KR20140029635A - 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쌍스크류 파쇄 및 압착기에 의해 팜 부산물을 분쇄하면서 압착하여 오일과 수분을 제거하는 단계와, 상기 분쇄된 상태의 팜 부산물을 건조가 용이하도록 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 팜 부산물을 건조로에 투입하여 건조시켜 함수율을 낮추는 단계와, 상기 건조된 팜 부산물을 펠릿성형기에 넣어 펠릿형태로 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 팜 부산물의 펠릿화 과정 중 오일을 제거함으로써 펠릿 성형성이 매우 양호해지며, 동시에 제거된 오일은 바이오유로 사용할 수 있는 것이어서 비용의 절감 및 자원 재활용의 효과를 갖는다. 또한 팜 부산물의 펠릿화 과정 중 상당한 양의 수분을 제거함으로써 펠릿의 연소성 및 열효율이 우수해지며, 파쇄 및 분쇄, 건조 등에 의해 펠릿의 제조가 용이한 효과를 갖는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 그의 제조방법{Pellet manufacturing method and device using empty fruit bunch of palm}
본 발명은 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펠릿화함에 있어 성형성이 떨어지고 초기함수율(습량기준 최대 70%)이 매우 높은 팜 부산물을 효과적으로 성형하는 동시에 건조 열에너지 효율을 높여 비용 대비 경제적 가치를 높일 수 있는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 펠릿이란 목재를 파쇄하고 이를 압축해 원통형의 작은 조각(pellet) 형태로 성형한 것을 의미하며, 단위 체적당 발열량이 높고 형태와 크기가 일정하므로 정량공급이 가능하게 되어 화력발전소 및 보일러 등에 화석연료의 대체제 등으로 널리 사용된다.
최근에는 화석연료의 고갈로 인해 식물로 부터 바이오유을 추출하기 위한 노력이 시도되고 있으며, 특히 오일함유량이 높은 팜나무의 열매를 이용하여 엄청난 양의 바이오유, 즉 팜유를 추출하고 있다. 그런데 이처럼 많은 양의 바이오유가 얻어지는 만큼 팜 열매 부산물(이하, 팜부산물이라 칭한다) 또한 엄청난 양이 발생하고 있는데 이들은 주로 태워서 제거하거나 매립 등으로 버려지고 있어 또 다른 환경오염의 원인이 되고 있는 실정이다.
따라서 종래에는 이를 해결하기 위해 특허공개 제10-2011-0122337호 및 특허 등록 제10-1119166호와 같이 전자의 경우는 보드의 제작에, 후자의 경우는 팜 부산물과 커피찌꺼기 등을 혼합해 연료용 펠릿을 제조하는 방법 등이 제시되고 있다.
특히 팜부산물을 이용해 연료용 펠릿을 제조하는 방법은 단순히 공지된 목재 펠릿 제조방법을 기재하고 있으나, 이와 같은 방법에 의해서는 제대로 된 연료용 펠릿을 제조하기 매우 곤란하다. 즉 바이오유을 제거하고 남은 팜 부산물이라해도 상기 팜부산물에는 상당한 양의 수분과 오일 성분이 함유된 상태여서 그 상태 그대로 펠릿화하기란 결코 쉽지 않다.
팜 열매에서 바이오유을 제거하고 남은 팜 부산물에는 바이오유 생산공정 중에서는 제거할 수 없는 상당량의 수분(습량기준 최대 70%)과 오일(건량기준 약 2.5%)이 함유되어 있는바, 이를 그대로 공지의 펠릿 제조 장치 및 방법에 의해 펠릿을 제조하게 되는 경우 팜 부산물 속에 남아있는 오일 성분에 의해 섬유질 간의 결합력이 떨어져 성형성이 현저히 나빠지는 단점을 갖는다.
또한 대개 50% 정도인 일반 목재 함수율에 비해 팜 부산물 함수율은 60~70%에 달하게 되는데, 역시 이를 그대로 펠릿으로 제조할 경우 성형이 어렵고 열량이 현저히 떨어지며, 연소효율이 나빠져 연료로서는 바람직하지 않게 되는 단점을 갖는다.
본 발명은 팜 부산물을 공급받아 파쇄하고 압착하여 팜 부산물에 함유된 오일과 수분을 짜내기 위한 쌍스크류 파쇄 및 압착기와, 상기 이송된 팜 부산물을 1차 분쇄하기 위한 1차 분쇄기와, 상기 1차 분쇄된 팜 부산물을 건조시켜 함수율을 줄이기 위해 건조하기 위한 건조로와, 상기 건조된 팜 부산물을 더 잘게 분쇄하기 위한 2차 분쇄기와, 상기 2차 분쇄되어 건조로에서 재차 건조된 팜 부산물을 펠릿으로 성형하기 위한 펠릿성형기로 이루어지는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치를 제공하기 위한 것이다.
또 본 발명은 쌍스크류 파쇄 및 압착기에 의해 팜 부산물을 분쇄하면서 압착하여 오일과 수분을 제거하는 단계와, 상기 분쇄된 상태의 팜 부산물을 건조가 용이하도록 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 팜 부산물을 건조로에 투입하여 건조시켜 함수율을 낮추는 단계와, 상기 건조된 팜 부산물을 펠릿성형기에 넣어 펠릿형태로 성형하는 단계로 이루어지는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 팜 부산물의 펠릿화 과정 중 오일을 제거함으로써 펠릿 성형성이 매우 양호해지며, 동시에 제거된 오일은 바이오유로 사용할 수 있는 것이어서 비용의 절감 및 자원 재활용의 효과를 갖는다.
또한 팜 부산물의 펠릿화 과정 중 상당한 양의 수분을 제거함으로써 펠릿의 연소성 및 열효율이 우수해지며, 파쇄 및 분쇄, 건조 등에 의해 펠릿의 제조가 용이한 효과를 갖는다.
이처럼 종래 태워서 제거하거나 매립하던 팜 부산물을 고부가가치의 자원으로 활용할 수 있게 되어 환경오염방지에도 크게 이바지할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치의 개략적인 측면구성도.
도 2는 본 발명 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치의 개략적인 평면구성도.
도 3은 본 발명에 있어서 쌍스크류 파쇄 및 압착기의 개략적인 측단면도.
도 4는 본 발명에 있어서 쌍스크류 파쇄 및 압착기의 개략적인 평단면도.
도 5는 본 발명에 있어서 다른 실시예의 쌍스크류 파쇄 및 압착기의 개략적인 측단면도.
이하, 본 발명에 따른 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치 및 그의 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치는 팜 부산물을 공급받아 파쇄하고 압착하여 팜 부산물에 함유된 오일과 수분을 짜내기 위한 쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)와, 상기 팜 부산물을 1차 분쇄하기 위한 1차 분쇄기(130)와, 상기 1차 분쇄된 팜 부산물을 건조시켜 함수율을 줄이기 위한 건조로(150)와, 상기 건조된 팜 부산물을 더 잘게 분쇄하여 재차 건조로에서 건조하기 위한 2차 분쇄기(160)와, 상기 2차 분쇄되어 건조로에서 재차 건조된 팜 부산물을 펠릿으로 성형하기 위한 펠릿성형기(180)로 이루어진다.
상기 각 장치, 즉 쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)와 1차 분쇄기(130), 건조로(150), 2차 분쇄기(160), 펠릿성형기(180) 사이에는 팜 부산물을 이송하기 위한 이송장치(120,140,170)가 형성된다.
상기 이송장치(120,140,170)는 가장 기본적인 이송장치인 컨베이어벨트가 사용될 수도 있으며, 나선스크류이송장치 및 강한 바람에 날려 이송하기 위한 분사식 이송장치 등이 사용될 수도 있다.
쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)는 두 개의 스크류가 맞물려서 회전하면서 투입되는 팜 부산물을 파쇄하고 압착하는 장치로, 상기 팜 부산물의 섬유질을 잘게 찢으면서 동시에 압착하게 된다. 이때 압착을 위해 스크류의 직경은 배출구 쪽으로 따라서 팜 부산물의 섬유질에 함유된 수분 및 오일이 쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)에 의해 수분의 경우는 압착 전 대비 5~15%, 오일은 2~5% 정도 제거된다. 이때 제거된 오일은 바이오유로 재생하여 사용이 가능하다.
그러나 상기 쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)에 의해 파쇄된 팜 부산물의 크기는 여전히 20*20cm의 크기여서 이를 곧바로 건조로 투입하기에는 곤란하다. 물론 그대로 투입하여 건조할 수는 있으나 건조에 너무 오랜 시간이 소요되고, 건조효율이 떨어지며, 에너지의 낭비적 요소를 감안할 때 매우 비경제적이다.
상기 쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)의 구성은 다음과 같다.
투입구(111a)와 배출구(113)를 구비하는 본체(111)와, 상기 본체(111) 내부에 길이방향으로 나란히 배치되는 한 쌍의 스크류(112)와, 상기 스크류(112)를 구동하기 위한 구동모터(115)와, 상기 구동모터(116)의 속도를 감속하여 스크류(112)에 전달하기 위한 감속기(116)로 이루어진다. 상기 감속기(116)와 스크류(112)는 커플링(117)에 의해 연결된다.
따라서 상기 스크류와 스크류 사이로 팜 부산물이 지나면서 스크류와 스크류의 나선에 의해 짓눌려지면서 팜 부산물은 찢기면서 짓눌려 압착되는 구조이다. 이처럼 강한 압력에 의해 팜 부산물에 잔존하는 오일과 수분이 제거되면서 흘러내린 오일과 수분은 오일배출구(114)를 통해 외부로 배출된다.
이때 스크류(112)의 나선방향이 일 방향, 즉 배출구(113) 방향으로만 향하게 되면 압축성이 떨어지게 되어 오일 및 수분의 제거효과가 줄어들게 되므로 상기 스크류(112)의 중간 일부분에 나선이 역방향으로 형성된 역방향 나선부(112a)가 적어도 하나 이상 형성되도록 함으로써 스크류(112)의 회전시 팜 부산물이 진행과 압착, 다시 진행과 압착을 반복할 수 있도록 구성할 수도 있다.
이로 인해 한대의 쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)로도 다수 개의 압착장치 기능을 할 수 있는 것이며, 반복적인 탈수 효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기 쌍스크류 파쇄 및 압착기(110)에 의해 파쇄된 팜 부산물은 건조를 위해 보다 크기를 줄일 필요가 있으며, 이를 위해 1차 분쇄기(130)에 투입한다. 이처럼 1차 분쇄기(130)에 의해 분쇄된 팜 부산물은 5*5cm의 크기가 되는데, 이를 건조로(150)에 넣고 건조시키면 함수율은 약 15%로 많은 수분이 증발하게 된다. 참고로 팜 부산물을 1차 건조하는 이유는 젖은 목재, 즉 수분이 많은 목재의 경우는 섬유질이 매우 질긴 상태를 유지하기 때문에 분쇄효율이 현저히 떨어지기 때문으로 미분화하기 전에 일차 건조를 선행하기 위해서이다.
상기 건조된 팜 부산물은 보다 작은 입자로 만들기 위해 2차 분쇄기(160)에 넣고 분말형태로 미분(微粉)화 시키게 되는데, 상기 미분화된 팜 부산물은 다시 건조로(150)에 넣어 마지막으로 건조한다.
이는 1차 분쇄시 5*5cm 정도 크기의 팜 부산물을 그대로 건조하는 것 보다는 더 작은 입자가 보다 건조하기 쉽고 상당한 연료를 절감할 수 있기 때문에 2차 분쇄가 필요한 것이다.
상기 1차 및 2차 분쇄기로는 공지의 다양한 분쇄기를 사용할 수 있지만, 공지의 햄머밀 또는 볼밀 등을 사용함이 가장 바람직하다.
이처럼 건조로(150)에서 건조된 팜 부산물은 펠릿성형기(180)로 이송되어 펠릿으로 성형된다. 이때 건조된 팜 부산물을 사일로에 일단 저장한 다음 이송수단에 의해 펠릿성형기(180)로 이송하게 할 수도 있다.
또한 본 발명은 건조로(150)의 측면에 버너(190)을 형성하여 팜 부산물의 압착으로 얻어진 오일 및 잘 건조된 팜 부산물 미분을 연소시켜 버너의 연료로 공급할 수도 있다. 물론 버너(190)의 열은 팜 부산물의 건조에 활용됨은 당연하다.
또 펠릿성형기(180)에 의해 성형된 팜 부산물 펠릿은 냉각기(200)에 의해 냉각시켜 펠릿저장 사일로(210)에 모아 두었다가 포장하여 출하한다.
본 발명 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조방법은 다음과 같다.
쌍스크류 파쇄 및 압착기에 의해 팜 부산물을 분쇄하면서 압착하여 오일과 수분을 제거하는 단계와, 상기 분쇄된 상태의 팜 부산물을 건조가 용이하도록 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 팜 부산물을 건조로에 투입하여 건조시켜 함수율을 낮추는 단계와, 상기 건조된 팜 부산물을 펠릿성형기에 넣어 펠릿형태로 성형하는 단계로 이루어진다.
이때 상기 분쇄단계와 건조단계는 1차 분쇄 후 건조가 이루어지고, 2차분쇄 후 재차 건조가 이루어지도록 구성함이 바람직하다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.
110: 쌍스크류 파쇄 및 압착기 120,140,170:이송장치
130: 1차 분쇄기 150: 건조로
160: 2차 분쇄기 180: 펠릿성형기

Claims (4)

  1. 팜 부산물을 공급받아 파쇄하고 압착하여 팜 부산물에 함유된 오일과 수분을 짜내기 위한 쌍스크류 파쇄 및 압착기와,
    상기 팜 부산물을 1차 분쇄하기 위한 1차 분쇄기와,
    상기 1차 분쇄된 팜 부산물을 건조시켜 함수율을 줄이기 위한 건조로와,
    상기 건조된 팜 부산물을 더 잘게 분쇄하기 위한 2차 분쇄기와,
    상기 2차 분쇄되어 건조로에서 재차 건조된 팜 부산물을 펠릿으로 성형하기 위한 펠릿성형기로 구성됨을 특징으로 하는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 쌍스크류 파쇄 및 압착기는 투입구와 배출구를 구비하는 본체와, 상기 본체 내부에 길이방향으로 나란히 배치되는 한 쌍의 스크류와, 상기 스크류를 구동하기 위한 구동모터와, 상기 구동모터의 속도를 감속하여 스크류에 전달하기 위한 감속기로 구성됨을 특징으로 하는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 스크류의 중간 일부분에 나선이 역방향으로 형성된 역방향 나선부가 적어도 하나 이상 형성되도록 구성됨을 특징으로 하는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조장치.
  4. 쌍스크류 파쇄 및 압착기에 의해 팜 부산물을 분쇄하면서 압착하여 오일과 수분을 제거하는 단계와,
    상기 분쇄된 상태의 팜 부산물을 건조가 용이하도록 파쇄하는 단계와,
    상기 파쇄된 팜 부산물을 건조로에 투입하여 건조시켜 함수율을 낮추는 단계와,
    상기 건조된 팜 부산물을 펠릿성형기에 넣어 펠릿형태로 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 팜 부산물을 이용한 펠릿 제조방법.

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