KR20200010759A

KR20200010759A - 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치

Info

Publication number: KR20200010759A
Application number: KR1020180085226A
Authority: KR
Inventors: 오도건
Original assignee: 주식회사 유니바이오; 한국서부발전 주식회사
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-01-31
Also published as: KR102118253B1

Abstract

본 발명에 따른 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치는 커피 생산 부산물로 대부분 폐기되고 있는 커피추출잔사를 이용하여 바이오 고형연료의 펠릿을 성형함으로 인해 목재펠릿 대비하여도 떨어지지 않는 연료 성능과, 커피추출잔사의 조지방(유지)의 재활용으로 원재료비 및 건조비용의 절감이 가능하여 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로 사용하는 비용 또한 절감할 수 있기에, 전체적으로 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로의 활용도를 극대화하도록 제공하는데 그 특징이 있다.

Description

커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치{SYSTEM FOR FORMING BIO SOLID TYPE FUEL USING SPENT COFFEE BEAN}

본 발명은 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 커피 생산 부산물로 대부분 폐기되고 있는 커피추출잔사를 이용하여 바이오 고형연료의 펠릿을 성형함으로 인해 목재펠릿 대비하여도 떨어지지 않는 연료 성능과, 커피추출잔사의 조지방(유지)의 재활용으로 원재료비 및 건조비용의 절감이 가능하여 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로 사용하는 비용 또한 절감할 수 있기에, 전체적으로 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로의 활용도를 극대화하도록 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 커피추출잔사(일명: 커피찌꺼기)는 폐기물관리법상 폐기물의 일종인 식물성 잔재물로 분류되고 있다.

이에, 커피추출잔사를 이용하여 제조한 바이오 고형연료(일명 : B-SRF)는 목재펠릿, 바이오중유, 바이오가스 등과 함께 바이오 에너지로 분류되어 REC(Renewable Energy Certificate) 가중치 1.0을 인정받아 REC(Renewable Energy Certificate) 가중치 0.5인 폐기물에너지와 차별화되며, 목재펠릿 대비 1,000kcal/kg 이상 높은 발열량을 가지고 있어 25% 이상의 전력생산 및 이에 따른 추가 REC를 획득할 수 있는 에너지 자원인 것이다.

여기에서, 상기 REC(Renewable Energy Certificate)란 신재생에너지 공급인증서의 발급 및 거래단위로서 공급인증서 발급대상 설비에서 공급된 MWh기준의 신재생에너지 전력량에 대해 가중치를 곱하여 부여하는 단위를 말한다.

상기와 같이, 커피추출잔사는 에너지 자원으로 활용할 수 있으나, 대부분 폐기되고 있는 실정이다.

즉, 국내 커피 수입량은 2012년 106,119톤, 2013년 114,352톤, 2014년 133,732톤, 2015년 137,795톤으로 연평균 12.1% 이상 급격히 증가하고 있고, 이에 따른 국내 커피추출잔사 발생량 또한 동서식품, 네슬레코리아, 남양유업 등 식품가공업체에서 연간 약 90,000톤이 발생하고 있는 동시에 스타벅스, 엔제리너스 등 프랜차이즈 커피전문점에서 약 40,000톤 내외가 발생하고 있으나 대부분 폐기되고 있기에 활용될 수 있는 자원이 낭비되는 실정인 것이다.

한편, 한국서부발전(주)을 비롯한 국내 5개 한전 발전 자회사는 각각 자체의 바이오 고형연료 품질규격을 제시하고 있으며, 보편적으로 보일러 부식방지를 위해 염소 함유량 0.05%이하, 보일러 열효율 저하를 유발하는 원인인 클링커(clinker) 및 슬래깅(slagging) 방지를 위해 회융점 1,150℃ 이상, 보일러 로입구 착화에 의한 연료소실 방지를 위해 240℃ 이상의 착화온도 및 회분 3~4% 이하의 성형제품을 요구하고 있는 것으로, 이는 국내 5개 한전 발전 자회사의 발전 시스템 구성 상 펠릿형 바이오 고형연료만 제공하여야 하는 것이다.

이와 같이, 국내 5개 한전 발전 자회사인 열병합발전소에서는 2012년 신재생에너지 발전의무비율 할당제(RPS : Renewable Portfolio Standards, 신재생에너지 의무 혼소제도) 시행에 따라 석탄 95%와 목재 5% 비율로 혼합하여 고형 원료로 사용하고 있다.

그러나, 지구온난화에 의한 온실가스 감축이 전세계적인 화두가 되면서 온실가스 발생량이 적은 목재칩, 목재펠릿 등 바이오매스 가공 연료에 대한 수요가 지속적으로 확대되고 있으나 목재 자원의 시장상황은 각국의 신재생에너지 공급확대에 따라 원재료확보 경쟁이 가속화 되어 가격이 지속적으로 상승하고 있고, 국내의 경우 2012년 신재생에너지 발전의무비율 할당제(RPS) 시행에 따라 열병합발전소의 폐목재 싹쓸이 현상, 톱밥 가격 상승 등으로 일부 파티클보드(PB)업체 및 목재펠릿 제조공장의 가동이 중단 되는 등 공급이 수요를 충족하지 못하고 있는 실정이어서, 산림 바이오매스를 대체할 수 있는 원재료 발굴을 위한 기술개발이 지속적으로 진행되고 있는 실정이다.

이를 위해, 대한민국 특허등록 제10-1033212호(등록일 : 2011.04.28, 커피박 펠릿 연료 제조방법 및 이에 의해 제조된 커피박 펠릿)가 개시되어 있다.

이는, 수분함수율 4∼5중량% 범위의 건조 커피박 분말 및 수분함수율 9∼10중량% 낙엽송 톱밥을 무게 기준으로 중량비 0:100, 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 40:60, 30:70, 20:80, 10:90, 0:100 으로 혼합하고 특급의 생석회를 상기 혼합물의 총 중량대비 1 중량%를 부가한 후 180℃의 온도 및 1,500 kgf/cm의 압력으로 3분간 압축하여 피스톤 타입의 펠릿타이저(pelletizer)로 6.5mm 지름 및 15~25cm 길이의 펠릿을 제조하는 방법이 제시되고 있으나, 이는 목재에 비해 접착제 역할을 하는 리그린 함유량이 상대적으로 낮은 커피박의 결착력을 보완하기 위해 커피박에 낙엽송 톱밥을 20%이상 첨가하여 펠릿을 성형하였으며, 피스톤 타입의 펠릿타이저(pelletizer)는 펠릿몰드내벽과 원재료의 마찰력에 의해 압력을 형성하는 방식이 아니 상부에 위치한 피스톤의 압착에 의해 압력을 형성하는 타입으로 원재료의 연속투입이 불가능하고 일회 성형시 마다 성형과 탈형을 반복해야 하므로 펠릿연료의 연속생산이 불가능할 뿐만아니라 펠릿의 연속 생산을 위해서는 성형된 펠릿연료의 배출구가 오픈된 상태로 원재료와 펠릿성형몰드 내벽의 마찰력에 의해 압력이 점진적으로 증가하면서 일정시간 경과후 일정압력에 도달했을 때 배출구로 연속적으로 배출되는 시판 플랫형 펠릿타이저(Flat type pelletizer) 또는 링다이 펠릿타이저(Ring die type pelletizer)를 이용해야 하지만, 제시하고 있는 방법으로는 고온에서 원료와 펠릿몰드 내벽과의 마찰력에 의해 압력이 상승하는 방식에 의해 펠릿연료를 연속생산하는 시판 목재펠릿성형기의 특성상 펠릿몰드 내부에서 커피추출잔사에 함유되어 있는 유지가 추출되어 커피추출잔사와 펠릿몰드내벽과의 마찰계수를 감소시킴에 따라 고밀도의 펠릿연료를 연속적으로 제조할 수 없는 문제점이 있는 것이다.

또한, 상기에서 목재에 비해 접착제 역할을 하는 리그린 함유량이 상대적으로 낮은 커피박의 결착력을 보완하기 위해 커피박에 낙엽송 톱밥을 20%이상 첨가하여 펠릿을 성형하였으나, 오히려 톱밥의 혼합으로 인해 펠릿 성형물의 열량이 떨어지고, 비용은 상승되며, 혼합하여 분쇄하는데 있어 목재에 파이버가 있기에 제대로 갈리지 않아 전체적인 분쇄도가 떨어지는 문제가 있는 것이다.

상기의 문제를 해결하기 위해, 본 출원인이 출원하여 공개된 실용신안 공개번호 제20-2013-0004173호(공개일 : 2013.07.08, 커피추출잔사를 이용한 펠릿연료 제조방법)을 개시되어 있고, 또한 대한민국 특허등록 제10-1831607호(등록일 : 2018.02.19, 커피박 함유하는 고형 연료용 펠릿의 제조방법)가 개시되어 있다.

그러나, 상기에서 개시된 커피추출잔사를 연료로 이용하기 위한 기술들은 반탄화에 의한 탄화분말을 제조하는 기술과 전분질 점결제를 첨가하여 성형물을 제조하기 위한 것이나, 커피추출잔사를 반탄화 하는 경우 200℃ 이상의 고온으로 열분해함으로써 커피추출잔사에 함유되어 있는 유지가 분해되어 연도에 침적됨으로써 플랜트(plant) 유지보수가 어렵고, 잔류유지로 인해 착화온도가 250℃ 이하인 문제점이 있으며, 성형물 제조기술은 12~18% 중량의 전분을 첨가함으로써 원가경쟁력 확보가 어렵고 발열량을 저하시키는 문제가 있는 것이다.

또한, 대한민국 특허등록 제10-1585932호(등록일 : 2016.01.11, 커피원두 부산물을 이용한 성형숯의 제조방법)가 개시되어 있다.

이는, 커피추출잔사로 숯을 제조하기 위하여 전분제 점결제를 12~18% 첨가하여 숯을 제조하고 있는 것으로, 목재펠릿의 경우도 소성 가공성이 낮아 성형이 어려운 편백나무, 삼나무 등의 압축성형을 위해 일정비율의 전분을 첨가하여 성형하는 것이 보편적인 기술인 것이다.

이에 따라, 반탄화란 바이오매스를 무산소 또는 산소결핍조건에서 220~280℃의 온도에서 일정시간 열분해함으로써 바이오매스가 함유하고 있는 흡습성분인 헤미셀룰로오스를 일정비율 분해하여 제거함으로써 발열량, 흡습성 및 성형성을 개선하는 기술이나, 반탄화에 의해 바이오매스를 열분해하는 경우 발열량 및 흡습성은 개선되나 회분이 상승하고 리그닌 함유량이 증가하여 성형을 위해 200℃ 이상의 고온이 요구되며, 미분해 유지가 잔류하여 착화온도를 저하시키는 문제점이 발생하게 되고, 또한 바이오매스내 유지가 함유되어 있는 경우 열분해과정에서 유지가 지방산으로 열분해 되어 연도내에 침적됨으로써 에너지수율을 저하시키는 한편, 플랜트(plant) 유지관리가 어렵게 되는 문제점이 있는 것이다.

특히, 상기에서 개시되어 있는 기술에 의해 실시되는 커피추출잔사의 착화온도가 낮기에 미분탄 저장고의 자연 발화 위험성이 증대되고, 보일러 로입구에서 착화되는 경우 연료 소실이 발생할 수 있는 동시에 연료가 보일러 로의 중앙으로 투입되지 못해 열효율이 저하되는 문제점이 있을 수 있는 것이다.

상기와 같이, 종래에 실시되고 있는 커피추출잔사를 석탄 혼소용 바이오 고형연료로 공급하기 위한 성형시스템으로는 전체적으로 성형이 어려워 운반비 상승에 따른 원가부담 요인이 되고 있으며, 펠릿형 바이오 고형 연료를 석탄 혼소시스템을 채용하고 있는 수요처에 납품이 어려운 문제가 있는 것이다.

국내 특허등록 제10-1033212호(등록일 : 2011.04.28, 커피박 펠릿 연료 제조방법 및 이에 의해 제조된 커피박 펠릿)가 개시되어 있다. 국내 실용신안 공개번호 제20-2013-0004173호(공개일 : 2013.07.08, 커피추출잔사를 이용한 펠릿연료 제조방법)을 개시되어 있다. 국내 특허등록 제10-1831607호(등록일 : 2018.02.19, 커피박 함유하는 고형 연료용 펠릿의 제조방법)가 개시되어 있다. 국내 특허등록 제10-1585932호(등록일 : 2016.01.11, 커피원두 부산물을 이용한 성형숯의 제조방법)가 개시되어 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 커피 생산 부산물로 대부분 폐기되고 있는 커피추출잔사를 이용하여 바이오 고형연료의 펠릿을 성형함으로 인해 목재펠릿 대비하여도 떨어지지 않는 연료 성능을 갖도록 하고, 커피추출잔사의 조지방(유지)의 재활용으로 원재료비 및 건조비용의 절감이 가능하여 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로 사용하는 비용 또한 절감하도록 하며, 전체적으로 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로의 활용도를 극대화하도록 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 커피추출잔사에 함유되어 있는 조지방(유지) 성분을 탈지하여 펠릿의 성형성을 향상시키도록 하고, 탈지된 조지방(유지)를 건조 열원으로 재활용하는 동시에 잔여 조지방(유지)를 바이오 중유로 판매할 수 있어 전체적인 건조비 절감 및 수익성을 개선할 수 있도록 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 커피추출잔사에 함유되어 있는 조지방(유지) 성분을 탈지하고, 탈지된 커피추출잔사에 물(수분)을 공급함으로서, 성형시 압출다이 내벽과의 마찰력을 높여줄 수 있어 천연 접착제 역할을 하는 리그닌의 점결제를 첨가하지 않고도 펠릿형 바이오 고형연료를 성형하도록 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치는 폐기물관리법상 폐기물의 일종인 식물성 잔재물로 분류되고 있는 커피추출잔사(커피찌꺼기)를 공급하기 위해 일시적으로 저장하는 호퍼와, 상기 호퍼에 저장되어 있는 커피추출잔사를 공급할 수 있도록 이송시키는 제1이송컨베어벨트와, 상기 제1이송컨베어벨트를 통해 이송되는 커피추출잔사에 포함된 수분을 건조시키기 위한 건조기와, 상기 건조기를 통해 건조된 커피추출잔사를 순차적으로 이송시키기 위한 제2이송컨베어벨트와, 상기 제2이송컨베어벨트를 통해 이송되는 건조된 커피추출잔사를 투입하여 커피추출잔사에 포함된 조지방(유지)을 추출하여 탈지박된 커피추출잔사를 분쇄하도록 하는 착유기와, 상기 착유기를 통해 분쇄되어 배출되는 탈지박된 커피추출잔사를 이송시키는 제3이송컨베어벨트와, 상기 제3이송컨베어벨트를 통해 이송되는 탈지박된 커피추출잔사를 투입하여 바이오 고형 연료의 펠릿으로 성형하기 위한 성형기와, 상기 성형기를 통해 성형되어 배출되는 바이오 고형 연료의 펠릿들을 이송시키기 위한 상기 제4이송컨베어벨트와, 상기 제4이송컨베어벨트를 통해 이송되는 펠릿들에 대해 응축되는 현상을 방지하기 위해 실온에서 냉각시키기 위한 냉각기와, 상기 냉각기를 거친 다음 배출되는 펠릿들에 대해 일정한 크기만 바이오 고형 연료로 사용할 수 있도록 선별하기 위한 선별기로 구성되어 이루어지는 것이다.

여기에서, 상기 착유기의 일측에는 커피추출잔사에 포함된 조지방(유지)를 착유기를 통해 착유된 조지방(유지)를 저장하는 제1오일탱크와 연결되어 있고, 상기 제1오일탱크에 저장된 조지방(유지)에 대해 이물질을 필터링하기 위한 여과기와 연결되어 있으며, 상기 여과기를 통해 필터링된 조지방(유지)를 저장하기 위한 제2오일탱크와 연결되어 있고, 상기 제2오일탱크에 저장된 조지방(유지)에 대해 건조기의 건조 열원으로 사용할 수 있도록 유지공급관을 통해 예열히터에 공급되도록 이루어지는 것이다.

상기 냉각기의 상단에는 냉각기를 통해 발생되는 수증기를 외부로 배출시킬 수 있도록 제1 수증기배출관이 구비되어 있고, 상기 제1 수증기배출관의 끝단에는 냉각기를 통해 발생된 수중기에 포함된 이물질을 제거하도록 하는 제거기가 구비되어 있으며, 상기 제거기의 상단에 연결 구비된 제2 수증기배출관과 제3 수증기배출관 사이에는 송풍팬이 구비되어 있어 발생된 수중기를 외부로 용이하게 배출시킬 수 있는 것이다.

상기 건조기, 착유기 및 성형기 각각 상단부에는 구동하는 과정에서 발생되는 커피추출잔사의 분진들을 배출시키기 위한 분진배출관들이 구비되어 있고, 상기 분진배출관을 통해 배출되는 분진들을 저장할 수 있도록 구동하는 집진기가 구비되어 있는 것이다.

상기 건조기의 중앙부 상단에는 건조하는 과정에서 발생하는 좋지 않은 냄새(향)을 외부로 배출시키기 위한 악취배출관이 구비되어 있고, 상기 악취배출관을 통해 배출되는 악취를 탈취하도록 구동하는 악취탈취기가 구비되어 있는 것이다.

상기 성형기의 상단에 구비되어 있는 탈지박투입구에는 착유기를 통해 탈지되고 분쇄된 커피추출잔사에 대해 성형성을 높이기 위해 일정한 물을 공급하기 위한 물공급밸브가 구비되어 있는 것이다.

상기와 같이 실시되는 본 발명은 커피 생산 부산물로 대부분 폐기되고 있는 커피추출잔사를 이용하여 바이오 고형연료의 펠릿을 성형함으로 인해 목재펠릿 대비하여도 떨어지지 않는 연료 성능을 갖도록 하는 효과와, 커피추출잔사의 조지방(유지)의 재활용으로 원재료비 및 건조비용의 절감이 가능하여 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로 사용하는 비용 또한 절감되는 효과가 있고, 전체적으로 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로의 활용도가 극대화되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 커피추출잔사에 함유되어 있는 조지방(유지) 성분이 탈지시킴으로 인해 펠릿의 성형성이 향상되는 효과와, 탈지된 조지방(유지)를 건조 열원으로 재활용하는 동시에 잔여 조지방(유지)를 바이오 중유로 판매될 수 있어 전체적인 건조비 절감 및 수익성이 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 커피추출잔사에 함유되어 있는 조지방(유지) 성분이 탈지되고, 탈지된 커피추출잔사에 물(수분)이 공급되기에, 성형시 압출다이 내벽과의 마찰력을 높여줄 수 있어 천연 접착제 역할을 하는 리그닌의 점결제가 첨가되지 않고도 펠릿형 바이오 고형연료가 성형됨으로 인해 전체적인 바이오 고형연료의 펠릿에 대한 신뢰도 및 효율성이 극대화되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따라 실시되는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치를 설명하기 위한 실시 구성예시도이다.
도 2는 본 발명에 의해 실시되는 건조기의 내측에 구비된 열풍파이프관을 설명하기 위한 실시 구성예시도이다.
도 3은 본 발명에 따라 실시되는 착유기를 통해 착유되고 분쇄된 커피추출잔사의 탈지박을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명에 의해 실시되는 성형기에 구비된 커피추출잔사를 바이오 고형연료의 펠릿으로 성형할 수 있기 위한 압출다이를 보여주는 사진이다.
도 5는 종래에 실시되고 있는 목재펠릿을 성형하기 위한 압출다이를 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명에 따라 실시되는 성형기에 구비된 압출다이를 통해 성형된 바이오 고형연료의 펠릿을 보여주는 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

먼저, 본 발명을 설명함에 앞서, 국내 5개 한전 발전 자회사인 열병합발전소에서는 2012년 신재생에너지 발전의무비율 할당제(RPS : Renewable Portfolio Standards, 신재생에너지 의무 혼소제도) 시행을 계기로 혼소 의무 이행을 위해 태양광이나 풍력 대비 상대적으로 투자비가 저렴하고 즉시 적용이 가능한 목재펠릿, 우드칩 등을 석탄과 혼소하고 있으나 국내 목재펠릿 생산량 및 우드칩 공급부족 등으로 부족분을 목재펠릿 수입으로 충당하고 있으며, 이에 따라 목재펠릿 수입규모는 2011년 29,678톤, 2012년 122,447톤, 2013년 484,668톤으로 매년 급속히 증가하고 있는 실정이다.

특히, 목재펠릿 및 바이오 고형연료 공급 부족현상에 대응하기 위하여 환경부에서는 2013년 자원의 절약과 재활용에 관한 법률 개정을 통해 농업부산물, 폐지류 등의 폐바이오매스를 이용한 바이오 고형연료의 석탄혼소 및 수입을 전면 허용하는 한편, 팜열매부산물인 Palm Kernel Shell(이하 PKS)을 수입하여 일부 유동층보일러에서 석탄과 혼소하고 있으나 우드칩 이외에 국내에서 발생하는 폐바이오매스를 이용한 바이오 고형연료의 혼소 실적은 전무한 실정이다.

따라서, RPS 제도 시행에 따라 목재펠릿, PKS 등 수입규모가 매년 급격히 증가하고 있는 바이오 고형연료의 수입대체 및 대외 에너지 의존도 축소를 위해서 에너지 자원으로 미활용되고 있는 국내 폐바이오매스의 연료특성을 개선함으로써 에너지자원으로 활용하기 위한 것이다.

여기에서, RPS(Renewable Portfolio Standards)는 발전의 일정비율을 신재생에너지원으로 의무 생산하고 부족량은 시장에서 인증서를 구입하는 제도로서 신재생에너지 의무사용 비율은 2012년 2%를 시작으로 매년 일정비율 확대하여 2020년 10%가 될 것으로 전망하고 있다.

먼저, 첨부도면 도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명에 따른 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치는 커피 생산 부산물로 대부분 폐기되고 있는 커피추출잔사를 이용하여 바이오 고형연료의 펠릿을 성형함으로서, 목재펠릿 등과 같은 수입규모가 매년 급격히 증가하고 있는 바이오 고형연료의 수입대체 및 대외 에너지 의존도 축소를 위해서 에너지 자원으로 미활용되고 있는 국내 폐바이오매스의 연료특성을 개선하여 에너지 자원으로 활용하기 위한 것으로, 이는 한국서부발전(주)을 비롯한 국내 5개 한전 발전 자회사들의 시스템 상에서 요구되는 바이오 고형연료의 펠릿을 성형하기 위한 것이다.

이를 위해, 호퍼(100)를 통해 폐기물관리법상 폐기물의 일종인 식물성 잔재물로 분류되고 있는 커피추출잔사(일명 '커피찌꺼기'라 한다)를 공급할 수 있도록 일시적으로 저장하게 되고, 상기 호퍼(110)에 저장되어 있는 커피추출잔사를 건조기(130)에 용이하게 공급할 수 있도록 제1이송컨베어벨트(120)에 의해 이송되게 ㄷ되는 것으로, 이때 상기 제1이송컨베어벨트(120)는 일측 끝단부가 호퍼(110)의 배출구에 위치되고, 상기 제1이송컨베어벨트(120)의 타측 끝단부는 건조기(130)의 투입구에 위치되게 된다.

이때, 상기 제1이송컨베어벨트(120)를 통해 이송되는 커피추출잔사는 건조기(130)를 통해 건조하게 되는데, 이때 건조기(130)에 투입되는 커피추출잔사에는 일정한 수분이 포함되어 있기에, 이를 건조시키기 위한 과정인 것이다.

이에, 상기 건조기(130)를 통해 건조된 커피추출잔사는 착유기(150)로 공급되는데, 이때 상기 건조기(130)의 배출구와 착유기(150)의 투입구 사이에 배치되어 있는 제2이송컨베어벨트(140)에 의해 원활히 이송되게 된다.

상기 제2이송컨베어벨트(140)를 통해 이송되는 건조된 커피추출잔사는 착유기(150)에 투입된 다음 착유기(150)의 구동에 의해 커피추출잔사에 포함된 조지방(유지)을 추출하여 탈지박된 커피추출잔사를 분쇄시켜 배출시키게 되는 것이다.

이때, 상기 착유기(150)를 통해 분쇄되어 배출되는 탈지박된 커피추출잔사를 성형기(170)로 이송시키게 되는데, 여기에서도 착유기(150)의 배출구와 성형기(170)의 투입구 사이에 제3이송컨베어벨트(160)가 구비되어 있어 용이하게 이송하여 성형기(170)에 공급시킬 수가 있는 것이다.

이에, 상기 제3이송컨베어벨트(160)를 통해 이송되는 탈지박된 커피추출잔사는 성형기(170)의 투입구에 투입된 다음 성형기(170)의 구동에 의해 일정한 크기의 바이오 고형 연료의 펠릿으로 성형되게 된다.

이때, 상기 성형기(170)를 통해 성형되어 배출되는 바이오 고형 연료의 펠릿들을 제4이송컨베어벨트(180)를 통해 이송시키게 되는데, 이때 성형기(170)의 배출온도는 70~100℃ 정도 이루어지고 있기에, 배출되는 펠릿들에 대해 응축되는 현상이 발생될 수 있어 이를 방지하기 위해 냉각과정을 거치게 되는 것이다.

즉, 상기 제4이송컨베어벨트(180)를 통해 이송되는 펠릿들을 냉각기(190)에 공급되게 되고, 이때 냉각기(190)는 성형 공급된 펠릿을 실온에서 냉각시키게 된다.

상기 냉각기(190)를 통해 냉각된 펠릿들은 냉각기(190)의 하단 배출구를 통해 배출되는데, 이때 냉각기(190)의 하단 배출구에는 선별기(200)가 구비되어 있어, 배출되는 펠릿들에 대해 일정한 크기만 바이오 고형 연료로 사용할 수 있도록 선별기(200)를 통해 선별되게 된다.

여기에서, 상기 선별기(200)는 메쉬망으로 이루어져 있기에, 바이오 고형 연료로 사용할 수 있는 일정한 크기의 펠릿만 선별되는 것으로서, 예를 들어 직경 3mm 이하의 비성형 분말은 메쉬망에 통과된 후에 하부로 떨어져 선별이 용이하게 이루어질 수 있는 것이다.

상기의 선별기(200)를 통해 선별된 펠릿은 바이오 고형연료로 사용하게 되는데, 이때 상기에서 성형된 바이오 고형연료의 펠릿은 한국서부발전(주)을 비롯한 국내 5개 한전 발전 자회사들에서 시행하는 열병합발전소의 구성 시스템 상, 요구되는 직경 6~8mm과, 발열량이 충족되는 동시에 발전소의 연료 투입공정을 오염시키는 미세분 발생원 저감을 위해서 겉보기밀도 및 미세분 발생량을 저감시킬 수가 있는 것이다.

한편, 상기 착유기(150)를 통해 투입된 커피추출잔사를 착유하게 되는데, 이때 착유된 조지방(유지)가 배출되게 된다.

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 커피추출잔사의 공업 분석을 하였고, 여기에서 커피추출잔사의 시료는 커피빈(Coffee Bean)에서 나온 커피추출잔사를 이용하였으며, 그 결과 커피추출잔사의 함수율은 57.5%로 목재자원 대비 상대적으로 높았으며, 회분은 1.57%이었고 16.25%의 조지방이 함유되어 있음을 확인할 수가 있다.

이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 일반적으로 식용유지로 가장 많이 사용되는 대두내 대두유 함유율이 18% 내외인 점과 비교하면 커피빈에는 대두와 유사한 수준의 조지방(유지)가 함유되어 있음을 알 수가 있는 것이다.

구분	함수율	회분	조지방(유지)
함유량(%)	57.5	1.57	16.25

이에 따라, 상기 착유기(150)에는 투입된 커피추출잔사를 착유되도록 구동하여 커피추출잔사가 탈지되어 조지방(유지)이 배출되게 된다.

이때, 상기 착유지(150)에서 배출되는 조지방(유지)는 1차로 제1오일탱크(151)에 저장하게 되고, 상기 제1오일탱크(151)에 저장된 조지방(유지)은 여과기(152)로 이송되어 조지방(유지)에 있을 이물질을 제거하기 위해 필터 작업한 다음 다시 필터링된 조지방(유지)을 제2오일탱크(153)로 이송되어 저장하게 된다.

상기의 제2오일탱크(153)에 저장되어 있는 조지방(유지)을 건조기(130)의 건조 열원으로 사용할 수 있도록 유지공급관(154)을 통해 예열히터에 공급된 다음 열풍공급기를 통해 열원이 건조기(130)에 공급되어 사용할 수 있는 것으로, 이는 건조하기 위해 투입되는 건조비를 상당히 절감시킬 수가 있는 것이다.

상기 냉각기(190)의 상단에는 제1 수증기배출관(191)이 구비되어 있는데, 이는 냉각하는 과정에서 발생되는 수증기를 외부로 배출시키기 위한 것이다.

이때, 상기 냉각기(190)에서 발생되는 수증기는 제1 수증기배출관(191), 제거기(192), 상기 제2 수증기배출관(193), 송풍팬(194) 및 제3 수증기배출관(195)에 의해 용이하게 외부로 배출되게 된다.

여기에서, 상기 제거기(192)는 제1 수증기배출관(191)과 제2 수증기배출관(193) 사이에 위치되어 있어 냉각기(190)를 통해 발생된 수중기에 포함된 이물질을 제거한 다음 제2 수증기배출관(193)으로 보내진 후에, 제2 수증기배출관(193)과 제3 수증기배출관(195) 사이에 위치되어 있는 송풍팬(194)의 구동에 의해 제3 수증기배출관(195)을 통해 외부로 배출될 수 있는 것이다.

또한, 상기 착유기(150)의 구동에 의해 커피추출잔사를 탈지시킨 다음 탈지된 커피추출잔사를 4mm이하로 분쇄되어 배출되는 탈지박 커피추출잔사를 성형기(170)의 상단에 설치되어 있는 탈지박투입구에 투입하여 공급하게 된다.

이때, 상기 성형기(170)의 상단에 설치되어 있는 탈지박투입구에는 물공급밸브(171)가 구비되어 있는데, 이는 성형기(170)를 통해 성형되는 바이오 고형연료의 펠릿에 대한 성형성을 효율적으로 높여주기 위해 건조기(130)를 통한 건조와 착유기(150)를 통한 착유로 인해 떨어진 커피추출잔사의 함수율을 일정하게 높여주기 위해 일정한 물을 공급하기 위한 것이다.

즉, 상기 건조기(130)를 통해 건조되어 배출되는 커피추출잔사의 함수율은 대략 6~8%이고, 상기 착유기(150)를 통해 착유되어 배출되는 커피추출잔사의 함수율은 대략 6~8%이기에, 성형기(170)를 통해 성형되는 바이오 고형연료의 펠릿에 대한 성형성을 효울적으로 높이기 위해 성형기(170)에 투입되는 커피추출잔사의 함수율을 8~11%으로 조정할 필요가 있어, 물공급밸브(171)를 통해 물을 공급하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 집진기(210)가 구비되어 있는데, 이는 커피추출잔사를 성형하는 과정에서 발생되는 분진들을 저장할 수 있도록 하기 위한 것이다.

즉, 상기 건조기(130), 착유기(150) 및 성형기(170)의 상단부 각각에는 분진배출관(211)의 일측 끝단이 구비되어 있고, 상기 분진배출관(211)의 타측 끝단은 집진기(210)에 연결되어 있기에, 상기 집진기(210)의 구동에 의해 상기 구성부들에서 배출되는 커피추출잔사의 분진들을 분진배출관들(211)을 통해 배출되어 용이하게 집진기(210)에 저장되게 된다.

또한, 본 발명에 따른 악취탈취기(220)가 구비되어 있는데, 이는 건조기(130)를 통해 건조되는 과정에서 발생되는 좋지 않은 냄새(향)를 최대한 없애기 위한 것이다.

즉, 상기 건조기(130)의 중앙부 상단과 악취탈취기(220) 사이에는 악취배출관(221)이 구비되어 있어, 상기 건조기(130)가 커피추출잔사를 건조하는 과정에서 발생하는 좋지 않은 냄새(향)를 악취배출관(221)를 통해서 악취탈취기(220)로 보내지게 되고, 이때 악취탈취기(220)의 구동에 의해 좋지 않은 냄새(향)가 최대한 탈취되는 것이다.

이와 같이, 상기 집진기(210)와 악취탈취기(220)의 구성은 커피추출잔사를 이용하여 성형하는 과정에서 발생될 수 있는 외적인 주위의 환경오염을 최소화시키게 구비된 것이다.

한편, 본 발명에 의해 실시되는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치에 구비된 건조기(130)는 로터리 킬른 건조기인 것으로, 상기 건조기(130)의 내측에는 건조룸이 구비되어 있고, 상기 건조룸에는 커피추출잔사가 투입되게 되는 것이다.

또한, 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 건조기(130)의 내측에는 수십개의 열풍 파이프관(131)들이 구비되어 있는데, 이는 투입된 커피추출잔사와 열풍이 직접 접촉되지 않도록 하기 위해 열풍공급기에서 공급된 열풍을 통과시키기 위한 것이다.

여기에서, 상기 열풍을 발생시키기 위한 건조 열원은 착유기(150)에 의해서 착유된 조지방(유지)을 이용하여 실행되게 되는 것으로, 전체적인 건조 비용이 최대한 절감할 수가 있는 것이다.

또한, 상기 건조기(130)는 자체가 대형으로 이루어져 있기에, 전체적인 효율성을 높이기 위해 많은 수의 열풍 파이프관을 구비하였을 뿐만 아니라 투입된 커피추출잔사와의 열전달 면적을 증가시켜 건조 효율을 증대시키기 위한 것이다.

이에 따른, 상기 열풍 파이프관(131)들에만 열풍을 투입 통과시키는 것인데, 이는 건조룸에 투입된 커피추출잔사와 열풍이 직접 접촉되어 섞이지 않도록 구분시킴으로 인해 커피추출잔사가 열풍의 진행을 방해하여 발생하는 편류(偏流)현상이 방지될 수 있을 뿐만 아니라 커피추출잔사와 열풍이 직접적으로 접촉되지 않기에 커피추출잔사에 대한 오염 및 변색이 방지될 수 있는 것이다.

상기의 열풍공급기와 열풍주입구(132)이 연결되어 있기에, 열풍공급기에서 공급된 열풍이 열풍주입구(132)에 공급되고, 상기 열풍주입관(132)에 공급되는 열풍은 열풍 파이프관(20)들에게 공급하게 된는 것이다.

여기에서, 상기의 열풍주입구(132)에 공급된 열풍은 열풍 파이프관(131)들에 각각 공급되어 통과한 다음 타측에 구비되어 있는 열풍배출구(133)을 통해 배출되게 되는데, 이때 열풍배출구(133)을 통해 배출되는 열풍은 분진배출관(211)을 통해 집진기(210)로 보내지게 된다.

또한, 상기 건조기(130)는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 투입된 커피추출잔사를 좀 더 효율적으로 건조시키기 위해 열풍 파이프관(131)들로 일체화된 몸체(134)를 회전시킬 수가 있는 것으로, 이는 상기 열풍주입구(132)의 외측에 구비된 휠(미도시)과 상기 휠에 의해 구동되는 회전벨트(미도시)로 인해 회전 구동되게 되는 것으로, 상기의 회전 구동은 감속기(미도시)를 통해 회전 속도가 제어될 수가 있고, 상기의 감속기는 건조기(130)의 외측에 구비되어 회전 속도를 제어하게 된다.

상기에서와 같이, 상기 건조기(130)에 투입된 커피추출잔사가 열풍의 공급에 의해 원할히 건조되면, 건조된 커피추출잔사는 건조기(130)에 구비된 배출구(미도시)를 통해 배출될 수가 있는 것으로, 여기에서 배출되는 건조된 커피추출잔사의 함수율은 6~8%으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 건조기(130)의 내부 일측에는 리프팅기(미도시)가 구비되어 있는데, 이는 건조하는 과정에서 커피추출잔사가 뭉쳐있거나 한쪽에만 쏠려 있는 상태를 미연에 방지하고 고루 건조시킬 수 있도록 하기 위해 커피추출잔사가 올려지는 역활을 수행하게 되는 것이다.

이에 따른, 상기 리프팅기는 건조기(130)의 내부 일측에 일정한 길이와 폭을 갖는 금속체로 이루어지는 상태에서 열풍 파이프관(131)들로 일체화된 몸체(134)에 체결되게 되고, 상기 열풍 파이프관(131)들로 일체화된 몸체(134)가 회전 구동할 경우에 동시에 회전 구동하게 되는 것이고, 상기 일정한 길이와 폭을 갖는 금속체에는 일정한 간격으로 다수의 금속판이 구비되어 있으며, 상기 금속판에 커피추출잔사가 올려진 상태에서 회전 구동 시에 건조룸의 내부 다른 쪽으로 이동하여 흩어지게 되는 것이다.

특히, 본 발명에 따른 건조기(130)는 별도로 구비된 제어기(미도시)를 통해 제어가 가능한 것으로, 이는 감속기의 회전 뿐만 아니라 열풍공급기를 통해 공급된 열풍 조건(바람세기, 공급시간 및 온도) 등에 따라 제어가 가능한 것이다.

이와 같이, 상기 제어기는 건조시키기 위한 커피추출잔사의 종류 및 조건(함수율 등)에 따라 건조하는 상태가 다르기에 이에 적합한 상태로 이루기 위한 것이다.

한편, 본 발명에 의해 실시되는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치에 구비된 착유기(150)는 건조기(130)를 통해 건조된 커피추출잔사를 공급받아 착유한 다음 분쇄하는 과정을 실시하게 된다.

즉, 상기 착유기(150)는 건조된 커피추출잔사를 착유기(150)의 내측에 구비된 이송스크류(미도시)를 통해 순차적으로 이송시키게 되고, 이때 이송된 커피추출잔사는 착유단(미도시)을 통해 커피추출잔사에 포함된 조지방(유지)를 착유한 후에 착유된 조지방(유지)를 제1오일탱크(151)에 보내지게 되는 것이다.

이 또한, 상기 착유기(150)의 구동은 제어기(미도시)를 통해 제어되게 된다.

첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 착유기(150)를 통해 착유되고 분쇄된 커피추출잔사의 탈지박을 보여주는 사진으로서, 상기의 착유기(150)는 착유되는 과정에서 뭉쳐있는 탈지된 커피추출잔사에 대해 성형기(170)를 통해 성형되는 바이오 고형연료의 펠릿에 대한 효율적인 성형성을 위해서 4mm이하로 분쇄하게 되는 것이다.

상기 성형기(170)는 착유기(150)를 통해 탈지된 커피추출잔사를 바이오 고형연료로 사용할 수 있도록 펠릿형으로 성형하게 되는데, 이때 성형기(170)의 외측에는 별도의 밀도감지부(미도시)가 구비되어 성형된 바이오 고형연료의 펠릿에 대해 밀도를 감지하게 되는 것이다.

즉, 상기 성형기(170)를 통해 성형된 펠릿이 바이오 고형연료로 사용하기에 적합한 밀도인 겉보기밀도가 설정된 640kg/m³ 이상인가를 확인하기 위한 것으로, 이는 상기의 겉보기밀도에 따라 발전소의 연료 투입공정을 오염시키는 미세분 발생 원인이 될 수 있기 때문이다.

첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 성형기(170)에는 커피추출잔사를 이용하여 바이오 고형연료의 펠릿으로 성형하기 위해 압출다이(172)가 구비되어 있기에, 이 압출다이(172)에 의해 성형된 펠릿은 직경 8mm와, 길이 60mm로 이루어지게 된다.

그러나, 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이, 종래에 실시되고 있는 목재펠릿을 성형하기 위한 압출다이로서, 이 압출다이를 통해 성형되는 목재필릿은 직경 6mm와, 길이 40mm로 이루어져 있어 전체적으로 펠릿의 생산성에 한계가 있다.

첨부도면 도 6은 본 발명에 따라 커피추출잔사를 이용하여 바이오 고형연료의 펠릿을 보여주는 것으로, 이는 투입면적대비 마찰면적비율이 40%이고 압출구길이가 60mm인 압출다이(172)를 통해 성형한 펠릿을 보여주는 것이다.

하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 성형기(170)의 압출다이(172)를 통해 성형된 바이오 고형연료의 펠릿에 대해 겉보기밀도, 미세분, 내구성 및 수분을 측정한 결과이다.

구분	겉보기밀도(kg/m³)	미세분(%)	내구성(%)	수분(%)
커피추출잔사 펠릿	757	1.9	99.6	3.1

상기 표 2에 나타난 결과를 실험 측정하기 위해, 함수율을 6~7%로 조절한 후 가열압착식 착유기(150)를 이용하여 탈지온도 140℃에서 조지방(유지)을 탈지하여 얻은 커피추출잔사 탈지박을 착유기(150)에 구비되어 있는 6mm 분쇄스크린이 장착된 해머밀을 이용하여 3mm 이하로 분쇄후 함수율을 13%로 조절하고, 이를 투입면적대비 마찰면적비율이 40%이고 압출구길이가 60mm인 압출다이(172)를 통해 성형한 펠릿을 목재펠릿품질규격고시(제2013-5호)가 제시하고 있는 방법으로 실험하여 측정한 것이다.

상기의 측정된 결과로 볼때, 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료의 펠릿에 대한 겉보기밀도 및 내구성은 각각 1급 목재펠릿 규격의 640kg/㎥와 97.5%를 상회하였고, 수분 또한 1급 목재펠릿 규격인 10% 이하를 충족하였으며, 미세분 발생량은 3급 목재펠릿규격인 2.0%미만에 해당함을 알 수가 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 실시되는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치를 통해 성형되는 바이오 고형연료의 펠릿은 목재펠릿 대비하여도 떨어지지 않는 연료 성능을 갖고 있기에, 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로의 활용도가 높으며, 특히 원재료비 및 건조비용의 절감으로 인해 석탄 혼소 발전용 바이오 고형연료로 사용하는 비용 또한 절감할 수 있어 전체적인 효율성이 극대화될 수 있는 것이다.

즉, 목질계 고형연료의 대표주자인 목재펠릿 제조원가는 원재료비 34%, 건조비 30%로 원재료비와 건조비가 64%를 구성하고 있어 발전소 수요가격 충족을 위해서는 무엇보다 원재료비 및 건조비용의 절감이 중요한 실정이기에, 이를 해결하기 위해 본 발명에 따른 성형장치는 목재 자원 대비 5% 수준의 가격으로 원재료 조달이 가능하고, 커피추출잔사에 16.25% 함유되어 있는 조지방(발열량 9,100kcal/kg 이상)을 일정부분 추출하여 건조열원으로 활용함으로써 건조비를 최대한 절감하는 한편, 압축 성형에 의한 운반비 절감으로 인해 목재펠릿 대비 15% 이상 비용이 절감될 수가 있는 것이다.

마지막으로, 커피는 콩과식물의 열매로 커피를 가공하고 남은 커피추출잔사에는 16.25%의 조지방(유지)이 함유되어 있고, 마찰계수가 높은 셀룰로오스 함유량이 낮기 때문에 성형시 압출다이 내벽과의 마찰력을 감소시키고, 또한 목질계 바이오매스 대비 성형시 천연접착제 역할을 하는 리그닌 함유량 및 소성가공성이 낮아 제대로 성형이 되지 않은 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 착유기(150)를 통해 커피추출잔사에 함유되어 있는 조지방(유지)을 착유 및 분쇄시킨 다음, 분쇄되어 나온 탈지된 커피추출잔사에 물공급밸브(171)를 통해 물(수분)을 공급함으로서 성형시 압출다이 내벽과의 마찰력을 높여줄 수 있어 천연 접착제 역할을 하는 리그닌의 점결제를 첨가하지 않고도 펠릿형 바이오 고형연료를 성형할 수가 있는 것이다.

상기에서 탈지된 커피추출잔사에 물공급밸브(171)를 통해 물(수분)을 공급받게 되는데, 이때 탈지된 커피추출잔사의 함수율은 8~11%로 이루어지는 것이 바람직한 것으로, 상기 함수율이 높으면 성형시 펠릿의 형태가 물러져 부풀어 오르는 현상이 발생되고, 함수율이 낮으면 분말형태로 이루어질 수 있어 제대로 성형이 안되는 경우가 발생될 수 있는 것이다.

상기에서와 같이, 본 발명에 의해 실시되는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 호퍼
120 : 제1이송컨베어밸트
130 : 건조기
140 : 제2이송컨베어밸트
150 : 착유기
160 : 제3이송컨베어밸트
170 : 성형기
180 : 제4이송컨베어밸트
190 : 냉각기
200 : 선별기
210 : 집진기
220 : 악취탈취기

Claims

폐기물관리법상 폐기물의 일종인 식물성 잔재물로 분류되고 있는 커피추출잔사(커피찌꺼기)를 공급하기 위해 일시적으로 저장하는 호퍼;
상기 호퍼에 저장되어 있는 커피추출잔사를 공급할 수 있도록 이송시키는 제1이송컨베어벨트;
상기 제1이송컨베어벨트를 통해 이송되는 커피추출잔사에 포함된 수분을 건조시키기 위한 건조기;
상기 건조기를 통해 건조된 커피추출잔사를 순차적으로 이송시키기 위한 제2이송컨베어벨트;
상기 제2이송컨베어벨트를 통해 이송되는 건조된 커피추출잔사를 투입하여 커피추출잔사에 포함된 조지방(유지)을 추출하여 탈지박된 커피추출잔사를 분쇄하도록 하는 착유기;
상기 착유기를 통해 분쇄되어 배출되는 탈지박된 커피추출잔사를 이송시키는 제3이송컨베어벨트;
상기 제3이송컨베어벨트를 통해 이송되는 탈지박된 커피추출잔사를 투입하여 바이오 고형 연료의 펠릿으로 성형하기 위한 성형기;
상기 성형기를 통해 성형되어 배출되는 바이오 고형 연료의 펠릿들을 이송시키기 위한 상기 제4이송컨베어벨트;
상기 제4이송컨베어벨트를 통해 이송되는 펠릿들에 대해 응축되는 현상을 방지하기 위해 실온에서 냉각시키기 위한 냉각기;
상기 냉각기를 거친 다음 배출되는 펠릿들에 대해 일정한 크기만 바이오 고형 연료로 사용할 수 있도록 선별하기 위한 선별기;
로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 착유기의 일측에는 커피추출잔사에 포함된 조지방(유지)를 착유기를 통해 착유된 조지방(유지)를 저장하는 제1오일탱크와 연결되어 있고, 상기 제1오일탱크에 저장된 조지방(유지)에 대해 이물질을 필터링하기 위한 여과기와 연결되어 있으며, 상기 여과기를 통해 필터링된 조지방(유지)를 저장하기 위한 제2오일탱크와 연결되어 있고, 상기 제2오일탱크에 저장된 조지방(유지)에 대해 건조기의 건조 열원으로 사용할 수 있도록 유지공급관을 통해 예열히터에 공급되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각기의 상단에는 냉각기를 통해 발생되는 수증기를 외부로 배출시킬 수 있도록 제1 수증기배출관이 구비되어 있고, 상기 제1 수증기배출관의 끝단에는 냉각기를 통해 발생된 수중기에 포함된 이물질을 제거하도록 하는 제거기가 구비되어 있으며, 상기 제거기의 상단에 연결 구비된 제2 수증기배출관과 제3 수증기배출관 사이에는 송풍팬이 구비되어 있어 발생된 수중기를 외부로 용이하게 배출시킬 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 건조기, 착유기 및 성형기 각각 상단부에는 구동하는 과정에서 발생되는 커피추출잔사의 분진들을 배출시키기 위한 분진배출관들이 구비되어 있고, 상기 분진배출관을 통해 배출되는 분진들을 저장할 수 있도록 구동하는 집진기가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 건조기의 중앙부 상단에는 건조하는 과정에서 발생하는 좋지 않은 냄새(향)을 외부로 배출시키기 위한 악취배출관이 구비되어 있고, 상기 악취배출관을 통해 배출되는 악취를 탈취하도록 구동하는 악취탈취기가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피추출잔사를 이용한 바이오 고형연료 성형장치.