KR200233402Y1 - 고체연료 제조시스템의 성형기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고체연료 제조시스템의 성형기에 관한 것으로, 폐기물을 이용하여고체연료를 생산하는 고체연료 제조시스템의 성형기(51)는, 통모양을 갖는성형관(53); 성형관(53)의 전방부 개구를 폐쇄하고, 몸체부에 성형관(53)의 길이방향으로 다수의 압출공(54)이 형성되어 있는 압출부(52); 및 성형관(53)의 내부에 길이방향으로 수용되고, 성형관(53)의 후방부로 유입되어 성형관(53)의 내부에 수용되는 폐기물을 압출부(52) 측으로 이송시켜 압출부(52)의 압출공(54)을 통해 폐기물을 배출함으로써 다수의 고체연료를 압출성형하는 이송용 스크루(57)를 포함하여, 고체연료를 다량으로 제조하여 제조생산성을 향상시키고 제조된 고체연료의 연소열효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

고체연료 제조시스템의 성형기{FORMING DEVICE OF SYSTEM FOR MANUFACTURING SOLID FUEL}

본 고안은 고체연료 제조시스템의 성형기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체연료를 다량으로 제조하여 제조생산성을 향상시키고 제조된 고체연료의 연소열효율을 향상시킬 수 있는 고체연료 제조시스템의 성형기에 관한 것이다.

일반적으로, 생활 폐기물은, 매립지에 매립하는 방법, 소각장에서 소각하는방법 및 재활용방법으로 처리된다.

매립방법으로 생활 폐기물을 처리하게 되면, 한정된 공간에 매일 배출되는 엄청난 양의 폐기물을 처리할 수 없을 뿐만 아니라 매립된 폐기물에 의해 토양이 오염되고 침출수가 발생하게 되어 환경오염의 원인이 되고 있다.

그리고, 생활 폐기물을 소각하게 되면, 폐기물 소각시 발생하는 유해가스가대기중으로 배출됨으로써, 대기오염을 유발하게 된다. 폐기물의 재활용은 그 양이극히 제한되어 있기 때문에, 제대로 활용하기가 어렵다.

상기한 생활 폐기물의 처리 상의 어려움 때문에, 생활 폐기물을 고체연료로제조할 수 있는 생활 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법이 고안되고 있다.

고체 연료 제조방법은, 통상적으로 생활 폐기물을 투입부에 공급하는 단계,전자석을 이용하여 투입부 내의 생활 폐기물로부터 철을 분리하는 단계, 파쇄기를이용하여 철금속이 분리된 생활 폐기물을 순차적으로 파쇄하는 단계, 파쇄된 생활폐기물을 가열압축기를 이용하여 가열 및 압축하여 생활 폐기물의 함수율을 균일하게 하는 단계, 함수율이 균일화된 생활 폐기물을 순차적으로 재차 파쇄하는 단계,재차 파쇄된 생활 폐기물을 미세하게 절단함과 동시에 건조하는 단계, 절단 건조된생활 폐기물에 중화제를 투입하는 단계, 및 중화제와 혼합된 생활 폐기물을 가열 압축하여 소정 형상의 고체연료로 성형하는 단계로 구성된다.

상기한 고체연료 제조방법에 따라 고체연료를 제조하기 위한 고체연료 제조시스템의 각 장치부는 컨베이어에 의해 순차적으로 연결되어 있어, 컨베이어에 의해 이송되는 폐기물이 각 장치부를 거치면서 가공됨으로써 종국에는 고체연료가 성형제조될 수 있도록 되어 있다.

고체연료 제조시스템의 각 장치부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 투입부(1),금속분리기(3), 제 1 및 제 2파쇄기(5,7), 가열압축기(11), 제 3파쇄기(13), 제 4파쇄기(17), 비산절단형 회전건조기(21), 중화제 공급장치(25) 및 고체연료성형기(31)로 구성된다.

상기 고체연료 제조시스템의 최초 지점에는, 운송수단에 의해 운반된 생활폐기물을 운반할 수 있도록 러클 크레인(ruckle crane, 2)이 장착되어 있고, 러클 크레인(2)의 일측 하부에는 생활 폐기물을 투입할 수 있는 투입부(1)가 설치된다.

투입부(1)에는 생활 폐기물을 이송할 수 있는 제 1컨베이어(4)가 상향으로 소정각도 경사지게 설치되어 있고, 제 1컨베이어(4)의 상부에는 금속분리기(3)가 매달려 설치되어, 제 1컨베이어(4)에 의해 이송되는 폐기물에 혼합되어 있는 금속물을 취출하여 분리할 수 있도록 되어 있다.

제 1컨베이어(4)의 말단부에는, 제 1파쇄기(5)가 설치되어 금속물이 분리된폐기물을 1차 파쇄할 수 있도록 되어 있다. 제 1파쇄기(5)의 하부에는 제 2파쇄기(7)가 설치되어, 1차 파쇄된 폐기물을 재차 파쇄할 수 있도록 되어 있다.

제 2파쇄기(7)의 하부에는, 2차 파쇄된 폐기물을 이송할 수 있는 제 2컨베이어(9)가 상향으로 소정각도 경사지게 설치되어 있고, 제 2컨베이어(9)의 말단에는가열압축기(11)가 설치되어, 2차 파쇄된 폐기물의 수분을 감소시킨 다음 가열 압축하여 그 함수율을 균일하게 할 수 있도록 되어 있다.

가열압축기(11)의 일측에는 함수율이 균일화된 폐기물을 파쇄할 수 있도록 제 3파쇄기(13)가 장착되어 있고, 제 3파쇄기(13)의 하부에는 파쇄된 폐기물을 이송할 수 있도록 제 3컨베이어(15)가 소정각도 경사지게 설치되어 있다.

제 3컨베어어(15)의 말단 영역에는 이송되는 폐기물을 파쇄하는 제4파쇄기(17)가 장착되어 있고, 제 4파쇄기(17)에는 제 4컨베이어(19)가 소정각도로경사지게 설치되어 있다.

제 4컨베이어(19)의 말단부에는 제 4파쇄기(17)에서 파쇄된 폐기물을 미세하게 절단하여 건조시킬 수 있는 비산 절단형 회전건조기(21)가 장착되어 있다. 그리고, 비산 절단형 회전건조기(21)의 일측 하부에는 제 5컨베이어(23)가 소정각도로 경사지게 설치되어 있다.

제 5컨베이어(23)의 말단에는 폐기물에 중화제를 투입하는 중화제 공급기(25) 및 중화제가 혼합된 폐기물을 가열 압축하여 원통형상의 고체연료를 압출성형하여 제조하는 고체연료 성형기(31)가 설치된다.

상기한 공정의 마지막 단계에 설치되는 고체연료 성형기(31)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 폐기물의 안내방향의 단부에 단면 수축 압축부(35)가 형성되어 있는원형관 형상을 갖는 성형관(33), 성형관(33)의 내부에 수용되어 성형관(33) 내부로유입되는 폐기물을 단면수축압축부(35) 측으로 안내할 수 있도록 되어 있는 이송용스크루(37)로 구성되어 있다.

이송용 스크루(37)의 전방 단부에는 제조될 고체연료에 관통공을 형성할 수있도록 관통공 형성용 스크루(38)가 장착되어 있다. 그리고, 단면수축압축부(35)의 외주 영역에는 전기가열선(39)이 장착되어 있어, 이송용 스크루(37)에 의해 전방으로 이송되면서 압축대기 상태에 있는 폐기물을 가열할 수 있도록 되어 있다.

전기가열선(39)의 바깥측에는 단열재(41)가 덮여 있어, 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있도록 되어 있고, 단열재(41)의 일측에는 전기가열선(39)의 온도를 제어할 수 있는 온도제어부(미도시)가 설치된다.

이러한 구성에 의하여, 투입부(1)에 투입된 폐기물은, 금속분리기(3), 제 1및 제 2파쇄기(5,7), 가열압축기(11), 제 3파쇄기(13), 제 4파쇄기(17), 비산절단형 회전건조기(21), 중화제 공급장치(25) 및 고체연료 성형기(31)를 순차적으로 거치면서, 고체연료로 바뀌게 된다.

고체연료 성형기(31) 이전의 제조공정에서는, 폐기물은 내부에 함유된 이물질 및 수분이 적절하게 제거되고 여러차례 파쇄 및 분쇄됨으로써, 작은 덩어리 형태로 만들어진다. 그래서, 작은 덩어리 형태의 폐기물은 성형기(31)의 성형관(33)후방부로 유입되어 이송용 스크루(37)의 회전에 의해 성형관(33) 전방부에 형성된단면수축압축부(35) 측으로 이송된다. 단면수축압축부(35)는 성형관(33)보다 작은직경을 가지고 있기 때문에, 단면수축압축부(35) 측으로 이송되어 온 폐기물 덩어리는 관통공 형성된 원통모양으로 응집되면서 전기가열선(39)의 가열에 의해 경화된다. 그래서, 원통모양을 갖는 고체연료가 단면수축압축부(35)를 통과하면서 하나씩 압출성형된다.

상기한 과정을 거쳐 생산되는 고체연료는 불에 태워져 연료로 사용된다. 이때, 고체연료의 외표면과 내부에 형성된 관통공의 내벽면이 공기와 연소접촉함으로써, 연소반응이 진행된다.

그런데, 종래의 성형기는, 전술한 바와 같이, 비교적 부피가 크고 길이방향으로 관통공이 형성된 원통모양의 고체연료를 하나씩 압출성형하는 구조로 되어 있다. 이렇게 생산되는 원통형 고체연료는 단일개의 큰 덩어리로 형성되어 비교적 작은 표면적을 가지기 때문에, 연소시 공기와의 연소접촉면적이 작아서 연소가 쉽게 이루어지지 않게 됨으로써, 열효율이 좋지 못하다는 문제점이 있다.

또한, 종래 성형기에 의해 제조되는 고체연료는 비교적 부피가 크기는 하지만, 한번의 성형공정에 의해 생산되는 고체연료의 제조량이 많지 않기 때문에, 제조생산성이 낮다는 문제점이 있다.

따라서 본 고안의 목적은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,고체연료를 다량으로 제조하여 제조생산성을 향상시키고 제조된 고체연료의 연소열효율을 향상시킬 수 있는 고체연료 제조시스템의 성형기를 제공하는 것이다.

도 1 - 일반적인 고체연료 제조시스템의 개략적 구성도.

도 2 - 도 1에 채용되는 종래 성형기의 단면도.

도 3 - 본 고안에 따른 고체연료 제조시스템에 채용되는 성형기의 단면도.

도 4 - 도 3의 평면도.

도 5 - 도 3의 측면도.

도 6 - 도 3의 이송용 스크루 부분의 측면도.

도 7 - 도 5의 확대도.

도 8 - 도 3의 성형틀 부분의 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 구동감속모터 51 : 성형기

52 : 압출부 53 : 성형관

54 : 압출공 56 : 전동벨트

57 : 이송용 스크루 58 : 회전지지부

상기한 목적을 달성하기 위해, 고체연료 제조시스템의 성형기는, 통형상을 갖는 성형관; 성형관의 전방부 개구를 폐쇄하고, 몸체부에 성형관의 길이방향으로다수의 압출공이 형성되어 있는 압출부; 및 성형관의 내부에 길이방향으로 수용되고, 성형관의 후방부로 유입되어 성형관의 내부에 수용되는 폐기물을 압출부 측으로 이송시켜 압출부의 압출공을 통해 폐기물을 배출함으로써 다수의 고체연료를 압출성형하는 이송용 스크루를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 압출부의 외주영역에 전기가열선을 설치하여 폐기물을 가열함으로써, 폐기물 내의 잔류수분을 제거하고, 단열재가 전기가열선을 덮어서 전기가열선에 의해 발생하는 열의 외부누설을 차단하며, 온도제어부가 전기가열선의 온도를 제어하여 전기가열선을 소정온도로 세팅하여, 압출성형되는 고체연료의 열효율을 향상시키는 것이 바람직하다.

또한, 압출부의 이송용 스크루 측 단면 중앙 부분에 회전지지부가 함몰형성되도록 하여, 이송용 스크루의 단부가 회전지지부에 삽입되어 회전가능하게 지지되도록 하여 안정적인 회전구조를 갖도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

이에 따라, 고체연료가 다량으로 제조되어 제조생산성이 향상되고 제조된 고체연료의 연소열효율이 향상된다.

이하 첨부도면을 참조로 하여 본 고안을 보다 상세하게 설명한다. 이하에서는 종래기술에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.

고체연료 제조장치는, 종래기술에서 전술한 바와 마찬가지로, 폐기물이 공급되는 투입부(1), 투입부(1) 내의 상기 폐기물로부터 금속물을 분리제거하는 금속분리기(3), 금속물이 분리된 폐기물을 파쇄하는 제 1 및 제 2파쇄기(5,7), 제 1 및제 2파쇄기(5,7)에서 파쇄된 폐기물을 가열 및 압축하여 폐기물의 함수율을 균일하게 하기 위한 가열압축기(11), 함수율이 균일화된 폐기물을 재차 파쇄하는 제 3 및 제 4파쇄기(13,17), 제 3 및 제 4파쇄기(13,17)에서 파쇄된 폐기물을 미세하게 절단하여 건조시키는 비산 절단형 회전건조기(21), 비산 절단형 회전건조기(21)에서 절단 건조된 폐기물에 중화제를 투입하는 중화제 공급기(25), 및 중화제 공급기(25)에서 투입된 중화제와 혼합된 폐기물을 가열 압축하여 원통 형상의 고체연료로 성형하는 성형기(51)로 구성된다.

상기한 고체연료 제조장치를 구성하는 본 고안에 따른 성형기(51)는, 도 3,도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 원형관 형상을 갖는 성형관(53)이 그 외형을 형성하고 있고, 성형관(53)의 후방부에는 구동감속모터(50)가 설치되어 있다. 성형관(53)의 내부에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 이송용 스크루(57)가 성형관(53)의길이방향으로 설치되어 수용되어 있다. 이송용 스크루(57)의 외표면 상에는 이송용 가이드산이 스크루의 길이방향으로 와선형으로 외향돌출됨으로써, 스크루(57)의외표면 상에는 와선형의 안내홈부가 형성된다. 그래서, 이송용 스크루(57)는 성형관(53)의 후방부로 유입되어 성형관(53)의 내부에 수용되는 폐기물을 성형관(53)의전방으로 이송시킬 수 있도록 되어 있다.

그리고, 성형관(53)의 전방부에 형성된 개구부에는 성형틀 역할을 하는 압출부(52)가 장착되어, 개구부를 폐쇄할 수 있도록 되어 있다. 압출부(52)는 소정두께를 갖는 원통모양으로 형성되고, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 그 몸체부에는 성형관(53)의 길이방향으로 다수의 압출공(54)이 형성되어 있다. 그리고,압출부(52)의 이송용 스크루(57)측의 단면 중앙 부분에는 이송용 스크루(57)를 회전가능하게 지지하기 위한 회전지지부(58)가 함몰형성되어 있다. 그래서, 이송용 스크루(57)의 전방 단부에 형성된 회전지지돌기부(61)가 회전지지부(58)에 삽입됨으로써, 회전지지부(58)는 저널(journal)의 역할을 할 수 있도록 되어 있다. 그래서,이송용 스크루(57)는 안정적인 회전구조를 가지게 된다.

이송용 스크루(57)는 그 후방단부가 성형관(53)의 외부로 돌출되어 구동감속모터(50)와 전동벨트(56)로 연결됨으로써, 구동감속모터(50)의 구동력에 의해 성형관(53) 내부에서 회전할 수 있도록 되어 있다.

압출부(52)의 외주영역에는 전기가열선(62)이 설치됨으로써, 성형관(53) 내부에서 이송용 스크루(57)에 의해 압출부(52) 측으로 이송되어오는 파쇄된 폐기물을 가열하여 폐기물 내의 잔류수분을 제거할 수 있도록 되어 있다. 전기가열선(62)의 온도는 별도의 온도제어부(미도시)의 전기적 제어신호에 의해 제어될 수 있도록되어 있다. 그래서, 온도제어부가 고체연료의 성형공정의 상태에 따라 전기가열선(62)의 온도를 조절할 수 있기 때문에, 열손실을 방지할 수 있게 된다. 그리고, 전기가열선(62)의 외측에는 단열재(63)가 전기가열선(62)을 덮어서, 전기가열선 (62)에 의해 발생하는 열의 외부누설을 차단할 수 있도록 되어 있다.

이하 본 고안에 따른 고체연료 제조시스템에 채용되는 성형기의 작동과 효과를 설명한다.

투입부(1)에 투입된 폐기물은, 금속분리기(3), 제 1 및 제 2파쇄기(5,7),가열압축기(11), 제 3파쇄기(13), 제 4파쇄기(17), 비산절단형 회전건조기(21), 중화제 공급장치(25) 및 고체연료 성형기(51)를 순차적으로 거치면서, 고체연료로 바뀌게 된다.

고체연료 성형기(51) 이전의 제조공정에서 내부에 함유된 이물질 및 수분이적절하게 제거되고 여러차례 파쇄 및 분쇄되어 작은 덩어리 형태로 된 폐기물이, 상기한 공정의 마지막 단계에 설치되는 고체연료 성형기(51)의 성형관(53)으로 유입되면, 구동감속모터(50)가 작동하여 전동벨트(56)에 의해 구동감속모터(50)의 구동력이 이송용 스크루(57)로 전달됨으로써, 성형관(53) 내의 이송용 스크루(57)가 회전하게 된다. 이때, 성형관(53) 후방부로 유입된 폐기물은 이송용 스크루(57)의 외표면 상에 형성된 안내홈부를 따라서 성형관(53)의 전방으로 이송된다. 전방으로 이송된 폐기물은 압출부(52)에 형성된 다수의 압출공(54)을 통해 성형관(53) 외부로 배출된다. 압출부(52)를 통과하여 외부로 배출되는 폐기물은, 공정상태에 따라 소정온도로 세팅된 전기가열선(62)에 의해 히팅(heating)되면서, 내부에 함유되어 있는 잔류수분이 증발함과 동시에 경화되어, 다수의 압출공(54)을 통해 응고된상태로 성형관(53) 외부로 배출됨으로써, 다수개의 고체연료가 압출성형된다.

상기한 과정을 통하여, 본 고안의 성형기(51)는 한번의 성형공정으로 원통모양을 갖는 고체연료를 다량으로 제조하게 됨으로써, 그 제조생산성이 향상된다.

그리고, 본 고안에 의한 고체연료는 그 크기가 작기 때문에, 일정치의 중량을 기준으로 할 때, 일정치 중량에 상응하는 수량적인 측면에서, 본 고안에 의한 고체연료의 수량이 종래에 비해 월등히 많게 된다. 그래서, 일정치 중량에 대해서, 본 고안의 고체연료는 종래의 고체연료보다 훨씬 많은 표면적, 즉 연소접촉면적을 갖게 됨으로써, 연소반응이 종래보다 훨씬 빨리 진행된다. 이에 따라, 고체연료의 연소열효율이 종래에 비해 향상될 수 있게 된다.

그리고, 본 고안에 따른 성형기는, 고체연료 제조시스템의 제조공정이 다양하게 개조변경되더라도, 그 제조공정의 마지막 성형공정에 설치됨으로써, 다량의 고체연료가 압출성형되어 제조생산성이 향상되고, 생산된 고체연료의 열효율이 향상될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 고체연료 제조시스템의 성형기에 따르면, 고체연료가 다량으로 제조되어 제조생산성이 향상되고 제조된 고체연료의 연소열효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 고체연료 제조시스템의 성형기에 있어서,

   통형상을 갖는 성형관;

   상기 성형관의 전방부 개구를 폐쇄하고, 몸체부에 상기 성형관의 길이방향으로 다수의 압출공이 형성되어 있는 압출부; 및

   상기 성형관의 내부에 길이방향으로 수용되고, 상기 성형관의 후방부로 유입되어 상기 성형관의 내부에 수용되는 폐기물을 상기 압출부 측으로 이송시켜 상기압출부의 상기 압출공을 통해 상기 폐기물을 배출함으로써 다수의 고체연료를 압출성형하는 이송용 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료 제조시스템의 성형기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 압출부의 외주영역에 설치된 전기가열선이 상기 폐기물을 가열하여 상기 폐기물 내의 잔류수분을 제거하고, 단열재가 상기 전기가열선을 덮어서 상기 전기가열선에 의해 발생하는 열의 외부누설을 차단하며, 온도제어부가 상기 전기가열선의 온도를 제어하여 상기 전기가열선을 소정온도로 세팅하는것을 특징으로 하는 고체연료 제조시스템의 성형기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 압출부의 상기 이송용 스크루 측 단면 중앙 부분에는 상기 이송용 스크루의 단부를 회전가능하게 지지하기 위한 회전지지부가 함몰형성되는 것을 특징으로 하는 고체연료 제조시스템의 성형기.