KR100311574B1 - 히트펌프 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부케이스(10) 에 의해 외체가 형성되어 있으며 이 케이스의 내,외부 에 설치되어 있는 고온다습한 공기의 흡입공기챔버(13), 1차예냉코일(14), 2차예냉코일(15), 냉각코일(16), 응축수 드레인 PAN(61), 재열코일(17), 백금촉매탈취기(08), 폐열회수장치(64), 고온건공기챔버(18), 내부순환공기 FAN(07), 등으로 공조시스템이 구성되어 있고,

공조유니트의 1,2차 예냉코일(14,15) 과 재열코일(17) 및 콘덴싱 유니트의 라지에이터(35) 는 순환펌프(33) 및 배관으로 연결되어 있으며 내부에는 열매체로서 상수도 용수가 순환하면서 순환공기와 열에너지를 상호 주고 받으므로 처리조로 부터 유입되는 약 60℃ 의 고온다습한 공기를 약 20∼30℃ 까지 예냉시켜 주거나 냉각코일에서 약 10℃로 냉각제습된 공기를 약 55℃ 까지 재열시켜 주도록 히트펌프시스템으로 구성되어 있으며,

공조유니트의 냉각코일(16)을 EVAPORATOR 로 하여 콘덴싱유니트의 가스압축기(25), 공냉응축기(27), 압력스위치(26) 및 기타 냉동부품과 배관 등으로 구성된 후레온-22 냉각시스템은 유기성폐기물의 처리조 로부터 1,2차 예냉코일을 거쳐 유입되는 순환공기를 약 1O℃까지 급속냉각 하여 수증기 및 수용성 가스 등을 응축 드레인 시키므로 수분을 제거한후 재열코일로 보내준다.

재열코일에서 약 55℃정도로 재열처리 된 매우 건조한 순환공기는 전체 순환공기량의 약 1 % 미만에 해당하는 일부 공기만이 백금촉매 탈취기에서 완벽하게 탈취되어 외부로 방출되며 대부분의 내부공기가 리싸이클 될 수 있는 구조의 내부순환식 리싸이클 공기조화 시스템으로서,

유기성폐기물 처리장치의 처리조 상부에 위치한 연결구에 후렉시블 타입 기부 DUCT를 이용 배기구와 흡입구를 연결 하므로 설치가 완료되는 구조 또는 처리조의 상단부에 상치식으로 설치하는 등 건조기, 발효기, 발효건조기, 소멸기등 특정 처리 방법에 구애받지 않고 모든 처리방법에 적용시켜 탁월한 성능을 나타낼 수 있으며 기기 가동시에는 히트펌프 시스템의 열매체로 순환되는 상수도 용수를 이용하여 약 40∼45℃정도 되는 중온수를 생산할수 있으므로 폐기물 처리시설 내에서 필요에 따라 사용할수 있는 온수공급을 별도의 열원이 필요없이 충분하게 공급할수 있고,

동절기에는 콘덴싱 유니트의 응축기 및 라지에다 코일의 폐열을 이용한 유기성폐기물 처리시설 내의 난방 에너지로 활용할수 있으며 그로인해 처리기기의 방열손실을 현저하게 절감할수 있을뿐만 아니라 작업종사자들의 근무환경을 개선하여 능률을 향상시킬수 있도록 구성되어 있는것을 특징으로 하는 공기조화 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법에 관한것이다.

Description

히트펌프 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법.{AAAAA}

본발명은 유기성 폐기물 처리장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 잔반, 주방 쓰레기, 농축산 쓰레기 , 주조슬러지 , 식품가공쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 처리하여 사료로 자원화 시키는 유기성 폐기물 처리장치에 있어서 중요한 부분인 발효 및 건조, 처리방법에 관한 것이다.

오늘날 전국적으로 발생하는 생활쓰레기는 47,774(톤/일) 이며 이중 약 31.6%인 15,075(톤/일) 의 음식물 쓰레기가 발생하여 약 2.1% 에 해당하는 일 316톤 만이 재활용 되고 발생량의 95.4%가 매립처리 되고 있으며 농수산 유통 과정의 폐기물 등과 함께 쓰레기 매립지에서의 침출수 발생, 인근 하천의 수질오염, 지하수오염을 야기 시키며 특히 매립지 주변 주민들의 민원으로 인하여 이에대한 대책마련 또한 시급한 실정이다.

이에따라 환경오염의 주범인 유기성 폐기물의 처리뿐 아니라 나아가서는 이러한 폐기물을 처리하여 재활용할수 있는 방법에 대한 관심이 점차 증폭되었으며 이러한 노력의 일환으로 유기성 폐기물을 처리하여 가축의 사료 또는 유기성 퇴비로 자원화 시킬수 있는 장치 및 설비가 속속 개발 되기에 이르렀으며 현재 전국적으로 약 200 여개에 이르는 업체가 생산에 참여하고 있고 생산기술연구원 에서 그성능을 심사하여 K-MARK 품질인증을 취득한 업체만도 약 50여개 업체에 이르고 있다.

이와같은 유기성 폐기물을 처리하기 위한 장치는 그 목적 및 방법에 따라 여러가지로 분류되며 생산기술연구원의 기술기준에 따른 분류방법에 의하면 발효기, 건조기, 발효건조기, 소멸기 등으로 구분하여 각각 그 처리방법과 기술기준등을 구분하고 있으며 각각 그 특성에 따라 처리장치 가동시 처리온도, 환경, 처리시간 등이 구별되며 처리시설의 설치장소 및 처리목적에 따라 환경성, 경제성을 충분하게 검토하여 수분제거율과 악취처리방법 등을 적용하여야 될 것이다.

그러므로 도회지 인근에 설치되는 처리시설의 경우 유기성 폐기물의 처리과정 에서 수분제거 뿐 아니라 악취처리가 필수적으로 강조되어야 하지만 축산 농가에 설치되어 사료용으로 설치되는 처리기기의 경우에는 경제성을 고려하여 수분제거율을 우선하여 강조하며 처리방법 및 용량에따른 폐기물의 처리온도유지와 수분을 기화시키기 위한 증발잠열에 요구되는 열 에너지를 지속적으로 공급하고 처리조 내의 환경을 최적의 상태로 유지하며 계속적으로 발생하는 수증기와 악취를 포함하는 가스를 어떻게 효과적으로 제거하느냐가 유기성 폐기물 처리기기의 기술의 과제이다.

그동안 유기성 폐기물을 처리하여 사료화 하기 위한 장치는 꾸준하게 발전하여 왔으며 종래의 다른 유기성 폐기물 처리장치가 탈취 및 배기가스 처리를 위하여 흔히 사용하던 방법인 흡착식, 오죤산화법, 바이오메디아를 이용한 생물학적처리방법, 공기냉각식 처리방법, 냉동 CYCLE을 이용한 냉각식 처리방법, 촉매산화 처리방법, 가스압축식 냉동 SYSTEM 을 이용한 다풍량 RECYCLE 공조시스템 등의 처리방법이 안고 있던 각종 문제점을 많은 부분 해소시킨 처리 방법으로서 '히트펌프 열교환 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법'이 개발되어 1998년 3월 8일부로 출원번호 98-21001∼2 인 2건의 발명특허를 출원 하기에 이르렀으며 이러한 처리방법은 종래의 다른 처리방법에 비하여 확실하게 효과적인 방법으로 극소량의 환기를 제외한 대부분의 공기를 리싸이클 구조로 순환 시키므로 근본적으로 악취를 배출하지 않기때문에 탈취효과가 탁월하며 기기의 각 특성에 따른 처리조내의 환경을 유지 시키면서 투입된 열에너지를 최대한 회수하여 재활용하는등 우수한 성능을 나타내고 있으며 기종 개발에 따른 성능의 업 그레이드 및 꾸준한 R&D가 요구되고 있다.

본 출원인이 개발하여 1998년 3월 8일부 출원번호 98-21001∼2 로 발명특허를 출원한 '히트펌프 열교환 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법'은 1일 처리용량 500KG 미만의 중,소형 처리기기에 적합하며 1일 처리용량 500KG 이상의 대형 UNIT 및 PLANT 설비에서는 수분의 증발잠열에 투입되는 열 에너지가 막대하므로 투입된 열에너지를 최대한 회수하여 재활용 하며 냉각부하도 최소화 시켜 줄수 있는 구조의 공조시스템을 구성하며 특히 1일처리용량 1톤이상의 UNIT 형 PLANT설비에 적용되는 공조시스템의 경우 기기 상부상치형 및 CONDENSING UNIT 분리형등 설치조건에 따라 응용하여 어떠한 환경에서도 적용할수 있는 고성능의 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 유기성 폐기물 처리시설에는 온수공급을 위한 별도의 시설 및 에너지원이 필요하였지만 본 발명에 있어서는 히트펌프 시스템에서 자연적으로 발생하는 약 40∼45℃의 중온수를 충분하게 공급할수 있으므로 저비용의 탁월한 성능을 나타낼 수 있는 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는데 있으며,

본 발명의 또다른 목적은 종래의 유기성 폐기물 처리시설에는 난방설비가 사실상 불가능 하여 동절기 외기온도 저하에 따른 막대한 방열손실과 처리시설 종사자 들의 작업환경이 열악할 수밖에 없었으나 본 발명에 있어서는 처리조에서 발생하는 수분의 증발잠열 중 재열 및 중온수 사용을 위해 회수되는 열에너지를 제외하고서도 버려질 수밖에 없는 막대한 열에너지를 이용 처리시설 내의 난방을 할수있도록 구성되어 있기 때문에 유기성 폐기물의 수분제거를 위해 증발잠열로 투입된 열에너지를 100% 재활용 할 수 있는 고효율의 탁월한 성능을 나타낼 수 있는 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는데 있다.

그러므로 본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 공조유니트에는 처리조로부터 고온다습한 공기를 유입하여 예냉 COIL에 고르게 분배할 수 있는 흡입공기챔버(13), 고온다습한 순환공기와 열매체가 상호간 열을 주고 받으며 열매체는 단계적으로 가열되고 고온다습한 공기는 단계적으로 예냉이 되면서 1차 냉각시킬수 있도록 여러단으로 배열된 1차예냉코일(14), 1차냉각 된 공기를 약 30℃(하절기기준)까지 냉각하여 수분 및 수용성 가스를 응축시켜 드레인 시킬수 있도록 여러단으로 배열된 2차예냉코일(15) , 2차냉각 된 공기를 약 10℃까지 냉각하여 수분 및 수용성 가스를 응축시켜 드레인 시킬수 있도록 여러단으로 배열된 냉각코일(16) 1차예냉코일에서 가열된 열매체를 이용하여 냉각코일에서 냉각제습된 공기를 재열 시킬 수 있는 재열코일(17), 백금촉매탈취기의 폐열을 회수하는 구조의 건공기챔버(18), 내부공기를 리싸이클 시스템으로 순환시키기 위한 순환 FAN(07) , 순환공기중 극소량의 공기를 배출시키며 배출된 공기만큼 자연적으로 급기 시킬수 있는 구조로 구성되어있는 「공기조화 수단」,

공조유니트의 1,2차예냉코일(14,15)과 재열코일(17) 및 콘덴싱유니트의 라지에이터(35)는 순환펌프(33) 및 배관으로 연결되어 있으며 내부에는 열매체로 상수도용수가 순환하면서 순환공기와 열에너지를 상호 주고받으므로 1,2차예냉코일 에서는 처리조로부터 유입되는 약 60℃의 고온다습한 공기를 약 30℃까지 예냉시켜주고 재열코일에서는 냉각코일에서 약 1O℃로 냉각제습된 공기를 약 55℃까지 재열시켜 주도록 구성되어 있는 「히트펌프식 열교환 수단」,

공조유니트의 냉각코일(16) 을 EVAPORATOR 로 하여 콘덴싱 유니트의 가스압축기(25), 공냉응축기(27), 레시바탱크(28), 압력스위치(26) 및 냉매배관 등으로 구성된 냉각 시스템은 유기성폐기물의 처리조로부터 1,2차예냉코일을 거쳐 약 30℃ 정도까지 예냉되어 유입되는 순환공기를 약 10℃까지 급속냉각제습 하여 수증기 및 수용성가스 등을 응축 드레인 시키므로 수분을 제거할 수 있는 구조의 「후레온-22 냉각수단」

전체순환공기의 약 1 % 미만의 공기만 완벽하게 처리하여 외부로 방출시키는 「백금촉매 탈취수단」및 모든기능이 전자동으로 제어되는 「자동제어수단」으로 구성되어 있는 유기성폐기물 처리장치를 제공하고자 하는 것이다.

[ 도 1] 은 종래의 히트펌프열교환 및 리싸이클 공기조화 시스템의 사시도.

[ 도 2-1] 은 본 발명에따른 히트펌프 및 리싸이클 공기조화유니트의 사시도.

[ 도 2-2] 는 본 발명에 따른 콘덴싱 유니트의 사시도.

[ 도 3] 은 [도 2] 에 의한 본 발명에 따른 공기조화 시스템을 유기성 폐기물 처리기기에 설치한 실시예를 나타내고 있는 사시도.

[ 도 4] 는 종래의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치 에서의 순환 공기의 작용 및 상태를 나타낸 공조 순환 계통도.

[ 도 5] 는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치 에서의 순환 공기의 작용 및 상태를 나타낸 공조 순환 계통도.

[ 도 6] 은 열교환 코일을 나타내고 있는 사시도.

[ 도 7] 은 종래의 실시예에따른 공기챔버와 예냉코일, 냉각코일 및 재열코일의 구성을 나타내고 있는 상세 블록도.

[ 도 8] 은 본 발명의 실시예에 따른 공기 챔버와 1,2차예냉코일, 냉각코일 및 재열코일 의 구성을 나타내고 있는 상세 블록도.

[ 도 9] 는 종래의 실시예에 따른 히트펌프식 열교환 시스템의 구성을 나타내고 있는 상세 순환계통도.

[ 도10] 은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프식 열교환 시스템의 구성을 나타내고 있는 상세 순환계통도.

[ 도11] 은 종래의 실시예에 따른 후레온 냉동시스템을 이용한 공기냉각 시스템의 구성을 나타내고 있는 상세 블록도.

[ 도12] 은 본 발명의 실시예에 따른후레온 냉동시스템을 이용한 공기냉각 시스템 의 구성을 나타내고 있는 상세 블록도.

[ 도13] 은 본 발명에 따른 히트펌프 및 리싸이클 공조 시스템을 유기성 폐기물 처리 시설에 설치한 실시예를 나타내고 있는 사시도.

[ 도14] 는 일반적으로 사용하고 있는 케리아 공기선도를 응용확대 하여 본 발명 의 실시예에 따른 공조시스템에 적용한 공기선도.

※ 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 ※

14 : 1차 예냉코일 15 : 2차 예냉코일 16 : 냉각코일

17 : 재열코일 07 : 순환 FAN 25 : 가스 압축기

27 : 공냉 응축기 28 : 레시바탱크 33 : 열매체 순환 펌프

08 : 백금촉매 탈취기 35 : 라지에이터

이하 첨부도면은 참조로 유기성폐기물 처리장치에 적용된 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[ 도 2 ] 에 도시된 바와 같이 본 발명은 내부순환식 공기조화 시스템과 콘덴싱 유니트로 구분되어 있으며,

[ 도 2-1 ]의 공기조화 시스템은 [ 도-3 ]과 같이 처리설비의 상부에 상치형으로 설치되며 외부케이스(10)에 의해 외체가 형성되어 있고 이 케이스 의 내외부에 설치되어 있는 고온다습한 공기의 흡입공기챔버(13), 1차예냉코일(14), 2차예냉코일(15), 냉각코일(16), 응축수드레인 PAN(61), 재열코일(17), 고온 건공기챔버(18), 내부순환공기 FAN(07), 등으로 공조시스템이 구성되어 있고, [ 도 2-2 ]의 분리형 콘덴싱 유니트 내에는 가스압축기(25), 전자변, 압력스위치(26) ,레시바탱크(28) 및 각종 발브 와 배관류등 이 설치되어 있으며 상부에는 냉각휀이 설치되어 있다.

또한 V형으로 구성된 냉각코일 중 좌측코일(27) 은 냉매응축기 코일로서 가스압축기등 냉동설비와 냉매배관 등이 공조시스템의 냉각코일과 연결되는 후레온-22 냉동식 냉각시스템 으로 구성되어 있으며 우측코일(35)은 냉각수 라지에다 코일로서 공조시스템의 1,2차예냉코일(14,15) 및 재열코일(17)과 순환펌프(33) 및 배관으로 연결되어 있으며 내부에는 열매체로 상수도용수가 순환하면서 순환공기와 열에너지를 상호 주고받는 히트펌프식 열교환 시스템을 구성하고 있다.

실내유니트의 상부에는 백금촉매 탈취기(08)가 설치되어 있으며 재열처리 된후 처리조에 공급되는 전체 순환공기량중 약 1 % 미만에 해당하는 극소량의 공기만을 백금촉매 탈취기에서 완벽하게 탈취하여 외부로 방출하며 대부분의 내부공기가 리싸이클 될 수 있는 구조의 내부순환식 리싸이클 공기조화 시스템으로서 유기성폐기물 처리장치의 처리조 상부에 위치한 연결구에 후렉시블타입 기부 DUCT를 이용 배기구와 흡입구를 연결 하므로 설치가 완료되는 구조로 특정 처리방법에 구애받지않고 적용시킬수 있는 시스템이다.

[ 도 5 ]에 도시 한 것은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치에서의 순환공기의 작용 및 상태를 나타낸것으로 유기성폐기물 처리장치가 정상적으로 가동되어 일정시간이 경과하면 처리조(02) 내 온도 및 물질의 온도가 상승하게 되며 이때 수증기와 함께 가스가 발생하게 되고 가스를 포함한 고온다습한 공기는 기부 DUCT(05)를 통하여 에어챔버(13)에 유입이 된다. 에어챔버 에서 공기는 1,2차 예냉코일(14,15)에 골고루 분배되어 통과하면서 약 30℃ 까지 냉각된후 냉각코일(16)을 통과하면서 약 10℃까지 급속냉각이 되므로 공기중에 수증기 상태로 기화되어 있던 수분이 이슬로 맺혀 응축되면서 드레인 PAN(61) 에 고이게 되며 드레인 배출구(62) 를 통하여 외부로 유출 시키므로 수분을 제거하게 된다.

이때 공기중에 포함되어 있는 가스류 중 대부분인 수용성 가스류가 함께 응축이 되어 배출되므로 1차 탈취 효과를 나타내게 된다.

냉각제습된 공기는 공기중에 포함되어 있던 수증기 및 수용성 가스가 제거되어 순환 공기중 가장 밀도가 낮은 상태가 되며 재열코일(17) 에 유입이 되어 통과하면서 1차예냉코일에서 가열된후 순환되는 열매체인 상수도용수 로부터 열을 흡수하여 재열되고 처리조 내 온도와 거의 같은 온도인 약 55℃로 가열이 되는데 이때 냉각코일에서 제거된 수증기와 수용성 가스의 분압에 해당하는 체적과 가열되면서 팽창되는 공기 체적과의 차이만큼에 해당하는 부족한 공기가 균압뎀파(66)를 통해 유입되고 호기성 발효에 필요한 산소의 공급원이 된다.

수분 및 가스가 제거되고 재열된 공기는 상대습도 약 10%이하의 건공기로서공조시스템 의 출구챔버(18) 에 모이게 되고 내부순환 FAN(07) 에 의해 기부 DUCT(03) 를 통하여 처리조에 다시 공급된다.

도시된 도면을 참조로 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[ 도 6 ] 에 도시된 도면은 열교환 코일을 나타낸 것으로 열전도성이 우수한 동 코일(50)의 내부에는 냉매가스 및 열매체인 순환수가 통과하고 동코일 외부에는 공기가 통과하여 상호 열교환을 하게되는데 전열계수가 현저하게 낮은 공기측의 전열면적을 크게 해주기 위하여 AL FIN(49)을 부착한 FIN COIL 의 일반적인 형태이며 본 발명의 기술적 과제의 핵심은 히트펌프 열교환 시스템에 의한 공기 와 열매체간의 열교환 및 공기와 냉매시스템과의 열교환등 유체간의 열교환을 통하여 유기성폐기물 처리장치에서 발생하는 수분 및 가스를 제거하고 수분의 기화를위한 증발잠열과 수증기의 응축잠열로 공급된 냉,열 에너지를 최대한 회수하여 재투입 하므로 소기의 목적을 이루기 위한것으로서 동파이프 COIL 과 AL FIN으로 구성된 FIN COIL의 우수한 열교환 기능을 응용하기로 하였으며 처리조로부터 유입되는 고온다습한 공기중에 포함된 수분과 가스류등에 의해 코일의 수명이 단축되는 것을 보완하기 위하여 동파이프의 재질을 최대한 두껍고 강한 것으로 사용하고 코일의 표면을 내식성 코팅을 하도록 하며 또한 코일을 파트별로 부분교환 할수 있도록 구성하였다.

냉각 시스템을 이용한 리싸이클 내부순환 방식의 공조시스템에 있어서 냉각코일(16)을 기준으로 하여 냉각코일의 입구에서는 고온다습한 공기를 냉각시키기 위한 冷 에너지를 필요로하고 냉각코일의 출구에서는 냉각제습된 공기를 재열시키기 위한 熱 에너지가 필요하다.

또한 냉각코일의 전,후에는 冷,熱 에너지가 존재하고 상호간 상대편의 冷,熱에너지를 교류하므로 냉각코일에서 냉각부하를 줄일수 있으며 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 시스템을 구성할수 있다.

[ 도 8 ] 에 상세히 도시된 것 처럼 공조 유니트는 입구와 출구쪽 에 공기쳄버가 있고 여러 SET 의 FIN COIL이 병열로 배치된 4 조의 코일군이 구성되어 있으며,

[ 도 10 ] 에 보다상세히 도시 한것처럼 공조유니트의 1,2차예냉코일(14, 15)과 재열코일(17) 및 콘데싱유니트의 라지에이터(35)는 순환펌프(33) 및 배관으로 연결되어 있고 순환관에 의해 재열코일의 1번코일(43) 은 1차예냉코일의 8번코일(41) 에 재열코일의 8번코일(44) 은 1차예냉코일의 1번코일(40)에 연결되는등 대칭으로 연결되어 있으며 1,2차 예냉코일은 직열로 구성되어 내부에는 열매체로 상수도용수 가 순환하면서 순환공기와 열에너지를 상호 주고 받는 히트펌프식 열교환 시스템으로 되어 있고,

[ 도 12 ] 에 상세히 도시한것 처럼 공조유니트의 냉각코일(16) 은 냉동시스템의 공냉식 EVAPORATOR 로서 콘덴싱유니트의 가스압축기(25), 공냉응축기(27), 레시바탱크(28) 및 주변기기로 이루어진 후레온 냉동 CYCLE 로부터 공급되는 냉매가스의 기화열을 이용하여 공기를 급속냉각시키는 구조로 되어있다.

PILOT UNIT 에서 유기성폐기물의 처리조와 기부DUCT에 연결된 공기쳄버로부터 예냉코일에 유입되는 공기는 유기성폐기물 처리장치가 정상으로 가동할 때 최적의 상태인 약 55℃∼65℃ 의 평균온도인 60℃ 를 기준으로 하였다.

풍량은 유기성폐기물 100 Kg/20HR 처리당 2 CMM이 되게 하였으며 COIL의 단면적은 풍속이 0.5 M/S가 되도록 하였다.

또한 냉각코일 출구에서 냉각제습된 공기의 온도를 약 1O℃ 가 되도록 후레온 냉각 시스템을 구성하였다.

기기가 정상으로 가동되면 재열코일의 HEADER(46) 에 모인 냉각수는 약 40∼45℃정도 되는 중온수로서 순환관(47) 과 순환펌프(33) 에 의해 콘덴싱유니트의 라지에이터(35)에 공급이되고 하절기 외기온도에 해당하는 약 30℃ 정도까지 냉각이되어 2차예냉코일의 HEADER(42) 에 공급이 된다.

1,2차예냉코일은 직열구조로 배치되어 있으며 2차예냉코일의 HEADER(42)에 공급된 냉각수는 분기관에 의해 분배되어 병열구조의 코일내부를 흐르면서 1차예냉코일에서 유입되는 공기(52)를 약 30℃까지 예냉시키며 1,2차예냉코일의 연결 HEADER(38) 및 분기관(39)을 통해 1차예냉코일에 공급이 되어 공기챔버를 통해 유입되는 고온다습한 공기(51) 와 열교환이 된다.

그러므로 냉각수는 1차예냉코일의 입구측에서 상대적으로 고온인 공기와 접촉하는 8번코일(40) 이 1번코일(41) 보다 뜨겁게 가열되고 재열코일과 연결된 순환관을(48) 통해 뜨거운 순서로 재열코일에 대칭으로 공급이된다.

이때 처리조로부터 유입이 되는 고온다습한 공기(51)는 1,2차예냉코일(14,15)을 대향류로 통과하는 열매체인 상수도용수를 가열하며 열에너지를 빼앗기므로 예냉코일의 출구(53) 에서 약 30℃정도까지 냉각이 되어 냉각코일(16) 에 공급이 되고 냉각코일에서 냉매가스의 차가운 증발잠열에 의해 약 1O℃ 정도로 급속냉각이 되며 공기중에 포함되어 있던 수증기와 수용성 가스등이 응축되어 드레인 되므로 수분을 제거하고 1차탈취 된다.

그리고 냉각코일에서 냉각제습 된 차가운 공기 (54) 는 재열코일(17) 에 유입이 되고 1차예냉코일에서 가열되어 순환관(48)을 통해 공급되는 순환수에 의해 차차 재열되며 재열코일의 출구에서의 공기(55) 온도는 처리조내의 온도보다 약간 낮은 약 55℃ 정도까지 재열이 된다.

또한 재열코일내에 흐르는 냉각수는 차가운 공기를 재열하며 냉각이되어 HEADER (46) 에 모이게 되면 약 40∼45℃ 정도 되는 중온수 상태가되며 순환펌프(33)에 의해 라지에이터에 보내어져서 약 30℃까지 냉각된후 다시 2차예냉코일에 공급되므로 히트펌프 열교환 시스템을 구성할수 있다.

[ 도 10 〕 에 보다 상세히 도시한 것처럼 본 발명의 다른 목적에 따른 폐열회수 온수공급 목적으로 사용할 때에는 상수도 용수(32)를 IN LET 발브(36)에 연결하고 OUT LET 발브(34) 로부터 온수공급관(31)을 연결하여 온수 사용처에 공급하며 온수 사용처에서 온수를 사용하기 위하여 온수꼭지를 열면 순환펌프(33) 에 의해 라지에이터(35) 에 공급이되던 약 40∼45℃정도되는 중온수가 OUT LET 발브(34) 와 온수배관(31) 을 통하여 공급되며 빠져나가는 만큼의 냉각수는 IN LET 발브(36)에 연결된 상수도 급수관(32)으로 자연공급된다.

본 발명의 또다른 목적에따른 동절기에 라지에다 폐열을 이용한 처리시설 내의 난방공급 방법은 유기성폐기물 처리조에서 수분의 제거를위한 증발잠열로 필수적으로 공급되어지는 열 에너지중 냉각코일에서 냉각제습된 공기를 다시 재열 하기위하여 재열코일에서 회수되는 열 에너지는 약 25%에 불과하며 나머지 열 에너지는 어떤방법으로든 버려져야하며 이 버려지는 막대한 열 에너지를 이용하여 동절기 처리실 내의 난방 에너지로 활용하고자 하는 것이다.

[ 도 14 ] 에 도시된 도면은 일반적으로 사용하고 있는 케리아 공기선도를 응용확대 하여 본 발명에적용한 공기선도를 나타낸 것으로서 [ 도 8 ]을 참고하여 보다상세히 설명하면 기기가 정상적으로 가동할때 처리조에서 기부DUCT를 통하여 공조시스템의 에어챔버(13)에 유입이 되는 고온다습한 공기(51)의 상태는 공기선도 상에서 'A'점 이고 온도는 약 60℃ 상대습도 약 60%RH 정도로서 유기성 폐기물의 처리조 내에서 수중기 분압에 의한 영향을 많이 받지 않고 흡습율에도 상당히 여유가 있는 상태이며 총 엔탈피는 「가」 점인 52 ㎉/㎏이고 절대습도는 0.0615 ㎏/㎏이다.

1,2차예냉코일을 통과한 공기(53)는 'B'점으로서 이때의 총 엔탈피는 「나」 점인 24 ㎉/㎏이므로 1,2차예냉코일에서 28 ㎉/㎏에 해당하는 냉각제습이 이루어지고 다시 냉각코일을 통과한 공기(54)는 'C'점 으로서 이때의 총 엔탈피는 「다」 점인 7 ㎉/㎏이므로 냉각코일에서 다시 17 ㎉/㎏에 해당하는 냉각제습이 추가로 이루어지므로 냉각제습 된 총 엔탈피는 45 ㎉/㎏에 달한다.

약 1O℃로 냉각제습된 공기는 재열코일에서 온도만 상승하면서 재열이 되며 열원으로는 1,2차예냉코일로 부터 가열되어 공급된 순환수이다.

재열코일을 통과한 공기(55)의 상태는 'D'점으로서 온도는 약 55℃ 상대습도는 10 %RH 이하의 매우 건조한 공기이며 총 엔탈피는 「라」 점인 18 ㎉/㎏ 절대습도는 0.0075 ㎏/㎏ 이고 내부순환 FAN(07) 및 기부 DUCT를 통하여 처리조에 공급이 되어 처리조에서 끊임없이 발생하는 수분을 흡수하므로 다시 'A'점 상태의 습공기가 되며 공조시스템의 공기챔버에 유입이 되므로 리사이클 내부순환방식의 공기조화 시스템을 구성할수 있다.

따라서 순환공기가 공조시스템에 유입이되어 공기선도상 'A'점으로부터 'D'점까지 통과하는동안 총 냉각열량은 45 ㎉/㎏, 총 제습량은 0.054㎏/㎏, 냉각제습된 공기를 재열 하기위해 회수되는 열량은 냉각열량의 약 25%에 해당하는 11 ㎉/㎏로서 어쩔수 없이 버려지는 총 에너지는 순환 냉각수가 1,2차 예냉코일에서 흡수한 28 ㎉/㎏중 재열코일에서 회수되는 11 ㎉/㎏를 제외한 17 ㎉/㎏ 와 냉각코일에서 흡수된 17 ㎉/㎏ 등 무려 34 ㎉/㎏이라는 막대한 열에너지가 일부 온수사용으로 회수되는 외에 전량 콘덴싱 유니트의 응축기 및 라지에다 코일을 통하여 외부로 버려질 수밖에 없었다.

[ 도 13 〕에 보다 상세히 도시한것처럼 본 발명에서는 처리시설 건물의 내부를 칸막이(83)로 주 처리기계실(81)과 콘덴싱유니트실(82)로 구분하고 콘덴싱 유니트실의 내벽(83)과 외벽(84)에는 상단과 하단에 환기창(73,74,75,76)을 설치하고 환기창은 미닫이 문으로 개패가 가능하도록 하여 하절기에는 내벽측 의 환기창(75,76)은 닫고 외벽측의 환기창(73,74)을 열어 냉각공기의 흐름이 외벽 아래측 환기창을 통하여 신선한 공기(77)가 유입되어 더워진공기는 외벽상단측 환기창을 통해 배출(78)되도록 하며 동절기에는 외벽측의 환기창(73,74)은 닫고 내벽측의 환기창(75,76)을 열어 냉각공기의 흐름이 내벽 아래측 환기창을 통하여 처리실내의 공기(79)가 유입되어 더워진공기는 내벽상단측 환기창을 통해 처리실내로 다시 공급(80) 되도록 하므로 응축기 및 라지에다 코일의 폐열을 이용한 주처리 기계실의 난방 에너지로 활용할수 있으며 그로인해 처리기기의 방열손실을 현저하게 절감할수 있을뿐만 아니라 작업종사자들의 근무환경을 개선하여 능률을 향상시킬수 있다.

또한 동절기 외기온도가 낮을때에는 순환수의 온도가 너무 저하되는 것을 방지하기 위하여 THERMOSTAT에 의해 콘덴싱유니트 상부의 냉각FAN 가동을 자동으로 제어하고 콘덴싱유니트실 상부의 더운공기가 아래쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위하여 콘덴싱유니트의 상단면에 칸막이(85)를 설치 한다. 본 발명에 있어서 2차 예냉코일의 HEADER(42) 에 유입되는 순환수의 온도는 어떠한 경우에도 하절기 외기온도인 약 30℃이내로서 처리조로부터 유입되는 공기의 엔탈피가 어느정도 상승되어도 냉각코일의 입구공기(53) 상태는 거의 일정하게 개선되므로 후레온 냉동 CYCLE 의 냉각효율이 현저하게 향상되어 본 출원인이 1998년 6월8일에 출원번호 제 98-21001∼2호에 의해 발명특허를 출원하고 작금에 까지 1일처리능력 500KG 미만의 기기에 적용을 하여 제작을 하고있는 종래의 '히트펌프 열교환 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법'에 대하여 약 60% 에 해당하는 냉동 시스템만으로 동일한 성능의 냉각 능력을 나타낼수 있으며 특히 1일 처리능력 1,0O0 KG 이상의 대형처리시설에서 더욱 안정된 CYCLE을 구성할수 있었다.

따라서 본 발명의 유기성폐기물 처리장치에 따르면 리싸이클 공기 조화 시스템을 이용하여 처리조 내의 공기를 재순환시키면서 처리조에서 발생하는 수중기 및 가스류를 완벽하게 처리하여 드레인 배출시키며 종래의 '히트펌프 열교환 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법' 이 탁월한 성능에도 불구하고 않고있던 치명적인 문제점 들을 해소하므로 저비용의 유기성 폐기물 처리시스템을 구축할수 있는 고성능 리싸이클 순환 구조의 공조 시스템을 구성하여 탁월한 성능을 나타낼 수 있다.

본 발명의 다른 효과는 처리조로부터 유입되는 고온다습한 공기에 함유된 수분의 증발잠열 에너지를 회수하여 냉각제습된 차가운 공기를 재열하는데 사용하는 히트펌프 냉열 CYCLE에 의해 냉각코일의 부하를 줄여주고 냉각효율을 극대화 시켜 주며 기기 가동시에는 히트펌프 시스템의 라지에이터 폐열을 이용하여 약 40∼45℃정도 되는 중온수를 생산할수 있으므로 폐기물 처리시설 내에서 필요에 따라 사용할수 있는 온수공급을 별도의 열원이 필요없이 충분하게 공급할수 있으므로 장치로부터 손실되는 열량이 최소화 되어 열역학적으로도 우수한 성능을 나타내게 된다.

본 발명의 또다른 효과는 동절기에 응축기 및 라지에다 코일의 폐열을 주처리 기계실의 난방 에너지로 활용할수 있으며 그로인해 처리기기의 방열손실을 현저하게 절감할수 있을뿐만 아니라 작업종사자들의 근무환경을 개선하여 능률을 향상시킬수 있다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만 첨부 특허 청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 유기성폐기물 처리장치의 처리조로부터 발생하는 수증기 및 가스를 함유한 고온다습한 공기를 1,2차예냉, 냉각제습 및 1차탈취, 폐열회수재열, 후 재순환시키는 리싸이클 공기조화 시스템으로

   기부 DUCT를 통해 유입되는 고온다습한공기를 1,2차예냉 및 냉각제습 시키면서 , 수증기 및 수용성가스를 응축시켜 드레인 시켜주기 위한 냉각 수단, 1,2차 예냉코일에서 흡수한 열에너지를 이용 냉각제습된 공기를 재열시키며 남는 폐열을 이용 약 40∼45℃의 중온수를 생산할수 있으며 처리시설내의 난방에너지로 활용할수 있는 히트펌프 열교환 수단

   재열된 순환 공기의 RECYCLE 순환수단, 등이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 처리장치의 리싸이클 공기조화시스템
2. 제 1항에 있어서 상기 히트펌프 열교환 수단 및 냉각수단은 입구와 출구쪽에 공기쳄버가 있고 여러 SET 의 FIN COIL로 이루어진 4 조의 코일군이 1차예냉코일(14), 2차예냉코일(15), 냉각코일(16), 재열코일(17) 순으로 직열 구성되어 있으며 1,2차예냉코일(14,15) 과 재열코일(17) 및 라지에이터(35)는 순환펌프(33) 와 배관으로 연결되어 있고 순환관 (30) 에의해 재열코일의 1번코일(43)은 1차예냉코일의 8번코일(41)에 재열코일의 8번코일(44)은 예냉코일의 1번코일(40)에 연결되는등 냉각코일(16)과 2차예냉코일(15)을 중심으로 하여 1차예냉코일(14)과 재열코일(17)이 대칭으로 연결되거나 HEADER와 순환관에 의해 연결되고 1,2차 예냉코일은 직열로 구성되어 내부에는 열매체로 상수도 용수 가 순환하면서 순환공기와 열에너지를 상호 주고 받는 히트펌프식 열교환 시스템으로 되어 있으며 처리조로부터 유입되는 고온다습한공기(52)의 엔탈피가 어느정도이상으로 높더라도 공냉식 라지에이터(35)에 의하여 2차예냉코일(15)의 출구공기(53)의 상태를 하절기 외기온도이하로 유지시켜주므로 냉각코일의 부하를 안정시켜주며 고성능의 효율을 나타낼수 있는 구조로 되어있는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
3. 제 1항에 있어서 폐열회수 중온수 생산수단 은 상수도 용수(32)를 IN LET 발브(36)에 연결하고 OUT LET 발브(34) 로부터 온수공급관(31)을 연결하여 온수 사용처에 공급하며 온수 사용처에서 온수를 사용하기 위하여 온수꼭지를 열면 순환펌프(33) 에 의해 라지에이터(35) 에 공급이되던 약 40∼45℃정도되는 중온수가 OUT LET 발브(34) 와 온수배관(31) 을 통하여 공급되며 빠져나가는 만큼의 급수는 IN LET 발브(36)에 연결된 상수도 급수관(32)으로 자연공급되 며 동절기 외기온도가 낮을때에는 순환수의 온도가 너무 저하되는 것을 방지하기 위하여 THERMOSTAT 에 의해 FAN의 가동을 을 제어하도록 구성되어있는것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
4. 제 1항에 있어서 동절기 폐열회수 난방공급수단 은 처리시설 건물의 내부를 칸막이(83)로 주 처리기계실(81) 과 콘덴싱 유니트실(82)로 구분하고 콘덴싱유니트실의 내벽(83)과 외벽(84)에는 상단과 하단에 환기창(73,74,75,76)을 설치하고 환기창은 미닫이 문으로 개패가 가능하도록 하여 동절기에 외벽측의 환기창(73,74)은 닫고 내벽측의 환기창(75,76)을 열어 냉각공기의 흐름이 내벽 아래측 환기창을 통하여 처리실내의 공기(79)가 유입되어 더워진공기는 내벽상단측 환기창을 통해 처리실내로 다시 공급(80) 되도록 하므로 응축기 및 라지에다 코일의 폐열을 이용한 주처리 기계실의 난방 에너지로 활용할수 있으며 또한 콘덴싱 유니트실 상부의 더운공기가 역류하는 것을 방지하기 위하여 콘덴싱유니트의 상단면에 칸막이(85)를 설치 하며 그로인해 처리기기의 방열손실을 현저하게 절감할수 있을뿐만 아니라 작업종사자들의 근무환경을 개선하여 능률을 향상시킬수 있도록 구성되어 있는것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.