KR20090099239A - 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버려지고 있는 팜껍질(PALM SHELL)을 탄화시킨 숯을 활용하여 구이용이나 연료용으로 사용할 수 있는 고열량의 고형연료에 관한 것이다.

본 발명은 0.1mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 미세입자 혼합물 5mm~0.15mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 중간입자 혼합물, 접착제, 점화제를 혼합한 것을 특징으로 한다.

고체연료, 야자숯가루, 팜숯가루, 접착제, 점화제

Description

야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료 및 이의 제조방법{Solid fuel using coconut charcoal and palm charcoal and Manufacturing method using it}

본 발명은 버려지고 있는 팜껍질(PALM SHELL)을 탄화시킨 숯을 활용하여 구이용이나 연료용으로 사용할 수 있는 고열량의 고형연료에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 초기부터 높은 온도를 유지할 수 있으면서 평균온도도 높은 고체연료를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 황토흙가루가 혼합되어 연소후 형태유지가 잘되는 고체연료를 제공하는데 있다.

숯중에는 오래전부터 사용하던 자연 목재숯(참나무,소나무,대나무,망그로브나무등)이 있으나 산림훼손의 부작용이 있고 금액도 고가이며 물량이 부족함. 그리고 톱밥을 사출한후 탄화하여 열탄으로 사용하고 있으나 불 붙이기가 어렵고 잘라서 사용해야하므로 크기가 불규칙하고 가루가 발생되어 주변이 오염이 발생되는 문제가 있다.

국내에서는 폐목재를 탄화시켜 만든 연탄착화용 번개탄, 아래로타등이 있는 데 이는 조리나 구이용으로 사용하기에 연소시간이 30분으로 짧아 2회 투입사용해야하는 불편함이 있고 연소시 분진발생이 많은 문제가 있다.

대한민국특허출원 제1999-7831호에서는 8∼30메시의 야자숯입자 65∼75중량%, 전분 5∼8중량%, 설탕 2∼6중량%, 물 15∼25중량%를 혼합한 인조숯의 제조방법를 제시하였다. 그러나, 특허출원 제1999-7831호는 연소될 때 연기와 유해가스 발생이 억제되고 연소효율이 상승되는 것으로 기재되어 있으나 접착 강도가 낮고 전분을 해당 비율로 혼합할 경우 연소시 연기와 냄새가 발생하는 문제가 있다.

그리고 대한민국특허 제10-0365069호에서는 20메쉬 이하의 야자숯가루 100중량부에 점결제 6~14중량부를 혼합하고, 상기 혼합물에 100℃의 증기를 4~6kg/㎠의 압력하에서 분무하여 30~50중량부의 수분을 첨가한 후 이 혼합물을 사출성형하는 야자숯가루를 이용한 성형숯의 제조방법를 제시하였다. 그러나, 20메쉬 이하의 미세한 입자만 사용할 경우 접착강도가 약하고 연소시간이 짧아지며 화력이 약해지는 단점이 있다. 또한, 6~14중량부의 점결제를 사용하기 때문에 냄새가 발생하고 연소가 길어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 야자숯과 팜숯의 가루와 알갱이를 이용해서 원통형 성형숯을 제조하는 기술로 구이용이나 연료용으로 사용할 수 있는 고열량의 고형연료을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 버려지고 있는 팜껍질(PALM SHELL)을 탄화시킨 숯을 활용하여 초기부터 높은 온도를 유지할 수 있으면서 평균온도도 높은 고체연료를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 황토흙가루가 혼합되어 연소후 형태유지가 잘되는 고체연료를 제공하는데 있다.

본 발명은 0.1mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 미세입자 혼합물과; 5mm~0.15mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 중간입자 혼합물과; 옥수수 전분, 타피오카 전분 및 황토가루가 혼합된 접착제와; 바륨, 질산나트륨, 명반이 혼합된 점화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 미세입자 혼합물, 중간입자 혼합물, 접착제, 점화제는 수증기로 쪄서 밀가루 풀을 만드는 원리를 이용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 전체중량에 대하여 미세입자 혼합물은 32중량%, 중간입자 혼합물은 15중량%, 접착제는 3중량%, 점화제는 22중량% 및 상기 수증기는 28중량%인 것 을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제조된 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료는 버려지고 있는 팜껍질(PALM SHELL)을 탄화시킨 숯을 활용하여 구이용이나 연료용으로 사용할 수 있는 우수한 품질의 고체연료를 생산할 수 있는 장점이 있다.

또한, 황토흙가루가 혼합되어 연소후 형태유지가 잘되는 장점이 있다.

본 발명은 야자숯과 팜숯의 가루와 알갱이를 이용해서 원통형 성형숯을 제조하는 기술로

또한, 본 발명의 고체연료는 초기부터 높은 온도를 유지할 수 있으면서 평균온도도 참나무 숯 및 열탄에 비하여 1.5배 이상 높은 우수하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 야자, 팜숯을 혼합한 원통형 성형 고체연료 제조 방법의 공정도이다.

먼저, 0.1mm의 크기를 갖는 야자와 팜숯가루의 미세입자 혼합물과, 5mm~0.15mm의 입자크기를 갖는 야자와 팜숯가루의 중간입자 혼합물, 접착제, 점화제 및 고온, 고압의 수증기를 사용하여 제조된다.

먼저, 미세입자 혼합물은 0.05~0.15mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯 가루가 8:2 배합된 것으로 전체중량에 대하여 32중량%로 혼합된다. 이러한 미세입자 혼합물은 후술하는 중간입자 혼합물에 섞이면서 중간입자의 공극에 삽입되어 구조를 안정시킨다. 또한 미세입자 혼합물은 연소시 쉽게 연소되어 순간연소로 인하여 초기 연소시 높은 화력을 발생시킬 수 있다.

중간입자 혼합물은 5mm~0.15mm의 입차크기를 갖는 야자와 팜숯가루가 8:2로 배합된 것으로 전체중량에 대하여 15중량%로 사용된다. 이러한 중간입자 혼합물은 고체연료의 형상(강도)을 유지하고, 탄화시간을 유지시킨다.

접착제는 미세입자 혼합물과 중간입자 혼합물을 결합시키기 위하여 혼합되며 옥수수 전분, 타피오카 전분 및 황토가루가 각각 7:2.5:0.5의 비율로 배합된 것이 바람직하다. 이러한 접착제는 전체중량에 대하여 3중량%로 사용된다.

점화제는 순간점화를 위한 혼합되며 전체중량에 대하여 22중량%에 대하여 22중량%로 사용된다. 이러한 점화제는 바륨, 질산나트륨, 명반이 각각 8.4:1.3:0.3의 비율로 배합된 것이 바람직하다.

이와 같이 혼합된 미세입자 혼합물, 중간입자 혼합물, 접착제, 점화제의 혼합물은 컨베이어벨트를 통해 연속식 순간 혼합기로 투입되어 혼합되고, 원통형 회전식 믹서기로 유입된다.

원통형 회전식 믹서기로 유입된 연료 혼합물에 회전식 수증기분사기를 통하여 250℃의 온도, 7Kg/cm2의 압력을 갖는 수증기를 믹서 내부로 분사해서 10~40분간 전분을 찐다. 이때, 사용되는 수증기의 량은 전체중량에 대하여 28중량%으로 사용된다.

그 후, 고압의 수직왕복형 성형기에 넣어 원통형 또는 실린더형으로 성형한 후 건조기에서 95℃의 온도에서 약 8시간 건조하여 성형숯으로 제조한다.

<실시예 1>

야자숯과 팜숯의 숯가루(고운)와 숯알갱이(가루)를 32Kg와 15Kg로 혼합한후 정량씩 공급하고, 접착제 3Kg(전분; 옥수수전분 80%와 타피오카전분 20% 혼합) 및 점화제 22Kg(바륨, 질산나트륨, 명반)을 정량 공급하여 연속식 순간 혼합기에서 혼합하였다. 그 후, 원통형 회전식 믹서에 넣고 250℃의 온도, 7Kg/cm2의 압력으로 수증기 28Kg를 회전식 수증기분사기를 통해 믹서 내부로 분사해서 30분간 전분을 가열하였다. 그 후 고압의 수직왕복형 성형기에 넣어 원통(실린더)형상으로 성형한였다. 그리고, 95℃에서 8시간 건조기에서 건조하여 고체연료를 제작하였다.

<물성측정>

실시예 1에서 제조된 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료에 대한 고정탄소, 수분, 휘발분, 유황, 발열량에 대한 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다. 또한, 실시예 1과 비교하기 위하여 일반자연산 숯과 열탄에 대한 물성을 함께 나타내었다.

항목별/제품별	기준값	실시예	참나무 숯	열탄
고정탄소(중량비)		58.8%	81.2%	76.2%
수 분(중량비)	13% 이하	2.5%	4.2%	3.2%
휘 발 분(중량비)	14% 이하	12.6%	5.8%	9.1%
유 황(중량비)		0.0%	0.0%	0.0%
재(중량비)	3% 이하	2.6~2.8%
경 도	95 이상	96~98
발열량(Kcal/kg)	6,880	6,880	7,400	7,120

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 고체연료는 고체연료로서의 기준값을 모두 충족함을 알 수 있다.

<연소실험>

또한, 실시예 1에 의해 제작된 고체연료와 참나무 숯, 열탄 각 450g을 10단위로 연소시켜 연소시 온도변화와 연소시간을 측정하여 표 2에 나타내었다.

	10분	20분	30분	40분	50분	60분	평균온도	최고온도	연속시간
실시예 1(℃)	545	590	610	610	585	510	575	610	60분
참나무 숯(℃)	224	310	488	605	605	560	432	605	58분
열탄(℃)	118	236	526	622	594	568	365	622	65분

표 2에 나타난 바와 같이, 비교예인 참나무 숯과 열탄은 서서히 발열하여 10 연소시 224℃, 118℃이고, 20분 경과시 310℃, 236℃이고, 30분 경과시 488℃, 526℃로서 서서히 연소된다.

그러나, 본 발명에 의해 제작된 고체연료는 10분 경과시 454℃, 20분 경과시 590℃, 30분 경과시 610℃의 연소온도를 나타내어 연소초기부터 높은 온도를 유지하였다.

또한, 본 발명의 고체연료는 최고온도 및 연속시간이 비교예인 참나무 숯 및 열탄과 유사하지만, 최저온도가 510℃ 이상이며, 평균온도도 참나무 숯 및 열탄에 비하여 1.5배 이상 높은 우수한 연료인 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료의 공정도.

Claims (5)

1. 0.1mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 미세입자 혼합물과; 5mm~0.15mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 중간입자 혼합물과; 옥수수 전분, 타피오카 전분 및 황토가루가 혼합된 접착제와; 바륨, 질산나트륨, 명반이 혼합된 점화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료.
2. 제1항에 있어서, 상기 미세입자 혼합물, 중간입자 혼합물, 접착제, 점화제은 수증기로 처리되는 것을 특특징으로 하는 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료.
3. 제1항 내지 제2항 중의 어느 한 항에 있어서, 전체중량에 대하여 미세입자 혼합물은 32중량%, 중간입자 혼합물은 15중량%, 접착제는 3중량%, 점화제는 22중량% 및 상기 수증기는 28중량%인 것을 특징으로 하는 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료.
4. 0.1mm의 입자크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 미세입자 혼합물과, 5mm~0.15mm의 입차크기를 갖는 야자숯가루와 팜숯가루의 중간입자 혼합물과, 옥수수 전분, 타피오카 전분 및 황토가루이 혼합된 접착제와, 점화제를 혼합하는 원료 혼합물을 생성하는 단계;

   상기 혼합물을 원통형 회전식 믹서기로 투입하고, 상기 원통형 회전식 믹서기 내로 250℃의 온도, 7Kg/cm2의 압력을 갖는 수증기를 분사하여 찌는 단계;

   상기 원료 혼합물을 수직왕복형 성형기에 넣어 원통형 또는 실린더형으로 성형하는 단계;

   상기 성형완료 후 건조기에서 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 전체중량에 대하여 미세입자 혼합물은 32중량%, 중간입자 혼합물은 15중량%, 접착제는 3중량%, 점화제는 22중량% 및 상기 수증기는 28중량%인 것을 특징으로 하는 야자숯과 팜숯을 이용한 고체연료의 제조방법.

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