KR200383772Y1 - 폐목의 탄화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐목의 탄화장치에 관한 것으로, 폐목의 탄화로(1)의 하부(D)는 탄화물을 이송시키는 스크류 콤베이어(4)의 날개(4f)의 원주위를 감싸아 원통역할을 하는 반호상의 곡면으로 형성되고 탄화로(1)의 상부(U)는 배출가스가 흐름의 축류를 이룰 수 있는 반호상의 곡면으로 형성되며, 상기 탄화로(1)의 하부측(D)에 가로로 관통되게 설치된 냉각수단이 구비된 스크류 콤베이어(4)는 1차건류실 부분의 스크류 날개(4f')의 반경(r')과 스크류 피치(p')간격이 다른 부위의 스크류 반경(r)과 피치(p)간격에 비하여 보다 작게 형성되어 탄화로(1)의 내부에서 탄화물의 이동속도에 차등(差等)을 이루게 하여 탄화물이 압착되거나 적체로 인한 건류장해를 제거하고 연속 탄화작용을 유효하게 충족시키어 폐목의 탄화효율을 보다 높일 수 있게 한 것이다.

Description

폐목의 탄화장치{DEVICE OF CARBONIZATION OF WOOD CHIP}

본 고안은 폐목의 탄화장치에 관한 것이다.

가구제조업체에서 나오는 폐목, 건축폐기물에서 나오는 폐목을 파쇄한 칩을 건류하여 탄화하는 탄화로는 일반 폐타이어 고무, 폐합성수지의 소각하는 것과 달리, 목재질의 폐기물을 탄화하기 때문에 숯을 회수할 수 있는 이점이 있다.

그러나 종래의 폐목 탄화로는 주로 폐기물의 소각처리에 주안점을 두었기 때문에 대부분 과연소로 인하여 목재가 탄 후의 재가 다량으로 나오는 반면 숯의 회수에 대하여는 거의 간과하였다.

물론 폐목에는 도료등의 합성수지물질이 포함되고 있기 때문에 단순한 숯을 굽는 정도의 탄화장치로는 탄화시에 방출되는 다량의 유해물질의 제거가 어렵고 또 많은 품이 소요되어 경제적 부담이 큰 문제점이 있었다.

이러한 점을 시정하기 위하여, 본 고안자가 특허출원 제2004-0050441호(2004.06.30 출원)의 폐목의 연속탄화장치 및 연속탄화방법을 개발하여 출원한 바 있다.

상기 고안은 폐목의 파쇄공정에서 탄화에 이르는 전 공정과 방법이 역류 없이 오직 일방향으로 일관되게 이루어지고 자동화되어 인력이 거의 들지 않으며, 다량의 폐목을 처리하여 탄화물(숯)을 회수할 수 있게 한 것이다.

그런데 상기 고안은 탄화로 내부에서의 각 폐목 칩의 순차적인 탄화작용에 따른 탄화물의 이동속도와 건류가스 발생량에 대한 배출작용에 대하여는 별로 고려되어 있지 않다.

본 고안의 목적은 본 고안자가 선출원한 상기 특허출원 제2004-0050441호와 관련하여, 상기 고안의 이점을 그대로 유지하고 탄화로 내부에서의 폐목의 탄화작용에 따른 원할한 교반과 이동속도의 등차 및 건류가스의 배출을 보다 용이하게 하여 탄화장치의 기능을 향상시킨 새로운 폐목의 탄화장치를 제공하는데 있다.

폐목 칩을 건류하여 탄화시키는 냉각수단이 구비된 탄화로에 있어서, 탄화로의 단면 구조는 탄화물과 배출가스의 점유공간이 상하로 확보되는 타원형의 종단면으로 형성되어 있다. 탄화로의 하부는 반호상의 곡면으로 형성되어 탄화로의 하부에 관통하여 설치된 스크류 날개의 원주위를 감싸아 콤베이어의 원통역할을 할 수 있게 되어 있다. 이로 인하여, 종래 원형단면으로 된 탄화로의 하부에 스크류 콤베이어가 설치된 것에 비하여 탄화물의 교반작용과 이송작용이 양호하게 이루어진다.

또 탄화로의 상부는 반호상의 곡면을 이루어 건류가스의 흐름에 축류를 이루는 관상 닥트 역할을 할 수 있게 되어 있다. 이로 인하여 건류가스가 신속하게 배출되어 탄화로 내부의 압력상승을 방지하여 건류작용이 보다 용이하게 이루어진다.

또 냉각수단이 구비된 스크류 콤베이어는 탄화로의 1차건류실 부분에서 스크류 날개의 반경과 스크류 피치간격이 다른 부위의 스크류 반경과 피치간격에 비하여 보다 작게 형성되어서, 1차 건류실 부분에서의 탄화물의 이동속도가 보다 느리게 된다.

이로 인하여 탄화로에 투입된 폐목의 칩이 가열실에서 가열된 다음 1차 건류실에서 버너의 점화 및 산소공급에 의하여 칩의 연소작용이 왕성하게 이루어지며 칩의 열분해로 인하여 다량의 건류가스가 발생하는 동시 탄화물의 부피가 축소된다. 부피가 현저하게 축소된 탄화물은 2차 건류실로 이송되어 최종적으로 탄화되어 배출구로 배출된다.

따라서 탄화물이 부분적으로 적체되거나 압착되는 일이 없고, 이로 인하여 고열이 균일하게 분포되는 등 건류가스의 방출이 용이하여 탄화작용이 양호하게 이루어진다.

또한 과연소에 의한 회(灰)의 량이 적고 폐목의 탄화물의 수량(收量)이 많게 되어 그만큼 폐목의 처리에 의한 경제적 유익성이 향상된다.

도1은 본 고안의 폐목칩을 탄화시키는 탄화로의 측면도이고 도2는 동 단면도이다. 탄화로(1)는 내화벽돌과 단열재의 복합층으로 된 노벽의 내부에 수관이 배관되어 냉각할 수 있게 되어 있다(도시되지 않음). 탄화로(1)의 칩의 유입구(1a)측에 스크류 콤베이어(2a)가 구비된 칩의 투입기(2)가 설치되어 있어 연속적으로 폐목의 칩을 유입구(1a)로 투입할 수 있다. 탄화로(1)의 전체길이의 약 1/3의 길이는 가열부(A), 약 2/3 길이의 중간부는 1차 건류실(B), 남어지는 탄화물의 배출구(1b)가 형성된 2차 건류실(C)로 구분되어 있다. 1차 건류실(B)및 2차 건류실(C)의 노벽의 일측에는 급기관(d)이 구비된 점화 버너(b)와 보조버너(b')가 구비되어 있어 투입구(1a)를 통하여 투입된 폐목의 칩을 점화 및 가열하게 되어 있다. 탄화로(1)의 받침대(3)에는 공기주입관(3d)이 관접된 공기실(3a)이 형성되어 있고 내부에 모터 송풍기(3f)가 설치되어 있다. 공기실(3a)에서는 급기관(d)을 통하여 각 버너(b)(b')에 공기를 공급하여 탄화로 내부의 연소에 필요한 공기를 공급한다.

도3에 표시된 바와 같이, 탄화로(1)의 종단면은 상하로 길죽한 타원형으로 되어 있고 탄화로(1)의 하부(D)는 ∪상으로 반원호상의 곡면을 이루며, 탄화로(1)의 상부(U)는 ∩상으로 반호상의 곡면을 이루고 있다. 이로 인하여 탄화로의 탄화물이 점유하는 하부공간과 건류가스가 흐르는 상부공간이 확보된다.

또 탄화로(1)의 하부(D)에는 스크류 콤베에어(4)의 스크류 축(4x)이 탄화로(1)의 유입구(1a)에서 배출구(1b)측으로 관통되게 설치되어 구동모터(M1)의 구동수단에 의하여 회전하게 되어 있다. 탄화로(1)의 하부(D)의 반호상의 구조는 스크류 날개(4f)의 원주위를 감싸는 원통의 역할을 겸하게 되어 탄화물의 교반 및 이송기능이 보다 양호하다. 또 탄화로의 상부(U)의 반호상 단면의 공간은 유체가 축류로 흐를 수 있는 유효한 관상(管狀)의 닥트의 역할을 하여 배출관(1c)으로 건류가스의 배출이 원활하게 이루어진다.

따라서 탄화로 내부에서의 탄화물질의 교반과 이송작용, 및 건류가스의 보다 양호하게 배출되어 탄화로의 내부 압력의 상승이 억제되고 폐목의 건류작용이 원활하게 이루어진다. 또한 스크류 콤베이어(4)의 스크류축(4x)은 내부에 냉각매체가 순환가능하게 되어 있어 고열에서 스크류축의 변형을 방지한다.

또 냉각수단이 구비된 스크류축(4x)은 일측 단부에 형성된 실링커버(SC)의 냉각수 공급관(WP)을 통하여 냉각수를 공급하고 공급된 냉각수는 스크류축(4x)의 타측단부에 형성된 실링커버(SC)의 환수관(WR)을 통하여 순환되며 스크류축(4x)내에서 발생된 수증기는 밸브(V1)와 증기관(d1)을 통하여 탄화로(1)의 내부에 유입되어 고열에 의하여 분해되면서 유해가스의 정화작용과 연소작용을 돕도록 구성되어 있다.

또 스크류 콤베이어(4)의 스크류축(4x)상에 배치된 스크류 날개(4f)의 반지름과 피치간격에 있어서, 탄화로(1)의 1차 건류실(B) 부분에서의 스크류 날개(4f')의 반지름(r')과 피치(p')간격이 가열실(A)과 2차 건류실(C)측의 스크류 날개(4f)의 반지름(r)과 피치(p)간격에 비하여 보다 작게 형성되어 있다. 탄화로(1)에 투입된 칩이 1차 건류실(B)에서는 보다 작은 스크류 날개(4f')와 피치(p')간격으로 인하여 탄화물의 이동 속도가 느리게 된다. 이러한 국부적인 이동속도의 차등(差等)으로 인하여 탄화물이 압착되거나 적체되는 것을 방지하고 1차 건류실(B)에서는 시간적 여유를 두고 폐목의 칩이 활발하게 가열되면서 건류가스가 방출되어 탄화되고 2차 건류실(C)에서는 탄화물이 배출구(1b)로 배출되기 전에 충분하게 최종의 탄화작용이 마무리되어 완전하게 탄화된 탄화물을 얻을 수 있다.

탄화된 탄화물은 배출구(1b)로 배출되어 다른 스크류 콤베이어(5)에 의하여 도시되지 아니한 탄화물 창고로 이송되어 저장된다.

이러한 구성으로 된 본 고안의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

파쇄된 폐목 칩이 투입기(2)의 스크류 콤베이어(2a)에 의하여 탄화로(1)의 유입구(1a)로 연속적으로 유입되며, 투입된 칩은 탄화로(1)의 스크류 콤베이어(4)에 의하여 배출구(1b)측으로 이송된다. 이 과정에서 점화버너(b)에 의하여 점화되고 가열버너(b')에 의하여 가열된다. 폐목 칩은 가연성 물질이므로 일단 점화 및 연소가 개시된 후에는 폐목의 연소열에 의하여 건류작용이 진행되며 이 때에는 버너의 사용은 중지한다. 가열부(A)에 투입된 폐목의 칩은 탄화로 내부의 고열에 의하여 가열되면서 스크류 콤베이어(4)에 의하여 1차 건류실(B)측으로 이송된다. 이어서 1차 건류실(B)에서는 스크류 콤베이어(4)의 날개(4f')와 피치(p')간격이 작기 때문에 칩의 이송속도가 느리게 됨으로 시간적 여유를 두고 충분히 가열 건류되며 이때에는 열분해로 인하여 다량의 건류가스가 발생되고 탄화가 진행되어 그 부피는 작게 된다.

탄화된 칩이 1차 건류실(B)을 통과하여 2차 건류실(C)로 이동하면 탄화물은 스크류 콤베이어(4)의 보다 큰 날개(4f)와 피치간격(p)에 의하여 보다 빠른 속도로 이동된다. 이러한 이동속도의 차등으로 인하여, 1차 건류실과 2차 건류실에 놓인 탄화물끼리 압착되거나 적체되는 일이 없이 충분한 공간영역에서 용이하게 교반되고 탄화작용이 진행되며 건류가스가 방출된다. 완전하게 탄화된 탄화물은 배출구(1b)로 배출되고 탄화물에서 방출된 건류가스는 탄화로의 상부(U)공간을 통하여 배출관 (1c)으로 배출된다.

탄화로(1)의 하부(D)의 곡면은 스크류 콤베이어(4)의 날개(4f)의 원주위를 감싸고 있어서, 스크류 콤베어의 원통역할을 하므로 칩의 교반 및 이송작용이 양호하게 이루어지며 또 탄화로(1)의 상부(U)의 곡면은 건류가스의 흐름에 축류를 이루는 관상배출관의 역할을 하게 되어 방출된 건류가스는 탄화로 내부에 지체됨이 없이 신속하게 배출관으로 배출된다.

따라서 연속적으로 폐목칩을 투입이송하면서 탄화시키어 연속적으로 탄화물을 회수하여 보다 능률적으로 폐목을 처리할 수 있다.

본 고안은 탄화로의 단면구조가 상하로 길죽한 타원형으로 구성되어 있기 때문에 탄화로의 하부는 스크류 콤베이어 날개의 원주위를 감싸는 원통의 역할을 하여 폐목 칩의 교반과 이송작용이 양호하게 이루어진다.

또 탄화로의 상부는 건류가스의 흐름에 축류를 이루는 배출관의 역할을 하게 되어 탄화로에 가스가 체이지 않고 용이하게 배출관으로 배출되어 탄화로 내부 압력의 상승을 억제하고 건류작용을 양호하게 유지한다.

또 탄화로에 관통하여 가로로 설치된 냉각수단이 구비된 스크류 콤베이어는 1차 건류실부분에서 날개의 크기와 피치간격을 보다 작게 형성하였기 때문에 탄화로 내부에서의 탄화물의 이동속도에 차등이 생기어 탄화물의 압착이나 적체현상이 없고 양호한 교반작용이 이루어지며 건류가스의 방출이 용이하여 탄화작용이 촉진되어서 탄화물의 수율(收率)이 보다 향상되는 등의 효과가 있다.

도1은 본 고안의 탄화로의 측면도

도2는 본 고안의 탄화로의 단면도

도3은 도1의 K-K선 단면도

[도면중 중요한 부분에 대한 부호설명]

1 : 탄화로 2 : 투입기 3 : 받침대

4 : 스크류 콤베이어 4f : 스크류 날개 4x : 스크류축

Claims (3)

1. 폐목의 유입구(1a)와 탄화물의 유출구(1b)가 양 단부에 각각 형성되고 점화버너(v)와 가열버너(v')가 구비된 탄화로 내부의 하부측에, 냉각수단이 구비된 스크류 콤베이어(4)가 가로로 관통되게 설치된 것에 있어서, 탄화로(1)의 하부(D)는 스크류 날개(4f)의 원주위를 감싸는 원통 역할을 할 수 있는 ∪상의 반원호상 곡면으로 형성되고 탄화로(1)의 상부(U)는 건류가스의 흐름에 축류를 이룰 수 있는 ∩상의 반호상 곡면으로 형성되어 배출관(1c)으로 연관되게 구성된 것을 특징으로 하는 폐목의 탄화장치.
2. 제1항에 있어서, 탄화로(1)의 1차 건류실(B) 부분의 스크류 콤베이어(4)의 스크류 날개(4f')의 반지름(r')과 피치(p')간격이 가열실(A)과 2차 건류실(C)측의 스크류 날개(4f)의 반지름(r)과 피치(p)간격에 비하여 보다 작게 형성되어 탄화물의 이동속도를 국부적으로 차등이 생기도록 된 것을 특징으로 하는 폐목의 탄화장치.
3. 제1항에 있어서, 스크류 콤베이어(4)의 스크류 축(4x)의 단부에 형성된 실링커버(SC)에 관접된 증기밸브(V1)의 증기관(d1)을 탄화로(1)의 내부로 유입하여 스크류 축(4x)에서 발생된 증기를 탄화로 내부에 공급하게 된 것을 특징으로 하는 폐목의 탄화장치.