KR100490051B1 - 유기성폐기물 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성폐기물 건조장치를 개시한다. 본 발명은 일단에 폐기물 배출구를 갖는 외부드럼 및 외부드럼내에 동심으로 지지되고 개방된 양단이 외부드럼의 양단과 각각 간격을 유지하는 내부드럼과, 각 드럼의 내주에 매트릭스상으로 배열되며 서로 반대방향을 향하도록 경사 설치된 다수의 폐기물 이송유도용 리프터와, 외부드럼의 타단을 관통하여 내부드럼내로 소정길이 진입하며 그에 동심으로 지지되는 열풍유도관으로 이루어져 회전되는 건조드럼유닛; 열풍유도관의 외측단에 출구가 연결되는 연소챔버와, 연소챔버에 장착되어 화염을 발생시키는 버너를 갖는 열풍발생기; 연소챔버에서 대기로 전도되는 방출열에 의해 공기를 예열하여 버너로 공급해주는 연소공기 예열수단; 열풍의 진행방향에 대향하여 내부드럼의 일단으로 건조될 폐기물을 투입시키는 폐기물 투입수단; 열풍이 내부드럼을 통과하여 내·외부드럼 사이로 흐르도록 열풍을 유도하면서 폐기물의 건조시 발생된 증기를 외부로 배출시키는 배기유닛; 건조드럼유닛을 회전시키는 드럼구동수단;을 포함한다.

본 발명은 저소비 에너지로 높은 건조효율을 얻을 수 있으면서 장치의 크기를 대폭 축소하여 설치면적을 최소화할 수 있게 된다.

Description

유기성폐기물 건조장치{Drying apparatus for organic waste}

본 발명은 음식물쓰레기나 슬러지(sludge) 등과 같은 유기성폐기물을 건조하는 장치에 관한 것으로서, 특히 회전형 열풍건조방식에서 유기성폐기물과 열풍의 진행방향을 서로간에 향유(向流)시키고 열풍발생로의 폐열에 의해 공기를 적절히 예열하여 버너에 공급함으로써 높은 함수율(含水率)을 갖는 유기성폐기물을 저소비 에너지에 의해 효과적으로 건조시킬 수 있도록 된 유기성폐기물 건조장치에 관한 것이다.

최근 산업사회의 발달에 따라 대량으로 발생되는 각종 폐기물의 처리가 심각한 사회문제로 대두되고 있으며, 이 중 음식물쓰레기나 오니 또는 슬러지와 같은 유기성폐기물의 처리에 많은 곤란을 겪고 있다. 특히, 생활환경이 부유해지면서 음식물쓰레기의 배출량이 크게 증가되어 그의 효율적인 처리에 많은 관심과 연구가 진행되고 있다.

음식물쓰레기는 대체로 많은 수분(약 75%이상)을 함유하고 있는 유기성으로 쉽게 썩기 때문에 그대로 매립될 경우 침출수(浸出水)에 의한 토질오염과 지하수오염 등 심각한 환경오염을 유발하고 방대한 매립부지를 필요로 할 뿐 아니라, 소각도 어려워 그 처리의 심각성이 매우 높다.

이에 따라 음식물쓰레기를 가축용 사료 또는 토양개선용 퇴비 등으로의 재활용이 활발하게 추진되고 있는데, 이를 위해서는 무엇보다 음식물쓰레기가 함유하고 있는 수분의 감량화가 선행되지 않으면 안 된다.

한편, 이를 위해 다양한 형태의 유기성폐기물 건조장치들이 제시되어 있으며, 예를 들어 대한민국 실용신안공개번호 제1999-0036907호와, 특허등록번호 제00316150호 및 실용신안등록번호 제0254366호를 들 수 있다.

실용신안공개번호 제1999-0036907호는, 쓰레기가 투입 이송되는 원통드럼의 내부에 연소실과 열풍분사관을 설치하고 원통드럼을 회전시키면서 건조함으로써 쓰레기가 버너의 화염에 직접 닿아 타는 것을 방지함과 아울러 뜨거운 연소가스가 쓰레기와 함께 원통드럼을 통과함으로써 적은 열량으로 높은 건조효과를 얻을 수 있도록 되어 있다.

그러나 이 기술은 건조가 이루어지는 원통드럼이 단일몸체로 이루어져 있어 쓰레기를 충분히 건조시키기 위해서는 원통드럼을 길게 구성할 수밖에 없고, 이에 따라 장치가 커져 상당한 설치면적이 요구되는 문제가 있다. 특히, 쓰레기의 이송방향과 열풍의 진행방향이 동일하여 양자간에 병류(竝流)식 열교환이 이루어지는 바, 어느 정도 이상의 건조효율을 기대하기 어려웠다.

특허등록번호 제0316150호는, 쓰레기가 투입 이송되는 건조로를 동심으로 설치되는 3개의 쉘(shell)로 구성하여 모터에 의해 회전시키고, 인너쉘의 일단에 열풍기와 호퍼를 연결하여, 호퍼를 통해 인너쉘로 투입된 쓰레기가 각 쉘을 열풍과 함께 지그재그 상으로 순차적으로 통과하면서 건조되도록 되어 있다.

그런데, 이러한 건조장치는 건조로의 길이를 크게 단축하여 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있어 설치면적을 최소화할 수 있으면서 건조효율의 향상도 기대할 수는 있으나, 쓰레기와 열풍이 동일방향으로 진행하여 양자가 병류식 열교환을 이루게 되어 건조효율의 극대화는 달성하기 어렵다. 또한, 열풍기가 상온의 공기를 그대로 사용하기 때문에 건조효율에 비해 연료소비량이 많은 문제도 있다.

한편, 실용신안등록번호 제0254366호는 음식물쓰레기가 투입 이송되는 건조로를 일단에서 서로 연통하는 이중관으로 구성하여 회전시키고, 그 일단에는 내·외통에 동시에 연통되는 버너를, 타단에는 외통과 연통하는 배출수단 및 내통과 연통하는 호퍼를 각각 설치하여 쓰레기를 내통에서 외통으로 U턴시킴으로써 건조효율의 향상을 도모하고 있다.

그러나 이 같은 건조장치는 내통의 투입단이 폐쇄되어 있어 버너로부터 공급된 열풍이 내통에서 흐르지 못하고 정체되기 때문에 대부분의 열풍이 외통으로만 흐르게 되어 내통에서의 건조가 원활하지 못해 건조효과가 떨어지게 된다. 또한, 내통의 출구와 버너의 출구가 서로 대향하고 양자간에 외통으로의 통로가 형성되어 있어 내통에서 발생된 증기의 배출도 열풍에 막혀 용이하지 못하다.

뿐만 아니라 쓰레기와 열풍의 진행방향이 동일한 병류식 열교환이 일어나 건조효과가 떨어짐은 물론, 버너에 배기통이 설치되어 있어 버너에서 발생된 열이 건조로로 공급되는 도중에 외부로 누설되어 연료소모량이 많고 장치의 건조효율도 낮아지게 된다.

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 음식물쓰레기 등의 유기성폐기물 건조시 폐기물과 열풍의 진행방향을 서로 대향시킴과 함께 연소용 공기를 열풍발생로의 전도손실열로 예열하여 버너에 공급함으로써 에너지 소비는 최소화시키면서 건조효율은 크게 향상시킬 수 있는 유기성폐기물 건조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 건조효율은 향상시킬 수 있으면서도 건조드럼의 길이를 단축하여 설치면적을 최소화할 수 있는 유기성폐기물 건조장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 유기성폐기물 건조장치는, 일단에 폐기물 배출구를 갖는 외부드럼 및 이 외부드럼내에 간격을 두고 동심으로 지지되고 개방된 양단이 외부드럼의 양단과 각각 간격을 유지하는 내부드럼과, 각 드럼의 내주에 매트릭스(matrix)상으로 배열되며 양자간에 반대방향을 향하도록 축방향을 따라 경사진 다수의 폐기물 이송유도용 리프터(lifter)와, 외부드럼의 타단을 관통하여 내부드럼내로 소정길이 진입하며 그에 동심으로 지지되는 열풍유도관으로 이루어져 회전되는 건조드럼유닛; 열풍유도관의 외측단에 출구가 연결되는 연소챔버(burning chamber)와, 이 연소챔버에 장착되어 그 내부에 화염을 발생시키는 버너를 갖는 열풍발생기; 연소챔버의 외주를 감싸도록 설치되고, 연소챔버에서 대기로 전도되는 방출열에 의해 공기를 예열하여 버너로 공급해주는 연소공기 예열수단; 열풍의 진행방향에 대향하여 내부드럼의 일단으로 건조될 폐기물을 투입시키는 폐기물 투입수단; 열풍이 내부드럼을 통과하여 외부드럼과 내부드럼 사이로 흐르도록 열풍기류를 유도하면서 폐기물의 건조시 발생된 증기를 외부로 배출시키는 배기유닛; 건조드럼을 소정방향으로 회전시키는 드럼 구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 연소공기 예열수단은, 연소챔버를 간격을 두고 감싸며 그 한쪽면에 다수의 공기유입구멍을 가지고 다른쪽에 공기배출구를 갖는 하우징과, 이 하우징의 내부에서 연소챔버를 감싸도록 일정간격으로 배치되며 몸체의 일부에 연소공기 유도용 노치(notch)를 갖는 다수의 방열핀(放熱 fin)과, 하우징의 공기배출구와 버너의 공기흡입구를 연결하는 연소공기 유도관으로 이루어진다.

이와 같은 본 발명은, 유기성폐기물의 이송방향과 열풍의 진행방향이 서로 대향하여 양자간에 향류(向流)식 열교환이 이루어질 뿐 아니라 외부드럼을 지나면서 열풍과 내부드럼으로부터의 전도열에 의해 건조되는 바, 폐기물을 용이하게 건조시킬 수 있게 된다.

또한, 열풍발생기에서 외부로 전도손실되는 폐열을 이용하여 연소용 공기를 예열한 뒤 버너에 공급하므로 연료의 소모를 줄일 수 있음은 물론, 건조드럼이 이중관 구조를 가져 장치의 크기를 크게 축소할 수 있게 된다.

그러므로 본 발명은 유기성폐기물 건조장치의 건조효율과 신뢰성 향상 및 에너지 절감과 설치면적 축소 등에 큰 효과를 발휘한다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도1 및 도11에서, 본 발명에 의한 유기성폐기물 건조장치는, 투입된 폐기물을 소정방향으로 회전 이송시키면서 건조하는 건조드럼유닛(10)과, 이 건조드럼유닛(10)의 내부에 음식물쓰레기 등의 건조할 유기성폐기물을 투입하는 폐기물 투입수단(20)과, 폐기물의 이송방향에 대향하도록 건조드럼유닛(10)의 내부에 열풍을 공급하는 열풍발생기(30)와, 건조드럼유닛(10)을 회전시키는 드럼 구동수단(40)과, 연소에 필요한 공기를 열풍발생기(30)의 폐열로 예열하여 공급하는 연소공기 예열수단(50) 및 건조드럼유닛(10)내에서 열풍기류의 흐름을 유도하면서 폐기물의 건조시 발생된 증기를 외부로 배출시키기 위한 배기유닛(60)으로 구성된다.

건조드럼유닛(10)은 외부드럼(11)과, 이 외부드럼(11)의 내부에 간격을 두고 동심으로 지지되는 내부드럼(12) 및 내부드럼(12)내에 그 한쪽 단부로부터 소정길이만큼 진입하여 내부드럼(12)과 간격을 두고 동심으로 지지되어 열풍발생기(30)에서 발생된 열풍을 내부드럼(12)으로 안내하는 열풍유도관(14)으로 이루어지고, 수평으로 설치되어 회전된다.

외부드럼(11)의 외주에는 대기로의 전도에 의한 열손실을 줄이기 위해 단열재(11a)가 시공되고, 그의 양 단부에는 외부드럼(11)을 폐쇄하기 위한 후드(hood: 17a)(17b)가 각각 장착된다. 한쪽 후드(17a)의 중앙에는 건조될 폐기물을 투입하기 위한 폐기물 투입구멍이 형성되고, 그 하부에는 건조된 폐기물이 배출되는 폐기물배출구가 형성된다. 다른쪽 후드(17b)의 중앙에는 열풍을 공급하기 위한 열풍공급구멍이 형성된다.

한편, 한쪽 후드(17a)의 폐기물배출구 하부에는 그로부터 배출된 건조된 폐기물을 후송하기 위한 배출스크루컨베이어(70)가 위치된다.

내부드럼(12)은 그와 외부드럼(11) 사이에 방사상으로 배치되는 다수의 서포트(13)에 의해 외부드럼(11)에 지지된다. 이러한 서포트(13)는 내부드럼(12)의 길이방향을 따라 적정간격으로 배치된다.

내부드럼(12)은 양단이 개방되고, 외부드럼(11)보다 짧은 길이로 구성되어 그 양단이 외부드럼(11)의 대응하는 단부와 각각 적당한 간격을 유지함으로써 양 단부 모두에서 외부드럼(11)과 완전히 연통한다. 이는 폐기물과 열풍이 내부드럼 (12)을 서로 대향하여 통과한 뒤, 외부드럼(11)으로 이동하여 외부드럼(11)을 통과하도록 하기 위함이다.

따라서 내부드럼(12)과 외부드럼(11)의 양 단부간의 간격은 폐기물이 이동되는 쪽이 열풍이 이동되는 쪽보다 상대적으로 넓게 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 도2 내지 도6b에 도시한 바와 같이 외부드럼(11)과 내부드럼(12)의 내주에는 건조드럼유닛(10)의 회전에 의해 폐기물을 교반하면서 소정방향으로 이송시키는 다수의 리프터(18)(19)들이 돌출되도록 설치된다. 각 리프터(18)(19)들은 매트릭스상으로 배열되어 축방향에 대해 적정각도로 경사지게 설치된다.

그런데, 폐기물은 외부드럼(11)과 내부드럼(12)에서 서로 반대 방향으로 이동되어야 하는 바, 도6a 및 도6b에 잘 도시된 바와 같이 각각의 내주에 구비된 리프터(18)(19)들은 서로 반대방향을 향해서 경사지도록 배치된다.

이러한 리프터(18)(19)들은 여러 가지 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어 도7a에 나타낸 바와 같이 단순한 판상으로 구성되거나 또는 도7b 및 도7c에 나타낸 바와 같이 폐기물을 보다 용이하게 훑어줄 수 있도록 선단에 훑기부(18a,19a)를 절곡 형성하여 구성될 수도 있는데, 바람직하기로는 이들이 적정형태로 혼합 배치된다.

열풍유도관(14)은 열풍발생기(30)에서 발생된 열풍이 내부드럼(12)을 통해 외부드럼(11)으로 U턴하여 흐를 수 있도록 열풍을 내부드럼(12)으로 유도하는 것으로, 열풍의 원활한 흐름을 위해 내부드럼(12)내에 적절히 진입한다.

한편, 열풍발생기(30)에서 발생된 열풍은 약 700∼800℃의 상당한 고온인 바, 열풍유도관(14)은 벌겋게 달구어지게 되며, 이에 따라 내부드럼(12)을 따라 이동되는 폐기물이 교반작용에 의해 그 표면에 직접 닿을 경우 열풍유도관(14)에 고온 열부식이 발생됨은 물론 표면에 탄화부착현상이 발생될 수 있다. 따라서 열풍유도관(14)은 내열 및 내식성이 우수한 재료로 이루어지면서 그 내주에 내화단열재 (14a)가 시공되는 것이 바람직하다.

또한, 열풍유도관(14)은 고온에 의해 열팽창이 발생되므로 열팽창에 의한 손상을 방지하면서 동심을 유지할 수 있도록 내부드럼(12)에 대해 팽창흡수구조로 지지되는 것이 바람직하다.

이를 위해 열풍유도관(14)은 예컨대 도3 내지 도5에 도시한 바와 같이, 자유단부에 반경방향으로 장공(15a)을 갖는 복수의 스프링판(15)을 내부드럼(12)의 내주에 방사상으로 배열 고정하고, 열풍유도관(14)의 외주에 연결핀(16a)을 갖는 브래킷(16)을 설치하여 연결핀(16a)을 스프링판(15)의 장공(15a)에 슬라이딩 가능하도록 결합함으로써 내부드럼(12)에 지지된다.

폐기물 투입수단(20)은 도1에 나타낸 바와 같이 호퍼(21)와, 이 호퍼(21)에 투입된 건조할 폐기물을 내부드럼(12)의 열풍배출단부 쪽에 투입시키는 투입스크루컨베이어(22)로 이루어진다. 투입스크루컨베이어(22)는 그 배출단부가 건조드럼유닛(10)의 한쪽 후드(17a)에 구비된 폐기물투입구멍을 통해 내부드럼(12)내로 적절히 진입된다.

열풍발생기(30)는 도8에 잘 도시된 바와 같이 연소챔버(31)와, 이 연소챔버 (31)의 후단에 장착되어 연소챔버(31)내에 화염을 발생시키는 버너(36)로 구성된다. 연소챔버(31)의 내주에는 내화단열재(32)가 시공되고, 그 일단에서 돌출된 열풍배출구(33)는 건조드럼유닛(10)의 다른쪽 후드(17b)에 구비된 열풍공급구멍을 통해서 건조드럼유닛(10)의 열풍유도관(14) 외측단에 연결된다.

그런데, 건조드럼유닛(10)의 열풍유도관(14)은 회전되는데 반해 열풍발생기 (30)는 고정되어 있기 때문에 양자는 고온의 열풍이 누설되지 않는 로터리조인팅 (rotary jointing)이 요구된다.

이에 따라 건조드럼유닛(10)의 열풍유도관(14)과 열풍발생기(30)의 열풍배출구(33)는 예를 들어 도3에 잘 도시된 바와 같이, 자유단에 열팽창을 고려하여 열풍유도관(14)의 내경보다 작은 외경의 플랜지(34a)를 갖는 연결관(34)을 열풍배출구 (33)의 선단에 장착하여 이를 열풍유도관(14)의 내부에 끼운 뒤, 열풍유도관(14)의 외측단에 연결관(34)의 외경보다 큰 내경을 갖는 독립 구성된 링플랜지(35)를 볼트 (35a)로 체결함으로써 연결한다.

이때, 연결관(34)의 선단부는 열풍유도관(14)내로 일정길이 진입하여 두 플랜지(34a)(35)간에 공간이 형성됨으로써 연결관(34)을 통해 열풍유도관(14)으로 불어넣어지는 열풍의 정압(+)에 의한 누설이 방지됨과 아울러 외부의 기류유입도 효과적으로 방지된다.

즉, 각 플랜지(34a)(35)들은 고온의 열풍에 의해 팽창됨으로써 열풍유도관 (14)의 내주와 연결관(34)의 외주에 밀착되고, 이에 따라 양자간의 공간이 밀폐되어 차단층으로 기능하게 됨으로써 고온 열풍의 누설과 상온기류의 유입이 방지되는 것이다.

드럼 구동수단(40)은 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 회전축에 구동스프로킷휠(sprocket wheel:42)을 갖는 모터(41)와, 건조드럼유닛(10)의 외부드럼(11)의 외주에 설치되어 구동스프로킷휠(42)과 체인(44)으로 연결되는 종동스프로킷휠(43) 및 외부드럼(11)의 길이방향을 따라 적정간격으로 배치되어 건조드럼유닛(10)의 회전을 안내지지하는 복수의 회전지지유닛(45)으로 이루어진다.

회전지지유닛(45)은 외부드럼(11)의 외주에 돌출되게 장착되는 타이어(tire: 46)와, 프레임(48)에 회전 가능하게 지지되어 타이어(46)에 구름 접촉하는 2개의 지지롤러(47)로 구성된다.

연소공기 예열수단(50)은 도8에 도시한 바와 같이 열풍발생기(30)의 연소챔버(31)를 간격을 두고 감싸도록 설치되는 하우징(51)과, 이 하우징(51)의 내부에서 연소챔버(31)를 일정간격을 두고 감싸도록 설치되어 유입공기와 열교환되는 다수의 방열핀(54) 및 하우징(51)에서 가열된 예열공기를 열풍발생기(30)의 버너(36)로 유도하는 연소공기 유도관(55)으로 이루어진다.

하우징(51)의 전면에는 도9에 나타낸 바와 같이 다수의 공기유입구멍(52)이 적정각도 간격으로 형성되고, 하우징(51)의 후단쪽 외주에는 연소공기 유도관(55)의 일단이 연결되는 예열공기배출구(53)가 형성된다.

방열핀(54)은 도10에 나타낸 바와 같이, 링형의 몸체 일부분이 절제되어 형성된 노치(54a)를 갖는 대략 C링의 형태를 취하며, 열전도율이 우수하면서도 내열성이 좋은 재료로 구성된다. 노치(54a)는 하우징(51)의 공기유입구멍(52)으로 들어온 외부공기가 하우징(51)의 내부를 흐르도록 안내하는 유로로 기능한다.

이에 따라 방열핀(54)들은 그 노치(54a)가 인접하는 방열핀(54)의 노치(54a)와 어긋나도록, 바람직하기로는 인접하는 방열핀(54)들의 노치(54a)가 서로 180°로 배치되도록 서로 교호적으로 배치된다. 이는 하우징(51)내로 유입된 외부공기가 방열핀(54)들에 의해 구획된 하우징(51)의 내부공간을 완전히 경유하면서 충분히 열교환한 뒤 후속하는 공간으로 이동되도록 하기 위함이다.

배기유닛(60)은 도11에 도시된 바와 같이, 배기덕트(61)와, 이 배기덕트(61)의 출구쪽에 설치되는 배기팬(62)과, 배기덕트(61)의 입구쪽에 연결되고 선단부가 다른쪽 후드(17b)를 관통하여 건조드럼유닛(10)내로 진입함으로써 폐기물의 건조시에 발생된 증기를 외부로 유인해내는 유인덕트(63)로 이루어진다.

유인덕트(63)는 선단부가 내부드럼(12)과 외부드럼(11) 사이에 일정길이만큼 진입하여 외부드럼(11)의 열풍배출단쪽에 부압(-)을 형성함으로써 내부드럼(12)으로 공급된 열풍이 그를 통과한 후 외부드럼(11)으로 U턴하여 흐를 수 있도록 유도하는 제1유인덕트(64)와, 선단이 내부드럼(12)의 열풍공급단쪽을 향하도록 내·외부드럼(12)(11) 및 후드(17b)가 이루는 공간에 위치되어 내부드럼(12)에서 발생된 증기와 내부드럼(12)에서 외부드럼(11)으로 떨어지는 폐기물로부터 발생된 증기를 흡입하는 제2유인덕트(65)로 이루어진다.

바람직하기로 이러한 제1 및 제2유인덕트(64)(65)에는 필요에 따라 유로의 크기를 조절하여 건조상태에 따라 증기의 배출량을 조절할 수 있도록 댐퍼(66)(67)가 각각 구비된다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 유기성폐기물 건조장치의 작동에 대하여 설명하기로 한다.

장치를 가동시키면, 드럼 구동수단(40)의 모터(41)에 의해 구동스프로킷휠 (42)이 회전되고, 이에 따라 구동스프로킷휠(42)과 체인(44)으로 연결된 종동스프로킷휠(43)이 동 방향으로 회전됨으로써 건조드럼유닛(10)이 소정방향으로 회전된다. 이때, 내부드럼(12)과 열풍유도관(14)은 외부드럼(11)에 동심으로 지지되어 있으므로 함께 회전된다.

이와 동시에, 액체 또는 가스연료를 열원으로 하는 버너(36)가 점화되어 연소챔버(31)내에 화염이 발생됨으로써 고온(700∼900℃)의 열풍이 생성된다. 이때, 버너(36)로 유입되는 연소용 외부공기는 연소챔버(31)를 감싸도록 설치된 연소공기 예열수단(50)을 거치면서 충분히 가열된 상태로 공급된다.

버너(36)가 가동되면, 상온의 외부공기가 연소공기 예열수단(50)의 하우징 (51) 한쪽에 형성된 공기유입구멍(52)을 통해 흡입된 후 방열핀(54)의 노치(54a)를 통해 연소챔버(31)의 외주를 골고루 지나면서 그로부터 방산되는 열에 의해 가열되고, 이에 따라 대략 60∼70℃정도로 예열된 상태에서 연소공기 유도관(55)을 통해 버너(36)로 공급되게 된다. 따라서, 버너(36)의 연료소모량이 그만큼 줄어들게 된다.

열풍발생기(30)에서 생성된 열풍은 건조드럼유닛(10)의 열풍유도관(14)을 통해 그 내부드럼(12)의 내부로 공급되고, 이와 같이 내부드럼(12)으로 공급된 열풍은 배기팬(62)과 제1유인덕트(64)에 의해서 내부드럼(12)을 통과한 후 회절되어 외부드럼(11)내를 흐르게 된다.

즉, 내부드럼(12)은 외부드럼(11)보다 짧게 구성되어 그 양단과 외부드럼 (11)의 대응 단부간에는 일정한 간격이 유지되어 있고, 배기유닛(60)의 제1유인덕트(64)는 열풍발생기(30)쪽의 내·외부드럼(12)(11) 사이에 적절히 진입되어 그곳에 배기팬(62)에 의해 부압이 형성되는 바, 내부드럼(12)으로 공급된 열풍이 내부드럼(12)을 통과한 후 외부드럼(11)으로 U턴하여 흐르게 되는 것이다.

이때, 내부드럼(12)의 반대쪽 단부도 개방되어 있고 그와 대향하여 제2유인덕트(65)가 위치하지만, 열풍은 내부드럼(12)에 충분한 깊이로 진입되어 있는 건조드럼유닛(10)의 열풍유도관(14)에 의해 내부드럼(12)의 깊숙한 위치에 공급되므로 역류없이 내부드럼(12)과 외부드럼(11)을 순차적으로 흐르게 된다.

한편, 열풍유도관(14)으로 고온의 열풍이 지나게 되면, 열풍유도관(14)은 700∼800℃에 달하는 열풍에 의해 벌겋게 달아오르면서 열팽창하게 되는데, 본 발명의 열풍유도관(14)은 내부드럼(12)의 내주에 고정된 스프링판(15)의 반경방향 장공(15a)에 연결핀(16a)으로 지지되어 있으므로 도5에 가상선으로 도시한 바와 같이 연결핀(16a)이 장공(15a)을 따라 이동됨으로써 열팽창이 효과적으로 흡수되어 그로 인한 손상이 방지되면서 동심지지상태를 유지할 수 있게 된다.

이 상태에서, 열풍발생기(30)의 반대쪽에 위치한 폐기물 투입수단(20)의 호퍼(21)에 음식물쓰레기 등의 건조할 폐기물을 투입하면, 폐기물은 호퍼(21)의 하부에 설치된 폐기물 투입스크루컨베이어(22)를 따라 내부드럼(12)의 열풍공급단 반대쪽 단부에 투입된다.

내부드럼(12)에 투입된 폐기물은 도2에 나타낸 바와 같이, 회전하는 건조드럼유닛(10)에 의해 골고루 교반되면서 열풍발생기(30)쪽, 즉 열풍의 진행방향에 대향하여 그와 반대방향으로 이송되면서 마주 진행하는 열풍에 의해 신속한 예열 및 건조가 이루어진다.

이를 보다 상세히 설명하면, 내부드럼(12)의 내주에는 다수의 리프터(19)들이 적절히 경사지도록 매트릭스상으로 구비되어 있는 바, 내부드럼(12)의 회전으로 리프터(19)들이 폐기물을 퍼올리게 되고, 이렇게 리프터(19)에 실려진 폐기물이 리프터(19)의 경사를 따라 미끄러짐으로써 점진적으로 이송되게 된다. 이와 동시에, 폐기물을 퍼올린 리프터(19)가 내부드럼(12)의 회전으로 일정레벨위치에 도달되면 퍼올려진 폐기물이 자중에 의해 리프터(19)로부터 낙하됨으로써 골고루 교반되어 폐기물의 전 부분이 균일하게 열풍에 노출된다.

따라서, 초기 투입된 폐기물이 위와 같이 교반 이송되면서 열풍유도관(14)에서 토출된 고온의 건조한 열풍과 예열기간에 만나게 됨은 물론, 특히 양자가 대향하면서 진행하여 열교환효율이 우수한 향류식 열교환이 이루어지므로 짧은 구간에서 신속하게 증발온도에 도달하게 되는 것이다.

그리고 증발온도에 도달한 폐기물이 내부드럼(12)의 열풍진행구간을 지나 열풍유도관(14) 설치구간을 지날 때에는 폐기물이 열풍유도관(14)의 표면에서 방산되는 전도열 및 리프터(19)의 교반에 의해서 열풍유도관(14)의 표면과 적절히 접촉하면서 증발열을 흡수하여 표면건조(증발)가 이루어지게 된다.

이때, 열풍유도관(14) 역시 내부드럼(12)과 함께 회전되므로 교반 이송되는 폐기물은 열풍유도관(14)에 머무르지 않고 미끄러지게 되어 열풍유도관(14)의 표면에 고온 열부식이나 탄화부착과 같은 불리한 현상은 발생되지 않는다.

이어서, 내부드럼(12)을 통과한 폐기물은 그 폐기물출구단과 이에 대응하는 외부드럼(11)의 단부 사이에 마련된 공간을 통해 외부드럼(11)으로 떨어지게 되고, 외부드럼(11)으로 낙하된 폐기물은 외부드럼(11)의 회전에 의해 호퍼(21)쪽으로 교반되면서 이송된다.

즉, 외부드럼(11)의 내주에는 내부드럼(12)의 리프터(19)와 반대방향으로 경사지도록 리프터(18)들이 매트릭스상으로 돌출되어 있는 바, 전술한 내부드럼(12)에서와 마찬가지로 회전되는 리프터(18)들에 의해 폐기물이 내부드럼(12)에서의 이송과 반대방향을 향해 교반되면서 점진적으로 이송되는 것이다.

이와 같이 외부드럼(11)을 지나는 동안 폐기물은, 내부드럼(12)에서 초기 투입된 폐기물을 증발온도로 예열시킨 후 외부드럼(11)내를 지나는 열풍과 내부드럼 (12)의 표면에서 방산되는 전도열에 의해 일부의 증발기간(표면건조)과 감율기간(내부건조)을 거치면서 완전건조가 진행되게 된다.

즉, 내부드럼(12)의 표면은 그 내부를 흐르는 고온의 열풍과 증발열에 의해 일정한 온도가 유지되는 바, 폐기물은 외부드럼(11)의 내부에 부착된 리프터(18)들에 의해 교반 이송되면서 내부드럼(12)의 표면과 접촉되면서 전도수열방식으로 열을 흡수함과 동시에 제1유인덕트(64)에 의해 외부드럼(11)으로 유도되어 폐기물의 이송방향과 대향하여 흐르는 열풍과의 접촉으로 증발과 감율이 촉진되어 완전히 건조되는 것이다.

이와 같이 건조드럼유닛(10)의 내부드럼(12)과 외부드럼(11)을 순차적으로 지나면서 건조된 폐기물은 한쪽 후드(17a)의 폐기물배출구를 통해 그 하부에 부착된 배출스크루컨베이어(70)로 떨어져 후송된다.

한편, 폐기물이 예열, 증발, 감율기간을 거쳐 건조되면서 발생된 증기는 건조드럼유닛(10)의 열풍발생기(30)쪽 단부에 설치된 배기유닛(60)에 의해 외부로 용이하게 유도 배출된다.

내부드럼(12)의 내부에서 발생된 증발기류와 내부드럼(12)에서 외부드럼(11)으로 떨어지는 폐기물에서 발생된 증발기류는 내부드럼(12)의 폐기물 배출단에 대향하도록 설치된 배기유닛(60)의 제2유인덕트(65)로 흡입되어 배기덕트(61)를 통해 외부로 배출되고, 외부드럼(11)내에서 발생된 증발기류는 내부 및 외부드럼(12) (11) 사이의 한쪽 단부에 진입되어 있는 제1유인덕트(64)를 통해 배출된다.

이때, 제1 및 제2유인덕트(64)(65)로 흡입되는 기류의 양은 건조상태에 따라 그들에 각각 구비된 댐퍼(66)(67)에 의해서 적절히 조절된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 유기성폐기물 건조장치에 의하면, 건조할 폐기물과 열풍이 서로 대향되게 흘러 양자간에 향류식 열교환이 이루어질 뿐 아니라 외부드럼을 지나면서 열풍과 내부드럼으로부터의 전도수열방식에 의한 건조가 병행되므로 종래에 비해 폐기물을 용이하게 건조시킬 수 있게 된다.

또한, 열풍발생기에서 외부로 전도손실되는 폐열을 이용하여 연소용 공기를 예열한 뒤 버너에 공급하므로 연료의 소모를 줄일 수 있음은 물론이고, 예열수단이 열풍발생기의 표면을 감싸고 있으므로 자칫 운전자 등이 부주의로 접촉되더라도 심한 화상이 방지된다.

더욱이, 건조드럼이 다중관 구조를 가져 충분한 건조로를 구성할 수 있으면서 장치의 크기를 대폭 축소할 수 있어 설치면적도 최소화할 수 있게 된다.

그러므로 본 발명은 유기성폐기물 건조장치의 건조효율과 신뢰성 향상 및 에너지 절감과 설치면적 축소 등에 크게 기여하는 우수한 효과가 있다.

도1은 본 발명에 의한 유기성폐기물 건조장치를 개략적으로 나타낸 부분절단 정면도,

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도3은 본 발명 건조장치의 건조로를 나타낸 단면도,

도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도5는 도4의 Ⅴ를 따라 취한 발췌 측면도,

도6은 본 발명 건조장치의 건조로의 내부실린더를 발췌하여 나타낸 전개도,

도7a 내지 도7c는 건조로의 이송탭들을 나타낸 사시도들,

도8은 본 발명 건조장치의 열풍발생로를 나타낸 단면도,

도9는 도8의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도,

도10은 도8의 Ⅹ-Ⅹ선 단면도,

도11은 본 발명 건조장치의 배기유닛을 나타낸 평면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 건조드럼유닛 11: 외부드럼

12: 내부드럼 14: 열풍유도관

15: 스프링판 15a: 장공

16a: 연결핀 17a,17b: 후드

18,19: 리프터 20: 폐기물 투입수단

30: 열풍발생기 31: 연소챔버

36: 버너 40: 드럼 구동수단

50: 연소공기 예열수단 51: 하우징

52: 공기유입구멍 54: 방열핀

54a: 노치 60: 배기유닛

62: 배기팬 64,65: 제1 및 제2유인덕트

66,67: 댐퍼

Claims (7)

1. 일단에 폐기물 배출구를 갖는 외부드럼 및 이 외부드럼내에 간격을 두고 동심으로 지지되고 개방된 양단이 외부드럼의 양단과 각각 간격을 유지하는 내부드럼과, 상기 각 드럼의 내주에 매트릭스상으로 배열되며 양자간에 반대방향을 향하도록 축방향을 따라 경사진 다수의 폐기물 이송유도용 리프터와, 상기 외부드럼의 타단을 관통하여 내부드럼내로 소정길이 진입하며 그에 동심으로 지지되는 열풍유도관으로 이루어져 회전되는 건조드럼유닛;

   상기 열풍유도관의 외측단에 출구가 연결되는 연소챔버와, 이 연소챔버에 장착되어 그 내부에 화염을 발생시키는 버너를 갖는 열풍발생기;

   상기 연소챔버의 외주를 감싸도록 설치되고, 연소챔버에서 대기로 전도되는 방출열에 의해 공기를 예열하여 상기 버너로 공급해주는 연소공기 예열수단;

   상기 열풍의 진행방향에 대향하여 상기 내부드럼의 일단으로 건조될 폐기물을 투입시키는 폐기물 투입수단;

   상기 열풍이 내부드럼을 통과하여 외부드럼과 내부드럼 사이로 흐르도록 열풍기류를 유도하면서 폐기물의 건조시 발생된 증기를 외부로 배출시키는 배기유닛;

   상기 건조드럼을 소정방향으로 회전시키는 드럼 구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 건조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연소공기 예열수단은,

   상기 연소챔버를 간격을 두고 감싸며 그 한쪽면에 다수의 공기유입구멍을 가지고 다른쪽에 공기배출구를 갖는 하우징과, 이 하우징의 내부에서 상기 연소챔버를 감싸도록 일정간격으로 배치되며 몸체의 일부에 연소공기 유도용 노치를 갖는 다수의 방열핀과, 상기 하우징의 공기배출구와 버너의 공기흡입구를 연결하는 연소공기 유도관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 건조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 열교환핀은, 대략 C형으로 구성되어 각각의 노치가 서로 엇갈리도록 배열되는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 건조장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기유닛은,

   배기덕트와, 이 배기덕트의 출구쪽에 설치되는 배기팬과, 상기 배기덕트의 입구쪽에 각각 연결되며 선단부가 상기 내부드럼과 외부드럼간에 그 타단쪽에서 적정깊이 진입하는 제1유인덕트 및 선단이 상기 내부드럼의 타단을 향하도록 위치되는 제2유인덕트로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 건조장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2유인덕트에 기류의 양을 조절하기 위한 댐퍼가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 건조장치.
6. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 건조드럼유닛의 열풍유도관은, 반경방향으로 장공을 가지고 내부드럼의 내주에 방사상으로 고정되는 복수의 스프링판과, 열풍유도관의 외주에 고정되어 상기 지지판의 장공에 이동 가능하게 끼워지는 연결핀에 의해 내부드럼에 지지되어 열팽창을 보상하도록 된 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 건조장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소챔버의 출구 선단에 상기 열풍유도관의 내경보다 작은 외경을 갖는 플랜지를 설치하여 열풍유도관내에 끼우고, 상기 열풍유도관의 외측 선단에 연소챔버의 출구 외경보다 큰 내경을 갖는 링플랜지를 체결하여 열풍발생기를 건조드럼유닛에 연결하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 건조장치.