KR20230129088A - Pellet Ash Manufacturing Apparatus For Concrete Admixture Using Biomass And Combustible Domestic Waste, Manufacturing Method Thereof, And Use Of Pellet Ash - Google Patents

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Abstract

바이오매스와 가연성 생활폐기물에서 생산된 열과 소각회를 이용한 프리캐스트 콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법과 콘크리트 제품에 대한 발명이 개시된다.
개시된 바이오매스와 가연성 생활폐기물에서 생산된 열과 소각회를 이용한 프리캐스트 콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법과 콘크리트 제품은, 농업, 임업 부산물등 바이오매스를 조분쇄한 후 커피찌꺼기와 함께 건조과정을 거쳐 펠릿성형기에서 성형한 연료용 펠릿과 가연성 폐기물의 연소를 통해 생성된 소각회에 당성분이 포함된 가연성 생활폐기물인 각종 전분박, 전분, 맥주박, 주정박, 사탕수수부산물(Bagasse )등을 혼합하여 연소후 얻게 되는 소각회를 콘크리트를 만드는 혼화재로 이용하고, 또한 바이오매스와 생활폐기물의 연소시 보일러에서 발생되는 증기는 전기를 생산하는 스팀터빈을 가동하게 함과 스팀터빈으로부터 나오게 되는 스팀 폐열은 회수하여 콘크리트 양생을 위한 열 에너지로 사용할수 있게 한 것이다.
Disclosed are a precast concrete manufacturing apparatus using heat and incineration ash produced from biomass and combustible municipal waste, a manufacturing method thereof, and a concrete product.
The disclosed precast concrete manufacturing apparatus using heat and incineration ash produced from biomass and combustible municipal waste, manufacturing method thereof, and concrete products are pellets after coarsely pulverizing biomass such as agricultural and forestry by-products, and then drying with coffee grounds. Various starch meal, starch, brewer's meal, ginseng meal, sugarcane by-products (Bagasse), etc., which are combustible household wastes containing sugar, are mixed and burned in the incineration ash generated through the combustion of fuel pellets and flammable waste formed in the molding machine The incineration ash obtained after the process is used as an admixture for making concrete, and steam generated from the boiler when biomass and domestic waste are burned operates a steam turbine that produces electricity, and steam waste heat from the steam turbine is recovered It can be used as heat energy for concrete curing.

Description

바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치 및 이의 제조방법과 펠릿회분의 용도{Pellet Ash Manufacturing Apparatus For Concrete Admixture Using Biomass And Combustible Domestic Waste, Manufacturing Method Thereof, And Use Of Pellet Ash} Pellet Ash Manufacturing Apparatus For Concrete Admixture Using Biomass And Combustible Domestic Waste, Manufacturing Method Thereof, And Use Of Pellet Ash}

본 발명은 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치 및 이의 제조방법과 펠릿회분의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a pellet ash manufacturing apparatus for concrete admixture using biomass and combustible domestic waste, a manufacturing method thereof, and a use of the pellet ash.

특히 농업, 임업부산물 등의 바이오매스를 이용한 고 발열량 펠릿과 전분 및 전분박, 커피찌꺼기(커피박)등 가연성 생활폐기물을 이용하여 발전을 하고, 발전과정에서 생산된 열과 펠릿회분을 콘크리트 제품을 제조하는 혼화재의 일부로 사용 하도록 하는, 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치 및 이의 제조방법과 펠릿회분의 용도에 관한 것이다.In particular, high calorific value pellets using biomass such as agricultural and forestry by-products, starch, starch meal, and flammable household waste such as coffee grounds (coffee waste) are used to generate power, and the heat and pellet ash produced during the power generation process are used to manufacture concrete products. It relates to a pellet ash manufacturing device for concrete admixture using biomass and combustible domestic waste, which is used as a part of the admixture to be used as a part of the admixture, a manufacturing method thereof, and the use of the pellet ash.

최근 수도권 매립지 부족에 따라 2027년내로 수도권에서 발생하는 쓰레기 처리를 위한 매립지가 포화상태에 이를 것으로 예상되고 있음을 각 종 매체에서 환경 기관이나 이와 관련된 전문 연구소등의 자료를 인용하여 보도하고 있다.Due to the recent shortage of landfills in the metropolitan area, it is expected that landfills for waste disposal in the metropolitan area will reach saturation within 2027, and various media are citing data from environmental agencies and related specialized research institutes.

이에 따라 매립지 포화를 늦추기위하여 2026년부터 수도권 생활폐기물 직매립 금지가 시행되며, 이때부터는 종량제 봉투에 담긴 생활폐기물에서 재활용품은 선별해야만 하고, 매립지에는 선별뒤 남은 폐기물을 소각한뒤 남은 소각재만 매립해야만 한다. 특허 공개번호 제10-2021-0157362호가 '폐기물(합성수지,축분,목재,해양폐기물,음식물)로 생산된 열분해 재생연료를 이용한 발전시스템 및 발전시스템의 폐열을 곤충사육에 적용한 스마트 영농 시스템'이다. Accordingly, in order to slow down the saturation of landfills, direct landfilling of domestic wastes in the metropolitan area will be prohibited from 2026, and from this time on, recyclables must be sorted out of household wastes in volume-rate bags, and in landfills, wastes remaining after sorting must be incinerated, and only the remaining incineration ash must be buried. do. Patent Publication No. 10-2021-0157362 is a power generation system using pyrolysis renewable fuel produced from waste (synthetic resin, livestock manure, wood, marine waste, food) and a smart farming system that applies waste heat from the power generation system to breeding insects.

그러나 2020년 기준 수도권 매립지 반입 폐기물 300만톤중 25%인 75만톤이 직매립되었으며 따라서, 직매립금지법이 시행되더라도여전히 천문학적 양의 소각재가 매립될 것으로 예상되는데, 생활폐기물 중 대표적인 것이 커피찌꺼기 이다. 국내 커피소비가 폭발적으로 증가하면서 2019년 기준 한해 약 15만톤의 커피찌꺼기가 발생하였다. 2007년에 임남웅에 의한 연구로부터 기존 소각장에서 나오는 소각회를 이용한 콘크리트 배합이 가능함을 보여주었다. However, as of 2020, 750,000 tons, or 25% of the 3 million tons of waste brought into landfills in the metropolitan area, are directly landfilled. Therefore, even if the Direct Landfill Prohibition Act is enforced, an astronomical amount of incineration ash is still expected to be landfilled, and coffee grounds are representative of household waste. With the explosive increase in domestic coffee consumption, about 150,000 tons of coffee grounds were generated as of 2019. A study by Lim Nam-woong in 2007 showed that it is possible to mix concrete using incineration ash from an existing incineration plant.

그러나 커피찌꺼기를 소각한 회분을 혼화재로 사용하는 콘크리트를 배합하는 경우 커피찌꺼기 회분을 시멘트 등의 결합재의 10% 정도를 대체하였을 때, 콘크리트 배합이 불가하였으며, 다공성 제거를 위하여 초미립자 분쇄기를 이용하여 2μm 이하로 초미분쇄를 진행 후 배합하여도 역시 불가능할 정도로 흡수율이 매우 높음을 확인하였다. However, in the case of mixing concrete using incinerated coffee grounds as an admixture, when coffee grounds ash replaced about 10% of binders such as cement, concrete mixing was not possible. It was confirmed that the absorption rate was very high to the extent that it was also impossible to mix after ultrafine grinding as follows.

따라서 커피 소비는 계속해서 증가하는 추세이므로, 소각장 소각회에 커피찌꺼기들이 포함될 것이고 따라서 향후 소각장에서 배출되는 소각회를 이용하여 콘크리트 제품을 만들기 위해서는 커피찌꺼기 회분을 이용한 콘크리트 배합방법에 대한 이 개발이 선행되어야 할 것이다. Therefore, since coffee consumption continues to increase, coffee grounds will be included in the incineration plant's incineration plant. Therefore, in order to make concrete products using incineration plant's incineration plant in the future, this development of a concrete mixing method using coffee grounds ash is a precedent. It should be.

한편, 현재의 고형 바이오매스 연료는 연소 효율 및 폐기물 처리문제로 인하여 가급적 회분발생량이 적고 발열량이 높은 우드펠릿과 같은 연료들이 각광받고 있는데, 특허등록번호 제10-1187581호 '바이오매스 발전 장치'와 특허 등록번호 제10-2336175 호 ' 농업부산물을 이용한 탄 성형 장치'등이 있다.On the other hand, current solid biomass fuels such as wood pellets with low ash generation and high calorific value are in the spotlight due to combustion efficiency and waste disposal problems. Patent Registration No. 10-2336175 'elastic molding device using agricultural by-products' and the like.

그러나 발열량이 낮고 회분발생량이 많은 농업부산물은 외면을 받아 많은 양이 그대로 노지에서 태워지고 있으며, 이로인한 미세먼지 발생 또한 많은 환경문제를 야기 시키고 있다. However, agricultural by-products with low calorific value and large amount of ash are neglected and burned in the open field in large quantities, and fine dust is also causing many environmental problems.

따라서 농업, 임업부산물과 같은 바이오매스와 커피찌꺼기 등의 가연성 생활폐기물 등을 이용하여 콘크리트의 배합원료로 활용할 수 있다고 하면, 농업부산물등과 가연성 생활폐기물 등으로부터 발생되는 소각회(灰)를 재활용 함으로써 국내 쓰레기문제를 해결하는데 일조할 수 있을 것이고, 소각 플랜트내의 집진장치를 이용함으로써 노지소각에 따른 미세먼지 문제도 줄일 수 있을 것이다.Therefore, if biomass such as agricultural and forestry by-products and combustible domestic waste such as coffee grounds can be used as raw materials for concrete mixing, by recycling incineration ash generated from agricultural by-products and combustible domestic waste It will be able to help solve the domestic waste problem, and by using the dust collector in the incineration plant, it will be possible to reduce the fine dust problem caused by open-site incineration.

이에 더하여, 각종 농업,임업 부산물과 가연성 생활폐기물의 낮은 발열량을 커피찌꺼기의 상대적으로 높은 발열량으로 보완함으로써 에너지효율도 올릴 수 있을 것으로 예상되는데, 이러한 커피찌꺼기의 높은 발열량이 있음은 '음식물류 폐기물과 원두커피 찌꺼기의 에너지 함량평가'(용상운 등, 한국폐기물자원순환학회, 2017)와 'Characteristics of spent coffee grounds as a fuel and combustion test in a small boiler'(강새별 등, Renewable Energhy, 2016)로부터 확인된다. In addition, it is expected that energy efficiency can be improved by supplementing the low calorific value of various agricultural and forestry by-products and combustible municipal waste with the relatively high calorific value of coffee grounds. Confirmed from 'Evaluation of energy content of coffee grounds' (Yong Sang-un et al., Korea Waste Recycling Society, 2017) and 'Characteristics of spent coffee grounds as a fuel and combustion test in a small boiler' (Kang Sae-byeol et al., Renewable Energy, 2016) do.

KR 특허 공개번호 제10-2021-0157362호KR Patent Publication No. 10-2021-0157362 KR 특허 등록번호 제10-1187581호KR Patent Registration No. 10-1187581 KR 특허 등록번호 제10-2336175호KR Patent Registration No. 10-2336175

- 소각장에서 발생되는 바닥재의 콘크리트용 잔골재로서의 재활용, 임남웅, 한국자원리싸이클링학회, 2007년- Recycling of floor ash generated from incineration plants as fine aggregate for concrete, Nam-woong Lim, Korean Society of Resource Recycling, 2007 - 음식물류 폐기물과 원두커피 찌꺼기의 에너지 함량평가'( 용상운 등, 한국폐기물자원순환학회, 2017- Evaluation of energy content of food waste and coffee grounds' (Yong Sang-un et al., Korea Waste Recycling Society, 2017 - Characteristics of spent coffee grounds as a fuel and combustion test in a small boiler, 강새별 등, Renewable Energhy, 2016- Characteristics of spent coffee grounds as a fuel and combustion test in a small boiler, Kang Sae-byeol et al., Renewable Energhy, 2016

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하고, 다양한 추가 장점들을 제공하기 위해 예의(銳意)연구하여 개발한 것으로, 농업, 임업부산물 등의 바이오매스를 이용한 펠릿과 전분 및 전분박, 커피찌꺼기(커피박) 등의 가연성 생활폐기물을 전력 및 열을 생산하는 연료로서 활용하여, 바이오매스 및 생활폐기물의 매립량을 최소화 하고, 또한 이로부터 발생하는 회분은 시멘트 혼화재의 일부 원료로 활용할 수 있게 하여 기존 시멘트 생산량의 저감에 상응하는 만큼의 탄소배출량을 줄일수 있게 하고, 또 발전 과정에서 생산되는 폐열은 콘크리트 양생을 위한 열 에너지로 활용할 수 있게 하는 경제성을 갖게 한 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치 및 이의 제조방법과 용도를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was developed through careful research to supplement the problems of the prior art and provide various additional advantages, and pellets using biomass such as agricultural and forestry by-products, starch and starch meal, and coffee grounds ( By using combustible domestic waste such as coffee grounds) as a fuel for generating electricity and heat, minimizing the landfill amount of biomass and household waste, and also allowing the ash generated from it to be used as a raw material for cement admixtures, A concrete admixture using biomass and combustible household waste that enables reduction of carbon emissions corresponding to the reduction in cement production and economic feasibility of using waste heat generated in the power generation process as thermal energy for concrete curing. It is an object of the present invention to provide an apparatus for producing pellet ash for use, a manufacturing method and a use thereof.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치 및 이의 제조방법과 용도에 의해 달성된다.The above object is achieved by a pellet ash manufacturing device for concrete admixture using biomass and combustible municipal waste, and a manufacturing method and use thereof provided according to the present invention.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치는, 왕겨, 콘컵(Corncob), 전분박(Starch pulp), 및 옥수수대와 같은 농업부산물 등의 바이오매스 중 어느 하나 혹은 둘 이상을 소정 크기로 조밀하게 분쇄하는 제1분쇄기와 커피박과 같은 가연성 생활폐기물을 조밀하게 분쇄하는 제2분쇄기로 이루어진 분쇄부; 상기 제1,제2분쇄기에 의해 분쇄된 분쇄물 원료를 펠릿 형태로 압축 성형하기 위한 수분 조정을 위해 건조하는 제1건조기와 상기 제2분쇄기에 의하여 분쇄된 분쇄물만을 높은 연소 효율을 위해 건조하는 제2건조기로 이루어진 건조부 ; 상기 제1건조기에 의하여 함수율이 조정된 분쇄물을 이용하여 소정 크기의 펠릿으로 성형하는 펠릿 성형부; 상기 펠릿 성형부에서 성형된 연료용 펠릿의 강도 유지를 위하여 펠릿을 냉각하는 펠릿 냉각부; 상기 펠릿 냉각부를 경유한 연료용 펠릿과 상기 제2건조기를 경유한 가연성 폐기물인 커피박을 보일러의 연소장치에서 직접 연소시키고 이때 발생하는 열로 스팀터빈을 가동하여 발전하거나 또는 고형연료가스화장치에 펠릿과 커피박을 열분해 또는 플라즈마 가스화한 연료로 상기 가스터빈을 가동하고 이 가스터빈에서 배출되는 배기열로 다시 스팀터빈을 가동하여 발전하는 발전부; 상기 보일러 연소부에서 발생한 펠릿 소각재에 잔류하는 미연소 펠릿 소각재의 완전한 연소를 위하여 미연소 펠릿 소각재를 연소하기 위한 후(後) 연소부; 및 상기 후 연소부를 경유한 펠릿 소각재를 소정 온도로 냉각후 분쇄하여 미세한 입도의 펠릿회분 만을 얻게 하는 후(後)분쇄부를 포함하여 된 것이다.Pellet ash manufacturing apparatus for concrete admixture using biomass and combustible domestic waste provided according to one aspect of the present invention is bio A crushing unit composed of a first crusher for densely crushing any one or two or more of the masses into a predetermined size and a second crusher for densely crushing combustible household waste such as coffee grounds; A first dryer for drying the pulverized raw material pulverized by the first and second pulverizers to adjust moisture for compressing and molding into pellets, and drying only pulverized pulverized by the second pulverizer for high combustion efficiency a drying unit composed of a second dryer; A pellet forming unit for forming pellets of a predetermined size using the pulverized water whose moisture content is adjusted by the first dryer; A pellet cooling unit for cooling the pellets to maintain the strength of the fuel pellets formed in the pellet forming unit; The fuel pellets passed through the pellet cooling unit and the coffee grounds, which are combustible wastes passed through the second dryer, are directly burned in the combustion device of the boiler, and the steam turbine is operated with the heat generated at this time to generate power or to solid fuel gasifier with pellets and A power generation unit generating power by operating the gas turbine with fuel obtained by pyrolysis or plasma gasification of coffee grounds and operating the steam turbine again with exhaust heat discharged from the gas turbine; A post-combustion unit for burning the unburned pellet incineration ash for complete combustion of the unburnt pellet incineration ash remaining in the pellet incineration ash generated in the boiler combustion unit; And a post-grinding unit that cools the pellet incineration ash passing through the post-combustion unit to a predetermined temperature and then pulverizes to obtain only fine-grained pellet ash.

상기 펠릿회분 제조장치는 펠릿회분을 혼화재의 일부로 사용하여 제조되는 콘크리트의 양생을 위해 상기 발전부에서 배출되는 폐열을 공급할 수 있게 구성한 양생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The pellet ash manufacturing apparatus is characterized in that it includes a curing unit configured to supply waste heat discharged from the power generation unit for curing concrete produced by using the pellet ash as a part of the admixture.

상기 발전부에서 펠릿 소각시 배출되는 배기 가스는 사이클론 집진기를 통하여 분진을 걸러낸후, 탈황기(SDR: Semi-dry reactor)를 통하여 탈황을 하고, 백 필터를 경유되게 하여 미세 먼지를 걸러낸 후 대기중으로 방출되게 한 것을 특징으로 한다.The exhaust gas discharged from the pellet incineration in the power generation unit filters out dust through a cyclone dust collector, desulfurizes through a semi-dry reactor (SDR), passes through a bag filter to filter out fine dust, and then waits It is characterized in that it is released into the middle.

상기 발전부에는 열 교환기, 복수기, 및 펌프를 구비하여, 상기 스팀터빈에서 발생되는 열은 상기 열 교환기로부터 회수후 증기 생산부를 통하여 상기 양생부로 보내고, 상기 열 교환기와 연계된 상기 복수기에 의해 물로 되돌린 것은 상기 펌프를 통해 다시 상기 스팀터빈을 가동하기 위한 보일러 연소장치측으로 공급되어 순환되게 한 것을 특징으로 한다.The power generation unit is provided with a heat exchanger, a condenser, and a pump, and the heat generated in the steam turbine is recovered from the heat exchanger, sent to the curing unit through the steam production unit, and returned to water by the condenser connected to the heat exchanger. Turning is characterized in that it is supplied to the boiler combustion device for operating the steam turbine again through the pump and circulated.

상기 제1건조기에 의해 건조되는 분쇄물의 함수율은 펠릿 성형성을 위해 10 ~ 15%를 유지되게 한 것을 특징으로 한다.The water content of the pulverized material dried by the first dryer is characterized in that it is maintained at 10 to 15% for pellet moldability.

상기 펠릿 성형부에 의하여 성형되는 펠릿은 보일러의 연소 효율을 위하여 지름은 6mm ~ 8mm, 길이는 50mm 이상으로 성형됨을 특징으로 한다.The pellets molded by the pellet forming unit are characterized in that they are molded to have a diameter of 6 mm to 8 mm and a length of 50 mm or more for combustion efficiency of the boiler.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조방법은, 제1분쇄기와 제2분쇄기로 이루어진 분쇄부에 의해, 상기 제1분쇄기에 의해서는 왕겨, 콘컵(Corncob), 전분박(Starch pulp), 및 옥수수대와 같은 농업부산물중 어느 하나만을 혹은 둘 이상 혼합된 것을 조밀하게 분쇄하고, 상기 제2분쇄기에 의해서는 커피박과 같은 가연성 생활폐기물을 각각 조밀하게 분쇄하는 분쇄 단계; 제1건조기와 제2건조기로 이루어진 건조부에 의해, 상기 제1건조기에 의해서는 상기 제1,제2분쇄기에 의해 분쇄된 분쇄물 원료를 펠릿 형태로 압축 성형하기 위해 수분의 함수율은 10 ~ 15%를 유지되게 조정을 위해 건조하고, 상기 제2건조기에 의해서는 상기 제2분쇄기에 의하여 분쇄된 분쇄물만을 높은 연소 효율을 위해 건조하는 건조 단계 ; 상기 제1건조기에 의하여 함수율이 조정된 분쇄물을 이용하여 지름은 6mm ~ 8mm, 길이는 50mm 이상의 펠릿으로 성형하는 펠릿 성형 단계; 상기 펠릿 성형단계에서 성형된 연료용 펠릿의 강도 유지를 위하여 펠릿을 냉각하는 펠릿 냉각 단계; 상기 펠릿 냉각부를 경유한 연료용 펠릿과 상기 제2건조기를 경유한 가연성 폐기물인 커피박을 보일러의 연소장치에서 직접 연소시키고 이때 발생하는 열로 스팀터빈을 가동하여 발전하거나 또는 고형연료가스화장치에 의해 펠릿과 커피박을 열분해 또는 플라즈마 가스화한 연료로 상기 가스터빈을 가동하고 이 가스터빈에서 배출되는 배기열로 다시 스팀터빈을 가동하여 발전하는 발전 단계; 상기 보일러 연소부에서 발생한 펠릿 소각재에 잔류하는 미연소 펠릿 소각재의 완전한 연소를 위하여 미연소 펠릿 소각재를 연소하기 위한 후(後) 연소 단계; 및 상기 후 연소 단계를 경유한 펠릿 소각재를 소정 온도로 냉각후 분쇄하여 미세한 입도의 펠릿회분 만을 얻게 하는 후(後)분쇄 단계를 포함하여 된 다.A method for producing pellet ash for concrete admixture using biomass and combustible domestic waste provided according to one aspect of the present invention is a grinding unit composed of a first grinder and a second grinder, and rice hulls and corn cups by the first grinder (Corncob), starch pulp, and agricultural by-products such as cornstalks, either alone or a mixture of two or more are densely pulverized, and combustible household waste such as coffee waste is densely pulverized by the second grinder A crushing step of pulverizing; In order to compress and mold the pulverized material raw material pulverized by the first and second pulverizers in the form of pellets by the drying unit composed of the first dryer and the second dryer, the moisture content of moisture is 10 to 15 a drying step of drying for adjustment to maintain %, and drying only the pulverized material pulverized by the second pulverizer by the second dryer for high combustion efficiency; A pellet forming step of forming pellets having a diameter of 6 mm to 8 mm and a length of 50 mm or more using the pulverized water whose moisture content is adjusted by the first dryer; A pellet cooling step of cooling the pellets to maintain the strength of the fuel pellets formed in the pellet forming step; The fuel pellets passed through the pellet cooling unit and the coffee waste, which is a combustible waste, passed through the second dryer, are directly burned in the combustion device of the boiler, and the heat generated at this time is used to operate the steam turbine to generate electricity or pellets by a solid fuel gasification device. A power generation step of generating power by operating the gas turbine with fuel obtained by pyrolysis or plasma gasification of coffee waste and coffee grounds and operating the steam turbine again with exhaust heat discharged from the gas turbine; A post-combustion step for burning the unburned pellet incineration ash for complete combustion of the unburnt pellet incineration ash remaining in the pellet incineration ash generated in the boiler combustion unit; And a post-grinding step of cooling the pellet incineration ash that has passed through the post-combustion step to a predetermined temperature and then pulverizing to obtain only fine-grained pellet ash.

상기 발전부에서 배출되는 폐열을 회수후 상기 후 분쇄단계를 통해 수집한 펠릿회분으로 제조되는 콘크리트의 저장공간으로 공급하여 콘크리트를 소정 시간 양생하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a step of curing the concrete for a predetermined time by recovering the waste heat discharged from the power generation unit and then supplying it to the storage space for concrete made of the pellet ash collected through the post-pulverization step.

상기에서 만들어진 적어도 2가지 이상으로 혼합된 펠릿혼합회분을 포함하는 시멘트 혼합분말을 골재, 혼합수, 및 증점제를 포함하는 AE 감수제에 혼합하여 콘크리트 제품을 제조할 수 있다.A concrete product can be manufactured by mixing the cement mixture powder containing at least two types of pellet mixture ash prepared above with an AE water reducing agent containing aggregate, mixing water, and a thickener.

상기 펠릿혼합회분은 왕겨펠릿, 커피박펠릿, 콘컵 펠릿을 7:2:1의 비율(%) 로 혼합연소 후 분쇄한 회분 혹은 왕겨펠릿, 커피박펠릿, 옥수수대 펠릿, 전분박 펠릿을 6:2:1:1의 비율(%)로 혼합연소 시킨후 분쇄한 회분 또는 왕겨펠릿, 커피박 펠릿, 옥수수전분, 감자전분을 4:4:1:1의 비율(%)로 혼합연소 후 분쇄한 회분인 것을 특징으로 한다.The pellet mixture ash is ash or rice hull pellets, coffee meal pellets, corn cob pellets, and starch meal pellets pulverized after mixing and burning rice hull pellets, coffee meal pellets, and corn cup pellets at a ratio (%) of 7:2:1 6: After mixed combustion at a ratio (%) of 2:1:1, pulverized ash or rice husk pellets, coffee ground pellets, corn starch, and potato starch were mixed and burned at a ratio (%) of 4:4:1:1 and then pulverized. It is characterized by being ash.

상기 시멘트 혼합분말은, 왕겨, 커피박, 및 콘컵 혼합펠릿회분 10wt% 혹은 왕겨, 커피박, 옥수수대, 전분박 혼합펠릿회분 10wt% 혹은 왕겨, 커피박, 옥수수전분, 감자전분 혼합펠릿회분 10wt%에, 포틀랜드 시멘트(OPC)63wt%와, 고로슬래그미분말(微粉末)(BS)27wt%로 혼합하여 조성한 것임을 특징으로 한다.The cement mixture powder is 10wt% of rice husk, coffee waste, and corn cup mixed pellet ash or 10wt% of rice hull, coffee waste, corn cob, starch foil mixed pellet ash or 10wt% of rice hull, coffee waste, corn starch, potato starch mixed pellet ash It is characterized in that it is composed by mixing 63 wt% of Portland cement (OPC) and 27 wt% of blast furnace slag powder (BS).

상기 왕겨펠릿회분은 SiO2 85.2wt%, 및 CaO 2.9wt% 를, 상기 커피박 펠릿회분은 SiO2 36.7%, CaO 19.3%, 및 Al2O3 4.4% 를, 상기 콘컵 펠릿회분은 SiO2 48.3%, Al2O3 10.8%, 및 CaO13.9% 를, 그리고 상기 옥수수대 및 전분박 혼합 펠릿회분은 SiO2 38.3%, CaO 18.9%, Al2O3 7.6% 를 각각 구성 성분으로 포함한다.The rice hull pellet ash contains 85.2wt% of SiO2 and 2.9wt% of CaO, The coffee ground pellet ash contained 36.7% SiO2, 19.3% CaO, and 4.4% Al2O3, the corn cup pellet ash contained 48.3% SiO2, 10.8% Al2O3, and 13.9% CaO, and the cornstalk and starch meal mixed pellet ash Silver contains 38.3% of SiO2, 18.9% of CaO, and 7.6% of Al2O3 as constituents, respectively.

상기 왕겨, 콘컵, 전분박, 옥수수대,및 콩대펠릿회분의 각각의 입도는 31.4㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the particle size of each of the rice husk, corn cup, starch meal, corn cob, and bean cob pellet ash is 31.4 μm or less.

상기 콘크리트 슬럼프 플로우는 395 ~ 590mm 중 어느 하나인 것을 특징으로한다.The concrete slump flow is characterized in that any one of 395 ~ 590mm.

본 발명의 하기 실시예에 의하면, 농업, 임업 부산물 등의 바이오매스와 커피찌꺼기(커피박) 등의 가연성 생활폐기물을 콘크리트의 제조에 필요한 혼화재로 활용함에 따른 폐기물 매립량 최소화로 환경 오염을 방지하는 효과를 부여한다.According to the following embodiment of the present invention, biomass such as agricultural and forestry by-products and combustible household waste such as coffee grounds (coffee waste) are used as admixtures necessary for the production of concrete. To prevent environmental pollution by minimizing the amount of waste landfill give effect

또한 바이오매스와 아울러 커피찌꺼기와 같은 커피박 소각회분의 시멘트 함량의 일부로 대신하는 혼화재의 사용은, 시멘트 생산을 줄이는 만큼의 탄소배출량 을 저감 효과를 부여하고, 이와 아울러 콘크리트의 강도 또한 기존의 콘크리트 강도와 동일한 강도를 발현하는 효과를 부여한다.In addition, the use of an admixture instead of biomass as part of the cement content of coffee grounds incinerated ash, such as coffee grounds, gives the effect of reducing carbon emissions as much as reducing cement production, and at the same time, the strength of concrete also increases the strength of existing concrete. Gives an effect that expresses the same intensity as

또 우수한 흡수율 특성을 갖는 커피박의 혼합으로 콘크리트 배합이 불가한 가연성 폐기물 소각회분에 대한 콘크리트 배합 작업성을 높여주는 효과도 부여한다. In addition, the mixing of coffee grounds having excellent water absorption characteristics also gives an effect of enhancing concrete mixing workability for combustible waste incineration ash, which cannot be mixed with concrete.

도 1은 본 발명에 따른 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치에 대한 전체 구성도이고,
도 2는 도 1 표시의 연소장치와는 다른 연소장치에 의한 발전 과정을 설명한 구성도이고,
도 3은 도 2의 발전부를 구체화한 도면이고,
도 4는 도 2의 발전부의 에너지 사용이 효율성이 있는 것임을 보여주는 그래프이며,
도 5는 본 발명에 사용된 커피박 펠릿 회분의 SEM 사진이고,
도 6은 본 발명에 사용된 왕겨 펠릿 회분의 SEM 사진이며,
도 7은 본 발명에 사용된 콘컵 펠릿 회분의 SEM 사진이고,
도 8은 본 발명에 사용된 옥수수대와 전분박의 혼합 펠릿 회분의 SEM 사진이며,
도 9는 회화로(灰火爐)를 이용하여 미분탄을 제거한 커피박 펠릿 회분이고,
도 10은 도 9의 미분탄을 제거한 커피펠릿 회분을 이용하여 모르타르 플로우 시험을 실시한 사진이며,
도 11은 볼밀을 이용하여 1mm와 3mm 알루미나볼을 혼합하여 커피펠릿 회분을 분쇄한 커피박 펠릿 회분 사진이고,
도 12(a)는 다공질 최소화를 위하여 회화로에서 섭씨 1000도에서 1시간 가열하여 형성한 클링커를 보여주는 사진이며, (b)는 클링커를 해머밀로 조분쇄한 커피펠릿 회분 사진이다.
도 13은 초미립자 분쇄기로 분쇄 진행한 커피펠릿 회분의 SEM 사진이며,
도 14는 콘컵 펠릿 회분으로 시멘트를 대체(대략 10%)한 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험사진이고,
도 15는 옥수수대와 전분박 혼합 펠릿회분으로 시멘트를 대체(대략 10%)한 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험사진이며,
도 16은 커피박, 왕겨, 콘컵 혼합 펠릿 회분으로 시멘트를 대체(대략 10%)한 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험사진이고,
도 17은 커피박, 왕겨, 옥수수대, 전분, 전분박 혼합 펠릿 회분으로 시멘트를 대체(대략 10%)한 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험사진이며.
도 18은 커피박 및 왕겨 펠릿, 옥수수전분, 감자전분 혼합 회분으로 시멘트를 대체(대략 10%)한 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험사진이고,
도 19는 농업부산물 및 커피박 회분으로 시멘트를 대체(대략 10%)한 콘크리트의 슬럼프플로우 시험결과 그래프이며,
도 20은 농업부산물 및 커피박 회분으로 시멘트를 대체(대략 10%)한 콘크리트의 압축강도 시험결과이고,
도 21은 커피박 펠릿 회분의 STA-GC-MS 측정 결과이고,
도 22(a),(b)는 주문사 표준사와 부순모래를 각각 표시한 사진이다.
1 is an overall configuration diagram of a pellet ash manufacturing apparatus for concrete admixture using biomass and combustible municipal waste according to the present invention;
2 is a configuration diagram explaining a power generation process by a combustion device different from the combustion device shown in FIG. 1;
3 is a diagram embodying the power generation unit of FIG. 2;
Figure 4 is a graph showing that the energy use of the power generation unit of Figure 2 is efficient,
5 is a SEM picture of the coffee ground pellet ash used in the present invention,
6 is a SEM picture of the rice hull pellet ash used in the present invention,
7 is a SEM picture of the corn cup pellet ash used in the present invention,
8 is a SEM photograph of a mixed pellet ash of cornstalk and starch meal used in the present invention,
9 is a coffee waste pellet ash obtained by removing pulverized coal using a furnace,
10 is a photograph of a mortar flow test using the coffee pellet ash from which the pulverized coal of FIG. 9 is removed,
11 is a photograph of the coffee waste pellet ash obtained by pulverizing the coffee pellet ash by mixing 1 mm and 3 mm alumina balls using a ball mill,
12 (a) is a photograph showing clinker formed by heating at 1000 degrees Celsius for 1 hour in a furnace to minimize porosity, and (b) is a photograph of coffee pellet ash coarsely pulverized with a hammer mill.
13 is a SEM photograph of the coffee pellet ash ground by an ultrafine particle grinder,
14 is a photograph of a slump flow test of concrete in which cement is replaced (approximately 10%) with cone cup pellet ash,
15 is a photograph of a slump flow test of concrete in which cement is replaced (approximately 10%) with cornstalk and starch meal mixed pellet ash,
16 is a photograph of a slump flow test of concrete in which cement is replaced (approximately 10%) with coffee grounds, rice hulls, and corn cup mixed pellet ash,
17 is a photograph of a slump flow test of concrete in which cement is replaced (approximately 10%) with coffee grounds, rice hulls, corn cob, starch, and starch foil mixed pellet ash.
18 is a photograph of a slump flow test of concrete in which cement was replaced (approximately 10%) with a mixed ash of coffee waste and rice hull pellets, corn starch, and potato starch,
19 is a graph of slump flow test results of concrete in which cement is replaced (approximately 10%) with agricultural by-products and coffee ground ash,
20 is a test result of compressive strength of concrete in which cement is replaced (approximately 10%) with agricultural by-products and coffee ground ash,
21 is a result of STA-GC-MS measurement of coffee ground pellet ash,
22 (a) and (b) are photographs showing standard yarn and crushed sand, respectively.

본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Prior to the description of the present invention, the following specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of explaining embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms, , should not be construed as being limited to the embodiments described herein.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, since embodiments according to the concept of the present invention can be made with various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all modifications, equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

또한, 본 발명의 구성들은 직접적인 접촉이나 연결뿐만 아니라 구성과 구성 사이에 다른 구성을 통해 접촉이나 연결된 것도 같은 범위로 해석하도록 한다. In addition, the configurations of the present invention are to be interpreted in the same range as not only direct contact or connection, but also contact or connection through other configurations between configurations.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4를 참조하면서 본 발명에 따른 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치(100)와 이의 제조방법을 같이 설명한다. 제조방법에 따른 도면 부호 또한 이해를 돕기 위하여 제조장치의 도면에 같이 병기 하였다. Referring to FIGS. 1 to 4, a pellet ash manufacturing apparatus 100 for concrete admixture using biomass and combustible domestic waste according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described together. Reference numerals according to the manufacturing method are also written together in the drawing of the manufacturing device to help understanding.

<분쇄부:110(분쇄단계:S1)><Crushing unit: 110 (crushing step: S1)>

분쇄부(110)는 제1분쇄기(112)와 제2분쇄기(114)를 구비하여, 제1분쇄기(112)에 의해서는 농업 및 임업부산물, 커피박 등의 가연성 폐기물 입고부에 입고된 것중 왕겨, 콘컵(Corncob), 전분박(Starch pulp), 볏짚, 콩대,및 옥수수대 등의 농업부산물과 같은 바이오 매스중 어느 하나 혹은 둘 이상을 소정 크기로 조밀하게 분쇄하게 하고, 커피박 등의 가연성 폐기물은 제2분쇄기(114)에 의하여 생활폐기물을 조밀하게 분쇄한다.The crushing unit 110 includes a first crusher 112 and a second crusher 114, and the first crusher 112 removes rice hulls from agricultural and forestry by-products and combustible waste such as coffee grounds stored in the warehouse. , Corncob, starch pulp, rice straw, soybean stalks, and agricultural by-products such as corn stalks, and any one or two or more of biomass, such as pulverized densely into a predetermined size, and combustible waste such as coffee waste Household waste is densely pulverized by the second shredder 114 .

상기 분쇄부(110)는 보통의 해머밀(Hammer Mill)과 같은 분쇄기로 구성되는데, 농업부산물 중 볏짚, 콩대, 및 옥수수대 등과 같이 비교적 크기가 큰 원료인 경우, 상기 제1분쇄기(112)에 의한 분쇄가 원활하게 이루어지도록 사전에 소정 크기로 분쇄를 하여 공급함이 바람직하다.The crushing unit 110 is composed of a crusher such as a normal hammer mill. In the case of relatively large-sized raw materials such as rice straw, bean stalks, and corn stalks among agricultural by-products, the first grinder 112 It is preferable to supply by pulverizing to a predetermined size in advance so that the pulverization by the

커피박과 같은 가연성 폐기물의 경우에는 펠릿 형태의 폐기물고형연료(RDF : Refuse Derived Fuel)를 성형할 수 있는 크기로 조분쇄하거나 혹은 바로 연소시킬 수 있는 비 성형 연료(Fluff)수준으로 조분쇄한다. 조분쇄된 가연성폐기물은 쓰임에 따라 RDF 성형원료 혹은 Fluff로 분쇄를 진행한다.In the case of combustible waste such as coffee waste, pellet-type refuse derived fuel (RDF: Refuse Derived Fuel) is coarsely pulverized to a moldable size or coarsely pulverized to the level of non-shaped fuel (Fluff) that can be burned immediately. Coarsely pulverized combustible waste is pulverized into RDF molding raw material or Fluff according to use.

<분쇄물 건조부:120(건조단계:S2)> <Pulverized material drying unit: 120 (drying step: S2)>

상기 건조부(120) 또한 제1건조기(122)와 제2건조기(124)로 이루어져, 상기 제1건조기(122)는 상기 제1,제2분쇄기(112,114)에 의해 분쇄된 분쇄물 원료를 펠릿 으로 압축 성형하는데 큰 어려움이 없도록 하고자, 분쇄물 원료에 함유된 수분율을 10%~15%의 범위로 유지되게 건조하고, 상기 제2건조기(124)는 상기 제2분쇄기에 의하여 분쇄된 가연성 폐기물 분쇄물만을 연소 효율성을 좋게하기 위해 수분 조정 없이 건조시킨다.The drying unit 120 also includes a first dryer 122 and a second dryer 124, and the first dryer 122 converts the pulverized raw material pulverized by the first and second pulverizers 112 and 114 into pellets. In order to prevent great difficulty in compression molding, the pulverized raw material is dried so that the moisture content contained in the raw material is maintained in the range of 10% to 15%, and the second dryer 124 crushes the flammable waste pulverized by the second pulverizer Only water is dried without moisture adjustment to improve combustion efficiency.

그러나 왕겨,볏짚,콘컵(Corncob), 전분박(Starch pulp), 옥수수대, 콩대 등의 농업부산물과 커피박 등의 가연성 폐기물이 건조 상태로 입고된 경우, 농업부산물에는 상기 건조부(120)에 의한 수분 조정작업에 앞서 인위적으로 수분을 가하여 수분율을 10% ~ 15%의 범위로 유지하게 할 수 있다. However, when agricultural by-products such as rice hull, rice straw, corncob, starch pulp, corn stalks, and bean stalks and combustible wastes such as coffee waste are stored in a dry state, agricultural by-products are stored in the drying unit 120. Prior to the moisture adjustment operation by artificially adding moisture, the moisture content may be maintained in the range of 10% to 15%.

분쇄물 원료의 수분 함유율을 10%~15%의 범위로 조정하는 것은 후술하는 펠릿 성형부(130)에서 분쇄물을 펠릿 형태로 압축 성형하는 것을 용이하게 하기 위함이다. 분쇄물 원료의 함수율이 10% 미만이면 수분 부족으로, 그리고 함수율이 15%를 초과하게 되면 수분 과다로 분쇄물을 펠릿 형태로 압축성형하는데 어려움이 있다. 상기 건조부(120)는 수분 건조에 필요한 열이나 온풍을 공급할 수 있는 히터 혹은 온풍기로 구성할 수 있다. Adjusting the moisture content of the pulverized raw material in the range of 10% to 15% is to facilitate compression molding of the pulverized material in the form of pellets in the pellet forming unit 130 to be described later. If the water content of the pulverized raw material is less than 10%, it is difficult to compress the pulverized material in the form of pellets due to insufficient moisture, and if the moisture content exceeds 15%, due to excessive moisture. The drying unit 120 may be configured as a heater or a warm air fan capable of supplying heat or warm air required for drying moisture.

<펠릿 성형부: 130(펠릿 성형 단계:S3)><Pellet forming unit: 130 (pellet forming step: S3)>

펠릿 성형부(130)는 펠릿의 연소 효율을 높이고자 함수율이 조정된 분쇄물 원료에 미리 준비한 감자 혹은 옥수수 전분(澱粉)을 혼합하여, 입경(粒徑)은 6mm ~ 8mm, 길이는 50mm 이상의 크기로 연료용 펠릿을 성형한다. 연료용 펠릿의 길이는 50mm, 입경은 6mm ~ 8mm의 범위로 성형하는 이유는, 보일러 연소장치에서 펠릿의 연소효율을 좋게 하기 위함이다. 상기 펠릿 성형부(130)는 보통의 성형기로 구성된다.The pellet forming unit 130 mixes potato or corn starch prepared in advance with the pulverized raw material whose moisture content is adjusted to increase the combustion efficiency of the pellets, the particle diameter is 6 mm to 8 mm, and the length is 50 mm or more. to form fuel pellets. The reason why the length of the fuel pellets is 50 mm and the particle diameter is in the range of 6 mm to 8 mm is to improve the combustion efficiency of the pellets in the boiler combustion device. The pellet forming unit 130 is composed of a normal molding machine.

<펠릿 냉각부: 140(펠릿 냉각 단계 : S4)><Pellet cooling unit: 140 (pellet cooling step: S4)>

상기 펠릿 성형부(130)에서 성형된 연료용 펠릿은, 저온의 냉기를 부여받게 하는 펠릿 냉각부(140)를 경유하게 한다. 그 이유는 소정 크기로 성형된 연료용 펠릿이 쉽게 부서짐이 없는 강도를 유지하는 응결력을 갖도록 하기 위함이다. 상기 펠릿 냉각부(140)는 보통의 쿨러(Cooler)로 구성된다.The fuel pellets molded in the pellet forming unit 130 pass through the pellet cooling unit 140 to receive low-temperature cold air. The reason for this is to ensure that the pellets for fuel molded to a predetermined size have a cohesive force that maintains strength without being easily broken. The pellet cooling unit 140 is composed of a normal cooler.

<발전부 : 150(발전 단계: S5)><Development unit: 150 (Development stage: S5)>

상기 발전부(150)는 상기 펠릿 냉각부(140)와 상기 건조부(120)의 제2건조기(124)와 연계됨에 의해, 상기 펠릿 냉각부(140)를 경유한 연료용 펠릿과 그리고 상기 건조부(120)의 제2건조기(124)를 경유한 가연성 폐기물인 커피박 건조연료는 보일러의 연소장치(151)에서 직접 연소시키며, 이때 발생하는 열로 스팀터빈(152)을 가동하여 필요한 전력을 생산하게 한다. 상기 발전부(150)에는 열 교환기(155), 복수기(156), 및 펌프(157)를 구비하여, 상기 스팀터빈(152)에서 발생되는 열은 상기 열 교환기(155)로부터 폐열회수부(191)에 의해 회수 후 증기 생산부(192)를 통하여 후술하는 양생부(190)로 보내게 하고, 한편으로는 상기 열 교환기(155)와 연계된 통상의 복수기(157)에 의해 물로 되돌린 응축수를 펌프(157)를 통해 다시 스팀터빈(152)을 가동하기 위한 보일러 연소장치(151)측으로 공급되게 한다.The power generation unit 150 is connected to the pellet cooling unit 140 and the second dryer 124 of the drying unit 120, thereby supplying pellets for fuel that have passed through the pellet cooling unit 140 and the drying unit 140. The coffee waste dry fuel, which is a combustible waste that has passed through the second dryer 124 of the unit 120, is directly burned in the combustion device 151 of the boiler, and the steam turbine 152 is operated with the heat generated at this time to produce the necessary power let it The power generation unit 150 includes a heat exchanger 155, a condenser 156, and a pump 157, and the heat generated in the steam turbine 152 is transferred from the heat exchanger 155 to the waste heat recovery unit 191. ) After recovery by steam production unit 192, it is sent to the curing unit 190 to be described later through the steam production unit 192, and on the other hand, the condensed water returned to water by the normal condenser 157 associated with the heat exchanger 155 is pumped. Through 157, it is supplied to the boiler combustion device 151 for operating the steam turbine 152 again.

또한 상기 발전부(150)의 보일러 연소장치(151)에는 사이클론 집진기(158-1), 탈황기(SDR: Semi-dry reactor)(158-2), 및 백 필터(158-3)로 이루어진 분진 및 탈황설비(158)를 구비하여, 펠릿연료 소각시 배출되는 배기 가스를 상기 사이클론 집진기(158-1)에 의해 분진을 걸러냄과 아울러 상기 사이클론 집진기(158-1)를 통과한 배기 가스는 다시 상기 탈황기(SDR: Semi-dry reactor)(158-2)를 통하여 탈황후 상기 백 필터(158-3)를 경유하게 하여 미세 먼지를 다시한번 걸러낸 후 대기중으로 방출되게 하여, 대기의 오염을 최소화함으로써 깨끗한 환경 유지에 일조를 할 수 있게 한다.In addition, the boiler combustion device 151 of the power generation unit 150 includes a dust collector 158-1, a semi-dry reactor (SDR) 158-2, and a bag filter 158-3. and a desulfurization facility 158 to filter out dust from the exhaust gas discharged during pellet fuel incineration by the cyclone dust collector 158-1, and the exhaust gas passing through the cyclone dust collector 158-1 is returned again. After desulfurization through the desulfurizer (SDR: Semi-dry reactor) 158-2, the fine dust is filtered out again by passing through the bag filter 158-3 and then released into the air, thereby reducing air pollution By minimizing it, you can contribute to maintaining a clean environment.

상기에서 발전부(150)를 구성하는 보일러의 연소장치(151)는 연소방식에 따라 보통으로 사용하는 스토커식 연소장치, 회전로식 연소장치, 유동상식 연소장치중 어느 하나로 구성하여 사용할 수 있다. 상기 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소전 충분한 건조를 위한 건조대, 화염을 발생시키며 고온에서 활발한 산화반응을 일으키는 연소대, 그리고 소각재 중의 미연분을 완전 소각시키는 후연소대로 크게 3부분으로 구성되어 있는데, 대표적으로 계단식 스토커와 체인스토커 방식이 있다The combustion device 151 of the boiler constituting the power generation unit 150 in the above may be configured and used as any one of a conventionally used stocker type combustion device, a rotary furnace type combustion device, and a fluidized bed type combustion device according to a combustion method. The stocker type (grate type) combustion device consists of three parts: a drying zone for sufficient drying before combustion, a combustion zone that generates flames and causes an active oxidation reaction at high temperature, and a post-incineration zone that completely incinerates unburned components in the incineration ash. There are typically two types of stalking, the cascading stalker and the chain stalker.

상기 회전로식 연소장치는 원통형의 연소로를 회전시켜 연료를 교반 및 이송시키면서 연소시키는 장치이다. 연소로 내에서 연료의 체류시간이 길고 연소로의 저속회전에 따른 적당한 교반이 가능하며 연료의 이송속도 조절범위가 용이하기 때문에 미연분 제거를 위한 후연소(後 燃燒)수행에 용이한 방식이다. 따라서 상기 스토커식 방식에 의한 연소 후 미연분 제거시 후연소 공정에 적용할 수 있다The rotary furnace type combustion device is a device that burns fuel while stirring and transporting it by rotating a cylindrical combustion furnace. Since the residence time of the fuel in the combustion furnace is long, appropriate agitation is possible according to the low-speed rotation of the combustion furnace, and the transfer speed control range of the fuel is easy, it is a method that is easy to perform post-incineration to remove unburned components. Therefore, it can be applied to the post-combustion process when removing unburned substances after combustion by the stocker type method.

상기 유동상식 연소장치는 섭씨 600도 이상으로 가열된 규사(모래)와 같은 유동매체를 이용하여 유동층을 형성하고 이러한 유동층내에 연료를 공급하여 연소시키는 방식인데, 저질연료까지 용이하게 연소시킬 수 있고 비교적 저온의 연소온도와 탈황제 직접주입으로 별도장치 추가 없이 황산화물 및 질소산화물을 낮출 수 있는 연소장치다.The fluidized bed combustion device is a method of forming a fluidized bed using a fluidized medium such as silica sand (sand) heated to 600 degrees Celsius or more and supplying fuel to the fluidized bed for combustion. It is a combustion device that can lower sulfur oxides and nitrogen oxides without adding a separate device with low combustion temperature and direct injection of desulfurization agent.

상기 발전부(150)는 연료용 펠릿을 상기 보일러의 연소장치(151)에 직접 투입하여 연소시킨 후, 이때 발생되는 열 에너지로 스팀터빈(152)을 가동하여 전력을 생산하는 구성에 대해 설명하였으나, 도 2의 표시와 같은 발전부(150a)로 구성하여 전력을 생산할 수 있다.The power generation unit 150 has described a configuration in which fuel pellets are directly put into the combustion device 151 of the boiler and burned, and then the steam turbine 152 is operated with the heat energy generated at this time to generate electric power. , It is possible to produce power by configuring the power generation unit 150a as shown in FIG.

도 2는 본 발명에 따른 농업부산물을 활용한 프리캐스트 콘크리트 제조 장치에서 또 다른 연소방법에 의한 발전 과정을 설명한 구성도이고, 도 3은 도 2의 발전부를 구체화한 도면이다.2 is a block diagram illustrating a power generation process by another combustion method in a precast concrete manufacturing apparatus using agricultural by-products according to the present invention, and FIG. 3 is a detailed view of the power generation unit of FIG. 2.

도면 표시와 같이, 발전부(150a)는 제2건조기(124)로부터 공급되는 연료와 상기 냉각부(140)로부터 공급되는 연료용 펠릿을 열 분해 또는 플라즈마 가스화한 후 이때의 가스 연소 에너지로 전력을 생산하는 발전 구성이다. 즉, 가스화 설비인 통상의 고형연료가스화 장치(151a)를 이용하여 펠릿 연료를 열 분해 또는 플라즈마 가스화한 후, 이를 고형연료가스화 장치(151a)와 연계된 가스터빈(153a)의 가동에 의한 발전기(154a)가동과 아울러 상기 가스터빈(153a)에서 배기열로 가동하는 배열회수보일러(155a)에서 나오는 배기열을 이용하여 스팀터빈(152a)을 가동하여 발전발전기(154a)를 가동하는 복합화력 방식이다. As shown in the drawing, the power generation unit 150a thermally decomposes or plasma-gases the fuel supplied from the second dryer 124 and the pellets for fuel supplied from the cooling unit 140, and then generates electricity with gas combustion energy at this time. It is a development component that produces That is, after thermal decomposition or plasma gasification of pellet fuel using a conventional solid fuel gasifier 151a, which is a gasification facility, a generator by operating a gas turbine 153a associated with the solid fuel gasifier 151a ( 154a) In addition to the operation, the steam turbine 152a is operated using the exhaust heat from the exhaust heat recovery boiler 155a operated by the exhaust heat from the gas turbine 153a to operate the generator generator 154a. It is a combined thermal power method.

다시말하면 가스터빈을 이용함으로써 랭킨(Rankine)사이클을 이용한 스팀터빈 발전에 더하여 고형연료가스화 장치(151a)에 의한 펠릿 연료 가스로 가동되는 가스터빈의 브라이턴(Bryton)사이클 까지 이용한 Bryton-Rankine 복합사이클 발전으로 좀 더 효율적인 전력을 생산을 할 수 있게 구성한 것으로, 이에 대한 것은 도 4의 그래프로부터 확인할 수 있다.In other words, by using a gas turbine, in addition to steam turbine power generation using a Rankine cycle, a Bryton-Rankine combined cycle using up to the Bryton cycle of a gas turbine operated with pellet fuel gas by the solid fuel gasifier 151a It is configured to produce more efficient power by power generation, which can be confirmed from the graph of FIG. 4 .

상기 가스 발전부(150a)는 상기 발전부와 마찬가지로 열 교환기(156a)를 구비하여 열 교환기(156a)에서 발생되는 열은 회수하여 후술하는 콘크리트 제품 양생실로 보낼수 있다. 또 한편으로는 열 교환기(156a)와 연계된 통상의 복수기(157a)에 의하여 냉각후 물로 되돌린 응축수를 펌프(158a)를 통해 상기 가스터빈(153a) 및 상기 스팀터빈(152a)과 연계된 배열회수보일러(155a)측으로 보내어 발전하는데 사용할 수 있게 하는 순환 사이클을 이루게 하였다.Like the power generation unit, the gas generator 150a is provided with a heat exchanger 156a, so that heat generated in the heat exchanger 156a can be recovered and sent to a concrete product curing room to be described later. On the other hand, the condensed water returned to water after being cooled by a conventional condenser 157a associated with the heat exchanger 156a is connected to the gas turbine 153a and the steam turbine 152a through the pump 158a. It was sent to the recovery boiler (155a) to form a circulation cycle that could be used for power generation.

상기에서 고형연료가스화 장치(151a)의 가스화 방식으로는 열분해를 이용한 불완전연소된 합성가스(synthesis gas)를 이용하는 방식과 마이크로파 플라즈마 토치를 이용하는 플라즈마 가스화 방식으로 구성할 수 있다.As the gasification method of the solid fuel gasifier 151a, a method using incompletely burned synthesis gas using pyrolysis and a plasma gasification method using a microwave plasma torch may be configured.

<후(後) 연소부 : 160(후 연소 단계: S6)><Post Combustion Unit: 160 (Post Combustion Step: S6)>

상기 발전부(150)(혹은 발전부(150a))의 보일러 연소장치(151)에서 발생한 연료용 펠릿 소각회(灰)에 잔류하는 미연소 펠릿 소각재의 완전 연소를 위해 상기 보일러 연소장치(151)와 연계된 후 연소부(160)를 통과하게 하여 미연소 펠릿 소각재를 다시 한번 연소 시킨다. The boiler combustion device 151 for complete combustion of the unburned pellet incineration ash remaining in the fuel pellet incineration ash generated by the boiler combustion device 151 of the power generation unit 150 (or power generation unit 150a) After being linked with, it passes through the combustion unit 160 to burn the unburned pellet incineration ash once again.

상기 후 연소부(160)는 보일러의 연소장치(151)에서 연소후 발생한 소각재에 잔류하는 미 연소분을 완전하게 연소시키는 공정으로, 미 연소분을 완전 연소시키기 위해서는 소정의 온도를 유지해야만 하는데, 열 발생이 상기 보일러의 연소장치(151)에 비해서는 작으므로 완전 연소 이전에 미 연소분이 냉각되는 것을 막기 위해서 적정량의 연소용 공기를 공급하여 연소효율을 높게 할 필요도 있다.The post-combustion unit 160 is a process of completely burning the unburned components remaining in the incineration ash generated after combustion in the combustion device 151 of the boiler. In order to completely burn the unburned components, a predetermined temperature must be maintained. Since the heat generation is smaller than that of the combustion device 151 of the boiler, it is necessary to increase combustion efficiency by supplying an appropriate amount of air for combustion in order to prevent unburned components from being cooled before complete combustion.

<후(後) 분쇄부 : 170(후(後) 분쇄 단계 : S7)><Post grinding unit: 170 (post grinding step: S7)>

상기 후 연소부(160)를 통하여 완전하게 연소시킨 펠릿 소각재는 열 제거를 위하여 냉각후, 상기 후(後) 연소부(160)와 연계된 후(後)분쇄부(170)를 통하여 세밀한 입도로 분쇄하여 펠릿회분 만을 얻는다. 순수한 펠릿회분을 얻는 방식은 분쇄과정에서 분쇄된 펠릿회분으로부터 통상의 건식 및 습식공정을 이용한 미연탄재의 밀도차를 이용하여 미연탄재를 제거하는 방법에 의해, 미연탄재가 없는 순수한 펠릿회분 만을 얻을 수 있게 한다. 상기 후(後) 분쇄부(170)는 통상의 분쇄밀로 구성된다, The pellet incineration ash completely combusted through the post-combustion unit 160 is cooled to remove heat and then connected to the post-combustion unit 160 to fine granularity through the crushing unit 170. It is pulverized to obtain only pellet ash. The method of obtaining pure pellet ash is to remove unbrimmed ash from the pellet ash pulverized in the grinding process by using the difference in density between unbrimmed ash and unbrimmed ash using a normal dry and wet process. let it be The post-grinding unit 170 is composed of a conventional crushing mill.

<콘크리트 제품 성형부: 180(콘크리트 제품 성형 단계 : S8)><Concrete product forming unit: 180 (concrete product forming step: S8)>

상기 후(後) 분쇄부(170)를 통해 수득한 펠릿회분은 혼화재의 일부 원료로하여 시멘트, 골재 등과 적정 비율로 혼합하여(후술하는 배합비율 참조), 이 혼합물을 상기 콘크리트 제품 성형부(180)를 구성하는 통상의 모울드에 넣어 소정 강도를 갖는 다양한 콘크리트 제품들을 성형한다.The pellet ash obtained through the post-grinding unit 170 is mixed with cement, aggregate, etc. in an appropriate ratio as a part of the admixture (refer to the mixing ratio described later), and the mixture is mixed with the concrete product forming unit 180. ) into a common mold to form various concrete products having a certain strength.

<콘크리트 제품 양생부: 190(콘크리트 제품 양생 단계 : S9)><Concrete product curing unit: 190 (concrete product curing step: S9)>

상기 발전부(150)(혹은 (150a))에서 배출되는 폐열은 즉시 회수하여 상기 콘크리트 제품 성형부(180)에서 성형 완료된 콘크리트 제품이 적치되는 소정 넓이의 밀폐된 공간을 이루게 한콘크리트 제품 양생부(190)로 공급할 수 있게 하여, 상기 콘크리트 제품 성형부(180)에서 성형된 콘크리트 제품의 양생에 필요한 열을 공급할 수 있게 한다. 상기 발전부(150)가 운전하는 동안 섭시 60도 이상의 폐열이 상시 생산되는점을 이용하여 양생실은 섭씨 60도 이상이 상시 유지될 수 있게 하며, 또한 양생실에서 콘크리트제품의 양생 시간은 일 평균 12시간 이상으로 실시할 수 있게 함이 바람직하다(후술하는 양생 시험 참조).The waste heat discharged from the power generation unit 150 (or (150a)) is immediately recovered to form an enclosed space of a predetermined width in which the concrete products molded in the concrete product molding unit 180 are placed. Concrete product curing unit ( 190), so that heat necessary for curing the concrete product molded in the concrete product forming unit 180 can be supplied. Taking advantage of the fact that waste heat of 60 degrees Celsius or more is constantly produced while the power generation unit 150 is operating, the curing room can be maintained at 60 degrees Celsius or more at all times, and the curing time of concrete products in the curing room is an average of 12 per day It is desirable to be able to carry out over an hour (refer to the curing test described later).

본 발명의 상기 실시예에 따른 도 1의 장치에 이용할수 있는 농업, 임업부산물 등의 바이오매스원료 및 가연성 생활폐기물의 발열량은 하기 표1 및 표2와 같다.Tables 1 and 2 below show the calorific value of biomass raw materials such as agricultural and forestry by-products and combustible municipal waste that can be used in the apparatus of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention.

구분 division 명칭designation 발열량 (Kcal/kg)Calorific Value (Kcal/kg) 회분함량 (%)Ash content (%) 농업
부 산물

Agriculture
by-product

왕겨chaff 36163616 3333
볏짚rice straw 37353735 15.515.5 보리짚barley straw 36533653 5.75.7 콩대Beanstalk 40444044 5.545.54 유채대rapeseed 39703970 6.66.6 잣 부산물 pine nut by-product 43854385 1.51.5 땅콩부산물 Peanut By-product 46604660 0.30.3 면화대cotton swab 39583958 33 바가스(사탕수수부산물)Bagas (sugar cane by-product) 43304330 1.731.73 옥수수속대(con cob)corn cob 35003500 1.41.4 코코넛 껍질 coconut shell 40004000 4.144.14 코코넛 줄기Coconut Stalk 46504650 2.52.5 마카다미아넛 껍질 macadamia nut shell 52005200 0.560.56 호두껍질walnut shell 43514351 0.710.71 아몬드 껍질 almond shell 36903690 7.27.2 커피 껍질 coffee husk 42314231 4.64.6 카사바 부산물 Cassava by-product 40004000 0.20.2 복숭아씨 peach seed 46474647 1.11.1 파스타치오 껍질 Pastachio Shells 46084608 1.131.13 헤이즐넛 껍질 hazelnut shells 46174617 1.41.4 옥수수대corncob 42584258 3.73.7 목화씨껍질cottonseed hull 39153915 14.614.6 밀짚straw 40674067 13.513.5 사탕수수잎sugarcane leaves 41654165 7.77.7 부레옥잠 water hyacinth 35423542 10.810.8 차 부산물 tea by-product 40914091 1.41.4 피마자씨 부산물 Castor Seed Byproduct 50265026 6.96.9 올리브 부산물 olive by-product 46854685 1.11.1 밀 가공부산물 wheat processed by-products 38703870 15.115.1 유채씨 rapeseed 38343834 귀리oats 38493849 팜씨앗 껍질 palm seed hull 45004500

구분 division 명칭designation 발열량 (Kcal/kg)Calorific Value (Kcal/kg) 회분함량 (%)Ash content (%) 임업부산
물 및
임업
Forestry Busan
water and
forestry
잔디grass 37683768 --
억새풀silver grass 37903790 -- 은행나무잎ginkgo leaf 39753975 -- 상수리 나무잎oak leaves 39753975 -- 향나무 줄기juniper trunk 41164116 -- 세나잎 Senna leaf 43364336 17.317.3 우드칩 wood chips 47654765 0.10.1 솔잎pine needles 13641364 77.777.7 미국 삼나무american cedar 49574957 0.360.36 소나무pine tree 49454945 5.275.27 전나무fir 48094809 1.51.5 루키나루코씨팔라Lukinarukosipala 39863986 1One 개솔 송나무 dog pine 52875287 1.21.2 유칼립투스eucalyptus 47504750 0.720.72 올리브 잔가지 olive twig 44734473 1.021.02 뽕나무가지mulberry branch 43914391 2.12.1 모링가나무잎Moringa leaves 34053405 21.521.5 차나무tea 47474747 1.71.7 사라수나무 씨 껍질 Sarasu tree seed bark 49284928 9.49.4 대나무 부산물 bamboo by-product 38013801 16.516.5 장구 밥나무 Janggu Rice Tree 0.30.3 43.0643.06 아까시나무 locust tree 48184818 10.0410.04 마드론 Madron 44974497 1One 맨자니타 manzanita 45164516 1One 버드나무 Bud tree 45374537 23.7823.78 리기다 소나무 Rigida Pine 48234823 0.770.77 가중나무weight tree 45034503 2.572.57 갈참나무brown oak 42764276 2.442.44 풍개나무Punggae tree 44294429 3.33.3 벚나무cherry 45084508 0.690.69 독일 가문비 german spruce 50165016 0.70.7 졸참나무Quercus Oak 46254625 1.861.86 마가목rowan 46734673 1.551.55 화백 painter 46514651 0.90.9 측백나무Arborvitae 50385038 7.557.55 밤나무chestnut 48024802 6.276.27 굴참나무oak tree 50415041 3.323.32 메타세콰이어 metasequoia 45844584 5.29 5.29 가연성 생활
폐기물
combustible life
waste
커피박 coffee grounds 47794779 7.2이하7.2 and below
SRF(Solid Refuse Fuel, 고형쓰레기연료)SRF (Solid Refuse Fuel) 35003500 20 이하less than 20

<가연성폐기물 소각회 특성 및 커피박 펠릿과 농업부산물 회분의 특성 분석> 서울 및 경기지역에서 수집한 소각회를 이용하여 콘크리트 배합시험을 진행하였다(가연성 폐기물의 경우 2007년의 임남웅의 연구 참조). 이 때 사용된 소각회의 화학조성비는 하기 표3과 같다.<Analysis of characteristics of incineration ash of combustible waste and characteristics of coffee waste pellets and agricultural by-product ash> A concrete mixing test was conducted using incineration ash collected in Seoul and Gyeonggi Province (for combustible waste, refer to Nam-Woong Lim's 2007 study). At this time, the chemical composition ratio of the incineration ash used is shown in Table 3 below.

직매립금지법에 따라 직매립이 불가 한 커피박 회분을 이용한 콘크리트 배합이 바람직하다. 따라서 본 발명에서 사용하는 커피박 회분이 혼입되는 콘크리트의 물리, 화학적 특성을 분석 및 평가하기 위해, 본 발명은 국내 대형커피프랜차이즈 E사에서 발생하는 커피박을 수거하여 사용하였다. 이 커피박 펠릿 회분의 XRF를 통한 화학적 조성비는 하기 표 4와 같다. 도 5는 커피박 펠릿 회분의 SEM 사진이다.It is preferable to mix concrete using coffee waste ash, which cannot be directly landfilled according to the Direct Landfill Prohibition Act. Therefore, in order to analyze and evaluate the physical and chemical properties of the concrete in which the coffee waste ash used in the present invention is mixed, the present invention collected and used coffee waste generated from a large domestic coffee franchise company E. The chemical composition ratio of the coffee ground pellet ash through XRF is shown in Table 4 below. 5 is a SEM picture of a coffee ground pellet ash.

표 4와 같이 연소되고 남은 커피박 회분은 SiO2 2.1%, CaO 19.3%, Al2O3 4.4% 등을 구성성분으로 포함하고 있음이 확인되므로 SiO2에 의한 잠재 수경성 및 CaO에 의한 1차 수화반응을 충분히 기대할 수 있다. As shown in Table 4, it is confirmed that the remaining coffee waste ash contains 2.1% of SiO2, 19.3% of CaO, and 4.4% of Al2O3 as components, so that potential hydraulic properties by SiO2 and primary hydration by CaO can be fully expected. there is.

그러나 K2O와 P2O5와 같은 알칼리 물질이 36.7% 및 16.7%를 각각 차지하고 있어, 상대적 강도 저하를 유발 할 수 있으므로 콘크리트 배합시 유의해야 할 필요는 있다.However, since alkaline substances such as K2O and P2O5 account for 36.7% and 16.7%, respectively, it may cause a decrease in relative strength, so it is necessary to be careful when mixing concrete.

본 발명에 사용되는 농업부산물인 따른 왕겨, 콘컵 펠릿 회분 및 옥수수대 전분박 혼합 펠릿 회분은 국내 H社를 통하여 입수한 재료를 가공한 것으로, 이 들 회분의 XRF를 통한 화학적 조성비는 하기 표들(5 내지 7)과 같다. 도 6 내지 도 8은 이 펠릿 회분들의 SEM 사진이다.The rice hull, corn cup pellet ash and cornstalk starch meal mixture pellet ash according to the agricultural by-products used in the present invention are processed from materials obtained through domestic H company, and the chemical composition ratios of these ash through XRF are shown in the following tables (5 to 7). 6-8 are SEM pictures of these pellet batches.

상기 표 5 및 도 6(왕겨 펠릿 회분의 SEM 사진), 표 6 및 도7(콘컵 펠릿 회분의 SEM 사진), 표 7및 도8(옥수수대, 전분박 혼합 펠릿회분의 SEM 사진)로부터 확인되는 바와 같이, 왕겨의 경우 구성성분의 대부분인 85.2%가 SiO2로써 잠재 수경성을 기대할 수 있으며, 콘컵, 전분박, 옥수수대과 같은 당분을 포함한 농부산물 역시 SiO2, Al2O3와 같은 잠재 수경성 물질과 CaO를 다량 포함하고 있으므로 1차 및 2차 수화 반응에 의한 강도발현 효과가 있는 것임을 알 수 있다. Tables 5 and 6 (SEM pictures of rice hull pellet ash), Tables 6 and 7 (SEM pictures of corn cup pellet ash), Tables 7 and 8 (SEM pictures of corn cobs and starch foil mixed pellet ash) As shown, in the case of rice husk, 85.2% of the components are SiO2, which can be expected to have latent hydraulic properties, and agricultural products containing sugars such as corn cups, starch meal, and corn cobs also contain latent hydraulic materials such as SiO2 and Al2O3 and large amounts of CaO. Therefore, it can be seen that there is an effect of strength development by primary and secondary hydration reactions.

A. 커피박 회분의 모르타르 실험A. Mortar test of coffee ground ash

본 발명에서 사용된 커피박 회분을 이용한 모르타르 배합시험을 위해 도 9의 표시와 같이,커피박 펠릿을 연소 후 그 회분을 분쇄한 뒤 회화로(灰火爐)를 이용하여 미분탄을 제거하였다. For the mortar mixing test using the coffee waste ash used in the present invention, as shown in FIG. 9, after burning the coffee waste pellets, the ash was pulverized, and then the pulverized coal was removed using a furnace.

이와 같이 수득한 커피펠릿 회분 10wt%에 포틀랜드 시멘트(OPC) 63wt%, 고로슬래그미분말(BS) 27wt%로 이루어진 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181wt%, 혼화제1.2wt%를 혼합하여 배합시험을 실시하였다. 10 wt% of coffee pellet ash thus obtained was mixed with 181 wt% of fine aggregate and 1.2 wt% of admixture to a cement mixture powder raw material composed of 63 wt% of Portland cement (OPC) and 27 wt% of blast furnace slag powder (BS). Mixing test was conducted.

이 때 사용된 시멘트는 한라시멘트의 CEM PILE 시멘트를, 잔골재는 경기도 가평군 H社의 부순모래를, 혼화제로는 동남기업의 증점제가 첨가된 폴리카르본산계 AE감수제를 사용하였다.The cement used at this time was Halla Cement's CEM PILE cement, the fine aggregate was crushed sand from Company H in Gapyeong-gun, Gyeonggi-do, and the admixture was polycarboxylic acid-based AE water-reducing agent with the addition of a thickener from Dongnam Enterprises.

배합시험 결과 도 10과 같이 배합수를 지속적으로 넣어 주어도 슬럼프 플로우 측정은 불가하였고, 작업성을 갖지 않으므로 콘크리트 제품 제조가 불가능 하였다. 이에 도 11과 같이 볼밀을 이용하여 72시간 분쇄를 진행한 것을 사용하였으나 회분끼리 뭉침현상이 일어났고 배합 또한 불가하였다.As a result of the mixing test, even if the mixing water was continuously added as shown in FIG. 10, it was impossible to measure the slump flow, and it was impossible to manufacture concrete products because it did not have workability. Accordingly, as shown in FIG. 11, pulverization was performed using a ball mill for 72 hours, but agglomeration of ash occurred and mixing was not possible.

따라서 도 12와 같이 회화로에서 섭씨 1000도에서 1시간가량 가열하여 클링커로 만든 후 분쇄하여 배합시험을 하였으나, 역시 도 10과 같이 작업성을 갖는 콘크리트 배합이 불가하였다.Therefore, as shown in FIG. 12, after heating at 1000 degrees Celsius for about 1 hour in a furnace to make clinker, a mixing test was performed by pulverizing, but as shown in FIG. 10, concrete mixing with workability was not possible.

이와 같이 커피펠릿 회분의 콘크리트 성형이 불가함은, 커피펠릿 회분 특유의 다공성에서 오는것이라 판단되어 2미크론 이하 수준까지 초미립 분쇄를 실시하였다. 도 21과 같이 섭씨 850도에서 STA-GC-MS 측정 결과, 커피펠릿 회분을 800도 이상의 회화로에서 미분탄 제거과정을 거쳐도 수분을 금방 머금을 정도로 수분흡수가 잘되기 때문에 볼밀분쇄가 곤란하였다. In this way, the impossibility of concrete molding of coffee pellet ash was determined to be due to the porosity peculiar to coffee pellet ash, and ultra-fine grinding was performed to a level of 2 microns or less. As shown in FIG. 21, as a result of STA-GC-MS measurement at 850 degrees Celsius, ball mill grinding was difficult because the coffee pellet ash absorbs moisture so well that it quickly retains moisture even after going through the pulverized coal removal process in a furnace at 800 degrees Celsius or more.

따라서 도 13과 같이 초미립자 분쇄기를 이용하여 분쇄한 것을 배합시험에 사용하여 진행하였으나 마찬가지로 콘크리트 배합은 불가하였다. Therefore, as shown in FIG. 13, the pulverized using an ultra-fine particle grinder was used for the mixing test, but similarly, concrete mixing was not possible.

B. 당분 포함된 농업부산물 회분의 슬럼프 플로우 실험B. Slump flow experiment of agricultural by-product ash containing sugar

도 14 및 도 15는, 하기의 배합비율표에서 확인되는 바와 같이, 각각 콘컵 펠릿회분 또는 옥수수대와 전분박 혼합 펠릿 회분10wt%에 OPC 63wt%, 고로슬래그미분말(BS) 27wt%로 이루어진 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 외할로 혼합한 굳지않은 콘크리트의 슬럼프플로우 실험 사진이다. 14 and 15, as confirmed in the mixing ratio table below, cement mixture powder consisting of 63wt% of OPC and 27wt% of blast furnace slag powder (BS) in 10wt% of corn cup pellet ash or cornstalk and starch meal mixed pellet ash, respectively. This is a photograph of the slump flow experiment of unhardened concrete in which 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, and 1.2 wt% of high-performance AE water reducing agent including thickener were mixed as raw materials.

당분이 포함된 농업부산물 펠릿을 연소 후 분쇄하여 시멘트 일부의 대체재로써 콘크리트에 혼입하면 도 14, 도 15와 같이 고(高) 유동(流動) 콘크리트에 준하는 작업성을 가질 수 있게 할수가 있어 콘크리트 제품의 제조가 가능함을 확인할수 있었다.When agricultural by-product pellets containing sugar are burned and then pulverized and incorporated into concrete as a substitute for part of cement, it is possible to have workability equivalent to high flow concrete as shown in FIGS. 14 and 15, making concrete products It was confirmed that the production of

C. 커피박 혼합 회분의 슬럼프플로우 실험C. Slump flow experiment of coffee waste mixed ash

커피박 회분이 혼입된 작업성을 갖는 콘크리트를 만들기 위하여, 커피박 펠릿을 왕겨, 옥수수대, 전분, 전분박, 콘컵 펠릿과 혼합연소를 진행 한 후에 분쇄를 진행하여 콘크리트 배합시험을 실시하였다(배합비율은 하기 표 8 참조).In order to make concrete with workability mixed with coffee ground ash, coffee ground pellets were mixed with rice hulls, corn cobs, starch, starch meal, and corn cup pellets, and then pulverized to conduct a concrete mixing test (mixing). See Table 8 below for ratios).

도 16은 왕겨, 커피박, 콘컵 펠릿을 7:2:1 의 비율로 혼합연소 후 분쇄한 회분 10wt%에 OPC 63wt%, 고로슬래그미분말(BS) 27wt%로 이루어진 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 외할로 혼합한 굳지않은 콘크리트의 슬럼프플로우 실험 사진이다.16 is a cement mixture powder raw material composed of 63 wt% OPC and 27 wt% blast furnace slag powder (BS) in 10 wt% ash pulverized after mixed combustion of rice husk, coffee waste, and corn cup pellets at a ratio of 7:2:1 and 181 wt% fine aggregate %, coarse aggregate 230 wt%, and high-performance AE water reducing agent including thickener 1.2 wt%.

도 17은 왕겨, 커피박, 옥수수대, 전분박 펠릿을 6:2:1:1의 비율로 혼합연소 후 분쇄한 회분 10wt%에 OPC 63wt%, 고로슬래그미분말(BS) 27wt%로 이루어진 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 외할로 혼합한 굳지않은 콘크리트의 슬럼프플로우 실험 사진이다.17 is a cement mixture consisting of 63 wt% of OPC and 27 wt% of blast furnace slag powder (BS) in 10 wt% of ash pulverized after mixing and burning rice husk, coffee waste, corncob, and starch meal pellets at a ratio of 6:2:1:1 This is a photograph of the slump flow experiment of unhardened concrete in which 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, and 1.2 wt% of high-performance AE water reducing agent including thickener were mixed with the powder raw material in an external ratio.

도 18은 왕겨, 커피박 펠릿과 옥수수전분, 감자전분을 4:4:1:1의 비율로 혼합연소 후 분쇄한 회분 10wt%에 OPC 63wt%, 고로슬래그미분말(BS) 27wt%로 이루어진 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 외할로 혼합한 굳지않은 콘크리트의 슬럼프플로우 실험 사진이다. 18 is a cement mixture consisting of 63 wt% of OPC and 27 wt% of blast furnace slag powder (BS) in 10 wt% of ash pulverized after mixing and burning rice hulls, coffee ground pellets, corn starch, and potato starch at a ratio of 4:4:1:1 This is a photograph of the slump flow experiment of unhardened concrete in which 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, and 1.2 wt% of high-performance AE water reducing agent including thickener were mixed with the powder raw material in an external ratio.

이와같은 배합 실험들로부터 당분이 포함된 농업부산물을 혼합연소 후 회분을 분쇄함으로써 흡수율이 높은 폐기물 회분에 대하여 콘크리트 작업성을 부여할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다. From these mixing experiments, it was confirmed that concrete workability can be imparted to waste ash with high absorption rate by grinding the ash after mixing and burning sugar-containing agricultural by-products.

<커피박 펠릿 회분 혼입 콘크리트의 특성 분석><Analysis of characteristics of coffee ground pellet ash-mixed concrete>

본 발명에 따른 커피박 펠릿 회분이 포함된 소각회를 혼화재로 사용하는 콘크리트의 강도 특성을 평가하기 위하여 콘크리트 제조 실험을 실시하였다.A concrete manufacturing experiment was conducted to evaluate the strength characteristics of concrete using incineration ash containing coffee ground pellet ash according to the present invention as an admixture.

이 실험에 사용된 시멘트는 한라시멘트社의 고로슬래그가 30% 비율로 혼입되는 증기양생용 시멘트인 CEM PILE 시멘트를 사용하였고, 잔골재(모래) 및 굵은골재( 25mm 자갈)는 경기도 가평 소재의 H社에서 생산하는 것을, 그리고 혼화제는 동남기업社 의 증점제가 첨가된 폴리카르본산계 고성능AE 감수제를 사용하였다.The cement used in this experiment was CEM PILE cement, a cement for steam curing in which 30% of blast furnace slag is mixed with Halla Cement Co. , and the admixture used a polycarboxylic acid-based high-performance AE water-reducing agent with the addition of a thickener from Dongnam Enterprises.

잔골재는 주문진표준사가 아닌 실제 제품생산에 널리 이용되는 부순모래를 이용하여 실험을 진행하였다. 도 22(a),(b)는 주문진표준사와 부순모래를 각각 나타낸 사진이다. 콘크리트에 대한 배합비율은 하기 표 8과 같다. For the fine aggregate, the experiment was conducted using crushed sand, which is widely used in actual product production, rather than Jumunjin standard sand. 22 (a) and (b) are photographs showing Jumunjin standard sand and crushed sand, respectively. The mixing ratio for concrete is shown in Table 8 below.

(본 발명에 따른 콘크리트 제품 배합비율) (Concrete product mixing ratio according to the present invention) 구분 성분Classification Ingredients 함량
(wt%)
content
(wt%)
구성 성분 composition 함량
(wt%)
content
(wt%)
구성성분 Ingredients 함량
(wt%)
content
(wt%)
구성성분Ingredients 함량
(wt%)
content
(wt%)
왕겨, 커피박,
콘컵 혼합
펠릿회분
chaff, coffee grounds,
Corn Cup Mix
pellet ash
1010 왕겨, 커피박, 옥수수대, 전분박 혼합펠릿회분Rice husk, coffee waste, corn cobs, starch meal mixed pellet ash 1010 왕겨, 커피박, 옥수수대, 전분박 혼합펠릿회분Rice husk, coffee waste, corn cobs, starch meal mixed pellet ash 1010 왕겨, 커피박, 옥수수전분, 감자전분 혼합펠릿회분Rice husk, coffee waste, corn starch, potato starch mixed pellet ash 1010
포틀랜드
시멘트(OPC)
Portland
Cement (OPC)
6363 포틀랜드
시멘트(OPC)
Portland
Cement (OPC)
6363 포틀랜드
시멘트(OPC)
Portland
Cement (OPC)
6363 포틀랜드
시멘트(OPC)
Portland
Cement (OPC)
6363
고로슬래그(BS) 미분말 Blast furnace slag (BS) fine powder 2727 고로슬래그
(BS) 미분말
blast furnace slag
(BS) fine powder
2727 고로슬래그
(BS) 미분말
blast furnace slag
(BS) fine powder
2727 고로슬래그(BS) 미분말 Blast furnace slag (BS) fine powder 2727
잔골재fine aggregate 181181 잔골재fine aggregate 181181 잔골재fine aggregate 181181 잔골재fine aggregate 181181 굵은 골재 coarse aggregate 230230 굵은 골재 coarse aggregate 230230 굵은 골재 coarse aggregate 230230 굵은 골재 coarse aggregate 230230 혼합수mixed water 3838 혼합수mixed water 3535 혼합수mixed water 3838 혼합수mixed water 3838 고성능 AE 감수제(증점제 포함) High performance AE water reducing agent (including thickener) 1.21.2 고성능 AE 감수제(증점제 포함) High performance AE water reducing agent (including thickener) 1.21.2 고성능 AE 감수제(증점제 포함)High performance AE water reducing agent (including thickener) 1.21.2 고성능 AE 감수제(증점제 포함) High performance AE water reducing agent (including thickener) 1.21.2

상기 표 8과 같이, (a)콘크리트 배합실험은 연소 후 남은 소각회를 해머밀로 분쇄한 후, 왕겨, 커피박, 콘컵 혼합펠릿회분 10wt%, OPC 63wt%, BS 27wt% 로 이뤄지는 100wt%의 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 혼합수 38wt% 및 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 각각 외할로 혼합하여 배합실험을 실시하였고,As shown in Table 8, (a) in the concrete mixing experiment, 100 wt% cement consisting of 10 wt% of rice hull, coffee waste, and corn cup mixed pellet ash, 63 wt% of OPC, and 27 wt% of BS after pulverizing the incinerated ash remaining after combustion with a hammer mill 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, 38 wt% of mixing water, and 1.2 wt% of high-performance AE water reducing agent including thickener were mixed with the mixed powder raw material in an outer ratio, and a mixing experiment was conducted.

(b)왕겨, 커피박, 옥수수대, 전분박 혼합펠릿회분 10wt%, OPC 63wt%, BS 27wt% 로 이뤄지는 100wt%의 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 혼합수 35wt% 및 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 각각 외할로 혼합하여 배합실험을 실시하였고,(b) 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, 35 wt% of mixing water in 100 wt% of cement mixture powder raw material consisting of rice husk, coffee waste, corn cob, starch meal mixed pellet ash 10wt%, OPC 63wt%, BS 27wt% A blending experiment was conducted by mixing 1.2 wt% of high-performance AE water-reducing agent including % and thickener in an outer ratio,

(c)왕겨, 커피박, 옥수수대, 전분박 혼합펠릿회분 10wt%, OPC 63wt%, BS 27wt% 로 이뤄지는 100wt%의 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 혼합수 38wt% 및 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 각각 외할로 혼합하여 배합실험을 실시하였고,(c) 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, 38 wt% of mixing water in 100 wt% of cement mixture powder raw material consisting of rice husk, coffee waste, corn cob, starch meal mixed pellet ash 10wt%, OPC 63wt%, BS 27wt% A blending experiment was conducted by mixing 1.2 wt% of high-performance AE water-reducing agent including % and thickener in an outer ratio,

(d)왕겨, 커피박, 옥수수전분, 감자전분 혼합펠릿회분 10wt%, OPC 63wt%, BS 27wt% 로 이뤄지는 100wt%의 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 혼합수 38wt% 및 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 각각 외할로 혼합하여 배합실험을 실시하였다.(d) 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, 38 wt% of mixing water in 100 wt% of cement mixture powder raw material consisting of rice husk, coffee waste, corn starch, and potato starch mixed pellet ash 10wt%, OPC 63wt%, BS 27wt% A blending test was conducted by mixing 1.2 wt% of high-performance AE water-reducing agent including % and thickener in an outer ratio, respectively.

<본 발명에 따라 배합된 콘크리트와 일반 콘크리트의 성능비교><Performance comparison between concrete and general concrete mixed according to the present invention>

본 발명에 따라 만들어진 콘크리트와 일반 콘크리트의 성능비교를 위하여, 대비되는 일반 콘크리트는 OPC 70wt%, BS 30wt% 로 이뤄지는 100wt%의 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 혼합수 38wt% 및 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 각각 외할로 혼합하여 배합실험을 실시하였다.For comparison of the performance of the concrete made according to the present invention and the general concrete, the contrasting general concrete is 100 wt% of cement mixture powder consisting of 70 wt% of OPC and 30 wt% of BS, 181 wt% of fine aggregate, 230 wt% of coarse aggregate, and mixing water Mixing experiments were conducted by mixing 38 wt% and 1.2 wt% of a high-performance AE water reducing agent including a thickener in an outer ratio, respectively.

또 대비되는 일반 콘크리트는 혼합수의 양을 줄여 OPC 70wt%, BS 30wt% 로 이뤄지는 100wt%의 시멘트 혼합분말 원료에 잔골재 181 wt%, 굵은골재 230 wt%, 혼합수 35wt% 및 증점제 포함 고성능 AE감수제 1.2wt% 를 각각 외할로 혼합하여 배합실험을 실시하였다. In addition, the contrasting general concrete reduces the amount of mixing water, 100wt% of cement mixture powder raw material consisting of 70wt% of OPC and 30wt% of BS, 181wt% of fine aggregate, 230wt% of coarse aggregate, 35wt% of mixed water and a thickener. Mixing experiments were conducted by mixing 1.2wt% each in an outer ratio.

A.콘크리트 슬럼프 플로우(flow) 실험A. Concrete slump flow experiment

콘크리트의 작업성을 비교 및 평가하기 위하여 '굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험방법( KS F 2594 )'에 준하여 플로우(flow) 실험을 실시하였다.In order to compare and evaluate the workability of concrete, a flow test was conducted according to 'Slump Flow Test Method for Unhardened Concrete (KS F 2594)'.

표 4와 같이 커피박 펠릿회분의 성분을 보면, 잠재 수경성 포졸란 물질인 SiO2는 소량인 반면 1차 수화반응을 기대해 볼 수 있는 CaO가 19% 가량 포함된 것을 볼 수 있다. 반면 알칼리가 50% 가량 차지하므로 커피박 회분을 이용한 콘크리트 배합이 가능하다면 고강도가 요구되지 않는 제품에 시멘트를 일부 대체하는 혼화재로써 사용할 수 있음을 알 수 있다. As shown in Table 4, looking at the components of the coffee waste pellet ash, it can be seen that SiO2, a latent hydraulic pozzolanic material, is small, while CaO, which can be expected for the first hydration reaction, contains about 19%. On the other hand, since alkali accounts for about 50%, it can be seen that if concrete mixing using coffee ground ash is possible, it can be used as an admixture that partially replaces cement for products that do not require high strength.

또 표 1,2에 의하면 커피박의 경우 회분발생량이 적은 편이므로 회분발생량이 많이 발생하여 소각회 폐기 문제가 발생되는 왕겨 함량을 크게하여 배합실험을 실시 하였으며, 도 10과 작업이 불가한 커피박회분 혼입 콘크리트가 작업성을 가질 수 있도록 당분이 포함된 전분박, 전분, 콘컵, 옥수수대 등을 혼합연소하여 커피박 혼합회분을 제조하여 콘크리트 배합을 진행하였다. 이 또한 시멘트를 일부 대체하는 혼화재로써 사용할 수 있음을 알 수 있다. In addition, according to Tables 1 and 2, in the case of coffee waste, since the amount of ash is small, a large amount of ash is generated, and a mixing experiment was conducted by increasing the content of rice hull, which causes a problem of incineration ash disposal. In order for the mixed concrete to have workability, concrete mixing was performed by mixing and burning starch foil, starch, corn cups, cornstalks, etc. containing sugar to prepare coffee grounds mixed ash. It can also be seen that it can be used as an admixture that partially replaces cement.

B, 콘크리트 강도시험B, concrete strength test

시멘트를 농업부산물 및 커피박 소각회로 일부 치환한 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 플로우를 측정한 후, '콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작 방법( KS F 2403 )'에 준하여 ø100 x 200mm 의 원형 공시체를 제작하여 80°C에서 12시간 양생 후 21°C의 항온수조에서 수중양생한 후, 재령(material age) 7일, 28일, 56일로 하여 압축강도를 '콘크리트 압축 강도 시험방법( KS F 2405 ) 에 준하여 측정하였다.After measuring the slump flow of unhardened concrete in which cement was partially replaced with agricultural by-products and coffee waste incineration ash, a circular specimen of ø100 x 200mm was manufactured in accordance with the 'Method of manufacturing specimens for strength testing of concrete (KS F 2403)', and an 80° After curing for 12 hours at C, after curing in a constant temperature water bath at 21 ° C, the material age was 7 days, 28 days, and 56 days, and the compressive strength was measured according to the 'Concrete Compressive Strength Test Method (KS F 2405)' .

본 발명에 따른 콘크리트에 의한 공시체와 일반 콘크리트의 강도비교를 위하여, 농업부산물 펠릿 회분을 첨가하지 않은 콘크리트를 '콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작 방법( KS F 2403 )'에 준하여 ø100 x 200mm 의 원형 공시체를 제작한 후 양산되는 프리캐스트 콘크리트 양생시간과 비슷하도록 80°C 에서 6시간 양생을 실시한 후 21°C의 항온수조에서 수중양생 한 후, 재령(material age) 7일, 28일, 56일 압축강도를 '콘크리트 압축 강도 시험방법( KS F 2405 )' 에 준하여 측정하였다. In order to compare the strength of the concrete specimen according to the present invention and the general concrete, a circular specimen of ø100 x 200mm was prepared in accordance with the 'Method of manufacturing a specimen for strength test of concrete (KS F 2403)' without the addition of agricultural by-product pellet ash. After fabrication, curing at 80°C for 6 hours, similar to the curing time for mass-produced precast concrete, and then curing in water in a constant temperature water bath at 21°C. was measured according to 'Concrete compressive strength test method (KS F 2405)'.

또한, 물 시멘트비를 35%까지 줄여 강도를 높인 농업부산물 펠릿 회분을 첨가하지 않은 일반 콘크리트를 '콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작 방법( KS F 2403 )'에 준하여 ø100 x 200mm 의 원형 공시체를 제작한 후 80°C 에서 12시간 양생을 실시한 후 21°C의 항온수조에서 수중양생 한 후,재령(material age) 7일, 28일 압축강도를 '콘크리트 압축 강도 시험방법( KS F 2405 )' 에 준하여 측정하였다. In addition, after manufacturing a circular specimen of ø100 x 200mm in accordance with 'Method of manufacturing a specimen for strength test of concrete (KS F 2403)', regular concrete without the addition of pellet ash, an agricultural by-product with increased strength by reducing the water-cement ratio by 35%, was After curing at °C for 12 hours, and then curing in water in a constant temperature water bath at 21 °C, the compressive strength at 7 days and 28 days of material age was measured according to 'Concrete Compressive Strength Test Method (KS F 2405)'. .

상기에서 실행한 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험 결과와 콘크리트의 강도 시험 결과는 도 19와 도 20과 같았다. 도 19와 도 20은 각각 본 발명에 의한 콘크리트 배합의 슬럼프플로우와 압축강도를 나타낸 도면이다.The results of the slump flow test of concrete and the strength test of concrete performed above were shown in FIGS. 19 and 20. 19 and 20 are views showing the slump flow and compressive strength of the concrete mix according to the present invention, respectively.

도 19와 같이 목적에 따라 연소물의 혼입율을 조정함으로 고유동 콘크리트 수준까지 슬럼프 플로우를 조절할 수 있으며, 커피박과 같이 알칼리 물질이 다량 포함된 회분에 의하여 상대적으로 높은 물시멘트비에서의 강도저하는 공장에서 진동기를 이용한 진동다짐을 이용할 수 있는 프리캐스트 제품의 잇점을 살려 도 20과 같이 물시멘트비를 상대적으로 낮추는 방법으로 강도를 높일 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 19, the slump flow can be adjusted to the level of high-flow concrete by adjusting the mixing ratio of combustibles according to the purpose, and the strength reduction at a relatively high water-cement ratio due to the ash containing a large amount of alkali substances such as coffee grounds is It can be seen that the strength can be increased by relatively lowering the water-cement ratio as shown in FIG.

특히, 본 발명에 따르는 콘크리트는 연료비가 저렴한 생활폐기물 및 발전 폐열을 이용하므로 경제성 확보가 가능하므로 기존프리캐스트 제품 대비 초기수화반응을 촉진시키는 가열양생시간을 길게 가져갈 수 있다는 것을 알수 있고, 동시에 소각회를 재활용 함으로써 폐기물 배출량을 최소화 할 수 있다는 사실도 알수 있다.In particular, since the concrete according to the present invention uses domestic waste and power generation waste heat with low fuel cost, it is possible to secure economic feasibility, so it can be seen that the heating and curing time that promotes the initial hydration reaction can be taken longer than existing precast products, and at the same time, incineration ash It can also be seen that the amount of waste can be minimized by recycling.

이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.The technical problem of the present invention is achieved by the technical configuration as described above, and although it has been described by the limited embodiments and drawings, it is not limited thereto and the present invention by those skilled in the art to which the present invention belongs Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the technical idea of and the scope of the claims to be described below.

본 발명은 농업, 임업 부산물 등의 바이오매스와 커피찌꺼기(커피박) 등의 가연성 생활폐기물을 콘크리트를 제조하는 자원으로 활용하여 폐기물의 매립량을 최소화하고, 또한 소각회분은 콘크리트 제조에 적용하여 탄소배출량을 저감하면서도 기존 콘크리트 제품과 유사한 강도를 발현하는 이익을 제공한다.The present invention utilizes biomass such as agricultural and forestry by-products and combustible household waste such as coffee grounds (coffee waste) as resources for producing concrete to minimize the landfill amount of waste, and incinerated ash is applied to concrete production to reduce carbon While reducing emissions, it provides the benefit of expressing strength similar to existing concrete products.

100 : 본 발명에 따른 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치
110 : 분쇄부
120 : 건조부
130 : 펠릿 성형부
140 : 펠릿 냉각부
150 : 발전부
160 : 후(後) 연소부
170 : 후(後) 분쇄부
180 : 콘크리트 제품 성형부
190 : 콘크리트 제품 양생부
S1 : 분쇄단계
S2 : 건조단계
S3 : 펠릿 성형단계
S4 : 펠릿 냉각 단계
S5 : 발전 단계
S6 : 후(後) 연소 단계
S7 : 후(後) 분쇄 단계
S8 : 콘크리트 제품 성형 단계
S9 : 콘크리트 제품 양생 단계
100: Pellet ash manufacturing apparatus for concrete admixture according to the present invention
110: grinding unit
120: drying unit
130: pellet forming unit
140: pellet cooling unit
150: power generation unit
160: post combustion unit
170: post crushing unit
180: concrete product forming unit
190: concrete product curing unit
S1: crushing step
S2: drying step
S3: pellet forming step
S4: pellet cooling step
S5: development stage
S6: post-combustion step
S7: Post grinding step
S8: concrete product forming step
S9: concrete product curing step

Claims (14)

왕겨, 콘컵(Corncob), 전분박(Starch pulp), 및 옥수수대와 같은 농업부산물중 어느 하나 혹은 둘 이상을 소정 크기로 조밀하게 분쇄하는 제1분쇄기와 커피박과 같은 가연성 생활폐기물을 조밀하게 분쇄하는 제2분쇄기로 이루어진 분쇄부;
상기 제1,제2분쇄기에 의해 분쇄된 분쇄물 원료를 펠릿 형태로 압축 성형하기 위한 수분 조정을 위해 건조하는 제1건조기와 상기 제2분쇄기에 의하여 분쇄된 분쇄물만을 높은 연소 효율을 위해 건조하는 제2건조기로 이루어진 건조부 ;
상기 제1건조기에 의하여 함수율이 조정된 분쇄물을 이용하여 소정 크기의 펠릿으로 성형하는 펠릿 성형부;
상기 펠릿 성형부에서 성형된 연료용 펠릿의 강도 유지를 위하여 펠릿을 냉각하는 펠릿 냉각부;
상기 펠릿 냉각부를 경유한 연료용 펠릿과 상기 제2건조기를 경유한 가연성 폐기물인 커피박을 보일러의 연소장치에서 직접 연소시키고 이때 발생하는 열로 스팀터빈을 가동하여 발전하거나 또는 고형연료가스화장치에 펠릿과 커피박을 열분해 또는 플라즈마 가스화한 연료로 상기 가스터빈을 가동하고 이 가스터빈에서 배출되는 배기열로 다시 스팀터빈을 가동하여 발전하는 발전부;
상기 보일러 연소부에서 발생한 펠릿 소각재에 잔류하는 미연소 펠릿 소각재의 완전한 연소를 위하여 미연소 펠릿 소각재를 연소하기 위한 후(後) 연소부; 및
상기 후 연소부를 경유한 펠릿 소각재를 소정 온도로 냉각후 분쇄하여 미세한 입도의 펠릿회분 만을 얻게 하는 후(後)분쇄부; 를 포함하여 된 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치.
A first grinder for densely pulverizing any one or two or more of agricultural by-products such as rice husk, corncob, starch pulp, and cornstalks into a predetermined size and densely pulverizing combustible household waste such as coffee waste A crushing unit made of a second crusher;
A first dryer for drying the pulverized raw material pulverized by the first and second pulverizers to adjust moisture for compressing and molding into pellets, and drying only pulverized pulverized by the second pulverizer for high combustion efficiency a drying unit composed of a second dryer;
A pellet forming unit for forming pellets of a predetermined size using the pulverized water whose moisture content is adjusted by the first dryer;
A pellet cooling unit for cooling the pellets to maintain the strength of the fuel pellets formed in the pellet forming unit;
The fuel pellets passed through the pellet cooling unit and the coffee grounds, which are combustible wastes passed through the second dryer, are directly burned in the combustion device of the boiler, and the steam turbine is operated with the heat generated at this time to generate power or to solid fuel gasifier with pellets and A power generation unit generating power by operating the gas turbine with fuel obtained by pyrolysis or plasma gasification of coffee grounds and operating the steam turbine again with exhaust heat discharged from the gas turbine;
A post-combustion unit for burning the unburned pellet incineration ash for complete combustion of the unburnt pellet incineration ash remaining in the pellet incineration ash generated in the boiler combustion unit; and
A post-grinding unit that cools the pellet incineration ash passing through the post-combustion unit to a predetermined temperature and then pulverizes to obtain only fine-grained pellet ash; Pellet ash manufacturing apparatus for concrete admixture using biomass and combustible municipal waste, including a.
제 1 항에 있어서,
상기 펠릿회분 제조장치는 펠릿회분을 혼화재의 일부로 사용하여 제조되는 콘크리트의 양생을 위해 상기 발전부에서 배출되는 폐열을 공급할 수 있게 구성한 양생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치.
According to claim 1,
The pellet ash manufacturing apparatus includes a curing unit configured to supply waste heat discharged from the power generation unit for curing concrete produced by using the pellet ash as a part of the admixture Concrete using biomass and combustible domestic waste Pellet ash manufacturing device for admixture.
제 1 항에 있어서,
상기 발전부에서 펠릿 소각시 배출되는 배기 가스는 사이클론 집진기를 통하여 분진을 걸러낸후, 탈황기(SDR: Semi-dry reactor)를 통하여 탈황을 하고, 백 필터를 경유되게 하여 미세 먼지를 걸러낸 후 대기중으로 방출되게 한 것을 특징으로 하는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치.
According to claim 1,
The exhaust gas discharged from the pellet incineration in the power generation unit filters out dust through a cyclone dust collector, desulfurizes through a semi-dry reactor (SDR), passes through a bag filter to filter out fine dust, and then waits Pellet ash manufacturing apparatus for concrete admixture using biomass and combustible municipal waste, characterized in that it is discharged into the inside.
제 2 항에 있어서,
상기 발전부에는 열 교환기, 복수기, 및 펌프를 구비하여, 상기 스팀터빈에서 발생되는 열은 상기 열 교환기로부터 회수후 증기 생산부를 통하여 상기 양생부로 보내고, 상기 열 교환기와 연계된 상기 복수기에 의해 물로 되돌린 것은 상기 펌프를 통해 다시 상기 스팀터빈을 가동하기 위한 보일러 연소장치측으로 공급되어 순환되게 한 것을 특징으로 하는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치.
According to claim 2,
The power generation unit is provided with a heat exchanger, a condenser, and a pump, and the heat generated in the steam turbine is recovered from the heat exchanger, sent to the curing unit through the steam production unit, and returned to water by the condenser connected to the heat exchanger. The turning is a pellet ash manufacturing device for concrete admixture using biomass and combustible domestic waste, characterized in that supplied to the boiler combustion device for operating the steam turbine again through the pump to be circulated.
제 1 항에 있어서,
상기 제1건조기에 의해 건조되는 분쇄물의 함수율은 펠릿 성형성을 위해 10 ~ 15%를 유지되게 한 것을 특징으로 하는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치.
According to claim 1,
Pellet ash manufacturing apparatus for concrete admixture using biomass and combustible municipal waste, characterized in that the moisture content of the pulverized material dried by the first dryer is maintained at 10 to 15% for pellet moldability.
제 1 항에 있어서,
상기 펠릿 성형부에 의하여 성형되는 펠릿은 보일러의 연소 효율을 위하여 지름은 6mm ~ 8mm, 길이는 50mm 이상으로 성형됨을 특징으로 하는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분 제조장치.
According to claim 1,
The pellets formed by the pellet forming unit have a diameter of 6 mm to 8 mm and a length of 50 mm or more for the combustion efficiency of the boiler.
제1분쇄기와 제2분쇄기로 이루어진 분쇄부에 의해, 상기 제1분쇄기에 의해서는 왕겨, 콘컵(Corncob), 전분박(Starch pulp), 및 옥수수대와 같은 농업부산물중 어느 하나만을 혹은 둘 이상 혼합된 것을 조밀하게 분쇄하고, 상기 제2분쇄기에 의해서는 커피박과 같은 가연성 생활폐기물을 각각 조밀하게 분쇄하는 분쇄 단계;
제1건조기와 제2건조기로 이루어진 건조부에 의해, 상기 제1건조기에 의해서는 상기 제1,제2분쇄기에 의해 분쇄된 분쇄물 원료를 펠릿 형태로 압축 성형하기 위해 수분의 함수율은 10 ~ 15%를 유지되게 조정을 위해 건조하고, 상기 제2건조기에 의해서는 상기 제2분쇄기에 의하여 분쇄된 분쇄물만을 높은 연소 효율을 위해 건조하는 건조 단계 ;
상기 제1건조기에 의하여 함수율이 조정된 분쇄물을 이용하여 지름은 6mm ~ 8mm, 길이는 50mm 이상의 펠릿으로 성형하는 펠릿 성형 단계;
상기 펠릿 성형단계에서 성형된 연료용 펠릿의 강도 유지를 위하여 펠릿을 냉각하는 펠릿 냉각 단계;
상기 펠릿 냉각부를 경유한 연료용 펠릿과 상기 제2건조기를 경유한 가연성 폐기물인 커피박을 보일러의 연소장치에서 직접 연소시키고 이때 발생하는 열로 스팀터빈을 가동하여 발전하거나 또는 고형연료가스화장치에 의해 펠릿과 커피박을 열분해 또는 플라즈마 가스화한 연료로 상기 가스터빈을 가동하고 이 가스터빈에서 배출되는 배기열로 다시 스팀터빈을 가동하여 발전하는 발전 단계;
상기 보일러 연소부에서 발생한 펠릿 소각재에 잔류하는 미연소 펠릿 소각재의 완전한 연소를 위하여 미연소 펠릿 소각재를 연소하기 위한 후(後) 연소 단계; 및
상기 후 연소 단계를 경유한 펠릿 소각재를 소정 온도로 냉각후 분쇄하여 미세한 입도의 펠릿회분 만을 얻게 하는 후(後)분쇄 단계; 를 포함하여 된 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분의 제조 방법.
By the crushing unit composed of the first crusher and the second crusher, only one or two or more of agricultural by-products such as rice husk, corncob, starch pulp, and cornstalk are mixed by the first crusher. a pulverization step of densely pulverizing the flammable material and densely pulverizing combustible household waste such as coffee grounds by the second grinder;
In order to compress and mold the pulverized material raw material pulverized by the first and second pulverizers in the form of pellets by the drying unit composed of the first dryer and the second dryer, the moisture content of moisture is 10 to 15 a drying step of drying for adjustment to maintain %, and drying only the pulverized material pulverized by the second pulverizer by the second dryer for high combustion efficiency;
A pellet forming step of forming pellets having a diameter of 6 mm to 8 mm and a length of 50 mm or more using the pulverized water whose moisture content is adjusted by the first dryer;
A pellet cooling step of cooling the pellets to maintain the strength of the fuel pellets formed in the pellet forming step;
The fuel pellets passed through the pellet cooling unit and the coffee waste, which is a combustible waste, passed through the second dryer, are directly burned in the combustion device of the boiler, and the heat generated at this time is used to operate the steam turbine to generate electricity or pellets by a solid fuel gasification device. A power generation step of generating power by operating the gas turbine with fuel obtained by pyrolysis or plasma gasification of coffee waste and coffee grounds and operating the steam turbine again with exhaust heat discharged from the gas turbine;
A post-combustion step for burning the unburned pellet incineration ash for complete combustion of the unburnt pellet incineration ash remaining in the pellet incineration ash generated in the boiler combustion unit; and
A post-grinding step of cooling the pellet incineration ash passed through the post-combustion step to a predetermined temperature and then pulverizing to obtain only fine-grained pellet ash; Method for producing pellet ash for concrete admixture using biomass and combustible municipal waste, including a.
제 7항에 있어서,
상기 발전부에서 배출되는 폐열을 회수후 상기 후 분쇄단계를 통해 수집한 펠릿회분으로 제조되는 콘크리트의 저장공간으로 공급하여 콘크리트를 소정 시간 양생하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스와 가연성 생활폐기물을 이용한 콘크리트 혼화재용 펠릿회분의 제조 방법.
According to claim 7,
Biomass and combustible life, characterized in that it includes a step for curing the concrete for a predetermined time by recovering the waste heat discharged from the power generation unit and supplying it to the storage space of concrete made of the pellet ash collected through the post-pulverization step Method for producing pellet ash for concrete admixture using waste.
청구항 7에 의해 만들어진 적어도 2가지 이상으로 혼합된 펠릿혼합회분을 포함하는 시멘트 혼합분말을 골재, 혼합수, 및 증점제를 포함하는 AE 감수제에 혼합하여 제조하는 콘크리트 제품.A concrete product manufactured by mixing the cement mixture powder containing at least two kinds of mixed pellet mixture made according to claim 7 with an AE water reducing agent containing aggregate, mixing water, and a thickener. 제 9 항에 있어서,
상기 펠릿혼합회분은 왕겨펠릿, 커피박펠릿, 콘컵 펠릿을 7:2:1의 비율(%) 로 혼합연소 후 분쇄한 회분 혹은 왕겨펠릿, 커피박펠릿, 옥수수대 펠릿, 전분박 펠릿을 6:2:1:1의 비율(%)로 혼합연소 시킨후 분쇄한 회분 또는 왕겨펠릿, 커피박 펠릿, 옥수수전분, 감자전분을 4:4:1:1의 비율(%)로 혼합연소 후 분쇄한 회분인 것을 특징으로 하는 제조하는 콘크리트 제품.
According to claim 9,
The pellet mixture ash is ash or rice hull pellets, coffee meal pellets, corn cob pellets, and starch meal pellets pulverized after mixing and burning rice hull pellets, coffee meal pellets, and corn cup pellets at a ratio (%) of 7:2:1 6: After mixed combustion at a ratio (%) of 2:1:1, pulverized ash or rice husk pellets, coffee ground pellets, corn starch, and potato starch were mixed and burned at a ratio (%) of 4:4:1:1 and then pulverized. A concrete product to be manufactured, characterized in that it is ash.
제 9 항에 있어서,
상기 시멘트 혼합분말은, 왕겨, 커피박, 및 콘컵 혼합펠릿회분 10wt% 혹은 왕겨, 커피박, 옥수수대, 전분박 혼합펠릿회분 10wt% 혹은 왕겨, 커피박, 옥수수전분, 감자전분 혼합펠릿회분 10wt%에, 포틀랜드 시멘트(OPC)63wt%와, 고로슬래그미분말(微粉末)(BS)27wt%로 혼합하여 조성한 것임을 특징으로하는 콘크리트 제품.
According to claim 9,
The cement mixture powder is 10wt% of rice husk, coffee waste, and corn cup mixed pellet ash or 10wt% of rice hull, coffee waste, corn cob, starch foil mixed pellet ash or 10wt% of rice hull, coffee waste, corn starch, potato starch mixed pellet ash A concrete product characterized in that it is formed by mixing 63 wt% of Portland cement (OPC) and 27 wt% of blast furnace slag powder (BS).
제 9 항 내지 제 11항중 어느 하나의 항에 있어서
상기 왕겨펠릿회분은 SiO2 85.2wt%, 및 CaO 2.9wt% 를, 상기 커피박 펠릿회분은 SiO2 36.7%, CaO 19.3%, 및 Al2O3 4.4% 를, 상기 콘컵 펠릿회분은 SiO2 48.3%, Al2O3 10.8%, 및 CaO13.9% 를, 그리고 상기 옥수수대 및 전분박 혼합 펠릿회분은 SiO2 38.3%, CaO 18.9%, Al2O3 7.6% 를 각각 구성 성분으로 포함하는 것을 콘크리트 제품.
According to any one of claims 9 to 11
The rice hull pellet ash contained 85.2wt% of SiO2 and 2.9wt% of CaO, the coffee ground pellet ash contained 36.7% of SiO2, 19.3% of CaO, and 4.4% of Al2O3, the corn cup pellet ash contained 48.3% of SiO2, 10.8% of Al2O3, And CaO 13.9%, and the cornstalk and starch meal mixture pellet ash contains 38.3% of SiO2, 18.9% of CaO, and 7.6% of Al2O3 as constituents, respectively.
제 9항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 있어서
왕겨, 콘컵, 전분박, 옥수수대,및 콩대펠릿회분의 각각의 입도는 31.4㎛ 이하인 것을 특징으로하는 프리캐스트 콘크리트 제품.
According to any one of claims 9 to 11
A precast concrete product, characterized in that each of the rice hull, corn cup, starch meal, corn cob, and bean cob pellet ash has a particle size of 31.4 μm or less.
제 9항 내지 제 11항중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 콘크리트 슬럼프 플로우는 395 ~ 590mm 중 어느 하나인 것을 특징으로하는 콘크리트 제품.
According to any one of claims 9 to 11,
The concrete product, characterized in that the concrete slump flow is any one of 395 ~ 590mm.
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