KR102027767B1

KR102027767B1 - 폐목재를 활용한 바이오 srf 성형제품 제조방법

Info

Publication number: KR102027767B1
Application number: KR1020180147215A
Authority: KR
Inventors: 서대원
Original assignee: 서대원
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2019-10-02

Abstract

본 발명은 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법에 관한 것으로서, (A) 생활계 폐목재, 건설폐목재, 사업장폐목재, 임목부산물 중에서 어느 1군 이상의 폐목재를 수거하는 단계; (B) 상기 수거된 폐목재를 파쇄하는 단계; (C) 상기 파쇄된 폐목재로부터 마그네틱을 이용하여 철을 비롯한 금속류를 선별 제거하는 단계; (D) 상기 금속류가 제거된 파쇄 폐목재에 대해 메쉬를 이용하여 크기를 선별하는 단계; (E) 상기 선별된 파쇄 폐목재에 대해 열풍 공급과 더불어 마이크로파 또는 감마선 조사를 통해 건조 처리하여 수분함량을 낮추는 단계; (F) 상기 (E)단계를 마친 결과물을 목분으로 분쇄하는 단계; (G) 상기 목분을 펠릿성형기에 투입하여 펠릿으로 성형하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 폐목재류를 이용하여 효율성이 좋은 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있고, 특히 수분함량은 낮추고 탄소함량과 발열량은 증대시킬 수 있는 양질의 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있으며, 이를 통해 폐목재류의 재활용율 및 에너지자원화율을 높일 수 있다.

Description

폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법{Method for Manufacturing Biomass Solid Refuse Fuel Products Using Waste Wood}

본 발명은 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐목재류의 재활용율 및 에너지자원화율을 높일 수 있도록 하고 폐목재류를 이용하여 효율성이 좋은 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있도록 한 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고형연료(SRF; Soild Refuse Fuel)는 가연성폐기물(지정폐기물 및 감염성 폐기물을 제외)을 선별, 파쇄, 건조, 성형 등의 공정을 거쳐 법률이 정하는 품질기준에 적합하게 고체상의 연료로 제조한 것을 의미하며, 이러한 고형연료제품은 폐기물 재활용의 범위를 확장하여 폐기물의 재활용율을 높이고 국가자원관리의 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.

상기 고형연료제품은 종래 RPF(Refuse Plastic Fuel), RDF(Refuse Derived Fuel), TDF(Tire Derived Fuel), WCF(Wood Chip Fuel)의 4가지 분류방식에서 현재는 통일된 고형연료 및 제품기준의 현실화를 위해 일반 고형연료제품(SRF)과 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)의 2가지 분류방식으로 나뉘어 있다.

이때, 상기 일반 고형연료제품(SRF)과 구분되는 바이오 SRF는 [폐기물관리법] 제2조4호의 지정폐기물이 아닌 폐지류, 농업폐기물, 폐목재류, 식물성 잔재물, 초본류 폐기물, 그 외에 에너지원으로 사용이 가능하다고 환경부장관이 인정해서 고시하는 바이오매스 폐기물의 가연성 고형폐기물을 사용하여 제조한 고체형 연료를 의미하며, 성형제품과 비성형제품으로 구분되어 있다.

이와 같은 상기 바이오 SRF는 폐 바이오매스를 에너지원으로 재활용할 수 있는 장점을 갖기는 하나, 높은 수분 함유량에 의해 생물학적 분해가 일어나 효율성이 떨어질 수 있다.

한편, 성형 바이오 SRF는 우드펠릿과는 차이가 있으며, 우드펠릿은 방부제나 도료 등의 화학물질이나 유해물질에 오염되지 않은 목재를 소재로 하여 압축 성형해 생산하는 작은 원통 모양의 표준화된 목질계 바이오연료를 의미한다.

부연하면, 우드펠릿이 오염되지 않은 목재와 가공 과정에서 필연적으로 발생하는 부산물들을 가지고 생산하는 반면에 펠릿형태의 성형 바이오 SRF는 폐목재들과 폐자원들을 가지고 제조하는 데서 그 차이가 있다 할 수 있으며, 우드펠릿은 일반 가정용이나 발전소 등에 많이 사용되고, 펠릿형태의 성형 바이오 SRF는 산업체나 발전소, 지역난방 등지에서 많이 사용된다.

또한, 상기 바이오 SRF는 폐기물 발생을 최소화할 수 있고 폐기물 중 가용 자원의 재활용을 극대화할 수 있어 국내에서는 신재생에너지로 간주하고 있다.

한편, 종래 바이오 SRF 관련하여 국내등록특허 제10-1272889호와 국내공개특허 제10-2017-0027974호에서는 폐목재를 이용하여 고형연료를 제조하는 내용을 개시하고 있고, 국내등록특허 제10-1539224호에서는 하폐수의 슬러지를 이용하여 고형연료를 제조하는 내용을 개시하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1272889호 대한민국 등록특허공보 제10-1539224호 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0027974호

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 폐목재류의 재활용율 및 에너지자원화율을 높일 수 있도록 하고 폐목재류를 이용하여 효율성이 좋은 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있도록 한 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 친환경 및 바이오매스 함량이 높은 폐목재류와 커피박을 적절하게 혼합하여 뛰어난 연소성을 발휘할 수 있는 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있도록 한 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 수분함량은 낮추고 탄소함량과 발열량은 증대시킬 수 있는 양질의 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있도록 한 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법은, (A) 생활계 폐목재, 건설폐목재, 사업장폐목재, 임목부산물 중에서 어느 1군 이상의 폐목재를 수거하는 단계; (B) 상기 수거된 폐목재를 파쇄하는 단계; (C) 상기 파쇄된 폐목재로부터 마그네틱을 이용하여 철을 비롯한 금속류를 선별 제거하는 단계; (D) 상기 금속류가 제거된 파쇄 폐목재에 대해 메쉬를 이용하여 크기를 선별하는 단계; (E) 상기 선별된 파쇄 폐목재에 대해 열풍 공급과 더불어 감마선 조사를 통해 건조 처리하여 수분함량을 낮추는 단계; (F) 상기 (E)단계를 마친 결과물을 목분으로 분쇄하는 단계; (G) 상기 목분을 펠릿성형기에 투입하여 펠릿으로 성형하는 단계;를 포함하며, 상기 (E)단계에서는, 110~120℃의 열풍을 2~3시간 동안 공급하고, 마이크로파 또는 감마선 조사는 열풍을 공급하는 시간 동안에 10분 조사 후 5분 정지를 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법은, (A) 생활계 폐목재, 건설폐목재, 사업장폐목재, 임목부산물 중에서 어느 1군 이상의 폐목재를 수거하는 단계; (B) 상기 수거된 폐목재를 파쇄하는 단계; (C) 상기 파쇄된 폐목재로부터 마그네틱을 이용하여 철을 비롯한 금속류를 선별 제거하는 단계; (D) 상기 금속류가 제거된 파쇄 폐목재에 대해 메쉬를 이용하여 크기를 선별하는 단계; (E) 상기 선별된 파쇄 폐목재에 대해 감마선 조사를 통해 건조 처리하여 수분함량을 1차적으로 낮추는 단계; (F) 상기 (E)단계를 마친 결과물을 산소가 없는 환원분위기의 대기압과 180~450℃의 온도 조건하에서 1~2시간 동안 반탄화 처리함으로써 수분함량을 2차적으로 낮추면서 탄소함량과 발열량을 증대시키는 단계; (G) 상기 (F)단계를 마친 결과물을 목분으로 분쇄하는 단계; (H) 상기 목분을 펠릿성형기에 투입하여 펠릿으로 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 (F)단계에서는, 180~250℃ 구간에서 30분 내지 1시간 동안 1차 열분해 반응을 유도한 다음 250~450℃ 구간에서 30분 내지 1시간 동안 2차 열분해 반응을 유도하여 반탄화 처리할 수 있다.

여기에서, 상기 펠릿성형기를 이용하여 펠릿 성형하는 단계에서는 상기 목분에 발열량 증대를 위한 커피박을 일정량 혼합하여 펠릿성형기로 투입하며, 상기 폐목재에 의한 목분이 갖는 회분 성분을 감쇠시키면서 발열량을 증대시킬 수 있도록 목분 사용량에 비해 커피박 사용량을 더 크게 하되, 상기 목분 100중량부에 대하여 커피박 110~120중량부를 혼합 조성할 수 있다.

여기에서, 상기 (F)단계는, 상기 (E)단계를 마친 결과물에 대해 지속적인 정량 투입이 가능하게 한 스크류이송부; 상기 스크류이송부로부터 (E)단계를 마친 결과물을 공급받아 반탄화 처리하는 공간을 가지고, 산소가 없는 환원분위기를 조성하기 위한 유동화가스를 고루 분산시킬 수 있도록 10~30㎛ 직경의 미세공을 다수 형성한 가스분산처리부가 바닥에 배치되며, 전기에 의한 열공급이 이루어지도록 된 반탄화처리부; 상기 반탄화처리부 내에 1개 이상 설치되고, PID방식에 의한 온도 제어를 통해 설정온도를 정확히 제어 및 설정온도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 열전대부 를 포함하는 반탄화처리장치를 이용하여 실시하되, 상기 반탄화처리부의 내부에는 0.5~1mm의 입경을 갖는 산화알루미늄을 유동매체로 투입한 상태에 가스분산처리부를 통해 35~40ℓ/min의 유속으로 유동화가스를 유입시키면서 열분해 반응을 유도하여 파쇄 폐목재에 대해 반탄화 처리함과 동시에 유동매체인 산화알루미늄의 흡착특성에 의해 반탄화 처리되는 파쇄 폐목재로부터 이에 함유되는 중금속을 흡착하여 제거하도록 처리할 수 있다.

여기에서, 상기 (F)단계에서는, 상기 반탄화처리장치를 이용한 반탄화 종료 후, 고온 상태에서 외부 유입공기에 의한 반탄화물의 산화를 방지할 수 있도록 하기 위해 반탄화처리부 측 열공급을 정지한 상태에서도 가스분산처리부를 통해 유동화가스를 지속적으로 흘려보내면서 반탄화처리부 측 내부 온도를 냉각시키되 외부 실온과 동일한 온도까지 냉각시킨 상태에 반탄화처리부로부터 유동매체와 반탄화물을 회수 처리할 수 있다.

여기에서, 상기 폐목재선별망을 이용하여 파쇄 폐목재에 대해 크기를 선별하는 단계에서는, 금속류가 제거된 파쇄 폐목재를 이송 처리 및 폐목재선별망 측으로 낙하시켜 공급하는 제1단계; 상기 폐목재선별망을 통과하는 파쇄 폐목재를 선별하여 후속 처리단계로 이송하는 제2단계; 상기 선별된 파쇄 폐목재 이외에 폐목재선별망에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출하는 제3단계; 상기 분리 배출된 파쇄 폐목재를 폐목재 파쇄단계로 이송하는 제4단계;를 포함하며, 상기 폐목재선별망에는 일측에 모터의 회전축을 연결하되 수평면 기준으로 폐목재선별망을 상하방향 회전 제어하도록 결합하고 타측에 실린더를 연결하여 폐목재선별망을 전후진 이동 가능하게 구성함으로써 폐목재선별망의 전진 이동 및 회전 제어를 통해 폐목재선별망에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출한 후 다시 후진 이동을 통해 원래의 선별 위치로 복귀할 수 있도록 하며, 분리 배출한 파쇄 폐목재는 이송컨베이어나 스크류이송기를 통해 폐목재 파쇄단계로 이송 처리하도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 폐목재류를 이용하여 효율성이 좋은 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있고, 특히 수분함량은 낮추고 탄소함량과 발열량은 증대시킬 수 있는 양질의 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있으며, 이를 통해 폐목재류의 재활용율 및 에너지자원화율을 높일 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.

본 발명은 친환경 및 바이오매스 함량이 높은 폐목재류에 커피박을 적절하게 혼합하여 제조하는 경우 더욱 뛰어난 연소성을 발휘할 수 있는 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있는 유용함을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법에 있어 폐목재선별망을 이용한 크기 선별시 폐목재선별망에 남겨진 폐목재를 분리 배출하기 위한 연결 구성을 나타낸 개략적 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법에 있어 반탄화 처리단계에 사용되는 반탄화 처리장치를 나타낸 개략적 구성도이다.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 폐목재 수거단계(S10), 폐목재 파쇄단계(S20), 금속류 선별 제거단계(S30), 파쇄 폐목재 크기 선별단계(S40), 건조 처리단계(S50), 목분 분쇄단계(S60), 및 펠릿 성형단계(S70)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 폐목재 수거단계(S10)는 생활계 폐목재, 건설폐목재, 사업장폐목재, 임목부산물 중에서 어느 1군 이상의 폐목재를 수거하는 단계이다.

상기 생활계 폐목재는 순수 목재나 합판 또는 MDF 등의 폐가구류, 인삼지주목이나 버섯재배목 등의 농업폐목재, 가로수나 정원수 등의 전지목, 과일이나 어류의 목재상자, 놀이터아 공원 야외시설물의 방부폐목재를 포함한다.

상기 건설폐목재는 비계목이나 받침목 또는 토류판 등의 각재류, 거푸집 등의 합판류, 파레트, 철거목, 건축 내외장재, 목조주택이나 목조교량 또는 펜스 등의 방부폐목재를 포함한다.

상기 사업장폐목재는 톱밥이나 수피 등의 제재부산물, 목재분진, 목재 가공공장 부산물, 파레트, 목재포장상자, 전선드럼목재, 선박해체목, 철도침목 등을 포함한다.

상기 임목부산물은 벌목 등 산림작업 잔재물로서, 뿌리나 가지 및 줄기를 포함한다.

상기 폐목재 파쇄단계(S20)는 상기 수거된 폐목재를 파쇄기를 이용하여 파쇄 처리하는 단계이다.

상기 금속류 선별 제거단계(S30)는 상기 파쇄기를 이용하여 파쇄 처리된 폐목재로부터 마그네틱을 이용하여 철을 비롯한 금속류를 선별 제거하는 단계이다.

이때, 상기 파쇄된 폐목재에 대해 오염물질 등이 묻어있는 경우에는 다양한 방식을 활용하여 이를 제거하는 작업을 수행할 수 있다.

상기 파쇄 폐목재 크기 선별단계(S40)는 상기 금속류가 제거된 파쇄 폐목재에 대해 폐목재선별망을 이용하여 일정 크기 이내의 것으로 크기를 선별하는 단계이다.

이때, 상기 파쇄 폐목재 크기 선별단계(S40)는 금속류가 제거된 파쇄 폐목재를 이송 처리 및 폐목재선별망 측으로 낙하시켜 공급하는 제1단계와, 상기 폐목재선별망을 통과하는 선별된 파쇄 폐목재를 후속 처리단계 즉 건조 처리단계(S50)로 이송하는 제2단계와, 상기 선별된 파쇄 폐목재 이외에 폐목재선별망에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출하는 제3단계, 및 상기 분리 배출된 파쇄 폐목재를 폐목재 파쇄단계(S20)로 이송 처리하여 다시 파쇄 처리하도록 하는 제4단계로 세분화할 수 있다.

여기에서, 상기 파쇄 페목재의 크기를 선별하기 위해 사용되는 폐목재선별망(10)에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 일측에 모터(20)의 회전축을 연결하되 수평면 기준으로 폐목재선별망을 상하방향 회전 제어하도록 결합하고 타측에 실린더(30)를 연결하여 폐목재선별망을 전후진 이동 가능하게 구성함으로써 폐목재선별망(10)의 전진 이동시킨 다음 회전 제어를 통해 폐목재선별망(10)에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출하고, 다시 폐목재선별망(10)의 후진 이동을 통해 원래의 선별작업 위치로 복귀할 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 폐목재선별망(10)에 연결된 모터(20) 및 실린더(30)를 이용하여 선별된 폐목재와 분리 배출한 파쇄 폐목재는 이송컨베이어나 스크류이송기를 통해 폐목재 파쇄단계(S20)로 이송 처리한다.

상기 건조 처리단계(S50)는 상기 일정 크기를 갖는 것으로 선별된 파쇄 폐목재에 대해 열풍 공급과 더불어 감마선 조사 등의 전자파를 동시에 수행함으로써 파쇄 폐목재에 대해 건조 처리하여 수분함량을 낮추는 단계이다.

이때, 상기 건조 처리단계(S50)에서는 110~120℃의 열풍을 2~3시간 동안 공급하고, 감마선 조사는 열풍을 공급하는 시간 동안에 10분 조사 후 5분 정지를 반복하도록 제어함이 바람직하다.

여기에서, 상기 열풍을 통해서는 파쇄 폐목재에 대해 표면 측 수분함량을 빠르게 낮추는 기능을 하고, 상기 감마선을 통해서는 파쇄 폐목재에 대해 내부 조직까지 건조시켜 수분함량을 빠르게 낮추는 기능을 하며, 수분함량을 낮추기 위한 효율을 높일 수 있다.

여기에서, 상기 감마선 조사를 통해서는 파쇄 폐목재에 대해 살균력을 제공할 수 있어 수분함량을 낮추는 역할뿐만 아니라 중금속 등의 오염물질을 제거하는 기능을 함께 발휘할 수 있으며, 이후 파쇄 폐목재에 대한 분쇄시 목분 분쇄작업에 따른 용이한 작업을 가능하게 하는 전처리 기능을 한다.

상기 건조 처리단계(S50)를 통해서는 수분함량을 10wt% 이내로 낮출 수 있으며, 바이오 SRF의 품질기준을 만족시킬 수 있다.

상기 목분 분쇄단계(S60)는 상기 건조 처리단계(S50)를 마친 결과물을 핀밀 또는 제트밀을 이용하여 목분(wood flour)으로 분쇄하는 단계이다.

상기 펠릿 성형단계(S70)는 상기 목분을 펠릿성형기에 투입하여 펠릿으로 성형하는 단계이다.

이때, 상기 펠릿성형기를 이용하여 펠릿 성형하는 단계에서는 상기 목분에 발열량 증대를 위한 커피박을 일정량 혼합하여 펠릿성형기로 투입할 수 있다.

여기에서, 상기 목분 대비 커피박 사용량은 폐목재에 의한 목분이 갖는 회분 성분을 감쇠시키면서 발열량을 증대시킬 수 있도록 목분 사용량에 비해 커피박 사용량을 더 크게 함이 바람직한데, 상기 목분 100중량부에 대하여 커피박 110~120중량부를 혼합 조성함이 바람직하다.

상기 커피박은 원두에서 커피를 추출하고 남은 커피 찌꺼기를 일컫는 것으로서, 목질계 바이오매스에 기원하기 때문에 셀룰로오스, 헤미 셀룰로오스, 리그닌의 성분이 목재와 비슷한 수준으로 함유되어 있으며, 중금속이 없는 친환경 재료이다.

상기 커피박은 폐목재에 비해 수분은 높으나 회분이 적고 발열량이 큰 특성을 나타내는 친환경 재료이다.

여기에서, 상기 커피박에 대해 110중량부 미만으로 첨가하는 경우 발열량 개선에 도움을 주지 못하고, 120중량부를 초과하는 경우 회분 감소의 장점을 제공하나 잘뭉치지 않고 부스러짐이 많아 성형에 따른 어려움 및 내구성이 저하될 수 있다.

여기에서, 상기 커피박은 열풍 건조 또는 반탄화 처리를 통해 수분함량을 낮추고 발열량을 높인 상태로 사용함이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법은 다른 실시예로 제조할 수도 있는데, 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법은 폐목재 수거단계(S110), 폐목재 파쇄단계(S120), 금속류 선별 제거단계(S130), 파쇄 폐목재 크기 선별단계(S140), 건조 처리단계(S150), 반탄화 처리단계(S160), 목분 분쇄단계(S170), 및 펠릿 성형단계(S180)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 폐목재 수거단계(S110) 내지 파쇄 폐목재 크기 선별단계(S140)는 도 1 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한 상기 폐목재 수거단계(S10) 내지 파쇄 폐목재 크기 선별단계(S40)와 동일하게 실시하므로 이를 준용하기로 하며, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이어서, 상기 건조 처리단계(S150)는 상기 파쇄 폐목재 크기 선별단계(S140)를 통해 선별된 파쇄 폐목재에 대해 감마선 조사를 통해 건조 처리하여 수분함량을 1차적으로 낮추는 단계이다.

상기 감마선 조사를 통해서는 파쇄 폐목재에 대해 표면에서부터 내부 조직까지 건조시켜 수분함량을 빠르게 낮추는 기능을 하며, 수분함량을 낮추기 위한 효율을 높일 수 있다.

상기 건조 처리단계(S150)를 통해서는 수분함량을 10~15wt% 이내로 낮출 수 있다.

상기 반탄화 처리단계(S160)는 상기 건조 처리단계(S150)를 마친 결과물을 산소가 없는 환원분위기의 대기압과 180~450℃의 온도 조건하에서 1~2시간 동안 반탄화 처리함으로써 수분함량을 2차적으로 낮추면서 탄소함량과 발열량을 증대시키는 단계이다.

이때, 상기 반탄화 처리단계(S160)에서는 180~250℃ 구간에서 30분 내지 1시간 동안 1차 열분해 반응을 유도한 다음 250~450℃ 구간에서 30분 내지 1시간 동안 2차 열분해 반응을 유도하여 반탄화 처리할 수 있다.

여기에서, 상기 반탄화 처리단계(S160)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 반탄화처리장치(100)를 이용하여 실시할 수 있는데, 상기 건조 처리단계(S150)를 마친 결과물에 대해 지속적인 정량 투입이 가능하게 한 스크류이송부(110)와, 상기 스크류이송부(110)로부터 상기 건조 처리단계를 마친 결과물을 공급받아 반탄화 처리하는 공간을 가지고 산소가 없는 환원분위기를 조성하기 위한 유동화가스를 고루 분산시킬 수 있도록 10~30㎛ 직경의 미세공을 다수 형성한 가스분산처리부(130)가 바닥에 배치되며 전기에 의한 열공급이 이루어지도록 된 반탄화처리부(120)와, 상기 반탄화처리부(120) 내에 1개 이상 설치되고 PID방식에 의한 온도 제어를 통해 설정온도를 정확히 제어 및 설정온도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 열전대부(140)를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.

상기 반탄화처리부(120)의 내부에는 0.5~1mm의 입경을 갖는 산화알루미늄을 유동매체로 투입한 상태에 가스분산처리부(130)를 통해 35~40ℓ/min의 유속으로 유동화가스를 유입시키면서 열분해 반응을 유도하여 파쇄 폐목재에 대해 반탄화 처리함과 동시에 유동매체인 산화알루미늄의 흡착특성을 통해 반탄화 처리되는 파쇄 폐목재로부터 이에 함유되는 중금속을 흡착하여 제거하도록 처리함이 바라직하다.

또한, 상기 반탄화 처리단계(S160)에서는 상기 반탄화처리장치(100)를 이용한 반탄화 종료 후, 고온 상태에서 외부 유입공기에 의한 반탄화물의 산화를 방지할 수 있도록 하기 위해 반탄화처리부(120) 측 열공급을 정지한 상태에서도 가스분산처리부(130)를 통해 유동화가스를 지속적으로 흘려보내면서 반탄화처리부(120) 측 내부 온도를 냉각시키되 외부 실온과 동일한 온도까지 냉각시킨 상태에 반탄화처리부로부터 유동매체와 반탄화물을 회수 처리할 수 있도록 한다.

여기에서, 상기 회수 처리한 반탄화물은 유동매체와 분리하여 사용한다.

상기 반탄화 처리단계(S160)를 통해서는 수분함량을 5wt% 이내로 낮출 수 있다.

상기 목분 분쇄단계(S170)는 상기 반탄화 처리단계(S160)를 마친 결과물(반탄화물)을 핀밀 또는 제트밀을 이용하여 목분(wood flour)으로 분쇄하는 단계이다.

상기 펠릿 성형단계(S180)는 상기 목분을 펠릿성형기에 투입하여 펠릿으로 성형하는 단계이다.

한편, 본 발명에서는 도 1을 참조하여 설명한 일 실시예 및 도 2를 참조하여 설명한 다른 실시예를 통해 제조된 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품에 대해 수분과 회분 및 발열량을 분석하여 아래 표 1에 그 결과를 나타내었다.

본 발명에 있어 시험에 사용한 폐목재는 생활폐목재 중에서 폐가구를 사용하여 시료를 얻었다.

여기에서, 수분은 각 시료에 대해 105℃에서 항량(Constant Weight)이 될 때까지 건조시킨 다음 항량이 될 때까지 데시게이터 안에서 방냉한 후 건조 전후 무게차로 산정하였고, 회분은 전기로를 사용하여 건조된 시료에 질산암모늄용액(25%)을 넣고 가열하여 탄화시킨 다음 550℃의 전기로 안에서 강열한 다음 데시게이터에서 식힌 후 무게를 달아 증발접시의 무게차로부터 산정하였으며, 발열량은 단열발량계(Parr 6100, USA)를 사용하여 분석하였다.

구분	수분(wt%)	회분(wt%)	발열량(kcal/kg)
본발명 일 실시예	7.06	5.28	4,676
본 발명 다른 실시예	3.69	4.78	5,793
폐목재 원료	17.6	6.17	3,652

상기 표 1에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 바이오 SRF 성형제품은 바이오 고형연료제품의 품질기준을 만족시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

이에 따라, 본 발명을 통해서는 폐목재를 활용하여 자재 자체에 비해 수분함량은 낮추고 탄소함량과 발열량은 증대시킬 수 있는 양질의 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)을 제조할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형, 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.

S10: 폐목재 수거단계
S20: 폐목재 파쇄단계
S30: 금속류 선별 제거단계\
S40: 파쇄 폐목재 크기 선별단계
S50: 건조 처리단계
S60: 목분 분쇄단계
S70: 펠릿 성형단계

Claims

(A) 생활계 폐목재, 건설폐목재, 사업장폐목재, 임목부산물 중에서 어느 1군 이상의 폐목재를 수거하는 단계; (B) 상기 수거된 폐목재를 파쇄하는 단계; (C) 상기 파쇄된 폐목재로부터 마그네틱을 이용하여 철을 비롯한 금속류를 선별 제거하는 단계; (D) 상기 금속류가 제거된 파쇄 폐목재에 대해 폐목재선별망을 이용하여 크기를 선별하는 단계; (E) 상기 선별된 파쇄 폐목재에 대해 열풍 공급과 더불어 감마선 조사를 통해 건조 처리하여 수분함량을 낮추는 단계; (F) 상기 (E)단계를 마친 결과물을 목분으로 분쇄하는 단계; (G) 상기 목분을 펠릿성형기에 투입하여 펠릿으로 성형하는 단계;를 포함하는 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법에 있어서,
상기 (D)단계에서는 금속류가 제거된 파쇄 폐목재를 이송 처리 및 폐목재선별망 측으로 낙하시켜 공급하는 제1단계, 상기 폐목재선별망을 통과하는 선별된 파쇄 폐목재를 후속 처리단계로 이송하는 제2단계, 상기 선별된 파쇄 폐목재 이외에 폐목재선별망에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출하는 제3단계, 상기 분리 배출된 파쇄 폐목재를 폐목재 파쇄단계로 이송하는 제4단계를 포함하되,
상기 폐목재선별망에는 일측에 모터의 회전축을 연결하되 수평면 기준으로 폐목재선별망을 상하방향 회전 제어하도록 결합하고 타측에 실린더를 연결하여 폐목재선별망을 전후진 이동 가능하게 구성함으로써 폐목재선별망의 전진 이동 및 회전 제어를 통해 폐목재선별망에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출한 후 다시 후진 이동을 통해 원래의 선별 위치로 복귀할 수 있도록 하며, 분리 배출한 파쇄 폐목재는 이송컨베이어나 스크류이송기를 통해 폐목재 파쇄단계로 이송 처리되게 하며;
상기 (E)단계에서는 110~120℃의 열풍을 2~3시간 동안 공급하면서 감마선 조사는 열풍을 공급하는 시간 동안에 10분 조사 후 5분 정지를 반복하도록 제어하고, 감마선 조사를 통해 선별된 파쇄 폐목재에 대해 수분함량을 낮추면서 살균력을 제공하여 중금속을 비롯한 오염물질을 제거할 수 있도록 하며;
상기 (G)단계에서는 목분에 발열량 증대를 위한 커피박을 일정량 혼합하여 펠릿성형기로 투입하되, 상기 목분 100중량부에 대하여 커피박 110~120중량부를 혼합 조성하여 상기 폐목재에 의한 목분이 갖는 회분 성분을 감쇠시키면서 발열량을 증대시킬 수 있도록 하고, 상기 커피박은 열풍 건조 또는 반탄화 처리를 통해 수분함량을 낮추고 발열량을 높인 상태로 전처리한 것을 특징으로 하는 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법.
(A) 생활계 폐목재, 건설폐목재, 사업장폐목재, 임목부산물 중에서 어느 1군 이상의 폐목재를 수거하는 단계; (B) 상기 수거된 폐목재를 파쇄하는 단계; (C) 상기 파쇄된 폐목재로부터 마그네틱을 이용하여 철을 비롯한 금속류를 선별 제거하는 단계; (D) 상기 금속류가 제거된 파쇄 폐목재에 대해 폐목재선별망을 이용하여 크기를 선별하는 단계; (E) 상기 선별된 파쇄 폐목재에 대해 감마선 조사를 통해 건조 처리하여 수분함량을 1차적으로 낮추면서 살균력을 제공하여 중금속을 비롯한 오염물질을 제거하는 단계; (F) 상기 (E)단계를 마친 결과물을 산소가 없는 환원분위기의 대기압과 180~450℃의 온도 조건하에서 1~2시간 동안 반탄화 처리함으로써 수분함량을 2차적으로 낮추면서 탄소함량과 발열량을 증대시키는 단계; (G) 상기 (F)단계를 마친 결과물을 목분으로 분쇄하는 단계; (H) 상기 목분을 펠릿성형기에 투입하여 펠릿으로 성형하는 단계;를 포함하는 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법에 있어서,
상기 (F)단계에서는 반탄화처리장치를 이용하여 실시하되, 180~250℃ 구간에서 30분 내지 1시간 동안 1차 열분해 반응을 유도한 다음 250~450℃ 구간에서 30분 내지 1시간 동안 2차 열분해 반응을 유도하여 반탄화 처리하며;
상기 반탄화처리장치는,
상기 (E)단계를 마친 결과물에 대해 지속적인 정량 투입이 가능하게 한 스크류이송부; 상기 스크류이송부로부터 (E)단계를 마친 결과물을 공급받아 반탄화 처리하는 공간을 가지고, 산소가 없는 환원분위기를 조성하기 위한 유동화가스를 고루 분산시킬 수 있도록 10~30㎛ 직경의 미세공을 다수 형성한 가스분산처리부가 바닥에 배치되며, 전기에 의한 열공급이 이루어지고 단열 처리된 반탄화처리부; 상기 반탄화처리부 내에 1개 이상 설치되고, PID방식에 의한 온도 제어를 통해 설정온도를 정확히 제어 및 설정온도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 열전대부;를 포함하고,
상기 반탄화처리부의 내부에는 0.5~1mm의 입경을 갖는 산화알루미늄을 유동매체로 투입한 상태에 가스분산처리부를 통해 35~40ℓ/min의 유속으로 유동화가스를 유입시키면서 열분해 반응을 유도하여 파쇄 폐목재에 대해 반탄화 처리함과 동시에 유동매체인 산화알루미늄의 흡착특성에 의해 반탄화 처리되는 파쇄 폐목재로부터 이에 함유되는 중금속을 흡착하여 제거하도록 처리하며,
상기 반탄화처리장치를 이용한 반탄화 종료 후, 고온 상태에서 외부 유입공기에 의한 반탄화물의 산화를 방지할 수 있도록 하기 위해 반탄화처리부 측 열공급을 정지한 상태에서도 가스분산처리부를 통해 유동화가스를 지속적으로 흘려보내면서 반탄화처리부 측 내부 온도를 냉각시키되 외부 실온과 동일한 온도까지 냉각시킨 상태에 반탄화처리부로부터 유동매체와 반탄화물을 회수 처리하는 것을 특징으로 하는 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법.
삭제
제 2항에 있어서,
상기 펠릿성형기를 이용하여 펠릿 성형하는 단계에서는 상기 목분에 발열량 증대를 위한 커피박을 일정량 혼합하여 펠릿성형기로 투입하되, 상기 목분 100중량부에 대하여 커피박 110~120중량부를 혼합 조성하여 상기 폐목재에 의한 목분이 갖는 회분 성분을 감쇠시키면서 발열량을 증대시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법.
삭제
삭제
제 2항에 있어서,
상기 폐목재선별망을 이용하여 파쇄 폐목재에 대해 크기를 선별하는 단계에서는 금속류가 제거된 파쇄 폐목재를 이송 처리 및 폐목재선별망 측으로 낙하시켜 공급하는 제1단계; 상기 폐목재선별망을 통과하는 선별된 파쇄 폐목재를 후속 처리단계로 이송하는 제2단계; 상기 선별된 파쇄 폐목재 이외에 폐목재선별망에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출하는 제3단계; 상기 분리 배출된 파쇄 폐목재를 폐목재 파쇄단계로 이송하는 제4단계; 를 포함하며,
상기 폐목재선별망에는 일측에 모터의 회전축을 연결하되 수평면 기준으로 폐목재선별망을 상하방향 회전 제어하도록 결합하고 타측에 실린더를 연결하여 폐목재선별망을 전후진 이동 가능하게 구성함으로써 폐목재선별망의 전진 이동 및 회전 제어를 통해 폐목재선별망에 남겨진 파쇄 폐목재를 분리 배출한 후 다시 후진 이동을 통해 원래의 선별 위치로 복귀할 수 있도록 하며, 분리 배출한 파쇄 폐목재는 이송컨베이어나 스크류이송기를 통해 폐목재 파쇄단계로 이송 처리되게 하는 것을 특징으로 하는 폐목재를 활용한 바이오 SRF 성형제품 제조방법.