KR20150093892A - 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일팜 부산물 처리에 최적화하여 구성하되, 기능별 유닛을 모듈화하여, 운반 및 설치를 용이하도록 한 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치에 관한 것으로, 본 발명은 오일팜 나뭇가지 또는 오일팜 부산물(OFP) 원재료를 분쇄하는 분쇄유닛과, 분쇄된 원재료를 펠릿으로 생성하는 펠릿제조유닛을 포함하여 구성되는 펠릿생성모듈과; 상기 분쇄유닛에 의해 분쇄된 원재료를 펠릿 성형을 위해 건조시키는 건조기를 포함하여 구성되는 건조모듈; 그리고 상기 펠릿생성모듈 및 건조모듈의 구동을 위한 전력 및 송풍공기를 생성하여 제공하고, 상기 펠릿생성모듈 및 건조모듈의 구동을 제어하는 운용모듈을 포함하여 구성되고: 상기 펠릿생성모듈, 건조모듈 및 운용모듈은 각각 규격화된 컨테이너에 설치된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 기능별 유닛을 개별 컨테이너에 모듈화하여 구성하되, 전체 펠릿 제조 장치를 동일 규격의 컨테이너들로 모듈화하여 이동 및 설치시 공간효율을 극대화하고, 발전설비, 컴프레서 및 제어모듈 등의 구동 및 제어를 위한 유틸 장비를 별도의 모듈로 구성하여, 장비의 고장시 수리 및 교체를 용이할 수 있는 효과가 있다.

Description

모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치 { MODULAR PELLET MANUFACTURING APPARATUS FOR OIL PALM FROND }

본 발명은 함수율이 높은 미건조 오일팜 부산물을 이용하여 펠릿을 제조하는 펠릿 제조장치에 관한 것으로, 펠릿 제조장치를 오일팜 부산물 처리에 최적화하여 구성하되, 기능별 유닛을 모듈화하여, 운반, 설치 및 해체를 용이하도록 한 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치에 관한 것이다.

최근에는 기후변화 대응 및 화석에너지 고갈로 인해 많은 국가들이 신재생에너지 확대에 대한 계획을 수립하고 있다. 신재생에너지에는 태양광, 풍력, 수력, 연료전지, 폐기물에너지 등 다양한 에너지원이 있지만, 바이오매스 펠릿을 원료로 활용하는 바이오매스 발전의 경우 타 신재생에너지원에 비해 많은 기술적/경제적 장점이 있다.

바이오매스 펠릿을 활용하기 위해서는 신규 바이오매스 발전소를 건설하는 방법도 있지만, 기존 석탄발전소에 5~10% 정도의 바이오매스를 혼합하여 연소하는, 이른바 혼소방법을 통해서 대규모 투자 없이도 신재생에너지를 생산할 수 있다.

최근에는 기존에 운영되고 있는 석탄발전소를 연료투입장치의 변경, 보일러의 일부 변경 등 최소한의 투자를 통해 바이오매스 발전소로 전환하는 사례도 늘어나고 있어, 더욱 경제적인 방법으로 신재생에너지를 생산할 수 있는 여건이 되고 있다.

전술한 바이오매스를 이용한 연료는 운반, 저장 및 연소 시의 처리가 용이하고 연소에 따른 열량을 높일 수 있어 에너지원으로서의 경제성도 구비하는 펠릿(pellet) 형태로 만들어서 생산하게 되는데, 펠릿에 사용되는 원재료로는 산림 간벌목, 건설폐기물 중 폐목재, 왕겨 볏짚, 식물의 줄기 등 농림부산물, 생활폐기물 중 유기성 폐기물이 사용된다.

그러나 상기 원재료는 수거율이 극히 적고 원료를 수송하기 위한 비용과 시간이 소요되므로 펠릿 생산비용이 증가되어 에너지원으로 활용함에 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 안정적인 공급이 어려워 활용상에 어려움이 있다.

그리고 왕겨, 볏짚 등의 바이오매스는 부피가 크고 여러 지역에 분포되어 있으므로 이를 이용하여 펠릿(pellet) 형태의 연료로 제조하는 펠릿 제조장치는 상당한 넓이의 공간을 점유하게 되므로 일정한 장소에 고정 설치하게 되어 왕겨, 볏짚 등을 현장(원재료원)에서 수거하여 장치가 설치된 장소로 옮겨와야 하므로 번거롭고 비용도 많이 소요되며 기후가 상이한 지역별 특성에 따라 원료의 성상도 달라지게 되므로 원료 특성에 적합한 다양한 종류의 펠릿 제조장치가 요구되어 취급이 어려워져 자원활용에 제한적인 문제점이 있다.

이와 같은 국내 원재료의 불확실성을 해소하기 위한 대안으로 최근 오일팜 부산물 및 나뭇가지(Oil Palm Frond, 이하 통칭하여 'OFP'라 한다)를 원재료로 하는 바이오매스 펠릿이 주목받고 있다. OFP는 인도네시아 및 말레이시아 등의 동남아시아로부터 안정적인 물량을 확보할 수 있고, 원자재 가격도 비교적 저렴하여, 전술한 바와 같은 원자재에 의한 문제점을 해소할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

그러나 OFP는 잠재량이 풍부한 반면, 고함수율로 인한 전처리 비용 증가로 인해 펠릿생산 등 에너지화를 하기 위해서는 함수율이 상대적으로 낮은 일반목재에 비해 생산원가가 많이 소요되는 단점이 있고, 오일팜 부산물이 발생하는 오일팜 농장은 일정 주기를 갖고 벌목 및 재조림이 이루어지는 특성이 있기 때문에 연도별로 발생지역이 변하는 특성이 있다.

한편, 종래의 고정식 펠릿 성형장치는 원재료 공급에 과다한 수송비용이 발생하고 제한적인 원재료 종류 등에 의하여 펠릿화 된 연료의 제조비용이 고가이므로이에 따른 경제적 자립화가 불가능하여 국고 및 소비자에게 비용이 전가됨은 물론장치도 거대화되며 원료 성상별로 각각 다른 장치를 구비하여야 하므로 경제적이지 못하며 하나의 기계로 가공할 수 있는 원재료의 종류가 한정되어 원료 공급부족시 대처 할 수 있는 범위가 제한적이며 또한 각 지역적 특색에 의한 원재료 성상에 유연하게 대처할 수 없어 공급부족이 가중되는 문제점이 있게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 공개특허 제10-2013-0017759호를 통해 이동성을 갖는 차량에 탑재 가능하게 컨테이너에 공간절약적으로 구성 장착할 수 있어 전체적으로 컴팩트화되어 소형화요구에 대처할 수 있는 이동식 펠릿 성형장치를 개발하여 특허 등록 한 바 있다.

출원인에 의한 선행특허는 도 1에 도시된 바와 같이, 전처리시설과 후처리시설을 하나의 컨테이너(A)로 구성하고, 건조시설을 별도의 컨테이너(B)로 구성하여, 펠릿 생산설비를 원재료 생산지에 이동 배치가 가능하도록 구현하였고, 원료 중 이산화규소(SiO2)와 염소 및 황 성분을 제거하여 연료로서의 품질을 향상시키는 이동식 펠릿 제조장치를 완성하였다.

그러나 이와 같은, 출원인의 선행기술은 왕겨 및 볏짚 등의 국내 원자재를 가공하기 위한 것으로, 비교적 함수율이 적은 원자재 가공을 위하여 설계된 것으로, OFP와 같이 함수율이 높은 원자재를 가공하기에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

즉, OFP와 같이 함수율이 높은 원자재는 펠릿 성형을 위한 적정 함수율로 처리 하기 위하여, 고성능의 건조기가 설치되어야 한다. 그러나 종래기술에 고성능 건조기를 설치하는 경우, 건조설비의 모듈이 거대화되어 모듈화의 의미가 없어질 수 있고, 건조를 위한 연료소비가 높아져 경제성이 저해되는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에서는 두개의 컨테이너, 즉, 전처리시설과 후처리시설을 포함한 컨테이너(A)와 건조시설을 포함한 컨테이너(B)로 펠릿제조장치를 모듈화하여 펠릿제조장치의 이동 설치는 가능하였으나, 공간 효율면에서 모듈화의 극대화를 구현하지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0017759호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 펠릿 제조장치를 모듈화 함에 있어, 기능별 유닛을 개별 컨테이너에 모듈화하여 구성하면서, 전체 펠릿 제조 장치를 동일 규격의 컨테이너들로 모듈화하여 이동 및 설치시 공간효율을 극대화한 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치를 제공하는 것이다.

그리고 발전설비, 컴프레서 및 제어모듈 등의 구동 및 제어를 위한 유틸 장비를 별도의 모듈로 구성하여, 공간효율을 높이고, 장비의 고장시 수리 및 교체를 용이하도록 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 함수율이 높은 OFP를 원재료로 펠릿을 생산할 수 있도록, 초기 원재료의 함수율을 낮출 수 있도록 최적화된 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 기능별 유닛을 컨테이너에 모듈화하여 이동 설치가 가능하도록 구성되는 펠릿 제조 장치에 있어서, 오일팜 나뭇가지 또는 오일팜 부산물(OFP) 원재료를 분쇄하는 분쇄유닛과, 분쇄된 원재료를 펠릿으로 생성하는 펠릿제조유닛을 포함하여 구성되는 펠릿생성모듈과; 상기 분쇄유닛에 의해 분쇄된 원재료를 펠릿 성형을 위해 건조시키는 건조기를 포함하여 구성되는 건조모듈; 그리고 상기 펠릿생성모듈 및 건조모듈의 구동을 위한 전력 및 송풍공기를 생성하여 제공하고, 상기 펠릿생성모듈 및 건조모듈의 구동을 제어하는 운용모듈을 포함하여 구성되고: 상기 펠릿생성모듈, 건조모듈 및 운용모듈은 각각 규격화된 컨테이너에 설치된다.

여기서 상기 분쇄유닛은, 절단과 분쇄 2단 공정을 통해 OFP 원재료를 파쇄하도록 절단용 커터와 분쇄용 회전팁을 포함하여 구성되는 분쇄기와, 분쇄크기를 조절하는 스크린을 포함하여 구성되고; 상기 펠릿제조유닛은, 원형다이(Ring Die) 방식의 펠릿성형기를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 펠릿생성모듈은, 상기 분쇄기에 의해 분쇄된 OFP 원재료의 함수율을 전처리 공정으로 줄이는 탈수기를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 탈수기는, 분쇄된 상기 OFP원재료를 압착 이송하는 한쌍의 스크류와; 상기 각 스크류의 회전 중심이 되는 회전축; 그리고 상기 회전축에 회전력을 전달하는 구동모터를 포함하는 스크류 프레스로 구성될 수도 있다.

그리고 상기 펠릿제조유닛은, 펠릿 성형시 발생하는 비산 먼지를 제거하는 싸이클론을 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 건조모듈은, 상기 탈수기에 의해 탈수된 원재료를 이송하는 컨베이어와; 상기 컨베이어에 의해 이송된 원재료의 건조효율을 높이기 위하여 탈수된 원재료를 미세 분쇄하는 해머밀을 더 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 해머밀은, 회전 샤프트의 충격을 이용하여 OFP 원재료를 분쇄할 수도 있다.

또한, 상기 건조기는, 열풍에 의한 직접 건조 방식의 드럼 건조기일 수도 있다.

그리고 상기 건조모듈은, 건조과정을 마친 OFP 원재료를 건조기로부터 펠릿성형기에 구비된 호퍼에 공급하도록, 상기 건조기 출구에서부터 상부로 연장되어 형성되는 이송관을 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 건조모듈 및 운용모듈에는 서로 덕트연결이 가능도록, 덕트연결구가 각각 형성될 수도 있다.

그리고 상기 운용모듈은, 전력을 생산하여 공급하는 발전기와; 상기 발전기에 화석연료를 공급하는 연료탱크와; 압축공기를 생성하기 위한 콤프레서로 구성되는 압축기와; 상기 압축기로부터 생성된 압축공기를 상기 덕트연결구를 통해 상기 건조모듈로 제공하는 송풍기; 그리고 상기 펠릿 제조장치의 구동을 전체적으로 제어하고, 구동 상태를 운용자에게 표시하기 위한 제어기를 포함하여 구성될 수도 있다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 펠릿 제조장치를 모듈화 함에 있어, 기능별 유닛을 개별 컨테이너에 모듈화하여 구성하되, 전체 펠릿 제조 장치를 동일 규격의 컨테이너들로 모듈화하여 이동 및 설치시 공간효율을 극대화하고, 발전설비, 컴프레서 및 제어모듈 등의 구동 및 제어를 위한 유틸 장비를 별도의 모듈로 구성하여, 장비의 고장시 수리 및 교체를 용이할 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명은 본 발명은 함수율이 높은 OFP를 원재료로 펠릿을 생산함에 있어, 원재료의 분쇄이후 탈수기를 통해 원재료의 초기 함수율을 줄일 수 있어, 건조기의 부하를 줄일 수 있어, 생산효율이 극대화되는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 모듈형 펠릿 제조장치의 구성을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치를 구성하는 탈수기의 내부구성을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치를 구성하는 탈수기의 실제 이미지를 도시한 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치를 구성하는 건조모듈과 펠릿생산모듈의 구성을 도시한 측면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치를 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 개념도이며, 도 4는 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치를 구성하는 탈수기(114)의 내부구성을 도시한 예시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치를 구성하는 탈수기(114)의 실제 이미지를 도시한 예시도이며, 도 6은 본 발명에 의한 모듈형 펠릿 제조장치를 구성하는 건조모듈(200)과 펠릿생산모듈의 구성을 도시한 측면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치는 펠릿생성모듈(100), 건조모듈(200) 및 운용모듈(300)을 포함하여 구성된다. 이때, 각각의 모듈은 규격화된 동일 규격의 컨테이너에 설치된다.

이들 각 모듈의 구체적인 구성을 설명하기에 앞서 먼저, 바이오매스를 이용한 펠릿 생산의 기본 공정에 대하여 간단히 설명하도록 한다.

바이오매스를 이용한 펠릿 생산을 위해서는 먼저, 원재료를 알맞은 크기로 분쇄하고, 분쇄된 원재료가 적정함수율을 갖도록 가공하고, 이후 가공된 원재료를 펠릿으로 생산한다. 물론, 제품성의 향상을 위해, 펠릿 생산후 냉각 또는 추가 건조 등의 공정을 거칠 수도 있다.

이때, 상기 분쇄된 원재료의 함수율을 조절하는 공정은 원재료의 종류에 따라 크게 달라진다. 즉, 폐목재나 볏짚 등과 같이 함수율이 낮은(건조된) 상태의 원재료를 사용하는 경우, 함수율 정도에 따라 수분을 보충하거나 약한정도의 건조공정을 거친다.

그러나 OFP와 같이, 함수율이 높은 자연상태의 원재료를 이용하는 경우, 건조기(230)를 통해 분쇄된 원재료를 건조하여 펠릿 제조의 적정 함수율이 되도록 하는데, 건조량이 많아짐에 따라 고온의 열풍을 장시간 유지시켜 건조공정을 수행하게 된다. 이에 따라 OFP의 펠릿 제조기는 건조모듈(200)이 거대화되고, 큰 소비 전력을 필요로 한다.

이하에서는 본발명을 구성하는 각 모듈의 구체적인 구성을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 펠릿생성모듈(100)은 원재료를 적정크기로 분쇄하는 분쇄유닛(110)과, 펠릿을 생성하는 펠릿제조유닛(120)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 분쇄유닛(110)은 분쇄기(112)와 탈수기(114)를 포함하여 구성된다.

상기 분쇄기(112)는 OFP 원재료의 크기를 적정크기로 분쇄하는 것으로, 회전팁에 의한 분쇄 및 크기를 걸러주는 스크린 등을 포함하여 구성된다.

상기 OPF는 일반 목재에 비해 연질이나 다량의 섬유질로 구성이 되어 있어, 그라인더나 드럼 파쇄날에 말려 들어가는 등 기존의 목재파쇄기로는 지속적인 파쇄작업이 어렵다.

본 발명에 의한 파쇄기는 절단과 분쇄 2단 공정을 통해 파쇄를 수행하도록 절단용 커터와 분쇄용 회전팁을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 탈수기(114)는 파쇄된 OFP 원재료의 함수율을 전처리 공정으로 낮춰주는 역할을 수행하여, 이후 공정인 건조공정의 부담을 줄여주고, 이에 따라 건조모듈(200)을 컴팩트하게 구성할 수 있도록 하여, 동일 크기의 컨테이너에 설비를 모듈화하는 것을 가능하도록 한다.

상기 탈수기(114)는 도 3에 도시된 바와 같이, 한쌍의 스크류 사이로 OFP 원재료가 이송되면서 압착에 의해 상기 OFP 원재료의 수분이 배출되도록 한다. 이를 위해 상기 탈수기(114)는 상기 OFP원재료를 압찰 이송하는 한쌍의 스크류와, 상기 각 스크류의 회전 중심이 되는 회전축 및 상기 회전축에 회전력을 전달하는 구동모터를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 탈수기(114)의 실 모습이 도 4에 도시되어 있다.

이와 같은 상기 탈수기(114)는 초기 OPF의 함수율을 최대 60%까지(100 마력 탈수설비를 활용 시) 낮출 수 있는 것으로 확인되었다.

본 발명에 의한 탈수기(114)는 15마력의 회전식 토출 스크류 프레스를 이용하며 Pressure Corn 조정을 통해 성상에 따라 탈수력을 선택 가능하도록 하였다. 파쇄된 OPF가 토출구 방향으로 실린더를 따라 이동하면서 압착되어 액체와 고체가 분리되는 방식이며, 바람직한 설계 기준은 아래 표 1과 같다.

사양	설계 기준	비고
형식 : 스크류 프레스 수량 : 1대 용량 : 1.31ton/hr 특징 : 트윈 스크류 타입	15마력 트윈스크류 콘베이어타입 Pressure Corn 조정 가능 220mm, 반출속도 1.44 m/min	11kW x 380V x 4p x 50Hz x 3

출원인이 상기 탈수기(114)의 탈수 효율을 실험한 결과는 아래와 같다.

- 아 래 -

1. 실험 조건

· OPF 약 1.5ton

· EFB 파쇄기 : MS-800R(75HP)

· EFB 프레스 : MB-900R(6tons/h, 100HP, Pressure cone 0mm)

· 실험 조건 : 온도 38/ 습도 50%

· 장소 : 말레이시아 Mvance Factory

2. 실험 순서

· 수거된 OPF를 EFB 파쇄기를 이용해 5mm로 파쇄

· 파쇄된 OPF 샘플 300g씩 5개를 채취하여 각 샘플의 함수율을 측정

· 파쇄된 OPF를 스크류 탈수기(114)(EFB 프레스)를 이용해 탈수

· 프레스를 통해 탈수된 OPF 샘플 300g씩 5개를 채취하여 각 샘플의 함수율을 측정

· 탈수액 총량을 확인

3. 실험 결과

투입 OPF량	시작시간	종료시간	투입 함수율	탈수 후 함수율	탈수액	함수율 계산값
498kg	13:00	14:00	73.5%	59.4%	124kg	62.8%

<OPF 원료의 스크류 탈수 실험 결과>

* 300g 5개 샘플을 함수율 측정기로 측정한 평균값

* 투입 OPF량과 탈수액 무게로 계산한 값

<OPF 원료의 스크류 탈수에 의한 함수율 변화 그래프>

스크류 탈수 처리 전후의 OPF 샘플 5개를 조사한 실험결과에 따르면 스크류 탈수기(114)(100HP)로 OPF를 약 60%까지 탈수 가능한 것으로 확인되었다. Pressure cone의 조정에 따라 탈수 효율은 변화되었으며 대상 스크류 탈수기(114)는 0mm 일 때 가장 좋은 탈수율을 보였다.

동일 사양의 설비비, 운영비 및 전력비용(제조사 제공 데이터 이용)을 이용해 분석한 결과 열에 의한 건조기(230)를 이용한 경우보다 비용 대비 탈수효과가 뛰어난 것으로 확인되었다.

한편, 펠릿제조유닛(120)은 싸이클론(122)과 펠릿성형기(124)를 포함하여 구성된다.

상기 싸이클론(122)은 펠릿 성형시 발생하는 비산 먼지를 제거하여 대기오염 및 분진발생을 억제시키는 역할을 한다.

이때, 상기 싸이클론(122)에 적용되는 Steel plate는 절곡 및 용접 구조로 설계 및 제작되고, 제작시 내부에 돌출부가 없도록 한다. 그리고 상기 싸이클론(122)은 점검용 door를 설치하고, 음압에 의한 casing 변형이 없도록 보강을 충분히 한다.

그리고 상기 펠릿성형기(124)는 호퍼(126)를 통해 분쇄 및 건조된 OFP 원재료를 유입받아 펠릿 형태로 형성시킨다.

한편, 상기 펠릿성형기(124)는 평판다이(Flat Die) 방식과 원형다이 (Ring Die) 방식이 적용될 수 있으나, 바람직하게는 펠릿 생성의 안정성을 확보하기 위해 원형 다이방식이 적용된다. 원형다이 방식은 반지 형태로 생긴 다이 안쪽에 롤러가 위치하여 다이를 미는 방식이다.

상기 펠릿성형기(124)에 사용되는 펠릿 다이는 구멍의 경사도 폭과 다이 재료 및 마무리에 따라 탄소강 합금 다이, 스테인레스강 합금 다이, 고밀도 크롬 합금 다이등 여러 종류가 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 상기 펠릿성형기(124)는 시간당 0.3톤의 펠릿성형을 하고, 성형된 펠릿은 Dust collector를 통해 부스러기를 제외하고 간단한 공랭식 냉각기를 통과해 톤백에 저장될 수 있다.

다음으로, 건조모듈(200)에 대하여 설명하기로 한다. 상기 건조모듈(200)은 상기 분쇄유닛(110)에 의해 분쇄되고 1차 탈수된 원재료를 펠릿제조에 적합한 함수율을 갖도록 건조시키는 것으로, 양질의 펠릿을 생산하기 위해 원재료의 함수율이 15~20%를 초과하는 경우, 건조과정을 거치도록 한다.

이를 위해 상기 건조모듈(200)은 컨베이어(210)와 해머밀(220), 건조기(230), 이송관(240) 및 덕트연결구(250)를 포함하여 구성된다.

상기 컨베이어(210)는 상기 탈수기(114)에 의해 탈수된 원재료를 이송하는 역할을 수행하고, 상기 해머밀(220)은 건조효율을 높이기 위하여 건조전 탈수된 원재료를 미세 분쇄하는 역할을 수행한다.

상기 해머밀(220)은 OPF 원료를 성형기에서 필요로 하는 미세입자(3mm이하) 크기로 만들기 위한 것으로, OPF 원료의 성상에 따라 기존의 통나무 분쇄기(112)와 같은 높은 강도를 필요로 하지 않기 때문에 rotating shaft를 이용한 충격작용으로 분쇄하는 방식이다. 특히 공기흡입에 의한 스크린 개구율을 늘려 분진폭발위험을 방지한다.

상기 해머밀(220)의 Rotar는 shaft 및 plate를 가공하여 조립하는데 제작 후 Balance 장비에서 수평을 맞춘 후 조립하도록 한다.

그리고 Hammer tip은 hammer pin에 조립되어져 자유롭게 회전되는 타입으로 제작하되, S45C 재질로 제작한다.

또한, Hammer pin은 tip재질보다 강한 재질을 사용하며, 조립시 양 side에서 Cap으로 조립하고, Motor와는 직결로 체결되며 Coupling으로 동력을 전달하도록 한다.

그리고 상기 해머밀(220)에 구비되는 스크린은 3.2t plate로 5 타공하여 진원으로 제작하되, 교체가 용이하도록 구성된다.

한편, 상기 건조기(230)는 상기 해머밀(220)에 의해 분쇄된 OFP 원재료를 건조하는 것으로, 펠릿 성형을 위해서 성형기로 투입되는 원료는 일정 범위 내의 함수율을 조절해야 하므로, 연료 생산 비용이 증가되지만 OFP와 같이 함수율이 높은 원재료를 사용하는 경우, 기계적 건조과정이 필요하다.

상기 건조기(230)는 드럼식 / 기류식 / 벨트건조식의 건조기(230)가 적용될 수 있으나, 바람직하게는 야외설치가 용이하고, 건조용량이 뛰어나 경제성이 좋은 드럼식 건조기(230)를 적용한다.

또한 상기 드럼 건조기(230)는 열풍에 의한 직접 건조 방식과 증기를 이용한 간접 건조 방식으로 나눌 수 있는데, 본 발명의 드럼건조기(230)는 건조시 발생된 배가스 중의 먼지를 원심력 집진처리로 제거가 가능하며, 별도 보일러 설비가 필요 없어 설치면적을 최소화할 수 있어 별도의 보일러 구성설비가 필요 없는 직접 건조 방식을 적용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의한 드럼 건조기(230)는, ⅰ) 설비 예열시간이 짧고 자동화가 가능하고, ⅱ) 유지보수가 편리하며, ⅲ) 건조시간 감소 및 건조효율이 우수하고, ⅳ) 3-PASS 드럼 회전식으로 열효율이 우수하며, ⅴ) 후단 강제배풍식으로 원활한 공기흐름을 유도할 수 있다.

이때 상기 드럼식 건조기(230)는 바이오매스 연료를 열원으로 사용한다.

상기 건조기(230)는 건조공정 이후에 6~12시간 Silo bin을 설치하여 함수율 균형을 맞추도록 하고, 투입 OPF의 칩사이즈가 5mm이하로 균일하게 한다.

그리고 건조비용의 절감을 위해서 펠릿 성형 함수율인 12%로 낮출 수 있는 마지막 건조공정으로 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 이송관(240)은 건조과정을 마친 원재료를 펠릿성형기(124)의 호퍼(126)에 공급하도록 상기 원재료를 이송하는 관으로 공기를 통해 이송하는 역할을 수행한다.

이를 위해 상기 이송관(240)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 건조기(230) 출구에서부터 상기 건조모듈(200) 상부로 연장되어, 상기 펠릿생성모듈(100) 상부로 연결된다. 그리고 상기 펠릿생성모듈(100) 상부에는 상기 펠릿성형기(124)의 호퍼(126)가 구비되어 상기 이송관(240) 단부로 연결된다.

한편, 상기 건조모듈(200)에는 덕트연결구(250)가 구비되고, 상기 덕트연결구(250)에는 덕트가 상기 이송관(240)에 연결되어, 건조된 원재료를 이송하기 위한 송풍공기가 공급된다.

또한, 상기 운용모듈(300)은 발전기(310), 연료탱크(320), 송풍기(340), 압축기(330), 덕트연결구(350) 및 제어기(360)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 발전기(310)는 본 발명에 의한 펠릿 제조 장치를 구동하기 위한 전력을 생산하기 위한 것이고, 상기 연료탱크(320)는 상기 발전기(310)에 공급되는 화석연료를 저장한다.

한편, 상기 압축기(330)는 압축공기를 생성하기 위한 콤프레서이고, 상기 송풍기(340)는 상기 압축기(330)로부터 생성된 압축공기를 덕트연결구(350)를 통해 상기 건조모듈(200)의 덕트연결구(250)에 연결된 덕트에 제공하기 위한 것이다.

그리고 상기 제어기(360)는 상기 펠릿 제조장치의 구동을 전체적으로 제어하고, 상태를 운용자에게 표시하기 위한 부분이다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 오일팜 부산물 처리에 최적화하여 구성하되, 기능별 유닛을 모듈화하여, 운반 및 설치를 용이하도록 한 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 기능별 유닛을 개별 컨테이너에 모듈화하여 구성하되, 전체 펠릿 제조 장치를 동일 규격의 컨테이너들로 모듈화하여 이동 및 설치시 공간효율을 극대화하고, 발전설비, 컴프레서 및 제어모듈 등의 구동 및 제어를 위한 유틸 장비를 별도의 모듈로 구성하여, 장비의 고장시 수리 및 교체를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

100 : 펠릿생성모듈 110 : 분쇄유닛
112 : 분쇄기 114 : 탈수기
120 : 펠릿제조유닛 122 : 싸이클론
124 : 펠릿성형기 126 : 호퍼
200 : 건조모듈 210 : 컨베이어
220 : 해머밀 230 : 건조기
240 : 이송관 250, 350 : 덕트연결구
300 : 운용모듈 310 : 발전기
320 : 연료탱크 330 : 압축기
340 : 송풍기 360 : 제어기

Claims (11)

1. 기능별 유닛을 컨테이너에 모듈화하여 이동 설치가 가능하도록 구성되는 펠릿 제조 장치에 있어서,
   오일팜 나뭇가지 또는 오일팜 부산물(OFP) 원재료를 분쇄하는 분쇄유닛과, 분쇄된 원재료를 펠릿으로 생성하는 펠릿제조유닛을 포함하여 구성되는 펠릿생성모듈과;
   상기 분쇄유닛에 의해 분쇄된 원재료를 펠릿 성형을 위해 건조시키는 건조기를 포함하여 구성되는 건조모듈; 그리고
   상기 펠릿생성모듈 및 건조모듈의 구동을 위한 전력 및 송풍공기를 생성하여 제공하고, 상기 펠릿생성모듈 및 건조모듈의 구동을 제어하는 운용모듈을 포함하여 구성되고:
   상기 펠릿생성모듈, 건조모듈 및 운용모듈은 각각 규격화된 컨테이너에 설치됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분쇄유닛은,
   절단과 분쇄 2단 공정을 통해 OFP 원재료를 파쇄하도록 절단용 커터와 분쇄용 회전팁을 포함하여 구성되는 분쇄기와, 분쇄크기를 조절하는 스크린을 포함하여 구성되고;
   상기 펠릿제조유닛은,
   원형다이(Ring Die) 방식의 펠릿성형기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 펠릿생성모듈은,
   상기 분쇄기에 의해 분쇄된 OFP 원재료의 함수율을 전처리 공정으로 줄이는 탈수기를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 탈수기는,
   분쇄된 상기 OFP원재료를 압찰 이송하는 한쌍의 스크류와;
   상기 각 스크류의 회전 중심이 되는 회전축; 그리고
   상기 회전축에 회전력을 전달하는 구동모터를 포함하는 스크류 프레스로 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 펠릿제조유닛은,
   펠릿 성형시 발생하는 비산 먼지를 제거하는 싸이클론을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 건조모듈은,
   상기 탈수기에 의해 탈수된 원재료를 이송하는 컨베이어와;
   상기 컨베이어에 의해 이송된 원재료의 건조효율을 높이기 위하여 탈수된 원재료를 미세 분쇄하는 해머밀을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 해머밀은,
   회전 샤프트의 충격을 이용하여 OFP 원재료를 분쇄함을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 건조기는,
   열풍에 의한 직접 건조 방식의 드럼 건조기임을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 건조모듈은,
   건조과정을 마친 OFP 원재료를 건조기로부터 펠릿성형기에 구비된 호퍼에 공급하도록, 상기 건조기 출구에서부터 상부로 연장되어 형성되는 이송관을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 건조모듈 및 운용모듈에는 서로 덕트연결이 가능하도록, 덕트연결구가 각각 형성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 운용모듈은,
    전력을 생산하여 공급하는 발전기와;
    상기 발전기에 화석연료를 공급하는 연료탱크와;
    압축공기를 생성하기 위한 콤프레서로 구성되는 압축기와;
    상기 압축기로부터 생성된 압축공기를 상기 덕트연결구를 통해 상기 건조모듈로 제공하는 송풍기; 그리고
    상기 펠릿 제조장치의 구동을 전체적으로 제어하고, 구동 상태를 운용자에게 표시하기 위한 제어기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 오일팜 펠릿 제조 장치.

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