KR100361909B1 - 슬러지 건조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것으로서 더욱 구체적으로는 고온으로 가열된 과열증기를 이용하여 슬러지를 최대한 압축할 수 있도록 분말화시켜 건조시키는 슬러지 건조장치에 관한 것이다.
본 발명의 슬러지 건조장치는 외통과, 이 외통의 내측에 설치되는 내통과의 사이에 증기 이동로가 형성되고, 상기 외통과 증기 이동로를 관통하여 내통에 연통되며 슬러지를 투입하게 되는 투입구와, 상기 내통을 관통하며 스크레이퍼가 연결된 블레이트가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축을 가지는 제 1투하구가 형성된 제 1건조로와; 외통과, 이 외통의 내측에 설치되는 내통과의 사이에 증기 이동로가 형성되고, 상기 내통을 관통하며 스크레이퍼가 연결된 블레이드가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축을 가지며, 상기 제 1투하구에 대향되는 위치에 제 2투하구가 형성된 제 2건조로와; 외통과, 이 외통의 내측에 설치되는 내통과의 사이에 증기 이동로가 형성되고, 상기 내통을 관통하며 스크레이퍼가 연결된 블레이드가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축을 가지며, 상기 제 2투하구에 대향되는 위치에 배출구가 형성된 제 3건조로;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

슬러지 건조 장치 { The Drying Device for Sludge }
본 발명은 고온으로 가열된 과열증기를 이용하여 슬러지(오니)를 최대한 압축할 수 있도록 건조시키는 슬러지 건조장치에 관한 것으로서 특히 쓰레기 소각로 등에서 발생되는 소각열을 회수하고 이것을 이용하여 과열증기를 발생시켜서 이 과열증기를 슬러지 건조장치로 이송시켜 슬러지와 직접 접촉되는 내벽의 온도를 상승시켜 슬러지가 건조되는 슬러지 건조장치이다.
산업활동이 활발해 짐에 따라서 대량으로 발생되는 산업폐기물의 처리가 심각한 문제로 대두되고 있다. 산업 폐기물 중에는 건축 폐기물 등과 같은 건조상태의 폐기물은 쓰레기 야적장에 폐기함으로서 처리가 가능하지만 오니 또는 슬러지와 같은 산업 폐기물은 그 처리에 많은 곤란을 겪고 있다.
슬러지는 수분이 많이 포함된 진흙 모양의 공업폐기물로 많은 유해물질이 포함되어 있어 액체 상태로 폐기되면 토질을 오염시키는 등의 많은 문제점을 유발하기 때문에 쓰레기 처리장에서는 수분이 일정함량을 초과하는 슬러지의 반입을 금지하고 있다. 이러한 슬러지는 대단위 영업장, 펄프공장, 피혁, 판지생산공장, 또는 하수종말 처리장등 산업분야 전반에 걸처서 발생되고 있다.
종래에는 슬러지의 수분제거를 위하여 다양한 방법 및 장치가 개발 사용되고 있다. 예를 들어 슬러지를 압착로울러, 탈수로울러, 여과포등을 이용하여 수분을 제거하거나, 또는 슬러지를 이송시키면서 크러셔를 이용하여 분쇄한 후에 다시 가열하는 방식을 사용하여 수분을 제거하는 장치가 개발되었으나, 대부분 슬러지를 덩어리상태로 처리하므로 만족할 만한 수분제거 효과를 거두지 못하고 있다. 또한 슬러지로부터 수분을 제거하기 위하여 전기에너지 및 석유에너지를 이용하므로 고가의 에너지 낭비요인이 되었던 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 슬리지 건조시에 슬러지를 얇게 펴서 열 전달매체와의 면 접촉을 반복시킴으로써 슬러지의 건조효과가 향상되는 슬러지 건조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐 건축재, 폐 타이어 등의 일반 폐기물소각시 소각로에서 발생되는 소각 열을 회수하고 상기의 소각열을 이용하여 과열증기를 발생시켜 슬러지 건조장치에 응용 사용하는 에너지 절약형 슬러지 건조장치를 제공하는데있다.
도1은 본 발명의 슬러지 건조장치의 측단면도 및 정면도.
도2는 본 발명의 슬러지 건조장치 정단면도.
도3은 도2의 측단면도.
도4는 스크레이퍼에 연결되는 블레이드의 설치 상태를 나타낸 도면.
도5는 본 발명의 슬러지 건조장치에 응용되는 소각로와의 연계도
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10: 제1건조로 11: 투입구 12: 외통
13: 증기 이동로 14: 내통 15: 회전축
16: 블레이드 17: 스크레이퍼 18: 플렌지
19: 제1투하구 20: 제2건조로 22: 외통
23: 증기 이동로 24: 내통 25: 회전축
26: 블레이드 27: 스크레이퍼 28: 플렌지
29: 제2투하구 31: 배출구 32: 외통
33: 증기 이동로 34: 내통 35: 회전축
36: 블레이드 37: 스크레이퍼 38: 플렌지
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬러지 건조장치는, 외통과, 이 외통의 내측에 설치되는 내통과의 사이에 증기 이동로가 형성되고, 상기 외통과 증기 이동로를 관통하여 내통에 연통되며 슬러지를 투입하게 되는 투입구와, 상기 내통을 관통하며 스크레이퍼가 연결된 블레이트가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축을 가지는 제 1투하구가 형성된 제 1건조로와; 외통과, 이 외통의 내측에 설치되는 내통과의 사이에 증기 이동로가 형성되고, 상기 내통을 관통하며 스크레이퍼가 연결된 블레이드가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축을 가지며, 상기 제 1투하구가 대향되는 위치에 제 2투하구가 형성된 제 2건조로와; 외통과, 이 외통의 내측에 설치되는 내통과의 사이에 증기 이동로가 형성되고, 상기 내통을 관통하며 스크레이퍼가 연결된 블레이드가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축을 가지며, 상기 제 2투하구에 대향되는 위치에 배출구가 형성된 제 3건조로;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 슬러지 건조장치를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 슬러지 건조장치의 측단면도 및 정면도이다. 본 발명의 슬러지 건조장치는 최 상부 층의 제1건조로(10)와 그것의 하부에 위치한 제2건조로(20)와,최 하부에 위치한 제3건조로(30)의 3단계로 구성 되어 있으며 ,각각의 건조로 (10, 20, 30)에는 소각로에서 발생되는 소각 열로부터 회수되는 열에 의하여 발생된 과열증기가 각 건조로(10, 20, 30) 내부로 공급된다. 각 건조로(10, 20, 30)의 구조는 본질적으로 유사하며 슬러지의 투입과 배출이 연속건조 공정에 따라 슬러지의 종류에 따라 구조 와 운전조건이 변경되는데 차이가 있다. 제1건조로(10)는 내부에 스크레이퍼가 회전하고 있으며 스크레이퍼는 약 15∼30분 정도를 주기로 정회전과 역회전을 반복하여 슬러지가 내통의 드럼표면에 최대한 밀착되도록 하여 점도가 높은 슬러지의 건조효율을 상승시킨다. 제2건조로(20)는 제1건조로(10)와 구조가 유사하며, 스크레이퍼 작동을 약3∼10분 정도를 주기로 정회전, 역회전을 반복하게 하여 건조시 발생되는 슬러지 덩어리를 잘게 분쇄하여 건조시킨다. 제3건조로(30)는 내부 구조 및 작동원리가 제1 및 제2건조로(10,20)와 유사하며 스크레이퍼 작동을 정회전 약3∼10분, 역회전 15∼30분으로 반복 동작시켜 슬러지를 미세화하여 분말상태로 배출시킨다.
제1건조로(10)는 일측 단부에 인접하여 슬러지를 투입하기 위한 투입구(11)가 상부 표면에 구비되어 있다. 투입구(11)의 위치가 높기 때문에 슬러지 투입에사용되는 벨트콘베어 또는 스크류콘베어(미도시됨)등을 이용하여 공급된다. 벨트콘베어 또는 스크류콘베어로부터 공급되는 슬러지는 수분을 많이 함유하고 있다.
제1건조로(10)는, 최 외각에는 외통(12)이 설치되고, 외통(12)의 내측으로는 외통(12)보다 직경이 작은 내통(14)이 설치된다. 외통(12)과 내통(14)은 서로 직경이 다르기 때문에 그 사이에 공간이 형성되며 이것이 슬러지의 건조에 필요한 열을 공급하는 과열증기가 이동하는 통로인 증기이동로(13)이다.
상기 증기이동로(13)는 상세히 도시되지 않았지만 플랜지(18)를 관통하여 연결되는 파이프(f)에 의하여 과열증기가 공급,배출된다. 증기이동로(13)에 연결되는 과열증기 파이프(f)의 위치는 본 발명의 슬러지 건조장치의 구조 및 소각로의 위치에 따라서 적절하게 변경될 수 있다.
과열증기는 제1, 제2 및 제3건조로(10, 20, 30)에 동시에 공급되나. 증기이동로(13)에 공급된 과열증기는 내통(14)을 가열한다. 제2 및 제3건조로(20, 30)에는 과열증기 공급용의 파이프(f)가 미도시 되었지만 제1건조로(10)의 파이프(f)와 유사한 구조로 설치될 수 있다.
내통(14)의 내부에는 내통(14)의 중심 축을 따라서 길이방향으로 회전축(15)이 설치되어 있다. 상기 회전축(15)은 제어신호에 따라서 정회전, 또는 역회전하도록 모터(미도시됨)에 연결되어 있다. 모터에 의하여 구동되는 회전축(15)은 슬러지의 건조효율을 높이기 위하여 정회전, 역회전을 소정시간을 주기로 반복한다. 소정시간은 약3∼30분 정도로, 이 시간을 주기로 정회전, 역회전하여 건조효율을 극대화시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 그러나 이것은 슬러지의 투입량, 건조로의 크기, 모터의 회전수 등에 따라서 최적의 주기를 갖도록 변경할 수 있음은 명백하다.
또한 회전축(15)의 표면에는 다수의 블레이드(16)가 부착되어 있다. 상기 블레이드(16)는 투입되는 슬러지를 섞으면서 전진하도록 하기 위한 것이다. 또한 블레이드(16)의 단부에는 스크레이퍼(17)가 부착되어 있다. 상기 스크레이퍼(17)는 단부가 경사져 있어서 수분을 함유한 슬러지를 내통(14)의 표면에 부착시키고 표면으로부터 긁어내는 작용을 한다. 블레이드(16)는 또한 슬러지의 이동을 원활하게 하기 위하여 회전축(15)을 따라서 서로 엇갈리게 부착되어 있다. 스크레이퍼(17)의 작용에 의하여 내통(14)의 표면에 부착, 분리되는 슬러지는 증기이동로(13)를 통과하면서 발산되는 과열증기의 열에 의하여 건조된다.
투입구(11)의 대향위치 하부에는 이동하는 슬러지가 하방을 향하여 수직으로 이동하도록 제1투하구(19)가 구성되어 있다. 이동된 슬러지는 제1투하구(19)를 통하여 자유낙하 되어서 제2건조로(20)로 투입된다. 제2건조로(20)는 최 외각에 위치하는 외통(22)과, 상기 외통(22)의 내측에 위치하며 외통(22)과의 사이에 증기이동로(23)를 형성하는 내통(24)과, 상기 내통(24)의 중심을 관통하는 것으로 단부에 스크레이퍼(27)가 연결된 블레이드(26)가 다수 부착되며 소정 시간동안 정, 역회전을 반복하는 회전축(25)을 가지며, 제1투하구(19)에 대향위치에 제2투하구(29)가 형성된 구조를 가지고 있다. 이것은 본질적으로 제1건조로(10)와 유사하며 작용효과도 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
그러나 제2건조로(20)에서는 제1건조로(10)의 모터와 동일한 회전수의 조건하에서 회전축(25)의 정회전, 역회전 주기가제1건조로(10)와는 달리 짧아져서 약 3∼10분 정도가 된다. 이렇게 함으로써 건조시 발생되는 슬러지 덩어리를 제1건조로(10)에서 보다 더욱 잘게 분쇄하면서 건조시킬 수 있는 이점이 있다. 회전축(25)의 회전방향 및 주기는 모터(미도시됨)에 인가되는 전원을 조정하여 정방향, 역방향으로 제어할 수 있으며, 이러한 기능은 자동제어(P.C) 기술로 용이하게 자동화시킬 수 있다.
제2건조로(20)를 통과하면서, 건조되고 잘게 분쇄된 슬러지는 제2투하구(29)를 통하여 제3건조로(30)로 투하된다. 제3건조로(30)의 구조는 최 외각에 위치하는 외통(32)과, 상기 외통(32)의 내측에 위치하며 외통(32)과의 사이에 증기이동로(33)를 형성하는 내통(34)과, 상기 내통(34)의 중심을 관통하는 것으로 단부에 스크레이퍼(37)가 연결된 블레이드(36)가다수 부착되며 일정 시간동안 정, 역회전을 반복하는 회전축(35)을 가지며, 제2투하구(29)의 대향위치에 배출구(31)가 형성되어 있다.
제3건조로(30)도 본질적으로는 제1 및 제2건조로(10, 20)와 유사한 구조를 가진다. 그러나 제3건조로(30)에서 슬러지는 더욱 분쇄되어 미세 분말화되어 분말상태로 배출된다. 이것은 상기 건조로들을 거치면서 더욱 분쇄되고 건조화된 효과에의한 것이다. 이러한 목적으로 회전축(35)의 정회전, 역회전은 각각 정회전 약3∼10분, 역회전 약15∼30분의 주기로 반복시켜서 달성한다. 본 발명의 슬러지 건조장치에 의하여 배출구(31)를 통하여 최종적으로 배출되는 분말성분은 체적 및 중량감량에서 85%이상 감소시킬 수 있으며, 수분함량은 10%이하로 감소시킬 수 있다.
도2는 본 발명의 슬러지 건조장치의 정 단면도로서, 외통, 내통의 형태와 블레이드 및 스크레이퍼의 형태를 잘 도시하고있다. 또한 설명의 편의와 상세한 구조 설명을 위하여 투입구(11), 제1투하구(19) 및 제2투하구(29), 배출구(31)를 모두표시하였으나, 이것은 도1을 기준으로 하여 판단되어야 한다. 설명의 편의를 위하여 제1건조로(10)를 선택하여 설명한다.
제1건조로(10)의 최 외각에는 원통형의 외통(12)이 위치하고, 그 안에 역시 원통형이면서 직경이 외통(12)보다 적은 내통(14)이 일정간격 이격 설치되어 있다. 외통(12)과 내통(14) 사이의 공간은 과열증기가 이동하는 통로인 증기이동로(13)를 구성한다. 공급된 과열증기(13)는 외통(12)과 내통(14)을 따라서 길이방향으로 이송하면서 열을 발산한다. 발산된 열은 내통(14)을 통과하는 슬러지가 저장되어 있는 내부공간으로 열이 발산되고 이 열원은 내통의 내측표면에 부착되어 있는 슬러지를 건조시킨다.
내통(14)안에 위치한 블레이드(16)는 회전축(15)을 중심으로 바람개비 형태로 돌출되어 있으며, 각각의 블레이드(16)의단부에는 스크레이퍼(17)가 각각 부착되어 있다. 스크레이퍼(17)는 내통(14)의 표면에 대하여 일정각도로 기울어져 있어서 스크레이퍼(17)가 회전할 때 슬러지가 스크레이퍼의 각도만큼 자동 이동하도록 되어 슬러지는 제1건조로(10)를 통과하여 배출된다. 스크레이퍼(17)는 또한 내통(14)을 통과하는 슬러지를 내통(14)의 표면에 최대한 밀착시켜서 건조효율을 상승시킨다. 외통(12)과 내통(14)들은 전후에 위치한 플랜지(18)에 의하여 차단된다. 도 3은 도 2의 측단면도로서, 블레이드(16)와 스크레이퍼(17)의 설치형태가 상세히 도시되어 있다.
상기한 설명에서는 하나의 블레이드(16)가 하나의 스크레이퍼(17)에 결합된 것으로 표시되었지만, 슬러지의 분쇄효과를 높이기 위하여 하나의 스크레이퍼(17)에 한 쌍의 날을 가진 블레이드(16a)를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 형태에 의하여 슬러지의 혼합효과가 높아지고 건조효율이 더 높아짐을 명백하다. 도4는 한 쌍의 날(16a)을 가진 블레이드에 스크레이퍼(17)가 결합된 것을 표시하고 있다. 이 경우에도 각각의 블레이드(16)들은 회전축(15)에 대하여 서로 엇갈린 형태로 부착된다.
본 발명의 건조로(10, 20, 30)에 공급되는 과열증기는 물을 직접 가열하여 증기로 만들어서 증기이동로를 통하여 공급하거나 또는 도5에서와 같이 종래 사용되는 소각로로 부터 소각열을 회수하여 사용하는 것이 가능하다. 후자의 경우에는 에너지절약과 함께 환경오염방지라는 두 가지 효과를 동시에 달성할 수 있다.
소각로에서는 투입장치를 통하여 소각하려는 폐기물을 투입하면서 1차 소각 및 2차 소각을 1차 및 2차 연소실에서 각각 수행한다. 이때 2차 연소실과 사이클론 집진 장치 사이에 열 교환기를 설치하고 소각열을 회수하여 발생된 습증기를 소각로 연도 변 또는 사이클론 집진기에 과열기를 설치하여 과열증기로 바꾸어 과열증기를 슬러지 건조장치에 공급한다. 공급된 과열증기는 상기에는 설명한 것과 같이 슬러지를 건조하는 주 열원으로는 사용된다.
과열증기를 슬러지 건조장치의 증기이동로에 공급하기 위한 구조는 소각로 또는 과열증기를 발생시키는 장치의 구조에 따라서 적절하게 변경될 수 있으며 이것은 본 발명의 슬러시 건조장치의 적용시에 고려하여야 한다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 소각로에서 발생되는 소각열을 회수하고 회수열을 이용하여 과열증기를 발생시켜서 슬러지 건조 장치로 이송시켜서 슬러지와 직접 접촉되는 건조로 내벽의 온도를 상승시켜 슬러지를 건조시키는 장점이 있다.
본 발명은 기재된 구체적 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 슬러지로부터 수분을 제거하기 위한 장치에 있어서,
    외통(12)과, 이 외통(12)의 내측에 설치되는 내통(14)과의 사이에 증기 이동로(13)가 형성되고, 상기 외통(12)과 증기 이동로(13)를 관통하여 내통(14)에 연통되며 슬러지를 투입하게 되는 투입구(11)와, 상기 내통(14)을 관통하며 스크레이퍼(17)가 연결된 블레이드(16)가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축(15)을 가지는 제 1투하구(19)가 형성된 제 1건조로(10)와;
    외통(22)과, 이 외통(22)의 내측에 설치되는 내통(24)과의 사이에 증기 이동로(23)가 형성되고, 상기 내통(24)을 관통하며 스크레이퍼(27)가 연결된 블레이드(26)가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축(25)을 가지며, 상기 제 1투하구(19_에 대향되는 위치에 제 2투하구(29)가 형성된 제 2건조로(20)와;
    외통(32)과, 이 외통(32)의 내측에 설치되는 내통(34)과의 사이에 증기 이동로(33)가 형성되고, 상기 내통(34)을 관통하며 스크레이퍼(37)가 연결된 블레이드(36)가 다수 부착되고 소정시간동안 정·역회전을 반복하는 회전축(35)을 가지며, 상기 제 2투하구(29)에 대향되는 위치에 배출구(31)가 형성된 제 3건조로(30);를 포함하여 이루어져서 슬러지의 투입과 배출이 연속공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서
    상기 블레이드(16, 26, 36)가 슬러지의 혼합촉진 하기 위하여 일정거리 이격된 한 쌍의 날(16A)을 가지는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
  5. 제1항에 있어서
    상기 스크레이퍼(17, 27, 37)가 내통의 표면에 대하여 일정각도의 기울기 가지고 있어 스크레이퍼(17, 27, 37) 회전에 의하여 스크레이퍼(17, 27 37)의 각도만큼 슬러지가 자동으로 이송됨을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
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