KR101261023B1

KR101261023B1 - 슬러지를 연료로 사용하는 보일러

Info

Publication number: KR101261023B1
Application number: KR1020110081574A
Authority: KR
Inventors: 이영재
Original assignee: 유한회사 원진엔비텍
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-05-06
Also published as: KR20130019559A

Abstract

본 발명은 슬러지를 연료로 사용하는 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러지를 투입하여 가열할 수 있도록 내부에 공간이 형성되며 내측이 텅 비어있는 자켓으로 이루어지는 본체와; 상기 본체의 중심에 세로방향으로 설치되어 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축과; 상기 본체의 상부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 투입된 슬러지가 좌·우측에 균등하게 배열되도록 하부에 톱날이 형성되는 상부 스크래퍼와; 상기 본체의 하부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 연소된 슬러지를 긁어주기 위해 상측 방향으로 톱날이 형성되는 하부 스크래퍼와; 상기 본체의 내부에 공기를 공급하기 위한 팬과; 상기 팬으로부터 공급되는 공기가 본체 내부에 투입될 수 있도록 본체의 하부 일측에 형성되는 공기투입구와; 상기 공기투입구를 통해 공급된 공기가 고온으로 가열된 다음 외부로 배출될 수 있도록 본체의 상부 일측에 형성되는 공기배출구와; 상기 본체 내부에 투입된 슬러지를 가열하기 위한 점화장치; 및 상기 본체의 하부 일측에 형성되며 연소된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 배출구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러지를 연료로 사용하는 보일러에 관한 것이다.

Description

슬러지를 연료로 사용하는 보일러{BOILER USING SLUDGE}

최근 들어 경제발전, 인구증가 및 생활수준의 향상 등 여러가지 이유로 생활하수나 공업폐수의 발생 또한 크게 증가하고 있다. 이에 따라 주요하천 및 강의 수질오염을 방지하기 위하여 수질개선의 기초시설인 하폐수처리장의 시설도 불가피하게 증가하고 있으며, 부수적으로 발생되는 2차 부산물인 하폐수 슬러지의 양도 점차적으로 증가하고 있다.

예를 들면, 2005년 기준으로 우리나라에서는 슬러지가 년간 690만 톤씩 발생하고 있으며, 이들 대부분은 해양투기 되거나 소각처리되고 있는 추세다. 따라서, 환경오염과 같은 사회적으로 여러가지 문제를 야기하게됨으로써, 정부에서는 2011년까지 유기성 슬러지의 해양투기 금지법을 만들어 유기성 슬러지의 육상에서의 재활용 비율을 70%정도까지 높이기 위해 노력하고 있다.

상기와 같은 대부분의 슬러지는 함수율이 75 내지 85%인 탈수 케익 형태로 발생되며, 수분을 제외한 슬러지의 고형물 중 유기물질은 보통 40 내지 80%로 다양한 범위 내에서 함유하고 있으며, 이로 인한 발열량은 보통 2,500kcal/kg에서 최고 4,500kcal/kg에 달하고 있으며, 이렇게 발생된 하수슬러지는 거의 대부분 매립과 해양투기에 의해 처리하고 있다.

그러나, 단순 매립의 경우 2003년 7월부터는 폐기물관리법 시행규칙 개정 시행에 따라 시설용량 1만톤/일 이상인 하수처리장 슬러지의 직매립이 금지되고 있다. 이에 따라, 해양투기의 비중이 늘고 있으나, 이 경우도 과도한 유기물질에 의한 부영양화, 다량의 식물성 영양 염류가 유입된 적조발생에 의한 조류증식 및 산소고갈 등 해양생태계의 오염을 야기시킬 우려가 있고, 폐기물 해양투기 금지에 대한 국제협약인 런던협약에 우리나라는 1993년 12월 21일 가입하여 1994년 1월 19일부터 발효중이며, 특히 우리나라도 2004년부터 현행 용출시험에서 함량시험으로 해양투기 대상 기준시험법을 변경하는 등 규제를 강화해 해양투기를 전면 금지하고 있다. 그 밖에 슬러지 처리방법으로 고려되고 있는 소각은 높은 소각시설 건설비용과 운영비용은 물론 2차 환경오염물질의 발생으로 인한 대기오염의 문제가 야기되며, 이에 따라 인근주민들의 민원문제가 발생하여 적용하기에 매우 큰 어려움을 겪고 있는 실정이다.

이와 같은 문제를 해결하고자 슬러지로부터 수분을 제거하기 위하여 다양한 방법 및 장치가 개발, 사용되고 있다.

예를 들면 슬러지를 압착로울러, 탈수로울러, 여과포 등을 사용하여 수분을 제거하거나 또는 슬러지를 이송시키면서 크러셔를 이용하여 분쇄한 후에 다시 가열하는 방식을 사용하여 수분을 제거하는 장치가 개발되었으나 대부분 슬러지를 덩어리 상태로 처리함으로 만족할 만한 수분제거 효과를 거두지 못하고 있다.

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또한, 난방 및 슬러지로부터 수분을 제거하기 위하여 전기에너지 및 석유에너지를 사용하여야 하기 때문에 많은 에너지 낭비의 요인이 되는 문제점이 있었다.
이러한 종래의 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0068561호의 "오,폐수 슬러지를 이용한 연료제조방법 및 장치", 대한민국 등록특허공보 제10-2006-0029827호의 "생활하수,오폐수 슬러지의 처리장치 및 슬러지를 이용한 고형연료 제조방법"을 들 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 슬러지를 건조 및 탄화시킴으로서 배출되는 슬러지의 체적 및 수분함량을 절대적으로 감소시키고 탄화시켜 탄화된 슬러지를 연료화하여 난방에 사용할 수 있는 보일러를 제공하고자 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 슬러지를 투입하여 가열할 수 있도록 내부에 공간이 형성되어 있는 본체; 상기 본체의 중심에 세로방향으로 설치되어 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축; 상기 본체의 상부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 투입된 슬러지가 좌·우측에 균등하게 배열되도록 하부에 톱날이 형성되는 상부 스크래퍼; 상기 본체의 하부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 연소된 슬러지를 긁어주기 위해 상부에 톱날이 형성되는 하부 스크래퍼; 상기 본체의 내부에 공기를 공급하기 위한 팬; 상기 팬으로부터 공급되는 공기가 본체 내부에 투입될 수 있도록 본체의 하부 일측에 형성되는 공기투입구; 상기 공기투입구를 통해 공급된 공기가 고온으로 가열된 다음 외부로 배출될 수 있도록 본체의 상부 일측에 형성되는 공기배출구; 상기 본체 내부에 투입된 슬러지를 가열하기 위한 점화장치; 및 상기 본체의 하부 일측에 형성되며 연소된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 배출구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기투입구는 투입된 공기의 흐름이 본체의 상부로 향할 수 있도록 상측으로 대각방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체의 내측에 소정의 높이까지 물을 투입하고, 본체 내부로부터 전달되는 고온의 열을 통해 가열하여 온수 또는 증기를 생산하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 슬러지 보일러는 슬러지를 건조 및 탄화시킴으로서 배출되는 슬러지의 체적 및 수분함량을 절대적으로 감소시키고 탄화시켜 탄화된 슬러지를 연료화하여 난방에 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지를 연료로 사용하는 보일러의 예시도.
도 2는 도 1의 A부분의 확대 예시도.
도 3은 도 1의 B부분의 확대 예시도.
도 4는 도 1의 C부분의 확대 예시도.
도 5는 본 발명의 공기의 흐름을 나타내는 예시도.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하, 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장선상의 숫자로 표기하였다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 슬러지를 연료로 사용하는 보일러에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 슬러지를 투입하여 가열할 수 있도록 내부에 공간이 형성되며 내측이 텅 비어있는 자켓으로 이루어지는 본체(10)와; 상기 본체의 중심에 세로방향으로 설치되어 모터(21)로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(20)과; 상기 본체의 상부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 투입된 슬러지가 좌·우측에 균등하게 배열되도록 하부에 톱날이 형성되는 상부 스크래퍼(30)와; 상기 본체의 하부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 연소된 슬러지를 긁어주기 위해 상부에 톱날이 형성되는 하부 스크래퍼(40)와; 상기 본체의 내부에 공기를 공급하기 위한 팬(60)과; 상기 팬으로부터 공급되는 공기가 본체 내부에 투입될 수 있도록 본체의 하부 일측에 형성되는 공기투입구(13)와; 상기 공기투입구를 통해 공급된 공기가 고온으로 가열된 다음 외부로 배출될 수 있도록 본체의 상부 일측에 형성되는 공기배출구(14)와; 상기 본체 내부에 투입된 슬러지를 가열하기 위한 점화장치(50); 및 상기 본체의 하부 일측에 형성되며 연소된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 배출구(12);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러지를 연료로 사용하는 보일러에 관한 것이다.

본 발명에 따른 슬러지를 연료로 사용하는 보일러의 본체(10)는 슬러지를 투입하여 가열할 수 있도록 내부에 공간이 형성되어 있으며, 상기 본체의 중심에는 모터(21)로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(20)이 세로방향으로 설치되고, 상기 회전축(20)의 끝단에 제1베벨기어(22)와 제2베벨기어(23)를 설치하여 모터(21)를 이용하여 회전시키게 되면 중앙의 회전축(20)이 회전하게 되고 상기 회전축(20)과 연결되어 있는 상부 스크래퍼(30) 및 하부 스크래퍼(40)가 회전하는 방식으로 구성된다.

상기 상부 스크래퍼(30)는 본체의 상부에 설치되며 상기 회전축(20)의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하게 되며, 상기 상부 스크래퍼의 하부에는 본체의 내부에 담겨진 슬러지의 상단이 고르게 펼쳐지도록 하기 위한 복수의 톱날이 형성되며, 상기 톱날을 통해 본체의 내부에 담겨진 슬러지의 상단이 고르게 펼쳐지도록 할 수 있다.

한편, 투입된 슬러지는 본체 내부에 형성된 공간에 순차적으로 적층되게 되며, 상기 상부 스크래퍼(30)가 회전축에 의해 회전하는 동안 슬러지는 톱니에 의해 회전축의 좌·우측으로 고르게 퍼지게 된다.

본 발명은 상기 본체 내부에 채워진 슬러지를 가열하기 위한 점화장치(50)와, 상기 점화장치를 통한 슬러지의 효과적인 연소를 위해 공기를 공급하는 팬(60)이 구비된다.

또한, 상기 본체(10)의 하부 일측에는 상기 팬으로부터 공급되는 공기를 내부로 투입할 수 있도록 공기투입구(13)가 더 형성되며, 상기 점화장치(50)를 통해 슬러지가 점화되면 상기 팬(60)을 통해 본체의 내부에 공기가 공급하여 슬러지를 더욱 효과적으로 연소시킬 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 공기투입구(13)는 상기 본체 내부에 공기를 투입할 때 공기의 흐름이 본체의 상부로 향할 수 있도록 상측으로 대각방향으로 형성되는 것이 바람직하며, 공기투입구와 팬을 연결하는 각각의 공급라인에 밸브를 부착하여 선택적으로 공기의 공급 및 차단 기능을 활용할 수 있도록 하며, 필요에 따라서는 밸브의 개방량에 따라 상기 본체 내부에 공급되는 공기의 양을 조절하는 것도 가능하다.

도 3을 참조하면, 상기 회전축 방향으로부터 본체의 외측으로도 공기를 투입할 수 있도록 상기 회전축(20)보다 큰 직경을 갖는 케이싱(24)이 상기 회전축에 끼워지며 상기 케이싱에도 상측으로 대각방향으로 형성되는 복수의 공기투입구(13)를 형성하여 팬을 통해 공기를 공급함으로써 슬러지가 연소될 때 충분한 양의 공기를 투입할 수도 있다.

상기 공기투입구(13)는 상기 본체(10)의 중앙을 중심으로 아래쪽에 형성되며, 이러한 구성을 통해 본체(10)의 내부에 쌓인 슬러지를 연소할 때 본체(10)의 중앙으로부터 하부에 위치하는 슬러지를 집중적으로 연소하여 상기 하부 스크래퍼(40)를 통해 배출하고 상부에 쌓인 슬러지가 순차적으로 하강하면서 연소되도록 하는 사이클을 이루도록 한다.

상기와 같이 본체(10) 내부에 채워진 슬러지가 연소되는 동안 팬을 통해 공급된 공기는 상부로 이동하면서 고온으로 가열되게 되고, 본체의 상부에 형성된 공기배출구(14)를 통해 배출된 고온의 공기는 보일러의 열원으로 사용하게 된다.

한편, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 본체(10)는 내측이 텅 빈 상태로써 그 내부에는 소정의 높이까지 물이 채워진다.

상기 본체(10)의 내측에 채워진 물은 본체(10)의 내부에서 발생하는 고온의 열과 접촉하면서 고온으로 가열되어 온수 또는 증기로 생산되게 된다.

이때, 상기 본체(10)의 내측에 채워지는 물의 양을 조절함으로써 생산되는 온수 또는 증기의 양을 조절할 수 있으며, 이와 같이 생산되는 온수 또는 증기는 스팀보일러 또는 증기보일러 등의 열원으로도 사용이 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 본체의 하부에 설치되며 상기 회전축의 좌·우측에 결합되며 상·하부에 톱날이 형성되는 하부 스크래퍼(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 하부 스크래퍼(40)의 상부에 형성되는 톱날은 연소된 슬러지를 긁어서 본체의 바닥으로 낙하시키는 역할을 하며, 하부에 형성되는 톱날은 본체의 바닥으로 낙하한 슬러지를 본체의 하부 일측에 형성되는 배출구를 통해 외부로 배출하는 역할을 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 슬러지를 연료로 사용하는 보일러는 슬러지가 본체 내부에서 장시간 가열되는 동안 공급된 공기가 그 열에 의해 고온으로 가열되면서 상부로 이동하여 공기배출구를 통해 배출된 고온의 공기를 회수하여 열원으로 사용할 수 있는 슬러지를 연료로 사용하는 보일러에 관한 것이다.

10 : 본체 11 : 투입구
12 : 배출구 13 : 공기투입구
14 : 공기배출구 20 : 회전축
30 : 상부 스크래퍼 40 : 하부 스크래퍼
50 : 점화장치 60 : 팬

Claims

슬러지를 투입하여 가열할 수 있도록 내부에 공간이 형성되며 내측이 텅 비어있는 자켓으로 이루어지는 본체(10)와;
상기 본체의 중심에 세로방향으로 설치되어 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(20)과;
상기 본체의 상부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 투입된 슬러지가 좌·우측에 균등하게 배열되도록 하부에 톱날이 형성되는 상부 스크래퍼(30)와;
상기 본체의 하부에 설치되며 회전축의 좌·우측에 결합되어 회전축을 따라 회전하면서 연소된 슬러지를 긁어주기 위해 상측 방향으로 톱날이 형성되는 하부 스크래퍼(40)와;
상기 본체의 내부에 공기를 공급하기 위한 팬(60)과;
상기 팬으로부터 공급되는 공기가 본체 내부에 투입될 수 있도록 본체의 하부 일측에 형성되는 공기투입구(13)와;
상기 공기투입구를 통해 공급된 공기가 고온으로 가열된 다음 외부로 배출될 수 있도록 본체의 상부 일측에 형성되는 공기배출구(14)와;
상기 본체 내부에 투입된 슬러지를 가열하기 위한 점화장치(50); 및
상기 본체의 하부 일측에 형성되며 연소된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 배출구(12);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러지를 연료로 사용하는 보일러.
제1항에 있어서, 상기 공기투입구는 투입된 공기의 흐름이 본체의 상부로 향할 수 있도록 상측으로 대각방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지를 연료로 사용하는 보일러.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 본체의 내측에 소정의 높이까지 물을 투입하고, 본체 내부로부터 전달되는 고온의 열을 통해 가열하여 온수 또는 증기를 생산하는 것을 특징으로 하는 슬러지를 연료로 사용하는 보일러.