KR20010095489A - 자동 탄화물 제조장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 유기, 무기물질과 더불어 환경오염의 주범인 일반폐기물 및 산업폐기물 등을 이용하여 환경정화 및 작물의 성장촉진, 탈취작용, 향균방취 등에 탁월한 기능을 수행하며, 특히 각종열원으로 사용되는 탄화물(숯)을 생산함과 동시에 탄화물이 생산되지 않는 물질은 공해 등 환경에 전혀 지장을 초래하지 않는 가운데 처리될 수 있는 그 장치와 방법에 관한 것이다.

즉 건조구간(10a)과 열분해구간(10b), 냉각구간 및 이동구간(11c)으로 분리 구성되고, 외면부에는 스크류우벽체(11)에 의하여 둘러싸여 밀폐상태에 있는 스크류우(10)가 동력부(1)에서 받은 동력으로 일정속도로 회전하는 가운데 투입되는 원재료에 있어서, 상기 투입되는 원재료를 스크류우(10)로 이동시키면서 1차 건조구간(10a)을 거처 건조시키고, 2차 800∼850℃의 고온과 무산소 또는 저산소 분위기 속에서 1시간 30분 동안 열분해구간(10b)에서 열분해가 진행될 수 있도록 하고, 상기 열분해된 탄화물이 3차 냉각됨과 동시에 이동되어 탄화물이 회수될 수 있도록 하는 것이다.

Description

자동 탄화물 제조장치 및 그 방법{an automatic product system of a carbide ＆ a manutacturing process}

본 발명은 자동 탄화물 제조장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 각종 유기, 무기물질과 더불어 환경오염의 주범인 일반폐기물 및 산업폐기물 등을 이용하여 환경정화 및 작물의 성장촉진, 탈취작용, 항균방취 등에 탁월한 기능을 수행하며, 특히 각종열원으로 사용되는 탄화물(숯)을 생산함과 동시에 탄화물이 생산되지 않는 물질은 공해 등 환경에 전혀 지장을 초래하지 않는 가운데 처리될수 있는 그 장치와 방법에 관한 것이다.

통상적으로 탄화물은 각종 유기물을 무산소 또는 저산소 속에서 고온(800~850℃)으로 가열하면 수소메탄 등의 탄화수소 일상화탄소 등으로 되는 가연성 가스가 발생되고, 액상인 식초산, 아세톤메탄올과 같은 유기화합물을 함유하는 타르(tar)분, 또는 유분이 발생되며, 순탄소와 유리, 금속, 토사를 함유하는 숯(char)인 3가지 군으로 화학적 분해가 이루어지는데, 상기 가연성 가스와 액상인 타르분, 유분을 제외한 나머지 숯이 탄소가 70%~80%의 고탄소(C) 탄화물로 이루어지며, 여기에는 유기물의 종류에 따라서 많은 차이가 있는 불에 타지 않는 유리, 금속재, 토사 등이 포함되어 있다.

상기한 탄화물(숯)이 우리에게 가져다주는 잇점은 너무나 많이 알려진 관계로 인하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 폐기물은 가정에서 배출되는 일반폐기물과 산업체에서 배출되는 산업폐기물, 특정분야에서 특정성분이 함유된 특정폐기물로 대분 되는데, 이들 대부분이 소각, 재처리, 매립 등으로 처리하는 과정에서 상당히 많은 비용을 들이게 된다.

따라서 이러한 비용을 절감하기 위하여 일부에서는 불법적으로 소각 및 매립하는 불법행위가 성행하고, 특이 근자에 들어와 도시쓰레기와 감염유려가 있는 의료폐기물들의 처리에 상당히 문제시되고 있어 이들의 적절한 처리 방안을 강구하기 위하여 가장 바람직한 방법으로 대두되고 있는 방법이 열분해를 이용하여 탄화물을 제조하는 방안이 제시되면서 각 층에서 연구 중에 있다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존 환경을 악화시키는 각종 폐기물 등의 처리문제를 적절하게 해결함과 동시에 탄화물(숯)을 생산할 수 있는 것으로서, 탄화물 생성에 필요한 적정한 온도설정과 무산소 또는 저산소(진공) 상태를 유지하여야하고, 탄화과정에서 발생되는 가연성가스와 액상의 타르, 유분을 적절하게 처리하여야하며, 탄화과정이 투입되는 유기물의 성분에 따라서 시간과 온도 등 그 특성에 가장 적합한 조건을 맞출 수 있도록 하는 것에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 보인 개략적인 횡단면도

도 2는 본 발명에서 제공하는 동력부를 보인 측면도

도 3은 도 1의 A-A'선 단면도

도 4는 본 발명에서 제공하는 화력실의 측단면도

도 5는 도 4의 B-B'선 단면도

도 6는 본 발명에서 제공하는 가스연소장치를 발췌한 확대단면도

도 7는 본 발명의 화력실 후단부에 다른 실시예를 보인 단면도

□ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 □

1:동력부 2:감속모터

2a,3a,3b,4,4a,5:스프라켓 2b,3b,4b:체인

3:감속기 10:스크류우

10a:건조구간 10b:열분해구간

10c:냉각및이동구간 11:스크류우벽체

11a:통과홈 12a:덮판

20:화력실 21:연소실

22:비연소실 23:칸막이

23a:이동경로 24:버너

25:내화벽돌 30:안내부

31:배기관 32:유출관

40:가스연소장치 41:에어분출구

42:공유통 43:가스분사구

44:오일관 50:냉각수통

60:연통 100:적재통

100a:투입구 110:회수통

120:개폐편 150:산화실

151:버너 152:배출구

153:인입구 154:탄화물배출구

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 보인 개략적인 횡단면도이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 동력부를 보인 측면도이며, 도 3은 도 1의 A-A'선 단면도이고, 도 4는 본 발명에서 제공하는 화력실의 측단면도이며, 도 5는 도 4의 B-B'선 단면도이고, 도 6는 본 발명에서 제공하는 가스연소장치를 발췌한 확대단면도이며, 도 7는 본 발명의 화력실 후단부에 다른 실시예를 보인 단면도로서, 이를 통하여 본 발명에서 제공하는 자동 탄화물 제조장치 및 그 방법의 구성과 작용을 상세히 설명키로 한다.

탄화물 생성은 유기물 또는 무기물을 무산소 또는 저산소 즉 진공분위기 속에서 열분해하여 기체인 가연성가스와 액상인 타르, 유분을 적절하게 처리한 다음 얻어지는 고체상태인 탄화물(숯)인 것인데, 이는 고온에서 대기, 즉 공기(특히 산소)와 접촉하게되면 완전 산화되므로 탄화물을 얻을 수가 없게된다.

따라서 본 발명이 추구하는 바는 이러한 탄화물의 특성을 고려하여 투입되는 원재료를 800∼850℃의 고온의 무산소 또는 저산소(진공) 상태의 분위기 내에서 일정시간 이동되는 동안 열분해 과정에서 발생되는 기체인 가연성가스는 다시 우회시켜 화력실(20)의 가스연소장치(40)로 재투입시켜 완전 연소시킴과 동시에 타르와 유분은 일측의 유출구(32)를 통하여 배출시켜 보관한 다음 후 처리할 수 있도록 하는 일련의 열분해 공정을 거치게 되면 최종적으로 탄화물(숯)만이 회수구(110a)를 통하여 얻을 수 있도록 한 것이다.

즉 전방 일측에 일정 비율의 감속모터(2)와 감속기(3), 스프라켓(2a,3a,3b,4,4a,5), 체인(2b,3C,4b) 등으로 구성되는 동력부(1)가 구성되고, 상기 동력부(1)에 의해 구동되는 2개가 한쌍으로 구비되는 스크류우(10)가 전방 상단의 투입구(100a)에서 내면에 내화벽돌(25)로 단열처리된 화력실(20)과 냉각수통(50)을 관통하여 후방 하단의 회수통(110) 상부까지 길게 연장 설치됨으로서, 상기 적재통(100)의 투입구(100a)에서 원재료가 투입되면 2단계로 구분되어 제작된 스크류우(10)에서 이를 이송시키는데 이는 이송되는 과정에서 건조가 되고, 화력실(20)을 거치면서 열분해가 진행되며, 냉각수통(50)을 통과하면서 냉각되어 회수통(110)에 최종 탄화물이 안치되는 것이다.

상기와 같이 대략적인 구성에서 있어서 그 세부구성별로 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

상기 스크류우(10)는 피치가 2단계로 구분되며 좌우 나란하게 2개가 한쌍이 되게 전방의 원재료 투입구(100)에서 후방의 회수통(110)까지 길게 구성시키되, 상기 스크류우(10) 외주연에는 금속체의 스크류우벽체(11)가 외부의 공기와 완전 차단될 수 있도록 내부에 스크류우(10)의 외부 형상과 동일형태로 일정한 GAP만을 유지한 상태에서 완전 밀봉 감설(設)시킨다.

상기한 바와 같이 스크류우(10)는 수분이 함유된 원재료일 경우 건조가 필요함으로 건조에 필요한 건조구간(10a)과 실질적인 열분해가 진행되는 열분해구간(10b), 냉각 및 이동구간(10c)으로 그 스크류우날 피치의 밀도에 따라 3개구간으로 구분되어 형성된다. 즉 상기 건조구간(10a)은 빠른 진행을 위하여 다소 피치가 크게 형성되고 열분해구간(10b)은 완전한 열분해가 진행될 수 있도록 하기 위해서 아주 느린 속도(800~850℃ 분위기 속에서 1m진행하는데, 약1시간30분 정도 소요될 수 있는 아주 느린 속도)로 재료가 진행되어야 함으로 그 피치가 아주 조밀하게 형성된다.

상기와 같은 속도로 진행하기 위해서는 상기 스크류우(10)에 전달되는 회전동력을 적절한 감속비율이 적용된 가운데 동력이 전달 되어야함으로 상기 동력부(1)의 역할이 상당히 중요하다.

상기한 동력부(1)는 상기 스크류우(10)의 길이와 외경지름, 피치 그리고 열분해구간의 길이에 따라 상기 스크류우(10)의 회전속도가 적정하게 조절될 수 있도록 감속비율이 설정되는 것인데, 이러한 조건들은 즉 열분해구간(10b)내에서 탄화물이 1m당 1시간~2시간동안 머물 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 화력실(20)은 내부에 내열성이 우수한 내화벽돌(25)로 전벽면이 형성되며, 버너(24)의 연소불꽃에 의하여 온도가 800∼850℃로 유지되면서 실질적인 열분해가 진행되는 연소실(21)과 상기 연소실(21)에 비하여 다소 온도가 낮은 상온에서 200~300℃로 재료의 건조에 의하여 발생되는 수분과 연소가스를 대기로 배출될 때 이동경로서의 역할을 동시에 수행할 수 있는 비연소실(22)이 내화벽돌 이중 구조로 일정한 이동경로(23a)를 갖는 칸막이(23)에 의하여 연소실(21)과 분리구성 된다.

그리고 도 4에서 도시된 바와 같이 상기 스크류우(10)가 내설된 스크류우벽체내(11)에서 투입되는 원재료가 열분해가 진행될 때 공해가 될 수 있는 상당한 가연성 가스가 발생되는데, 이를 연소실(21)에 구성되는 공유통(42)로 이동시켜 재연소(완전연소)될 수 있도록 도 3에서 도시된 바와 같이 상기 연소실(21)과 비연소실(22)에 설치시 위치되는 한쌍으로 접하는 부위 즉 스크류우벽체(11)의 라운드부가 형성될 때 접하게되는 오목부 가장자리 건조구간(10a) 일측과 열분해구간(10b) 일측에 수개의 통과홈(11a)을 형성케 하고, 상기 통과홈(11a) 상부에는 연소실(21) 일정부위에서 전방의 화력실(20) 외부 일정구간까지 덮판(12a)으로 막음처리하여 발생되는 가연성가스가 배기관(31)으로 이동될 수 있도록 안내부(30)가 구성된다.

상기 통과홈(11a)은 건조구간(10a)에서 건조될 때 발생하는 수분과 열분해구간(10b)에서 발생되는 가스의 분출구로서의 역할을 하게된다.

상기 안내부(30) 끝단과 가스연소장치(40)간에는 배기관(31)이 연결되어 가스를 재연소될 수 있도록 하는 것인데, 상기 가스연소장치(40)는 원통형으로 가장자리에 팬(미도시) 등으로 발생되는 공기를 분사하는 에어분출구(41)가 구성되고, 그 하단에 공유통(42)이 형성하되, 상기 공유통(42)은 분출구(41)에 근접되는 둘레에 다수개의 가스분사구(43)가 상기 에어분출구(41) 방향으로 향해 형성된다.

그리고 상기 분출구 일측에는 연소오일이 분사될 수 있도록 오일(oil)관(44)이 구성되며, 상기 공유통(42) 하단 일측에는 상기 안내부(30)와 연결되는 배기관(31)이 구성된다.

한편, 상기 안내부(30)와 공유통(42)을 연결하는 배기관(31) 일단에는 액상의 타르 및 유분 또는 투입되는 원재료가 목질일 때는 목초액 등이 1차 모아졌다가 후 처리 될 수 있는 유출관(32)이 형성된다.

상기와 같이 구성되는 가연성가스의 가스연소장치(40)는 스크류우(10)에 의하여 원재료가 이동하는 도중 열분해진행 과정에서 발생되는 가스가 상기 안내부(30)를 통하여 배기관(31)으로 이동되는데, 이때 액상의 타르 및 유분 또는 투입되는 투입되는 원재료가 목질일 때는 목초액 등은 1차 걸러지고 가스만이 공유통(42)으로 진입하여 에어분사구(41)에 가스를 분사함으로서 재연소 함과 동시에 보조적으로 연소원료로서의 역할까지 하여 연소시 투입되는 오일이 절감되는 효과도 득할 수 있는 것이다.

또한 이는 화력실(20) 측부에 상기 에어분출구(41) 방향으로 버너(24)가 구비되어 있음으로 최초 점화시 용이하게 점화될 수 있는 것이다.

한편 상기 냉각수통(50)은 화력실(20)과 회수통(110) 사이에 설치되어 원재료가 화력실(20)의 연소실(21)에서 열분해가 완료된 고온의 탄화물을 냉각시켜 주는 역할을 한다. 이는 만일 냉각하지 않을 경우 회수구(110a) 하단의 회수통(110)에 모인 탄화물이 상당시간 동안 계속적으로 고열을 방출하게됨으로 양질의 탄화물을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 작업자가 탄화물 회수시 고열로 인하여 근접하지 못하는 문제점이 발생하게 된다.

상기 회수구(110a)와 회수통(110)간에는 필요에 따라 수동에 의한 전,후 작동으로 선택적으로 개폐를 할 수 있도록 개폐편(120)을 구비케 하는데, 이는 작동시에는 계속적으로 열려있는 상태에 있다가 작동이 완료된 다음 탄화물 회수시 닫게된다. 이는 작업자가 회수통(110)의 문을 열게됨으로 외부의 공기가 스크류우벽체(11)의 내부에 진입될 수 있는데 이를 차단하기 하여 진공상태유지를 시키기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 구성에 있어서, 이를 탄화물의 필요성을 가지고 있지 않는 사용자일 경우 상기한 냉각 공정과 탄화물회수 공정이 필요가 없게 됨과 동시에 생성되는 탄화물을 완전 연소시켜 처리하여야 한다.

따라서 상기 화력실(20) 후방에 구성되는 냉각수통(50)과 회수통(110)을 없애고 다른 구성으로 되어야 한다. 즉 내부벽에 내화벽돌이 형성되며, 일측부에 버너(151)가 구비되고, 하단 일측에 연소된재를 배출시키는 배출구(152)와 상기 탄화물이 산화되는 과정에서 발생되는 열이 화력실(20)의 연소실(21)내로 인입되도록 인입구(153)가 일측부에 각 구성되는 산화실(150)를 설치하되, 상기 산화실(150)에 상부로 관통구성되는 스크류우(10)가 내장된 스크류우벽체(11) 하단에 일정크기의 탄화물배출구(154)가 형성된다.

상기 연소실(20)에서 열분해가 완료된 탄화물이 산화실(150)로 이동되어 탄화물배출구(154)를 통하여 산화실(150) 바닥에 떨어지게 되면 버너(151)를 이용하여 완전하게 연소시킨 다음 회분배출구(152)를 통하여 처리하게되는 것이다.

상기와 같은 산화실(150)의 구성은 자용자의 사용용도에 맞추어 선택적인 기능으로서 필요시에만 적용하면 되는 것이다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 자동 탄화물 제조방법 및 그 장치는 환경오염의 주범인 각종 폐기물(유기물,무기물)들을 용이하게 처리함과 동시에 각 분야에서 많은 이용가치를 인정받고 있는 탄화물(숯)을 부수적으로 생산할 수 있어 폐기물 처리뿐만 아니라 일정한 수익도 제공될 수 있는 것이다.

또 정숙 자동화 운전으로 시작에서 종료시 까지 변동이 없음으로 고르게 탄화물이 형성되며, 장입에서 배출까지 완전 밀폐형으로 공기의 유입이 없음으로 고탄소의 탄화물을 얻을 수 있고, 이송과정에 교반되어 수분, 가스배출이 용이하여 연소효율이 높으며, 배기가스를 보조적인 열원으로 사용함으로서 버너에 투입되는 연료를 상당부분 절감되고, 또 수분함우량이 많은 스러찌류, 오니류, 기타 생활 폐기물에서 혐오물질까지 처리할 수 있는 등 기존의 폐기물처리에 비하여 이중, 삼중의 효과를 얻을 수 있는 아주 획기적인 발명이다.

갈수록 각종 폐기물에 의한 환경문제가 사회문제로 부각되고 있는 시점에서 환경정화에 상당한 공헌을 할 것으로 기대되는 바가 다대한 발명이다.

Claims (4)

1. 일측에 감속모터(2)와 감속기(3), 스프라켓(2a,3a,4,4a,5)으로 구성되는 동력부(1)와 ;

   건조구간(10a)과 열분해구간(10b), 냉각구간 및 이동구간(10c)으로 분리 구성되고, 외면부에는 스크류우벽체(11)에 의하여 둘러사여 밀폐상태에 있고, 전방에는 스프라켓(4,4a,5)과 연결되어 동력을 전달받을 수 있도록 2개가 한쌍으로 구성되는 스크류우(10)와 ;

   상기 스크류우(10)를 내장된 스크류우벽체(11)가 관통되는 내부에 내화벽돌(25)로 벽이 형성되어 연소실(21)과 비연소실(22)로 칸막이(23)에 의하여 분리구성되며, 상부 외측에 배기연통(26)과 저면부 일측에 가스연소장치(40), 버너(24)가 각 구성되는 화력실(20)과 ;

   상기 화력실(20)의 연소실(21)과 비연소실(22)에 위치되는 스크류우벽체(11)의 상단에 수개의 가스 통과홈(11a)이 형성되고, 상기 통과홈(11a) 위에는 덮개판(12a)의 구성으로 안내부(30)가 형성되며, 상기 안내부(30)와 상기 연소실(21) 저면의 연소장치(40)의 하단에 구성하는 공유통(42)간에는 배기관(31)이 연결 구성토록 하는 것과:

   상기 화력실(20) 후단의 스크류우벽체(11) 외부에 냉각수통(50)을 구비하는 것과;

   상기 스크류벽체(11) 전면 상단에는 원재료 적재통(100)과 투입구(100a), 후면 하단에는 회수구(110a)가 회수통(110)을 각 구성토록 하되, 상기 투입구(100a)와 회수구(110a)에 개폐편(120)을 각 구비한 것을 특징으로 하는 자동 탄화물 제조장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 화력실(200) 후방에 일측부에 버너(151)가 구비되고, 하단 일측에 배출구(152), 연소실(21)과 연결되는 인입구(153)가 각 구성되는 산화실(150)를 설치하고, 상기 산화실(150)을 관통하는 스크류우벽체(11) 하단에 탄화물배출구(154)가 형성된 것을 특징으로 하는 자동 탄화물 제조장치.
3. 제1항에 있어서;

   가스연소장치(40)는 원통형으로 가장자리에 에어분출구(41)와 그 하단에 공유통(42)이 형성하되, 상기 공유통(42)은 분출구(41)에 측단으로 다수개의 가스분사구(43)가 됨과 동시에 상기 분출구 일측에 오일관(44)과 상기 공유통(42) 하단 일측에는 안내부(30)와 연결되는 배기관(31)이 각 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 탄화물 제조장치.
4. 건조구간(10a)과 열분해구간(10b), 냉각구간 및 이동구간(11c)으로 분리 구성되고, 외면부에는 스크류우벽체(11)에 의하여 둘러싸여 밀폐상태에 있는 스크류우(100가 동력부(1)에서 받은 동력으로 일정속도로 회전하는 가운데 투입되는 원재료에 있어서,

   상기 투입되는 원재료를 스크류우(10)로 이동시키면서 1차 건조구간(10a)을 거처 건조시키고, 2차 500~1000℃의 고온과 무산소 또는 저산소 분위기 속에서 1시간 30분 동안 열분해구간(10b)에서 열분해가 진행될 수 있도록 하고, 상기 열분해된 탄화물이 3차 냉각됨과 동시에 이동되어 탄화물이 회수될 수 잇도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 탄화물 제조방법.