WO2017116025A1 - 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치 - Google Patents

혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치 Download PDF

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WO2017116025A1
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carbide
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백남헌
남상익
박길주
김윤명
구재회
임용택
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고등기술연구원연구조합
(주)씨이에스
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Definitions

  • the present invention relates to a semi-carbide production apparatus using a mixed biomass. More specifically, biomass including waste wood, sludge, wood, milk powder, rice hull, rice straw, etc. are mixed, and by using a mixture of vegetable, animal and organic biomass with a minimum water content, the 3,000 ⁇ 6000 kcal / kg It relates to a semi-carbide production apparatus using a mixed biomass that can be produced by maintaining the calorific value, and selectively control the quality of the calorific value according to the purpose of utilization.
  • Biomass which has recently attracted attention as an alternative to fossil-based energy, such as petroleum, has an uneconomical disadvantage because its internal porosity is very high in its raw state, and its volume is large and its energy density per unit weight is low.
  • the biomass material is semi-carbonized to increase energy density per unit weight (Kcal / kg), while the semi-carbonized biomass material is manufactured in pellet form to reduce economic volume. Technologies and devices are constantly being developed.
  • the semi-carbonization treatment is to lower the weight by heat-treating the biomass material in a high temperature anoxic state, wherein the calorific value of the biomass is also slightly reduced.
  • the calorific value per unit weight that is, the energy density (Kcal / kg) can be obtained.
  • Korean Patent Registration No. 10-1344860 In the biomass semi-carbonization apparatus, Supply unit for supplying a biomass material; A semi-carbonization space having an inlet connected to the supply part and an outlet spaced apart from the inlet, and moving to the outlet side while stirring the porous screen provided under the semi-carbonization space and the biomass supplied to the semi-carbonization space.
  • Semi-carbonization unit having a stirrer to make; A heater having a heater provided in a lower region of the porous screen and a heat exchanger provided adjacent to the lower portion of the heater;
  • Biomass semi-carbonization apparatus has been disclosed, comprising a blower for blowing to the semi-carbonization space through the heating unit.
  • the present invention has been made by the above-described background, a mixture of biomass, including waste wood, sludge, wood, milk powder, rice husk, rice straw, etc., plant system, animal system that minimizes the water content
  • a semi-carbide consisting of organic biomass the object is to provide a semi-carbide manufacturing apparatus using a mixed biomass to maintain a calorific value of 3,000 ⁇ 6000kcal / kg.
  • the present invention provides a semi-carbide manufacturing apparatus using a mixed biomass that can be produced by selectively controlling the quality of the heat generated by the user by using a mixed raw material mixed with plant, animal and organic biomass, The purpose is.
  • an object of the present invention is to provide a semi-carbide manufacturing apparatus using a mixed biomass that can freely form a variety of shapes, sizes and shapes according to the needs of the consumer to maintain the shape of the semi-carbide to maintain a constant calorific value .
  • the present invention for achieving the above object, it comprises a first supply unit for storing the vegetable biomass, a second supply unit for storing the animal biomass, and a third supply unit for storing the organic biomass, Raw material processing unit for drying and grinding each of the biomass individually; A raw material mixing part which is connected to the raw material processing part and mixes the dried and pulverized biomass with an additional binder to form a semi-carbide mixed fuel, and a mixture storage part storing mixed fuel mixed through the raw material mixing part; A mixture treatment section including a mixture supply section for supplying a mixed fuel to the semi-carbonization section; A semi-carbonization unit which mixes the mixed fuel and the binder, removes carbonized carbon, and produces a carbonized semi-carbide; A semi-carbide processing unit for supplying the semi-carbide produced by the semi-carburizing processing unit and selectively forming the semi-carbide according to a user's request; And a control unit for controlling driving of the raw material processing unit, the mixture processing unit, the semi
  • the first to third supply unit is a first to third raw material storage unit in which each biomass is stored separately, and the biomass from the first to third storage unit And a first to third raw material supply unit configured to supply the transferred and transferred biomass to the raw material mixing unit under the control of the controller, wherein the first to third raw material storage unit and the first to third raw material are supplied.
  • the first to the third drying unit for drying each of the stored biomass is configured between the supply unit is optionally configured.
  • the first to third raw material storage unit is an input unit into which the vegetable, animal, or organic biomass is input, and the biomass is stored separately through the input unit, respectively,
  • a storage chamber for dividing a space to separately store biomass of the same group by type, a water removing device for removing water contained in the biomass, and controlling the vegetable, animal, or mixed biomass by the controller According to the characterized in that it comprises a supply member for supplying the raw material mixing portion of the mixing portion.
  • the input part is configured on the upper portion of the storage chamber, the rotary plate for rotating the input unit, the drive motor for rotating the rotary plate, and the optional input hole of the storage chamber It is characterized in that the sealing plate is further configured to seal with.
  • the first to third drying unit inner cylinder for transporting and drying the biomass;
  • An outer cylinder configured at an outer circumference of the inner cylinder and circulating a predetermined hot air to dry the biomass;
  • a conveying screw configured to be disposed on an inner circumference of the inner cylinder to convey the biomass;
  • Is configured on one surface of the outer cylinder characterized in that it comprises a hot air supply device for providing a predetermined amount of hot air under the control of the controller.
  • the first to third raw material supply unit is connected to the first to the third drying unit and a crusher for grinding the dried biomass to a predetermined size under the control of the controller, And a quantitative feeder for quantitatively supplying pulverized products of pulverized biomass to the raw material mixing unit.
  • the raw material mixing unit further comprises a stirrer configured with an impeller for mixing the vegetable, animal and organic biomass, and a grinding blade configured to grind the biomass is configured in the impeller It features.
  • the mixture storage unit is characterized in that the temperature and humidity sensor in conjunction with the control unit is configured to maintain a constant internal temperature and humidity at all times.
  • the mixing unit is characterized in that it further comprises a mixture drying unit connected to the raw material mixing unit for drying the biomass.
  • the semi-carbonization treatment unit is a semi-carbonization unit for semi-carbonizing the mixture;
  • a heat source supply part supplying a heat source to the semi-carbonization part;
  • a refining unit that sucks and purifies harmful gas generated during carbonization of the mixture.
  • the semi-carbide treatment unit receives a semi-carbide that is semi-carburized through the semi-carbonization treatment unit to cool it and discharges the cooled semi-carbide;
  • a semicarbide storage unit storing the semicarbide discharged from the semicarbide discharge unit;
  • a semi-carburizing unit receiving a predetermined amount of semi-carbide from the semi-carbide storage unit and processing the same to produce a semi-carbide having a calorific value of 3,000 to 6,000 Kcal / kg;
  • a semicarbide non-molded part is provided to supply a predetermined amount of semicarbide from the semicarbide storage part and to produce a semicarbide having a predetermined amount of calorific value while maintaining the form of the semicarbide as it is.
  • control unit includes a data management unit for storing data on the moisture and heat generation of the biomass;
  • a raw material detector for controlling the operation of the raw material processing unit and the mixture processing unit by receiving data on moisture and calorific values of biomass stored in the first to third raw material storage units and comparing and analyzing the data with the data recorded in the data management unit;
  • a reaction control unit controlling to remove oxygen present in the semi-carbonization treatment unit, and controlling reaction temperature and reaction time of the semi-carbonization treatment unit so as to semi-carbonize the mixed raw material; It characterized in that it comprises a feed amount adjusting unit for controlling the supply amount for each type of biomass by individually controlling each of the first to third raw material supply.
  • biomass including waste wood, sludge, wood, milk powder, rice husk, rice straw, etc. are mixed, providing a semi-carbide consisting of plant, animal and organic biomass with a minimum water content
  • a high calorific value of 3,000 ⁇ 6000kcal / kg calorific value can provide a high-quality semi-carbide that can be used by mixing a certain amount of biomass semi-carbide fuel with coal fuel in power plants and the like to provide an energy saving effect.
  • the shape of the semi-carbide that maintains a constant calorific value has the effect that can be freely formed in various shapes, sizes and shapes according to the needs of the consumer.
  • Figure 1 schematically shows a semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a raw material processing unit of the semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a semi-carbonized portion of the semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a schematic view showing a semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic view showing a raw material processing unit of the semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is 4 is a schematic view showing a mixture treatment unit of the semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a schematic view showing a semi-carbonization processing unit of the semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 6 is a schematic view showing a semi-carbide treatment unit of a semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figures 6 to 9 is a view schematically showing each part of the semi-carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. .
  • the semi-carbide manufacturing apparatus using the mixed biomass of the present invention is an organic biomass such as vegetable biomass such as waste wood, wood, rice husk, rice straw, animal biomass such as livestock and sewage sludge, food waste
  • Driving of the semi-carbide processing unit 400 and the raw material processing unit 100, the mixture processing unit 200, the semi-carbonization processing unit 300 and the semi-carbide processing unit 400 to It is configured to include a control unit 600 for controlling.
  • the raw material processing unit 100 is divided into first to third supply units 110, 120, and 130 so as to be individually stored according to the type of biomass.
  • each of the first supply unit 110 includes a first raw material storage unit 112 so that each of the vegetable biomass is stored, and a first raw material drying unit for drying the vegetable biomass stored in the first raw material storage unit 112 ( 114) and a first raw material supply unit 116 for crushing and pulverizing the dried vegetable biomass and supplying the pulverized pulverized product to the mixture processing unit 200 side.
  • the second supply unit 120 has a second raw material storage unit 122 is configured to store the animal biomass, respectively, the second raw material drying unit for drying the animal biomass stored in the second raw material storage unit 112 ( 124 and a second raw material supply part 126 for crushing and pulverizing the dried animal biomass and supplying the pulverized pulverized product to the mixture processing part 200 side.
  • the third supply unit 120 includes a third raw material storage unit 132 for storing the organic biomass, and a third raw material drying unit 134 for drying the organic biomass stored in the third raw material storage unit 132. ) And a third raw material supply unit 136 for supplying the dried organic biomass to the mixture processing unit 200.
  • the first to third raw material storage (112, 122, 132), as shown in Figure 6, the input unit 512 to be input to each type of vegetable, animal and organic biomass on the upper surface is to be configured
  • the storage chamber 514 may be stored while the biomass introduced through the input unit 512 is separated for each type, and water may be removed to remove moisture included in the stored biomass under the control of the controller 600.
  • the device 516 is further configured, and in particular, a divider plate 518 may be configured to divide the storage chamber 514 so that the stored biomass can be separated from each other and stored independently.
  • the input unit 512 may be configured to be rotatable in the upper portion of the storage chamber 514 so that different types of biomass may be introduced into the storage chamber 514 divided by the partition plate 518. Can be.
  • the input unit 512 is coupled to the rotating plate 512a, which is rotated by the driving motor 512c, under the control of the controller 600, and is disposed on the input hole side formed in the upper portion of the storage chamber 514, such as waste wood.
  • the biomass is introduced, and the input holes of the other storage chambers 514 divided by the partition plate 518 are configured to be closed by the closure plate 512b.
  • the first to third raw material storage (112, 122, 132) supply member 515 for supplying the biomass stored in the storage chamber 514 to the first to third raw material drying unit (114, 124, 134) ) is configured, the supply member 515 is configured to be made of any one of a screw conveying method, or a conveyor system to supply.
  • the first to third raw material drying units 114, 124, and 134 may be selectively configured in the raw material processing unit 100.
  • the first to third drying units 114, 124, and 134 of the present invention are provided in the outer cylinder 522 and the outer cylinder 522, and are configured to rotate.
  • the inner cylinder 524 is separated.
  • the inner cylinder 524 is supplied with biomass conveyed from the first to third raw material storage units 112, 122, and 132, respectively, and the supplied biomass feeds a transfer screw 526 configured at an inner circumference of the inner cylinder 524. The transfer is made through.
  • the outer cylinder 522 is configured to provide a hot air supply device 528 for supplying hot air to the inner circumferential surface to heat the inner cylinder 524 to dry the biomass passing through the inner cylinder 524.
  • the hot air introduced through the hot air supply device 528 heats the outer circumferential surface of the inner cylinder 524 while circulating the inner circumferential surface of the outer cylinder 522, and the circulated hot air is introduced into the hot air supply 528 again and reused. It is configured to lose.
  • the first to third drying units 114, 124, and 134 discharge dust and water generated during the drying of the biomass, but separate and discard the dust by means of a cyclone, and in the case of water, a condenser. Condensate using and dispose of.
  • the water removing device 140 is configured to respectively remove the water contained in the biomass for each type stored under the control of the controller 600, which is respectively configured in the storage chambers 514 that are divided, and the temperature of the storage chamber 514. And the humidity is checked and transmitted to the control unit 600, and the control unit 600 transmits a signal indicating whether or not the water removal device 140 is driven according to the temperature and humidity of the current storage chamber 514 and the temperature and humidity of the storage chamber 514. Keep it constant at all times.
  • the first and second raw material supply unit 116, 126 of the present invention as shown in Figure 8, the upper part is connected to the screw 526 of the inner cylinder 524 is supplied with the dried biomass, supplied
  • a grinder 532 is configured to grind the biomass into a predetermined size under the control of the controller 600.
  • a raw material mixer 210 of the mixture processor 200 is configured to grind the pulverized biomass into the lower part of the grinder 532.
  • a fixed quantity feeder 534 which supplies a fixed quantity to the side) is comprised.
  • this transfer means 536 may be configured as a conventional conveyor system.
  • the third raw material supply unit 136 supplies organic biomass, and may not be a separate grinding process due to the characteristics of the organic biomass, but selectively like the first and second raw material supply units 116 and 126.
  • Separate grinder 532 and metering feeder 534 may be configured.
  • the mixture processing unit 200 mixes raw materials supplied from the first to third raw material supply units 116, 126, and 136, respectively, and manufactures a mixture of various types of biomass and an additional binder to form a molding fuel.
  • the raw material mixing unit 210 is configured.
  • the raw material mixing unit 210 may be a stirrer to be mixed while mixing different kinds of biomass, each of the biomass pulverized through the above-described crusher 532 in the impeller of the stirrer 2
  • the grinding blade is further configured to be pulverized by the car, so that the impeller of the stirrer is configured to be mixed and pulverized while the rotary operation is performed.
  • the raw material mixing unit 210 is stored in the first to third raw material storage unit 112, 114, 116, respectively, and mixed with the fossil raw material used in power plants by mixing biomass having different calorific values It is to prepare a mixed material consisting of a semi-carbide having a calorific value of 3,000 ⁇ 6,000 kcal / kg, and particularly preferably to produce a mixed material consisting of a semicarbide of 3,000 ⁇ 4,500 kcal / kg.
  • the raw material mixing unit 210 of the present invention is to have a lower calorific value than the conventional calorific value by mixing a certain amount of animal or organic biomass because the biomass of the plant biomass, such as waste wood, wood is high
  • the mixture processing unit 200 is configured with a mixture storage unit 220 in which the mixture mixed through the raw material mixing unit 210 is stored.
  • Mixture storage unit 220 may be configured with a temperature and humidity sensor in conjunction with the control unit 600 to maintain a constant temperature and humidity inside the mixture is always stored, the raw material storage unit 112, 122, 132
  • the supply member 515 is configured to transfer the mixture stored to the mixture drying unit 230 side.
  • the mixture drying unit 230 is composed of an outer cylinder 522 and an inner cylinder 524 similarly to the raw material drying units 114, 124, and 126, and forms a conveying screw 526 inside the inner cylinder 524 to mix the mixture. It is configured to be dried and transported.
  • the mixture supply unit 240 is a component that transfers the mixture dried in the mixture drying unit 230 to the semi-carbonization unit 310 of the semi-carbonization processing unit 300, but is preferably configured as a conveyor system, but is not limited thereto. It is not.
  • the semi-carbonization processing unit 300 sucks the harmful carbon generated by carbonization of the mixture, a semi-carbonization unit 310 for carbonizing the mixture to be made of semi-carbide, a heat source supply unit 320 for providing high heat gas to the carbonization furnace side, and It comprises a purification unit 330 to be purified.
  • the semi-carbonization unit 310 is a carbonization furnace made of the same structure as the first to third drying units 114, 124, 134 so that the mixture supplied from the mixture supply unit 240 is accommodated and carbonized, this carbonization
  • a heat source supply unit 320 for providing high heat gas to the furnace side is further configured.
  • the semi-carbonization unit 310 may be further configured to provide a binder supply unit for supplying a binder of 3 to 5% by weight relative to the weight of the carbide to be mixed with the mixture when the semi-carbonization process of the mixture is carried out to achieve a semi-carbonization process have.
  • the heat source supply unit 320 is preferably configured integrally on one side of the carbonization furnace so that the heat source is supplied to the inside of the outer cylinder 522 of the carbonization furnace in which the rotation operation is performed, but is not limited thereto.
  • the semi-carbonization unit 310 may be further provided with a purification unit 330 for sucking and purifying the harmful gas generated when the mixture is carbonized.
  • the refining unit 330 is to decompose harmful gas to be separated into harmful components and pure high temperature gas, harmful components are to be stored and disposed in a separate storage tank, and the pure high temperature gas is supplied to the heat source supply unit 320 for reuse. This can be done.
  • the semi-carbonization processing unit 300 of the present invention may further comprise a storage unit in which the semi-carbonized raw material is stored and stored, but is not limited thereto.
  • the semicarbide processing unit 400 is a component in which the semi-carbonized raw materials are supplied through the semi-carbonized unit 300, and store the supplied raw materials and simultaneously shape the semi-carbonized raw materials.
  • the semi-carbide processing unit 400 is connected to the semi-carburizing unit 310 is a semi-carbide discharge unit 410 for discharging the semi-carburization is made, and the semi-carbide discharged from the semi-carbide discharge unit 410 is stored Semi-carbide storage 420 is configured.
  • the semi-carburizing outlet 410 is a component that receives the semi-carburized semi-carbide through the semi-carburizing unit 310 and cools it, and discharges and stores the semi-carbide storage unit 420 when the cooling is completed.
  • the semi-carbonization discharge unit 320 is composed of the outer cylinder 522 and the inner cylinder 524, such as the first to the third drying unit (114, 124, 134), the semi-carbide is received and transported to the inner cylinder (524)
  • the refrigerant is configured to cool the semi-carbide of the inner cylinder 524 while the refrigerant circulates around the outer cylinder 522.
  • the cooler for supplying the coolant is preferably configured separately on one surface of the outer cylinder 522, but is not limited thereto.
  • the semi-carbide storage unit 420 stores the semi-carbide
  • the fixed-quantity feeder is configured on one surface of the semi-carbide non-molding unit 430, or the semi-carbide forming unit 440 under a control of the control unit 600 of the predetermined amount It is configured to supply.
  • the semicarbide non-molded part 430 receives the semicarbide stored in the semicarbide storage part 420, and is a component in which carbonization is performed while maintaining the shape of the semicarbide.
  • the semi-carbide molding unit 440 is supplied with a predetermined amount of semi-carbide from the semi-carbide storage unit 420, and processed into a carbonized molded fuel having a calorific value of 3,000 ⁇ 6,000 Kcal / kg, according to the user's request Accordingly, the shape, size and shape of the semi-carbide can be freely formed in various forms.
  • the semi-carbide forming unit 440 When the semi-carbide forming unit 440 is supplied to the semi-carbide, the semi-carbide forming unit 440 is pressed to the discharge port side to be molded in the form of the forming fuel, by-products generated during the molding is recovered and transferred to the semi-carbide storage unit 420 In addition, the molding fuel in which the molding is completed is stored in a separate fuel storage unit, and nitrogen gas, which is an inert gas, is periodically injected through the control of the controller 600 in order to prevent combustion from occurring due to the surrounding environment.
  • nitrogen gas which is an inert gas
  • the control unit 600 controls the driving of the raw material processing unit 100, the mixture processing unit 200 and the semi-carbonization processing unit 300 and the semi-carbide processing unit 400, the first to third raw material storage unit 112, 122, By controlling the rotation operation of the input unit 512 respectively configured in the 132 so that the first raw materials introduced into the storage chamber 514 is not mixed with each other.
  • the controller 600 controls the driving of the first to third drying units 114, 124, and 134, and in particular, the supply amount of hot air supplied from the hot air supply device 528 and the bios supplied to the inner cylinder 524.
  • the first to third raw material supplies 116, 126, and 136 may be controlled to adjust the supply amount of the masses.
  • control unit 600 of the present invention to individually control the supply amount of the vegetable or animal biomass respectively supplied through the raw material mixing unit 210 so that the mixing is made in a certain ratio, the mixture storage unit 220
  • the temperature and humidity sensor can be controlled to keep the temperature and humidity constant.
  • control unit 600 of the present invention controls the binder supply unit to adjust the supply or not, the supply amount of the binder supplied to the semi-carbonization unit 310 side, the carbonization furnace by controlling to remove the altitude in the carbonization furnace during the semi-carbonization process It is desirable to control the inside of the oxygen-free and at the same time to control the temperature and supply of the heat source to achieve high quality semi-carbonization.
  • control unit 600 of the present invention includes a data management unit 630 for storing data on moisture and calorific value of biomass into which the first to third raw material storage units 112, 114, and 116 are input.
  • data management unit 630 receives the data on the moisture and heating value of the stored biomass transmitted from the water removal device 140 and the temperature and humidity sensor, and compares and analyzed with the initially recorded data of the biomass
  • the raw material detecting unit 610 is configured to control the driving of the raw material processing unit 100 and the mixture processing unit 200 so that moisture and drying are performed.
  • the controller 600 controls to remove oxygen existing in the carbonization furnace, and the mixed raw material is semi-carbonized at a temperature of 250 to 300 ° C.
  • a reaction controller 620 is configured to control the reaction temperature and the reaction time (retention time of the mixed raw material) of the semi-carbonization treatment unit 300.
  • control unit 600 of the present invention is provided with a supply amount adjusting unit 640 for controlling the supply amount for each type of biomass by individually controlling each of the first to third raw material supply units (116, 126, 136).
  • the supply amount control unit 640 for example, to control the plant biomass to be introduced in 10% by weight relative to the weight of the mixed raw material through the first raw material supply unit 116 to produce a semi-carbide having a calorific value of 4,000 Kcal / kg
  • the second raw material supply unit 126 is controlled so that the animal biomass is added by the amount of 30% by weight relative to the weight of the mixed raw material, in the case of the third raw material supply unit 126, 60% by weight of the organic biomass
  • the mixture may be controlled to be supplied to the processing unit 200 side.
  • the mixing ratio as an example, the ratio may vary depending on the amount of heat required by the user, of course.
  • the present invention configured as described above can maximize the strength and density in the semi-carbonization process of the biomass raw material to improve the calorific value of the semi-carbonized fuel to 3,000 ⁇ 6,000 Kcal / kg to improve the combustion efficiency of the semi-carbonized fuel, waste Biomass, including wood, wood, flour, rice hull, rice straw and sludge, is mixed and produces a semi-carbonized fuel consisting of plant-based, animal-based and organic biomass with minimal water content, providing high quality semi-carbonized fuel It is an invention that can be received.
  • raw material processing unit 110 first supply unit
  • raw material mixing unit 220 mixture storage unit

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Abstract

본 발명은 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 식물성 바이오매스가 저장되는 제1공급부와, 동물성 바이오매스가 저장되는 제2공급부, 및 유기성 바이오매스가 저장되는 제3공급부로 이루어지며, 상기 각각의 바이오매스들을 개별적으로 건조 및 분쇄하는 원료 처리부; 상기 원료처리부와 연결되어 건조 및 분쇄된 바이오매스들과 추가적으로 바인더를 혼합하여 반탄화물을 이루는 혼합 연료를 제조하는 원료 혼합부와, 원료 혼합부를 통해 혼합된 혼합 연료가 저장되는 혼합물 저장부와, 상기 혼합 연료를 반탄화 처리부로 공급하는 혼합물 공급부를 포함하는 혼합물 처리부; 혼합 연료와 바인터를 혼합하고, 소를 제거하여 탄화시켜 반탄화물로 제조하는 반탄화 처리부; 상기 반탄화 처리부에서 제조된 반탄화물이 공급되고, 상기 반탄화물을 사용자의 요구에 따라 선택적으로 성형이 이루어지도록 하는 반탄화물 처리부; 및 상기 원료 처리부, 혼합물 리부, 반탄화 처리부 및 반탄화물 처리부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 을 특징으로 한다.

Description

혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치
본 발명은 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 폐목재, 슬러지, 목재, 우분, 왕겨, 볏짚 등을 포함하는 바이오매스가 혼합되며, 수분함량을 최소화한 식물계, 동물계 및 유기성 바이오매스를 혼합하여 사용함으로써, 3,000~6000kcal/kg의 발열량을 유지하고, 활용 목적에 따라 발열량에 대한 품질을 선택적으로 조절하여 생산할 수 있는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치에 관한 것이다.
최근 석유 등과 같은 화석계 에너지의 대체 에너지로 주목받고 있는 바이오매스는 미가공 상태에서 내부 공극률이 매우 높아서 부피가 크고, 단위 중량당 에너지 밀도가 낮기 때문에, 비경제적인 단점을 가지고 있다.
이러한 단점을 해소하기 위해 최근에는 바이오매스 재료를 반탄화 처리하여 단위 중량당 에너지밀도(Kcal/kg)를 높이면서, 반탄화된 바이오매스 재료를 펠릿형태로 제조하여 부피를 줄임으로써 경제성을 확보하는 기술 및 장치가 지속적으로 개발되고 있다.
여기서, 반탄화 처리는 고온의 무산소 상태에서 바이오매스 재료를 열처리하여 중량을 낮추는 것인데, 이때, 바이오매스의 발열량도 소폭 감소된다. 하지만, 결과적으로는 단위중량당 발열량 즉, 에너지밀도(Kcal/kg)는 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
일 예로, 대한민국 등록특허 제10-1344860호에는, 바이오매스 반탄화 장치에 있어서, 바이오매스 재료를 공급하는 공급부; 상기 공급부와 연결된 투입구 및 상기 투입구와 이격된 배출구가 형성된 반탄화공간을 구비하며, 상기 반탄화공간의 하부에 마련된 다공스크린과, 상기 반탄화공간으로 공급된 상기 바이오매스를 교반하면서 상기 배출구 측으로 이동시키는 교반기를 갖는 반탄화처리부; 상기 다공스크린의 하부 영역에 마련되는 히터와, 상기 히터의 하부에 인접하게 마련되는 열교환기를 갖는 가열부; 상기 가열부를 거쳐 상기 반탄화공간으로 송풍하는 송풍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화장치가 개시된 바 있다.
그러나, 전술한 선행기술문헌에 따르면, 이와 같은 바이오매스 원료를 고형화(성형)하여 고형 연료로 제조할 경우, 공정이 단순한 장점이 있으나, 내흡수율이 떨어져 연료 보관 시에 수분에 취약한 점이 있어 연료 보관에 어려움이 있다. 또한, 바이오매스 자체보다는 성형을 통하여 비중을 높일 수는 있으나, 여전히 낮은 비중으로 인하여 운반 및 보관에 물류비가 증가되는 문제점을 가지고 있다
또한, 종래의 바이오매스 연료의 제조방법에서는, 바이오매스의 (반)탄화 과정에서 수분이 증발하면서 기공이 생성되며, 이렇게 생성된 기공에 의해 바이오매스 연료의 강도 및 겉보기 밀도가 약화된다. 따라서 바이오매스 연료의 저장 및 운송시 깨짐으로 인한 분진이 발생되어 바이오매스 미분연료의 상품성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 폐목재, 슬러지, 목재, 우분, 왕겨, 볏짚 등을 포함하는 바이오매스가 혼합되며, 수분함량을 최소화한 식물계, 동물계 및 유기성 바이오매스로 이루어진 반탄화물을 제공함으로써, 3,000~6000kcal/kg의 발열량을 유지하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 식물계, 동물계 및 유기성 바이오매스가 혼합된 혼합 원료를 사용함으로써, 사용자들이 필요로 하는 발열량에 대한 품질을 선택적으로 조절하여 생산할 수 있는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 일정한 발열량을 유지하는 반탄화물의 형상을 수요자의 요구에 따라 다양한 형상, 크기 및 모양을 자유롭게 성형하여 제공할 수 있는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 식물성 바이오매스가 저장되는 제1공급부와, 동물성 바이오매스가 저장되는 제2공급부, 및 유기성 바이오매스가 저장되는 제3공급부로 이루어지며, 상기 각각의 바이오매스들을 개별적으로 건조 및 분쇄하는 원료 처리부; 상기 원료 처리부와 연결되어 건조 및 분쇄된 바이오매스들과 추가적으로 바인더를 혼합하여 반탄화물을 이루는 혼합연료를 제조하는 원료 혼합부와, 원료 혼합부를 통해 혼합된 혼합 연료가 저장되는 혼합물 저장부와, 상기 혼합 연료를 반탄화 처리부로 공급하는 혼합물 공급부를 포함하는 혼합물 처리부; 혼합 연료와 바인더를 혼합하고, 산소를 제거하여 탄화시켜 반탄화물로 제조하는 반탄화 처리부; 상기 반탄화 처리부에서 제조된 반탄화물이 공급되고, 상기 반탄화물을 사용자의 요구에 따라 선택적으로 성형이 이루어지도록 하는 반탄화물 처리부; 및 상기 원료 처리부, 혼합물 처리부, 반탄화 처리부 및 반탄화물 처리부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1내지 제3공급부는 각각의 바이오매스들이 개별적으로 저장되는 제1내지 제3원료 저장부와, 상기 제1내지 제3저장부로부터 바이오매스들이 이송되고, 이송된 상기 바이오매스들을 상기 제어부의 제어에 따라 상기 원료 혼합부로 공급하는 제1내지 제3원료 공급부를 더 포함하고, 상기 제1내지 제3원료 저장부와 상기 제1내지 제3 원료 공급부 사이에 구성되어 저장된 상기 각각의 바이오매스들을 건조시키는 제1내지 제3건조부가 선택적으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1내지 제3원료 저장부는 식물성, 동물성, 또는 유기성 바이오매스가 투입되는 투입부와, 상기 투입부를 통해 상기 바이오매스들이 각각 개별적으로 저장되며, 내부 공간을 분할하여 동일한 군의 바이오매스들이 종류별로 분리되게 저장되는 저장챔버와, 상기 바이오매스들에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거장치와, 상기 식물성, 동물성, 또는 혼합 바이오매스를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 혼합부의 원료 혼합부로 공급하는 공급부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투입부에는 상기 저장챔버의 상부에 구성되며, 상기 투입부를 회전 작동시키는 회전판과, 상기 회전판을 회전시키는 구동모터와, 상기 저장챔버의 투입홀을 선택적으로 밀폐하는 밀폐판이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1내지 제3건조부는 상기 바이오매스들을 이송 및 건조시키는 내통; 상기 내통의 외주에 구성되며, 상기 바이오매스의 건조가 이루어지도록 소정의 열풍을 순환시키는 외통; 상기 내통의 내주에 구성되어 상기 바이오매스들을 이송시키는 이송 스크류; 상기 외통의 일면에 구성되어 상기 제어부의 제어에 따라 일정량의 열풍을 제공하는 열풍 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1내지 제3원료 공급부는 상기 제1내지 제3건조부와 연결되어 상기 제어부의 제어에 따라 건조된 바이오매스들을 일정한 크기로 분쇄하는 분쇄기와, 분쇄된 바이오매스들의 분쇄물들을 상기 원료 혼합부측으로 정량 공급하는 정량 공급기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 원료 혼합부는 상기 식물성, 동물성 및 유기성 바이오매스들을 혼합하는 임펠라가 구성된 교반기와, 상기 임펠라에 구성되어 상기 바이오매스들을 분쇄하는 분쇄칼날을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합물 저장부에는 내부의 온도 및 습도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 상기 제어부와 연동하는 온습도센서가 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합부에는 상기 원료 혼합부와 연결되어 상기 바이오매스들을 건조하는 혼합물 건조부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반탄화 처리부는 상기 혼합물을 반탄화시키는 반탄화부; 상기 반탄화부측으로 열원을 공급하는 열원 공급부; 및 혼합물의 탄화시 발생하는 유해가스를 흡입하여 정제시키는 정제부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반탄화물 처리부는 상기 반탄화 처리부를 통해 반탄화가 이루어진 반탄화물을 공급받아 이를 냉각시키고, 냉각된 반탄화물을 배출하는 반탄화 배출부; 상기 반탄화 배출부로부터 배출되는 상기 반탄화물을 저장하는 반탄화물 저장부; 상기 반탄화물 저장부로부터 일정량의 반탄화물을 공급받고, 이를 가공하여 3,000~6,000Kcal/kg 의 발열량을 가지는 반탄화물로 제조하는 반탄화 성형부; 상기 반탄화물 저장부로부터 일정량의 반탄화물이 공급되고, 이 반탄화물의 형태를 그대로 유지시킨 채 일정량의 발열량을 가지는 반탄화물을 제조하는 반탄화 비성형부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 바이오매스들의 수분 및 발열량에 대한 데이터들이 저장되는 데이터 관리부; 상기 제1내지 제3원료저장부에 저장된 바이오매스들의 수분 및 발열량에 대한 데이터를 전송받아 상기데이터 관리부에 기록된 데이터와 비교 및 분석하여 상기 원료 처리부 및 혼합물처리부의 구동을 제어하는 원료 검지부; 상기 반탄화 처리부 내에 존재하는 산소를 제거하도록 제어하고, 상기 혼합 원료의 반탄화가 이루어지도록 상기 반탄화 처리부의 반응 온도 및 반응시간을 조절하는 반응 조절부; 상기 제1내지 제3원료 공급부들의 각각 개별적으로 제어하여 바이오매스의 종류별 공급량을 제어하는 공급량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 폐목재, 슬러지, 목재, 우분, 왕겨, 볏짚 등을 포함하는 바이오매스가 혼합되며, 수분함량을 최소화 한 식물계, 동물계 및 유기성 바이오매스로 이루어진 반탄화물을 제공함으로써, 높은 발열량을 3,000~6000kcal/kg의 발열량으로 유지하여 발전소 등에서 석탄 연료와 함께 바이오매스 반탄화물 연료를 일정량 혼합하여 사용할 수 있는 양질의 반탄화물을 제공하여 에너지 절감 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 식물계, 동물계 및 유기성 바이오매스가 혼합된 혼합 원료를 사용함으로써, 사용자들이 필요로 하는 발열량에 대한 품질을 선택적으로 조절하여 생산할 수 있어 다양한 방면으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 일정한 발열량을 유지하는 반탄화물의 형상을 수요자의 요구에 따라 다양한 형상, 크기 및 모양을 자유롭게 성형하여 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치를 개략적으로 나타낸
구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 원료 처리부를 개
략적으로 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 혼합물 처리부를
개략적으로 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 반탄화 처리부를
개략적으로 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 반탄화물 처리부를
개략적으로 나타낸 구성도,
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 각 부를
개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 원료 처리부를 개략적으로 나타낸 구성도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 혼합물 처리부를 개략적으로 나타낸 구성도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 반탄화 처리부를 개략적으로 나타낸 구성도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 반탄화물 처리부를 개략적으로 나타낸 구성도, 도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반탄화물 제조장치의 각 부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치는 폐목재, 목재, 왕겨, 볏짚과 같은 식물성 바이오매스와, 축분과 같은 동물성 바이오매스 및 하수 슬러지, 음식물류 폐기물과 같은 유기성 바이오매스를 각각 별도로 저장 및 분쇄하는 원료 처리부(100)와, 상기 원료 처리부(100)로부터 이송된 종류별 바이오매스를 혼합하는 혼합물 처리부(200)와, 상기 혼합물 처리부(200)로부터 이송되는 종류별 바이오매스의 혼합물을 반탄화 및 성형시켜 반탄화 성형 연료로 제조하는 반탄화 처리부(300)와, 상기 반탄화 처리부(300)를 통해 처리된 반탄화물을 수요자의 요구에 따라 성형하여 다양한 형상, 크기 및 모양을 가지도록 하는 반탄화물 처리부(400) 및 원료 처리부(100), 혼합물 처리부(200), 반탄화 처리부(300) 및 반탄화물 처리부(400)의 구동을 제어하는 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
원료 처리부(100)는 바이오매스의 종류에 따라 각각 개별적으로 저장될 수 있도록 제1 내지 제3 공급부(110, 120, 130)로 분할 구성된다.
이때, 제1공급부(110)는 각각 식물성 바이오매스가 저장되도록 제1원료 저장부(112)가 구성되며, 제1원료 저장부(112)에 저장된 식물성 바이오매스를 건조하는 제1원료 건조부(114)와, 건조된 식물성 바이오매스를 파쇄 및 분쇄하고, 분쇄된 분쇄물을 혼합물 처리부(200)측으로 공급하는 제1원료 공급부(116)로 이루어진다.
또한, 제2공급부(120)는 각각 동물성 바이오매스가 저장되도록 제2원료 저장부(122)가 구성되며, 제2원료 저장부(112)에 저장된 동물성 바이오매스를 건조하는 제2원료 건조부(124)와, 건조된 동물성 바이오매스를 파쇄 및 분쇄하고, 분쇄된 분쇄물을 혼합물 처리부(200)측으로 공급하는 제2원료 공급부(126)로 이루어진다.
또한, 제3공급부(120)는 유기성 바이오매스가 저장되는 제3원료 저장부(132)가 구성되며, 제3원료 저장부(132)에 저장된 유기성 바이오매스를 건조하는 제3원료 건조부(134)와, 건조된 유기성 바이오매스를 혼합물 처리부(200)측으로 공급하는 제3원료 공급부(136)로 이루어진다.
여기서, 제1내지 제3원료 저장부(112, 122, 132)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 일면에 식물성, 동물성 및 유기성 바이오매스가 각각 종류별로 투입되는 투입부(512)가 구성될 수 있으며, 투입부(512)를 통해 투입된 바이오매스들이 종류별로 분리된 채로가 저장되는 저장챔버(514)와, 제어부(600)의 제어에 따라 저장된 바이오매스들에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거장치(516)가 더 구성되며, 특히 저장되는 바이오매스들이 각각 분리되어 독립적으로 저장이 이루어질 수 있도록 저장챔버(514)를 분할하는 분할판(518)이 구성될 수 있다.
이때, 투입부(512)는 분할판(518)에 의해 분할된 저장챔버(514)의 내부로 서로 다른 종류의 바이오매스들이 투입될 수 있도록 저장챔버(514)의 상부에서 회전 가능한 구조로 구성될 수 있다.
즉, 투입부(512)는 구동모터(512c)에 의해 회전 작동이 이루어지는 회전판(512a)에 결합되어 제어부(600)의 제어에 따라 저장챔버(514)의 상부에 형성된 투입홀측으로 폐목재와 같은 바이오매스를 투입하게 되고, 이때 분할판(518)에 의해 분할된 다른 저장챔버(514)의 투입홀은 밀폐판(512b)에 의해 밀폐되도록 구성되는 것이다.
또한, 제1내지 제3원료 저장부(112, 122, 132)에는 저장챔버(514)에 저장된 바이오매스들을 제1내지 제3원료 건조부(114, 124, 134)로 공급하는 공급부재(515)가 구성되며, 이 공급부재(515)는 스크류 이송 방식, 또는 컨베이어 시스템 중 어느 하나로 이루어져 공급이 이루어지도록 구성된다.
제1내지 제3원료 건조부(114, 124, 134)는 원료 처리부(100)에 선택적으로 구성될 수 있는 것이다.
이러한 본 발명의 제1 내지 제3건조부(114, 124, 134)는 도 6에 도시된 바와 같이, 외통(522)과 이 외통(522)의 내부에 구비되며, 회전 작동이 이루어지도록 구성되는 내통(524)으로 분리 구성된다.
내통(524)은 제1 내지 제3원료 저장부(112, 122, 132)로부터 각각 이송되는 바이오매스들이 공급되며, 공급된 바이오매스들은 내통(524)의 내주에 구성되는 이송 스크류(526)를 통해 이송이 이루어지게 된다.
또한, 외통(522)은 내통(524)을 가열하여 내통(524)을 통과하는 바이오매스들을 건조하기 위하여 내주면으로 열풍을 공급하는 열풍 공급장치(528)가 구성된다.
이때, 열풍 공급장치(528)를 통해 유입되는 열풍은 외통(522)의 내주면을 순환하면서 내통(524)의 외주면을 가열시키고, 순환된 열풍은 다시 열풍 공급장치(528)로 유입되어 재사용이 이루어지도록 구성된다.
이러한 제1 내지 제3건조부(114, 124, 134)는 바이오매스들이 건조하는 동안 발생하는 분진과 수분을 배출하되, 분진은 별도로 사이클론과 같은 수단을 이용하여 분리 폐기하고, 수분의 경우에는 응축기를 이용하여 응축하여 폐기 처리한다.
수분 제거장치(140)는 분할 구성되는 저장챔버(514)들의 내부에 각각 구성되어 제어부(600)의 제어에 따라 저장된 종류별 바이오매스들에 포함된 수분을 제거하는 것으로서, 저장챔버(514)의 온도 및 습도를 체크하여 제어부(600)로 전송하고, 제어부(600)에서는 현재 저장챔버(514)의 온습도에 따라 수분 제거장치(140)의 구동 여부에 대한 신호를 전송하여 저장챔버(514)의 온습도를 항상 일정하게 유지시키도록 한다.
한편, 본 발명의 제1 및 제2원료 공급부(116, 126)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상부가 내통(524)의 스크류(526)와 연결되어 건조된 바이오매스들을 공급받으며, 공급된 바이오매스들을 제어부(600)의 제어에 따라 일정한 크기로 분쇄하는 분쇄기(532)가 구성되며, 분쇄기(532)의 하부에는 분쇄된 바이오매스들의 분쇄물들을 혼합물 처리부(200)의 원료 혼합부(210)측으로 정량 공급하는 정량 공급기(534)가 구성된다.
이때, 내통(524)과 분쇄기(532) 사이에는 건조된 바이오매스들을 분쇄기(532)측으로 이송시키는 이송수단(536)이 구성되며, 이 이송수단(536)은 통상의 컨베이어 시스템으로 구성될 수 있다.
아울러, 제3원료 공급부(136)는 유기성 바이오매스들을 공급하는 것으로, 유기성 바이오매슬들의 특성상 별도의 분쇄공정이 이루어지지 않아도 무방하나, 선택적으로 제1 및 제2원료 공급부(116, 126)와 같이 별도의 분쇄기(532) 및 정량 공급기(534)가 구성될 수 있을 것이다.
혼합물 처리부(200)는 제1 내지 제3원료 공급부(116, 126, 136)로부터 각각 공급되는 원료들을 혼합하는 것으로, 다양한 종류의 바이오매스들과 추가적으로 바인더를 혼합하여 성형 연료를 이루는 혼합물을 제조하는 원료 혼합부(210)가 구성된다.
이때, 원료 혼합부(210)는 각기 다른 종류들의 바이오매스들이 서로 뒤섞이면서 혼합이 이루어질 수 있도록 교반기가 구성될 수 있으며, 이 교반기의 임펠라에는 전술한 분쇄기(532)를 통해 분쇄된 바이오매스들을 2차로 분쇄가 이루어지도록 분쇄칼날이 더 구성됨으로써, 교반기의 임펠라가 회전 작동이 이루어지면서 혼합 및 분쇄가 이루어지도록 구성되는 것이다.
여기서, 원료 혼합부(210)는 제1 내지 제3원료 저장부(112, 114, 116)에 각각 저장되며, 서로 다른 발열량을 가지는 바이오매스들을 혼합하여 발전소 등에서 사용하는 화석 원료와 함께 혼합하여 사용될 수 있도록 3,000~6,000kcal/kg의 발열량을 가지는 반탄화물을 이루는 혼합원료를 제조하는 것으로, 특히 바람직하게는 3,000~4,500kcal/kg의 반탄화물을 이루는 혼합원료를 제조하는 것이다.
즉, 본 발명의 원료 혼합부(210)는 폐목재, 목재와 같은 식물성 바이오매스들은 통상적으로 그 발열량이 높기 때문에 동물성, 또는 유기성 바이오매스를 일정량 혼합하여 기존의 발열량 보다 낮은 발열량을 가지도록 하는 것이며, 특히 발전소 등에서 석탄과 같은 화석 원료와 일정량 혼합하여 사용하되, 그 투입량이 중량비 10중량%를 초과하지 않는 범위 내에서 화석 원료와 혼합하여 발전소, 또는 소각시설 등에 사용되는 연료 기준에 맞춰 사용이 가능한 반탄화물을 이루는 혼합 원료를 제조하는 것이다.
또한, 혼합물 처리부(200)에는 원료 혼합부(210)를 통해 혼합된 혼합물이 저장되는 혼합물 저장부(220)가 구성된다.
혼합물 저장부(220)는 혼합물이 저장되는 내부의 온도 및 습도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 제어부(600)와 연동하는 온습도센서가 구성될 수 있으며, 원료 저장부(112, 122, 132)에 구성된 공급부재(515)가 구성되어 혼합물 건조부(230)측으로 저장된 혼합물의 이송이 이루어지도록 구성된다.
혼합물 건조부(230)는 원료 건조부(114, 124, 126)들과 마찬가지로 외통(522) 및 내통(524)으로 분리 구성되고, 내통(524)의 내부에 이송 스크류(526)를 구성하여 혼합물의 건조 및 이송이 이루어지도록 구성된다.
혼합물 공급부(240)는 혼합물 건조부(230)에서 건조된 상태의 혼합물을 반탄화 처리부(300)의 반탄화부(310)로 이송하는 구성요소로서, 컨베이어 시스템으로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
반탄화 처리부(300)는 혼합물을 탄화시켜 반탄화물로 이루어지도록 하는 반탄화부(310)와, 탄화로측으로 고열가스를 제공하는 열원 공급부(320) 및 혼합물의 탄화시 발생하는 유해가스를 흡입하여 정제시키는 정제부(330)를 포함하여 구성된다.
반탄화부(310)는 혼합물 공급부(240)부터 공급되는 혼합물이 수용되어 탄화가 이루어지도록 제1 내지 제3건조부(114, 124, 134)와 동일한 구조로 이루어진 탄화로가 구성되고, 이 탄화로측으로 고열가스를 제공하는 열원 공급부(320)가 더 구성된다.
이러한 반탄화부(310)는 혼합물의 반탄화 공정이 수행될 때, 탄화물의 중량대비 3~5중량%의 바인더를 공급하여 혼합물과 혼합되면서 반탄화 공정이 이루어지도록 하는 바인더 공급부가 더 구성될 수 있다.
여기서, 열원 공급부(320)는 회전 작동이 이루어지는 탄화로의 외통(522)의 내부로 열원 공급이 이루어지도록 탄화로의 일측에 일체로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 반탄화부(310)에는 혼합물의 탄화시 발생하는 유해가스를 흡입하여 정제시키는 정제부(330)가 더 구성될 수 있다.
여기서, 정제부(330)는 유해가스를 분해하여 유해성분과 순수 고열가스로 분리하는 것으로, 유해성분은 별도의 저장탱크에 저장하여 폐기하도록 하며, 순수 고열가스는 열원 공급부(320)측으로 공급하여 재사용이 이루어지도록 할 수 있다.
아울러, 본 발명의 반탄화 처리부(300)에는 반탄화가 이루어진 원료들이 저장 및 보관되는 보관부가 더 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
반탄화물 처리부(400)는 반탄화부(300)를 통해 반탄화가 이루어진 원료들이 공급되고, 공급된 원료들을 저장함과 동시에 이 반탄화가 이루어진 원료의 성형이 이루어지는 구성요소이다.
이러한 반탄화물 처리부(400)는 반탄화부(310)와 연결되어 반탄화가 이루어진 반탄화물을 배출하는 반탄화물 배출부(410)와, 반탄화물 배출부(410)로부터 배출되는 반탄화물이 저장되는 반탄화물 저장부(420)가 구성된다.
반탄화 배출부(410)는 반탄화부(310)를 통해 반탄화가 이루어진 반탄화물을 공급받아 이를 냉각시키고, 냉각이 완료되면 반탄화물 저장부(420)측으로 배출하여 저장되도록 하는 구성요소이다.
이러한 반탄화 배출부(320)는 제1 내지 제3건조부(114, 124, 134)와 같이 외통(522) 및 내통(524)으로 이루어지며, 내통(524)으로 반탄화물이 수용되어 이송되며, 외통(522)의 내주로 냉매가 순환하면서 내통(524)의 반탄화물을 냉각하도록 구성됨이 바람직하다.
이때, 외통(522)의 일면에는 냉매를 공급하는 냉각기가 별도 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
반탄화물 저장부(420)는 반탄화물이 저장되며, 일면에 정량 공급기가 구성되어 제어부(600)의 제어에 따라 반탄화물 비성형부(430), 또는 반탄화물 성형부(440)측으로 일정량의 반탄화물을 공급하도록 구성된다.
여기서, 반탄화물 비성형부(430)는 반탄화물 저장부(420)에 저장된 반탄화물을 공급받으며, 이 반탄화물이 가지는 형상을 유지한 채로 탄화가 이루어지는 구성요소이다.
또한, 반탄화물 성형부(440)는 반탄화물 저장부(420)로부터 일정량의 반탄화물을 공급받고, 이를 가공하여 3,000~6,000Kcal/kg 의 발열량을 가지는 탄화 성형연료로 제조하며, 사용자의 요구에 따라 반탄화물의 형상, 크기 및 모양을 다양한 형태로 자유롭게 성형이 가능함은 물론이다.
이러한 반탄화물 성형부(440)는 반탄화물이 공급되면, 이를 토출구측으로 압착하면서 성형 연료의 형태로 성형이 이루어지도록 하는 것으로, 성형시 발생하는 부산물들은 회수되어 반탄화물 저장부(420)로 이송되고, 성형이 완료된 성형 연료는 별도의 연료 저장부에 저장되며, 주변 환경에 의하여 연소가 발생하는 것을 방지하기 위하여 제어부(600)의 제어를 통해 주기적으로 불활성 가스인 질소가스가 투입된다.
제어부(600)는 원료 처리부(100), 혼합물 처리부(200) 및 반탄화 처리부(300) 및 반탄화물 처리부(400)의 구동을 제어하는 것으로, 제1내지 제3원료 저장부(112, 122, 132)에 각각 구성되는 투입부(512)의 회전 작동 여부를 제어하여 저장챔버(514) 내에 투입되는 제1원료가 서로 섞이지 않도록 한다.
이는, 각각의 식물성 바이오매스들이 가지는 특유의 특성에 따라 저장챔버(512)에 구성된 수분 제거장치(140)를 제어함으로써, 온습도를 세밀하게 제어하여 식물성 바이오매스가 최적의 상태를 유지하도록 하기 위함이다.
또한, 제어부(600)는 제1 내지 제3건조부(114, 124, 134)의 구동을 제어하며, 특히 열풍 공급장치(528)로부터 공급되는 열풍의 공급량과, 내통(524)으로 공급되는 바이오매스들의 공급량을 조절하기 위하여 제1내지 제3원료 공급부(116,126, 136)을 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명의 제어부(600)는 원료 혼합부(210)를 통해 각각 공급되는 식물성, 또는 동물성 바이오매스의 공급량을 각각 개별적으로 제어하여 일정 비율로 혼합이 이루어지도록 하고, 혼합물 저장부(220)의 온습도를 일정하게 유지할 수 있도록 온습도 센서를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 제어부(600)는 반탄화부(310)측으로 공급되는 바인더의 공급 여부, 공급량을 조절하기 위하여 바인더 공급부를 제어하고, 반탄화 진행시 탄화로 내의 산고를 제거하도록 제어하여 탄화로의 내부가 무산소화를 이루도록 함과 동시에 열원의 온도 및 공급량을 제어하여 고품질의 반탄화가 이루어지도록 제어함이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 제어부(600)는 제1내지 제3원료 저장부(112, 114, 116)에 각각 투입이 이루어지는 바이오매스들의 수분 및 발열량에 대한 데이터들이 저장되는 데이터 관리부(630)가 구성되고, 이 데이터 관리부(630)와 연동하고, 수분 제거장치(140)와 온습도센서 등으로부터 전송되는 저장된 바이오매스들의 수분 및 발열량에 대한 데이터를 전송받아 최초에 기록된 데이터와 비교 및 분석하여 바이오매스들의 수분 및 건조가 이루어지도록 원료 처리부(100) 및 혼합물 처리부(200)의 구동을 제어하는 원료 검지부(610)가 구성된다.
그리고, 제어부(600)에서는 반탄화 처리부(300)에서 혼합 원료의 반탄화가 이루어질 때, 탄화로 내에 존재하는 산소를 제거하도록 제어하고, 혼합원료가 250~300℃의 온도로 반탄화가 이루어지도록 반탄화 처리부(300)의 반응 온도 및 반응시간(혼합 원료의 체류 시간)을 조절하도록 제어하는 반응 조절부(620)가 구성된다.
또한, 본 발명의 제어부(600)에는 제1내지 제3원료 공급부(116, 126, 136)들의 각각 개별적으로 제어하여 바이오매스의 종류별 공급량을 제어하는 공급량 조절부(640)가 구성된다.
이러한 공급량 조절부(640)는 일 예로, 4,000Kcal/kg 의 발열량을 가지는 반탄화물을 제조하기 위하여 제1원료 공급부(116)를 통해 식물성 바이오매스가 혼합원료의 중량 대비 10중량%로 투입되도록 제어하고, 제2원료 공급부(126)는 동물성 바이오매스가 혼합원료의 중량 대비 30중량%의 양만큼 투입이 이루어지도록 제어하며, 제3원료 공급부(126)의 경우, 유기성 바이오매스를 60중량% 만큼 혼합물 처리부(200)측으로 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기한 혼합 비율을 일 예로서, 사용자가 요구하는 발열량에 따라 그 비율이 달라질 수 있음은 물론이다.
이와 같이 구성된 본 발명은 바이오매스 원료의 반탄화 과정에서 강도 및 밀도를 극대화하여 반탄화 성형 연료의 발열량을 3,000~6,000Kcal/kg 까지 향상시켜 반탄화 성형 연료의 연소 효율을 향상시킬 수 있으며, 폐목재, 목재, 우분, 왕겨, 볏짚 및 슬러지 등을 포함하는 바이오매스가 혼합되며, 수분함량을 최소화 한 식물계, 동물계 및 유기성 바이오매스로 이루어진 반탄화 성형 연료를 제조함으로써, 양질의 반탄화 연료를 제공받을 수 있는 발명이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
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.
<부호의 설명>
100: 원료 처리부 110: 제1공급부
120: 제2공급부 130: 제3공급부
140: 수분 제거장치 200: 혼합물 처리부
210: 원료 혼합부 220: 혼합물 저장부
230: 혼합물 건조부 240: 혼합물 공급부
300: 반탄화 처리부 310: 반탄화부
320: 열원 공급부 330: 정제부
400: 반탄화물 처리부 410: 반탄화 배출부
420: 반탄화물 저장부 430: 반탄화물 비성형부
440: 반탄화물 성형부

Claims (12)

  1. 식물성 바이오매스가 저장되는 제1공급부와, 동물성 바이오매스가 저장되는 제2공급부, 및 유기성 바이오매스가 저장되는 제3공급부로 이루어지며, 상기 각각의 바이오매스들을 개별적으로 건조 및 분쇄하는 원료 처리부;
    상기 원료 처리부와 연결되어 사용자의 요구에 따라 건조 및 분쇄된 바이오매스들과 추가적으로 바인더를 혼합하여 반탄화물을 이루는 혼합 연료를 제조하는 원료 혼합부와, 원료 혼합부를 통해 혼합된 혼합 연료가 저장되는 혼합물 저장부와, 상기 혼합 연료를 반탄화 처리부로 공급하는 혼합물 공급부를 포함하는 혼합물 처리부;
    혼합 연료에서 산소를 제거하여 탄화시켜 반탄화물로 제조하는 반탄화 처리부;
    상기 반탄화 처리부에서 제조된 반탄화물이 공급되고, 상기 반탄화물을 사용자의 요구에 따라 선택적으로 비성형, 또는 성형이 이루어지도록 하는 반탄화물 처리부; 및
    상기 원료 처리부, 혼합물 처리부, 반탄화 처리부 및 반탄화물 처리부의 구
    동을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3공급부는
    각각의 바이오매스들이 개별적으로 저장되는 제1 내지 제3원료 저장부와,
    상기 제1 내지 제3저장부로부터 바이오매스들이 이송되고, 이송된 상기 바이오매스들을 상기 제어부의 제어에 따라 상기 원료 혼합부로 공급하는 제1내지 제3원료 공급부를 더 포함하고,
    상기 제1내지 제3원료 저장부와 상기 제1내지 제3 원료 공급부 사이에 구성되어 저장된 상기 각각의 바이오매스들을 건조시키는 제1내지 제3건조부가 선택적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3원료 저장부는
    식물성, 동물성, 또는 유기성 바이오매스가 투입되는 투입부와,
    상기 투입부를 통해 상기 바이오매스들이 각각 개별적으로 저장되며, 내부공간을 분할하여 동일한 군의 바이오매스들이 종류별로 분리되게 저장되는 저장챔버와,
    상기 바이오매스들에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거장치와,
    상기 식물성, 동물성, 또는 혼합 바이오매스를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 혼합부의 원료 혼합부로 공급하는 공급부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장
    치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투입부에는
    상기 저장챔버의 상부에 구성되며, 상기 투입부를 회전 작동시키는 회전판
    과,
    상기 회전판을 회전시키는 구동모터와,
    상기 저장챔버의 투입홀을 선택적으로 밀폐하는 밀폐판
    이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3건조부는
    상기 바이오매스들을 이송 및 건조시키는 내통;
    상기 내통의 외주에 구성되며, 상기 바이오매스의 건조가 이루어지도록 소정의 열풍을 순환시키는 외통;
    상기 내통의 내주에 구성되어 상기 바이오매스들을 이송시키는 이송 스크류;
    상기 외통의 일면에 구성되어 상기 제어부의 제어에 따라 일정량의 열풍을 제공하는 열풍 공급장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장
    치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3원료 공급부는
    상기 제1 내지 제3건조부와 연결되어 상기 제어부의 제어에 따라 건조된 바이오매스들을 일정한 크기로 분쇄하는 분쇄기와,
    분쇄된 바이오매스들의 분쇄물들을 상기 원료 혼합부측으로 정량 공급하는 정량 공급기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원료 혼합부는
    상기 식물성, 동물성 및 유기성 바이오매스들을 혼합하는 임펠라가 구성된 교반기와,
    상기 임펠라에 구성되어 상기 바이오매스들을 분쇄하는 분쇄칼날
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물 저장부에는 내부의 온도 및 습도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 상기 제어부와 연동하는 온습도센서가 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부에는 상기 원료 혼합부와 연결되어 상기 바이오매스들을 건조하는 혼합물 건조부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반탄화 처리부는
    상기 혼합물을 반탄화시키는 반탄화부;
    상기 반탄화부측으로 열원을 공급하는 열원 공급부; 및
    혼합물의 탄화시 발생하는 유해가스를 흡입하여 정제시키는 정제부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반탄화물 처리부는
    상기 반탄화 처리부를 통해 반탄화가 이루어진 반탄화물을 공급받아 이를 냉각시키고, 냉각된 반탄화물을 배출하는 반탄화 배출부;
    상기 반탄화 배출부로부터 배출되는 상기 반탄화물을 저장하는 반탄화물 저장부;
    상기 반탄화물 저장부로부터 일정량의 반탄화물을 공급받고, 이를 가공하여 3,000~6,000Kcal/kg 의 발열량을 가지는 반탄화물로 제조하는 반탄화 성형부;
    상기 반탄화물 저장부로부터 일정량의 반탄화물이 공급되고, 이 반탄화물의 형태를 그대로 유지시킨 채 일정량의 발열량을 가지는 반탄화물을 제조하는 반탄화 비성형부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 바이오매스들의 수분 및 발열량에 대한 데이터들이 저장되는 데이터 관리부;
    상기 제1 내지 제3원료 저장부에 저장된 바이오매스들의 수분 및 발열량에 대한 데이터를 전송받아 상기 데이터 관리부에 기록된 데이터와 비교 및 분석하여 상기 원료 처리부 및 혼합물 처리부의 구동을 제어하는 원료 검지부;
    상기 반탄화 처리부 내에 존재하는 산소를 제거하도록 제어하고, 상기 혼합원료의 반탄화가 이루어지도록 상기 반탄화 처리부의 반응 온도 및 반응시간을 조절하는 반응 조절부;
    상기 제1내지 제3원료 공급부들의 각각 개별적으로 제어하여 바이오매스의 종류별 공급량을 제어하는 공급량 조절부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 바이오매스를 이용한 반탄화물 제조장치.
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