KR101102353B1 - 열교환기를 가지는 가연성 폐기물 건조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열교환기를 가지는 가연성 폐기물 건조장치는, 가연성 폐기물이 공급되고, 상기 가연성 폐기물을 열풍 건조시키는 건조기, 상기 건조기에 의해 건조된 가연성 폐기물을 분리시키는 분리기, 상기 건조된 가연성 폐기물을 분리시킨 후 잔류하는 공기의 일부를 소각하여 탈취시키는 탈취기, 상기 탈취기에 의해 탈취된 공기 외의 나머지 공기를 상기 탈취기에 의해 탈취된 공기와 열교환시키고, 상기 열교환된 공기를 상기 건조기에 재유입시켜 상기 가연성 폐기물의 건조를 위한 열풍을 제공하는 열교환기 및 상기 건조기, 상기 분리기, 상기 탈취기 및 상기 열교환기를 순환하는 공기 중 소정 구간의 공기를 선택된 비율로 배출시키는 배출기를 포함한다.
Description
본 발명은 가연성 폐기물의 연료화를 목적으로 상기 가연성 폐기물에 함유된 수분을 건조시키기 위한 가연성 폐기물 건조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 탈취기에서 발생된 열을 재사용하여 건조기에 공급시킬 수 있는 가연성 폐기물 건조장치에 관한 것이다.
최근에는, 쓰레기 등의 폐기물의 처리 방법에 있어, 종래에 자주 사용되던 매립 방식은 매립 공간의 부족에 따라 사용되지 않고 있으며, 세계적으로 환경 오염 문제가 대두됨에 따라 폐기물을 소각시키는 방식 역시 지양되고 있는 상황이다.
따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위한 다양한 방법 중 특히 각광받는 방법으로서, 가연성 폐기물을 고형의 연료로 제조하는 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 고형의 연료는 일명 RDF(Refuse Derived Fuel), 또는 RPF(Refuse Plastic Fuel), 바이오매스(Biomass) 연료 및 하수 슬러지(Sewage Sludge) 연료 등을 포함한다. 구체적으로, 이들을 제조하기 위해서는 폐기물에서 재활용 물질을 골라내고, 금속이나 유리 등 불에 타지 않는 불연성 물질을 제거한 뒤, 선별된 종이 · 목재 · 플라스틱 등과 같은 가연성 물질을 잘게 부수고 압축하여 적당한 크기로 만드는 과정을 거치게 된다.
한편, 이와 같은 고형 연료 제작 과정에 있어, 제조의 편의를 도모하고, 연료의 열 효율을 극대화시키기 위해 상기 폐기물을 소정의 함수율 이하로 건조시키기 위한 과정이 필수적으로 수행되고 있다.
그리고, 본 가연성 폐기물의 건조 과정에서는, 일반적으로 회전 드럼과 같은 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식의 건조기가 사용된다. 하지만, 종래의 건조 드럼은 단순히 고열을 가하여 공급되는 가연성 폐기물을 일괄 건조시키게 되며, 이에 따라 가연성 폐기물의 중량이 무겁거나, 함수율이 높을 경우에는 원하는 수준까지 건조되지 못하는 경우가 발생하기도 하였다. 따라서, 건조 드럼으로부터 배출된 가연성 폐기물은 함수율이 일정치 않아, 상기 고형 연료를 제작 시 열 효율이 떨어져 품질이 저하될 수 있다는 문제가 있었다.
이와 같은 현상을 방지하기 위해 가연성 폐기물을 미리 중량, 특성별로 선별하는 과정을 거칠 경우에는, 선별을 위한 별도의 장치를 구매해야 하는 부담이 있으며, 전체 작업 시간을 증가시키는 문제가 있다. 따라서, 이와 같은 방법은 생산 비용을 증가시켜 제품의 단가를 상승시키는 주 원인이 되기 때문에, 일반적으로 선호되지 않는 방법이다.
그리고, 이와 같은 선별 과정을 거치지 않고 가연성 폐기물을 전체적으로 소정의 함수율 이하로 유지시키기 위해 건조 시간을 가장 많이 필요로 하는 폐기물을 기준으로 건조시킬 경우에는, 타 경량의 폐기물이 과도하게 고온에 노출되어 연소되거나, 고형 연료의 제조를 위해 블록화할 경우, 형태를 유지할 수 없는 등의 문제가 발생한다.
또한, 가연성 폐기물의 건조 과정에 있어서, 상기 가연성 폐기물을 건조시킨 뒤 고형 연료의 재료를 분리하고, 잔류하는 공기의 유해 성분을 제거하기 위해 탈취기가 사용된다. 그리고, 일반적으로 이와 같은 탈취기에 채택되는 탈취 방식은 상기 잔류하는 공기를 소각시키는 방식이 사용되고 있다. 또한, 이와 같은 탈취 방식에 따라, 탈취기에는 공기의 소각을 위한 별도의 연소 시설이 구비된다.
이때, 전술한 건조기의 경우에도 마찬가지로, 고형 연료의 고온 건조를 위해 고온 분위기를 형성하기 위한 별도의 연소 시설이 구비된다. 결과적으로, 가연성 폐기물의 건조장치 전체에서는 건조기 및 탈취기 각각에 연소 시설이 구비되는 바, 이를 위한 에너지 소비가 커 생산 효율이 떨어진다는 문제가 있었다. 또한, 이로 인해 제품의 단가 역시 상승하게 되는 문제도 발생한다.
따라서, 상기 나열한 각 제반 문제를 해결하기 위한 방법이 요구되는 상황이다.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고형 연료의 제조를 위해 가연성 폐기물을 건조시키는 과정에 있어, 하나의 연소 시설만으로도 용이하게 상기 폐기물을 건조시키기 위한 가연성 폐기물 건조장치를 제공함에 있다.
또한, 가연성 폐기물을 중량, 특성에 따라 건조되는 정도를 조절 가능한 건조기가 구비된 가연성 폐기물 건조장치를 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과정을 해결하기 위한 본 발명의 열교환기를 가지는 가연성 폐기물 건조장치는, 가연성 폐기물이 공급되고, 상기 가연성 폐기물을 열풍 건조시키는 건조기, 상기 건조기에 의해 건조된 가연성 폐기물을 분리시키는 분리기, 상기 건조된 가연성 폐기물을 분리시킨 후 잔류하는 공기의 일부를 소각하여 탈취시키는 탈취기, 상기 탈취기에 의해 탈취된 공기 외의 나머지 공기를 상기 탈취기에 의해 탈취된 공기와 열교환시키고, 상기 열교환된 공기를 상기 건조기에 재유입시켜 상기 가연성 폐기물의 건조를 위한 열풍을 제공하는 열교환기 및 상기 건조기, 상기 분리기, 상기 탈취기 및 상기 열교환기 중 선택된 어느 하나 이상의 구성요소에 순환하는 공기를 배출시키는 배출기를 포함한다.
그리고, 상기 분리기는 상기 건조된 가연성 폐기물을 분리시키는 하나 이상의 사이클론을 포함할 수 있다.
또한, 상기 건조기, 상기 분리기, 상기 탈취기 및 상기 열교환기의 공기를 순환시키는 순환팬이 더 구비되고, 상기 분리기는, 상기 가연성 폐기물에 혼합된 불순물을 분리시키며, 상기 순환팬의 상류에 구비되는 스크린 필터를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 스크린 필터는, 공기의 유출입이 가능하도록 표면에 다수의 흡입홀이 형성되고, 서로 이격된 한 쌍의 회전롤러에 의해 순환하는 순환벨트 및 상기 순환벨트의 내부에 설치되고, 상기 순환벨트에 흡입력을 제공하는 흡입챔버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크린 필터는, 상기 흡입챔버의 상부에 구비되며, 표면에는 상기 흡입홀보다 작은 면적을 가지는 필터홀이 복수 개 형성된 상판을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 스크린 필터는 상기 순환벨트가 상기 불순물에 직접 접촉되는 면의 전진 방향이 상측에 위치되도록 경사지게 구비될 수 있다.
또한, 상기 열교환기에 의해 열교환된 공기에 외부 공기를 혼합하여 상기 열교환기에 재유입시키는 제1외기공급기를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 건조된 가연성 폐기물을 상기 분리기로 분리시킨 후 잔류하는 공기에 외부 공기를 혼합시키는 하나 이상의 제2외기공급기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 건조기에 공급되는 가연성 폐기물의 공급량을 조절하는 공급기를 더 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 열교환기를 가지는 가연성 폐기물 건조장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 열교환기가 구비됨으로 인해, 탈취기에 의해 고온으로 가열된 공기를 건조기에 제공하여 생산 효율이 증가될 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 가연성 폐기물 건조장치 전체를 순환하는 공기 중 소정 구간의 공기를 배출시키거나, 외기를 공급하여 순환 공기의 습도 및 산소 농도를 용이하게 조절할 수 있어 제품 제조 시 품질을 더욱 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
셋째, 건조기는 가연성 폐기물의 중량, 특성에 따라 건조 시간을 다르게 제공할 수 있어, 배출되는 가연성 폐기물의 함수율을 일정 수준 이하로 유지할 수 있다는 장점이 있다.
넷째, 상기 건조기는 내부 구조를 다양하게 형성할 수 있어, 작업 시 발생되는 다양한 상황에 유연하게 대응할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치의 전체 모습을 도식화하여 나타낸 도면;
도 2는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 공급기의 모습을 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 스크린 필터의 모습을 나타낸 분해사시도;
도 4는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 스크린 필터의 작동 모습을 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 외관을 나타낸 측면도;
도 6은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 내부 모습을 나타낸 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 제1격판의 모습을 나타낸 정면도;
도 8은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 제2격판의 모습을 나타낸 정면도;
도 9는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제2실시예에 따른 건조기의 제1격판의 모습을 나타낸 정면도; 및
도 10은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제3실시예에 따른 건조기의 내부 모습을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 공급기의 모습을 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 스크린 필터의 모습을 나타낸 분해사시도;
도 4는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 스크린 필터의 작동 모습을 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 외관을 나타낸 측면도;
도 6은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 내부 모습을 나타낸 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 제1격판의 모습을 나타낸 정면도;
도 8은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제1실시예에 따른 건조기의 제2격판의 모습을 나타낸 정면도;
도 9는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제2실시예에 따른 건조기의 제1격판의 모습을 나타낸 정면도; 및
도 10은 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치에 있어, 제3실시예에 따른 건조기의 내부 모습을 나타낸 단면도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
배경기술 부분에서 설명한 바와 같이, 고형 연료의 제조를 위해서는 먼저 집하된 폐기물에서 재활용 물질을 골라내고, 금속이나 유리 등 불에 타지 않는 불연성 물질을 제거하는 과정이 수행된다. 결과적으로, 종이 · 목재 · 플라스틱 등과 같은 가연성 물질만이 선별되며, 다음으로 이와 같은 가연성 폐기물이 소정 함수율 이하가 되도록 건조하는 과정이 수행된다. 상기 건조 과정을 거친 후, 건조된 가연성 폐기물을 잘게 부수고 압축하여 적당한 크기로 규격화하는 과정을 더 거쳐, RDF(Refuse Derived Fuel), 또는 RPF(Refuse Plastic Fuel), 바이오매스(Biomass) 연료 및 하수 슬러지(Sewage Sludge) 연료 등의 고형 연료가 제조된다.
이때, 종래의 가연성 폐기물 건조기 및 가연성 폐기물 건조장치 전체에 있어 다수의 문제점이 있다는 것 역시 배경기술 부분에서 설명한 바가 있다.
도 1에는, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 가연성 폐기물 건조장치의 전체 모습이 도시된다.
먼저, 가연성 폐기물 건조장치는 크게 건조기(100), 분리기, 탈취기(300), 열교환기(350) 및 배출기(500)을 포함한다.
그리고, 이를 구체화한 본 실시예의 경우, 건조기(100)는 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식이 사용되며, 분리기는 복수의 사이클론(150a, 150b) 및 스크린 필터(200)를 포함한다. 또한, 탈취기(300)에는 연소 시설이 구비되고, 열교환기(350)는 탈취기(300)에서 발생하는 열과 직접 또는 간접적으로 열교환할 수 있도록 구비된다.
이때, 상기 각 구성요소들은 통기관 등을 통해 서로 연통되어 공기가 유동될 수 있으며, 이에 따라 배출기(500)는 어느 소정 구간의 공기를 선택적으로 배출시킬 수 있다. 또한 이와 마찬가지로, 어느 소정 구간에 외부 공기를 공급하여 산소의 농도 및 습도를 조절하거나, 온도를 조절하도록 할 수 있으며, 본 실시예에서, 이는 복수의 구간에 설치된 조절밸브에 의해 구현된다.
이상으로, 본 발명의 가연성 폐기물 건조장치를 전체적으로 간단히 설명하였으며, 이하에서는 이를 참조하여 가연성 폐기물의 건조 과정에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 전체 폐기물에서 불연성 물질을 제거함에 따라 선별된 종이 · 목재 · 플라스틱 등과 같은 가연성 폐기물을 건조시키기 위해, 상기 가연성 폐기물을 건조기(100)에 공급하는 작업이 수행된다. 이때, 이와 같은 공급 작업을 위해서는 별도의 공급기(50)가 구비될 수 있으며, 이는 가연성 폐기물의 공급량을 설정에 따라 조절할 수 있도록 한다. 그리고, 상기 공급기(50)는 다양한 공급 방식에 의해 구현될 수 있으며, 구체적으로 본 실시예에 따른 상기 공급기(50)의 구조는 도 2에 도시된다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 공급기(50)는 일측에 가연성 폐기물을 투입하는 투입구(52)가 구비되며, 타측에는 가연성 폐기물을 건조기(100)에 공급하기 위한 배출구(54)가 구비된다. 그리고, 공급기(50)의 내부에는 회전모터(58)에 의해 구동되는 이송스크류(56)가 설치된다. 이에 따라, 회전모터(58)의 회전 속도를 조절하여 투입할 가연성 폐기물의 양을 조절할 수 있다.
상기와 같이, 본 실시예에서는 이송스크류(56)에 의한 이송 방식이 사용되나, 이와 달리, 다른 형태의 공급기(50)가 구비될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 공급기(50)에 의해 건조기(100)에 공급된 가연성 폐기물은 소정의 함수율을 갖도록 건조된다. 이때, 건조기(100)는 고온의 분위기를 조성하여 가연성 폐기물을 건조시키며, 일반적으로 400℃ 정도의 온도를 유지하게 된다.
종래에는, 이와 같은 고온의 환경을 제공하기 위해, 건조기(100)에 별도의 연소 시설이 구비되었으며, 이를 통해 건조기(100) 내의 공기를 가열하여 내부에 수용된 가연성 폐기물을 건조시키는 방법이 사용되었다. 하지만, 이는 배경기술 부분에서 설명한 바와 같이, 가연성 폐기물의 건조장치 전체에 있어 건조기 및 탈취기 각각에 연소 시설이 구비되는 바, 이를 위한 에너지 소비가 커 생산 효율이 떨어진다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 경우, 건조기(100) 내의 고온을 유지하기 위해, 열교환기(350)의 잔류 공기를 탈취기(300)에서 발생되는 열과 열교환한 후, 이를 건조기(100)로 순환시키는 방법이 사용된다. 결과적으로, 종래의 방법에 비해 생산 효율이 크게 증가되고, 이에 따라 생산 비용이 감소하여 최종적으로는 제품의 단가를 낮출 수 있어 시장 경쟁력을 확보할 수 있다. 그리고, 상기 열교환기(350)에 대해서는 후술하도록 한다.
한편, 본 발명의 건조기(100)는 가연성 폐기물의 중량, 특성에 따라 건조 시간을 조절 가능하도록 구비된다. 이를 위해 건조기(100) 내부의 수용공간에는 제1유동경로 및 제2유동경로가 형성되며, 이에 대한 구체적인 내용 역시 후술하도록 한다.
다음으로, 건조기(100)에 의해 일정 수준으로 건조된 가연성 폐기물은 분리기에 의해 분리된다. 본 분리 과정은, 건조된 가연성 폐기물을 별도로 분리하는 것과 함께, 전술한 가연성 폐기물의 선별 과정 중 미처 제거되지 않은 불순물을 분리하는 작업도 함께 이루어질 수 있다. 또한, 본 분리 과정에 사용되는 분리기는 다양한 종류의 장비가 구비될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 분리기는 가연성 폐기물을 분리하기 위한 복수의 사이클론(150a, 150b) 및 불순물을 분리하기 위한 스크린 필터(200)가 각각 구비된다.
먼저, 사이클론(150a, 150b)은 가연성 폐기물이 중심을 벗어난 위치에서 진입되도록 하여 선회류(旋回流)를 발생시키고, 이에 따라 발생되는 원심력을 이용하여 가연성 폐기물을 분리할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 중량이 비교적 무거운 가연성 폐기물을 분리하기 위한 제1사이클론(150a) 및 상기 제1사이클론(150a)을 통과한 후 잔류하는 경량의 가연성 폐기물을 분리하기 위한 제2사이클론(150b)을 포함한다.
구체적으로 설명하면, 제1사이클론(150a)은 제2사이클론(150b)보다 강한 흡입력을 제공하도록 하고, 건조기(100)에서 배출된 가연성 폐기물을 1차적으로 분리하여, 무거운 중량을 가지는 가연성 폐기물을 얻을 수 있다. 이에 따라, 이후 제조되는 고형 연료 역시 대응되는 특성을 갖도록 할 수 있다.
그리고, 제2사이클론(150b)은 상기 제1사이클론(150a)에서 분리되지 않은 경량의 가연성 폐기물을 2차적으로 분리할 수 있다. 따라서, 각 사이클론(150a, 150b)으로부터 제조되는 고형 연료는 특성에 따라 그 용도가 달라질 수 있다.
이와 같이 각 사이클론(150a, 150b)을 거쳐 가연성 폐기물을 분리한 후, 잔류하는 공기 및 기타 불순물을 스크린 필터(200)로 선별하는 과정이 이루어진다. 스크린 필터(200)의 구체적인 모습은 도 3 및 도 4에 자세히 도시된다.
먼저, 도 3을 참조하면, 스크린 필터(200)의 분해된 구성을 각각 확인할 수 있다. 스크린 필터(200)는 크게 순환벨트(210), 회전롤러(215), 상판(220), 흡입챔버(230)로 구성된다. 특히, 순환벨트(210)의 경우, 체인형으로 제작되어 표면에는 복수의 흡입홀(212)이 형성된다. 그리고, 회전롤러(215)는 순환벨트(210) 내측에 장착되어 순환벨트(210)를 순환시킨다.
또한, 흡입챔버(230)는 순환벨트(210)에 흡입력을 제공하고, 상판(220)은 흡입챔버(230)의 상부에 장착될 수 있다. 이때, 상판(220)의 표면에는 복수의 필터홀이 형성될 수 있으며, 이는 순환벨트(210)의 흡입홀(212)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 하는 이유는, 간혹 불순물이 흡입홀(212)을 통과하여 순환벨트(210)의 내측으로 흡입된 경우, 흡입챔버(230)로 침투되어 공기의 원활한 유동을 방해하는 것을 미연에 방지하기 위해서이다.
추가로, 스크린 필터(200)는 전체적으로 순환벨트(210)가 상기 불순물에 직접 접촉되는 면의 전진 방향이 상측에 위치되도록 경사지게 배치된다.
도 4에는, 스크린 필터(200)의 구동 모습을 확인할 수 있다. 도시된 바와 같이, 스크린 필터(200)는 흡입챔버(230)로부터 흡입력이 제공되며, 이로 인해 순환벨트(210)에 이송되는 물질이 순환벨트(210)에 흡착된다. 이때, 상기 흡입력을 적절한 수준으로 제공할 경우, 일정 중량 이상을 가지는 물질은 흡입력에 의해 흡착되지 못하고 순환벨트(210)의 경사를 따라 하부로 낙하하며, 일정 중량 이하의 물질은 흡착된 상태로 순환벨트(210)를 통해 상부로 이송될 수 있다.
이를 이용하여, 상기 각 사이클론(150a, 150b)에서 미처 분리되지 못한 가연성 폐기물을 낙하시켜 3차적인 분리를 수행할 수 있으며, 비닐, 종이 등의 가벼운 불순물은 순환벨트(210) 상부로 이동시켜 기타 처리 과정을 거칠 수 있다. 이와 같이 하는 이유는 상기 비닐, 종이 등이 이후 공기를 순환시키는 순환팬(250)에 걸리는 것을 방지하기 위해서이다. 따라서, 스크린 필터(200)는 순환팬(250)의 상류에 구비되는 것이 바람직하다.
결과적으로, 사이클론(150a, 150b) 및 스크린 필터(200)와 같은 분리기에 의해 가연성 폐기물 및 기타 불순물을 완전 분리시킬 수 있다.
한편, 상기 가연성 폐기물 및 기타 불순물이 제거된 상태의 공기는, 상기 건조 과정에 의해 유해 기체가 발생되어 혼합된 상태를 갖는다. 따라서, 이후에는 이를 정화시키고, 배출 또는 재사용하는 과정을 거치게 된다. 이하에서는, 이와 같은 배출 및 재사용 과정에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 사이클론(150a, 150b) 및 스크린 필터(200)를 거쳐 잔류된 공기는 상기와 같이 유해 성분을 포함하므로, 이와 같은 유해 성분을 제거하기 위해 잔류 공기의 일부를 탈취기(300)로 유동시켜 소각시키는 작업이 이루어진다. 이를 위해, 탈취기(300)에는 연소 시설이 구비되며, 일반적으로 약 750℃~950℃ 정도의 고온에서 소각 작업이 진행된다.
한편, 상기 잔류 공기의 나머지 일부는 열교환기(350)로 유동되며, 열교환기(350)는 상기 탈취기(300)의 소각 작업에서 발생되는 열과 상기 잔류 공기의 나머지 일부를 열교환시킨다. 즉, 잔류 공기는 서로 다른 경로를 통해 탈취기(300) 및 열교환기(350) 방향으로 나뉘어 이동되고, 상기와 같은 열교환 과정을 거치게 된다.
이때, 탈취기(300)로 유동되는 잔류 공기의 양과 열교환기(350)로 유동되는 잔류 공기의 양 각각은, 열교환 이후의 온도를 약 350℃~450℃ 정도로 유지시킬 정도로 나누는 것이 바람직하다. 이와 같이 하는 이유는, 열교환된 잔류 공기를 이후 건조기(100)로 순환시켜 가연성 폐기물의 건조 작업 시 요구되는 온도를 유지하기 위해서이다.
그리고, 본 발명에서는 보다 용이하게 상기 잔류 공기를 관리하기 위해, 외기공급기가 구비될 수 있다. 상기 외기공급기는, 외부 공기를 상기 잔류 공기에 공급하여 상기 잔류 공기의 성분 농도 및 습도를 조절할 수 있도록 한다.
본 실시예에서, 상기 외기공급기는 열교환기(350)에 의해 열교환된 공기에 외부 공기를 혼합하고, 열교환기(350)에 재유입시키는 제1외기공급기 및 상기 잔류 공기에 외부 공기를 혼합시키는 제2외기공급기를 포함한다. 도 1을 살펴보면, 각 외기공급기는 조절밸브(600)의 형태로 구현된 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 제1외기공급기의 경우, 열교환기(350) 내의 공기를 응축기(400)로 응축시키고, 백필터(450)를 거쳐 분진 등을 걸러 정화시킨 후 외부 공기를 혼합하여 열교환기(350)에 재유입시킨다.
그리고, 제2외기공급기의 경우, 복수 개가 구비되어 분리기를 거친 뒤의 잔류 공기에 직접 외부 공기를 혼합하거나, 또는 탈취기(300) 및 열교환기(350) 방향으로 나뉘어 유동되는 잔류 공기에 각각 외부 공기를 혼합할 수 있다. 즉, 잔류 공기 전체의 성분 농도 및 습도를 조절하거나, 열교환기(350) 및 탈취기(300)에 유동되는 일부의 잔류 공기 각각의 성분 농도 및 습도를 별도로 조절할 수 있다. 결과적으로, 원하는 구간의 공기를 보다 용이하게 컨트롤할 수 있게 된다.
즉, 본 발명은 탈취기(300)와 열교환하는 열교환기(350)가 구비됨으로 인해, 잔류 공기의 유해 성분을 정화하고, 이를 적절한 온도로 유지해 건조기(100)의 건조 작업을 위해 순환시킬 수 있는 것이다. 따라서, 건조기(100)에는 별도의 연소 시설이 구비될 필요가 없으므로, 생산 효율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기와 같이 외부 공기를 공급할 수 있는 외기공급기 외에, 전체 장치를 순환하는 공기 중 소정 구간의 공기를 선택적으로 배출시키는 배출기가 구비될 수 있다. 상기 배출기는, 외기공급기와 마찬가지로 전체 장치를 순환하는 공기를 소정량 배출시켜 성분 농도 및 온도를 조절할 수 있으며, 공기의 전체 양을 일정하게 유지시키도록 한다. 그리고, 본 실시예에서 상기 배출기는 굴뚝(500)으로 구현되어, 전체 장치에 유기적으로 연결되어 소정 구간의 공기를 선택적으로 배출시킬 수 있다.
이상으로, 열교환기를 이용하여 생산 효율을 증가시킬 수 있는 가연성 폐기물 건조장치에 대해 설명하였으며, 이하에서는 상기 건조기(100)의 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.
전술한 바와 같이, 건조기(100) 내의 고온을 유지하기 위해, 열교환기(350)의 잔류 공기를 탈취기(300)에서 발생되는 열과 열교환한 후, 이를 건조기(100)로 순환시키는 방법이 사용된다. 또한, 가연성 폐기물의 중량, 특성에 따라 건조 시간을 조절 가능하도록 구비된다.
그리고, 도 5에는 본 발명의 제1실시예에 따른 건조기(100)의 모습이 도시된다. 도 5를 참조하면, 건조기(100)는 원통형의 몸체(110)를 가지며, 일측에는 공급홀(112)이 형성되고, 타측에는 배출홀(114)이 형성된다. 즉, 상기 공급홀(112)로 가연성 폐기물을 공급할 수 있으며, 배출홀(114)로는 가연성 폐기물이 배출된다. 물론, 몸체(110)의 형상은 본 실시예와 같이 원통형에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다른 형태로 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 몸체(110)의 내부에는 가연성 폐기물이 건조되는 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간의 모습은 도 6에 자세히 도시된다. 도 6을 참조하면, 가연성 폐기물은 공급홀(112)에서 배출홀(114) 방향으로 유동되며, 이는 배출홀(114) 방향에서 흡입력이 제공되기 때문이다. 이와 함께, 몸체(110)는 전후 방향의 회전축, 즉 공급홀(112)에서 배출홀(114)을 서로 연결한 회전축을 따라 둘레 방향으로 회전한다. 따라서, 공급된 가연성 폐기물에는 배출홀(114) 방향에서의 흡입력과 몸체(110)의 회전에 의한 원심력이 동시에 작용하게 된다.
또한, 본 발명의 건조기(100)는 가연성 폐기물의 중량, 특성에 따라 건조 시간을 조절시키기 위해, 상기 수용공간에는 제1유동경로 및 제2유동경로가 형성된다. 도 6을 참조하면, 제1유동경로는 수용공간의 중심부에 직선 경로를 가지도록 형성되며, 제2유동경로는 수용공간의 외측부에 상하 교대로 반복되는 경로를 가지도록 형성된다. 즉, 제2유동경로는 제1유동경로보다 긴 길이를 가진다.
결과적으로, 가연성 폐기물이 제1유동경로를 통해 이동될 경우, 건조기(100)를 통과하는 소요 시간이 짧아질 것이며, 제2유동경로를 통해 이동될 경우에는 건조기(100)를 통과하는 소요 시간이 보다 길어질 것이다. 이때, 제1유동경로 및 제2유동경로는 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 본 실시예의 경우, 제1격판(120) 및 제2격판(130)에 의해 상기 각 유동경로가 형성된다. 그리고, 도 7 및 도 8에는 제1실시예에 따른 건조기(100)의 제1격판(120) 및 제2격판(130)이 도시된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1격판(120) 및 제2격판(130)은 전체적으로 건조기(100)의 수용공간 단면과 동일한 지름을 가지도록 형성되어, 건조기(100)의 내벽면에 둘레가 부착되도록 각각 복수 개가 서로 교대로 장착된다.
그리고, 제1격판(120)의 경우, 중앙부에 제1통과홀(124)이 형성되고, 제2격판(130)의 중앙부에는 제2통과홀(134)이 형성된다. 이때, 상기와 같이 제1격판(120) 및 제2격판(130)은 서로 교대로 형성되므로, 제1통과홀(124) 및 제2통과홀(134)에 의해 직선 형태의 제1유동경로가 형성된다.
또한, 제2격판(130)의 외측부에는 제3통과홀(136)이 형성되며, 이는 제1격판(120)의 제1통과홀(124)과 함께 제2유동경로를 형성한다. 즉, 제1실시예의 경우, 제1통과홀(124)은 제1유동경로 및 제2유동경로를 동시에 형성한다.
보다 구체적으로 설명하면, 소정 무게 이하의 가연성 폐기물은 배출홀(114) 측에서 제공되는 흡입력에 의해 제1유동경로를 통해 이동되며, 상기 소정 무게 이상의 가연성 폐기물은 몸체(110)의 회전에 의한 원심력에 의해 제2유동경로를 통해 이동된다. 이는, 소정 무게 이하의 가연성 폐기물의 경우, 흡입력에 보다 영향을 받으며, 소정 무게 이상의 가연성 폐기물의 경우, 자체 중량에 의해 원심력에 영향을 받기 때문이다. 물론, 몸체(110)의 회전 속도에 따라 원심력이 변화되므로, 상기 소정 무게 역시 대응되어 변할 수 있을 것이다.
정리하면, 소정 무게 이하의 가연성 폐기물은 흡입력에 의해 제1통과홀(124) 및 제2통과홀(134)을 연속적으로 통과하여 짧은 시간 내에 건조되어 배출된다. 그리고, 소정 무게 이상의 가연성 폐기물은 원심력에 의해 제3통과홀(136) 및 제1통과홀(124)의 바깥쪽을 교대로 통과하여, 보다 오랜 시간 동안 수용공간 내에 체류하게 된다.
이때, 제1통과홀(124)이 제3통과홀(136)보다 큰 면적을 가지는 것이 바람직하며, 이와 같이 하는 이유는 제2유동경로 및 제1유동경로가 서로 최소한으로 간섭되도록 하기 위해서이다.
결과적으로, 무거운 가연성 폐기물은 충분한 건조 시간을 확보할 수 있으며, 가벼운 가연성 폐기물은 짧은 시간 동안 건조되어 배출된 가연성 폐기물은 전체적으로 일정 수준 이하의 함수율을 유지할 수 있다. 따라서, 이후 제조된 고형 연료의 품질의 향상을 기대할 수 있을 것이다.
이상 설명한 제1실시예 외에도, 제1격판(120) 및 제2격판(130)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 각 통과홀의 형상 역시 다양하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 9에는, 제2실시예에 따른 건조기의 제1격판(1120)이 도시된다. 제2실시예에 있어, 제1격판(1120) 외의 다른 사항은 제1실시예와 동일하므로, 이에 대한 별도의 설명은 생략하도록 한다.
제2실시예에 따른 건조기의 제1격판(1120)의 경우, 제1실시예와 달리 제1통과홀(1124)의 면적이 제2통과홀과 동일하게 형성된다. 그리고, 제1통과홀(1124)의 둘레에는, 제4통과홀(1126)이 형성된다. 즉, 제1실시예에서는 제1통과홀(124)의 바깥쪽 및 제3통과홀(136)에 의해 제2유동경로가 형성되었으나, 제2실시예의 경우에는 제4통과홀(1126) 및 제3통과홀에 의해 제2유동경로가 형성된다. 따라서, 제1유동경로 및 제2유동경로 간의 간섭이 보다 줄어들 수 있다는 장점이 있다.
이와 같이, 각 통과홀의 형상 및 크기는 다양하게 형성될 수 있으며, 더 나아가서는 제1유동경로 및 제2유동경로는 서로 간섭되지 않게 완전히 구획되도록 형성될 수도 있을 것이다.
또한, 도시되지는 않았으나, 제1격판(1120) 및 제2격판에는 가연성 폐기물을 각각 제4통과홀(1126) 및 제3통과홀로 가이드하는 가이드부재가 구비될 수도 있다. 이와 같이 할 경우, 수용공간 내부에 가연성 폐기물이 걸려 적체되는 것을 방지할 수 있을 것이다.
또 다른 예로서, 도 10에는, 제3실시예에 따른 건조기(2100)의 내부 모습이 도시된다. 제3실시예의 경우, 각 통과홀의 형상 및 면적은 제1실시예의 경우와 동일하나, 제1격판(2120) 및 제2격판(2130)이 몸체(2110)에 경사진 각도로 부착된다.
구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1격판(2120)은 배출홀 방향으로 테이퍼지도록 형성되고, 제2격판(2130)은 공급홀 방향으로 테이퍼지도록 형성된다. 즉, 각 격판(2120, 2130)이 가연성 폐기물과 접촉되는 면은 상기 가연성 폐기물이 유동되는 방향을 따라 경사지도록 형성되는 것이다.
결과적으로, 가연성 폐기물은 보다 원활히 각 유동경로를 거쳐 배출홀을 통해 배출될 수 있으며, 수용공간 내부에 상기 가연성 폐기물이 적체되는 것을 미연에 방지할 수 있다는 장점이 있다.
더 나아가서는, 제1격판(2120) 및 제2격판(2130)이 몸체(2110)에 힌지 등의 다양한 방식으로 연결되어, 경사진 각도를 상황에 따라 가변되도록 하여 특수 상황 및 돌발 상황에 유연하게 대처하도록 할 수도 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
50: 공급기 52: 투입구
54: 배출구 56: 이송스크류
58: 회전모터 100: 건조기
110: 몸체 112: 공급홀
114: 배출홀 120: 제1격판
124: 제1통과홀 130: 제2격판
134: 제2통과홀 136: 제3통과홀
150a, 150b: 사이클론 200: 스크린 필터
210: 순환벨트 212: 흡입홀
215: 회전롤러 220: 상판
230: 흡입챔버 250: 순환팬
300: 탈취기 350: 열교환기
400: 응축기 450: 백필터
500: 굴뚝 600: 조절밸브
54: 배출구 56: 이송스크류
58: 회전모터 100: 건조기
110: 몸체 112: 공급홀
114: 배출홀 120: 제1격판
124: 제1통과홀 130: 제2격판
134: 제2통과홀 136: 제3통과홀
150a, 150b: 사이클론 200: 스크린 필터
210: 순환벨트 212: 흡입홀
215: 회전롤러 220: 상판
230: 흡입챔버 250: 순환팬
300: 탈취기 350: 열교환기
400: 응축기 450: 백필터
500: 굴뚝 600: 조절밸브
Claims (9)
- 가연성 폐기물이 공급되고, 상기 가연성 폐기물을 열풍 건조시키는 건조기;
상기 건조기에 의해 건조된 가연성 폐기물을 분리시키는 분리기;
상기 건조된 가연성 폐기물을 분리시킨 후 잔류하는 공기의 일부를 소각하여 탈취시키는 탈취기;
상기 탈취기에 의해 탈취된 공기 외의 나머지 공기를 상기 탈취기에 의해 탈취된 공기와 열교환시키고, 상기 열교환된 공기를 상기 건조기에 재유입시켜 상기 가연성 폐기물의 건조를 위한 열풍을 제공하는 열교환기;
상기 건조기, 상기 분리기, 상기 탈취기 및 상기 열교환기 중 선택된 어느 하나 이상의 구성요소에 순환하는 공기를 배출시키는 배출기; 및
상기 열교환기에 의해 열교환된 공기에 외부 공기를 혼합하여 상기 열교환기에 재유입시키는 제1외기공급기;
를 포함하는 가연성 폐기물 건조장치. - 제1항에 있어서,
상기 분리기는 상기 건조된 가연성 폐기물을 분리시키는 하나 이상의 사이클론을 포함하는 가연성 폐기물 건조장치. - 제1항에 있어서,
상기 건조기, 상기 분리기, 상기 탈취기 및 상기 열교환기의 공기를 순환시키는 순환팬이 더 구비되고,
상기 분리기는, 상기 가연성 폐기물에 혼합된 불순물을 분리시키며, 상기 순환팬의 상류에 구비되는 스크린 필터를 포함하는 가연성 폐기물 건조장치. - 제3항에 있어서,
상기 스크린 필터는,
공기의 유출입이 가능하도록 표면에 다수의 흡입홀이 형성되고, 서로 이격된 한 쌍의 회전롤러에 의해 순환하는 순환벨트; 및
상기 순환벨트의 내부에 설치되고, 상기 순환벨트에 흡입력을 제공하는 흡입챔버;
를 포함하는 가연성 폐기물 건조장치. - 제4항에 있어서,
상기 스크린 필터는,
상기 흡입챔버의 상부에 구비되며, 표면에는 상기 흡입홀보다 작은 면적을 가지는 필터홀이 복수 개 형성된 상판을 더 포함하는 가연성 폐기물 건조장치. - 제4항에 있어서,
상기 스크린 필터는 상기 순환벨트가 상기 불순물에 직접 접촉되는 면의 전진 방향이 상측에 위치되도록 경사지게 구비된 가연성 폐기물 건조장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 건조된 가연성 폐기물을 상기 분리기로 분리시킨 후 잔류하는 공기에 외부 공기를 혼합시키는 하나 이상의 제2외기공급기를 더 포함하는 가연성 폐기물 건조장치. - 제1항에 있어서,
상기 건조기에 공급되는 가연성 폐기물의 공급량을 조절하는 공급기를 더 포함하는 가연성 폐기물 건조장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110006655A KR101102353B1 (ko) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | 열교환기를 가지는 가연성 폐기물 건조장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110006655A KR101102353B1 (ko) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | 열교환기를 가지는 가연성 폐기물 건조장치 |
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| KR (1) | KR101102353B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016159454A1 (ko) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | 삼호환경기술 주식회사 | 발전기의 배기 폐열을 이용한 가연성 폐기물의 직 간접 건조방법 및 그 방법을 이용한 건조장치 |
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2011
- 2011-01-24 KR KR1020110006655A patent/KR101102353B1/ko not_active IP Right Cessation
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