KR100261586B1 - 에너지절약형 유동층 슬러지 소각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분이 높은 슬러지를 건조한 후 유동층 소각로를 이용하여 소각하고 소각시 발생되는 폐열은 회수하여 건조기에서 재활용하며 유해가스는 반응기 및 백휠터를 이용하여 처리할 수 있는 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템에 관한 것이다. 본 발명의 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템은, 벨트 프레스(2)를 경유하여 나온 탈수 슬러지(12)를 건조하는 슬러지 건조기(22)와; 슬러지 건조기(22)에서 나온 슬러지를 스프레다(28)를 이용하여 그 내측으로 이동시켜 소각을 하는 유동상 소각로(30)와; 그 일측이 압입 송풍기(52)에 연결되고, 타측이 유동상 소각로(30)에 연결되어 소정량의 공기를 유동상 소각로(30)에 공급하는 공기 예열기(50)와; 상기 공기 예열기(50)에 연결되고, 그 내부에서 나온 스팀을 슬러지 건조기(22)로 보낼수 있게 구성된 폐열회수 보일러(70)와; 폐열회수 보일러(70)에 연결되며, 분말의 중화제(74)를 이용하는 반응기(79) 및 백휠터(80)와; 상기 백휠터(80)로부터 나온 가스를 유입 송풍기(84)에 의해 외부로 배출하게 하는 연돌(90)로 구성되는 점에 있다. 이와같이 구성된 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템은, 젖은 슬러지를 먼저 슬러지 건조기를 이용하여 건조한 후 소각을 하게 되므로 소각이 보다 용이하고, 아울러 연소되는 가스의 성분중 분진 및 대기오염을 완전히 제거하 후 배출하게 되므로 환경을 보호할 수 있는 잇점이 있다.

Description

에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템(ENERGY SAVING-TYPE INCINERATION SYSTEM FOR FLUIDIZED BED SLUDGE)

본 발명은 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템에 관한 것으로, 특히 슬러지를 건조한 후 유동층 소각로를 이용하여 소각하고 소각시 발생하는 폐열은 회수하여 건조기에서 재활용하며 유해가스는 반응기 및 백휠터를 이용하여 처리할 수 있는 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템에 관한 것이다.

종래, 유동층 슬러지 소각시스템은 직접 소각 방식을 이용하는 것으로, 수분함량이 높은 슬러지를 소각시 보조 연료를 투입하여 소각하게 되었다. 이와같은 종래의 유동층 슬러지 소각시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 소각로(10)에 탈수 슬러지(12)를 직접투입하여 소각하게 된다. 그리고, 소각로(10)에서 배출된 가스는 공기예열기(5)를 거치게 된다. 또한, 상기 공기예열기(5)의 일측에는 압입송풍기(2)가 설치된다.

상기 공기예열기(5)는 강제냉각기(3)에 연결되고, 상기 강제냉각기(3)는 싸이크론(6)에 연결된다. 상기 싸이크론(6)은 전기집진기(7)와, 벤츄리 스크레버(15)에 순차적으로 연결되고, 상기 벤츄리 스크레버(15)를 경유한 가스는 유입송풍기(8a)에 의해 외부로 연돌(9)을 거쳐서 배출하게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 유동층 슬러지 소각시스템은 탈수된 고함수율의 슬러지를 건조시키지 않은 상태에서 직접 소각하게 되므로 보조연료가 많이 들게 되어 운전비가 과도하게 소모되며, 높은 수분양으로 인하여 소각시 발생되는 가스량이 커져 설비용량 증대로 투자비가 증대되며, 아울러 별도의 처리단계를 거치게 되어 그 공정수가 늘어나게 되는 단점이 있다.

또한, 소각로의 구성이 버너가 직접 유동물질을 가열하는 연소방식으로 이루어져 유동층내의 온도가 불균일한 결과를 초래하여 슬러지를 완전하게 전체적으로 소각하지 못하는 단점이 있다. 그리고, 일반 소각성이 양호한 폐기물은 어느 정도 소각이 가능하지만 수분이 많이 포함하는 폐기물등은 자체 소각이 불가능하느로 보조 연료가 투입되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 젖은 슬러지를 먼저 슬러지 건조기를 이용하여 건조한 후 소각을 하고, 아울러 연소되는 가스의 성분중 분진 및 대기오염을 완전히 제거한 후 배출할 수 있는 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템을 제공하는 점에 있다.

본 발명의 다른 목적을 슬러지를 간접적으로 완전히 소각하되, 슬러지 건조기에 요구되는 스팀을 폐열회수 보일러로부터 제공받아 에너지를 절약할 수 있는 에너지 절약형 소각시스템을 제공하는 점에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템은, 벨트 프레스를 경유하여 나온 탈수 슬러지를 건조하는 슬러지 건조기와; 슬러지 건조기에서 나온 슬러지를 스프레다를 이용하여 그 내측으로 이동시켜 소각을 하는 유동상 소각로와; 그 일측에 압입 송풍기가 연결되고, 상기 유동상 속가로에 연결되어 소정량의 공기를 유동상 소각로에 공급하는 공기 예열기와; 공기예열기에 연결되고, 그 내부에서 나온 스팀을 슬러지 건조기로 보낼수 있게 구성된 폐열회수 보일러와; 폐열회수 보일러에 연결되며, 분말의 중화제를 이용하는 반응기 및 백휠터와; 상기 백휠터로부터 나온 가스를 유인 송풍기에 의해 외부로 배출할 수 있게 형성된 연돌로 구성되는 점에 있다.

제1도는 종래소각시스템을 나타낸 사시도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따를 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템의 전체 공정도.

제3도는 본 발명의 요부인 슬러지 건조기를 나타낸 도면.

제4도는 본 발명의 요부인 유동상 소각로의 단면도.

제5a도는 제4도의 유동상 소각로의 파이프와 노즐의 연결관계를 나타낸 도면.

제5b도는 제5a도의 A-A선상을 취한 단면도.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

12 : 슬러지 22 : 슬러지 건조기

24 : 스팀공급라인 26 : 슬러지 공급펌프

30 : 소각로 42 : 응축기

44 : 배출팬 50 : 공기 예열기

52 : 압입 송풍기 70 : 폐열회수 보일러

74 : 중화제 80 : 백휠터

90 : 연돌

이하, 본 발명의 일실시예에 따를 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따를 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템의 공정흐름도이다. 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템을 벨트 프레스(2)를 경유하여 나온 탈수 슬러지(12)를 건조하게 된는 슬러지 건조기(22)와; 상기 슬러지 건조기(22)에서 나온 슬러지를 스프레다(28)를 이용하여 그 내측으로 이동시켜 소각을 하게 되는 유동상 소각로(30)와; 그 일측에 압입 송풍기(52)가 연결되고 상기 유동상 소각로(30)에 연결되어 소정량의 공기를 유동상 소각로(30)에 공급하게 되는 공기 예열기(50)와; 상기 공기예열기(50)에 연결되고, 그 내부에서 나온 스팀을 슬러지 건조기(22)로 보낼수 있게 구된 폐열회수 보일러(70)와; 상기 폐열회수 보일러(70)에 연결되며, 분말의 중화제(74)를 이용하는 반응기(79) 및 백휠터(80)와; 상기 백휠터(80)로부터 나온 가스를 유입 송풍기(84)에 의해 외부로 배출할 수 있게 형성된 연돌(90)로 구성된다.

본 발명의 슬러지 건조기(22)는 도 3에 도시된 바와같이, 슬러지 공급펌프(26)의 동작에 의해 젖은 슬러지가 이송하여 슬러지 건조기(22)의 유입구(19)로 유입되게 된다. 상기 슬러지 건조기(22)의 내부에는 복수개의 축(23)이 설치되고, 상기 축(23)에는 소정의 간격을 두고 패들(24a)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 축(23)은 중공형태로 구성되고, 상기 축(23)에는 복수개의 풀리(41)가 서로 간격을 두고 설치되고, 상기 풀리(41)들은 벨트(43)에 의해 상호 연결되고, 이들은 구동원(40)에 연결된다. 여기서, 구동원(40)은 일반적으로 사용되는 모터를 사용하게 된다.

또한, 상기 슬러지 건조기(22)의 일측에는 소정의 간격을 두고 슬러지 공급펌프(26)가 설치되고, 상기 슬러지 공급펌프(26)의 동작에 의해 젖은 슬러지는 이동하여 슬러지 건조기(22)의 유입구(19)로 유입되게 된다.

상기 슬러지 건조기(22)의 타측에는 소정의 간격을 두고 응축기(42)가 연결되고, 상기 응축기(42)에서 나온 열을 외부로 배출하기 위하여 상기 응축기(42)의 상부 소정부위에 배출팬(44)이 설치된다.

한편, 상기 슬러지 건조기(22)에서 배출된 건조된 슬러지는 유동상 소각로(30)로 이동하여 소각되게 된다.

상기 유동상 소각로(30)는 도 4에 도시된 바와같이, 그 일측에 슬러지 투입부(31)가 형성되고, 그 내측에는 유입되는 슬러지를 소정방향으로 분사하여 용이하게 소각하기 위한 위치로 위치시키기 위한 스프레다(28)가 설치된다.

상기 유동상 소각로(30)는 도4, 도5a 및 도5b에 도시된 바와같이 그 일측에 슬러지가 투입하기 위한 슬러지 투입부(31)와, 그 타측에 설치되며, 내부로 유입되어 저장되는 슬러지를 소각하기 위한 버너(34)와, 그 상부 일측에 설치되며, 연소가스를 배출하기 위한 연소가스 배출부(39)와, 그 하부 일측에 설치되며, 불연물을 배출하기 위한 불연물 배출부(38)와, 그 내부에 설치되는 복수개의 파이프(32)와, 상기 파이프(32)의 외주에 소정의 간격을 두고 설치되는 노즐(33)을 포함한다. 그리고, 상기 파이프(32)는 커플링(37)을 개재하여 에어 매니폴드(35)에 연결되어 있다.

상기 노즐(33)의 재질은 내열, 내마모성을 갖는 특수강을 사용하여 나중에 보수가 발생되지 않도록 구성하게 된다. 또한, 상기 파이프(32)는 열팽창에 대하여 높은 신뢰성을 가지고 있는 스테인레스강을 사용하게 된다. 상기 스테인레스강은 540내지 940℃의 온도 범위에서 장시간 가열했을 경우 σ상을 형성시켜 취성이 발생되며 SUS304는 594℃, SUS316은 758℃, SUS310은 815℃에서 σ상이 형성되므로 SUS310 재질을 선정하여 취성에 강하게 설계되어 있다.

한편, 상기 유동상 소각로(30)의 연소가스 배출부(39)로 나온 연소가스는 공기예열기(50)로 유입되고, 상기 공기예열기(50)에서 예열된 공기는 유동상 소각로(30)로 유입되게 된다. 그리고, 상기 공기예열기(50)은 소정의 간격을 두고 공기를 압압하기 위한 압입송풍기(52)에 연결된다.

또한, 상기 공기예열기(50)는 폐열회수 보일러(70)에 연결되고, 상기 폐열회수 보일러(70)에서 발생된 스팀은 슬러지 건조기(22)로 제공되게 된다. 그리고, 상기 폐열회수 보일러(70)에서 나온 유해가스는 분말의 중화재(74)에 의해 흡수되고, 살시 폐열회수 보일러(70)는 소정의 간격을 두고 백휠터(80)에 연결된다. 상기 중화제(74)는 SOx, HCL, HF 다이옥신등의 가스를 흡수하는 방식으로 처리하게 된다.

상기 백휠터(80)를 거쳐서 나온 정제된 가스는 유입 송풍기(84)에 의해 연돌(90)을 거쳐서 외부로 배출되게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템의 동작관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 일부가 탈수된 슬러지는 슬러지 공급펌프(26)의 도작에 의해 파이프(도시되지 않음)애에서 이송되어 슬러지 건조기(22)의 유입구(19)로 유입되게 된다. 상기 슬러지는 파이프내로 이동하게 되므로 외부로 냄새가 유출되는 것을 방지 할 수 있다.

상기 슬러지 건조기(22)로 유입된 슬러지는 슬러지 건조기(22)의 내부에 형성된 복수개의 축(23)의 패들(24a)을 경유하여 나오는 스팀에 의해 건조되게 된다. 이때, 상기 축(23)은 구동원(40)의 동작에 의해 벨트(43)와 연결된 풀리(41)의 회전에 의해 회동하게 된다.

그리고, 상기 슬러지 건조기(22)의 타측에 설치된 응축기(42)는 그 내부에서 발생되는 열을 외부로 배출하게 되며, 이때 배출된 열은 배출팬(44)의 구동에 의해 외부로 배출되게 된다.

상기 슬러지 건조기(22)로부터 건조된 슬러지는 유동상 소각로(30)로 유입되게 된다. 상기 유동상 소각로(30)의 슬러지 투입구(31)로 투입된 슬러지는 스프레다(28)에 의해 연소실의 내측으로 분배되게 된다. 상기 스프레다(28)를 사용하게되므로 슬러지를 골고루 분포시킬 수 있고, 슬러지의 국부 불연소의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 스프레다(28)는 종래의 스크류 컨베이어에 비하여 그 설치공간을 작게 할 수 있는 잇점이 있다.

상기 유동상 소각로(30)의 하부에 설치된 복수개의 파이프(32)에는 복수개의 노즐(33)이 설치되어 있고, 상기 노즐(33)을 통하여 에어가 분배되게 된다. 상기노즐(33)은 슬러지의 유동층이 잘 형성되도록 도 5b에 도시된 바와 같이 형성되어 있다.

한편, 유동상 소각로(30)의 하부 중앙으로 슬러지의 불연물이 배출되고, 상부 중앙으로 연소가스가 연소가스 배출부(39)를 통하여 배출되게 된다. 상기 배출된 연소가스는 공기예열기(50)로 유입되고, 상기 공기예열기(50)에서 예열된 공기는 다시 유동상 소각료(30)로 귀환하게 된다. 그리고, 상기 공기예열기(50)의 내측으로 압입 송풍기(52)에 의해 공기가 유입되게 된다.

본 발명의 폐열회수 보일러(70)는 보조 연료를 투입하지 않고도 스팀을 슬러지 건조기(22)로 보낼 수 있으므로 소정의 스팀을 재활용하게 되어 연료의 낭비를 절약할 수 있게 되어 있다.

한편, 상기 폐열회수 보일러(70)에서 나온 유해가스등은 중화재(74)에 의해 반응기(79)를 거쳐서 흡수되어 처리되게 된다. 여기서, SOx, HCL, HF, 다이옥신 등의 처리를 하게 된다. 특히, 다이옥신의 경우에는 0.1ng/Nm²이하로 처리하게 된다. 또한, 상기 처리 효율은 약 80내지 95%이고, 부산물로 별도의 처리 설비가 요구되지 않는 릿 ASH(비회)가 배출되게 된다. 그리고, 상기 중화재(74)에 의해 걸러진 가스는 다시 백휘터(80)를 거치고 다시 유입송풍기(84)에 의해 연도(90)를 경유하여 외부로 배출되게 된다.

이와 같이 본 발명의 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템은 그 전체 공정을 간단히 할 수 있고 투자비를 절약할 수 있고, 보조 연료비를 절감할 수 있으며 아울러, 유지 및 보수가 간편한 잇점을 가지고 있다. 본 발명의 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템은 본원 발명의 정신과 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수도 있지만 이는 본 발명의 범주내에 분명히 들어가게 됨을 알 수 있을 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템은 젖은 슬러지를 먼저 슬러지 건조기를 이용하여 건조한 후 소각을 하게 되므로 소각이 보다 용이하고, 아울러 연소되는 가스의 성분중 분진 및 대기오염을 완전히 제거한 후 배출하게 되므로 환경을 보호할 수 있는 잇점이 있다. 또한, 슬러지를 건조후 소각하는 방식을 사용하게 되므로 슬러지의 처리를 위한 별도의 장치가 요구되지 않아 전체 구성을 간단히 할 수 있음과 동시에 폐열회수 보일러의 스팀을 재활용할 수 있으므로 에너지를 절약할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 벨트 프레스(2)를 경유하여 나온 탈수 슬러지(12)를 건조하는 슬러지 건조기(22)와; 상기 슬러지 건조기(22)에서 나온 슬러지를 스프레다(28)를 이용하여 그 내측으로 이동시켜 소각을 하는 유동상 소각로와; 그 일측이 압입 송풍기(52)에 연결되고, 타측이 유동상 소각로(30)에 연결되어 소정량의 공기를 유동상 소각로(30)에 공급하는 공기 예열기(50)와; 상기 공기예열기(50)에 연결되고, 그 내부에서 나온 스팀을 슬러지 건조기(22)로 보낼수 있게 구성된 폐열회수 보일러(70)와; 상기 폐열회수 보일러(70)에 연결되며, 분말의 중화제(74)를 이용하는 반응기(79) 및 백휠터(80)와; 상기 백휠터(80)로부터 나온 가스를 유인 송풍기(84)에 의해 외부로 배출하게 되는 연돌(90)로 구성되는 것을 특징으로 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동상 소각로(30)는 그 일측에 슬러지가 투입하기 위한 슬러지 투입부(31)와, 그 타측에 설치되며, 그 내부로 유입되어 저장되는 슬러지를 소각하기 위한 버너(34)와, 그 상부 일측에 설치되며, 연소가스를 배출하기 위한 연소가스 배출부(39)와, 그 하부 일측에 설치되며, 불연물을 배출하기 위한 불연물 배출부(38)와, 그 내부에 설치되는 복수개의 파이프(32)와, 상기 파이프(32)의 외주에 소정의 간격을 두고 설치되는 노즐(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 유동층 슬러지 소각시스템.