KR20220096644A

KR20220096644A - 바이오매스 표면 탄화 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20220096644A
Application number: KR1020200189271A
Authority: KR
Inventors: 김대현; 조라훈; 김석준; 박선용; 오광철
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2022-07-07

Abstract

본 발명은, 바이오매스 반탄화 장치에 관한 것으로서, 태양광을 집광하는 집광기; 상기 집광기에 의해 집광된 상기 태양광이 조사되도록 설치되며, 상기 태양광의 태양열을 집열하여 작동 유체를 가열하는 집열 부재를 구비하는 축열기; 및 상기 작동 유체에 축열된 태양열을 이용해 바이오매스를 반탄화하는 반탄화 챔버를 구비하는 반탄화기를 포함한다.

Description

바이오매스 표면 탄화 시스템 및 방법{Surface torrefaction system and method for biomass}

본 발명은 바이오매스 표면 탄화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근 탈원전, 탈석탄 등의 정책과 지구온난화 등의 환경문제, 화석연료 잠재량의 한계 등으로 인한 경제적, 환경적 문제가 끊임없이 논의되고 있다. 이러한 경제적, 환경적 문제를 해결하기 위하여, 신재생에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

특히, 신재생에너지 중 현재의 석탄 발전소에서 큰 구조 변경없이 연료로서 사용 가능한 목재 펠릿이 각광을 받고 있다. 그러나, 목재 펠릿의 생산량이 수요량을 따라 가지 못하고 있는 실정이다.

그런데, 농임업 부산물은, 왕겨, 볏집 등과 일부 품목 이외에는 미이용되고 있는 실정이다. 이에 종래에는, 농·임업부산물을 연료로 이용하기 위하여, 농임업 부산물 일정한 직경과 길이를 갖는 원기둥의 형태의 펠릿으로 만드는 펠릿화 공정과, 농임업 부산물 펠릿을 200~300℃의 온도 범위에서 1시간 내외로 열처리하여 반탄화하는 반탄화 공정을 통해 농임업 부산물 반탄화 펠릿을 제조하는 기술이 제시되었다.

이처럼 제조한 농임업 부산물로 구성된 반탄화 펠릿의 총에너지중량에는, 질량수율과 에너지수율이 연관된다. 그런데, 반탄화 공정은, 공정 온도가 높고 공정 시간이 길수록 질량 감소가 증가하여 실질적으로 사용할 수 있는 총에너지중량이 감소된다. 이에, 종래의 반탄화 방법을 이용해 제조한 농임업 부산물 반탄화 펠릿은, 총에너지중량의 감소로 인해, 에너지원으로서 실질적으로 활용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 농임업 부산물을 연료화할 때 총에너지중량의 감소를 최소화하고 발열량을 증대할 수 있도록 개선한 바이오매스 표면 탄화 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 표면 탄화 시스템은, 바이오매스를 펠릿화하여 펠릿을 형성하는 펠릿 성형기; 및 상기 펠릿을 미리 정해진 표면 탄화 온도 하에서 미리 정해진 표면 탄화 시간 동안 열처리하여, 상기 펠릿의 표면을 선택적으로 반탄화시키는 표면 탄화기를 포함한다.

바람직하게, 상기 표면 탄화기는, 상기 겉표면 및 상기 펠릿의 표피층에 해당하는 테두리 부분이 선택적으로 반탄화되되, 상기 펠릿의 내부에서 수분이 제거되도록, 상기 펠릿을 열처리한다.

바람직하게, 상기 표면 탄화 온도는 300℃ 이상 500℃ 이하이고, 상기 표면 탄화 시간은 0.75분 이상 5분 이하이다.

바람직하게, 상기 표면 탄화기는, 상기 테두리 부분과 상기 내부 사이에 탄화도의 차이에 따른 경계층이 형성되도록 상기 바이오매스를 열처리한다.

바람직하게, 상기 바이오매스를 분쇄하는 분쇄기; 및 바이오매스 분쇄물을 건조하는 건조기를 더 포함하고, 상기 펠릿 성형기는 상기 건조기에 의해 건조된 바이오매스 건조물을 펠릿화한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 표면 탄화 방법은, (a) 바이오매스를 펠릿화하여 펠릿을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 펠릿을 미리 정해진 표면 탄화 온도 하에서 미리 정해진 표면 탄화 시간 동안 열처리하여, 상기 펠릿의 표면을 선택적으로 반탄화시키는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계에서는, 상기 겉표면 및 상기 펠릿의 표피층에 해당하는 테두리 부분이 선택적으로 반탄화되되, 상기 펠릿의 내부에서 수분이 제거되도록, 상기 펠릿을 열처리한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계에서는, 상기 테두리 부분과 상기 내부 사이에 탄화도의 차이에 따른 경계층이 형성되도록 상기 바이오매스를 열처리한다.

바람직하게, (c) 상기 바이오매스를 분쇄하는 단계; 및 (d) 바이오매스 분쇄물을 건조하는 건조기를 더 포함하고, 상기 (a) 단계에서는 바이오매스 건조물을 펠릿화한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 펠릿은, 겉표면 및 테두리 부분이 선택적으로 반탄화되고, 내부에서 수분이 제거된다.

바람직하게, 상기 테두리 부분과 상기 내부 사이에 탄화도의 차이에 따른 경계층이 형성된다.

본 발명은, 바이오매스 표면 탄화 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명은, 미이용 농·임산 바이오매스로 구성된 펠릿을 총에너지중량 및 총발열량이 증대되도록 표면 탄화시켜, 연료로서 실제로 활용할 수 있도록 연료화할 수 있다.

둘째, 본 발명은, 대량의 표면 탄화 펠릿의 생산을 용이하게 생산 가능하여, 대량의 표면 탄화 펠릿을 단시간에 용이하게 공급할 수 있다.

셋째, 본 발명은, 성형숯 품질 기준을 만족하여, 냉·난방을 위한 연료로써의 활용만이 아닌 성형숯으로서도 활용될 수 있는 표면 탄화 펠릿을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 표면 탄화 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 바이오매스 표면 탄화 시스템을 이용해 제조한 표면 탄화 펠릿의 측면을 나타내는 사진.
도 3은 도 2에 도시된 펠릿의 절단면을 나타내는 사진.
도 4는 표면 탄화 공정 후 바이오메스의 질량 수율의 변화를 나타내는 그래프.
도 5는 표면 탄화 공정 후 바이오메스의 발열량의 변화를 나타내는 그래프.
도 6은 표면 탄화 공정 후 바이오메스의 에너지수율의 변화를 나타내는 그래프.
도 7은 도 1에 도시된 바이오매스 표면 탄화 시스템을 이용한 바이오매스 표면 탄화 방법을 설명하기 위한 순서도.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)을 이용해 제조한 표면 탄화 펠릿(P)의 측면을 나타내는 사진이고, 도 3은 도 2에 도시된 펠릿(P)의 절단면을 나타내는 사진이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)은, 바이오 매스를 펠릿화한 후, 펠릿화된 바이오매스의 겉표면(S)을 선택적으로 탄화할 수 있도록 마련된다. 이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)은, 분쇄기(10)와, 건조기(20)와, 펠릿 성형기(30)와, 표면 탄화기(40)와, 포장기(50) 등을 포함할 수 있다.

농업부산물	이론 잠재량(TOE year-1)	비율 (%)
볏짚	2,244,395	55.8
왕겨	405,235	10.1
고춧대	303,029	7.5
사과 전정 가지	276,189	6.9
포도 전정 가지	174,337	4.3
고구마 줄기	113,145	2.8
들?? 줄기	111,426	2.8
배 전정 가지	85,573	2.1
콩 줄기	56,835	1.4
감 전정 가지	48,692	1.2
감자줄기	43,656	1.1
옥수수줄기	40,046	1
복숭아 전정가지	32,776	0.8
참깻대	28,750	0.7
콩깍지	23,061	0.6
보리짚	19,622	0.5
쌀보리짚	12,004	0.3
합 계	4,018,771	100

표 1은, 연간 농산 바이오매스 이론 잠재량 중 주요 농업 부산물들이 차지하는 비율을 나타내는 표이다. 연간 농산 바이오매스 이론 잠재량 중 대다수인 65%를 차지하는 볏집과 왕겨는, 주로 가축 사료, 퇴비 등으로 사용된다. 볏집과 왕겨를 제외한 나머지 종류의 농업 부산물들은, 특별한 사용처가 없는 바, 미이용된 채 버려지고 있다.

한편, 임업 부산물의 경우에, 수집의 어려움과, 낮은 이용가치 등으로 인해 미이용된 채 버려지는 양이 총 임목재적 중 54 % 로서 큰 비중을 차지하고 있다.

구분	단계 무게당 발열량[kcal/kg]
볏짚	3,755-4199
왕겨	4,057-4,066
보릿짚	3,784-4,208
쌀보릿짚	3,780-3,810
밀짚	3,823-4,275
감자 줄기	4,107
고구마 줄기	4,109-4,161
옥수수 줄기	3,950-4,234
조 줄기	4,076
메밀 줄기	4,566-4,586
대두 줄기	4,171-4,291
대두 껍질	3,961-3,982
팥 줄기	4,183-4,363
팥 껍질	4,239-4,355
녹두 줄기	4,219
녹두 껍질	4,179
고추 줄기	4,111-4,278
참깨 줄기	3,848-4,268
들깨 줄기	3,969-4,315
땅콩 줄기	3,972-4,168
유채 줄기	4,209
임업폐목재	4,120
임업부산물	4,120
아역청탄	4,600~6,400
목재펠릿(P)	4,500

표 2는, 농업 부산물, 임업 부산물, 석탄, 목재 펠릿 등의 발열량을 나타내는 표이다. 농업 부산물 및 임업 부산물은, 목재 펠릿을 대체하기 위한 연료로서 바로 사용하기엔 단위 무게 당 발열량(kcal/kg)이 상대적으로 낮다.

이러한 표 1 및 표 2에 따르면, 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)은, 볏집과 왕겨를 제외한 나머지 종류의 미이용 농업 부산물과, 미이용 임업 부산물 중 적어도 하나로 구성된 바이오매스를 연료화하기 위해 사용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는, 도면을 참조하여, 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)의 구성에 대해 설명한다.

먼저, 분쇄기(10)는, 조 크러서(jaw crusher), 기타 분쇄 부재를 이용해, 바이오매스를 미리 정해진 크기로 분쇄할 수 있도록 마련된다.

다음으로, 건조기(20)는, 열풍, 기타 열원을 이용해, 분쇄기(10)에서 분쇄된 바이오매스 분쇄물을 건조할 수 있도록 마련된다.

다음으로, 펠릿 성형기(30)는, 건조기(20)에 의해 건조된 바이오매스 건조물을 성형 틀에 투입 후 기계적 힘을 가하여 일정한 직경과 길이를 갖는 원기둥 형태의 펠릿(P)으로 성형할 수 있도록 마련된다.

이러한 분쇄기(10), 건조기(20) 및 펠릿 성형기(30)는, 일반적인 분쇄기, 건조기 및 펠릿 성형기와 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 표면 탄화기(40)는, 펠릿 성형기(30)에 의해 성형된 펠릿(P)의 전체 영역 중 겉표면(S) 및 단면의 테두리 부분(E)을 선택적으로 탄화할 수 있도록 마련된다. 예를 들어, 표면 탄화기(40)는, 펠릿(P)이 수용되는 표면 탄화 챔버와, 표면 탄화 챔버에 수용된 펠릿(P)에 열을 인가하는 열원 등을 포함할 수 있다.

아래의 표 3은 표면 탄화 공정을 위한 표면 탄화 온도와 표면 탄화 시간을 설정하기 위한 표이다. 이에, 아래의 표 3에 기재된 바와 같이, 표면 탄화기(40)는, 표면 탄화 챔버에 수용된 펠릿(P)을 300℃ 이상 500℃ 이하의 온도 하에서 0.75분 이상 5분 이하의 시간 동안 열처리할 수 있다.

표면 탄화 온도	표면 탄화 시간
300℃	2	3	4	4.5	5
400℃	1.5	1.75	2	2.25	-
500℃	0.75	1	1.25	-	-

위와 같이, 표면 탄화기(40)를 이용해 펠릿(P)을 미리 정해진 표면 탄화 온도 하에서 미리 정해진 표면 탄화 시간 동안 열처리하면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 펠릿(P)의 겉표면(S) 및 소정의 두께를 갖는 표피층에 해당하는 펠릿(P)의 테두리 부분(E)은 선택적으로 반탄화되고, 펠릿(P)의 내부(I)는 반탄화되지는 않고 수분이 제거된 상태가 된다. 또한, 선택적으로 반탄화된 펠릿(P)의 겉표면(S) 및 테두리 부분(E)은 색상이 짙어 진다. 이로 인해, 도 3b에 도시된 바와 같이, 반탄화된 펠릿(P)의 테두리 부분(E)과 반탄화되지 않은 펠릿(P)의 내부(I)의 경계에는 양 영역의 탄화도 차이로 인한 경계층(L)이 형성된다.

다음으로, 포장기(50)는, 표면 탄화기(40)에서 표면 탄화된 펠릿(P)을 냉각한 후 포장하여 제품화할 수 있도록 마련된다. 이를 위하여, 포장기(50)는, 펠릿(P)을 냉각하는 냉각 유닛 및 펠릿(P)을 포장하는 포장 유닛 등을 포함할 수 있다. 이러한 포장기(50)는, 일반적인 펠릿 포장기와 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 표면 탄화 공정 후 바이오메스의 질량 수율의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 5는 표면 탄화 공정 후 바이오메스의 발열량의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 6은 표면 탄화 공정 후 바이오메스의 에너지수율의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 표면 탄화 공정 후, 목재 펠릿의 질량수율, 총발열량, 에너지수율은 각각 85.4 내지 91.9%, 4859 내지 4952 kcal kg-1, 87.3 내지 92.5%이고, 고추대 펠릿의 질량수율, 총발열량, 에너지수율은 각각 86.8 내지 95.9%, 4431 내지 4805 kcal kg-1, 87.3 내지 96%이며, 포도전정가지 펠릿(P)의 질량수율, 총발열량, 에너지수율은 각각 82 내지 93.1%, 4567.3 내지 4956.3 kcal kg-1, 89.6 내지 97.3% 로 나타났다. 특히, 미이용 농업부산물 펠릿(P)인 고추대 펠릿과 포도전정가지 펠릿의 총발열량은 각각, 최대 11%, 10.7% 증대되어 연료특성이 향상된 것으로 나타났다.

이러한 결과를 바탕으로, 최적 공정 조건 하에서, 고추대 펠릿과 포도전정가지 펠릿을 종래의 반타화 방식으로 반탄화했을 때의 총에너지중량 및 본 발명에 따라 표면 탄화했을 때의 총에너지중량을 비교한 결과, 표면 탄화했을 때의 총에너지중량이 고추대 펠릿의 경우 약 5%p, 포도전정가지 펠릿의 경우 약 4%p 높은 것으로 나타났다.

아래의 표 4는 국립산림과학원에서 고시한 성형숯 품질기준을 나타내는 표이다. 이러한 표 4를 기준으로, 표면 탄화 공정 후 고추대 펠릿, 포도전정가지 펠릿의 품질 평가를 실시하여 실용화 가능성을 확인하였다. 그 결과, 표 4의 성형숯 품질기준 항목에 대한 성분 분석을 실시한 결과, 아래의 표 5와 같이 성형숯 품질기준을 만족하는 고추대 펠릿과 포도전정가지 펠릿 각각의 표면 탄화 공정 조건이 도출되었다.

품질항목 (공통항목)	단위	구이용				산업용	착화용
		1급		2급
		착화제무	착화제유	착화제무	착화제유
함수율 (습량기준)	%	≤10	≤10	≤10	≤10	≤10	≤10
회분(건량기준)	%	≤5.5	≤25	≤10	≤40	≤25	≤40
고정탄소(건량기준)	%	≥65	≥30	≥50	≥20	≥35	≥20
고위발열량(건량기준)	㎉/㎏	≥6,200	≥4,800	≥5,400	≥3,000	≥5,000	≥3,000
바륨 (건량기준)	%	불검출	≤10.5	불검출	≤10.5	≤10.5	≤10.5
비소 (건량기준)	㎎/㎏	≤1.0				≤5.0
카드뮴(건량기준)	㎎/㎏	≤1.5				≤5.0
납(건량기준)	㎎/㎏	≤30.0				≤50.0
수은(건량기준)	㎎/㎏	≤0.15				≤0.25
황(건량기준)	%	≤0.15				≤0.25

종류	공정조건	등급
고추대 펠릿	300℃ / 5 min.	구이용 1등급 (착화제유)
고추대 펠릿	400℃ / 2.25 min.	구이용 2등급 (착화제유)
목재 펠릿	300℃ / 5 min.	구이용 2등급 (착화제유)
포도전정가지 펠릿	300℃ / 4.5 min.	구이용 2등급 (착화제유)
	300℃ / 5 min.	구이용 2등급 (착화제유)
	400℃ / 2 min.
	400℃ / 2.25 min.
	500℃ / 1.25 min.

위와 같이 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)은, 미이용 농·임산 바이오매스로 구성된 펠릿(P)을 총에너지중량 및 총발열량이 증대되도록 표면 탄화시켜, 연료로서 실제로 활용할 수 있도록 연료화할 수 있다. 또한, 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)은 대량의 표면 탄화 펠릿(P)을 용이하게 생산 가능하여, 대량의 표면 탄화 펠릿(P)을 단시간에 용이하게 공급할 수 있다.

또한, 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)을 이용해 생산한 표면 탄화 펠릿(P)은 난방을 위한 연료로 사용 가능한 바, 이를 통해 난방비 부담을 줄이거나, 판매를 통해 수익을 창출할 수 있다. 또한, 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)을 이용해 생상한 표면 탄화 펠릿(P)은 성형숯 품질기준을 만족하는 바, 냉·난방을 위한 연료로서의 활용만이 아닌 성형숯으로서도 활용될 수 있다.

도 7은 도 1에 도시된 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)을 이용한 바이오매스 표면 탄화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는, 도 7을 참조하여, 바이오매스 표면 탄화 시스템(1)을 이용한 바이오매스 표면 탄화 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 미이용 농·임업 부산물 등으로 구성된 바이오매스를 분쇄기(10)를 이용해 분쇄한다(S 10)

다음으로, 바이오매스 분쇄물을 건조기(20)를 이용해 건조한다(S 20).

이후에, 바이오매스 건조물을 펠릿 성형기(30)를 이용해 성형하여, 펠릿(P)을 형성한다(S 30).

다음으로, 펠릿(P)을 표면 탄화기(40)를 이용해 미리 정해진 표면 탄화 온도 하에서 미리 정해진 표면 탄화 시간 동안 열처리하여, 펠릿(P)의 겉표면(S) 및 테두리 부분(E)을 선택적으로 반탄화시킴과 함께 펠릿(P)의 내부(I)에서 수분을 제거한다(S 40).

이후에, 표면 탄화된 펠릿(P)을 냉각 및 포장하여 제품화한다(S 50).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 바이오매스 표면 탄화 시스템
10 : 분쇄기
20 : 건조기
30 : 펠릿 성형기
40 : 표면 탄화기
50 : 포장기
B : 바이오매스
P : 펠릿
S : 겉표면
E : 테두리 부분
I : 내부

Claims

바이오매스를 펠릿화하여 펠릿을 형성하는 펠릿 성형기; 및
상기 펠릿을 미리 정해진 표면 탄화 온도 하에서 미리 정해진 표면 탄화 시간 동안 열처리하여, 상기 펠릿의 표면을 선택적으로 반탄화시키는 표면 탄화기를 포함하는, 바이오매스 표면 탄화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 표면 탄화기는, 상기 겉표면 및 상기 펠릿의 표피층에 해당하는 테두리 부분이 선택적으로 반탄화되되, 상기 펠릿의 내부에서 수분이 제거되도록, 상기 펠릿을 열처리하는, 바이오매스 표면 탄화 시스템.
제2항에 있어서,
상기 표면 탄화 온도는 300℃ 이상 500℃ 이하이고,
상기 표면 탄화 시간은 0.75분 이상 5분 이하인, 바이오매스 표면 탄화 시스템.
제3항에 있어서,
상기 표면 탄화기는, 상기 테두리 부분과 상기 내부 사이에 탄화도의 차이에 따른 경계층이 형성되도록 상기 바이오매스를 열처리하는, 바이오매스 표면 탄화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스를 분쇄하는 분쇄기; 및
바이오매스 분쇄물을 건조하는 건조기를 더 포함하고,
상기 펠릿 성형기는 상기 건조기에 의해 건조된 바이오매스 건조물을 펠릿화하는, 바이오매스 표면 탄화 시스템.
(a) 바이오매스를 펠릿화하여 펠릿을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 펠릿을 미리 정해진 표면 탄화 온도 하에서 미리 정해진 표면 탄화 시간 동안 열처리하여, 상기 펠릿의 표면을 선택적으로 반탄화시키는 단계를 포함하는, 바이오매스 표면 탄화 방법.
제6항에 있어서,
상기 (b) 단계에서는, 상기 겉표면 및 상기 펠릿의 표피층에 해당하는 테두리 부분이 선택적으로 반탄화되되, 상기 펠릿의 내부에서 수분이 제거되도록, 상기 펠릿을 열처리하는, 바이오매스 표면 탄화 방법.
제7항에 있어서,
상기 표면 탄화 온도는 300℃ 이상 500℃ 이하이고,
상기 표면 탄화 시간은 0.75분 이상 5분 이하인, 바이오매스 표면 탄화 방법.
제8항에 있어서,
상기 (b) 단계에서는, 상기 테두리 부분과 상기 내부 사이에 탄화도의 차이에 따른 경계층이 형성되도록 상기 바이오매스를 열처리하는, 바이오매스 표면 탄화 방법.
제6항에 있어서,
(c) 상기 바이오매스를 분쇄하는 단계; 및
(d) 바이오매스 분쇄물을 건조하는 건조기를 더 포함하고,
상기 (a) 단계에서는 바이오매스 건조물을 펠릿화하는, 바이오매스 표면 탄화 방법.
겉표면 및 테두리 부분이 선택적으로 반탄화되고, 내부에서 수분이 제거된 바이오매스 펠릿.
제11항에 있어서,
상기 테두리 부분과 상기 내부 사이에 탄화도의 차이에 따른 경계층이 형성된 바이오매스 펠릿.