KR102509193B1 - 연속식 바이오매스 탄화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속식 바이오매스 탄화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 왕겨, 사탕수수 부산물, 우드칩 등의 바이오매스 원료를 가열과 냉각 구간을 연속적으로 이송하는 방식을 적용하여 바이오매스 원료를 건조, 반탄화 및 탄화시킬 수 있는 연속식 바이오매스 탄화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치는 바이오매스 원료가 투입 및 배출되는 탄화실(110)이 형성된 탄화실린더(120)가 다단 구조로 이루어진 탄화로(100); 각각의 탄화실(110)에 설치되어 해당 탄화실(110)로 투입된 바이오매스 원료를 타측으로 이송시켜 아래층의 탄화실(110)로 투입되도록 하는 원료이송부(200); 각각의 탄화실린더(120) 일측에 설치되어 각각의 원료이송부(200)를 개별 구동시키는 구동부(300); 상기 탄화실린더(120)들 중 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)에만 열을 공급하는 히팅부(400); 및 각각의 탄화실린더(120)에 연결되어 탄화실린더(120)로부터 배출되는 배기가스를 외부로 배출시키는 가스배출부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연속식 바이오매스 탄화장치{Apparatus for continuous carbonization biomass}
본 발명은 연속식 바이오매스 탄화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 왕겨, 사탕수수 부산물, 우드칩 등의 바이오매스 원료를 가열과 냉각 구간을 연속적으로 이송하는 방식을 적용하여 바이오매스 원료를 건조, 반탄화 및 탄화시킬 수 있는 연속식 바이오매스 탄화장치에 관한 것이다.
에너지 및 환경문제가 심화되면서 화석연료 자원을 대체할 수 있는 바이오매스에 대한 관심이 급부상하고 있다. 특히, 온실가스 감축을 위해 각국 정부 및 기업들은 대체 기술 및 자원 확보에 더욱 발빠른 행보를 보이고 있다. 이러한 가운데 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 쓰레기나 곡물, 농업부산물 등과 같은 바이오매스 자원이 에너지 및 환경 문제를 해결할 현실적 대안으로 부각되고 있다.
바이오매스는 자연계에 존재하는 유기물을 총칭한다. 바이오매스는 인류가 오랫동안 식량이나 에너지, 건축자재, 생활용품 등으로 사용해 온 대표적인 자원이다.
일반적인 바이오매스 원료는 다량의 수분을 포함하고 있기 때문에 이를 활용하기 위해서는 건조가 필수적이다. 또한, 이를 추가적인 연료 기반 소재로의 활용을 위해서는 수분을 제거하는 건조 공정과 함께 탄화 공정이 요구된다.
이렇게 탄화 공정을 거친 바이오매스 원료는 발열량이 우수하고, 표면에 발현된 소수성으로 인해 물에 잘 젖지 않고, 저장 및 운송이 용이한 장점이 있다.
최근 바이오매스 원료를 반탄화 제조하여 부피를 줄임으로써 경제성을 확보하기 위한 기술 및 장치가 지속적으로 개발되고 있다.
이러한 기술의 일예가 하기 문헌 1 내지 문헌 3에 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 연료공급부에 역흐름 다중 방해판 건조기를 설치하여 고수분 함유 고체연료를 1차 건조하고, 분쇄된 고체연료가 고리형(toroidal) 운동을 하면서 2차 건조 및 반탄화 할 수 있도록 반응기 내부로 주입되는 열풍이 반응기 벽면을 타고 흐르도록 한 역흐름 다중 방해판 건조기를 구비한 건조 반탄화 반응기 및 이를 이용한 고체연료의 건조 반탄화 방법에 대해 개시되어 있다.
하지만, 특허문헌 1의 경우 열풍을 적용하는 방식의 특성상 다양한 조건 및 형태의 원료를 그대로 적용하여 균일한 품질을 생산하기 어려운 단점이 있다.
특허문헌 2에는 한 쌍의 지지부재; 상기 한 쌍의 지지부재 사이에 설치되면서 상하로 소정 높이를 가지는 고정부재; 상기 고정부재에 의해 지지되도록 설치되면서 수평 방향으로 소정 길이를 가지도록 설치되는 메인하우징; 상기 메인하우징의 중심을 따라 수평으로 길이를 가지도록 설치되면서 양단이 상기 구동유닛에 의해 회전 가능하도록 설치되는 스크류유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 반탄화용 스크류 타입 반응기에 대해 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 2의 경우 폐열을 활용하기 때문에 폐열 열풍의 조건 조절이 어렵기 때문에 균일한 품질을 생산하기 어려운 단점이 있다.
특허문헌 3에는 상부에서는 바이오매스가 낙하해 하부로 통과하는 반탄화 장치; 및 상기 반탄화 장치의 하부에서 상부로 향하는 열풍을 주입하는 열풍기;를 포함하고, 상기 반탄화 장치는 다른 반탄화 장치와 적어도 일면을 맞대고 앞뒤로 연결된 형태로 복수로 포함되고, 상기 반탄화 장치는, 다른 반탄화 장치와 맞대는 면의 상부에 형성되는 상기 바이오매스가 통과할 수 있는 관통구; 내부에 하향 구배를 가지고 지그재그로 형성된 다수개의 방해판; 및 다른 반탄화 장치와 맞댄 일면의 상부에 열풍에 의해 부유하는 바이오매스를 뒤에 연결된 반탄화 장치로 투입하는 반사판; 상기 반탄화 장치에서 상기 바이오매스가 상기 방해판을 따라 지그재그로 낙하되며 건조되는 다단 건조 및 반탄화 반응기에 대해 개시되어 있다.
하지만, 특허문헌 3의 경우 다양한 구조를 적용하더라도 열풍을 공급하기 때문에 원료의 형태, 모양 및 수분 등에 의한 다양한 조건에서 균일한 제품의 생산이 어려울 뿐만 아니라, 열풍으로 인해 발화가 일어나거나 분진이 다량으로 발생되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1743503호(2017.05.30. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1902234호(2018.09.19. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-2107641호(2020.04.28. 등록)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 바이오매스 원료를 가열과 냉각 구간을 연속적으로 이송하는 방식에 따라 하나의 장치를 통해 바이오매스 원료를 건조, 반탄화 및 탄화시킬 수 있는 연속식 바이오매스 탄화장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 가열 구간에 해당하는 탄화실린더의 외부에 복수개의 히팅부를 설치하여 균일한 온도조건에서 바이오매스 원료의 탄화가 이루어지기 때문에 바이오매스 원료의 형태, 모양 및 수분 등에 영향을 적게 받는 연속식 바이오매스 탄화장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 다양한 바이오매스 원료 및 조건의 적용을 위하여 체류시간 및 온도조건 조절이 가능하며, 외부 산소의 유입을 최대한 차단함으로써 바이오매스 원료의 연소를 억제시킬 수 있는 연속식 바이오매스 탄화장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 바이오매스의 건조를 위하여 추가적으로 열원을 공급하는 장치가 불필요하여 장치의 소형화가 가능한 연속식 바이오매스 탄화장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치는 바이오매스 원료가 투입 및 배출되는 탄화실(110)이 형성된 탄화실린더(120)가 다단 구조로 이루어진 탄화로(100); 각각의 탄화실(110)에 설치되어 해당 탄화실(110)로 투입된 바이오매스 원료를 타측으로 이송시켜 아래층의 탄화실(110)로 투입되도록 하는 원료이송부(200); 각각의 탄화실린더(120) 일측에 설치되어 각각의 원료이송부(200)를 개별 구동시키는 구동부(300); 상기 탄화실린더(120)들 중 최상층에서부터 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)에만 열을 공급하는 히팅부(400); 각각의 탄화실린더(120)에 연결되어 탄화실린더(120)로부터 배출되는 배기가스를 외부로 배출시키는 가스배출부(500); 및 상기 탄화실린더(120)들 중 최상층에서부터 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 외부에만 탄화실(110)의 온도를 일정하게 유지하도록 설치되는 보온단열재(600);를 포함하고, 상기 히팅부(400)가 구비된 탄화실린더(120) 및 보온단열재(600)가 구비된 탄화실린더(120)는 각각 2개 이상이 구비되며, 상기 바이오매스 원료는 탄화실린더(120)들 중 최상층에서부터 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 히팅부(400)에 의해 가열되는 가열 구간과, 최상층에서부터 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 공랭식 열교환기에 의해 냉각되는 냉각 구간을 연속적으로 이송하면서 탄화되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄화실린더(120)의 일측에는 탄화실(110)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(130)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 탄화실린더(120)의 외부에는 보온단열재(600)를 지지하기 위한 단열재 지지수단(700)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열재 지지수단(700)은 상기 탄화실린더(120)의 상부 및 하부에 탄화실린더(120)의 길이방향을 따라 복수개로 이격 설치되며, 상기 탄화실린더(120)와 직교되는 방향으로 배치되는 지지프레임(710); 상기 지지프레임(710)의 양쪽 단부에 각각 설치되며, 보온단열재(600)가 삽입되는 결합홈(721)이 형성된 고정브라켓(720); 및 상기 고정브라켓(720)들 사이에 연결되는 연결바(730);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정브라켓(720)은 상기 탄화실린더(120)의 전후방에 배치되는 보온단열재(600)가 삽입되는 제1 고정브라켓(722); 상기 탄화실린더(120)의 상하부에 배치되는 보온단열재(600)가 삽입되는 제2 고정브라켓(723);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 탄화실린더(120)의 일단에는 한 쌍의 플랜지(140)가 구비되어 체결부재(150)에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원료이송부(200)는 구동부(300)에 의해 회전되는 회전축(210); 상기 회전축(210)의 외주면에 나선형으로 구성되어 회전축(210)의 회전 시 바이오매스 원료를 타측으로 이송시키는 스크류 날개(220);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크류 날개(220)에는 바이오매스 원료를 균일하게 탄화시키도록 봉 형태의 탄화 가이드바(221)가 복수개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부(300)는 상기 탄화실린더(120)의 외측에 설치되는 구동모터(310); 상기 구동모터(310)의 축에 결합되어 구동모터(310)의 회전속도를 감속하는 감속기(320);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히팅부(400)는 탄화실린더(120)를 감싸도록 설치되는 복수개의 세라믹 히터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스배출부(500)는 각각의 탄화실린더(120)에 연결되어 바이오매스 원료의 탄화 과정에서 발생된 배기가스를 외부로 배출시키는 가스배출관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치는 바이오매스 원료를 가열과 냉각 구간을 연속적으로 이송하는 방식에 따라 하나의 장치를 통해 바이오매스 원료를 건조, 반탄화 및 탄화시킬 수 있으며, 탄화물의 대량생산이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 가열 구간에 해당하는 탄화실린더의 외부에 복수개의 히팅부를 설치하여 균일한 온도조건에서 바이오매스 원료의 탄화가 이루어지기 때문에 바이오매스 원료의 형태, 모양 및 수분 등에 영향을 적게 받으므로 바이오매스 원료를 건조, 반탄화 및 탄화가 모두 가능하다는 효과가 있다.
또한, 다양한 바이오매스 원료 및 조건의 적용을 위하여 체류시간 및 온도조건 조절이 가능하며, 외부 산소의 유입을 최대한 차단함으로써 바이오매스 원료의 연소를 억제시켜 발화가 일어나는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 바이오매스의 건조를 위하여 추가적으로 열원을 공급하는 장치가 불필요하여 장치의 소형화가 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치를 나타낸 우측면도.
도 4는 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치를 나타낸 좌측면도.
도 5는 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치를 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치를 나타낸 정단면도.
도 7은 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치를 나타낸 평단면도.
도 8은 도 6의 A-A선 단면도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속식 바이오매스 탄화장치는 왕겨, 사탕수수 부산물, 우드칩 등의 바이오매스 원료를 가열과 냉각 구간을 연속적으로 이송하는 방식을 적용한 장치로서, 탄화로(100), 원료이송부(200), 구동부(300), 히팅부(400) 및 가스배출부(500)를 포함한다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 탄화로(100)는 바이오매스 원료가 투입 및 배출되는 탄화실(110)이 형성된 탄화실린더(120)가 다단 구조로 이루어진다.
부연하면, 상기 탄화로(100)는 내부에 바이오매스 원료가 투입되어 이송되면서 가열과 냉각되는 공간을 갖는 복수개의 탄화실(110)이 형성된 탄화실린더(120)가 다단 구조로 이루어진다.
상기 탄화실린더(120)는 바이오매스 원료의 종류에 따라 설치 개수가 변경될 수 있다.
상기 탄화실린더(120)의 일측에는 바이오매스 원료가 투입되는 투입구(121)가 돌출 형성되고, 타측에는 아래층 탄화실린더(120)로 바이오매스 원료를 이송시키기 위해 배출구(122)가 돌출 형성된다.
이때, 상층에 위치한 탄화실린더(120)의 배출구(122)에는 아래층 탄화실린더(120)의 투입구(121)가 연결되도록 설치되어 바이오매스 원료가 다단의 탄화실린더(120)를 따라 연속적으로 이송된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 탄화실린더(120)의 일측에는 탄화실(110)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(130)가 설치된다.
상기 탄화실(110)은 바이오매스 원료의 탄화를 위하여 일정한 온도로 유지되어야 한다. 이를 위해 탄화실린더(120)의 외면 일측에 온도센서(130)가 설치된다. 상기 온도센서(130)에 의해 감지된 신호는 제어부에 전달된다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탄화실린더(120)의 일단에는 한 쌍의 플랜지(140)가 구비되어 체결부재(150)에 의해 상호 결합된다. 상기 체결부재(150)는 볼트, 너트 등이 사용될 수 있다.
즉, 한 쌍의 플랜지(140)가 체결부재(150)에 의해 상호 결합 및 분리 가능하도록 구성됨으로써 탄화실린더(120) 내에서 바이오매스 원료 탄화 시 발생된 이물질을 외부로 쉽게 배출할 수 있다.
한편, 최상층에서부터 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)는 히팅부(400)에 의해 가열되고, 최상층에서부터 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)는 공랭식 열교환에 의해 냉각되는 구조로 이루어진다.
상기 최상층에서부터 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)를 공랭식으로 냉각하는 이유는 가스가 있는 상태에서 냉각이 이루어줘야 바이오매스 원료가 식혀진 상태로 배출되는 경우 산소를 접하더라도 불이 붙지 않으며, 별도의 건조장치없이도 고른 탄화 성능을 발휘하여 바이오매스 원료의 탄화 질도 향상시킬 수 있기 때문이다.
상기에서와 같이, 본 발명은 바이오매스 원료를 가열과 냉각 구간을 연속적으로 이송하는 방식을 적용하여 바이오매스 원료를 건조, 반탄화 및 탄화시킬 수 있으며, 탄화물의 대량생산이 가능한 장점이 있다.
또한, 다양한 바이오매스 원료 및 조건의 적용을 위하여 체류시간 및 온도조건 조절이 가능하며, 외부 산소의 유입을 최대한 차단함으로써 바이오매스 원료의 연소를 억제하여 발화가 일어나는 것을 방지한다.
한편, 최상층에서부터 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 외부에는 탄화실(110)의 온도를 일정하게 유지하도록 보온단열재(600)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 보온단열재(600)는 탄화실린더(120)의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하는 한편 급격한 온도차가 발생하지 않도록 하여 온도차에 의한 바이오매스 원료의 탄화 불량을 미연에 방지한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 탄화실린더(120)의 외부에는 보온단열재(600)를 지지하기 위한 단열재 지지수단(700)이 설치된다.
이러한 단열재 지지수단(700)은 지지프레임(710), 고정브라켓(720) 및 연결바(730)를 포함하여 구성된다.
상기 지지프레임(710)은 상기 탄화실린더(120)의 상부 및 하부에 탄화실린더(120)의 길이방향을 따라 복수개로 이격 설치된다. 또한, 상기 지지프레임(710)은 상기 탄화실린더(120)와 직교되는 방향으로 배치된다.
상기 고정브라켓(720)은 상기 지지프레임(710)의 양쪽 단부에 각각 설치되며, 보온단열재(600)가 삽입되는 결합홈(721)이 형성된다. 이러한 고정브라켓(720)은 "ㄷ" 자 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고정브라켓(720)은 상기 탄화실린더(120)의 전후방에 배치되는 보온단열재(600)가 삽입되는 제1 고정브라켓(722)과, 상기 탄화실린더(120)의 상하부에 배치되는 보온단열재(600)가 삽입되는 제2 고정브라켓(723)을 포함한다.
상기 연결바(730)는 상기 고정브라켓(720)들 사이에 연결되는 것으로, 단부에는 상기 고정브라켓(720)의 내면에 고정되는 고정판(731)이 일체로 형성된다. 상기 고정판(731)은 연결바(730) 보다 넓은 폭으로 형성되며, 상기 고정브라켓(720)에 볼트 등을 이용하여 고정된다.
상기와 같은 구성을 갖는 단열재 지지수단(700)은 보온단열재(600)가 설치되는 짝수층의 탄화실린더(120)에만 설치되어도 상관없지만, 바람직하게는 모든 탄화실린더에 설치되는 것이 좋다.
이처럼, 상기 단열재 지지수단(700)을 통해 탄화실린더(120)의 전후방 및 상하부에 각각 배치되는 보온단열재(600)의 설치 작업을 측방향에서 수행할 수 있으므로 작업성을 크게 향상시키는 한편 보온단열재(600)를 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 원료이송부(200)는 각각의 탄화실(110)에 설치되어 해당 탄화실(110)로 투입된 바이오매스 원료를 타측으로 이송시켜 아래층의 탄화실(110)로 투입되도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 원료이송부(200)는 구동부(300)에 의해 회전되는 회전축(210)과, 상기 회전축(210)의 외주면에 나선형으로 구성되어 회전축(210)의 회전 시 바이오매스 원료를 타측으로 이송시키는 스크류 날개(220)를 포함한다.
이러한 원료이송부(200)에 의해 탄화실(110) 내에서 이송되는 바이오매스 원료가 덩어리를 형성하거나 어느 한쪽에 쌓이는 현상을 방지하여 이송 효율을 향상시킨다. 또한, 탄화실린더(120)의 투입구(121)와 배출구(122)에서 유입되는 산소를 최대한 차단시켜 탄화실린더(120) 내부의 산소농도를 5~8% 이내로 유지할 수 있도록 한다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스크류 날개(220)에는 바이오매스 원료를 균일하게 탄화시키도록 봉 형태의 탄화 가이드바(221)가 복수개로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 탄화 가이드바(221)는 스크류 날개(220)별로 2개가 상호 대칭되게 이격 배치되며, 길이가 약 30㎜ 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 탄화 가이드바(221)의 형태를 한정한 이유는 탄화 가이드바(221)가 봉 형태가 아닌 각형으로 이루어질 경우 바이오매스 원료가 쪼개지는 문제점이 발생하기 때문에 이를 미연에 방지하기 위함이다.
또한, 상기 탄화 가이드바(221)의 설치 개수를 한정한 이유는 탄화 가이드바(221)가 형성되지 않은 경우에 비해 상대적으로 대량의 바이오매스 원료를 탄화시킬 수 있고, 탄화실린더(120)의 짧은 이송구간에서도 바이오매스 원료를 균일하게 탄화시킬 수 있기 때문이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(300)는 각각의 탄화실린더(120) 일측에 설치되어 각각의 원료이송부(200)를 개별 구동시킨다.
상기 구동부(300)는 상기 탄화실린더(120)의 외측에 설치되는 구동모터(310)와, 상기 구동모터(310)의 축에 결합되어 구동모터(310)의 회전속도를 감속하는 감속기(320)를 포함한다.
예를 들면, 최상층에서부터 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 외측에 설치된 구동모터(310)는 정회전을 하고, 최상층에서 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 외측에 설치된 구동모터(310)는 역회전을 하여 원료이송부(200)가 동시에 상호 반대 반향으로 회전하게 된다.
이러한 구동부(300)는 다단으로 설치된 탄화실린더(120)의 원료이송부(200)를 동시에 같은 속도로 회전하도록 하여 균일한 양의 바이오매스 원료가 일정한 속도로 탄화실린더(120)를 따라 이송하여 탄화 효율을 높일 수 있으며, 구동모터(310)의 회전 속도를 조정하여 투입구(121)를 통해 투입된 바이오매스 원료의 양에 따라 바이오매스 원료의 이송속도를 조절하여 탄화 효율을 높일 수 있다.
상기 히팅부(400)는 상기 탄화실린더(120)들 중 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)에만 열을 공급한다.
이러한 히팅부(400)는 탄화실린더(120)를 감싸도록 설치되는 복수개의 세라믹 히터로 구성될 수 있으며, 세라믹 히터를 이용하는 경우 단시간에 고온의 열을 발생할 수 있고, 열전도율이 높다는 장점이 있다.
상기 히팅부(400)를 통해 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)에 열을 공급함으로써 해당 탄화실린더(120)의 탄화실(110)로 이송되는 바이오매스 원료를 탄화시킨다.
특히, 상기 히팅부(400)에 의해 열이 공급되는 최상층에서부터 홀수층의 탄화실린더(120)는 무산소 환경에서 250~400℃의 온도로 바이오매스 원료를 탄화시킨다.
이처럼, 가열 구간에 해당하는 최상층에서부터 홀수층 탄화실린더(120)의 외부에 복수개의 히팅부(400)를 설치하여 균일한 온도조건에서 바이오매스 원료의 탄화가 이루어지기 때문에 바이오매스 원료의 형태, 모양 및 수분 등에 영향을 적게 받으므로 바이오매스 원료를 건조, 반탄화 및 탄화가 모두 가능한 장점이 있다.
상기 가스배출부(500)는 각각의 탄화실린더(120)에 연결되어 탄화실린더(120)로부터 배출되는 배기가스를 외부로 배출시킨다.
상기 가스배출부(500)는 각각의 탄화실린더(120)에 연결되어 바이오매스 원료의 탄화 과정에서 발생된 가스와 먼지 등의 이물질을 외부로 배출시키는 가스배출관으로 구성된다.
한편, 본 발명의 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 탄화로(100)의 일측에는 상기 구동부(300) 및 히팅부(400)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)가 설치될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
100 : 탄화로 110 : 탄화실
120 : 탄화실린더 121 : 투입구
122 : 배출구 130 : 온도센서
140 : 플랜지 150 : 체결부재
200 : 원료이송부 210 : 회전축
220 : 스크류 날개 221 : 탄화 가이드바
300 : 구동부 310 : 구동모터
320 : 감속기 400 : 히팅부
500 : 가스배출부 600 : 보온단열재
700 : 단열재 지지수단 710 : 지지프레임
720 : 고정브라켓 721 : 결합홈
722 : 제1 고정브라켓 723 : 제2 고정브라켓
730 : 연결바 731 : 고정판

Claims (13)

  1. 바이오매스 원료가 투입 및 배출되는 탄화실(110)이 형성된 탄화실린더(120)가 다단 구조로 이루어진 탄화로(100);
    각각의 탄화실(110)에 설치되어 해당 탄화실(110)로 투입된 바이오매스 원료를 타측으로 이송시켜 아래층의 탄화실(110)로 투입되도록 하는 원료이송부(200);
    각각의 탄화실린더(120) 일측에 설치되어 각각의 원료이송부(200)를 개별 구동시키는 구동부(300);
    상기 탄화실린더(120)들 중 최상층에서부터 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)에만 열을 공급하는 히팅부(400);
    각각의 탄화실린더(120)에 연결되어 탄화실린더(120)로부터 배출되는 배기가스를 외부로 배출시키는 가스배출부(500); 및
    상기 탄화실린더(120)들 중 최상층에서부터 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 외부에만 탄화실(110)의 온도를 일정하게 유지하도록 설치되는 보온단열재(600);를 포함하고,
    상기 히팅부(400)가 구비된 탄화실린더(120) 및 보온단열재(600)가 구비된 탄화실린더(120)는 각각 2개 이상이 구비되며,
    상기 바이오매스 원료는 탄화실린더(120)들 중 최상층에서부터 홀수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 히팅부(400)에 의해 가열되는 가열 구간과, 최상층에서부터 짝수층에 해당하는 탄화실린더(120)의 공랭식 열교환기에 의해 냉각되는 냉각 구간을 연속적으로 이송하면서 탄화되는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화실린더(120)의 일측에는 탄화실(110)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(130)가 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화실린더(120)의 외부에는 보온단열재(600)를 지지하기 위한 단열재 지지수단(700)이 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 단열재 지지수단(700)은 상기 탄화실린더(120)의 상부 및 하부에 탄화실린더(120)의 길이방향을 따라 복수개로 이격 설치되며, 상기 탄화실린더(120)와 직교되는 방향으로 배치되는 지지프레임(710);
    상기 지지프레임(710)의 양쪽 단부에 각각 설치되며, 보온단열재(600)가 삽입되는 결합홈(721)이 형성된 고정브라켓(720); 및
    상기 고정브라켓(720)들 사이에 연결되는 연결바(730);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고정브라켓(720)은 상기 탄화실린더(120)의 전후방에 배치되는 보온단열재(600)가 삽입되는 제1 고정브라켓(722);
    상기 탄화실린더(120)의 상하부에 배치되는 보온단열재(600)가 삽입되는 제2 고정브라켓(723);을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화실린더(120)의 일단에는 한 쌍의 플랜지(140)가 구비되어 체결부재(150)에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 원료이송부(200)는 구동부(300)에 의해 회전되는 회전축(210);
    상기 회전축(210)의 외주면에 나선형으로 구성되어 회전축(210)의 회전 시 바이오매스 원료를 타측으로 이송시키는 스크류 날개(220);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스크류 날개(220)에는 바이오매스 원료를 균일하게 탄화시키도록 봉 형태의 탄화 가이드바(221)가 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부(300)는 상기 탄화실린더(120)의 외측에 설치되는 구동모터(310);
    상기 구동모터(310)의 축에 결합되어 구동모터(310)의 회전속도를 감속하는 감속기(320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅부(400)는 탄화실린더(120)를 감싸도록 설치되는 복수개의 세라믹 히터로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스배출부(500)는 각각의 탄화실린더(120)에 연결되어 바이오매스 원료의 탄화 과정에서 발생된 배기가스를 외부로 배출시키는 가스배출관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속식 바이오매스 탄화장치.
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