KR102561051B1 - Manufacturing method of eco-friendly bio solid fuel using textile leather printed sludge - Google Patents
Manufacturing method of eco-friendly bio solid fuel using textile leather printed sludge Download PDFInfo
- Publication number
- KR102561051B1 KR102561051B1 KR1020210028419A KR20210028419A KR102561051B1 KR 102561051 B1 KR102561051 B1 KR 102561051B1 KR 1020210028419 A KR1020210028419 A KR 1020210028419A KR 20210028419 A KR20210028419 A KR 20210028419A KR 102561051 B1 KR102561051 B1 KR 102561051B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sludge
- solid fuel
- leather
- water
- textile
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/48—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on industrial residues and waste materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/06—Halogens; Compounds thereof
- B01J27/08—Halides
- B01J27/10—Chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
- C10L5/36—Shape
- C10L5/363—Pellets or granulates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
- C10L5/442—Wood or forestry waste
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
- C10L9/086—Hydrothermal carbonization
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2230/00—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole
- C10L2230/04—Catalyst added to fuel stream to improve a reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/08—Drying or removing water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/78—Recycling of wood or furniture waste
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Treatment And Processing Of Natural Fur Or Leather (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
본 발명은 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조방법에 관한 것으로, 특히 피혁, 섬유, 나염 슬러지; 및 목질계 성분;을 1mm~30mm 크기로 분쇄하여 원료로 공급하는 단계; 상기 분쇄된 원료를 촉매 및 물과 혼합하는 단계; 상기 물과 혼합된 원료를 산소를 차단하고 교반기가 갖추어진 반응로 안에서 온도 180-260℃, 압력 10-35bar, 총수분량은 70-80%를 유지하여 1-4시간 동안 수열탄화 반응시키는 단계; 상기 수열탄화 공정에서 생성되는 고형 연료의 수분을 분리하는 단계를 포함하는 친환경 바이오 고형연료의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에서는 염색슬러지(피혁, 나염, 섬유)를 분쇄하여 산 촉매 및 물과 함께 수열탄화 압력용기에 인입시켜 열원을 통해 압력용기를 아임계수까지 상승시켜 수열탄화(Hydrothermal Carbonization)를 통해 고형 연료를 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for producing eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge, particularly leather, fiber, printing sludge; and a wood-based component; pulverizing into a size of 1 mm to 30 mm and supplying it as a raw material; mixing the pulverized raw material with a catalyst and water; Hydrothermal carbonizing the raw material mixed with water for 1-4 hours by blocking oxygen and maintaining a temperature of 180-260 ° C, a pressure of 10-35 bar, and a total moisture content of 70-80% in a reactor equipped with an agitator; It relates to a method for producing an eco-friendly bio solid fuel comprising the step of separating moisture from the solid fuel produced in the hydrothermal carbonization process.
In the embodiment of the present invention, dyeing sludge (leather, textile printing, fiber) is pulverized and introduced into a hydrothermal carbonization pressure vessel together with an acid catalyst and water, and the pressure vessel is raised to subcritical water through a heat source through hydrothermal carbonization. Solid fuel can be produced.
Description
본 발명은 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조방법에 관한 것으로, 특히 피혁, 섬유, 나염 슬러지; 및 목질계 성분을 분쇄하여 산 촉매 및 물과 함께 수열탄화 압력용기에 인입시켜 열원을 통해 압력용기를 아임계수까지 상승시켜 수열탄화(Hydrothermal Carbonization)를 통해 고형 연료를 제조하는, 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge, particularly leather, fiber, printing sludge; And pulverizing wood-based components and introducing them into a hydrothermal carbonization pressure vessel together with an acid catalyst and water to raise the pressure vessel to subcritical water through a heat source to produce solid fuel through hydrothermal carbonization. Fiber leather printing sludge It relates to a method for manufacturing an eco-friendly bio-solid fuel.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The information described below merely provides background information related to the present invention and does not constitute prior art.
피혁산업은 원료피를 가공 처리하여 가죽원단을 생산하는 제혁산업으로, 준비공정인 수적에서부터 최종 완성품의 도장공정까지 여러 가지 화학적 처리와 다양한 물리적 작용을 통해 의류, 신발, 가공 및 지갑, 벨트 등 일상 생활용품을 비롯한 자동차, 쇼파, 침대, 카페트 내장재에 이르기까지 관련 섬유/피혁제품을 생산하는 산업이다.The leather industry is a tanning industry that processes raw material hides to produce leather fabrics. From soaking as a preparation process to the painting process of the final finished product, various chemical treatments and various physical actions are used in daily life such as clothing, shoes, processing, and wallets and belts. It is an industry that produces related textile/leather products ranging from household items to automobiles, sofas, beds, and carpet interior materials.
피혁 제조 공정 중에 발생되는 고형 폐기물은 원료피 중량대비 50%수준이며, 특히 대부분 소각 또는 매립 처리로 인하여 환경적인 문제점을 유발시키고 있다.Solid waste generated during the leather manufacturing process is about 50% of the weight of the raw hide, and in particular, most of them are incinerated or landfilled, causing environmental problems.
피혁 공정에서 발생되는 폐기물은 위탁기관을 통해 별도 또는 공동 처리하는데 처리비용 부담이 높으며 소각 및 해양투기 처리 방법에 의해 연간 처리 비용이 300억원 규모에 다다르고 있는 실정이다. Wastes generated in the leather process are treated separately or jointly through consignment agencies, but the treatment cost burden is high, and the annual treatment cost is approaching 30 billion won due to incineration and ocean dumping treatment methods.
염색폐수슬러지는 섬유 제조시설 중에서 폐수 배출량이 가장 많으며, 폐수중의 오염물질 농도는 높은 편에 속한다. Dyeing wastewater sludge discharges the most wastewater among textile manufacturing facilities, and the concentration of pollutants in wastewater is high.
염색 원단은 먼저 호발, 정련, 표백공정을 통해 불순물이 제거된 후 염색 및 후처리 공정을 거친다. The dyed fabric is first subjected to dyeing and post-processing after impurities are removed through desizing, scouring, and bleaching processes.
호발, 정련, 표백 등 전처리 공정에서는 원단에 포함된 호제 및 처리 약품이 폐수에 포함되어 발생하며, 전체적으로 높은 온도, pH, 유기물 함량을 갖는다.In pretreatment processes such as desizing, scouring, and bleaching, sizing agents and treatment chemicals included in fabrics are included in wastewater and have high temperature, pH, and organic matter content as a whole.
원단가공 공정에 따라 다소 상이하나 전분 아크릴, 왁스 등이 주로 사용되기 때문에 이러한 성분이 폐수에 포함된다. 또한 염색공정 및 후처리 공정에서 염료, 염, 계면활성제 등이 포함된 폐수가 발생하며 슬러지에도 포함된다. Although it is somewhat different depending on the fabric processing process, since starch acrylic and wax are mainly used, these components are included in the wastewater. In addition, wastewater containing dyes, salts, surfactants, etc. is generated in the dyeing process and post-treatment process, and is included in the sludge.
염색산업의 폐수처리 공정에서는 응집공정의 화학 슬러지와 활성슬러지 공정의 잉여슬러지가 발생된다. 이러한 슬러지의 발생량은 폐수 응집제의 종류 및 사용량, 폐수공정의 운전 효율 등에 의해 결정된다. In the wastewater treatment process of the dyeing industry, chemical sludge from the flocculation process and surplus sludge from the activated sludge process are generated. The amount of sludge produced is determined by the type and amount of wastewater coagulant used, and the operating efficiency of the wastewater process.
국내 염색공단 전체에서 발생하고 있는 염색폐수슬러지는 약 270,000톤/년 이며 대부분 해역 배출을 하고 있다. The dyeing wastewater sludge generated in the entire domestic dyeing complex is about 270,000 tons/year, and most of it is discharged to the sea.
염색공단에서 발생하는 슬러지는 폐수의 처리 방법에 따라 2종류로 분류되며, 화학적 처리법에 의해 폐수처리 한 후 발생한 슬러지는 화학슬러지, 미생물 처리법에 의해 발생한 슬러지를 미생물 슬러지로 분류되어진다.The sludge generated in the dyeing complex is classified into two types according to the wastewater treatment method, and the sludge generated after wastewater treatment by chemical treatment is classified as chemical sludge, and the sludge generated by microbial treatment is classified as microbial sludge.
한편, 전 세계적으로 대부분 폐기물을 35%는 땅 및 바다, 산 등에 매립한다. On the other hand, 35% of most waste worldwide is landfilled in land, sea, and mountains.
이중 폐기물의 15~20%는 재활용 및 퇴비화를 통해 회수되거나 소각된다.Of these, 15-20% of waste is recovered through recycling and composting or incinerated.
국내에 슬러지 및 폐기물은 매립비용만으로 대략 14~23만원/Ton대로 염색업체들의 기업 운영에 대한 영향을 주고 있다. 또한, 악취발생 등 민원으로 인해 반입을 전면불허 하면서 매립으로 비용이 2배 이상 상승할 것으로 보여 진다.Sludge and waste in Korea affect the business operation of dyeing companies at approximately 140,000 ~ 230,000 won / ton with landfill costs alone. In addition, it is expected that the cost will more than double due to landfilling, while importation is completely prohibited due to civil complaints such as odor.
염색 및 피혁슬러지 등을 활용하여 연료를 만들거나 에너지화를 하는 다양한 기술이 있다. There are various technologies for making fuel or energy using dyeing and leather sludge.
이러한 기술 중 대표적으로는 슬러지를 건조하는 기술방법과 두 번째로는 탄화 및 반탄화 공정 방법이 있으며, 마지막으로는 수열탄화 공정기술이 있다. Among these technologies, there is a method of drying sludge, a carbonization and torrefaction process method secondly, and a hydrothermal carbonization process technology.
건조하는 기술방법으로 처리하는 경우, 예비 건조기에서 나염, 섬유 및 피혁슬러지는 함수율을 약 84%(Max)에서 함수율 75%까지 건조 후 열풍 건조기에서 탄화에 필요한 함수율인 15%까지 되도록 한다. In the case of processing by the drying technique, the moisture content of printing, fiber and leather sludge in the preliminary dryer is dried from about 84% (Max) to 75%, and then dried in a hot air dryer to 15%, which is the moisture content required for carbonization.
또한 염색산업은 염료를 원료로 하여 피염물에 화학적, 물리화학적 반응을 통해 빛의 선택 흡수 성능을 장기적으로 남아 있게 함으로써 색을 나타내게 하는 산업이다. In addition, the dyeing industry is an industry that uses dyes as raw materials to show colors by maintaining the selective absorption of light for a long period of time through chemical and physicochemical reactions in dyed materials.
염색 가공공정에서 발생되는 오염물질은 염색 과정의 염료를 비롯하여 염료의 분산 상태를 유지시켜주기 위한 계면활성제, 염료의 염착 효율을 높이기 위한 캐리어 용매와 기타 호발, 정련, 표백, 감량 공정에서 발생하는 유기성 오염물질이 있으며, 생산 규모에 비하여 용수 사용이 많아 폐수 발생이 많고 오염물질의 부하가 높아 대표적 악성폐수슬러지로 분류된다. Contaminants generated in the dyeing process include the dye in the dyeing process, a surfactant to maintain the dispersion of the dye, a carrier solvent to increase the dyeing efficiency, and other organic substances generated in the desizing, scouring, bleaching, and weight loss processes. There are pollutants, and the use of water is high compared to the production scale, so wastewater is generated and the load of pollutants is high, so it is classified as a representative malignant wastewater sludge.
현재 국내에서의 염색 및 피혁슬러지 처리방법은 해양투기 및 토양매립으로 처리되어지고 있다. 특히 피혁슬러지를 소각처리 할 경우 폐기물 내에 포함되어 있는 화학물질로 변질될 우려가 많아 소각방법으로는 처리가 곤란하다. Currently, dyeing and leather sludge treatment methods in Korea are being treated by ocean dumping and soil reclamation. In particular, when leather sludge is incinerated, it is difficult to treat it by incineration because there is a high risk of deterioration into chemicals contained in waste.
현재 pilot plant수준의 설비로 피혁 및 염색슬러지 활용에 대해 기초시험하고 있으며, 수열탄화설비를 국내의 염색 및 피혁슬러지 처리방법으로 적용을 시도하고 있다. Currently, basic tests are being conducted on the use of leather and dyed sludge with facilities at the pilot plant level, and hydrothermal carbonization facilities are being tried as domestic dyeing and leather sludge treatment methods.
따라서 섬유, 나염, 피혁공정에서의 발생되는 오염물질을 최소화하는 청정생산기법의 도입과 화학 및 생물학적 폐수처리공정에서의 오염물질을 줄이는 기술개발과 아울러 발생된 폐기물을 친환경적으로 무해화하고 재활용이 가능하도록 경제적으로 처리 처분하는 기술개발이 필요하다.Therefore, it is possible to introduce clean production techniques that minimize pollutants generated in textile, printing, and leather processes, develop technology to reduce pollutants in chemical and biological wastewater treatment processes, and harmlessly and recycle generated wastes in an eco-friendly way. It is necessary to develop technology to treat and dispose of waste economically.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피혁, 섬유, 나염 슬러지; 및 목질계 성분을 분쇄하여 산 촉매 및 물과 함께 수열탄화 압력용기에 인입시켜 열원을 통해 압력용기를 아임계수까지 상승시켜 수열탄화(Hydrothermal Carbonization)를 통해 고형 연료를 제조하는, 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is leather, fiber, printing sludge; And pulverizing wood-based components and introducing them into a hydrothermal carbonization pressure vessel together with an acid catalyst and water to raise the pressure vessel to subcritical water through a heat source to produce solid fuel through hydrothermal carbonization. Fiber leather printing sludge It is to provide a manufacturing apparatus and manufacturing method of an eco-friendly bio solid fuel using.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명을 통해 달성한 바이오 고형연료 제조 방법은,In order to achieve the above object, the biosolid fuel production method achieved through the present invention is,
피혁, 섬유, 나염 슬러지; 및 목질계 성분;을 1mm~30mm 크기로 분쇄하여 원료로 공급하는 단계;leather, textile, printing sludge; and a wood-based component; pulverizing into a size of 1 mm to 30 mm and supplying it as a raw material;
상기 분쇄된 원료를 촉매 및 물과 혼합하는 단계;mixing the pulverized raw material with a catalyst and water;
상기 물과 혼합된 원료를 산소를 차단하고 교반기가 갖추어진 반응로 안에서 온도 180-260℃, 압력 10-35bar, 총수분량은 70-80%를 유지하여 1-4시간 동안 수열탄화 반응시키는 단계;Hydrothermal carbonizing the raw material mixed with water for 1-4 hours by blocking oxygen and maintaining a temperature of 180-260 ° C, a pressure of 10-35 bar, and a total moisture content of 70-80% in a reactor equipped with an agitator;
상기 수열탄화 공정에서 생성되는 고형 연료의 수분을 분리하는 단계를 포함한다.and separating moisture from the solid fuel produced in the hydrothermal carbonization process.
상기 고형연료 표면에 남아 있는 수분을 제거하는 건조 공정을 진행하는 단계;Conducting a drying process to remove moisture remaining on the surface of the solid fuel;
상기 건조된 고형 연료의 분말을 펠렛 형태의 고형연료로 만드는 단계를 더 포함한다.Further comprising the step of making the powder of the dried solid fuel into a solid fuel in the form of a pellet.
상기 피혁, 섬유, 나염 슬러지; 40 내지 70 중량부 및 목질계 성분; 30 내지 60 중량부를 사용하는 것을 특징으로 한다.the leather, fiber, and printing sludge; 40 to 70 parts by weight and a wood-based component; It is characterized by using 30 to 60 parts by weight.
상기 촉매는 황산, 염산, 인산, 염산 또는 질산을 포함하는 것을 특징으로 한다.The catalyst is characterized in that it comprises sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid or nitric acid.
상기 촉매는 염화계열 촉매를 포함하는 것을 특징으로 한다.The catalyst is characterized in that it comprises a chloride-based catalyst.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명을 통해 달성한 바이오 고형연료 제조 장치는,Bio solid fuel production device achieved through the present invention in order to achieve the above object,
피혁, 섬유, 나염 슬러지; 및 목질계 성분; 원료를 분쇄하여 공급하기 위한 분쇄기;leather, textile, textile printing sludge; and wood-based components; A grinder for pulverizing and supplying raw materials;
물과 촉매를 공급하기 위한 급수탱크;A water supply tank for supplying water and catalyst;
상기 물과 혼합된 원료를 산소를 차단하고 교반기가 갖추어진 반응로 안에서 교반하면서 온도 180-260℃, 압력 10-35bar, 총수분량은 70-80%를 유지하여 1-4시간 동안 수열탄화공정을 진행하는 수열탄화조;A hydrothermal carbonization process was performed for 1-4 hours while maintaining the temperature of 180-260 ° C, pressure of 10-35 bar, and total moisture of 70-80% while cutting off oxygen and stirring the raw material mixed with water in a reactor equipped with an agitator. Hydrothermal carbonization tank in progress;
상기 수열탄화조의 상기 수열탄화 공정에서 생성되는 고형 연료의 수분을 분리하는 고액 분리기;a solid-liquid separator separating water from the solid fuel generated in the hydrothermal carbonization process of the hydrothermal carbonization tank;
상기 고형연료 표면에 남아 있는 수분을 제거하는 건조기;a dryer for removing moisture remaining on the surface of the solid fuel;
상기 건조된 고형 연료의 분말을 펠렛 형태의 고형연료로 만드는 펠렛 제조기를 포함한다.And a pellet maker for making the powder of the dried solid fuel into a solid fuel in the form of pellets.
상기 피혁, 섬유, 나염 슬러지; 40 내지 70 중량부 및 목질계 성분; 30 내지 60 중량부를 사용하는 것을 특징으로 한다.the leather, fiber, and printing sludge; 40 to 70 parts by weight and a wood-based component; It is characterized by using 30 to 60 parts by weight.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 하이브리드 바이오 고형연료를 제공한다.In addition, the present invention provides a hybrid bio-solid fuel prepared by the above production method.
본 발명의 실시예에서, 염색슬러지(피혁, 나염, 섬유)를 분쇄하여 목질계 성분 및 산 촉매 및 물과 함께 수열탄화 압력용기에 인입시켜 열원을 통해 압력용기를 아임계수까지 상승시켜 수열탄화(Hydrothermal Carbonization)를 통해 고형 연료를 제조하는, 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, dyeing sludge (leather, textile printing, fiber) is pulverized and introduced into a hydrothermal carbonization pressure vessel together with wood-based components, an acid catalyst, and water, and the pressure vessel is raised to subcritical water through a heat source to hydrothermal carbonization ( It is possible to provide an apparatus and method for manufacturing eco-friendly bio solid fuel using fiber leather printing sludge, which produces solid fuel through hydrothermal carbonization).
또한, 본 발명의 실시예에서는 피혁 및 섬유슬러지를 활용하여 고급 석탄급(4,500kcal/kg) 열량을 초과하는 하이브리드 바이오 고형연료를 제공할 수 있으며, 환경오염, 배기오염수치(백연)등 줄일 수 있는 효과도 볼 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, it is possible to provide a hybrid bio-solid fuel that exceeds the calorific value of high-grade coal (4,500 kcal/kg) by utilizing leather and fiber sludge, and can reduce environmental pollution and exhaust pollution levels (white smoke). effect can be seen.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조방법을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of an apparatus for manufacturing eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a method for producing an eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for manufacturing eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치는,Referring to FIG. 1, an apparatus for manufacturing eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge according to an embodiment of the present invention,
피혁, 섬유, 나염 슬러지; 및 목질계 성분;을 분쇄하여 공급하기 위한 분쇄기(10);leather, textile, printing sludge; and a wood-based component; a grinder 10 for pulverizing and supplying;
물과 촉매를 공급하기 위한 급수탱크(60);A water supply tank 60 for supplying water and catalyst;
상기 물과 혼합된 원료를 산소를 차단하고 교반기가 갖추어진 반응로 안에서 교반하면서 온도 180-260℃, 압력 10-35bar, 총수분량은 70-80%를 유지하여 1-4시간 동안 수열탄화공정을 진행하는 수열탄화조(20);A hydrothermal carbonization process was performed for 1-4 hours while maintaining the temperature of 180-260 ° C, pressure of 10-35 bar, and total moisture of 70-80% while cutting off oxygen and stirring the raw material mixed with water in a reactor equipped with an agitator. Hydrothermal carbonization tank 20 to proceed;
상기 수열탄화조(20)의 상기 수열탄화 공정에서 생성되는 고형 연료의 수분을 분리하는 고액 분리기(30);a solid-liquid separator 30 separating water from solid fuel generated in the hydrothermal carbonization process of the hydrothermal carbonization tank 20;
상기 고형연료 표면에 남아 있는 수분을 제거하는 건조기(40);Dryer 40 for removing moisture remaining on the surface of the solid fuel;
상기 건조된 고형 연료의 분말을 펠렛 형태의 고형연료로 만드는 펠렛 제조기(50)를 포함한다.It includes a pellet maker 50 for making the powder of the dried solid fuel into a solid fuel in the form of pellets.
상기 촉매는 황산, 염산, 인산, 염산 또는 질산을 포함하는 것을 특징으로 하며, 바람직하기로는 황산 또는 염산을 포함한다,The catalyst is characterized in that it comprises sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid or nitric acid, preferably sulfuric acid or hydrochloric acid,
또한 상기 촉매는 염화계열(염화철 또는 염화칼슘) 촉매를 포함할 수 있다. 바람직하기로 상기 염화계열 촉매는 염화제이철(FeCl3)인 것이다.In addition, the catalyst may include a chloride-based (iron chloride or calcium chloride) catalyst. Preferably, the chloride-based catalyst is ferric chloride (FeCl 3 ).
본 발명에서는 원료로서 피혁, 섬유, 나염 슬러지; 40 내지 60 중량부 및 목질계 성분; 30 내지 60 중량부를 사용하는 것이 좋다. 바람직하기로 목질계 성분 40 내지 60 중량부를 사용하는 것이 좋다. 또한 바람직하기로 피혁 슬러지 20 내지 60 중량부, 섬유 슬러지 0 내지 20 중량부, 나염 슬러지 0 내지 20 중량부의 비율로 사용하는 것이 좋다. 더욱 바람직하기로 피혁 슬러지 30 내지 60 중량부, 섬유 슬러지 0 내지 10 중량부, 나염 슬러지 2 내지 20 중량부의 비율로 사용하는 것이 좋다. 이 경우 고급 석탄급(4,500kcal/kg) 열량을 초과하는 하이브리드 바이오 고형연료를 제공할 수 있다.In the present invention, leather, fiber, and textile printing sludge as raw materials; 40 to 60 parts by weight and a wood-based component; It is preferable to use 30 to 60 parts by weight. Preferably, 40 to 60 parts by weight of the wood-based component is used. In addition, it is preferable to use at a ratio of 20 to 60 parts by weight of leather sludge, 0 to 20 parts by weight of fiber sludge, and 0 to 20 parts by weight of printing sludge. More preferably, 30 to 60 parts by weight of leather sludge, 0 to 10 parts by weight of fiber sludge, and 2 to 20 parts by weight of textile sludge are preferably used. In this case, it is possible to provide a hybrid bio-solid fuel that exceeds the calorific value of high-grade coal (4,500 kcal/kg).
본 발명에서 상기 목질계 성분은 톱밥, 목재칩, 열매 부산물 또는 셀룰로오즈 성분을 포함하는 생활 폐기물을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.In the present invention, the wood-based component may be used alone or in combination with sawdust, wood chips, fruit by-products, or household waste including a cellulosic component.
상기 원료의 입도사이즈는 1mm~30mm 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 한다.The particle size of the raw material is characterized in that it is pulverized to a size of 1mm ~ 30mm.
이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the apparatus for manufacturing eco-friendly bio-solid fuel using fiber leather printing sludge according to an embodiment of the present invention having such a configuration will be described as follows.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조방법을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a method for producing an eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge according to an embodiment of the present invention.
먼저, 분쇄기(10)는 피혁, 섬유, 나염 슬러지; 및 목질계 성분;을 1mm~30mm 크기로 분쇄하여 원료로 공급한다(S210).First, the crusher 10 is leather, fiber, printing sludge; and wood-based components; are pulverized into a size of 1 mm to 30 mm and supplied as raw materials (S210).
그리고 나서, 분쇄기(10)는 상기 분쇄된 원료를 촉매 및 물과 혼합하여 수열탄화조(20)에 공급한다(S220).Then, the grinder 10 mixes the pulverized raw material with a catalyst and water and supplies it to the hydrothermal carbonization tank 20 (S220).
수열탄화조(20)는 상기 물과 혼합된 원료를 산소를 차단하고 교반기가 갖추어진 반응로 안에서 온도 180-260℃, 압력 10-35bar, 총수분량은 70-80%를 유지하여 1-4시간 동안 수열탄화 반응시킨다(S230).The hydrothermal carbonization tank 20 blocks oxygen from the raw material mixed with the water and maintains a temperature of 180-260 ° C, a pressure of 10-35 bar, and a total water content of 70-80% in a reactor equipped with an agitator for 1-4 hours. During the hydrothermal carbonization reaction (S230).
다음, 고액 분리기(30)는 상기 수열탄화 공정에서 생성되는 고형 연료의 수분을 분리한다(S240). 여기서 분리된 수분인 용수는 촉매와 함께 다시 분쇄기(10)로 피드백 된다. 필요에 따라 용수 및 촉매 공급기가 사용될 수 있다 Next, the solid-liquid separator 30 separates moisture from the solid fuel generated in the hydrothermal carbonization process (S240). Water, which is the moisture separated here, is fed back to the grinder 10 together with the catalyst. Water and catalyst feeders can be used as needed
다음, 건조기(40)는 고액 분리기(30)에서 수분이 분리된 상기 고형연료 표면에 남아 있는 수분을 제거하는 건조 공정을 진행한다(S250).Next, the dryer 40 performs a drying process of removing moisture remaining on the surface of the solid fuel from which moisture is separated in the solid-liquid separator 30 (S250).
그리고 나서, 펠렛 제조기(50)는 상기 건조된 고형 연료의 분말을 펠렛 형태의 고형연료로 만든다(S260).Then, the pellet maker 50 makes the powder of the dried solid fuel into a solid fuel in the form of pellets (S260).
상기 과정에서 수열탄화조(20)의 역할을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.The role of the hydrothermal carbonization tank 20 in the above process will be described in more detail as follows.
물은 온도와 압력에 따라 형태가 변화하는 특징을 가지는데 180~260℃, 10~50bar에서 임계점을 가진다. 임계점 이상의 온도와 압력 범위에서는 초임계로 고온, 고압의 짙은 수증기 형태를 보인다. 아임계수는 물의 임계온도 이상, 임계압력 이하의 고온 중압의 증기 형태와 물의 임계온도 이하 및 포화 증기압 이상의 중온 중압의 물을 뜻한다. Water has a characteristic of changing its shape depending on temperature and pressure, and has a critical point at 180 ~ 260 ℃ and 10 ~ 50 bar. In the temperature and pressure range above the critical point, it is supercritical and shows the form of high-temperature, high-pressure, dense water vapor. Subcritical water refers to high-temperature and medium-pressure steam above the critical temperature of water and below the critical pressure, and medium-temperature and medium-pressure water below the critical temperature of water and above the saturated vapor pressure.
아임계수를 사용하기 위해서 고온고압의 조건이 동반된다. 이 방식은 보통 190℃ 이상에서 적용되며 아임계수를 사용하기 위하여 충분히 높은 기압과 무산소 조건에서 진행된다. In order to use subcritical water, conditions of high temperature and high pressure are accompanied. This method is usually applied at 190 ° C or higher and proceeds under sufficiently high air pressure and anoxic conditions to use subcritical water.
반응시간에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔으며, 그 시간은 60초부터 10시간에 이르기까지 다양하지만 20~30분 정도에서 반응이 일어나는 것으로 연구되었다. 특히, 산 또는 염기성 물질을 추가하는 것도 생성물 형성에 영향을 미친다. 물은 반응물과 용매로써 작용하는데, 운전 조건에 따라서 다른 물리적·화학적 특성을 나타낸다. Many studies on the reaction time have been conducted, and the time varies from 60 seconds to 10 hours, but it has been studied that the reaction occurs in about 20 to 30 minutes. In particular, adding an acid or basic substance also affects product formation. Water acts as both a reactant and a solvent, and exhibits different physical and chemical properties depending on operating conditions.
본 발명의 실시예에서의 수열탄화조(20)에서는 180~260℃ 온도의 물은 이온성이 최대가 되어서 산과 염기로 작용하게 된다. 반응시간에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔으며, 그 시간은 12~24시간까지 이르기까지 다양하지만 30분내에도 반응이 일어난다. 또한, 산(Acid) 또는 염기성 물질을 추가하는 것도 생성물 형성에 영향을 미친다. 또한, 물의 유전율이 감소하게 되어 비극성 용매와 같은 반응을 보인다. In the hydrothermal carbonization tank 20 in the embodiment of the present invention, water at a temperature of 180 to 260 ° C has maximum ionicity and acts as an acid and a base. Many studies on the reaction time have been conducted, and the time varies from 12 to 24 hours, but the reaction occurs within 30 minutes. In addition, adding an acid or basic substance also affects product formation. In addition, the dielectric constant of water is reduced, so it reacts like a non-polar solvent.
또한, 수열탄화조(20)의 하이브리드 수열탄화를 통해 생성된 고형연료제조는 평형함수율이 낮아져 저장과정에서 부패할 가능성을 낮출 수 있다. In addition, the solid fuel produced through hybrid hydrothermal carbonization of the hydrothermal carbonization tank 20 has a lowered equilibrium moisture content, thereby reducing the possibility of decay during storage.
고형연료는 파쇄성이 좋아져서 가스화로나 발전소에서 사용할 수 있는 그린펠릿성형 형태로 제조가 가능해진다. 동시에 무 촉매 반응보다 발열량과 수율을 증가시켜주고 공정온도와 시간을 줄여줄 수 있다.Solid fuel has improved crushability and can be manufactured in the form of green pellets that can be used in gasifiers or power plants. At the same time, the calorific value and yield can be increased and the process temperature and time can be reduced compared to non-catalytic reactions.
또한, 수열탄화조(20)의 탄화공정기술은 탄화부에 중점을 두어 건조시간, 건조성능, 건조기(40) 드럼의 회전수, 탄화물 이송 스크루의 속도, 탄화시간 등의 설계 요소를 검토하여 안정적인 시스템 다단형식의 탄화관을 거쳐서 탄화되도록 한다. In addition, the carbonization process technology of the hydrothermal carbonization tank 20 focuses on the carbonization part and examines design factors such as drying time, drying performance, rotational speed of the drum of the dryer 40, speed of the carbide transfer screw, and carbonization time to ensure stable The system is carbonized through a multi-stage carbonization tube.
탄화기는 보조 연료의 공급에 의해서 탄화에 필요한 열원을 공급하도록 한다. The carbonizer supplies a heat source necessary for carbonization by supplying an auxiliary fuel.
특히, 본 발명의 하이브리드 수열탄화 공정은 수열탄화조(20)에서 두 가지 이상의 바이오매스 및 유기성폐기물을 혼합하고 적정 촉매를 적용하여 HTC 공정을 수행하는 기술로서 발열량을 최대 40% 까지 높여주며 원하지 않는 유해 물질을 줄여서 환경 친화적인 연료를 만들어 준다. In particular, the hybrid hydrothermal carbonization process of the present invention is a technology of performing the HTC process by mixing two or more types of biomass and organic waste in the hydrothermal carbonization tank 20 and applying an appropriate catalyst, increasing the calorific value by up to 40% and eliminating unwanted It reduces harmful substances and makes environmentally friendly fuel.
또한, 촉매를 적용한 Hybrid HTC 기술은 반응 중에 적정한 촉매를 사용하여 발열반응인 탈복실화과정을 약화시켜 급격히 온도와 압력이 상승하는 것을 막아주고, 수열탄화반응 중 발생되는 이산화탄소를 감소시켜 고분자 성상을 유지하게 하여 별도의 접합제 없이 성형이 가능하고 동시에 수율도 높여 줄 수 있다. In addition, Hybrid HTC technology with a catalyst uses an appropriate catalyst during the reaction to weaken the deboxylation process, which is an exothermic reaction, to prevent a rapid increase in temperature and pressure, and to maintain polymer properties by reducing carbon dioxide generated during the hydrothermal carbonization reaction. By doing so, it is possible to mold without a separate binder and at the same time increase the yield.
본 발명에서는 촉매를 사용한 Hybrid HTC 반응과 무촉매 수열탄화(HTC) 반응과 비교하여 온도는 10~30℃가 감소하고 공정압력은 0.8~2.8MPa 내려가며 반응시간은 최대 3시간 정도 단축될 수 있다. In the present invention, compared to the Hybrid HTC reaction using a catalyst and the non-catalytic hydrothermal carbonization (HTC) reaction, the temperature is reduced by 10 ~ 30 ℃, the process pressure is reduced by 0.8 ~ 2.8 MPa, and the reaction time can be shortened by up to 3 hours. .
또한, 무촉매 수열 반응(HTC)으로 생성된 차르와 달리 Hybrid HTC 촉매 반응은 리그닌의 고분자특성을 그대로 유지하여 반응 후 접착력을 유지하고 있으며 수율도 최대 20% 더 높게 얻을 수 있다. In addition, unlike char produced by non-catalytic hydrothermal reaction (HTC), Hybrid HTC catalysis maintains the polymeric properties of lignin and maintains adhesive strength after reaction, and yields up to 20% higher can be obtained.
본 발명의 실시예에서는 피혁 및 나염, 섬유 슬러지를 하이브리드 수열탄화기술로 사전 예비 시운전을 수행하였으며 설비 운전의 조건은 탄화 온도 200℃, 220℃, 240℃의 변화, 함수율 각각 80% 변화, 각 운전 조건 변화에 따른 발열량 및 수율분석을 실시하였다.In the embodiment of the present invention, leather, textile printing, and fiber sludge were subjected to preliminary trial runs using hybrid hydrothermal carbonization technology, and the conditions for facility operation were carbonization temperature of 200 ° C, 220 ° C, and 240 ° C, respectively, 80% change in moisture content, each operation Calorific value and yield analysis were conducted according to the change in conditions.
수열탄화조(20)의 반응기 온도 220℃ 조건을 최적 조건으로 도출되어 운전을 수행하였다. 운전 수행 시 발생되는 안정적인 처리 및 환경성 분석을 위해서 자가 측정 및 공인기관 측정을 동시에 수행하였다.The reactor temperature of 220° C. of the hydrothermal carbonization tank 20 was derived as the optimum condition, and operation was performed. Self-measurement and measurement by an authorized agency were performed simultaneously for stable treatment and environmental analysis that occur during driving.
본 발명의 실시예에 따른 고형연료의 제조 장치에서 원료인 염색 및 피혁 슬러지중 염색 슬러지는 설치현장에서 수급하고, 피혁, 섬유, 나염슬러지는 발생처(경기 북부지역)의 연구실(lab)에서 실험용으로 0.2L의 3개와 1L의 2개 반응기 활용하여 연구개발을 하였다. In the apparatus for manufacturing solid fuel according to an embodiment of the present invention, dyed sludge among dyed and leather sludge, which is a raw material, is supplied at the installation site, and leather, fiber, and dyed sludge are used for experiments in a laboratory in the place of origin (northern Gyeonggi region) Research and development was conducted using three reactors of 0.2L and two reactors of 1L.
이를 토대로 실험 D/B화하여 Scale-up 통해 경기 양주에 파이롯 플랜트(pilot plant)구축하여 수행하였다. Based on this, the experiment was converted into D/B and scale-up was carried out by building a pilot plant in Yangju, Gyeonggi Province.
피혁 및 나염 섬유슬러지의 함수율은 80%로 측정하였고, 고위 발열량은 5,277 kcal/kg으로 나타났다.The water content of leather and textile sludge was measured at 80%, and the high calorific value was 5,277 kcal/kg.
하기 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조방법에 따라 반응결과를 나타낸 표로서, 피혁 및 나염 섬유슬러지의 함수율, 고위 발열량 등을 나타내었다.Table 1 below shows the reaction results according to the method for producing eco-friendly bio-solid fuel using textile leather printing sludge according to an embodiment of the present invention, and shows the moisture content of leather and textile printing sludge, high calorific value, and the like.
(kcal/Kg)HHV
(kcal/Kg)
(중량부)lignocellulosic
(parts by weight)
(중량부)sludge
(parts by weight)
(%)humidity
(%)
나염(20)leather (60)
Printing (20)
나염(20)leather(50)
Printing (20)
나염(10)leather (40)
Printing (10)
Fecl3*6H2Ohydrochloric acid +
Fecl3*6H2O
나염(20)leather (40)
Printing (20)
나염(10)
섬유(10)leather (40)
Printing (10)
fiber(10)
나염(25)leather(35)
Printing (25)
상기 표 1에 나타나는 바와 같이 본 발명에 따를 경우 피혁 및 섬유슬러지를 활용하여 고급 석탄급(4,500kcal/kg) 열량을 초과하는 하이브리드 바이오 고형연료를 제공할 수 있다.As shown in Table 1, according to the present invention, it is possible to provide a hybrid bio-solid fuel that exceeds the calorific value of high-grade coal (4,500 kcal/kg) by utilizing leather and fiber sludge.
본 발명의 실시예에서는 피혁, 나염, 섬유 슬러지를 분쇄하여 산 촉매 및 물과 함께 수열탄화 압력용기에 인입시켜 열원을 통해 압력용기를 아임계수까지 상승시켜 수열탄화(Hydrothermal Carbonization)를 통해 고형 연료를 제조하는, 섬유 피혁 나염 슬러지를 이용한 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, leather, textile printing, and fiber sludge are pulverized and introduced into a hydrothermal carbonization pressure vessel together with an acid catalyst and water to raise the pressure vessel to subcritical water through a heat source to obtain solid fuel through hydrothermal carbonization. It is possible to provide an apparatus and method for manufacturing eco-friendly bio-solid fuel using fiber leather printing sludge.
또한, 본 발명의 실시예에서는 피혁, 나염 및 섬유슬러지를 셀룰로오스의 목질계 성분(톱밥, 폐목재 등)의 무 촉매 반응을 촉매를 사용하고, 반응온도를 180℃ ~ 260℃로 하고, 반응시간은 1시간 내지 4시간으로 반응시킬 경우 고급 석탄급(4,500kcal/kg) 열량 정도의 발열량과 환경오염, 배기오염수치(백연)등 줄일 수 있는 효과까지 볼 수 있었다.In addition, in the embodiment of the present invention, a catalyst is used for the non-catalytic reaction of leather, textile printing and fiber sludge with wood-based components (sawdust, waste wood, etc.) of cellulose, the reaction temperature is 180 ° C to 260 ° C, and the reaction time When reacted for 1 hour to 4 hours, it was possible to see the effect of reducing the calorific value, environmental pollution, and exhaust pollution level (white smoke) equivalent to that of high-grade coal (4,500 kcal/kg).
개시된 기술의 일 실시예에 따른 하이브리드 고형연료의 제조 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The method for manufacturing a hybrid solid fuel according to an embodiment of the disclosed technology has been described with reference to the embodiment shown in the drawings to aid understanding, but this is only exemplary, and those skilled in the art may vary from this It will be appreciated that other embodiments that are equivalent and modified are possible. Therefore, the true technical protection scope of the disclosed technology should be defined by the appended claims.
Claims (8)
상기 분쇄된 원료를 촉매 및 물과 혼합하는 단계;
상기 물과 혼합된 원료를 산소를 차단하고 교반기가 갖추어진 반응로 안에서 온도 180-260℃, 압력 10-35bar, 총수분량은 70-80%를 유지하여 1-4시간 동안 수열탄화반응시키는 단계;
상기 수열탄화 공정에서 생성되는 고형 연료의 수분을 분리하는 단계를 포함하고,
상기 고형연료 표면에 남아 있는 수분을 제거하는 건조 공정을 진행하는 단계;
상기 건조된 고형 연료의 분말을 펠렛 형태의 고형연료로 만드는 단계를 더 포함하고,
상기 원료는 피혁 슬러지 30 내지 60 중량부, 섬유 슬러지 0 내지 10 중량부, 나염 슬러지 2 내지 20 중량부의 비율로 사용하고,
상기 목질계 성분은 톱밥, 목재칩, 열매 부산물 또는 셀룰로오즈 성분을 포함하는 생활폐기물을 단독 또는 혼합하여 사용하고,
상기 원료의 입도사이즈는 1mm~30mm 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 하고,
상기 촉매는 황산, 염산, 인산, 염산 또는 질산을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 촉매는 염화계열 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바이오 고형연료의 제조 방법.
leather, textile, textile printing sludge; and a wood-based component; pulverizing into a size of 1 mm to 30 mm and supplying it as a raw material;
mixing the pulverized raw material with a catalyst and water;
Hydrothermal carbonizing the raw material mixed with water for 1-4 hours by blocking oxygen and maintaining a temperature of 180-260 ° C, a pressure of 10-35 bar, and a total moisture content of 70-80% in a reactor equipped with an agitator;
Including the step of separating the moisture of the solid fuel produced in the hydrothermal carbonization process,
Conducting a drying process to remove moisture remaining on the surface of the solid fuel;
Further comprising the step of making the powder of the dried solid fuel into a solid fuel in the form of a pellet,
The raw material is used in a ratio of 30 to 60 parts by weight of leather sludge, 0 to 10 parts by weight of fiber sludge, and 2 to 20 parts by weight of textile sludge,
The wood-based component is used alone or in combination with sawdust, wood chips, fruit by-products, or household waste containing cellulose components,
Characterized in that the particle size of the raw material is pulverized to a size of 1 mm to 30 mm,
The catalyst is characterized in that it comprises sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid or nitric acid,
The catalyst is a method for producing an eco-friendly bio-solid fuel, characterized in that it comprises a chloride-based catalyst.
물과 촉매를 공급하기 위한 급수탱크;
상기 물과 혼합된 원료를 산소를 차단하고 교반기가 갖추어진 반응로 안에서 교반하면서 온도 180-260℃, 압력 10-35bar, 총수분량은 70-80%를 유지하여 1-4시간 동안 수열탄화공정을 진행하는 수열탄화조;
상기 수열탄화조의 상기 수열탄화 공정에서 생성되는 고형 연료의 수분을 분리하는 고액 분리기;
상기 고형연료 표면에 남아 있는 수분을 제거하는 건조기;
상기 건조된 고형 연료의 분말을 펠렛 형태의 고형연료로 만드는 펠렛 제조기를 포함하고,
피혁, 섬유, 나염 슬러지; 40 내지 70 중량부 및 목질계 성분; 30 내지 60 중량부를 사용하는 것을 특징으로 하고,
상기 원료는 피혁 슬러지 30 내지 60 중량부, 섬유 슬러지 0 내지 10 중량부, 나염 슬러지 2 내지 20 중량부의 비율로 사용하고,
상기 목질계 성분은 톱밥, 목재칩, 열매 부산물 또는 셀룰로오즈 성분을 포함하는 생활폐기물을 단독 또는 혼합하여 사용하고,
상기 원료의 입도사이즈는 1mm~30mm 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 친환경 바이오 고형연료의 제조 장치.
leather, textile, textile printing sludge; and wood-based components; A grinder for pulverizing and supplying raw materials;
A water supply tank for supplying water and catalyst;
A hydrothermal carbonization process was performed for 1-4 hours while maintaining the temperature of 180-260 ° C, pressure of 10-35 bar, and total moisture of 70-80% while cutting off oxygen and stirring the raw material mixed with water in a reactor equipped with an agitator. Hydrothermal carbonization tank in progress;
a solid-liquid separator separating water from the solid fuel generated in the hydrothermal carbonization process of the hydrothermal carbonization tank;
a dryer for removing moisture remaining on the surface of the solid fuel;
Including a pellet maker for making the powder of the dried solid fuel into a solid fuel in the form of pellets,
leather, textile, textile printing sludge; 40 to 70 parts by weight and a wood-based component; Characterized in that 30 to 60 parts by weight is used,
The raw material is used in a ratio of 30 to 60 parts by weight of leather sludge, 0 to 10 parts by weight of fiber sludge, and 2 to 20 parts by weight of textile sludge,
The wood-based component is used alone or in combination with sawdust, wood chips, fruit by-products, or household waste containing cellulose components,
The particle size of the raw material is an eco-friendly bio-solid fuel manufacturing apparatus, characterized in that the grinding to a size of 1mm ~ 30mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210028419A KR102561051B1 (en) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | Manufacturing method of eco-friendly bio solid fuel using textile leather printed sludge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210028419A KR102561051B1 (en) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | Manufacturing method of eco-friendly bio solid fuel using textile leather printed sludge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220124578A KR20220124578A (en) | 2022-09-14 |
| KR102561051B1 true KR102561051B1 (en) | 2023-07-31 |
Family
ID=83278723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210028419A KR102561051B1 (en) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | Manufacturing method of eco-friendly bio solid fuel using textile leather printed sludge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102561051B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101279045B1 (en) | 2012-04-19 | 2013-07-02 | 주식회사 대원지에스아이 | Solid fuel using rice hull and dyeing sludge and manufacturing method thereof |
| KR101369960B1 (en) * | 2013-10-02 | 2014-03-06 | 신명산업 주식회사 | Manufacturing method for solid fuel using hydrothermal carbonization reaction |
| CN105779070A (en) * | 2016-05-04 | 2016-07-20 | 广州市威士环保科技有限公司 | Method for generating energy from leather waste |
| KR101938370B1 (en) | 2017-08-28 | 2019-01-14 | 고등기술연구원 연구조합 | Apparatus for producing solid fuel of hydrothermal carbonizaion producion and method therefor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101214101B1 (en) | 2011-05-26 | 2012-12-20 | 주식회사 실티 | System for manufacurting solid fuel from livestock excretion and food waste |
| KR101487938B1 (en) | 2012-05-04 | 2015-01-29 | (주)포레코 | Solid Fuel Making Equipment using livestock excretions |
| KR20200077310A (en) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 주식회사 휴비스워터 | Apparatus and Method of Producing Methane Gas using Sewage Sludge |
-
2021
- 2021-03-03 KR KR1020210028419A patent/KR102561051B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101279045B1 (en) | 2012-04-19 | 2013-07-02 | 주식회사 대원지에스아이 | Solid fuel using rice hull and dyeing sludge and manufacturing method thereof |
| KR101369960B1 (en) * | 2013-10-02 | 2014-03-06 | 신명산업 주식회사 | Manufacturing method for solid fuel using hydrothermal carbonization reaction |
| CN105779070A (en) * | 2016-05-04 | 2016-07-20 | 广州市威士环保科技有限公司 | Method for generating energy from leather waste |
| KR101938370B1 (en) | 2017-08-28 | 2019-01-14 | 고등기술연구원 연구조합 | Apparatus for producing solid fuel of hydrothermal carbonizaion producion and method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220124578A (en) | 2022-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chojnacka et al. | Progress in sustainable technologies of leather wastes valorization as solutions for the circular economy | |
| Olszewski et al. | Wet and dry? Influence of hydrothermal carbonization on the pyrolysis of spent grains | |
| US3961913A (en) | Process for treating organic wastes and product thereof | |
| CN103007937B (en) | Catalytical ozonization catalyst utilizing multi-source sludge to prepare and application thereof | |
| EP1969175B1 (en) | A novel catalytic reactor process for the production of commercial grade pulp, native lignin and unicellular protein | |
| KR20170135480A (en) | A Hybrid Bio-coal Manufacturing Technology by Hydrothermal Carbonization | |
| Chouchene et al. | Combined process for the treatment of olive oil mill wastewater: Absorption on sawdust and combustion of the impregnated sawdust | |
| Wiśniewski et al. | The pyrolysis and gasification of digestate from agricultural biogas plant | |
| RU2007121675A (en) | METHOD FOR CONVERTING SOLID BIO-WASTE TO RENEWABLE FUEL | |
| CN109477011B (en) | Method for liquid phase oxidation in hydrothermal carbonization process | |
| KR101313314B1 (en) | Manufacturing method for refuse derived fuel using highly water-contained waste, and cogeneration system using the rdf | |
| Pulka et al. | Is the biochar produced from sewage sludge a good quality solid fuel? | |
| JP3801499B2 (en) | Method and apparatus for treating organic waste | |
| EP3160913B1 (en) | A method for the treatment of biosludge | |
| KR100953061B1 (en) | An apparatus and method of dehydrating treatment in high moisture content sludge | |
| KR102561051B1 (en) | Manufacturing method of eco-friendly bio solid fuel using textile leather printed sludge | |
| KR101123854B1 (en) | Wet-dry serial parallel anaerobic digestion apparatus and method for treating organic waste | |
| Cavali et al. | Co-hydrothermal carbonization of pine residual sawdust and non-dewatered sewage sludge–effect of reaction conditions on hydrochar characteristics | |
| Park et al. | Effects of carbonization and solvent-extraction on change in fuel characteristics of sewage sludge | |
| Malhotra et al. | Hydrothermal carbonization of sewage sludge: Optimization of operating conditions using design of experiment approach and evaluation of resource recovery potential | |
| Bright Singh et al. | Lignin recovery, biochar production and decolourisation of coir pith black liquor | |
| KR20040105933A (en) | Method for the efficient treatment of organic waste | |
| KR20040100100A (en) | Treatment of food waste and sewage sludge | |
| Lam et al. | Pretreatment and thermochemical and biological processing of biomass | |
| CN113148949A (en) | Hydrogen production method and facility |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |