WO2022092358A1 - 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a solid fuel manufacturing system using by-products after fermentation reduction treatment of wet organic waste (food waste, livestock manure, sewage sludge, etc.) It is a technology related to a solid fuel manufacturing system using organic waste fermentation-drying and by-products with a function of removing the generated trace odor.
- an indirect drying method which can reduce fuel costs as opposed to the direct drying method, but has a problem in that it takes a lot of time and generates a large amount of odor.
- the natural fermentation drying method uses self-heating to dry it, but there is a problem in that a large amount of odor is generated for a long period of time due to the decay of some wastes during long-term fermentation. These odors require an air purification process, and thus are accompanied by expensive reprocessing and civil complaints.
- the method related to the present invention is an indirect drying method using a specially designed and manufactured fermentor and fermentation by a specified microorganism, and can be dried faster than the existing fermentation method, low-cost continuous operation is possible under odor-free conditions, and the efficiency can be increased suggests a way to do it.
- the present invention reduces the dry fuel cost by applying the microbial fermentation drying method, and uses the by-product obtained through the organic waste fermentation apparatus to reduce the odor generated during the drying process in an environmentally friendly way (using)
- An object of the present invention is to provide a biomass solid fuel manufacturing system that can be recycled and recycled.
- the present invention provides a storage tank in which waste is accommodated; Fermentation drying loss machine for receiving the waste from the storage tank and drying it by microbial fermentation by the pre-injected fermenting agent to produce fermentation by-products; a pellet forming machine for receiving the fermentation by-products from the fermentation drying loss machine and forming them into pellets; A portion of the solid fuel produced in the pellet forming machine is transferred, used as incineration fuel, and fresh hot air exchanged with heat generated by incineration is supplied to the fermentation drying reducer, and the gas generated by fermentation and drying in the fermentation drying reducing unit. It provides a solid fuel manufacturing system using organic waste fermentation by-products, characterized in that it includes; a pellet hot air boiler that receives inflow and removes residual odors by incineration heat.
- the fermentation drying loss machine is provided with a stirrer therein, so that the waste and the fermentation accelerator can be stirred by itself inside the fermenter.
- the pellet hot air boiler using fuel as pellets produced in the pellet forming machine at an outlet temperature of 850 ° C. or higher, incinerates the odor discharged from the fermentation drying reducer at a high temperature, and in the fermentation drying reducer about 50 ° C. to It is characterized in that the hot air is provided at a temperature of 80°C.
- pellet hot air boiler air is introduced from the outside and the pellet hot air boiler generates the hot air by incineration heat of the pellet hot air boiler, characterized in that it is supplied to the fermentation drying reduction unit.
- a moisture dryer and a biomass mixer are further provided.
- wet organic waste which is generally difficult to treat, can be produced as an eco-friendly biomass solid fuel through dry compression after fermentation loss.
- the slight residual odor generated during the fermentation process can be burned in the biomass pellet hot air boiler produced in this process to completely eliminate the odor.
- FIG. 1 is a flowchart of a solid fuel manufacturing system using organic waste fermentation by-products according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a flowchart of a solid fuel manufacturing system using organic waste fermentation by-products according to an embodiment of the present invention.
- the solid fuel manufacturing system using the organic waste fermentation by-product of the present invention is largely composed of a storage tank 100, a fermentation drying loss machine 200, a pellet molding machine 300 and a pellet hot air boiler 400. Waste Through this sequential process, solid fuel can be produced. And, if necessary, a moisture dryer 210 and a biomass mixer 220 may be further added between the fermentation drying reduction machine 200 and the pellet forming machine 300 . In the present invention, there are major characteristics in the fermentation drying reduction unit 200 and the pellet hot air boiler 400 .
- the storage tank 100 is a tank in which waste is accommodated and stored.
- the waste corresponds to food waste, dewatered sludge from sewage treatment plant, livestock manure, livestock manure by-product, etc., and is a high-moisture wet organic waste that can react with microorganisms.
- the fermentation drying loss machine 200 is a device capable of fermenting and drying the waste.
- the fermentation drying reduction unit 200 receives the waste from the storage tank 100 and is dried by high-speed fermentation by the pre-injected microbial medium to produce fermentation by-products.
- the fermenting agent will include wood flour and a microbial growth fermentation accelerator.
- the fermentation drying loss machine 200 is provided with a stirrer therein, it is characterized in that the waste and the fermentation accelerator can be stirred by itself.
- a pair of the agitators are installed facing each other in a screw shaft type, and by rotation, the waste located at the upper part moves to the lower side and the lower waste moves to the upper side, so that the fermentation promoter is evenly stirred, and air is introduced so that oxygen contact is made smoothly
- a device can be built-in to improve fermentation efficiency.
- the pellet molding machine 300 is a device for molding the fermentation by-product into pellets by extrusion.
- biomass such as wood chips and sometimes waste plastic powder are added in the middle, mixed in a high-speed biomass dryer 220, and dried to pellet (pellet) ) can supplement the calorific value. This is to match the thermal efficiency of the pellets to be molded.
- the pellet hot air boiler 400 burns the pellets at an outlet temperature of 850° C. or higher to incinerate and remove the odor generated in the fermentation drying reduction unit 200 .
- the odor generated inside the fermentation process can be incinerated and treated, as well as each device must be connected.
- pellet hot air boiler 400 can increase the fermentation efficiency by supplying fresh hot air to the fermentation drying reduction unit 200 .
- the solid fuel produced in the pellet molding machine 300 is transferred and used as incineration fuel.
- the heat generated by incineration causes the fresh hot air generated by the heat exchange to be supplied to the fermentation drying loss reducer 200 inside.
- the hot air is air introduced from the outside of the pellet hot air boiler 400, and as the air passes through the pellet hot air boiler 400, heat is exchanged with the heat of the pellet hot air boiler 400 to generate hot air and to the fermentation drying loss reducer 200. can be supplied.
- the hot air is supplied to the fermentation-drying reducer 200 at a temperature of about 50° C. to 80° C., so that the waste is provided under optimal conditions for fermentation, thereby promoting high-speed fermentation. If it exceeds 80 °C, the microorganisms disappear, and if it is less than 50 °C, the microbial activity is slowed.
- pellet hot air boiler 400 the steam generated by fermentation and drying in the fermentation and drying reduction unit 200 is condensed and the separated residual odor gas is connected to the combustion air passage to incinerate the odor inside the pellet hot air boiler. can be removed
- an atmospheric prevention facility 500 is additionally connected to the pellet hot air boiler 400 to filter contaminants by a filter and to remove residual odors once more.
- the fermentation agent is pre-injected into the fermentation-drying reduction unit 200, and after inputting wastes having a moisture content of about 80%, the fermentation by-products are stirred and fermented for about 24 hours to produce a fermentation by-product with a moisture content of 55% or less.
- the reason for maintaining the moisture content at 55% is that these fermentation by-products can be used as compost raw materials to be composted through secondary fermentation and fermentation after mixing with livestock manure by maintaining microbial activity.
- the fermentation by-products treated for reduced fermentation are discharged and dried to less than 20% moisture content, dried and compressed to produce a biomass solid raw material, and the rest is stored in the fermentation-drying loss machine 200 to reduce the moisture content to 55% or less.
- high microbial activity it acts as a fermentation promoter, and by inputting waste, the waste is repeatedly fermented and dried, and fermentation by-products are continuously produced.
- the present invention is based on a basic technical basis for a solid fuel manufacturing system using organic waste fermentation by-products.
- a basic technical basis for a solid fuel manufacturing system using organic waste fermentation by-products is based on a basic technical basis for a solid fuel manufacturing system using organic waste fermentation by-products.
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Abstract
본 발명은 습성 유기성 폐기물 (음식물류 폐기물, 축분, 하수오니슬러지 등) 발효 감량처리 후 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템에 관한 것으로, 유기성 폐기물을 고속발효에 의해 저비용으로 건조하여 고형연료를 생산하고 발효에 생성된 미량의 악취를 제거하는 기능을 가진 유기성 폐기물 발효건조 및 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템에 관한 기술이다.
Description
본 발명은 습성 유기성 폐기물 (음식물류 폐기물, 축분, 하수오니슬러지 등) 발효 감량처리 후 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템에 관한 것으로, 유기성 폐기물을 고속발효에 의해 저비용으로 건조하여 고형연료를 생산하고 발효에 생성된 미량의 악취를 제거하는 기능을 가진 유기성 폐기물 발효건조 및 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템에 관한 기술이다.
종래에는 습성 유기성 폐기물 처리시 연료(기름, 가스) 사용에 의해 열분해(가열건조)(외부 열원으로 직간접 가열방식)로 이용한 직접 건조 방식을 사용하였다. 이렇게 외부 열원으로의 직간접 건조방식은 건조 시간은 빠르나 연료비가 많이 발생하게 되는 문제점이 있다.
다른 방식으로는 간접 건조방식이 있으며, 직접 건조방식과 반대로 연료비를 절감할 수 있으나 시간이 많이 걸리고 다량의 악취가 발생하는 문제점이 있다. 또한 자연 발효 건조방식은 자체발열을 이용하여 건조하게 되는데 장기 발효 중 일부 페기물의 부패로 인한 다량의 악취가 장기간 발생하는 문제점이 있다. 이러한 악취는 공기정화 과정을 필요하므로 고비용 재처리와 민원을 수반되게 된다.
본 발명과 관련된 방법은 특별하게 고안 제작된 발효기와 특정된 미생물에 의한 발효를 이용한 간접 건조방식이며, 기존의 발효 방식보다 빠르게 건조할 수 있으며, 무악취 조건에서 저비용 연속 운전이 가능하며 효율을 높일 수 있는 방법을 제시하고 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 미생물 발효 건조 방식을 적용하여 건조 연료비를 절감하며, 건조 과정에서 발생하는 악취를 저감할 수 있도록 하는 유기성 폐기물 발효장치를 통해 얻은 부산물을 (이용한) 친환경적으로 순환 재활용 할 수 있는 바이오매스 고형연료 제조 시스템을 제공하고 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 폐기물이 수용되는 저장탱크; 상기 저장탱크의 폐기물을 이송받고 선 투입된 발효제에 의해 미생물 발효로 건조하여 발효부산물을 생성하는 발효건조 감량기; 상기 발효건조 감량기에서 상기 발효부산물을 이송받아 펠릿(pellet)으로 성형하는 펠릿 성형기; 상기 펠릿 성형기에서 생산된 고체연료 일부를 이송받아 소각연료로 사용되고 소각에 의해 발생된 열과 열교환된 신선한 열풍을 상기 발효건조 감량기로 공급되게 하고, 상기 발효건조 감량기에서 발효 및 건조에 의해 발생된 기체를 유입받아 소각열에 의해 잔류 악취를 제거하는 펠릿 열풍보일러;가 포함되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템을 제공한다.
상기 발효건조 감량기는, 내부에 교반기가 구비되어 상기 폐기물과 발효촉진제가 발효조 내부에서 자체적으로 교반 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 펠릿 열풍보일러는, 상기 펠릿 성형기에서 생산된 펠릿으로 연료를 사용하여 출구온도 850℃ 이상의 고온으로 상기 발효건조 감량기에서 배출되는 악취를 고온으로 소각 소멸되게 하고, 상기 발효건조 감량기에 약 50℃ 내지 80℃ 온도로 상기 열풍을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 펠릿 열풍보일러에는, 외부에서 공기가 유입되고 상기 펠릿 열풍보일러의 소각열에 의해 상기 펠릿 열풍보일러 상기 열풍을 생성하여 상기 발효건조 감량기에 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 발효건조 감량기와 펠릿 성형기 사이에는, 수분건조기와 바이오매스 혼합기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기의 해결 수단에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 본 발명은 일반적으로 처리하기 힘든 습성 유기성 폐기물을 발효 감량 후 건조 압축을 통해 친환경적인 바이오매스 고형 연료로 제조할 수 있다.
그리고, 특수 고안 제작된 발효건조 감량기 내에서 악취 발생을 최소화 시키며, 호기성 발효를 가속화 시켜 24시간 이내에 의해 함수율 80% 이상의 습성 유기성 폐기물을 함수율 55% 이하로 고속 발효 및 건조 시킬 수 있다.
그리고, 발효 과정에서 발생된 약간의 잔류 악취는 본 과정에서 생산한 바이오매스 팰릿 열풍보일러에서 연소시켜 악취 발생을 완전히 제거 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템의 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명인 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형 연료 제조 시스템은 크게 저장탱크(100), 발효건조 감량기(200), 펠릿 성형기(300) 및 펠릿 열풍보일러(400)로 포함하여 이루어져 폐기물이 순차적으로 거쳐 고형연료를 생성할 수 있게 된다. 그리고, 필요에 따라 발효건조 감량기(200)와 펠릿 성형기(300) 사이에는 수분건조기(210)와 바이오매스 혼합기(220)가 더 추가 될 수 있다. 본 발명에서는 상기 발효건조 감량기(200)와 펠릿 열풍보일러(400)에 주요한 특징이 있다.
먼저, 상기 저장탱크(100)는 폐기물이 수용되어 저장되어 있는 탱크이다.
여기서 폐기물은 음식물 쓰레기, 하수 처리장 탈수 오니, 축분, 축분부산물 등에 해당하며, 미생물과 반응할 수 있는 고수분 습성 유기성 폐기물이다.
상기 발효건조 감량기(200)는 상기 폐기물을 발효하여 건조할 수 있는 기기이다.
여기서 상기 발효건조 감량기(200)는 상기 저장탱크(100)로부터 폐기물을 이송받고, 선 투입된 미생물배지에 의해 고속발효에 의해 건조되어 발효부산물을 생성하게 된다. 상기의 발효제는 목분 및 미생물증식 발효촉진제가 포함되게 된다.
그리고 상기 발효건조 감량기(200)는 내부에 교반기가 구비되어 상기 폐기물과 발효촉진제가 자체적으로 교반 가능한 것을 특징으로 한다. 상기의 교반기는 스크류 축 형식으로 한 쌍이 마주보게 설치되어 회전에 의해 상부에 위치한 폐기물은 하측으로 이동되고 하측 폐기물은 상측으로 이동하여 발효촉진제가 고르게 교반되고, 산소 접촉이 원활하게 이루어지도록 하는 공기투입장치가 내장되어 발효 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 펠릿 성형기(300)는 상기 발효부산물을 압출에 의해 펠릿(pellet)으로 성형하는 기기이다.
이때, 상기 발효건조 감량기(200)에서 펠릿 성형기(300)로 넘어 가능 중간에 목재칩 등의 바이오매스와 때로는 폐플라스틱 가루 등을 투입하여 고속 바이오매스 건조기(220)에서 혼합하고 건조하여 펠릿(pellet)의 발열량을 보충할 수 있다. 이는 성형되는 펠릿의 열효율을 맞추기 위한 것이다.
상기 펠릿 열풍보일러(400)는 펠릿을 연료로 하여 출구온도 850℃ 이상의 고온으로 연소하여 상기 발효건조 감량기(200)에서 발생한 악취를 소각하여 제거하게 된다. 이외에도 발효공정 내부에서 발생하는 악취를 흡입하여 소각하여 처리할 수 있음은 물론이고 각 장치들이 연결되어야 할 것이다.
또한, 펠릿 열풍보일러(400)는 상기 발효건조 감량기(200)에 신선한 열풍을 공급하여 발효 효율을 높일 수 있다.
상세하게, 상기 펠릿 성형기(300)에서 생산된 고체연료를 이송받아 소각연료로 사용된다. 이때 소각에 의해 발생된 열이 열교환에 의해 발생된 신선한 열풍을 상기 발효건조 감량기(200)로 내부로 공급되게 한다.
상기 열풍은 상기 펠릿 열풍보일러(400)의 외부에서 유입되는 공기이며, 상기 공기가 펠릿 열풍보일러를 통과하면서 상기 펠릿 열풍보일러(400)의 열과 열교환되어 열풍이 생성되고 상기 발효건조 감량기(200)로 공급될 수 있다.
상기 열풍은 온도가 약 50℃ 내지 80℃가 되도록 하여 상기 발효건조 감량기(200)에 공급되므로 폐기물이 발효할 수 있는 최적의 조건으로 제공되어 고속발효를 촉진할 수 있게 된다. 80℃ 초과하는 경우에는 미생물이 소멸하고, 50℃ 미만인 경우에는 미생물 활동이 둔화된다.
또한, 상기 펠릿 열풍보일러(400)에서는 상기 발효건조 감량기(200)에서 발효 및 건조에 의해 발생된 수증기를 응축 분리된 잔류악취의 기체를 연소공기 통로로 연결하여 펠릿 열풍보일러 내부에서 악취를 소각하여 제거할 수 있다. 그리고, 상기 펠릿 열풍보일러(400)에는 대기방지시설(500)이 추가 연결되어 필터에 의해 오염물질을 거르고 잔류악취를 한번더 제거할 수 있다.
이하에서는 폐기물 발효 및 건조과정에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 발효건조 감량기(200)에 발효제가 선투입되고 함수율 80% 전후의 폐기물을 투입 후 약 24시간 동안 교반 발효하여 함수율 55% 이하의 발효부산물을 생산하게 된다. 함수율 55%로 유지하는 이유는 이러한 발효부산물은 미생물 활성도를 유지하여 축분과 혼합한 후 2차 발효와 부숙을 거치면서 퇴비가 되는 퇴비원료로도 사용할 수 있기 때문이다.
그 다음 발효 감량 처리된 발효부산물 중 일부는 배출하여 함수율 20% 이내로 건조하고, 건조 후 압축을 거쳐 바이오매스 고형원료로 제조하고, 나머지는 발효건조 감량기(200)에 저장된 상태에서 함수율 55% 이하로 미생물 활성도가 높은 상태로 발효촉진제 역할을 하게 되고 폐기물을 투입하여 폐기물을 반복 발효 건조 처리하고 발효부산물을 계속해서 생산하게 된다.
이상과 같이 본 발명은 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템의 기본적인 기술적인 근거 이론으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (5)
- 폐기물이 수용되는 저장탱크(100);상기 저장탱크의 폐기물을 이송받고 선 투입된 발효제에 의해 미생물 발효로 건조하여 발효부산물을 생성하는 발효건조 감량기(200);상기 발효건조 감량기에서 상기 발효부산물을 이송받아 펠릿(pellet)으로 성형하는 펠릿 성형기(300);상기 펠릿 성형기에서 생산된 고체연료 일부를 이송받아 소각연료로 사용되고 소각에 의해 발생된 열과 열교환된 신선한 열풍을 상기 발효건조 감량기로 공급되게 하고, 상기 발효건조 감량기에서 발효 및 건조에 의해 발생된 기체를 유입받아 소각열에 의해 잔류 악취를 제거하는 펠릿 열풍보일러(400);가 포함되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 발효건조 감량기(200)는,내부에 교반기가 구비되어 상기 폐기물과 발효촉진제가 발효조 내부에서 자체적으로 교반 가능한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고체연료 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 펠릿 열풍보일러(400)는,상기 펠릿 성형기에서 생산된 펠릿으로 연료를 사용하여 출구온도 850℃ 이상의 고온으로 상기 발효건조 감량기에서 배출되는 악취를 고온으로 소각 소멸되게 하고,상기 발효건조 감량기에 약 50℃ 내지 80℃ 온도로 상기 열풍을 제공하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 펠릿 열풍보일러(400)에는,외부에서 공기가 유입되고 상기 펠릿 열풍보일러의 소각열에 의해 상기 펠릿 열풍보일러에서 상기 열풍을 생성하여 상기 발효건조 감량기에 공급되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 발효건조 감량기(200)와 펠릿 성형기(300) 사이에는,수분건조기(210)와 바이오매스 혼합기(220)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 발효 부산물을 이용한 고형연료 제조 시스템.
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