KR101014791B1

KR101014791B1 - 왕겨 탄화장치

Info

Publication number: KR101014791B1
Application number: KR1020090016779A
Authority: KR
Inventors: 이권수
Original assignee: 이권수
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2011-02-15
Also published as: KR20100097901A

Abstract

본 발명은 왕겨 탄화장치에 관한 것으로서, 그 주요 구성은 외부에서 왕겨를 공급하기 위한 왕겨공급기; 상기 왕겨공급기에서 투입되는 왕겨를 내부로 이송하면서 점차 가열하여 연소시킴으로써 탄화 왕겨를 생산하도록 되어 있는 탄화기; 제1 연관 및 제2 연관을 통해 상기 탄화기에 연결되어 상기 탄화기에서 발생되어 상기 제1 연관을 통해 유입되는 상대적으로 저온인 습윤가스를 상기 탄화기에서 발생되어 상기 제2 연관을 통해 유입되는 상대적으로 고온인 연소가스에 의해 가열하여 재연소시키도록 되어 있는 재연소기; 상기 재연소기의 배기관에 연결되어 상기 재연소기 내부에서 재연소되어 상기 배기관을 통해 유입되는 재연소가스로부터 슬러지를 분리시켜 제거하도록 되어 있는 슬러지분리기; 및 상기 슬러지분리기의 배기관에 연결되어 상기 슬러지분리기에서 배출되는 청정가스의 열을 건조에 사용하도록 되어 있는 건조용 설비;로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 위와 같은 구성에 따르면 왕겨의 탄화효율을 향상시킬 수 있음은 물론이고, 왕겨 탄화 시 발생하는 배출가스를 청정한 열원으로 재활용할 수 있으므로 에너지 효율의 향상을 기대할 수 있게 된다.

왕겨, 탄화, 건조, 연소, 재연소

Description

왕겨 탄화장치{Rice hulls carbonizing apparatus}

본 발명은 왕겨 탄화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄화기 내에서 왕겨가 연소되는 과정을 이원화하여 왕겨의 탄화효율을 높이고, 왕겨 탄화 과정에서 발생하는 가스를 청정 처리함으로써 배출가스를 열원으로 선용할 수 있도록 한 왕겨 탄화장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕겨란 벼 껍질을 이르는 용어로서, 탄화시켜 즉, 재로 만들어 주조공정이나 제강공정에서 보온재로 널리 사용한다.

이러한 탄화 왕겨를 제조하기 위해 종전에는 실용신안등록 출원 제20-2000-0010928호에 개시된 "왕겨를 이용한 보온재의 제조장치"와 같은 왕겨 탄화장치가 제안된 바 있으며, 이 왕겨 탄화장치(101)는 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이 크게 탄화기(103), 이송장치(105), 분쇄장치(107), 포장장치(109), 및 액화장치(111)로 이루어져 있다.

따라서, 종래의 왕겨 탄화장치(101)는 호퍼(113)를 통해 탄화기(103)로 투입된 왕겨를 이송스크류(117)에 의해 이송시키면서 히터(115,116)에 의해 가열하여 연소시킨 뒤, 이송장치(105)를 통해 분쇄장치(107)로 투입하여 분쇄시킨 다음, 포장장치(109)에서 포장을 하여 반출하도록 되어 있으며, 이와 같은 왕겨 탄화과정에서 발생한 연소가스를 액화장치(111)의 냉각기(119)에 의해 응축시켜 오일 즉, 탄화증기액을 만들게 된다.

그런데, 위와 같은 종래의 왕겨 탄화장치(101)는 하나의 몸체로 된 탄화기(103)를 통해 왕겨를 연소시키기 때문에, 왕겨의 건조와 탄화가 동시에 이루어지므로 탄화기(103) 앞부분에서 가열되는 왕겨에서 발생되는 습윤가스와 뒷부분에서 가열되는 왕겨에서 발생되는 연소가스가 뒤섞여 탄화효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 탄화 왕겨의 제조에 따른 부산물로서 왕겨의 연소가스 즉, 탄화증기의 화학적 성분에만 주목하여 목초액과 같은 탄화증기액을 얻도록 되어 있으나, 이 과정에서 연소가스를 냉각기(119)에 의해 냉각시킴으로써 연소가스가 가지고 있는 열을 모두 소멸시키게 되므로, 왕겨를 탄화시키는 과정에서 에너지를 효율적으로 이용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 탄화장치(103) 내에서 왕겨를 이송하는 이송스크류(117)가 일반적인 이송스크류와 같이 날개가 연속되는 나선 형태로 되어 있으므로, 이송 시 왕겨의 교반이 원활하게 이루어지지 않아 왕겨의 탄화가 불균일하게 발생되는 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 왕겨 탄화장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 탄화기 내에서의 왕겨 연소과정을 건조와 연소로 이원화시켜 구분함으로써 왕겨의 탄화효율을 높이고, 왕겨 탄화 과정에서 발생하는 가스를 청정 처리함으로써 배출가스를 건조용 설비 등에 공급하여 열원으로 선용할 수 있도록 하며, 탄화기 내에서 왕겨를 이송하는 이송스크류의 형태를 개선함으로써 왕겨의 건조 또는 탄화효율을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위해, 외부에서 왕겨를 공급하기 위한 왕겨공급기; 상기 왕겨공급기에서 투입되는 왕겨를 내부로 이송하면서 점차 가열하여 연소시킴으로써 탄화 왕겨를 생산하도록 되어 있는 탄화기; 제1 연관 및 제2 연관을 통해 상기 탄화기에 연결되어 상기 탄화기에서 발생되어 상기 제1 연관을 통해 유입되는 상대적으로 저온인 습윤가스를 상기 탄화기에서 발생되어 상기 제2 연관을 통해 유입되는 상대적으로 고온인 연소가스에 의해 가열하여 재연소시키도록 되어 있는 재연소기; 상기 재연소기의 배기관에 연결되어 상기 재연소기 내부에서 재연소되어 상기 배기관을 통해 유입되는 재연소가스로부터 슬러지를 분리시켜 제거하도록 되어 있는 슬러지분리기; 및 상기 슬러지분리기의 배기관에 연결되어 상기 슬러지분리기에서 배출되는 청정가스의 열을 건조에 사용하도록 되어 있는 건조용 설비;로 이루어지는 왕겨 탄화장치를 제공한다.

또한, 상기 탄화기 내에는 길이방향으로 길게 형성된 절결부를 사이에 두고 원주방향으로 이격되도록 배열된 다수의 날개를 구비하고 있는 제1 및 제2 이송스 크류가 설치되어, 상기 왕겨공급기로부터 투입된 상기 왕겨를 이송과 동시에 교반하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄화기는, 내부에 설치된 상기 제1 이송스크류에 의해 상기 왕겨공급기에서 상류단 일측으로 투입되는 왕겨를 하류단으로 이송하도록 되어 있는 제1 탄화관; 내부에 설치된 상기 제2 이송스크류에 의해 상기 제1 탄화관의 하류단에서 상류단 일측으로 투입되는 왕겨를 하류단으로 이송하도록 되어 있는 제2 탄화관; 및 상기 제1 및 제2 탄화관 외주면에 설치되어 제1 및 제2 탄화관 내부의 왕겨를 가열하도록 되어 있는 복수의 히터;로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수의 히터는 상기 제1 및 제2 탄화관 외주면에 장착되는 밴드히터인 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 왕겨 탄화장치에 의하면, 왕겨가 건조될 때 발생되는 습윤가스와 연소될 때 발생되는 연소가스가 탄화기 내에서 뒤섞이지 않도록 하여 왕겨의 탄화효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 왕겨 건조 시 발생하는 상대적으로 저온인 습윤가스를 연소 시 발생하는 상대적으로 고온인 연소가스에 의해 재연소시켜 청정화함으로써 왕겨 탄화 시 최종적으로 배출되는 배출가스를 청정 열원으로 재활용할 수 있게 되므로, 왕겨 탄화를 위해 투입되는 에너지의 효율을 배가시킬 수 있게 된다.

또한, 탄화기 내에서 왕겨를 이송하는 이송스크류의 날개 형태가 절결부로 인해 불연속하는 나선 형태로 배열되어 이송스크류에 의해 왕겨의 이송과 교반을 동시에 수행할 수 있게 되므로 왕겨의 탄화효율을 일층 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 절결부를 갖는 날개 형태로 인해 습윤가스 및 연소가스의 흐름이 좋아져 에너지 절감효과를 극대화할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 탄화관이 상하로 배열되어 전체 탄화관의 길이가 절반으로 짧아지기 때문에 좁은 공간에도 설치가 용이하므로, 차량 등에 실어 이동용으로 제작할 수도 있고, 따라서 실용성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 설비의 제작비용이나 소비전력을 줄여 탄화 왕겨 즉, 왕겨숯 또는 탄화비료의 생산효율성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕겨 탄화장치를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 왕겨 탄화장치는 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 탄화기(3), 재연소기(5), 및 슬러지분리기(7)로 이루어지는 바, 선택적으로 건조용 설비(9)가 추가될 수 있다.

여기에서, 먼저 탄화기(3)는 외부에서 투입된 왕겨를 연소시켜 탄화시키는 부분으로서, 내부로 투입된 왕겨를 점차적으로 가열함으로써 연소시키도록 되어 있는 바, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 탄화관(31), 제2 탄화관(32), 및 복수의 히터(33)로 이루어져 있다.

여기에서, 상기 제1 탄화관 및 제2 탄화관(31,32)은 도 3에 도시된 바와 같이, 전후로 길게 연장된 원통형의 통체로서, 내부에 제1 및 제2 이송스크류(35,36) 가 각각 축선방향으로 설치되어 있다. 이때, 제1 탄화관(31)은 상류단의 외주벽면 상단에 왕겨(10)를 투입하기 위한 호퍼(41)가 장착되어 있으며, 따라서 호퍼(41)로부터 상류단에 투입되는 왕겨를 하류단으로 이송하게 된다. 또한, 제2 탄화관(32)은 도 3에 도시된 것처럼 제1 탄화관(31)의 아래쪽에 배치되어 상류단이 제1 탄화관(31)의 하류측단에 연결됨으로써 제1 탄화관(31)에서 건조된 왕겨를 상류단에 투입하여 하류단으로 이송하도록 되어 있다. 또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 탄화관(31)은 왕겨 건조 시 발생하는 습윤 가스를 배출하기 위해, 제2 탄화관(32)은 왕겨 연소 시 발생하는 연소가스를 배출하기 위해 재연소기(5)의 제1 연관(51) 및 제2 연관(52)과 각각 연결되어 있으며, 제2 연관(52)의 앞쪽에 제3 연관(54)이 연결될 수도 있다. 이때, 제3 연관(54)은 그 상류단이 제1 탄화관(31)의 상류단에, 그 하류단이 제2 연관(52)을 통해 제2 탄화관(32)에 연결됨으로써 제2 탄화관(32)에서 발생한 연소가스를 일부 제1 탄화관(31)의 상류단으로 우회시켜 제1 탄화관(31) 상류측에서의 가열을 촉진시킬 수 있다. 한편, 탄화관(31,32)에는 온도계를 장착하여 히터(33)의 온도를 미세하게 조절할 수 있도록 함으로써 목축액의 생산량 및 품질을 세밀하게 조절할 수도 있다.

이때, 제1 및 제2 이송스크류(35,36) 각각은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 중심축(43)의 외주면에 복수의 날개(37)가 용접 등에 의해 부착되어 있는 바, 각각의 날개(37)는 중심축선에 대해 일정각도 예컨대, 45ㅀ 각도로 경사진 상태에서 예컨대, 도 5에 도시된 것처럼 원주방향으로 120ㅀ 간격을 두고 이격되어 배열되어 있는데, 이와 같은 간격을 확보하기 위해 각각의 날개(37)에는 절결부(39)가 길이방향으로 길게 가공되어 있다.

또한, 상기 복수의 히터(33)는 제1 및 제2 탄화관(31,32) 내부로 투입된 왕겨를 점차적으로 가열함으로써 건조 및 연소시키는 수단으로서, 제1 및 제2 탄화관(31,32)의 외주면에 설치되어 있는 바, 보다 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 탄화관(31)의 상류 및 하류측 둘레부분 그리고 제2 탄화관(32)의 상류측에 각각 장착되어 있는데, 이때, 복수의 히터(33)로는 가열효율을 높이기 위해서 제1 탄화관 및 제2 탄화관(31,32) 둘레에 밀착되는 밴드히터를 채용하는 것이 바람직하다.

한편, 제2 탄화관(32)의 아래쪽에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 탄화관(32) 내부에서 연소되어 하류단으로 이송된 탄화 왕겨를 수납용기(47)까지 이송하는 U자형관과 같은 이송수단(45)이 설치되어 있는데, 이 이송수단(45)은 제2 탄화관(32)의 출구포트(49)로부터 수납용기(47)까지 길게 연장되어 통상의 이송스크류(46)에 의해 이송하는 동안 탄화 왕겨(20)를 냉각시키는 역할도 겸하도록 되어 있다. 이때, 이송수단(45)의 제2 탄화관(32) 출구포트(49) 측에는 분사노즐(38)이 장착되어 있는 바, 이 분사노즐(38)에 의해 물이나 발효분뇨를 분사하게 되면, 물의 경우 탄화 왕겨(20) 즉, 왕겨숯을 얻을 수 있게 되고, 발효분뇨의 경우에는 탄화비료를 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 재연소기(5)는 탄화기(3)의 제1 탄화관(31)에서 발생된 습윤가스를 제2 탄화관(32)에서 발생된 연소가스에 의해 재연소시키는 부분으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 연관(51)을 통해 제1 탄화관(31)의 상류에, 제2 연 관(52)을 통해 제2 탄화관(32)의 상류에 각각 연결되어 있다. 따라서, 제1 연관(51)을 통해 재연소기(5) 안으로 유입된 예컨대 200℃ 정도 되는 상대적으로 저온인 습윤가스는 제2 연관(52)을 통해 재연소기(5) 안으로 유입된 예컨대 400℃ 정도 되는 상대적으로 고온인 연소가스에 의해 재차 연소된다.

끝으로, 상기 슬러지분리기(7)는 도 2에 도시된 바와 같이, 재연소기(5) 내부에서 재연소된 후 유입되는 재연소가스로부터 슬러지(S)를 분리시켜 제거하는 부분으로서, 재연소기(5)의 배기관(53)이 상단에 연결되어 있으며, 상면 중앙에 슬러지(S)가 제거된 청정가스를 배출하기 위한 배기관(71)이 돌출되어 있는데, 바람직하게는 도 6에 도시된 바와 같은 사이클론이 채용되는 바, 일반적인 사이클론의 구성과 다르지 않으므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 슬러지분리기(7)에서 배출되는 청정가스는 상당한 열량을 보유하므로, 이 고온의 청정가스를 이용할 수 있도록 배기관(71)의 말단에는 다양한 종류의 설비가 연결될 수 있으며, 그 한 예로서, 도 2에 도시된 것처럼 건조용 설비(9)를 연결하여 곡물의 건조 등에 널리 이용할 수 있다.

이제, 위와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕겨 탄화장치의 작용을 설명한다.

본 발명의 왕겨 탄화장치(1)에 의해 왕겨를 탄화시키기 위해서는 먼저 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 호퍼(41)를 통해 왕겨 탄화기(1)의 제1 탄화관(31) 안으로 왕겨(10)를 투입한다.

제1 탄화관(31) 상류단 내부로 투입된 왕겨는 제1 이송스크류(35)에 의해 교 반되면서 점차 하류측으로 이송되며, 이송되는 도중에 히터(33)에 의해 예컨대 250℃ 정도로 가열되어 건조되는데, 이때 발생되는 다량의 그을음과 습윤가스는 제1 연관(51)을 통해 재연소기(5)로 유출된다.

한편, 제1 이송스크류(35)에 의해 제1 탄화관(31)의 하류단으로 이송된 왕겨는 예컨대 300℃ 정도까지 가열되어 연소되며, 연소된 상태로 출구포트(48)를 통해 제2 탄화관(32)으로 투입된다. 제2 탄화관(32)으로 투입된 건조 왕겨는 제2 이송스크류(36)에 의해 제2 탄화관(32) 하류단으로 이송된다.

제2 이송스크류(36)에 의해 교반되면서 제2 탄화관(32) 하류단으로 이송되는 건조왕겨는 이송되는 도중에 히터(33)에 의해 예컨대 350 내지 400℃까지 계속해서 가열되어 연소되며, 이때 발생된 건조한 연소가스는 제2 연관(52)을 통해 재연소기(5)로 유출된다. 한편, 제2 이송스크류(36)에 의해 제2 탄화관(32)의 하류단으로 이송된 탄화 왕겨는 출구포트(49)를 통해 U자형 단면 형상을 갖는 이송수단(45) 위로 토출된다.

이와 같이 이송수단(45) 위로 토출된 탄화 왕겨는 이송수단(45)에 의해 수납용기(47) 쪽으로 이송되며, 이송되는 도중에 충분히 냉각되어 수납용기(47) 내에 수용됨으로써 생산이 완료된다.

한편, 제1 연관(51)을 통해 재연소기(5)로 유입된 상대적으로 저온인 습윤가스는 제2 연관(52)을 통해 재연소기(5)로 유입된 상대적으로 고온인 연소가스에 의해 재차 연소됨으로써 열을 발생시키며, 습윤가스의 흰색 연기를 사라지게 한다. 이때, 발생되는 열은 집열하여 열원으로 사용할 수 있으며, 냉각팬 등을 설치해 방 열 제거할 수도 있다.

이와 같이 재연소기(5) 내에서 2차 연소에 따라 발생한 연소가스는 대기 중으로 배출되기 전에 배기관(53)을 통해 슬러지분리기(7)로 유입되며, 슬러지분리기(7)로 유입된 2차 연소가스는 도 6에 도시된 것처럼 일반적인 사이클론에서와 같이 슬러지분리기(7)에 의해 가스와 슬러지(S)로 분리되어 가스는 배기관(71)을 통해 외부로 배출되며, 슬러지(S)는 슬러지용기(73)에 수용된다. 이때, 배기관(71)을 통해 배출되는 청정가스는 고온이므로, 그대로 대기 중에 방출하지 않고 건조용 설비(9) 등으로 전달하여 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 1은 종래의 왕겨 탄화장치가 적용된 왕겨를 이용한 보온재의 제조장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 왕겨 탄화장치를 도시한 개략도.

도 3은 도 2에 도시된 탄화기의 상세도.

도 4는 도 3에 도시된 이송스크류의 사시도.

도 5는 도 4의 측면도.

도 6은 도 2에 도시된 슬러지분리기의 상세도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 왕겨 탄화장치 3 : 탄화기

5 : 재연소기 7 : 슬러지분리기

9 : 건조용 설비 10 : 왕겨

20 : 탄화 왕겨 31,32 : 제1 및 제2 탄화관

33, 34 : 제1 및 제2 히터 35, 36 : 제1 및 제2 이송스크류

37 : 이송스크류 날개 38 : 분사노즐

39 : 절결부 41 : 호퍼

45 : 이송수단 51, 52, 54 : 제1, 제2, 및 제3 연관

53, 71 : 배기관

Claims

외부에서 왕겨를 공급하기 위한 왕겨공급기(2);

상기 왕겨공급기(2)에서 투입되는 왕겨를 내부로 이송하면서 점차 가열하여 연소시킴으로써 탄화 왕겨를 생산하도록 되어 있는 탄화기(3);

제1 연관(51) 및 제2 연관(52)을 통해 상기 탄화기(3)에 연결되어 상기 탄화기(3)에서 발생되어 상기 제1 연관(51)을 통해 유입되는 상대적으로 저온인 습윤가스를 상기 탄화기(3)에서 발생되어 상기 제2 연관(52)을 통해 유입되는 상대적으로 고온인 연소가스에 의해 가열하여 재연소시키도록 되어 있는 재연소기(5);

상기 재연소기(5)의 배기관(53)에 연결되어 상기 재연소기(5) 내부에서 재연소되어 상기 배기관(53)을 통해 유입되는 재연소가스로부터 슬러지(S)를 분리시켜 제거하도록 되어 있는 슬러지분리기(7); 및

상기 슬러지분리기(7)의 배기관(71)에 연결되어 상기 슬러지분리기(7)에서 배출되는 청정가스의 열을 건조에 사용하도록 되어 있는 건조용 설비(9);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕겨 탄화장치.
제1 항에 있어서,

상기 탄화기(3) 내에는 길이방향으로 길게 형성된 절결부(39)를 사이에 두고 원주방향으로 이격되도록 배열된 다수의 날개(37)를 구비하고 있는 제1 및 제2 이송스크류(35,36)가 설치되어, 상기 왕겨공급기(2)로부터 투입된 상기 왕겨(10)를 이송과 동시에 교반하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕겨 탄화장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

상기 탄화기(3)는,

내부에 설치된 상기 제1 이송스크류(35)에 의해 상기 왕겨공급기(2)에서 상류단 일측으로 투입되는 왕겨를 하류단으로 이송하도록 되어 있는 제1 탄화관(31);

내부에 설치된 상기 제2 이송스크류(36)에 의해 상기 제1 탄화관(31)의 하류단에서 상류단 일측으로 투입되는 왕겨를 하류단으로 이송하도록 되어 있는 제2 탄화관(32); 및

상기 제1 및 제2 탄화관(31,32) 외주면에 설치되어 제1 및 제2 탄화관(31,32) 내부의 왕겨를 가열하도록 되어 있는 복수의 히터(33);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕겨 탄화장치.
제3 항에 있어서,

상기 제2 탄화관(32)은 상기 제1 탄화관(31)의 상류단과 연결된 제3 연관(54)을 통해 상기 제2 탄화관(32)에서 발생한 연소가스의 일부를 제1 탄화관(31)의 상류단으로 우회시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕겨 탄화장치.
제3 항에 있어서,

상기 복수의 히터(33)는 상기 제1 및 제2 탄화관(31,32) 외주면에 장착되는 밴드히터인 것을 특징으로 하는 왕겨 탄화장치.
제3 항에 있어서,

상기 탄화기(3)의 제2 탄화관(32) 출구포트(49) 측에는 분사노즐(38)이 장착되어 상기 출구포트(49)에서 토출된 탄화왕겨에 물을 분사하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕겨 탄화장치.
제3 항에 있어서,

상기 탄화기(3)의 제2 탄화관(32) 출구포트(49) 측에는 분사노즐(38)이 장착되어 상기 출구포트(49)에서 토출된 탄화왕겨에 발효분뇨를 분사하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕겨 탄화장치.