KR101232335B1 - 유동상 건조 장치 및 건조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엉김방지(Anti-fouling) 다단 고효율 저온 건조장치에 관한 것으로, 회전날개가 장착된 다중 스크류 공급장치, 표면처리제 및 불활성 가스 분사장치 및 나선 기류 이송 장치를 포함하는 전처리 장치 및 노즐이 설치된 사선형 교반날개를 포함하는 다단 건조장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

유동상 건조 장치 및 건조 방법{Low temperature fluidized bed drying apparatus and processes}
본 발명은 일반적으로 적용되는 건조 공정 중의 피건조물의 전처리를 통한 건조특성 개선과 저온에서의 에너지 효율 개선에 관한 장치 및 운영 시스템에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 본 발명은 엉김방지(Anti-fouling) 다단 고효율 저온 건조 장치에 관한 것으로, 특히 산업폐기물과 하수처리 후 슬러지(sludge) 및 제품 생산 공정 중의 수분함유 건조 대상물(이하 피건조물)을 건조하기 위한 전처리 및 저온 건조 장치와 시스템에 관한 것으로, 피건조물의 전처리부 및 건조부에 관한 것이다.
하수처리 후 발생되는 슬러지의 경우 일반폐기물과는 상이하게 80% 내외의 함수율로 수분함량이 높고, 유기물 함량 또한 높아 유기물과의 화학적 결합수로 건조 효율이 낮은 특성과 함께 생물학적 처리 공정에서 발생되는 미생물의 대사산물(Extra-cellular Polymeric Substance, 이하 EPS)에 의한 건조 공정 중 엉김(Fouling) 현상으로 건조기 전열면적에 부착되어 그 효율을 저하시키는 문제를 유발한다.
최근 환경오염 방지의 강화 등에 따라 하수처리 공정이 고도화됨에 따른 생물학적 고도처리로 잉여미생물에 의해 발생된 슬러지(Excess sludge)의 발생량이 증가되고, 그 대사산물인 EPS의 함량 또한 증가됨에 따라 건조공정 중의 엉김현상에 따른 효율저하문제가 심화되고 있으므로 폐기물의 자원화에 한계성을 나타내고 있다.
건조방식 중 유동상 건조방식의 경우, 특히 이러한 피건조물의 점성 특성에 의한 유동성 저하로 그 영향을 가장 많이 받는 건조방식이므로 비점성 물질의 건조에만 활용이 되며, 간접건조방식인 디스크(Disk) 및 패들(Paddle)형 건조기의 경우에도 건조기 내 피건조물의 부착으로 전열면적 감소에 따른 건조량 감소 및 부착면적의 확대에 따른 건조가 불가능해지는 현상 등이 유발되고 있으며, 직접 건조 방식인 로타리 퀼른(Rotary kiln)방식의 경우에도 유사한 현상들이 피건조물의 특성에 따라 발생되고 있다.
따라서, 소각시설, 퇴비화 및 연료화 등의 후단 처리 공정을 적정하게 처리하기가 매우 곤란하다.
산업분야의 생산 공정 및 폐기물의 처리 과정 중 건조 공정에 있어서도 피건조물이 점성이 높거나 수분함량이 높은 경우 이와 동일한 엉김 현상으로 열원의 과잉공급으로 비용증가, 건조기 내 건조온도의 불균질로 생산 제품의 품질이 불안정해지며, 수율의 저하 등 많은 문제점이 발생되므로 건조공정의 적용에 한계를 나타내고 있다.
이중 순환식 유동층 연소장치(출원번호 10-1998-0020872)의 경우, 하수 슬러지를 상부에서 분사하는 폐기물 공급수단과 유동사 순환시스템을 적용한 기술로 이 경우에도 유동층 연소장치에 이송 중 엉김 현상에 따른 덩어리짐과 분사 후 건조기 내 기벽 부착 및 초기 유동 시 덩어리짐 현상 등이 발생되므로 덩어리화되는 슬러지 등에 적용이 어려운 기술이다.
슬러지의 기계적 그리고 열적 탈수방법 및 장치(출원번호 10-1999-0006360)은 미리 탈수된 슬러지가 어떠한 중간 단계 없이 알맹이 형상 구조로 줄어들어서 이후 즉시 건조되는 것을 특성으로 하는 기계적 탈수 유니트와 직접 연결되어 있는 건조시스템으로 구성되어 있으며, 이는 이송과정 중 컨베이어류(벨트 및 스크류형) 및 펌프류(모노 및 피스톤형)의 이송설비의 구동에 따른 엉김 현상은 방지할 수 있으나 이는 기계적 탈수 유니트에서 알갱이형상으로 배출될 수 있는 슬러지에 국한되는 것이며, 실제 탈수 공정 중 슬러지의 고형분 부하변화, 성상변화, 응집과정의 오작동 등 다양한 원인에 의한 탈수효율저하로 일정한 알갱이 형상의 배출이 불가능하므로 건조공정에 유입되는 형상을 일정하게 유지하기는 어렵다.
유동건조와 기류건조를 이용한 복합형 건조시스템(특허번호 10- 0887174)의 기술은 열풍으로 유동건조 탱크 내의 피건조물을 1차 건조 후 선회기류 건조 탱크에서 2차 건조시키는 복합형 건조시스템으로써 피건조물을 파쇄함과 동시에 이송시키는 스크류 반파쇄기가 내장된 유동상 건조기술 및 열풍을 피건조물과 반대방향에서 공급하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 경우 스크류에 의한 단순 파쇄는 건조 제품과는 달리 다시 부착 및 엉김 현상이 있으므로 일시적인 현상으로 일반 직접건조방식에서 적용되는 파쇄기술과 장치의 형상만이 상이한 기술로 동일한 적용 한계성이 있으며, 열풍으로의 이송 시에도 덩어리화되어 그 부피가 커짐으로써 원활한 이송이 불가능해지므로 이 경우 두 가지 형태의 건조장치의 단순 직렬 적용의 형태이다.
열풍과 전자파 가열을 이용한 건조 방식에 있어서 일반 증기의 잠열을 이용하는 기술 대비 효율성은 있으나 건조기 내부에 마이크로웨이브발진장치가 내장되어져 있어 실제 공동율에 따른 발열효과와 피건조물에 의한 오염 등에 따른 안정적 열량 공급의 어려움이 있다. 파쇄 후 유동화는 일반 기류건조 방식에서 모두 적용되는 기술이며, 이는 기류이송을 위한 단위 입자의 비중을 낮추고 표면적을 넓게 하기 위한 것이나 기류건조 중 덩어리화 현상이 발생되는 것은 일반적이 현상이므로 비점성 피건조물에 국한되어 적용되고 있다.
에너지 절약형 슬러지 처리시스템(출원번호: 10-2005-0014760) 중의 필터와 공기압력을 이용한 탈수부와 소각 전처리로 유동상 건조로를 적용함에 있어 진공펌프로 내부 진공상태에서 가열하는 방식의 적용과 나선 리본형 및 만곡형 임펠라를 회전시켜 건조하고 열원을 폐열을 회수하여 활용하는 기술을 특징으로 하고 있으나 리본형 및 만곡형의 경우 유동상에 있어 하부 정체구간의 유동에 효과가 미미하며, 자켓형 간접건조 방식에서 전열면적을 높이기 위한 형태로 적용 가능한 부분이며, 폐열 회수 또한 소각공정 등이 있는 경우에 회수 시스템의 적용은 적용이 용이한 부분이나 연계 공정이 없는 경우 저온에서의 폐열회수에 따른 열회수 효율이 미미하다.
피처리물의 건조 분급기 및 건조 분급 방법(출원번호 10-2011- 0072685)의 다단의 형태로 피처리물을 캐리어 가스로 회전방향에 따라 회전통 내부의 가열에 의해 건조하는 방식으로 상부에 캐리어가스를 배출하고 하부에서 피처리물의 배출구를 갖춘 방법으로 이는 다단 드럼(Drum)형태의 건조 방식으로 분급에 따른 효과가 일반 간접건조 방식과 전열부의 형태만이 상이한 방식이다. 피건조물의 특성 중 발화성이 있는 경우 캐리어 가스 중 불활성 가스(N2)의 혼합 비율을 높여 13% 이하로 하는 방식이나 이 경우 불활성 가스의 온도저하 문제로 대부분 최종 건조품의 저장조에서 잠열에 의한 발화를 방지 및 냉각을 위해 불활성 가스의 적용과 동일한 방식이다.
유동층식 건조 장치 및 건조 방법(특허번호 10-0471099)은 수분함량이 높거나 부착성이 강한 처리물을 건조시키기 위해 괴상으로 되어 유동을 방지하는 것으로 하부 분산판에서 유동가스를 고속으로 분출하고 장치 내 처리물이 유입되어 낙하되는 건조기 부위에 교반하는 빗살형 회전날개를 가진 회전축을 가진 것을 특징으로 하며 빗살형 회전날개가 직각 삼각형의 형태로 된 것을 특징으로 하며, 내부 세정액 분사장치를 구비한 유동상 건조 장치이다. 회전날개를 가진 유동상의 경우 회전날개의 형태와 무관하게 교반에 따른 엉김 현상으로 이송설비에서의 회전축에 따른 덩어리 형태로 변형되므로 유동을 방해하게 되며, 하부 유동가스 분사 방식은 대부분의 유동층 건조방식에서는 용이하게 적용 가능한 일반적 기술로 이는 유동과 교반작용을 유동가스를 활용하므로 고압으로 송풍량 및 압력방식에 따른 에너지 소모가 과다하다.
로타리 건조장치에서 피 건조물의 원활한 유동방법(출원번호 10-2008 -0114453)은 점착성 슬러지의 유동성 확보를 위하여 부축 이송 스크류를 로타리(방사형, 킬른, 3단) 건조장치의 드럼 내부까지 연장하고 일체형으로 제작하여 이를 해결하고자 하는 기술이나 대규모 장치에 있어서는 이송 스크류의 경우 엉김 현상은 동일하게 발생되므로 그 관경에 따라 배출입자의 크기가 결정되어 건조기 도입부에서 더 큰 덩어리가 형성되는 것은 방지할 수 있으나 유동성을 확보하기 위한 입자화하는 것에는 부적합하다.
유동층을 이용한 건조물의 건조 방법 및 장치(특허번호 10-0212440)에서 하부 다공판을 통한 예열 공기 또는 폐열의 분산 방식 중 공기상자를 통해 공급 공기량을 조절하는 방식과 연속적 피건조물의 공급과 건조품의 배출 및 피건조물의 나선형 공급기와 파쇄 확산을 위한 패들 분쇄 방식 및 후단 싸이클론의 형태로 구성된 유동상 건조기로 패들 분쇄를 통해 파쇄 후 공급기로 주입 시 다시 엉김 현상이 발생되고 초고속 회전을 하는 패들 공급기의 경우 이물질에 의한 고장 문제가 발생되며, 하부 공기상자에서의 유동가스 공급으로 유동 및 교반을 동시에 하기 위해 유동 가스량 및 압력이 높아야 하므로 에너지 효율이 낮고 배가스가 증가되어 후단 처리설비가 과다해지는 단점이 있다.
한국 특허등록 10-0255194 한국 특허등록 10-0471099 한국 특허등록 10-0212440 한국특허공개 10-1999-0072944 한국특허공개 10-2010-0055637
이에 본 발명의 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 피건조물의 이송과정 중 엉김 현상에 따른 건조 표면적 저하를 해결하는 방법으로 다중 스크류 후단에 회전날을 이용하여 피건조물을 입자화하고 다시 엉김현상이 발생되지 않도록 폐유 등을 이용하여 표면처리하여 나선기류를 이용하여 건조부로 이송하는 전처리방법 및 유동상 건조부에 있어 피건조물의 유입부는 기류로 이송하고 건조부에서는 노즐이 설치된 사선형 교반날개를 적용하여 교반 및 유동을 동시에 수행하고, 1단에서 연속적으로 유입 및 배출을 하여 2단 및 3단에서 최종 배출함수율을 조절하여 월활한 유동상을 형성하여 건조물을 배출시키는 것을 특징으로 하는 건조방법 및 장치를 제공함에 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같이 높은 수분함량 및 유기물함량에 따른 건조효율이 낮은 피건조물 및 점성(sticky)에 따른 전열면적 부착문제로 건조공정 중 효율저하 문제가 발생되는 피건조물에 대해 이를 해소하기 위한 전처리 시스템 및 다중 연속 유동상 건조시스템을 이용한 건조 기술과 그 응용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 위해, 본 발명의 전처리 장치는 회전날개가 장착된 다중 스크류 공급장치, 표면처리제 및 불활성 가스 분사장치 및 나선 기류 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 건조장치는 노즐이 설치된 사선형 교반날개를 포함하는 다중 연속 유동상 건조장치를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 건조방법은 100℃ 이하의 유동상 건조방법을 사용하여, 폐유와 계면활성제 및 물을 혼합하여 유화시킨 후 적용하는 것을 특징으로 한다.
일반적인 건조공정에서는 160℃ 이상(간접건조) 및 600℃ 이상(직접건조)의 형태이므로 이러한 폐유 또는 일반 기름성분을 분무하여 표면의 엉김 현상을 억제할 수 없는 반면, 본 발명의 유동상 건조장치는 기름 성분의 발화온도 이하로 건조하게 되므로 표면 엉김현상을 방지할 수 있다.
또, 단일 스크류의 경우, 입자의 토출이 다공판에 의해 적용 시 막힘 현상 등이 유발되나 본 발명의 소형 다중 스크류의 경우 입자 크기를 조절할 수 있으므로 이러한 부분을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전처리 장치의 구성을 보여주는 도면으로서, 도 1a는 전처리 장치의 개략도, 도 1,b는 다단 분할스크류의 구조를 나타내는 상세도, 도 1c는 회전날의 구조를 보여주는 정면도이다.
도 2는 공지의 기류 형성 방식과 본 발명의 나선기류 형성 방식을 설명한 개략도이다.
도 3은 유동상 건조 장치의 구조를 나타내는 도면으로 도 3a는 정면도, 도 3b는 90도 회전시, 도 3c는 나선형 날개의 세부구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다단 유동상 건조장치의 구성을 나타내는 개략도
도 5는 본 발명의 장치로 건조한 결과를 나타낸 것으로 도 5a는 회분식 건조 적용결과 도 5b는 연속식 건조 적용결과를 나타낸 것이다.
상기 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 건조 시스템은 건조공정의 전처리 장치로 피건조물을 입자화하여 건조공정으로 유입시키기 위한 회전날이 장착된 다중 스크류 공급장치, 재엉김현상을 방지하기 위한 표면처리제 분사 장치, 및 나선형 날개가 장착된 다중 연속 유동상 건조장치를 포함한다. 또한 본 발명은 약품 등의 적용방법과 나선기류를 이용한 입자화 피건조물의 이송방법 등에도 특징이 있다. 본 발명의 각 장치는 피건조물의 특성에 부합되도록 개별 또는 복합적용할 수 있다.
상세하게는 본 발명의 건조시스템은 도 1과 같이 피건조물의 특성에 따라 토출부의 입경이 조절이 가능한 다공관형 공급장치로 10mm 이하로 회전 스크류(13)를 다중으로 설치하여 각 스크류의 회전을 통해 피건조물이 이송되고 토출부에서 십자형 회전날(14)에 의해 절단되어 입자화되는 것을 특징으로 하는 다중 스크류 공급장치(10)와 다중 스크류 공급장치(10)에서 공급되는 입자화된 피건조물의 재엉김에 따른 비표면적 감소로 건조효율의 저하를 방지하기 위한 표면처리 방식으로 폐유를 5% 이하로 분사하여 표면의 점성을 최소화함으로써 부착이 되지 않게 하며, 동시에 연료화 시 열량을 높여주는 효과를 가지는 표면처리장치(20)를 포함한다. 표면처리장치(20)는 피건조물의 특성에 따라 액체 질소(N2)를 분사하여 표면을 동결 냉각하여 엉김 현상을 방지하고 건조공정 내 산소농도를 8%이하로 조절하여 자연발화현상을 방지한다. 표면 처리된 입자는 도 2에 도식화한 것과 같이 나선기류를 통해 이송 중 부착방지 및 전 건조를 하게 된다.
표면처리 방법에 있어서는 폐유의 성상에 따라 점도가 높아 표면처리효율이 낮은 경우 유화(Emulsification)하여 적용하는 방법으로 바람직하게는 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)가 6이하인 계면활성제를 표면처리제 중 0.1~5%를 투입하고, 폐유 15~100%와 물 50~80%를 혼합하여 유화 후 W/O(Water in Oil) 에멀젼(emulsion)의 형태로 적용이 가능하며, 적용이 가능한 유분은 150도 이하에서 휘발되지 않고 발화가능성이 없는 기름성분 또는 폐유를 단독 또는 유화 후 적용이 가능하다.
표면처리에 있어서 계면활성제의 종류와는 무관하게 유화를 위한 일반적인 방법으로의 적용이 가능하며, 그 생성된 유화물이 W/O형 에멀젼의 형태이면 그 조성에 무관하게 적용이 가능하다.
다중 스크류 공급장치(10)에는 인입스크류(12)와 다중의 분할 스크류(13)가 수직 또는 수평방향으로 설치되며, 분할 스크류(13)의 경우 토출부의 다중 천공판의 입경에 따라 피건조품의 입도를 조절하고 회전날(14)과 동일속도로 분할 스크류(13)가 회전함에 따라 회전날(14)과 스크류(13)의 회전속도 차이에 의해 오작동의 문제가 발생되지 않는 형태로, 회전날(14)에 의한 절단에 따라 피건조물이 입자화되고, 공급장치 토출부에 장착되고 표면처리제 또는 불활성가스 분사노즐이 상부(21) 및 측면부(22, 23) 등에 설치되어 이를 분사하여 표면처리하는 표면처리장치(20)로 이송된 입자화된 피건조품은 나선기류 이송장치에 의해 건조공정으로 이송이 되거나 분사노즐장치에 건조용 유동공기를 공급하여 건조기로 직접 투입되는 방법도 적용이 가능하다.
이 때 불활성 기체의 경우, 건조공정에 영향이 없는 한 그 기체의 종류를 질소에 국한하지 않고 적용이 가능하다.
나선기류 이송방식의 경우, 일반 기류 이송의 경우 층류의 흐름으로 입자가 재엉김현상이 유발되나 관로 중 나선기류 형성관을 부착하여 기류를 난류 흐름으로 공급하여 입자의 재엉김을 방지하고 관내 부착에 따른 막힘 현상을 방지할 수 있다.
나선기류 장치에 있어 그 형태는 바람직하게는 도 2와 같은 형태이나 관의 형태 및 재질에 따라 나선기류의 형성을 목적으로 하여 용이하게 변경이 가능하다.
본 전처리 장치 및 시스템의 경우, 피건조물의 물성에 따라 각 장치가 개별로 적용이 가능하며, 통합방식으로 적용도 가능하다.
건조공정은 일반 유동상의 경우가 회분식 건조 방식이며, 연속식의 경우 수평형 구조로 이루어져 있으나 최종 건조품의 물성조절에 어려움이 있어 본 발명에서의 유동상 건조방식은 나선형 교반 날개(34)를 적용하여 교반 및 유동을 동시에 수행하고, 1단에서 연속적으로 유입 및 배출을 하여 2단 및 3단에서 최종 배출함수율을 조절하여 월활한 유동상을 형성하여 건조물을 배출시키는 것을 특징으로 하는 건조방법 및 장치로 상세하게는 다음 도 3과 같다.
1단 유동상 건조장치(30)은 본 발명 중의 전처리장치에서 공급되는 입자화된 피건조물을 단순 유동하는 공급부(31)는 경사면에서 유동기체가 분사되는 방식으로 전처리 장치에서 입자화된 피건조물이 낙하 시 이를 건조부(32)로 유입시키는 역할을 하며 공급부와 건조부가 구분이 되지 않은 유동상 건조기의 경우 수분함량이 높은 피건조물이 건조물과 함께 혼합됨에 따라 건조기 내 온도의 불균일로 안정적 운영이 불가능한 문제가 발생될 수 있다. 본 특허 내 전처리 시스템을 적용하지 않은 경우 교반날개(34)에 의해 엉김 현상이 발생될 수 있으므로 피건조물의 특성에 따라 시스템 구성이 용이하게 단독 및 병행적용이 가능한 것을 특징으로 한다.
건조부(32)는 분사 노즐(340)이 설치된 나선형 교반 날개(34)가 설치되어 회전하면서 하부 정체된 피건조물을 교반 날개에 의해 균질화하면서 교반 날개 표면의 노즐로 유동기체를 분사함으로써 유동이 더욱 원활하게 하는 방식으로 구성된 건조장치로 나선형 교반 날개(34)는 교반의 역할을 하고 분사 노즐(340)의 분사기체는 유동하게 됨으로써 일반 유동상 건조방식과 비교 시, 적은 풍량과 열원으로 균질한 건조를 하는 특성을 가진 장치이며, 단순 하부 다공판 형태의 경우 처리량을 늘리거나 대용량으로 적용 시 정체되는 피건조물에 의해 유동효율이 저하되는 문제가 발생되나 본 발명의 다중 노즐이 설치된 회전날개의 경우 다방향으로 분사노즐이 구성되어 있어 원활한 유동이 가능하다.
공급부(31)와 건조부(32)의 적용방식은 피건조물의 특성에 따라 건조부(32) 단독으로의 적용도 가능하며, 공급부(31)의 용량은 피건조물의 형태에 따라 그 체류시간을 결정하는 것이 바람직하다.
다단 유동상 건조 방식의 경우, 상기 건조장치를 단일로 적용 시에도 가능하나 고함수율의 피건조물 또는 최종 건조물의 함수율 조정 및 입도 조정 등이 필요한 경우에 적용이 가능하며, 그 형태는 도 4와 같다.
2단 및 3단 건조장치(40,50)에 있어서는 교반 날개의 형태가 조정이 가능하며 구성이 불필요할 수 있으나, 이는 피건조물의 유동 특성에 따라 용이하게 조절이 가능하다.
건조장치는 유동상 건조장치(30,40,50) 외 배가스 중의 미세 입자를 분리하기 위한 필터와 사이클론(60)으로 구성에 포함시킬 수 있으며, 초기 운전 시 유동의 효율을 높이기 위해 일부 건조품의 순환 시스템이 적용 가능하나 바람직하게는 전처리 장치로 유동성을 확보하여 건조품의 순환이 없이 적용이 되는 건조 방식이다.
건조 공정의 운영방식에 있어 건조기 내부 온도는 높을수록 건조속도가 빨라지며, 건조품의 건조 상태도 개선되나 이 경우 고온열매체를 생산하기 위한 설비비용, 열매체 생산비용 및 높은 온도의 폐열에 의한 운영비용이 과다하며, 건조 후 배가스의 온도가 높아 후단 악취방지설비, 폐열회수설비 등 부대설비가 요구된다. 본 발명의 건조시 유동기체를 200℃ 이하의 고온 공기를 열풍공급장치(35)를 사용하여 공급하고 동시에, 상온의 공기를 상온공기 공급장치(36)를 사용하여 공급하여 상기 고온의 공기와 상온의 공기를 함께 혼합하여 운전온도를 100℃ 이하에서 건조하는 것이 바람직하며 이는 증기의 잠열을 이용한 건조 대비 저열량에서 건조가 가능하며 또한, 피건조물 내 수분만을 건조하고 기타 VOC 물질 및 기타 성분들이 함께 건조되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하며, 후단 악취 및 배가스 설비의 효율을 높이며 건조에 필요한 열량소모를 최소화하기 위함이나 피건조물의 특성에 따라 200℃를 초과하는 고온 공기의 적용 및 100℃를 초과하는 운전 온도로의 조절이 가능하다.
하수처리장에 처리 공정 중 발생되는 잉여 슬러지를 원심탈수 후 배출된 찌꺼기를 피건조물로 이용하여 특허 내 기술이 아닌 유동상, 디스크 및 패들 건조 방식의 적용 시 엉김 현상에 의해 유동 및 건조가 불가능하여 덩어리가 된 상태에서 표면만이 건조되며, 건조에 필요한 건조시간은 건조 후 배출함수율을 10% 미만으로 건조 시 100분 이상이 소요되었으며, 건조품의 경우 표면만 건조되고 내부까지 완전 건조가 되지 않았다.
실시예 1은 회분식 및 연속 방식으로 본 특허 내 장치들의 건조효율을 평가한 것이며, 실시예 2는 본 특허기술에 상용화된 간접 및 직접 건조 방식의 고온건조(110℃ 이상)가 아닌 저온 건조(100℃ 이하)를 적용한 결과이다.
실시 예 1
전처리된 피건조물의 유동상 건조장치의 회분 및 연속 방식의 건조효율 평가 결과, 도 5와 같이 건조온도가 85℃인 조건에서 회분식의 경우 초기 건조속도가 가장 높고, 연속방식의 경우 피건조물의 공급 후 약 20분 경과 시 가장 건조속도가 빠르므로 다단 방식이 더 효율적임이 평가되었다.
실시 예 2 저온 건조에 따른 건조효율
하수처리장에서 발생된 잉여슬러지를 원심 탈수한 피건조물을 채집하여 본 발명의 내용을 적용한 결과, 간접건조 방식의 건조온도인 160~200℃ 및 직접건조 방식의 건조온도인 600~800℃ 대비 저온인 85~100℃ 건조 시에도 하기 표에서와 같이 40분 내 10%이하로 항량이 되며, 배출함수율은 약 3~6% 수준에서 항량이 되었으며, 배가스의 온도는 40℃ 수준에서 일정하게 유지되고 건조가 끝나 항량이 될 때 배가스의 온도가 상승하였으며, 본 특허 장치를 적용하지 않은 건조설비 대비 약 60% 이상의 건조시간 단축 효과가 있었다.
<표 1>
건조기 내 운전온도에 따른 건조 후 함수율 실험 결과
Figure 112012051333811-pat00001
본 발명을 통해 수분함량이 높고 엉김현상이 발생되거나 건조특성이 좋지 못한 피건조물의 건조가 가능하며, 일반적으로 적용되는 피건조물의 고효율 저온건조를 통해 저에너지에서 건조를 함으로써 효율 증가 등으로 환경오염의 처리비용 절감 효과가 있다.
1: 저장조 2 : 전처리 장치
10 : 다중 스크류 공급장치
11 : 피건조품 인입구
12 : 인입 스크류 13 : 분할 스크류
14 : 회전날 15 : 모터
20 : 표면처리장치
21, 22, 23 : 분사노즐
30, 40, 50 : 건조장치
31 : 공급부
32 : 건조부
33 : 회전축
34 : 나선형 날개
340 : 분사 노즐
35: 열풍공급장치 36: 상온공기 공급장치
60 : 사이클론

Claims (9)

  1. 피건조물을 입자화하기 위한 회전날(14)이 장착된 다중 스크류 공급장치(10), 및 상기 다중 스크류 공급장치(10)의 토출부에 장착되어 표면처리제 및 불활성 가스를 분사하여 표면처리하는 표면처리장치(20) 및 상기 표면처리 장치에서 배출된 피건조물을 건조장치로 이송하기 위한 나선기류 이송장치를 포함하는 전처리 장치(2)가 장착된 유동상 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동상 건조 장치는 직렬로 두 개 이상 설치되어 다단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건조장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 유동상 건조 장치는 열풍 공급장치(35) 및 상온공기 공급장치(36)를 함께 포함하는 것을 특징으로 하는 건조장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 다중 스크류 공급장치(10)는 인입스크류(12) 및 다수의 분할 스크류(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 분할 스크류(13)의 각각의 스크류는 직경 1-10mm인 것을 특징으로 하는 건조장치.
  7. 피건조물을 입자화하고, 상기 입자화된 피건조물에, 폐유 및 계면활성제와 물로 이루어진 유화액을 분사하여 재엉김을 방지한 다음, 나선기류를 이용하여 이송하여, 건조하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 건조 공정은 85~100℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 건조 공정은 다단으로 적용되는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
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