KR20090114961A

KR20090114961A - 나무톱밥 배지를 이용한 연료화 장치

Info

Publication number: KR20090114961A
Application number: KR1020080040864A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 김문경; 윤인숙
Original assignee: 이상훈
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-04

Abstract

본발명은 버섯재배후 나무 톱밥 배지를 이용 연료용 펠렛 및 브리켓을 만드는 것을 개발한다.

본발명은 상면이 개방되어 배지를 투입하여 버섯 수확후 필요없는 버섯하단부분과(140)과 톱밥(160)를 분리하는 선별기부; 분리된 톱밥의 수분을 12%미만으로 건조하는 건조부(200); 건조후 일정한 크기 이상의 톱밥을 성형하는 브리켓부(300,310,320,330); 건조후 일정한 크기의 소형 펠렛을 성형하는 펠렛부(400,410,420)

상기에서 버섯 재배후 나온 톱밥배지를 지금까지는 폐기하거나 일부 퇴비를 화분 및 분갈이에 사용하고 있다.

그러나 버섯 재배후 나온 톱밥 배지를 이용하여 낮은 생산 가격으로 펠렛 및 브리켓화하여 높아지는 원유 가격을 대치 할 수 있는 효과가 있다.

펠렛, 버섯, 배지, 바이오매스

Description

나무톱밥 배지를 이용한 연료화 장치 {Fuel equipment using wood sawdust medium}

본발명은 버섯 재배후 나무톱밥 배지를 이용한 펠렛과 브리켓을 연료화 장치에 관한 것이다.

펠렛의 만드는 과정을 보면 수집-파쇄-분리-건조-펠렛 및 브리켓 성형으로 이루어 진다.

그러나 버섯 재배후 배지로 펠렛 및 브리켓을 만드는 경우는 분리-건조- 펠렛 및 브리켓성형 세단계만 이루어지면 된다.

아직까지 버섯재배후 배지는 폐기처리와 퇴비의 화분 및 분갈이에 한하여 사용하던 것을 펠렛으로 연료화 하는 것이다

버섯재배후 톱밥을 활용한 열에너지 생산은 기름보일러보다 기술적으로 환경에 미치는 영향이 아주 미미하다. 폐기처리와 일부 퇴비로 방치되고 있는 자원을 경제적으로 활용하고 환경문제를 해결하며, 동시에 버섯 농가에 경제적 이익이 확대 된다는 점에 개발과 동시에 실용이 가능한 연료이다.

본발명은 버섯배지용 톱밥으로서 버섯재배후 톱밥을 연료화 펠렛과 브리겟으로 만 드는 것이다

연료화 펠렛과 브리켓은 버섯재배후 나온 나무 톱밥 배지에서만 가능하다.

현재 지구 온난화와 수질오염 , 대기오염, 토양의 산성화 등과 관련된 세계적인 환경문제로 대두 되고 있다.

폐목재 자원 및 간벌후 방치된 임지 폐잔재가 수거되 펠렛을 연료함으로서 열원으로 사용하는 기름, 전기, 가스등의 사용을 줄여서 환경오염의 부하를 현격히 줄일수 있기 때문에 유럽 선진국을 중심으로 퍼져 나가고 있다.

그러나 펠렛 및 브리켓화 하여 연료로 사용하기까지는 원료수집(폐목재,간벌 후 폐잔재,농림부산물 등)-> 파쇄(펠렛 크기의 90% 미만) 및 선별 -> 건조(수분12%미만) ->첨가물(405,406)-> 펠렛 및 브리켓 성형 등으로 구성되어 고 생산비, 수요처 부족, 활용 기술부재로 방치되고 있는 실정이다

이러한 문제점을 일부 해소하는 방안을 버섯 재배 후 톱밥 배지에서 방법을 찾을 수 있다.

버섯재배후 배지는 폐기처리와 일부퇴비에 한하여 사용하던 것을 저비용으로 생산(선별->건조->첨가물(405,406)->펠렛및브리켓성형) )함으로서 환경효과, 버섯농가의이익, 에너지비용절감, 고용창출, 기름으로 인한 외화지출을 줄일 수 있어 국민경제에 큰 의미가 있다 그러므로 버섯농가에서 톱밥으로 버섯을 재배하고 난후 필요 없는 버섯톱밥 배지를 에너지함이 효율적이기 때문에 버섯 재배후 남은 톱밥 배지로 에너지 연료 장치가 필요하다.

본 발명은 버섯 재배후 나온 나무 톱밥배지를 이용하여 연료화(펠렛, 브리켓) 하기 위해 연료화 장치를 제공한다.

본 발명은 필요에 따라 버섯 재배후 나온 톱밥으로 펠렛및 브리켓을 만들기위해 분리-건조-첨가물- 펠렛성형 또는 브리켓성형으로 구성되는 장치를 제공된다

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 버섯 재배후 나온 톱밥배지와 함께 폐기처리하기 위해 남은 버섯 아래부분(140)을 선별 하는 선별기;

상기 선별기 다음으로 이어지는 톱밥의 수분함양(45-68%)을 수분12%이하로 건조시키는 건조기부및;

상기 건조기 다음에 이어지며 건조후 일정한 크기(길이 10-100㎜,지름6-60㎜) 톱밥을 다각형또는 원형 으로 성형화 하여 일정한 크기를 만드는 브리켓및 (300,310,320,330);

건조후 일정한 크기(길이5-40㎜,지름8-12㎜)와 냉각기능을 갖춘 톱밥을 성형하는 펠렛부(400,410,420)의 연료화 시스템이 개발된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 펠렛 및 브리켓 연료화 장치는 상기 선별기부에 톱밥을 선별시 버섯하단부(140) 톱밥을 선별과 함께 성형후 펠렛 및 브리켓의 크기의 90% 미만 크기의 톱밥 입자만이 건조기에 투입 할 수 있다

상기 선별기부를 지나 건조기로 투입될시 톱밥배지의 수분함양이 40-68%인 것을 수분 12%이하로 건조시켜야 펠렛 및 브리켓이 연료가 가능하다 .

여기서 상기 건조 방법에는 전기와 바이오매스(지열,태양열,농림부산물,나무,석탄,펠렛,브리켓등)분야에서 이용할수 있으며 건조시 콤비아 위에 톱밥을 올려놓고 더운 공기로 건조를 시킬수 있을 뿐만 아니라 전기 히터열을 이용 건조할수 있다. 이때 이송이 가능하도록 이송기도 포함될수 있다.

첨가물(405,406)은 펠렛 및 브리켓의 결합력,DIE 및 ROLLER 마모방지,성형된펠렛이 연소시 향기제 첨가등 역할을 하며 첨가제는 0.1-1.5%가 적정하다.

상기에서 반드시 첨가물을 넣지 않아도 된다.

도 3에서 브리켓크기(304,길이 10-100㎜,지름6-60㎜ )를 성형 할 수 있도록 톱밥배지를 DIE(312)쪽으로 건조된 톱밥(404)을 고밀도로 밀어낸다. 이때 마찰시 높은 온도가 발생하며 리그닌성분도 발생한다.

온도가 높아져 연기 발생하는 것은 펜(311)을 통해 해결 할 수 있다.

브리켓 길이는 절단기로 하나 또는 여러개로 묶어 절단하면 된다

도 4 에서 톱밥배지로 ROLLER(401)또는 DIE(402)가 회전하여 건조된 톱밥(404)을 고밀도로 밀어낸다. 이때 마찰시 높은 온도가 발생하며 리그닌성분도 발생한다. 또한 일정한 크기(길이5-40㎜,지름8-12㎜)와 냉각기능을 갖춘 톱밥을 성형하는 할 수 있다.

본 발명에 따른 버섯 농가에서 버섯 재배 후 배출되는 배지를 이용한 연료화 장치는 환경문제와 버섯농가의 경제적 이익을 창출 할수 있고, 방치되고 있는 나무톱밥 배지를 이용 청정 에너지 생산에 사용함으로서 지구 온난화와 오염 방지하는 효과가 있고,

버섯농가에 풍부하게 존재하고 있는 부존 자원의 활용을 통하여 버섯농가와 지역주민들의 에너지 비용 절감을 통하여 소득증대 효과와 지역경제 발전효과가 있고, 전기와 기름을 대체하는 효과로 외화지출을 줄이게 되고, 인력이 충원되어야 하므로 고용창출 효과를 얻을수 있다

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 버섯 재배후 나온 톱밥배지를 이용하여 연료화(펠렛, 브리켓) 하기 위해 연료화 장치를 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 버섯 재배시 나무톱밥 배지를 121℃에서 45분 살균 소독을 하여 버섯 재배하는데 사용되고 있다. 그러나 버섯재배후 나온 톱밥배지는 폐기하거나 일부 퇴비와 화분 및 분갈이에 사용 한다.

톱밥은 180-350도 로 가열하면 비결정성 방향족 고분자로 가열되면 이 조건에서 압력을 가하게 되면 리그닌이 접착제 역할을 하게 되어 설룰로오스들이 서로 접합하게 되고 냉각시 단단하게 굳어진다.

도 2에서 버섯 재배후 나온 톱밥배지와 함께 폐기 처리하기 위해 남은 버섯 아래부분(140)을 배지투입구(100)에 넣는다 . 배지투입구(100)를 걸쳐 남은 버섯 아랫부분(140)과 펠렛 및 브리켓의 성형크기의 90%미만의 톱밥을 선별 한다.

선별된 톱밥입자는 건조기로 이동을 하게 되고, 펠렛 만들기 부적격한 버섯 아랫부분(140)과 톱밥이 큰 부분은 선별된 배지 수집부(500)에 수집을 하여 처리 한다.

상기 선별된 톱밥입자는 수분 함양이( 45-68%)의 수집을 포함되어 있다.

펠렛이나 브리켓을 만들기 위해서는 수분 12%이하로 건조되어야 만이 발열양 및 발열후 타고 남은 재의 양이 0.5%미만으로 줄일 수 있다.

여기서 , 상기 건조 방법에는 전기와 바이오매스(지열,태양열,농림부산물,나무,석탄,펠렛,브리켓등)분야에서 이용 할수 있으며 건조시 콤비아 위에 톱밥을 올려 놓고 더운 공기로 건조를 시킬수 있을 뿐만 아니라 전기 히터열을 이용 건조할수 있다 이때 이송이 가능하도록 이송기도 포함 될수 있고 이송기내에서도 건조 할 수 있다.

첨가물(405,406)은 펠렛 및 브리켓의 결합력,DIE 및 ROLLER 마모방지,성형된펠렛이 연소시 향기제등 첨가 역할을 하며 첨가제는 0.1-1.5%가 적정하다.

상기에서 반드시 첨가물을 넣지 않아도 된다.

도 3 를 참조하면, 일정한 크기(길이 10-100㎜,지름6-60㎜) 톱밥을 다각형또는 원형으로 성형화 하여 일정한 크기를 브리켓을 만든다.

도 4에서 건조기에서 나온 수분12% 이하의 톱밥배지로 브리켓 원료투입구(301)에 투입하여 헬리컬 블레이드로 만들어진 이송기(302)에 전달이 된다 . 톱밥입자는 브리켓(304)을 성형 할 수 있도록 온도 발생부(303)에서 히터로 고온(320-350도)을 외부에서 가해 주어야 한다.고온으로 인한 브리켓부에서 약간의 연기가 나다.

연기분리부(310)에 펜(311)을 장착 하여 해결한다.

여기서 브리켓을 절단시 한개또는 여러개를 묶어 절단한다.

도 1에서 상기 건조기(200) 다음에 이어지며 건조후 일정한 펠렛크기(길이5-40㎜,지름8-12㎜)와 냉각기능을 갖추어 펠렛을 만든다.

건조기에서 나온 수분12% 이하의 톱밥배지로 ROLLER(401)또는 DIE(402가 회전하여 건조된 톱밥(404)을 고밀도로 밀어낸다. .이때 마찰시 높은 온도가 발생하며 리그닌성분도 발생한다.

성형된 펠렛(403)은 냉각기를(410)걸쳐 펠렛수집부(420)로 성형된 펠렛을 수집된다.

이상에서 나무톱밥배지로 연소용 펠렛 및 브리켓 만드는 장치를 일반적으로 도시한 도면을 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 연료용 펠렛 및 브리켓를 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 이하에서 차례대로 설명하며, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.

이상에서 버섯 재배 후 배출되는 배지를 이용한 연료화 장치는 일반적으로 도시한 도면을 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 버섯 재배 후 배출되는 배지를 이용한 연료화 장치장치를 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 이하에서 차례대로 설명하며, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.

도 1를 참조하면, 본 발명은 버섯 재배시 배지를 121℃에서45분 살균 소독을 하여 버섯 재배하는데 배지로 사용되고 있다. 그러나 버섯 재배후 나온 배지는 폐기 하거나 일부 퇴비로 화원 및 분갈이로 사용 한다.

도 5의 참조하면 버섯 재배후 나온 나무 톱밥배지와 함께 폐기 처리하기 위해 남은 버섯 아래부분(140)을 배지투입구(100)에 넣는다 . 배지투입구(100)를 걸쳐 남은 버섯 아랫부분(140)과 펠렛 및 브리켓의 성형크기의 90%미만의 톱밥을 선별 한다. 건조후 1개병당 평균 배지의 151.1g무게가 발생한다. 이중 버섯아랫(140)부분은 1.1g이고 톱밥무게는 150g 정도가 나왔다.

도 6을 참조하면 성형된 펠렛 직경이 9㎜ 경우 입자의 크기는 8.1 ㎜ 이하가 적당하다. 톱밥 입자를 100병을 가지고 입자를 분리하여 보았다

버섯 재배용 톱밥의 입자의 분포는 2㎜이하 63% ,2-8㎜가 35%,8.1㎜ 이상이 2%로 나타났다.

선별된 톱밥은 건조기로 이동을 하게 되고, 펠렛 만들기 부적격한 버섯 아랫부분(140)과 톱밥 입자가 큰 부분은 선별된 배지 수집부(500)에 수집을 하여 처리 하게 된다.

상기 선별된 톱밥은 수분 함양이( 45-68%)의 수집을 포함되어 있다.

도 1 의 200을 참고하면 펠렛이나 브리켓을 만들기 위해서는 수분 12%로 건조되었 다.

여기서 , 상기 건조 방법에는 전기와 바이오매스(지열,태양열,농림부산물,나무,석탄,펠렛,브리켓등)분야에서 이용 할 수 있으며 건조시 콤비아 위에 톱밥 펼쳐 올려 놓고 더운 공기로 건조를 시킬수 있을뿐만 아니라 콤비아에 건조 바람이 상,하,좌,우 이동 할 수 있는 작은 통로의 구멍(hole)을 다량으로 만들어 준다.

또한 히터열을 이용 건조할수 있다 이때 이송이 가능하도록 이송기도 포함 될수 있고 이송기내에서도 건조 할 수 있다.

상기 연소장치에서 반드시 첨가물을 넣지 않아도 된다.

도 3 를 참조하면, 브리켓성형기(300), 절단되기전 브리켓(304), 연기분리기(310), 펜(311) DIE(브리켓312), 브리켓 절단부(320), 성형된 브리켓(321) , 브리켓수집부(330)의 내부가 도시된다.

헬리컬 블레이드로 만들어진 이송기(302)에서 화살표 방향으로 톱밥을 밀어주면 DIE(브리켓312)쪽으로 압력을 가하게 된다.

이때 온도 발생부(303)에서 320-350℃로 가열하여 비결정성 방향 고분자로 가열되면 이 조건에서 압력을 가하게 되면 리그닌이 접착제 역할을 하게 되어 설룰로오스들이 서로 접합하게 된다.

이때 브리켓 출구에서 고온,고압으로 인한 약간의 연기가 나올 경우가 있다. 연기는 주위 환경(바람)에 따라 상,하,좌,우로 이동 할수 있다. 이것을 방지하기 위해 연기분리부(310)를 설치하여 펜(311)으로 바람을 원하는 곳으로 이동시킬수 있다.

또한 브리켓(304)지름의 크기는 DIE(312)크기에 따라 브리켓 지름이 결정되고 브리켓(304)길이는 브리케절단부(320)에서 필요한 크기 만큼 절단하면 원하는 크기의 브리켓을 얻을수 있다.

브리케절단부(320)에 1개또는 그 이상의 수로 묶어 절단하면 많은 양의 성형된 브리켓(321)을 브리켓 수집부(330)에서 수집된다.

도 4 를 참조하면, 톱밥배지로 ROLLER(401)또는 DIE(402)가 회전하여 건조된 톱밥(404)이 을 홀 속에서 지체 되어진 톱밥배지가 점차 압력과 열을 받아 결합되어지고 실린더의 형태로 배출되고 일정 크기로 재단 되어진다. 이때 마찰시 높은 온도가 발생하며 비결정성 방향 고분자로 변하며 이 조건에서 압력을 가하게 되면 리그닌이 접착제 역할을 하게 되어 설룰로오스들이 서로 접합하게 되고 냉각부(410)를 통해 냉각시키면 성형된 펠렛이 단단하게 굳어진다.

성형된 펠렛(403)은 냉각기를(410)걸쳐 펠렛수집부(420)로 성형된 펠렛을 수집할수 있다.

도 8에서 톱밥배지를 이용하여 성형된 펠렛(403)이다.

표-1은 성형된 펠렛과 브리켓의 발열량을 측정하였다.

	sam1	sam2	sam3	sam4	sam5	sam6	sam7	sam8	sam9	sam10	합계	평균
펠렛	4,480	4,490	4,495	4,490	4,495	4,480	4,497	4,495	4,484	4,496	44,909	4,490
브리켓	4,480	4,495	4,480	4,489	4,490	4,495	4,490	4,495	4,490	4,490	44,894	4,489

표-1 (단위 kcal/kg)

펠렛 : 길이는6mm , 브리켓 : 길이35mm

그 외 본 발명의 실시예에 따른 버섯 재배후 남은 톱밥 배지를 이용한 연료화 장치대한 구체적인 제어시스템, O/S 등의 공통 플랫폼 기술과 통신 프로토콜, I/O 인터페이스 등 인터페이스 표준화 기술 및 엑추에이터, 배터리, 센서 등 부품 표준화 기술 등에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 버섯재배후 배지를 이용한 연료화 제조 장치 순서도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 버섯재배후 버섯용기의 단면도

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 브리켓 생산장치의 측면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 펠렛성형 장치의 측면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건조후 1병당 혼합물의 측정데이터.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 톱밥 입자 크기 분포표.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 성형된 펠렛.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 배지투입구 110 : 톱밥 배지를 이용하여 수확한 유용한 버섯

120 : 버섯 130 : 재배후 수확시 유용한 부위 경계선

140 : 톱밥 배지를 이용하여 수확한 필요 없는 버섯

150 : 선별기 160 : 톱밥

170 : 버섯재배용기 200 : 건조기

300 : 브리켓성형기 301 : 브리켓 원료투입구

302 : 이송기 303 : 온도 발생부

304 : 절단되기전 브리켓 310 : 연기분리기

311 : 펜 312 : DIE(브리켓)

320 : 브리켓 절단부 321 : 성형된 브리켓

330 : 브리켓수집부 400 : 펠렛성형기

401 : ROLLER 402 : DIE (펠렛)

403 : 성형된 펠렛 404 : 건조된 톱밥

405,406 : 첨가제 410 : 냉각기

420 : 펠렛수집부 500 : 선별된 배지 수집부

Claims

본발명은 상면이 개방되어 배지를 투입하여 버섯 수확후 필요없는 버섯하단부분과(140)과 톱밥(160)를 분리하는 선별기부;

분리된 톱밥의 수분을 12%미만으로 건조하는 건조부(200);및

건조후 일정한 크기 이상의 톱밥을 성형하는 브리켓부(300,310,320,330);및

건조후 일정한 크기의 소형펠렛을 성형하는 펠렛부(400,410,420);및

상기 구성으로 이루어진 연료화 장치.
제1항에 있어서,

상기 연료화 장치에서 첨가제(405,406)를 포함하는 장치
제1항에 있어서,

성형된 펠렛 및 브리켓의 열량이 4450-4500(kcal/kg)것을 특징으로 하는

연료화 장치.
건조후 함수량을 12%미만으로 하는 장치
연기분리부를 포함하는 장치
브리켓 모양이 다각형 또는 원형으로 특징으로 하는 장치