KR100918945B1 - 슬러지 연료화 촉진제 조성물 및 그 제조방법, 및 이를 이용하여 제조한 슬러지 고형연료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화나트륨, 산화칼슘, 질산칼슘, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산바륨, 알루미늄 파우더, 파라핀, 스타린산, 헥사민, 중조, 숯 및 활성탄으로 이루어진 슬러지 연료화 촉진제 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용하여 제조된 슬러지 고형연료에 관한 것으로, 본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 슬러지에 첨가하여 자기연소가 가능한 슬러지 연소체를 형성시켜 각 사업장 슬러지 고형연료가 제조된다. 이에 따라 슬러지에 연료화 촉진제 조성물을 사용함으로써 슬러지 고형연료를 습득하고, 재활용에 의한 자원낭비와 환경오염을 방지할 수 있으며, 저렴한 비용으로 연료화 할 수 있다. 특히 열량, 회분 및 점화성에 있어서 연료로서 고효율을 가질 뿐만 아니라, 완전연소가 가능해지고, 건조가 빠르며, 최대발열량이 향상되는 효과가 있다.

슬러지, 슬러지 첨가제, 고형연료, 완전연소

Description

슬러지 연료화 촉진제 조성물 및 그 제조방법, 및 이를 이용하여 제조한 슬러지 고형연료{Accelerant composition for producing fuel from sluge and method for preparing thereof, and sludge solid fuel produced by using the same}

본 발명은 슬러지 연료화 촉진제 조성물 및 그 제조방법, 및 이를 이용한 슬러지 고형연료에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 산화나트륨, 산화칼슘, 질산칼슘, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산바륨, 알루미늄 파우더, 파라핀, 스타린산, 헥사민, 중조, 숯 및 활성탄으로 이루어진 슬러지 연료화 촉진제 조성물 및 그 제조방법, 및 이를 이용한 슬러지 고형연료에 관한 것이다.

각종 사업장에서 발생되는 슬러지(일명 탈수케이크)는 하수, 폐수 ,축산, 분뇨처리를 함에 있어 발생되는 수중의 부유물질이 액체로부터 분리 농축된 수중의 부유물질이 중력 작용으로 바닥에 침전된 고 함수비의 고형물을 기계적으로 처리하여 함수율을 저하시킨 물질을 슬러지라 하는데 이는 산업발달 및 인구증가에 의하여 슬러지가 대량으로 발생되고 있어, 이들 슬러지의 처리는 국가적인 당면과제가 되었으며 몇몇 자치단체 및 지역사회에서는 슬러지 처리 문제가 현실적으로 시급하게 대두되고 있다.

현재, 발생되는 슬러지의 많은 부분은 매립과 해양투기에 의존하고 있는 데, 매립의 경우에는 매립부지가 부족할 뿐만 아니라 침출수가 발생하여 지하수가 오염되는 등의 문제가 있고, 해양투기의 경우에는 해양투기 방지법 시행규정규칙 개정으로 유기성오니에 대한 해양배출규제가 대폭 강화됨에 따라 그간 대부분 해양 투기하던 슬러지를 2012년 1월부터는 해양배출 전면금지함에 따라 슬러지 처리방안에 대한 강구가 불가피한 실정에 있다.

이렇게 슬러지 처리 방안에 시급한 실정에 있어 퇴비화, 소각, 탄화, 건조, 안정화/고형화 처리 등의 방법이 제시되고 있는 데, 유가급등, 물류비용인상, 전처리 부지확보, 처리량에 따른 공간확보등의 문제점을 안고 있으며, 가장 큰 문제는 모든 육상에서 발생된 폐기물은 이제는 육상에서 해결해야 하는데 2012년 이후 10년 내외로 매립고갈 될 수 있어 향후 쓰레기 대란이 가장 큰 문제점으로 2008년 7월 환경부에서는 자원화,에너지화,재활용,연료화하여 매립부지의 고갈을 억제하고 환경적이면서 실증적인 슬러지 처리방안 대책을 각 지방 자치단체와 함께 최근 다각적으로 개발되고 있는 것이 현 실정에 있다.

종래에는 슬러지 고형연료 및 자원화 시스템은 많이 나와 있으나 첨가제의 투입량 화석연료 ( 무연탄,유연탄,활성탄,코크스,기타 석탄 ) 혼합량이 20~30% 투입 저위 발열량의 슬러지의 칼로리 향상과 연료성을 갖추기 위해 전 처리 과정에서 투입되는데 많은 량의 투입으로 석탄 이송,물류비용, 분진이 발생과 더불어 광범위 한 부지가 필요하여 소규모 처리장에서 고형연료의 적용성이 떨어짐과 단순 칼로리 높은 탄소제를 다량 함유시켜 칼로리 향상과 더불어 건조 시 함수비를 낮추기 위함을 목적으로 하고 있는 실정이며, 특히 석유 물가급등으로 인한 대체 연료제들이 가격 급등에 따라 2007년에 무연괴탄 수입금액이 1ton당 14만원 이였던 것이 2008년 7월 현재 40만원이상 수입되어지고 있는 고위 첨가제로 적용 가능성이 떨어짐에 따라 국내 누적된 저칼로리 석탄분을 활용하는 방안도 있지만 더 많은 첨가량과 초기 발열량이 약하여 불에 잘 안 붙을 경우 방커씨유, 폐유 또는 가스로 착화해야 슬러지가 탄화하는 등 문제점이 발생되고 있다.

현재 진행되고 있는 것은 슬러지를 태우기 위해서는 첨가제가 최소 20%이상의 화석연료를 함유해야 저위 칼로리가 탈 수 있도록 향상되어 고위 칼로리로 변화시켜 슬러지를 연료화시키는 방식 즉, 슬러지가 완전 탄화시 칼로리는 최소 2천에서 4천이내 이지만 저위발열량 500칼로리의 낮은 칼로리로 인해 완전 불이 붙는 시점이 낮아 고형연료의 가치성과 탄화제품의 인식, 수요처 확보와 국내외 탄화연료의 상업운전 사례가 미흡하고 처리 부산물 또한 석탄이 첨가된 양 만큼 즉 20~30%이상 부산물이 늘어나 재이용 불가능시에 이중 처리비용이 드는 여러 가지 슬러지를 자원화,에너지화,재활용,연료화하는데 많은 기술적 단계가 현재의 슬러지의 문제이다.

이렇게 탄화처리, 연료화처리하고 있는 실정이지만 슬러지 고형연료 제품에 관한 인식 부족으로 수요처 확보에 어려움 ,기술적 신뢰성, 안정성이 떨어지고, 탄화부산물 누적으로 인한 제2의 환경오염을 초래하는 결과를 가져오고 있다.

슬러지를 연료화 및 에너지 또는 자원화하기 위한 방편으로, 슬러지에 도시에서 배출되는 가연성 생활 폐기물 및 기름을 보조연료로 혼합하는 한편, 성형성을 높이기 위하여 점토나 모래를 섞어 기존의 연탄이나 조개탄 모형 연료탄을 제조하거나, 또는 슬러지에 다량의 카본, 활성탄, 유연탄, 갈탄, 코크스, 생활폐기물, 폐지류 또는 석탄류를 혼합하여 고형 연료화하는 등과 같이 다양한 기술이 개발된 바 있다.

대한민국 특허공개 제94-14200호에는 슬러지를 탈수한 후 이를 기름에 튀겨내어 연료로 사용하는 가열된 기름을 이용한 슬러지의 수분 추출방법 및 장치가 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-860356호에는 코크스 분, 목탄 분, 톱밥, 제지슬러지를 가압 성형시켜 제조된 고체연료의 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국 특허공개 제94-204040호에는 나무류, 폐지류 슬러지 등의 폐기물에 탄산칼슘, 제오라이트 및 결합제로 혼합한 다음 압축 성형기로 가압하여 제조된 가연성 각종폐기물을 이용하여 숯을 만드는 제조방법이 개시되어 있다.

이 밖에도 대한민국 특허공개 제99-74336호, 대한민국 등록특허 제10-0319803호, 대한민국 등록특허 제10-0419189에는 하수슬러지에 석탄가루 혹은 석유코크스를 첨가하여 폐기물을 연료화 하는 방법 등이 개시되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술들은 지나치게 서로 매우 상이한 물성의 재료가 섞여있어 연소의 최적 조건을 맞추기 어려울 뿐만 아니라 이로 인한 불완전연소 등에 공해 배출물이 많고, 탄화시 부서지는 방지하기 위해 결합성 향상을 위한 불연성 성형제를 과량으로 첨가하고 있어 자기연소 가능한 연료로 활용하기가 매우 어렵고 불완전 연소로 인한 악취발생의 문제로 종래는 폐유나 방커씨유,폐비닐,폐고무,폐지류를 활용해서 연소성을 높일수는 있었지만 부산물의 오염을 통해 이중 처리비용 부담등 종래의 슬러지의 연료로는 적용 가능성은 있지만 여러 가지 문제로 인해 실제로는 전혀 실용화되지 않고 있다. 또한 석탄분말이나 석유코크스 분말을 열량보강재로 첨가하는 방법에 있어서도 단순히 슬러지의 열량을 높이기 위하여 첨가제를 무게비로 슬러지 대비 적게는 20％에서 많게는 30％이상에 이르기까지 과량으로 첨가하고 있는데, 이 경우 함수율이 80％인 슬러지는 고형분이 20％ 밖에 되지 않기 때문에 열량보강제로 첨가하는 석탄이나 석유코크스의 양이 슬러지의 고형분 대비 적게는 1 배에서 많게는 10 배 이상까지 혼합하는 것이 되므로 이는 고형연료가 슬러지를 주원료로 하는 것이 아니라 석탄이나 석유코크스와 슬러지를 혼합한 재 활용 연료라 할 것이다. 또한 20%이하 들어갈 경우 건조 시간 또한 길어지며 처리효율 또한 감소하게 된다.

즉, 종래 기술들의 구성은 슬러지 고형분 보다 휠씬 많은 양의 첨가제를 넣어 혼합하는 것으로, 슬러지를 주성분으로 하는 고형연료라기 보다는 슬러지를 첨가제로 사용하는 연료가 되는 것이며, 과량의 석탄이나 코크스를 첨가함에 있어 발생되는 분진 및 처리면적, 운반, 전처리 혼합의 문제성으로 기술적 사상에서는 가능하나 현실적 적용에 따른 실증사례의 기존의 특허에 기재된 슬러지를 포함한 연료들은 현재 물가급등과 물류비용, 처리장의 규모에 과량의 첨가제 사용에 따른 원가부담 및 환경적 측면에서 악취문제로 인해 현실적으로 현장 보급이 어려운 기술이라고 사료 된다.

한편, 상기와 같은 슬러지 재활용 기술 이외에, 환경시설공단에서는 하수슬러지의 처리방법 및 이로부터 생성된 탈수 케이크에 관한 기술로서, 탈수 전 폐지용액과 카본첨가제를 혼합 탈수시켜 탈수효율, 발열량 향상에 따른 연료 재 활용기술을 시행하고 있으며, 조이환경에너지에서는 하수슬러지의 연료화 처리기술로서 슬러지 탈수케이크를 건조한 후 석탄류를15~30% 첨가하여 5,000㎉/㎏ 이상의 고형연료를 생산하는 기술을 시행하고 있다.

또한, 건민산업에서는 유기성 슬러지의 에멀젼화에의한 건조 및 연료화 기술로서, 함수율이 높은 유기성 슬러지 탈수케이크에증유와 계면활성제를 넣어 에멀젼화 시켜 건조한 후 연료로 사용하는 기술을 시행하고 있고, 리젠 코리아에서는 폐플라스틱 첨가에 의한 고형화기술로서, 슬러지 탈수케이크를 건조한 후 폐플라스틱 칩을 넣어 연료화 시키는 기술을 시행하고 있으며, 엠티에코에서는 하수슬러지 재자원화기술로서 슬러지에 카본과 건조공정에서 폐유로 처리된 6,000㎉/㎏ 이상의 연료화 사용 기술을 시행하고 있다.

아울러 일본 , 미국, 독일 등의 기술 도입의 탄화처리기술 등의 국내적용 사례를 볼 때 그 기술 또한 현실적으로 적용하기에 어려운 점이 많아 현재까지 파일럿 플랜트의 기술개발 단계이고 아직까지 상업운전 사례가 희박한 실정이며 실증 플랜트로 성형하였으나 고도의 숙련 운영관리가 필요하고 탄화제품의 인식부족으로 수요처 확보와 첨가제의 투입량에 따른 탄화부산물 재활용 못할시 추가 처분비가 소요되는 등의 여러 가지 현실에 적용하기까지 많은 기술들이 어려움을 격고 있는 실정에 있다.

또한 200℃ 근처에서 연소가 시작되면서 슬러지의 온도가 충분히 오르기전에 과량의 휘발분이 배출되면서 산소부족으로 불완전 연소가 되며 이는 곧바로 매연으로 배출되는 특성이 있다. 종래에는 이를 해결하기 위해서 과량의 연소공기가 주입시키게 되면 연소로의 내부가 냉각되면서 불완전 연소를 가중시키거나 심한 경우 연소과정이 중단되는 현상의 문제점 또한 발생된다.

본 발명자들은 상기와 같은 슬러지 재활용 기술의 문제점들을 해결하고 슬러지를 자기연소가 가능한 고형연료로 변환시키고자 연구를 거듭한 결과 슬러지 연료화 촉진제 조성물 및 그 제조방법을 습득하였고 이를 이용하여 슬러지 고형연료를 제조함으로써 본 발명에 이르게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 종래 버리는 물질로 여겨져왔던 슬러지를 연료화 상품성 물질로 전환시키기 위한 것으로, 슬러지를 고형연료로 처리함에 있어 통상의 적용되었던 건조방법, 성형방법, 탄화방법, 에너지 자원화방법을 보다 효율적으로 적용하면서 종래에 여러 우수한 기술들이 현실성이 떨어져 사장 되거나 더 이상의 예산낭비를 막고 선행되었던 슬러지 처리기술에 연료화 촉진제 조성물을 이용하여 슬러지 고형연료를 제조함으로써 슬러지를 고형연료로 처리하는 방법 및 슬러지 고형원료의 상품성 향상을 통한 슬러지 연료화 처리기술을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 슬러지를 고형연료로 제조함에 있어, 슬러지 연료화를 위한 촉진제 조성물 제조하고, 이를 이용하여 슬러지 고형원료를 제조하여 상기 슬러지 고형연료가 연료로서 고효율을 가지면서, 완전연소가 가능하고, 발열량이 최대로 향상되었음을 확인함으로써 달성되었다.

본 발명은 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 슬러지 연료화 촉진제 조성물은, 제1 슬러지 연료화 촉진제 조성물로서 산화나트륨, 산화칼슘, 질산칼슘, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산바륨 및 알루미늄 파우더로 구성된 구성된 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물로 구성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 구성 및 조성으로 구성될 수 있다..

상기 슬러지 연료화 촉진제 조성물은 바람직하게는 산화나트륨 25 내지 55 중량%, 산화칼슘 5 내지 15 중량%, 질산칼슘 10 내지 20 중량%, 질산나트륨 10 내지 20 중량%2 질산칼륨 5 내지 15 중량%, 질산바륨 5 내지 15 중량% 및 알루미늄 파우더 0.5 내지 2 중량%로 구성된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 슬러지 연료화 촉진제 조성물은, 제2 슬러지 연료화 촉진제 조성물로서 파라핀, 스타린산, 헥사민, 중조, 숯 및 활성탄으로 구성된 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물로 구성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 구성 및 조성으로 구성될 수 있다..

상기 슬러지 연료화 촉진제 조성물은 바람직하게는 파라핀 5 내지 14 중량%, 스타린산 5 내지 14 중량%, 헥사민 5 내지 14 중량%, 중조 2 내지 7 중량%, 숯 15 내지 60 중량% 및 활성탄 25 내지 35 중량%로 구성된다.

또한 본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물은 상기 두 가지 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 서로 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 때 상기 두 가지 슬러지 연료화 촉진제의 비율은 제1 슬러지 연료화 촉진제 조성물 30 내지 50 중량%와 제2 슬러지 연료화 촉진제 조성물 50 내지 70 중량%로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 혼합 조성물의 촉진제를 제조하여 슬러지와 혼합되어지는 이유는 산화 나트륨은 슬러지 중의 질산성 물질들을 질산나트륨성 물질로 변화시켜 슬러지 자체를 가연성 물질로 바꾸고 탄화 시 산화작용에 산소를 방출시켜 슬러지의 초기 불의착화를 보조하는 역할을 하며, 슬러지의 유기물함량에 따라 그 함량을 달리할 수 있다.

또한 상기 산화칼슘,질산칼슘,질산나트륨,질산칼륨,질산바륨 및 알루미늄 파우더는 혼화 촉진제로서 사용되어 슬러지의 균질성을 높이는 역할을 한다.

또한 슬러지는 연소 시 불완전 연소와 완전연소 상태가 되는데, 종래 슬러지는 불연속적으로 연소함에 따라 불완전 연소 상태가 커서 이를 완전연소로 유도하기 위해 활성제 물질로서 파라핀, 스타린산, 헥사민, 중조, 숯 및 활성탄을 첨가 하여 슬러지 고형연료가 착화가 되면 자기 연소성 물성으로 변화시키는 역할을 한다.

이러한 물성 변화를 통해 본 발명의 슬러지 고형연료가 보조연료가 아닌 단독연료로서 활용 가능성을 높일 수 있다.

또한 본 발명은 상기 슬러지 연료화 촉진제 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물의 제조방법은, 산화나트륨, 산화칼슘, 질산칼슘, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산바륨 및 알루미늄 파우더를 교반장치에 투입하는 단계; 상기 투입된 성분들을 교반장치로 교반하여 혼합하는 단계; 및 상기 성분들이 혼합된 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 수득하는 단계로 구성된다.

또한 본 발명에 따른 다른 슬러지 연료화 촉진제 조성물의 제조방법은, 파라핀, 스타린산, 헥사민, 중조, 숯 및 활성탄을 교반장치에 투입하는 단계; 상기 투입된 성분들을 교반장치로 교반하여 혼합하는 단계; 및 상기 성분들이 혼합된 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 수득하는 단계로 구성된다.

또한 본 발명은 상기 슬러지 연료화 촉진제 조성물과 슬러지를 혼합하여 제조된 슬러지 고형연료를 제공한다.

본 발명에 따른 슬러지 고형연료는 슬러지 연료화 촉진제 조성물 1 내지 10 중량%와 슬러지 90 내지 99 중량%로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 슬러지 고형연료에 적용할 수 있는 슬러지는 하수 슬러지, 축산 분뇨 슬러지 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 가정 및 산업 공정에서 생산되는 다양한 슬러지를 포함한다.

본 발명에 따른 슬러지 고형연료는 연료성 향상시키고, 결합력 및 연소연장 물성을 높이기 위한 슬러지 연료화 촉진제 조성물에 연소화 촉진제로서 규조토, 생석회 및 전분을 추가로 포함시킬 수 있다.

또한, 슬러지 고형연료에 통상적인 화석연료 중 무연탄 또는 코우크스를 첨가할 수 있다.

상기와 같은 보조 첨가제를 투입할 경우에는 주변 환경, 분진, 물류, 규모, 유류값 상승에 따른 물가인상 문제점 등을 고려하여 극소량으로 투입하는 것이 바람직하며, 상기 화석연료는 연료화 촉진제의 보조제 일뿐 본 발명의 주원료에 속하지는 않는다.

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상기 본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물로 제조된 슬러지 고형연료는 이를 첨가하지 않은 건조 하수 슬러지에 비해 열량, 회분 및 점화성에 있어서 연료로서 고효율을 가짐을 알 수 있으며, 슬러지 연료화 촉진제의 첨가로 인하여 슬러지 고형연료의 완전연소가 가능해지고, 최대발열량이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 슬러지 고형연료는 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 이용함으로써, 통상의 건조시 슬러지로부터 수분이 방출되는 경우 연료화 촉진제를 통해 반응 생성물들이 수분 증발점을 낮추어 수분 방출이 보다 빨리 이루어지도록 하여 담체화를 촉진시킴으로써, 수분이 방출된 간극을 연료화 촉진제 조성물로 간극을 채워지도록 하여 성형 시 밀실화되었다가 탄화 시 산소를 방출하면서 슬러지의 완전연소를 도와 저위 발열량이 및 최대 발열량이 건조 하수 슬러지보다 크게 향상된다.

본 발명에 따른 슬러지 고형연료는 종래 당업계에서 사용되어왔던 통상의 혼합설비, 건조설비, 탄화설비, 열회수 발전설비 등에 적용할 수 있고, 각 처리장 규모와 여건에 따라서 통상의 혼합설비, 성형기, 건조설비, 탄화설비, 열회수 발전설비에 이용되는 연료화 성형품을 생산하거나, 탄화 후 복토재로 사용하거나, 탄화 부산물을 전 처리 조절제로 활용하여 슬러지 처리장에서 발생하는 모든 부산물을 억제함과 동시에 연료화 에너지로 활용가치성을 높이는데 있으며, 나아가 처리장의 인근지역에 에너지를 공급하여 환경적 인식은 폐기물이 아닌 연료로 인식되도록 할 수 있다.

또한 환경을 생각하는 일원으로서 본 발명을 통해 슬러지를 버리는 물질이 아니 연료화 상품성 물질로 각 기관의 예산 낭비를 줄이고 오히려 득이 되는 슬러지 처리장이 되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 이용하여 제조된 슬러지 고형연료는 최소량의 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 첨가하는 것만으로도 열량, 회분 및 점화성에 있어서 연료로서 고효율을 가질 뿐만 아니라, 완전연소가 가능해지고, 최대발열량이 향상되는 효과가 있어, 슬러지 처리 및 재활용 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시형태를 실시예를 참고로 보다 구체적으로 설명한다. 하지만 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 슬러지 연료화 촉진제 조성물의 제조

본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 제조하기 위하여, 우선 산화나트륨 5kg, 산화칼슘 1kg, 질산칼슘 1kg, 질산나트륨 2kg, 질산칼륨 500g, 질산바륨 400g 및 알루미늄 파우더 100g을 교반장치에 넣고, 서서히 교반하면서 혼합하여 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 제조하였다.

또한, 파라핀 2kg, 스타린산 2kg, 헥사민 2kg, 중조 1kg, 숯 7kg 및 활성탄 6kg을 가하여 서서히 교반하면서 혼합하여 또 다른 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 제조하였다.

실시예 2 : 슬러지 고형연료의 제조

상기 실시예 1에서 제조한 슬러지 연료화 촉진제 조성물 30 kg과 80% 함수비의 하수 슬러지 1,000 kg을 혼합하고, 건조한 후 성형기로 성형하여 고형연료를 제조하였다. 상기 하수 슬러지는 왕송 맑은물 처리장에서 입수하였다.

실시예 3 : 슬러지 고형연료의 물성 비교

상기 실시예 2에서 제조한 슬러지 고형연료의 물성을 평가하여, 대조구로서 건조 슬러지와 석탄과 비교하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<표 1>

물 성	연료화 촉진제 처리 제품	슬러지(건조)	석 탄
성상	고형 성형품	과립 + 분말	무연괴탄, 분탄
수분 (%)	20% 이하	30% 이하	15% 이하
열량 (kcal/kg)	4,500 ~ 5,500	2,000 ~ 4,000	3,000 ~ 7,000
휘발분 (%)	10 ~ 50	30 ~ 50	2 ~ 7
고정탄소분(%)	25 ~ 50	15 ~ 25	50 ~ 80
회분 (%)	10 ~ 25	30 ~ 60	15 ~ 40
연소성	매우 양호	매우 불량	양 호

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 대조구인 건조 하수 슬러지에 비해 본 발명에 따른 슬러지 고형연료가 열량, 회분 및 점화성에 있어서 연료로서 고효율을 가짐을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제를 이용하여 제조한 슬러지 고형연료가 완전연소를 도와주면서 슬러지의 최대발열량을 향상시키고 건조 하수 슬러지 보다 최대연소를 통한 회분 및 열량이 향상됨을 알 수 있다.

통상적으로 종래 슬러지를 연료화하기 위해 석탄이나 폐유를 첨가하는 경우,상용화에 필요한 열원을 제공하고, 또한 완전 연소를 구현하는데 있어 석탄 또는 폐유를 20%이상 첨가하여 사용하였으나, 본 발명에서는 슬러지 연료화 촉진제를 사용하여 슬러지 고형연료를 제조하였다.
이에 따른 본 발명의 슬러지 고형연료는 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 건조 하수 슬러지 보다 발열량이 크게 향상된 것을 알 수 있다.

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실시예 4 : 슬러지 고형연료의 건조시험

본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물 5 중량%와 슬러지 95중량%를 혼합하여 건조 시 함수비 20%에 도달하는 시간을 하수 슬러지와 비교 시험하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

<표 2>

건조항목	슬러지 연료화 촉진제 조성물 혼합 건조시간	하수 슬러지 (원시료)
함수비 81% 하수슬러지가 함수비 20% 도달하는 시간	10분	25분 이상

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 4의 결과와 마찬가지로 본 발명에 따 른 슬러지 고형연료는 건조 시 건조효과가 우수하였다.

즉, 본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 통한 증발잠열의 감소로 전위 발열량은 향상되면서 수분함량은 떨어지고 발열량은 향상되는 것이다.

이와 같은 본 발명을 특정한 실시예로 설명하였지만, 본 발명의 슬러지 연료화 촉진제 조성물과 이를 이용한 제조한 고형연료는 본 발명을 바탕으로 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다. 또한, 상기 실시예에서 제시한 각 성분의 혼합 비율은 사용 용도에 따라서 혼합비율 과 성형방법, 건조과정, 연료화 과정에 따라 다양하게 변경되어질 수도 있다. 그러나 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상으로부터 별개인 것으로 이해되어서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 고형연료를 나타낸 사진이다.

도 2는 본 발명에 따른 슬러지 고형연료의 착화성을 나타낸 사진이다.

도 3은 본 발명에 따른 슬러지고형연료가 완전연소 되었음을 보인 사진이다.

도 4는 본 발명에 따른 슬러지 연료화 촉진제 조성물과 슬러지 고형연료의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도이다.

Claims (9)

1. 산화나트륨 25 내지 55 중량%, 산화칼슘 5 내지 15 중량%, 질산칼슘 10 내지 20 중량%, 질산나트륨 10 내지 20 중량%, 질산칼륨 5 내지 15 중량%, 질산바륨 5 내지 15 중량% 및 알루미늄 파우더 0.5 내지 2 중량%로 구성된 연료화 촉진제 조성물.
2. 파라핀 5 내지 14 중량%, 스타린산 5 내지 14 중량%, 헥사민 5 내지 14 중량%, 중조 2 내지 7 중량%, 숯 15 내지 60 중량% 및 활성탄 25 내지 35 중량%로 구성된 연료화 촉진제 조성물.
3. 제1항 및 제2항의 연료화 촉진제 조성물을 혼합한 연료화 촉진제 조성물 1 내지 10 중량%와 슬러지 90 내지 99 중량%로 구성된 슬러지 고형연료.
4. 제3항에 있어서, 상기 혼합 연료화 촉진제 조성물이 제1항의 조성물 30 내지 50 중량%와 제2항의 조성물 50 내지 70 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 고형연료.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제3항에 있어서, 상기 슬러지가 생활 폐기물 슬러지, 하폐수 슬러지 또는 분뇨 슬러지인 것을 특징으로 하는 슬러지 고형연료.
8. 산화나트륨 25 내지 55 중량%, 산화칼슘 5 내지 15 중량%, 질산칼슘 10 내지 20 중량%, 질산나트륨 10 내지 20 중량%, 질산칼륨 5 내지 15 중량%, 질산바륨 5 내지 15 중량% 및 알루미늄 파우더 0.5 내지 2 중량%를 교반장치에 투입하는 단계;

   상기 투입된 성분들을 교반장치로 교반하여 혼합하는 단계; 및

   상기 성분들이 혼합된 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 수득하는 단계

   로 구성된 연료화 촉진제 조성물의 제조방법.
9. 파라핀 5 내지 14 중량%, 스타린산 5 내지 14 중량%, 헥사민 5 내지 14 중량%, 중조 2 내지 7 중량%, 숯 15 내지 60 중량% 및 활성탄 25 내지 35 중량%를 교반장치에 투입하는 단계;

   상기 투입된 성분들을 교반장치로 교반하여 혼합하는 단계; 및

   상기 성분들이 혼합된 슬러지 연료화 촉진제 조성물을 수득하는 단계

   로 구성된 연료화 촉진제 조성물의 제조방법.

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