KR101345624B1 - 팜 열매의 부산물을 이용한 고체 바이오 연료 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료 제조방법은 팜 열매의 부산물 내 수분을 건조시키는 건조단계와, 상기 건조단계를 거친 팜 열매의 부산물을 파쇄하는 파쇄단계와, 상기 파쇄단계를 거친 팜 열매의 부산물과 물 및 전분을 혼합 탱크에 넣고 교반하여 섞는 혼합단계와, 상기 혼합단계에서 혼합된 재료를 가압기에서 1차적으로 가압하는 가압단계 및 상기 가압단계를 거친 재료를 금형에 투입하고 성형 프레스로 압축하여 고체 바이오 연료로 성형하는 압축 성형단계를 포함한다.

Description

팜 열매의 부산물을 이용한 고체 바이오 연료 및 이의 제조방법{The Bio-Solid Fuel Using A By-Prouct of Palm And Its Process of Manufactual}

본 발명은 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오 연료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팜 열매 부산물을 고밀도로 압축 성형하여 장시간 열을 발생시킬 수 있도록 한 팜 열매의 부산물을 이용한 고체 바이오연료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 팜 열매 부산물(EFM: Empty Fruit Bunch)은 팜 나무에서 팜 열매 송이가 채취되고, 팜 열매 송이에서 팜 열매를 제외한 나머지를 말한다.

상기 팜 열매 부산물은 바이오 매스(Bio MAss)로 각광받고 있다.

그러나 팜 열매 송이에서 팜 열매를 분리하고 나온 팜 열매 부산물의 양은 팜 열매 송이에서 약 22%를 차지하게 되므로 그 부피가 커서 처리하기 어렵고, 보관이 어려운 문제점이 있어서 연료로 재활용되지 못하고 폐기되는 문제점이 있었다.

종래에는 이러한 바이오 매스를 값싸고 공해가 없는 대체 연료로 사용하기 위한 연구가 꾸준히 진행되어 왔으며, 그 대표적인 방법으로 팜 열매의 부산물을 건조시킨 후 절단한 팜 섬유 다발을 볏짚처럼 쌓아두거나, 프레스로 압축하여 연료로 사용하는 방법이 제안되었다.

그러나 이러한 팜 열매 부산물을 이용한 바이오 연료는 부피가 커 성형이 제대로 이루어지지 않으며 성형 시간 또한 오래 걸리는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 팜 열매 부산물을 이용한 바이오 연료는 연소시간이 짧으며 열 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 팜 열매의 부산물을 고밀도로 압축 성형하여 장시간 열을 발생시킬 수 있으며, 열 효율성이 높은 팜 열매의 부산물을 이용한 고체 바이오연료 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료 제조방법은 팜 열매의 부산물 내 수분을 건조시키는 건조단계와, 상기 건조단계를 거친 팜 열매의 부산물을 파쇄하는 파쇄단계와, 상기 파쇄단계를 거친 팜 열매의 부산물과 물 및 전분을 혼합 탱크에 넣고 교반하여 섞는 혼합단계와, 혼합된 재료를 가압기에서 1차적으로 가압하는 가압단계 및 상기 가압단계를 거친 재료를 금형에 투입하고 성형 프레스로 압축하여 고체 바이오 연료로 성형하는 압축 성형단계를 포함한다.

여기서, 상기 혼합단계는 팜 열매의 부산물 100중량부에 대해, 물 10~20중량부, 전분 1~2중량부를 혼합탱크에 투입하여 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료는 수분함량이 10~20%인 팜 열매 부산물을 파쇄한 팜 입자 100중량부와 물 10~20중량부 및 전분 1~2중량부를 혼합하여 이루어지며, 상기 비율로 혼합된 재료를 성형기에 넣고 성형 프레스로 압축 성형되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오 연료의 외부 형상은 육면체 형상이고, 육면체의 모서리진 부분은 완만한 곡면을 형성하기 위해 모따기 처리된 것이 바람직하다.

그리고 상기 육면체의 각 면에는 공기통로 홈이 1개 이상 형성된 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

우선, 고밀도의 고체 바이오연료를 제작하여 최소한의 연료를 사용하여 고효율의 열을 발생시키며, 발열 시간을 장시간 유지할 수 있는 효과가 있다

또한 사용하고 남은 팜 열매의 부산물을 활용하여 고체 바이오 연료로 이용한다는 점에서 공해가 없고 친환경적이며, 제조 원가가 저렴한 효과가 있다.

도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료를 제조하는 과정의 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료의 외형을 나타낸 사시도.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 팜 열매의 부산물을 이용한 고체 바이오연료를 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.

여기서 팜 열매 부산물(EFM: Empty Fruit Bunch)이란 팜 나무에서 팜 열매 송이가 채취되고, 팜 열매 송이에서 팜 열매를 제외한 나머지를 말한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 팜 열매의 부산물을 이용한 고체 바이오연료의 제조방법은 건조단계, 파쇄단계, 혼합단계, 가압단계, 압축 성형단계로 이루어진다.

먼저 건조단계에 대해 설명하기로 한다.

상기 건조 단계는 팜 열매의 부산물 내 수분을 건조시키는 단계이다.

이는 후술할 파쇄단계를 용이하게 진행하기 위하여 팜 열매 부산물 내의 수분을 일정량 제거하는 것으로 바람직하게는 팜 열매 부산물 내 수분 함량을 5~20%로 낮추는 것이 적당하다.

이는 건조기를 이용하여 팜 열매 부산물을 건조하는 것이 바람직하며, 야외의 햇볕에 장시간 노출시켜 팜 열매 부산물을 건조할 수도 있다.

다음은 파쇄단계이다.

상기 파쇄단계는 상기 건조단계를 거친 팜 열매의 부산물을 파쇄하는 단계이다.

상기 건조된 팜 열매 부산물은 파쇄기에 투입되어 회전하는 칼날에 의해 일정 크기로 파쇄된다.

이때 팜 열매 부산물은 성형하기 적합한 크기인 20mm 미만으로 파쇄되는 것이 가장 바람직하며, 만약 20mm 이상으로 파쇄하는 경우 후술할 가압 단계 및 압축 성형단계에서 압축이 잘 되지 않으며 작업의 효율성이 떨어진다.

상기 파쇄된 팜 입자는 벨트 컨베이어로 이동되어 혼합 탱크로 투입된다.

다음은 혼합단계이다.

상기 혼합단계는 상기 파쇄단계를 거친 팜 열매의 부산물과 물 및 전분을 혼합 탱크에 넣고 교반하여 섞는 단계이다.

바람직한 실시 예에 의하면, 상기 혼합 탱크에는 수분을 공급하는 분무기와 전분 공급기 및 교반기가 구비되며, 상기 혼합 탱크 내로 공급된 물, 전분 및 팜 열매 부산물은 상기 교반기에 의해 혼합되게 된다.

여기서 상기 혼합 탱크 내에 물과 전분을 투입하는 이유는 후술할 압축 성형단계에서 재료가 잘 결속할 수 있도록 하기 위함이다.

바람직하게는 상기 혼합단계는 팜 열매의 부산물 100중량부에 대해, 물 10~20중량부, 전분 1~2중량부를 투입하여 혼합하도록 한다.

상기 수분은 팜 열매 부산물의 10~20중량부를 투입하였을 때 가장 결속력이 높으며, 상기 전분은 1중량부 미만이면 바인더로써의 기능이 미미하며, 2중량부 이상인 경우 연료의 제조 원가가 상승되므로 1~2중량부를 투입하였을 때 가장 경제적이면서 재료의 결속력을 극대화할 수 있다.

다음은 가압단계에 대해 설명하기로 한다.

상기 가압단계는 상기 혼합 단계에서 혼합된 재료를 가압기에서 1차적으로 가압하는 단계이다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 가압기에는 상하로 이동되는 에어 실린더가 구성되어 상기 가압기로 공급되는 팜 열매 부산물을 에어 실린더가 하강하여 1차적으로 다져주는 역할을 한다.

즉 상기 가압단계에서는 부피가 큰 상태의 팜 열매 부산물을 가압하여 후술할 압축 성형 단계로 진행되기 전 부피를 최소화하여 압축 성형단계에서 압축시간을 줄일 수 있으며, 성형 작업의 효율성을 높여준다.

다음은 압축 성형단계이다.

상기 압축 성형단계는 상기 가압단계를 거친 재료를 금형에 투입하고 프레스로 압축하여 고체 바이오 연료로 성형하는 단계이다.

바람직하게는 상기 프레스는 유압프레스기를 사용하여 상기 팜 열매 부산물을 초고압으로 가압하게 되어, 장시간 발열을 할 수 있도록 고밀도로 압축된 제품을 생산되도록 한다.

여기서 압축은 700~850톤(ton) 정도의 압력으로 이루어지는 것이 바람직하다.

만약 700톤 미만의 압력일 경우 압축이 잘 이루어지지 않으며, 800톤 이상의 압력일 경우 설비 상의 문제로 제조 비용이 증가할 수 있다.

다음으로 도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료의 외형을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료는 수분 함량이 10~20%인 팜 열매 부산물을 파쇄한 팜 입자 100중량부와 물 10~20중량부 및 전분 1~2중량부를 혼합하여 이루어지며, 상기 비율로 혼합된 재료를 성형기에 넣고 성형 프레스로 압축 성형되어 제작된다.

여기서 수분 함량이 10~20%인 팜 열매 부산물이란 건조 과정을 거친 것으로 팜 섬유 내에 수분 함량이 10~20% 정도인 것을 말한다.

그리고 상기 파쇄된 팜 입자는 약 20mm 미만의 크기인 것이 바람직하며 만약 20mm 이상으로 파쇄하는 경우 압축 성형작업을 할 때 압축이 잘 되지 않으며 작업의 효율성이 떨어진다.

그리고 상기 고체 바이오 연료(100)는 외부 형상이 육면체 형상이고, 육면체의 모서리진 부분은 완만한 곡면을 형성하기 위해 모따기(110)처리된 것이 바람직하다.

이와 같이 모따기(110)를 하는 이유는 고체 연료를 연소시 산소와의 접촉면을 증대시켜 연료가 장시간 발열할 수 있도록 하기 위함이다.

또한 상기 육면체의 각 면에는 길게 형성된 공기통로 홈(120)이 적어도 1개 이상 형성되는 것이 바람직하다.

이는 다수개의 고체연료가 각종 연소장치에 투입될 때 고체 연료들 사이로 공기가 잘 통과할 수 있도록 해줌으로써 연소 효율을 높이기 위함이다.

이상과 같이 본 발명은 팜 열매 부산물을 고밀도로 압축 성형하여 장시간 열을 발생시킬 수 있는 팜 열매의 부산물을 이용한 고체연료 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같이 본 고안의 기본적인 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 팜 열매의 부산물 내 수분을 건조시키는 건조단계;
   상기 건조단계를 거친 팜 열매의 부산물을 파쇄하는 파쇄단계;
   상기 파쇄단계를 거친 팜 열매의 부산물과 물 및 전분을 혼합 탱크에 넣고 교반하여 섞는 혼합단계;
   상기 혼합단계에서 혼합된 재료를 가압기에서 1차적으로 가압하는 가압단계; 및
   상기 가압단계를 거친 재료를 금형에 투입하고 성형 프레스로 압축하여 고체 바이오 연료로 성형하는 압축 성형단계;
   를 포함하는 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합단계는
   팜 열매의 부산물 100중량부에 대해, 물 10~20중량부, 전분 1~2중량부를 혼합탱크에 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료 제조방법.
3. 수분함량이 10~20%인 팜 열매 부산물을 파쇄한 팜 입자 100중량부와 물 10~20중량부 및 전분 1~2중량부를 혼합하여 이루어지며, 상기 비율로 혼합된 재료를 성형기에 넣고 성형 프레스로 압축 성형된 것을 특징으로 하는 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료.
4. 제3항에 있어서,
   팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오 연료의 외부 형상은 육면체 형상이고,
   육면체의 모서리진 부분은 완만한 곡면을 형성하기 위해 모따기 처리된 것을 특징으로 하는 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료.
5. 제4항에 있어서,
   상기 육면체의 각 면에는 공기통로 홈이 1개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 팜 열매 부산물을 이용한 고체 바이오연료.

Images