KR101316565B1 - 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치 - Google Patents

마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로웨이브를 에너지원으로 하여 1단계에서 시료를 건조시키고 2 단계에서 시료를 반탄화시키되, 반탄화 효율 및 반탄화 작업시 소비되는 전기 에너지 절감을 위하여 반탄화 시료의 일부를 건조 및 반탄화 작업을 위한 에너지원으로 사용할 수 있도록 하는 "마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치"에 관한 것이다.
본 발명에서 제안하는 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치는, 투입되는 시료의 함수율을 소정 비율까지 낮추기 위하여, 상기 시료에 대하여 마이크로파를 조사하는 복수개의 제 1 마그네트론과 상기 시료를 가열하기 위한 제 1 히팅부를 갖는 적어도 하나 이상의 건조기와, 상기 적어도 하나 이상의 건조기를 통과한 시료에 대하여 마이크로파를 조사하는 복수개의 제 1 마그네트론과 상기 시료를 가열하기 위한 제 2 히팅부를 갖는 반탄화기를 구비하며, 상기 하나 이상의 건조기 각각에는 상기 시료를 배출하는 제 1 배출관이 구비되어 상기 하나 이상의 건조기를 상호 연결하며, 상기 반탄화기에는 반탄화된 시료를 배출하기 위한 제 2 배출관리 구비되어 있으며, 상기 제 1 히팅부와 제 2 히팅부는 상호 연결되어 있고, 상기 하나 이상의 건조기의 바디부 측면에는 외기의 유입이 가능한 원통형 자석이 설치되어 있다.

Description

마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치{Device for torrefaction of materials by using microwave}
본 발명은 목재, 하폐수 슬러지 등과 같은 시료를 반탄화 처리하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로웨이브를 에너지원으로 하여 1단계에서 시료를 건조시키고 2 단계에서 시료를 반탄화시키되, 반탄화 효율 및 반탄화 작업시 소비되는 전기 에너지 절감을 위하여 반탄화 시료의 일부를 건조 및 반탄화 작업을 위한 에너지원으로 사용할 수 있도록 하는 "마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치"에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈과 환경오염 문제 등으로 인해 새로운 에너지원 개발의 필요성이 증가하고 있다.
이에 따라 우리 정부는 RPS 제도 (Renewable Portfolio Standards; 신재생에너지 발전 의무비율할당제)를 2012년부터 도입함으로써 기업에 신재생에너지의 사용을 촉구하고 있다.
따라서 RPS 제도를 의무적으로 시행해야 하는 발전사들은 신재생에너지의 도입을 적극 추진하고 있으며, 고형 신재생에너지와 석탄을 혼합하여 사용하는 혼소발전에 큰 관심을 보이고 있다.
현재 혼소발전에 사용될 에너지원으로 주목받고 있는 것은 목질계 바이오매스이다.
목질계 바이오매스로는 우드펠릿을 예로 들 수 있는데, 우드펠릿은 폐목재나 목재가공 중 생성되는 톱밥을 이용해 압출 성형한 것으로 목재와 유사한 성질을 가지고 있다.
하지만 높은 흡습성으로 인해 보관이 어렵고, 기존 석탄보다 발열량이 1/2 가량으로 매우 낮아 많은 양을 확보 및 공급해야 하는 문제점이 있으므로, 목질계 바이오매스를 장기적으로 활용하는 것은 어려운 상황이다.
그 대안으로 대두되는 것이 폐기물고형연료 (RDF; Refuse Derived Fuel)이다.
RDF는 다양한 폐기물 중 가연성 물질만 걸러내어 건조 및 성형과정을 거쳐 만든 고형연료로써, 하.폐수슬러지를 활용한 RDF의 경우 우드칩보다 높은 약 5,000 kcal/kg의 발열량을 가지는 장점이 있다.
하.폐수슬러지는 특히 '런던 협약 96 의정서'에 의해 기존에 처리하는 방법인 해양 투기가 2012년부터 금지된 현 상황에 비추어, 에너지원으로의 성공적인 실용화 달성 시 큰 파급효과가 있을 것으로 판단된다.
하지만 하.폐수슬러지 내 높은 함수량 때문에 이를 연료로 가공시키는데 많은 에너지가 소모되는 단점이 있다.
상기 언급된 문제점을 해결하고 동시에 우수한 에너지원으로 가공하기 위하여 반탄화의 개념이 도입되고 있다.
반탄화란 고온의 무산소 혹은 저산소 조건에서 열적으로 수분을 제거하고 유기성 물질을 분해하며, 낮은 발열량의 원인인 산소를 제거함으로써 연료를 소수성으로 변화시키고 발열량을 증가시키는 기술이다.
이는 폐기물을 에너지원으로 활용하는 자원 재생의 장점을 가지는 것으로 다양한 연구 기관에서 주목하고 있는 기술이다.
기존에 개발 및 적용되어 온 반탄화는 열풍에 의해 진행되는데, 이 과정에서 많은 에너지가 소모된다.
또한 외부의 열원으로부터 시료가 가열되기 때문에 반응속도가 느려 반탄화 시간이 매우 긴 단점이 있다.
하지만 마이크로파 가열은 전자기파의 주파수에 해당하는 속도만큼의 분자회전 혹은 분자의 재배치에 의한 마찰에너지를 이용하므로, 시료의 신속한 승온과 내부부피 가열이 가능하여 반탄화가 시료 내에서 균일하게 이루어지며 반응시간과 공정비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 마이크로파에 의한 가열은 시료내의 수분과 같은 극성분자의 진동에 의해 이루어지므로, 함수율이 약 80 %에 달하는 하.폐수슬러지에 적용한다면 그 효과가 극대화되는 것으로 알려져 있다.
특허출원번호 제10-2012-0012335호, 발명의 명칭: 석탄화력발전용 보일러에 석탄과 혼소 가능한 바이오콜 생산을 위한 반탄화 제조공정
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하.폐수슬러지 시료를 대상으로 마이크로파를 이용하여 반탄화 처리하는 장치를 제안하고자 한다.
또한 본 발명에서는 반탄화 장치에서 소비되는 전기 에너지를 절감하기 위하여 반탄화 장치에 사용되는 히팅부를 반탄화 시료를 에너지원으로 사용하는 보일러를 이용하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는 반탄화 처리 시간을 단축시키기 위하여 반탄화 장치에 강한 자력을 가진 자석을 설치하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 제안하는 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치는, 투입되는 시료의 함수율을 소정 비율까지 낮추기 위하여, 상기 시료에 대하여 마이크로파를 조사하는 복수개의 제 1 마그네트론과 상기 시료를 가열하기 위한 제 1 히팅부를 갖는 적어도 하나 이상의 건조기와, 상기 적어도 하나 이상의 건조기를 통과한 시료에 대하여 마이크로파를 조사하는 복수개의 제 2 마그네트론과 상기 시료를 가열하기 위한 제 2 히팅부를 갖는 반탄화기를 구비한다.
본 발명에 있어서, 상기 하나 이상의 건조기 각각에는 상기 시료를 배출하는 제 1 배출관이 구비되어 상기 하나 이상의 건조기를 상호 연결하며, 상기 반탄화기에는 반탄화된 시료를 배출하기 위한 제 2 배출관리 구비되어 있으며, 상기 제 1 히팅부와 제 2 히팅부는 상호 연결되어 있고, 상기 하나 이상의 건조기의 바디부 측면에는 외기의 유입이 가능한 원통형 자석이 설치되어 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 배출관은 임펠러와 상기 임펠러를 감싸는 케이스로 각각 이루어져 있으며, 상기 임펠러는 외기가 상기 건조기 및 반탄화기 내부로 유입되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
본 발명에 있어서, 상기 하나 이상의 건조기와 반탄화기 내부에는 투입되는 시료를 교반하고 이송하기 위한 이송 스크류가 복열식으로 배치되어 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반탄화기에서 배출되는 반탄화 시료를 에너지원으로 사용하는 보일러를 더 구비하며, 상호 연결되어 있는 상기 제 1 및 제 2 히팅부의 가열 매체로 사용되는 열매유는 상기 제 2 히팅부를 거쳐 순환 펌프로 유입된 후 상기 보일러에서 가열된 후 상기 제 1 히팅부 및 제 2 히팅부로 이동, 순환하면서 상기 건조기 및 반탄화기를 가열시킨다.
이러한 본 발명에 따른 반탄화 장치는 다음과 같은 장점을 구비한다.
1. 열매유 히팅부의 가열원인 에너지원으로 전기를 사용하는 대신에 반탄화 시료를 에너지원으로 하는 보일러를 사용함으로써 반탄화 시료 제작에 소비되는 전기료를 대략 3/1로 절감하였다.
2. 배출관에 임펠러를 장착시켜 외기가 역류하여 건조기, 및 반탄화기 내부로 유입되는 것을 차단함으로써 건조기 또는 반탄화기 내부에서 시료에 불이 붙어 탄화되는 것을 방지하였다.
3. 더불어 본 발명에서는 복열식 이송 스크류를 이용하여 건조기 및 반탄화기에 투입된 시료의 뭉쳐짐 현상을 해소하기 위하여 이송 스크류를 통한 시료의 이송과 동시에 골고루 교반될 수 있도록 하였다.
4. 또한, 강한 자력을 구비하는 원통형 자석을 건조기 측면에 부착함으로써 외부로부터 건조기 내부로 유입된 공기는 강한 자장과 마이크로파의 영향으로 플라즈마 상태를 유지하고 이는 시료의 악취를 제거하는 효과를 가짐과 아울러 시료의 건조 시간을 단축시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 제안하는 반탄화 장치의 일 실시예이다.
도 2는 본 발명의 건조기의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 건조기에 설치되어 있는 이송 스크류의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 건조기에 설치되어 있는 이송 스크류의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배출관의 구조이다.
도 6은 본 발명에 따른 건조기의 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 발명에 사용한 자석의 일예이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 제안하는 마이크로웨이브를 에너지 공급원으로 사용하여 시료를 반탄화 처리하는 반탄화 장치의 일 실시예이다.
참고로, 본 발명에서의 시료란 톱밥, 분쇄 목재, 하폐수 슬러지 등을 모두 포함하는 포괄적 개념이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 반탄화 장치는
시료를 건조시키기 위한 적어도 하나 이상의 건조기(100, 120, 140)와, 건조기(140)를 통과한 시료에 대한 반탄화 처리를 위한 반탄화기(200)를 구비한다.
본 발명에서, 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200)의 기본 구조는 거의 동일하다,
즉, 건조기(100, 120, 140)의 케이스 상부에는 복수개의 마그네트론(M)이 장착되어 건조기(100, 120, 140) 내부로 유입된 시료에 마이크로파를 조사하여 시료에 내포된 수분을 제거하는 기능을 갖는다(참고로, 도 2에는 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200)의 상부에 마그네트론이 복수개 배치된 형상을 보여준다).
건조기(100, 120, 140)와 유사하게, 반탄화기(200) 또한 케이스 상부에는 복수개의 마그네트론(M)이 장착되어 반탄화기(200) 내부로 유입된 시료에 마이크로파를 조사하여 시료를 반탄화시킨다.
즉, 건조기(100, 120, 140)의 주요 기능 시료의 함수율을 감소시키는 기능을 수행하고 반탄화기(200)의 주요 기능은 시료를 반탄화한다는 것을 제외하고는 그 기본적인 구조는 동일하다. 다만, 각각의 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200)에 추가로 설치되는 구성 요소에 대하여는 개별 건조기 및 반탄화기에 대한 기능 또는 역할에 대하여 설명하면서 기술하기로 한다.
도 1에서, 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200) 내부에는 시료를 교반하면서 이송하는 이송 스크류(S)가 적어도 하나 이상 설치되어 있다.
또한, 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200)의 하부에는 열매유를 이용한 히팅부가 형성되어 있다.
본 발명의 경우 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200) 내부에 유입된 시료는 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200)의 상부에 설치되어 있는 복수개의 마그네트론(M)에서 조사되는 마이크로파와 건조기(100, 120, 140)와 반탄화기(200)의 하부에 설치되어 있는 히팅부의 열에 의하여 건조되거나 반탄화된다.
이하에서는 본 발명에 따른 반탄화 장치의 각 구성 요소에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 건조기(100)에 대하여 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 건조기(100)의 일측에는 시료를 투입하기 위한 호퍼(10)가 형성되어 있다.
호퍼(10)로 투입된 시료는 건조기(100)내에 설치된 이송 스크류에 의하여 교반되고 이송된다.
도 3에는 본 발명의 건조기(100)에 사용되는 이송 스크류(s1~s8: 본 명세서에는 이들을 모두 합쳐 이송스크류(s)라고 칭하기로 한다)의 단면 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 건조기 및 반탄화기 내부의 이송 스크류(s)는 도 3에 도시된 구조와 동일 유사한 복열식 이송 스크류로 이루어진다.
이러한 복열식 이송 스크류에 의하여 건조기(100) 내부로 투입된 시료에 대한 교반이 이루어짐과 동시에 건조기(120) 방향으로의 이송이 가능하다.
도 3에서 알 수 있듯이, 건조기(100)를 이루는 바디부의 상부에는 복수개의 마그네크론(M)이 설치되어 있으며, 건조기(100)를 이루는 바디부의 하부에는 열매유를 이용한 히팅부(H)가 형성되어 있다.
따라서 건조기(100)에 투입되어 이송 스크류(S)교반 및 이송되는 시료는 마그네트론(M)에서 조사되는 마이크로파와 히팅부(H)를 통하여 전달되는 열에 의하여 건조된다.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 건조기(100, 120, 140)의 상부에는 건조기(100, 120, 140) 내부에서 발생되는 수분을 외부로 배출하기 위한 배출관(130)이 형성되어 있다.
도시되지는 않았지만 배출관(130)은 소정 용량의 펌프와 연결되어 있으며 건조기(100, 120, 140) 내부에서 발생하는 수분을 배출관(130)을 통하여 강제적으로 배출시키는 기능을 수행한다.
건조기(100)에서 수분이 일부 제거된 시료는 건조기(100)의 배출관(11)을 통하여 건조기(120) 내부로 투입된다. 본 발명의 경우 배출관(11)의 사이즈 등을 적절하게 설계하여 건조기(120) 내부로 투입되는 시료의 양을 조절할 수 있다.
건조기(120)는 건조기(100)에서 일차 건조된 시료를 이차 건조하는 기능을 수행한다는 것을 제외하고는 건조기(100)의 기능과 동일하므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
다음, 건조기(120)에서 이차 건조된 시료는 건조기(120)의 배출관(21)을 통하여 건조기(140) 내부로 투입된다. 본 발명의 경우 배출관(21)의 사이즈 등을 적절하게 설계하여 건조기(140) 내부로 투입되는 시료의 양을 조절할 수 있다는 것은위에서 설명한 바와 같다.
다음, 건조기(140)에서 삼차 건조된 시료는 건조기(140)의 배출관(31)을 통하여 반탄화기(200) 내부로 투입된다.
본 발명의 경우 건조기(140)에서 교반되고 이송되면서 건조된 시료를 반탄화기(200)로 정량 투입하는 배출관(31)의 구조는 배출관(11, 21)의 구조와는 차이가 있다.
배출관(11, 21)의 경우 원통형의 배관 등을 이용하여 당업자에게 알려진 다양한 구조로 채택 가능하다.
그러나, 배출관(31)의 경우 도 5 에 도시된 바와 같이 임펠러와 임펠러를 에워싸는 케이스를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 다시 설명하면 배출관(11, 21)과 동일 유사한 케이스의 내부에 임펠러를 장착한 것을 본 발명의 배출관(31)에 적용하였다. 이에 대한 이유는 후술될 것이다.
다음, 반탄화기(200)로 투입된 시료는 반탄화기(200) 내부에 설치된 이송 스크류(S)에 의하여 교반 및 이송되면서 마그네트론(M) 및 히팅부(H)에 의하여 반탄화되며 반탄화를 위한 적정 온도 및 적정 시간은 마그네트론(M)에 의하여 조사되는 마이크로파의 세기 및 히팅부의 히팅 온도에 따라 달라질 수 있다.
마지막으로, 위와 같은 과정을 거친 시료는 반탄화기(200)의 배출관(41)을 통하여 반탄화된 시료가 배출된다.
본 발명에서 배출관(41)의 형상 내지 구조는 배출관(31)과 실질적으로 동일하다. 즉, 배출관(41)은 도 5 에 도시된 바와 같이 임펠러와 임펠러를 에워싸는 케이스를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경우, 배출관(11, 21)의 경우와 달리, 배출관(31, 41)에 임펠러를 장착시킨 이유는 다음과 같다.
본 발명자가 본 발명에서 제안하는 반탄화 장치를 제작하여 실험을 해 본 결과, 임펠러가 없이 배출관(31, 41)을 구성하는 경우 배출관(41, 31)을 통하여 유입되는 외기가 반탄화기(200) 및 건조기(140) 내부로 유입되어 반탄화기(200) 내부의 시료에 불이 붙어 시료가 탄화되는 현상이 발생하였기 때문이다.
또한, 배출관(31)을 통하여 유입된 외기로 인하여 건조기(140) 내부의 시료에도 불이 붙는 현상이 발생하였다.
이에 본 발명에서는 시료의 정량 투입 또는 정량 배출이 가능하면서 건조기(140) 및 반탄화기(200) 내부 시료에 불이 붙어 탄화되는 현상을 방지하기 위하여 외기의 유입을 차단하는 효과를 거둘 수 있도록 배출관(31, 41)에 임펠러를 형성하였다.
본 발명에서와 같이 임펠러가 형성된 배출관(31, 41)을 장착한 결과 건조기(140) 및 반탄화기(200) 내부 시료에 불이 붙어 탄화가 되는 현상이 대부분 억제되었다.
이는 임펠러가 형성된 배출관(31, 41)에 의하여 외기를 통한 산소의 유입이 상당 부분 차단되었기 때문이다.
한편, 본 발명에서는 배출관(11, 21)에 대하여는 임펠러를 장착하지 아니하였으나 시료의 정량 투입 기능을 고려하여 배출관(31, 41)과 동일한 구조로 형성할 수도 있으며 이는 선택적인 사항이다.
다음, 본 발명의 또 다른 특징 즉 반탄화 장치에서 소비되는 전기 에너지를 감소시키는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에서는 열매유 히팅부에서 소비되는 전기 에너지의 일부를 절감하기 위하여 반탄화기(200)의 배출관(41)을 통하여 배출되는 반탄화 시료의 일부를 보일러(302)의 에너지원으로 재투입하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서는 건조기(100, 120, 140) 열매유 히팅부를 가열시키기 위하여 전기 에너지를 전력원으로 사용하는 일반적인 방법 대신에 반탄화 시료를 에너지원으로 사용하는 보일러(302) 및 순환펌프(301)를 이용하여 열매유 히팅부를 가열하는 방식을 채택하였다.
이러한 방식을 취한 이유는 다음과 같다.
본 발명 장치의 경우, 동작과 관련하여 에너지원으로 사용되는 마그네트론(M), 열매유 히팅부(H), 기타 구동 장치(이송 스크류 구동부 등을 포함)에서 소비되는 소비 전력은 대략 30: 65: 5 정도의 비율이었다.
본 발명에서는 열매유 히팅부(H)에서 소모되는 전력이 상당한 비중을 차지한다는 것을 고려하여 열매유를 가열하기 위한 별도의 에너지원으로 본 발명의 장치에서 배출되는 반탄화 시료를 에너지원으로 사용하는 보일러(302)를 이용하여 열매유를 히팅하는 방법을 제안하고자 한다.
이러한 방식을 채택하는 경우 반탄화 시료 1톤을 생산함에 있어서 대략 30,000원 정도의 전기료가 나오던 것을 1톤당 대략 10,000원 정도로 전기료를 절약할 수 있었다.
즉, 본 발명에서와 같이 반탄화 시료를 이용하여 열매유를 히팅하는 경우 전기료를 대략 1/3 정도 절감할 수 있었다.
이러한 전기 에너지 절감 방식은 도 1로부터 명확히 알 수 있다.
즉, 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 건조기(100, 120, 140) 및 반탄화기(200)의 하부에 설치되어 있는 열매유 히팅부(H)를 순환 펌프(301)와 연결시키고 순환 펌프(301)로 유입된 열매유를 보일러(302)를 이용하여 재가열한 후 건조기(100)로 순환시키는 방식을 채택하고 있다.
즉, 본 발명에서는 반탄화기(200)에서 배출되는 반탄화 시료의 일부(전체 반탄화 시료 중 대략 3~5% 정도)를 보일러(302)의 에너지원으로 사용함으로써 전기에너지를 획기적으로 감소시킬 수 있었다.
이상에서 설명한 본 발명에서 제안하는 반탄화 장치의 특징을 1차 요약하면 다음과 같다.
1. 배출관(31, 41)에 임펠러를 장착시켜 외기가 역류하여 건조기(140), 및 반탄화기(200) 내부로 유입되는 것을 차단함으로써 건조기(140) 또는 반탄화기(200) 내부에서 시료에 불이 붙어 탄화되는 것을 방지하였다.
2. 열매유 히팅부(H)의 가열원인 에너지원으로 전기를 사용하는 대신에 반탄화 시료를 에너지원으로 하는 보일러를 사용함으로써 반탄화 시료 제작에 소비되는 전기료를 대략 3/1로 절감하였다.
3. 더불어 본 발명에서는 복열식 이송 스크류를 이용하여 건조기 및 반탄화기에 투입된 시료의 뭉쳐짐 현상을 해소하기 위하여 이송 스크류를 통한 시료의 이송과 동시에 골고루 교반될 수 있도록 하였다.
한편, 본 발명의 반탄화 장치의 추가적인 특징에 대하여 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반탄화기 상부에는 압력 가스 배출부(20)를 형성하여 압력 가스 배출부(20)는 반탄화기(200) 내부의 압력이 일정 수준 이상이 되면 개방되어 내부 가스 또는 수분의 배출이 가능하도록 하였다.
또한, 본 발명에서는 건조기(100, 120, 140)의 측면에 원통형의 자석을 설치하였다.
도 6은 본 발명에 따른 건조기(100, 120, 140)의 외관을 개략적으로 설명하는 도면이고, 도 7은 본 발명에서 사용한 자석의 실제 사진으로 원통형 외관에 상부가 개방되어 있고 하부의 일부가 개방되어 있는 구조이며, 개방된 상부를 통하여 외부 공기가 하부로 유입된다. 참고로, 자석의 하부는 건조부의 바디부 일측에 형성된 개구부와 체결되게 되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 건조기의 상부에는 복수개의 마그네트론이 장착되어 있고 건조기 바디부의 측면에는 자석이 설치되어 있으며, 건조기의 우측에는 배출관이 형성되어 있다. 본 발명에서 자석은 적어도 하나 이상 필요에 따라 선택하여 설치할 수 있다.
본 발명의 경우, 반탄화 장치의 건조기 측면에는 자력의 세기가 대략 500가우스인 원통형의 자석을 체결하였으나 건조기의 용량 및 마그네트론의 갯수에 따라서 자력의 세기는 변경 가능할 것이다.
본 발명에서 원통형의 자석을 설치하는 이유는 반탄화 공정시 발생하는 시료의 악취 등을 제거(탈취)함과 아울러 건조 또는 반화화 효율을 개선하기 위함이다.
즉, 본 발명에 따른 반탄화 장치를 구성하는 건조기(100, 120, 140)의 바디부 측면에 강한 자력을 갖는 원통형의 자석을 장착하는 경우 건조 공정시 발생하는 악취의 일부를 제거하는 효과를 얻을 수 있었다.
또한, 강한 자장의 영향을 받은 외기는 건조기 내부로 유입되어 마이크로파 등으로부터 에너지를 받아 플라즈마 상태로 유지하며 이는 시료의 건조 및 반탄화에 영향을 미치는 것으로 파악되었다.
즉, 원통형 자석을 이용하여 외기를 유입시키는 경우 그렇지 않은 경우와 대비하여 건조 시간과 반탄화 시간이 단축되는 효과가 있었다.
실험에 의한 결과, 동일한 조건하에서 본 발명에서 제안하는 바와 같이 원통형 자석을 건조기 측면에 설치한 경우 대략 전체 반탄화 공정 시간이 15% 정도 단축되었으며 이는 결과적으로 반탄화 공정에 소비되는 전체 에너지를 절감할 수 있다는 것을 의미한다.
따라서 본 발명의 반탄화 장치는 다음과 같은 효과를 추가적으로 구비한다.
즉, 본 발명의 경우, 강한 자력을 구비하는 원통형 자석을 건조기 측면에 부착함으로써 외부로부터 건조기 내부로 유입된 공기는 강한 자장과 마이크로파의 영향으로 플라즈마 상태를 유지하고 이는 시료의 악취를 제거하는 효과를 가짐과 아울러 시료의 건조 시간을 단축시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 특징은 종합하여 설명하면 복수개의 건조기를 이용하여 하폐수 슬러지와 같은 시료에 함유된 수분을 단계적으로 제거하면서 건조시켜 수분 함량을 일정치 이하로 낮춘 후 반탄화기에 투입하여 소정 온도에서 소정 시간 동안 반탄화 처리하는 것을 기본적은 공정 과정으로 하되, 건조기 및 반탄화기 내부에서 발생하는 탄화 현상을 방지하기 위하여 공기 유입을 차단할 수 있는 배출관을 제공하고, 건조기의 바디부 측면에 강한 자장을 형성하는 원통형 자석을 설치함으로써 건조기 내부로 유입된 공기가 강한 자장 및 마이크로파 조사에 의하여 플라즈마 상태를 유지하도록 함으로써 건조기 내부의 악취 제거 및 건조 시간을 단축시킬 수 있도록 하였다.
더불어 본 발명에서는 반탄화 시료의 일부를 보일러의 연료로 사용함과 동시에 건조기 및 반탄화기의 내부를 가열하는 히팅부의 에너지원으로 사용함으로써 반탄화 장비의 전기 소모를 획기적으로 줄이는 방법도 제안하였다.
이러한 본 발명의 기술적 사상은 후술되는 청구범위 기재 사항 범위내에서 마땅히 보호받아야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치에 있어서,
    투입되는 시료의 함수율을 소정 비율까지 낮추기 위하여, 상기 시료에 대하여 마이크로파를 조사하는 복수개의 제 1 마그네트론과 상기 시료를 가열하기 위한 제 1 히팅부를 갖는 적어도 하나 이상의 건조기와,
    상기 적어도 하나 이상의 건조기를 통과한 시료에 대하여 마이크로파를 조사하는 복수개의 제 2 마그네트론과 상기 시료를 가열하기 위한 제 2 히팅부를 갖는 반탄화기를 구비하며,
    상기 하나 이상의 건조기 각각에는 상기 시료를 배출하는 제 1 배출관이 구비되어 상기 하나 이상의 건조기를 상호 연결하며,
    상기 반탄화기에는 반탄화된 시료를 배출하기 위한 제 2 배출관이 구비되어 있으며,
    상기 제 1 히팅부와 제 2 히팅부는 상호 연결되어 있고,
    상기 하나 이상의 건조기의 바디부 측면에는 외기의 유입이 가능한 원통형 자석이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배출관은 임펠러와 상기 임펠러를 감싸는 케이스로 각각 이루어져 있으며,
    상기 임펠러는 외기가 상기 건조기 및 반탄화기 내부로 유입되는 것을 차단하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 건조기와 반탄화기 내부에는 투입되는 시료를 교반하고 이송하기 위한 이송 스크류가 복열식으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반탄화기에서 배출되는 반탄화 시료를 에너지원으로 사용하는 보일러를 더 구비하며,
    상호 연결되어 있는 상기 제 1 및 제 2 히팅부의 가열 매체로 사용되는 열매유는 상기 제 2 히팅부를 거쳐 순환 펌프로 유입된 후 상기 보일러에서 가열된 후 상기 제 1 히팅부 및 제 2 히팅부로 이동, 순환하면서 상기 건조기 및 반탄화기를 가열시키는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용하여 시료를 반탄화하는 장치.
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