KR100352151B1

KR100352151B1 - 탈취 장치

Info

Publication number: KR100352151B1
Application number: KR1020000024285A
Authority: KR
Inventors: 한필순; 장천덕; 유용문; 이창묵; 오병균
Original assignee: 주식회사 가이아; 주식회사 그린 가이아
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2002-09-12
Also published as: GB2366204A; GB2366204B; GB0111119D0; KR20010103212A

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 건조 발효 과정에서 발생하는 증기(악취 성분 함유)를 다수의 부재들 내부를 순차적으로 통과시켜 예열시킴으로서 적은 에너지로 완전한 탈취 효과를 얻을 수 있는 탈취 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 제 2 하우징 내부에 설치되며, 그 내부에는 다수의 격벽이 설치되어 있어 내부 공간이 다수의 격실로 구분되는 제 3 하우징과; 제 2 하우징과 연결되어 외부의 증기를 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간으로 공급하는 증기 유입 파이프와; 각 격실 내에 각각 위치하며, 그 내부에는 외부의 전원 공급수단과 연결된 가열 수단이 각각 장착되고, 서로 연결된 상태의 다수의 가열 파이프와; 최외측의 가열 파이프에 연결되어 있어 악취 성분이 연소 제거된 기체를 외부로 배출시키는 가스 배출 파이프를 포함한다. 본 발명의 탈취 장치에서는, 증기 유입 파이프를 통하여 유입된 증기는 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간을 유동한 후, 각 격실을 순차적으로 통과하며, 마지막 격실을 통과한 증기는 또다른 최외측 가열 파이프에 형성된 개구를 통하여 각 가열 파이프 내부로 순차적으로 유입되어 각 가열수단과 직접 접촉, 가열됨으로서 증기에 함유되어 있는 악취 성분은 완전 연소된다.

Description

탈취 장치{Deodorization apparatus}

본 발명은 탈취 장치에 관한 것으로서, 특히 악취 성분이 함유된 증기를 여러 단계를 거치는 과정에서 가열하여 연소시킴으로서 악취를 제거할 수 있는 탈취 장치에 관한 것이다.

음식물 쓰레기를 처리하는 장치의 하나인 건조 발효기에서는 음식물 쓰레기가 건조 발효되는 과정에서 증기가 형성되며, 이 증기에는 유기물(volatile organic compounds)이 포함되어 있다. 이 유기물은 악취를 발생하는 성분으로서,건조 발효기의 가장 큰 문제점인 악취 발생의 원인이 된다.

악취 성분을 제거하는 탈취 방법으로는 직접 연소법, 촉매 산화법 등이 이용되고 있으나, 직접 연소법은 탈취 효과가 우수하고, 가연성의 악취 성분, 황화수소와 암모니아 등 광범위한 악취 성분을 제거할 수 있어 탈취 처리 공정에 전반적으로 적용된다는 장점이 있다.

직접 연소법은 악취 성분을 함유하는 증기(기체)를 고온(600℃ 이상) 하에서 산화 분해하여 탈취시키는 방법이다. 악취 성분의 조성비 또는 함유량에 따라 로(爐) 내의 설정 온도 및 기체의 체류 시간이 달라지나, 일반적으로 악취 성분이 함유된 기체는 700 내지 800℃의 가열 장치를 0.5초에 걸쳐 통과하는 경우 악취 성분이 연소, 제거된다.

그러나, 건조 발효기에서 발생되는 증기의 온도는 약 90 내지 100℃로서, 이러한 증기를 직접 가열하여 함유된 악취 성분을 연소시키기 위해서는 많은 에너지가 소요되며, 따라서 경제적인 효과를 고려하여 볼 때 많은 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 음식물 쓰레기 건조 발효 과정에서 발생하는 증기(악취 성분이 함유된 상태임)를 다수의 부재들 내부를 순차적으로 통과시켜 증기를 예열시킴으로서 적은 에너지로 완전한 탈취 효과를 얻을 수 있는 탈취 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 탈취 장치는, 제 2 하우징 내부에 설치되며, 그 내부에는 다수의 격벽이 설치되어 있어 내부 공간이 다수의 격실로 구분되는 제 3 하우징과; 제 2 하우징과 연결되어 외부의 증기를 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간으로 공급하는 증기 유입 파이프와; 각 격실 내에 각각 위치하며, 그 내부에는 외부의 전원 공급수단과 연결된 가열 수단이 각각 장착되고, 서로 연결된 상태의 다수의 가열 파이프와; 최외측의 가열 파이프에 연결되어 있어 악취 성분이 연소 제거된 기체를 외부로 배출시키는 가스 배출 파이프를 포함한다.

본 발명에 따른 탈취 장치에서는, 증기 유입 파이프를 통하여 유입된 증기는 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간을 유동한 후, 각 격실을 순차적으로 통과하며, 마지막 격실을 통과한 증기는 또다른 최외측 가열 파이프에 형성된 개구를 통하여 각 가열 파이프 내부로 순차적으로 유입되어 각 가열수단과 직접 접촉되어 가열됨으로서 증기는 기체화되고 함유되어 있는 악취 성분은 완전 연소되어 제거된다.

또한, 본 발명에 따른 탈취 장치는 제 2 하우징 외측에 제 1 하우징을 더 포함하며, 제 1 하우징과 제 2 하우징 사이의 공간에는 가열 수단이 설치되고, 열 전도성이 우수한 열 매체유가 저장되어 있어 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간으로 유입된 공기를 예열시키게 된다.

각 격실에 위치하는 가열 파이프들중 최외곽의 가열 파이프를 제외한 가열 파이프는 그 양단에 인접하는 가열 파이프와의 연결을 위한 연결 파이프가 각각 고정됨으로서 증기는 가열 파이프의 전 길이를 유동한 후 인접한 가열 파이프로 유입되어 열 흡수 효과를 극대화하였다.

본 발명에 이용된 가열 수단은 전원과 연결된 전극 봉 또는 코일 형태로 감겨진 열선이나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 사시도.

도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도.

도 3은 도 2의 선 B-B를 따라 절취한 상태의 단면도.

도 4는 본 발명을 구성하는 각 가열 파이프를 통과할 때 변화되는 증기의 온도를 나타낸 그래프도.

도 1은 본 발명의 사시도, 도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도, 도 3은 도 2의 선 B-B를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 본 발명에 따른 탈취 장치(100)는 외부 하우징인 제 1 하우징(10)과 내부 하우징인 제 2 하우징(20)을 포함한다. 제 1 하우징(10)과 제 2 하우징(20)은 밀폐 형태로서, 하우징들(10 및 20) 사이의 공간에는 열전도성이 우수한 열 매체유(도시되지 않음)가 저장되어 있으며, 또한 열 매체유를 가열하기 위한 가열 수단(11), 예를 들어 히터가 설치되어 있다.

제 2 하우징(20) 내부에는 또다른 제 3 하우징(30)이 설치되어 있으며, 제 3 하우징(30)과 제 2 하우징(20) 사이에도 일정한 공간이 형성되어 있다. 여기서, 도 1에서는 제 3 하우징(30)의 내부 구성을 도시하기 위하여 편의상 제 1 하우징(10)은 도시하지 않았으며, 또한 제 3 하우징(30)의 커버 부재를 제거하고 도시하였다.

제 3 하우징(30)의 내부에는 그 내부 공간을 가로지르는 2개의 격벽(34 및 35)이 고정되어 있으며, 따라서 제 3 내부 하우징(30)의 내부 공간의 3개의 격실 (31, 32 및 33; 이하, 편의상 제 1, 제 2 및 제 3 격실로 칭한다)로 구분된다. 격벽(34 및 35)들은 서로 반대쪽의 한 종단이 제 3 하우징(30)의 내벽과 이격된 상태이다.

각 격실(31, 32 및 33)에는 내부에 가열 수단이 장착된 가열 파이프(41, 42 및 43)가 설치되어 있다. 이하, 편의상 제 1 격실(31)에 수용된 가열 파이프를 제 1 가열 파이프(41)로, 제 2 격실(32)에 수용된 가열 파이프를 제 2 가열 파이프 (42)로, 제 3 격실(33)에 수용된 가열 파이프를 제 3 가열 파이프(43)로 칭한다. 각 가열 파이프(41, 42 및 43)는 열전도성이 우수하고 유기물에 대한 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 SUS-301S로 제조된다.

각 가열 파이프(41, 42 및 43)의 일단은 제 3 하우징(30)의 어느 한 벽을 통과하여 제 2 하우징(20)의 벽에 고정되며, 또다른 일단은 제 3 하우징(30)의 또다른 벽으로부터 이격된 상태이다. 각 가열 파이프(41, 42 및 43)의 내부에는 가열 수단(51, 52 및 53), 예를 들어 히터가 장착되어 있으며, 각 가열 수단(51, 52 및 53)은 플랜지(61, 62 및 63) 및 보조 파이프(31A, 32A 및 33A)를 통하여 각 가열 파이프(41, 42 및 43) 내부로 인입된 전원 공급 수단(도시되지 않음)에 연결되어 있다.

한편, 제 1 및 제 2 가열 파이프(31 및 32)의 선단부에는 제 1 연결 파이프 (36)가 고정되어 있으며, 따라서 제 1 및 제 2 가열 파이프(31 및 32)는 서로 연결된 상태이다. 또한, 제 2 및 제 3 가열 파이프(32 및 33)의 후단부에는 제 2 연결 파이프(37)가 고정되어 있으며, 따라서 제 2 및 제 3 가열 파이프(32 및 33)는 서로 연결된 상태이다. 여기서, 편의상 전원 공급 수단이 인입되는 방향, 즉 플랜지(61, 62 및 63)가 장착된 곳을 "전단"으로, 그 반대쪽을 "후단"이라 칭한다.

제 2 하우징(20)의 전단부에는 건조 발효기에서 배출된 증기를 본 발명의 탈취 장치(10) 내부, 즉 제 2 하우징(20)과 제 3 하우징(30)의 내부 공간으로 공급하기 위한 증기 유입 파이프(71)가 고정되어 있으며, 제 1 가열 파이프(41)의 후단부에는 가스 배출 파이프(72)가 연결되어 있다. 가스 배출 파이프(72)는 제 3 하우징 (30), 제 2 하우징(20) 및 제 1 하우징(10)을 관통하여 외부로 노출되어 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 기능 및 악취 성분이 함유된 증기의 유동 경로를 각 도면을 통하여 설명하기로 한다.

먼저, 건조 발효기(도시되지 않음)에서 발생된 약 90 내지 100℃ 온도의 악취 성분이 함유된 증기(이하, "증기"라 칭함)는 증기 유입 파이프(71)를 통하여 제 2 하우징(20)과 제 3 하우징(30) 사이에 형성된 공간(이하, "제 2 공간(S2)"으로 칭함)으로 유입된다. 건조 발효기에서 발생된 증기는 강제 유동 수단, 예를 들어 블로어(blower)에 의하여 일정한 압력 및 속도를 가지고 유입된다. 제 2 공간(S2)으로 유입된 증기는 화살표 A1, A2, A3 및 A4로 표시한 바와 같이 제 2 공간(S2)을 유동한다. 여기서, 제 3 하우징(30)의 증기 유입 파이프(71)와 대응하는 부분에는 연장된 벽이 위치함으로서 유입된 증기는 제 1 격실(31) 내부로 곧바로 유입되지 않는다.

상술한 바와 같이, 제 1 하우징(10)과 제 2 하우징(20) 사이의 공간(이하, "제 1 공간(S1)"으로 칭함)에는 가열된 열 매체유가 존재하기 때문에 제 2 공간(S2)을 유동하는 증기의 온도는 1차 상승하게 된다. 따라서, 온도가 1차 상승된 증기는 제 2 공간(S2)을 한바퀴 유동한 후 제 1 격실(31) 선단에 형성된 개구(H1)를 통하여 화살표 B1으로 표시한 바와 같이 제 1 격실(31) 내로 유입된다. 제 1 격실(31) 내부로 유입된 증기는 화살표 B2로 표시한 바와 같이 제 1 가열 파이프(41) 주변을 유동하게 되며, 이때 제 1 가열 파이프(41) 내에 장착된 가열 수단(51)에서 발생한 열은 유동하는 증기에 흡수되며, 따라서 증기의 온도는 상승된다. 이후 증기는 제 2 격벽(34) 선단과 제 3 하우징(30) 전방 벽 사이의 공간을 통하여 제 2 격실(32) 내부로 유입(화살표 C1)된다.

제 2 격실(32) 내부로 유입된 증기는 제 2 가열 파이프(42) 주변을 통과하게 되며, 이때 증기는 제 2 가열 파이프(42) 내에 장착된 가열 수단(52)에서 발생한 열을 흡수하여 그 온도가 보다 상승된다. 화살표 D1으로 표시한 바와 같이 증기는 제 3 격실(33) 내부로 유입되며, 제 3 격실(33) 내부 공간을 유동하는 과정(화살표 D2)에서 제 3 가열 파이프(43) 내에 장착된 가열 수단에서 발생한 열을 흡수하게 된다.

제 3 격실(33)을 유동하는 증기는 제 3 가열 파이프(43) 전방부에 형성된 개구(H2)를 통하여 제 3 가열 파이프(43) 내부로 유입된다. 제 3 가열 파이프(43) 내부로 유입된 증기는 그 내부에 설치된 가열 수단(53)과 직접 접촉하여 그 온도가 더 상승(약 200℃)하게 된다.

가열된 증기는 제 3 가열 파이프(43) 내부를 유동한 후 제 2 가열 파이프 (42)와 연결된 제 2 연결 파이프(37)를 통하여 제 2 가열 파이프(42) 내로 유입된다. 제 2 가열 파이프(42) 내부를 유동하는 증기는 그 내부에 설치된 가열 수단 (52)과 직접 접촉함으로서 그 온도는 제 3 가열 파이프(43)에서 배출될 때보다 보다 더 상승(약 400℃)하게 됨은 물론이다.

이후, 제 2 가열 파이프(42) 내부에서 가열된 증기는 제 1 가열 파이프(41)를 연결된 제 1 연결 파이프(36)를 통하여 제 1 가열 파이프(41) 내로 유입된다. 제 1 가열 파이프(41) 내부를 유동하는 증기는 그 내부에 설치된 가열 수단(51)과 직접 접촉함으로서 그 온도는 제 2 가열 파이프(42)에서 배출될 때보다 더욱 상승하게 되며, 제 1 가열 파이프(41) 내에서 증기의 온도는 최고점(약 600℃ 이상)을 나타낸다.

본 발명에서, 건조 발효기에서 발생된 증기를 제 2 하우징(20)과 제 3 하우징(30) 사이의 제 2 공간(S2), 제 1 격실(31), 제 2 격실(32), 제 3 격실(33) 및 제 3 가열 파이프(43), 제 2 가열 파이프(42), 제 1 가열 파이프(41) 내부를 순차적으로 통과시키는 이유는 증기의 온도를 점차적으로 증가시킴으로서 각 가열 파이프(43, 42 및 41) 내부를 유동하는 증기를 가열하기 위한 에너지를 감소하기 위함이다. 즉, 각 가열 파이프(43, 42 및 41) 내로 증기가 유입되기 직전에 증기를 예열시킴으로서 각 단계에서의 증기 가열에 소요되는 에너지를 줄일 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 탈취 장치(10) 내로 유입된 증기(악취 성분이 함유된 상태임)는 가열 수단이 각각 장착된 고온의 제 3 가열 파이프, 제 2 가열 파이프 및 제 1 가열 파이프(43, 42 및 41) 내부 공간을 순차적으로 통과하는 과정에서 그 온도가 점차적으로 상승하게 되며, 특히 제 1 가열 파이프(41) 내에서는 그 온도가 600℃ 이상을 나타냄으로서 증기에 함유되어 있는 유기물 완전히 연소된다. 유기물이 완전히 연소된, 즉 악취 성분이 제거된 가스(고온 하에서 수분이 제거된 상태임)는 제 1 가열 파이프(41)에 연결된 가스 배출 파이프(72)를 통하여 외부로 배출된다.

한편, 전술한 바와 같이 증기에 함유된 악취 성분을 완전히 제거하기 위해서는 증기를 600℃ 이상의 온도를 유지하는 공간을 약 0.5초의 시간으로 통과하는 것이 바람직하며, 따라서 본 발명에서는 증기의 온도가 최고점에 다다르는 제 1 가열 파이프(41) 내부 공간을 0.5초의 시간을 두고 증기를 통과시켜야 한다. 이러한 증기의 통과 시간은 제어될 수 있으며, 이를 하기 수학식 1을 통하여 설명하면 다음과 같다.

여기서, t는 증기가 제 1 가열 파이프(41) 내를 통과하는 시간(초), L은 제 1 가열 파이프의 길이(m), Q는 배출되는 가스의 유량(m³/초), A는 제 1 가열 파이프 (41)의 단면적(m²), V는 배출되는 가스의 속도(m/초)이다.

결과적으로, 증기가 제 1 가열 파이프(41) 내부를 통과하는 시간은 제 1 가열 파이프(41)의 길이, 배출되는 가스의 유량, 제 1 가열 파이프(41)의 단면적, 배출되는 가스의 속도를 조절함으로서 0.5초를 유지할 수 있으며, 특히 배출되는 가스의 유량 및 속도는 블로어의 가동 조건을 조절하여 본 장치 내로 유입되는 증기의 양을 조절함으로서 충분히 제어할 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명을 구성하는 각 가열 파이프(43, 42 및 41)를 통과할 때 변화되는 증기의 온도를 나타낸 그래프도로서, 각 가열 파이프(43, 42 및 41) 내에 장착된 가열 수단(53, 52 및 51)을 작동시킨 상태에서 측정한 증기의 온도를 나타내었다.

상술한 바와 같은 조건을 설정하여 증기가 제 1 가열 파이프(41) 내부를 통과는 시간을 0.5초 이상을 유지하였으며, 제 1 가열 파이프(41) 내부에서의 증기의 온도는 700℃를 유지하였다. 이와 같은 조건에서 제 1 가열 파이프(41) 내에서는 악취를 발생시키는 유기물이 완전히 연소되며, 따라서 탈취 장치(10)에서 배출되는 기체는 순수한 공기이다.

이상과 같은 본 발명은 악취 성분이 함유된 증기를 600℃ 이상의 온도를 유지하는 제 1 가열 파이프 내부를 0.5초 이상의 시간으로 통과시킴으로서 악취를 발생시키는 유기물이 완전히 연소되며, 최종적으로 순수한 공기만이 외부로 배출된다. 또한, 건조 발효기에서 발생된 가스를 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 제 2 공간, 제 1 격실, 제 2 격실, 제 3 격실 및 제 3 가열 파이프, 제 2 가열 파이프, 제 1 가열 파이프 내부를 순차적으로 통과시켜 증기의 온도를 점차적으로 상승시키며, 따라서 예열된 상태의 증기를 각 가열 파이프 내에서 설정된 온도로 가열시킬때 소요되는 에너지는 건조 발효기에서 발생된 증기를 곧바로 가열할 때 소요되는 에너지에 비하여 크게 감소됨은 물론이다.

이상의 설명에서는, 본 발명을 악취 성분이 발생하는 건조 발효기에 사용한 것을 예를 들어 설명하였지만, 축산 폐수, 공장 폐수 등과 같은 오염수에서 발생되는 악취 성분을 제거하는데 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 설명에서는 2개의 격벽에 의하여 3개의 격실을 구분하고 각 격실에 3개의 가열 파이프를 위치시킨 상태를 도시하고 설명하였지만, 격실과 가열 파이프의 수는 이에 한정되지 않는다. 이와 함께 도 2에서는 각 가열 파이프 내에 장착된 가열 수단을 전극 봉 형태로 도시하였지만, 열선을 코일 형태로 감아서 사용할 수 있음은 물론이다.

Claims

악취 성분을 제거하는 탈취 장치에 있어서,

제 2 하우징 내부에 설치되며, 그 내부에는 다수의 격벽이 설치되어 있어 내부 공간이 다수의 격실로 구분되고, 각 격벽의 일단부는 개방되되, 인접하는 격벽의 대응 단부는 밀폐된 제 3 하우징과;

제 2 하우징과 연결되어 외부의 증기를 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간으로 공급하는 증기 유입 파이프와;

각 격실 내에 각각 위치하며, 그 내부에는 외부의 전원 공급수단과 연결된 가열 수단이 각각 장착되고, 서로 연결된 상태의 다수의 가열 파이프와;

최외측의 가열 파이프에 연결되어 있어 악취 성분이 연소 제거된 기체를 외부로 배출시키는 가스 배출 파이프를 포함하며, 증기 유입 파이프를 통하여 유입된 증기는 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간을 유동한 후, 각 격실을 순차적으로 통과하며, 마지막 격실을 통과한 증기는 또다른 최외측 가열 파이프에 형성된 개구를 통하여 각 가열 파이프 내부로 순차적으로 유입되어 각 가열수단과 직접 접촉되어 가열됨으로서 증기는 기체화되며 함유되어 있는 악취 성분은 완전 연소되어 제거되는 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
제 1 항에 있어서, 탈취 장치는 상기 제 2 하우징 외측에 제 1 하우징을 더구비하되, 제 1 하우징과 제 2 하우징 사이의 공간에는 가열 수단이 설치되고, 열 전도성이 우수한 열 매체유가 저장되어 있어 제 2 하우징과 제 3 하우징 사이의 공간으로 유입된 공기를 예열시키는 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 파이프들중 최외곽의 가열 파이프를 제외한 가열 파이프는 그 양단부에 인접하는 가열 파이프와의 연결을 위한 연결 파이프가 각각 고정되어 있어 어느 한 가열 파이프 내부로 유입된 증기는 가열 파이프의 전 길이를 유동한 후 인접한 가열 파이프로 유입되는 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 수단은 전원과 연결된 전극 봉 또는 코일 형태로 감겨진 열선 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탈취 장치.