KR20110005100A - Method for manufacturing solid fuel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing solid fuel is provided to minimize the moisture contents through heating operation in order to fabricate solid fuel having high calorific value when burning the solid fuel. CONSTITUTION: A method for manufacturing solid fuel comprises the steps of: heating organic materials selected from biomass or waste materials by inputting the organic materials into a heating tub(20) having an oil; adding a bubble restraining material to the heating tube in order to restrain the occurrence of the bubbles generated through the evaporation of moistures; separating the oil from the organic materials; and molding the organic materials from which moistures are removed.

Description

고체연료의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING SOLID FUEL}Manufacturing Method of Solid Fuel {METHOD FOR MANUFACTURING SOLID FUEL}

본 발명은 고체연료의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스(예를 들어 곡물, 목재, 분뇨, 음식물 쓰레기 등)나 폐제지 등을 연료의 자원으로 재활용함은 물론, 출발원료로서 사용되는 상기 바이오매스나 폐제지의 수분함량(함수율)을 중탕, 가열을 통해 최소화함으로써, 제조공정이 개선되고, 강도가 향상되어 취급이 용이하며, 연소 시 발열량이 높은 고체연료의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a solid fuel, and more specifically, biomass (for example, grain, wood, manure, food waste, etc.) or waste paper is recycled as a fuel resource, as well as used as a starting material By minimizing the water content (water content) of the biomass or waste paper by heating and heating, the manufacturing process is improved, the strength is improved, the handling is easy, and a method for producing a solid fuel with high calorific value during combustion .

에너지 및 환경 문제가 심화되면서 화석연료 자원을 대체할 수 있는 바이오매스(Biomass)에 대한 관심이 급부상하고 있다. 특히, 교토의정서가 발효되면서 온실가스 감축을 위해 각국 정부 및 기업들은 대체 기술 및 자원 확보에 더욱 발 빠른 행보를 보이고 있다. 이러한 가운데 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 쓰레기나 곡물, 농업 부산물 등과 같은 바이오매스 자원이 에너지 및 환경 문제를 해결할 현실적 대안으로 부각되고 있다. As energy and environmental issues intensify, interest in biomass, which can replace fossil fuel resources, is rapidly increasing. In particular, with the entry into force of the Kyoto Protocol, governments and companies around the world are taking a quick step in securing alternative technologies and resources to reduce greenhouse gases. Among these, biomass resources such as garbage, grains and agricultural by-products, which are commonly found around us, are emerging as a viable alternative to solve energy and environmental problems.

바이오매스는 자연계에 존재하는 유기물을 총칭한다. 바이오매스는 인류가 오랫동안 식량이나 에너지, 건축 자재, 생활 용품 등으로 사용해 온 대표적인 자원이다. 하지만, 이용이 편리하고 값싸게 각종 제품을 제조할 수 있는 석유와 같은 화석연료에 가려 그 가치를 제대로 평가받지 못해 왔다. 그러나 최근 몇 년 동안 상황이 빠르게 바뀌기 시작하였다. 이미 시장에서는 옥수수나 사탕수수에서 추출된 연료용 에탄올의 공급이 부족해지기 시작했고, 곡물의 씨앗이나 폐식용유를 가공하여 얻는 바이오디젤이 유럽을 중심으로 빠르게 성장하고 있다. 또한, 바이오매스는 재생 가능한 에너지로서 뿐만 아니라 각종 석유화학 기반의 제품을 대체할 수 있는 잠재력을 가진 것으로 평가되고 있다. 일부에서는 석유나 석탄과 같은 '지하자원'을 대체할 수 있는 거의 유일한 '지상 자원'으로 바이오매스 자원을 꼽을 정도이다. Biomass is a general term for organic matter present in nature. Biomass is a representative resource that human beings have used for a long time as food, energy, building materials, and household goods. However, its value has not been properly evaluated because it is covered by fossil fuels such as petroleum, which can be easily and inexpensively manufactured. But in recent years things have changed rapidly. Already, there is a shortage in the supply of fuel ethanol extracted from corn and sugar cane, and biodiesel from grain seeds and waste oil is growing rapidly in Europe. In addition, biomass is considered to have the potential to replace various petrochemical-based products as well as renewable energy. Some have cited biomass resources as the only "ground resources" to replace "ground sources" such as oil and coal.

바이오매스의 종류로는 미생물에서 동식물, 각종 인간 활동의 부산물 또는 쓰레기 등 매우 다양하다. 구체적인 예를 들어 곡물, 목재(폐목재, 벌목 등), 동물의 분뇨, 음식물 쓰레기, 유기성 하수/폐수 슬러지 등이 대표적인 바이오매스로 볼 수 있다. 이때, 폐목재 등은 주로 연료로 재활용되며, 분뇨나 음식물 쓰레기 등은 주로 비료로 재활용된다. There are many types of biomass, from microorganisms to plants and animals, by-products of various human activities, or garbage. Specific examples include cereals, wood (wastewood, logging, etc.), animal manure, food waste, and organic sewage / wastewater sludge. At this time, waste wood is mainly recycled as fuel, and manure and food waste are mainly recycled as fertilizer.

한편, 바이오매스와 대별되는 유기물 폐자원으로서, 폐제지슬러지와 폐유 등도 그 재활용에 대한 관심이 부각되고 있다. On the other hand, waste paper sludge, waste oil, and the like, which are largely separated from biomass, are attracting attention.

예를 들어, 폐제지슬러지는 제지공장의 최종공정에서 수분함량(함수율) 70 ~ 85중량%의 탈수케익 형태로 발생되며, 수분을 제외한 고형분을 기준으로 적게는 30중량%, 많게는 70중량% 이상의 유기물이 함유되어 있다. 이러한 유기물의 함 량으로 폐제지슬러지는 대략 2,000kcal/kg ~ 5,000kcal/kg 정도의 높은 열량을 가지고 있다. 이에 따라, 유기성 폐제지슬러지는 저급 탄소계 연료로 분류되고 있으며, 국내의 경우 약 650 만톤씩(2004년 기준) 발생하고 있다. 정부에서는 2011년 2월까지 폐제지슬러지의 해양투기를 금지하고, 재활용 등을 통한 육상처리 원칙을 발표한 바 있어, 폐제지슬러지에 대한 재활용 기술이 시도되고 있다. For example, the waste paper sludge is produced in the form of a dehydrated cake of 70 to 85% by weight of water (water content) in the final process of the paper mill, and is at least 30% by weight and more than 70% by weight based on solids excluding water. Contains organic matter. Waste paper sludge has a high calorific value of about 2,000 kcal / kg to 5,000 kcal / kg. Accordingly, organic waste paper sludge is classified as a low carbon fuel, and in Korea, about 6.5 million tons (2004) is generated. The government banned dumping of waste paper sludge until February 2011, and announced the principle of land treatment through recycling, and recycling technology for waste paper sludge has been attempted.

폐제지슬러지의 재활용 기술은 화석연료(석탄이나 석유)의 대체연료로 활용하고자 하는 기술이 대표적이다. 그러나 폐제지슬러지는, 수분이 약 70중량% 이상을 차지하고 있어 연료화에 큰 장애가 되고 있다. 아울러, 건조를 통해 수분함량을 감소시켜도 폐제지슬러지의 고형분은 연료로서의 물성을 결정하는 데 가장 중요한 휘발분의 함량과 고정탄소의 함량이 기존의 석탄계 화석연료와는 정반대의 비율로 구성되어 있어 기존의 연소 시스템에서는 연료로 활용하는 것에는 많은 제약이 따르고 있다. The recycling technology for waste paper sludge is a technology that is intended to be used as an alternative fuel for fossil fuels (coal or petroleum). However, waste paper sludge occupies about 70% by weight or more of water, which is a major obstacle to fuelization. In addition, even though the water content is reduced through drying, the solid content of waste paper sludge is composed of the volatile content and the fixed carbon content, which are most important for determining the physical properties of the fuel, at the opposite ratio from the existing coal-based fossil fuels. In combustion systems, there are many restrictions on the use of fuel.

또한, 폐유는 폐제지슬러지에 비하여 재활용율은 높으나 주로 정제를 이용한 방법으로 재활용되고 있어 이에 따른 에너지 비용이 많이 소모된다. 폐유의 정제법은 이온정제법, 감압증류법 및 고온 열분해법 등이 있다. 이온정제법은 폐유 중 수분과 침전물을 제거하고 약품처리를 통하여 중금속 등을 제거하여 자원화하는 방법이며, 감압증류법은 박막증류 또는 탑증류 방식으로 폐유 중의 수분과 침전물 등을 제거하는 전처리 과정을 거친 후, 진공 하에서 가열 증류하는 방법이다. 그리고 고온열분해법은 폐유를 450 ~ 500℃로 가열하여 라디칼반응에 의하여 고분자를 저분자화 하여 경질유를 얻는 방법이다. 그러나 이들 정제법은 많은 에너지가 소 모되어 공정 개선이 요구되고 있다. In addition, waste oil has a higher recycling rate than waste paper sludge, but is mainly recycled by using a refined method, which consumes much energy. Waste oil purification methods include ion purification, vacuum distillation and high temperature pyrolysis. Ion purification method removes water and sediment from waste oil and removes heavy metals through chemical treatment, and decompression distillation method uses preliminary treatment to remove water and sediment from waste oil by thin film distillation or tower distillation. And heat distillation under vacuum. The high temperature pyrolysis method is a method of obtaining light oil by heating the waste oil at 450 to 500 ° C. to reduce the molecular weight of the polymer by radical reaction. However, these refining methods consume a lot of energy and require process improvement.

위와 같은 폐제지슬러지와 폐유의 재활용과 관련하여, 최근에는 성형성을 높이기 위하여 점토나 모래를 섞어 기존의 연탄이나 조개탄 모형으로 연료를 제조하거나, 다량의 코크스 및 석탄류를 혼합하여 고형 연료화하는 사례들이 발표되고 있다. Regarding the recycling of waste paper sludge and waste oil as described above, in recent years, in order to improve formability, fuels are manufactured by mixing clay or sand to form a fuel briquette or briquette, or by mixing a large amount of coke and coal to solidify the fuel. Are being announced.

예를 들어, 한국 공개특허 제10-1991-0001084호에는 펄프 제지슬러지를 파라핀왁스에 혼합한 후 헥사민과 과망간산칼륨을 첨가하여 제조된 고형연료가 제시되어 있으며, 한국 공개특허 제10-1994-0024040호에는 나무류, 폐지류, 제지슬러지 등의 폐기물에 탄산칼슘, 제오라이트 및 결합제를 혼합한 다음, 압축 성형기를 통하여 제조된 숯 고체연료가 제시되어 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1991-0001084 discloses a solid fuel prepared by mixing pulp paper sludge with paraffin wax and then adding hexamine and potassium permanganate, and Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1994- 0024040 shows a charcoal solid fuel prepared by compression molding machine after mixing calcium carbonate, zeolite and binder with waste such as wood, waste paper and paper sludge.

또한, 한국 공개특허 제10-2005-0015873호는 폐유(윤활유), 폐식용유 및 탄산가리 등을 교반하여 얻어진 결과물에 플라스틱 폐기물(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스틸렌 수지)을 소량씩 분할 투입하면서 용융시켜 콜로이드 수지로 만들고, 여기에 알루미늄분말 및 산화제2철 등을 혼합한 다음 냉동 건조하여 분말화하는 고체연료 제조용 열량 상승물질 제조방법이 제시되어 있다. 그리고 한국 공개특허 제10-2008-0056352호는 폐비닐이나 폐합성수지를 용융시켜 조성되는 제1연료조성물 50 ~ 60중량%와, 폐식용유와 자동차의 엔진오일 등의 폐유, 흑연, 석탄분말, 폐목재나 톱밥을 혼합 압출시켜 조성되는 제2연료조성물 20 ~ 30중량%, 그리고 결합제인 규산소다 10 ~ 15중량%로 혼합하여 구성한 고체연료가 제시되어 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 10-2005-0015873 discloses colloid by melting a small amount of plastic waste (polyethylene, polypropylene, and polystyrene resin) into a resultant obtained by stirring waste oil (lubricating oil), waste cooking oil, and carbonate. A method of producing a calorific synergistic material for producing a solid fuel, which is made of a resin, mixed with aluminum powder and ferric oxide, and then freeze-dried is provided. In addition, Korean Patent Publication No. 10-2008-0056352 discloses 50 to 60% by weight of the first fuel composition formed by melting waste vinyl or synthetic resin, waste oil such as waste cooking oil and engine oil of automobiles, graphite, coal powder, waste A solid fuel composed of 20-30 wt% of a second fuel composition formed by mixing and extruding wood or sawdust and 10-15 wt% of sodium silicate as a binder is shown.

아울러, 일본 공개특허 소56-62891호에는 유기성 슬러지, 폐유 및 플라스틱 폐기물을 혼합, 성형한 다음, 열 건조를 통하여 수분함량을 낮춘 고체연료의 제조방법이 제시되어 있으며, 일본 공개특허 평2001-214173호에는 가열된 식물성 기름에 폐기 종이기저귀 등의 폐기물을 투입하여 수분을 증발시키고, 상기 폐기물에 함유된 염화수소 가스를 염화칼슘에 중화 제거한 후, 폐유를 첨가하여 제조한 액상 또는 과립상의 연료가 제시되어 있다. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 56-62891 discloses a method for producing a solid fuel in which organic sludge, waste oil, and plastic waste are mixed and molded, and then lowered in water content by thermal drying, and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-214173 No. 6 shows liquid or granular fuel prepared by adding waste oil such as waste paper diapers to heated vegetable oil, evaporating water, neutralizing and removing hydrogen chloride gas contained in the waste, and adding waste oil. .

그러나 상기 선행특허문헌들은 포함한 종래의 기술은 서로 상이한 물성의 재료가 섞여있어 연소의 최적 조건을 맞추기가 힘들뿐 아니라 발열량이 낮고, 불완전연소 등으로 인한 각종 유독물질(및 대기오염물질)이 배출되며, 불연성 재료가 첨가되어 있어 연소가 어렵다. 또한, 석탄분말이나 석유 코크스 분말을 열량보강재로 첨가하는 방법은 제지슬러지의 열량을 높이기 위하여 열량보강재를 제지슬러지 고형분에 대하여 적게는 1.25배, 많게는 45배 가까이 첨가하고 있어, 이는 열량보강재에 제지슬러지를 첨가하는 형태가 되어 폐제지슬러지의 활용도가 떨어지는 문제점이 있다. 아울러, 한국 공개특허 제10-2005-0015873호 및 일본 공개특허 소56-62891호 등에서와 같이 바인더로서 플라스틱 폐기물을 사용하는 경우, 연소 시 다이옥신, 염소, 황 등의 유독물질(및 대기오염물질)의 배출량이 많아 고체연료로서 갖춰야 할 조건(자원절약과 재활용 촉진에 관한 법률 제25조의3 제2항 관련)을 만족하지 못하는 문제점이 있다. However, the prior art including the prior patent documents are mixed with materials of different physical properties, it is difficult to meet the optimum conditions of combustion, low calorific value, various toxic substances (and air pollutants) due to incomplete combustion, etc. Non-combustible materials are added and combustion is difficult. In addition, the method of adding coal powder or petroleum coke powder as calorific reinforcement adds caloric reinforcement to the paper sludge solids at least 1.25 times and as much as 45 times to increase the calorific value of the paper sludge. There is a problem in that the form of adding the waste paper sludge is less useful. In addition, in the case of using plastic waste as a binder as in Korean Patent Application Publication No. 10-2005-0015873 and Japanese Patent Application No. 56-62891, etc., toxic substances (and air pollutants) such as dioxin, chlorine and sulfur during combustion are used. There is a problem in that it does not satisfy the conditions to be provided as solid fuel (related to Article 25-3 (2) of the Act on Resource Conservation and Recycling Promotion) due to the large amount of emissions.

한편, 바이오매스(예컨대, 폐목재, 슬러지 등)와 폐제지슬러지 등에는 다량의 수분이 함유되어 있다. 예를 들어, 폐목재의 경우에는 20중량% 이상이 수분이며, 폐제지슬러지의 경우에는 전술한 바와 같이 70중량% 이상이 수분이다. 이에 따라, 상기 폐목재나 폐제지슬러지 등을 고체연료로서 재활용하기 위해서는 분쇄과정은 물론 탈수과정을 거쳐야만 한다. 탈수는 탈수기에 의하거나, 열풍 건조(또는 자연 건조) 등에 의해 수행될 수 있으나, 이와 같은 방법은 함수율을 낮추는데 한계가 있으며, 그 시간 또한 오래 걸린다. On the other hand, biomass (eg, waste wood, sludge, etc.), waste paper sludge, and the like contain a large amount of water. For example, in the case of waste wood, 20% by weight or more is water, and in the case of waste paper sludge, 70% by weight or more is water as described above. Accordingly, in order to recycle the waste wood or waste paper sludge and the like as solid fuel, the waste wood or waste paper sludge must be dehydrated as well as pulverized. Dehydration may be carried out by a dehydrator, hot air drying (or natural drying) or the like, but this method has a limitation in lowering the moisture content, and it also takes a long time.

또한, 고체연료를 제조함에 있어서, 폐유와 수분(폐제지슬러지나 폐목재에 함유된 수분)이 혼합된 상태에서 성형 및 건조하는 경우, 증발된 수분이 폐유의 기름막을 통과하면서 엄청난 양의 기포를 발생시킨다. 구체적으로, 고체연료를 제조함에 있어서는, 압출(압축)을 통해 고체연료를 성형하는 성형공정과, 상기 성형된 고체연료는 건조하는 건조공정이 수반되고, 상기 성형공정 및 건조공정에서는 열이 공급되는데, 이때 열에 의해 수분이 증발되어 기포가 발생된다. 이에 따라, 압출(압축) 성형공정에서의 기포 발생에 의해 압출(압축)이 어렵고, 제품(고체연료)의 성형성(형태 유지성)이 떨어지며, 건조공정 후에는 기포에 의해 공극이 형성되어 강도 등의 내구성이 저하되는 문제점이 있다. 그리고 강도 저하로 인하여 고체연료의 저장 및 운송 시 깨짐으로 인한 분진이 발생되고 취급이 어렵다. 따라서 상기 폐목재나 폐제지슬러지 등을 고체연료로서 재활용하기 위해서는, 무엇보다 성형공정 이전에 수분함량(함수율)을 가능한 한 최소화시켜야 한다. In addition, in the manufacture of solid fuel, when molding and drying in a state where waste oil and water (water contained in waste paper sludge or waste wood) are mixed, evaporated water passes through the oil film of the waste oil to generate a large amount of bubbles. Generate. Specifically, in the manufacture of solid fuel, a molding process of molding a solid fuel through extrusion (compression), and the molded solid fuel is accompanied by a drying step, the heat is supplied in the molding step and the drying step. At this time, moisture is evaporated by heat to generate bubbles. Accordingly, extrusion (compression) is difficult due to the generation of bubbles in the extrusion (compression) molding process, and the moldability (shape retention) of the product (solid fuel) is deteriorated. There is a problem that the durability of the. In addition, due to the decrease in strength, dust generated by the cracks during storage and transportation of the solid fuel is generated and difficult to handle. Therefore, in order to recycle the waste wood or waste paper sludge and the like as solid fuel, above all, the water content (water content) should be minimized as much as possible before the molding process.

상기한 바와 같이, 고체연료는 일반적으로 바이오매스(유기물 폐기물 등)와 폐유 등을 이용하여 제조하고 있는데, 종래 기술에 따른 고체연료는 연소 시 발열량이 낮고, 강도가 양호하지 못하여 보관 및 취급이 어려운 문제점이 있다. As described above, solid fuels are generally manufactured using biomass (organic waste, etc.) and waste oils. Solid fuels according to the prior art have low calorific value during combustion, and are difficult to store and handle because of poor strength. There is a problem.

또한, 종래 고체연료의 형태 유지를 위해 바인더(플라스틱 폐기물 등)의 사 용이 필수적인데, 이러한 바인더의 사용에 의해 공정이 복잡해지고 연소 시 유독성 물질 및 대기오염물질이 배출되는 문제점이 있다. 아울러, 원료로서 유기성 폐기물과 폐유 등을 사용함에 따라 필연적으로 악취가 심하게 발생되는 문제점이 있다. 특히, 성형공정 이전에 원료의 수분함량(함수율)을 가능한 한 최소화시켜야 하는 공정 개선이 요구되고 있다. In addition, the use of a binder (plastic waste, etc.) is essential to maintain the shape of the conventional solid fuel, the process is complicated by the use of such a binder there is a problem that toxic substances and air pollutants are discharged during combustion. In addition, the use of organic waste and waste oil, etc. as a raw material inevitably causes a bad odor is generated. In particular, process improvement is required to minimize the moisture content (water content) of the raw materials before the molding process.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바이오매스(예를 들어 곡물, 목재, 분뇨, 음식물 쓰레기 등)나 폐제지슬러지 등을 연료의 자원으로 재활용함은 물론, 출발원료로서 사용되는 상기 바이오매스나 폐제지슬러지의 수분함량(함수율)을 중탕, 가열을 통해 최소화함으로써, 제조공정이 개선되고, 강도가 향상되어 취급이 용이하며, 연소 시 발열량이 높은 고체연료의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, as well as recycling the biomass (for example, grain, wood, manure, food waste, etc.) or waste paper sludge as a resource of fuel, starting materials By minimizing the water content (water content) of the biomass or waste paper sludge used as a water bath and heating, the manufacturing process is improved, the strength is improved, the handling is easy, the method of producing solid fuel with high calorific value during combustion The purpose is to provide.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,

바이오매스 및 폐제지로부터 선택된 하나 이상의 유기물을 오일이 수용된 가열조에 투입하여 중탕, 가열하되, 수분 증발에 의해 생성된 기포가 억제되도록 상기 가열조에 기포억제제를 분무해가며 중탕, 가열하는 중탕/가열 단계;A bath / heating step in which at least one organic material selected from biomass and waste paper is added to a heating bath containing oil, and heated in a bath, while spraying a bubble inhibitor to the bath to suppress bubbles generated by evaporation of water. ;

상기 가열조에서 배출된 유기물로부터 오일을 분리하는 탈유단계; 및A deoiling step of separating oil from organic matter discharged from the heating tank; And

상기 탈유된 유기물을 성형체로 성형하는 성형단계를 포함하는 고체연료의 제조방법을 제공한다. It provides a method for producing a solid fuel comprising a molding step of molding the deoiled organic material into a molded body.

또한, 본 발명은, In addition, the present invention,

바이오매스 및 폐제지로부터 선택된 하나 이상의 유기물을 오일이 수용된 가열조에 투입하여 중탕, 가열하되, 수분 증발에 의해 생성된 기포가 억제되도록 상 기 가열조에 기포억제제를 분무해가며 중탕, 가열하는 중탕/가열 단계;One or more organic substances selected from biomass and waste paper are placed in a heating bath containing oil, and heated in a bath, while the bubble bath is sprayed into the heating bath to suppress bubbles generated by evaporation of water. step;

상기 가열조에서 배출된 유기물로부터 오일을 분리하는 탈유단계; A deoiling step of separating oil from organic matter discharged from the heating tank;

상기 탈유된 유기물에 바인더, 오일 및 유화제로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 혼합단계; 및 Mixing at least one selected from the group consisting of a binder, an oil, and an emulsifier to the deoiled organic material; And

상기 혼합물을 성형체로 성형하는 성형단계를 포함하는 고체연료의 제조방법을 제공한다. It provides a method for producing a solid fuel comprising a molding step of molding the mixture into a molded body.

아울러, 본 발명에 따른 고체연료의 제조방법은 상기 성형체를 탄화시키는 탄화단계를 더 포함하는 것이 좋다. In addition, the method for producing a solid fuel according to the present invention may further include a carbonization step of carbonizing the molded body.

본 발명에 따르면, 원료로서 사용되는 바이오매스나 폐제지가 중탕, 가열을 통해 수분함량(함수율)이 최소화되어 제조공정이 개선되고, 강도가 향상되어 취급이 용이한 효과를 갖는다. 또한, 연소 시 발열량이 높은 고체연료를 제조할 수 있다. 부가적으로, 탄화단계가 더 진행되는 경우, 발열량 및 강도가 향상되면서 악취가 제거된다. According to the present invention, the biomass or waste paper used as a raw material is minimized by the water bath and heating to minimize the water content (water content) to improve the manufacturing process, the strength is improved and the handling is easy. In addition, it is possible to produce a solid fuel having a high calorific value during combustion. In addition, when the carbonization step is further performed, the odor is removed while the calorific value and the strength are improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 고체연료의 제조공정도를 도시한 것으로서, 도 1은 본 발명의 예시적인 제1형태에 따른 제조공정도를 예시한 것이고, 도 2는 본 발명의 예시적인 제2형태에 따른 제조공정도를 예시한 것이다. 그리고 도 3은 본 발명에 사용되는 제조장치의 일례를 보인 요부 단면 구성도이고, 도 4는 본 발명에 사용되는 제조장치의 다른 예를 보인 요부 단면 구성도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 사용되는 성형기의 예시적인 모습을 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명에 사용되는 밀폐 저장조의 예시적인 모습을 보인 사시도이다. 1 and 2 show a manufacturing process of the solid fuel according to the present invention, Figure 1 illustrates a manufacturing process according to the first exemplary embodiment of the present invention, Figure 2 is an exemplary second of the present invention It illustrates the manufacturing process diagram according to the form. 3 is a sectional view showing the main parts of an example of the manufacturing apparatus used in the present invention, and FIG. 4 is a sectional view showing the main parts of another example of the manufacturing apparatus used in the present invention. In addition, Figure 5 is a cross-sectional view showing an exemplary appearance of the molding machine used in the present invention, Figure 6 is a perspective view showing an exemplary appearance of the sealed storage tank used in the present invention.

본 발명에 따른 고체연료의 제조방법은, 본 발명의 제1형태에 따라서 다음의 3단계를 포함한다. The method for producing a solid fuel according to the present invention includes the following three steps according to the first aspect of the present invention.

(1) 바이오매스 및 폐제지로부터 선택된 하나 이상의 유기물을 오일이 수용된 가열조(20)에 투입하여 중탕, 가열하되, 수분 증발에 의해 생성된 기포가 억제되도록 상기 가열조(20)에 기포억제제를 분무해가며 중탕, 가열하는 중탕/가열 단계(1) At least one organic material selected from biomass and waste paper is introduced into a heating bath 20 containing oil, and heated in a hot bath, whereby a bubble suppressant is added to the heating bath 20 to suppress bubbles generated by evaporation of water. Bath / heating stage

(2) 상기 가열조(20)에서 배출된 유기물(배출물)로부터 오일을 분리하는 탈유단계 (2) a deoiling step of separating oil from organic matter (drain) discharged from the heating tank 20

(3) 상기 탈유된 유기물을 성형체로 성형하는 성형단계(3) a molding step of molding the deoiled organic material into a molded body

본 발명에 따른 고체연료를 제조함에 있어서는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 분쇄기(10)(50), 가열조(20), 폐유저장조(30), 탈유기(40), 혼합기(50), 성형기(70) 및 건조기(80) 등이 설치된 제조설비를 사용할 수 있다. 이하, 각 단계별로 설명한다. In producing the solid fuel according to the present invention, as shown in Fig. 1 and 2, the pulverizer 10, 50, heating tank 20, waste oil storage tank 30, deoiler 40, mixer 50 ), A molding machine 70, a dryer 80, and the like may be used. Hereinafter, each step will be described.

중탕/가열 단계Bath / heating stage

본 발명에 따른 고체연료는 구성 물질로서 유기물과 오일 성분을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 고체연료는 원료로서 유기물과 오일 성분이 사용된다. 이때, 상기 오일 성분은 중탕/가열 공정에서 포함된다. 또한, 오일 성분은 별도의 혼합에 의해 첨가 포함될 수 있다. 상기 유기물은 바이오매스 및 폐제지로부터 선택된 하나 이상이 사용된다. 여기서, 바이오매스와 폐제지는 아래에서 설명한 바와 같다. The solid fuel according to the present invention contains organic and oil components as constituent materials. That is, in the solid fuel according to the present invention, organic materials and oil components are used as raw materials. At this time, the oil component is included in the bath / heating process. In addition, the oil component may be added by separate mixing. The organic material is used at least one selected from biomass and waste paper. Here, the biomass and waste paper are as described below.

상기 바이오매스는 일반적으로 통용되는 유기물을 총칭한다. 바이오매스는 동식물 및 인간 활동의 부산물 또는 쓰레기 등을 포함한다. 구체적으로, 바이오매스는 곡물, 목재, 동물(소, 돼지, 닭, 오리 등)의 분뇨, 가정이나 식당에서 버려지는 음식물 쓰레기 및 유기성 하수 슬러지 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이때, 상기 목재는 건설현장 및 일반 산업현장 등에서 버려지는 폐목재, 산에서 채취한 벌목(큰 벌목 및 작은 벌목을 포함한다) 및 제재소나 목재 가공업체 등에서 발생된 목분(톱밥 등) 등을 포함한다. The biomass generally refers to commonly used organic materials. Biomass includes animals and plants and by-products or wastes of human activities. Specifically, the biomass may use one or more selected from the group consisting of grains, wood, manure of animals (cows, pigs, chickens, ducks, etc.), food waste discarded in homes and restaurants, organic sewage sludge, and the like. At this time, the timber includes waste wood discarded at construction sites and general industrial sites, logging (including large logging and small logging) from mountains, and wood flour (sawdust, etc.) generated from sawmills or wood processing companies. .

상기 바이오매스는 수분함량이 80중량%인 이하인 것, 바람직하게는 탈수 및/또는 건조에 의해 수분함량이 30중량% 이하인 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바이오매스는 보다 구체적으로 수분함량이 0.1 ~ 30중량%인 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 바이오매스는 분쇄기(10)를 통하여 분쇄하여 사용하는 것이 좋다. 예를 들어, 바이오매스는 30 ~ 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The biomass may have a water content of 80% by weight or less, preferably a water content of 30% by weight or less by dehydration and / or drying, but is not limited thereto. More specifically, the biomass may use a water content of 0.1 to 30% by weight. In addition, the biomass may be used by grinding through the grinder (10). For example, the biomass may be pulverized to a size of 30 to 100 mesh, but is not limited thereto.

또한, 본 발명에서 상기 폐제지는 예를 들어 폐지 분말 및 폐제지슬러지 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 폐지 분말은 종이, 신문지, 화장지 및 기저귀 등의 펄프제품을 분쇄한 것을 예로 들 수 있다. 또한, 상기 폐제지슬러지는 제지공장에서 발생되는 것으로서, 제지공장에서 발생된 폐제지슬러지를 그대로 사용하거나, 바람직하게는 탈수되어 수분함량(함수율)이 80중량% 이하, 구체적으로는 수분함량이 30 ~ 80중량%인 폐제지슬러지를 사용할 수 있다. 또한, 상기 폐제지슬러지는 탈수 및 건조과정을 거쳐, 수분함량이 30중량% 이하, 구체적으로는 수분함량이 0.01 ~ 30중량%인 건조 폐제지슬러지를 사용할 수 있다. 아울러, 상기 폐제지슬러지는 수분함량이 50 ~ 80중량%인 폐제지슬러지와, 수분함량이 0.1 ~ 30중량%인 건조 폐제지슬러지를 혼합하여 사용하여도 좋다. 상기 폐제지, 즉 상기한 폐지 분말이나 폐제지슬러지는 분쇄기(10)를 통하여 분쇄하여 사용하는 것이 좋다. 예를 들어, 폐제지는 30 ~ 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄하여 사용하는 것이 좋으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, in the present invention, the waste paper can be used, for example, one or more selected from the group consisting of waste paper powder, waste paper sludge and the like. The waste paper powder may be pulverized pulp products such as paper, newspaper, toilet paper, and diapers. In addition, the waste paper sludge is generated in the paper mill, and used waste paper sludge produced in the paper mill as it is, or preferably dehydrated to have a water content (water content) of 80% by weight or less, specifically, a water content of 30 Waste paper sludge of ˜80% by weight can be used. In addition, the waste paper sludge is subjected to a dehydration and drying process, it is possible to use a dry waste paper sludge having a water content of 30% by weight or less, specifically 0.01 to 30% by weight of water. In addition, the waste paper sludge may be used by mixing waste paper sludge having a water content of 50 to 80% by weight and dry waste paper sludge having a water content of 0.1 to 30% by weight. The waste paper, that is, the waste paper powder or waste paper sludge may be used by grinding through the grinder 10. For example, the waste paper is preferably used by grinding to a size of 30 ~ 100 mesh (mesh), but is not limited thereto.

본 발명에 따른 고체연료의 원료로서 사용되는 유기물은 이상에서 설명한 바와 같다. 원료로서의 유기물은, 바람직하게는 바이오매스와 폐제지를 모두 포함하면 좋다. 보다 구체적인 예를 들어, 원료로서의 유기물은 목분과 폐제지슬러지를 모두 포함하면 좋다. 이하, 원료로서의 유기물을 바이오매스와 폐제지슬러지 둘 모두를 사용하는 경우를 예를 들어 설명한다. The organic substance used as a raw material of the solid fuel according to the present invention is as described above. The organic substance as a raw material preferably contains both biomass and waste paper. More specifically, for example, the organic material as a raw material may include both wood flour and waste paper sludge. Hereinafter, the case where both biomass and waste paper sludge are used for the organic substance as a raw material is demonstrated.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 바이오매스와 폐제지슬러지는 가열조(20)에 투입된다. 이때, 바이오매스와 폐제지슬러지는 혼합된 후 가열조(20)에 투입되거나, 또는 각각 별도로 투입될 수 있다. 상기 바이오매스와 폐제지슬러지는 수분을 함유하고 있는데, 이때 특별히 한정하는 것은 아니지만 건조중량 기준(수분을 제외한 고형분 기준)으로 40 ~ 90 : 60 ~ 10의 중량비로 투입될 수 있다. 즉, 가열조(20)에는 상기 바이오매스와 폐제지슬러지를 40 ~ 90 : 60 ~ 10의 중량비(건조중량 기준)로 투입하는 것이 좋다. 1 and 2, the biomass and waste paper sludge are introduced into the heating bath 20. In this case, the biomass and waste paper sludge may be mixed and then introduced into the heating bath 20, or may be separately input. The biomass and waste paper sludge contain water, but it is not particularly limited at this time, but may be added in a weight ratio of 40 to 90:60 to 10 on a dry weight basis (based on solid content except moisture). That is, the biomass and the waste paper sludge may be introduced into the heating tank 20 at a weight ratio (dry weight basis) of 40 to 90: 60 to 10.

또한, 상기 가열조(20)에는 오일이 수용되어 있다. 상기 오일은 광물성유(석유, 등유, 경유 등의 연료유 등), 식물유 및 동물유 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서 오일은 폐유를 포함한다. 상기 오일은 보다 구체적으로 자동차유, 선박유, 절연유, 기어유, 터빈유 등의 (폐)광물성유; 콩기름, 포도씨유, 옥수수기름, 야자유, 해바라기유 등의 (폐)식물성유; 그리고 소, 돼지, 닭, 물고기 등의 (폐)동물성유 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 오일은, 상기 나열된 것들 중에서 바람직하게는 (폐)식용유, (폐)자동차유, (폐)선박유, (폐)절연유, (폐)기어유 및 (폐)터빈유 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합을 사용하는 것이 좋다. 또한, 도 1에서 도시된 바와 같이 오일은, 폐유저장조(30)에서 공급될 수 있다. In addition, oil is accommodated in the heating bath 20. The oil may be one or more selected from mineral oils (such as fuel oils such as petroleum, kerosene and diesel oil), vegetable oils and animal oils. In the present invention, the oil includes waste oil. The oil is more specifically (waste) mineral oil, such as automobile oil, ship oil, insulating oil, gear oil, turbine oil; (Waste) vegetable oils such as soybean oil, grape seed oil, corn oil, palm oil and sunflower oil; And (lung) animal oils such as cattle, pigs, chickens, fish, and the like. The oil is preferably selected from the group consisting of (waste) edible oil, (waste) automobile oil, (waste) ship oil, (waste) insulating oil, (waste) gear oil and (waste) turbine oil among those listed above. It is preferable to use one or two or more mixtures. In addition, as shown in FIG. 1, the oil may be supplied from the waste oil storage tank 30.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 가열조(20)는 오일이 수용된 본체(21)와, 상기 본체(21)를 가열하는 열공급부(22)를 갖는다. 이때, 상기 열공급부(22)는 예를 들어 자켓형 또는 직화형으로서, 본체(21)에 수용된 오일을 가열할 수 있는 것이면 좋다. 예를 들어, 열공급부(22)에는 도 2에 도시된 바와 같은 가열 코일 등이 설치될 수 있다. 그리고 상기 가열조(20)를 구성하는 본체(21)의 상 단에는 원료(바이오매스와 폐제지슬러지)가 투입되는 호퍼(23)와, 가열에 의해 발생된 수증기가 외부로 배출되는 배출구(24)를 갖는다. Referring to FIGS. 3 and 4, the heating bath 20 has a main body 21 in which oil is accommodated, and a heat supply part 22 for heating the main body 21. In this case, the heat supply part 22 may be a jacket type or a direct type, for example, and may heat the oil contained in the main body 21. For example, the heat supply unit 22 may be provided with a heating coil as shown in FIG. In addition, a hopper 23 into which raw materials (biomass and waste paper sludge) are introduced is provided at an upper end of the main body 21 constituting the heating tank 20, and an outlet 24 through which water vapor generated by heating is discharged to the outside. Has

상기 가열조(20)에 투입된 원료, 즉 바이오매스와 폐제지슬러지는 중탕, 가열에 의해 수분이 제거된다. 즉, 가열된 오일(바람직하게는 폐유)에 의해 튀겨져 바이오매스와 폐제지슬러지에 함유된 수분은 순간적으로 최소화된다. 이와 같은 중탕, 가열 공정을 통해 원료, 즉 바이오매스와 폐제지슬러지는 수분이 제거되어, 수분함량 20중량% 이하, 구체적으로는 0.01 ~ 20중량%의 수분함량을 가질 수 있다. 상기 바이오매스와 폐제지슬러지는 중탕, 가열 공정에 의해 바람직하게는 10중량%이하, 구체적으로는 0.01 ~ 10중량%의 수분함량을 가질 수 있다. 이때, 가열조(20)에 수용된 오일의 온도는 100℃ 이상, 구체적으로는 100 ~ 180℃로 유지하는 것이 좋다. 오일의 온도가 100℃ 미만으로서 너무 낮으면 수분 제거율이 떨어질 수 있고, 180℃를 초과하여 너무 높으면 오일의 끓어오름이 심하여 바람직하지 않을 수 있다. 오일의 온도는, 바람직하게는 120 ~ 150℃가 좋다. 아울러, 상기 중탕, 가열 과정에서는 수분 제거와 함께 원료의 혼합이 진행될 수 있다. Raw materials, ie, biomass and waste paper sludge, introduced into the heating bath 20 are removed by water bath and heating. That is, the moisture contained in the biomass and waste paper sludge, which is splashed by heated oil (preferably waste oil), is instantaneously minimized. The raw material, that is, the biomass and the waste paper sludge are removed through such a bath and heating process, and may have a water content of 20% by weight or less, specifically, 0.01 to 20% by weight of water. The biomass and waste paper sludge may have a water content of preferably 10 wt% or less, specifically 0.01 to 10 wt%, by a bath or heating process. At this time, the temperature of the oil contained in the heating bath 20 is preferably maintained at 100 ℃ or more, specifically 100 ~ 180 ℃. If the temperature of the oil is too low as less than 100 ° C the water removal rate may drop, if too high above 180 ° C the boiling of the oil is severe and may be undesirable. The temperature of the oil is preferably 120 to 150 ° C. In addition, in the bath, the heating process may proceed with the mixing of the raw material with water removal.

또한, 상기 중탕, 가열 공정에 있어서, 가열을 통한 수분 증발에 의해 수증기가 발생되며, 발생된 수증기는 배출구(24)를 외부로 배출된다. 이때, 발생된 수증기에 의해 가열조(20)에는 다량의 기포가 생성되며, 생성된 기포는 중탕, 가열공정은 물론 후속공정에서 악영향을 끼친다. 즉, 가열조(20)에 수용된 오일의 계면(표면) 및 내부에는 수증기의 증발에 의해 다량의 기포가 생성되고, 생성된 기포는 배출구(24)를 막히게 하거나, 오일의 계면(표면)을 덮어 수증기의 증발을 방해할 수 있다. 또한, 생성된 기포는 후속하는 성형공정 등에서의 장애가 되며, 제품(고체연료)에 공극이 형성되게 하여 기계적 물성(강도)을 저하시킬 수 있다. In addition, in the bath and heating process, water vapor is generated by evaporation of water through heating, and the generated water vapor is discharged to the outside of the outlet 24. At this time, a large amount of bubbles are generated in the heating tank 20 by the generated steam, and the generated bubbles adversely affect the bath, heating step, as well as subsequent steps. That is, a large amount of bubbles are generated at the interface (surface) and inside of the oil contained in the heating bath 20 by evaporation of water vapor, and the generated bubbles block the discharge port 24 or cover the interface (surface) of the oil. May hinder the vaporization of water vapor. In addition, the generated bubbles may be an obstacle in a subsequent molding process, and the like may cause voids to form in the product (solid fuel), thereby lowering mechanical properties (strength).

따라서 상기 중탕, 가열 공정을 진행함에 있어서, 기포 생성에 대한 문제가 선결되어야 한다. 이를 위해, 상기 중탕, 가열 공정을 진행함에 있어서는 원료(바이오매스와 폐제지슬러지)를 오일이 수용된 가열조(20)에 투입하여 중탕, 가열하되, 수분 증발에 의해 생성된 기포가 억제되도록 상기 가열조(20)에 기포억제제를 분무해가며 수행한다. 이때, 초음파 발생장치를 이용하여 가열조(20) 내에 초음파 진동을 부여해주면 더욱 좋다. 즉, 상기 가열조(20)에 기포억제제를 분무해줌과 동시에 초음파 진동을 부여해주며 중탕, 가열하는 것이 좋다. 이와 같이 초음파 진동을 부여해주는 경우, 기포 억제 효율이 증가되고, 이와 함께 원료의 혼합성이 증대될 수 있다. 상기 가열조(20) 내부의 상단에는 기포억제제를 분무하기 위한 분사구(25)가 설치된 구조를 갖는다. 기포억제제는 가열조(20)의 외부에 설치된 기포억제제 수용조(25-1)로부터 공급될 수 있으며, 분사구(25)를 통하여 적정 토출 압력으로 스프레이 분사될 수 있다. 또한, 가열조(20)의 용량이나 기포 생성량에 따라 다를 수 있지만, 상기 기포억제제는 0.2 ~ 5 mL/초(sec)의 유량으로 분무될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. Therefore, in the hot water bath and heating process, the problem of bubble generation should be determined first. To this end, in the process of heating the hot water bath, the raw material (biomass and waste paper sludge) is introduced into a heating bath 20 containing oil to heat the hot water bath, but the bubbles generated by moisture evaporation are suppressed. Spraying the bubble inhibitor in the tank 20 is carried out. At this time, it is better to give ultrasonic vibration to the heating bath 20 using the ultrasonic generator. That is, it is good to spray the bubble inhibitor to the heating bath 20 and at the same time to give ultrasonic vibration, bath and heating. When the ultrasonic vibration is imparted in this manner, the bubble suppression efficiency is increased, and the mixing of the raw materials can be increased. The upper end of the inside of the heating tank 20 has a structure in which the injection port 25 for spraying the bubble inhibitor. The bubble suppressant may be supplied from the bubble suppressor accommodating tank 25-1 installed outside the heating tank 20, and spray-injected at an appropriate discharge pressure through the injection port 25. In addition, although it may vary depending on the capacity of the heating bath 20 or the bubble generation amount, the bubble inhibitor may be sprayed at a flow rate of 0.2 ~ 5 mL / sec (sec), but is not limited thereto.

따라서 본 발명에 따르면, 바이오매스와 폐제지슬러지에 함유되는 수분은 오일을 통한 중탕, 가열에 의해 순간적으로 제거되어 수분함량(함수율)이 최소화된다. 그리고 수분 증발에 의해 생성된 기포는 기포억제제의 분무에 의해 억제되어, 기포 생성에 의해 우려될 수 있는 배출구(24)의 막힘 현상이나 수증기 증발 방해를 미연에 예방할 수 있으며, 후속공정(성형공정 등)에서의 장애 요소 및 기계적 물성(강도) 저하를 방지할 수 있다. 이때, 배출구(24)로 배출된 수증기는 응축기를 통해 소량의 미응축 기체(예를 들어 소량의 오일성분)와 분리시켜 수증기는 액상으로 그리고 미응축 오일은 송풍기를 이용하여 직화로로 이송시켜 연소시킬 수 있다. Therefore, according to the present invention, the water contained in the biomass and waste paper sludge is instantaneously removed by the water bath and heating through the oil to minimize the water content (water content). In addition, bubbles generated by evaporation of water are suppressed by the spraying of the bubble inhibitor, thereby preventing the blockage of the outlet port 24 and the disturbance of vapor evaporation that may be caused by bubble generation. ), And lowering of mechanical properties (strength) can be prevented. At this time, the water vapor discharged to the outlet 24 is separated from a small amount of uncondensed gas (for example, a small amount of oil component) through a condenser, and the water vapor is transferred into the liquid phase and the uncondensed oil is transferred to a direct fire furnace using a blower for combustion. You can.

상기 기포억제제는 생성된 기포를 억제할 수 있는 것이면 사용 가능하며, 액상 또는 입자상을 포함한다. 기포억제제는, 바람직하게는 알코올을 포함하는 것이면 좋다. 예를 들어, 기포억제제는 저급 알코올을 포함하는 수용액을 사용할 수 있다. 이때, 상기 알코올은, 구체적인 예를 들어 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올 및 부틸알코올 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합일 수 있다. 또한, 상기 기포억제제는 데카노익산(decanoic acid), 라우릭산(lauric acid), 마이리스틱산(myristic acid), 팔미틱산(palmitic acid), 스테아릭산(stearic acid), 올레익산(oleic acid), 미네랄오일(mineral oil), 옥시스테아린(oxystearine), 디메틸폴리실록산(dimethyl polysiloxane), 실리콘디옥사이드(silicon dioxide), 솔비탄모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 실리콘수지(silicon resin) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합을 사용할 수 있다. The bubble inhibitor may be used as long as it can suppress the generated bubbles, and includes a liquid or particulate form. The bubble inhibitor preferably contains alcohol. For example, the bubble inhibitor may use an aqueous solution containing a lower alcohol. In this case, the alcohol may be, for example, one or a mixture of two or more selected from the group consisting of methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, and the like. In addition, the foam inhibitor is decanoic acid (lauric acid), lauric acid (lauric acid), mystic acid (myristic acid), palmitic acid (palmitic acid), stearic acid (stearic acid), oleic acid (oleic acid) Selected from the group consisting of mineral oil, oxystearine, dimethyl polysiloxane, silicon dioxide, sorbitan monostearate, and silicone resin One or more than two mixtures may be used.

또한, 본 단계의 중탕, 가열 공정은 배치식 및 연속식을 포함하며, 바람직하게는 연속식이다. 이때, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 연속적인 공정이 가능하도록 가열조(20)의 내부에는 원료, 즉 바이오매스와 폐제지슬러지를 강제 이송시 키기 위한 강제이송수단(26)이 내설된 것이 좋다. 그리고 가열조(20)를 통해 중탕/가열된 배출물은 벨트 컨베이어(27)에 의해 탈유기(40)로 이송, 배출된다. In addition, the bath and heating process of this step include a batch type and a continuous type, Preferably it is a continuous type. At this time, as shown in Figures 3 and 4, a forced transport means 26 for forcibly transporting raw materials, that is, biomass and waste paper sludge, is installed inside the heating bath 20 to enable a continuous process. It is good to be. The discharged water heated / heated through the heating tank 20 is transferred to the deoiler 40 by the belt conveyor 27 and discharged.

상기 강제이송수단(26)은 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 모터(도시하지 않음)에 의해 회전되는 스크류를 포함할 수 있다. 강제이송수단(26)은, 바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 모터(도시하지 않음)에 회전되는 회전체(26a)와, 상기 회전체(26a)에 설치된 다수의 블레이드(26b, blade)를 포함할 수 있다. 이때, 블레이드(26b)는 회전체(26a)의 회전 방향으로 회전하면서, 가열조(20) 내의 중탕/가열된 유기물(배출물)을 토출구, 즉 벨트 컨베이어(27) 쪽으로 강제 이송시킨다. The forced transfer means 26 may comprise a screw that is rotated by a motor (not shown), for example, as shown in FIG. 3. Forced conveying means 26, preferably, as shown in Figure 4, a rotating body 26a rotated by a motor (not shown), and a plurality of blades 26b, which are provided in the rotating body 26a, blades). At this time, the blade 26b rotates in the rotational direction of the rotating body 26a and forcibly transfers the hot water / heated organic matter (discharge) in the heating tank 20 toward the discharge port, that is, the belt conveyor 27.

탈유Deoiling 단계 step

상기 중탕/가열단계를 거친 유기물(배출물)은 탈유기(40)로 이송되어 오일 성분을 분리(탈유), 제거되는 탈유 공정을 거친다. 이때, 탈유는 완전 탈유를 의미하는 것은 아니다. 구체적으로, 원료, 즉 바이오매스와 폐제지슬러지는 탈유 공정을 거친 후에도 소량의 오일 성분이 포함되어 있다. 원료에 포함된 오일 성분은 고체연료의 발열량을 증가시킬 수 있다. The organic matter (exhaust), which has undergone the bath / heating step, is transferred to the deoiler 40 and subjected to a deoiling process to separate (deoil) and remove oil components. In this case, deoiling does not mean complete deoiling. Specifically, raw materials, namely biomass and waste paper sludge, contain a small amount of oil even after the deoiling process. The oil component included in the raw material may increase the calorific value of the solid fuel.

상기 탈유기(40)는 가열조(20)에서 배출된 (유기물)배출물로부터 오일을 분리할 수 있으면 사용 가능하며, 예를 들어 중력 여과식(여과망), 원심 분리식, 롤 방식 등을 포함한다. 상기 탈유기(40)는 통상적인 탈수기, 예를 들어 원심 탈수기나 벨트 프레스(belt press) 등을 사용 할 수 있다. 특히, 상기 탈유 공정에서는 원심 탈수기의 경우 오일이 배출되는 부분(오일 배출 통로)이 작은 슬러지에 의해 막힐 수 있으므로, 고압으로 오일 성분을 짜내는 롤 방식의 착유기 등을 사용하는 것이 좋다. 이때, 원료(바이오매스와 폐제지슬러지)로부터 분리된 오일은, 폐유저장조(30)로 환류(return)되어, 중탕/가열을 위한 가열조(20)의 오일로 재사용될 수 있다. The deoiler 40 can be used as long as it can separate oil from the (organic) discharge discharged from the heating tank 20, and includes, for example, gravity filtration (filtration net), centrifugal separation, roll method, and the like. . The deoiler 40 may use a conventional dehydrator, for example, a centrifugal dehydrator or a belt press. Particularly, in the deoiling step, in the case of the centrifugal dehydrator, the portion where the oil is discharged (oil discharge passage) may be blocked by small sludge. Therefore, it is preferable to use a milking machine of a roll type such as squeezing oil components at high pressure. At this time, the oil separated from the raw material (biomass and waste paper sludge) is returned to the waste oil storage tank 30, it can be reused as the oil of the heating bath 20 for bath / heating.

성형 단계Forming steps

상기와 같이 탈유된 유기물을 성형기(70)에 투입하여 고체 또는 반고체상태의 성형체로 성형한다. 이때, 탈유된 유기물에는 바이오매스와 폐제지슬러지는 물론 소량의 오일 성분이 포함되어 있다. 상기 성형체는 압출 성형 또는 사출 성형 등을 통해 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 성형체는 고체 또는 반고체상태로서, 예를 들어 구형, 원기둥형 및 다각기둥형(예를 들어, 삼각기둥형, 사각기둥형, 육각기둥형 등) 등의 형상을 가질 수 있다. 또한, 성형체는 통상의 연탄이나 조개탄 등의 형상을 가질 수 있다. 성형체는, 바람직하게는 펠렛(pellet) 형상을 가지는 것이 좋다. 즉, 본 발명에 따라 제조된 고체연료는, 바람직하게는 펠렛 형상을 가질 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 성형체는 직경이 3mm ~ 30mm이고, 길이가 10mm ~ 100mm인 원기둥형의 펠렛 형상을 가질 수 있다. 이때, 탈유된 유기물(원료)은, 예를 들어 도 4에 보인 펠렛 압출 성형기(70)로 공급되어 반고체상태의 펠렛 성형체로 성형될 수 있다. The deoiled organic substance is introduced into the molding machine 70 and molded into a solid or semi-solid shaped body. At this time, the deoiled organics contain a small amount of oil as well as biomass and waste paper sludge. The molded body may have various shapes through extrusion molding or injection molding. The molded body may be in a solid or semi-solid state, and may have, for example, a spherical shape, a cylinder shape, and a polygonal shape (for example, a triangular column shape, a square column shape, a hexagonal column shape, and the like). In addition, the molded article may have a shape such as ordinary briquettes or briquettes. The molded article preferably has a pellet shape. That is, the solid fuel produced according to the present invention may preferably have a pellet shape. For example, the molded body may have a cylindrical pellet shape having a diameter of 3 mm to 30 mm and a length of 10 mm to 100 mm. At this time, the deoiled organic material (raw material), for example, may be supplied to the pellet extrusion machine 70 shown in Figure 4 may be molded into a semi-solid pellet molding.

도 5를 참조하여 설명하면, 상기 압출 성형기(70)는 압출수단(72)과 성형다 이(74)를 포함할 수 있다. 상기 압출수단(72)은 롤러나 스크류 등으로부터 선택될 수 있다. 도 5에서는 상기 압출수단(72)으로서 모터(도시하지 않음)에 의해 회전되는 롤러를 예시하였다. 또한, 상기 성형다이(74)는 도시된 바와 같이 다수 개 설치될 수 있으며, 이러한 성형다이(74)는 그의 단면이 원형 또는 다각형 등인 파이프 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 성형다이(74)는 회전플레이트(73)에 착설되어 회전될 수 있다. 이때, 상기 회전체(73)는 축(75)에 결합되어 어느 한 방향으로 회전된다. 원료 주입조(71)에 유입된 원료는 압출수단(72)의 압력에 의해 성형다이(74)로 압출된다. 도 5에 보인 압출 성형기(70)는 예시적인 것으로서, 본 발명에서 사용될 수 있는 압출 성형기(70)는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 압출수단(72)과 성형다이(74)를 포함하는 것이면 좋다. Referring to FIG. 5, the extrusion machine 70 may include an extrusion means 72 and a molding die 74. The extrusion means 72 may be selected from a roller or a screw. 5 illustrates a roller rotated by a motor (not shown) as the extrusion means 72. In addition, a plurality of forming dies 74 may be installed as shown, and the forming dies 74 may have a pipe shape whose cross section is circular or polygonal. In addition, the molding die 74 may be mounted on the rotating plate 73 and rotated. At this time, the rotating body 73 is coupled to the shaft 75 is rotated in any direction. The raw material introduced into the raw material injection tank 71 is extruded to the molding die 74 by the pressure of the extrusion means 72. Extrusion molding machine 70 shown in Figure 5 is an example, the extrusion molding machine 70 that can be used in the present invention may have a variety of structures, and may include an extrusion means 72 and a molding die 74.

아울러, 위와 같은 압출 성형기(70)를 통해 성형된 성형체는, 직경이 3mm ~ 30mm인 원기둥형의 펠렛 형상을 가질 수 있다. 또한, 성형체는 적정 길이로 절단될 수 있다. 예를 들어, 성형기(70)에서 압출된 성형체는 절단기를 통해 10mm ~ 100mm의 길이로 절단될 수 있다. 아울러, 상기 탈유된 유기물(원료)은 상기 성형기(70)로 공급되기 이전에 분쇄기(50)를 통해 분쇄될 수 있다. 탈유된 유기물(원료)은 분쇄기(50)를 통해 예를 들어 30 ~ 100 메쉬(mesh) 크기로 분쇄될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the molded body formed through the extrusion molding machine 70 as described above may have a cylindrical pellet shape having a diameter of 3 mm to 30 mm. In addition, the molded body can be cut to an appropriate length. For example, the molded body extruded from the molding machine 70 may be cut into a length of 10mm ~ 100mm through a cutter. In addition, the deoiled organic material (raw material) may be pulverized through the grinder 50 before being supplied to the molding machine 70. The deoiled organic material (raw material) may be crushed, for example, to a size of 30 to 100 mesh through the grinder 50, but is not limited thereto.

한편, 본 발명에 따른 고체연료의 제조방법은 혼합단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 고체연료의 제조방법은, 본 발명의 제2형태에 따라서 다음의 4단계를 포함한다. On the other hand, the method for producing a solid fuel according to the present invention may further comprise a mixing step. Specifically, the method for producing a solid fuel according to the present invention includes the following four steps according to the second aspect of the present invention.

(1) 바이오매스 및 폐제지로부터 선택된 하나 이상의 유기물을 오일이 수용된 가열조(20)에 투입하여 중탕, 가열하되, 수분 증발에 의해 생성된 기포가 억제되도록 상기 가열조(20)에 기포억제제를 분무해가며 중탕, 가열하는 중탕/가열 단계(1) At least one organic material selected from biomass and waste paper is introduced into a heating bath 20 containing oil, and heated in a hot bath, whereby a bubble suppressant is added to the heating bath 20 to suppress bubbles generated by evaporation of water. Bath / heating stage

(2) 상기 가열조(20)에서 배출된 유기물로부터 오일을 분리하는 탈유단계(2) Deoiling step of separating the oil from the organic matter discharged from the heating tank 20

(3) 상기 탈유된 유기물에 바인더, 오일 및 유화제로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 혼합단계(3) a mixing step of mixing at least one selected from the group consisting of a binder, an oil and an emulsifier to the deoiled organic material

(4) 상기 혼합물을 성형체로 성형하는 성형단계(4) a molding step of molding the mixture into a molded body

또한, 본 발명의 다른 형태에 따라서, 상기 성형단계 이후에 진행되는 것으로서, 상기 성형체를 건조시키는 건조단계 또는 상기 성형체를 탄화시키는 탄화단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 중탕/가열단계, 탈유단계 및 성형단계는 전술한 바와 같다. 이하, 상기 혼합단계, 건조단계 및 탄화단계를 설명하면 다음과 같다. In addition, according to another aspect of the present invention, as the progress after the forming step, may further comprise a drying step of drying the molded body or a carbonization step of carbonizing the molded body. In this case, the bath / heating step, the deoiling step and the forming step are as described above. Hereinafter, the mixing step, the drying step and the carbonization step will be described.

혼합단계Mixing stage

혼합단계에서는 혼합기(60)를 통해 탈유된 유기물(원료)에 바인더, 오일 및 유화제로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상이 첨가 혼합된다. 이때, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 탈유된 유기물(원료)은 분쇄기(50)를 거쳐 분쇄된 후에 혼합기(60)에 공급될 수 있다.In the mixing step, at least one selected from the group consisting of a binder, an oil and an emulsifier is added and mixed to the organic matter (raw material) deoiled through the mixer 60. 1 and 3, the deoiled organic material (raw material) may be supplied to the mixer 60 after being pulverized through the grinder 50.

상기 바인더는 원료, 즉 바이오매스와 폐제지슬러지 등을 결합시키기 위한 것으로서, 결합력(접착성)을 가지는 것이면 사용 가능하다. 상기 바인더는, 바람직하게는 연소 시 염소(Cl), 황(S) 등의 유독물질을 배출하지 않는 것을 사용하는 것이 좋다. 구체적인 예를 들어, 상기 바인더는 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 리그닌(lignin) 및 전분(starch) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 리그닌(lignin)은 목재(펄프)로부터 추출된 순수 리그닌(virgin lignin) 및 목재를 가공하여 종이의 원료를 만들 때 부산물로 배출되는 폐리그닌(waste lignin)을 포함한다. 상기 폴리비닐아세테이트, 리그닌 및 전분은 연소 시 염소(Cl), 황(S) 등을 배출하지 않으면서 폐제지슬러지 및 오일 성분(폐유 등) 등과 혼화성도 양호하여 본 발명에 바람직하다. 상기 바인더는, 특별히 한정하는 것은 아니지만 유기물 100중량부(수분을 제외한 건조 중량 기준으로 바이오매스와 폐제지슬러지의 혼합 100중량부 기준)에 대하여 0.5 ~ 20중량부로 포함될 수 있다. 이때 바인더의 함량이 0.5중량부 미만이면 결합력이 약해져 성형성(제품의 형태 유지성) 및 강도 등이 떨어질 수 있으며, 20중량부를 초과하면 상대적으로 바이오매스와 폐제지슬러지 등의 함량이 작아져 재활용성 및 발열량 면에서 바람직하지 않을 수 있다. The binder is for bonding raw materials, that is, biomass and waste paper sludge, and the like, and can be used as long as it has a bonding force (adhesiveness). Preferably, the binder is one that does not discharge toxic substances such as chlorine (Cl) and sulfur (S) during combustion. As a specific example, it is preferable to use one or two or more mixtures selected from the group consisting of polyvinyl acetate, lignin, starch, and the like. At this time, the lignin includes pure lignin extracted from wood (pulp) and waste lignin (waste lignin) discharged as a by-product when processing the wood to make a raw material of paper. The polyvinylacetate, lignin and starch are preferred for the present invention because they have good miscibility with waste paper sludge and oil components (waste oil, etc.) without chlorine (Cl), sulfur (S) and the like during combustion. The binder is not particularly limited, but may be included in an amount of 0.5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of an organic material (based on 100 parts by weight of a mixture of biomass and waste paper sludge based on dry weight except moisture). At this time, when the content of the binder is less than 0.5 parts by weight, the bonding strength may be weakened, thereby reducing the moldability (shape retention of the product) and the strength, and when the content is more than 20 parts by weight, the content of biomass and waste paper sludge may be relatively reduced. And in terms of calorific value.

또한, 상기 혼합단계에서 첨가되는 오일은 전술한 바와 같다. 구체적으로, 혼합단계에서의 오일은, 바람직하게는 폐유로서 폐식용유, 자동차유, 선박유, 절연유, 기어유 및 터빈유 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합을 사용하는 것이 좋다. 이러한 오일은 발열량 증가를 위해 첨가되며, 바람직하게 는 폐유저장조(30)에서 공급될 수 있다. 이때, 오일은 성형체 전체 중량 기준으로 0.1 ~ 30.0중량부가 되도록 적정량 첨가하는 것이 좋다. 오일의 함량이 너무 작으면 발열량에서 다소 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 오일의 함량이 너무 많으면 강도 면에서 바람직하지 않고, 성형 단계에서 반고체 상태나 고체 상태의 성형체를 제조하기 어려울 수 있다. In addition, the oil added in the mixing step is as described above. Specifically, the oil in the mixing step is preferably used as one or two or more selected from the group consisting of waste cooking oil, automobile oil, marine oil, insulating oil, gear oil and turbine oil as waste oil. Such oil is added to increase the calorific value, and may be preferably supplied from the waste oil storage tank 30. At this time, the oil is preferably added in an appropriate amount so that 0.1 to 30.0 parts by weight based on the total weight of the molded body. If the oil content is too small, it may be somewhat undesirable in calorific value. In addition, too much oil content is undesirable in terms of strength, and it may be difficult to prepare a molded body in a semi-solid state or a solid state in the forming step.

아울러, 상기와 같이 혼합단계에서 오일이 첨가된 경우, 상기 오일은 폐제지슬러지 등과의 혼화성이 떨어질 수 있는데, 이때 상기 유화제는 이를 개선한다. 즉, 유화제의 첨가에 의해 오일은 폐제지슬러지 등과 혼합기(60)에서 균일하게 혼합될 수 있다. 이러한 유화제는 친유성 계면활성제, 친수성 유화안정제 및 친유성 유화안정제 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다. 아울러, 후속하는 성형단계에서는 열이 수반되는데, 이때 열에 의해 증발된 수분이 폐유와 접촉하여 기포를 발생시킬 수 있다. 이러한 기포 발생을 방지할 수 있도록 상기 유화제는 알코올(메틸알코올, 에틸알코올 및 프로필알코올 등) 및 디메틸 폴리실록산(dimethyl polysiloxane)으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 이들의 혼합을 사용하는 것이 좋다. 즉, 유화제로서, 상기 알코올이나 디메틸 폴리실록산을 사용하는 경우, 폐유와 폐제지슬러지 등의 혼화성을 좋게 함은 물론 성형단계에서의 기포 발생을 방지할 수 있다. 상기 유화제는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 유기물 100중량부(수분을 제외한 건조 중량 기준으로 바이오매스와 폐제지슬러지의 혼합 100중량부 기준)에 대하여 0.05 ~ 10중량부로 포함될 수 있다. 이때, 유화제의 함량이 0.05중량부 미만이면 이의 함유에 따른 유화 개선능 및 기포 방지능 등 이 양호하지 않을 수 있으며, 10중량부를 초과하는 경우 과잉 함유에 따른 상승효과가 그다지 크지 않을 수 있다. In addition, when oil is added in the mixing step as described above, the oil may be incompatible with waste paper sludge, etc., wherein the emulsifier improves this. That is, the oil may be uniformly mixed in the waste paper sludge or the like by the addition of the emulsifier in the mixer 60. Such emulsifiers may be used one or more selected from lipophilic surfactants, hydrophilic emulsion stabilizers and lipophilic emulsion stabilizers. In addition, subsequent molding steps involve heat, where moisture evaporated by heat may contact the waste oil and generate bubbles. In order to prevent such bubbles from occurring, the emulsifier may be selected from the group consisting of alcohols (methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, etc.) and dimethyl polysiloxane, or a mixture thereof. That is, when the alcohol or dimethyl polysiloxane is used as the emulsifier, it is possible to improve the miscibility of waste oil and waste paper sludge and the like, as well as to prevent bubbles from forming. The emulsifier is not particularly limited, but may be included in an amount of 0.05 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic material (based on 100 parts by weight of the mixture of biomass and waste paper sludge based on dry weight except moisture). At this time, when the content of the emulsifier is less than 0.05 parts by weight may not be good emulsification improvement ability and anti-foaming ability according to the content thereof, if the content exceeds 10 parts by weight may not be very significant synergistic effect due to excess content.

또한, 상기 혼합단계에서는 각 원료들의 균일한 분산이 도모되도록 초음파를 부여할 수 있다. 즉, 혼합기(60) 내에서 각 원료들을 교반함과 동시에 초음파를 부여할 수 있다. In addition, in the mixing step, it is possible to give ultrasonic waves so that the uniform dispersion of each raw material. That is, while stirring the raw materials in the mixer 60 may be given ultrasonic waves.

건조 단계Drying step

상기 성형단계를 통해 성형된 성형체는 건조될 수 있다. 성형체는, 바람직하게는 수분함량 10중량% 이하, 구체적으로는 수분함량이 0.01 ~ 10중량%가 되도록 건조될 수 있다. 건조에 의해 고체연료가 가져야 할 법제상의 함수율 조건(함수율 10중량% 이하)을 만족할 수 있다. 건조는 진공건조 또는 70 ~ 200℃(바람직하게는 80 ~ 180℃)에서 열풍 건조하는 방법으로 수행될 수 있다. 이러한, 건조 단계는 선택적인 것으로서, 상기 건조 단계는 생략되어도 좋다. 성형체는 건조를 거치지 않고 탄화 단계를 거치는 경우, 탄화와 함께 건조가 동시에 진행된다. The molded body formed through the molding step may be dried. The molded body may be dried such that the water content is preferably 10% by weight or less, specifically, 0.01 to 10% by weight. Drying can satisfy the legal moisture content condition (water content of 10 wt% or less) that the solid fuel should have. Drying may be carried out by vacuum drying or hot air drying at 70 to 200 ° C (preferably 80 to 180 ° C). This drying step is optional, and the drying step may be omitted. When the molded product is subjected to a carbonization step without undergoing drying, drying proceeds simultaneously with carbonization.

탄화 단계Carbonization stage

탄화는 성형 단계 이후에, 또는 건조 단계 이후에 진행될 수 있다. 성형체는 바람직하게는 저온 탄화된다. 고체연료는 저온 탄화에 의해 발열량이 높아지고, 내구성(강도 등)이 향상된다. 즉, 본 발명에 따르면, 저온 탄화된 경우, 탄화되기 전보다 발열량 및 내구성(강도 등)이 증가된다. 아울러, 저온 탄화에 의해 악취가 제거되어, 악취가 거의 없다. Carbonization may proceed after the forming step or after the drying step. The molded body is preferably low temperature carbonized. The solid fuel has a high calorific value due to low temperature carbonization, and the durability (strength, etc.) is improved. That is, according to the present invention, in the case of low temperature carbonization, the calorific value and durability (strength, etc.) are increased than before carbonization. In addition, odor is removed by low temperature carbonization, and there is almost no odor.

저온 탄화는 100℃ ~ 350℃의 온도 하에서 진행된다. 저온 탄화는 진공 또는 통기가 되지 않는 밀폐된 공간에서 진행되면 좋다. 이때, 상기 온도 범위는 본 발명의 목적 달성을 위한 중요한 기술적 수단으로 작용한다. 이때, 온도가 100℃ 미만이면 탄화가 일어나지 않아 발열량 및 내구성(강도 등) 향상을 도모하기 어려우며, 온도가 350℃를 초과하면 오히려 발열량 증가 대비 내구성 감소 정도가 더 증가할 수 있다. 이러한 탄화공정은 성형체를 적정 크기로 절단한 후, 100℃ ~ 350℃로 유지되는 진공 또는 밀폐 저장조(90, 도 6 참조)에 저장함으로써 진행될 수 있다. 또한, 상기 탄화공정은 대기압(1atm) 하에서, 예를 들어 성형다이(74, 도 5 참조)를 사용하는 경우에는 상기 성형다이(74) 100℃ ~ 350℃로 가온함으로써 진행될 수 있다. 탄화공정은 상기 방법 외에 다양한 방법으로 진행될 수 있다. 이때, 탄화 온도는 오일의 함량에 따라 상기 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 오일의 함량이 2 내지 30중량부인 경우, 진공 또는 밀폐된 공간에서 100℃ ~ 200℃에서 탄화시키는 것이 좋다. Low temperature carbonization proceeds under a temperature of 100 ° C to 350 ° C. Low temperature carbonization may be carried out in a closed space that is not vacuumed or ventilated. At this time, the temperature range serves as an important technical means for achieving the object of the present invention. At this time, if the temperature is less than 100 ℃ carbonization does not occur, it is difficult to improve the calorific value and durability (strength, etc.), if the temperature exceeds 350 ℃, the degree of durability reduction compared to the increase in the calorific value may increase. This carbonization process may be performed by cutting the molded body to an appropriate size, and then storing the molded product in a vacuum or sealed storage tank 90 (see FIG. 6) maintained at 100 ° C to 350 ° C. In addition, the carbonization process may be performed by heating the molding die 74 to 100 ° C. to 350 ° C. under atmospheric pressure (1 atm), for example, when using the molding die 74 (see FIG. 5). The carbonization process may be carried out in various ways in addition to the above method. At this time, the carbonization temperature may be appropriately selected within the range according to the oil content. For example, when the content of oil is 2 to 30 parts by weight, it is preferable to carbonize at 100 ° C to 200 ° C in a vacuum or closed space.

아울러, 탄화 시간은 온도에 따라 다를 수 있지만, 예를 들어 밀폐 저장조(90)에 저장하여 탄화시키는 경우 2분 내지 72시간동안 진행될 수 있다. 즉, 성형체를 100℃ ~ 350℃로 유지되는 진공 또는 밀폐 저장조(90)에 2분 내지 72시간동안 저장하여 탄화시킬 수 있다. In addition, the carbonization time may vary depending on the temperature, but may be, for example, 2 minutes to 72 hours when carbonized by storing in an airtight storage tank 90. That is, the molded body may be carbonized by storing it in a vacuum or closed reservoir 90 maintained at 100 ° C to 350 ° C for 2 minutes to 72 hours.

저온 탄화공정은, 바람직하게는 다음과 같은 방법이 선택될 수 있다. In the low temperature carbonization process, the following method may be preferably selected.

먼저, 도 5를 참조하여 설명하면, 압출 성형기(70)의 성형다이(74)에서 토출 된 성형체는 고온이다. 즉, 압출수단(72)에 의해 가압되는 성형체와 성형다이(74)의 마찰에 의해 성형다이(74)로부터 토출된 성형체는 대략 130℃ 이상의 고온을 유지하고 있다. 이때, 상기 성형체를 밀폐 저장조(90)에 투입하여 밀폐 저장하면 자연 탄화될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 저장조(90)는 성형체가 수용되는 용기본체(92)와, 상기 용기본체(92)에 결합되어 밀폐시키는 뚜껑(94)을 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이 압출 성형기(70)에서 압출 토출된 성형체는 마찰에 의해 고온을 유지하고 있는데, 이를 밀폐 저장조(90)에 투입하여 밀폐 저장하면, 보온에 의해 100℃ ~ 350℃ 범위 내로 유지되어 성형체는 자연 탄화될 수 있다. 이때, 성형체는 밀폐 저장조(90)에서 2분 내지 72시간동안 저장될 수 있다. 또한, 마찰열이 부족하여 성형체의 온도가 낮은 경우, 전술한 바와 같이 성형다이(74)에 열을 가함으로써 성형체의 온도를 높일 수 있다. 아울러, 마찰열이 부족하여 성형체의 온도가 낮아 밀폐 저장조(90) 내의 온도가 너무 낮으면, 밀폐 저장조(90)를 가온하여 100℃ ~ 350℃가 유지되도록 할 수 있다.First, referring to FIG. 5, the molded body discharged from the molding die 74 of the extrusion machine 70 is hot. That is, the molded body discharged from the molding die 74 by friction between the molded body pressed by the extrusion means 72 and the molding die 74 maintains a high temperature of approximately 130 ° C or higher. In this case, when the molded body is put into the sealed storage tank 90 and sealed, it may be natural carbonized. As shown in FIG. 6, the reservoir 90 may include a container body 92 in which a molded body is accommodated, and a lid 94 coupled to and sealed by the container body 92. As described above, the molded body extruded and discharged from the extrusion molding machine 70 maintains a high temperature by friction, and when it is put into the sealed storage tank 90 and stored closed, the molded body is maintained in the range of 100 ° C. to 350 ° C. by thermal insulation. Can be carbonized naturally. At this time, the molded body may be stored for 2 minutes to 72 hours in the closed reservoir (90). In addition, when the frictional heat is insufficient and the temperature of the molded body is low, the temperature of the molded body can be increased by applying heat to the molding die 74 as described above. In addition, when the temperature of the molded body is low because the frictional heat is insufficient and the temperature in the sealed storage tank 90 is too low, the sealed storage tank 90 may be heated to maintain 100 ° C to 350 ° C.

본 발명에 따르면, 상기 저온 탄화공정에 의해 발열량 및 내구성이 증가되고, 악취가 제거된다. 또한, 별도의 건조공정을 진행하지 않아도 상기 탄화공정에 의해 수분함량 10중량% 이하로 건조된다. 아울러, 탄화공정에 의해 원료가 결집되어 바인더를 사용하지 않아도 고체연료는 그 형태를 유지한다. 이에 따라, 건조공정 및 바인더공정 등이 배제되어 제조공정이 단축될 수 있다. According to the present invention, the calorific value and durability are increased by the low temperature carbonization process, and odors are removed. In addition, the drying process is dried to 10% by weight or less by the carbonization process without performing a separate drying process. In addition, even when the raw materials are aggregated by the carbonization process and no binder is used, the solid fuel retains its shape. Accordingly, the manufacturing process can be shortened by eliminating the drying process and the binder process.

이상의 공정을 통해 수득된 고체연료는 기타 통상적인 후처리 공정을 거칠 수 있으며, 후처리 공정은 예를 들어 표면에 묻어 있는 분진의 제거공정 및 포장공정 등을 들 수 있다. The solid fuel obtained through the above process may be subjected to other conventional post-treatment processes, and the post-treatment process may include, for example, a dust removal process and a packaging process on the surface.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 원료로서 사용되는 바이오매스와 폐제지슬러지가 중탕, 가열에 의해 수분함량(함수율)이 최소화되어 제조공정이 개선된다. 구체적으로, 수분이 순식간에 최소화되어 건조공정이 간소화 된다. 또한, 압출(압축)이나 건조공정에서 기포 발생이 감소되어 공극 형성에 따른 물성 저하를 방지할 수 있으며, 제품 형태가 변하지 않아 성형성이 개선된다. 또한, 강도가 향상되어 취급이 용이하다. 그리고 바이오매스, 폐제지슬러지 및 폐유를 고체연료의 자원으로 재활용할 수 있음은 물론 연소 시 발열량이 높다. According to the present invention described above, the biomass and waste paper sludge used as raw materials are minimized by the water bath and heating to improve the manufacturing process (water content). Specifically, the moisture is minimized in a flash, thereby simplifying the drying process. In addition, the generation of bubbles in the extrusion (compression) or drying process can be reduced to prevent the lowering of physical properties due to the formation of voids, and the form of the product does not change, thereby improving the formability. In addition, the strength is improved, and handling is easy. In addition, biomass, waste paper sludge, and waste oil can be recycled as a resource for solid fuels, as well as high calorific value during combustion.

아울러, 연소 시 수분을 제외한 배출물질의 중량기준으로 회분 20중량%이하, 염소(Cl) 2.0중량%이하, 황(S) 0.6중량%이하로서, 고체연료가 가져야 할 법제상의 조건(자원절약과 재활용 촉진에 관한 법률 제25조의3 제2항 관련)을 만족한다. In addition, under 20% by weight of ash, 2.0% by weight of chlorine (Cl), and 0.6% by weight of sulfur (S), based on the weight of emissions, excluding moisture during combustion, the legal conditions that solid fuel should have (resource saving and Satisfies Article 25-3 (2) of the Recycling Promotion Act.

또한, 탄화공정이 진행되는 경우, 탄화전보다 발열량 및 내구성이 향상되고, 악취가 제거된다. 그리고, 건조공정이나 바인더 혼합공정이 배제되어 제조공정을 단축시킬 수 있다. In addition, when the carbonization process proceeds, the calorific value and durability are improved and the odor is removed than before carbonization. In addition, the drying step and the binder mixing step can be eliminated, thereby shortening the manufacturing step.

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 예시적인 것으로서, 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the Example and comparative example of this invention are illustrated. The following examples are illustrative and are provided only to assist in understanding the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 고체연료는 원료로서 폐유(오일)와 폐제지슬러지를 포함하는 것이 바람직한데, 이때 폐유의 종류에 따른 성분조사와, 각 제지회사별로 배출되는 폐제지슬러지의 특성 연구가 선행되어야 할 것이다. 하기 [표 1]은 폐유의 종류에 따른 성분조사 결과이고, [표 2]는 제지 생산 품목별 폐제지슬러지의 성분조사 결과이다. The solid fuel according to the present invention preferably comprises waste oil (oil) and waste paper sludge as raw materials. At this time, the component investigation according to the type of waste oil and the characteristics of the waste paper sludge discharged by each paper company should be preceded. will be. [Table 1] is the result of the component investigation according to the type of waste oil, [Table 2] is the result of the component investigation of waste paper sludge for each paper production item.

< 폐유의 종류에 따른 성분조사 결과 >                   <Result of ingredient investigation by type of waste oil> 항목Item 폐유의 종류Type of waste oil 자동차유Automotive oil 선박유Ship oil 절연유Insulation oil 기어유Gear oil 터빈유Turbine oil 잔류탄소(중량%)Residual carbon (wt%) 1.431.43 0.660.66 0.090.09 0.050.05 0.050.05 수분 및 침전물(Vol%)Moisture and Sediment (Vol%) 0.040.04 8.08.0 -- -- -- 회분(중량%)Ash (% by weight) 0.6640.664 0.6030.603 0.090.09 0.0440.044 0.0440.044 황분(중량%)Sulfur (% by weight) 0.26~0.350.26-0.35 0.810.81 0.540.54 0.0320.032 0.0040.004 중금속(mg/kg)Heavy metals (mg / kg) Cd 및 그 화합물Cd and its compounds 1One 1One 1One 1미만Less than 1 1One Pb 및 그 화합물Pb and its compounds 불검출Not detected 1미만Less than 1 1One 88 1One Cr 및 그 화합물Cr and its compounds 불검출Not detected 1One 1One 1미만Less than 1 1One As 및 그 화합물As and its compounds 불검출Not detected 1미만Less than 1 0.01미만Less than 0.01 1미만Less than 1 1미만Less than 1

상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 폐유의 종류에 따라 황의 함량이 상이하므로, 고체연료가 가져야 법제상의 황 함량 조건(연소 시 수분을 제외한 배출물질 중 황의 중량 기준 : 0.6 중량% 이하)이 되도록 폐유의 종류 및 폐유의 함량을 고려하여 혼합하여야 한다. As shown in [Table 1], since the content of sulfur is different depending on the type of waste oil, the solid fuel should have a sulfur content condition (based on the weight of sulfur in the exhaust materials excluding moisture during combustion: 0.6 wt% or less). The type of waste oil and the amount of waste oil should be considered and mixed.

< 제지 생산 품목별 배출 슬러지의 특성 >             <Characteristics of discharged sludge by paper production item>
페이퍼 종류

Paper type
슬러지함량
(중량%)
Sludge content
(weight%)
고체(solid)
(중량%)
Solid
(weight%)
재(ash)
(중량%)
Ash
(weight%)
셀룰로오즈(cellulose)
(중량%)
Cellulose
(weight%)
페이퍼
(Paper)
Paper
(Paper)
21.8721.87 32.3432.34 30.0830.08 46.1946.19
뉴스프린트페이퍼
(News print paper)
Newsprint Paper
(News print paper)
28.6028.60 28.9228.92 31.9231.92 40.6240.62
크라프트페이퍼
(Kraft paper)
Kraft paper
(Kraft paper)
14.8614.86 28.4528.45 15.4515.45 61.2061.20
우드프리페이퍼
(Woodfree paper)
Wood Free Paper
(Woodfree paper)
5.79 5.79 35.2035.20 59.6359.63 28.9528.95
팃슈
(Tissues)
Chengshu
(Tissues)
31.7031.70 34.9334.93 36.5836.58 39.3739.37
기타
Etc
8.14 8.14 30.0830.08 34.7434.74 35.0735.07
평균
Average
20.7520.75 31.0431.04 32.1132.11 43.4443.44

폐제지슬러지의 고형분 함량은 탈수 정도를 나타내는바, 탈수가 많이 진행된 것일수록 운반 및 기타 후속처리 등이 용이하다. 또한 제지 공장에서의 배출된 폐제지슬러지의 회분은 종이의 제조 시 활석, 고령토, 탄산칼슘 등의 각종 광물질 충진제에 따라 다름을 알 수 있었다. 아울러, 제지슬러지의 수분에 관한 특성을 알아보기 위하여 함수율을 측정한 결과, 제지공장에서 배출된 제지슬러지에는 평균 27중량%의 순수 제지슬러지와 73중량%의 수분이 함유되어 있음을 알 수 있었다. The solid content of the waste paper sludge indicates the degree of dehydration. The more the dehydration progresses, the easier it is to transport and other subsequent treatments. In addition, the ash content of the waste paper sludge discharged from the paper mill was found to vary depending on various mineral fillers such as talc, kaolin, and calcium carbonate. In addition, the moisture content of the paper sludge was measured to determine the moisture content, it was found that the paper sludge discharged from the paper mill contains an average of 27% by weight of pure paper sludge and 73% by weight of water.

[실시예 1]Example 1

먼저, 수분함량이 약 42중량%인 목분(폐톱밥)과 우드프리페이퍼(Woodfree paper)를 주로 생산하는 공장에서 배출되는 것으로서 수분함량이 약 73중량%인 폐제지슬러지를 구입하였다. 그리고 상기 폐톱밥과 폐제지슬러지를 벨트 프레스로 탈수한 다음, 80℃에서 72시간 동안 건조시켜 수분함량이 약 12중량%가 되도록 한 후, 분쇄하였다. 그리고, 분쇄된 폐톱밥과 폐제지슬러지 분말을 2 : 1의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합물을 폐유(자동차유)가 수용된 반응기에 투입하였다. 그리고 반응기를 130℃까지 승온시킨 후, 초음파 진동을 부여하면서 약 20분 동안 중탕, 가열하였다. 이때, 수증기 증발에 의한 기포가 발생하였는데, 프로필알코올 수용액을 분사해 본 결과 기포가 억제됨을 알 수 있었다. First, waste paper sludge having a water content of about 73% by weight was purchased from a factory that mainly produces wood flour (waste sawdust) and woodfree paper having a water content of about 42% by weight. Then, the waste sawdust and waste paper sludge were dehydrated by a belt press, and then dried at 80 ° C. for 72 hours to obtain a water content of about 12 wt%, and then ground. The ground sawdust and waste paper sludge powder were mixed at a weight ratio of 2: 1, and the mixture was put into a reactor containing waste oil (automotive oil). The reactor was heated up to 130 ° C., and then heated and heated for about 20 minutes while applying ultrasonic vibration. At this time, bubbles were generated by vapor evaporation, and it was found that the bubbles were suppressed by spraying the aqueous propyl alcohol solution.

다음으로, 여과막을 이용하여 폐유로부터 튀겨진 폐톱밥과 폐제지슬러지를 걸러내었다. 그리고 걸러낸 폐톱밥과 폐제지슬러지의 혼합물에 폐유(자동차유), 바인더 및 유화제를 첨가하되, 상기 폐제지슬러지 100중량부를 기준으로 폐유(자동차유) 20중량부, 바인더로서 폴리비닐아세테이트 7중량부 및 유화제로서 프로필알코올 0.5중량부를 첨가하여 혼합하였다. 그리고 상기 혼합물을 압출 성형기에 투입하여 펠렛 형상으로 성형 및 절단한 다음, 150℃에서 열풍 건조하여 직경 6 mm, 길이 20 mm의 펠렛(고체연료)을 제조하였다.Next, using a filtration membrane, the waste sawdust and waste paper sludge fried from waste oil were filtered out. Then, waste oil (car oil), a binder, and an emulsifier are added to the mixture of the filtered waste sawdust and waste paper sludge. 0.5 parts by weight of propyl alcohol as a part and an emulsifier were added and mixed. Then, the mixture was introduced into an extrusion molding machine, molded and cut into pellets, and hot-air dried at 150 ° C. to prepare pellets (solid fuel) having a diameter of 6 mm and a length of 20 mm.

상기 제조된 펠렛(고체연료)에 대하여, 연소 시 발열량, 회분량, 염소 함유량, 황 함유량 등을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다. For the pellets (solid fuel), the calorific value, the ash content, the chlorine content, the sulfur content, and the like during combustion were evaluated, and the results are shown in the following [Table 3].

< 우드프리페이퍼공장의 폐제지슬러지를 이용한 고체연료 시험 결과 >     <Test results of solid fuel using waste paper sludge from Wood Free Paper Factory> 시험항목Test Items 단위unit 결과치Results 시험방법Test Methods 고정탄소Fixed carbon 중량%weight% 5.85.8 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 수분moisture 중량%weight% 2.52.5 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 회분Ash 중량%weight% 2.72.7 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 휘발분Volatility 중량%weight% 89.089.0 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 발열량Calorific value kcal/kgkcal / kg 69246924 KS E 3707 : 2001KS E 3707: 2001
기체

gas
ClCl 중량%weight% 0.060.06 ASTM D 2361 : 2002ASTM D 2361: 2002
SS 중량%weight% 0.040.04 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard)
중금속

heavy metal
HgHg 중량%weight% 검출안됨Not detected 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard)
CdCD 중량%weight% 검출안됨Not detected 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard) PbPb mg/kgmg / kg 5.785.78 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard) AsAs mg/kgmg / kg 0.80.8 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard)

[실시예 2][Example 2]

실시예 1과 동일하게 실시하되, 폐제지슬러지로서 뉴스프린트페이퍼(News print paper)를 주로 생산하는 공장의 폐제지슬러지를 구입하여 사용하였다. 그리고, 상기 폐제지슬러지를 벨트 프레스로 탈수한 다음, 80℃에서 72시간 동안 건조시켜 수분함량이 약 12중량%가 되도록 한 후, 분쇄하였다. 다음으로, 공장에서 구입한 폐제지슬러지(수분함량 73중량%)와 상기 분쇄된 폐제지슬러지 분말(수분함량 12중량%)을 혼합하였다. 그리고 폐톱밥과 상기 폐제지슬러지를 2 : 1로 혼합한 다음, 폐유(자동차유)가 수용된 반응기에 넣어 30분 동안 중탕, 가열하였다. 이때, 수증기 증발에 의해 기포가 발생하였는데, 디메틸폴리실록산을 분사해 본 결과 기포가 억제됨을 알 수 있었다. It carried out similarly to Example 1, but used the waste paper sludge of the factory which mainly produces News print paper as waste paper sludge. Then, the waste paper sludge was dehydrated by a belt press, and then dried at 80 ° C. for 72 hours to obtain a water content of about 12 wt%, and then ground. Next, the waste paper sludge (water content of 73% by weight) purchased at the factory and the ground waste paper sludge powder (water content of 12% by weight) were mixed. The waste sawdust and the waste paper sludge were mixed at 2: 1, and then placed in a reactor containing waste oil (automotive oil) for 30 minutes in a hot bath and heated. At this time, bubbles were generated by vapor evaporation. As a result of spraying dimethylpolysiloxane, the bubbles were suppressed.

다음으로, 여과막을 이용하여 폐유로부터 튀겨진 상기 폐톱밥과 폐제지슬러지를 걸러내었다. 그리고 걸러낸 폐톱밥과 폐제지슬러지의 혼합물에 폐유(자동차유), 바인더 및 유화제를 첨가하되, 상기 폐제지슬러지 100중량부를 기준으로 폐유(자동차유) 25중량부, 바인더로서 폴리비닐아세테이트 7중량부와 리그닌 3중량부, 및 유화제로서 프로필알코올 0.2중량부와 디메틸 폴리실록산 0.8중량부를 첨가하여 혼합하였다. 그리고 상기 혼합물을 압출 성형기에 투입하여 펠렛 형상으로 성형 및 절단한 다음, 150℃에서 열풍 건조하여 직경 6 mm, 길이 20 mm의 펠렛(고체연료)을 제조하였다.Next, the waste sawdust and waste paper sludge fried from waste oil were filtered out using a filtration membrane. Then, waste oil (car oil), a binder, and an emulsifier are added to the mixture of the filtered waste sawdust and waste paper sludge, based on 100 parts by weight of the waste paper sludge, 25 parts by weight of waste oil (car oil), and 7 weight of polyvinyl acetate as a binder. And 3 parts by weight of lignin and 0.2 parts by weight of propyl alcohol and 0.8 parts by weight of dimethyl polysiloxane were added and mixed as an emulsifier. Then, the mixture was introduced into an extrusion molding machine, molded and cut into pellets, and hot-air dried at 150 ° C. to prepare pellets (solid fuel) having a diameter of 6 mm and a length of 20 mm.

상기 제조된 펠렛(고체연료)에 대하여, 연소 시 발열량, 회분량, 염소 함유량, 황 함유량 등을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 4]에 나타내었다. For the pellets (solid fuel), the calorific value, the ash content, the chlorine content, the sulfur content, and the like during combustion were evaluated, and the results are shown in the following [Table 4].

< 뉴스프린트페이퍼공장의 폐제지슬러지를 이용한 고체연료 시험 결과 >    <Test results of solid fuel using waste paper sludge from Newsprint Paper Factory> 시험항목Test Items 단위unit 결과치Results 시험방법Test Methods 고정탄소Fixed carbon 중량%weight% 6.76.7 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 수분moisture 중량%weight% 2.12.1 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 회분Ash 중량%weight% 0.90.9 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 휘발분Volatility 중량%weight% 90.390.3 ASTM D 5142 : 2002ASTM D 5142: 2002 발열량Calorific value kcal/kgkcal / kg 69816981 KS E 3707 : 2001KS E 3707: 2001
기체

gas
ClCl 중량%weight% 0.070.07 ASTM D 2361 : 2002ASTM D 2361: 2002
SS 중량%weight% 0.090.09 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard)
중금속

heavy metal
HgHg 중량%weight% 검출안됨Not detected 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard)
CdCD 중량%weight% 검출안됨Not detected 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard) PbPb mg/kgmg / kg 6.426.42 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard) AsAs mg/kgmg / kg 1.141.14 한국환경자원공사(고형연료제품품질규격)Korea Environmental Resources Corporation (Solid Fuel Product Quality Standard)

상기 [표 3] 및 [표 4]에 나타난 바와 같이, 제조된 고체연료는 발열량이 6,900 kcal/kg 이상으로서 매우 우수함을 알 수 있었으며, 또한 고체연료가 가져야 할 법제상의 조건(수분함량 10중량% 이하, 연소 시 수분을 제외한 배출물질의 중량기준으로 회분 20중량% 이하, 염소 2.0중량% 이하, 황 0.6중량% 이하)을 만족함을 알 수 있었다. As shown in [Table 3] and [Table 4], the produced solid fuel was found to be very good as a calorific value of 6,900 kcal / kg or more, and also the legal conditions (solid content 10% by weight) that the solid fuel should have Hereinafter, it was found that 20 wt% or less of ash, 2.0 wt% or less of chlorine, and 0.6 wt% or less of sulfur) were satisfied based on the weight of the exhaust materials excluding the moisture during combustion.

[비교예 1 및 2][Comparative Examples 1 and 2]

상기 실시예 2와 비교하여 중탕, 가열을 실시하지 않고, 바인더와 유화제의 성분 및 함량을 달리한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 구체적인 성분 및 함량은 하기 [표 5]와 같다. Compared to Example 2, it was carried out in the same manner except that the bath and heating were not performed and the components and contents of the binder and the emulsifier were changed. Specific components and contents are shown in the following [Table 5].

< 고체연료의 성분 및 함량 >                    <Composition and Content of Solid Fuel> 비 고Remarks 실시예 1
(중량부)
Example 1
(Parts by weight)
실시예 2
(중량부)
Example 2
(Parts by weight)
비교예 1
(중량부)
Comparative Example 1
(Parts by weight)
비교예 2
(중량부)
Comparative Example 2
(Parts by weight)
폐톱밥 고형분Waste Sawdust Solids 200200 200200 200200 200200 폐제지슬러지Waste Paper Sludge 우드프리페이퍼Wood Free Paper 100100 -- 100100 100100 뉴스프린트페이퍼Newsprint Paper -- 100100 -- -- 폐유Waste oil 자동차유Automotive oil 2020 2525 2525 2525 바인더bookbinder 폴리비닐아세테이트Polyvinylacetate 77 77 77 -- 리그닌Lignin -- 33 -- -- 전분Starch -- -- -- 77 유화제Emulsifier 프로필알코올Propyl Alcohol 0.50.5 0.20.2 -- -- 디메틸 폴리실록산Dimethyl Polysiloxane -- 0.80.8 -- -- 중탕, 가열(130℃)Bath, heating (130 ℃) 20분20 minutes 30분30 minutes -- --

상기 실시예 및 비교예에 따른 고체연료(펠렛)에 대하여 압축강도를 평가하여 그 결과를 하기 [표 6]에 나타내었다. 압축강도는 제조된 고체연료(펠렛) 시료에 대하여 0.5kgf/㎠로 가압하여 시료가 파괴되었을 때의 최대하중으로 평가하되, 상대적 강도로서 실시예 1의 시료를 기준(실시예 1 = 1.00)으로 하여, 그 결과를 하기 [표 6]에 나타내었다. The compressive strength of the solid fuel (pellets) according to the examples and the comparative example was evaluated and the results are shown in the following [Table 6]. The compressive strength is evaluated by the maximum load when the sample is destroyed by pressing 0.5kgf / cm 2 against the prepared solid fuel (pellet) sample, but the relative strength is based on the sample of Example 1 (Example 1 = 1.00) The results are shown in the following [Table 6].

< 상대적 압축강도 평가 결과 >                   <Relative compressive strength evaluation results> 비 고
Remarks
실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2
상대적 강도
Relative strength
1.001.00 1.131.13 0.720.72 0.690.69

상기 [표 6]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라서 중탕, 가열이 실시됨과 동시에 유화제가 사용된 경우, 그렇지 않은 비교예보다 우수한 강도를 가짐을 알 수 있었다. 그리고 중탕, 가열 시간 및 유화제의 첨가량이 증가할수록 강도가 증가함을 알 수 있었다. As shown in Table 6 above, when the bath and heating were carried out according to the present invention and an emulsifier was used, it was found to have superior strength than the comparative example. It was also found that the strength increased as the amount of water bath, heating time and the amount of emulsifier increased.

이상의 실험예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 폐자원(바이오매스, 폐제지슬러지 및 폐유)을 고체연료로 재활용하되, 중탕 가열을 통해 수분함량이 최소화된 경우 강도가 향상됨을 알 수 있다. 또한, 제조된 고체연료는 법제상의 조건(수분함량, 회분함량, 염소 함량, 황 함량 등)을 만족함은 물론 발열량이 우수함을 알 수 있다.As can be seen from the above experimental example, according to the present invention, while recycling the waste resources (biomass, waste paper sludge and waste oil) as a solid fuel, it can be seen that the strength is improved when the water content is minimized by heating the bath. have. In addition, it can be seen that the manufactured solid fuel satisfies the legal conditions (water content, ash content, chlorine content, sulfur content, etc.) as well as excellent calorific value.

한편, 탄화공정에 따른 발열량 및 내구성 증가를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 실시하였다. On the other hand, the following experiment was carried out to confirm the heat generation and durability increase according to the carbonization process.

[실시예 3 ~ 11, 및 비교예 3 ~ 4][Examples 3 to 11 and Comparative Examples 3 to 4]

수분함량이 약 42중량%인 목분(폐톱밥)과, 우드프리페이퍼(Woodfree paper)를 주로 생산하는 공장에서 배출되는 것으로서 수분함량이 약 73중량%인 폐제지슬러지를 구입하였다. 그리고 상기 폐톱밥과 폐제지슬러지를 벨트 프레스로 탈수한 다음, 80℃에서 72시간 동안 건조시켜 수분함량 12중량%가 되도록 한 후, 분쇄하였다. 그리고, 분쇄된 폐톱밥과 폐제지슬러지 분말을 2 : 1의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합물을 폐유(폐식용유)가 수용된 반응기에 투입하였다. 그리고 반응기를 130℃까지 승온시킨 후, 초음파 진동을 부여하면서 약 20분 동안 중탕, 가열하였다. 이때, 수증기 증발에 의해 기포가 발생하였는데, 메틸알코올 수용액을 분사해 본 결과 기포가 억제됨을 알 수 있었다. Wood waste (waste sawdust) with a moisture content of about 42% by weight and waste paper sludge with a moisture content of about 73% by weight were purchased from a factory that mainly produces woodfree paper. Then, the waste sawdust and waste paper sludge were dehydrated by a belt press, and then dried at 80 ° C. for 72 hours to obtain a water content of 12 wt%, and then ground. The ground sawdust and waste paper sludge powder were mixed at a weight ratio of 2: 1, and the mixture was put into a reactor containing waste oil (waste oil). The reactor was heated up to 130 ° C., and then heated and heated for about 20 minutes while applying ultrasonic vibration. At this time, bubbles were generated by vapor evaporation, and it was found that the bubbles were suppressed by spraying the aqueous methyl alcohol solution.

다음으로, 여과막을 이용하여 폐유로부터 튀겨진 폐톱밥과 폐제지슬러지를 걸러내었다. 그리고 상기 걸러낸 폐톱밥과 폐제지슬러지의 혼합물에 폐유(폐식용유)를 첨가 혼합하고, 이를 압출 성형기에 투입하여 펠렛 형상의 성형체로 성형한 다음 절단하였다. Next, using a filtration membrane, the waste sawdust and waste paper sludge fried from waste oil were filtered out. Then, waste oil (waste cooking oil) was added and mixed to the mixture of the filtered waste sawdust and waste paper sludge, which was put into an extrusion molding machine, molded into pellet shaped bodies, and cut.

또한, 상기 성형체의 제조과정에서 폐유(폐식용유)의 첨가량을 달리하였는데, 성형체 원료 전체(폐톱밥+폐제지슬러지+폐식용유) 중에 첨가되는 폐식용유의 함량이 2중량부, 5중량부, 10중량부, 20중량부 및 30중량부가 되도록 하였다.In addition, the amount of waste oil (waste cooking oil) added in the manufacturing process of the molded body was different, the content of the waste cooking oil added to the whole raw material of the molded body (waste sawdust + waste paper sludge + waste cooking oil) is 2 parts by weight, 5 parts by weight, 10 By weight, 20 parts by weight and 30 parts by weight.

상기와 같이 제조된 성형체를 전기로에 투입하여 밀폐시킨 다음, 열을 가하여 탄화시켰다. 이때, 각 조성별(폐식용유의 함량)로 변성(탄화)이 일어나는 시점의 온도(탄화 온도)와, 상기 온도에서 탄화가 완결될 때까지의 시간(탄화 완결 시간)을 측정하여 그 결과를 하기 [표 7]에 나타내었다. The molded article prepared as described above was put in an electric furnace and sealed, and then carbonized by applying heat. At this time, the temperature (carbonization temperature) at the time of the modification (carbonization) occurs by each composition (content of the waste cooking oil), and the time (carbonization completion time) until the completion of the carbonization at the above temperature is measured by the following results It is shown in [Table 7].

아울러, 상기 과정에서 탄화 전과 탄화 후의 발열량(저위발열량), 내구성 및 악취를 측정하였으며, 그 결과를 하기 [표 7]에 나타내었다. 이때, 상기 발열량(저위발열량)은 KS E 3707(2001) 시험법에 따라 측정하였다. 또한, 내구성은 미리 직경 3.15nm의 체(ISO 3310-2에 규정)로 걸러진 펠렛 500± 50g을 0.01g 수준까지 무게를 측정하여 내구성시험기(CEN/TS 15210-1에 규정)에 넣고 분당 50± 2 회전을 주어 500회전 시험을 수행한 후에 다시 직경 3.15nm의 체로 거른 후, 체에 잔류 하고 있는 펠렛의 무게를 측정하여, 초기 질량에 대하여 남아 있는 펠렛의 질량비(%)로서, 하기 수학식을 통하여 구하였다. 그 결과는 하기 [표 7]에 나타내었다. In addition, the calorific value (low calorific value), durability and odor before and after carbonization were measured in the above process, and the results are shown in the following [Table 7]. At this time, the calorific value (low calorific value) was measured according to the KS E 3707 (2001) test method. In addition, the durability is measured by weighing 500 ± 50 g of pellets filtered by a sieve (specified in ISO 3310-2) with a diameter of 3.15 nm up to 0.01 g and placing it in a durability tester (specified in CEN / TS 15210-1). After 500 turns test with 2 turns, the sieve was again filtered through a sieve having a diameter of 3.15 nm, and then the weight of the pellet remaining in the sieve was measured. As the mass ratio of the remaining pellet to the initial mass, It was obtained through. The results are shown in the following [Table 7].

[수학식][Equation]

DU = (ma/me) x 100DU = (m a / m e ) x 100

DU : 내구성DU: durable

ma : 내구성 시험 후, 체로 거른 후의 펠렛 무게m a : Pellet weight after sieving after durability test

me : 내구성 시험 전, 체로 거른 후의 펠렛 무게m e : Pellet weight after sieving before durability test

< 조성별 물성 평가 결과 >                <Property Evaluation Results by Composition> 항 목Item 폐유함량
(중량부)
Waste oil content
(Parts by weight)
탄화
온도(℃)
carbonization
Temperature (℃)
탄화 완결
시간(분)
Carbonization
Minutes
발열량(kcal/kg)Calorific Value (kcal / kg) 내구성(%)durability(%) 악취stink
탄화 전Before carbonization 탄화 후After carbonization 탄화 전Before carbonization 탄화 후After carbonization 탄화 전Before carbonization 탄화 후After carbonization 실시예3
Example 3
2.02.0 170170 1515 41004100 43504350 87.7387.73 99.3799.37 있음has exist 없음none
실시예4
Example 4
5.05.0 160160 1515 46504650 48504850 83.0183.01 96.5496.54 있음has exist 없음none
실시예5
Example 5
10.010.0 155155 1515 52605260 54235423 77.3677.36 91.0391.03 있음has exist 없음none
실시예6
Example 6
20.020.0 150150 1010 58055805 59805980 67.5267.52 87.8887.88 있음has exist 없음none
실시예7
Example 7
30.030.0 140140 88 65306530 67106710 56.8756.87 85.7985.79 있음has exist 없음none

또한, 상기 실시예4(오일함량 5중량부)와 동일하게 실시하되, 탄화온도를 달리하여 탄화시켰다. 구체적으로, 오일함량이 5중량부인 성형체를 전기로에 투입하여 밀폐시킨 다음, 열을 가하되, 하기 [표 8]에 보인 바와 같이 각 시편(실시예 8 ~ 11 및 비교예 3 ~ 4)에 따라 온도를 달리하여 15분 동안 탄화시켰다. 탄화 후의 발열량 및 내구성을 상기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 [표 8]에 나타내었다. In addition, it was carried out in the same manner as in Example 4 (5 parts by weight of oil), but was carbonized at a different carbonization temperature. Specifically, the oil content of 5 parts by weight of the molded body is put in an electric furnace and sealed, and then heated, according to each specimen (Examples 8 to 11 and Comparative Examples 3 to 4) as shown in Table 8 below. Carbonization was carried out for 15 minutes at different temperatures. The calorific value and the durability after carbonization were measured in the same manner as above, and the results are shown in the following [Table 8].

< 탄화온도에 따른 발열량 및 내구성 측정 결과 >             <Result of calorific value and durability according to carbonization temperature> 비 고Remarks 탄화 전Before carbonization 탄화 후After carbonization 실시예4Example 4 실시예8Example 8 실시예9Example 9 실시예10Example 10 실시예11Example 11 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 탄화온도
(℃)
Carbonization temperature
(℃)
-- 160160 200200 250250 300300 350350 400400 500500
발열량
(kcal/kg)
Calorific value
(kcal / kg)
46504650 48504850 49034903 49634963 50295029 50885088 50525052 50605060
내구성
(%)
durability
(%)
83.0183.01 96.5496.54 96.9296.92 97.3897.38 95.2495.24 93.5293.52 87.3787.37 83.3383.33

상기 [표 7]에 나타낸 바와 같이, 폐유(오일)의 함량에 따라 발열량과 내구성이 달라짐을 알 수 있었다. 특히 본 발명에 따라서 저온 탄화된 경우 발열량과 내구성이 향상됨을 알 수 있었다. 즉, 탄화 된 경우(탄화 후)가 탄화 전보다 발열량 및 내구성이 증가됨을 알 수 있었다. 그리고 악취가 제거됨을 알 수 있었다. 또한, 상기 [표 8]의 비교예3 및 비교예4에서와 같이, 고온에서 탄화시킨 결과 발열량 증가 대비 내구성이 오히려 떨어짐을 알 수 있었다. As shown in [Table 7], it can be seen that the calorific value and durability vary depending on the amount of waste oil (oil). In particular, it can be seen that the calorific value and durability are improved when carbonized at low temperature according to the present invention. That is, the carbonization (after carbonization) was found to increase the calorific value and durability than before carbonization. And the odor was removed. In addition, as shown in Comparative Example 3 and Comparative Example 4 of the [Table 8], as a result of carbonization at a high temperature it can be seen that the durability rather than the increase in the amount of heat generated.

따라서 상기 실험예로부터 고체연료는 350℃ 이하의 온도에서 저온 탄화된 경우, 발열량이 높아지면서 양호한 내구성을 가짐을 알 수 있었다. Therefore, it can be seen from the above experimental example that the solid fuel has good durability as the calorific value increases when carbonized at low temperature at 350 ° C. or lower.

도 1은 본 발명의 예시적인 제1형태에 따른 고체연료의 제조공정도이다. 1 is a manufacturing process diagram of a solid fuel according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 예시적인 제2형태에 따른 제조공정도이다. 2 is a manufacturing process diagram according to the second exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 사용되는 제조장치의 일례를 보인 요부 단면 구성도이다. 3 is a sectional view showing the principal parts of an example of the manufacturing apparatus used in the present invention.

도 4는 본 발명에 사용되는 제조장치의 다른 예를 보인 요부 단면 구성도이다. 4 is a sectional configuration view of main parts showing another example of the manufacturing apparatus used in the present invention.

도 5는 본 발명에 사용되는 성형기의 예시적인 모습을 보인 단면도이다. 5 is a cross-sectional view showing an exemplary appearance of a molding machine used in the present invention.

도 6은 본 발명에 사용되는 밀폐 저장조의 예시적인 모습을 보인 사시도이다. Figure 6 is a perspective view showing an exemplary appearance of the sealed reservoir used in the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

10, 50 : 분쇄기 20 : 가열조10, 50: grinder 20: heating tank

30 : 폐유저장조 40 : 탈유기30: waste oil storage tank 40: deoiler

60 : 혼합기 70 : 성형기60: mixer 70: molding machine

80 : 건조기 90 : 밀폐 저장조80: dryer 90: airtight storage tank

Claims (8)

바이오매스 및 폐제지로부터 선택된 하나 이상의 유기물을 오일이 수용된 가열조에 투입하여 중탕, 가열하되, 수분 증발에 의해 생성된 기포가 억제되도록 상기 가열조에 기포억제제를 분무해가며 중탕, 가열하는 중탕/가열 단계; A bath / heating step in which at least one organic material selected from biomass and waste paper is added to a heating bath containing oil, and heated in a bath, while spraying a bubble inhibitor to the bath to suppress bubbles generated by evaporation of water. ; 상기 가열조에서 배출된 유기물로부터 오일을 분리하는 탈유단계; 및A deoiling step of separating oil from organic matter discharged from the heating tank; And 상기 탈유된 유기물을 성형체로 성형하는 성형단계를 포함하는 고체연료의 제조방법. Solid fuel manufacturing method comprising the step of molding the deoiled organic material into a molded body. 바이오매스 및 폐제지로부터 선택된 하나 이상의 유기물을 오일이 수용된 가열조에 투입하여 중탕, 가열하되, 수분 증발에 의해 생성된 기포가 억제되도록 상기 가열조에 기포억제제를 분무해가며 중탕, 가열하는 중탕/가열 단계; A bath / heating step in which at least one organic material selected from biomass and waste paper is added to a heating bath containing oil, and heated in a bath, while spraying a bubble inhibitor to the bath to suppress bubbles generated by evaporation of water. ; 상기 가열조에서 배출된 유기물로부터 오일을 분리하는 탈유단계; A deoiling step of separating oil from organic matter discharged from the heating tank; 상기 탈유된 유기물에 바인더, 오일 및 유화제로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 혼합단계; 및 Mixing at least one selected from the group consisting of a binder, an oil, and an emulsifier to the deoiled organic material; And 상기 혼합물을 성형체로 성형하는 성형단계를 포함하는 고체연료의 제조방법. Solid fuel manufacturing method comprising the step of molding the mixture into a molded body. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 성형체를 탄화시키는 탄화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 연료의 제조방법. And a carbonization step of carbonizing the molded body. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 중탕/가열단계는 가열조에 기포억제제를 분무해줌과 동시에 초음파 진동을 부여해주며 중탕, 가열하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법. The bath / heating step is a method for producing a solid fuel, characterized in that the spraying the bubble inhibitor in the heating bath and at the same time giving ultrasonic vibration, and the bath, heating. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 기포억제제는 알코올, 데카노익산(decanoic acid), 라우릭산(lauric acid), 마이리스틱산(myristic acid), 팔미틱산(palmitic acid), 스테아릭산(stearic acid), 올레익산(oleic acid), 미네랄오일(mineral oil), 옥시스테아린(oxystearine), 디메틸폴리실록산(dimethyl polysiloxane), 실리콘디옥사이드(silicon dioxide), 솔비탄모노스테아레이트(sorbitan monostearate) 및 실리콘수지(silicon resin)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법. The foam inhibitors alcohol, decanoic acid (lauric acid), lauric acid (lauric acid), mystic acid (myristic acid), palmitic acid (palmitic acid), stearic acid (stearic acid), oleic acid (oleic acid) One selected from the group consisting of mineral oil, oxystearine, dimethyl polysiloxane, silicon dioxide, sorbitan monostearate and silicon resin Or a mixture of two or more thereof. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 바이오매스는 곡물, 목재, 동물의 분뇨, 음식물 쓰레기 및 하수 슬러지로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법. The biomass is a method of producing a solid fuel, characterized in that at least one selected from the group consisting of grain, wood, animal manure, food waste and sewage sludge. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 폐제지는 종이, 신문지, 화장지, 기저귀 및 제지공장에서 배출된 폐제지슬러지로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법. The waste paper manufacturing method of the solid fuel, characterized in that at least one selected from the group consisting of paper, newspaper, toilet paper, diapers and waste paper sludge discharged from the paper mill. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 가열조는, 오일이 수용된 본체; 상기 본체를 가열하는 열공급부; 가열에 의해 발생된 수증기가 배출되는 배출구; 기포억제제를 분무하기 위한 분사구; 및 중탕/가열된 유기물을 토출시키기 위한 강제이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.The heating bath includes a main body containing oil; A heat supply unit for heating the main body; A discharge port through which steam generated by heating is discharged; An injection hole for spraying the bubble inhibitor; And a forced transfer means for discharging the hot water / heated organic matter.
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