KR20100007445U

KR20100007445U - 백탄 제조장치

Info

Publication number: KR20100007445U
Application number: KR2020090000407U
Authority: KR
Inventors: 곽영적
Original assignee: 곽영적
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-22

Abstract

본 고안은 백탄(白炭) 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 공기의 유입이 차단된 가열로에 복수의 전열히터를 설치하여 가열로에 투입된 원목을 고온의 복사열을 통해 열분해시킨 다음, 감압 또는 진공상태가 형성되는 냉각로에 상기 열분해가 완료된 원목을 투입 및 냉각시켜서 백탄을 제조하도록 구성된 것으로, 특히 원목의 형상이 보존된 백탄의 제작이 가능하고 가열로의 가열 및 냉각에 따른 연료 및 시간이 절약되는 한편, 열분해가 완료된 원목의 신속한 배출 및 냉각의 구현을 통해 생산량이 증가가 이룩되도록 구성한 백탄 제조장치에 관한 것이다.

백탄, 밀폐상태, 착화, 냉각로, 가열로, 감압, 진공, 소화

Description

백탄 제조장치{CHARCOAL MANUFACTURING APPRATURE}

본 고안은 백탄(白炭) 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 공기의 유입이 차단된 가열로에 복수의 전열히터를 설치하여 가열로에 투입된 원목을 고온의 복사열을 통해 열분해시킨 다음, 감압 또는 진공상태가 형성되는 냉각로에 상기 열분해가 완료된 원목을 투입 및 냉각시켜서 백탄을 제조하도록 구성된 것으로, 특히 원목의 형상이 보존된 백탄의 제작이 가능하고, 가열로의 가열 및 냉각에 따른 연료 및 시간이 절약되는 한편, 열분해가 완료된 원목의 신속한 배출 및 냉각의 구현을 통해 생산량이 증가가 이룩되도록 구성한 백탄 제조장치에 관한 것이다.

일반적인 백탄(白炭)을 제작하는 방법으로는, 입구가 개방된 가마에 복수의 원목을 수용시킨 다음, 상기 개방된 가마의 입구에 내화벽돌을 쌓아 올려 밀폐시킨 다음, 가마에 고온의 열풍을 제공하여 원목을 600 내지 800℃의 온도에서 1차로 열분해하고, 2차로 1100℃의 온도에서 2차로 연분해시켜, 원목에 포함된 유해물질들이 제 1차 열분해과정과 제 2차 열분해 과정에 의해 완전히 제거되도록 한다.

이후, 작업자는 입구에 쌓여진 내화벽돌을 파쇄하여 가마의 입구를 국부적으로 개방시킨 다음, 새빨갛게 가열된 원목을 낱개씩 가마 입구를 통해 끄집어낸 후, 그 위에 모래를 덮어 재빨리 냉각시키는 과정을 포함한다.

그런데 종래 백탄의 제조방법은, 열분해 과정과 소화과정 중에 백탄을 형성하는 원목의 착화와 연소가 이루어지므로, 결과적으로 백탄의 생산량이 감소되고, 또 형상이 불량해지는 문제점이 발생되고 있다.

또한, 열분해가 완료된 원목을 작업자가 꼬챙이 등을 이용하여 가마에서 낱개씩 일일이 배출하고, 또 상기 배출된 원목의 소화를 위해 모래를 일일이 덮는 과정이 요구되는 한편, 새로운 백탄을 제조하기 위해서는 가마를 완전히 냉각시킨 다음, 원목을 가마의 내부에 투입하여야 하므로, 생산성이 크게 저하되는 문제점이 발생되었다. 또한, 제품의 포장과정에서는 상기 소화를 위해 뿌려진 모래를 일일이 제거하여야 하므로, 작업 공정이 복잡해지는 문제점이 발생되기도 하였다.

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 고안의 목적은, 외부 공기의 유입이 차단된 가열로에 복수의 전열히터를 설치하여 가열로에 투입된 원목을 고온의 복사열을 통해 열분해시킨 다음, 감압 또는 진공상태가 형성되는 냉각로에 상기 열분해가 완료된 원목을 투입 및 냉각시켜서 백탄을 제조하도록 구성된 것으로, 특히 원목의 형상이 보존된 백탄의 제작이 가능하고, 가열로의 가열 및 냉각에 따른 연료 및 시간이 절약되는 한편, 열분해가 완료된 원목의 신속한 배출 및 냉각의 구현을 통해 생산량이 증가가 이룩되도록 구성한 백탄 제조장치를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 고안에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 고안에 따른 백탄 제조장치는,

가열로의 내부에 수용된 원목을 가열을 통해 열분해시킨 다음, 이 원목을 냉각하여 백탄을 제조하도록 구성된 백탄 제조장치에 있어서,

상기 가열로는, 내벽이 내화벽돌로 이루어진 밀폐 구조체로, 원목의 진입 경로인 투입구와, 터널체를 통해 냉각로와 연통되어 열분해가 완료된 원목의 배출경로인 배출구가 각각 형성되고, 상기 투입구와 배출구 각각에는 내벽이 내화벽돌로 이루어진 개폐문이 설치되어 개폐문의 개폐를 통해 가열로의 개방과 밀폐가 가능하도록 구성되는 한편, 상기 가열로의 내벽에는 복사열을 방출하는 복수의 전열히터와, 상기 전열히터를 통해 방출된 복사열을 난반사하는 복수의 반사판이 배설되어 서,

상기 투입구와 배출구에 각각 설치된 개폐문의 폐쇄에 의해 밀폐상태가 형성된 가열로에 투입된 원목은, 전열히터를 통해 생성 및 반사판을 통해 난반사되는 고온의 복사열을 제공받아 가열되어 열 분해되고,

상기 가열로의 일편에는, 외부 공기의 유입이 차단된 밀폐상태에서 상기 가열로에서 열 분해과정을 마친 원목을 수용하여 냉각을 통해 백탄을 형성하는 냉각로가 설치되어서, 상기 가열로에서 고온의 복사열에 의해 열분해를 마친 원목은, 밀폐상태의 냉각로에 진입하여 냉각을 통해 백탄을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

바람직하게는, 상기 냉각로는, 가열로에서 복사열을 제공받아 열분해가 완료된 원목의 진입 경로인 투입구와, 상기 원목의 냉각을 통해 생성된 백탄의 배출경로인 배출구가 각각 형성된 밀폐 구조체로, 상기 냉각로의 투입구와 배출구 각각에는 개폐문이 설치되어 개폐문의 개폐를 통해 냉각로의 개방과 밀폐가 가능하도록 구성되는 한편, 상기 냉각로에는 진공펌프의 구동에 의해 냉각로 내부 공기를 강제 배출시키는 진공 흡입관이 연결되어서,

상기 열분해가 완료된 원목을 수용한 냉각로의 내부는, 진공 흡입관의 흡입작용에 의해 감압 내지 진공상태를 형성하여 열분해에 의해 가열된 원목의 착화가 예방되도록 구성한다.

보다 바람직하게는, 상기 가열로와 냉각로의 바닥면에는 레일이 형성되고, 이 레일에는 원목을 수용하는 대차가 설치되어서, 상기 원목 및 원목을 열분해과정 과 냉각과정을 거쳐 생성된 백탄은 대차를 통해 신속히 이동 및 배출되도록 구성한다.

전술한 바와 같이 본 고안에 따른 백탄 제조장치는, 밀폐상태가 형성된 가열로의 내부에, 발열과정에서 유해가스의 생성이 없는 전열히터와 반사판으로 이루어진 비연소식 히터구조가 마련되어, 연소과정에서 발생되는 유독가스의 흡착없이 원목을 열분해가 가능하므로, 보다 향상된 품질 안정성이 확보된다.

그리고, 상기 가열로와 별도로 밀폐상태가 형성된 냉각로를 부가되어 별도 모래 등의 소화제를 열분해가 완료된 원목에 덮는 과정 없이 원목의 냉각이 가능하도록 구성하여, 원목의 냉각에 따른 편의가 도모되고, 또 냉각과정 중에 원목의 착화 및 연소에 의해 생산량이 감소되고 또 형상이 불량해지는 문제점이 해소될 수 있다.

특히, 상기 냉각로에는 강제 배기구조가 마련되어, 열분해를 마친 원목의 착화 및 연소를 예방할 수 있는 감압 내지 진공상태를 형성할 수 있고, 또 이산화 탄소를 토출할 수 있는 소화구조가 마련되어 원목에 착화 및 연소가 발생되었을 경우, 원목의 연소를 신속히 소화할 수 있다.

이와 더불어, 원목 및 백탄을 이송하는 대차가 마련되어, 원목의 투입과 이동 및 백탄의 배출이 신속하고 간편하게 이루어질 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있 는 백탄 제조장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치의 전체 구성을 보여주는 부분 절개 상태도이고, 도 2는 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치의 단면 구성을 보여주는 것이며, 도 3은 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치에 있어, 대차의 상세 구성을 보여주는 것이고, 도 4는 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치를 통한 백탄의 제조과정을 보여주는 작용 상태도이다.

본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치(1)는, 도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이 산소가 희박한 상태에서 원목에 고온의 복사열을 제공하여 착화과정 없이 열분해시켜 유해한 성분들을 제거한 다음. 상기 열분해가 완료된 원목을 냉각하여 백탄을 제조하도록 고안된 것이다.

그리고, 상기 백탄 제조장치(1)를 구성하는 가열로(10)는, 내벽이 내화벽돌(10')로 이루어지며, 원목(100)의 진입 경로인 투입구(11)와 열분해를 마친 원목의 배출경로인 배출구(12)가 각각 형성된 밀폐 구조체로, 상기 투입구(11)와 배출구(12)에는 내벽이 내화벽돌(10')로 이루어진 개폐문(11a, 12a)이 각각 설치되어 개폐문(11a, 12a)의 개폐를 통해 가열로(10)의 개방과 밀폐가 가능하도록 구성된다.

본 실시예에서는 이러한 백탄 제조장치(1)를 구현함에 있어, 상기 가열로(10)에서 원목에 고온의 복사열을 골고루 제공하며 연소에 의해 유독가스를 배출하지 아니하는 비연소식 히터구조를 설치함으로써, 원목이 열분해 과정에서 착화 및 연소현상을 예방하여 착화 및 연소에 따른 백탄의 생산량이 감소하고, 또 유독가스가 원목에 흡착되어 최종 생산된 백탄의 품질이 저하되는 것을 예방하고 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 가열로(10)의 내벽에 설치되는 비연소식 히터구조는, 복사열을 방출하는 복수의 전열히터(13)와, 상기 전열히터(13)를 통해 복사된 복사열을 난반사하는 복수의 반사판(14)을 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 외기의 유입이 차단된 밀폐상태의 가열로(10)에 수용된 원목(100)은, 연소에 요구되는 산소량이 충분히 공급되지 아니하는 관계로 착화과정 없이 전열히터(13)를 통해 생성 및 반사판(14)을 통해 난반사되는 고온의 복사열을 제공받아 가열을 통해 열분해되며, 이러한 열분해 과정을 통해 자체 함유하고 있는 유해성분은 제거된다.

이러한 과정에서, 본 실시예에서 채택하고 있는 전열히터(13)와 반사판(14)으로 이루어진 비연소식 히터구조는, 버너 등 연소식 히터구조와 달리 유해가스를 방출하지 아니하는 관계로, 상기 열분해되는 원목에 유독가스가 재흡착되는 현상이 예방되어서 보다 향상된 품질성 및 안전성을 겸비한다.

한편, 상기 가열로(10)에서 열분해가 완료된 원목(100)은 냉각을 통해 백탄(100')을 형성하며, 이때 신속한 냉각을 위해 열분해된 원목(100)을 대기 중에 노출시킬 경우, 산소의 공급으로 착화 및 연소가 이루어져 생산량의 감소와 형상의 불량이 발생되고, 대기 중에 노출되는 것을 방지하기 위해 밀폐상태가 형성된 가열로(10)에 비가열 상태로 놓아두면 가열로(10)의 냉각에 따른 다량의 시간이 소요되므로, 생산성이 저하되는 문제점을 갖게 된다.

이를 해소하기 위해 본 실시예에서는, 상기 가열로(10)의 일편에 상기 열분해를 마친 원목(100)의 전용 냉각공간인 냉각로(20)를 설치하고 있다.

본 실시예와 같이 가열로(10)와 별도로 열분해를 마친 원목(100)의 전용 냉각공간인 냉각로를 별도 마련하면, 가열로(10)의 냉각시키고 또 새로운 원목(100)의 열분해를 위해 가열로(10)를 재가열함에 따라 소요되는 시간이 단축되고, 이에 따른 비대비용이 절감되는 이점을 가질 수 있다.

또한, 가열된 상태의 가열로(10)에 새로운 원목(100)의 투입이 가능하므로, 가열로(10)의 가열에 따른 시간과 전류의 소모가 감소되는 이점을 가지게 되어서, 생산성과 생산에 따른 부대 비용이 대폭 절감되는 이점을 가질 수 있다.

상기 냉각로(20)는 가열로(10)에서 열분해를 마친 원목(100)의 진입 경로인 투입구(21)와, 상기 열분해를 마친 원목(100)을 냉각시켜 형성된 백탄(100')의 배출경로인 배출구(22)가 각각 형성된 밀폐 구조체로, 상기 냉각로(20)의 투입구(21)와 배출구(22) 각각에도 개폐문(21a, 22a)이 설치되어 개폐문(21a, 22a)의 개폐를 통해 개방과 밀폐가 가능하도록 구성된다.

그리고, 상기 원목(100)을 수용하여 가열을 통해 열분해시키는 가열로(10)의 바닥면과, 상기 가열로(10)의 일편에 설치되어 열분해가 완료된 원목을 냉각하여 백탄을 형성하는 냉각로(20)의 바닥면에는 레일(30)이 설치되며, 이 레일(30)에는 원목을 적재한 대차(40)가 설치된다.

도 3을 보면 상기 대차(40)는, 케스타(41)의 상부에 적재부재(42)가 설치된 구조로, 상기 적재부재(42)는 복수의 프레임 부재(42a) 망상구조로 연결되어 단일 구조체를 형성한 형태로 이루어져, 외벽에는 복수의 형태를 이룬다.

그리하여, 본 실시예에 따른 대차(40)는, 프레임 부재(42a) 사이에 형성된 개방공간(42b)을 통해 복사열이 진입과, 원목(100)에서 방출되는 열기의 신속한 배출이 가능하다.

따라서, 상기 대차(40)에 적재된 원목(100)은 대차(40)를 통해 일괄하여 가열로(10)에 공급하여 열분해 된 후, 냉각로(20)로 이동되어서 냉각을 통해 백탄(100')을 형성한 다음 외부로 배출되므로, 원목(100)의 공급과 이동 및 배출에 따른 편의가 제공되고, 또 열분해를 마친 원목(100)이 외부에 장시간 노출되어 착화 및 연소되는 현상을 예방되므로, 착화 및 연소에 의해 백탄의 생산량이 감소하고, 제작된 백탄의 형상이 불량해지는 문제점이 해소될 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 냉각로(20)에 진공펌프(23)와, 상기 진공펌프(23)의 흡입구와 냉각로(20)를 연통시키는 진공 흡입관(23a)을 포함하여 구성된 강제 배기구조를 마련하여, 상기 냉각로(20)의 내부에 잔류된 소량의 공기를 외부로 강제 배기하도록 하고 있다.

이와 같이 구성된 강제 배기구조를 통해 냉각로(20) 내부에 잔류하고 있는 공기를 강제 배출시키면 상기 냉각로(20)의 내부는 보다 안정된 밀폐상태를 형성하므로, 상기 가열로(10)에서 열분해를 마치고 냉각로(20)에 투입된 원목(100)의 착화 및 연소를 보다 안정되게 예방할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 가열로(10)에서 열분해가 완료된 원목(100)이 대차(40)를 통해 냉각로의 내부로 진입되는 과정 중에 외부 공기와의 접촉에 의해 착화 및 연소가 발생될 수 있는 점을 고려하여, 저장탱크(24a)에 저장된 이산화 탄소를 냉각로(20)의 내부에 토출하여 소화작용을 도모하는 이산화 탄소 주입관(24)을 배설함으로써, 냉각로(20)에 투입되는 과정 중에 발생된 원목(100)의 착화 및 연소를 신속히 소화할 수 있도록 하고 있다.

한편, 이와 같이 구성된 백탄 제조장치(1)를 통한 백탄의 제조과정은, 도 4a와 같이 최초 작업자가 대차(40)에 복수의 원목(100)을 적재한 다음, 이 대차(40)를 가열로(10)에 진입시켜 수용시키게 된다.

이후, 도 4b와 같이 작업자는 투입구(11)와 배출구(12)에 마련된 개폐문(11a, 12a)을 폐쇄하여 가열로(10)를 밀폐시킨 다음, 전열히터(13)와 반사판(14)으로 이루어진 비연소식 히터를 통해 고온의 복사열을 제공하여 대차(40)에 적재된 원목(100)을 열 분해함으로써, 원목에 함유하고 있는 유해성분을 제거하게 된다.

본 실시예에 따르면, 최초 가열로(10)에 수용된 원목(100)을 600℃ 내지 800℃에서 24간 가량 1차로 열분해시킨 다음, 1200℃에서 30분 가량 2차로 열분해시켜서, 원목(100)에 함유된 유해성분들을 완전히 제거된다.

이와 같이 대차(40)에 적재된 원목(100)의 열분해가 완료되면, 작업자는 도 4c와 같이 원목(100)이 적재된 대차(40)를 냉각로(20)에 이동시킨 다음, 냉각로(20)의 투입구(21)와 배출구(22)에 마련된 개폐문(21a, 22a)을 폐쇄하여서 냉각로(20)를 밀폐시키게 된다.

이때, 가열로에서 냉각로로 원목(100)을 이동하는 과정에 원목에 착화 및 연소가 발생된 경우, 작업자는 이산화 탄소 주입관(24)을 통해 냉각로(20) 내에 이산 화 탄소를 공급하여 연소되는 원목(100)을 소화시키게 된다.

이와 더불어, 진공펌프(23)를 통해 냉각로(20)의 내부에 잔류된 공기를 외부로 배출시켜 감압 내지 진공상태를 보다 안정되게 형성함으로써, 열분해에 의해 고열로 가열된 원목(100)의 냉각과정 중에 원목이 착화 및 연소되는 현상이 보다 안정되게 예방하게 된다.

한편, 상기 냉각로(20)를 통해 열분해를 마친 원목의 냉각과정 중에, 작업자는 도 4d와 같이 새로운 원목을 가열로(10)에 진입시켜 새로운 원목(100)을 열분해시키게 되며, 따라서 생산에 따른 사이클 타이밍이 짧아져 생산량의 증가가 이룩될 수 있다.

그리고, 상기 냉각을 통해 열분해가 완료된 원목(100)은 백탄(100')을 형성하며, 최종적으로 도 4e와 같이 상기 백탄(100')은 대차를 통해 외부로 배출된다.

도 1은 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치의 전체 구성을 보여주는 부분 절개 상태도이고,

도 2는 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치의 단면 구성을 보여주는 것이며,

도 3은 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치에 있어, 대차의 상세 구성을 보여주는 것이고,

도 4는 본 고안에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 백탄 제조장치를 통한 백탄의 제조과정을 보여주는 작용 상태도이다.

**** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****

1. 백탄 제조장치

10. 가열로 11. 투입구

11a. 개폐문 12. 배출구

12a. 개폐문

13. 전열히터 14. 반사판

20. 냉각로 21. 투입구

21a. 개폐문 22. 배출구

22a. 개폐문 23. 진공펌프

23a. 진공 흡입관 24. 이산화 탄소 주입관

24a. 저장탱크 30. 레일

40. 대차 41. 케스타

42. 적재부재 42a. 프레임 부재

42b. 개방공간

100. 원목 100'. 백탄

Claims

가열로의 내부에 수용된 원목을 가열을 통해 열분해시킨 다음, 이 원목을 냉각하여 백탄을 제조하도록 구성된 백탄 제조장치에 있어서,

상기 가열로는, 내벽이 내화벽돌로 이루어진 밀폐 구조체로, 원목의 진입 경로인 투입구와, 터널체를 통해 냉각로와 연통되어 열분해가 완료된 원목의 배출경로인 배출구가 각각 형성되고, 상기 투입구와 배출구 각각에는 내벽이 내화벽돌로 이루어진 개폐문이 설치되어 개폐문의 개폐를 통해 가열로의 개방과 밀폐가 가능하도록 구성되는 한편, 상기 가열로의 내벽에는 복사열을 방출하는 복수의 전열히터와, 상기 전열히터를 통해 복사된 복사열을 난반사하는 복수의 반사판이 배설되어서,

상기 투입구와 배출구에 각각 설치된 개폐문의 폐쇄에 의해 밀폐상태가 형성된 가열로에 수용된 원목은, 전열히터를 통해 생성 및 반사판을 통해 난반사되는 고온의 복사열을 제공받아 가열되어 착화과정 없이 열 분해되고,

상기 가열로의 일편에는, 외부 공기의 유입이 차단된 밀폐상태에서 상기 가열로에서 열 분해과정을 마친 원목을 수용하여 냉각을 통해 백탄을 생성하는 냉각로가 설치되어서, 상기 가열로에서 고온의 복사열에 의해 열분해를 마친 원목은, 밀폐상태의 냉각로에 진입하여 착화되지 아니하고 냉각을 통해 백탄을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 백탄 제조장치.
제 1항에 있어서, 상기 냉각로는 가열로에서 복사열을 제공받아 열분해가 완료된 원목의 진입 경로인 투입구와, 상기 원목의 냉각을 통해 생성된 백탄의 배출경로인 배출구가 각각 형성된 밀폐 구조체로, 상기 냉각로의 투입구와 배출구 각각에는 개폐문이 설치되어 개폐문의 개폐를 통해 냉각로의 개방과 밀폐가 가능하도록 구성되는 한편, 상기 냉각로에는 진공펌프의 구동에 의해 냉각로에 잔류된 공기를 강제 배출시키는 진공 흡입관이 연결되어서,

상기 열분해가 완료된 원목을 수용한 냉각로의 내부는, 진공 흡입관의 흡입작용에 의해 감압 내지 진공상태를 형성하여 열분해에 의해 가열된 원목의 착화에 요구되는 산소량이 감소 내지 제거되어서, 원목의 착화가 예방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 백탄 제조장치.
제 1항에 있어서, 상기 가열로와 냉각로의 바닥면에는 레일이 형성되고, 이 레일에는 원목을 수용하는 대차가 설치되어서, 상기 원목 및 원목을 열분해과정과 냉각과정을 거쳐 생성된 백탄은 대차를 통해 신속히 이동 및 배출되도록 구성한 것을 특징으로 하는 백탄 제조장치.