本发明涉及含高水分并且碳化有机性废弃物具有高发热量的生物碳的生产系统。本专利为受环境部支援的韩国环境产业技术院中管理的“新一代生态创新项目(项目名称：利用Bio_char的食物废弃物处理技术开发)”的结果而被研发出的(NO.2013000150004)。
背景技术：
：一般地说，诸如食物废弃物、污泥的有机性废弃物被埋在土中来进行处理。但是，有机性废弃物的特性上水分含量高，因此容易腐烂，发生恶臭与污水，在填埋时，流出大量的渗滤液，引发诸如地下水污染的2次环境污染。因此，为了将水分含量高的有机性废弃物变成再生材料，去除有机性废弃物的水分之后需经过碳化工艺。所述碳化工艺为，在厌氧状态或者低氧环境(2～4％)中有机物质被外部加热源加热而被热分解进而将碳固定在生成物，大部分的有机性废弃物是通过碳化过程而被再利用的。关于此，在韩国公开专利第2014-002407号中公开了渗滤液碳化系统，包括：干燥渗滤液的第一干燥部与第二干燥部；将已干燥的渗滤液碳化的碳化部；及对干燥部与碳化部供应热风的热风供应部。上述技术具有利用燃烧LPG、LNG、灯油等的燃料的热风的干燥部，干燥的水分含量在8w％至30wt％的污泥来移动至干燥部，但是热风温度不固定，因此无法干燥至污泥的内部，存在降低生成物法热量降低品质的问题。因此，需要开发生成物发热量优秀的同时耗能最少的生物碳生产系统。技术实现要素：(要解决的问题)本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供如下的生物碳生产系统：将热均匀地传达于原料，来生产成分优秀的生物碳，并且使用余热将耗能最小化，进而经济性优秀。(解决问题的手段)预热加热槽，预热包括食物废弃物的含水分的有机性原料；碳化反应器，根据水热加压碳化反应方法碳化在所述预热加热槽中加热的含水分的有机性原料；及间接加热装置，设置在所述碳化反应器的内外，并且通过在内部流动已加热的绝缘油的加热管间接加热所述碳化反应器。在此，所述生物碳生产系统还可包括：惯性碰撞型气液分离器，将在所述碳化反应器中生成的废流体进行气液分离；生物液体罐，储存由所述惯性碰撞型气液分离器分离的排放液体，并且利用所述排放液体生成甲烷气体来供应于所述间接加热装置；及气罐，储存由所述惯性碰撞型气体分离器分离的排放气体。在此，所述生物碳生产系统包括：生物碳保管槽，保管从所述碳化反应器排放的生物碳；及固液分离器，由所述生物碳保管槽接收所述生物碳之后进行固液分离。由所述固液分离器分离的液体被移送至所述生物液体罐来进行保管。在此，所述生物碳生产系统还可包括生物碳干燥器，对由所述固液分离器分离第一次干燥的生物碳进行二次干燥。在此，所述固液分离器可包括压带机(beltpress)、脱水机中的一种。在此，所述生物碳生产系统还包括：太阳热集热器；及储热槽，从所述太阳能集热器接收能量。其中，所述预热加热槽可利用所述储热槽的热。在此，所述储热槽中的热被供应至所述生物液体罐，进而可提升所述生物液体罐内部的温度。在此，所述预热加热槽可包括移送泵，通过设置在所述碳化反应器上部的阀门，来供应所述含水分的有机性原料。在此，所述碳化反应器包括：内筒；装有所述含水分的原料；及外筒，隔离于所述内筒以形成流路。所述加热管可包括：第一副加热管，设置在所述内筒内部；及第二副加热管，设置在所述内筒与外筒之间，不仅加热所述内筒，还净化通过所述流路流入的排放气体。在此，所述碳化反应器下部可具有圆锥形状，以容易排放所述生物碳。在此，所述碳化反应器还可包括：水含量测量装置，测量所述含水分的有机性原料的含水量；及水分供应器，在由所述含水量测量装置测量出的含水量在基准值以下的情况下，对所述碳化反应器追加供应水。在此，所述碳化反应器还可包括：压力测量器，测量所述碳化反应器内部的压力；压力调节部，在由所述压力测量器测量出的压力在基准值以上的情况下，调节所述碳化反应器的压力。在此，所述含水分的有机性原料具有50％～80％的含水量，并且所述碳化反应器的内部压力为1.0～3.0MPa，所述预热反应器可将所述含水分的有机性原料预热至50～90℃。在此，所述生物碳生产方法可包括：在预热加热槽中加热包括食物废弃物的含水分的有机性原料的步骤；根据加压碳化反应方法在被间接加热装置间接加热的碳化反应器中碳化所述被预热的含水分的有机性原料来获取生物碳原材料的步骤；对于所述生物碳原材料由固液分离器进行固液分离，其中液体部分被储存于生物液体罐来生成甲烷气体的步骤；及对于由所述固液分离器分离的固体生物碳进行脱水处理来获取生物碳原料的步骤。在此，所述生物碳生产方法还可包括：作为所述间接加热装置的燃料供应在所述生物液体罐中生成的甲烷气体的步骤。在此，所述生物碳生产方法还可包括：对于在所述碳化反应器中生成的流体由气液分离器分离排放气体与排放液体的步骤；及将所述排放液体供应至所述生物液体罐的步骤。在此，所述生物碳生产方法还可包括将所述排放气体供应至所述气罐的步骤。所述生物碳生产方法还可包括：由所述间接加热装置的燃烧部净化聚集在所述气罐的排放气体。(发明的效果)本发明的生物碳生产系统具有如下的优点：将已生成的生物碳的含水量最小化，进而能够获取发热量高的固体燃料。并且，生物碳生产系统具有如下的优点：由反应器的产生的恶臭或将可燃性气体再利用为加热气体将耗能最小化。附图说明图1是用于说明作为本发明一实施例的生物碳生产系统的概念图。图2是用于说明作为本发明一实施例的生物碳生产系统中碳化反应器与与该碳化反应器相关的间接加热装置的结构的图面。图3是用于说明惯性碰撞型热交换机的结构的图面，其中该惯性碰撞型热交换机为对于在作为本发明一实施例的生物碳生产系统中生成的废流体进行气液分离的气液分离器的一种。图4是用于说明作为本发明一实施例的生物碳生产系统中生物碳保管槽的结构的概念图。图5是用于说明根据本发明另一实施例的生物碳生产方法的流程图。具体实施方式以下，参照附图详细说明与本发明相关的生物碳生产系统及生物碳生成方法。图1是用于说明作为本发明一实施例的生物碳生产系统的概念图。如图1所示，作为本原发明的一实施例的生物碳生产系统1000可包括预热加热槽10、碳化反应器20、间接加热装置30、气液分离器40、生物液体罐50、气罐60、生物碳保管槽70、生物碳干燥器90、太阳热集热器100及储热槽110。首先，在将原料投入预热加热槽10之前，对成为原料的含水分的有机性原料可进行预处理工艺。具体地说，由粉碎机(未示出)筛选原料中的异物质，并且可粉碎成10mm～100mm大小供应至预热加热槽10。所述粉碎机为，以筛选及粉碎原料的杂质为目的，可无限制地适用通常使用的粉碎机。这时，作为一示例，可使用通常销售的切碎机、粉碎用球或者煤粉分馏器。另外，所述粉碎机的材质不受特别限制，优选为可在防水性、耐久性或弹性优秀的不锈钢、铜、聚氨酯、陶瓷、橡胶、塑料及自然石构成的群中选择使用一种以上。通过如上所述的预处理工艺的含水分的有机性原料在所述预热加热槽10中预热。这时，投入的原料的种类不受也特别限制，但是作为一示例可以是在食物废弃物、污泥及废弃木材构成的群中选择的一种以上，优选为食物废弃物或污泥为最佳。所述预热加热槽10可将原料预热至50至90℃。这时，在所述预热加热槽10的温度不足50℃的情况下，由于未充分预热原料，因此可增加碳化反应器20内的碳化反应时间，而在温度超出90℃的情况下，则蒸发食物废弃物中含有的水分的同时可排放恶臭物质。因此，缩短原料的碳化反应时间，具有节省燃料消耗的效果。被所述预热加热槽10预热的原料被移送泵投入到碳化反应器20来进行碳化过程。碳化反应器20为，投入被预热加热槽10预热的原料，用热源碳化之后获取获取生物碳、生物液体及排放气体。所述碳化反应器20在1.0MPa至3.0MPa的压力下碳化被预热加热槽10预热的原料。这时，在碳化反应器20的压力不足1.0MPa的情况下，会降低有机废弃物的反应性，因此可降低作为最终生成物的碳化物的发热量，而在超出3.0MPa的情况下，需考虑根据高压的反应器的安全性，因此可提高初期制造成本。并且，碳化反应器20包括测量所述含水分的有机性原料的含水量的含水量测量装置及水分供应器。据此，所述含水量测量装置测量出的含水量在基准值以下的情况下，对所述碳化反应器追加供应水，来提高碳化反应的效率。并且，所述碳化反应器还包括：测量所述碳化反应器内部压力的压力测量器；及在由所述压力测量器测量出的压力超出基准压力的情况下，调节所述碳化反应器的压力的压力调节部。进而，以提高碳化反应中的作业稳定性及生产效率。作为所述碳化反应器20的热源是从间接加热装置30流入的导热油。对于如上所述的碳化反应器20及间接加热装置30将在图2中进行更加详细地说明。气液分离器40是对于碳化反应器20中生成的(废气)流体分离成排放气体与排放液体的构成要素。这种气液分离器40可利用惯性碰撞型热交换机。即，作为在碳化反应器20中生成的废气流体的高温蒸汽或气体被惯性碰撞型热交换机分离成排放液体与排放气体，排放液体被供应于生物液体罐50，而排放气体被移送至排放气体罐60。由碳化反应器20生成的流体可在生物碳保管槽70或碳化反应器20中生成。在此的排放气体包括水蒸气、一氧化碳(CO)、甲烷气体(CH4)或恶臭物质，由间接加热装置30燃烧并净化该排放气体。并且，被气液分离器40热交换的高热则被供应至储热槽110。对于作为气液分离器40之一的惯性碰撞型热交换机，将参照图3进行更加详细地说明。另外，开启在生物碳保管槽70形成的阀门，因压力差使在碳化反应器20中生成的排放气体经过生物碳保管槽70进而经过气液分离器40。对于从所述碳化反应器20排放的高温的蒸汽或气体，可以依次经过保管生物碳、生物液体的生物液体罐50及惯性碰撞型热交换机40来进行凝结。对于该生物碳保管槽70通过图4进行说明。从碳化反应器20排放的高温的排放气体及蒸汽一同被惯性碰撞型热交换机50液化。在此，被液化的排放液体被收集到生物液体罐50。并且，所述生物碳生产系统可追加配置收集所述排放气体的气罐60。所述气罐60收集在气液分离器40、生物碳保管槽70等获取的排放气体，该排放气体被形成在间接加热装置30的燃烧部消化并净化，被净化的空气则被排放到外部。生物液体罐50收集从固液分离器80、生物碳保管槽70等流入的排放液体。该排放液体含有大量的有机物，因此起到消化生物液体以生产甲烷气体等生物气体的作用。根据本发明的生物液体罐50为了具有适合消化以用于生成甲烷的环境，可追加配置适当控制温度及pH的工具，据此保持5至40℃的温度，使包括于生物液体的细菌等微生物生成脂肪酸或挥发性酸。如上所述生成的脂肪酸生成二氧化碳、一氧化碳或甲烷气体，以作为用于加热间接加热装置30的燃料能源来进行供应。据此，由有机性废弃物的碳化反应生成的排放液体，即生物液体被转换为甲烷气体并作为燃料来供应，因此不仅能够将环境污染最小化，还具有减少能源消耗的效果。并且，所述生物液体罐50可追加配置有搅拌器与去除在搅拌及消化时生成的泡沫的泡沫清除器，以均匀地混合排放液体进行有效的消化。根据本发明的碳化反应器20排放的生物碳移动至作为固液分离器80的脱水器并被分离成固体及液体。所述固液分离器80不受特别限制，但是作为一示例可在带式脱水器、压滤机、利用空气压的脱水及圆心分离器等构成的群中选择一种来构成所述固液分离器80。这时，流入于固液分离器80的生物碳被去除相当量的水分，进而具有初期含水量的30至40％的含水量。一般地说，在食物废弃物包括的水分为结合水，难以被一般的脱水器去除水分，但是经过碳化反应的食物废弃物的情况，结合水作为游离水而存在，因此在物理性加压条件下也会顺利进行脱水。所述生物碳生产系统1000可追加配置干燥生物碳的生物碳干燥器90。经过所述脱水器80的生物碳移动至生物碳干燥器90，用高温的干燥空气去除水分，以使含水量在5至10％。所述生物碳干燥器90从储热槽110接收高温的干燥气体来干燥生物碳。在所述含水量不足5％的情况下，在固体燃料的球团成型时易碎，因此很难成型，而在含水量超出10％的情况下，保管时会渗水并且产生霉菌，进而可降低固体燃料的品质。如上所述，根据的本发明的生物碳生产系统1000，在碳化时调节原料的含水量，并且通过干燥过程将最终生成物(生物碳)的含水量最小化，进而可制造发热量高的固体燃料。另外，本发明的生物碳生产系统可追加配置储热槽110，收集被所述惯性碰撞型热交换机50热交换的温水的热。所述储热槽110作为供应预热加热槽10的热源的装置，可适用在该领域中一般使用的装置，因此将省略对此的详细说明。另外，储热槽110从太阳热集热器100及惯性碰撞型热交换机40接收热并进行储存。如上所述，利用太阳热集热器100及惯性碰撞型热交换机40来预热预热加热槽10内部的含水分的有机性原料，进而可将耗能效率最大化。另外，该储热槽110的热可被利用为在生物碳干燥器90中再次干燥被固液分离器80第一次干燥的生物碳的能源。以下，参照与2更加详细说明碳化反应器及与此相关的间接加热装置的结构。图2是用于说明作为本发明一实施例的生物碳生产系统中碳化反应器及与该碳化反应器相关的间接加热装置的结构的图面。如图所示，碳化反应器20大致可由内筒21、外筒23及下部阀门25构成。也就是说，所述碳化反应器20具有：收容原料的内筒21；及围绕所述内筒21并与内筒21隔离形成第一空间部A的外筒23。这时，所述碳化反应器20为了均匀地碳化收容于内部的原料，在内筒21设置有第一副加热管31，并且在第一空间部A设置有第二副加热管33。本发明的碳化反应器20在150至300℃的温度下碳化原料。在所述碳化反应器20的温度不足150℃的情况下，会降低原料的碳化反应进而可增加碳化反应时间，而在温度超出300℃的情况下，则发生碳化反应器20的热腐蚀进而可缩短碳化反应器20的寿命，并且可降低有机性废弃物的含水量。所述外筒23的外壁可由绝热材料形成，以防止供应至第一空间部A的热向碳化反应器20的外部散热。设置在所述内筒21的第一副加热管31的内部循环导热油来均匀地供应热，以使原料被均匀地碳化。所述导热油流入至第一副加热管31及设置在第一空间部A的第二副加热管33之后，从碳化反应器20排放并返回至间接加热装置30。这时，所述导热油被作为间接加热装置30的热源的气体燃烧器加热至300℃至500℃。在所述导热油的温度不足300℃的情况下，无法向内筒21内的有机性废弃物传达充分的热，因此无法引起很好的碳化反应，进而可降低生成物的品质，而在温度超出500℃的情况下，碳化反应器20内部的有机性废弃物未被碳化而是被气化，进而可降低碳化物的产率。所述导热油(0.4～0.6cal/g)的比热低于水(1cal/g)，因此温度上升速度快，并且相比于蒸汽可将压力降低至1/10，因此具有减少压力负荷的特征。因此，导热油从所述碳化反应器20的一侧流入第一副加热管31及第一空间部A的第二副加热管33将热均匀地传达于内筒21内部，进而能够提高生成物的品质，并且无需追加设置热源，因此可减少燃料消耗。另外，利用导热油进行间接加热，因此可降低碳化反应器20下部的局部热腐蚀及碳化反应器20的压力负荷，进而可延长碳化反应器20的寿命。投入于所述碳化反应器20的内筒21的含水分的有机性原料优选为含水量保持在50至80％，以在进行碳化反应的期间获取发热量高的生物碳，更加优选为含水量保持在60至70％。在所述含水有机性原料的含水量不足50％的情况下，上升反应器内部压力的速度变慢，进而碳化反应时间变长，而在含水量超出80％的情况下，因为过多的水分会急剧上升饱和水蒸气压，因此不仅很难保持适当的温度，而且大量的水分包含在有机性废弃物，因此可降低最终生成物的产率。如上所述为了保持所述原料的固定的含水量，可追加配置将水供应于碳化反应器20的辅助水槽(未示出)。因此，根据本发明的碳化反应起到催化剂作用，在碳化反应器20内部中使在原料的水在高温及高压(根据温度的水蒸气压)下被气化，以使原料在临界状态下进行碳化反应。所述碳化反应器20为了提高原料的发热量可追加配置调节pH的pH调节槽，这时可容易适用在该领域中使用的pH调节槽。另外，向所述第一空间部A供应储存在气罐60的排放气体，被第二副加热管33消化，来进行净化排放该排放气体。再则，本发明的碳化反应器20形成具有椎体(taper)的圆锥形状，内筒21及外筒23的下部20-1直径向下侧方向变小，并且可构成使包括生物碳、生物液体及排放气体的生成物能够顺利地向生物碳保管槽70排放。更具体地说，若碳化反应结束，则开启形成在碳化反应器20的中央下部的下部阀门(未示出)，来排放碳化反应器20内部的生成物。所述生成物包括生物碳、生物液体及排放气体，并且被临时储存在后述的排放保管槽40，在此分离生物液体的一部分。对此的说明将在图4中进行详细说明。另外，在所述碳化反应器的上部形成上部阀门，若开启上部阀门，则通过设置在预热加热槽10的移送泵(未示出)使作为原料的含水分的有机性原料供应至碳化反应器20。在以下，参照图3对惯性碰撞型热交换机的结构进行说明，其中所述惯性碰撞型热交换机是将本发明一实施例的生物碳生产系统中产生的废流体进行气液分离的气液分离器40中的一种。图3是用于说明惯性碰撞型热交换机的结构的图面，其中该惯性碰撞型热交换机为对于在作为本发明一实施例的生物碳生产系统中生成的废流体进行气液分离的气液分离器40的一种。如图3所示，惯性碰撞型热交换机40包括：第一叶片40-1，对于在碳化反应器20中生成的高温污染气体的排放气体的流动倾斜固定角度，以对于高温排放气体的风向倾斜预定角度；第二叶片40-2，从所述第一叶片40-1以曲折角延长形成；热管41，形成在所述第一叶片40-1与第二叶片40-2的连接点，其中被热管41气液分离来生成排放液体并提供给生物液体罐50。另外，一对第一屏蔽叶片40-3为，设置在所述第一叶片40-1与第二叶片40-2的连接点，通过惯性碰撞在排放气体内使灰尘粒子碰撞于屏蔽叶片，进而通过重力去除灰尘粒子，来生产排放液体。另外，第二屏蔽叶片40-4设置在所述第二叶片40-2终端部，因此由该第二屏蔽叶片40-4生成排放液体。这时，所述第二屏蔽叶片40-4从第一屏蔽叶片40-3以弯曲角延长形成，所述弯曲角可以是30至60％。在所述弯曲角不足30％的情况下，高温的排放气体很少碰撞于叶片，进而可降低排放液体生成效果，而在超出60％的情况下，排放气体的流动变差，进而可降低排放液体生成效率。如上所述，已制造的惯性碰撞型热交换机可同时去除灰尘及能源再利用。图4是用于说明作为本发明一实施例的生物碳生产系统中生物碳保管槽的结构的概念图。如图所示，生物碳保管槽70大致包括外壳71与网格内筒73。在网格内筒73放置有从碳化反应器20排放的生物碳M。在生物碳M含有大量的水分。据此，通过网格内筒73使生物碳的水分因重力向外壳排放。据此，第一次简单地分离生物碳的液体部分。与此相同，聚集在外壳内的排放液体重新被供应于生物液体罐50。在以下，参照图5对具有上述构成的生物碳生产系统的生物碳生产方法进行详细说明。图5是用于说明根据本发明另一实施例的生物碳生产方法的流程图。如图5所示，首先在预热加热槽10中预热包括食物废弃物的含水分的有机性原料(S1)。所述被预热的含水分的有机性原料被移送泵通过碳化反应器20的上部阀门被供应至碳化反应器20。另外，碳化反应器20被间接加热装置的间接加热，据此在碳化反应器20中根据加压碳化反应方法进行碳化来获取生物碳原材料(S3)。之后，对于所述生物碳原材料由固液分离器80进行固液分离，其中液体部分储存在生物液体罐50。然后，对于在所述碳化反应器20中生成的流体由气液分离器40分离成排放气体与排放液体，将所述排放液体供应至所述生物液体罐50(S5)。在所述生物液体罐50中利用所述排放液体生成甲烷气体，将该甲烷气体作为所述间接加热装置30的燃料来进行供应，进而最大限度地提高能源效率。另外，如上所述从所述固液分离器80分离出的固体生物碳进行脱水处理来获取生物碳原料(S7)。另外，所述排放气体被供应至气罐，并且由所述间接加热装置30的燃烧部净化聚集在所述气罐60的排放气体，进而可将环境污染最小化。以下，通过实施例将更加详细说明本发明的内容。但是，这只是为了更加详细说明本发明，本发明的权利范围并不被此限制。实施例1：从食物废弃物制造固体燃料收集食物废弃物作为燃料来使用，并且全部粉碎成50mm。将600kg的所述被粉碎的食物废弃物投入原料预热反应器，预热至70之后，将碳化反应器(1,000L)的升温速度设为5/min并设定至230，并且在2.5MPa的条件下碳化3小时。这时，保持碳化反应器内的食物废弃物的含水量保持在67.7％。经过反应时间之后冷却碳化反应器，将碳化反应器内的固体(生物碳)、液体(生物液体)及气体(排放气体及蒸汽)移动于排放辅助管。其中，生物碳被移动至脱水器来去除水分，并将该生物碳移动至干燥器，由70的干燥空气干燥6个小时，生产含水量为5％的生物碳。之后，利用成型器将已干燥生物碳制造成球团形状的固体燃料，之后测量固体燃料的热量，该测量结果体现在以下表2。实施例2至11及比较例1及2与上述实施例的相同地实施，且由以下表1显示的条件下制造出固体燃料。表1-实施例2～4：预热加热槽的温度变化-实施例5～6：碳化反应器的温度变化-实施例7～8：导热油温度变化(超出的范围)-实施例9～11：碳化反应器内原料含水量的变化-比较例1～2：碳化反应器的压力变化(超出的范围)表2区分热量(kcal/kg)实施例16,654实施例26,115实施例35,364实施例46,015实施例54,985实施例66,020实施例75,700实施例85,280实施例96,040实施例105,010实施例116,420比较例14,089比较例24,890如上述表2所示，由根据本发明的生物碳生产系统制造的实施例1至11相比于比较例1及2得到了发热量高的生物碳。尤其是，实施例1相比于比较例1及2提高食物废弃物的反应性，因此能够确认到提高了作为最终生成物的生物碳的发热量。本发明的生物碳生产系统具有将已生成的生物碳的含水量最小化来获得发热量高的固体燃料的优点。另外，本发明的生物碳生产系统具有如下的优点：将在反应器中产生的恶臭最小化，或者可燃性气体再利用为加热能源可将能源消耗最小化。如上所述的生物碳生产系统及生物碳生产方法为，并非限定地适用在述的说明的实施例的结构与方法，而是也可选择性地组合各个实施例的全部或一部分构成上述实施例，以能够进行各种变形。当前第1页1 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