KR100342699B1 - 고함수 슬러지 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 소각시스템은 고함수 슬러지 대상으로 하는 소각시스템으로서 크게 건조기와 소각기로 분리 구성되고 상기 소각기에서 배출된 고온의 연소가스는 외부공기와 혼합되어 적정온도와 적정 풍량으로 조절되어 건조기의 하부측으로 공급되어 고함수 슬러지의 건조에 이용되며 건조대상물은 건조기 출구에 설치된 싸이클론 집진기로 분리되고 집진기 하면에 설치된 로터리 밸브를 통하여 배출되어 연소용 공기에 의하여 소각기에 공급시켜 소각되는 구조로 구성되어 있어 소각에 따른 보조연료의 사용을 절감할 수 있는 특징과 그 구성이 간단하여 저렴한 생산가로 제조 및 설치될수 있는 특징을 가진 발명을 제공하고자 한 것이다.

Description

고함수 슬러지 소각장치{A sludge incineration system equipped a cyclone incinerator and a hot-air drier using waste heat}

본 발명은 종말처리장에서 발생되는 슬러지의 싸이클론 소각 및 폐열 이용한 건조기로 구성된 고함수 슬러지 소각장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 종말처리장에서 발생되는 슬러지의 경우 함수율이 70∼80% 의 높은 함수율을 나타내고 있기 때문에 직접 소각 처리할 경우에는 소각이 극히 어려울뿐만 아니라 소각하기 위한 보조연료의 사용이 많아지고 또한 소각이 불안정하게 될 우려가 높으며 동시에 오랜 시간이 소요되고 특히 각종 매연과 악취 및 화학물질의 배출에 따른 오염원을 일으키는 폐단을 가지게 된다.

이러한 불안전소각은 각종 매연이 과다하게 발생되어 환경오염을 야기하는 문제점과 함께 화학물질의 배출로 주변의 식물과 동물에 치명적인 피해를 주게 됨으로 이에 따른 민원의 소지를 낳고 또한 심한 악취로 인체에 지대한 영향을 끼치게 되는 것이다.

상기 폐단에 의해 소각장 건설에 많은 민원이 발생되어 건설의 중지등 주변 주민과의 분쟁이 속출되고 있슴은 주지하는 바와 같다.

상기와 같은 불완전 소각은 소각기에서 건조의 기능이 함께 구비되지 못함으로서 함수율이 높은 슬러지가 쉽게 소각되지 않는 데에서 오는 폐단과 슬러지에서 고열을 발생시키지 못하므로서 저온 소각에서 오는 폐단이라 판단되고 있다.

이상에서와 같이 기존의 소각기 및 장치나 시스템에서는 저온소각에 의한 불완전소각이 발생되고 슬러지에서는 함수율이 높아 저온과 미건조 상태에 따른 불완전소각이 발생되는 문제점을 가지고 있다.

특히 기존의 슬러지 건조장치로는 수평형 로터리 드라이어가 대부분인데 이러한 소각장치는 수평형으로 설치하게 되면 수직형에 비해 많은 면적이 필요할 뿐만 아니라 슬러지의 체류시간이 길어져 건조가 진행되는 동안 슬러지 속에 포함되어 있는 유기물이 증발 또는 열분해되어 수분과 함께 배출될 가능성이 높고 이로 인한 대기오염이 문제시된다.

또한 이러한 유기물 자체가 연소의 주성분이기 때문에 소각을 할 경우 발열량 부족에 따른 보조연료의 사용량증가 등 많은 문제점을 발생시키고 있는 것이다.이와 달리 대한민국 특허 공개번호 1999-024053호에서는 병원에서 발생된 적출물을 소각하기 위한 적출물 소각장치가 알려진 바 있다.상기 소각장치에서는 그 소각 대상물이 수술에서 발생된 피부 등 신체의 폐기물로 본원 발명과 그 소각물을 달리하고 있으며 소각기에서도 내부에 고정된 상태에서 소각이 이루어지며 압축 탱크와 분사노즐은 소각기 내부에서 플라스틱이 용융되는 것을 방지하도록 함과 함께 2차 연소기와 싸이클론 집진기 등의 장치들은 소각 후 발생되는 공해성 가스를 깨끗하게 처리하는 장치로 구성되어 있다.이에 따라 슬러지를 소각하기 위한 적절한 장치를 제공하지 못하고 있어 가스의 처리 및 연소공기의 급기 등 흐름을 제어하지 못한 단점과 함께 종래의 소각기에서 진보된 효과를 제공하지 못하고 있는 것이다.

본 발명은 고함수 슬러지를 비교적 간단한 건조장치와 소각장치를 이용하여 안정적으로 소각시키고 소각 폐열을 이용하여 슬러지의 건조에 효율적으로 이용하는 구조로 개선시켜 보조연료의 사용 억제로 인한 운영비 절감 및 대기오염을 방지할 수 있도록 한 기술을 제공하기 위하여 안출된 것으로 특히, 소각기의 폐열을 이용 고함수 슬러지를 건조 후 소각함으로 완전연소를 이룰 수 있도록 하기 위하여 건조기와 소각기로 구분하되, 소각기에서 배출된 고온의 연소가스는 외부공기와 혼합되어 적정온도와 적정 풍량으로 조절되어 건조기 하부로 공급함과 함께, 상기 공기는 고함수 슬러지의 건조에 이용함과,건조대상물은 건조기 출구에 설치된 싸이클론 집진기로 분리되고 집진기 하부에 설치된 로터리 밸브를 통하여 배출되면서 연소용 열기에 의해 소각기에 공급 소각되는 구성이며 특히, 소각기의 폐열을 이용 고함수의 슬러지를 건조시킬 수 있게 개선된 발명이다.

도 1은 본 발명 소각시스템의 전체 구성도.

도 2는 본 발명의 요부 건조기의 구성도.

도 3은 본 발명의 슬러지 소각기의 구성도.

도면의 주요부분에 대한 부호설명

10: 저장호퍼 20: 스크류 콘베어 30: 건조기

31: 가스 주입구 32: 닥트 33: 파쇄기

34: 배출관 40: 싸이클론 집진기 50: 공기 공급 쳄버

51: 공급관 60: 소각기 61: 공급구

62: 포집부 63: 공급조절부 70: 연돌

M: 모터

본 발명은 고함수 슬러지를 대상으로 하는 소각장치로 건조기와 소각기로 구분함과 함께 이 소각기에서 배출된 고온의 연소가스는 외부공기와 혼합시켜 적정온도와 풍량으로 조절시켜 건조기 하부로 공급함과 공급으로 고함수 슬러지의 건조에 이용되며 건조대상물은 건조기 출구에 설치된 싸이클론 집진기로 분리되고 집진기 하부에 설치된 로타리 밸브를 통하여 배출되면서 연소용 공기에 의하여 소각기에 공급 소각되는 구조로 되는 것이다.이러한 발명에서의 싸이클론 집진기는 주지하는 바와 같이 함진가스를 선회유동시켜 먼지 등 입자에 작용되는 원심력에 입자는 집진기 외벽을 따라 아래로 하강되며 가스는 상면의 출구로 배출되는 싸이클론 집지기와,연소용 공기 챔버는 송풍기로부터 배출되는 공기가 배관 단면에서 속도가 균일하지 않기 때문에 송풍기로부터의 공기를 직접 연소용으로 이용하는 경우 불균형에 의하여 연소가 불안전하게 된다. 따라서 연소용 공기를 소각기 배관 내에 균일하게 공급하기 위하여 연소용 공기 챔버와,건조슬러지 소각기는 슬러지 소각열에 의하여 발생된 폐열을 이용하여 고함수 슬러지를 건조하여 소각기에서 비교적 수월한 소각을 할 수 있도록 되어 연소용 공기와 건조슬러지가 함께 공급되는 구조를 취하고 있어 예열 및 소각시간이 적으며 함께 집진기 역할을 수행할 수 있게 하였다.또한 배출연돌은 건조슬러지가 소각된 후 고온의 연소가스는 고함수 슬러지의 건조에 이용되며 열에너지를 소비한 연소가스가 최종적으로 소각장치에서 배출되는 곳이며 공급구 싸이클론 집진기 하부에서 배출된 건조 슬러지가 연소용 공기에 실려 소각기에 접선방향으로 공급되도록 함과,소각재 포집구는 소각기에서 건조 슬러지가 소각되어 하부의 소각재 포집구에 포집되며 외부 공기 공급조절부는 소각기에서 발생된 연소가스가 약 850℃ 정도의 고온으로 이 고열을 고함수 슬러지의 건조에 이용되는 경우 국부적인 연소반응이 발생하기 때문에 악취가 건조기에서 발생된다. 따라서 소각기에서 발생된 고온의 연소가스에 송풍기 공기를 혼합시켜 약 500℃ 정도로 온도를 조절하여 고함수 슬러지의 건조에 이용하도록 하였다.이와 함께 슬러지의 효율적인 소각을 위해서는 소각기 내의 온도를 약 850℃이상 유지하여야 됨으로 고함수 슬러지의 낮은 발열량(약 200kcal/kg 미만) 슬러지를 직접 소각기에 공급하여 소각하는 경우 소각기 내부의 온도를 상승시키기 위하여 많은 보조 연료의 사용이 필수적이다. 따라서 보조 연료의 사용을 적게 하며 효율적인 소각을 위하여 소각기에서 배출되는 고온의 소각가스를 고함수 슬러지의 전처리용으로 건조하여 소각기에 공급하도록 하였다.이하 본 발명의 건조기 및 소각기의 상세한 설명을 한다.

도 1은 본 발명 소각시스템의 전체 구성도이고 도 2는 본 발명의 요부 건조기의 구성도이며 도 3은 본 발명의 슬러지 소각기의 구성도를 도시한 것이다.상기 도 1에 도시된 바와 같이 슬러지 저장호퍼(10)와 이 저장호퍼(10)에서 건조기(30)로 슬러지를 공급하기 위한 스크류 콘베어(20)가 구성되고 이 건조기(30)에서 건조된 슬러지와 건조가스의 분리용 싸이클론 집진기(40) 및 건조 슬러지 운송용 및 연소용 공기 공급 쳄버(chamber공기실)(50)와 건조슬러지 소각기(60) 건조에 사용된 건조가스의 배출 연돌(stack)(70)로 구성하되,

상기 건조기(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 저장호퍼(10)의 슬러지 공급을 위한 스크류 콘베어(20)와 소각기(60)에서 배출되는 연소가스(건조용 가스)를 공급받기 위한 고열가스 주입구(31)를 구성시켜 닥트(32)로 연결되며.

내부에는 모터(M)로 연동되는 슬러지 미립화 파쇄기(33)가 구성되고 상부측으로는 건조가스 및 건조 슬러지의 배출관(34)이 구성되어 싸이클론 집진기(40)로 연결 구성된다.

슬러지 소각기(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 건조기(30)에서 건조된 슬러지가 싸이클론 집진기(40)을 거쳐 공기 공급쳄버(50)의 공기압으로 공급관(51)에 의해 내화물로 이루어진 소각기(60)로 공급되는 공급구(61)와 슬러지 소각재 포집부(62) 및 연소가스의 온도조절을 위한 외부공기 공급조절부(63)로 구성되는 것이다.

미설명부호 9는 에어펌프이고 8은 에어공급관 7은 첵크밸브를 도시한 것이다.이와 같이 구성된 본 고안의 실시예를 첨부도면에 의해 상세히 설명한다.

도 1의 본 발명 소각시스템의 전체 구성도에 도시된 바와 같이 슬러지를 저장호퍼(10)에 공급하게 되고 이 저장된 슬러지는 저장호퍼(10)의 하부에 구성된 스크류 콘베어(20)에 의해 건조기(30)로 슬러지를 공급하게 된다.

이때 건조기(30)는 소각기(60)에서 발생된 고온의 폐열이 공급되어 있어 그 내부가 고열상태에 있게 된다.

따라서 상기 저장호퍼(10)에서 공급된 슬러지는 고온으로 가열 건조함과 함께 모터(M)의 동력으로 회전되는 파쇄기(33)에 의해 파쇄되면서 건조된 슬러지가 상부로 부상하게 된다. 즉, 도 2의 건조기(30)에서 도시된 바와 같이 건조대상물의 슬러지가 스크류 콘베어(20)에 의해 공급되면 하부의 파쇄기(미립화기)(33)에 의해 미쇄한 크기로 파쇄되고 소각기(60)에서의 폐열을 공급받아 열풍공급에 의한 건조가 이루어지게 된다.

이에 따른 주요 건조과정은 입자의 건조대상물이 건조기(30)에 공급됨과 함께 건조기(30) 하부측으로 공급되면 하중에 의하여 낙하되고 바닥부에 구성된 고속회전되는 파쇄기(33)에 의해 대상물이 파쇄되면서 미립화되고 이로 인한 중량이 가벼워지게 됨으로 열풍에 의하여 건조와 함께 상부방향으로 이동하게 된다.

그리고 열풍은 건조기의 내경의 변화에 유속이 변화되고 이에 따라 증발이 덜되거나 미립화가 덜된 건조대상물은 미립화기가 있는 밑으로 다시 하강하게 되어 미립화와 건조를 반복하게 된다.

상기에 따라 건조가 완성된 대상물은 건조기 상부를 통과하여 배출하게 되면서 다시 집진기(40)로 유입되는 것이며 상기에서 건조기(30)의 내경 변화는 목적으로 하는 건조율에 맞게 설계가 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기 건조기(30)에서 건조된 슬러지와 건조가스 등이 분리용 싸이클론 집진기(40)로 이동되어 슬러지와 건조가스 등이 분리되어 분리된 슬러지가 하부로 낙하되고 이 슬러지 운송 및 연소용 공기 공급 쳄버(chamber공기실)(50)에서 공급되는 고압의 분출에 따라 건조 슬러지는 소각기(60)로 공급된다.

이에 의해 소각기(60)에서 소각됨과 함께 건조가스는 배출 연돌(70)로 배출되고 그 잔연 슬러지 소각재는 하부의 포집부(62)에 의해 포집되어 처리되는 것이다.

이때의 소각기(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 건조기(30)로부터 건조된 건조대상물이 쳄버(50)에 의한 연소용 공기와 함께 소각기(60)의 접선 방향으로 공급되어 연소기의 벽면을 따라 선회하면서 소각이 이루어지며 소각제 및 불연물은 소각기 하면으로 낙하되고 연소가스는 소각기(60) 상부를 통하여 배출되며 배출된 연소가스는 건조기(30)의 하부측으로 유입되면서 전기한 건조용 열풍으로 이용되는 것이다.

이와 같이 본발명은 함수율이 높은 함수율을 가지는 슬러지를 많은 보조연료 사용없이 소각처리할 수 있는 특징과 소각폐열로 일차 건조 소각함으로서 매연 불안전소각이 야기되지 않아 환경오염원을 크게 줄일 수 있고 경제성이 증대된 발명이다.

본 발명은 함수율이 높은 고함수 슬러지를 비교적 간단한 건조장치와 소각장치를 이용하여 안정적으로 소각시킬 수 있도록 함과 함께 소각폐열로 슬러지의 건조에 효율적으로 이용시켜 보조연료의 사용을 억제 운영비절감 및 대기오염의 방지를 이룩할 수 있는 기술을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 건조물의 건조과정에 있어 건조실의 단면적의 변화를 주어 열풍의 속도를 조절하기 때문에 대상물의 건조시간을 임의로 조절할 수 있고 미건조물은 상대적으로 건조실의 체류시간이 증대되기 때문에 건조기 출구의 건조물 함수가 균일하고 기류식 건조기의 단점이라고 할 수 있는 건조실의 과도한 길이 증대를 줄일 수 있고, 또한 압력손실이 적기 때문에 송풍기의 부하를 경감시킬 수 있는 특징과 연소용 공기와 소각 대상물이 접선방향으로 소각기에 함께 유입되기 때문에 공기와 대상물의 혼합이 유리하고 대상물의 소각기 체류시간이 증대되기 때문에 소각성능이 좋아지며 또한 불연물은 밑으로 침강하는 집진기 역할을 겸하고 있기 때문에 소각기에서 배출하는 연소가스에 분진이 함유될 가능성의 감소 및 그리고 소각기가 수직형으로 이루어져 설치면적이 감소되고 소각기 내부의 기계적 구동부가 없기 때문에 내구성이 길고 설치비가 적게 소요되는 등 많는 진보성을 이룬 발명이다.

Claims (3)

1. 슬러지 저장호퍼(10)에서 건조기(30)로 슬러지를 공급하기 위한 스크류 콘베어(20)를 비스듬히 구성하고 건조된 슬러지와 건조가스의 분리용 싸이클론 집진기(40) 및 건조 슬러지 운송용 및 연소용공기 공급 쳄버(50)와 건조슬러지 소각기(60), 건조에 사용된 건조가스의 배출 연돌(70)을 순차적으로 구성하되,

   상기 건조기(30)에서 건조된 슬러지가 싸이클론 집진기(40)을 거쳐 공기 공급쳄버(50)의 공기압으로 공급관(51)에 의해 내화물로 이루어진 소각기(60)로 공급되는 공급구(61)와,

   슬러지 소각재 포집부(33) 및 연소가스의 온도조절을 위한 외부공기를 공급조절용 에어공급관(8)으로 구성한 싸이클론 소각기 및 폐열 이용의 건조기로 구성되는 고함수 슬러지 소각장치.
2. 삭제
3. 삭제