KR100820912B1

KR100820912B1 - 열선에 의한 슬러지 건조장치

Info

Publication number: KR100820912B1
Application number: KR1020060095423A
Authority: KR
Inventors: 최소림; 이숙경; 윤정민
Original assignee: 유한회사 세원산업; 주식회사 원진엔지니어링; 유한회사 명우건설
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-11
Also published as: KR20080029376A

Abstract

본 발명에 의한 슬러지 건조장치는 모터에 의해 동작하는 스크류 컨베이어와; 스크류 컨베이어의 시작 지점에 설치되어 슬러지를 스크류 컨베이어에 투입할 수 있도록 구성된 슬러지가 투입되는 호퍼(5)와; 스크류 컨베이어 끝 부분에 설치되어 슬러지가 건조된 건조케익을 배출하는 배출구(7)와; 슬러지가 건조되는 과정에 배출되는 수증기를 스크류 컨베이어 내부에서 스크류 컨베이어 외부로 배출시키는 수증기 배출구(8)와; 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관(2) 외부에 설치되는 열선(1a)으로 구성되는 것을 특징하고, 수증기 배출구는 휀의 회전으로 수증기를 외부로 배출하는 기능을 갖고, 열선은 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 연속 회전하면서 감싸는 회전형 열선처리, 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 감싸되 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 일정부분 감싸고 다시 원래의 방향으로 돌아오는 형태인 격자형 열선처리 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.

열선, 스크류 컨베이어, 슬러지, 건조케익

Description

열선에 의한 슬러지 건조장치{Apparatus to Dry Sludge Using How-Wire}

도 1은 본 발명에 의한 열선을 이용한 물 가열의 개념도

도 2a는 본 발명에 의한 격자형으로 열선이 감긴 스크류 컨베이어

도 2b는 본 발명에 의한 회전형으로 열선이 감긴 스크류 컨베이어

도 3은 본 발명에 의한 열선을 감을 때 방해물을 회피하는 방법도

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

1: 물 흐름 관

1a: 열선

1b: 냉각수

1c: 가열수

2: 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관

3: 스크류 컨베이어 날개

4: 모터

5: 호퍼

6: 스크류 컨베이어 축

7: 건조케익 배출구

8: 휀

본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수분이 함유된 슬러지에 전열을 이용한 에너지를 공급하여 슬러지의 온도를 증대시켜 슬러지내에 포함된 수분을 제거하는 과정을 구현하기 위한 장치이다.

일반적인 슬러지(Sludge)는 하루처리 또는 정수과정에서 발생한 침전물로서, 오니라고도 하며, 하수 슬러지는 약 50%의 유기질을 함유하고 있으며, 함수율도 최초 침전 슬러지의 96~98%에서 활성 슬러지의 99~99.5%로 높기 때문에 처리하기에 많은 어려움이 따른다.

지금까지는 혐기처리에 의해 슬러지를 안정화한 후 탈수하여 매립하는 방법을 사용하였으나, 이 방법은 슬러지량의 증가로 인하여 하수 슬러지를 직접 기계적으로 탈수한 후 소각하는 방법으로 변화해 가고 있으며, 습식산화 또는 가열처리방법을 사용하기도 한다.

이러한 슬러지의 처리 방법이 매립에서 소각의 형태로 변해감에 따라 고도의 수분을 함유하고 있는 슬러지의 함수율을 낮게 낮춰야 하므로, 이를 위하여 다양한 방법이 사용되고 있는 실정이다.

슬러지의 함수율을 낮게 유지하기 위하여 슬러지를 건조시키는 장치에 있어서 지금까지 사용되고 있는 방식은 고온의 열풍을 직접 슬러지를 포함하고 있는 장치에 공급하거나, 수분 함유량이 적은 냉풍을 공급하여 슬러지의 수분을 감소시키는 기술 및 슬러지에 고온의 열을 공급함으로써 슬러지를 고온화하여 슬러지 내부에 포함하고 있는 수분을 증발시키는 역할을 수행하도록 구성된 장치를 사용하고 있다.

그러나 이러한 방법을 구현하기 위해서는 고도의 장치가 필요하여 장치를 구성하는데 있어서 과도한 비용을 필요로 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 발명에서 제안하는 슬러지 건조장치는 모터에 의해 동작하는 스크류 컨베이어와; 스크류 컨베이어의 시작 지점에 설치되어 슬러지를 스크류 컨베이어에 투입할 수 있도록 구성된 슬러지가 투입되는 호퍼(5)와; 스크류 컨베이어 끝 부분에 설치되어 슬러지가 건조된 건조케익을 배출하는 배출구(7)와; 슬러지가 건조되는 과정에 배출되는 수증기를 스크류 컨베이어 내부에서 스크류 컨베이어 외부로 배출시키는 수증기 배출구(8)와; 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관(2) 외부에 설치되는 열선(1a)으로 구성되는 것을 특징하고, 수증기 배출구는 휀의 회전으로 수증기를 외부로 배출하는 기능을 갖고, 열선은 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 연속 회전하면서 감싸는 회전형 열선처리, 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 감싸되 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 일정부분 감싸고 다시 원래의 방향으로 돌아오는 형태인 격자형 열선처리 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.

이에 본 발명의 목적은 다량의 수분이 함유된 음식물 쓰레기나 산업 폐기물 등의 슬러지가 포함하고 있는 수분을 제거하여 건조시켜 건조케익 형태로 변화시키 기 위한 장치로, 슬러지 건조를 위해서 사용하는 주 에너지원을 전기를 사용하며 전기에너지를 열에너지로 변화시키기 위하여 일차적으로 열선을 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 원통에 설치하여, 1차적으로 스크류 컨베이어 외부의 원통을 가열하고 가열된 원통의 열에너지는 2차적으로 슬러지에 전달되어 슬러지가 건조되는 과정으로 진행되는 열선에 의한 슬러지 건조 장치를 저렴한 초기투자 비용이 저렴하고 발열량을 자유롭게 조절할 수 있는 장치로 구현하기 위한 것으로, 이러한 슬러지 건조장치는 모터에 의해 동작하는 스크류 컨베이어와; 스크류 컨베이어의 시작 지점에 설치되어 슬러지를 스크류 컨베이어에 투입할 수 있도록 구성된 슬러지가 투입되는 호퍼(5)와; 스크류 컨베이어 끝 부분에 설치되어 슬러지가 건조된 건조케익을 배출하는 배출구(7)와; 슬러지가 건조되는 과정에 배출되는 수증기를 스크류 컨베이어 내부에서 스크류 컨베이어 외부로 배출시키는 수증기 배출구(8)와; 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관(2) 외부에 설치되는 열선(1a)으로 구성되는 것을 특징하고, 수증기 배출구는 휀의 회전으로 수증기를 외부로 배출하는 기능을 갖고, 열선은 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 연속 회전하면서 감싸는 회전형 열선처리, 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 감싸되 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 일정부분 감싸고 다시 원래의 방향으로 돌아오는 형태인 격자형 열선처리 또는 이들의 조합으로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 통해서 살펴보면, 도 1은 열선을 이용하여 물을 가열하는 본 발명에 의한 장치의 기본적인 개념도로서, 일정한 관(1)에 열선(1a)이 감기게 되고, 차가 물인 냉각수(1b)가 투입되게 되면, 열선(1a)이 감긴 관을 통과하는 과정에 열선에 전기가 공급되고 전기를 공급받은 열선은 가열되어 열을 발생하게 된다.

이 열선에 의해 발생하는 열은 기본적으로 열선이 감싸고 있는 관에 전달되고 관(1)에 전달된 열은 궁극적으로 관(1)을 지나는 차가운 냉각수에 전달되어 냉각수가 가열되는 과정을 거쳐 종단에는 초기에 투입된 냉각수(1b)는 관을 지나는 동안 가열되어 종단에는 가열수(1c)가 되어 충분한 에너지를 갖는 물이 되는 것이다.

여기에서 열선이란, 전류에 의한 발열작용을 이용해서 고온가열하기 위한 저항선으로, 그 종류로는 일반열선, 실리콘열선, 카본 열선, 특수카본 열선, 무자계열선등이 있으며, 그 특징을 살펴보면, 일반열선(pp선,뉴지로)은 일반적으로 전기장판 전기요 옥매트등에 사용하는 열선이고, 실리콘열선은 실리콘 피복을 사용한 열선으로 일반열선에 비해 내구성이 좋고, 카본열선은 카본을 원재료로 하여 만든 피복 또한 실리콘 처리된 열선이고, 특수카본 열선은 카본열선의 실리콘 피복 위에 한번더 절연체(유리섬유)를 입힌 열선이며, 무자계열선은 전자파인 자기장이 감쇄 되도록 설계된 열선이다.

상기한 열선들의 사용처는 다양하게 사용되고 있는데, 일차적으로 전기장판등에서 전기를 이용하여 난방기능을 할 때 많이 사용되는 것으로, 탄소(카본)열선을 주로 사용한다.

이 카본 열선의 특징은 카본을 원재료로 하여 만든 열선을 말하며, 카본의 특성은 열에 강하고, 내구성이 있고 약품에 약하며, 전기와 열전도도가 좋다는 것과 함께, 열팽창계수가 낮고, 가벼우며, 윤활성이 있고, 고온에서 환원성이 강하고 금속에 용해되면서, 중성자의 흡수가 적고 감속능이 큰 특성을 지닌다.

이러한 특성 때문에 카본은 열선으로서 재료로 많이 사용되는 추세이며 카본열선은 기존 열선보다 30% 절전효과가 있으며 전자파 감쇠 효과를 가지고, 물론 전혀 전자파를 발생하지 않는 것은 아니지만, 이전 열선보다는 적다는 것이다.

이러한 열선의 특성을 슬러지 처리장치에 적용하게 될 경우, 기존의 발명, 발명 및 실용화된 기술에서 사용되고 있는 열원으로 스팀을 이용하거나, 열풍을 이용하거나, 열에너지 자체를 이용하여 슬러지를 가열하여 건조하는 것은 초기 투자 비용이 과도하고 그 유지비용이 과도하게 소요되는 등의 문제점이 있는 것과는 다르게, 간단한 열선의 설치과정만을 가지고 전열을 이용하여 슬러지를 가열한다는 측면에서 초기 투자 비용이 저렴하며 공업용 전기등을 사용할 경우 장치의 유지비용도 저렴하다 하겠다.

도 2a와 도 2b를 통해서 그 적용 예를 살펴보면, 스크류 컨베이어 날개(3)를 감싸고 있는 외장(2) 즉 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관(2)에 열선(1a)이 감기게 되고, 스크류 컨베이어 날개(3)가 모터(4)에 의하여 회전하는 과정에 슬러지를 호퍼(5)를 통해서 투입하게 되면, 열선(1a)에 전기가 주어지고 열선에 열이 발생하면서 열선의 열 에너지는 스크류 컨베이어 날개(3)에 전달되어 종국에는 슬러지의 온도가 상승하는 과정과, 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관(2)이 가열되어 직접적 으로 슬러지의 온도가 상승하는 과정을 통해서 슬러지가 건조되게 된다.

이러한 과정은 도 1에서 설명한 바와 같이, 냉각수가 슬러지로 대체된 것으로 도 1의 장치의 작동 결과가 냉각수가 가열수로 변환 것이라면, 열선에 의한 슬러지 건조장치에서는 냉각수 대신에 슬러지가 투입되어 전달되는 과정에 저온상태의 슬러지가 고온상태의 슬러지로 변화하게 된다는 것이다.

저온 상태의 슬러지와 고온상태의 슬러지를 비교하여 보면 기본적으로 슬러지의 온도의 차이에 의하여 슬러지가 함유하고 있는 수분을 증발시키는 작용을 보다 따르고 신속하게 진행할 수 있기 때문에, 슬러지의 건조과정이 신속하게 진행된다는 것으로, 종단의 슬러지가 건조된 건조케익의 경우에 있어서도 이미 고온으로 변화된 상태여서, 슬러지를 소각처리할 경우에 이미 어느 정도의 열을 내포하고 있는 슬러지에 추가적으로 약간의 열을 공급하면 슬러지가 소각되는 과정이 진행될 수 있으므로 슬러지 소각에 필요한 열원을 유지하는 비용 또한 적게 소비된다고 할 수 있을 것이다.

그런데 여기에서 열선(1a)을 감을 때는 두 가지의 방법이 가능한데, 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관(2)의 전체를 열선으로 감쌀 수도 있으며, 스크류 컨베이어를 감사고 있는 관의 일부 즉 슬러지가 이송되는 위치만을 중점적으로 열선을 감쌀 수도 있다.

그 예로서 도 2a의 경우에는 스크류 컨베이어 장치의 일부를 열선 처리한 것으로 열선(1a)를 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관(2)에 감을 때 완전히 회전형으로 감아 돌리는 것이 아니라 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관(2)에 열선을 감아 내리다가 다시 되돌려서 원방향으로 감아 올라가게 되는 것으로(이하: 격자형 열선처리) 이러한 방법을 사용할 경우에는 스크류 컨베이어의 하부에는 열선이 감기지 않는 특성이 발생하게 되며, 때에 따라서는 열선처리가 필요한 부분만을 집중적으로 열선 처리하여 해당 부분의 발열량을 증대시킬 수도 있는 것이다.

이와는 다르게 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관(2)을 열선(1a)처리 할 때, 도 2b에서와 같이 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관의 하부까지 완전히 열선처리 할 수도 있다(이하: 회전형 열선처리).

이와 같은 경우에는 건조케익 배출구(7) 또는 호퍼(5)가 열선이 감기는 위치에 존재하여 열선처리를 방해하는 방해물로 작용하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는, 호퍼 또는 건조케익 배출구등의 방해 작용을 피하여야 하는데, 이때는 열선처리 하는 과정에 있어서, 열선의 진로방향에 방해물이 있을 때는 방해물을 우회하거나 방해물 자체를 열선으로 돌려 감싸 안으면서 열선의 진행방향을 유지할 수 있는 것이다.

이 과정을 도 3을 통해서 살펴보면, 열선(1a)이 스크류 컨베이어를 감싸고 있는 관(2)에 감길 때 호퍼(5)와 같은 방해물이 있을 때에는 방해물을 둘러싸는 형태로 열선이 감기게 되면 방해물의 방해작용을 피해서 열선처리 할 수 있거나, 또는 방해물이 있는 위치에는 열선을 감싸지 않는 것과 같이 열선처리를 하지 않고 건너 뛰는 형태로 처리할 수 있다.

이와 함께, 열선이 감긴 후에 발열과정을 진행할 때 열선에 의해 열이 발생하였다고 하더라도 열선의 외부를 충분히 보호하지 않으면, 발열된 열이 슬러지 내 부로 전달되지 않고 공기중으로 날아가 사라져 버릴 수가 있기 때문에 필히 외부를 보호해야 발열된 열을 충분히 슬러지 내부로 전달할 수 있기 때문에, 발열된 열이 대기중으로 방열되지 않도록 하는 특정한 보호층이 형성되어야 하는데, 이때 사용되는 방법으로는 석면층 또는 기타 방법등 다양한 방법을 통해 보온층이 형성될 수 있는 것이다.

이와 더불어, 스크류 컨베이어는 원칙적으로 중심축이 존재하는 게 원칙이나, 본 발명에서와 같은 경우에는 스크류 컨베이어에 축이 존재하지 않고 단지 스크류 컨베이어 날개(3)만으로 구성되는 것도 가능하다.

이와 함께 슬러지가 고온으로 변하면서 슬러지 내부에 포함하고 있던 수분은 고온으로 변하면서 증발되게 되는데, 이때 증발된 고온의 수증기를 외부로 배출 시켜야 한다.

이를 위하여 설치된 장치가 휀(8)으로써 휀(8)의 회전을 통해 수증기를 외부로 배출시킬 수 있는 구조를 갖게 된다.

본 발명을 통해 안출된 장치의 전체적인 특징은 기본적으로 장치 설치를 위해 초기 투자비용이 저렴하다는 것과, 장치 구성을 위해 사용되는 열선의 양을 얼마나 촘촘하게 감느냐에 따라 열선의 발열량이 조절되므로, 발열량 조절에 있어서도 투입비용의 편차가 크기 않다는 특징이 있는 것으로, 이러한 슬러지 건조장치는 모터에 의해 동작하는 스크류 컨베이어와; 스크류 컨베이어의 시작 지점에 설치되어 슬러지를 스크류 컨베이어에 투입할 수 있도록 구성된 슬러지가 투입되는 호퍼(5)와; 스크류 컨베이어 끝 부분에 설치되어 슬러지가 건조된 건조케익을 배출하 는 배출구(7)와; 슬러지가 건조되는 과정에 배출되는 수증기를 스크류 컨베이어 내부에서 스크류 컨베이어 외부로 배출시키는 수증기 배출구(8)와; 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관(2) 외부에 설치되는 열선(3)으로 구성되는 것을 특징하고, 수증기 배출구는 휀의 회전으로 수증기를 외부로 배출하는 기능을 갖고, 열선은 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 연속 회전하면서 감싸는 회전형 열선처리, 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 감싸되 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 일정부분 감싸고 다시 원래의 방향으로 돌아오는 형태인 격자형 열선처리 또는 이들의 조합으로 구성된다.

본 발명을 통해 안출된 열선에 의한 슬러지 건조장치는, 모터에 의해 동작하는 스크류 컨베이어와; 스크류 컨베이어의 시작 지점에 설치되어 슬러지를 스크류 컨베이어에 투입할 수 있도록 구성된 슬러지가 투입되는 호퍼(5)와; 스크류 컨베이어 끝 부분에 설치되어 슬러지가 건조된 건조케익을 배출하는 배출구(7)와; 슬러지가 건조되는 과정에 배출되는 수증기를 스크류 컨베이어 내부에서 스크류 컨베이어 외부로 배출시키는 수증기 배출구(8)와; 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관(2) 외부에 설치되는 열선(1a)으로 구성되는 것을 특징하고, 수증기 배출구는 휀의 회전으로 수증기를 외부로 배출하는 기능을 갖고, 열선은 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 연속 회전하면서 감싸는 회전형 열선처리, 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 감싸되 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 일정부분 감싸고 다시 원래의 방향으로 돌아오는 형태인 격자형 열선처리 또는 이들의 조합으로 구성하 여, 초기 투자 비용이 저렴하고 발열량을 조절하기 위하여 소요되는 추가투입 비용이 아주 저렴하게 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims

슬러지 건조장치에 있어서, 모터에 의해 동작하여 회전하면서 슬러지를 이송시키는 스크류 컨베이어와, 상기 스크류 컨베이어의 시작 지점에 설치되어 슬러지를 스크류 컨베이어에 투입할 수 있도록 구성된 슬러지가 투입되는 호퍼(5)와, 상기 스크류 컨베이어 끝 부분에 설치되어 슬러지가 건조된 건조케익을 배출하는 배출구(7)와, 슬러지가 건조되는 과정에 배출되는 수증기를 스크류 컨베이어 내부에서 스크류 컨베이어 외부로 배출시키는 수증기 배출구(8)와, 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관(2) 외부에 설치되는 열선(1a)으로 구성되되,

상기 열선은 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 연속 회전하면서 감싸는 회전형 열선처리, 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 감싸되 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 관을 일정부분 감싸고 다시 원래의 방향으로 돌아오는 형태인 격자형 열선처리 또는 이들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열선에 의한 슬러지 건조장치.
제1항에 있어서, 상기 수증기 배출구는 휀의 회전으로 수증기를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 열선에 의한 슬러지 건조장치.
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