KR100473447B1 - 배치 슬러지 탈수기 - Google Patents

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KR100473447B1
KR100473447B1 KR10-2002-7004349A KR20027004349A KR100473447B1 KR 100473447 B1 KR100473447 B1 KR 100473447B1 KR 20027004349 A KR20027004349 A KR 20027004349A KR 100473447 B1 KR100473447 B1 KR 100473447B1
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루비콘 디벨롭먼트 컴퍼니 엘.엘.씨.
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Abstract

탈수장치(10)는 탈수될 습윤 물질을 수용하기 위한 챔버(12)를 포함하고 있다. 회전가능하게 장착된 애지테이터(26)는 챔버(12)를 구비한다. 애지테이터(26)는 제1 방향(28)으로 회전할 때 챔버 내의 물질을 휘젓고, 다른 방향, 즉 제2 방향(30)으로 회전할 때 물질을 챔버 밖으로 이송시키도록 되어 있다.

Description

배치 슬러지 탈수기{BATCH SLUDGE DEHYDRATOR}
본 발명은 슬러지 탈수, 보다 상세하게는 배치 모드로 작동하는 슬러지 탈수기에 관한 것이다.
보다 더 엄격한 환경 법규로 인해 폐 슬러지의 폐기처리에 대한 관심이 증대되고 있다. 그와 같은 폐기물을 처리하기 위한 하나의 일반적인 형태의 해법이 미국 특허 제5,566,469호에 개시된 탈수기이다. 이 탈수기는 그것의 설계 목적에 대해서는 효과적이고 경제적이었으나, 장치의 처리능률과 함께 효율과 비용의 관점에서 상당한 개선의 여지가 있어 왔다.
도 1은 본 발명에 따라 구조된 탈수장치의 일부 절결 단부도이고;
도 2는 본 발명에 유용한 애지테이터의 사시도이고;
도 3은 장치를 통한 가열된 오일의 흐름을 묘사한 개략도이며; 그리고
도 4는 작동중인 본 발명의 시스템을 묘사한 개략도이다.
본 발명의 슬러지 탈수기는 슬러지 탈수에 있어서의 대단히 향상된 성능을 획득하기 위해 간접 열과 배치 모드를 사용하는 시스템을 도입하고 있다.
본 발명과 그 장점의 보다 완전한 이해는 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 실시예로부터 명백하게 이루어질 것이다.
먼저 동일한 부재번호가 동일한 요소와 상당하는 요소들을 지시하고 있는 도 1-4를 참조하면, 탈수장치는 물질이 탈수되는 내측 공동부(14)에서 탈수될 물질을 수용하기 위한 챔버(12)를 포함하고 있다. 챔버(12)는 수평의 길이방향 중앙 축선(16)을 중심으로 하는 원통형이다.
챔버(12)는 열성 유체 가열기(20)(도 3, 4 참조)로부터 가열된 열성 유체를 받아들이도록 맞추어져 배열된 가열 환대(18)를 가지고 있다. 가열 환대(18)는 내측 및 외측 챔버 벽(22,24)에 의해 형성되어 있다. 외측 챔버 벽(24)은 절연되어 있고, 내측 챔버 벽(22)은 상기 내측 챔버 벽(22)을 통한 전도에 의해 내측 공동부(14) 내의 습윤 물질을 가열하도록 되어 있다.
회전가능하게 장착된 애지테이터(26)가 제1 방향으로 회전할 때 내측 공동부(14) 내의 물질을 휘젓고, 다른 방향 즉 제2 방향으로 회전할 때 물질을 내측 공동부(14) 밖으로 이송하도록 되어 있다. 도 1 및 2에서, 제1 방향은 화살표(28)로 나타내어져 있고, 다른 방향 즉 제2 방향은 화살표(30)로 나타내어져 있다.
애지테이터(26)는 상기 애지테이터(26)를 가열함으로써 열전도에 의해 내측 공동부(14) 내의 습윤 물질을 가열하는 열성 유체 가열기(20)로부터 가열된 열성 유체를 수용하도록 맞추어져 배열되어 있다.
애지테이터(26)는 챔버(12)의 중앙 축선(16)을 중심으로 회전하도록 장착되어 있다. 애지테이터(26)는 제1 단부(34)에서 가열된 열성 유체를 받아들이고 다른 단부 즉 제2 단부(36)에서 열성 유체를 복귀시키도록 되어 있는(도 3, 4 참조) 중앙 축선(16)을 따르는 관형 샤프트(32)를 포함하고 있다.
복수의 횡단방향 디스크(38)가 샤프트(32)를 따라 실질적으로 등간격 위치에 고정되어 있다. 디스크는 실질적으로 동일한 치수를 가지고, 디스크 외경 치수 "D1"은 내측 공동부(14)의 내경 치수 "D2" 보다 실질적으로 작게 되어 있다. 디스크(38)와 내측 챔버 벽(22) 사이에 실질적으로 환형인 갭(40)이 제공된다.
도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 디스크(38)는 내부 공동부(42)를 가진 중공체이다. 샤프트 제1 단부(34)에 근접한 제1 디스크(44)가 샤프트 제1 단부(34)로부터 가열된 열성 유체를 받아들이도록 되어 있다. 샤프트 제2 단부(36)에 근접한 최종 디스크(46)가 가열된 열성 유체를 샤프트 제2 단부(36)로 복귀시키도록 되어 있다. 인접 쌍의 디스크들(38)은 제1 단부(34)로부터 제2 단부(36)까지 샤프트를 따라 디스크에서 디스크로 가열된 유체의 흐름을 허용하도록 방사상으로 뻗어있는 중공의 연결 아암들(52) 사이에 뻗어있는 중공의 와이퍼 튜브들(50)에 의해 외주(48)에서 연결되어 있다. 와이퍼 튜브(50)는, 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 애지테이터가 제1 방향으로 회전될 때 물질이 닦여지도록 내측 챔버 벽(22)에 근접해 있다. 경사진 컨베이어 바(54)가 애지테이터 회전의 제2 방향으로 각각의 와이퍼 바(50)에서 예각을 이루어 뻗어있다.
각 디스크(38)는 개방된 웨지형상 섹터(60)를 형성하는 방사상 벽(56,58)을 가지고 있다. 섹터(60)는, 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 샤프트(32)를 따라 분할되어 있다. 연결 아암(52)은 방사상 벽(56,58)과 정렬되어 있어, 켄베이어 바(54)는 애지테이터가 제2 방향으로 회전할 때 건조된 물질을 섹터(60)를 통해 민다.
작동에 있어, 도 3 및 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명은 고체로부터 습기를 증발시키는 데 사용되는 간접 가열식 탈수 시스템이다. 이 시스템은 다음의 기본적인 구성요소들: 탈수 챔버(12); 탈수 챔버 애지테이터(26); 열성 유체 가열기(20); 습윤 물질 저장/공급 호퍼(101); 건조 생성물 배출 켄베이어와 백 랙(100); 및 습윤 입자 스크러버/응축기(102)로 이루어진다.
탈수 챔버(12): 정적 탈수 챔버(12)는 원통형 내측 챔버(14)로 이루어져 있으며, 원통형 내측 챔버(14)는 열성 유체 코일 또는 바람직하게는 원통형 내측 챔버와의 사이에 가열된 열성 유체의 유통을 가능하게 해주는 환대(18)를 형성하도록 원통형 내측 챔버(14)를 에워싸는 또다른 원통형 챔버를 구비하고 있다. 탈수 챔버(12)는 열성 유체 유입 포트(104), 열성 유체 배출 포트(106), 물질 유입 포트(108), 물질 배출 포트(110), 배기 증기 배출 포트(112) 및 장치의 내부 작업에 대한 출입을 위한 도어(114)를 가지고 있다. 전체 연소 챔버는 절연 블랭킷(116)에 의해 에워싸여져 있다.
애지테이터(26): 탈수 챔버 내측의 회전하는 애지테이터(26)는 공통 샤프트(32)에 용접된 일련의 중공 디스크들(38)로 제작된다. 이들 중공 디스크(38)는 그것들에서 절결된 40도의 웨지형 섹터(60)를 가지고 있어, 탈수되는 습윤 물질이 챔버의 전체 길이에 걸쳐 편평하게 되는 것을 가능하게 해주고, 건조 물질이 배출되고 있을 때 건조 물질이 디스크들 사이를 통과하게 한다. 애지테이터(26)는 탈수 챔버의 양 단부에 장착된 베어링을 통해 뻗어있는 샤프트(32)에 의해 지지된다. 열성 유체 회전 유니언(118)이 샤프트(32)의 한 단부에 위치되어 유체가 회전하는 샤프트 내로 들어가는 것을 가능하게 해준다. 모든 디스크(38)는 하나의 디스크(38)로부터 다음 디스크(38)로의 열성 유체의 유통을 가능하게 해주는 와이퍼 튜브(50)에 의해 연결된다. 유체는 애지테이터 샤프트(32)의 단부 내로 펌핑되고, 애지테이터 샤프트에는 블랭크 스틸 플랜지(120)(도 3 참조)가 제1 디스크(44)를 지나는 샤프트의 내부에 용접되어 있다. 마찬가지로 플랜지(122)가 다른 단부상의 최종 디스크(46) 내부에 용접되어 있다. 구멍들이 제1 디스크(44) 내부의 샤프트(32) 내에 절결형성되어 있다. 이는 유체가 제1 디스크(44) 내로 들어가고, 하나의 디스크(38)로부터 다음 디스크(38)로 와이퍼 튜브(50)과 연결 아암(52)를 통해 유동하고, 반대편 단부에서 샤프트(32)를 통해 애지테이터(26)를 빠져나가는 것을 가능하게 해준다. 와이퍼 튜브(50)는 한쪽에 편평면을 그리고 다른 쪽에 경사진 컨베이어 바(54)를 가지고 있다. 편평면은 시스템이 탈수 모드에 있을 때 물질 내로 진입하고, 경사진 컨베이어 바(54)는 시스템이 배출 모드에 있을 때 물질 내로 진입한다.
습윤 물질 저장/공급 호퍼(100): 물질 저장/공급 호퍼(100)는 바닥부에 위치된 스크류 오거(126)로의 물질의 일정한 공급을 유지시키는 회전하는 와이퍼 기구(124)를 가지고 있다. 스크류 오거(126)는 호퍼(100)로부터 슬러지 유입 포트(108)에 부착된 공급 튜브(128)를 통해 탈수 챔버(12)로 물질을 이송한다.
열성 유체 가열기(20): 가스 또는 전기 열성 유체 가열기(20)는 탈수 챔버 환대(18)와 애지테이터 디스크(38)를 통해 펌핑되는 유체를 가열한다. 열성 유체 시스템은 폐-루프이다. 탈수기를 빠져나가는 유체는 가열기를 통해 다시 펌핑되고, 재가열되어 탈수기로 다시 이송된다.
건조 생성물 배출 백 랙과 컨베이어: 건조된 고체는 탈수 챔버(12)로부터 물질을 용기(132)로 전송하는 컨베이어(130) 내로 배출된다. 어런 용기는 백, 덤프스터, 사일로, 롤오프 호퍼 등이 될 수 있다.
습윤 스크러브/응축기(102): 탈수기(12)로부터의 증기는 내부에 위치된 다수의 물 분사 노즐(136)을 가진 덕팅(134)을 통해 탈수기를 빠져나간다. 이러한 물 분사는 가스 스트림을 냉각시키고 고효율 세정/냉각 효과가 발생하는 벤트리 스크러버/사이클론(138) 내로 들어가기 전에 탈수기 배기 포트(112)로부터 방출되는 입자를 포집하는 것을 돕는다.
작동의 원리: 건조될 물질은 물질 저장/공급 호퍼 내에 위치된다. 자동 슬라이드 게이트가, 장치가 충전(充塡)될 때 개방되고 장치가 탈수나 배출 모드에 있을 때 폐쇄되는 물질 유입 포트의 개구의 위치에서, 탈수 챔버의 내부에 위치된다. 호퍼는 소정의 시간격을 기초로 정확한 높이까지 탈수 챔버를 충전할 것이다. 탈수 챔버가 충전되었을 때, 탈수 과정이 정방향의 애지테이터 회전과 함께 시작되고 가열된 유체가 탈수 챔버 및 애지테이터를 통해 펌핑된다. 건조 사이클의 초기에, 물질이 가장 습윤한 상태일 때, 열성 유체는 고온으로 유지된다. 사이클의 말기를 향해, 물질이 점점 건조되어질 때, 오일의 온도는 감소되어 점화점에 도달하는 것을 방지한다. 이는 물질의 눋기 또는 연소를 방지한다. 탈수 모드에서, 와이퍼 튜브의 편평면은 물질을 향해 작동한다. 이 기간 중에, 물질은 연속적으로 휘저어지고, 상승되며 교반되어, 물질을 가능한한 애지테이터 튜브, 디스크 및 실린더의 많은 가열된 표면적에 노출시킨다. 일단 시간 사이클상으로 또는 온도 센서에 의해 건조되었다고 판정되면, 시스템은 물질 배출 포트 도어를 자동으로 개방하여 경사진 컨베이어 바아가 물질을 향해 작동하도록 애지테이터의 방향을 전환시킬 것이다. 각각의 회전마다, 경사진 컨베이어 바아는 물질을 배출 포트 개구를 향하여 그것을 관통하도록 이동시키고, 물질을 건조 물질 컨베이어 내에 퇴적시킨다. 건조 물질은 컨베이어로부터 용기 또는 백으로 보내진다. 탈수기가 비워진 후에, 시스템은 배출 포트 도어를 자동으로 폐쇄하고 다음번 탈수 사이클을 시작하도록 습윤 물질을 재충전시킨다. 시스템이 밀봉되어 있기 때문에, 탈수기로부터의 배기가스는 사실상 순수한 증기이다. 공기 스크러버/응축기는 배기가스 스트림 내에 유입될 수 있는 입자를 제거하고 가능한한 많은 증기를 액체로 다시 응축하도록 설계되어 있다.
한편, 본 발명이 그 특정의 실시예와 관련하여 설명되었지만, 수 많은 변화와 수정이 당업자에게 착상될 수 있을 것이란 점이 이해되어질 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 그와같은 변화와 수정을 포함하는 것으로 의되되어진다.

Claims (5)

  1. 탈수될 습윤 물질을 수용하기 위한 챔버; 및
    챔버를 구비한 회전가능하게 장착된 애지테이터로서, 제1 방향으로 회전할 때 챔버 내의 물질을 휘젓고, 다른 방향 즉 제2 방향으로 회전할 때 물질을 챔버 밖으로 이송하도록 되어 있는, 상기 애지테이터;를 포함하고 있고,
    상기 에지테이터는 에지테이터를 가열함으로써 전도에 의해 내측 공동부 내의 습윤 물질을 가열하는 열성 유체 가열기로부터 가열된 열성 유체를 받아들이도록 맞추어져 배열되어 있고;
    상기 에지테이터는 챔버의 중앙 축선을 중심으로 회전하도록 장착되어 있고;
    상기 에지테이터는 샤프트의 제1 단부에서 가열된 열성 유체를 받아들이고 샤프트의 다른 단부 즉 제2 단부에서 열성 유체를 복귀시키도록 되어 있는 중앙 축선을 따른 관형 샤프트를 가지고 있고;
    복수의 횡단방향 디스크가 샤프트를 따라 등간격 위치에 고정되어 있고;
    상기 디스크는 내공동부를 가진 중공체이며, 샤프트의 제1 단부에 근접한 제1 디스크는 샤프트의 제1 단부로부터 가열된 열성 유체를 받아들이도록 되어 있고, 샤프트의 제2 단부에 근접한 최종 디스크는 가열된 열성 유체를 샤프트의 제2 단부로 복귀시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탈수장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 인접 쌍의 디스크들이 그들의 외주에서 방사상으로 뻗은 중공의 연결 아암들 사이에 뻗어있는 중공 와이퍼 튜브에 의해 연결되어 있어, 제1 단부로부터 제2 단부까지 샤프트를 따라 디스크에서 디스크로 가열된 유체의 유동을 가능하게 해 주고, 상기 와이퍼 튜브는 내측 챔버 벽에 근접하게 위치하여, 애지테이터가 제1 방향으로 회전될 때 물질이 닦여지고 휘저어지는 것을 특징으로 하는 탈수장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 경사진 컨베이어 바가 애지테이터 회전의 제2 방향으로 각각의 와이퍼 튜브에서 예각으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 탈수장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 각각의 디스크는 개방된 웨지형상 섹터를 형성하고 있는 방사상 벽을 가지고 있고, 섹터는 샤프트를 따라 분할되어 있고, 연결 아암이 방사상 벽과 정렬되어 있어 애지테이터가 제2 방향으로 회전할 때 컨베어어 바아가 건조된 물질을 섹터를 통해 미는 것을 특징으로 하는 탈수장치.
  5. 탈수될 습윤 물질을 내측 공동부 내에 수용하기 위한 챔버로서, 수평의 길이방향 중앙 축선을 중심으로 한 원통형인, 상기 챔버를 포함하고 있고;
    상기 챔버는 내측 및 외측 챔버 벽에 의해 형성된 가열 환대를 가지고 있고, 가열 환대는 열성 유체 가열기로부터 가열된 열성 유체를 받아들이도록 맞추어져 배열되어 있고, 외측 챔버 벽은 절연되어 있고, 내측 챔버 벽은 내측 챔버 벽을 통해 전도에 의해 내측 공동부 내의 습윤 물질을 가열하도록 되어 있고;
    회전가능하게 장착된 애지테이터로서, 제1 방향으로 회전할 때 내측 공동부 내의 물질을 휘젓고, 다른 방향 즉 제2 방향으로 회전할 때 물질을 내측 공동부 밖으로 이송시키도록 되어 있는, 상기 애지테이터를 포함하고 있고;
    상기 애지테이터는 애지테이터를 가열함으로써 전도에 의해 내측 공동부 내의 습윤 물질을 가열하는 열성 유체 가열기로부터 가열된 열성 유체를 받아들이도록 맞추어져 배열되어 있고;
    상기 애지테이터는 챔버의 중앙 축선을 중심으로 회전하도록 장착되어 있고;
    상기 에지테이터는 샤프트의 제1 단부에서 가열된 열성 유체를 받아들이고 샤프트의 다른 단부 즉 제2 단부에서 열성 유체를 복귀시키도록 되어 있는 중앙 축선을 따른 관형 샤프트를 가지고 있고;
    샤프트를 따라 등간격 위치에 고정된 복수의 횡단방향 디스크를 포함하고 있고;
    상기 디스크들은 동일한 치수를 가지고 있고, 디스크 외경 치수는 내측 공동부의 내경 치수보다 작게 되어 있어, 디스크와 내측 챔버 벽 사이에 환형 갭이 제공되고;
    상기 디스크는 내공동부를 가진 중공체이며, 샤프트의 제1 단부에 근접한 제1 디스크는 샤프트의 제1 단부로부터 가열된 열성 유체를 받아들이도록 되어 있고, 샤프트의 제2 단부에 근접한 최종 디스크는 가열된 열성 유체를 샤프트의 제2 단부로 복귀시키도록 되어 있고;
    인접 쌍의 디스크들이 그들의 외주에서 방사상으로 뻗은 중공의 연결 아암들 사이에 뻗어있는 중공 와이퍼에 의해 연결되어 있어, 제1 단부로부터 제2 단부까지 샤프트를 따라 디스크에서 디스크로 가열된 유체의 유동을 가능하게 해 주고, 상기 와이퍼 튜브는 내측 챔버 벽에 근접하게 위치하여, 애지테이터가 제1 방향으로 회전될 때 물질이 닦여지고 휘저어지고;
    애지테이터 회전의 제2 방향으로 각각의 와이퍼 튜브에서 예각으로 뻗어있는 경사진 컨베이어 바를 포함하고 있고;
    각각의 디스크는 개방된 웨지형상 섹터를 형성하고 있는 방사상 벽을 가지고 있고, 섹터는 샤프트를 따라 분할되어 있고, 연결 아암이 방사상 벽과 정렬되어 있어 애지테이터가 제2 방향으로 회전할 때 컨베어어 바아가 건조된 물질을 섹터를 통해 미는 것을 특징으로 하는 탈수장치.
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