KR102685986B1 - 고형 연료 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 폐기 또는 소각처리를 함으로써 심각한 환경오염 문제로 대두되었던 폐 과수 봉지를 높은 화력을 발산하는 고형 연료로 재탄생시켜 환경오염을 방지할 수 있는 고형 연료 제조 장치에 관한 것이다. 본 출원 발명의 실시예에 따른 고형 연료 제조 장치는, 파라핀이 코팅된 폐지를 수용하 여 120℃ 내지 220℃ 의 범위내의 온도에서 30분 내지 400분의 범위 내의 시간 동안 가열하는 챔버, 상기 가열 챔버에서 배출되는 폐지의 크기가 1 mm 내지 5mm 내의 범위가 되도록 파쇄하는 파쇄기, 상기 파쇄기로 파쇄된 폐지 및 하수 슬러지 탄화물을 수용한 후, 혼합 및 분쇄하여 파쇄된 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는 혼합분쇄기, 상기 혼합분쇄기로 미립화된 폐지를 포함하는 분쇄물을 수용하고, 또한 폐오일 및 물을 수용한 후 배합하는 배합기, 및 상기 배합기로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 출원은 파라핀이 코팅된 폐지를 이용한 고형 연료 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
환경보호와 자원의 순환적 지속가능성을 확보하기 위하여 국내「폐기물관리법」에서는 발생을 최대한 억제하고, 「자원순환기본법」에서는 발생한 폐기물을 친환경적으로 재활용함으로서 환경보전과 국민의 질적 향상에 이바지하도록 하고 있다. 우리생활에서 발생되는 모든 폐기물에 적용되는 법이므로 농업 분야에서도 예외일 수는 없다.
이에 따라, 환경보호와 농업 시설 보존을 위해 농업부산물인 영농폐기물에 대한 관리 및 처리는 자원순환형 사회로의 패러다임으로 전환되어 한국환경공단에서 수거·처리를 대행하고 있지만 대행하고 있는 폐기물은 영농폐기물 중 자원으로 이용이 가능한 품목(영농폐비닐, 농약용기)에 한하여 수거하고 재활용하고 있다. 그 외 배출되는 폐기물은 제도적인 문제로 수거·처리되지 않고 있는 실정이며 사회 문제를 야기 시키고 있다.
특히, 이러한 문제는 국내 농업생산액의 약 10%를 차지하는 중요한 산업인 과수 산업을 예로들 수 있는데 그 이유는 농작물을 보호하고 작물 보호제 살포시 오염방지와 과실색택을 향상시키기 위해 사용하는 폐 과수 봉지의 비체계적인 처리이다. 폐 과수 봉지의 경우, 성분상 기름이 포함되고 파라핀 등 특수 코팅처리가 되어 있어 폐지로서 처리가 어렵고, 위탁처리비 부담감 등 개별적인 처리방법의 한계에 따라 불법적 소각 및 방치 등의 행위들로 인하여 사회문제가 빈번히 야기되고 있다.
한편, 정부에서는 폐지, 하·폐수 오니 등 유기성폐기물의 재활용 자원화를 핵심으로 한「자원순환 기본법」을 2016년도에 수립하였고, 「기후변화협약」에 따라 2012년부터 시행되고 있는 대형발전 시설의 신재생에너지 공급 의무화 제도(Renewable Energy Portfolio Standard: RPS)(이하, 'RPS'로 호칭할 수 있음) 비중을 2022년 12.5%를 필두로 2026년 25%까지 대폭 상향 조절하였다. 그러나 태양광 등의 신재생에너지의 효율 문제로 인하여 이 할당량을 만족하기에는 매우 어려운 실정이다. 이러한 이유로 신재생에너지를 대체할 수 있는 재생에너지 분야인 폐기물-고형연료의 의존성이 증가될 것으로 예상된다.
이에, 과수 농가에서 수확 후 발생하는 영농폐기물인 폐 배 봉지와 같은 파라핀이 코팅된 폐지를 효율적으로 처리하여 RPS 이행용 대체 고형연료로 제조할 수 있는 기술이 요구된다.
본 출원은 폐기 또는 소각처리를 함으로써 심각한 환경오염 문제로 대두되었던 폐 과수 봉지를 높은 화력을 발산하는 고형 연료로 재탄생시켜 환경오염을 방지할 수 있는 고형 연료 제조 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 폐 과수 봉지를 고부가 가치의 재활용 제품인 고형 연료로 전환하여 대형화력발전소 RPS 이행용 대체 고형 연료로 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원 발명의 실시예에 따른 고형 연료 제조 장치는, 본 출원 발명의 실시예에 따른 고형 연료 제조 장치는, 파라핀이 코팅된 폐지를 수용하여 120℃ 내지 220℃의 범위내의 온도에서 30분 내지 400분의 범위 내의 시간 동안 가열하는 챔버, 상기 가열 챔버에서 배출되는 폐지의 크기가 1 mm 내지 5mm 내의 범위가 되도록 파쇄하는 파쇄기, 상기 파쇄기로 파쇄된 폐지 및 하수 슬러지 탄화물을 수용한 후, 혼합 및 분쇄하여 파쇄된 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는 혼합분쇄기, 상기 혼합분쇄기로 미립화된 폐지를 포함하는 분쇄물을 수용하고, 또한 폐오일 및 물을 수용한 후 배합하는 배합기, 및 상기 배합기로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조 장치의 상기 혼합분쇄기에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은, 발열량이 3,000kcal/kg 내지 3,500kcal/kg의 범위내이고, 함수율이 1.5 wt% 내지 5.0wt%의 범위내이며, 회분함량이 50.0 wt% 내지 55.0wt%의 범위내인 것을 특징으로 한다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조 장치의 상기 혼합분쇄기에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100중량부 대비 12 중량부 내지 28 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 배합기에 수용되는 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 2 중량부 내지 18 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 3 중량부 이하의 범위내로 수용되는 것을 특징으로 한다.
본 출원 발명의 다른 실시예에 따른 고형 연료 제조 방법은, 파라핀이 코팅된 폐지를 120℃ 내지 220℃의 범위 내의 온도에서 30분 내지 400분의 범위 내의 시간동안 열처리하는 열처리 단계, 상기 열처리 단계에서 수득한 폐지를 크기가 1 mm 내지 5mm 내의 범위가 되도록 파쇄하는 파쇄 단계, 상기 파쇄 단계로 파쇄된 폐지와, 발열량이 3,000kcal/kg 내지 3,500kcal/kg의 범위내이고, 함수율이 1.5 wt% 내지 5.0wt%의 범위내이며, 회분함량이 50.0 wt% 내지 55.0wt%의 범위내인 하수 슬러지 탄화물을 혼합 및 분쇄하여 상기 파쇄된 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는 혼합분쇄 단계, 상기 혼합분쇄 단계로 미립화된 폐지를 포함하는 분쇄물과, 폐오일 및 물을 상온에서 5분 내지 15분내의 범위로 배합하는 배합단계, 및 상기 배합단계로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄 단계에서 상기 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100중량부 대비 12 중량부 내지 28 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 배합 단계에서 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 2 중량부 내지 18 중량부의 범위내로 수용되며, 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 3 중량부 이하의 범위내로 수용되는 것을 특징으로 한다.
본 출원에 따른 고형 연료 제조 장치 또는 제조 방법은 폐기 또는 소각처리를 함으로써 심각한 환경오염 문제로 대두되었던 파라핀이 코팅된 폐지를 높은 화력을 발산하는 고형 연료로 재탄생시킴으로써 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 출원에 따른 고형 연료 제조장치 또는 제조 방법은 폐 과수 봉지를 고부가 가치의 재활용 제품인 고형 연료로 전환하여 대형화력발전소 RPS 이행용 대체 고형 연료로 사용될 수 있다.
본 출원에 따라 제조된 고형 연료는 3,500 Kcal/kg 이상의 발열량을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고형 연료 제조 장치를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고형 연료 제조 장치를 보여주는 개념도이다.
도 3은 고형 연료 제조 장치에 포함되는 하수슬러지 탄화물 저장용기의 일예를 보여주는 개념도이다.
도 4는 실시예 1-1에 따라 제조된 혼합분쇄물의 예시적인 사진이다.
도 5는 비교예 1-1에 따라 제조된 혼합분쇄물의 예시적인 사진이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고형 연료 제조 장치를 보여주는 개념도이다.
도 3은 고형 연료 제조 장치에 포함되는 하수슬러지 탄화물 저장용기의 일예를 보여주는 개념도이다.
도 4는 실시예 1-1에 따라 제조된 혼합분쇄물의 예시적인 사진이다.
도 5는 비교예 1-1에 따라 제조된 혼합분쇄물의 예시적인 사진이다.
이하 실시예 및 도면을 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 출원의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서 통상 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 임의의 온도 또는 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도이다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다. 용어 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 압력으로서 통상 약 1 기압 정도를 상압으로 지칭한다.
본 출원 발명은 고형 연료 제조 장치에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고형 연료장치을 보여주는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고형 연료 제조 장치를 보여주는 개념도이며, 도 3은 고형 연료 제조 장치에 포함되는 하수 슬러지 탄화물 저장용기의 일예를 보여주는 개념도이다. 이하 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 출원 발명인 고형 연료 제조 장치를 설명하도록 한다.
본 출원의 일실시예에 따른 고형 연료 제조 장치(1000)는, 파라핀이 코팅된 폐지(이하, 'D1'을 병기할 수 있음)를 수용하여 120℃ 내지 220℃의 범위내의 온도에서 30분 내지 400분의 범위 내의 시간 동안 가열하는 챔버(100), 상기 가열 챔버에서 배출되는 폐지의 크기가 1 mm 내지 5mm 내의 범위가 되도록 파쇄하는 파쇄기(200), 상기 파쇄기로 파쇄된 폐지 및 하수 슬러지 탄화물을 수용한 후, 혼합 및 분쇄하여 파쇄된 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는 혼합분쇄기(300), 상기 혼합분쇄기로 미립화된 폐지를 포함하는 분쇄물을 수용하고, 또한 폐오일 및 물을 수용한 후 배합하는 배합기(400), 및 상기 배합기로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형기(500)를 포함한다.
파라핀과 같은 물질로 특수 코팅처리가된 폐 과수봉지는 폐지로서 처리가 어려워 재활용이 불가하며, 이에 대부분 소각용봉투를 따로 구입해 처리하거나 폐기물업체에 위탁해 처리하고 있는 실정이다.
본원 발명에 따른 제조 장치는 파라핀을 폐 과수봉지로부터 효과적으로 제거할 수 있고, 파라핀이 제거된 폐 과수 봉지를 이용하여 RPS 이행용 대체 고형 연료로 재활용 할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1)는 파라핀이 코팅된 과수 봉지라면 특별히 제한되지 않으며, 일 구체예로 폐 배봉지, 폐 사과 봉지, 폐 포도 봉지, 또는 폐 복숭아 봉지일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 챔버의 가열 온도 범위는 예를 들면, 약 120℃ 이상, 130℃ 이상, 140℃ 이상, 150℃ 이상, 160℃ 이상, 또는 약 170℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있고, 또는 약 220 ℃ 이하, 약 210 ℃ 이하, 또는 약 200 ℃ 이하의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 또한, 챔버의 가열 시간은 약 30분 이상, 40분 이상, 50분 이상, 60분 이상, 70분 이상, 80분 이상, 또는 약 90분 이상 동안 진행될 수 있고, 또는 약 400 분 이하, 350 분 이하, 300 분 이하, 250 분 이하, 200 분 이하, 150 분 이하, 또는 약 100 분 이하 동안 진행될 수 있다.
상기 챔버의 가열은 챔버 내부에 수용된 파라핀이 코팅된 폐지를 간접 가열하는 방식을 적용할 수 있다. 간접 가열 방식이란 복사 또는 대류에 의해 열원으로부터 파라핀이 코팅된 폐지로 전달되는 것을 의미할 수 있다.
상기와 같은 가열 온도 범위 및 가열시간 동안 파라핀이 코팅된 폐지를 가열하는 경우, 폐지에 코팅된 파라핀을 열분해시키는데 효과적이다.
하나의 예로서, 파라핀이 코팅된 폐지(D1)는 챔버(100)에서 가열된 후 제 1 이송수단(110)을 통해 파쇄기(200)로 공급될 수 있다. 상기 제 1 이송수단(110)은 특별히 제한되지 않으며, 일예로 벨트 컨베이어일 수 있다. 일구체예로, 챔버에서 열처리된 폐지는 챔버(100)의 일측면 하부 또는 챔버의 하면(bottom)으로 배출될 수 있고, 제 1 이송수단은 배출된 폐지를 파쇄기(200)의 상부로 공급할 수 있다.
상기 파쇄기(200)는 특별히 제한되지 않으며, 가열 챔버에서 배출되는 폐지를 1 mm 내지 5mm 내의 범위로 파쇄할 수 있는 공지의 종이 파쇄기를 이용할 수 있다.
상기 파쇄기(200)를 이용하여 가열 챔버(100)에서 배출되는 폐지를 약 1.0mm, 약 1.5mm, 약 1.5mm, 약 2.0mm, 약 2.5mm, 약 3.0mm, 약 3.5mm, 약 4.0mm, 약 4.5mm, 또는 약 5.0mm 정도의 크기로 파쇄할 수 있다.
파쇄기(200)로 파쇄된 폐지(이하, ‘D1a’를 병기할 수 있음)의 크기가 상기와 같이 1mm 내지 5mm 내의 범위를 만족하는 경우 후술하는 혼합분쇄기(300)에서 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 고형 연료 제조 장치(1000)는 하수슬러지 탄화물 저장용기(250)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 하수슬러지 탄화물 저장용기(250)는 하수슬러지 탄화물을 저장하는 호퍼(251), 및 호퍼의 하부에 위치하는 하수 슬러지 탄화물을 외부로 토출하는 토출부(252)를 포함할 수 있다. 하수 슬러지 탄화물 저장용기에 수용된 하수 슬러지 탄화물은 토출부를 통해 후술하는 혼합분쇄기(300)로 공급할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 토출부(252)는 하수 슬러지 탄화물의 토출량을 제어할 수 있는 제 1 제어수단(252a)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 제1 제어수단은 하수 슬러지 탄화물의 토출량을 제어할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 공지의 제어수단을 이용할 수 있다. 일구체예로, 상기 제1 제어수단은 밸브일 수 있다. 토출부에 위치하는 밸브(이하, '제 1 밸브'라 호칭할 수 있음)의 개폐 시간을 제어하여 하수 슬러지 탄화물의 토출량을 제어할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 하수 슬러지 탄화물은 토출부(252)에서 혼합분쇄기(300)로 직접 공급되거나, 또는 토출부에서 토출된 하수 슬러지를 제 2 이송수단(260)을 이용하여 혼합분쇄기로 공급될 수 있다. 상기 제 2 이송수단은 특별히 제한되지 않으며 공지의 이송수단을 이용할 수 있으며, 예를 들어 벨트 컨베이어를 이용하여 토출부에서 토출되는 하수 슬러지를 혼합분쇄기로 공급할 수 있다.
상기 혼합분쇄기(300)는 파쇄기로 파쇄된 폐지(D1a) 및 하수 슬러지 탄화물을 혼합하고, 파쇄된 폐지(D1a)의 크기를 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화 할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 공지의 혼합 분쇄기를 이용할 수 있다. 일 구체예로 DISC 타입 혼합분쇄기를 이용할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄기(300)에는 파쇄기(200)로 파쇄된 폐지(D1a) 및 하수 슬러지 탄화물이 수용될 수 있다.
파쇄기로 파쇄된 폐지(D1a)는 펄프의 섬유질 특성으로 인하여 파쇄기로 파쇄된 폐지(D1a)만으로 혼합분쇄기를 이용하여 혼합분쇄하는 경우, 파쇄된 폐지(D1a)가 소정 크기로 분쇄되지 않고 섬유질 형태로 풀어지는 문제가 있다. 이로인해, 후술하는 성형기를 이용하여 고형 연료를 제조하는데 있어서 성형성이 현저히 떨어질 수 있다.
그런데, 파쇄기로 파쇄된 폐지(D1a)와 함께 하수 슬러지 탄화물이 수용된 상태에서 혼합 및 파쇄하는 경우, 파쇄된 폐지(D1a)가 섬유질 형태로 풀어지지 않고 소정 크기로 미립화시킬 수 있다. 따라서, 후술하는 성형기를 이용하여 고형 연료를 제조하는데 있어서 성형성을 향상시킬 수 있다.
하나의 예로서, 파쇄된 폐지(D1a)의 미립화된 크기는 약 50㎛ 이상, 60㎛ 이상, 70㎛ 이상, 80㎛ 이상, 90㎛ 이상, 또는 약 100㎛ 이상일 수 있으며, 또는 약 150㎛ 이하, 140㎛ 이하, 130㎛ 이하, 120㎛ 이하, 또는 110㎛ 이하일 수 있다. 상기와 같은 크기로 미립화된 폐지(이하, 'D1b'를 병기할 수 있음)는, 성형강도가 우수한 고형연료를 제조하는데 유리 할 수 있다. 또한, 고형연료 제조시 분진 발생량을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 이에 따라 고형연료의 생산성을 향상 시킬 수 있다.
상기 배합기(400)는 혼합분쇄기로 미립화된 폐지(D1b)를 포함하는 분쇄물(이하, '분쇄물'이라 호칭할 수 있음)과 폐오일 및 물을 수용하여 배합할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않으며, 공지의 배합기를 이용할 수 있다. 예를들면 리본타입 배합기를 이용할 수 있다.
미립화된 폐지(D1b)를 포함하는 분쇄물과 폐오일 및 물을 배합기(400)를 이용하여 배합하는 경우, 후술하는 성형기(500)를 이용하여 고형연료로 성형하는 것이 용이하며, 비교적 균등한 발열량을 가지는 고형연료를 제조하는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합기(400)에 수용되는 폐오일은 폐윤활유, 폐절삭유, 폐식용유 또는 폐팜유일 수 있다 이와 같은 폐오일을 이용하여 고형연료를 제조하는 경우, 성형기를 이용한 고형연료의 성형성이 향상될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 고형 연료 제조 장치(1000)는 폐오일 저장용기(450)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 폐오일 저장용기(450)는 저장용기 하부 또는 일측면에 저장용기 내부에 저장된 폐오일을 배합기로 배출하는 폐오일 배출부를 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 폐오일 배출부에서 배출되는 폐오일은 폐오일 공급관(450a)을 통해 배합기(400)로 공급될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 고형 연료 제조 장치는 물 저장용기(451)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 물 저장용기(451)는 저장용기 하부 또는 일측면에 저장용기 내부에 저장된 물을 배합기로 배출하는 물 배출부를 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 물 배출부에서 배출되는 물은 물 공급관(451a)을 통해 배합기(400)로 공급될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 폐오일 배출부는 폐오일의 배출량을 제어할 수 있는 제 2 제어수단(미도시)을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 물 배출부는 물의 배출량을 제어할 수 있는 제 3 제어수단(미도시)을 추가가 포함할 수 있다. 제 2 제어수단 및 제 3 제어 수단은 유체의 배출량을 제어할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며 공지의 제어수단을 이용할 수 있다. 일구체예로, 상기 제 2 제어수단 및 제 3 제어 수단은 각각 밸브일 수 있다. 폐오일 배출부에 위치하는 밸브(이하, '제 2 밸브'라 호칭할 수 있음)의 개폐 시간을 제어하여 폐오일의 배출량을 제어할 수 있다. 또한, 물 배출부에 위치하는 밸브(이하, '제 3 밸브'라 호칭할 수 있음)의 개폐 시간을 제어하여 물의 배출량을 제어할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄기(300)에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은, 발열량이 3,000kcal/kg 내지 3,500kcal/kg의 범위일 수 있다. 다른예로, 상기 하수 슬러지 탄화물의 발열량은 예를 들면, 약 3,000kcal/kg 이상, 3,050kcal/kg 이상, 3,100kcal/kg 이상, 3,150kcal/kg 이상, 또는 약 3,200kcal/kg 이상이거나, 또는 약 3,500kcal/kg 이하, 3,450kcal/kg 이하, 3,400kcal/kg 이하, 3,350kcal/kg 이하, 또는 3,300kcal/kg 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄기(300)에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은, 함수율이 1.5 wt% 내지 5.0wt%의 범위일 수 있다. 다른예로, 상기 하수 슬러지 탄화물의 함수율은 예를 들면, 약 1.5 wt% 이상, 2.0 wt% 이상, 또는 약 2.5 wt% 이상이거나, 또는 약 5.0 wt% 이하, 4.5 wt% 이하, 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 또는 약 3.0 wt% 이하 일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄기(300)에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은, 회분함량이 50.0 wt% 내지 55.0wt%의 범위내인 것을 이용할 수 있다. 다른예로, 상기 하수 슬러지 탄화물의 회분함량은 예를 들면, 약 50.0 wt% 이상, 50.5 wt% 이상, 51.0 wt% 이상, 51.5 wt% 이상, 또는 약 52.0 wt% 이상이거나, 또는 약 55.0 wt% 이하, 54.5 wt% 이하, 54.0 wt% 이하, 53.5 wt% 이하, 또는 약 53.0 wt% 이하일 수 있다.
하수 슬러지 탄화물의 발열량, 함수율, 및 화분함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 파쇄기로 파쇄된 폐지(D1a)의 크기를 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화 하는데 유리할 수 있다. 또한, RPS 이행용 대체 고형연료(일반고형연료제품, 바이오 고형연료제품)를 제조하는데 보다 유리할 수 있다. 또한, 우수재활용제품(Good Recycled) 인증요건을 만족하는 고형연료를 제조하는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄기에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 12 중량부 내지 28 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 배합기에 수용되는 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100 중량부 대비 2 중량부 내지 8 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100 중량부 대비 3 중량부 이하의 범위내로 수용될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄기에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 약 12 중량부 이상, 14 중량부 이상, 16 중량부 이상, 18 중량부 이상, 또는 약 20 중량부 이상이거나, 또는 약 28 중량부 이하, 26 중량부 이하, 24 중량부 이하, 또는 약 22 중량부 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합기에 수용되는 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 약 2 중량부 이상, 4 중량부 이상, 6 중량부 이상, 8 중량부 이상, 또는 약 10 중량부 이상이거나, 또는 약 18 중량부 이하, 16 중량부 이하, 14 중량부 이하, 또는 약 12 중량부 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합기에 수용되는 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 약 1.0 중량부 이상, 1.2 중량부 이상, 1.4 중량부 이상, 1.6 중량부 이상, 또는 약 1.8 중량부 이하일 수 있으며, 또는 약 3 중량부 이하, 2.8 중량부 이하, 2.6 중량부 이하, 2.4 중량부 이하, 2.2 중량부 이하, 또는 약 2.0 중량부 이하일 수 있다.
파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비, 하수 슬러지 탄화물, 폐오일, 및 물이 상기와 같이 각각 소정 중량부로 수용됨으로써 연료탄 GR(Good Recycled) 품질규격(GR M9018_2019)을 만족하는 고형 연료를 제조하는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조장치(1000)는 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 대비 하수 슬러지 탄화물, 폐오일, 및 물이 소정 중량부로 포함되도록 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 챔버에 수용되는 파라핀이 코팅된 폐지(D1)의 중량을 기초로 하수슬러지 탄화물 저장용기의 토출부에 위치하는 제1밸브의 개폐를 제어하여 혼합분쇄기로 공급되는 하수슬러지 탄화물의 중량을 조절할 수 있다. 또한, 제어부는 챔버에 수용되는 파라핀이 코팅된 폐지(D1)의 중량을 기초로 폐오일 저장용기의 폐오일 배출부에 위치하는 제2밸브의 개폐를 제어하여 배합기로 공급되는 폐오일의 중량을 조절할 수 있다. 또한, 제어부는 챔버에 수용되는 파라핀이 코팅된 폐지(D1)의 중량을 기초로 물 저장용기의 물 배출부에 위치하는 제3밸브의 개폐를 제어하여 배합기로 공급되는 물의 중량을 조절할 수 있다. 한편, 챔버에 수용되는 파라핀이 코팅된 폐지(D1)의 중량의 측정은 특별히 제한되지 않고, 공지의 중량측정수단을 이용하여 측정할 수 있다.
하나의 예로서, 배합기에서 배출되는 배합물은 제 3 이송수단(410)을 통해 후술하는 성형기로 공급되거나(도 1 참조), 제3 이송수단(410)을 통해 배합물 저장 탱크(600)에 저장된 후 제 4 이송수단(420)을 통해 성형기로 공급될 수 있다(도 2 참조). 한편, 상기 제 3 이송수단(410) 및 제 4 이송수단(420)은 특별히 제한되지 않으며, 일예로 각각 동일하거나 상이한 벨트 컨베이어일 수 있다.
상기 배합물 저장탱크(600)는 배합기(400)에서 배합된 배합물의 양을 고려하여 성형기로 공급하는 배합물의 양을 조절할 수 있다. 예를들어 배합기에서 배합되는 배합물의 양이 성형기를 통해 고형연료로 소비되는 배합물의 양 보다 많은 경우 배합물 저장 탱크에 저장한 후, 고형연료 제조에 필요한 양만큼 성형기로 배합물의 양을 공급할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합물 저장 탱크(600)에는 배합물 저장탱크에 수용되는 배합물을 측정하는 하나 이상의 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 적어도 하나 이상의 센서는 배합물 저장탱크에 수용되는 배합물이 소정 위치에 도달하는 것을 감지할 수 있고, 고형연료 제조장치는 상기 감지 결과를 기초로 가열챔버, 파쇄기, 혼합분쇄기, 배합기 및 성형기의 작동을 중단시키거나 가동시킬 수 있다.
일구체예로, 적어도 하나의 센서는 저장 탱크의 일측면 상부에 위치(이하, '제 1 센서'로 호칭할 수 있음)할 수 있다. 배합물 저장탱크에 수용되는 배합물이 제1 센서가 위치하는 저장탱크의 일측면 상부에 도달하는 경우 제 1센서는 이를 감지하여, 가열챔버, 파쇄기, 혼합분쇄기, 및 배합기의 작동을 중단시킬 수 있다.
다른 구체예로, 적어도 하나의 센서는 저장 탱크의 일측면 하부에 위치(이하, '제 2 센서'로 호칭할 수 있음)할 수 있다. 배합물 저장탱크에 수용되는 배합물이 제 2 센서가 위치하는 저장탱크의 일측면 하부에 도달하지 못하는 경우 제 2 센서는 이를 감지하여, 가열챔버, 파쇄기, 혼합분쇄기, 및 배합기의 작동을 가동시킬 수 있으며, 또한, 성형기의 작동을 중단 시킬 수 있다.
또 다른 구체예로, 적어도 하나의 센서는 저장 탱크의 상면에 위치(이하, ' 제 3센서'로 호칭할 수 있음)할 수 있다. 상기 제 3 센서는 배합물 저장탱크에 수용되는 배합물이 위치를 측정할 수 있다. 측정된 배합물의 위치가 저장탱크의 일측면 상부에 도달하는 경우 가열챔버, 파쇄기, 혼합분쇄기, 및 배합기의 작동을 중단시킬 수 있다. 한편, 측정된 배합물의 위치가 저장탱크의 일측면 하부에 미치지 못하는 경우, 가열챔버, 파쇄기, 혼합분쇄기, 및 배합기의 작동을 가동시킬 수 있고, 또한, 성형기의 작동을 중단 시킬 수 있다.
한편, 상기에서 저장 탱크의 일측면 상부란 저장탱크 일측면 기준으로 바닥(bottom)에서 위쪽(top) 방향으로 8/10 이상에 위치(도 2의 h1)하는 측면을 의미할 수 있다. 또한, 상기에서 저장 탱크의 일측면 하부란 저장탱크 일측면 기준으로 바닥(bottom)에서 위쪽(top) 방향으로 2/10 이하(도 2의 h2)에 위치하는 측면을 의미할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조장치(1000)는 배합기(400)로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형기(500)를 포함할 수 있다. 성형기로 공급되는 배합물은 상술한 바와 같이 배합기로부터 공급되거나(도 1 참조), 배합기로부터 배출된 배합물이 저장된 배합물 저장 탱크(도 2의 600)로부터 공급될 수 있다(도 2 참조). 한편, 성형기로 성형되는 고형연료의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 소정 크기의 펠릿 형태로 성형할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조장치(1000)는 성형기(500)로부터 제조된 고형연료의 온도가 60℃ 미만이 되도록 조절하는 냉각기(550)를 추가로 포함할 수 있다. 성형기로 성형된 고형연료는 온도가 60℃ 이상의 고온인 경우, 자연 발화 가능성이 높다. 냉각기는 성형기로 성형된 고형연료의 온도를 60℃ 미만이 되도록 제어함으로써 고형연료의 자연 발화를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 출원 발명은 또한 고형 연료 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원의 일실시에에 따른 고형 연료 제조 방법은, 파라핀이 코팅된 폐지(D1)를 120℃ 내지 220℃의 범위 내의 온도에서 30분 내지 400분의 범위 내의 시간동안 열처리하는 열처리 단계, 상기 열처리 단계에서 수득한 폐지를 크기가 1 mm 내지 5mm 내의 범위가 되도록 파쇄하는 파쇄 단계, 상기 파쇄된 폐지(D1a)와, 발열량이 3,000kcal/kg 내지 3,500kcal/kg의 범위내이고, 함수율이 1.5 wt% 내지 5.0wt%의 범위내이며, 회분함량이 50.0 wt% 내지 55.0wt%의 범위내인 하수 슬러지 탄화물을 혼합 및 분쇄하여 상기 파쇄된 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는 혼합분쇄 단계, 상기 혼합분쇄 단계로 미립화된 폐지(D1b)를 포함하는 분쇄물과, 폐오일 및 물을 상온에서 5분 내지 15분내의 범위로 배합하는 배합단계, 및 상기 배합단계로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형단계를 포함한다.
상기 열처리 단계는 예를 들면, 약 120℃ 이상, 130℃ 이상, 140℃ 이상, 150℃ 이상, 160℃ 이상, 또는 약 170℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있고, 또는 약 220 ℃ 이하, 약 210 ℃ 이하, 또는 약 200 ℃ 이하의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 또한, 열처리 시간은 약 30분 이상, 40분 이상, 50분 이상, 60분 이상, 70분 이상, 80분 이상, 또는 약 90분 이상 동안 진행될 수 있고, 또는 약 400 분 이하, 350 분 이하, 300 분 이하, 250 분 이하, 200 분 이하, 150 분 이하, 또는 약 100 분 이하 동안 진행될 수 있다.
상기 열처리 단계에서의 열처리는 파라핀이 코팅된 폐지를 간접 가열하는 방식을 적용할 수 있다. 간접 가열 방식이란 복사 또는 대류에 의해 열원으로부터 파라핀이 코팅된 폐지로 전달되는 것을 의미할 수 있다.
상기와 같은 온도 범위 및 시간 범위 동안 파라핀이 코팅된 폐지를 열처리하는 경우, 폐지에 코팅된 파라핀을 효율적으로 열분해시킬 수 있다.
상기 파쇄 단계는 열처리 단계에서 수득한 폐지를 약 10분 내지 약 45분의 범위내의 시간 동안 파쇄할 수 있다. 열처리 단계에서 수득한 폐지를 파쇄하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 종이 파쇄기를 이용하여 파쇄할 있다.
열처리 단계에서 수득한 폐지를 상기 범위 내의 시간 동안 파쇄하는 경우, 폐지를 약 1.0mm, 약 1.5mm, 약 1.5mm, 약 2.0mm, 약 2.5mm, 약 3.0mm, 약 3.5mm, 약 4.0mm, 약 4.5mm, 또는 약 5.0mm 정도의 크기가 되도록 파쇄하는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합 및 분쇄 단계에서 하수 슬러지 탄화물은, 발열량이 약 3,000kcal/kg 이상, 3,050kcal/kg 이상, 3,100kcal/kg 이상, 3,150kcal/kg 이상, 또는 약 3,200kcal/kg 이상이거나, 또는 약 3,500kcal/kg 이하, 3,450kcal/kg 이하, 3,400kcal/kg 이하, 3,350kcal/kg 이하, 또는 3,300kcal/kg 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합 및 분쇄 단계에서 상기 하수 슬러지 탄화물은, 함수율이 약 1.5 wt% 이상, 2.0 wt% 이상, 또는 약 2.5 wt% 이상이거나, 또는 약 5.0 wt% 이하, 4.5 wt% 이하, 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 또는 약 3.0 wt% 이하 일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합 및 분쇄 단계에서 상기 하수 슬러지 탄화물은, 회분함량이 약 50.0 wt% 이상, 50.5 wt% 이상, 51.0 wt% 이상, 51.5 wt% 이상, 또는 약 52.0 wt% 이상이거나, 또는 약 55.0 wt% 이하, 54.5 wt% 이하, 54.0 wt% 이하, 53.5 wt% 이하, 또는 약 53.0 wt% 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄 단계는 파쇄된 폐지와 상기 범위의 발열량, 함수율, 및 화분함량을 만족하는 하수 슬러지 탄화물을 약 10분 내지 약 45분의 범위내의 시간 동안 혼합 및 분쇄할 수 있다.
상기 범위의 시간 동안 파쇄된 폐지(D1a)와 소정 범위의 발열량, 함수율, 및 화분함량을 만족하는 하수 슬러지 탄화물을 혼합 및 분쇄하는 경우, 파쇄된 폐지(D1a)의 크기를 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화 하는데 유리할 수 있고, 상기와 같은 크기로 미랍화된 폐지의 사용으로 성형강도가 우수한 고형연료를 제조하는데 유리 할 수 있다. 또한, 고형연료 제조시 분진 발생량을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 이에 따라 고형연료의 생산성을 향상 시킬 수 있다. 또한, RPS 이행용 대체 고형연료(일반고형연료제품, 바이오 고형연료제품)를 제조하는데 보다 유리할 수 있다. 또한, 우수재활용제품(Good Recycled) 인증요건을 만족하는 고형연료를 제조하는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합단계는 약 5분 내지 20분의 범위 내의 시간 동안 배합될 수 있다. 다른예로, 상기 배합단계는 약 6분 이상, 7분 이상, 8분 이상, 9분 이상, 또는 약 10분 이상의 시간 동안 배합되거나, 또는 약 20분 이하, 19분 이하, 18분 이하, 17분 이하, 16분 이하, 또는 약 15분 이하의 시간 동안 배합될 수 있다.
상기 범위 내의 시간 동안 미립화된 폐지(D1b)를 포함하는 분쇄물과 폐오일 및 물을 배합하는 경우, 후술하는 성형단계에서 고형연료로 성형하는 것이 용이하며, 비교적 균등한 발열량을 가지는 고형연료를 제조하는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합단계에서 상기 폐오일은 폐윤활유, 폐절삭유, 폐식용유 또는 폐팜유 일 수 있다. 이와 같은 폐오일을 이용하여 배합하는 경우, 후술하는 성형단계에서 고형연료의 성형성이 향상될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조방법은 배합단계로 배합된 배합물의 양을 고려하여 성형단계로 배합물의 양을 공급하는 배합물 공급단계를 추가로 포함할 수있다. 상기 배합물 공급단계는 예를들어, 배합단계에서 배합되는 배합물의 양이 성형단계를 통해 고형연료로 소비되는 배합물의 양 보다 많은 경우 배합물을 전술한 배합물 저장 탱크와 같은 저장수단에 저장하고, 고형연료 제조에 필요한 양만큼 성형단계로 배합물의 양을 공급할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄 단계에서 상기 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 12 중량부 내지 28 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 배합 단계에서 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100 중량부 대비 2 중량부 내지 18 중량부의 범위내로 수용되며, 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100 중량부 대비 3 중량부 이하의 범위내로 수용될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼합분쇄단계에서 상기 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 약 12 중량부 이상, 14 중량부 이상, 16 중량부 이상, 18 중량부 이상, 또는 약 20 중량부 이상이거나, 또는 약 28 중량부 이하, 26 중량부 이하, 24 중량부 이하, 또는 약 22 중량부 이하로 수용될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합단계에서 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 약 2 중량부 이상, 4 중량부 이상, 6 중량부 이상, 8 중량부 이상, 또는 약 10 중량부 이상이거나, 또는 약 18 중량부 이하, 16 중량부 이하, 14 중량부 이하, 또는 약 12 중량부 이하로 수용될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 배합단계에서 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비 약 1.0 중량부 이상, 1.2 중량부 이상, 1.4 중량부 이상, 1.6 중량부 이상, 또는 약 1.8 중량부 이하일 수 있으며, 또는 약 3 중량부 이하, 2.8 중량부 이하, 2.6 중량부 이하, 2.4 중량부 이하, 2.2 중량부 이하, 또는 약 2.0 중량부 이하로 수용될 수 있다.
파라핀이 코팅된 폐지(D1) 100중량부 대비, 하수 슬러지 탄화물, 폐오일, 및 물이 상기와 같이 각각 소정 중량부로 수용됨으로써 연료탄 GR(Good Recycled) 품질규격(GR M9018_2019)을 만족하는 고형 연료를 제조하는데 보다 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조 방법은 배합단계로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형단계를 포함할 수 있다. 배합물의 양이 소정량 이상으로 축적되는 경우 배합물을 고형연료로 성형할 수 있다. 한편, 성형단계에서 성형되는 고형연료의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 펠릿 형태로 성형할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 고형 연료 제조방법은 성형단계에서 배출되는 고형연료의 온도가 60℃ 미만이 되도록 온도를 조절하는 냉각단계를 추가로 포함할 수 있다. 고형연료의 온도를 60 ℃ 미만이 되도록 제어함으로써 고형연료가 자연 발화되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명의 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
혼합분쇄 평가
실시예 1-1
도 1과 같이 구성된 고형 연료 제조 장치를 이용하여 파라핀이 코팅된 폐 배봉지를 혼합분쇄하였다. 구체적으로, 파라핀이 코팅된 폐 배봉지를 가열 챔버에 투입하고, 약 200℃ 온도에서 약 60분 동안 가열하였다. 그 후, 가열처리된 폐지를 파쇄기(파쇄크기:2~5*10mm, 투입폭 250mm)로 약 30분 동안 파쇄하였다. 이어서, 파쇄된 폐지와 하기 표 1과 같은 특성을 가지는 하수 슬러지 탄화물을 혼합분쇄기(마력:5HP(3.75kw), 분쇄도:~25micro)로 공급한 후 약 10분 동안 혼합분쇄하였다.
| 구분 | 발열량(kcal/kg) | 함수율(wt%) | 회분함량(wt%) |
| 측정값 | 3,200 | 3.0 | 52.0 |
비교예 1-1
도 1과 같이 구성된 고형 연료 제조 장치를 이용하여 고형연료를 제조하였다. 구체적으로, 파라핀이 코팅된 폐 배봉지를 가열 챔버에 투입하고, 약 200℃ 온도에서 약 60분 동안 가열하였다. 그 후, 가열처리된 폐지를 파쇄기(파쇄크기:2~5*10mm, 투입폭 250mm)로 약 30분 동안 파쇄하였다. 이어서, 파쇄된 폐지를 혼합분쇄기(마력:5HP(3.75kw), 분쇄도:~25micro)로 공급한 후 약 10분 동안 혼합분쇄하였다.
평가결과, 실시예 1-1을 통해 제조된 혼합분쇄물은 도 4와 같이 파쇄된 폐지(D1a)가 미립화되는 것을 확인하였으며, 비교예 1-1을 통해 제조된 혼합분쇄물은 도 5와 같이 파쇄된 폐지(D1a)가 섬유질 형태로 풀어지는 것을 확인하였다.
고체연료 제조
실시예 2-1
도 1과 같이 구성된 고형 연료 제조 장치를 이용하여 고형연료를 제조하였다. 구체적으로, 파라핀이 코팅된 폐 배봉지를 가열 챔버에 투입하고, 약 200℃ 온도에서 약 60분 동안 가열하였다. 그 후, 가열처리된 폐지를 파쇄기(파쇄크기:2~5*10mm, 투입폭 250mm)로 약 30분 동안 파쇄하였다. 이어서, 파쇄된 폐지와 하기 표 1과 같은 특성을 가지는 하수 슬러지 탄화물을 혼합분쇄기(마력:5HP(3.75kw), 분쇄도:~25micro)로 공급한 후 약 10분 동안 혼합분쇄하였다.
그 후, 혼합분쇄기로 미립하된 분쇄물, 폐식용유, 및 물을 배합기에 공급한 후 상온에서 약 10분 동안 배합하였다.
이어서, 배합기로 배합된 배합물을 성형기에 투입하여 고형연료를 제조하였다. 한편, 가열 챔버에 투입되는 파라핀이 코팅된 폐 배봉지, 혼합분쇄기에 공급되는 하수 슬러지 탄화물, 배합기에 공급되는 폐오일 및 물은 하기 표 2와 같은 중량부가 되도록 투입 또는 공급하였다.
비교예 2-1
가열 챔버에 투입되는 파라핀이 코팅된 폐 배봉지, 혼합분쇄기에 공급되는 하수 슬러지 탄화물, 배합기에 공급되는 폐오일 및 물은 하기 표 2와 같은 중량부가 되도록 투입 또는 공급한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 고형 연료를 제조하였다.
| 구분 (단위: 중량부) |
폐 배봉지 | 하수 슬러지 탄화물 | 폐오일 | 물 |
| 실시예 2-1 | 100 | 20 | 10 | 2 |
| 비교예 2-1 | 100 | 30 | 20 | 2 |
상기 실시예 2-1 및 비교예 2-1 내지 2-5을 통하여 제조된 고형연료의 함수율, 회분함량, 및 저위 발열량의 측정결과는 하기 표 3과 같았다.
| 구분 | 함수율(wt%) | 회분함량(wt%) | 저위 발열량(kcal/kg) |
| 실시예 2-1 | 9.8 | 10.4 | 3,521 |
| 비교예 2-1 | 10.4 | 17.1 | 3,763 |
상기 표 3를 통해서, 실시예 2-1에 따라 제조된 고형 연료는 함수율이 약 9.8wt%이고, 회분 함량이 약 35wt%이며, 저위 발열량이 약 3,521kcal/kg 인 것으로 나타났다. 따라서, 바이오 고형 연료 제품에서 요구되는 저위 발열량(3,000 kcal/kg 이상), 수분 함유량(10 wt%이하), 및 회분 함유량(15wt% 이하)을 만족하는 것을 확인하였다. 또한, 연료탄 GR(Good Recycled) 품질규격(GR M9018_2019)에서 요구하는 저위 발열량(3,500 kcal/kg 이상), 수분 함유량(10 wt%이하), 및 회분 함유량(35wt% 이하) 또한 만족하는 것을 확인하였다.
이와 비교하여, 비교예 2-1에 따라 제조된 고형 연료는 저위 발열량이 약 3,763kcal/kg이나, 함수율이 약 10.4wt%이고, 회분 함량이 약 17.1wt%인 것으로 나타났다. 따라서, 바이오 고형 연료 제품에서 요구되는 수분 함유량(10 wt%이하), 및 회분 함유량(15wt% 이하)을 만족하지 못하며, 또한, 연료탄 GR(Good Recycled) 품질규격(GR M9018_2019)에서 요구하는 수분 함유량(10 wt%이하)에도 만족하지 못하는 것을 확인하였다.
고형연료의 성분 분석
상기 실시예 2-1에 따라 제조된 고형 연료의 성분분석 결과, 하기 표 4와 같이, 황(S)은 1.0wt% 이하로 포함되며, 염소(Cl), 수은(Hg), 카드늄(Cd), 납(Pd), 비소(As), 및 크롬(Cr)은 미포함되는 것을 확인할 수 있다.
| 구분 (wt%) |
C | O | S | Cl | Cu | Cd | Hg | As | Pb | Cr | Other |
| 실시예 2-1 | 39.3 | 42.67 | 0.34 | - | - | - | - | - | - | - | 17.69 |
따라서, 실시예 2-1에 따라 제조된 고형 연료는 바이오 고형 연료 제품으로 적합한 것을 확인하였으며, 또한, 연료탄 GR(Good Recycled) 품질규격(GR M9018_2019)에도 만족하는 것을 확인하였다.
100: 가열챔버
110: 제1 이송수단
200: 파쇄기
250: 하수슬러지 탄화물 저장용기
251: 호퍼
252: 토출부
252a: 제 1 제어수단
260: 제 2 이송수단
300: 혼합분쇄기
400: 배합기
410: 제 3 이송수단
420: 제 4 이송수단
450: 폐오일 저장용기
450a: 폐오일 공급관
451: 물 저장용기
451a: 물 공급관
500: 성형기
550: 냉각기
600: 배합물 저장 탱크
1000: 고형 연료 제조 장치
110: 제1 이송수단
200: 파쇄기
250: 하수슬러지 탄화물 저장용기
251: 호퍼
252: 토출부
252a: 제 1 제어수단
260: 제 2 이송수단
300: 혼합분쇄기
400: 배합기
410: 제 3 이송수단
420: 제 4 이송수단
450: 폐오일 저장용기
450a: 폐오일 공급관
451: 물 저장용기
451a: 물 공급관
500: 성형기
550: 냉각기
600: 배합물 저장 탱크
1000: 고형 연료 제조 장치
Claims (5)
- 파라핀이 코팅된 폐지를 수용하여 120℃ 내지 220℃의 범위내의 온도에서 30분 내지 400분의 범위 내의 시간 동안 가열하는 챔버;
상기 가열 챔버에서 배출되는 폐지의 크기가 1 mm 내지 5mm 내의 범위가 되도록 파쇄하는 파쇄기;
상기 파쇄기로 파쇄된 폐지 및 하수 슬러지 탄화물을 수용한 후, 혼합 및 분쇄하여 파쇄된 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는 혼합분쇄기;
상기 혼합분쇄기로 미립화된 폐지를 포함하는 분쇄물을 수용하고, 또한 폐오일 및 물을 수용한 후 배합하는 배합기; 및
상기 배합기로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형기;를 포함하는 고형 연료 제조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합분쇄기에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은, 발열량이 3,000kcal/kg 내지 3,500kcal/kg의 범위내이고, 함수율이 1.5 wt% 내지 5.0wt%의 범위내이며, 회분함량이 50.0 wt% 내지 55.0wt%의 범위내인, 고형 연료 제조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합분쇄기에 수용되는 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100중량부 대비 12 중량부 내지 28 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 배합기에 수용되는 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 2 중량부 내지 18 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 3 중량부 이하의 범위내로 수용되는, 고형 연료 제조 장치. - 파라핀이 코팅된 폐지를 120℃ 내지 220℃의 범위 내의 온도에서 30분 내지 400분의 범위 내의 시간동안 열처리하는 열처리 단계;
상기 열처리 단계에서 수득한 폐지를 크기가 1 mm 내지 5mm 내의 범위가 되도록 파쇄하는 파쇄 단계;
상기 파쇄 단계로 파쇄된 폐지와, 발열량이 3,000kcal/kg 내지 3,500kcal/kg의 범위내이고, 함수율이 1.5 wt% 내지 5.0wt%의 범위내이며, 회분함량이 50.0 wt% 내지 55.0wt%의 범위내인 하수 슬러지 탄화물을 혼합 및 분쇄하여 상기 파쇄된 폐지의 크기가 50㎛ 내지 150㎛ 내의 범위가 되도록 미립화하는 혼합분쇄 단계;
상기 혼합분쇄 단계로 미립화된 폐지를 포함하는 분쇄물과, 폐오일 및 물을 상온에서 5분 내지 15분내의 범위로 배합하는 배합단계; 및
상기 배합단계로 배합된 배합물을 고형연료로 성형하는 성형단계;를 포함하는 고형 연료 제조 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 혼합분쇄 단계에서 상기 하수 슬러지 탄화물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100중량부 대비 12 중량부 내지 28 중량부의 범위내로 수용되고, 상기 배합 단계에서 상기 폐오일은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 2 중량부 내지 18 중량부의 범위내로 수용되며, 상기 물은 상기 파라핀이 코팅된 폐지 100 중량부 대비 3 중량부 이하의 범위내로 수용되는, 고형 연료 제조 방법.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102685986B1 true KR102685986B1 (ko) | 2024-07-17 |
Family
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102157457B1 (ko) | 2020-02-20 | 2020-09-17 | 장윤석 | 왁스지를 이용한 펠릿연료 제조방법 및 그로써 제조된 펠릿연료 |
| KR102214998B1 (ko) | 2020-12-08 | 2021-02-10 | 정진도 | 폐합성수지를 재생한 오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조방법 |
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| KR102214998B1 (ko) | 2020-12-08 | 2021-02-10 | 정진도 | 폐합성수지를 재생한 오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조방법 |
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