다.

본 발명에서 전처리 대상인 팜열매 빈다발(EFB)은 처리수(2)와의 접촉을 최대화하기 위하여 분쇄 및 압착함으로써 섬유질이 느슨해지거나 해리 또는 와해된 팜 파이버(fiber) 상태로 준비된 다음 처리조(3)의 투입부(4)로 투입되고 교반기(11)에 의해 처리조(3) 후단에 위치하는 배출부(5) 방향으로 교반 및 이동하면서 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등의 잔류 비료 성분은 처리수(2)에 대부분 용해 처리되면서 제거된다.

본 발명에서 처리수(2)는 강물, 저수지 및 지하수 물이나 상수, 공업용수, 농업용수 등을 사용할 수 있으며, 강물이나 저수지 물은 용해도가 높아 전처리에 사용하기에 매우 적당하며, 팜 파이버(10a)의 진행방향과 처리수(2)의 흐름방향이 역방향이므로 최종 배출되는 팜 파이버(10b)가 깨끗하게 세척될 뿐 아니라 잔류 비료 성분이 대부분 용해되어 제거되는 효과가 있다.

상기 처리수(2)의 수온은 상온 이상으로 유지하고, 팜 파이버(10a)가 처리수(2)에 침적되는 시간은 60분 ~ 90분 유지되도록 교반기(11)의 회전속도를 제어함으로써 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등의 잔류물이 보다 효율적으로 제거된다.

아래 표1은 팜 파이버(10)의 전처리 전과 전처리 후의 제거율 비교표로, 포타슘(K)의 경우 전치리 하기 전의 잔류량은 1.15~1.25% 였으나, 본 발명을 이용하여 전처리 한 후 잔류량은 0.2% 이하여서 85~90% 정도의 포타슘(K)이 제거되었음을 알 수 있다. 또한, 염화물(CI)의 경우 전치리 하기 전의 잔류량은 0.25~0.35% 였으나, 본 발명을 이용하여 전처리 후의 잔류량은 0.05% 이하여서 85~90% 정도의 염화물(CI)이 제거되었음을 알 수 있어서 전처리 효과의 우수성을 알 수 있다.

	전처리 전 잔류량	전처리 후 잔류량	제거율
포타슘(K), %	1.15~1.25	< 0.2	>85%
염화물(CI), %	0.25~0.35	< 0.05	>85%

본 발명의 전처리 장치(1)는 팜 파이버(10)가 투입되면 교반기(11)에 의해 전진과 교반이 이루어지며, 다량의 처리수(2)가 침투된 상태이므로 배출부(5)로 배출되는 팜 파이버(10b)의 함수율은 80%에 이른다.

따라서 본 발명에서는 탈수기 및/또는 압착기(도시안됨)를 이용하여 팜 파이버(10b)의 함수율이 50% 이하가 되도록 탈수 및/또는 압착시키면 일반 펠릿 제조장치를 이용하여 펠릿을 제조할 수 있게 되며, 처리조(3)에서 배출되는 팜 파이버(10b)는 전처리에 의해 대부분의 잔류 비료 성분이 제거된 상태이므로 고품질의 연료용 펠릿으로 제조할 수 있다.

즉, 본 발명 전처리 방법에 의해 포타슘(K) 잔류량이 0.2% 이하이고 염화물(CI) 잔류량이 0.05% 이하인 팜 부산물 또는 팜 파이버를 펠릿 제조 과정을 거쳐 얻어진 고품질의 펠릿을 더 포함한다.

종래 팜 부산물을 이용하여 제조된 펠릿은 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등의 비료 성분이 제거되지 않아 보일러 연료로 사용할 때 연소시에 잔류 비료 성분들 중 과다한 염화물(Cl)은 보일러 내에서 고온 부식의 원인이 되고, 또한 과다한 포타슘(K)은 재(Ash)의 용융온도를 떨어 뜨려 클링커를 생성시키는 등의 문제점이 있었으나, 본 발명의 팜 파이버(10b)는 이들 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등이 거의 또는 대부분 제거된 상태이므로 상기와 같은 종래 문제점들이 한꺼번에 해소된다.

본 발명은 팜열매 빈다발(EFB)에 다량 함유된 포타슘(K)과 염화물(Cl)의 성분이 85~90% 정도 감량되므로 산업용 보일러의 연료 펠릿으로서 사용이 가능할 뿐 아니라, 팜열매 빈다발(EFB)을 유용한 자원으로 재활용함으로써 자연상태에서 썩고 부패되면서 주변 환경을 오염시키는 요인이 없어지며, 또한 신재생 에너지의 수요가 증대되는 상황에서 안정적이고 경제적인 바이오매스 연료 펠릿 생산용 주 재료로서 사용이 가능하여 부가적인 일자리 창출과 수익모델이 될 수 있다.

본 발명에서 팜열매 빈다발(EFB)을 전처리하여 연료 펠릿으로서 품질을 향상(개선)시키는 제조공정의 일부 단계를 생략하거나 치환 또는 부가할 수 있음은 물론이다.

본 발명에서 교반기(11)를 구성하는 교반봉(33)(34)(35)(36)은 팜 파이버(10a)의 처리량과 침적시간에 따라 수량을 증감(30~100개)할 수 있으며, 처리수(2)는 폐열을 활용하여 50 ~ 70℃로 가온함으로써 용해도를 더욱 증진시킬 수 있다.

상기 팜 파이버(10a)는 함수율이 매우 높아서 처리수(2)로 투입하면 가라앉게 되지만, 교반봉(33)(34)(35)(36)에 의해 처리수(2) 속에서 교반 및 이동하므로 교반부하 및 이동부하가 크게 감소된다.

상기 용해과정에서 포타슘(K)과 염화물(Cl) 성분은 많은 량으로 용해되지만, 다른 이온성 물질도 용해가 되어 비료 성분에 포함된 화학물질이 상당부분 제거되는 효과가 달성되며, 포타슘(K)과 염화물(Cl) 등이 용해된 처리수(2)는 배수관(7)을 통하여 배수되므로 처리수(2)의 오염이 방지된다.

본 발명은 처리수(2)에 용해된 화학물질은 잔류 비료 성분에서 유래 되었으므로 이들이 용해된 처리수(2)는 팜유 생산공장에서 가동하는 대용량의 폐수처리장치를 이용하여 용이하게 처리할 수 있어서 환경문제가 유발되지 않는다.

본 발명에서 처리조(3)는 적어도 하나 이상이며, 상황에 따라서는 여러 개의 처리조(3)가 조합 구성될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

(1)--전처리 장치 (2)--처리수
(3)--처리조 (3a)--바닥
(4)--투입부 (5)--배출부
(6)--급수관 (7)--배수관
(8)--개폐밸브 (9)--퇴수관
(10)(10a)(10b)--팜 파이버 (11)--교반기
(12)--모터 (13)--타공판(또는 걸름망)
(14)--경사 배출판 (15)--급수원
(16)(17)--개폐밸브 (19)(20)--원판
(21)--축봉 (22)(23)--축브라켓
(25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)--고정봉
(33)(34)(35)(36)--교반봉 (37)(38)(39)(40)(41)--체인기어
(42)(43)(46)(49)--체인 (44)--감속기
(50)--상승 돌출부 (51)--구멍
(52)--공간부 (h1)(h2)(h3)--높이
(L)--간격 (θ)--각도

Claims

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처리수가 담수되는 처리조;
상기 처리조 선단에 마련되고 전처리 대상 팜 파이버가 투입되는 투입부;
상기 처리조 후단에 마련되고 전처리된 팜 파이버가 배출되는 배출부;
상기 처리조 후단에 설치되고 처리수를 공급하는 급수관;
상기 처리조 선단에 설치되고 처리조 선단으로 흐르는 처리수를 배출시키는 배수관;
상기 처리조 바닥에 설치되는 적어도 하나 이상의 개폐밸브 및 퇴수관;
상기 처리조에 축 설치되고 팜 파이버를 처리수의 수중에서 교반시키면서 처리조 후단으로 이송시키는 복수의 교반기;
상기 교반기의 하부를 에워싸는 타공판;
상기 타공판에 소정 간격으로 형성되는 소정 크기의 구멍;
상기 교반기를 회전시키는 모터 및 동력전달수단; 을 포함하고,
상기 교반기는,
평행하는 좌우 한 쌍의 원판;
상기 원판의 중앙을 관통하여 고정되는 축봉;
상기 축봉의 양측부를 축지지하는 축브라켓;
상기 원판 사이에 고정되고 축봉과 평행하는 복수의 고정봉;
상기 고정봉과 직교하는 방향으로 소정 간격과 복수의 열로 고정되고 중간 부분이 절곡된 복수의 교반봉;
상기 축봉과 고정봉 사이에 형성되는 공간부;
를 포함하는 고품질 펠릿 제조용 팜 부산물의 전처리 장치.
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