KR102623303B1

KR102623303B1 - 저온 촉매방식 탄화기

Info

Publication number: KR102623303B1
Application number: KR1020210151443A
Authority: KR
Inventors: 김용진
Original assignee: 김용진
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2024-01-09
Anticipated expiration: 2041-11-05
Also published as: KR20230065650A

Abstract

본 발명에 따른 저온 촉매방식 탄화기는 탄화대상물 사전설정된 저온탄화시켜 고온으로 탄화시키는 것에 비해, 탄화물의 열효율이 증대되도록 하고, 탄화시 내부에 촉매제를 함께 사용하여 탄화공정의 효과가 상승되도록 한 것이며, 사용된 촉매제는 자동적으로 내부에 재투입되는 순환작동을 반복하도록 하며, 내부의 온도를 상승시키기 위한 부가적인 열풍부를 더 구비함과 동시에, 외부로 배출되는 공기, 먼지, 스팀을 환경오염되지 않도록 처리하여 배출처리할 수 있도록 하는 저온 촉매방식 탄화기에 관한 것이다.

Description

저온 촉매방식 탄화기{Low-temperature catalytic carbonizer}

본 발명은 탄화물의 열효율 증대를 위한 저온 촉매방식 탄화기에 관한 것이다.

통상적으로 축분, 하,폐수 폐기물, 음식물 쓰레기 등 각종 유기성 폐기물을 건조 및 탄화처리 하기 위한 다양한 시스템의 처리방식이 제안되어 적용되고 있는 바, 대부분 유기성 폐기물을 회전하는 긴 관로에 투입하여 이송되는 과정에서 버너 등에 의하여 공급되는 열풍인 열원에 의한 건조방식으로 이루어진다.

그러나 상기한 처리방법은 건조로에 투입되는 유기성 폐기물이 관로에서 서서히 이동되면서 버너에 의한 계속적인 열풍 공급에 의해 건조가 이루어지는 과정으로 투입되는 유기성 폐기물은 수분함수율이 70~80%정도로 이를 10~20%로 대폭적으로 낮추기 위해서는 상기의 건조공정에 의해 처리할 경우 상당한 건조시간이 요구되고 그에 따른 에너지의 소모가 커서 비효율적이면서 비경제적인 문제점이 있을 뿐만 아니라 배출되는 열원을 재활용되지 못하고 외부로 배출되어 에너지 낭비가 심하고 대기 오염을 상당히 유발하는 등의 문제점들이 있었다.

또한, 탄화과정을 거쳐 나오는 이 과열증기에는 분진, 타르, 수증기 등의 이물질을 포함하고 있어 이를 대기로 그냥 방출할 경우 대기 오염이 심하고 건조공정과 탄화공정이 순환공정으로 이루어지지 못하여 효율성이 상당히 떨어지는 등의 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2013-0098602호(2013.09.05.공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사전설정저온의 온도로 탄화대상물을 파쇄 및 탄화시키고, 이러한 탄화공정시 촉매제를 투입하여 열전달효율이 증대되어 공정이 진행되도록 함으로써, 기존에 고온을 사용하는 방식에 비해, 에너지 절감의 효과를 가지면서, 저온탄화로 인하여 탄화물의 열효율이 증대되고, 재처리 비용 또한 절감될 수 있도록 하며,

먼지 및 스팀을 외부로 배출하면서, 흡입공기를 이용하여 배출되는 촉매제의 재흡입을 가능토록 하고, 보조열원으로 열풍을 사용하여 탄화공정이 효율적으로 진행될 수 있도록 하는 저온 촉매방식 탄화기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

파쇄, 탈수, 건조공정을 순차적으로 거친 탄화대상물이 공급되는 공급라인(10);

상기 탄화대상물이 내부에 투입되어 파쇄 및 가열로 탄화되도록 하되, 내부는 150 ~ 200℃의 사전설정저온으로 가열되고, 열전달증대를 위한 촉매제가 내부에 함께 투입되는 탄화부(20);

상기 탄화부(20) 외부에 설치되되, 탄화부(20) 내 공기 일부를 열풍으로 가열하여 탄화부(20) 내부에 보조열원으로 제공하는 열풍부(30);

상기 탄화부(20)에서 배출되는 배출물에서, 탄화대상물이 탄화된 탄화가루를 촉매제와 상호간 분리시켜, 상기 탄화가루를 사용처에 제공하여 펠렛형태로 재사용될 수 있도록 하는 분리부(40);

상기 탄화부(20) 외부에 연결설치되어, 탄화부(20) 내에서 발생되는 먼지를 흡입하여 외부로 배출시키되, 먼지흡입시 발생된 흡입력에 의해, 상기 분리부(40)에서 분리된 촉매제를 흡입하여 탄화부(20) 내로 재투입시키는 촉매제 재투입부(50);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 탄화대상물을 사전설정온도로 저온탄화시키는 공정을 사용함으로써, 탄화물이 고열량의 열효율 증대 효과를 가지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기존의 고온 탄화방식에 비해, 에너지 절감 효과를 가지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 배출되는 탄화물 및 증기, 스팀의 재처리 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 배출되는 탄화물을 재사용할 수 있는 상품성을 가지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저온 촉매방식 탄화기를 나타낸 일실시예의 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 저온 촉매방식 탄화기를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 파쇄축을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 저온 촉매방식 탄화기를 나타낸 일실시예의 사시사진.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 촉매방식 탄화기를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 저온 촉매방식 탄화기는 공급라인(10), 탄화부(20), 열풍부(30), 분리부(40), 촉매제 재투입부(50)를 포함한다.

상기 공급라인(10)은 파쇄, 탈수, 건조공정(1차건조)을 순차적으로 거친 탄화대상물(ex: 목재, 축분, 인분, 플라스틱, 음식물, 폐기물, 슬러지 등)이 후술될 탄화부(20) 내로 투입되도록 하는 이송라인으로, 컨베이어 등 다양한 형태가 사용자의 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다.

이때, 이러한 공급라인(10)에는 각종 탄화대상물 외에, 열전달 증대를 위한 촉매제(ex: 팔라듐(palladium) 조각 등(탄화부(20) 내부의 열이 팔라듐에 의해 쉽게 식지않고 장시간 유지될 수 있도록 위한 용도))가 함께 이송되어질 수 있음이다.

상기 탄화부(20)는 전술된 탄화대상물이 내부에 투입되어 파쇄 및 가열로 탄화되도록 하되, 내부는 150 ~ 200℃의 사전설정저온으로 가열되고, 열전달증대를 위한 촉매제가 내부에 함께 투입되는 함체이다.

이를 위한 상기 탄화부(20)는 하우징(21), 교반장치(26), 브러쉬(24), 히팅자켓(27), 제 1, 2온도센서(28a, 28b), 과열방지센서(29)를 포함한다.

상기 내부가 비어있으며, 내부로 탄화대상물 및 촉매제가 투입되는 공간이며, 상기 교반장치(26)는 상기 하우징(21) 내에서 별도의 교반모터(25)를 통해 길이방향으로 회전가능하게 설치되며, 파쇄축(22) 외주연에 다수의 파쇄날(23)이 형성되어 내부의 탄화대상물을 파쇄하는 장치이다. 또한, 이러한 상기 파쇄날(23)의 끝단에는 브러쉬(24)가 각각 형성되어, 상기 하우징(21) 내주연에 밀착되는 탄화가루를 긁어낼 수 있도록 할 수 있음이다.

상기 히팅자켓(27)은 전술된 하우징(21) 외벽에 열매체가 저장되어 설치되며, 열매체를 가열하기 위한 다수의 히터(H)가 내장설치되는 가열수단이며, 제 1, 2온도센서(28a, 28b)를 더 구비하여, 상기 제 1온도센서(28a)는 하우징(21) 내부의 온도, 제 2온도센서(28b)는 열매체의 온도를 각각 측정하여, 탄화부(20)의 온도제어 및 구동여부를 제어할 수 있도록 함과 동시에, 상기 탄화부(20) 내에서 안전사고 방지를 위한 과열방지센서(29) 또한 설치될 수 있음이다.

상기 열풍부(30)는 전술된 탄화부(20) 외부에 설치되는 것으로서, 탄화부(20) 내 공기 일부를 열풍으로 가열하여 탄화부(20) 내부에 보조열원으로 제공하기 위한 것이다.

상기 탄화부(20)의 히팅자켓(27)과 동시에 사용되거나, 히팅자켓(27)과 개별적으로 사용될 수 있다.

이러한 열풍부(30)는 열풍기(31), 노즐부(32), 순환라인(33), 필터배출부(34)를 포함한다.

상기 열풍기(31)는 별도의 순환팬(F)을 구비하며, 공기을 가열하는 가열장치로서, 상기 탄화부(20) 외부에 설치되는 것이고, 상기 노즐부(32)는 열풍기(31)와 연결되어 탄화부(20) 내 상부에 수평설치되되, 탄화부(20) 내부를 향해 다수의 열풍분사노즐을 길이방향으로 다수 형성하여, 열풍이 내부에 분사되도록 하는 것이다. 이렇게 분사되는 열풍의 온도는 200℃ 전후이다.

상기 순환라인(33)은 탄화부(20)와 열풍기(31)를 연결하는 공기의 이동관로로서, 탄화기 내부의 공기가 열풍기(31)로 순환되도록 하고, 공기가 외부로 배출가능토록 상기 촉매제 재투입부(50)와 연결설치되는 것이다.

상기 필터배출부(34)는 열풍부(30) 및 촉매제 재투입부(50)와 연결설치되어, 배출되는 탄화부(20) 내부의 공기, 먼지, 스팀의 악취가 제거되어 외부로 배출되도록 하는 것이다.

이때, 이러한 필터배출부(34)는 상기 열풍부(30)에서 필터배출부(34)측으로 공기 및 스팀의 유출입 여부를 제어하는 ON/OFF 형태의 제 1밸브(35)와, 상기 촉매제 재투입부(50)에서 필터배출부(34)측으로 먼지의 유출입 여부를 제어하는 ON/OFF 형태의 제 2밸브(36)가 구비된다.

상기 분리부(40)는 전술된 탄화부(20)에서 배출되는 배출물에서, 탄화대상물이 탄화된 가루형태의 탄화가루(탄화물)를 촉매제와 상호간 분리시켜, 상기 탄화가루가 펠렛형태로 사용처에 재사용될 수 있도록 하는 부분이다.

이를 위한 분리부(40)는 탄화가루와 촉매제를 진동에 의해 크기별로 구별하기 위한 진동기 및 매쉬장치가 구비될 수 있음이다.

상기 촉매제 재투입부(50)는 전술된 탄화부(20) 외부에 연결설치되어, 탄화부(20) 내에서 발생되는 먼지를 흡입하여 외부로 배출시키되, 상기 분리부(40)와도 연결설치되어, 먼지흡입시 발생된 흡입력에 의해, 상기 분리부(40)에서 분리된 촉매제를 흡입하여 탄화부(20) 내로 재투입되도록 하는 것이다.

더불어, 본 발명에서는 전술된 탄화부(20)의 최하단에 설치되어 무게를 측정함으로써, 측정무게를 사전설정무게와 비교하여, 탄화부(20)로 투입되는 탄화대상물의 투입양이 조절될 수 있도록 하는 로드셀부(60)가 더 구비될 수도 있음이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 공급라인 20: 탄화부
21: 하우징 22: 파쇄축
23: 파쇄날 24: 브러쉬
25: 교반모터 26: 교반장치
27: 히팅자켓 28a: 제 1온도센서
28b: 제 2온도센서 29: 과열방지센서
30: 열풍부 31: 열풍기
32: 노즐부 33: 순환라인
34: 필터배출부 35: 제 1밸브
36: 제 2밸브 40: 분리부
50: 촉매제 재투입부 60: 로드셀부

Claims

파쇄, 탈수, 건조공정을 순차적으로 거친 탄화대상물이 공급되는 공급라인(10);
상기 탄화대상물이 내부에 투입되어 파쇄 및 가열로 탄화되도록 하되, 내부는 150 ~ 200℃의 사전설정저온으로 가열되고, 열전달증대를 위한 촉매제가 내부에 함께 투입되는 탄화부(20);
상기 탄화부(20) 외부에 설치되되, 탄화부(20) 내 공기 일부를 열풍으로 가열하여 탄화부(20) 내부에 보조열원으로 제공하는 열풍부(30);
상기 탄화부(20)에서 배출되는 배출물에서, 탄화대상물이 탄화된 탄화가루를 촉매제와 상호간 분리시켜, 상기 탄화가루를 사용처에 제공하여 펠렛형태로 재사용될 수 있도록 하는 분리부(40);
상기 탄화부(20) 외부에 연결설치되어, 탄화부(20) 내에서 발생되는 먼지를 흡입하여 외부로 배출시키되, 먼지흡입시 발생된 흡입력에 의해, 상기 분리부(40)에서 분리된 촉매제를 흡입하여 탄화부(20) 내로 재투입시키는 촉매제 재투입부(50); 를 포함하여 이루어지며,
상기 탄화부(20)는
내부에 탄화공간을 형성하는 하우징(21);
상기 하우징(21) 내에서 길이방향으로 회전가능하게 설치되며, 파쇄축(22) 외주연에 다수의 파쇄날(23)이 형성되어 내부의 탄화대상물을 파쇄하는 교반장치(26);
상기 파쇄날(23)의 끝단에 각각 형성되어, 상기 하우징(21) 내주연에 밀착되는 탄화가루를 긁어낼 수 있도록 하는 브러쉬(24);
상기 하우징(21) 외벽에 열매체가 저장되어 설치되며, 열매체를 가열하기 위한 다수의 히터(H)가 내장설치되는 히팅자켓(27);
상기 하우징(21) 내부의 온도 및 열매체의 온도를 각각 측정하여, 탄화부(20)의 온도제어 및 구동여부를 제어하는 다수의 제 1, 2온도센서(28a, 28b);상기 탄화부(20) 내에서 설치되는 과열방지센서(29); 를 포함하여 이루어지며,
상기 열풍부(30)는
상기 탄화부(20) 외부에 설치되는 열풍기(31);
상기 열풍기(31)와 연결되어 탄화부(20) 내 상부에 설치되되, 다수의 열풍분사노즐을 길이방향으로 다수 형성하여, 열풍이 분사되도록 하는 노즐부(32);
상기 탄화부(20)와 열풍기(31)를 연결하여, 탄화기 내부의 공기가 열풍기(31)로 순환되도록 하고, 공기가 외부로 배출가능토록 상기 촉매제 재투입부(50)와 연결설치되는 순환라인(33);
상기 열풍부(30) 및 촉매제 재투입부(50)와 연결설치되어, 배출되는 탄화부(20) 내부의 공기, 먼지, 스팀의 악취가 제거되어 외부로 배출되도록 하는 필터배출부(34); 를 포함하여 이루어지며,
상기 필터배출부(34)는
상기 열풍부(30)에서 필터배출부(34)측으로 공기 및 스팀의 유출입 여부를 제어하는 제 1밸브(35);
상기 촉매제 재투입부(50)에서 필터배출부(34)측으로 먼지의 유출입 여부를 제어하는 제 2밸브(36); 가 구비되며,
상기 탄화부(20)의 최하단에 설치되어 무게를 측정함으로써, 측정무게를 사전설정무게와 비교하여, 탄화부(20)로 투입되는 탄화대상물의 투입양이 조절될 수 있도록 하는 로드셀부(60); 이 구비되며,
상기 분리부(40)는 탄화가루와 촉매제를 진동에 의해 크기별로 구별하기 위한 진동기 및 매쉬장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 저온 촉매방식 탄화기.
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