KR20120084221A - 건슬러지 탄화처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기성 건조슬러지의 탄화처리장치에 관한 것으로 그의 주요 구성은, 건조된 슬러지를 저장하는 건조슬러지 저장조(50)와, 건조슬러지 저장조(50)로부터 슬러지를 공급받는 투입호퍼(53)와, 투입호퍼(53)로부터 슬러지를 공급 받으며 하부에 2 개의 로터리밸브(79)를 장착하는 공급호퍼(71)와, 공급호퍼(71)로부터 건조슬러지를 공급받아 슬러지를 탄화처리하는 탄화기(70)와, 탄화기(70)에서 탄화처리된 탄화물을 이송하는 배출컨베이어(72)와, 배출컨베이어(72)로부터 이송되는 탄화물을 이송시킴과 아울러 냉각시키는 냉각컨베이어(73)와, 냉각컨베이어(73)로부터 공급 받은 탄화물에서 금속을 제거하기 위해 설치하는 자력선별기(74)와, 자력선별기(74)에서 선별된 금속물을 수집하는 스크래퍼(75)와, 상기한 자력선별기(74)를 거친 탄화물을 저장하는 탄화물저장조(80)와, 탄화물저장조(80)에서 생성되는 가스의 폭팔을 방지하기 위하여 연결설치하여 질소를 공급하는 잘소공급장치(173)와, 상기한 탄화물저장조(80) 상부에 연결 설치되어 분진을 제거하는 백필터(179)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 탄화기(70)에는 점화로(178)가 연결되고, 점화로(178)는 연소공기공급팬(177)에 연결 설치되어, 건물에서 발생되는 악취를 탄화기(70)로 보내어 연소처리하여 악취를 제거하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 탄화기(70)는 보일러(78)와 연결되어 탄화기에서 발생하는 고온의 열원을 공급하고, 또한 탄화기(70)에는 가스공급팬(176)과 연결 설치하여 탄화기(70)에서 발생되는 가스를 연료로 사용할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 탄화기(70)는 스크류축(172) 외주에 스크류(17)가 형성된 구조로 이루어지되, 스크류축(172)은 상하로 구분되어 2 내지 3 개의 스크류축(172)이 형성된 구조인 것을 특징으로 한다

Description

건슬러지 탄화처리장치{CARBONIZE APPARATUS OF DRIED SLUDGE}
본 발명은 예를 들어, 하수처리 후 발생되는 유기성 슬러지의 처리장치에 관한 것으로, 특히 슬러지를 건조한 후 이를 탄화처리하여 그 탄화물을 연료 등으로 활용할 수 있는 탄화처리장치에 관한 것이다
2012년 부터 슬러지 해양 배출이 전면 금지되므로 슬러지 처리의 근본적인 대책 수립이 필요하다. 따라서 본 발명은 하수 처리 후, 발생하는 유기성 슬러지를 건조 및 탄화 후 부산물을 재활용하는 설비를 구축하는 전체 설비 중, 그 슬러지 건조 후에 생성된 건조슬러지를 탄화처리하되 그 탄화처리를 매우 열효율 좋게 처리하며 그 과정에 발생되는 악취발생 및 폭팔 등의 염려 없이 탄화 처리 할 수 있는 설비들을 개발하였다
종래 경우에는 건슬러지 처리과정에서 악취가 발생하여 이의 처리가 곤란한 문제가 있다. 또한 유기물 폐기물을 탄화처리하는 장치가 있어도 탄화기의 효율이 떨어지고 악취가 유발되며 열의 재활용하는 시설들이 부족하여 효율적인 에너지 재활용이 부족하였다
또한 종래 탄화설비는 무산소 분위기를 유지하기 어려워 화재 또는 폭팔 위험이 상존하며 탄화슬러지의 열교환율 저하로 탄화에소요되는 시간이 증가하는 문제가 있다
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로, 건조된 슬러지를 이용하여 수직 다단 형태의 스크류 이송 방식으로 탄화기에서 함수율 5% 이하의 탄화물(숯)으로 처리하는 기술을 개발함과 아울러 처리 효율이 우수하고 효율적인 열원의 활용과 악취제거가 완벽한 기술의 탄화처리장치들을 개발하였다
또한 본 발명은 탄화처리 시설에서 발생되는 가스의 폭팔, 화재 등의 위험을 완전히 제거할 수 있는 시스템을 개발하였다
또한 본 발명의 장치에 의하여 처리된 탄화물은 여러 용도로 재활용할 수 있도록 하였다.
본 발명의 주요 구성은, 건조된 슬러지를 저장하는 건조슬러지 저장조(50)와, 건조슬러지 저장조(50)로부터 슬러지를 공급받는 투입호퍼(53)와, 투입호퍼(53)로부터 슬러지를 공급 받으며 하부에 2 개의 로터리밸브(79)를 장착하는 공급호퍼(71)와, 공급호퍼(71)로부터 건조슬러지를 공급받아 슬러지를 탄화처리하는 탄화기(70)와, 탄화기(70)에서 탄화처리된 탄화물을 이송하는 배출컨베이어(72)와, 배출컨베이어(72)로부터 이송되는 탄화물을 이송시킴과 아울러 냉각시키는 냉각컨베이어(73)와, 냉각컨베이어(73)로부터 공급 받은 탄화물에서 금속을 제거하기 위해 설치하는 자력선별기(74)와, 자력선별기(74)에서 선별된 금속물을 수집하는 스크래퍼(75)와, 상기한 자력선별기(74)를 거친 탄화물을 저장하는 탄화물저장조(80)와, 탄화물저장조(80)에서 생성되는 가스의 폭팔을 방지하기 위하여 연결설치하여 질소를 공급하는 질소공급장치(173)와, 상기한 탄화물저장조(80) 상부에 연결 설치되어 분진을 제거하는 백필터(179)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 탄화기(70)에는 점화로(178)가 연결되고, 점화로(178)는 연소공기공급팬(177)에 연결 설치되어, 건물에서 발생되는 악취를 탄화기(70)로 보내어 연소처리하여 악취를 제거하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 탄화기(70)는 보일러(78)와 연결되어 탄화기에서 발생하는 고온의 열원을 공급하고, 또한 탄화기(70)에는 가스공급팬(176)과 연결 설치하여 탄화기(70)에서 발생되는 가스를 연료로 사용할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 탄화기(70)는 스크류축(172) 외주에 스크류(17)가 형성된 구조로 이루어지되, 스크류축(172)은 상하로 구분되어 2 내지 3 개의 스크류축(172)이 형성된 구조인 것을 특징으로 한다
본 발명에 의하면 수직 다단 형태의 스크류 이송 방식으로 탄화기에서 탄화물 처리함으로 인해 그 슬러지의 이송이 원활하고 막힘이 없으면 제어가 정확하고, 처리 효율이 우수하다.
또한 본 발명에 의하면 효율적인 열원의 활용과 전체적인 시스템에서의 악취제거가 완벽하다
또한 본 발명에 의하면 유기성 폐기물의 효과적인 처리로 운영비의 최소화와 2차적 공해 유발이 없도록 할 수 있다.
또한 탄화물 저장조에서 발생되는 분진의 비산 등의 방지도 가능하다
또한 상기한 전체적 구성 및 탄화기(70)의 구성은 열교환을 극대화할 수 있어 탄화 소요시간을 단축할 수 있으며, 폐기물의 발생이 적고 설비가 간단하여 유지관리도 매우 편리하다.
또한 본 발명에 따른 탄화 설비에 의하면, 양질의 카본 블랙 생산이 가능하여 연료, 토양중화제 등 여러 방향으로 재활용 가능하고 유해가스 발생을 최소화하며, 외부 산소 접촉을 완전히 차단으로 화재 및 폭팔 방지 가능하며, 탄화기에서 회수되는 에너지는 보일러 및 가스열원으로 사용 가능하여 전체적으로 매우 효율적인 시스템을 제공한다
도 1 은 본 발명에 따른 장치에 대한 전체 구성도
도 2 는 탄화기에 대한 주요부 구성도
도 3 은 슬러지탄화기(70)와 건조슬러지저장조(2)의 구성을 보여 주기 위한 도면
이하, 첨부 도면에 의거 추가로 상술한다
도 1 에서 보듯이 건조슬러지저장조(50)로 부터 이송되어 온 건조술러지는 투입호퍼(53)로 투입되어, 공급호퍼(71)를 경유하여 슬러지 탄화기(70)로 투입된다
탄화기(70)는 밀폐형 저산소 분위기로 섭씨 300도 내지 500도 온도 조건에서 간접가열방식으로 원료에 포함된 휘발성분을 기화시키는 설비로, 열원은 열풍이며 열분해 가스화 처리방식으로 처리된다. 상기한 탄화기(70)의 탄화를 위한 온도 조건인 섭씨 300도 내지 500도 온도 조건은 탄화처리에 있어 최적의 온도이다. 탄화기의 탄화 처리시에 내부에서 발생되는 가스의 배기구 근처 온도는 섭씨 약 350도 정도 된다. 즉, 도 2 에서 보듯이 탄화기(70)의 내부 발생 가스는 우측 상부인 "건류 유증기 및 가스 배출구"로 표기된 곳으로 배기된다
상기 탄화기(70)의 특성은 환원방식으로 산화에 의한 오염 물질이 발생하지 않으며, 폐기물 발생이 거의 없으며 자원으로서 탄화물 제조가 가능하며, 오일 및 건류 가스로 에너지 회수가 가능하며, 설비가 간단하여 유지 관리에 유리하며, 폐기물과 다이옥신이 발생하지 않는 무공해 자원화 시설이다
반면, 일반 소각 설비는 연소에 의한 산화 처리방식으로 발열 방응하며 산소 공급으로 연소하며 개방형이며 폐열 회수에 의한 스팀 생산 방식이다. 이러한 소각설비는 산화 방식으로 인해 산업 폐기물로 다이옥신을 포함한 대기오염 물질이 발생하며 자원화율이 낮고 폐기물의 처리 추가 비용이 발생하며 소각재도 10% 이상 발생하며 복잡한 제어가 필요하며 유지관리비가 비싸다
탄화기(70)의 탄화로 구조는 도 2 에서 보듯이 수직한 층별로 형성되는 스크류축(171)과 그에 일체로 형성된 스크류(172)가 구성되는 다단 스크류 이송 방식의 구조로 이루어져, 상부의 스크류(172)가 회전하여 한 측부로 탄화처리물을 밀어내면 한측부로 순차 이송된 후 탄화물은 그 아래층의 스크류(172)로 내려간다 아래층 스크류(172)는 바로 위에서 진행되는 스크류 진행 방향과 반대로 탄화처리물을 밀어내어 반대측 단부에 몰아서 다시 그 아래 스크류(172)로 보낸다. 즉, 위에서 아래로 지그재그식으로 열분해에 의한 탄화처리한다. 그리고 스크류(172) 날개에는 다수의 통공을 형성하여 처리과정에서 내부에서 발생하는 가스의 배출이 원활하게 되게 하고 탄화물의 끼임이나 막힘을 방지하고 탄화슬러지의 이송이 원활하게 되도록 한다
이러한 지그재그식 스크류 이송 구조는, 구조적으로 적은 공간을 차지하도록 콤팩트하게 구성될 수 있고, 스크류에 의한 슬러지의 수평이송 및 원활한 하부 이송으로 막힘 트러블을 방지하고 완벽한 실링이 가능하고, 스크류축(171) 및 스크류(172)의 회전수 조절로 탄화 시간을 단축할 수 있다. 여기에서 처리되는 슬러지의 탄화처리 후의 탄화물 수분량은 5~8% 미만이 된다
그리고 도 2 에서 가스배기구에는 스크래퍼(750)을 설치한다
스크래퍼(750)는 실린더(751)와 피스톤(752)의 구조로 형성된 것으로, 피스톤(752)이 하강하면 가스배기구 출구 근처에 붙어 있는 증기 부착물, 찌꺼기, 배기구를 막고 있는 각종 이물질을 납작한 피스톤(752)이 아래로 긁어 내려 배기구의 막힘 장애를 제거하도록 한다
한편, 건슬러지 저장조(50)에서 탄화기(70)로 공급되는 경로에 있어서, 슬러지 공급호퍼(71)의 그 하단에는 로터리밸브(79)를 이중으로 2 개 설치하여 외기 즉 외부산소가 완전히 차단 가능하게 하였다. 이렇게 함으로서 슬러지에서 발생하는 폭팔성 있는 유증기가 외기 공기와 접촉하여 화재나 폭팔을 예방할 수 있다. 즉 무산소 분위기로 만들어야 하기 때문이다
로터리밸브(79) 설치는 탄화기(70)로 공급되는 건조슬러지를 일정량 계량하여 공급하기 위한 것이다. 즉, 로드셀 등이 설치되어 일정량 계량에 의한 정량 공급이 가능하다. 그리고 건슬러지 투입호퍼(53)와 공급호퍼(71)에서 발생 및 잔류하는 가스는 배기팬(175)을 통하여 배기시켜 폭팔이나 화재 위험으로부터 배제시킨다
탄화기(70)에는 건물의 악취를 연소공기공급팬(177)에 의한 송풍으로 점화로(178)로 보내어 점화시켜 탄화기(70)의 열원으로 활용하여 악취제거도 함께 이루어질 수 있게 하였다.
탄화기(70)에서 나오는 탄화물은 도 1 에서 보듯이, 탄화물 배출컨베이어(72), 탄화물 냉각컨베이어(73)를 거쳐 탄화물의 충분한 냉각이 이루어진 뒤, 자력선별기(74)를 통과하면서 금속류가 제거되어 스크래퍼(75)로 보내어 모으고, 수직컨베이어(76)를 거쳐 탄화물 탄화물저장조(80)에 저장된 후 배출된다. 상기한 컨베이어들은 밀폐컨베이어로 구성하여 악취나 먼지 등의 비산을 방지토록 하며, 탄화물저장조(80)에는 질소공급장치(173)를 설치하여 질소를 공급하여 주어 가스에 의한 화재나 폭팔을 예방하도록 한다. 또한 탄화물저장조(80) 상부에는 배기되는 분진을 제거하기 위한 백필터(179)가 설치되어 팬의 송풍으로 강제 배기시킨다
탄화기(70)에서 탄화 처리 후 발생되는 고온의 열은 배관(77)을 통하여 보일러(78)로 보내어져 고온의 열량을 회수하여 사용 가능하며 아울러 탄화기(70)에서 발생되는 악취가스를 보일러 연소 공기로 사용하므로 고온 산화에 의한 악취제거도 함께 된다. 그리고 탄화기(70)에서 탄화처리 과정 중에 발생된 연소 가능한 즉 연소가스로 사용 가능한 가스는 가스공급팬(176)의 작동으로 가스가 필요한 곳으로 보내어지거나 저장하여 열원으로 활용할 수 있다. 상기 연료로 사용되는 가스는 그 가스 회수율이 높다. 왜냐하면 탄화기(70) 구조가 밀폐형이어서 가스에너지 회수율이 높다
참고로 도 3 은 건조슬러지저장조(50)와 슬러지 탄화기(70) 구성을 보여 주기 위한 도면으로 건조슬러지저장조(50)의 슬러지는 슬러지탄화기(70) 상부에 수직으로 설치된 공급호퍼(71)로 투입되어 투입호퍼(53)로 공급된 후 최종 슬러지탄화기(70)로 투입된다. 슬러지탄화기(70)의 연소를 위한 점화로(178)는 하부에서 상부로 수직으로 슬러지탄화기(70)와 연결되는 구조로 이루어진다
상기한 전체적 구성 및 탄화기(70)의 구성은 열교환을 극대화할 수 있어 탄화에 소요되는시간을 단축할 수 있으며, 폐기물의 발생이 적고 설비가 간단하여 유지관리도 매우 편리하다.
또한 상기한 탄화기에서 탄화처리되어 나오는 탄화물은 다공성의 성질을 가지고 있어 활성탄의 1/10의 비교 표면적을 갖는 활성탄에 가까운 특성을 가지며 발열량은 10,000 내지 15,000 KJ/kg을 가지고 있어 석탄의 약 절반 정도이 발열량을 갖는다. 따라서 토관이나 고형 연료로 만들어 연료로도 활용 가능하다
그리고 입상의 경량, 무취하고 무균, 통풍성, 투수성, 보존수성, 중 내지 약 알카리성, 흡착성, 열흡수성의 특성이 있어 토양개량제, 탈취제, 흡착제, 습도조정, 적조제거제, 눈 용융제, 아스팔트 골재 등 다양한 용도로 사용할 수 있다
50 건슬러지 저장조 53 투입호퍼
70 탄화기 71 공급호퍼
74 자력선별기 78 보일러
79 로터리 밸브 80 탄화물저장조
171 스크류축 172 스크류
173 질소공급장치 176 가스공급팬

Claims (4)

  1. 건조된 슬러지를 저장하는 건조슬러지 저장조(50)와,
    건조슬러지 저장조(50)로부터 슬러지를 공급받는 투입호퍼(53)와,
    투입호퍼(53)로부터 슬러지를 공급 받으며 하부에 2 개의 로터리밸브(79)를 장착하는 공급호퍼(71)와,
    공급호퍼(71)로부터 건조슬러지를 공급받아 슬러지를 섭씨 300도 내지 500도 온도 조건에서 탄화처리하여 탄화 처리 후 슬러지 함수율이 5-8% 되게 하는 탄화기(70)와,
    탄화기(70)에서 탄화처리된 탄화물을 이송하는 배출컨베이어(72)와,
    배출컨베이어(72)로부터 이송되는 탄화물을 이송시킴과 아울러 냉각시키는 냉각컨베이어(73)와,
    냉각컨베이어(73)로부터 공급 받은 탄화물에서 금속을 제거하기 위해 설치하는 자력선별기(74)와,
    자력선별기(74)에서 선별된 금속물을 수집하는 스크래퍼(75)와,
    상기한 자력선별기(74)를 거친 탄화물을 저장하는 탄화물저장조(80)와,
    탄화물저장조(80)에서 생성되는 가스의 폭팔을 방지하기 위하여 연결설치하여 질소를 공급하는 질소공급장치(173)와,
    상기한 탄화물저장조(80) 상부에 연결 설치되어 분진을 제거하는 백필터(179)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건슬러지 탄화처리장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 탄화기(70)에는 점화로(178)가 연결되고, 점화로(178)는 연소공기공급팬(177)에 연결 설치되어, 건물에서 발생되는 악취를 탄화기(70)로 보내어 연소처리하여 악취를 제거하도록 구성한 것을 특징으로 하는 건슬러지 탄화처리장치
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기한 탄화기(70)는 보일러(78)와 연결되어 탄화기에서 발생하는 고온의 열원을 공급하고, 또한 탄화기(70)에는 가스공급팬(176)과 연결 설치하여 탄화기(70)에서 발생되는 가스를 연료로 사용할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 건조슬러지 탄화처리장치
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기한 탄화기(70)는 스크류축(172) 외주에 스크류(17)가 형성된 구조로 이루어지되, 스크류축(172)은 상하로 구분되어 2 내지 3 개의 스크류축(172)이 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 건조슬러지 탄화처리장치

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