KR101041171B1 - Method for preparing sewage sludge fuel for the blended combustion at coal fired plant using microwave - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생활 하수슬러지를 석탄화력 발전소의 혼합 연료로서 사용하기 위해 습분함량이 80%이상인 슬러지를 마이크로파 열원 적용 및 소수성의 유연탄과 무연탄 혼합기술을 통해 기존의 400℃ 보다 250℃이상 낮은 150℃ 이하 온도에서 건조하여 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 제조장치를 제공하기 위한 것이다. In order to use the domestic sewage sludge as a mixed fuel of a coal-fired power plant, the present invention applies a sludge having a moisture content of 80% or more to a microwave heat source and a mixture of hydrophobic bituminous coal and anthracite to 150 ° C or lower, which is 250 ° C or lower than the conventional 400 ° C. It is to provide a method for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion by drying at a temperature and a manufacturing apparatus for performing the method.

하수슬러지, 마이크로파, 건조반응기, 소수성, 유연탄, 무연탄 Sewage Sludge, Microwave, Drying Reactor, Hydrophobic, Bituminous Coal, Anthracite

Description

마이크로파 열원을 적용한 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄의 제조방법{Method for preparing sewage sludge fuel for the blended combustion at coal fired plant using microwave}Method for preparing sewage sludge fuel for the blended combustion at coal fired plant using microwave}

본 발명은 마이크로파 열원을 적용하여 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 생활 하수슬러지를 석탄화력 발전소의 혼합 연료로서 사용하기 위해 습분함량이 80%이상인 슬러지를 마이크로파 열원 적용 및 소수성(Hydrophobic)의 유연탄 혹은 무연탄 혼합기술을 통해 기존의 400℃ 보다 250℃이상 낮은 150℃ 이하 온도에서 건조하여 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion by applying a microwave heat source. More specifically, in order to use domestic sewage sludge as a mixed fuel of a coal-fired power plant, the present invention uses a microwave heat source and a hydrophobic bituminous coal or anthracite blending technology to make the sludge having a moisture content of 80% or more than conventional 400 ° C. The present invention relates to a method for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion by drying at a temperature not lower than 250 ° C and lower than 150 ° C.

세계적으로, 전체 에너지 수요의 약 80%는 화석연료에 의존하고 있으며, 화석연료 중 약 50%는 석탄에 의존하고 있다. 국내의 경우에도 전체 전력 생산의 약 30% 정도는 계속 석탄으로 유지될 전망이다. 환경문제가 21세기의 중요한 테마로 부상하면서 화석연료 사용에 의한 유해 대기오염물질의 배출이 문제가 되고 있으며 그 규제는 점차 강화되어, 최근에는 SO2와 NOx에 강화된 규제가 적용되고 있고, CO2 규제도 2013년부터는 구체화되고 있다. Globally, about 80% of total energy demand depends on fossil fuels, and about 50% of fossil fuels depend on coal. In Korea, about 30% of the total electricity production is expected to remain coal. Environmental problems are with injuries as a major theme of the 21st century, emissions of harmful air pollutants caused by burning of fossil fuels is a problem which the regulation is gradually strengthening, in recent years, and is subject to enhanced regulation on SO 2 and NO x, CO 2 regulations have also been implemented since 2013.

바이오매스는 석탄과 석유 다음으로 세계에서 세 번째로 풍부한 에너지원이다. 세계 에너지의 약 14%에 해당하는 1,250백만 TOE를 차지하고 있으며, 개발도상국의 경우에는 전체 에너지의 약 35%를 바이오매스로 공급하고 있고, 선진국의 경우에도 중요한 에너지원으로 자리 잡고 있어서 미국의 경우 약 70백만 TOE, 유럽의 경우에는 국가마다 다르지만 약 20∼40백만 TOE를 바이오매스가 공급하고 있다. 바이오매스에는 전통적인 농림부산물과 Energy Crop이 포함되며 화석연료를 제외한 슬러지, 폐기물 등이 모두 포함된다. Biomass is the third most abundant energy source in the world after coal and oil. It accounts for about 1,250 million TOE, or about 14% of the world's energy.In developing countries, about 35% of the total energy is supplied as biomass, and in developed countries, it is an important energy source. Biomass supplies about 70 to 40 million TOEs and about 20 to 40 million TOEs in Europe. Biomass includes traditional agricultural by-products and energy crops, including sludge and waste, except fossil fuels.

특히, 생활폐기물인 하수슬러지에 관해 미국의 경우 DOE와 EPRI에서 주관하고 유럽에서는 EU에서 주관하는 슬러지 혼합연소 연구결과, 대규모의 미분탄 발전소에 적용하는 경우 발전소에 유효할 뿐만 아니라 환경적으로도 매우 유효하다는 결론이 도출되었다. In particular, in the US, Sewage Sludge Combustion Research conducted by DOE and EPRI in the US and EU in Europe regarding sewage sludge, which is a domestic waste, is not only effective for power plants but also environmentally effective when applied to large-scale pulverized coal plants. Was concluded.

우리나라의 경우, 2001년 7월부터 일정규모 이상의 배출시설에서 발생하는 슬러지는 직매립을 금지하고 있다. 최근에는 슬러지 처리규제의 강화에 따라 폐기처분하여야 할 폐기물에서 가연성 유기물질을 다량 함유하고 있는 슬러지 특성을 이용하여 자원으로 재활용하려는 추세에 있으며, 슬러지 대신 바이오고형물(Biosolids)로 칭하기도 한다. 따라서, 정부는 2011년 하수슬러지 연료화를 포함한 신재생에너지 보급목표를 1차에너지 대비 5%, 전력생산량 대비 7%를 목표로 하 고 있으며, 에너지관련 9개 공기업과 정부 간 자발적 신재생에너지 개발공급 협약체결('05.7.25)에 따라 2008년 까지 1.1조원을 목표로 신재생에너지에 투자하고 있다. In Korea, since July 2001, sludge from discharged facilities of a certain size has been prohibited from landfilling. Recently, due to the strengthening of the sludge treatment regulations, the wastes to be disposed of are being recycled as resources using sludge properties that contain a large amount of flammable organic substances, and are also called biosolids instead of sludge. Accordingly, the government aims to supply renewable energy, including sewage sludge fuel, in 2011, with 5% of primary energy and 7% of electricity production. According to the agreement ('05 .7.25), the company is investing in renewable energy with a goal of 1.1 trillion won by 2008.

특히 발전회사들은 2011년까지 RDF및 하수슬러지 연료전용 발전소 건설을 목표로 하여, 하수 슬러지탄 연료화에 대한 석탄화력 발전소 현장 적용을 위해 전력연구원과 공동연구 중에 있다. 그러나, 국내에서 년간 650만 톤 가량 발생되는 하·폐수 슬러지를 주축으로 한 유기성 슬러지의 대부분이 함수율이 70∼80%여서 곧바로 연료로 활용할 수 없어 효율적인 건조과정을 거쳐야 하며, 건조 후 고위 발열량 또한 2,000∼4,000kcal/kg 정도여서 자소성이 떨어지고, 연소 특성이 기존의 고형의 화석연료와는 전혀 다른 특성을 보이고 있어 그 자체로는 연료로 활용하기 어렵다. 따라서, 독립적인 연료로 만들어 기존의 화석연료를 사용하고 있는 연소로에서 연료로 사용하기 위해서는 열량을 보강하여 4,500 kcal/kg 이상으로 유지하고, 연소의 특성을 유연탄 혹은 무연탄의 성상과 유사하게 보정해 줄 필요가 있다. In particular, power generation companies are planning to build RDF and sewage sludge fuel power plants by 2011, and are conducting joint research with the Korea Electric Power Research Institute to apply coal-fired power plant sites for sewage sludge coal fueling. However, most of organic sludge, mainly sewage and wastewater sludge, generated about 6.5 million tons annually in Korea, has a water content of 70 to 80% and cannot be used as a fuel immediately. It is about 4,000kcal / kg, so it is inferior in self-firing property and its combustion characteristics are completely different from the existing solid fossil fuels. Therefore, in order to use it as a fuel in a combustion furnace that uses an independent fuel and uses existing fossil fuels, it is necessary to reinforce the calorific value and maintain it at 4,500 kcal / kg or more, and correct the combustion characteristics similar to that of bituminous coal or anthracite coal. I need to give.

표 1 : 건조에 의한 다양한 하수슬러지 함수율과 적용가능한 후처리 공정Table 1: Various sewage sludge moisture content by drying and applicable aftertreatment process

함수율Water content 후처리 공정 적용 예Post-processing example 60∼65%60 to 65% 유동층 소각로 적용 가능Applicable fluidized bed incinerator 45∼35%45 to 35% 일반 쓰레기와 혼합소각 가능Can be incinerated with general waste 25∼15%25-15% 시멘트 킬른에서의 소각 용융연료, 일반쓰레기의 소각 및 용융연료, 퇴비화Incineration molten fuel, cement waste incineration and molten fuel in cement kilns, composting 10%이하below 10 석탄화력 발전소 연소연료Coal-fired Power Plant Combustion Fuel

특히, 하수슬러지의 석탄화력 발전소에 연료화를 위해서는 상기 표 1과 같이 함수율을 10%이하로 낮추어야 한다. 그러나 슬러지내의 수분은 도 1과 같이 자유 수, 내부수(간극수), 표면수, 결합수 등으로 구분 되며 슬러지 수분 중 상당 부분을 차지하고 있는 것은 슬러지 표면에 부착하고 있는 자유수와 표면수이고, 슬러지의 분자와 분자 사이에 존재하는 수분이 내부수이며, 결합수는 슬러지 분자에 화학적으로 결합되어 있다. 하수슬러지 자유수와 표면수는 100±5℃에서 건조되지만 내부수와 결합수는 약 400℃에서 파괴 및 건조가 일어나므로 기존의 건조방법으로는 슬러지 내부까지 이 높은 온도를 유지하기가 곤란하다. In particular, in order to fuel the sewage sludge coal-fired power plant, the water content should be lowered to 10% or less as shown in Table 1 above. However, the water in the sludge is divided into free water, internal water (gap water), surface water, and bonded water as shown in FIG. 1, and a large part of the water of sludge is free water and surface water attached to the sludge surface. The water present between the molecule and the molecule is the internal water, and the bound water is chemically bound to the sludge molecule. Sewage sludge free water and surface water are dried at 100 ± 5 ℃, but internal and combined water are destroyed and dried at about 400 ℃, so it is difficult to maintain this high temperature up to the inside of sludge by conventional drying methods.

이와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 본 발명은 추출시 열원 적용기술을 가열로 및 전기로와 같은 직간접가열방식이 방식이 아닌 마이크로파 열원을 적용하여 습분함량이 80%이상인 슬러지를 소수성의 유연탄 및은 무연탄 혼합기술을 통해 기존의 400℃ 보다 250℃이상 낮은 150℃이하 온도에서 건조하여 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다. The present invention devised to improve these problems is applied to the heat source application technology during extraction by applying a microwave heat source rather than a direct or indirect heating method such as heating furnace and electric furnace, the moisture content of more than 80% hydrophobic bituminous coal and silver anthracite coal The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing sewage sludge coal for coal-fired power plant by mixing at 150 ° C or lower, which is 250 ° C or more lower than 400 ° C.

본 발명의 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법은, 수분함량이 80% 이상인 하수슬러지를, 소수성의 유연탄과 무연탄과 혼합하여 마이크로파를 투과하는 유전율이 낮은 태프론 재질의 마이크로파 건조 반응기에 공급하는 단계;The method for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion according to the present invention is a microwave drying reactor having a low dielectric constant of Teflon that transmits microwaves by mixing sewage sludge having a water content of 80% or more with hydrophobic bituminous coal and anthracite coal. Supplying to;

상기 마이크로파 건조 반응기에서 상기 하수슬러지과 유연탄 및 무연탄의 혼 합물을 200 내지 500 rpm의 속도로 교반하면서 마이크로파를 공급하는 단계; Supplying microwaves while stirring the mixture of sewage sludge, bituminous coal and anthracite coal at a speed of 200 to 500 rpm in the microwave drying reactor;

상기 마이크로파 열원에 의해 400℃ 이상에서 분해 및 건조가 이루어지는 하수슬러지의 간극수, 모관결합수, 내부보유수의 난해성 수분을 150℃ 이하의 온도에서 건조시켜서 수분함량을 10% 이하의 하수슬러지탄으로 제조하는 단계; 및The water content is made of sewage sludge of 10% or less by drying the water at a temperature of 150 ° C. or less by drying the insoluble water of the pore water, the capillary coupling water, and the internally held water of the sewage sludge which is decomposed and dried at 400 ° C. or more by the microwave heat source. Making; And

상기 건조된 하수슬러지탄을 배출하여 분쇄기로 분쇄하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Discharging the dried sewage sludge is characterized in that consisting of a step of crushing with a grinder.

본 발명의 방법에 의하면, 상기 유연탄 및 무연탄의 혼합비율은 전체 혼합물에 대해 5 내지 15중량%로 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 하수슬러지의 건조단계는 105 내지 150℃의 온도 범위에서 0.15 내지 1시간 동안 건조시키는 것을 특징으로 한다.According to the method of the present invention, the mixing ratio of the bituminous coal and anthracite coal is preferably mixed at 5 to 15% by weight based on the total mixture, and the drying step of the sewage sludge is 0.15 to 1 hour in a temperature range of 105 to 150 ° C. It is characterized by drying during.

또한, 본 발명에 따른 마이크로파 열원을 적용한 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄의 제조장치는 80%이상의 수분을 함유하는 하수슬러지를 공급하기 위한 습 하수슬러지 이송 밸트 콘베이어, 유연탄 및 무연탄 저장호퍼로부터 로터리 밸브를 통해서 적정량씩 공급하기 위한 진동판, 상기 습 하수슬러지 이송 밸트 콘베이어와 진동판으로부터 공급된 습 하수슬러지와, 유연탄 및 무연탄을 주입하기 위한 투입구, 상기 투입구를 통해서 투입된 습 하수슬러지와, 유연탄 및 무연탄 혼합물을 마이크로파 반응장치로 이송하기 위한 스크류 이송장치로 구성되어 있는 원료 공급부와,In addition, the apparatus for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion using a microwave heat source according to the present invention is a rotary sewage sludge conveying belt conveyor, bituminous coal and anthracite storage hopper for supplying sewage sludge containing 80% or more moisture. Diaphragm for supplying appropriate amount by valve, wet sewage sludge conveying belt conveyor and wet sewage sludge supplied from diaphragm, inlet for injecting bituminous coal and anthracite, moist sewage sludge introduced through the inlet, bituminous coal and anthracite mixture Raw material supply unit consisting of a screw feeder for transferring the feed to the microwave reactor,

상기 원료 공급부로부터 공급된 습 하수슬러지와, 유연탄 및 무연탄 혼합물에 마이크로파 열원을 적용하여 건조시키기 위한 마이크로파 건조 반응장치를 포함 하는 건조 반응부와,A dry reaction part including a wet sewage sludge supplied from the raw material supply part and a microwave drying reaction device for drying by applying a microwave heat source to the bituminous coal and anthracite mixture;

상기 건조 반응부에서 건조되어 증발되는 증기를 응축시켜 저장하기 위한 증기냉각수 저장조, 냉각수 공급펌프에 의해 공급되는 냉각수로 상기 마이크로파 반응장치에서 증발한 증기를 응축시키기 위한 응축기(39)로 구성되는 슬러지 수분 회수부와, Sludge moisture consisting of a condenser 39 for condensing the vapor evaporated in the microwave reactor with the cooling water supplied by the steam cooling water storage tank for storing the condensed vapor evaporated and dried in the drying reaction unit, the cooling water supply pump Recovery section,

상기 마이크로파 반응장치에서 건조 및 제조된 하수 슬러지탄을 화력발전소 연료규격인 200mesh 분말로 분쇄하기 위한 건조 슬러지탄 분쇄기와 분쇄된 슬러지탄을 저장 호퍼로 이송하기 위한 분쇄 건조 하수슬러지탄 이송장치로 구성되는 하수슬러지탄 가공부로 이루어진 것을 특징으로 한다. It consists of a dry sludge coal crusher for pulverizing the sewage sludge is dried and manufactured in the microwave reactor to 200mesh powder of the thermal power plant fuel standard and a pulverized dry sewage sludge coal transport device for transferring the crushed sludge coal to the storage hopper. It is characterized by consisting of sewage sludge coal processing unit.

본 발명의 장치에 따르면, 상기 마이크로파 건조 반응장치는 마이크로파 공급기가 설치되어 있는 마이크로파 공급 동공과 마이크로파 건조 반응기로 구성되어 있되 According to the apparatus of the present invention, the microwave drying reactor is composed of a microwave supply cavity and a microwave drying reactor in which a microwave supplier is installed.

상기 마이크로파 공급 동공은 마이크로파 열원을 공급하기 위한 공급부로서, 상기 마이크로파 건조 반응기 내부로 마이크로파를 공급하기 위한 마이크로파 공급기, 상부하부 판에서 반사 및 투과된 마이크로파를 반응기로 다시 반사시키기 위한 마이크로파 반사 교반기, 상기 반응기 내부에서 발생된 건조 수증기를 배출하도록 도와주는 알루미늄 산화물 재질로 이루어진 건조수증기 배출구, 유연탄 및 무연탄과 슬러지 원료를 공급하기 위한 슬러지 원료 공급구, 상기 원료 공급구, 교반장치 축 삽입구, 건조수증기 배출구의 표면에 알루미늄 재질의 마이크로파 누설 쵸크가 부착되어 있으며,The microwave supply pupil is a supply for supplying a microwave heat source, a microwave supply for supplying microwaves into the microwave drying reactor, a microwave reflection stirrer for reflecting the microwaves reflected and transmitted from the upper lower plate back to the reactor, the reactor Dry steam outlet made of aluminum oxide to help discharge dry steam generated from inside, sludge feeder for supplying bituminous coal and anthracite and sludge feedstock, the feeder for feed, agitator shaft insert, dry steam outlet The microwave leakage choke is attached to the

상기 마이크로파 건조반응기는 마이크로파 반응부로서, 마이크로파의 투과를 목적으로 하는 유전율이 낮은 테프론 재질로 되어 있으며, 건조시키고자하는 습 하수슬러지와 첨가제인 유연탄 및 무연탄이 공급되는 원료 공급관, 상기 원료 혼합물을 교반하고 마이크로파 반사역할을 위한 교반장치 축에 연결된 스테인 레스 재질의 교반기, 마이크로파 건조반응기 내부의 온도를 측정하여 마이크로파 출력을 제어하기 위한 스테인레스 스틸 차폐 열전대 온도계, 건조수분의 증발을 위한 건조 수증기 배출관, 함수율 10%이하로 건조된 하수 슬러지탄을 하부로 배출하는 건조슬러지 배출 밸브, 건조슬러지 배출밸브에서 배출된 슬러지탄을 분쇄기로 이송하는 스크류 이송장치로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.The microwave drying reactor is a microwave reaction unit, made of a low dielectric constant Teflon material for the purpose of permeation of microwaves, a raw material supply pipe supplied with wet sewage sludge and additives such as bituminous and anthracite, and the raw material mixture is stirred. Stainless steel stirrer connected to the stirrer shaft for microwave reflection role, stainless steel shielded thermocouple thermometer for controlling microwave output by measuring temperature inside microwave drying reactor, dry steam discharge pipe for evaporation of dry moisture, water content 10 Dry sludge discharge valve for discharging sewage sludge coal dried to less than%, characterized in that it consists of a screw feeder for transporting the sludge discharged from the dry sludge discharge valve to the grinder.

또한, 상기 마이크로파 공급 동공의 마이크로파 공급 동공 판은 마이크로파 투과저항이 높은 알루미늄 재질로 구성되어 있으며, 상기 건조수증기 배출구는 마이크로파 공급 동공 외부로 누설되는 것을 방지하기 위하여 마이크로파가 투과하지 않는 알루미늄 산화물 재질로 이루어져 있다.In addition, the microwave supply pupil plate of the microwave supply pupil is made of aluminum material having a high microwave transmission resistance, and the dry water vapor outlet is made of aluminum oxide material that does not transmit microwave to prevent leakage to the outside of the microwave supply pupil. have.

본 발명에 따른 마이크로파 열원을 적용한 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄의 제조 기술은 마이크로파의 전자기파의 주파수에 해당하는 속도만큼의 분자회전 혹은 재배치에 의한 마찰력을 이용하기 때문에 기존의 열전도식 가열에 비하여 신속한 승온이 가능하고, 하수슬러지를 150℃ 이하의 낮은 온도에서 1시간 이하의 짧은 시간에 건조를 할 수 있어 불필요한 열량소비를 줄일 수 있으면서, 수분함량이 10% 이하로 매우 낮고, 보다 우수한 연소 연료가치를 갖는 화력발전소 혼 합연소용 연료로서 적합한 하수슬러지탄을 제조할 수 있는 효과가 있다.The manufacturing technology of sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion using a microwave heat source according to the present invention uses friction force by molecular rotation or rearrangement at a speed corresponding to the frequency of electromagnetic waves of microwaves, compared to conventional thermally conductive heating. It is possible to rapidly increase the temperature, and to dry sewage sludge at a low temperature of 150 ° C. or less for a short time of 1 hour or less, which can reduce unnecessary calorie consumption, while having a very low moisture content of 10% or less and a superior combustion fuel. There is an effect that can produce sewage sludge coal suitable as a fuel for the combined combustion power plant of thermal power plant.

본 발명의 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법은 추출시 열원 적용기술을 가열로 및 전기로와 같은 직간접가열방식이 방식이 아닌 마이크로파 열원을 적용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 마이크로파는 스펙트럼상 원적외선과 라디오파(고주파)사이에 위치(300MHz∼300GHz)하는 전자기파의 일종이다. 마이크로파의 가장 큰 특징은 그 가열방식이 전자기파의 주파수에 해당하는 속도만큼의 분자회전 혹은 재배치에 의한 마찰력을 이용하기 때문에 기존의 열전도식 가열 보다 신속한 승온이 가능하다는 것이다. The method for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion of the present invention is characterized in that the application of a heat source during extraction is applied to a microwave heat source, not a direct or indirect heating method such as a heating furnace and an electric furnace. That is, microwaves are a kind of electromagnetic waves (300 MHz to 300 GHz) located between far infrared rays and radio waves (high frequencies) in the spectrum. The biggest feature of microwave is that the heating method uses friction force by molecular rotation or rearrangement as much as speed corresponding to the frequency of electromagnetic wave, so that it can raise the temperature faster than conventional thermal conductive heating.

또한 마이크로파의 에너지는 화학결합을 손상시키지 않는 낮은 에너지를 가지므로 분자구조를 변형시키거나 파괴하지 않으며, 이러한 빠른 온도상승과 화학적 안정성 때문에 마이크로파 기술은 이미 여러 화학분야에서 응용되고 있다. 또한 마이크로파의 원리는 유전율(투과도)값이 낮은 재료의 경우 마이크로파를 투과하는 특성을 가진 반면 투과율이 높은 극성용매인 물과 같은 결합수분의 경우 마이크로파를 흡수하여 가열원으로 사용된다. In addition, microwave energy has low energy that does not damage chemical bonds, and thus does not alter or destroy molecular structure. Because of the rapid temperature rise and chemical stability, microwave technology has already been applied in various chemical fields. In addition, the principle of the microwave is a material having a low dielectric constant (permeability) transmits microwaves, but in the case of the combined moisture such as water, a polar solvent having high transmittance, it is used as a heating source.

한편 슬러지 유기물과 같은 물질의 경우 마이크로파를 투과시키는 특성을 가지고 있다. 따라서 마이크로파 건조장치의 경우 재료특성 및 건조하고자 하는 슬러지의 물리화학적 특성을 고려하여야 한다. On the other hand, materials such as sludge organic materials have the property of transmitting microwaves. Therefore, in the case of microwave drying equipment, the material properties and the physicochemical properties of the sludge to be dried should be considered.

또한, 본 발명은 소수성을 갖는 유무연탄의 탄소성분과 친수성을 갖는 결합수분의 가용성(Wettability) 차이를 이용하는 기술을 적용하는 것을 특징으로 한 다. 반응 메카니즘은 도 2와 같다. 친수성의 결합수분과 소수성인 탄소성분 사이의 척력, 반발력(Repulsion)을 높이기 위하여 일정량의 유연탄 혹은 무연탄을 촉매제로 이용하는데, 이들은 결합수분과의 소수성을 증가시키고 표면장력을 증가시켜 슬러지와의 분해를 촉진시킨다. 이때, 조사(Irradiation)되는 마이크로파가 간극수 및 모관결합수와 같은 결합수분의 분자회전력을 높여 150℃이하의 온도에서도 결합수분 및 모관결합수를 건조시켜 증기로서 분출되게 한다. In addition, the present invention is characterized by applying a technique utilizing the difference in the wettability (Wettability) of the carbon component of the hydrous and anthracite coal having hydrophobicity and hydrophilicity. The reaction mechanism is shown in FIG. In order to increase repulsion and repulsion between hydrophilic bonded water and hydrophobic carbon components, a certain amount of bituminous or anthracite is used as a catalyst, which increases hydrophobicity with bound moisture and increases surface tension to prevent decomposition with sludge. Promote At this time, the irradiated microwaves increase the molecular rotational power of the bonded water such as the pore water and the capillary bond water to dry the bound water and the capillary water at a temperature of 150 ° C. or lower to be ejected as steam.

본 발명에 따른 마이크로파 열원을 적용한 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법은 수분함량이 80% 이상인 하수슬러지를, 소수성의 유연탄과 무연탄을 전체 무게분율 대비 5 내지 15중량%로 혼합하여 마이크로파를 투과하는 유전율이 낮은 태프론 재질의 마이크로파 건조 반응기에 공급한 다음에 상기 마이크로파 건조 반응기에서 상기 하수슬러지와, 유연탄 및 무연탄의 혼합물을 200 내지 500 rpm의 속도로 교반하면서 마이크로파를 공급을 한다.Method for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion using a microwave heat source according to the present invention by mixing sewage sludge having a water content of more than 80%, hydrophobic bituminous coal and anthracite coal 5 to 15% by weight relative to the total weight fraction The microwave is fed to a microwave drying reactor made of a low dielectric constant teflon that transmits microwaves, and then the microwave is supplied while stirring the mixture of sewage sludge, bituminous coal and anthracite coal at a speed of 200 to 500 rpm.

본 발명에서 사용하는 하수 슬러지는 마이크로파를 흡수하는 높은 극성용매인 간극수, 결합수분, 내부보유수로 이루어져 있어 마이크로파 조사 시 수분들은 마이크로파를 흡수하여 분자회전력을 높여 수분자체에서 발열반응을 하기 때문에 150℃ 이하의 낮은 온도에서도 결합수분 및 모관결합수를 분해 건조할 수 있게 된다. 이때, 첨가되는 소수성을 갖는 유연탄 및 무연탄의 탄소성분은 친수성을 갖는 결합수분과의 척력/반발력이 발생하여 분해된 수분을 슬러지 고형물 외부로 밀어내는 작용을 하는 촉매역할을 하게 된다. The sewage sludge used in the present invention is composed of a high polar solvent absorbing microwaves, pore water, combined moisture, and internally held water. Therefore, when microwave irradiation, moisture absorbs microwaves and increases molecular rotational power, thus exothermic reaction in moisture itself. It is possible to decompose and dry the bound water and the capillary bound water even at the following low temperatures. At this time, the carbon component of the bituminous coal and anthracite coal having hydrophobicity to be added serves as a catalyst that acts to push the decomposed water to the outside of the sludge solid by generating a repulsive force / repulsive force with the combined water having hydrophilicity.

상기 마이크로파 열원에 의해 400℃ 이상에서 분해 및 건조가 이루어지는 하 수슬러지의 간극수, 모관결합수, 내부보유수의 난해성 수분을 150℃ 이하, 바람직하게는 105 내지 150℃의 온도에서 0.15 내지 1시간 동안 건조시켜서 수분함량을 10% 이하의 하수슬러지탄으로 제조하고, 상기 건조된 하수슬러지탄을 배출하여 분쇄기로 분쇄하는 단계로 실시한다. Difficult water of pore water, capillary coupling water, and internal holding water of sewage sludge which is decomposed and dried at 400 ° C. or higher by the microwave heat source is 150 ° C. or lower, preferably at a temperature of 105 to 150 ° C. for 0.15 to 1 hour. By drying, the water content is made of sewage sludge coal of 10% or less, and the dried sewage sludge coal is discharged and pulverized by a pulverizer.

본 발명의 마이크로파 열원을 적용한 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄의 제조장치는 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. The apparatus for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant mixed combustion using the microwave heat source of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부 도면 중 도 3은 하수슬러지를 원료로 하여 화력발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 수분함량이 80%이상인 하수슬러지를 수분 함량 10%이하의 화력발소 혼합연소용 하수 슬러지탄으로 제조 및 건조하기 위한 공정을 수행하기 위한 장치로서, 마이크로파 열원과 소수성의 유연탄 혹은 무연탄 혼합을 통해 400℃이상에서 분해 및 건조가 이루어지는 간극수, 모관결합수, 내부 보유수 등과 같은 난분해성 수분을 150℃ 이하에서 건조시키게 된다. 3 is a view schematically showing an apparatus for producing sewage sludge coal for combined combustion of a thermal power plant using sewage sludge as a raw material. 3 is a device for carrying out a process for manufacturing and drying sewage sludge having a water content of 80% or more with sewage sludge coal for thermal combustion-fired mixed combustion having a water content of 10% or less, and mixing a microwave heat source and hydrophobic bituminous coal or anthracite coal. Through the decomposable and dried at 400 ℃ or more, the hardly decomposable moisture such as pore water, capillary coupling water, internal holding water and the like to be dried below 150 ℃.

본 발명에 따른 마이크로파 열원 적용 및 유/무연탄 혼합을 통한 하수슬러지 건조공정은 105±5℃범위에서 건조가 이루어지는 슬러지 고형물 외부의 자유수분과 표면 부착수, 및 400℃이상에서 건조가 이루어지는 내부에 결합되어 있는 간극수, 모관결합수, 내부보유수를 150℃ 이하에서 짧은 시간에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다. The sewage sludge drying process by applying microwave heat source and mixing petroleum / anthracite coal according to the present invention is combined with free water and surface attachment water outside the sludge solid which is dried in the range of 105 ± 5 ° C, and drying is performed at 400 ° C or higher. It is characterized in that the gap water, the capillary coupling water, the internal holding water is made in a short time at 150 ℃ or less.

본 발명에 따른 개발된 마이크로파 열원을 적용하여 하수슬러지를 원료로 하여 화력발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 장치는 도 3에 예시한 바와 같이, Apparatus for manufacturing sewage sludge coal for thermal power plant mixed combustion using sewage sludge as a raw material by applying the developed microwave heat source according to the present invention is illustrated in FIG.

80%이상의 수분을 함유하는 하수슬러지를 공급하는 습 하수슬러지 이송 밸트 콘베이어(31), 이송된 습 하수슬러지 및 유/무연탄을 혼합 주입하는 투입구(32), 투입된 슬러지 및 유/무연탄 혼합물을 마이크로파 반응장치(30)로 이송하는 스크류 이송장치(33), 상기 투입구(32)에 일정량의 유연탄을 주입하기 위해, 유연탄 저장호퍼(34)와 석탄회 배출용 로터리 밸브(35)와 상기 로터리 밸브(35)에 의해 적정량씩 유연탄을 공급하는 진동판(36)을 구성요소로 하는 유/무연탄 첨가제 공급부를 포함하는 원료 공급부와;Microwave reaction of wet sewage sludge conveying belt conveyor (31) for supplying sewage sludge containing more than 80% moisture, inlet (32) for injecting the conveyed wet sewage sludge and petroleum / anthracite coal, and injected sludge and petroleum anthracite mixture In order to inject a predetermined amount of bituminous coal into the screw feed device 33 and the inlet 32, the bituminous coal storage hopper 34, a rotary valve 35 for discharging coal ash and the rotary valve 35 are provided. A raw material supply part including a petroleum / anthracite additive supply part comprising a diaphragm 36 for supplying bituminous coal at an appropriate amount by a;

상기 원료공급부로부터 공급된 습 하수슬러지와, 유/무연탄 혼합물에 마이크로파 열원을 적용하여 건조시키기 위한 마이크로파 건조반응장치(30)를 포함하는 건조 반응부와;A drying reaction part including a wet and dry sewage sludge supplied from the raw material supply part and a microwave drying reaction device 30 for drying by applying a microwave heat source to the oil / anthracite mixture;

상기 건조 반응부에서 건조되어 증발되는 증기를 응축시켜 저장하기 위한 증기냉각수 저장조(37), 상기 증기냉각수 저장조(37)의 냉각수를 응축기로 이송하는 냉각수 공급펌프(38), 상기 냉각수 공급펌프(38)에 의해 공급된 냉각수로 상기 마이크로파 반응장치(30)에서 증발한 증기를 응축수로 만들어 냉각수 저장조(37)로 떨어뜨리는 역할을 하는 응축기(39)로 구성되는 슬러지 수분 회수부와; Steam cooling water storage tank 37 for condensing and storing the vapor evaporated and dried in the drying reaction unit, a cooling water supply pump 38 for transferring the cooling water of the steam cooling water storage tank 37 to the condenser, the cooling water supply pump 38 A sludge water recovery unit comprising a condenser 39 which serves to make the vapor evaporated from the microwave reactor 30 into condensed water with the cooling water supplied by the condensed water;

상기 마이크로파 반응장치(30)에서 건조 및 제조된 하수 슬러지탄을 이송시켜, 화력발전소 연료규격인 200mesh 통과 분말로 분쇄를 위한 건조 슬러지탄 분쇄기(40)와 분쇄된 슬러지탄을 저장 호퍼(41)로 이송하는 분쇄 건조 슬러지탄 이송장치(42)로 구성되는 슬러지탄 가공부로 이루어진 것을 특징으로 한다. The sewage sludge coal dried and manufactured by the microwave reactor 30 is transferred, and the dry sludge coal crusher 40 and the crushed sludge coal are crushed into a 200-mesh powder passing through a thermal power plant as a storage hopper 41. Characterized in that it consists of a sludge coal processing unit composed of a pulverized dry sludge coal conveying device 42 for conveying.

도 4는 본 발명의 구성요소의 핵심인 마이크로파 반응장치(30)의 상세도이다. 마이크로파 공급 동공(Cavity)(301)은 마이크로파를 건조 반응기(302) 내부로 공급하기 위한 마이크로파 공급기(303)와, 상하부 판에서 반사되고 반응기(302)를 투과한 일부 마이크로파를 반응기로 다시 반사시키기 위한 마이크로파 반사 교반기(304)와, 마이크로파의 건조 반응기(302)의 상부 접촉부위를 통해 마이크로파 공급 동공(301) 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해 마이크로파가 투과되지 않는 알루미늄 산화물 재질로 이루어진 건조수증기 배출구(305)와, 첨가제인 유연탄과 슬러지 원료를 공급하는 슬러지 원료 공급구(306)와, 상기 원료 공급구(306), 교반장치 축 삽입구(307), 건조수증기 배출구(305)의 표면에 알루미늄 재질의 마이크로파 누설 쵸크(308)가 부착되어 있는 마이크로파 공급부와; 4 is a detailed view of the microwave reactor 30, which is the core of the components of the present invention. The microwave supply cavity 301 is a microwave feeder 303 for feeding microwaves into the drying reactor 302 and some microwaves reflected from the upper and lower plates and transmitted through the reactor 302 back to the reactor. Dry steam outlet 305 made of aluminum oxide material through which microwaves are not transmitted to prevent leakage to the outside of the microwave supply cavity 301 through the microwave reflection stirrer 304 and the upper contact portion of the microwave drying reactor 302. ), A sludge raw material supply port 306 for supplying an additive bituminous coal and a sludge raw material, and an aluminum microwave on the surface of the raw material supply port 306, the stirrer shaft inserting hole 307, and the dry steam discharge port 305. A microwave supply section to which the leakage choke 308 is attached;

공급된 마이크로파의 투과를 목적으로 하는 유전율(Permittivity)이 낮은 테프론 재질로 되어 있되 , 건조시키고자 하는 습 하수슬러지와 첨가제인 유/무연탄이 공급되는 원료 공급관(309), 상기 마이크로파 건조반응기(302) 내부에서 슬러지 및 유연탄의 고른 혼합 및 결합수분과의 침투와 마이크로파 반사역할을 위해 교반장치 축(310)에 연결된 스테인 레스 재질의 교반기(311)와, 마이크로파 건조반응기(302) 내부의 온도를 측정하여 마이크로파 출력을 제어하는 스테인레스 스틸 차폐 열전대 온도계(312)와, 건조수분의 증발로 인한 수분함량 감소를 위한 건조 수증기 배출관(313)와 함수율 10%이하로 건조된 하수 슬러지탄을 하부로 배출하는 건조슬러지 배출 밸브(314), 건조슬러지 배출밸브(314)에서 배출된 슬러지탄을 분쇄기로 이송하는 스크류 이송장치(315)로 구성되어 있는 마이크로파 반응부로 이루어 져 있는 것을 특징으로 한다. A raw material supply pipe 309 made of Teflon material having a low permittivity for permeation of the supplied microwave and supplied with wet sewage sludge to be dried and an oil / anthracite as an additive, and the microwave drying reactor 302. The temperature inside the microwave stirrer 311 and the stainless steel stirrer connected to the stirrer shaft 310 for the infiltration of the sludge and the bituminous coal and the penetration of the combined moisture and the microwave reflection role are measured. Stainless steel shielded thermocouple thermometer 312 to control microwave output, dry steam discharge pipe 313 to reduce moisture content due to evaporation of dry water, and dry sludge to discharge sewage sludge coal dried below 10% moisture content Discharge valve 314, dry sludge discharged from the discharge valve 314 to the screw feeder 315 for transferring the sludge coal discharged to the grinder Characterized in that part it becomes has done microwave reaction that is sex.

본 발명의 요부인 마이크로파 공급 동공 판(316)은 마이크로파 투과저항이 높은 알루미늄 재질로 구성하여 마이크로파의 외부 누설을 차단하며, 마이크로파 건조반응기(302)는 마이크로파 투과율이 높은 테프론 재질을 사용하여 내부로 마이크로파가 원활히 침투하고 반응기의 침식을 방지하도록 구성되어 있다. The main part of the present invention, the microwave supplying pupil plate 316 is made of aluminum material having high microwave transmission resistance to block external leakage of microwaves, and the microwave drying reactor 302 uses microwaves having a high microwave transmittance in the microwave. Is configured to penetrate smoothly and prevent erosion of the reactor.

이와 같은 본 발명에 의한 마이크로파를 적용한 습 하수슬러지로부터 하수 슬러지탄을 제조하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 대해 다음에서 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Such a method for producing sewage sludge coal from wet sewage sludge to which the microwave according to the present invention and an apparatus for performing the same will be described in more detail based on the following examples.

실험예Experimental Example

도 4에 도시한 바와 같은 마이크로파 반응장치(30)의 구성에서, 마이크로파 공급기(303)는 2.45GHz, 2kW, 220V, 단상이며, 마이크로파 건조반응기(302)의 용적은 2ℓ, 직경 20cm, 마이크로파 반사 교반기(304)의 회전속도는 100∼500rpm 가변용, 온도계는 스테인레스 스틸 차폐 열전대 온도계(312)를 사용하였으며, 건조수증기 배출구(305)와 슬러지 원료 공급구(306)의 직경은 2인치이며, 차폐열전대 온도계(312) 설치부 직경은 1cm로 구성하였으며, 실험조건 및 그 결과는 다음과 같다.In the configuration of the microwave reactor 30 as shown in FIG. 4, the microwave feeder 303 is 2.45 GHz, 2 kW, 220 V, single phase, and the volume of the microwave drying reactor 302 is 2 L, 20 cm in diameter, microwave reflection stirrer. The rotation speed of the 304 is 100 ~ 500rpm variable, the thermometer used a stainless steel shielded thermocouple thermometer 312, the diameter of the dry steam outlet 305 and the sludge raw material supply port 306 is 2 inches, shielded thermocouple The diameter of the installation unit of the thermometer 312 is composed of 1cm, the experimental conditions and the results are as follows.

실험조건Experimental conditions

실험에 사용한 습 하수슬러지는 다음 표 2와 같다. 하수 슬러지의 경우 수분함량이 79.99(약 80)% 정도이며, 열량은 건조 기분 3,660Kcal/kg으로 무연탄과 유사한 것으로 나타나 수분을 10% 이하로 건조시 화력발전소 연료로서의 규격에 적합함을 확인할 수 있었다. 또한 첨가제로서 사용하는 수입 유연탄의 경우 수분이 0.5%이하이며, 발열량은 6,990Kcal/kg로 나타났다. 한편 실험조건은 함수율 80%정도의 대전 하수슬러지 1.5kg과 150g 유연탄을 원료로 하여 150℃에서 30분 동안 건조 반응시켰다.Wet sewage sludge used in the experiment is shown in Table 2 below. In the case of sewage sludge, the moisture content is about 79.99 (about 80)%, and the heat content is 3,660Kcal / kg, which is similar to anthracite coal. . In the case of imported bituminous coal used as an additive, moisture was less than 0.5% and the calorific value was 6,990 Kcal / kg. On the other hand, the test conditions were 1.5 kg of Daejeon sewage sludge with a moisture content of about 80% and 150 g of bituminous coal as a raw material, followed by drying reaction at 150 ° C. for 30 minutes.

표 2. 건조대상 하수슬러지 및 첨가유연탄 성상Table 2. Characteristics of sewage sludge to be dried and added coal briquettes

종류Kinds Calorie
(Kcal/Kg)
Calorie
(Kcal / Kg)
V.M.(%)V.M. (%) F.C(%)F.C (%) Ash(%)Ash (%) Water(%)Water (%) 비교compare
대전하수슬러지Daejeon Sewage Sludge 3,6603,660 10.8510.85 2.022.02 7.147.14 79.9979.99 91.1wt.%91.1 wt.% 유연탄Bituminous coal 6,9906,990 36.0036.00 54.3054.30 9.209.20 0.500.50 8.9wt.%8.9 wt.%

☞ 발열량 : Dry base☞ Calorific Value: Dry base

실험결과Experiment result

표 3. 하수슬러지탄 성상Table 3. Characteristics of Sewage Sludge

종류Kinds Calorie
(Kcal/Kg)
Calorie
(Kcal / Kg)
V.M.(%)V.M. (%) F.C(%)F.C (%) Ash(%)Ash (%) Water(%)Water (%) 비교compare
건조 하수 슬러지탄Dry sewage sludge 4,6504,650 42.2542.25 22.0722.07 25.8825.88 9.809.80

마이크로파 열원 적용 및 유연탄 혼합을 통한 하수슬러지 건조실험 결과, 상기 표 3과 같이 수분함량 9.8%로 매우 낮아지며, 발열량 4,650Kcal/kg으로 원료 하수슬러지 보다 매우 높아 화력발전소 혼합연소용 연료로서 적합한 것으로 나타났다. As a result of drying the sewage sludge through the application of microwave heat source and mixing bituminous coal, the moisture content was very low as 9.8% as shown in Table 3, and the calorific value was 4,650 Kcal / kg, which was much higher than the raw sewage sludge.

한편, 하수 슬러지탄의 경우 도 5와 6에서와 같이 무정형(Amorphous Phase)의 고정탄소가 주성분을 이루는 것으로 나타났으며, 결정형태는 미립자들이 뭉쳐있는 형태를 보였다. 한편 금속물질의 경우 도 7과 같이 결정상의 고정탄소 외에 각종 광물질(Si, Al, Mg, Na, Fe등)의 석탄회 성분들로 유연탄 및 무연탄의 구성과 동일한 것으로 확인되어 석탄화력발전소 혼합연소용 연료로서 적합함을 확인할 수 있었다. On the other hand, in the case of sewage sludge coal, as shown in Figs. 5 and 6, the fixed carbon of the amorphous phase (Amorphous Phase) appeared to be the main component, the crystalline form showed the form of agglomerated fine particles. On the other hand, in the case of metal materials, as shown in FIG. 7, coal ash components of various minerals (Si, Al, Mg, Na, Fe, etc.) in addition to crystalline fixed carbon are identified as the composition of bituminous coal and anthracite coal. It was confirmed that it was suitable as.

또한, 도 8과 같이 하수 슬러지탄의 열감량곡선 분석결과, 유연탄과 유사하게 90℃부근에서 자유수분의 탈수가 10%범위내로 이루어지며, 220∼400℃ 온도범위에서 35% 감량이 일어나는 탈휘발화반응이 일어나며, 420∼500℃범위에서 고정탄소의 완전 연소반응이 일어나는 것으로 보아 연소 속도론적인 측면에서도 유연탄 혹은 무연탄과 동일 한 경향으로 나타났다.In addition, as a result of analysis of the heat loss curve of sewage sludge coal as shown in FIG. 8, the dehydration of free water is made within 10% of the range near 90 ° C., similarly to bituminous coal. The combustion reaction occurs and the complete combustion reaction of fixed carbon occurs in the range of 420 ~ 500 ℃, and the combustion tendency is the same as that of bituminous coal or anthracite coal.

도 1은 하수슬러지탄의 수분결합 형태의 모식도이다.1 is a schematic diagram of the water-bonded form of sewage sludge coal.

도 2는 건조시 유무연탄 혼합이 결합수부에 미치는 영향을 보여주기 위한 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the effect of the coal briquettes mixed on the combined water during drying.

도 3은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 하수슬러지탄의 전체 제조장치의 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram of the overall manufacturing apparatus of sewage sludge coal according to the present invention according to the present invention.

도 4는 도 3의 마이크로파 반응장치를 확대하여 나타낸 상세도이다. 4 is an enlarged detailed view of the microwave reactor of FIG. 3.

도 5는 본 발명에 따른 하수슬러지탄의 결정형태를 보여주기 위한 SEM 사진이다.5 is a SEM photograph for showing the crystalline form of sewage sludge coal according to the present invention.

도 6은 도 5의 XRD 분석결과를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the XRD analysis result of FIG.

도 7은 본 발명에 따른 하수 슬러지탄의 EDS 분석결과를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the results of EDS analysis of sewage sludge coal according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 하수슬러지탄의 열감량곡선 실험결과를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the heat loss curve test results of sewage sludge coal according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

30 ---- 마이크로파 반응장치30 ---- microwave reactor

31 ---- 습 슬러지 이송 밸트 콘베이어31 ---- Wet Sludge Transfer Belt Conveyor

32 ---- 투입구32 ---- Slot

33 ---- 스크류 이송장치33 ---- Screw Feeder

34 ---- 유연탄 저장호퍼34 ---- Bituminous Coal Storage Hopper

35 --- 로터리 밸브35 --- rotary valve

36 --- 진동판36 --- diaphragm

37 ---- 증기냉각수 저장조37 ---- Steam coolant reservoir

38 ---- 냉각수 공급펌프38 ---- Chilled water supply pump

39 ---- 응축기39 ---- condenser

40 ---- 건조 슬러지탄 분쇄기40 ---- dry sludge coal crusher

41 ---- 저장 호퍼41 ---- storage hopper

42 ---- 건조 슬러지탄 이송장치42 ---- Dry Sludge Feed System

301 ---- 마이크로파 공급 동공301 ---- microwave supply pupil

302 ---- 마이크로파 건조 반응기302 ---- microwave drying reactor

303 ---- 마이크로파 공급기303 ---- microwave feeder

304 ---- 마이크로파 반사 교반기304 ---- microwave reflective stirrer

305 ---- 건조수증기 배출구305 ---- Dry steam outlet

306 ---- 원료 공급구306 ---- Feeding port

307 ---- 교반장치 축 삽입구307 ---- Stirrer Shaft Insert

308 ---- 마이크로파 누설 쵸크308 ---- Microwave Leakage Choke

309 ---- 원료 공급관309 ---- raw material supply pipe

310 ---- 교반장치 축310 ---- Stirrer Shaft

311 ---- 교반기311 ---- Stirrer

312 ---- 차폐 열전대 온도계312 ---- shielded thermocouple thermometer

313 ---- 건조 수증기 배출관313 ---- dry steam discharge pipe

314 ---- 건조슬러지 배출 밸브314 ---- dry sludge discharge valve

315 ---- 스크류 이송장치315 ---- Screw Feeder

316 ---- 마이크로파 공급 동공 판316 ---- microwave supply pupil plate

Claims (7)

수분함량이 80% 이상인 하수슬러지 혼합물에 마이크로파를 공급하여 150℃ 이하의 온도에서 건조시켜 제조한 하수슬러지탄을 분쇄하여서 되는 마이크로파 열원을 적용하여 석탄화력발전소 혼합연소용 하수슬러지탄을 제조하는 방법에 있어서, 상기 하수슬러지에 소수성의 유연탄과 무연탄을 전체 혼합물에 대해 5 내지 15중량%로 혼합하고, 이들 혼합물을 200 내지 500 rpm으로 교반하면서 마이크로파를 공급하며, 상기 마이크로파 열원에 의해 105 내지 150℃의 온도하에서 건조시켜서 수분 함량을 10% 이하의 하수슬러지탄으로 제조하고 분쇄하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 열원을 적용하여 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법.In the method for producing sewage sludge coal for coal-fired power plant by applying microwave heat source by pulverizing sewage sludge produced by supplying microwaves to the sewage sludge mixture with water content of 80% or more and drying at a temperature of 150 ° C. or lower. The sewage sludge is mixed with hydrophobic bituminous coal and anthracite coal at 5 to 15% by weight based on the total mixture, and the mixture is supplied with microwaves while stirring at 200 to 500 rpm, and the microwave heat source is used at 105 to 150 ° C. Method of producing sewage sludge for coal-fired power plant mixed combustion by applying a microwave heat source, characterized in that the drying under temperature to produce a water content of less than 10% sewage sludge coal and pulverized. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101464919B1 (en) * 2014-06-09 2014-11-26 한국에너지기술연구원 Hybrid sludge-liquid type biomass mixed fuel, apparatus and manufacturing method thereof
CN112797420A (en) * 2020-12-07 2021-05-14 南京锦泥资源环境科技有限公司 Waste water mud minimizing is with burning device
CN116253490B (en) * 2023-03-24 2024-05-28 山西大学 Microwave and coal slime reinforced sludge continuous drying device and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0476304A (en) * 1990-07-17 1992-03-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Wet refuse disposal device
JP2005344007A (en) 2004-06-03 2005-12-15 Terabondo:Kk Method for carbonizing water-containing organic material
KR100541159B1 (en) * 2004-03-02 2006-01-10 (주)대우건설 Method and apparatus for sludge volume reduction using micro-wave and hot air
JP2006255550A (en) 2005-03-16 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Garbage drying machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0476304A (en) * 1990-07-17 1992-03-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Wet refuse disposal device
KR100541159B1 (en) * 2004-03-02 2006-01-10 (주)대우건설 Method and apparatus for sludge volume reduction using micro-wave and hot air
JP2005344007A (en) 2004-06-03 2005-12-15 Terabondo:Kk Method for carbonizing water-containing organic material
JP2006255550A (en) 2005-03-16 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Garbage drying machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102014673B1 (en) 2019-01-08 2019-08-26 유성민 Torrefaction system using a microwaves and dielectric heating

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