바이오매스 펠릿 중 에너지원인 연료로 가장 많이 사용되고 있는것이 목재펠릿(Wood-Pellet)입니다.
연료로 사용되기 위하여 가장 이상적인 형태인 A사의 목재펠릿의 제조 공정과 관리방법을 소개해 드리겠습니다.
1. 연료 공장 구성 – 가장 중요한 부분은 원자재 함수율 및 MESH SIZE 중요하게 관리하는 것이다.
파쇄 → WOOD CHIP STORAGE → 건조(1차 WOOD CHIP 건조) → 1차 WOOD CHIP SCREEN → 건조된 우드칩 storage → 톱밥 분쇄(1처 그라인더) → 건조(2차 톱밥 건조) → 2차 건조된 톱밥 분쇄(2차 그라인더) → 2차 톱밥 SCREEN → 건조된 4 ~ 6MM 톱밥 STORAGE → 펠릿 성형기 → 냉각 → 포장
2. 소모품 및 설비 관리
(1) 소모품
(1-1) 성형기
다이스 – 성형기 당 3개씩 구비, 일주일 단위로 교체하고 교체된 다이스는 정비하고 기름칠한 후 보관 후 사용한다(3개를 교대로 교체 사용)
밀 – 성형기당 3개씩 구비, 일주일 단위로 교체하고 교체된 밀은 정비라고 기름칠한 후 보관 후 사용한다. (3개를 교대로 교체 사용)
오일 – 200리터 드럼 형태로 3드럼씩 구비하여 보관한다,
그리스 – 항상 예비물품을 보관하여야 한다.
이송 및 구동 벨트 – 예비 벨트 상비 비치하여야 한다.
(1-2) 건조기
모터 – 그리스 및 오일 상시 비치, 예비모터 상시 비치한다.
구동 체인 예비물품 및 교체 장비를 상시 비치한다. (체인 규격 번호 확인)
주변에 소화기 상시 비치한다.
하부 롤러 예비품을 상시 비치한다.
(1-3) 톱밥 분쇄기
예비모터 상시 비치, 모터 베어링 비치, 그리스 및 오일 상시 비치한다.
그라인더 칼날을 관리하여 상시 비치한다.
톱밥 선별망 예비 비치한다.
(1-4) 벨트컨베이어
예비 모터 상시 비치, 그리스 및 오일 상시 비치한다.
벨트 상부 제초 회전 날 설치하는 것이 좋다. (섬유질 제거)
벨트 컨베이어 중간부분 자석을 설치한다. (철 성분 제거)
(1-5) 우드칩 파쇄기(chipping machine)
파쇄기 날 예비 2set 이상 상시 비치한다.
모터 베어링과 예비모터를 상시 비치한다.
(1-6) 스크리너(선별)
기어 및 모터, 스프링 상시 예비품 비치한다.
(2) 설비관리
(2-1) 파쇄기
일정 기간 사용 후 칼날 교체 / 교체한 칼날은 갈아서 보관 한다.
파쇄안된 섬유질 성분들 제거관리 필요하다.
(2-2) 파쇄 된 우드칩
건조기 투입구쪽으로 이동하여 투입시 컨베이어에 얽히지 않도록 하여 건조기 이동 컨베이어에 투입한다.
(2-3) 우드칩 건조기
건조기 투입 컨베이어부 아래 제초 칼날 설치 여부를 판단하고 확인한다.
건조기 화재 위험관리를 해야하며 지속적 확인하여야 한다. 함수율이 낮은 자재가 투입시에는 버너의 화염이 들어가지 않도록 해야 한다.
우드칩 건조는 함수율 20 ~ 30% 이하로 나오도록 한다. – 함수율 측정기를 구매하여 측정
건조된 우드칩은 이물질 스크린을 통과 해야한다. 이후 공정단계에서 이물질 제거는 어렵다.
이물질을 제거한 우드칩은 철성분을 제거하기위한 자석이 달린 벨트컨베이어로 이송되어 톱밥 분쇄기에 투입된다 – 벨트컨베이어 하부 3분의 1지점에 자석 설치, 자석은 수시로 철분 제거하도록 하여야 한다.
함수율 체크를 하면서 건조기 구동 속도 조절하도록 한다.
건조기 모터는 정기적으로 오일 보충, 각 베어링은 일간 그리스 오일 점검 해야한다.
(2-4) 톱밥 분쇄기
매쉬 스크린 망을 통과하는 사이즈를 사용해야 하며, 톱밥 매쉬 사이즈는 4 ~ 6mm로 정하는게 좋다. 그러므로 매쉬 스크린 망 홀 사이즈는 8mm 정도로 해야 한다.
매쉬 스크린 망 떄문에 과부하 발생으로 가동 정지 우려가 발생 시 망을 제거하고, 외부에 8mm 스크린을 설치하여 스크린 통과된 톱밥을 사용하여 2차 톱밥 건조기 및 성형기에 투입되게 하는 방법도 있다. 이 경우 스크린 통과하지 않은 큰 톱밥은 다시 분쇄기로 이동하여 재 분쇄를 해야 한다.
분쇄기 칼날 교체 시 칼날은 1, 2, 3, 4, 5, 6라인으로 구성 시 1, 3, 5 라인의 전체 칼날을 교체하여 사용하며, 다음 교체 시 2, 4, 6 라인 전체 칼날을 교체하여 가동하여야 한다. 8라인 경우도 홀수라인 전체, 짝수라인 전체를 교체하여 사용하여야 한다. 개별적인 한두라인 교체 가동 시 대칭이 되지 않아 진동이 발생하게 되며, 불균형 가동 현상 발생 등으로 파손의 우려가 있기 때문이다.
분쇄기 칼날은 상시 2SET를 예비로 비치하여야 한다.
분쇄기 칼날은 칼날 모서리면에 초경(텅스텐)용접을 하여 분쇄력 강화와 더불어 수명을 연장하도록 관리한다.
모터 보호를 위하여 인버터 설치 고려
투입 컨베이어 속도와 분쇄기 출구부의 속도를 맞도록 구성하여야 한다 (우드칩 공급 속도보다 톱밥 분쇄 속도가 더 빨라야 한다)
(2-5) 2차 톱밥 건조기
건조기 화실 온도를 많이 높이지 않고(약 600 ~ 800도) 건조기 속도를 조절하여 톱밥 함수율 13% 이하로 나올 수 있도록 해야 한다. 13% 이상 함수율은 다시 건조기로 투입하여 재건조가 원칙. 미세한 차이는 자연 건조를 통하여 함수율 낮추는것도 가능하다.
직접 열(화염)이 건조기 내에 들어가지 않도록 관리해야 한다.
기타 관리는 우드칩 건조기와 같다.
(2-6) 성형기
최초 성형기에 원자재 투입 시 오일(엔진오일, 폐오일 등 윤활작용 오일)과 톱밥을 섞어서 다이스 홀을 부드럽게 한 후 원자재 투입하여 성형을 시작한다.
다이스와 롤러 및 성형기 안정된 관리를 위해 하루 2번 2시간 정도 휴식하여 냉각한 후 성형기 가동을 하는것이 좋다.
다이스와 롤러는 3일이내에 1번씩 교체하여 주기적으로 정비하여 사용하는 것이 좋다. .(홀에 든 톱밥 제거 및 오일링하여 보관)
베어링 냉각 및 윤활 오일 지속적인 체크. 자동 주입장치 관리를 철저하게 하여야 한다. – 펠릿타이징 시 고온 발생으로 베어링 마모 가능성 매우 높음. 또한 그리스(베어링 오일)가 말라 베어링 윤활작용 떨어지면 베어링 파손으로 이어지기 쉬움.
(2-7) 냉각 / 스크린
생산된 펠릿은 냉각 과정을 거쳐야 하며, 냉각기가 없을 시 긴 컨베이어에서 브로어로 공냉을 하여야 한다.
냉각 후 펠릿과 톱밥을 스크린 하여 톱밥은 다시 펠릿타이징 전단계로 회수하여야 한다.
냉각과 스크린 과정이 끝난 펠릿 제품은 가로 1,000mm * 세로 1,000mm * 높이 1200mm의 톤백(BIG BAG)에 포장한다. 이 경우 톤백은 반드시 상부 덮개가 있는 톤백으로 해야 이후 대기중 습기를 흡수하지 않는다.
3. 공정 관리.
원자재는 항상 함수율이 가장 낮은 상태로 입고하는 것을 원칙으로 한다.
1차 WOOD CHIP 건조 후 함수율은 30% 이내로 되어야 한다. (WOOD CHIP을 건조한 상태에서 스크린을 해야 흙, 먼지 등 이물질이 제거가 된다.)
2차 톱밥 건조 후 함수율은 13%(최대 15%) 이내로 되어야 함.
2차 건조된 톱밥의 사이즈는 4 ~ 6MM 크기가 적절하다.
성형기 내부 다이스는 일 2회 2시간 정도 가동 정지하고 식혀 주며, 최소 주 1회 이상 다이스 교체하고, 다이스 청소 및 관리 후 재 사용하여야 한다)
성형기를 거쳐 나온 펠릿은 브로어로 냉각을 시킨 후 포장을 해야한다.(냉각을 시키지 않으면 열량 감소 및 함수율 증가, 미분 증가, 많은 재 발생 등의 영향을 미칠 수 있다)
4. 인력관리
주 관리자(공장장) – 공정관리 및 내부관리, 전체 작업관리
시설관리 – 기계관리, 전기관리, 안전관리(특히 화재에 철저히 대비하여 관리)
일반 작업 근로자 -
5. 제품(생산된 연료) 관리
상시 톤백 덮개를 덮어 보관 및 이동해야 한다.(톤백 SIZE = 1,000 * 1,000 * 1,200)
생산 시 사용처로 바로 이동(될 수 있으면 비가 오지 않는 경우 운송)하는 것이 가장 효율적인 방안이다.