KR100482786B1 - 폐기물 고속건조장치 및 그를 이용한 건조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 폐타이어를 소각시 발생하는 건류가스를 포집하여 연소실(2)에서 연소시 발생하는 고온의 연소열로 슬러지, 음식물쓰레기, 농.축산부산물, 수산부산물, 유기성폐기물, 오.폐수처리용 오니 등을 건조시킬 수 있도록 한 고속건조장치에 관한 것으로서, 회전패들건조기(3)를 연소실(2)내에 설치하여 건조기(3)의 외부를 고온의 연소열로 가열하여 건조속도 및 건조효율을 향상토록 하였으며, 폐기물을 소각시켜 폐기물을 건조하므로 폐기물처리에 필요한 별도의 열원이나 연료비용이 들어가지 않는 경제적인 건조장치이다.

Description

폐기물 고속건조장치 및 그를 이용한 건조방법 { A Fast Drying Device By Tire Waste Wastes Drying Method Thereof }

본 발명은 건조장치에 관한 것으로서, 특히, 슬러지, 음식물쓰레기, 수산부산물, 농.축산부산물, 유기성폐기물, 오니류 건조장치 중에서 폐기물의 소각중에 발생하는 건류가스를 연소시켜 고온의 연소열로 건조기의 외부를 직접가열하여 폐기물을 건조하므로 연료비를 대폭적으로 절감하도록 하는 폐기물 고속건조장치 및 그를 이용한 건조방법에 관한 것이다.

그동안 슬러지 및 음식물쓰레기의 건조는 연료(중유, 경유, 석유)를 연소시켜 연소열로 폐기물을 건조하거나 보일러를 이용하여 발생하는 스팀을 간접열원으로 이용하여 건조하는 건조장치(패들건조기, 디스크건조기, 더블디스크 건조기, 스크류 건조기, 진공건조기등)로 폐기물을 처리하고 있다.

일본공개특허공보 평10-170151호(98. 6. 26공개) 및 국내공개특허공보 99-11081호(99. 2. 18공개)에서는 피건조물을 건조시키는데 열효율을 높이고 발생되는 유해가스와 악취를 제거하고자 건조장치에서 가스순환로의 배기구로 배기되는 연소가스가 열교환부와 정화장치부를 통해 배기되는 과정에 열회수 및 분진과 유해가스가 제거될 수 있도록 하는 건조장치이나 본 건조방법은 폐타이어와 같은 폐기물을 소각할 때 발생하는 건류가스를 연소하여 음식물쓰레기와 같은 폐기물을 경제적으로 건조하는 방법과 건조장치에 관한것이다.

지금까지 공개된 건조방법은 폐기물 처리시에 연료(석유, 경유, 중유)를 연소하여 연소열로 폐기물을 건조하므로 연소실이 폐타이어 건류, 소각시설보다 설비를 소형화할 수 는 있으나 폐기물 처리시설을 운영하는데 소요되는 운영경비(연료비)가 과다하여 지방자치단체나 시설운영업체에서 운영의 어려움을 겪고 있다.

이와같이 폐기물처리에 소요되는 운영비(유지관리비)를 최소화하고 폐타이어와 같은 특정폐기물을 소각하는 과정에서 발생하는 건류가스를 연소하여 환경오염물질을 최소화 하고, 이때 발생하는 1000℃∼1300℃의 연소열로 일반 유기성폐기물(음식물쓰레기, 슬러지, 오니)을 건조(처리)할 수 있는 건조방법과 장치를 개발하게 된 것이다.

또한 기존의 폐기물 소각로에서 발생하는 스팀을 이용하여 건조하는 간접건조방식이 쓰이고는 있으나 스팀간접건조방식은 건조시간이 오래걸리고 전열면적이 넓거나 온도가 높아야 하므로 기계설비가 크거나 스팀의 압력이 높은 고압스팀보일러를 사용하여야 한다.

그러나 현실적으로 스팀압력을 고압으로 올릴경우는 높은온도와 압력에 견딜 수 있는 장비와 재질의 선정에 많은 문제점이 있다.

그러므로 운영비가 거의 들지않고 폐기물을 처리할 수 있는 건조기를 개발하게 되었다.

본 발명의 목적은 전술한 연료(석유, 경유, 중유)를 사용하여 건조하는 건조장치와 스팀을 간접열원으로 사용하여 건조하는 건조기에서 대두되는 문제점(폐기물 처리비용)을 해결하기 위하여 폐타이어와 같은 폐기물을 처리할 때 발생하는 건류가스를 연소하여 건조기의 외부를 직접가열하여 건조하는 건조장치이며, 건류가스 연소실 내부에 회전패들건조기가 부착된 건조장치이다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 폐타이어를 소각시 가스를 발생하는 건류기와 건류기에서 발생하는 건류가스를 연소하는 연소실로 이루어져 있으며, 이 연소실에 회전패들 건조기가 부착되어 폐기물을 이송, 교반, 분쇄, 제거를 동시에 수행하고 500℃∼800℃의 고온의 연소열이 건조기의 외부를 직접 가열하므로 건조속도가 빠르고 건조효율이 높다.

또한 건조과정에 발생하는 습윤의 휘발성유기물을 연소실의 하부에 설치된 노즐로 공급하여 고온 열분해 처리하므로 악취물질의 발생과 환경오염물질의 배출이 매우 적은 건조장치이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 도면을 중심으로 설명하면 다음과 같다.

슬러지, 음식물쓰레기, 수산부산물, 농.축산부산물 과 같은 유기성폐기물을 처리(건조)할 경우에는 현재까지 대부분 보일러에 연료(석유, 경유, 중유)를 연소하여 발생하는 스팀으로 간접건조하고 있다.

이와 같이 건조에서 연료비가 처리비용의 대부분을 차지하므로 이를 최소화하고자 본 건조장치를 개발하게 되었다.이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 구성을 살펴 보도록 한다.먼저, 도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물을 이용한 고속건조장치의 구성도이고, 도2은 도1의 건류가스 발생기의 상세도이고, 도3은 도1의 건류가스 연소실 및 건조장치의 상세도이며, 도4은 도1의 후단배기가스 집진 및 유해물질 흡착처리장치의 상세도이며, 도5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물을 이용한 고속건조장치의 구성 도이고, 도6은 도5의 건류가스 발생기 및 건류가스 연소실을 보인도면이고, 도7은 도5의 건조장치를 보인 도면이며, 도8은 도5의 후단 배기가스 집진 및 유해물질 흡착처리장치를 보인 도면이다.본 발명이 폐기물 고속건조장치는, 폐기물(폐타이어, 비닐, 프라스틱류)을 소각하는 건류기(1)에서 건류가스를 발생시키고 발생된 가스를 연소실(2)에 공급하여 연소하고 연소실(2)내 상부에 설치되어있는 다단의 회전패들건조기(3)의 외부를 연소열로 직접가열하고 유기성폐기물을 투입구(4)에 공급하여 이송, 혼합, 파쇄가 동시에 이루어 지면서 빠른 건조가 이루어 지는 건조장치이다.

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상기 회전패들건조기(3)의 투입구(4)에 폐타이어등과 같은 폐기물(99)이 공급되어 가열건조되면 전단부에서는 습윤 배기가스가 발생되고, 회전패들건조기(3)의 후단부에서는 건조 배기가스가 배출된다.상기 회전패들건조기(3)에서 발생하는 습윤의 배기가스는 배기팬(5)으로 배출시켜 연소실(2)의 하부에 설치된 노즐(20)로 일정하게 공급하여 고온 열분해 처리한다.그리고, 상기 회전패들건조기(3)의 후단부에서 발생되는 건조 배기가스는 배기팬(6)으로 배출시켜 연소실(2)의 후단에 설치되어 있는 열교환기(7)로 공급하여 외부공기와 재 가열하여 상기 회전패들건조건조기(3)내부로 공급하여 건조효율을 높이고 배기가스 배출량을 최소화하여 환경오염물질의 배출량을 줄이고 폐기물을 건조한다.

상기 회전패들건조기(3)는 내부에는 벽면을 긁어주는 스크래퍼와 5∼10° 틀어져서 건조하고자 하는 물체를 이송, 회전, 파쇄시켜 주는 패들이 설치되고 체인(8)과 체인스프로켓(9)에 연결되어 구동감속모터(10)와 연결되어 작동된다.

상기 회전패들건조기(3)의 내측 상부에 설치되어있는 열교환기(7)는 핀튜브타입의 열교환기를 설치하여 외부에서 공급되는 공기와 회전패들건조기(3)에서 순환되는 공기를 가열하여 회전패들건조기(3) 내부에 공급한다.

그리고, 급기팬(11)에는 공기량 조절계(12)를 설치하여 에어량을 조절 후 공급한다.

그리고, 각부위에 설치되어 있는 온도센서(13)는 구동모터(10) 및 건류가스 공급덕트(14)의 댐퍼(15)와 연동되어 구동모터(10)의 회전속도 조절과 건류가스 공급량을 조절하여 건조로 내의 온도를 조정할 수 있다.

상기 건조로(A) 후단에 설치되어 있는 열교환기(16) 튜브내에는 냉각수(17)를 공급하여 배기가스 온도를 230∼250℃로 조정하여 배기한다.한편, 본 발명의 구성에서 일실시예와 다른 실시예의 폐기물 고속건조장치가 있는 데 거의 대부분의 구성에서 유사하나 연소실(2)과 건조실(A)이 연결되는 부분에서 일실시예의 경우에는 직접적으로 연결되어지나, 다른 실시예의 경우에는 약간 거리를 둔채로 분리되어져 연결되는 차이만 지니므로 각각 다르게 분리하여 따로 설명하지 않도록 한다.그리고, 도면 중 미설명 부호(100)는 연료탱크를 나타낸 것이다. 이와같이 구성된 본 발명의 전체적인 작동 관계를 첨부도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

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폐타이어와 같은 폐기물(99)을 건류기(1)에 투입 후 점화하여 450∼850℃ 사이에서 연소시켜 건류가스(19)를 발생시킨다.

건류가스(19)는, 배기덕트(14)로 배기하여 연소실(2)에 공급하고 점화용버너(18)를 점화(ON)하여 일정온도(400∼850℃)로 올린 다음 건류가스(19)를 연소시키면 1,000∼1,300℃온도로 연소된다.

이렇게 발생된 열을 이용하여 연소실(2)의 상부에 설치된 상기 회전패들건조기(3)의 표면을 가열하고 슬러지 및 유기성폐기물을 공급하여 지그재그로 이송, 파쇄, 건조한다.이때, 발생하는 휘발성물질(악취발생물질)의 습윤 배기가스는 연소실의(2) 하부에 설치되어 있는 노즐(Air nozzle)(20)로 공급해 고온 열분해 처리한다.또한, 상기 회전패들건조기(3)의 후단부에서 발생되는 건조 배기가스는 배기팬(6)으로 배출시켜 연소실(2)의 후단에 설치되어 있는 열교환기(7)로 공급하여 외부공기와 재 가열하여 상기 회전패들건조건조기(3)내부로 공급하여 건조효율을 높이고 배기가스 배출량을 최소화하여 환경오염물질의 배출량을 줄이고 폐기물을 건조한다.그리고, 일부 배기가스는 배기덕트(21)로 배출시켜 냉각열교환기(16)의 냉각수(17)에 의하여 230∼250℃로 조정하여 이송하고, 알칼리수를 스프레이하는 습식스크라바(22)로 흡착하여 제거하도록 한다.그리고, 상기 회전패들건조기(3)에서 건조된 유기성폐기물은, 출구를 통하여수거하여 버리거나 사료용등으로 활용하도록 한다.

삭제

따라서 본 발명은 폐기물을 소각시 발생하는 건류가스를 연소실(2)에서 연소시키고 연소실(2)의 상부와 후단부에 회전패들건조기(3)를 설치하여 연소시 발생하는 고온으로 회전패들건조기(3)의 외부를 가열하여 내부에서 고온의 공기를 공급하여 고속건조가 일어나도록 한다.그리고, 건조과정에서 발생하는 휘발성의 배기가스는 연소실(2)의 하부에 설치되어 있는 노즐(Air nozzle)(20)로 공급하여 고온열분해 처리하므로 대기오염물질을 최소화하였고 악취방지설비의 규모를 최소화 할 수 있다.

[실시예1]

현재 배출되고 있는 유기성폐기물 중 특히 음식물쓰레기와 슬러지 건조에 여러 가지 건조방법을 사용하고 있으나 일반연료(경유, 벙커C유)를 사용하여 폐기물을 처리할 경우 폐기물처리비에 비하여 건조비용이 과다하여 경제성이 맞지 않았다.

그러나 연료를 대체할 수 있는 폐기물을 소각, 이때 발생하는 건류가스를 연소하여 건조해 본 결과 연료비의 80%이상을 절감하였고. 고온에 의한 설비의 내구성은 다소 떨어지나 건조시간이 매우 빨랐고 배기가스를 기준치 이하로 처리하였다.

[실시예2]

유기성폐기물을 회전패들건조기에 공급하여 건조할 경우 건조기의 내벽에 눌러 붙었다. 떨어지는 현상으로 열효율이 떨어지고 탄화현상이 심하였으나 열효율증대와 탄화현상을 방지하기 위하여 스크레이퍼를 설치하여 건조기의 내벽에 눌러붙은 폐기물을 제거해 주었다.

이로 인하여 건조효율이 매우높았고, 탄화현상을 방지할 수 있었다.

또한 회전롤라와 패들을 설치하고 회전로라는 회전하면서 건조기내부에 부착된 폐기물에 충격을 주고 회전패들은 약 5° ∼30° 각도로 설치되어 이송과 분쇄를 겸한 결과 건조속도가 매우 빨랐으며 균일하게 건조되었다.

상기한 바와같이 본 발명에 따른 폐기물 고속건조장치 및 그를 이용한 건조방법을 이용하면, 슬러지, 음식물쓰레기, 수산부산물, 농.축산부산물, 유기성폐기물, 오니류 건조장치 중에서 폐기물의 소각중에 발생하는 건류가스를 연소시켜 고온의 연소열로 건조기의 외부를 직접가열하여 폐기물을 건조하므로 연료비를 80%이상 대폭적으로 절감하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

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도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물을 이용한 고속건조장치의 구성도이다.

도2은 도1의 건류가스 발생기의 상세도이다.

도3은 도1의 건류가스 연소실 및 건조장치의 상세도이다.

도4은 도1의 후단배기가스 집진 및 유해물질 흡착처리장치의 상세도이다.

도5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물을 이용한 고속건조장치의 구성 도이다.

도6은 도5의 건류가스 발생기 및 건류가스 연소실을 보인 도면이다.

도7은 도5의 건조장치를 보인 도면이다.

도8은 도5의 후단 배기가스 집진 및 유해물질 흡착처리장치를 보인 도면이다.*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*1 : 건류가스 발생기(Dry Distillation) 2 : 연소실(Combustion Chamber)

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3 : 회전패들건조기(Rotary paddle dryer) 4 : 투입구(IN LET)

5 : 상단부 배기팬(Exhaust fan) 6 : 후단부 배기팬(Exhaust fan)

7 : 열교환기(Heat exchange) 8 : 체인(Chain)

9 : 체인스프로켓(Chain sprocket) 10 : 구동모터(Drive motor)

11 : 급기팬(Supply fan) 12 : 공기량 조절계(Air flow meter)

13 : 온도센서(temperature senser) 14 : 공급덕트(Duct)

15 : 댐퍼(Damper) 16 : 열교환기(Cooler)

17 : 냉각수(Cooling water) 18 : 점화용버너(Burner)

19 : 건류가스(Dry dis'n gas) 20 : 에어노즐(Air nozzle)

21 : 배기덕트(Exhaust duct) 22 : 습식 스크라바(Wet scrubber)

Claims (6)

1. 건조로(A) 내에 슬러지, 음식폐기물등을 건조하는 건조장치에 있어서,

   폐타이어와 같은 폐기물(99)을 연소하여 건류가스(19)를 발생하도록 하는 건류가스발생기(1)와;

   상기 건류가스발생기(1)의 건류가스(19)를 연소실(2) 내에서 발생하도록 공급덕트(14)에 설치된 댐퍼(15)와;

   상기 연소실(2)에 연결되는 건조로(A) 내에 설치되어지고, 투입구(4)로 투입된 유기성폐기물을 이송, 혼합 및 파쇄를 하여 건류가스(19)로 건조하도록 하는 회전패들건조기(3)와;

   상기 회전패들건조기(3)에서 발생하는 습윤배기가스를 이송하는 상단부배기팬(5)과;

   상기 상단부배기팬(5)에서 이송된 습윤배기가스를 상기 건조로(A)의 하단부로 이송하여 고온 열분해하도록 분사하는 에어노즐(20)과;

   상기 회전패들건조기(3)에서 발생된 건조배기가스를 이송하도록 하는 후단부배기팬(6)과;

   상기 후단부배기팬(6)으로 이송하는 건조배기가스를 외부공기와 재가열하도록 회전패들건조기(3)내에 재공급하도록 건조로(A)의 상측내부에 설치된 열교환기(7)와;

   상기 건조로(A)에서 배출되는 배기기스를 냉각수(17)로 냉각하여 온도를 낮추도록 하는 냉각열교환기(18)와;

   상기 냉각열교환기(18)에서 냉각된 배기가스를 배기덕트(21)로 이송하여 알칼리수를 분사하여 흡착하도록 하는 습식스크라바(22)로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 고속건조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 건조로(A)에 다수의 온도센서(13)를 설치하고, 상기 온도센서(13)를 상기 구동모터(10) 및 건류가스공급덕트(14)의 댐퍼(15)에 연동하여 구동을 제어하므로 건조로(A) 내의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고속건조장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각열교환기(16)에 저장된 냉각수에 의하여 배기가스의 온도가 230 ∼ 250℃로 조정되는 것을 특징으로 하는 폐기물 고속건조장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공급덕트(14)에 점화용버너(18)를 설치하여 400 ∼ 850℃ 의 온도로 올린후에 연소시켜 건류가스(19)를 1000 ∼ 1300℃로 연소시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 고속건조장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 급기팬(11)의 측면부에는 공기량조절계(12)를 설치하여 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고속건조장치.
6. 폐타이어와 같은 폐기물(99)을 건류가스발생기(1)에서 연소하여 건류가스(19)를 발생하도록 하는 단계와;

   상기 단계 후에 상기 건류가스발생기(1)의 건류가스(19)를 공급덕트(14)에 설치된 댐퍼(15)로 공급하여 연소실(2) 내에 건류가스(19)를 발생하여 연소하도록 하는 단계와;

   상기 단계 후에 상기 연소실(2)에 연결되는 건조로(A) 내에 설치되어지는 회전패들건조기(3)의 투입구(4)로 투입된 유기성폐기물을 이송, 혼합 및 파쇄를 하여 건류가스(19)로 건조한 후, 건조된 유기성폐기물을 수집하는 단계와;

   상기 단계 후에 상기 회전패들건조기(3)에서 발생하는 습윤배기가스를 상단부배기팬(5)으로 상기 건조로(A)의 하단부에 설치된 에어노즐(20)로 이송 분사하여 고온 열분해하도록 하는 단계와;

   상기 단계 후에 상기 회전패들건조기(3)에서 발생된 건조배기가스를 후단부배기팬(6)으로 외부공기와 재가열하도록 회전패들건조기(3)내에 설치된 열교환기(7)로 재공급하도록 하는 단계와;

   상기 단계 후에 상기 건조로(A)에서 배출되는 배기기스를 냉각열교환기(18)의 냉각수(17)로 냉각하여 온도를 낮추는 단계와;

   상기 단계 후에 상기 냉각열교환기(18)에서 온도가 저하된 배기가스를 배기덕트(21)로 이송하여 습식스크라바(22)에서 알칼리수를 분사하여 흡착하여 유해물질을 제거하도록 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 고속건조장치를 이용한 건조방법.