KR102563241B1 - Energy saving type biochar production system using organic matter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수분을 포함한 유기물을 건조 및 탄화 처리하여 바이오차를 생산하되, 유기물을 건조시킨 건조 펠렛을 건조 및 탄화 처리를 위한 열원공급장치의 연료로 사용함으로써, 건조 및 탄화 처리 시의 열원공급을 위한 에너지 사용을 절감하도록 구성된 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템이 개시된다. The present invention relates to an energy-saving biochar production system using organic matter.
According to an embodiment of the present invention, biochar is produced by drying and carbonizing organic matter containing moisture, and drying and carbonization treatment is performed by using dried pellets obtained by drying organic matter as a fuel for a heat source supply device for drying and carbonization treatment. Disclosed is an energy-saving biochar production system using organic matter configured to reduce energy use for the city's heat source supply.
Description
본 발명은 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템에 관한 것으로서, 수분을 포함한 유기물을 건조 및 탄화 처리하여 바이오차를 생산하되, 유기물을 건조시킨 건조 펠렛을 건조 및 탄화 처리를 위한 열원공급장치의 연료로 사용함으로써, 건조 및 탄화 처리 시의 열원공급을 위한 에너지 사용을 절감하도록 구성된 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an energy-saving biochar production system using organic matter, which produces biochar by drying and carbonizing organic matter containing moisture, and uses a heat source supply device for drying and carbonizing dried pellets obtained by drying the organic matter. It relates to an energy-saving biochar production system using organic materials configured to reduce energy consumption for supplying heat sources during drying and carbonization by using as fuel.
바이오차(Biochar)란 바이오매스(biomass)와 숯(charcoal)의 합성어로서, 바이오매스를 산소가 없는 환경에서 열분해하여 만든 탄소 함량이 높은 고형물을 말한다. 바이오차는 벌집 모양의 미세한 공극구조를 가지며, 미세한 공극구조가 천연 필터의 역할을 하여 토양 속에 존재하는 중금속이나 농약을 흡착하는 등 환경오염 물질의 정화에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 바이오차는 산성화된 토양의 pH를 낮추는 효능을 가지고 있어, 토양에 첨가하면 작물 생산성 증가 효과를 제공하는 것으로도 알려져 있다. Biochar is a compound word of biomass and charcoal, and refers to a solid material with a high carbon content made by thermally decomposing biomass in an oxygen-free environment. Biochar has a honeycomb-shaped fine pore structure, and the fine pore structure is known to be effective in purifying environmental pollutants such as adsorbing heavy metals or pesticides present in the soil by acting as a natural filter. In addition, biochar has the effect of lowering the pH of acidified soil, and it is also known to provide an effect of increasing crop productivity when added to soil.
바이오매스는 지질 형성 또는 화석화 과정을 거치지 않은 생물 기반의 유기물 자원을 말하며, 음식물류 폐기물ㆍ슬러지ㆍ가축의 분뇨ㆍ동식물 잔재물 같은 유기성 자원, 순화목ㆍ벌채목 같은 숲의 나무, 폐목재나 간벌한 나무의 잔재 같은 목질계, 유채ㆍ옥수수ㆍ볏짚ㆍ왕겨 같은 초본계, 해조류 같은 해양계 등을 포함한다. Biomass refers to bio-based organic resources that have not undergone geological formation or fossilization processes, organic resources such as food waste, sludge, livestock manure, animal and plant residues, forest trees such as domesticated trees and felled trees, waste wood or thinned trees. It includes woody types such as the remnants of plants, herbaceous types such as rapeseed, corn, rice straw, and rice hulls, and marine types such as seaweed.
바이오매스와 같은 유기물을 이용하여 바이오차를 제조하는 기술들이 제안된 바 있다. Techniques for manufacturing biochar using organic materials such as biomass have been proposed.
종래기술의 일예로, 대한민국 등록특허 10-1418702 (2014.07.04)는 폐열 순환형 바이오차 제조장치에 관한 것으로서, 복수의 가열 챔버를 열이송관에 의해 서로 연통되도록 연결하고, 이들 중 동작중인 제1가열 챔버의 동작이 완료되면 상기 제1가열 챔버와 연결된 가열 챔버 중 어느 하나인 제2가열 챔버를 순차적으로 동작시키되, 상기 제2가열 챔버를 동작시키기 이전에 제1가열 챔버 내부의 열에너지를 제2가열 챔버 내부로 순환시키는 구성을 제안하였다. As an example of the prior art, Republic of Korea Patent Registration No. 10-1418702 (2014.07.04) relates to a waste heat circulation type biochar manufacturing apparatus, in which a plurality of heating chambers are connected to communicate with each other by a heat transfer pipe, and among them, the first in operation When the operation of the first heating chamber is completed, the second heating chamber, which is one of the heating chambers connected to the first heating chamber, is sequentially operated, but before operating the second heating chamber, the heat energy inside the first heating chamber is removed. 2 A configuration that circulates inside the heating chamber was proposed.
그러나 상기 종래기술은 가열 챔버의 구조 상 대량의 바이오차를 연속 제조하기에는 어려움이 있었으며, 열선과 같은 발열수단으로 구성된 히터를 사용함으로써 에너지 저감 효과를 높이는데 한계점이 있었다. However, in the prior art, it was difficult to continuously manufacture a large amount of biochar due to the structure of the heating chamber, and there was a limit to increasing the energy reduction effect by using a heater composed of a heating means such as a hot wire.
또다른 종래기술의 일예로, 대한민국 등록특허 10-1399129 (2014.05.19)는 수처리용 바이오차의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 내부에 바이오매스(biomass)가 수용되는 챔버부, 상기 챔버부 내부에 열을 가하여 상기 바이오매스를 바이오차(biochar)로 열분해하는 히터부, 상기 챔버부 내부에 물을 공급하여 상기 열분해된 바이오차의 비표면적을 증가시키는 물공급부, 및 상기 챔버부 내부에 염화아연 용액을 공급하여 상기 비표면적이 증가된 바이오차에 인 흡착능을 부여하는 염화아연공급부를 포함하는 구성을 제안하였다. As another example of the prior art, Republic of Korea Patent Registration No. 10-1399129 (May 19, 2014) relates to a manufacturing apparatus and method for biochar for water treatment, which includes a chamber unit in which biomass is accommodated, and the chamber unit A heater unit for thermally decomposing the biomass into biochar by applying heat to the inside, a water supply unit for supplying water to the inside of the chamber unit to increase the specific surface area of the pyrolyzed biochar, and chloride inside the chamber unit A configuration including a zinc chloride supply unit supplying a zinc solution to impart phosphorus adsorption capacity to the biochar having an increased specific surface area was proposed.
그러나 상기 종래기술은 챔버부의 구조 상 대량의 바이오차를 연속 제조하기에는 어려움이 있었으며, 열선과 같은 발열수단으로 구성된 히터를 사용함으로써 에너지 효율이 높지 않다는 한계점이 있었다. However, in the prior art, it was difficult to continuously manufacture a large amount of biochar due to the structure of the chamber unit, and energy efficiency was not high due to the use of a heater composed of a heating means such as a hot wire.
또다른 종래기술의 일예로, 대한민국 등록특허 10-2009218 (2019.08.05)는 목질계 바이오매스 유래 우드칩과 톱밥을 이용한 간접 가열 반탄화 바이오차 생산 시스템에 관한 것으로서, 목재 상품성이 떨어져 버려지는 바이오매스를 이용하여 반탄화 바이오차를 생산하고, 분쇄된 바이오칩 중 크기가 과대하거나 작은 우드칩 일부를 소각하여 발생된 가열공기를 건조로와 반탄화로의 열원으로 순차로 제공하는 구성을 제안하였다. As another example of prior art, Korean Registered Patent No. 10-2009218 (2019.08.05) relates to an indirect heating torrefied biochar production system using wood chips and sawdust derived from lignocellulosic biomass. A configuration in which torrefied biochar is produced using a mass, and heated air generated by incinerating some of the oversized or small wood chips among the pulverized biochips is sequentially supplied as a heat source to a drying furnace and a torrefaction furnace.
그러나 상기 종래기술은 소각이 용이한 우드칩을 이용하며 상대적으로 저온의 온도 조건에서 반탄화 처리를 하는 구성이므로, 하수 슬러지와 같이 수분 함량이 많거나 소각 처리가 용이하지 않은 유기물을 처리하는데 적합하지 않으며, 고온의 탄화 처리 조건을 제공하는데 적합하지 않다는 한계점이 있었다. However, since the prior art uses wood chips that are easy to incinerate and torrefaction is performed under relatively low temperature conditions, it is not suitable for treating organic matter that has a high water content or is not easily incinerated, such as sewage sludge. And, there was a limitation that it was not suitable for providing high-temperature carbonization treatment conditions.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 수분을 포함한 유기물을 건조 및 탄화 처리하여 바이오차를 생산하되, 유기물을 건조시킨 건조 펠렛을 건조 및 탄화 처리를 위한 열원공급장치의 연료로 사용함으로써, 건조 및 탄화 처리 시의 열원공급을 위한 에너지 사용을 절감하도록 구성된 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was made in view of the above problems, and biochar is produced by drying and carbonizing organic matter containing moisture, and the dried pellets obtained by drying the organic matter are used as fuel for a heat source supply device for drying and carbonization. By doing so, it is an object of the present invention to provide an energy-saving biochar production system using organic materials configured to reduce energy consumption for supplying heat sources during drying and carbonization.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 유기물을 건조 처리하는 건조기와, 건조기로부터 배출되는 건조 유기물을 탄화 처리하는 탄화기와, 탄화기로부터 배출되는 탄화물을 냉각 처리하는 냉각기와, 냉각 처리된 탄화물을 입경에 따라 선별 처리하는 선별기와, 선별 처리된 탄화물을 펠렛으로 성형하는 펠렛 성형기를 포함하는 바이오차 생산부; 및 유기물을 건조 처리하는 건조기와, 건조기로부터 배출되는 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리하는 선별기와, 선별 처리된 건조 유기물을 펠렛으로 성형하는 펠렛 성형기를 포함하는 건조 펠렛 생산부;를 포함하며, 상기 건조기 및 탄화기는 각각, 내부로 유입된 유입물을 가열 처리하여 배출하는 처리 본체와, 상기 처리 본체의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과, 상기 처리 본체로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체의 가열용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성되며, 상기 바이오차 생산부의 건조기와 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기 중 적어도 어느 하나는 열원용 유체로서 증기공급장치로부터 공급되는 증기를 이용하고, 상기 탄화기는 열원용 유체로서 열풍공급장치 측으로부터 공급되는 열풍을 이용하되, 상기 증기공급장치 및 열풍공급장치 중의 적어도 어느 하나는 상기 건조 펠렛 생산부에서 생산된 건조 펠렛을 연료로 공급받아 연소하여 열원용 유체를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템이 개시된다. According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a dryer for drying organic materials, a carbonizer for carbonizing dried organic materials discharged from the dryer, and a cooler for cooling the carbonized materials discharged from the carbonizer, A biochar production unit including a sorter for sorting the cooled carbide according to particle size, and a pellet forming machine for forming the sorted carbide into pellets; and a dry pellet production unit including a dryer for drying the organic matter, a sorter for sorting the dried organic material discharged from the dryer according to particle size, and a pellet forming machine for molding the dried organic material into pellets, wherein the dryer and a carbonizer, each of which includes a treatment body for heat-treating and discharging the inflow into the inside, a jacket installed to cover an outer surface of the treatment body, and a rotating means for applying a displacement force to the inflow into the treatment body. and an indirect heat source method in which the heat source fluid supplied to the jacket is used as a heat source for heating the processing body, and at least one of the dryer of the biochar production unit and the dryer of the dry pellet production unit is a heat source fluid. Steam supplied from the steam supply device is used as the carbonizer, and the carbonizer uses hot air supplied from the hot air supply device as a heat source fluid, but at least one of the steam supply device and the hot air supply device is produced by the dry pellet production unit. An energy-saving biochar production system using organic matter is disclosed, characterized in that it is configured to supply a fluid for a heat source by receiving and burning the dried pellets as fuel.
바람직하게, 상기 건조 펠렛 생산부는 건조기로부터 배출되는 건조 유기물을 냉각 처리하는 냉각기를 더욱 포함하며, 상기 건조 펠렛 생산부의 선별기는 상기 냉각기에서 냉각 처리된 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리한다. Preferably, the dry pellet producing unit further includes a cooler for cooling the dried organic matter discharged from the dryer, and the separator of the dry pellet producing unit sorts the dried organic material cooled in the cooler according to the particle size.
바람직하게, 상기 냉각기는, 내부로 유입된 유입물을 냉각 처리하여 배출하는 처리 본체와, 상기 처리 본체의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과, 상기 처리 본체로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체의 냉각용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성되며, 열원용 유체로서 냉각탑으로부터 공급되는 냉각수를 이용한다. Preferably, the cooler includes a processing body for cooling and discharging the inflow into the processing body, a jacket installed to cover an outer surface of the processing body, and rotation for applying a displacement force to the inflow into the processing body. and an indirect heat source method in which the heat source fluid supplied to the jacket is used as a heat source for cooling the processing body, and cooling water supplied from a cooling tower is used as the heat source fluid.
바람직하게, 상기 증기공급장치는, 상기 바이오차 생산부의 건조기의 재킷과 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷 중 적어도 어느 하나로 열원용 유체로서 증기를 공급하고, 증기를 공급받은 바이오차 생산부의 건조기의 재킷 또는 건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷으로부터 가열용 열원으로 사용된 증기의 응축수를 회수하며, 상기 응축수를 가열하여 열원용 유체인 증기를 생산한다. Preferably, the steam supply device supplies steam as a heat source fluid to at least one of the jacket of the dryer of the biochar production unit and the jacket of the dryer of the dry pellet production unit, and the jacket of the dryer of the biochar production unit receiving the steam. Alternatively, the condensed water of steam used as a heat source for heating is recovered from the jacket of the dryer of the dry pellet producing unit, and the condensed water is heated to produce steam, which is a fluid for the heat source.
바람직하게, 상기 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로부터 배출되는 건조 배가스와 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기의 처리 본체로부터 배출되는 건조 배가스를 상기 증기공급장치 또는 열풍공급장치의 연소 시에 고온 산화시켜 악취 발생을 방지하도록 구성된다. Preferably, the dry exhaust gas discharged from the processing body of the dryer of the biochar production unit and the dry exhaust gas discharged from the processing body of the dryer of the dry pellet production unit are oxidized at a high temperature during combustion of the steam supply device or the hot air supply device to generate odor. is configured to prevent
바람직하게, 상기 탄화기의 처리 본체로부터 배출되는 탄화 배가스를 상기 증기공급장치 또는 열풍공급장치의 연소 시에 고온 산화시켜 열원을 보충하도록 구성된다. Preferably, the carbonized exhaust gas discharged from the processing body of the carbonizer is oxidized at a high temperature during combustion of the steam supply device or the hot air supply device to supplement the heat source.
바람직하게, 상기 건조기 및 탄화기는 각각, 세로형 원통 형상을 가지며 측면에 유입물 투입구 및 유입물 배출구를 구비하고 상부에 배가스 배출구를 갖는 처리 본체와, 상기 처리 본체의 측면 방향 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과, 상기 처리 본체의 내부에 세로방향으로 설치되어 구동모터로부터 회전력을 전달받는 회전축과 상기 회전축에 의해 회전되는 핀을 포함하는 회전수단을 포함하여 구성된다. Preferably, the dryer and the carbonizer each have a vertical cylindrical shape, a processing body having an inlet inlet and an inlet outlet on a side surface and an exhaust gas outlet on an upper portion, and installed to surround an outer surface of the processing body in a lateral direction. It is configured to include a jacket, a rotating means including a rotating shaft installed vertically inside the processing body to receive rotational force from a driving motor and a pin rotated by the rotating shaft.
바람직하게, 상기 건조 펠렛 생산부는, 상기 펠렛 성형기에서 성형된 건조 펠렛을 냉각하는 성형품 냉각기와, 상기 성형품 냉각기에서 냉각 배출되는 건조 펠렛을 상기 증기공급장치 또는 열풍공급장치의 연료 투입부로 이송하는 이송 수단을 포함하여 구성된다. Preferably, the dry pellet production unit includes a molded product cooler for cooling the dry pellets molded in the pellet molding machine, and a transfer means for transferring the dry pellets cooled and discharged from the molded product cooler to the fuel input unit of the steam supply device or the hot air supply device. It consists of including.
바람직하게, 상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스 중, 일부는 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로 공급하여 건조 열원으로 이용하고, 또다른 일부는 상기 열풍공급장치 측의 열교환기로 공급하고 상기 열풍공급장치에서 공급되는 상대적으로 고온의 소스 열풍을 이용하여 열교환을 통해 승온시켜 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체로서 공급한다. Preferably, some of the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer is supplied to the main body of the dryer of the biochar production unit to be used as a drying heat source, and another portion is supplied to the heat exchanger on the side of the hot air supply device, and the hot air The temperature is raised through heat exchange using the relatively high-temperature source hot air supplied from the supply device, and supplied as a heat source fluid to the jacket of the carbonizer.
바람직하게 본 발명은, 외기를 상기 열풍공급장치 측의 열교환기로 공급하고 상기 열풍공급장치에서 공급되는 상대적으로 고온의 소스 열풍을 이용하여 열교환을 통해 승온시켜 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체로서 더욱 공급한다. Preferably, the present invention supplies outside air to the heat exchanger on the side of the hot air supply device and uses the relatively high-temperature source hot air supplied from the hot air supply device to raise the temperature through heat exchange to further serve as a heat source fluid to the jacket of the carbonizer. supply
바람직하게 본 발명은, 외기를 상기 열풍공급장치로 공급하여 연소시키고, 상기 연소에 의해 열풍공급장치에서 발생한 연소 가스를 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체인 열풍으로서 공급한다. Preferably, in the present invention, outside air is supplied to the hot air supply device for combustion, and combustion gas generated in the hot air supply device by the combustion is supplied as hot air, which is a heat source fluid, to the jacket of the carbonizer.
바람직하게, 상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스 중, 일부는 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로 공급하여 건조 열원으로 이용하고, 또다른 일부는 폐열 보일러로 공급하여 증기를 생산하도록 구성된다. Preferably, some of the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer is supplied to the main body of the dryer of the biochar production unit to be used as a drying heat source, and another part is supplied to the waste heat boiler to produce steam.
바람직하게, 상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스 중, 일부는 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로 공급하여 건조 열원으로 이용하고, 또다른 일부는 상기 바이오차 생산부의 건조기의 재킷으로 열원용 유체로서 공급한다. Preferably, some of the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer is supplied to the main body of the dryer of the biochar production unit to be used as a drying heat source, and another part is used as a jacket of the dryer of the biochar production unit as a heat source fluid. supplied as
바람직하게, 상기 바이오차 생산부의 건조기의 재킷으로부터 열원용 유체로 이용된 후 배출되는 열풍 배가스는 폐열 보일러로 공급하여 증기를 생산하도록 구성된다. Preferably, the hot air exhaust discharged after being used as a heat source fluid from the jacket of the dryer of the biochar production unit is supplied to a waste heat boiler to produce steam.
바람직하게, 상기 증기공급장치는, 건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷으로 열원용 유체로서 증기를 공급하고, 건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷으로부터 가열용 열원으로 사용된 증기의 응축수를 회수하며, 상기 응축수를 가열하여 열원용 유체인 증기를 생산한다. Preferably, the steam supply device supplies steam as a heat source fluid to the jacket of the dryer of the dry pellet production unit, recovers condensed water of the steam used as a heat source for heating from the jacket of the dryer of the dry pellet production unit, and It is heated to produce steam, which is a fluid for the heat source.
바람직하게 본 발명은, 상기 연소에 의해 열풍공급장치에서 발생한 연소 가스에 대해, 요소수 분무를 통한 질소 산화물 제거 처리를 하고 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체인 열풍으로서 공급한다. Preferably, in the present invention, the combustion gas generated in the hot air supply device by the combustion is subjected to nitrogen oxide removal treatment through urea water spray and supplied as hot air, which is a heat source fluid, to the jacket of the carbonizer.
바람직하게, 상기 폐열 보일러에서 생산한 증기는, 상시에는 증기를 이용하는 증기 소요처에 공급하고, 비상시에는 상기 건조기의 비상시 열원용 유체로서 공급한다. Preferably, the steam produced by the waste heat boiler is supplied to a steam consuming device that uses steam at all times, and is supplied as an emergency heat source fluid for the dryer in an emergency.
바람직하게, 상기 탄화기의 재킷으로 공급되는 열풍은 700~800 ℃의 온도 범위이며, 상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스는 400~500 ℃의 온도 범위이다. Preferably, the hot air supplied to the jacket of the carbonizer is in the temperature range of 700 to 800 ° C, and the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer is in the temperature range of 400 to 500 ° C.
바람직하게, 상기 탄화기의 재킷으로 공급되는 열풍은 850~950 ℃의 온도 범위이며, 상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스는 600~700 ℃의 온도 범위이다. Preferably, the hot air supplied to the jacket of the carbonizer is in the temperature range of 850 to 950 ° C, and the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer is in the temperature range of 600 to 700 ° C.
이와 같은 본 발명은, 수분을 포함한 유기물을 건조 및 탄화 처리하여 바이오차를 생산하되, 유기물을 건조시킨 건조 펠렛을 건조 및 탄화 처리를 위한 열원공급장치의 연료로 사용함으로써, 건조 및 탄화 처리 시의 열원공급을 위한 에너지 사용을 절감하는 장점이 있다. In the present invention, biochar is produced by drying and carbonizing organic matter containing moisture, and dried pellets obtained by drying organic matter are used as a fuel for a heat source supply device for drying and carbonization treatment, It has the advantage of reducing energy consumption for supplying a heat source.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 바이오차 생산부의 상세 구성도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 건조 펠렛 생산부의 상세 구성도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 증기공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 열풍공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 전체 구성도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 바이오차 생산부의 상세 구성도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 건조 펠렛 생산부의 상세 구성도,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 증기공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 열풍공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도,
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 전체 구성도,
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 바이오차 생산부의 상세 구성도,
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 건조 펠렛 생산부의 상세 구성도,
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 증기공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도,
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 열풍공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도,
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 건조기, 탄화기 및 냉각기의 구성도,
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of a biochar production system according to a first embodiment of the present invention;
2 is a detailed configuration diagram of a biochar production unit of a biochar production system according to a first embodiment of the present invention;
3 is a detailed configuration diagram of the dry pellet production unit of the biochar production system according to the first embodiment of the present invention;
4 is a flow diagram of the heat source fluid in the steam supply device of the biochar production system according to the first embodiment of the present invention;
5 is a flow diagram of a heat source fluid at the hot air supply side of the biochar production system according to the first embodiment of the present invention;
6 is an overall configuration diagram of a biochar production system according to a second embodiment of the present invention;
7 is a detailed configuration diagram of a biochar production unit of a biochar production system according to a second embodiment of the present invention;
8 is a detailed configuration diagram of the dry pellet production unit of the biochar production system according to the second embodiment of the present invention;
9 is a flow diagram of a fluid for a heat source in a steam supply device of a biochar production system according to a second embodiment of the present invention;
10 is a flow diagram of a heat source fluid in a hot air supply device of a biochar production system according to a second embodiment of the present invention;
11 is an overall configuration diagram of a biochar production system according to a third embodiment of the present invention;
12 is a detailed configuration diagram of a biochar production unit of a biochar production system according to a third embodiment of the present invention;
13 is a detailed configuration diagram of the dry pellet production unit of the biochar production system according to the third embodiment of the present invention;
14 is a flow diagram of a heat source fluid in a steam supply device of a biochar production system according to a third embodiment of the present invention;
15 is a flow diagram of a heat source fluid in a hot air supply device of a biochar production system according to a third embodiment of the present invention;
16 is a configuration diagram of a dryer, a carbonizer, and a cooler according to an embodiment of the present invention;
17 is a configuration diagram of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.The present invention may be embodied in other various forms without departing from its technical spirit or essential characteristics. Therefore, the embodiments of the present invention are mere examples in all respects and should not be construed in a limited manner.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle.
본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. Singular expressions used in this application include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "have" or "have" are intended to express that the components described in the specification or a combination thereof exist, but the possibility that other components or features may exist or be added. It is not precluded.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 전체 구성도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 바이오차 생산부의 상세 구성도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 건조 펠렛 생산부의 상세 구성도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 증기공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 열풍공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of a biochar production system according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a biochar production unit of the biochar production system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. A detailed configuration diagram of the dry pellet production unit of the biochar production system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flow diagram of the heat source fluid at the steam supply side of the biochar production system according to the first embodiment of the present invention , FIG. 5 is a flow diagram of a heat source fluid at the hot air supply side of the biochar production system according to the first embodiment of the present invention.
본 실시예의 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템은, 수분을 포함한 유기물(BM)을 건조 및 탄화 처리하여 바이오차(BC)를 생산하되, 유기물(BM)을 건조시킨 건조 펠렛(BP)을 건조 및 탄화 처리를 위한 열원공급장치(302 또는 304)의 연료로 사용함으로써, 건조 및 탄화 처리 시의 열원공급을 위한 에너지 사용을 절감하도록 구성된다. In the energy-saving biochar production system using organic matter of this embodiment, biochar (BC) is produced by drying and carbonizing organic matter (BM) containing moisture, but dried pellets (BP) obtained by drying organic matter (BM) By using it as a fuel for the heat
본 실시예에서 바이오차(BC)를 생산하기 위한 유기물(BM)로서는 통상의 바이오매스가 사용될 수 있으며, 일예로, 음식물류 폐기물ㆍ슬러지ㆍ가축의 분뇨ㆍ동식물 잔재물 같은 유기성 자원이 사용될 수 있다. In this embodiment, normal biomass may be used as the organic material (BM) for producing biochar (BC), and organic resources such as food waste, sludge, livestock manure, and animal and plant residues may be used, for example.
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은 바이오차 생산부(100)와 건조 펠렛 생산부(200)를 포함한다. The biochar production system of this embodiment includes a
상기 바이오차 생산부(100)는, 유기물 저장조(101)로부터 이송되는 유기물(BM)을 건조 처리하는 건조기(112)와, 건조기(112)로부터 배출되는 건조 유기물을 탄화 처리하는 탄화기(116)와, 탄화기(116)로부터 배출되는 탄화물을 냉각 처리하는 냉각기(120)와, 냉각 처리된 탄화물을 입경에 따라 선별 처리하는 선별기(122)와, 선별 처리된 탄화물을 펠렛으로 성형하는 펠렛 성형기(130)를 포함한다. The
일예로, 상기 바이오차 생산부(100)에는 도 2에 예시된 것처럼, 유기물 저장조(101)로부터 건조기(112)로 유기물(BM)을 이송하는 과정에서 유기물 배출 컨베이어(102), 유기물 투입 컨베이어(104), 유기물 이송 컨베이어(106), 원료 분배 컨베이어(108) 등이 설치 및 사용될 수 있다. For example, as illustrated in FIG. 2 , in the
또한, 건조기(112)로 유기물(BM)을 투입하는 과정에서 원료 계량 호퍼(110)가 설치 및 사용될 수 있다. In addition, the raw material metering hopper 110 may be installed and used in the process of inputting the organic material (BM) into the
변형예로서, 유기물(BM)이 고함수율 및/또는 고점성인 경우에는 컨베이어를 통한 이송이 어렵고 수분 누설이 발생할 수 있으므로, 유기물 이송 펌프(미도시)를 통해 유기물 저장조(101)로부터 원료 계량 호퍼(110)로 유기물(BM)을 이송할 수도 있다. 일예로, 유기물(BM)이 고함수율인 경우에는 모노 펌프를 사용하고, 고점성인 경우에는 유압 펌프를 사용 가능하다. As a modified example, when the organic material (BM) has a high moisture content and / or high viscosity, it is difficult to transport through the conveyor and moisture leakage may occur, so the raw material metering hopper ( 110) may transfer the organic material (BM). For example, a mono pump may be used when the organic material (BM) has a high moisture content, and a hydraulic pump may be used when the organic material (BM) has a high viscosity.
건조기(112)로부터 탄화기(116)로 건조 유기물을 이송하는 과정에서 이송 스크류(FS) 및/또는 공압식 이송관이 설치 및 사용될 수 있으며, 건조 유기물을 탄화기(116)로 투입하는 과정에서 계량 호퍼(114)가 설치 및 사용될 수 있다. In the process of transferring the dried organic matter from the
일예로, 탄화기(116)에서 배출된 탄화물은 냉각기(120)에서 50 ℃ 정도의 온도로 냉각시킨다. For example, the carbide discharged from the
탄화기(116)로부터 냉각기(120)로 탄화물을 이송하는 과정과 냉각기(120)로부터 선별기(122)로 탄화물을 이송하는 과정은 이송 스크류(FS)를 사용하며, 유지보수 등을 고려하여 공압식 게이트가 설치 및 사용될 수 있다. The process of transferring the carbide from the
선별기(122)에서 입경에 따라 선별 처리된 탄화물은 선별품 계량 호퍼(126), 정량공급 컨디셔너(128) 등을 거쳐 펠렛 성형기(130)로 공급된다. The carbide sorted according to the particle size in the
탄화기(116)에서 생산된 탄화물(바이오차)은 대부분 입자상을 가지지만, 공급된 유기물의 특성에 따라 20 mm 이상의 덩어리진 상태의 탄화물도 생성될 수 있다. 덩어리진 탄화물은 활용도가 낮으므로 진동 선별기에서 걸러진 후 공정에 재투입되거나 또는 일시 저장 후 별도의 파쇄 후 제품성을 확보하게 된다. 선별기(122)에 사용되는 선별물의 입경은 바이오차(BC) 수요처와 협의하여 결정되며, 예를 들어 2 종류의 입경과 1 종류의 조대 입경물을 선별할 수 있다. Most of the carbide (biochar) produced in the
탄화기(116)에서 생성된 탄화물은 입자상으로 이동 및 사용처 도포시 미세분진이 다량 발생한다. 이를 방지하기 위하여 탄화물의 함수율을 15~20% 이하로 만들어주는 작업이 필요하며, 이를 위해 정량공급 컨디셔너(128)가 사용된다. 정량공급 컨디셔너(128)는 호퍼 내부에 미생물이 혼합된 물을 탄화물에 분무하여 적정 함수율로 조정하여 펠렛 성형기(130)로 탄화물을 공급한다.The carbide generated in the
펠렛 성형기(130)에서 펠렛으로 성형된 바이오차(BC)는 성형품 통합 컨베이어(132)를 거쳐 성형품 냉각기(134)에서 냉각 처리된 후 이송 스크류(FS) 및/또는 공압식 이송관을 통해 바이오차 저장조(136)로 이송된다. 바이오차 저장조(136)로 이송되어 저장된 바이오차(BC)는 운송차량(140)을 통해 수요처로 공급될 수 있다. The biochar (BC) formed into pellets in the pellet molding machine 130 is cooled in the molded product cooler 134 through the molded product integrated conveyor 132, and then transferred to the biochar storage tank through the transfer screw (FS) and/or the pneumatic transfer pipe. Transferred to (136). The biochar (BC) transported and stored in the biochar storage tank 136 may be supplied to a customer through the transportation vehicle 140 .
상기 펠렛 성형기(130)는 미생물과 물이 첨가된 탄화물을 단단하게 성형하는 설비로서, 수요처와 협의하여 성형물의 크기와 길이를 선정한다. 일예로, 본 실시예의 펠렛 성형기(130)는 플렛다이 형식으로서 성형틀은 하부에 고정되어 있고 압착롤이 회전하며 공급된 탄화물을 압착하여 성형된 바이오차(BC)를 배출한다. 다른예로, 펠렛 성형기(130)는 링다이 형식이 사용될 수도 있으며, 링다이 형식의 성형기는 원형 성형틀 내부에 압착롤이 회전하며 원형틀에 공급된 성형물을 압착하여 배출한다.The pellet molding machine 130 is a facility for firmly molding carbide to which microorganisms and water are added, and the size and length of the molding are selected in consultation with the customer. For example, the pellet molding machine 130 of the present embodiment is a flat die type, the mold is fixed at the bottom, and the compression roll rotates to compress the supplied carbide to discharge the molded biochar (BC). As another example, the pellet molding machine 130 may use a ring die type, and the ring die type molding machine rotates a compression roll inside the circular mold and presses and discharges the molded product supplied to the circular mold.
상기 성형품 냉각기(134)는 성형시 발생되는 압출에 의한 열발생으로 바이오차 온도가 높아진 것을 냉각하기 위하여 사용되는 것으로서, 일예로 공랭식 냉각기를 적용하여 다단을 거쳐내려오는 성형된 바이오차에 외기를 불어넣어 냉각한 후 수요처에 공급하는 장치이다. 바이오차(BC)는 약 3,000 kcal/kg의 발열량을 갖고 있으므로, 냉각을 하지 않고 저장 시 축열에 의한 화재 발생이 가능하므로 이를 방지하기 위해 성형품 냉각기(134)를 설치 사용한다. The molded article cooler 134 is used to cool the temperature of the biochar that has risen due to heat generation by extrusion generated during molding. For example, an air-cooled cooler is applied to blow outside air into the molded biochar coming down through multiple stages. It is a device that is put in, cooled, and supplied to the customer. Since biochar (BC) has a calorific value of about 3,000 kcal/kg, a fire may occur due to heat storage when stored without cooling. To prevent this, a molded product cooler 134 is installed and used.
성형품 냉각기(134)에서 배출된 가스는 탄화품 여과 집진기(138)를 거쳐 대기로 배출되고, 집진물은 선별품 계량 호퍼(126)로 이송된 후 컨디셔너에 재투입된다. The gas discharged from the molded product cooler 134 is discharged to the atmosphere through the carbonized product filtering dust collector 138, and the dust collected is transferred to the sorted product weighing hopper 126 and then reintroduced into the conditioner.
비상 시 및 유지보수 시에 유기물(BM) 또는 건조 유기물, 탄화물 등의 이송 경로를 차단하기 위해 이송 스크류(FS)에는 공압식 슬라이드 게이트(AG)가 설치 및 사용될 수 있다. A pneumatic slide gate (AG) may be installed and used in the transfer screw (FS) to block the transfer path of organic matter (BM) or dry organic matter, carbide, etc. in case of emergency or maintenance.
도 2의 미설명 부호 BW는 건조기(112)의 처리 본체(10)로부터 건조 배가스(G11)를 배출하기 위한 블로워, 부호 118은 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 열풍 배가스(G14,G14')를 배출하기 위한 블로워, 부호 124는 선별기(122)에서 배출하는 탄화물을 선별품 계량 호퍼(126)로 이송하기 위한 탄화품 이송장치이다. 2, reference numeral BW is a blower for discharging dry exhaust gas (G11) from the processing body 10 of the
생산된 바이오차(BC)는 입경이 작은 입자상 물질이며 이를 이송하기 위하여 탄화품 이송장치(124)는 공기이송방식이 사용될 수 있다. 공기이송방식의 탄화품 이송장치(124)는 공간활용도가 높아 소요 면적을 적게 갖는 특징이 있다.The produced biochar (BC) is a particulate material having a small particle size, and the carbonized product conveying device 124 may use an air conveying method to convey it. The carbonized product conveying device 124 of the air conveying method is characterized by high space utilization and a small required area.
상기 건조 펠렛 생산부(200)는, 유기물 저장조(201)로부터 이송되는 유기물(BM)을 건조 처리하는 건조기(212)와, 건조기(212)로부터 배출되는 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리하는 선별기(222)와, 선별 처리된 건조 유기물을 펠렛으로 성형하는 펠렛 성형기(230)를 포함하는 건조 펠렛 생산부(200)를 포함한다. The dry
일예로, 상기 건조 펠렛 생산부(200)에는 도 3에 예시된 것처럼, 유기물 저장조(201)로부터 건조기(212)로 유기물(BM)을 이송하는 과정에서 유기물 배출 컨베이어(202), 유기물 투입 컨베이어(204), 유기물 이송 컨베이어(206), 원료 분배 컨베이어(208) 등이 설치 및 사용될 수 있다. For example, in the dry
또한, 건조기(212)로 유기물(BM)을 투입하는 과정에서 원료 계량 호퍼(210)가 설치 및 사용될 수 있다. In addition, the raw material metering hopper 210 may be installed and used in the process of inputting the organic material (BM) into the dryer 212 .
변형예로서, 유기물(BM)이 고함수율 및/또는 고점성인 경우에는 컨베이어를 통한 이송이 어렵고 수분 누설이 발생할 수 있으므로, 유기물 이송 펌프(미도시)를 통해 유기물 저장조(201)로부터 원료 계량 호퍼(210)로 유기물(BM)을 이송할 수도 있다. 일예로, 유기물(BM)이 고함수율인 경우에는 모노 펌프를 사용하고, 고점성인 경우에는 유압 펌프를 사용 가능하다. As a modified example, when the organic material (BM) has a high moisture content and / or high viscosity, it is difficult to transport through the conveyor and moisture leakage may occur, so the raw material metering hopper ( 210) may transfer the organic material (BM). For example, a mono pump may be used when the organic material (BM) has a high moisture content, and a hydraulic pump may be used when the organic material (BM) has a high viscosity.
건조기(212)로부터 냉각기(220)로 탄화물을 이송하는 과정과 냉각기(220)로부터 선별기(222)로 건조 유기물을 이송하는 과정에서 이송 스크류(FS)가 설치 및 사용될 수 있다. In the process of transferring the carbide from the dryer 212 to the cooler 220 and the process of transferring the dried organic matter from the cooler 220 to the
선별기(222)에서 입경에 따라 선별 처리된 탄화물은 선별품 계량 호퍼(226), 정량공급 컨디셔너(228) 등을 거쳐 펠렛 성형기(230)로 공급된다. The carbide sorted according to the particle size in the
펠렛 성형기(230)에서 펠렛으로 성형된 건조 펠렛(BP)은 성형품 통합 컨베이어(232)를 거쳐 성형품 냉각기(234)에서 냉각 처리된 후 이송 스크류(FS) 및/또는 공압식 이송관을 통해 상기 증기공급장치(302) 및/또는 열풍공급장치(304)의 연료 투입부로 이송 및 투입된다. The dry pellets (BP) molded into pellets in the
성형품 냉각기(234)에서 배출된 가스는 건조품 여과 집진기(238)를 거쳐 대기로 배출되거나, 선별품 계량 호퍼(226)에 공급된다. The gas discharged from the molded product cooler 234 is discharged to the atmosphere through the dry product filter collector 238 or supplied to the sorted product metering hopper 226.
비상 시 및 유지보수 시에 유기물(BM) 또는 건조 유기물 등의 이송 경로를 차단하기 위해 이송 스크류(FS)에는 공압식 슬라이드 게이트(AG)가 설치 및 사용될 수 있다. A pneumatic slide gate (AG) may be installed and used in the transfer screw (FS) to block the transfer path of organic matter (BM) or dry organic matter in case of emergency or maintenance.
도 3의 미설명 부호 BW는 건조기(212)의 처리 본체(10)로부터 건조 배가스(G21)를 배출하기 위한 블로워, 부호 224는 선별기(222)에서 배출하는 건조 유기물을 선별품 계량 호퍼(226)로 이송하기 위한 건조품 이송장치이다. 3, reference numeral BW denotes a blower for discharging dry exhaust gas (G21) from the treatment body 10 of the dryer 212, and reference numeral 224 denotes the dry organic matter discharged from the
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 건조기, 탄화기 및 냉각기의 구성도이다. 16 is a configuration diagram of a dryer, a carbonizer, and a cooler according to an embodiment of the present invention.
상기 건조기(112,212) 및 탄화기(116)는 각각, 내부로 유입된 유입물을 가열 처리하여 배출하는 처리 본체(10)와, 상기 처리 본체(10)의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷(15)과, 상기 처리 본체(10)로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷(15)으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체(10)의 가열용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성된다. The
일예로, 상기 처리 본체(10)는 세로형 원통 형상을 가지며 측면에 유입물 투입구(30) 및 유입물 배출구(60)를 구비하고 상부에 배가스 배출구(40)를 갖는다. 유입물 투입구(30)를 통해 건조 또는 탄화 대상인 유기물이 투입된다. For example, the processing body 10 has a vertical cylindrical shape and has an inlet inlet 30 and an inlet outlet 60 on the side and an exhaust gas outlet 40 on the top. Organic matter to be dried or carbonized is inputted through the inlet inlet 30 .
상기 재킷(15)은 상기 처리 본체(10)의 측면 방향 외부면을 감싸도록 설치되며 열원용 유체의 유입구(13)와 배출구(15a)를 갖는다. The jacket 15 is installed to cover the outer surface of the processing body 10 in the lateral direction and has an inlet 13 and an outlet 15a for a heat source fluid.
상기 회전수단은 상기 처리 본체(10)의 내부에 세로방향으로 설치되어 구동모터(50)로부터 회전력을 전달받는 회전축(20)과 상기 회전축(20)에 의해 회전되는 핀(25,26)을 포함하여 구성된다. The rotating unit includes a rotating shaft 20 installed in the processing body 10 in a vertical direction and receiving rotational force from a driving motor 50 and pins 25 and 26 rotated by the rotating shaft 20. It is composed by
바람직하게, 상기 회전 수단의 핀(25,26)은, 상기 회전축(20)에 다단으로 설치되어 유입물을 분쇄 및 상승시키는 다수의 터빈 핀(25)과, 상기 회전축(20)의 최하단에 설치되어 상기 처리 본체(10)의 바닥에 떨어진 유입물을 긁어 올려 상기 다수의 터빈 핀(25) 영역으로 상승시키는 사이클론 핀(26)을 포함하여 구성된다. Preferably, the pins 25 and 26 of the rotating means are installed on the rotating shaft 20 in multiple stages to crush and raise the inflow water, and a plurality of turbine fins 25 installed at the lowermost end of the rotating shaft 20. It is configured to include a cyclone fin 26 that scrapes up the inflow material that has fallen on the bottom of the processing body 10 and raises it to the plurality of turbine fins 25 area.
본 실시예의 건조기(112,212) 및 탄화기(116)는 상기와 같이 처리 본체(10)와 재킷(15)을 포함하는 간접 열원 방식의 것이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 상술한 상세 구성을 가질 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 일예로, 탄화기(116)는 유기물을 저산소 조건에서 가열 탄화하여 탄화물을 생산하므로, 저산소 조건이 유지될 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다. The
상기와 같은 구성의 건조기(또는 탄화기)는 소위 연속식 건조장치로 분류되는 건조장치의 구성을 가지며, 본 출원인의 선출원등록 발명 대한민국 등록특허 10-1395604 (2014.05.09.), 대한민국 등록특허 10-1395605 (2014.05.09.) 등을 통해 보다 상세하게 이해될 수 있으며, 상세 설명은 생략한다. The dryer (or carbonizer) having the above configuration has a configuration of a drying device classified as a so-called continuous drying device, and the present applicant's prior application registration invention Republic of Korea Patent Registration 10-1395604 (2014.05.09.), Republic of Korea Patent Registration 10 -1395605 (2014.05.09.) can be understood in more detail, and detailed descriptions will be omitted.
바람직하게, 상기 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)와 상기 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212) 중 적어도 어느 하나는 열원용 유체로서 증기공급장치(302)로부터 공급되는 증기를 이용한다. 본 실시예는, 상기 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)와 상기 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)가 모두 열원용 유체로서 증기를 이용하는 경우를 예시한다. Preferably, at least one of the
또한, 상기 탄화기(116)는 열원용 유체로서 열풍공급장치(304) 측으로부터 공급되는 열풍을 이용한다. In addition, the
건조기(112)는 탄화기(116)에 비해 낮은 온도에서 동작하므로 에너지 효율을 고려하여 건조기(112)에는 열원용 유체로서 증기공급장치(302)로부터 공급되는 증기를 이용한다. Since the
탄화기(116)는 유기물의 탄화에 필요한 고온 조건을 확보하는 것이 우선이므로, 열풍공급장치(304)에 기초하여 제공되는 고온 열풍을 열원용 유체로서 이용한다. 또한, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스는 탄화 처리 이후에도 여전히 고온 조건을 유지하므로, 후술하는 바와 같이 이를 건조기(112) 및/또는 폐열 보일러(310)의 열원으로 공급하여 에너지 효율을 극대화할 수 있다. Since the
바람직하게, 상기 증기공급장치(302) 및 열풍공급장치(304) 중의 적어도 어느 하나는 상기 건조 펠렛 생산부(200)에서 생산된 건조 펠렛(BP)을 연료로 공급받아 연소하여 열원용 유체를 공급하도록 구성된다. Preferably, at least one of the
일예로, 본 실시예의 증기공급장치(302)로서 유기물의 건조 펠렛을 연료로 사용하는 펠렛 보일러가 사용될 수 있다. 공급되는 건조 펠렛(BP)은 계측기기와 연계하여 자동으로 공급되며 공급된 건조 펠렛(BP)은 완전 연소된다. 증기공급장치(302)의 초기 승온 이후에는 건조 펠렛(BP)만으로 유기물을 건조하는 시스템 구성이 가능하다.For example, as the
일예로, 본 실시예의 열풍공급장치(304)는 바이오차 생산을 위한 고온의 열풍을 생산하기 위한 장치로서, 증기공급장치(302)와 마찬가지로 건조 펠렛(BP)을 완전 연소시킬 수 있다. For example, the hot
이러한 구성을 통해, 본 실시예의 바이오차 생산 시스템은 반입되는 유기물(BM)에 대해 바이오차와 건조 펠렛화에 대한 생산 계획을 수립하여, 상기 증기공급장치(302) 및 열풍공급장치(304)의 초기 승온 이후의 에너지 사용량을 제로화할 수 있다. 즉, 초기 승온 시에는 아직 건조 펠렛 생산부(200)에서 연료로 사용할 건조 펠렛(BP)이 생산되지 않은 상태이므로, 일반 연료 또는 미리 생산된 건조 펠렛을 사용하여 상기 증기공급장치(302) 및 열풍공급장치(304)를 운전시키며, 승온 이후 정상 운전 상태에서는 건조 펠렛 생산부(200)에서 생산한 건조 펠렛(BP)을 연료로 사용하여 상기 증기공급장치(302) 및 열풍공급장치(304)를 운전한다. Through this configuration, the biochar production system of the present embodiment establishes a production plan for biochar and dry pelletization for the organic matter (BM) brought in, and the
일예로, 상기 건조 펠렛 생산부(200)는 건조기(212)로부터 배출되는 건조 유기물을 냉각 처리하는 냉각기(220)를 더욱 포함할 수 있다. For example, the dry
이 경우, 상기 건조 펠렛 생산부(200)의 선별기(222)는 상기 냉각기(220)에서 냉각 처리된 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리하게 된다. In this case, the
바람직하게, 본 실시예의 냉각기(120 또는 220)는 상기 건조기(112,212) 및 탄화기(116)와 동일 내지 유사한 구성을 가질 수 있다. Preferably, the cooler 120 or 220 of this embodiment may have the same or similar configuration as the
이를 위해, 본 실시예의 냉각기(120 또는 220)는 내부로 유입된 유입물을 냉각 처리하여 배출하는 처리 본체(10)와, 상기 처리 본체(10)의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷(15)과, 상기 처리 본체(10)로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷(15)으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체(10)의 냉각용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성된다. (도 16 참조)To this end, the cooler 120 or 220 of this embodiment includes a processing body 10 that cools and discharges the inflow into the inside, a jacket 15 installed to cover the outer surface of the processing body 10, and , Indirect heat source including a rotating means for applying a displacement force to the inflow into the processing body 10 and using the heat source fluid supplied to the jacket 15 as a heat source for cooling the processing body 10 composed in a way (See Fig. 16)
본 실시예의 냉각기(120 또는 220)는 열원용 유체로서 냉각탑으로부터 공급되는 냉각수(W11 또는 W21)를 이용한다. The cooler 120 or 220 of this embodiment uses cooling water W11 or W21 supplied from a cooling tower as a heat source fluid.
본 실시예의 냉각기(120 또는 220)는 상기와 같이 처리 본체(10)와 재킷(15)을 포함하는 간접 열원 방식의 것이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 상술한 상세 구성을 가질 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. The cooler 120 or 220 of this embodiment may be of an indirect heat source type including the processing body 10 and the jacket 15 as described above, and may preferably have the above-described detailed configuration, but is not limited thereto. no.
본 실시예의 냉각기(120 또는 220)의 구성도 본 출원인의 선출원등록 발명 대한민국 등록특허 10-1395604 (2014.05.09.), 대한민국 등록특허 10-1395605 (2014.05.09.) 등을 통해 보다 상세하게 이해될 수 있으며, 상세 설명은 생략한다. The configuration of the cooler (120 or 220) of this embodiment is also understood in more detail through the applicant's prior application registration Korean Patent Registration No. 10-1395604 (2014.05.09.), Republic of Korea Patent Registration No. 10-1395605 (2014.05.09.), etc. may be, and detailed descriptions are omitted.
일예로, 상기 증기공급장치(302)는, 상기 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 재킷(15)과 상기 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)의 재킷(15) 중 적어도 어느 하나로 열원용 유체로서 증기(S11 또는 S21)를 공급하고, 증기를 공급받은 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 재킷(15) 또는 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)의 재킷(15)으로부터 가열용 열원으로 사용된 증기의 응축수(S12 또는 S22)를 회수하며, 상기 응축수(S12 또는 S22)를 가열하여 열원용 유체인 증기(S11 또는 S21)를 생산한다. 열원용 유체로서 증기(S11 또는 S21)는 이러한 순환 과정을 상기 증기공급장치(302)로부터 지속 공급된다. As an example, the
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 처리 본체(10)로부터 배출되는 건조 배가스(G11)와 상기 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)의 처리 본체(10)로부터 배출되는 건조 배가스(G21)를 상기 증기공급장치(302) 또는 열풍공급장치(304)의 연소 시에 고온 산화시켜 악취 발생을 방지하도록 구성된다. 일예로, 건조 배가스(G21)의 고온 산화는 증기공급장치(302) 또는 열풍공급장치(304)의 연소실에서 이뤄질 수 있다. In the biochar production system of this embodiment, the dry exhaust gas (G11) discharged from the processing body 10 of the
또한, 본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 탄화기(116)의 처리 본체(10)로부터 배출되는 탄화 배가스(G12)를 상기 증기공급장치(302) 또는 열풍공급장치(304)의 연소 시에 고온 산화시켜 열원을 보충하도록 구성된다. 탄화 배가스(G12)는 유기물이 탄화되며 발생된 SynGas로서 발열량을 갖고 있으므로, 이를 활용하여 증기공급장치(302) 또는 열풍공급장치(304)에서 고온산화 시켜 열원을 보충함으로써, 바이오차 생산 시스템의 에너지 효율을 더욱 높일 수 있다.In addition, in the biochar production system of this embodiment, the carbonized exhaust gas (G12) discharged from the processing body 10 of the
일예로, 상기 건조 펠렛 생산부(200)는, 상기 펠렛 성형기(230)에서 성형된 건조 펠렛(BP)을 냉각하는 성형품 냉각기(234)와, 상기 성형품 냉각기(234)에서 냉각 배출되는 건조 펠렛(BP)을 상기 증기공급장치(302) 및/또는 열풍공급장치(304)의 연료 투입부로 이송하는 이송 수단(235)을 포함하여 구성된다. For example, the dry
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스 중, 일부(G14')는 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 처리 본체(10)로 공급하여 건조 열원으로 이용하고, 또다른 일부(G14)는 상기 열풍공급장치(304) 측의 열교환기(306)로 공급하고 상기 열풍공급장치(304)에서 공급되는 상대적으로 고온의 소스 열풍(G34)을 이용하여 열교환을 통해 승온시켜 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체(G13)로서 공급한다. 열풍공급장치(304)에서 연소 가스로 발생하는 고온의 소스 열풍(G34)은 오염 물질을 다량 함유하고 있으므로 이를 직접 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체(G13)로서 공급하기에 적절하지 않을 수 있다. 이를 고려하여, 본 실시예에서는 열풍공급장치(304)에서 공급되는 고온의 소스 열풍(G34)을 이용하여 열교환을 통해 탄화기(116)의 재킷(15)으로 공급하는 열원용 유체(G13)를 승온시키는 구성을 취한다. In the biochar production system of this embodiment, among the hot air exhaust gas discharged from the jacket 15 of the
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 외기(G32)를 상기 열풍공급장치(304) 측의 열교환기(306)로 공급하고 상기 열풍공급장치(304)에서 공급되는 상대적으로 고온의 소스 열풍(G34)을 이용하여 열교환을 통해 승온시켜 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체(G13)로서 더욱 공급한다. 일예로, 외기(G32)는, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스 중 또다른 일부(G14)와 함께 또는 별도로 상기 열교환기(306)의 유입 측으로 공급되고 열교환을 통해 승온시켜 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체(G13)로서 공급될 수 있다. 일예로, 외기(G32)는 적절한 온도로 승온 되기 전에 열교환기(306)에 반복 순환될 수 있다. In the biochar production system of this embodiment, outside air (G32) is supplied to the
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구성도로서, 상술한 유체 흐름을 더욱 상세하게 예시한다. 일예로, 본 실시예의 열교환기(306)는 플레인 핀 튜브 타입의 열교환기가 사용될 수 있다. 이러한 타입의 열교환기는 인입되는 HOT-GAS 통 외부에 승온될 공기를 공급하여 간접 열교환하는 구조로서, HOT-GAS 통 외부에 열을 회수할 수 있도록 얇은 핀을 균등 간격으로 배치하여 승온된 얇은 핀과 승온될 공기의 접촉 면적을 최대한 높게하여 고온까지 열교환이 가능하도록 구성된다. 17 is a configuration diagram of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention, illustrating the above-described fluid flow in more detail. For example, the
바람직하게 본 실시예에서, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 공급되는 열풍(G13)은 700~800 ℃의 온도 범위이며, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스(G14,G14')는 400~500 ℃의 온도 범위이다. Preferably in this embodiment, the hot air (G13) supplied to the jacket 15 of the
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은 각각의 장치/기기별로 설치된 계측기 및 동작 수단(예, 모터)과 연계하여 제어부(미도시)에 프로그램된 시퀀스에 의해 운전 제어된다. The biochar production system of the present embodiment is operated and controlled by a sequence programmed in a controller (not shown) in association with measuring instruments and operating means (eg, motors) installed for each device/device.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 전체 구성도, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 바이오차 생산부의 상세 구성도, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 건조 펠렛 생산부의 상세 구성도, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 증기공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 열풍공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도이다. 6 is an overall configuration diagram of a biochar production system according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a detailed configuration diagram of a biochar production unit of the biochar production system according to a second embodiment of the present invention, and FIG. A detailed configuration diagram of the dry pellet production unit of the biochar production system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a flow diagram of a heat source fluid at the hot air supply side of the biochar production system according to the second embodiment of the present invention.
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 외기(G32)를 상기 열풍공급장치(304)로 공급하여 연소시키고, 상기 연소에 의해 열풍공급장치(304)에서 발생한 연소 가스를 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체인 열풍(G15)으로서 공급한다. In the biochar production system of this embodiment, outside air (G32) is supplied to the hot
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스 중, 일부(G16')는 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 처리 본체(10)로 공급하여 건조 열원으로 이용하고, 또다른 일부(G16)는 폐열 보일러(310)로 공급하여 증기를 생산하도록 구성된다. 폐열 보일러(310)는 가열로나 용해로 등에서 나온 고온 폐가스의 열을 이용하여 증기를 발생시키는 보일러이며, 통상적으로 연소 장치나 회로를 갖지 않는다. In the biochar production system of this embodiment, among the hot air exhaust gas discharged from the jacket 15 of the
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 구성을 통해 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 고온의 열풍 배가스를 건조기(112) 및 폐열 보일러(310)의 열원으로 공급하여 에너지 효율을 극대화할 수 있다. The biochar production system of the present embodiment supplies high-temperature hot air exhaust gas discharged from the jacket 15 of the
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 바람직하게, 상기 연소에 의해 열풍공급장치(304)에서 발생한 연소 가스에 대해, 요소수 분무를 통한 질소 산화물 제거 처리(330)를 하고 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체인 열풍(G15)으로서 공급한다. 일예로, 요소수 분무는 연소 가스의 통과 유로에 통상의 분무 노즐을 이용하여 분무하는 방식으로 이뤄질 수 있다. In the biochar production system of the present embodiment, preferably, the combustion gas generated in the hot
바람직하게, 상기 폐열 보일러(310)에서 생산한 증기는, 상시에는 증기를 이용하는 증기 소요처에 공급하고, 비상시에는 상기 건조기(112 또는 212)의 비상시 열원용 유체로서 공급한다. Preferably, the steam produced by the
바람직하게 본 실시예에서, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 공급되는 열풍(G15)은 850~950 ℃의 온도 범위이며, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스(G16,G16')는 600~700 ℃의 온도 범위이다. Preferably in this embodiment, the hot air (G15) supplied to the jacket 15 of the
이외에 도 1 내지 도 5의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략한다. In addition, redundant descriptions of components identical to those of the embodiments of FIGS. 1 to 5 will be omitted.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 전체 구성도, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 바이오차 생산부의 상세 구성도, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 건조 펠렛 생산부의 상세 구성도, 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 증기공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도, 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이오차 생산 시스템의 열풍공급장치 측의 열원용 유체의 흐름 구성도이다. 11 is an overall configuration diagram of a biochar production system according to a third embodiment of the present invention, FIG. 12 is a detailed configuration diagram of a biochar production unit of the biochar production system according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a detailed configuration diagram of the dry pellet production unit of the biochar production system according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a flow diagram of the heat source fluid at the steam supply side of the biochar production system according to the third embodiment of the present invention. 15 is a flow diagram of a heat source fluid at the hot air supply side of the biochar production system according to the third embodiment of the present invention.
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 외기(G32)를 상기 열풍공급장치(304)로 공급하여 연소시키고, 상기 연소에 의해 열풍공급장치(304)에서 발생한 연소 가스를 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체인 열풍(G15)으로서 공급한다. In the biochar production system of this embodiment, outside air (G32) is supplied to the hot
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스 중, 일부(G17')는 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 처리 본체(10)로 공급하여 건조 열원으로 이용하고, 또다른 일부(G17)는 상기 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 재킷(15)으로 열원용 유체로서 공급한다. In the biochar production system of this embodiment, among the hot air exhaust gas discharged from the jacket 15 of the
바람직하게, 상기 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)의 재킷(15)으로부터 열원용 유체로 이용된 후 배출되는 열풍 배가스(G18)는 폐열 보일러(320)로 공급하여 증기를 생산하도록 구성된다. 폐열 보일러(320)에서 배출된 열풍 배가스(G19)는 열풍공급장치(304)로 공급하여 고온산화 시켜 열원을 보충함으로써, 바이오차 생산 시스템의 에너지 효율을 더욱 높일 수 있다.Preferably, the hot air exhaust gas (G18) discharged after being used as a heat source fluid from the jacket 15 of the
바람직하게, 상기 폐열 보일러(320)에서 생산한 증기는, 상시에는 증기를 이용하는 증기 소요처에 공급하고, 비상시에는 상기 건조기(212)의 비상시 열원용 유체로서 공급한다. Preferably, the steam produced by the
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 구성을 통해 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 고온의 열풍 배가스를 건조기(112) 및 폐열 보일러(320)의 열원으로 직접 또는 간접적으로 공급하여 에너지 효율을 극대화할 수 있다. The biochar production system of the present embodiment directly or indirectly supplies the high-temperature hot air exhaust gas discharged from the jacket 15 of the
본 실시예에서, 상기 증기공급장치(302)는, 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)의 재킷(15)으로 열원용 유체로서 증기(S21)를 공급하고, 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)의 재킷(15)으로부터 가열용 열원으로 사용된 증기의 응축수(S22)를 회수하며, 상기 응축수(S22)를 가열하여 열원용 유체인 증기(S21)를 생산한다. In this embodiment, the
본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 상기 연소에 의해 열풍공급장치(304)에서 발생한 연소 가스에 대해, 요소수 분무를 통한 질소 산화물 제거 처리(330)를 하고 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 열원용 유체인 열풍(G15)으로서 공급한다. In the biochar production system of this embodiment, the combustion gas generated in the hot
바람직하게 본 실시예에서, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로 공급되는 열풍(G15)은 850~950 ℃의 온도 범위이며, 상기 탄화기(116)의 재킷(15)으로부터 배출되는 열풍 배가스(G17,G17')는 600~700 ℃의 온도 범위이다. Preferably in this embodiment, the hot air (G15) supplied to the jacket 15 of the
이외에 도 1 내지 도 5의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략한다. In addition, redundant descriptions of components identical to those of the embodiments of FIGS. 1 to 5 will be omitted.
한편, 본 실시예의 바이오차 생산 시스템은, 바이오차 생산부(100)의 구성요소와 건조 펠렛 생산부(200)의 구성요소가 동일한 기능과 공정 조건을 가지며 처리량 조건을 충족한다면, 하나의 구성요소가 바이오차 생산부(100)와 건조 펠렛 생산부(200)에서 함께 사용되는 구성을 배제하지 않는다. 예를 들어, 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)와 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)가 동일한 공정 조건으로 운용되며 처리량 조건이 충족된다면, 하나의 건조기로 바이오차 생산부(100)의 건조기(112)와 건조 펠렛 생산부(200)의 건조기(212)의 기능을 함께 제공하도록 설치 운용하는 것도 가능하다. On the other hand, in the biochar production system of this embodiment, if the components of the
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.Although the present invention has been described based on preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, it is clear that many various and obvious modifications are possible to those skilled in the art from this description without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be interpreted by the claims described to include these many modifications.
100: 바이오차 생산부
101,201: 유기물 저장조
112,212: 건조기
116: 탄화기
120,220: 냉각기
122,222: 선별기
130,230: 펠렛 성형기
200: 건조 펠렛 생산부
234: 성형품 냉각기
235: 이송 수단
302: 증기공급장치
304: 열풍공급장치
306: 열교환기
310,320: 폐열 보일러100: biochar production department
101,201: organic matter storage tank
112,212: dryer
116: carbonizer
120,220: cooler
122,222: selector
130,230: pellet molding machine
200: dry pellet production unit
234 Molded product cooler
235 transport means
302: steam supply device
304: hot air supply device
306: heat exchanger
310,320: waste heat boiler
Claims (19)
유기물을 건조 처리하는 건조기와, 건조기로부터 배출되는 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리하는 선별기와, 선별 처리된 건조 유기물을 펠렛으로 성형하는 펠렛 성형기를 포함하는 건조 펠렛 생산부;를 포함하며,
상기 건조기 및 탄화기는 각각, 내부로 유입된 유입물을 가열 처리하여 배출하는 처리 본체와, 상기 처리 본체의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과, 상기 처리 본체로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체의 가열용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성되며,
상기 건조기는 상기 탄화기에 비해 낮은 온도에서 동작하며, 상기 바이오차 생산부의 건조기와 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기 중 적어도 어느 하나는 열원용 유체로서 증기공급장치로부터 공급되는 증기를 이용하고, 상기 탄화기는 열원용 유체로서 열풍공급장치 측으로부터 공급되는 열풍을 이용하되, 상기 증기공급장치 및 열풍공급장치 중의 적어도 어느 하나는 상기 건조 펠렛 생산부에서 생산된 건조 펠렛을 연료로 공급받아 연소하여 열원용 유체를 공급하도록 구성되며,
상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스 중,
일부는 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로 공급하여 건조 열원으로 이용하고,
또다른 일부는 상기 열풍공급장치 측의 열교환기로 공급하고 상기 열풍공급장치에서 공급되는 상대적으로 고온의 소스 열풍을 이용하여 열교환을 통해 승온시켜 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체로서 공급하며,
외기를 상기 열풍공급장치 측의 열교환기로 공급하고 상기 열풍공급장치에서 공급되는 상대적으로 고온의 소스 열풍을 이용하여 열교환을 통해 승온시켜 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체로서 더욱 공급하며,
상기 탄화기의 재킷으로 공급되는 열풍은 700~800 ℃의 온도 범위이며,
상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스는 400~500 ℃의 온도 범위인 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
A dryer for drying organic matter, a carbonizer for carbonizing the dried organic matter discharged from the dryer, a cooler for cooling the carbonized material discharged from the carbonizer, a sorter for sorting the cooled carbonized material according to the particle size, and a sorting process A biochar production unit including a pellet molding machine for molding the carbide into pellets; and
A dry pellet production unit comprising a dryer for drying organic matter, a sorter for selectively treating the dried organic matter discharged from the dryer according to particle size, and a pellet forming machine for molding the dried organic matter into pellets;
The dryer and the carbonizer each include a processing body for heat-treating and discharging the inflow into the inside, a jacket installed to cover the outer surface of the processing body, and rotation for applying a displacement force to the inflow into the processing body. and an indirect heat source method using the heat source fluid supplied to the jacket as a heat source for heating the processing body,
The dryer operates at a lower temperature than the carbonizer, and at least one of the dryer of the biochar production unit and the dryer of the dry pellet production unit uses steam supplied from a steam supply device as a heat source fluid, and the carbonizer is a heat source. The hot air supplied from the hot air supply device is used as the fluid, but at least one of the steam supply device and the hot air supply device receives and burns the dry pellets produced in the dry pellet production unit as fuel to supply the heat source fluid. is composed of
Of the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer,
Some is supplied to the main body of the dryer of the biochar production department to be used as a drying heat source,
Another part is supplied to the heat exchanger on the side of the hot air supply device, raised in temperature through heat exchange using the relatively high-temperature source hot air supplied from the hot air supply device, and supplied as a heat source fluid to the jacket of the carbonizer,
External air is supplied to the heat exchanger on the side of the hot air supply device, and the temperature is raised through heat exchange using the relatively high-temperature source hot air supplied from the hot air supply device, and further supplied as a heat source fluid to the jacket of the carbonizer,
The hot air supplied to the jacket of the carbonizer has a temperature range of 700 to 800 ° C,
Energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer has a temperature range of 400 to 500 ° C.
유기물을 건조 처리하는 건조기와, 건조기로부터 배출되는 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리하는 선별기와, 선별 처리된 건조 유기물을 펠렛으로 성형하는 펠렛 성형기를 포함하는 건조 펠렛 생산부;를 포함하며,
상기 건조기 및 탄화기는 각각, 내부로 유입된 유입물을 가열 처리하여 배출하는 처리 본체와, 상기 처리 본체의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과, 상기 처리 본체로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체의 가열용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성되며,
상기 건조기는 상기 탄화기에 비해 낮은 온도에서 동작하며, 상기 바이오차 생산부의 건조기와 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기 중 적어도 어느 하나는 열원용 유체로서 증기공급장치로부터 공급되는 증기를 이용하고, 상기 탄화기는 열원용 유체로서 열풍공급장치 측으로부터 공급되는 열풍을 이용하되, 상기 증기공급장치 및 열풍공급장치 중의 적어도 어느 하나는 상기 건조 펠렛 생산부에서 생산된 건조 펠렛을 연료로 공급받아 연소하여 열원용 유체를 공급하도록 구성되며,
외기를 상기 열풍공급장치로 공급하여 연소시키고,
상기 연소에 의해 열풍공급장치에서 발생한 연소 가스를 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체인 열풍으로서 공급하며,
상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스 중,
일부는 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로 공급하여 건조 열원으로 이용하고,
또다른 일부는 폐열 보일러로 공급하여 증기를 생산하도록 구성되며,
상기 탄화기의 재킷으로 공급되는 열풍은 850~950 ℃의 온도 범위이며,
상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스는 600~700 ℃의 온도 범위인 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
A dryer for drying organic matter, a carbonizer for carbonizing the dried organic matter discharged from the dryer, a cooler for cooling the carbonized material discharged from the carbonizer, a sorter for sorting the cooled carbonized material according to the particle size, and a sorting process A biochar production unit including a pellet molding machine for molding the carbide into pellets; and
A dry pellet production unit comprising a dryer for drying organic matter, a sorter for selectively treating the dried organic matter discharged from the dryer according to particle size, and a pellet forming machine for molding the dried organic matter into pellets;
The dryer and the carbonizer each include a processing body for heat-treating and discharging the inflow into the inside, a jacket installed to cover the outer surface of the processing body, and rotation for applying a displacement force to the inflow into the processing body. and an indirect heat source method using the heat source fluid supplied to the jacket as a heat source for heating the processing body,
The dryer operates at a lower temperature than the carbonizer, and at least one of the dryer of the biochar production unit and the dryer of the dry pellet production unit uses steam supplied from a steam supply device as a heat source fluid, and the carbonizer is a heat source. The hot air supplied from the hot air supply device is used as the fluid, but at least one of the steam supply device and the hot air supply device receives and burns the dry pellets produced in the dry pellet production unit as fuel to supply the heat source fluid. consists of
Outdoor air is supplied to the hot air supply device for combustion,
The combustion gas generated in the hot air supply device by the combustion is supplied as hot air, which is a heat source fluid, to the jacket of the carbonizer,
Of the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer,
Some is supplied to the main body of the dryer of the biochar production department to be used as a drying heat source,
Another part is configured to supply to a waste heat boiler to produce steam;
The hot air supplied to the jacket of the carbonizer is in the temperature range of 850 ~ 950 ℃,
Energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer has a temperature range of 600 ~ 700 ℃.
유기물을 건조 처리하는 건조기와, 건조기로부터 배출되는 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리하는 선별기와, 선별 처리된 건조 유기물을 펠렛으로 성형하는 펠렛 성형기를 포함하는 건조 펠렛 생산부;를 포함하며,
상기 건조기 및 탄화기는 각각, 내부로 유입된 유입물을 가열 처리하여 배출하는 처리 본체와, 상기 처리 본체의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과, 상기 처리 본체로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체의 가열용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성되며,
상기 건조기는 상기 탄화기에 비해 낮은 온도에서 동작하며, 상기 바이오차 생산부의 건조기와 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기 중 적어도 어느 하나는 열원용 유체로서 증기공급장치로부터 공급되는 증기를 이용하고, 상기 탄화기는 열원용 유체로서 열풍공급장치 측으로부터 공급되는 열풍을 이용하되, 상기 증기공급장치 및 열풍공급장치 중의 적어도 어느 하나는 상기 건조 펠렛 생산부에서 생산된 건조 펠렛을 연료로 공급받아 연소하여 열원용 유체를 공급하도록 구성되며,
외기를 상기 열풍공급장치로 공급하여 연소시키고,
상기 연소에 의해 열풍공급장치에서 발생한 연소 가스를 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체인 열풍으로서 공급하며,
상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스 중,
일부는 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로 공급하여 건조 열원으로 이용하고,
또다른 일부는 상기 바이오차 생산부의 건조기의 재킷으로 열원용 유체로서 공급하며,
상기 바이오차 생산부의 건조기의 재킷으로부터 열원용 유체로 이용된 후 배출되는 열풍 배가스는 폐열 보일러로 공급하여 증기를 생산하도록 구성되고,
상기 증기공급장치는,
건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷으로 열원용 유체로서 증기를 공급하고,
건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷으로부터 가열용 열원으로 사용된 증기의 응축수를 회수하며,
상기 응축수를 가열하여 열원용 유체인 증기를 생산하며,
상기 탄화기의 재킷으로 공급되는 열풍은 850~950 ℃의 온도 범위이며,
상기 탄화기의 재킷으로부터 배출되는 열풍 배가스는 600~700 ℃의 온도 범위인 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
A dryer for drying organic matter, a carbonizer for carbonizing the dried organic matter discharged from the dryer, a cooler for cooling the carbonized material discharged from the carbonizer, a sorter for sorting the cooled carbonized material according to the particle size, and a sorting process A biochar production unit including a pellet molding machine for molding the carbide into pellets; and
A dry pellet production unit comprising a dryer for drying organic matter, a sorter for selectively treating the dried organic matter discharged from the dryer according to particle size, and a pellet forming machine for molding the dried organic matter into pellets;
The dryer and the carbonizer each include a processing body for heat-treating and discharging the inflow into the inside, a jacket installed to cover the outer surface of the processing body, and rotation for applying a displacement force to the inflow into the processing body. and an indirect heat source method using the heat source fluid supplied to the jacket as a heat source for heating the processing body,
The dryer operates at a lower temperature than the carbonizer, and at least one of the dryer of the biochar production unit and the dryer of the dry pellet production unit uses steam supplied from a steam supply device as a heat source fluid, and the carbonizer is a heat source. The hot air supplied from the hot air supply device is used as the fluid, but at least one of the steam supply device and the hot air supply device receives and burns the dry pellets produced in the dry pellet production unit as fuel to supply the heat source fluid. is composed of
Outdoor air is supplied to the hot air supply device for combustion,
The combustion gas generated in the hot air supply device by the combustion is supplied as hot air, which is a heat source fluid, to the jacket of the carbonizer,
Of the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer,
Some is supplied to the main body of the dryer of the biochar production department to be used as a drying heat source,
Another part is supplied as a heat source fluid to the jacket of the dryer of the biochar production unit,
The hot air exhaust discharged after being used as a heat source fluid from the jacket of the dryer of the biochar production unit is supplied to a waste heat boiler to produce steam,
The steam supply device,
Steam is supplied as a heat source fluid to the jacket of the dryer of the dry pellet production unit,
Recovering the condensate of steam used as a heat source for heating from the jacket of the dryer of the dry pellet production unit,
Heating the condensate to produce steam, which is a fluid for a heat source,
The hot air supplied to the jacket of the carbonizer is in the temperature range of 850 ~ 950 ℃,
Energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that the hot air exhaust gas discharged from the jacket of the carbonizer has a temperature range of 600 ~ 700 ℃.
상기 증기공급장치는,
상기 바이오차 생산부의 건조기의 재킷과 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷 중 적어도 어느 하나로 열원용 유체로서 증기를 공급하고,
증기를 공급받은 바이오차 생산부의 건조기의 재킷 또는 건조 펠렛 생산부의 건조기의 재킷으로부터 가열용 열원으로 사용된 증기의 응축수를 회수하며,
상기 응축수를 가열하여 열원용 유체인 증기를 생산하는 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to any one of claims 1 to 3,
The steam supply device,
Supplying steam as a heat source fluid to at least one of the jacket of the dryer of the biochar production unit and the jacket of the dryer of the dry pellet production unit,
Recovering the condensate of steam used as a heat source for heating from the dryer jacket of the biochar production unit or the dryer jacket of the dry pellet production unit supplied with steam,
An energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that for heating the condensate to produce steam, which is a fluid for a heat source.
상기 바이오차 생산부의 건조기의 처리 본체로부터 배출되는 건조 배가스와 상기 건조 펠렛 생산부의 건조기의 처리 본체로부터 배출되는 건조 배가스를 상기 증기공급장치 또는 열풍공급장치의 연소 시에 고온 산화시켜 악취 발생을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to any one of claims 1 to 3,
The dry exhaust gas discharged from the processing body of the dryer of the biochar production unit and the dry exhaust gas discharged from the processing body of the dryer of the dry pellet production unit are oxidized at a high temperature during combustion of the steam supply device or the hot air supply device to prevent odor generation Energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that configured.
상기 탄화기의 처리 본체로부터 배출되는 탄화 배가스를 상기 증기공급장치 또는 열풍공급장치의 연소 시에 고온 산화시켜 열원을 보충하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to any one of claims 1 to 3,
An energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that configured to supplement the heat source by oxidizing the carbonized exhaust gas discharged from the processing body of the carbonizer at a high temperature during combustion of the steam supply device or the hot air supply device.
상기 건조기 및 탄화기는 각각,
세로형 원통 형상을 가지며 측면에 유입물 투입구 및 유입물 배출구를 구비하고 상부에 배가스 배출구를 갖는 처리 본체와,
상기 처리 본체의 측면 방향 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과,
상기 처리 본체의 내부에 세로방향으로 설치되어 구동모터로부터 회전력을 전달받는 회전축과 상기 회전축에 의해 회전되는 핀을 포함하는 회전수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to any one of claims 1 to 3,
The dryer and carbonizer, respectively,
A treatment body having a vertical cylindrical shape, having an inlet inlet and an inlet outlet on the side, and an exhaust gas outlet on the top;
a jacket installed so as to surround an outer surface of the processing body in a lateral direction;
An energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that it comprises a rotating means including a rotating shaft installed vertically inside the processing body to receive rotational force from a driving motor and a pin rotated by the rotating shaft. .
상기 건조 펠렛 생산부는,
상기 펠렛 성형기에서 성형된 건조 펠렛을 냉각하는 성형품 냉각기와,
상기 성형품 냉각기에서 냉각 배출되는 건조 펠렛을 상기 증기공급장치 또는 열풍공급장치의 연료 투입부로 이송하는 이송 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to any one of claims 1 to 3,
The dry pellet production unit,
A molded article cooler for cooling the dry pellets molded in the pellet molding machine;
An energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that it comprises a transfer means for transferring the dry pellets cooled and discharged from the molded article cooler to the fuel input unit of the steam supply device or the hot air supply device.
상기 건조 펠렛 생산부는 건조기로부터 배출되는 건조 유기물을 냉각 처리하는 냉각기를 더욱 포함하며,
상기 건조 펠렛 생산부의 선별기는 상기 냉각기에서 냉각 처리된 건조 유기물을 입경에 따라 선별 처리하는 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to any one of claims 1 to 3,
The dry pellet production unit further includes a cooler for cooling the dry organic matter discharged from the dryer,
The energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that the selector of the dry pellet production unit sorts the dried organic matter cooled in the cooler according to the particle size.
상기 냉각기는,
내부로 유입된 유입물을 냉각 처리하여 배출하는 처리 본체와, 상기 처리 본체의 외부면을 감싸도록 설치된 재킷과, 상기 처리 본체로 유입된 유입물에 변위력을 가하는 회전수단을 포함하고, 상기 재킷으로 공급되는 열원용 유체를 상기 처리 본체의 냉각용 열원으로 사용하는 간접 열원 방식으로 구성되며,
열원용 유체로서 냉각탑으로부터 공급되는 냉각수를 이용하는 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to any one of claims 1 to 3,
the cooler,
A treatment body for cooling and discharging the inflow into the treatment body, a jacket installed to cover an outer surface of the treatment body, and a rotating means for applying a displacement force to the inflow into the treatment body, wherein the jacket It is composed of an indirect heat source method using the heat source fluid supplied to the processing body as a heat source for cooling,
An energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that using cooling water supplied from a cooling tower as a heat source fluid.
상기 연소에 의해 열풍공급장치에서 발생한 연소 가스에 대해, 요소수 분무를 통한 질소 산화물 제거 처리를 하고 상기 탄화기의 재킷으로 열원용 유체인 열풍으로서 공급하는 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to claim 2 or 3,
The combustion gas generated in the hot air supply device by the combustion is subjected to nitrogen oxide removal treatment through urea water spray and supplied as hot air as a heat source fluid to the jacket of the carbonizer. tea production system.
상기 폐열 보일러에서 생산한 증기는,
상시에는 증기를 이용하는 증기 소요처에 공급하고, 비상시에는 상기 건조기의 비상시 열원용 유체로서 공급하는 것을 특징으로 하는 유기물을 이용한 에너지 절감형 바이오차 생산 시스템.
According to claim 2 or 3,
The steam produced by the waste heat boiler,
An energy-saving biochar production system using organic matter, characterized in that it is supplied to a steam demand place using steam at all times, and supplied as a fluid for an emergency heat source of the dryer in case of an emergency.
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| KR1020220176312A KR102563241B1 (en) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | Energy saving type biochar production system using organic matter |
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| KR102563241B1 true KR102563241B1 (en) | 2023-08-03 |
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| KR1020220176312A KR102563241B1 (en) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | Energy saving type biochar production system using organic matter |
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