KR102607591B1 - 교반 구성을 갖는 하수 슬러지 연료탄의 열탈착 장치 - Google Patents

교반 구성을 갖는 하수 슬러지 연료탄의 열탈착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부 공간을 가지는 몸체부의 전단부에 투입되는 연료탄을 후단부로 연속적으로 이송시키는 메쉬컨베이어가 구비되고, 상기 몸체부 내부에 길이 방향을 따라 연장 형성되어 이송되는 연료탄을 연속적으로 열처리하는 열매체 공급관을 포함하며, 상기 메쉬컨베이어의 상단과 맞닿는 교반부를 적어도 1개 이상 구비하여 이송되는 연료탄이 상하 교반되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 연료탄의 열탈착 장치를 제공한다.

Description

교반 구성을 갖는 하수 슬러지 연료탄의 열탈착 장치 {Thermal desorption device for sewage sludge fuel coal having a baffle}
본 발명은 하수슬러지 연료탄의 악취 제거를 위한 열탈착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수슬러지 연료탄에 열을 공급하여 내, 외부의 수분을 증발시키고 악취물질은 휘발시켜 제거함으로써 연료탄의 이송 및 보관 중에 발생할 수 있는 부패 및 악취 발생을 억제하는 열탈착 장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.
슬러지란 정수 및 하, 폐수 처리를 함으로써 수중의 부유물이 액체로부터 분리되어 발생되는 침전물을 말하며, 하수슬러지 연료탄이란 하수슬러지를 이용하여 제조함으로써 연료화한 것을 말한다.
일반적으로 하수슬러지는 토양에 매립하거나 해양에 투기하여 처리하였으나 해양오염방지에 관한 국제협약이 발효됨에 따라 하, 폐수 슬러지의 해양투기가 금지되어 퇴비화, 연료화, 고화 등과 같이 처리하고 있으며 그 중 연료화 처리 방식은 2018년 48.2%를 차지하며, 추진중인 건조연료화 시설까지 가동시 연료화 비율이 58.7%로 증가하여 가장 비중있는 처리방식이다.
하수슬러지 연료탄은 발전소에서 혼소용 연료로 사용하는 우드펫릿과 품질과 특성이 유사하여 수입에 의존하는 우드펠릿을 대체할 수 있는 대체연료로서 하수슬러지 고형연료의 발전량은 2015년 282,542 MWh에서 2019년 338,143MWh로 증가한 바와 같이 발전소에서 하수슬러지 연료탄 사용을 확대하고 있는 추세이다.
또한, 탄소중입 추진전략에 따르면 에너지 주공급원을 화석연료에서 신, 재생에너지로 전환 추진으로 신, 재생 에너지의 수요가 늘어날 전망이며 신,재생에너지 중 생산의 불안정성과 불확실성이 큰 태양광, 풍력 등과 대비하여 하수슬러지 고형연료는 안정적인 공급이 가능한 장점을 갖고 있다.
종래의 경우 하수슬러지의 보관, 건조 등의 과정에서 악취가 발생하여 대기오염, 민원 발생 등의 문제점이 있어 하수슬러지의 건조, 연료화 등 공정에서 발생하는 악취 처리 기술이 선행되어 있다.
그러나 하수슬러지 연료탄에서 발생하는 악취 저감에 대한 기술은 적용된 사례가 없으며 악취로 인한 민원 발생, 대기오염 등의 문제점이 있어 사용이 위축되고 있는 실정이다. 따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 열탈착 장치의 필요성이 대두되고 있다.
종래에는 연료탄이 메쉬컨베이어에 쌓여 이송될 때 열매체 공급관과 근접한 곳에 있는 연료탄은 열탈착이 과하게 되고, 열매체 공급관과 떨어져 있는 연료탄은 열탈착이 미흡하게 되어 균질성이 감소할 수 있다. 열탈착이 미흡하게 된 경우 악취가 제거되지 않고, 열량증가, 내구성 증가 등 부수적인 효과도 미흡하게 되고, 열탈착이 과도하게 된 경우 탄화취가 발생하여 오히려 복합악취가 증가하고, 화재위험이 증가하며, 제품 수율이 감소하여 경제성이 저하된다.
또한 연료탄의 투입시 또는 각 단을 이송하는 과정에서 발생한 미세분진이 원활히 제거되지 않아 제품 균질성이 저하되며 메쉬컨베이어의 정비주기를 단축시켜 운영 효율이 저하되는 문제가 있었다.
또한 연료탄이 열탈착 장치에 투입되면 균등분배조절판의 조절 정도에 따라 2~3cm부터 최대 6~7cm까지 연료탄이 쌓여서 이송될 수 있으며, 주로 2~3cm 높이로 쌓여서 운전된다. 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같이 연료탄이 이송될 때 열매체 공급관과 근접한 곳에 있는 연료탄은 직접적인 고온의 열공급으로 열탈착이 과하게 되고, 열매체 공급관과 떨어져 위치하거나, 중간에 위치한 연료탄은 내부 공기 온도에 따른 간접열 공급으로 열탈착이 미흡하게 되어 균질성이 감소할 수 있다. 이와 같이 연료탄의 품질이 일정하지 않기 때문에, 악취가 완전히 제거되지 않거나, 열량 증가, 저장성 및 내구성 향상 등 부수적인 효과도 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고온의 재순환 공기를 메쉬컨베이어의 하단 또는 상단에 주입함으로써 열탈착 장치 내부에 난류를 형성시킬 수 있도록 한 하수 슬러지 연료탄의 열탈착 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 메쉬컨베이어에서 이송되고 있는 연료탄을 뒤집고 섞어 줄 수 있는 교반부(베플, baffle)를 열탈착 장치 내부에 구비하여 적절한 혼합이 가능하도록 구성함으로써 균질한 품질의 연료탄 생산이 가능한 하수 슬러지 연료탄의 열탈착 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 특정 메쉬 크기를 갖는 메쉬컨베이어로 구성함으로써 메쉬컨베이어 하단으로 미세분진이 원활하게 배출되어 난류 및 교반에 의한 효과를 극대화면서 연료탄의 불량률 및 이탈률을 최소화하는 하수 슬러지 연료탄의 열탈착 장치를 제공하고자 한다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 내부 공간을 가지는 몸체부의 전단부에 투입되는 연료탄을 후단부로 연속적으로 이송시키는 메쉬컨베이어가 구비되고, 상기 몸체부 내부에 길이 방향을 따라 연장 형성되어 이송되는 연료탄을 연속적으로 열처리하는 열매체 공급관을 포함하며, 상기 메쉬컨베이어의 상단과 맞닿는 교반부를 적어도 1개 이상 구비하여 이송되는 연료탄이 상하 교반되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 연료탄의 열탈착 장치를 제공한다.
또한 상기 교반부는 판 형태로서, 이송되는 연료탄이 교반부의 면을 타고 올라갈 수 있도록 비스듬하게 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 메쉬컨베이어 상단으로부터의 교반부 상단까지의 수직 거리로 측정되는 교반부의 높이는 이송되는 연료탄 높이의 1/2배 내지 1배 수준으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 교반부 상단의 양 끝 부분에 V자 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 교반부 양 옆면이 메쉬컨베이어의 진행방향의 역방향으로 5° 내지 15° 꺾인 형태로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열탈착 장치는 투입된 연료탄에 균일한 열공급으로 일정한 품질의 열탈착 연료탄을 생산할 수 있으며, 열탈착 제품의 불량률 및 이탈률을 현저하게 감소시켜 경제성이 우수한 효과를 제공한다. 또한 악취 제거 효과가 우수하면서도 열량 증가, 내구성 증가 등의 부수적인 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 열탈착 장치의 문제점을 나타낸 것이다.
도 2는 열탈착이 미흡, 적당, 과도하게 된 연료탄의 이미지를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열탈착 장치를 나타낸 것이다.
본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열탈착 장치는 하수슬러지를 이용하여 평균 직경(D) 6~20mm, 평균 길이(L) 10~40mm 인 펠릿(pellet) 형태로 제조된 연료탄을 열탈착하여 악취를 제거하고 부수적으로 열량 증가 및 내구성 증가의 효과를 제공하는 장치로서, 도 3의 측면도에 나타낸 것과 같이 내부 공간을 가지는 몸체부(10)의 전단부에 투입되는 연료탄(1)을 후단부로 연속적으로 이송시키는 메쉬컨베이어(20)가 구비되고, 몸체부 내부에 길이 방향을 따라 연장 형성되어 이송되는 연료탄을 연속적으로 열처리하는 열매체 공급관(30)을 포함하여 구성된다.
또한 상기 열탈착 장치는 도 4의 측면도에 나타난 것과 같이 상기 메쉬컨베이어(20)의 상단 또는 하단에 공기 주입구(40)를 적어도 1개 이상 더 구비하여, 몸체부(10)의 내부 공간에서 난류가 형성되도록 한다.
또한 상기 열탈착 장치는 도 5의 측면도에 나타난 것과 같이 상기 메쉬컨베이어(20)의 상단과 맞닿는 교반부(50)를 적어도 1개 이상 더 구비하여, 이송되는 연료탄의 상하 교반 효과를 제공한다. 상기 교반부(50)는 메쉬컨베이어(20)를 따라 이송되지 않고 특정 위치에 별도의 고정부재(미도시)를 통해 고정된다.
상기 메쉬컨베이어의 상단과 교반부 하단은 연료탄이 통과하지 못할 정도의 이격 거리를 두고 맞닿아 있으므로 메쉬컨베이어 상에서 이송되는 연료탄이 고정된 교반부를 타고 상단으로 들어올려지며, 연속적으로 이송되어 오는 연료탄에 의해 밀림으로써 교반부 상단을 넘어가 메쉬컨베이어로 떨어진다. 더욱 구체적으로 상기 이격 거리는 연료탄 직경의 1/2 이하로 구비되며, 예를 들어 연료탄 직경이 9mm 인 경우 상기 이격 거리는 1mm 내지 4mm 로 구비되어 교반부와 메쉬컨베이어의 마찰을 최소화함으로써 설비 고장 요소를 최소화 하고 교반 효율을 최대화 할 수 있다. 이격 거리가 상기 범위보다 큰 경우 메쉬컨베이어를 따라 이송되고 있는 최 하단의 연료탄은 베플을 넘어가지 못하고 그 자리를 유지함으로서 과도한 열탈착과 화재 위험이 있다. 또한 연료탄 조각 등이 교반부와 메쉬컨베이어에 끼임으로서 베플과 메쉬컨베이어 간 이격 거리가 증가하게 되고 이는 전술한 문제점을 악화시킬 수 있다.
상기 몸체부(10)는 일정한 내부공간을 구비한 장방 형상의 부재로서, 내부공간에 연료탄이 수용되도록 한 상태에서 열매체 공급관(30)에서 발생되는 열을 이용하여 연료탄을 열처리할 수 있도록 하는 역할을 한다.
이러한 몸체부(10)의 전단부 일측에는 연료탄이 투입되는 연료탄 투입구(110)가 구비되며, 전단부 타측에는 연료탄의 열탈착 시에 발생되는 가스를 외부로 배출할 수 있는 가스 배출구(120)가 구비되어 있다. 또한 몸체부(10)의 후단부 일측에는 열처리 완료되어 악취가 제거된 연료탄을 외부로 배출하는 연료탄 배출구(130)가 구비되어 있다.
상기 메쉬컨베이어(20)는 판면에 다공이 형성된 메쉬 형태를 갖는 판상의 부재로서 일측면에 구비된 메쉬컨베이어 모터(미도시)의 구동에 의하여 일정 궤적을 형성하면서 순환 이동하여 상면에 안착된 연료탄을 이송시키게 된다.
상기 메쉬컨베이어(20)가 판면에 다공이 형성된 메쉬 형태로 형성됨은 연료탄에서 발생하는 미세분진이 메쉬를 통해 메쉬컨베이어 하단으로 배출되고 장치 내부에 형성된 난류를 원활하게 통과시키며 연료탄에 균일한 열공급 하기 위함이다.
상기 메쉬컨베이어(20)의 메쉬 크기는 0.2cm 내지 1cm 인 것을 일 특징으로 한다. 메쉬 크기가 0.2cm 미만인 경우에 나타난 것과 같이 연료탄의 투입시 또는 각 단을 이송하는 과정에서 발생한 미세분진이 원활히 제거되지 않고 메쉬망이 막힘으로서 난류에 의한 균일한 온도 분포가 저해되어 제품 균질성이 저하되며 메쉬컨베이어의 정비주기를 단축시켜 운영 효율이 저하되는 문제점이 있다. 메쉬 크기가 1cm 초과하는 경우 연료탄이 메쉬망을 통과하여 열탈착 장치 각 단의 하부에 떨어지고 누적되어 잦은 정비주기와, 제품 유실로 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 메쉬 크기를 바람직하게는 0.5cm 내지 0.7cm 로 구비할 경우, 후술할 실험예에 나타낸 것과 같이 공기 주입구에 의해 발생하는 난류 형성 효과를 최적화하여 투입된 연료탄에 균일한 열공급으로 일정한 품질의 열탈착 연료탄을 최소 불량률로 생산할 수 있다.
상기 열매체 공급관(30)은 연료탄 투입구(110)를 통하여 몸체부(10)의 내부로 투입된 연료탄을 열처리하여 악취를 제거할 수 있도록 몸체부(10) 내부에 길이 방향을 따라 연장 형성된 부재이다. 열을 공급하는 매체에 관하여는 제한이 없으며, 열매체가 공급관을 따라 이동하면서 열을 방출하고, 열을 방출한 열매체는 열교환기로 회수되어 가열된 후에 재공급될 수 있다.
상기 공기 주입구(40)는 상기 몸체부(10) 내부에 공기를 주입하여 난류를 형성하는 구성으로 연료탄을 향하여 연료탄의 진행방향으로 비스듬하게 공기가 주입되도록 구비된다. 바람직하게는 지면수평선으로부터 10° 내지 60°, 더욱 바람직하게는 20° 내지 40° 각도로 비스듬하게 공기가 주입되도록 구비하는 것이 좋다. 주입 각도(θ1)가 60°를 초과할 경우 연료탄에 직접 분사되는 힘에 의해 연료탄이 들썩거리게 되고, 이 때 메쉬컨베이어를 이탈하는 연료탄이 발생하여 제품 생산량이 감소하는 문제가 있고, 10° 미만일 경우 한쪽 방향으로의 공기 흐름이 생기며 상하로 난류가 형성되지 않는 문제가 있다.
상기 공기 주입구(40)는 메쉬컨베이어(20)의 상단 또는 하단에 적어도 1개 이상 구비되며, 상단 및 하단에 각각 적어도 1개 이상 구비되는 경우 상단에 구비되는 공기주입구(410) 및 하단에 구비되는 공기주입구(420)는 몸체부(10)의 서로 다른 수직단면 상에 구비된다. 예를 들어, 공기주입구(40)가 상단에 2개, 하단에 2개 구비될 경우 메쉬컨베이어(20)의 진행 방향을 따라 하단, 상단, 하단 및 상단에 지그재그로 구비된다.
상기 공기 주입구(40)가 2개 이상 구비될 경우, 공기주입구 사이의 간격(D1)은 메쉬컨베이어의 길이에 대응하는 설비 용량에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 메쉬컨베이어(20)의 길이가 3m 이상인 경우 50cm 내지 150cm 간격으로 공기주입구가 구비되는 것이 좋다. 상기 간격보다 공기 주입구 간격이 조밀하여 수량이 증가할 경우 열탈착 장치 내부의 온도를 저하시킴으로서 열탈착 처리 시간이 증가하고 비용이 증가하여 경제성이 감소하며, 상기 간격보다 공기 주입구 간격이 넓을 경우 난류가 형성되지 않아 열탈착 장치 내부의 온도가 균일하지 않게 되어 생산된 연료탄의 균질성이 떨어지는 문제가 있다.
상기 공기 주입구(40)를 통해 주입되는 공기는 상기 가스 배출구(120)로부터 배출되는 가스를 재사용하는 재순환 공기일 수 있다. 재순환 공기를 주입하는 경우 공기 주입 시 열탈착 장치 내부의 온도가 떨어지는 것을 효과적으로 막을 수 있어 주입 공기를 별도로 가열하지 않아도 되기 때문에 경제성이 향상된다.
상기와 같이 난류 형성 구조를 갖는 열탈착 장치는 투입된 연료탄에 균일한 열공급으로 일정한 품질의 열탈착 연료탄을 생산할 수 있으며, 열탈착 제품의 불량률을 현저하게 감소시켜 경제성이 우수한 효과를 제공한다. 공기 주입구를 통해 난류 형성 유무 및 공기 주입 각도(θ1)에 따른 배출되는 연료탄의 불량률(미흡+과도) 및 투입되는 연료탄의 중량 대비 회수율(이탈되는 연료탄 및 열탈착 시 휘발되는 수분량 포함)을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이 때 메쉬컨베이어의 메쉬 크기는 0.6cm로 모두 동일하게 하였다.
구분 주입 각도(°) 불량률 회수율
적당 미흡 과도
공기 주입 X - 60% 20% 20% 89%
공기 주입 O 5 64% 18% 18% 88%
10 96% 2% 2% 87%
20 97% 1.5% 1.5% 88%
30 99% 0.5% 0.5% 87%
40 97% 1.5% 1.5% 87%
60 95% 2.5% 2.5% 85%
70 70% 15% 15% 79%
상기 표 1에 나타난 것과 같이 열탈착 장치 내부에 공기를 주입하지 않거나10° 미만의 각도(5°)로 공기를 주입했을 경우 난류가 형성되지 않아 제품의 불량률이 40% 수준이었으며, 60° 초과하는 각도(70°)로 공기를 주입했을 경우 회수율이 79%로 현저히 떨어지며, 불량률 또한 30% 수준으로 높았다. 본 발명에 따른 주입 각도로 난류 형성 시 불량률은 5% 이하로 우수하며, 특히 20° 내지 40° 각도로 공기를 주입했을 경우 불량률은 3% 이하로 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
열탈착 장치 내부에 공기를 30° 각도로 주입하여 난류를 형성할 경우 메쉬컨베이어의 메쉬 크기에 따른 제품 불량률 및 회수율을 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
메쉬 크기(cm) 불량률 회수율
적당 미흡 과도
0.1 70% 15% 15% 87%
0.2 97% 1.5% 1.5% 88%
0.5 99% 0.5% 0.5% 87%
0.7 99% 0.5% 0.5% 87%
1.0 97% 1.5% 1.5% 86%
1.2 86% 7% 7% 80%
2.0 90% 5% 5% 72%
상기 표 2에 나타난 것과 같이 메쉬 크기가 0.2cm 미만(0.1cm)인 경우 최적의 주입각도로 공기를 주입하여 난류를 형성하더라도 열탈착이 제대로 되지 않아 불량률이 높으며, 메쉬 크기가 1.0cm을 초과(1.2cm, 2cm)하는 경우 최적의 주입각도로 공기를 주입하여 난류를 형성하더라도 회수율이 낮아 경제성이 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 메쉬 크기가 0.2cm 내지 1.0cm 인 경우 난류 형성 효과와 함께 불량률이 3% 이하로 열탈착 처리 효율이 우수하며, 메쉬 크기가 0.5cm 내지 0.7cm 인 경우 불량률이 1% 이하로 난류 형성 효과를 최적화하는 것을 알 수 있다.
상기 교반부(50)는 도 6의 정면도에 나타난 것과 같이 면을 갖는 판 형태로서, 하단이 메쉬컨베이어(20)의 상단과 맞닿게 구비되고, 교반부의 면을 이송되는 연료탄이 타고 올라갈 수 있도록 비스듬하게 구비된다. 더욱 구체적으로 메쉬컨베이어의 상면과 교반부의 면이 이루는 교반 각도(θ2)는 10° 내지 45° 이다. 교반부의 교반 각도가 10° 미만인 경우 교반 효율이 저하되고, 교반 각도가 45° 초과할 경우 적체 현상으로 인해 메쉬컨베이어 좌/우로 이탈되는 연료탄이 많아지고 회수율이 감소하게 된다. 바람직하게는 상기 교반 각도(θ2)는 10° 내지 30°인 것이 좋다.
도 6에서는 교반부의 면이 사각형인 것으로 도시하였으나 면을 포함하고 하단이 메쉬컨베이어의 상단과 맞닿게 구비되는 형상이라면 면의 모양은 제한 없이 구비될 수 있다. 또한 상기 면은 전부 또는 일부에서 요철이나 홀을 가지더라도 통상의 기술자 수준에서 판 형태로 인식될 수 있다면 면에 해당하는 것으로 본다.
또한 도 7의 평면도에서 나타난 것과 같이 교반부의 면이 메쉬컨베이어의 진행방향과 수직으로 구비되거나(도 7a), 수직이 아니도록 구비(도 7b)될 수 있다.
또한 상기 교반부(50)는 상기 메쉬컨베이어의 상단과 맞닿는 끝단이 메쉬컨베이어의 이동방향으로 구부러지게 구비되어 메쉬컨베이어가 이동할 때 마찰에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한 도 6b 에 나타난 것과 같이 교반부(50) 상단의 양 끝 부분에 V자 홈을 더 구비할 수 있고, 도 7c 에 나타난 것과 같이 양 옆면이 메쉬컨베이어의 진행방향의 역방향으로 5° 내지 15° 꺾인 형태로 구비되어 연료탄이 타고 넘어갈 때 메쉬컨베이어 중앙부로 모아주는 효과가 있어 메쉬컨베이어 좌/우로 연료탄이 이탈되는 현상을 최소화 하고 교반 효율은 증가시킬 수 있다.
상기 메쉬컨베이어(20) 상단으로부터의 교반부(50) 상단까지의 수직 거리로 측정되는 교반부(50)의 높이(d)는 이송되는 연료탄 높이의 1/2배 내지 1배 수준으로 구비된다. 상기 범위보다 낮을 경우 위아래 섞이는 교반 효율이 현저히 저하되고, 상기 범위보다 높을 경우 적체 현상으로 연료탄이 컨베이어 외부로 이탈될 수 있고, 들어 올려졌다 떨어질 때 발생하는 낙하 충격으로 연료탄이 깨지고 미세분진 및 조각 발생, 수율 감소 등 문제가 발생할 수 있다. 바람직하게는 이송되는 연료탄 높이의 3/5배 내지 3/4배 수준으로 구비되는 것이 좋다. 상기 "수준" 이라 함은 "약"과 동일한 의미로 펠릿 형태의 연료탄 다수개가 쌓여서 이송되는 특성상 연료탄이 쌓인 높이를 특정 값으로 지정하기 어렵기 때문에 20% 이내의 오차범위를 포함하는 것을 의미한다.
상기 교반부(50)가 2개 이상 구비될 경우 교반부 사이의 간격(D2)은 메쉬컨베이어(20)의 길이에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 메쉬컨베이어(20)의 길이가 6m 이상인 경우 2m 내지 3m 간격으로 교반부가 구비되는 것이 좋다.
교반부의 높이가 상기 제시한 높이보다 낮거나, 교반부 사이의 간격이 상기 제시한 간격보다 넓을 경우 교반 효율이 저하되어 균일한 열공급이 되지 않아 제품의 균질성이 저하되고 열탈착이 과도하거나 미비한 연료탄 생산량이 증가하는 문제가 있다.
반면, 교반부의 높이가 상기 제시한 높이보다 높거나, 교반부 사이의 간격이 상기 제시한 간격보다 조밀할 경우 교반부를 통과하며 들어 올려졌던 연료탄이 다시 메쉬컨베이어로 낙하하며 발생하는 충격 강도가 강해지고, 잦은 교반에 의해 충격 빈도가 증가함으로서 연료탄이 깨지고 조각화, 분진화 되어 생산되는 열탈착 연료탄의 수율이 감소하고, 미세분진으로 인해 메쉬망 막힘, 정비주기 감소 등 문제가 발생한다.
또한, 교반부의 높이가 상기 제시한 높이보다 높을 경우, 이송되는 연료탄의 적체 현상이 발생하여 메쉬컨베이어 양측에 구비되는 가이드를 넘어 장치 바닥으로 떨어지는 연료탄 양이 증가하여 제품 생산량이 감소하고, 정비 주기를 단축시키는 문제가 발생한다.
상기와 같이 교반 효과를 갖는 열탈착 장치는 이송되는 연료탄에 균일하게 열공급이 가능하게 하여 일정한 품질의 열탈착 연료탄을 생산할 수 있으며, 열탈착 제품의 불량률을 현저하게 감소시켜 경제성이 우수한 효과를 제공한다. 교반부를 통한 교반 여부 및 교반부의 높이, 간격에 따른 제품 불량률 및 회수율을 측정한 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이 때 이송되는 연료탄의 높이는 2~3cm 이고, 메쉬컨베이어의 메쉬 크기는 0.6cm 로 모두 동일하게 하였다.
구분 높이(cm) 불량률 회수율
적당 미흡 과도
교반부 X - 60% 20% 20% 88%
교반부 O 0.5 70% 15% 15% 87%
1 96% 2% 2% 87%
1.5 98% 1% 1% 89%
2 99% 0.5% 0.5% 88%
3 96% 2% 2% 86%
4 60% 20% 20% 74%
상기 표 3에 나타난 것과 같이 열탈착 장치 내부에 교반부를 구비하지 않거나 교반부의 높이가 연료탄 높이의 1/2보다 낮은 경우(0.5cm) 교반 효과가 충분히 일어나지 않아 불량률이 30% 수준이었으며, 교반부의 높이가 연료탄의 높이보다 높은 경우(4cm) 과한 교반에 따른 이탈률이 매우 높아 회수율이 상당히 낮았다. 본 발명에 따른 높이로 교반부를 구비할 경우(1~3cm) 불량률이 4% 이하로 균일성이 우수하고, 회수율도 높으며 교반부의 높이가 연료탄 높이의 2/3배 수준인 경우(1.5~2cm) 불량률이 가장 이 1% 이하로 수율이 매우 높은 것을 알 수 있다.
열탈착 장치 내부에 연료탄의 높이의 약 2/3배의 높이를 갖는 교반부를 구비하여 교반 효과를 줄 경우 메쉬컨베이어의 메쉬 크기에 따른 제품 불량률 및 회수율을 측정한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
메쉬 크기(mm) 불량률 회수율
적당 미흡 과도
0.1 60% 20% 20% 87%
0.2 96% 2% 2% 87%
0.5 99% 0.5% 0.5% 89%
0.7 99% 0.5% 0.5% 88%
1.0 95% 2.5% 2.5% 85%
1.2 90% 5% 5% 79%
2.0 80% 10% 10% 74%
상기 표 4에 나타난 것과 같이 메쉬 크기가 0.2cm 미만(0.1cm)인 경우 최적의 교반 효과를 제공하더라도 열탈착이 제대로 되지 않아 불량률이 높으며, 메쉬 크기가 1.2cm을 초과(1.2cm, 2.0cm)하는 경우 최적의 교반 효과를 제공하더라도 상대적으로 회수율이 낮은 것을 확인할 수 있다. 메쉬 크기가 0.2cm 내지 1.0cm 인 경우 교반 효과와 함께 불량률이 5% 이하로 열탈착 처리 효율이 우수하며, 메쉬 크기가 0.5cm 내지 0.7cm 인 경우 불량률이 1% 이하로 교반 효과를 최적화하는 것을 알 수 있다.
10m 길이의 메쉬컨베이어의 메쉬 크기가 0.6cm 이고, 주입 각도가 30° 인 공기 주입구를 a 간격으로 하단에 5개 및 상단에 4개를 지그재그로 구비하고, 연료탄의 높이와 동일 또는 유사한 높이의 교반부를 b 간격으로 3개 구비한 열탈착 장치의 공기 주입구 및 교반부의 간격에 따른 제품 불량률 및 회수율을 측정한 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
a(m) b(m) 불량률 회수율
적당 미흡 과도
1 2.5 >99% <0.5% <0.5% 89%
0.5 2.5 >99% <0.5% <0.5% 88%
1.5 2.5 >99% <0.5% <0.5% 87%
1 2 >99% <0.5% <0.5% 88%
1 3 >99% <0.5% <0.5% 88%
0.25 2.5 96% 2% 2% 76%
1.75 2.5 90% 5% 5% 84%
1 1 97% 1.5% 1.5% 72%
1 4 90% 5% 5% 87%
상기 표 5에 나타난 것과 같이 공기주입구 및 교반부의 적당한 간격 또한 불량률과 회수율에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 즉, 공기주입구나 교반부의 간격이 너무 조밀한 경우에는 회수율이 낮고, 너무 넓은 경우에는 불량률이 상대적으로 높아지는 것을 확인할 수 있다.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 내부 공간을 가지는 몸체부의 전단부에 투입되는 연료탄을 후단부로 연속적으로 이송시키는 메쉬컨베이어가 구비되고,
    상기 몸체부 내부에 길이 방향을 따라 연장 형성되어 이송되는 연료탄을 연속적으로 열처리하는 열매체 공급관을 포함하며,
    상기 메쉬컨베이어의 상단과 맞닿는 교반부를 적어도 1개 이상 구비하여 이송되는 연료탄이 상하 교반되고,
    상기 교반부는 판 형태로서, 이송되는 연료탄이 교반부의 면을 타고 올라갈 수 있도록 메쉬컨베이어의 상면과 교반부의 면이 이루는 각도가 10° 내지 30° 로 비스듬하게 구비되며,
    상기 메쉬컨베이어 상단으로부터의 교반부 상단까지의 수직 거리로 측정되는 교반부의 높이는 이송되는 연료탄 높이의 3/5배 내지 3/4배 수준으로 구비되고,
    상기 교반부 양 옆면이 메쉬컨베이어의 진행방향의 역방향으로 5° 내지 15° 꺾인 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 연료탄의 열탈착 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교반부 상단의 양 끝 부분에 V자 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 연료탄의 열탈착 장치.
  5. 삭제
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