KR100795347B1

KR100795347B1 - 진공발생분사기와 스핀관건조유닛과 이들이 구비되는슬러지 건조시스템 및 그 건조방법

Info

Publication number: KR100795347B1
Application number: KR1020070041997A
Authority: KR
Inventors: 최송식
Original assignee: 최송식
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2008-01-17

Abstract

본 발명은 진공발생분사기와 스핀관건조유닛과 이들이 구비되는 슬러지 건조시스템 및 그 건조방법에 관한 것으로서, 특히, 슬러지가 투입되는 슬러지호퍼; 투입된 슬러지를 이동시키는 이송건조스크류관과, 이송되는 슬러지의 예열을 위해 이송건조스크류관을 감싸는 예열챔버로 구성되는 예열스크류부; 예열스크류부로부터 정량의 슬러지를 이동시키기 위한 정량유닛; 정량유닛에서 유입된 슬러지가 미립자로 파쇄되어 분사되도록 압축공기를 발생시키는 고압송풍기가 구비되는 진공발생분사기; 진공발생분사기에서 분사된 미립자 슬러지를 건조시키면서 이송시키기 위한 스핀파이프와, 이송중인 슬러지가 스핀파이프 외부로 열전도손실을 보완해 주기위하여 히트가 설치된 스핀파이프를 감싸는 스핀관보온챔버로 구성되는 스핀관건조유닛; 및, 스핀관건조유닛에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 분리되도록 스핀파이프과 연통되는 사이클론을 포함하는 구성 및 이를 이용한 건조방법으로, 슬러지에 대한 건조가 효과적으로 이루어지고 건조된 슬러지를 화석연료로써 사용 가능한 특징이 있다.

슬러지, 고압송풍기, 노즐, 디퓨져

Description

진공발생분사기와 스핀관건조유닛과 이들이 구비되는 슬러지 건조시스템 및 그 건조방법{Ejector, spin pipe dry unit, dry system having these for sludge and, drying method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템을 도시한 구성도.

도 2는 본 발명의 변형예에 따른 슬러지 건조시스템을 도시한 구성도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬러지 건조시스템을 도시한 구성도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬러지 건조시스템을 도시한 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 진공발생분사기를 도시한 구성도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛을 도시한 분해 사시도 및 결합 사시도.

도 6c는 본 발명의 변형예에 따른 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛을 도시한 분해 사시도.

도 7은 본 발명의 따른 슬러지 건조방법을 도시한 블록도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※

100 : 슬러지호퍼 200 : 예열스크류부

210 : 이송건조스크류관 220 : 예열챔버

300 : 정량유닛 400 : 진공발생분사기

410 : 고압송풍기 500 : 스핀관건조유닛

510 : 스핀파이프 520 : 스핀관보온챔버

600 : 사이클론 700 : 습식접촉실

본 발명은 진공발생분사기와 스핀관건조유닛과 이들이 구비되는 슬러지 건조시스템 및 그 건조방법에 관한 것으로서, 노즐과 디퓨져 사이에 부압을 발생시켜 유입되는 슬러지를 미립자로 분사하는 동시에, 내면에 가이드날이 형성된 스핀파이프를 통해 슬러지를 건조시켜 효과적인 슬러지 건조가 이루어지도록 하는 진공발생분사기와 스핀관건조유닛과 이들이 구비되는 슬러지 건조시스템 및 그 건조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 상,하수도에서 발생하는 슬러지는 99%의 함수율을 가짐에 따라 고분자 응집제를 혼합한 슬러지를 벨트프레샤, 원심분리기 등과 같은 슬러지 처리장치를 통해 슬러지의 함수율을 83~87% 정도까지 낮춘 후, 소각, 매립, 해양 투기와 같은 방법에 의해 처리되어 왔다.

그러나, 이러한 종래의 슬러지 처리 방법은 슬러지를 매립하는 경우 세균 증식과 악취는 물론 매립장에서 발생되는 침출수에 의해 2차 오염이 발생되고, 슬러지를 해양 투기의 경우 인근 수자원이 오염되며, 슬러지를 소각하는 경우 물류비 및 소각비와 같은 고비용이 요구된다는 문제가 발생되었다.

그러므로 건조된 슬러지는 폐기물 차원으로 처리하는 것이 아니고 재활용 에너지인 화석연료로 활용하고져 한다.

본 발명의 목적은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬러지에 대한 건조가 효과적으로 이루어지고, 건조된 슬러지를 화석 연료로 재활용이 가능한 진공발생분사기와 스핀관건조유닛과 이들이 구비되는 슬러지 건조시스템 및 그 건조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템은 슬러지가 투입되는 슬러지호퍼; 투입된 슬러지를 이동시키는 이송건조스크류관과, 이송되는 슬러지의 예열을 위해 상기 이송건조스크류관을 감싸는 예열챔버로 구성되는 예열스크류부; 상기 예열스크류부로부터 정량의 슬러지를 이동시키기 위한 정량유닛; 상기 정량유닛에서 유입된 슬러지가 미립자로 파쇄되어 분사되도록 압축공기를 발생시키는 고압송풍기가 구비되는 진공발생분사기; 상기 진공발생분사기에서 분사된 미립자 슬러지를 이송시키기 위한 스핀파이프와, 이송중인 슬러지가 스핀파이프 외부로 열전도 손실을 보완해 주기위하여 히트가 설치된 스핀파이프를 감싸는 스핀관 보온챔버로 구성되는 스핀관보온챔버; 및, 상기 스핀관건조유닛에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 분리되도록 상기 스핀파이프과 연통되는 사이클론을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 진공발생분사기는 슬러지호퍼를 통해 유입된 슬러지를 건조시키기 위한 슬러지 건조시스템에 있어서, 압축공기가 발생되는 고압송풍기; 슬러지가 유입되는 관 형상의 이젝터유닛; 상기 이젝터유닛의 일단부에 위치하여 상기 고압송풍기로부터 공급되는 압축공기를 고속으로 분사하는 노즐; 상기 이젝터유닛의 타단부에 형성되어 흡입된 슬러지 및 압축공기를 외부로 배출하는 디퓨져; 및, 상기 노즐로 분사되는 고속의 압축공기에 의해 부압이 형성되도록 상기 노즐로부터 분사되는 고속의 압축공기를 통해 부압이 형성되도록 상기 노즐과 디퓨져 사이에 형성되는 부압실을 포함한다.

본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛은 슬러지호퍼를 통해 유입된 슬러지를 건조시키기 위한 슬러지 건조시스템에 있어서, 유입된 슬러지를 건조, 이송시키기 위한 스핀파이프와, 이송중인 슬러지가 보온, 건조되도록 상기 스핀파이프를 감싸는 스핀관보온챔버를 포함하고, 상기 스핀파이프에는 내면 길이방향을 따라 나선 형태의 가이드날이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슬러지 건조방법은 슬러지가 투입되는 슬러지 투입단계; 투입된 슬러지를 이동시키며 예열하는 슬러지 예열단계; 예열된 슬러지를 정량으로 분할하는 슬러지 정량 분리단계; 압축공기를 통해 정량 투입되는 슬러지를 미립자로 분사하는 슬러지 미립자 분사단계; 분사된 미립자 슬러지를 회전 이송시키며 슬 러지를 건조시키는 슬러지 건조단계; 증발된 슬러지를 사이클론 내벽에 충돌시켜 슬러지를 집진하고 수증기와 미세 슬러지를 분리하는 슬러지 집진단계; 및, 분리된 수증기가 액화 및 탈취되도록 물을 분사하는 슬러지 습식 접촉단계를 포함한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 변형예에 따른 슬러지 건조시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템은 슬러지가 투입되는 슬러지호퍼(100)와, 투입된 슬러지를 예열 및 이송시키기 위한 예열스크류부(200)와, 상기 예열스크류부(200)로부터 정량의 슬러지를 이동시키는 정량유닛(300)과, 정량 슬러지를 미립자로 파쇄하여 분사시키기 위한 진공발생분사기(400)와, 분사된 미립자 슬러지를 건조 및 이송시키기 위한 스핀관건조유닛(500) 및, 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지를 분리시키기 위한 사이클론(600)을 포함하는 구조이며, 이때, 상기 사이클론(600)에는 분리된 수증기를 액화 및 탈취시키기 위한 습식접촉실(700)이 설치되고, 상기 습식접촉실(700)에는 수렴된 온수를 상기 예열스크류부(200)의 열원으로 피드백하기 위한 피드백파이프(800)가 설치될 수 있다.

구체적으로 상기 슬러지호퍼(100)는 슬러지가 투입되기 위한 깔때기 형상의 투입구로, 해당 투입구를 통해 상,하수도 등에서 발생되는 슬러지가 투입되며, 이러한 슬러지호퍼(100)는 투입된 슬러지를 수렴한 후 하부에 위치한 예열스크류부(200)로 슬러지가 이동되도록 한다.

상기 예열스크류부(200)는 슬러지호퍼(100)로부터 투입된 슬러지를 일방향으로 이동시키기 위한 이송건조스크류관(210)과, 상기 이송건조스크류관(210)에 의해 이송 중인 슬러지가 예열되도록 상기 이송건조스크류관(210)을 감싸는 예열챔버(220)로 구성된다. 이때, 상기 예열챔버(220)는 후술할 습식접촉실(700)의 수렴 온수를 열원으로 하여 이송 중인 슬러지를 예열시킬 수 있으며, 히터와 같은 별도의 열원을 통해 이송 중인 슬러지를 예열시킬 수도 있을 것이다.

또한, 이송된 슬러지가 배출되는 상기 예열스크류부(200)의 출구에는 상기 예열챔버(220)를 통해 예열된 정량의 슬러지를 상기 진공발생분사기(400)에 투입시키기 위한 정량유닛(300)이 설치된다.

이러한 정량유닛(300)은 상기 예열스크류부(200)와 진공발생분사기(400) 사이에 수직방향으로 연통되도록 설치되어, 정량의 슬러지가 상기 진공발생분사기(400)에 투입되도록 하는 슬러지 양의 조절 역할을 한다. 이를 위해 상기 정량유닛(300)에는 정속도로 회전하며 정량의 슬러지를 이동시키기 위한 통상의 회전스크류가 사용될 수 있다.

상기 진공발생분사기(400)는 베르누이 정리를 이용하여 압축공기에서 진공을 직접 형성하는 장치로, 고압송풍기(410)에서 발생되는 압축공기를 통해 노즐(430)과 디퓨져(450) 사이에 부압을 형성하고, 발생된 부압을 통해 슬러지를 미립자로 파쇄하여 스핀관건조유닛(500)에 분사하는 역할을 한다. 이에 대한 세부적 내용에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 스핀관건조유닛(500)은 내면에 형성된 가이드날(511)을 통해 슬러지가 이동되도록 상기 진공발생분사기(400)와 사이클론(600) 사이를 상호 연결하는 스핀파이프(510)와, 상기 스핀파이프(510)를 감싸며 상기 스핀파이프(510)에서 이동 중인 슬러지를 열전도에 의한 열손실을 보완시켜주는 히트가 설치된 스핀관보온챔버(520)를 포함하는 구성으로, 상기 진공발생분사기(400)에서 분사된 슬러지를 최대한 회전시킴으로써 비중이 높은 슬러지가 관 내벽에 마찰되어 파쇄와 건조가 이루어지도록 하여 슬러지의 건조가 극대화도록 한다. 이에 대한 세부적 내용에 대해서는 후술하기로 한다.

다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스핀관건조유닛(500)의 스핀파이프(510)는 상기 진공발생분사기(400)와 사이클론(600) 사이를 지그재그 형상으로 상호 연결할 수 있다. 이러한 지그재그 형상의 스핀파이프(510)는 직선형의 스핀파이프(510)보다 슬러지의 이동거리 및 이동시간이 증대됨에 따라 동일 용량의 스핀관보온챔버(520)내에서 상기 슬러지에 대한 건조 효율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 스핀관건조유닛(500)에서 이동된 슬러지가 집진되도록 상기 스핀관건조유닛(500)의 스핀파이프(510)는 상기 사이클론(600)에 연통 설치된다. 상기 사이클론(cyclone)(600)은 기체 또는 액체 중의 고체 입자를 분리 포착하거나 액체 방울을 기체와 분리하기 위한 것으로, 상기 스핀관건조유닛(500)에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시킴으로써 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 분리되도록 한다.

이러한 사이클론(600)의 구성은 통상의 사이클론(600) 형상에 있어서 다소의 차이만 있을 뿐, 내부 구조나 동작 구성은 동일하므로 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에 따른 상기 사이클론(600)의 하부에는 집진된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 배출호퍼(900)가 설치될 수 있고, 상기 사이클론(600)에는 슬러지에서 분리된 수증기를 액화 및 탈취시키기 위한 습식접촉실(700)이 더 설치될 수 있다.

상기 습식접촉실(700)은 상기 사이클론(600)의 상부와 통상의 연결관을 통해 연통되는 바, 해당 상부에는 물을 분사하는 복수개의 물분사노즐(710)와 외부로 공기를 배출하는 배출관이 각각 설치됨에 따라, 유입된 슬러지의 탈취와 함께 미세 분진을 수렴하고 수증기를 액화시키며, 공기를 외부로 배출시킬 수 있다. 이때, 상기 습식접촉실(700)에서 외부로 배출되는 고온의 공기는 상기 진공발생분사기(400)의 고압송풍기(410)의 흡입공기를 예열시키는 역할을 한다 .

또한, 상기 습식접촉실(700)에는 상기 예열스크류부(200)의 예열챔버(220)와 연결되는 피드백파이프(800)가 설치되는데, 상기 피드백파이프(800)는 상기 습식접촉실(700)에서 액화되어 수렴된 온수를 상기 예열스크류부(200)의 예열챔버(220)로 이동시킴으로써, 상기 이송건조스크류관(210)에 의해 이동중인 슬러지를 예열시키기 위한 열원을 상기 예열챔버(220)에 공급할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬러지 건조시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬러지 건조시스템은 슬러지호퍼(100)와, 투입된 슬러지를 예열 및 이송시키기 위한 예열스크류 부(200)와, 상기 예열스크류부(200)로부터 정량의 슬러지를 이동시키는 정량유닛(300)과, 유입된 정량 슬러지를 미립자로 파쇄하여 분사시키기 위한 진공발생분사기(400)와, 분사된 미립자 슬러지를 건조 및 이송시키기 위한 스핀관건조유닛(500)과, 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 분리시키기 위한 사이클론(600)과, 상기 사이클론(600)에서 분리된 수증기를 액화시키고 유입된 슬러지의 탈취시키며 미세 분진을 수렴하는 습식접촉실(700)과, 상기 습식접촉실(700)에서 수렴된 온수를 상기 예열스크류부(200)의 열원으로 피드백하기 위한 피드백파이프(800)와, 상기 사이클론(600) 내측에 충돌되어 집진된 슬러지를 미립자로 다시 파쇄하여 분사하는 서브 진공발생분사기(400')와, 상기 서브 진공발생분사기(400')에서 분사된 미립자 슬러지를 건조 및 이송시키기 위한 서브 스핀관건조유닛(500')과, 상기 서브 스핀관건조유닛(500')에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지를 재분리하는 서브 사이클론(600')을 포함하는 구조이다.

여기서, 상기 슬러지호퍼(100), 예열스크류부(200), 정량유닛(300), 진공발생분사기(400), 스핀관건조유닛(500) 및, 사이클론(600)의 구성은 도 1 및 도 2에서 도시된 슬러지호퍼(100), 예열스크류부(200), 정량유닛(300), 진공발생분사기(400), 스핀관건조유닛(500) 및, 사이클론(600)의 구성과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 상기 서브 진공발생분사기(400')는 상기 사이클론(600)의 하부에 위치하여 집진된 슬러지를 미립자로 다시 파쇄 및 분사하고, 상기 서브 스핀관건조유닛(500')은 상기 서브 진공발생분사기(400')에서 분사된 미립자 슬러지를 건조시키 며 서브 사이클론(600')로 이동되도록 한다.

이때, 상기 서브 스핀관건조유닛(500')은 상기 서브 진공발생분사기(400')에서 분사된 미립자 슬러지를 이송,건조시키기 위한 스핀파이프(510)와, 이송중인 슬러지의 수분이 증발되도록 상기 스핀파이프(510)를 감싸며 가열하는 스핀관보온챔버(520)을 포함하는 구성으로, 상술한 스핀관건조유닛(500)의 구성과 동일하다.

또한, 상기 서브 사이클론(600')은 상기 서브 스핀관건조유닛(500')과 연통 설치되어 상기 서브 스핀관건조유닛(500')에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 재분리되도록 하는 바, 이때, 상기 서브 사이클론(600')에서 분리된 수증기는 상술한 습식접촉실에서 액화된 후 상술한 피드백파이프(800)을 통해 상기 예열스크류부(200)의 열원으로 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬러지 건조시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬러지 건조시스템은 슬러지호퍼(100)와, 투입된 슬러지를 예열 및 이송시키기 위한 예열스크류부(200)와, 상기 예열스크류부(200)로부터 정량의 슬러지를 이동시키는 정량유닛(300)과, 유입된 정량 슬러지를 미립자로 파쇄하여 분사시키기 위한 진공발생분사기(400)와, 분사된 미립자 슬러지를 건조 및 이송시키기 위한 스핀관건조유닛(500)과, 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 분리시키기 위한 사이클론(600)과, 상기 사이클론(600) 또는 후술할 서브 사이클론(600') 내벽에 충돌되어 집진된 슬러지를 미립자로 다시 파쇄하여 분사하는 복수개의 서브 진공발생분사 기(400'),(400")와, 상기 서브 진공발생분사기(400'),(400")에서 분사된 미립자 슬러지를 건조 이송시키기 위한 복수개의 서브 스핀관건조유닛(500'),(500")과, 상기 서브 스핀관건조유닛(500'),(500")에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지를 재분리하는 복수개의 서브 사이클론(600'),(600")과, 상기 사이클론(600) 또는 서브 사이클론(600'),(600")에서 분리된 수증기를 액화시키고 유입된 슬러지의 탈취시키며 미세 분진을 수렴하는 복수개의 습식접촉실(700),(700'),(700")과, 상기 복수개의 습식접촉실(700),(700'),(700")에서 수렴된 온수를 상기 예열스크류부(200)의 열원으로 피드백하기 위한 복수개의 피드백파이프(800)를 포함하는 구조이다.

여기서, 상기 슬러지호퍼(100), 예열스크류부(200), 정량유닛(300), 진공발생분사기(400), 스핀관건조유닛(500), 서브 스핀관건조유닛(500') 및, 사이클론(600)의 구성은 상술한 도 1 내지 도 3에서 도시된 슬러지호퍼(100), 예열스크류부(200), 정량유닛(300), 진공발생분사기(400), 스핀관건조유닛(500), 서브 스핀관건조유닛(500') 및, 사이클론(600)의 구성과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 상기 복수개의 서브 진공발생분사기(400'),(400")는 상기 사이클론(600) 또는 서브 사이클론(600')의 하부에 위치하여 상기 사이클론(600) 또는 서브 사이클론(600') 내벽에 충돌되어 집진된 슬러지를 미립자로 다시 파쇄 및 분사하며, 상기 복수개의 서브 사이클론(600'),(600")은 상기 서브 스핀관건조유닛(500'),(500")에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미 세 슬러지가 재분리되도록 한다. 이때, 상기 복수개의 서브 사이클론(600'),(600")에서 분리된 수증기는 상술한 복수개의 습식접촉실(700'),(700")에서 액화된 후 상술한 복수개의 피드백파이프(800)를 통해 상기 예열스크류부(200)의 열원으로 사용 가능하다.

상술한 본 실시예에서는 도 1에서 도시된 슬러지 건조시스템에, 복수개의 서브 진공발생분사기(400'),(400"), 서브 스핀관건조유닛(500'),(500") 및, 서브 사이클론(600'),(600")가 추가로 설치되는 슬러지 건조시스템에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 상기 진공발생분사기 및 스핀관건조유닛에 의한 수차례의 슬러지 건조 과정을 통해 슬러지 함수율을 감소시킬 수 있는 구성이면 다양한 구조로 변형되어 설계될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 진공발생분사기 구성에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 진공발생분사기 구성을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 진공발생분사기(400)는 고압송풍기(410)와, 관 형상의 이젝터유닛(420)과, 상기 고압송풍기(410)로부터 공급되는 압축공기를 고속으로 분사하는 노즐(430)과, 흡입된 슬러지 및 압축공기를 외부로 배출하는 디퓨져(450) 및, 상기 노즐(430)과 디퓨져(450) 사이에 형성되는 부압실(440)을 포함하는 구성으로, 슬러지 건조를 위한 슬러지 건 조시스템에 적용된다.

특히, 상기 이젝터유닛(420)은 고압송풍기(410)가 장착되는 중공의 관 형상으로, 해당 일단부에 상기 고압송풍기(410)와 인접하게 배치되는 노즐(430)이 형성되고, 해당 타단부에 흡입된 슬러지 및 압축공기를 외부로 배출하는 디퓨져(450)가 형성되며, 상기 노즐(430)과 디퓨져(450) 사이에는 상기 노즐(430)로부터 분사되는 고속의 압축공기를 통해 부압이 형성되는 부압실(440)이 형성된다.

이때, 상기 노즐(430) 및 디퓨져(450)는 상기 이젝터유닛(420) 내측에서 소정 거리를 두고 이격 설치되며, 해당 극간에는 베르누이 정리에 따라 부압이 발생되는 부압실(440)이 형성되는 바, 이러한 부압실(440)의 부압에 의해 주위 공기가 공기의 점성에 의해 끌려오게 되는 것이다. 예를 들어, 상기 부압실(440)에 정량의 슬러지가 공급되는 정량유닛(300)이 설치되는 경우(도 1 참고) 점성이 높은 슬러지는 베르누이 정리의 부압으로 인해 인입된 후 상기 디퓨져(450)를 통해 분사될 수 있는 것이다.

본 실시예에 따른 진공발생분사기(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 형상이 한정되지 아니하며, 본 발명에 따른 진공발생분사기(400)의 성능은 노즐(430) 및 디퓨져(450)의 크기, 형상, 및 배관에 따라 결정될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛 구성에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛에 대 한 분해 사시도 및 결합 사시도를 각각 나타낸 도면이고, 도 6c는 본 발명의 변형예에 따른 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛(500)은 슬러지를 이송,건조시키기 위해 내면 길이방향을 따라 나선 형태의 가이드날(511)이 형성되는 스핀파이프(510)와, 상기 스핀파이프(510) 내측에서 이송중인 슬러지의 수분이 증발되도록 상기 스핀파이프(510)를 감싸며 가열하는 스핀관보온챔버(520)로 구성된다.

즉, 상기 스핀파이프(510)는 동일축 상에 이격 배치되는 복수개의 연결파이프(512)와, 상기 복수개의 연결파이프(512) 중에서 인접한 연결파이프(512)를 상호 연결하는 복수개로 구성되되 내면 길이방향을 따라 나선 형태의 복수개 가이드날(511)이 형성되는 가이드파이프(513)를 포함하는 구조이다.

이때, 상기 가이드날(511)은 가이드파이프(513)의 폭방향으로 복수개 이격 형성되는 바, 특히, 상기 가이드날(511)의 경사 각도(α)는 상기 스핀파이프(510)의 길이방향을 기준으로 5 내지 35도 이내의 범위이고, 상기 가이드날(511)의 높이는 상기 스핀파이프(510)의 직경 대비 5 내지 60% 이내의 범위인 것이 바람직하다. 이는 해당 범위 내에서 스핀파이프(510) 내의 슬러지 이동이 가장 효과적으로 이루어지기 때문이다.

또한, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 가이드날(511)은 상기 스핀파이프(510)의 내면 길이방향을 따라 분할되는 복수개로 구성될 수 있는 바, 이를 통해 상기 스핀파이프(510) 내면에 형성되는 가이드날(511)의 성형이 용이해지고, 가공 비용이 절감될 수 있다.

한편, 상기 스핀관보온챔버(520)는 상기 스핀파이프(510)를 감싸는 챔버로, 히터(미도시)가 구비되어 스핀파이프(510) 내의 슬러지가 건조되도록 한다. 특히, 상기 스핀관보온챔버(520)에는 열전도에 의한 열손실 방지를 위한 단열시설(단열재 포함)이 구비되고 보온을 위한 전열시설이 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스핀관건조유닛이 슬러지 건조시스템에 적용되는 실시예를 설명하면 다음과 같다.(도 1 참고),

예컨대, 본 발명에 따른 스핀관건조유닛(500)이 상술한 진공발생분사기(400)와 사이클론(600) 사이에 배치되는 경우, 상기 진공발생분사기(400)를 통해 미립자 슬러지가 상기 스핀파이프(510) 내로 유입되면, 미립자 슬러지는 상기 스핀파이프(510)의 가이드날(511)에 의해 최대한 회전되면서 비중이 높은 슬러지는 스핀파이프(510) 내벽에 쏠려 마찰되어 파쇄,건조가 이루어지며, 동시에 상기 스핀관보온챔버(520)의 의한 건조가 이루어진다. 이때, 슬러지 수분은 기화되고 건조된 슬러지는 스핀파이프(510) 내부 중심으로 쏠려 회전되면서 상술한 사이클론(600)으로 배출되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 건조방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 따른 슬러지 건조방법을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 슬러지호퍼(100)에 일정량의 슬러지가 투입 되면, 투입된 슬러지는 상기 예열스크류부(200)를 통해 예열되며 이동된다. 이때, 상기 예열스크류부(200)의 예열챔버(220)는 습식접촉실(700)에서 수렴된 온수를 이용하여 이송건조스크류관(210)을 통해 이동하는 슬러지를 예열한다.

계속하여, 상기 예열스크류부(200)에 의해 예열된 슬러지는 정량유닛(300)에 의해 정량의 슬러지가 진공발생분사기(400)에 유입되는데, 여기서, 상기 진공발생분사기(400)의 노즐(430)과 디퓨져(450) 사이에는 고압송풍기(410)에 의한 압축공기가 이동됨에 따라 베르누이 정리에 따른 부압이 발생된다.

이러한 부압에 의해 점성2000CP 이상의 슬러지는 진공발생분사기(400)의 이젝터유닛(420)의 부압실(440)에 투입되고, 노즐(430)을 통과한 압축공기에 의해 디퓨져(450)로 방사된다. 방사된 슬러지는 미립자로 분해되어 공기와 접촉되는 면적을 최대한 향상시킨다.

상기 진공발생분사기(400)에서 미립자 슬러지가 분사되면 분사된 미립자 슬러지는 스핀관건조유닛(500) 내에 유입된 후 회전하면서 슬러지에 함유된 수분을 증발시킨다. 즉, 미립자 슬러지는 상기 스핀파이프(510)의 가이드날(511)에 의해 최대한 회전되면서 비중이 높은 슬러지는 스핀파이프(510) 내벽에 쏠려 마찰되어 파쇄,건조가 이루어지며 이와 동시에 상기 스핀관보온챔버(520)의 의한 건조가 이루어진다.

이렇게 상기 스핀관건조유닛(500)에서 증발된 수증기와 슬러지는 사이클론(600)에 유입되는데, 상기 사이클론(600)에 유입된 슬러지는 사이클론(600) 내벽에 충돌하여 집진된 후 배출호퍼(900)를 통해 외부로 배출되고, 슬러지중에 포함되 어 있던 수증기와 미세 슬러지는 습식접촉실(700)에 유입된다. 상기 습식접촉실(700)에서는 탈취와 미세분진을 잡고 수증기는 액화시키며 공기는 밖으로 방출시키는데, 특히, 복수개의 물분사노즐(710)을 통해 수렴된 온수는 피드백파이프(800)를 통해 상술한 예열스크류부(200)의 예열챔버(220)로 이동되어 보온수로 활용될 수 있다.

한편, 슬러지 함수율을 감소시키기 위해 상기 사이클론(600)에 유입된 후 집진된 슬러지를 건조하는 과정이 반복적으로 시행될 수 있다. (도 3 참고)

즉, 상기 사이클론(600)에서 집진된 슬러지는 하부에 설치된 서브 진공발생분사기(400')를 통해 미립자로 재파쇄되어 서브 스핀관건조유닛(500')으로 분사된다. 분사된 미립자 슬러지는 서브 스핀관건조유닛(500')을 통해 회전 이송되며 재건조된다.

이렇게 재건조된 슬러지는 서브 사이클론(600')에 유입되는데, 상기 서브 사이클론(600')에 유입된 재건조된 슬러지는 서브 사이클론(600')의 내벽에 충돌되어 재집진되는 동시에 수증기와 미세 슬러지는 분리되어 상술한 습식접촉실(700)로 이동된다.

본 실시예에서는 하나의 서브 진공발생분사기(400'), 서브 스핀관건조유닛(500') 및 서브 사이클론(600')를 사용하여 슬러지를 재건조하는 방법에 대하여 설명하였으나 이에 한정되지 아니하고 상술한 구성을 이용하여 슬러지를 건조하는횟수를 증가시킴으로써, 슬러지의 함수율을 0%로 감소시킬 수도 있을 것이다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 서브 진공발생분사기(400')(400"), 서브 스핀관건조유닛(500')(500") 및 서브 사이클론(600')(600")를 사용하여 슬러지를 건조하는 과정을 반복적으로 시행할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 슬러지 건조시스템의 경우 공기중의 절대 습도는 온도(15도의 경우 0.010645 kg/kg, 99도의 경우 17.04317)에 비례하여 급상승하고 슬러지의 함수률 또한 풍량과 온도에 따라 저감된다는 공기 건조 원리를 이용한 것으로, 함수율 83~87%인 투입 슬러지를 함수율 0%로 건조 슬러지로 건조시킬 수도 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 슬러지가 진공발생분사기의 디퓨져를 통해 미립자로 분해됨에 따라 공기와 접촉되는 면적이 최대한 향상되어 슬러지 건조가 원활하게 이루어진다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 스핀파이프에 의해 슬러지를 최대한 회전시키면서 비중이 높은 슬러지는 관벽에 쏠려 관과 마찰되도록 함으로써 슬러지의 파쇄와 건조가 동시에 이루어지며 이동됨에 따라 슬러지에 함유된 수분을 효과적으로 증발시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 공기중의 절대 습도는 온도에 비례하여 급상승하고 슬러지 의 함수률 또한 풍량과 온도에 따라 저감된다는 공기 건조 원리를 이용함으로써 함수율 83~87%인 투입 슬러지를 함수율 0%로 건조 슬러지로 건조시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따라 건조된 슬러지는 약3400kcal/kg정도의 발열량을 낼 수 있음에 따라 화석 연료로써 재활용이 가능하여 에너지가 절약되고, 차기 에너지원으로 사용 가능하다는 이점이 있다.

Claims

슬러지가 투입되는 슬러지호퍼(100);

투입된 슬러지를 이동시키는 이송건조스크류관(210)과, 이송되는 슬러지의 예열을 위해 상기 이송건조스크류관(210)을 감싸는 예열챔버(220)로 구성되는 예열스크류부(200);

상기 예열스크류부(200)로부터 정량의 슬러지를 이동시키기 위한 정량유닛(300);

상기 정량유닛(300)에서 유입된 슬러지가 미립자로 파쇄되어 분사되도록 압축공기를 발생시키는 고압송풍기(410)가 구비되는 진공발생분사기(400);

상기 진공발생분사기(400)에서 분사된 미립자 슬러지를 이송,건조시키기 위한 스핀파이프(510)와, 이송중인 슬러지가 건조되도록 상기 스핀파이프(510)를 감싸는 스핀관보온챔버(520)로 구성되는 스핀관건조유닛(500); 및,

상기 스핀관건조유닛(500)에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 분리되도록 상기 스핀파이프(510)와 연통되는 사이클론(600)을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제1항에 있어서, 상기 사이클론(600)에는 분리된 수증기가 액화되도록 물을 분사하는 물분사노즐(710)이 상부에 설치되는 습식접촉실(700)이 더 설치되고, 상기 습식접촉실(700)에는 상기 습식접촉실(700)에서 수렴된 온수를 상기 예열스크류 부(200)의 열원으로 피드백하기 위한 피드백파이프(800)가 상기 예열챔버(220)와 연결되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 진공발생분사기(400)는

정량의 슬러지를 상기 정량유닛(300)로부터 공급받는 중공의 이젝터유닛(420)과,

상기 이젝터유닛(420)의 일단부에 위치하여 상기 고압송풍기(410)로부터 공급되는 압축공기를 고속으로 분사하는 노즐(430)과,

상기 이젝터유닛(420)의 타단부에 형성되어 흡입된 슬러지 및 압축공기를 외부로 배출하는 디퓨져(450) 및,

상기 노즐(430)로부터 분사되는 고속의 압축공기를 통해 부압이 형성되도록 상기 노즐(430)과 디퓨져(450) 사이에 형성되는 부압실(440)을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제3항에 있어서, 상기 정량유닛(300)은 상기 이젝터유닛(420)의 축선방향에 대해 직각 방향으로 상기 부압실(440)과 연통되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스핀파이프(510)에는 내면 길이방향을 따 라 나선 형태의 가이드날(511)이 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제5항에 있어서, 상기 스핀파이프(510)는 상기 진공발생분사기(400)와 사이클론(600) 사이에 이격 배치되는 복수개의 연결파이프(512)와,

내면 길이방향을 따라 나선 형태의 가이드날(511)이 복수개 형성되어 상기 복수개의 연결파이프(512) 중에서 인접한 연결파이프(512)를 상호 연결하는 복수개의 가이드파이프(513)로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제5항에 있어서, 상기 가이드날(511)의 경사 각도는 상기 스핀파이프(510)의 길이방향을 기준으로 5 내지 35도 이내의 범위이고, 상기 가이드날(511)의 높이는 상기 스핀파이프(510)의 직경 대비 5 내지 60% 이내의 범위인 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제5항에 있어서, 상기 가이드날(511)은 상기 스핀파이프(510)의 내면 길이방향을 따라 분할되는 복수개로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제5항에 있어서, 상기 스핀파이프(510)는 상기 스핀관보온챔버(520) 내에서 지그재그 형태로 형성되어 상기 진공발생분사기(400)와 사이클론(600) 사이를 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 사이클론(600)에는

상기 사이클론(600) 내벽에 충돌되어 집진된 슬러지를 미립자로 다시 파쇄하여 분사하는 서브 진공발생분사기(400');

상기 서브 진공발생분사기(400')에서 분사된 미립자 슬러지를 이송,건조시키기 위한 스핀파이프(510)와, 이송중인 슬러지의 수분이 증발되도록 상기 스핀파이프(510)를 감싸며 가열하는 스핀관보온챔버(520)로 구성되는 서브 스핀관건조유닛(500'); 및,

상기 서브 스핀관건조유닛(500')에서 증발된 슬러지를 내벽에 충돌시켜 슬러지로부터 수증기와 미세 슬러지가 분리되도록 상기 스핀파이프(510)과 연통되는 서브 사이클론(600')이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
슬러지호퍼(100)를 통해 유입된 슬러지를 건조시키기 위한 슬러지 건조시스템에 있어서,

압축공기가 발생되는 고압송풍기(410);

슬러지가 유입되는 관 형상의 이젝터유닛(420);

상기 이젝터유닛(420)의 일단부에 위치하여 상기 고압송풍기(410)로부터 공급되는 압축공기를 고속으로 분사하는 노즐(430);

상기 이젝터유닛(420)의 타단부에 형성되어 흡입된 슬러지 및 압축공기를 외 부로 배출하는 디퓨져(450); 및,

상기 노즐(430)로 분사되는 고속의 압축공기에 의해 부압이 형성되도록 상기 노즐(430)과 디퓨져(450) 사이에 형성되는 부압실(440)을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템의 진공발생분사기.
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슬러지호퍼를 통해 유입된 슬러지를 건조시키기 위한 슬러지 건조시스템에 있어서,

유입된 슬러지를 이송시키기 위한 스핀파이프(510)와, 이송중인 슬러지가 건조되도록 상기 스핀파이프(510)를 감싸는 스핀관보온챔버(520)를 포함하고, 상기 스핀파이프(510)에는 내면 길이방향을 따라 나선 형태의 가이드날(511)이 형성되며,

상기 스핀파이프(510)는 이격 배치되는 복수개의 연결파이프(512)와, 내면 길이방향을 따라 나선 형태의 가이드날(511)이 복수개 형성되어 상기 복수개의 연결파이프(512) 중에서 인접한 연결파이프(512)를 상호 연결하는 복수개의 가이드파이프(513)로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템의 스핀관건조유닛.
슬러지가 투입되는 슬러지 투입단계;

투입된 슬러지를 이동시키며 예열하는 슬러지 예열단계;

예열된 슬러지를 정량으로 분할하는 슬러지 정량 분리단계;

압축공기를 통해 정량 투입되는 슬러지를 미립자로 분사하는 슬러지 미립자 분사단계;

분사된 미립자 슬러지를 회전 이송시키며 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조단계;

증발된 슬러지를 사이클론 내벽에 충돌시켜 슬러지를 집진하고 수증기와 미세 슬러지를 분리하는 슬러지 집진단계; 및,

분리된 수증기가 액화 및 탈취되도록 물을 분사하는 슬러지 습식 접촉단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조방법.
제14항에 있어서, 상기 슬러지 집진단계는

상기 사이클론 내측에 충돌되어 집진된 슬러지를 미립자로 재파쇄하여 분사하는 슬러지 미립자 재분사단계;

분사된 미립자 슬러지를 회전 이송시키며 슬러지를 재건조시키는 슬러지 재건조단계; 및,

증발된 슬러지를 사이클론 내벽에 충돌시켜 슬러지를 재집진하고 수증기와 미세 슬러지를 분리하는 슬러지 재집진단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조방법.