KR101347301B1 - 직접가열 열풍건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열풍건조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 열원으로부터 공급된 고온의 열로 가열하면서 하단의 건조판으로 이송하며 건조하는 입상 건조기에 있어서, 상기 본체 내부에 수직으로 다단으로 설치되며 투입된 슬러지를 건조하는 건조판과; 상기 본체의 중심에 수직으로 설치되어 중앙모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축과; 상기 건조판을 고온의 열로 가열하기 위해 고온의 열풍을 제공하는 열풍기와; 상기 건조판의 하부에 설치되며 열풍기로부터 공급되는 열풍을 건조판에 전달할 수 있도록 상측으로 복수의 통공이 형성되는 열풍공급관; 및 상기 건조판에 공급된 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시켜 외부로 배출하기 위한 이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접가열 열풍건조기에 관한 것이다.

Description

직접가열 열풍건조기{A DRYING APPARATUS}

본 발명은 열풍건조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 열원으로부터 공급된 고온의 열로 가열하면서 하단의 건조판으로 이송하며 건조하는 입상 건조기에 있어서, 상기 본체 내부에 수직으로 다단으로 설치되며 투입된 슬러지를 건조하는 건조판과; 상기 본체의 중심에 수직으로 설치되어 중앙모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축과; 상기 건조판을 고온의 열로 가열하기 위해 고온의 열풍을 제공하는 열풍기와; 상기 건조판 위에 놓여지며 열풍기로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 투입된 슬러지와 직접 접촉하면서 슬러지를 건조시키는 복수의 자갈 및 쇠구슬과; 상기 건조판으로부터 소정의 높이만큼 상측으로 이격되어 설치되며 열풍기로부터 공급되는 열풍을 건조판에 전달할 수 있도록 복수의 통공이 형성되는 열풍공급관; 및 상기 건조판에 공급된 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시켜 외부로 배출하기 위한 이동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접가열 열풍건조기에 관한 것이다.

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 많이 발생하여 적용하기에 매우 큰 어려움을 겪고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 다양한 종류의 건조장치가 개발되고 있으며, 이러한 건조장치의 특징은 본체 내에 다단으로 건조판을 설치하고, 열원으로부터 전달받은 열을 통해 건조판을 가열하여 슬러지를 건조한 후, 이동수단에 의해 슬러지를 하단으로 낙하시켜 반복하여 건조하거나 배출하는 구조로 이루어지는 것이며, 이러한 슬러지 건조장치에 있어서 건조판에 낙하하여 열풍에 의해 건조되는 슬러지의 건조효율을 더욱 증가시키기 위한 방법을 제시하고자 한다.

본 발명은 본체 내에 다단으로 건조판을 설치하고, 열원으로부터 전달받은 열을 통해 건조판을 가열하여 슬러지를 건조한 후, 이동수단에 의해 슬러지를 하단으로 낙하시켜 반복하여 건조하거나 배출하는 구조로 이루어지는 슬러지 건조장치에 있어서, 건조판에 체류하는 슬러지를 고온의 열풍으로 직접 가열하여 건조효율을 극대화하는 직접가열 열풍건조기를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 열원으로부터 공급된 고온의 열로 가열하면서 하단의 건조판으로 이송하며 건조하는 입상 건조기에 있어서, 상기 본체 내부에 수직으로 다단으로 설치되며 투입된 슬러지를 건조하는 건조판과; 상기 본체의 중심에 수직으로 설치되어 중앙모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축과; 상기 건조판을 고온의 열로 가열하기 위해 고온의 열풍을 제공하는 열풍기와; 상기 건조판 위에 놓여지며 열풍기로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 투입된 슬러지와 직접 접촉하면서 슬러지를 건조시키는 복수의 자갈 및 쇠구슬과; 상기 건조판으로부터 소정의 높이만큼 상측으로 이격되어 설치되며 열풍기로부터 공급되는 열풍을 건조판에 전달할 수 있도록 복수의 통공이 형성되는 열풍공급관; 및 상기 건조판에 공급된 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시켜 외부로 배출하기 위한 이동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 통공은 건조판의 상·하부에 열풍이 공급될 수 있도록 열풍공급관의 상부와 하부에 교대로 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동수단은 상기 회전축에 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 이동스크래퍼; 상기 이동구에 의해 건조판의 중앙부 또는 외연부로 이동된 슬러지를 하단으로 낙하시키기 위하여 상기 다단으로 설치되는 상하 건조판에 교대로 그 중앙부와 외연부에 각각 형성되는 낙하홈; 및 상기 건조판 위에 형성되며, 건조판에 놓여지는 복수의 자갈 및 쇠구슬이 낙하홈으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 낙하홈의 측면에 형성되는 이탈방지턱;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 직접가열 열풍건조기에 따르면, 투입된 슬러지가 건조판에 체류하는 동안 열풍에 직접 노출되어 건조됨으로써 건조효율을 확보할 수 있으며, 건조판 위에 투입되는 복수의 자갈 및 쇠구슬이 열풍에 가열되어 슬러지와 직접 접촉함으로써 건조효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 직접가열 열풍건조기의 예시도.
도 2 내지 3은 본 발명에 따른 직접가열 열풍건조기의 건조판의 중앙부에 낙하홈이 형성된 구조를 나타내는 도면.
도 4 내지 5는 본 발명에 따른 직접가열 열풍건조기의 건조판의 외연부에 낙하홈이 형성된 구조를 나타내는 도면.
도 6은 도 3의 A부분의 확대예시도.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 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 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 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 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 직접가열 열풍건조기에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명은 직접가열 열풍건조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 열원으로부터 공급된 고온의 열로 가열하면서 하단의 건조판으로 이송하며 건조하는 입상 건조기에 있어서, 상기 본체(10) 내부에 수직으로 다단으로 설치되며 투입된 슬러지를 건조하는 건조판(20)과; 상기 본체(10)의 중심에 수직으로 설치되어 중앙모터(80)로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(70)과; 상기 건조판을 고온의 열로 가열하기 위해 고온의 열풍을 제공하는 열풍기(30)와; 상기 건조판 위에 놓여지며 열풍기로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 투입된 슬러지와 직접 접촉하면서 슬러지를 건조시키는 복수의 자갈 및 쇠구슬(21)과; 상기 건조판으로부터 소정의 높이만큼 상측으로 이격되어 설치되며 열풍기로부터 공급되는 열풍을 건조판에 전달할 수 있도록 복수의 통공이 형성되는 열풍공급관(40); 및 상기 건조판에 공급된 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시켜 외부로 배출하기 위한 이동수단;을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 직접가열 열풍건조기는 슬러지를 투입하여 건조할 수 있도록 내부에 공간이 형성되어 있는 원통형의 본체(10)가 형성되고, 슬러지를 외부로부터 인입하기 위하여 본체의 상부에 형성된 투입구(11)를 통해 본체 내로 슬러지가 공급되게 된다.

상기 투입구를 통해 투입된 슬러지는 다단으로 설치되는 건조판(20)에 전달되게 되는데, 상기 건조판(20)에 전달된 슬러지는 회전축(70)에 연결되어 회전하는 이동 스크래퍼(50)에 의하여 이동하게 되는 구조를 하게 되는 것이다.

바람직하게는 상기 이동 스크래퍼(50)의 경우 건조판(20)으로부터 소정의 높이만큼 이격시켜 회전축(70)의 회전에 의해 이동 스크래퍼가 회전하면서 건조판에 놓인 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 이동시키도록 하며, 이때 상기 이동 스크래퍼(50)와 함께 하부에 복수의 톱니(61)가 형성되는 교반스크래퍼(60)를 설치하여 슬러지가 이동되면서 톱니에 의해 교반되도록 하는 구조를 하게 되는 것이다.

이와 함께 상기 이동 스크래퍼(50)에는 일정 간격을 두고 경사지도록 설치되는 이동구(51)를 설치하여, 상기 이동구(51)로 하여금 상하의 건조판(20)에서 교대로 슬러지를 건조판의 중앙부와 외연부로 이동시킬 수 있도록 하고, 다단으로 설치되는 건조판(20)에 설치되는 낙하홈(23)의 위치를 교대로 건조판의 중앙부 및 외연부에 설치하여 한번은 건조판(20)의 중앙부에 형성된 낙하홈(23)으로 슬러지가 떨어지도록 하고 다음층에서는 건조판(20)의 외연부에 형성된 낙하홈(23)으로 떨어지도록 하는 구조를 갖는다.

이와 함께 본체(10)의 중심에 회전축(70)을 설치하고, 상기 회전축(70)의 끝단에 제1베벨기어(71)와 제2베벨기어(72)를 설치하여 중앙모터(80)를 이용하여 회전시키게 되면 중앙의 회전축(70)이 회전하게 되고 상기 회전축과 연결되어 있는 이동 스크래퍼(50) 및 교반 스크래퍼(60)가 회전하는 방식으로 구성되게 된다.

상기 이동 스크래퍼(50)의 하단에는 공급되는 슬러지를 받아 둘 수 있는 건조판(20)이 형성되어 있는데, 상기 건조판(20)은 중앙에 설치되는 회전축(70)으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 설치된다.

또한, 상기 건조판(20)으로부터 소정의 높이만큼 상측으로 이격되며 열풍을 공급하여 상기 건조판을 가열하는 기능을 수행하는 열풍공급관(40)이 설치되고, 상기 열풍공급관(40)은 열풍기(30)와 연결된다.

또한, 상기 각 열풍공급관(40)에는 밸브(미도시)를 부착하여 선택적으로 열의 공급 및 차단 기능을 활용할 수 있도록 하며 필요에 따라서는 밸브의 개방량에 따라 상기 건조판에 제공되는 열을 조절하여 건조판의 온도를 조절하는 것도 가능할 것이다.

또한, 도 6을 참조하면, 상기 건조판(20) 위에는 열풍기(30)로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 건조판(20) 위에 놓여지는 슬러지와 직접 접촉하면서 슬러지를 건조시키기 위한 복수의 자갈 및 쇠구슬(21)이 놓여지게 된다.

이때, 상기 자갈 및 쇠구슬(21)을 가열하기 위해 열풍을 공급하는 열풍공급관(40)은 상부와 하부에 교대로 복수의 통공(41)이 형성되게 되는데, 상부에 형성되는 통공을 통해 공급되는 열풍은 자갈 및 쇠구슬의 틈새로 빠져나가 슬러지와 직접 접촉하면서 슬러지를 가열하게 되고, 하부에 형성되는 통공을 통해 공급되는 열풍은 건조판 방향으로 분사되면 건조판과 부딪히면서 진행방향이 상측으로 바뀌게 되고 상기 자갈 및 쇠구슬의 하부를 가열하는 역할을 하게 된다.

상기의 과정을 거친 열풍은 외부로 배출할 수도 있고, 이미 슬러지를 건조시키기 위해 사용되었기 때문에 어느 정도의 수분을 함유하게 되는데, 이때에도 어느 정도의 열은 함유하고 있어서 이를 회수하여 다시 사용할 수 있도록 수취기 등을 설치하여 투입함으로써 상기 열풍이 함유하고 있는 수분을 제거하고 다시 열풍공급관(40)으로 투입하여 재사용할 수도 있다.

이러한 과정을 통해서 건조된 슬러지는 이동스크래퍼(50)를 통해 하단에 설치된 건조판(20)으로 낙하하게 되는데, 이때 상기 이동스크래퍼(50)에 의해 자갈 및 쇠구슬이 슬러지와 함께 낙하홈으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 낙하홈의 측면에 이탈방지턱(22)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 이탈방지턱(22)은 자갈 및 쇠구슬과 대응되는 높이로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 이동스크래퍼(50)에 의해 슬러지만 낙하하고 자갈 및 쇠구슬은 이탈방지턱에 지지되면서 건조판 상에 잔류하게 된다.

이러한 과정을 통해서 열풍건조기에 공급된 슬러지는 다단으로 설치되는 건조판(20)의 낙하홈(23)을 통해 점차로 하단으로 이동하면서 건조되어 최종적으로는 스크류 컨베이어(90)로 공급되어 외부로 배출되게 되는 것이다.

추가로 본 발명에 따른 직접가열 열풍건조기에 설치되는 이동 스크래퍼(50)에서 상단 내지 중간에 설치된 이동 스크래퍼의 바람직한 구조는 건조판(20)과 소정의 거리만큼 이격되어 있는 것이 바람직하나 최하단에 있는 이동 스크래퍼의 경우 건조판과 최대한 밀착되어 설치되는 것이 건조된 슬러지를 외부로 배출하는 데 있어서 효과적으로 건조된 슬러지를 외부로 배출하여 이동시킬 수 있을 것이다.

도 3과 도 5는 본 발명에 의한 직접가열 열풍건조기의 이동 스크래퍼(50)과 교반스크래퍼(60)를 도시하고 있는 것으로, 원형으로 설치되는 건조판(20) 위에서 회전하면서 슬러지를 이송 및 교반시키는 역할을 수행하게 되는데, 중앙에 설치된 회전축(70)에 하나 이상의 이동 스크래퍼(50)가 설치되고, 저면에 톱니(61)가 형성된 교반 스크래퍼(60)를 더 설치할 수 있다.

여기에서 이동 스크래퍼(50)에는 일정 간격으로 경사진 이동구(51)를 설치하는데, 다단으로 설치되는 건조판(20)에 있는 슬러지를 상부에서 하부로 가면서 한번은 교대로 건조판의 중앙부로 이동시키고 다음번은 건조판의 외연부으로 이동시킬 수 있도록 일정한 경사를 두고 설치되며, 상기 다단으로 설치되는 건조판(20)에는 교대로 건조판의 중앙부와 외연부에 형성된 낙하홈(23)을 두어 슬러지를 낙하홈 쪽으로 이동시킴으로써 낙하홈을 통해 슬러지가 떨어지도록 하게 되는 것이다.

도 2 내지 3은 본 발명에 따른 직접가열 열풍건조기의 건조판의 중앙부에 낙하홈(23)이 형성된 것으로, 건조판에 설치되는 낙하홈의 위치가 건조판의 중앙부에 위치하고 있는 경우를 도시하고 있는 것이며 반시계 방향으로 이동 스크래퍼(50)가 회전하게 되면 이동구의 설치 방향에 따라 건조판 위에 있는 슬러지를 중앙부로 이동시키게 되는 것이다.

따라서 건조판(20)의 중앙부로 이동된 슬러지는 중앙부에 형성된 낙하홈(23)에 도달하여 하부로 떨어지게 되는 것이다.

여기에서 하단에 톱니(61)가 설치되어 건조판 위에 있는 슬러지를 교반하기 위하여 교반 스크래퍼(60)을 더 설치할 수 있다.

도 4 내지 5는 본 발명에 의한 직접가열 열풍건조기의 건조판(20)의 외연부에 낙하홈(23)이 형성된 것으로, 반시계방향으로 스크래퍼가 회전하게 되면 이동구의 설치 방향에 따라 건조판의 슬러지를 중앙부로부터 외연부로 이동시키는 역할을 수행하게 되고 이때 건조판의 외연부에 형성된 낙하홈에 도달한 슬러지는 하부로 떨어지게 된다.

따라서 도 2 내지 5에 도시된 건조판을 교대로 하여 다단으로 설치하며, 일단에서 건조판의 중앙부로 슬러지가 떨어지게 되며, 다음 단에서는 외연부에서 슬러지가 떨어지게 되며, 건조판 상에 체류하는 동안 상기 자갈 및 쇠구슬과 지속적으로 접촉하면서 슬러지의 건조효율을 확보할 수 있게 되는 것이다.

10 : 본체 11 : 투입구
20 : 건조판 21 : 자갈 및 쇠구슬
22 : 이탈방지턱 23 : 낙하홈
30 : 열풍기
40 : 열풍공급관 41 : 통공
50 : 이동스크래퍼 51 : 이동구
60 : 교반스크래퍼 61 : 톱니
70 : 회전축

Claims (3)

1. 본체 내에 건조판이 상하로 다단으로 설치되어 본체에 투입된 슬러지를 열원으로부터 공급된 고온의 열로 가열하면서 하단의 건조판으로 이송하며 건조하는 입상 건조기에 있어서,
   상기 본체 내부에 수직으로 다단으로 설치되며 투입된 슬러지를 건조하는 건조판과;
   상기 본체의 중심에 수직으로 설치되어 중앙모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축과;
   상기 건조판을 고온의 열로 가열하기 위해 고온의 열풍을 제공하는 열풍기와;
   상기 건조판 위에 놓여지며 열풍기로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 투입된 슬러지와 직접 접촉하면서 슬러지를 건조시키는 복수의 자갈 및 쇠구슬과;
   상기 건조판으로부터 소정의 높이만큼 상부로 이격되어 설치되며 열풍기로부터 공급되는 열풍을 건조판에 전달할 수 있도록 복수의 통공이 형성되는 열풍공급관; 및
   상기 건조판에 공급된 슬러지를 건조판의 중앙부 또는 외연부로 점차로 이동시켜 외부로 배출하기 위한 이동수단;
   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접가열 열풍건조기.
2. 제1항에 있어서, 상기 통공은 건조판의 상·하부에 열풍이 공급될 수 있도록 열풍공급관의 상부와 하부에 교대로 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직접가열 열풍건조기.
3. 제1항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 회전축에 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 이동스크래퍼;
   상기 이동구에 의해 건조판의 중앙부 또는 외연부로 이동된 슬러지를 하단으로 낙하시키기 위하여 상기 다단으로 설치되는 상하 건조판에 교대로 그 중앙부와 외연부에 각각 형성되는 낙하홈; 및
   상기 건조판 위에 형성되며, 건조판에 놓여지는 복수의 자갈 및 쇠구슬이 낙하홈으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 낙하홈의 측면에 형성되는 이탈방지턱;
   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접가열 열풍건조기.

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