KR101257901B1 - 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열매체유를 가열하여 고온의 열을 발생시키는 열매체유 보일러를 열원으로 사용하고, 상기 열원으로부터 공급되는 열매체유를 상기 건조장치의 각 건조판의 하단에 설치되는 히트파이프에 전달하여 상기 건조판을 고온의 열로 가열함으로써 건조효율을 극대화하기 위해, 원통형의 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 하단의 건조판으로 이송하면서 건조하는 입상 건조기에 있어서, 상기 건조판 하단에는 외부의 열원으로부터 열을 전달받도록 외부와 연결되는 유체이동관 및 상기 유체이동관을 포함하는 히트파이프로 구성되는 전열판이 설치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

Description

히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치{sludge drying apparatus using heat pipe and heating media oil boiler}

본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열매체유를 가열하여 고온의 열을 발생시키는 열매체유 보일러를 열원으로 사용하고, 상기 열원으로부터 공급되는 열매체유를 상기 건조장치의 각 건조판의 하단에 설치되는 히트파이프에 전달하여 상기 건조판을 고온의 열로 가열함으로써 건조효율을 극대화한 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 언급되는 슬러지(sludge)는 상수, 공업용수, 산업용 폐수, 하수 및 분뇨의 수처리 과정에서 발생하는 것으로, 이러한 슬러지를 건조하기 위한 건조장치의 가장 큰 특징은 상기 슬러지의 흐름이 지그재그 형태로 이동하는 것으로 하나의 스크류 컨베이어를 통과하는 동안 건조과정이 이루어지고, 상기 스크류 컨베이어에서 배출되는 슬러지를 받아 다시 반대편 방향으로 슬러지를 이송시켜 가면서 슬러지를 건조시키는 과정을 지속적으로 반복하는 과정을 수차례 내지는 수십차례 이상 반복함으로써 슬러지를 건조시켜 가는 것이다.

상기 건조장치는 슬러지를 건조하기 위하여 보일러를 이용하여 물을 가열하여 얻어지는 고온의 증기를 건조판에 전달함으로써 상기 건조판 상에 놓인 슬러지를 가열하여 슬러지 내의 수분을 줄이며, 슬러지의 수분을 줄여서 습도가 증가된 고온의 공기를 외부로 배출하도록 하였다.

상기 건조방법의 가장 큰 특징은 수평이동과 하강 이동과정이 지속하여 반복적으로 진행된다는 것인데, 상기 슬러지를 건조시키기 위하여 열풍을 공급할 경우에는 결국 다층으로 설치되어 있는 모든 스크류 컨베이어 전체에 각각 별도의 열풍 공급구를 형성시켜야 한다는 것이다.

이러한 단점은 열을 회수하는 과정에서 나타나게 되는데, 일반적으로 스크류 컨베이어에 열을 공급하고 다시 열을 회수하는 과정에 일정부분 열 손실이 발생하게 되어서, 각각의 스크류 컨베이어로부터 열을 사용한 이후에 다시 회수하고 가열하여 공급하기 위한 중간 과정에서 열이 손실되는 문제점이 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제 10-0894175에 "체류시간을 증대시킨 슬러지 건조장치"가 개시되어 있다.

상기의 슬러지 건조장치의 가장 큰 특징은 건조판에 열을 전달하기 위해 열풍기를 열원으로 사용하고, 상기 건조판의 하단에 설치되고 상기 열원과 연결되는 공급관에 공급되는 열풍으로 상기 건조판을 가열하여 건조가 이루어지는 것인데, 상기 건조장치는 건조 후 증발된 증기가 수취기를 거쳐 다시 열원으로 공급되는 과정에서 열손실이 발생하게 되어 열풍기를 지속적으로 가동시켜야 하므로 전력소모가 많고 건조효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 열매체유를 가열하여 고온의 열을 발생시키는 열매체유 보일러를 열원으로 사용하고, 상기 열원으로부터 공급되는 고온의 열매체유를 상기 전열판 전체에 채우는 것이 아니라 상기 건조장치의 각 건조판의 하단에 설치되는 히트파이프에 전달하여 상기 건조판을 고온의 열로 가열함으로써 건조효율을 증가시키고, 상기 열매체유가 순환되도록 함으로써 열매체유의 사용량을 대폭 감소시키고, 열매체유를 가열하기 위한 열매체유 보일러의 작동시간 및 상기 열매체유 보일러를 작동시키기 위해 필요한 연료의 사용량을 줄임으로써 상기의 문제점을 해결함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 원통형의 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 하단의 건조판으로 이송하면서 건조하는 입상 건조기에 있어서, 상기 각 건조판 하단에는 건조판을 가열하기 위한 전열판(30)이 설치되되, 상기 전열판은 열매체유 보일러에 연결되어 고온으로 가열된 열매체유를 이동시키는 열매체유 이동관과; 상기 열매체유 이동관을 둘러싸도록 설치되며 열매체유 이동관에서 발생하는 열을 건조판으로 전도하는 히트파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열매체유 이동관과 히트파이프로 구성되는 전열판은 각 건조판 하단에 복수개가 나란히 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열판은 열손실을 방지하고 열 전도율을 높이기 위해 하단부를 단열처리 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체의 중심축을 따라 설치되어 회전하는 샤프트와; 상기 샤프트에 연결되어 회전하면서 상기 건조판에 공급된 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시키도록 일정 간격을 두고 경사지도록 결합된 복수의 이동구가 설치되며, 상기 각 건조판 상에 반경방향으로 설치되는 하나 이상의 이동스크래퍼와; 상기 이동구에 의해 건조판의 중앙부 또는 외연부로 이동된 슬러지를 하단으로 낙하시키기 위하여 상기 다단으로 설치되는 상하 건조판에 교대로 그 중앙부와 외연부에 각각 형성되는 낙하홈과;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치는 열매체유를 가열하여 고온의 열을 발생시키는 열매체유 보일러를 열원으로 사용하고, 상기 열원으로부터 공급되는 유체를 유체공급관을 통해 상기 각 건조판의 하단에 설치되는 히트파이프에 전달하여 전열판 전체에 열매체유를 채우지 않고도 상기 히트파이프를 통해 건조판을 고온의 열로 가열할 수 있으므로, 건조효율을 증가시킬 수 있으며 상기 열매체유가 순환되도록 함으로써 열매체유의 사용량을 대폭 감소시키고, 건조판의 가열온도는 지속적으로 고온으로 유지할 수 있으며, 열매체유를 가열하기 위한 열매체유 보일러의 작동시간 및 상기 열매체유 보일러를 작동시키기 위해 필요한 연료의 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 2는 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치의 건조판 하부에 설치되는 전열판을 나타내는 도면
도 3은 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치의 예시도
도 4는 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치의 이동스크래퍼와 교반스크래퍼를 나타내는 도면
도 5는 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치의 건조판의 중앙부에 낙하홈이 형성된 구조를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치의 건조판의 외연부에 낙하홈이 형성된 구조를 나타낸 예시도.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치의 구성 및 구조에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유보일러를 사용하는 슬러지 건조장치를 나타내는 예시도이고, 도 2 내지 3은 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치의 건조판 하부에 설치되는 전열판을 나타내는 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 히트파이프와 열매체유보일러를 사용하는 슬러지건조장치의 예시도이다.

상기 건조장치는 원통형의 본체(10) 내에 다단으로 설치되는 건조판(20)을 통해 투입된 슬러지를 건조하는 것으로, 상기 투입구(11)를 통해 투입된 슬러지는 건조판(20)으로 낙하하여 상기 건조판에 의해 건조가 이루어지는 것이다.

상기 건조판(20) 하부에는 외부의 열원(60)과 연결되어 고온의 열매체유의 이동로가 되는 유체이동관(32) 및 상기 유체이동관(32)을 둘러싸는 히트파이프(31)가 설치되는 다수개의 전열판(30)이 설치되며, 상기 전열판(30)은 고온의 열을 상부로 전달하여 상기 건조판(20)을 가열함으로써 슬러지의 건조가 이루어진다.

도 2 내지 3을 참조하면, 상기 건조판(20)의 하부에는 상기 건조판(20)을 가열하기 위한 전열판(30)이 설치되며, 상기 전열판(30)의 내부에는 외부의 열원(60)과 연결되는 유체이동관(32) 및 상기 유체이동관(32)을 둘러싸도록 포함하며 열전도율이 높은 히트파이프(31)가 더 설치된다.

상기 히트파이프(31)는 열전도율이 구리의 약 2000배에 달하는 것으로, 건조효율과 경제성 면에서 뛰어난 효과가 있으며, 상기 열원으로는 열매체유를 사용하는 열매체유 보일러가 사용되며, 열매체유는 250~300℃까지 가열이 가능하므로 이용범위가 넓고 열 효율이 높은 장점이 있다.

상기 열원(60)으로부터 공급되는 열매체유는 상기 유체이동관(32)을 따라 이동하며 상기 히트파이프(31)에 열을 전달하게 되고, 히트파이프(31)는 신속하게 그 열을 전열판(30) 상부로 전달하여 상기 건조판(20) 하부를 가열함으로써 건조판 상에 놓인 슬러지를 건조하는 것이다.

또한 상기 전열판(30)의 하단부를 단열처리함으로써 전열판(30) 내부의 열손실을 방지하여 열 전도율을 증가시킬 수 있다.

상기 열매체유는 상기 히트파이프(31)를 통과한 후 다시 열원(60)으로 재투입되는 사이클을 이루도록 하며, 이때 열매체유는 상기 유체이동관(32)을 이동하도록 하여 열손실을 방지할 수 있고 열매체유를 가열하기 위한 전력 소모를 최소화할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 건조판(20) 하부에는 복수개의 전열판이 설치될 수 있으며, 상기 복수개의 전열판을 통해 건조판 전체에 고온의 열이 전달되도록 하여 신속하고 균일한 건조가 이루어질 수 있다.

이때 상기 전열판(30)과 전열판(30) 사이에는 철 또는 구리 등의 열 전도율이 높은 금속등의 열전도물질(33)을 투입함으로써 상기 전열판(30)의 온도를 더욱 빠르게 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 건조판(20)에 낙하되는 슬러지는 본체(10)의 중심축을 따라 설치되어 회전하는 샤프트(50)에 연결되어 회전하는 이동스크래퍼(41)에 의해 이동한다. 상기 이동스크래퍼(41)는 건조판(20)으로부터 소정의 높이만큼 이격시켜 일정부분의 슬러지를 남겨두고 이동시키도록 함과 동시에, 하부에 톱니(43)가 형성되어 있는 교반스크래퍼(42)를 더 설치하여 건조판(20) 위에 있는 슬러지를 교반하도록 하는 역할을 수행하도록 한다.

또한 상기 이동스크래퍼(41)에 일정 간격을 두고 경사지도록 결합된 복수의 이동구(44)가 설치되게 하여 상기 샤프트(50)에 연결되어 회전하면서 상기 건조판(20)에 공급된 슬러지를 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시킬 수 있도록 한다.

또한 상기 이동스크래퍼(41)에 설치되는 이동구(44)에 의해 건조판(20)의 중앙부 또는 외연부로 이송된 슬러지는 상하 건조판(20)에 교대로 그 중앙부와 외연부에 각각 낙하홈(45)이 더 설치되도록 하여 한번은 건조판(20)의 중앙부에 형성된 낙하홈(45)으로, 다음층에서는 건조판(20)의 외연부에 형성된 낙하홈(45)으로 낙하하며 상기 건조판(20)을 통해 건조되도록 한다.

또한 상기 샤프트(50)의 끝단에 설치되는 제 1베벨기어(51) 및 제 2베벨기어(52)와 중앙모터(70)의 동력을 이용하여 상기 샤프트(50)를 회전시키고 상기 샤프트(50)와 연결되어 있는 이동스크래퍼(41)와 교반스크래퍼(42)가 회전하는 방식으로 구성되게 된다.

상기의 이송과 건조의 반복작업 과정에서 발생하는 수증기는 상기 본체의 상단 일측에 형성되는 증기배출구(80)를 통해 외부로 배출되며, 완전 건조된 슬러지는 스크류컨베이어(90)에 의해 외부로 배출되게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 상기한 것과 같은 구성으로 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치에 관한 것으로서 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형 실시 될 수 있는 것이 바람직할 것이며, 당업자로서는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 설명을 고려하여 충분히 변경, 변환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 상술한 실시예에만 한정되지는 않는다.

10 : 본체 11 : 투입구
20 : 건조판
30 : 전열판 31 : 히트파이프 32 : 유체이동관 33 : 열전도물질
41 : 이동스크래퍼 42 : 교반스크래퍼
43 : 톱니 44 : 이동구
45 : 낙하홈
50 : 샤프트
51 : 제1베벨기어 52 : 제2베벨기어
60 : 열원
70 : 중앙모터
80 : 증기배출구
90 : 스크류 컨베이어

Claims (4)

1. 원통형의 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 하단의 건조판으로 이송하면서 건조하는 입상 건조기에 있어서,
   상기 각 건조판 하단에는 건조판을 가열하기 위한 전열판(30)이 설치되되,
   상기 전열판은 열매체유 보일러에 연결되어 고온으로 가열된 열매체유를 이동시키는 열매체유 이동관(32)과; 상기 열매체유 이동관을 둘러싸도록 설치되며 열매체유 이동관에서 발생하는 열을 건조판으로 전도하는 히트파이프(31);를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 열매체유 이동관과 히트파이프로 구성되는 전열판은 각 건조판 하단에 복수개가 나란히 설치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 전열판의 하단부는 단열처리되어 있는 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 본체의 중심축을 따라 설치되어 회전하는 샤프트와;
   상기 샤프트에 연결되어 회전하면서 상기 건조판에 공급된 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시키도록 일정 간격을 두고 경사지도록 결합된 복수의 이동구가 설치되며, 상기 각 건조판 상에 반경방향으로 설치되는 하나 이상의 이동스크래퍼와;
   상기 이동구에 의해 건조판의 중앙부 또는 외연부로 이동된 슬러지를 하단으로 낙하시키기 위하여 상기 다단으로 설치되는 상하 건조판에 교대로 그 중앙부와 외연부에 각각 형성되는 낙하홈과;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열매체유 보일러를 사용하는 슬러지 건조장치.
   

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