KR20110066397A

KR20110066397A - 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 및 그 생산시스템과 생산방법

Info

Publication number: KR20110066397A
Application number: KR1020090123033A
Authority: KR
Inventors: 문영묵
Original assignee: 문영묵
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-06-17
Also published as: KR101255114B1

Abstract

본 발명은 톱밥(Sawdusst)을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 및 그 생산시스템과 생산방법에 관한 것으로, 톱밥원료 제조부(10)와; 톱밥원료를 건조하는 톱밥원료 건조부(20)와; 톱밥원료를 펠릿타입 신재생연료 제품으로 성형하는 신재생연료 성형부(30)와; 성형된 신재생연료를 이송 저장 및 포장하는 제품포장부(40) 및; 상기 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템을 제어하는 시스템 제어부(50)로 구성되며 톱밥제조과정에서 발생하는 분진을 효과적으로 제거할 수 있고, 톱밥건조과정에는 이중드럼드라이어를 사용하여 톱밥의 함수율에 따라 건조드럼의 운전조건을 자동조절함으로써 톱밥의 함수율을 펠릿 성형에 최적인 함수율이 되도록 하여 생산성의 증대를 달성할 수 있으며, 펠릿 성형과정에서 수분이나 점착도가 부족할 때 자동으로 수분을 공급하거나 점착제를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 생산된 제품의 운송에 공기 이송장치를 적용함에 따라 여러 장소로 쉽게 이송하고 다양하게 포장하거나 포장하지 않고 트럭에 적재할 수 있으며 트럭에 적재시 제품 투입구 높이를 자동으로 조절할 수 있도록 하여 적재를 용이하게 하면서도 간편하게 할 수 있어 적재비용 등의 절감과 제품 생산과정에서 폐열을 회수하여 사용함으로써 에너지의 절감으로 경제성이 탁월하며, 온실가스 배출량을 줄이는데 기여하는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

톱밥, 펠릿, 신재생연료, 박피기, 파쇄기, 송풍기, 싸이클론집진기, 에어록.

Description

톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 및 그 생산시스템과 생산방법{Pellet type novel recycled fuel using sawdust and production system and method thereof}

본 발명은 재생연료 및 그 생산시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 톱밥으로 펠릿타입의 연료를 제조하여 가정용 난방재료, 열병합발전소용 연료, 상업용 건물의 사우나실 등 스팀발생용 연료로 사용할 수 있는 톱밥을 이용한 펠렛타입의 신재생연료 및 그 생산시스템과 생산방법에 관한 것이다.

일반적으로 제재소, 건축공사장에서 발생·배출되는 목재, 합판, 폐가구 등 폐기물을 이용하여 신재생연료를 제공하는 수단은 에너지보존 및 재활용에 있어서 매우 긴박하고 중요하다.

건축공사장에서 발생되는 폐기물이나 폐가구 등의 목재류를 콘베이어로 운반이동하여 파쇄실로 투입, 파쇄실에서 파쇄처리한 파쇄물을 재활용하는 톱밥제조장치는 대한민국 특허등록 제 10-0543676 호에 잘 개시되어 있다.

이와 다른 재료이지만, 버섯재배장에서 발생되는 나무톱밥배지를 이용한 펠 렛연료화장치에 대하여는 대한민국 공개특허 공개번호 제 10-2009-0114961 호에 상세히 개시되어 있는데, 톱밥배지의 수집, 파쇄, 분리, 건조, 펠렛 및 브리켓성형공정으로 구성되어 있다.

한편, 상기와 같이 제조된 톱밥, 곡물류 유래의 연료용 스토브에 관하여는 국내 공개특허 공개번호 제 10-2008-0055629 호에 그리고 상기 톱밥연료를 톱밥저장용 호퍼와 톱밥이송용 이송수단을 사용하여 연소실로 공급하는 자동공급장치에 관하여는 국내실용신안공보 공고번호 제 1993-0006568 호에 각각 상세히 개시되어 있다.

본 발명자가 조사한 상기 선행기술들은 다양한 톱밥재료의 연료화장치 또는 톱밥연료의 이송 및 연소장치에 관한 것들이 대부분이었음이 확인되었다.

그러나, 지금까지 목질계 및 초본계 원료를 분쇄하여 톱밥으로 제조하고 이를 분진이 없이 건조하여 압축성형함으로써 펠릿화한 후 포장하여 제품화하기까지 일련의 공정시스템을 제시하여 산업화한 기술은 전혀 개시된 바 없었다.

본 발명의 신재생연료는 기존의 석탄이나 화석연료를 대체하는 대체연료로서 뿐만 아니라 온실가스 CO₂배출량도 1/12 이하로 줄일 수 있는 사회경제적 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 실정을 고려하여 종래 선행기술들에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 지금까지 개발되지 아니한 목질계 및 초본계 원료를 분쇄하여 톱밥을 제조하고 이를 건조한 다음 펠릿성형후 포장제품화함으로써 온실가스 CO₂의 배출량을 줄여주는 친환경적인 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 및 그 생산시스템과 생산방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템은 목질계 및 초본계 원료를 분쇄하여 톱밥원료를 제조하는 톱밥원료 제조부(10)와; 상기 톱밥원료 제조부(10)에서 제조된 톱밥원료를 건조하는 톱밥원료 건조부(20)와; 톱밥원료를 펠릿타입 신재생연료 제품으로 성형하는 신재생연료 성형부(30)와; 성형된 신재생연료를 이송 저장 포장하는 제품포장부(40) 및; 상기 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템을 제어하는 시스템 제어부(50)로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 톱밥제조과정에서 발생하는 분진을 효과적으로 제거할 수 있고, 톱밥건조과정에서 이중드럼을 사용하여 톱밥의 함수율에 따라 건조드럼의 운전조건을 자동조절함으로써 톱밥의 함수율을 펠릿 성형에 최적인 함수율이 되도록 하여 생산성의 증대를 달성할 수 있으며, 펠릿 성형과정에서 수분이나 점착도가 부족할 때 자동으로 수분을 공급하거나 점착제를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 생산된 제품의 이송에 공기 이송장치를 적용함에 따라 여러 장소로 쉽게 이송하고 다양하게 포 장하거나 포장하지 않고 트럭에 적재할 수 있으며 트럭에 적재시 제품 투입구 높이를 자동으로 조절할수 있도록 하여 적재를 용이하게 하면서도 간편하게 할 수 있어 적재비용 등의 절감과 제품의 생산과정에서 폐열을 회수하여 사용함으로써 에너지의 절감으로 경제성이 탁월하며, 온실가스 배출량을 줄이는데 기여하는 각별한 장점이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 및 그 생산시스템과 생산방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템의 블록 구성도, 도 2는 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템의 상세 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 건조장치의 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 혼합정량 피더의 단면도, 도 5는 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법의 실행 순서도로서, 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템은 목질계 및 초본계 원료를 분쇄하여 톱밥원료를 제조하는 톱밥원료 제조부(10)와; 상기 톱밥원료 제조부(10)에서 제조된 톱밥원료를 건조하는 톱밥원료 건조부(20)와; 톱밥원료를 펠릿타입 신재생연료 제품으로 성형하는 신재생연료 성형부(30)와; 성형된 신재생연료를 이송 저장 포장하는 제품포장부(40) 및; 상기 펠렛타입의 신재생연료 생산시스템을 제어하는 시스템 제어부(50)로 구성되어 있다.

상기 톱밥원료 제조부(10)는 목질계 원료의 껍질을 벗기는 박피기(11)와; 박피된 목재를 분쇄하는 파쇄기(12)와; 파쇄되어 형성된 톱밥(A)을 공기로 날려 배 관(P1)을 통해 이송하는 제 1 블로워(13)와; 톱밥(A)을 흡입(suction)하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 제 1 사이크론 집진기(14)와; 상기 제 1 사이크론 집진기(14)로부터 배관(P2)과 에어록 밸브(V1)를 통해 이송되는 톱밥(A)을 크기에 따라 선별하는 선별기(15)와; 상기 선별기(15)를 통과하지 못하는 톱밥(A)을 재분쇄하는 분쇄기(16)와; 상기 선별기(15)를 통과한 톱밥(A)을 배관(P3)과 밸브(V1)를 통해 이송하는 블로워(17)와; 상기 배관(P3)을 통해 톱밥(A)을 흡입(suction)하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 제 2 사이크론 집진기(18)와; 상기 톱밥원료 제조부(10) 내의 분진을 수집하여 공기와 분진을 분리하는 흡입 블로워(19a)를 구비하는 여과포 집진기(19)로 이루어져 있다.

상기 톱밥원료 건조부(20)는 상단부가 지면과 평행하게 설치되어 상기 톱밥원료 제조부(10)에서 제조된 톱밥을 일시 저장하는 지하호퍼(21)와; 상기 지하호퍼(21)에 저장된 톱밥(A)을 수평방향으로 이송하는 제 1 스크루 피더(21')와; 상기 제 1 스크루 피더(21')로 이송되는 톱밥(A)을 상향 이동시키는 버킷엘리베이터(22)와; 이송되는 톱밥(A)을 일시 저장하는 저장호퍼(23)와; 상기 저장호퍼(23)에 저장되는 톱밥(A)을 일정량씩 이송하는 제 2 스크루 피더(24)와; 도입되는 톱밥을 건조시키는 건조장치(25)와; 상기 건조장치(25)에서 발생하는 분진을 흡입하여 공기와 분진을 분리하는 제 3 사이크론 집진기(26)와; 상기 제 3 사이크론 집진기(26)에서 분리된 공기를 이송하는 제 3 블로워(27)와; 도입되는 공기로부터 폐열을 회수하는 폐열회수기(28)와; 상기 건조장치(25)에 열풍을 공급하는 제 4 블로워(29a)를 구비하는 열풍공급기(29)로 구성되어 있다.

여기서 상기 저장호퍼(23)에는 저장되는 톱밥(A)의 최저량을 감지하는 로우레벨러(23a)와 톱밥(A)의 최대량을 감지하는 하이레벨러(23b)를 설치하는 것이 톱밥(A)의 저장과 배출을 자동으로 제어할 수 있으므로 바람직하다.

또한 상기 건조장치(25)는 제 3 스크루 피더(25a)와 내부 회전드럼(25b) 및 외부 회전드럼(25c)으로 구성되어 2중 드럼 구조를 이루고, 내부 회전드럼(25b)의 내주연과 외부 회전드럼(25c)의 내주연에는 설정된 이송방향으로 톱밥(A)이 이송되도록 다수의 이송날개가 장착되어 있다.

상기 신재생연료 성형부(30)는 상기 건조장치(25)로부터 배관(P4)을 거쳐 톱밥(A)을 흡입하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 제 4 사이크론 집진기(31)와; 도입되는 건조 톱밥(A)을 일시 저장하는 건조톱밥 저장탱크(32)와; 상기 건조톱밥 저장탱크(32)로부터 건조 톱밥(A)을 일정량씩 이송시키면서 톱밥의 함수율을 조절하는 혼합정량피더(33)와; 상기 혼합정량피더(33)로부터 톱밥(A)을 도입하여 펠릿타입으로 성형하는 평다이펠릿기(34)와; 성형된 연료 펠릿을 이송하는 벨트컨베이어(35)와; 벨트컨베이어(35)로부터 연료 펠릿을 일정량씩 배출시키는 정량 공급기(36)와; 상기 정량 공급기(36)에 의해 일정량씩 도입되는 연료 펠릿을 냉각시키는 냉풍 블로워(37a)를 구비하는 냉각기(37) 및; 상기 냉각기(37)에서 배출되는 배기를 포집하여 분진과 공기로 분리하는 배기 블로워(38a)를 구비하는 제 5 사이크론 집진기(38)로 구성되어 있다.

여기서 상기 건조톱밥 저장탱크(32)에는 저장되는 톱밥(A)의 최저량을 감지하는 로우레벨러(32a)와 톱밥(A)의 최대량을 감지하는 하이레벨러(32b)가 설치되어 있고, 상기 혼합정량피더(33)는 케이싱(33a)과 케이싱(33a)의 내부에 평행하게 설치되는 2개의 회전축(33b, 33b') 및, 물을 공급하는 분사노즐(33c)로 구성되고, 상기 회전축(33b, 33b') 각각의 외주연에는 설정된 이송방향으로 톱밥(A)이 이송되도록 다수의 이송날개(33d)가 설치되어 있는데 회전축(33b)의 이송날개(33d)와 회전축(33b')의 이송날개(33d)가 서로 겹치되 부딛치지 않도록 이루어져 있다.

상기 제품포장부(40)는 배관(P5)을 통해 이송되는 연료 펠렛 제품에서 불순물(분진)과 제품을 분리하는 제 1 제품선별기(41)와; 상기 제 1 제품선별기(41)로 선별된 제품을 일시 저장하는 제 1 제품 저장탱크(42)와; 상기 제 1 제품 저장탱크(42)에 저장된 제품을 반출하여 포장하는 포장기와 열접착기(43a)와 랩핑기(43b)를 구비하는 포장수단(43)과; 상기 제 1 제품선별기(41)의 기능을 정지시켜 상기 배관(P5)과 배관(P6)을 통해 이송되는 연료 펠릿 제품에서 분진과 제품을 분리하는 제 2 제품선별기(44)와; 상기 제 2 제품선별기(44)로 선별된 제품을 일시 저장하는 제 2 제품 저장탱크(45)와; 상기 제 2 제품 저장탱크(45)의 하단에 연결 설치되어 제 2 제품 저장탱크(45)에 저장된 제품을 벌크트럭(D)으로 반출하는 진동피더(46a)를 구비하는 오르내림슈트(46)와; 상기 제 2 제품선별기(44)로 분리된 분진을 포집하여 처리하는 배출 블로워(47a)를 구비하는 제 5 사이크론 집진기(47) 및; 상기 제품포장부(40) 내의 분진을 수집하여 공기와 분진을 분리하는 흡입 블로워(48a)를 구비하는 여과포 집진기(48)로 이루어져 있다.

그리고, 상기 시스템 제어부(50)는 본 발명 신재생연료 생산시스템에서 필요로하는 에어를 압축하여 공급하는 에어콤프레서(51)와; 상기 신재생연료 생산시스 템의 제어에 필요로 하는 제어 프로그램이 저장된 메모리와, CPU, 신재생연료 생산시스템의 작동상태를 나타내는 디스플레이, 작동스위치, 설정버튼이 설치되는 조작패널로 이루어지는 전산 제어장비(52)로 구성되어 있다.

한편 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법은 목질계 및 초본계 원료를 분쇄하여 톱밥원료를 제조하는 톱밥원료 제조공정(S1)과; 상기 톱밥원료 제조공전(S1)에서 제조된 톱밥원료를 건조하는 톱밥원료 건조공정(S2)과; 톱밥원료를 펠릿타입 신재생연료 제품으로 성형하는 신재생연료 성형공정(S3) 및; 성형된 신재생연료를 포장하는 제품포장공정(S4)으로 이루어진다.

상기 톱밥원료 제조공정(S1)은 박피기(11)로 목질계 원료의 껍질을 벗기는 과정과; 파쇄기(12)로 박피된 목재를 분쇄하는 과정과; 제 1 사이크론 집진기(14) 분쇄된 톱밥(A)을 흡입하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 과정과; 선별기(15)로 톱밥(A)을 선별하는 과정과; 분쇄기(16)로 상기 선별기(15)를 통과하지 못하는 톱밥(A)을 재분쇄하는 과정과; 제 2 사이크론 집진기(18)로 톱밥(A)을 흡입(suction)하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 과정 및; 여과포 집진기(19)로 톱밥원료 제조부(10) 내의 분진을 수집하여 공기와 분진을 분리하는 과정으로 이루어져 있다.

여기서 상기 선별기(15)는 1.5 ∼ 2.5mm 크기의 톱밥(A)을 선별하도록 하는 것이 바람직하고, 필요에 따라 거름망의 설정으로 그 크기를 임의로 조절할 수 있다.

상기 톱밥원료 건조공정(S2)은 지하호퍼(21)에 제조된 톱밥(A)을 일시 저장하는 과정과; 제 1 스크루 피더(21')로 상기 지하호퍼(21)에 저장된 톱밥(A)을 수 평방향으로 이송하는 과정과; 버킷엘리베이터(22)로 톱밥(A)을 상향 이동시키는 과정과; 저장호퍼(23)에 톱밥(A)을 일시 저장하는 과정과; 제 2 스크루 피더(24)로 상기 저장호퍼(23)에 저장되는 톱밥(A)을 일정량씩 이송하는 과정과; 건조장치(25)로 도입되는 톱밥을 건조시키는 과정과; 상기 건조장치(25)로 발생하는 분진을 흡입하여 공기와 분진을 분리하는 과정과; 폐열회수기(28)로 분리된 공기로부터 폐열을 회수하는 과정 및; 열풍공급기(29)로 상기 건조장치(25)에 열풍을 공급하는 과정으로 이루어져 있다.

여기서 상기 건조장치(25)를 통해 건조된 톱밥(A)의 함수율은 14 ∼ 16%, 온도는 70 ∼ 80℃이고, 상기 함수율의 유지를 위해 평다이펠릿기(34) 이전에 건조장치(25)에 수분을 공급하는 수분공급장치가 추가되는 것이 바람직하다.

상기 신재생연료 성형공정(S3)은 제 4 사이크론 집진기(31)로 톱밥(A)을 흡입하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 과정과; 건조톱밥 저장탱크(32)에 도입되는 건조 톱밥(A)을 일시 저장하는 과정과; 혼합정량피더(33)에 건조 톱밥(A)을 일정량씩 이송시키면서 톱밥의 함수율을 조절하는 과정과; 평다이펠릿기(34)로 톱밥(A)을 도입하여 펠릿타입으로 성형하는 과정과; 벨트컨베이어(35)로 성형된 연료 펠릿을 이송하는 과정과; 정량 공급기(36)로 연료 펠릿을 일정량씩 배출시키는 과정과; 냉각기(37)로 연료 펠릿을 냉각시키는 과정 및; 제 5 사이크론 집진기(38)로 상기 냉각기(37)에서 배출되는 배기를 포집하여 분진과 공기로 분리하는 과정으로 이루어져 있다.

여기서 상기 혼합정량피더(33)에는 점착제를 공급하는 점착제 공급장치(33a) 가 추가될 수 있고, 신재생연료 성형공정(S3)으로 제조되는 연료 펠릿은 직경 6 ∼ 10mm, 길이 20 ∼ 30mm 인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제품포장공정(S4)은 제 1 제품선별기(41)로 배관(P5)을 통해 이송되는 연료 펠릿 제품에서 분진과 제품을 분리하는 과정과; 제 1 제품 저장탱크(42)에 상기 제 1 제품선별기(41)로 선별된 제품을 일시 저장하는 과정과; 포장수단(43)으로 제품을 포장하는 과정과; 제 2 제품선별기(44)로 배관(P5)과 배관(P6)을 통해 이송되는 연료 펠릿 제품에서 분진과 제품을 분리하는 과정과; 제 2 제품 저장탱크(45)에 상기 제 2 제품선별기(44)로 선별된 제품을 일시 저장하는 과정과; 오르내림슈트(46)를 통해 제품을 반출하는 과정 및; 여과포 집진기(47)로 상기 제 2 제품선별기(44)로 분리된 분진을 포집하여 처리하는 과정으로 이루어져 있다.

여기서 제 1 제품선별기(41)에서의 제품선별은 도입되는 배관(P5)의 직경 크기보다 제 1 제품선별기(41)의 직경을 크게 함으로써 제품이 자중에 의해 자연 낙하하는 방식에 의해 공기와 제품이 분리되는 것이고, 제 1 제품선별기(41)에 게이트 개폐기(41a)를 설치하여 제품의 낙하를 차단함으로써 제품이 배관(P6)을 통해 제 2 제품선별기(44)로 이송하도록 되어 있다.

또한 상기 포장수단(43)으로 제품을 포장하는 과정은 20kg, 500 ∼ 1,000kg 등 다양한 무게의 단위로 포장할 수 있으며, 포장된 제품의 일정량씩을 랩핑기(43b)로 랩핑할 수 있도록 되어 있고, 포장하지 않고 트럭 등에 제품을 적재하여 반출할 때에는 제 2 제품선별기(44)와 진동피더(46a)를 구비하는 오르내림슈트(46) 를 이용하여 트럭 등에 제품을 적재하게 된다.

다음에는 목질계와 초본계 원료를 이용하여 실제로 톱밥을 제조하여 펠릿타입의 신재생연료를 만들어본 실시예로서 본 발명의 작용을 상세하게 설명한다.

실시예

목질계 와 초본계 원료의 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템과 생산방법으로 연료 펠릿을 아래와 같이 제조하였다.

톱밥원료 제조공정(S1)에서 먼저 목질계와 초본계 원료를 수집하고, 수집된 목질계 원료는 박피기(11)를 사용하여 껍질을 벗긴 다음 파쇄기(12)로 박피된 목재를 분쇄하였다. 이어서 분쇄된 톱밥(A)을 터보 블로워(13)을 이용하여 날려보내는 방식으로 제 1 사이크론 집진기(14)로 도입하여 공기와 톱밥(A)을 분리하고, 분리된 톱밥(A)을 선별기(15)로 이송하여 선별하였다.

여기서 선별기(15)는 2mm 크기의 톱밥(A)을 통과시키는 거름망을 채용하고, 거름망을 통과하지 못하는 톱밥(A)은 분쇄기(16)로 회수하여 재분쇄한 다음 상기 터보 블로워(13)에 의해 1 사이크론 집진기(14)로 보내 다시 선별기(15)에 도입되도록 하였다.

이어서, 상기 선별기(15)를 통과한 톱밥(A)을 제 2 사이크론 집진기(18)로 흡입(suction)하여 공기와 톱밥(A)을 분리한 다음 정해진 지상에 적재하여 톱밥원료의 제조를 완료 하였다.

이때 톱밥원료 제조공정(S1)에서 발생하는 분진은 여과포 집진기(19)로 포집하여 공기와 분진을 분리하여 공기는 배출시키고, 분진은 1 사이크론 집진기(14)로 이송되도록 하였다.

다음에는 톱밥원료 건조공정(S2)에서 상단부가 지면과 일치하도록 설치한 지하호퍼(21)에 제조된 톱밥(A)을 일시 저장하고, 저장된 톱밥(A)을 제 1 스크루 피더(21')의 작동과 버킷엘리베이터(22)의 작동으로 수평방향과 상향으로 순차 이송하여 저장호퍼(23)에 저장한 다음 제 2 스크루 피더(24)의 작동으로 상기 저장호퍼(23)에 저장되는 톱밥(A)을 일정량씩 건조장치(25)에 도입시켰다.

여기서 건조장치(25)는 제 3 스크루 피더(25a)와 내부 회전드럼(25b) 및 외부 회전드럼(25c)으로 구성되어 2중 드럼 구조를 갖춘 건조장치(25)를 채용함으로써 단시간에 건조효율 높은 건조가 이루어지도록 하였고, 열풍공급기(29)로 상기 건조장치(25)에 열풍을 공급하되, 열풍공급기(29)에 폐열회수기(28)로 회수되는 폐열이 도입되도록 하여 본 발명 신재생연료 생산시스템의 소모 에너지를 절감할 수 있도록 하였다.

또한 상기 건조장치(25)의 톱밥(A) 입구측과 출구측에는 토밥(A)의 함수 정도록 감지하는 센서수단을 별도로 설치하여 센서수단의 감지신호를 시스템 제어부(50)의 CPU로 분석함으로써 건조된 톱밥(A)의 함수율을 정확하게 알 수 있고, 톱밥(A)의 함수율에 따른 신재생연료 생산시스템의 작동이 자동으로 제어되도록 하였다.

이와 같이 하여 건조된 톱밥(A)의 함수율은 15%를 나타냈고, 건조된 톱밥(A)은 신재생연료 성형공정(S3)에서 제 4 사이크론 집진기(31)로 도입시켜 공기와 건조된 톱밥(A)을 분리시킨 다음 건조톱밥 저장탱크(32)에 일시 저장하였다.

여기서 건조톱밥 저장탱크(32)에는 건조된 톱밥(A)의 최소 저장량을 감지할 수 있는 로우레벨러(32a)와 건조된 톱밥(A)의 최대 저장량을 감지하는 하이레벨러(32b)가 설치되어 있으므로 예컨대 로우레벨러(32a)가 건조된 톱밥(A)의 최소 저장량을 감지하면, 건조톱밥 저장탱크(32) 앞단에 있는 신재생연료 생산시스템을 작동시켜 건조톱밥 저장탱크(32)로 건조된 톱밥(A)이 자동으로 도입되고, 하이레벨러(32b)가 건조된 톱밥(A)의 최대 저장량을 감지하면, 건조톱밥 저장탱크(32) 앞단에 있는 신재생연료 생산시스템의 작동을 자동으로 정지시켜 건조된 톱밥(A)의 건조톱밥 저장탱크(32)로의 도입이 정지되도록 하였다.

이어서 혼합정량피더(33)를 작동시켜 건조 톱밥(A)을 일정량씩 이송시키면서 혼합정량피더(33)에 분사노즐(33c)을 구비하는 물공급수단을 채용하여 톱밥(A)의 함수율을 자동으로 조절한 다음 함수율이 조절된 톱밥(A)을 평다이펠릿기(34)로 도입하여 직경 6mm, 길이 20mm의 연료 펠릿으로 성형하였다. 계속하여 벨트컨베이어(35)의 작동으로 성형된 연료 펠릿을 정량 공급기(36)를 거쳐 냉각기(37)로 도입시켜 연료 펠렛을 상온으로 냉각시키고, 냉각기(37)에서 배출되는 배기를 포집하여 제 5 사이크론 집진기(38)로 분진과 공기로 분리하고, 분리된 공기는 외부로 배출시키고, 분진은 상기 건조톱밥 저장탱크(32)로 도입되도록 하였다.

다음에는 제품포장공정(S4)에서 성형되어 냉각된 연료 펠릿 제품을 제 1 제품선별기(41)로 선별하여 제 1 제품 저장탱크(42)에 일시저장한 다음 제 1 제품 저장탱크(42)에 저장된 연료 펠릿 제품을 20kg의 무게 단위로 반출시켜 포장수단(43)으로 포장하였다. 또한 포장된 제품을 50포씩 쌓아 랩핑기(43b)로 랩핑하였다.

상기 포장되는 연료 펠릿 제품을 난방재료용 연료, 열병합발전소용 연료, 상업용 건물의 사우나실 등 스팀발생용 연료로 실제로 사용해본 결과 기존의 석탄이나 화석연료를 대체할 수 있는 열효율이 우수한 연료임을 확인할 수 있었고, 특히 온실가스로 불리우는 CO₂배출량도 기존의 석탄이나 화석연료에 비해 1/12 이상 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다.

또한 상기 제품포장공정(S4)에서의 연료 펠릿 제품의 포장 무게 단위는 20kg, 500 ∼ 1,000kg 등 임으로 설정할 수 있고, 포대단위로 포장할 수도 있을 뿐만 아니라 제 1 제품선별기(41)에 있는 게이트 개폐기(41a)를 조작시켜 제 1 제품 저장탱크(42)로의 연료 펠렛 제품의 배출을 차단시키고, 연료 펠릿 제품을 배관(P5)과 배관(P6)을 통해 제 2 제품선별기(44)로 이송시킨 다음 제 2 제품 저장탱크(45)에 저장시켜 제 2 제품 저장탱크(45)로부터 진동피더(46a)를 구비하는 오르내림슈트(46)를 작동시켜 벌크트럭에 연료 펠릿 제품을 적재하여 반출할 수도 있다.

여기서 제 1, 2 제품 저장탱크(42, 45) 각각에는 상기한 건조톱밥 저장탱크(32)와 마찬가지로 로우레벨러와 하이레벨러를 설치함으로써 제 1, 2 제품 저장탱크(42, 45) 내에 저장되는 연료 펠릿 제품의 량에 따라 연료 펠릿 제품이 제 1, 2 제품 저장탱크(42, 45) 내로 자동으로 공급되거나 제 1, 2 제품 저장탱크(42, 45)에서 연료 펠릿 제품이 자동으로 배출되게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템의 블록 구성도,

도 2는 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템의 상세 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 건조장치의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 혼합정량 피더의 단면도,

도 5는 본 발명 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법의 실행 순서도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 톱밥원료 제조부 11 : 박피기

12 : 파쇄기 13 : 터보 블로워

14 : 제 1 사이크론 집진기 15 : 선별기

16 : 분쇄기 17 : 블로워

18 : 제 2 사이크론 집진기 19 : 여과포 집진기

20 : 톱밥원료 건조부 21 : 지하호퍼

21' : 제 1 스크루 피더 22 : 버킷엘리베이터

23 : 저장호퍼 23a : 로우레벨러

23b : 하이레벨러 24 : 제 2 스크루 피더

25 : 건조장치 25a : 제 3 스크루 피더

25b : 내부 회전드럼 25c : 외부 회전드럼

25d : 이송날개 26 : 제 3 사이크론 집진기

27 : 제 3 블로워 28 : 폐열회수기

29 : 열풍공급기 29a : 제 4 블로워

30 : 신재생연료 성형부 31 : 제 4 사이크론 집진기

32 : 건조톱밥 저장탱크 32a : 로우레벨러

32b : 하이레벨러 33 : 혼합정량피더

33a : 케이싱 33b, 33b' : 회전축

33c : 분사노즐 33d : 이송날개

34 : 평다이펠릿기 35 : 벨트컨베이어

36 : 정량 공급기 37 : 냉각기

37a : 냉풍 블로워 38 : 제 5 사이크론 집진기

38a : 배기 블로워 40 : 제품포장부

41 : 제 1 제품선별기 42 : 제 1 제품 저장탱크

43 : 포장수단 43a : 열접착기

43b : 랩핑기 44 : 제 2 제품선별기

45 : 제 2 제품 저장탱크 46 : 오르내림슈트

46a : 진동피더 47a : 배출 블로워

47 : 제 5 사이크론 집진기 48 : 여과포 집진기

48a : 흡입 블로워 50 : 시스템 제어부

51 : 에어콤프레서 52 : 전산 제어장비

A : 톱밥 D : 벌크트럭

P1 ∼ P6 : 배관 V1, V2 : 밸브

Claims

목질계 및 초본계 원료를 분쇄하여 톱밥원료를 제조하는 톱밥원료 제조부(10)와; 상기 톱밥원료 제조부(10)에서 제조된 톱밥원료를 건조하는 톱밥원료 건조부(20)와; 톱밥원료를 펠릿타입 신재생연료 제품으로 성형하는 신재생연료 성형부(30)와; 성형된 신재생연료를 포장하는 제품포장부(40) 및; 상기 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템을 제어하는 시스템 제어부(50)로 구성된 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠렛타입의 신재생연료 생산시스템.
제 1항에 있어서, 상기 톱밥원료 제조부(10)는 목질계 원료의 껍질을 벗기는 박피기(11)와; 박피된 목재를 분쇄하는 파쇄기(12)와; 파쇄되어 형성된 톱밥(A)을 공기로 날려 배관(P1)을 통해 이송하는 터보 블로워(13)와; 톱밥(A)을 흡입(suction)하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 제 1 사이크론 집진기(14)와; 상기 제 1 사이크론 집진기(14)로부터 배관(P2)과 에어록 밸브(V1)를 통해 이송되는 톱밥(A)을 크기에 따라 선별하는 선별기(15)와; 상기 선별기(15)를 통과하지 못하는 톱밥(A)을 재분쇄하는 분쇄기(16)와; 상기 선별기(15)를 통과한 톱밥(A)을 배관(P3)과 밸브(V1)를 통해 이송하는 블로워(17)와; 상기 배관(P3)을 통해 톱밥(A)을 흡입(suction)하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 제 2 사이크론 집진기(18)와; 톱밥원료 제조부(10) 내의 분진을 수집하여 공기와 분진을 분리하는 흡입 블로워(19a)를 구비하는 여과포 집진기(19)로 이루어진 것은 특징으로 하는 톱밥을 이 용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 1항에 있어서, 상기 톱밥원료 건조부(20)는 상단부가 지면과 평행하게 설치되어 상기 톱밥원료 제조부(10)에서 제조된 톱밥을 일시 저장하는 지하호퍼(21)와; 상기 지하호퍼(21)에 저장된 톱밥(A)을 수평방향으로 이송하는 제 1 스크루 피더(21')와; 상기 제 1 스크루 피더(21')로 이송되는 톱밥(A)을 상향 이동시키는 버킷엘리베이터(22)와; 이송되는 톱밥(A)을 일시 저장하는 저장호퍼(23)와; 상기 저장호퍼(23)에 저장되는 톱밥(A)을 일정량씩 이송하는 제 2 스크루 피더(24)와; 도입되는 톱밥을 건조시키는 건조장치(25)와; 상기 건조장치(25)에서 발생하는 분진을 흡입하여 공기와 분진을 분리하는 제 3 사이크론 집진기(26)와; 상기 제 3 사이크론 집진기(26)에서 분리된 공기를 이송하는 제 3 블로워(27)와; 도입되는 공기로부터 폐열을 회수하는 폐열회수기(28)와; 상기 건조장치(25)에 열풍을 공급하는 제 4 블로워(29a)를 구비하는 열풍공급기(29)로 구성된 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 3항에 있어서, 상기 저장호퍼(23)에는 저장되는 톱밥(A)의 최저량을 감지하는 로우레벨러(23a)와 톱밥(A)의 최대량을 감지하는 하이레벨러(23b)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 3항에 있어서, 상기 건조장치(25)는 제 3 스크루 피더(25a)와 내부 회전 드럼(25b) 및 외부 회전드럼(25c)으로 구성되어 2중 드럼 구조를 이루고, 내부 회전드럼(25b)의 내주연과 외부 회전드럼(25c)의 내주연에는 설정된 이송방향으로 톱밥(A)이 이송되도록 다수의 이송날개가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 1항에 있어서, 상기 신재생연료 성형부(30)는 상기 건조장치(25)로부터 배관(P4)을 거쳐 톱밥(A)을 흡입하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 제 4 사이크론 집진기(31)와; 도입되는 건조 톱밥(A)을 일시 저장하는 건조톱밥 저장탱크(32)와; 상기 건조톱밥 저장탱크(32)로부터 건조 톱밥(A)을 일정량씩 이송시키면서 톱밥의 함수율을 조절하는 혼합정량피더(33)와; 상기 혼합정량피더(33)로부터 톱밥(A)을 도입하여 펠릿타입으로 성형하는 평다이펠릿기(34)와; 성형된 연료 펠릿을 이송하는 벨트컨베이어(35)와; 벨트컨베이어(35)로부터 연료 펠릿을 일정량씩 배출시키는 정량 공급기(36)와; 상기 정량 공급기(36)에 의해 일정량씩 도입되는 연료 펠릿을 냉각시키는 냉풍 블로워(37a)를 구비하는 냉각기(37) 및; 상기 냉각기(37)에서 배출되는 배기를 포집하여 분진과 공기로 분리하는 배기 블로워(38a)를 구비하는 제 5 사이크론 집진기(38)로 구성된 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 6항에 있어서, 상기 건조톱밥 저장탱크(32)에는 저장되는 톱밥(A)의 최저 저장량을 감지하는 로우레벨러(32a)와 톱밥(A)의 최대 저장량을 감지하는 하이레벨 러(32b)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 6항에 있어서, 상기 혼합정량피더(33)는 케이싱(33a)과 케이싱(33a)의 내부에 평행하게 설치되는 2개의 회전축(33b, 33b') 및, 물을 공급하는 분사노즐(33c)로 구성되고, 상기 회전축(33b, 33b') 각각의 외주연에는 설정된 이송방향으로 톱밥(A)이 이송되도록 다수의 이송날개(33d)가 설치되어 있는데 회전축(33b)의 이송날개(33d)와 회전축(33b')의 이송날개(33d)가 서로 겹치지 않도록 이루어진 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 1항에 있어서, 상기 제품포장부(40)는 배관(P5)을 통해 이송되는 연료 펠렛 제품에서 불순물(분진)과 제품을 분리하는 제 1 제품선별기(41)와; 상기 제 1 제품선별기(41)로 선별된 제품을 일시 저장하는 제 1 제품 저장탱크(42)와; 상기 제 1 제품 저장탱크(42)에 저장된 제품을 반출하여 포장하는 열접착기(43a)와 랩핑기(43b)를 구비하는 포장수단(43)과; 상기 제 1 제품선별기(41)의 기능을 정지시켜 상기 배관(P5)과 배관(P6)을 통해 이송되는 연료 펠릿 제품에서 분진과 제품을 분리하는 제 2 제품선별기(44)와; 상기 제 2 제품선별기(44)로 선별된 제품을 일시 저장하는 제 2 제품 저장탱크(45)와; 상기 제 2 제품 저장탱크(45)의 하단에 연결 설치되어 제 2 제품 저장탱크(45)에 저장된 제품을 벌크트럭(D)으로 반출하는 진동피더(46a)를 구비하는 오르내림슈트(46)와; 상기 제 2 제품선별기(44)로 분리된 분 진을 포집하여 처리하는 배출 블로워(47a)를 구비하는 제 5 사이크론 집진기(47) 및; 상기 제품포장부(40) 내의 분진을 수집하여 공기와 분진을 분리하는 흡입 블로워(48a)를 구비하는 여과포 집진기(48)로 이루어진 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
제 1항에 있어서, 상기 시스템 제어부(50)는 본 발명 신재생연료 생산시스템에서 필요로하는 에어를 생성하여 공급하는 에어콤프레서(51)와; 상기 신재생연료 생산시스템의 제어에 필요로 하는 제어 프로그램이 저장된 메모리와, CPU, 신재생연료 생산시스템의 작동상태를 나타내는 디스플레이, 작동스위치, 설정버튼이 설치되는 조작패널로 이루어지는 전산 제어장비(52)로 구성된 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산시스템.
목질계 및 초본계 원료를 분쇄하여 톱밥원료를 제조하는 톱밥원료 제조공정(S1)과; 상기 톱밥원료 제조공전(S1)에서 제조된 톱밥원료를 건조하는 톱밥원료 건조공정(S2)과; 톱밥원료를 펠릿타입 신재생연료 제품으로 성형하는 신재생연료 성형공정(S3) 및; 성형된 신재생연료를 포장하는 제품포장공정(S4)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 11항에 있어서, 상기 톱밥원료 제조공정(S1)은 박피기(11)로 목질계 원료의 껍질을 벗기는 과정과; 파쇄기(12)로 박피된 목재를 분쇄하는 과정과; 제 1 사 이크론 집진기(14) 분쇄된 톱밥(A)을 흡입하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 과정과; 선별기(15)로 톱밥(A)을 선별하는 과정과; 분쇄기(16)로 상기 선별기(15)를 통과하지 못하는 톱밥(A)을 재분쇄하는 과정과; 제 2 사이크론 집진기(18)로 톱밥(A)을 흡입(suction)하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 과정 및; 여과포 집진기(19)로 톱밥원료 제조부(10) 내의 분진을 수집하여 공기와 분진을 분리하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 12항에 있어서, 상기 선별기(15)에서는 1.5 ∼ 2.5mm 크기의 톱밥(A)을 선별하는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 11항에 있어서, 상기 톱밥원료 건조공정(S2)은 지하호퍼(21)에 제조된 톱밥(A)을 일시 저장하는 과정과; 제 1 스크루 피더(21')로 상기 지하호퍼(21)에 저장된 톱밥(A)을 수평방향으로 이송하는 과정과; 버킷엘리베이터(22)로 톱밥(A)을 상향 이동시키는 과정과; 저장호퍼(23)에 톱밥(A)을 일시 저장하는 과정과; 제 2 스크루 피더(24)로 상기 저장호퍼(23)에 저장되는 톱밥(A)을 일정량씩 이송하는 과정과; 건조장치(25)로 도입되는 톱밥을 건조시키는 과정과; 상기 건조장치(25)로 발생하는 분진을 흡입하여 공기와 분진을 분리하는 과정과; 폐열회수기(28)로 분리된 공기로부터 폐열을 회수하는 과정 및; 열풍공급기(29)로 상기 건조장치(25)에 열풍을 공급하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 14항에 있어서, 상기 건조장치(25)를 통해 건조된 톱밥(A)의 함수율은 14 ∼ 16%, 온도는 70 ∼ 80℃이고, 상기 함수율의 유지를 위해 평다이펠릿기(34) 이전에 수분을 공급하는 수분공급장치가 추가되는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 11항에 있어서, 상기 신재생연료 성형공정(S3)은 제 4 사이크론 집진기(31)로 톱밥(A)을 흡입하여 공기와 톱밥(A)을 분리하는 과정과; 건조톱밥 저장탱크(32)에 도입되는 건조 톱밥(A)을 일시 저장하는 과정과; 혼합정량피더(33)에 건조 톱밥(A)을 일정량씩 이송시키면서 톱밥의 함수율을 조절하는 과정과; 평다이펠릿기(34)로 톱밥(A)을 도입하여 펠릿타입으로 성형하는 과정과; 벨트컨베이어(35)로 성형된 연료 펠릿을 이송하는 과정과; 정량 공급기(36)로 연료 펠릿을 일정량씩 배출시키는 과정과; 냉각기(37)로 연료 펠릿을 냉각시키는 과정 및; 제 5 사이크론 집진기(38)로 상기 냉각기(37)에서 배출되는 배기를 포집하여 분진과 공기로 분리하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 16항에 있어서, 상기 혼합정량피더(33)에는 점착제를 공급하는 점착제 공급장치(33a)가 추가되고, 상기 신재생연료 성형공정(S3)으로 제조되는 연료 펠렛은 직경 6 ∼ 10mm, 길이 20 ∼ 30mm 인 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입 의 신재생연료 생산방법.
제 11항에 있어서, 상기 제품포장공정(S4)은 제 1 제품선별기(41)로 배관(P5)을 통해 이송되는 연료 펠렛 제품에서 분진과 제품을 분리하는 과정과; 제 1 제품 저장탱크(42)에 상기 제 1 제품선별기(41)로 선별된 제품을 일시 저장하는 과정과; 포장수단(43)으로 제품을 포장하는 단계와; 제 2 제품선별기(44)로 배관(P5)과 배관(P6)을 통해 이송되는 연료 펠릿 제품에서 분진과 제품을 분리하는 과정과; 제 2 제품 저장탱크(45)에 상기 제 2 제품선별기(44)로 선별된 제품을 일시 저장하는 과정과; 오르내림슈트(46)를 통해 제품을 반출하는 과정과; 배출 블로워(47)로 상기 제 2 제품선별기(44)로 분리된 분진을 포집하여 처리하는 과정 및; 여과포 집진기(48)로 상기 제품포장부(40) 내의 분진을 수집하여 공기와 분진을 분리하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 1 제품선별기(41)에서의 제품선별은 도입되는 배관(P5)의 직경 크기보다 제 1 제품선별기(41)의 직경을 크게 함으로써 제품이 자중에 의해 자연 낙하 하는 방식에 의해 공기와 제품이 분리되는 것이고, 제 1 제품선별기(41)에 게이트 개폐기(41a)를 설치하여 제품의 낙하를 차단함으로써 제품이 배관(P6)을 통해 제 2 제품선별기(44)로 이송하는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
제 19항에 있어서, 상기 포장수단(43)으로 제품을 포장하는 과정은 제품을 일정한 무게 단위로 포장하는 것으로서, 포장된 제품의 일정량씩을 랩핑기(43b)로 랩핑하는 랩핑과정을 포함하며, 벌크트럭에 제품을 적재하여 반출할 때에는 제 2 제품선별기(44)와 진동피더(46a)를 구비하는 오르내림슈트(46)를 이용하여 트럭 등에 제품을 포장하지 않은 상태로 적재하여 반출하는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 펠릿타입의 신재생연료 생산방법.
청구항 제 1항 내지 제 10항의 생산시스템 및 청구항 제 11항 내지 제 20항의 생산방법에 의해 제조된 톱밥을 이용한 펠렛타입의 신재생연료.