KR20160143266A - 바이오매스 반탄화 장치 - Google Patents

Abstract

바이오매스 반탄화 장치에 관한 것으로, 바이오매스가 이송되도록 튜브 형상으로 이루어진 이송부; 상기 바이오매스의 색상을 감지하도록 상기 이송부의 일측에 설치되는 색상감지부; 상기 색상감지부에서 감지된 상기 바이오매스의 색상에 따라 상기 바이오매스의 반탄화를 높이도록 상기 이송부를 고온으로 가열시키는 가열수단을 마련하여 색상감지부에 의해 바이오매스의 반탄화 정도에 따라 바이오매스의 반탄화를 더욱 높일 수 있고, 반탄화가 이루어진 바이오매스의 색상에 따라 가열수단 또는 공기량을 적절하게 조절할 수 있으며, 색상감지센서를 활용하여 능동적으로 화염을 증대시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

바이오매스 반탄화 장치{Torrefaction Device for Biomass}

본 발명은 바이오매스 반탄화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오매스를 고온의 배기가스로 건조시켜 바이오매스의 미분 효율을 높인 바이오매스 반탄화 장치에 관한 것이다.

최근 석유 등과 같은 화석계 에너지의 대체 에너지로 주목 받고 있는 바이오매스는 미가공 상태에서 내부 공극률이 매우 높아서 부피가 크고, 단위 중량당 에너지 밀도가 낮기 때문에 비경제적인 단점을 가지고 있다.

이러한 단점을 해소하기 위해 최근에는 바이오매스 재료를 반탄화 처리하여 단위 중량당 에너지밀도(Kcal/kg)를 높이면서 반탄화 된 바이오매스 재료를 펠릿 형태로 제조하여 부피를 줄임으로써 경제성을 확보하는 기술 및 장치가 지속적으로 개발되고 있다.

바이오매스는 섬유질이 많은 목질계로 조성되어 있어 미분 또는 분쇄 시 섬유질로 인하여 미분이 잘 되지 않거나, 미분 장치에 바이오매스가 끼여 미분 장치의 고장을 유발하는 단점을 가지고 있다.

이러한, 단점을 해결하기 위하여 바이오매스를 반탄화 함으로써 섬유질이 딱딱한 고상의 형태로 변형되어 미분이 잘 되도록 하여, 바이오 매스의 미분율을 향상시키기 위한 기술 및 장치가 지속적으로 개발되고 있다.

여기서 반탄화 처리는 고온의 무산소 상태에서 바이오매스 재료를 열처리하여 중량을 낮추는 것인데, 이때 바이오매스의 발열량도 소폭 감소된다. 하지만 결과적으로는 단위중량당 발열량, 즉 에너지밀도(Kcal/kg)는 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

이렇게 반탄화 처리된 바이오매스를 고압으로 펠릿 형태의 고형화 물질로 성형하면, 그 부피가 줄어 단위 에너지당 수송비용이 절감되면서 경제성이 향상된다.

일반적인 바이오매스의 반탄화 장치에는 바이오매스를 열처리하는 과정이 필연적으로 포함되며, 그 열처리 방식에 따라서 바이오매스 반탄화 장치 또는 반탄화 기술이 직접 가열식과 간접 가열식으로 대별된다.

이 중 직접 가열식은 고온의 열풍을 열전달 매체로 하여 바이오매스를 직접 가열하는 방식으로서, 열처리 효율은 우수하지만, 바이오매스 재료의 연속적 투입이 매우 어려운 단점이 있다.

바이오매스 재료의 입자 크기가 클 경우 고온, 고속의 열풍이 다량으로 요구되기 때문에, 고온에 의한 압력 상승에 따른 안전성이 저하되고, 고속 열풍에 따른 분진 발생률이 높아서 분진 배출 및 포집을 위한 사이클론 등 추가의 구성에 의해 장치를 간소화하기 어려운 단점이 있다.

한편 간접 가열식은 열전달 매체가 이중 자켓 등을 통과하면서 열전달 표면을 가열하면 바이오매스가 열전달 표면에 접촉하여 간접적으로 가열되는 방식으로서, 바이오매스 재료의 연속적 투입은 가능하지만 열처리 효율이 비교적 불량하고 처리량이 적은 단점이 있다.

이와 같은 바이오매스의 반탄화 장치는 배기가스를 활용한 재순환 장치가 없고, 화력발전소 또는 용융로 등에서 발생되는 폐열을 재활용하지 못하는 문제점이 있었다.

또한 바이오매스의 반탄 정도를 실시간으로 확인할 수 없고, 바이오매스의 적절한 반탄화 제조가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

아울러 바이오매스로 사용되는 재질로는 나무, 옥수수, 폐지, 볏짚, 왕겨 등의 섬유질이 풍부한 재료를 사용하고 있으며, 바이오매스로 사용되는 섬유질은 특정의 크기로 파쇄되거나 미분이 잘 되지 않는다. 이에 따라 미분기가 끼이거나 뭉쳐져 연소로가 정지되는 현상이 발생되는 문제점이 있다.

또한 왕겨, 갈대 등의 섬유질이 많은 바이오매스의 파쇄 또는 호두 껍질 등의 딱딱한 조직은 미분 시 잘 파쇄되지 않아 혼소율이 낮아지게 되고, 미연분의 바이오매스 증가로 인하여 연소로의 하단에 화재가 발생되거나 그을음(soot)이 증가되는 문제점이 있다.

또 미연분의 그을음과 화재로 인해 연소로의 내부 벽면과 열교환 파이프에 점착되어 슬래깅과 파울링이 증가되는 문제점이 있었다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '바이오매스 반탄화 장치'가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에 따른 바이오매스 반탄화 장치는 바이오매스 재료를 공급하는 공급부; 상기 공급부와 연결된 투입구 및 상기 투입구와 이격된 배출구가 형성된 반탄화공간을 구비하며, 상기 반탄화공간의 하부에 마련된 다공스크린과, 상기 반탄화공간으로 공급된 상기 바이오매스를 교반하면서 상기 배출구 측으로 이동시키는 교반기를 갖는 반탄화처리부; 상기 다공스크린의 하부 영역에 마련되는 히터와, 상기 히터의 하부에 인접하게 마련되는 열교환기를 갖는 가열부; 상기 가열부를 거쳐 상기 반탄화 공간으로 송풍하는 송풍부를 포함한다.

하기 특허문헌 2에는 '연료 농후형 바이오매스 반탄화 장치'가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 2에 따른 연료 농후형 바이오매스 반탄화 장치는 바이오매스를 건조하는 바이오매스 건조기; 연료를 연소하여 무산소화 된 배기가스를 생성하는 연료 농후형 연소기; 상기 바이오매스 건조기로부터 건조된 바이오매스를 공급받고, 연료 농후형 연소기로부터 무산소 배기가스를 공급받아, 무산소 배기가스를 통해 바이오매스를 가열하는 반탄화 반응로; 상기 연료 농후형 연소기로부터의 무산소 배기가스 및 반탄화 반응로로에서의 가열을 통해 발생된 가용가스를 연소하여, 발생된 배기가스를 바이오매스 건조기로 공급하는 합성가스 연소기를 포함하되, 상기 바이오매스 건조기는 합성가스 연소기로부터 공급된 배기가스를 통해 바이오매스를 건조하고 있다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2013-0121578호(2013년 11월 6일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-1287184호(2013년 7월 11일 등록)

그러나 종래기술 1에 따른 반탄화 장치는 바이오매스를 반탄화시키는 반탄화처리부, 반탄화처리챔버, 가열부 등의 구성이 다층으로 복잡하게 설치되어 있으며, 바이오매스의 반탄 정도를 실시간으로 확인할 수 없고, 바이오매스의 반탄화 정도를 적정하게 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

또한 종래기술 2에 따른 반탄화 장치는 합성가스 연소기에서 발생된 열을 바이오매스 건조기로 공급하여 건조시키고 있으나, 합성가스 연소기에서 별도의 열원을 가해 연소된 배기가스를 사용하는 것이어서, 화력발전소 또는 용융로 등에서 발생되는 배기가스를 활용할 수 없고, 바이오매스의 반탄 정도를 실시간으로 확인할 수 없고, 바이오매스의 반탄화 정도를 적정하게 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바이오매스가 반탄화 되는 상태(또는 정도)에 따라 바이오매스의 반탄화를 조절할 수 있는 바이오매스 반탄화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 색상 감지센서에 의해 바이오매스의 반탄화를 감지할 수 있는 바이오매스 반탄화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 바이오매스의 탄화 상태에 따라 바이오매스의 가열 및 공기량을 조절하여 최적으로 반탄화시킬 수 있는 바이오매스 반탄화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연소 시 발생하는 배기가스의 폐열을 재활용하는 것으로, 바이오매스가 반탄화 되는 상태(또는 정도)에 따라 배기가스 폐열을 활용하는 바이오매스 반탄화 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 바이오매스 반탄화 장치는 바이오매스가 이송되도록 튜브 형상으로 이루어진 이송부; 상기 바이오매스의 색상을 감지하도록 상기 이송부의 일측에 설치되는 색상감지부; 상기 색상감지부에서 감지된 상기 바이오매스의 색상에 따라 상기 바이오매스의 반탄화를 높이도록 상기 이송부를 고온으로 가열시키는 가열수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바이오매스가 튜브를 따라 이송되면서 반탄화 되도록 공기량을 조절하는 유량조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바이오매스가 튜브를 따라 이송되면서 반탄화 되도록 고온의 배기가스를 공급하는 배기가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송부에는 상기 튜브로부터 이송되는 반탄화된 바이오매스 및 석탄을 볼밀에 의해 미분화된 미분탄을 혼소시키는 혼소 이송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 색상감지부는 상기 이송부의 일측에 바이오매스의 반탄화를 색상으로 감지하는 제1 색상감지부; 상기 이송부의 타측에 바이오매스의 반탄화를 색상으로 감지하는 제2 색상감지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가열수단은 상기 튜브의 외면에 일정 간격으로 감긴 코일에 인가된 전원에 의해 상기 튜브를 가열시키는 히터인 것을 특징으로 한다.

상기 가열수단은 상기 튜브의 외면에 설치되어 가스의 연소에 의해 상기 튜브를 가열시키는 가스 히터인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오매스 반탄화 장치에 의하면, 색상감지부에 의해 바이오매스의 반탄화 정도에 따라 바이오매스의 반탄화를 더욱 높일 수 있고, 반탄화가 이루어진 바이오매스의 색상에 따라 가열수단 또는 공기량을 적절하게 조절할 수 있으며, 색상감지센서를 활용하여 능동적으로 화염을 증대시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한 본 발명에 따른 바이오매스 반탄화 장치에 의하면, 반탄화를 적절하게 조절하여 줌으로써 혼소율을 높임은 물론 바이오매스의 연소 시 연소효율을 향상시킬 수 있고, 바이오매스의 완전 연소를 높임으로써 미연분과 그을음이 감소됨과 함께 슬래깅 및 파울링을 저감시킬 수 있으며, 발전소의 용융로, 보일러 등에서 발생된 배기가스에 의해 바이오매스를 반탄화시키므로 연소 시 발생되는 질소산화물을 저감시킬 수 있고, 배기가스를 재활용하므로 폐열을 회수하게 되는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치의 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

<제1 실시 예>

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치는 바이오매스가 이송되도록 튜브 형상으로 이루어진 이송부(10); 상기 바이오매스의 반탄화를 감지하도록 상기 이송부(10)의 일측에 설치되는 색상감지부(20); 상기 색상감지부(20)에서 감지된 상기 바이오매스의 색상에 따라 상기 바이오매스의 반탄화를 높이도록 상기 이송부(10)를 고온으로 가열시키는 가열수단(30)을 포함한다.

본 발명에서 바이오매스는 태양 에너지를 받아 유기물을 합성하는 식물체와 이들을 식량으로 하는 동물, 미생물 등의 생물유기체를 총칭하는 것으로, 볏짚, 왕겨, 갈대, 호두 껍질 등을 포함한다.

또한 반탄화는 바이오매스 원료를 200~300℃의 온도에서 산소가 없는 상태로 10~60분간 가열하는 전처리 하는 것이다. 반탄화 펠릿(Pellet)은 소수성을 가지며, 함수율이 매우 낮아 미생물로 인한 부패나 뒤틀림 등의 외형 변화가 적다. 또한 고정탄소(Fixed carbon) 성분이 증가하여 장거리 운송의 비용 절감, 취급과 저장 등의 취급성이 우수하며, 분쇄성 향상, 높은 에너지 밀도를 가진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이송부(10)는 바이오매스의 원료를 반탄화시키는 것으로, 이송부(10)는 일정 직경을 갖는 튜브(미도시)의 형상으로 이루어진다. 이러한 튜브는 스테인리스 재질로 이루어질 수 있으며, 스테인리스 외에도 고온을 유지할 수 있는 금속 재질로 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기 이송부(10)의 일측에는 바이오매스를 반탄화시킬 수 있도록 하기 위하여 공기량을 조절하는 유량조절기(15)가 설치된다.

상기 유량조절기(15)는 튜브의 내부를 따라 이송되는 바이오매스의 탄화 정도에 따라 튜브에 공급되는 공기량을 증가시키거나 감소시키게 된다.

상기 이송부(10)의 일측에는 바이오매스의 반탄화를 감지하는 색상감지부(20)가 설치된다. 상기 색상감지부(20)는 색상감지센서를 사용할 수 있으며, 색상감지센서는 반탄화가 이루어진 바이오매스의 색상을 판별하여 색상에 따라 바이오매스의 반탄화 정도를 검출하게 된다.

이러한 색상감지부(20)는 튜브로 이루어진 이송부(10)의 내측에 설치될 수 있으며, 이송부(10)의 끝단에 튜브와 동일한 직경으로 이루어진 투명관(11)의 외면에 설치될 수 있다.

상기 색상감지부(20)는 바이오매스의 종류에 따라 그 색상의 농도를 검출하게 되며, 바이오매스의 종류에 따라 기준색을 달리 설정할 수 있다.

상기 색상감지부(20)는 기준색과 함께 바이오매스의 반탄화 정도에 따라 상한색과 하한색을 검출할 수 있도록 한다. 상기 색상감지부(20)에서 검출된 신호는 제어부(50)로 전송된다.

상기 색상감지부(20)는 바이오매스에 접촉되는 접촉식 또는 비접촉식을 사용할 수 있다.

상기 이송부(10)의 외측에는 바이오매스의 반탄화 정도에 따라 더욱 탄화시킬 수 있도록 가열수단(30)이 설치된다. 상기 가열수단(30)은 이송부(10)의 외면에 일정 간격으로 감겨 인가된 전원에 의해 가열되는 히터(31) 또는 발전소에서 발생되는 고온의 배기가스를 공급하는 배기가스 공급부(32)를 포함할 수 있다.

상기 히터(31)는 튜브 형상으로 이루어진 이송부(10)의 외면에 일정 간격으로 열선을 감아주고, 열선에 인가된 전원을 공급하여 줌으로써 이송부(10)를 고온으로 가열되게 한다.

상기 가열수단(30)은 히터(31) 외에도 이송부(10)의 직경보다 큰 직경을 갖는 관체를 설치하여 가스의 연소로 인해 이송부(10)를 가열시킬 수 있는 가스 히터(미도시)를 사용할 수 있다.

즉, 가스 히터는 상기 이송부(10)의 외면에 설치되어 가스의 연소에 의해 상기 튜브를 가열시킬 수 있다.

또한 배기가스 공급부(32)는 이송부(10)의 일측에 발전소의 용융로 또는 보일러 등에서 발생되는 고온의 배기가스를 공급받아 이송부(10)의 내부로 공급되게 한다.

상기 반탄화된 바이오매스는 배기가스에 의해 이송될 수 있는 미분탄 또는 크기가 작은 펠릿 형태로 공급될 수 있다. 여기서 펠릿은 대략 5~10㎜ 이하의 크기로 이루어질 수 있다.

또한 제어부(50)는 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 색상에 따라 유량조절기(15), 가열수단(30)을 제어한다.

상기 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 색상이 기준색 보다 낮은 농도의 하한색인 경우, 바이오매스의 색상에 따른 감지신호를 제어부(50)로 보내게 되고, 제어부(50)에서는 유량조절기(15) 또는 가열수단(30)으로 제어신호를 보내게 된다.

또한 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 색상이 기준색 보다 높은 농도의 상한색인 경우, 바이오매스의 색상에 따른 감지신호를 제어부(50)로 보내게 되고, 제어부(50)에서는 유량조절기(15) 또는 가열수단(30)으로 제어신호를 보내게 된다.

즉, 제어부(50)는 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 반탄화 색상에 따라 유량조절기(15)의 공기량을 제어함은 물론 가열수단(30)을 가열시켜 이송부(10)의 온도를 높이거나 낮춤으로써, 바이오매스의 반탄화를 조절할 수 있게 된다.

다음 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치의 작동방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 제1 실시 예에 바이오매스 반탄화 장치는 일정 크기 이하로 분쇄된 바이오매스를 투입하게 되며, 이러한 바이오매스의 투입은 호퍼(미도시) 또는 컨베이어(미도시) 등에 의해 지속적으로 공급되게 한다.

이때 이송부(10)에는 전처리 공정에 의해 일부 반탄화 된 바이오매스가 투입될 수 있다. 이와 달리 이송부(10)에는 일정 크기 이하로 파쇄된 바이오매스가 투입되어 이송부(10)를 따라 이송되면서 바이오매스를 반탄화시킬 수 있다.

상기 유량조절기(15)는 이송부(10)에 공기를 공급하게 되며, 반탄화에 필요한 공기량을 적절하게 조절한다.

이와 함께 배기가스 공급부(32)에서는 발전소의 용융로, 보일러 등에서 발생된 배기가스를 이송부(10)의 내부로 공급하게 된다. 아울러 배기가스 공급부(32)에서 공급되는 배기가스는 바이오매스를 반탄화 시킴은 물론 반탄화된 바이오매스를 유량조절기(15)의 반대측으로 이송시키게 된다.

즉, 배기가스 공급부(32)에서 공급된 배기가스는 고온 상태로 공급되므로, 바이오매스를 탄화시켜 반탄화 시킴과 함께 반탄화 된 바이오매스를 이송부(10)의 출구 쪽으로 이동시킨다.

상기 이송부(10)의 끝단에 설치된 색상감지부(20)는 이송되는 바이오매스의 색상을 검출하게 되며, 색상감지부(20)의 색상감지센서는 바이오매스의 색상을 검출하여 제어부(50)로 보내게 된다.

상기 제어부(50)에서는 검출된 바이오매스의 색상과 기준색을 비교·판단하게 되며, 제어부(50)에서는 색상에 따라 유량조절기(15) 및 가열수단(30)을 제어하게 된다.

상기 제어부(50)는 반탄화가 이루어진 바이오매스의 색상과 기준색을 비교하여 바이오매스의 색상이 하한색(또는 연한색)인 경우, 가열수단(30)인 히터(31)에 전원을 인가하여 이송부(10)의 온도를 상승시키게 된다.

이와 함께 유량조절기(15)에 제어신호를 보내게 되고, 유량조절기(15)의 작동으로 공기량을 감소시켜 바이오매스의 반탄화를 높이게 된다.

이와 달리 제어부(50)는 반탄화가 이루어진 바이오매스의 색상과 기준색을 비교하여 바이오매스의 색상이 상한색(또는 진한색)인 경우, 가열수단(30)인 히터(31)에 전원을 차단하여 이송부(10)의 온도를 하강시키게 된다.

이와 함께 유량조절기(15)에 제어신호를 보내게 되고, 유량조절기(15)의 작동으로 공기량을 증가시켜 바이오매스의 반탄화를 낮추게 된다.

<제2 실시 예>

도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치의 구성도이다. 제2 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치는 이송부(10) 및 가열수단(30)은 동일하므로 중복 설명을 생략하며, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 명칭 및 도면부호를 사용하여 설명하기로 한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치는 바이오매스가 이송되도록 튜브 형상으로 이루어진 이송부(10); 상기 바이오매스의 색상을 감지하도록 상기 이송부(10)에 설치되는 색상감지부(20); 상기 색상감지부(20)에서 감지된 상기 바이오매스의 색상에 따라 상기 바이오매스의 반탄화를 높이도록 상기 이송부(10)를 고온으로 가열시키는 가열수단(30); 및 상기 이송부(10)에서 이송되는 반탄화 된 바이오매스 및 볼밀에 의해 미분화된 석탄의 미분탄을 혼소시키는 혼소 이송부(40)를 포함한다.

상기 이송부(10)는 튜브 형상으로 이루어지며, 고온에도 견딜 수 있는 스테인리스 또는 금속 재질로 이루어진다.

이러한 이송부(10)의 일측에는 공기량을 조절하는 유량조절기(15)가 설치되며, 이송부(10)의 외면에는 인가된 전원에 의해 가열되는 열선으로 이루어진 히터(31), 가스 히터(미도시) 또는 발전소에서 발생되는 고온의 배기가스를 공급할 수 있는 배기가스 공급부(32)가 설치된다.

한편 본 발명의 제2 실시 예에 따른 색상감지부(20)는 이송부(10)의 일측에 설치되는 제1 색상감지부(21)와 이송부(10)의 타측에 설치되는 제2 색상감지부(22)를 포함한다.

상기 제1 색상감지부(21) 및 제2 색상감지부(22)는 이송부(10)의 내측에 설치될 수 있고, 제1 실시 예에서와 같이 투명관(11)의 외면에 설치될 수 있다.

이들 색상감지부(20)는 바이이매스의 투입구 및 배출구 측에 각각 설치되는데, 제1 색상감지부(21)는 이송부(10)의 배출구 측에 설치되고, 제2 색상감지부(22)는 이송부(10)의 투입구 측에 설치된다.

이와 달리 제1 색상감지부(21)는 이송부(10)의 투입구 측에 설치될 수 있고, 제2 색상감지부(22)는 이송부(10)의 배출구 측에 설치될 수 있다.

상기 이들 제1 색상감지부(21) 및 제2 색상감지부(22)에서 감지된 신호는 제어부(50)로 전송된다.

또한 제2 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치는 이송부(10)의 일단에 반탄화된 바이오매스와 석탄 미분기에서 공급되는 미분탄을 혼합하는 혼소 이송부(40)를 포함한다.

상기 이송부(10)의 일단에는 석탄 분쇄기(미도시) 또는 석탄 볼밀(미도시)에 의해 분쇄된 미분탄을 공급하는 미분탄 이송기(41)가 설치된다. 상기 미분탄 이송기(41)는 석탄 분쇄기 또는 볼밀(ball mill)에 의해 분말 형태의 미분탄을 연소로(미도시) 등에 공급하기 위하여 설치된다.

이와 함께 이송부(10)의 일단에는 이송부(10)를 거치면서 반탄화가 이루어진 바이오매스와 상기 미분탄 이송기(41)에 공급되는 미분탄을 혼합하여 공급하는 혼소 이송기(42)가 설치된다.

도 2에서와 같이, 미분탄 이송기(41)는 혼소 이송기(41)에 비하여 보다 높은 각도로 경사지게 설치될 수 있으며, 혼소 이송기(42)와 동일한 각도로 설치되어 미분탄을 공급할 수 있다.

한편 미분탄 이송기(41)는 석탄을 분쇄한 미분탄을 공급할 수 있으며, 미분탄 외에도 혼소하기 위한 연료를 공급할 수 있음은 물론이다.

또한 제어부(50)는 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 색상에 따라 유량조절기(15), 가열수단(30)을 제어한다.

상기 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 색상이 기준색 보다 낮은 농도의 하한색(또는 연한색)인 경우, 바이오매스의 색상에 따른 감지신호를 제어부(50)로 보내게 되고, 제어부(50)에서는 유량조절기(15) 또는 가열수단(30)으로 제어신호를 보내게 된다.

또한 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 색상이 기준색 보다 높은 농도의 상한색(또는 진한색)인 경우, 바이오매스의 색상에 따른 감지신호를 제어부(50)로 보내게 되고, 제어부(50)에서는 유량조절기(15) 또는 가열수단(30)으로 제어신호를 보내게 된다.

즉, 제어부(50)는 색상감지부(20)에서 감지된 바이오매스의 반탄화 색상에 따라 유량조절기(15)의 공기량을 제어함은 물론 가열수단(30)을 가열시켜 이송부(10)의 온도를 높이거나 낮춤으로써, 바이오매스의 반탄화(탄화 정도)를 조절할 수 있게 된다.

다음 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치의 작동방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 바이오매스 반탄화 장치는 분쇄된 바이오매스 또는 전처리에 의해 반탄화가 이루어진 바이오매스를 이송부(10)에 일정량만큼 지속적으로 투입한다.

상기 유량조절기(15)는 이송부(10)에 공기를 공급하게 되며, 반탄화에 필요한 공기량을 적절하게 조절하고, 배기가스 공급부(32)는 용융로 또는 보일러 등에서 발생된 배기가스를 이송부(10) 내부로 공급하게 된다.

아울러 배기가스 공급부(32)에서 공급되는 배기가스는 바이오매스를 반탄화 시킴은 물론 반탄화된 바이오매스를 유량조절기(15)의 반대측으로 이송시키게 된다.

즉, 배기가스 공급부(32)에서 공급된 배기가스는 고온 상태로 공급되므로, 바이오매스를 탄화시켜 반탄화 시킴과 함께 반탄화 된 바이오매스를 이송부(10)의 출구 쪽으로 이동시킨다.

상기 이송부(10)의 투입 측에는 제2 색상감지부(22)가 설치되어 있고, 이송부(10)의 배출 측에는 제1 색상감지부(21)가 설치되어 있다. 이에 이송부(10)의 투입 측에 설치된 제2 색상감지부(22)에서 바이오매스의 색상을 검출하게 되고, 이송부(10)의 배출 측에 설치된 제1 색상감지부(21)에서 배출되는 바이오매스의 색상을 검출하게 된다.

이렇게 제1 색상감지부(21)와 제2 색상감지부(22)에서 검출된 색상은 제어부(50)로 전송되고, 제어부(50)에서는 2개의 색상감지부(21, 22)에서 검출된 색상을 비교하게 된다.

상기 제어부(50)에서는 제2 색상감지부(22)에서 검출된 바이오매스의 색상과 제1 색상감지부(21)에서 검출된 바이오매스의 색상을 비교하게 되고, 제1 색상감지부(21)에서 검출된 색상이 제2 색상감지부(22)에서 검출된 색상에 비하여 기준색보다 상한색인 경우, 가열수단(30)을 제어하게 된다.

즉, 제2 색상감지부(22)에서 검출된 바이오매스의 색상이 기준색이고, 제1 색상감지부(21)에서 검출된 바이오매스의 색상이 기준색보다 상한색인 경우, 가열수단(30)의 히터(31)에 인가된 전원을 낮추게 된다.

이와 달리 제1 색상감지부(21)에서 검출된 색상이 기준색인 경우, 가열수단(30)의 온도를 유지시키며, 제1 색상감지부(21)에서 검출된 색상이 기준색보다 연한색인 경우, 가열수단(30)인 히터(31)에 전원을 인가하여 이송부(10)의 온도를 상승시키게 된다. 또한 가스 히터(미도시)의 내부에 가스를 공급하면서 연소시켜 이송부(10)의 온도를 상승시킬 수 있다.

이와 함께 유량조절기(15)에 제어신호를 보내게 되고, 유량조절기(15)의 작동으로 공기량을 감소시켜 바이오매스의 반탄화를 높이게 된다.

이와 달리 제어부(50)에서는 제2 색상감지부(22)에서 감지된 바이오매스의 색상이 기준색보다 연한색(또는 하한색)인 경우, 가열수단(30)인 히터(31)에 전원을 인가하여 이송부(10)의 온도를 상승시킴과 함께 유량조절기(15)의 작동으로 공기량을 감소시켜 바이오매스의 반탄화를 높이게 된다.

즉, 이송부(10)에 투입된 바이오매스의 색상이 기준색보다 연한색(또는 상한색)인 경우에는 바이오매스의 반탄화가 덜 이루어진 것이므로, 이송부(10)의 온도를 높임과 함께 공기량을 감소시켜 반탄화를 높이게 된다.

또한 제2 색상감지부(22)에서 감지된 바이오매스의 색상이 기준색보다 상한색인 경우, 가열수단(30)인 히터(31)에 인가된 전원을 차단시켜 이송부(10)의 온도를 낮춤과 함께 유량조절기(15)의 작동으로 공기량을 증가시켜 바이오매스의 반탄화를 낮추게 된다.

이와 같이 반탄화가 이루어진 바이오매스는 혼소 이송기(42)로 이송되고, 혼소 이송기(42)에는 그 상부에 설치된 미분탄 이송기(41)에서 공급되는 미분탄과 혼합된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 이송부 11: 투명관
15: 유량조절기 20: 색상감지부
21: 제1 색상감지부 22: 제2 색상감지부
30: 가열수단 31: 히터
32: 배기가스 공급부 40: 혼소 이송부
41: 미분탄 이송기 42: 혼소 이송기
50: 제어부

Claims (7)

1. 바이오매스가 이송되도록 튜브 형상으로 이루어진 이송부;
   상기 바이오매스의 색상을 감지하도록 상기 이송부의 일측에 설치되는 색상감지부;
   상기 색상감지부에서 감지된 상기 바이오매스의 색상에 따라 상기 바이오매스의 반탄화를 높이도록 상기 이송부를 고온으로 가열시키는 가열수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바이오매스가 튜브를 따라 이송되면서 반탄화 되도록 공기량을 조절하는 유량조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 바이오매스가 튜브를 따라 이송되면서 반탄화 되도록 고온의 배기가스를 공급하는 배기가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이송부에는 상기 튜브로부터 이송되는 반탄화된 바이오매스 및 석탄을 볼밀에 의해 미분화된 미분탄을 혼소시키는 혼소 이송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 색상감지부는 상기 이송부의 일측에 바이오매스의 반탄화를 색상으로 감지하는 제1 색상감지부;
   상기 이송부의 타측에 바이오매스의 반탄화를 색상으로 감지하는 제2 색상감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 가열수단은 상기 튜브의 외면에 일정 간격으로 감긴 코일에 인가된 전원에 의해 상기 튜브를 가열시키는 히터인 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 가열수단은 상기 튜브의 외면에 설치되어 가스의 연소에 의해 상기 튜브를 가열시키는 가스 히터인 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화 장치.
   

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