KR20180046384A - 커피슬러지 및 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 - Google Patents

커피슬러지 및 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제지슬러지 및 커피슬러지를 이용한 고형연료 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, 제지슬러지를 비터링하여 균질하게 만드는 제 1단계와, 상기 제지슬러지에 커피슬러지를 혼합하는 제 2단계와, 상기 혼합물을 건조시키고, 교반하는 제 3단계와 상기 건조된 혼합물을 펠릿으로 성형하는 제 4단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

커피슬러지 및 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조장치 및 이를 이용한 제조방법{A Refuse Derived Fuel Manufacturing Apparatus Using Paper Sludge and Coffee Sludge and A Refuse Derived Fuel Manufacturing Method Using thereof}
본 발명은 고형연료 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커피슬러지 및 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
석유는 개발과 취급이 간편하여 가장 많이 사용되는 에너지원이지만 중국 등 개발도상국의 급속한 경제 성장으로 인한 급격한 소비증가와 원유가격의 상승, 석유자원의 고갈, 지구 온난화의 주범인 온실가스와 대기오염물질인 자동차 배출가스 등의 환경적 문제로 인하여 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 새로운 대체연료에 대한 관심이 높아져 가고 있다.
전 세계적으로 수송부분은 현재 화석연료에 의해 96% 이상 의존하여 사용되고 있으며, 세계의 전체 온실가스 중 27%를 화석연료가 차지하고 있는 실정이다. 최악의 지구 기후변화를 대응하기 위해서는 2050년까지 지구의 온실가스를 2005년 대비 50%까지 감축해야 되는 실정에 있다.
이러한 석유대체 가능한 바이오연료에는 바이오디젤, 바이오에탄올, 바이오가스 등이 현재 전 세계적으로 사용화되어 사용되고 있다. 따라서, 국제사회는 온실가스 감축을 위한 수단으로 수송 부분에서 규제적 정책인 바이오연료의 혼합의무제도를 도입하여 바이오연료 사용을 확대하고 있는 추세에 있다.
등록특허 제 10-1589234호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 버려지는 커피슬러지와 제지슬러지를 이용하여 발열량이 높은 고형연료 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조방법의 구성은, 제지슬러지를 비터링하여 균질하게 만드는 제 1단계와, 상기 제지슬러지에 커피슬러지를 혼합하는 제 2단계와, 상기 혼합물을 건조시키고, 교반하는 제 3단계와, 상기 건조된 혼합물을 펠릿으로 성형하는 제 4단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2단계에서, 상기 제지슬러지 100중량부에 대해 상기 커피슬러지를 40 내지 60중량부로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 4단계에서, 상기 펠릿은 수분함유율이 10% 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1단계에서, 상기 제지슬러지는 수분함유량이 50% 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 제 4단계에서, 상기 펠릿은 지름이 5cm 이하이고, 길이가 10cm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.
버려지는 제지슬러지와 커피슬러지를 고형연료로 재활용할 수 있도록 하여 쓰레기 처리 비용을 절감시키고 에너지를 재활용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예인 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조방법을 보인 순서도.
도 2는 본 발명에 의한 고형연료 제조방법에 의해 제조된 고형연료를 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 바람직한 실시예인 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조장치의 구성을 보인 블록도.
도 4는 도 3의 제조장치를 구성하는 팰릿생성부의 구성을 보인 도면.
이하, 본 발명인 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명인 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조방법은, 함수율이 50% 이상인 제지슬러지를 비터링하여 균질하게 만드는 제 1단계와, 상기 제지슬러지에 커피슬러지를 혼합하는 제 2단계와, 상기 혼합물을 건조시키고, 교반하는 제 3단계와, 상기 건조된 혼합물을 펠릿으로 성형하는 제 4단계를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명인 고형연료 제조방법에서는 제지슬러지가 마련된다. 상기 제지슬러지는 제지공장에서 제지를 만들면서 버려지는 슬러지들로 대부분 함수율이 50% 이상으로 배출된다.
상기 제지슬러지는 본 발명인 고형연료로 가공하기 위해서 비터리링하여 균질하게 만든다. 이는 제지슬러지들을 개섬(openning) 및 제진(cleaning)하여 균질하게 하여 교반이 용이하게 이루지도록 하기 위함이다. .
다음으로, 상기 커피슬러지를 마련한다. 상기 커피슬러지는 커피제조시 생두를 로스팅한 후 분쇄하여 열탕으로 커피를 추출한 후 생산되는 부산물로 커피박은 발열량이 4000kcal/kg 내지 8000kcal/kg일 수 있으며, 일반적으로 6000 내지 6500kcal/kg 일 수 있다.
상기 커피슬러지를 상기 제지슬러지에 혼합한다. 이는 상기 제제슬러지 100중량부에 대해 상기 커피슬러지를 50 내지 60중량부의 비율로 혼합한다. 상기 커피슬러지의 양이 50중량부 보다 적게 투입되면 고형연료로서 발열량이 미달 되고, 상기 커피슬러지의 양이 60중량부보다 많게 투입되면 발열량에 비해 비용이 증가하여 상품으로서 문제된다.
다음으로, 상기 혼합물을 건조시키면서 교반한다. 이때 열원을 추가하여 강제로 건조시킬 수 있으며, 자연적으로 건조시킬수도 있다.
그리고, 상기 건조된 혼합물을 압출기를 이용하여 펠릿으로 성형한다. 이때, 상기 압출기에서 가압과 가열에 의해 펠릿의 수분함유량을 10% 이하로 조절하여 제조한다. 여기서 순분함유량은 함수율(moisture content)이라 하고, 수분을 흡수하고 있는 시료의 무게에 대한 흡수된 물의 양의 백분율을 말한다.
상기 펠릿은 도 2에 도시된 바와 같이, 제조될 수 있으며, 크기는 지름이 5cm 이하이고, 길이는 10cm 이하로 제조되는 것이 바람직하다. 이는 상기 펠릿이 지름이 5cm 를 초과하거나, 길이라 10cm 를 초과하는 경우 경도가 약하여 적재 또는 운반시 파괴되는 문제점이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
그리고, 상술한 기능을 위해 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조장치는 여러가지로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 제지슬러지를 이송하는 제 1이송부(10)와, 상기 제 1이송부(10)에 의해 이송되는 상기 제지슬러지를 비터링하여 파쇄하는 파쇄부(20)와, 상기 파쇄부(20)에서 배출되는 파쇄된 제지슬러지를 이송하는 제 2이송부(30)와, 상기 제 2이송부(30)에서 이송된 제지슬러지를 건조시키는 제 1건조부(40)와, 상기 제 1건조부(40)에서 건조된 제지슬러지를 일정량만큼 조절하여 배출하는 제 1압출부(50)와, 커피슬러지를 이송하는 제 3이송부(60)와, 제 3이송부(60)에서 이송되는 커피슬러지를 건조시키는 제 2건조부(70)와, 상기 제 2건조부(70)에서 건조된 커피슬러지를 일정량만큼 조절하여 배출하는 제 2압출부(80)와, 상기 제 1압출부(50)와 상기 제 2압출부(80)에서 배출되는 건조된 커피슬러지와 상기 제지슬러지를 펠릿으로 가공하는 펠릿생성부(90)와, 상기 제 1건조부(40), 제 2건조부(70) 및 상기 펠릿생성부(90)에 열을 제공하는 보일러부(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명인 고형연료 제조장치에는, 제 1이송부(10)가 마련된다. 상기 제 1이송부(10)에는 상부에 함수율 50% 이상의 제지슬러지가 적재되어 이동된다. 상기 제 1이송부(10)의 일단에는 파쇄부(20)가 마련된다.
상기 파쇄부(20)는 상기 제지슬러지를 파쇄하는 것으로, 뭉쳐진 상기 제지슬러지를 파쇄하여 제 2이송부(30)의 상면에 비산시키는 역할을 한다.
상기 파쇄부(20)에서 파쇄된 상기 제지슬러지는 제 2이송부(30)를 따라 이동한 후 제 1건조부(40)로 이송된다. 상기 제 1건조부(40)에서는 상기 제지슬러지를 1차적으로 건조시키는 역할을 한다.
상기 제 1건조부(40)에서 건조된 상기 제지슬러지는 제 1압출부(50)로 이송된다. 상기 제 1압출부(50)는 상기 1차 건조된 제지슬러지를 제어부에 의해 소정의 양만큼 아래에서 설명될 펠릿생성부(90)로 배출하는 역할을 한다.
한편, 제 3이송부(60)를 통하여 커피슬러지가 유입되어 제 2건조부(70)로 투입된다. 상기 제 2건조부(70)는 상술한 제 1건조부(40)와 마찬가지로, 건조부 내부에 컨베이어밸트를 따라 이동하는 슬러지가 건조부 내부의 열에 의해 건조된다.
상기 제 2건조부(70)에서 배출되는 건조된 커피슬러지는 제 2압출부(80)로 이송된다. 상기 제 2압출부(80)는 상기 제 1차 건조된 커피슬러지를 제어부에 의해 소정의 양만큼 아래에서 설명될 펠릿생성부(90)로 배출하는 역할을 한다.
그리고, 상기 제 1건조부(40), 제 2건조부(70) 및 상기 펠릿생성부(90)에 열을 제공하는 보일러부(100)가 마련된다.
또한, 상기 팰릿생성부(90)는, 수평의 드럼형상으로 내부에 공간이 마련되어, 커피슬러지와 제지슬러지를 가열하면서 혼합하는 혼합건조부(92)와, 상기 혼합건조부(92)의 일측 상단에 연통되도록 마련되어, 커피슬러지와 제지슬러지가 투입되는 투입구(94)와, 상기 혼합건조부(92)의 일측 하단에 마련되어, 상기 혼합건조부에서 건조되면서 혼합된 혼합물일 배출되는 배출부(96)와, 상기 배출부(96)로부터 전달받은 상기 혼합물을 고온 및 고압으로 펠릿으로 성형하는 성형부(98)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 혼합건조부(92)에서는 상기 혼합물의 함수율이 17%가 될 때까지 건조하도록 할 수 있다. 이는, 성형부(98)에서 성형시 펠릿형상이 변형이 일어나지 않고 도 2에 도시된 바와 같은 형상으로 나타나도록 하기 위함이다.
이하, 본 발명에 의한 커피슬러지와 제지슬러지를 이용한 고형 연료 제조방법에 대한 실험을 바탕으로 설명한다.
[ 실시예 1 ]
실시예 1에서는 제지슬러지 100g 에 커피슬러지를 30g 의 비율로 혼합하여 고형연료를 제작하였다.
[ 실시예 2 ]
실시예 2에서는 제지슬러지 100g 에 커피슬러지를 40g 의 비율로 혼합하여 고형연료를 제작하였다.
[ 실시예 3 ]
실시예 3에서는 제지슬러지 100g 에 커피슬러지를 50g 의 비율로 혼합하여 고형연료를 제작하였다.
[ 실시예 4 ]
실시예 1에서는 제지슬러지 100g 에 커피슬러지를 60g 의 비율로 혼합하여 고형연료를 제작하였다.
[ 실시예 5 ]
실시예 1에서는 제지슬러지 100g 에 커피슬러지를 70g 의 비율로 혼합하여 고형연료를 제작하였다.
비율(제지슬러지:커피슬러지) 저위발열량(kcal)
실시예 1 100:30 4400
실시예 2 100:40 4530
실시예 3 100:50 4700
실시예 4 100:60 4850
실시예 5 100:70 4900
상기 표 1에서는 상기 실시예 1 내지 실시예 5의 저위발열량을 나타낸 것으로, 실시예 1의 경우 고형연료로 사용될 수 있는 발열량의 기준인 4700kcal 가 되지 않고 실시예 3의 경우부터 발열량의 기준치를 초과하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 4와 실시예 5의 경우 투입되는 커피슬러지에 비해 증가되는 발열량이 낮아 본 발명에 의한 고형연료로는 실시예 3 내지 실시예 4의 경우가 바람직한 것으로 보인다.
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.
S10: 균질화 단계 S20: 혼합단계
S30: 건조 및 교반단계 S40: 펠릿화단계

Claims (2)

  1. 제지슬러지를 이송하는 제 1이송부(10);
    상기 제 1이송부(10)에 의해 이송되는 상기 제지슬러지를 비터링하여 파쇄하는 파쇄부(20);
    상기 파쇄부(20)에서 배출되는 파쇄된 제지슬러지를 이송하는 제 2이송부(30);
    상기 제 2이송부(30)에서 이송된 제지슬러지를 건조시키는 제 1건조부(40);
    상기 제 1건조부(40)에서 건조된 제지슬러지를 일정량만큼 조절하여 배출하는 제 1압출부(50);
    커피슬러지를 이송하는 제 3이송부(60);
    제 3이송부(60)에서 이송되는 커피슬러지를 건조시키는 제 2건조부(70);
    상기 제 2건조부(70)에서 건조된 커피슬러지를 일정량만큼 조절하여 배출하는 제 2압출부(80);
    상기 제 1압출부(50)와 상기 제 2압출부(80)에서 배출되는 건조된 커피슬러지와 상기 제지슬러지를 펠릿으로 가공하는 펠릿생성부(90);
    상기 제 1건조부(40), 제 2건조부(70) 및 상기 펠릿생성부(90)에 열을 제공하는 보일러부(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제지슬러지 및 커피슬러지를 이용한 고형연료 제조장치.
  2. 제 1항의 제조장치를 이용하여,
    제지슬러지를 비터링하여 균질하게 만드는 제 1단계;
    상기 제지슬러지에 커피슬러지를 혼합하는 제 2단계;
    상기 혼합물을 건조시키고, 교반하는 제 3단계; 및
    상기 건조된 혼합물을 펠릿으로 성형하는 제 4단계;를 포함하고,
    상기 제 2단계에서,
    상기 제지슬러지 100중량부에 대해 상기 커피슬러지를 50 내지 60중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하는 제지슬러지 및 커피슬러지를 이용한 고형연료 제조방법.
KR1020170141242A 2016-10-27 2017-10-27 커피슬러지 및 제지슬러지를 이용한 고형연료 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 KR20180046384A (ko)

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KR102087597B1 (ko) * 2019-05-21 2020-03-11 이현기 커피부산물을 이용한 고형연료의 제조방법

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