KR101558459B1 - 폐기물 건조 시스템 - Google Patents

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KR101558459B1
KR101558459B1 KR1020150031055A KR20150031055A KR101558459B1 KR 101558459 B1 KR101558459 B1 KR 101558459B1 KR 1020150031055 A KR1020150031055 A KR 1020150031055A KR 20150031055 A KR20150031055 A KR 20150031055A KR 101558459 B1 KR101558459 B1 KR 101558459B1
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KR
South Korea
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steam
waste
drying
paddle shaft
chamber
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KR1020150031055A
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이주호
이준서
김진우
이명교
최연풍
손재동
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롯데건설 주식회사
(주)정석이엔씨
지에스네오텍(주)
(주) 엠엔이엔티
동진P&I산업(주)
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Abstract

본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은, 건조실을 갖는 건조 드럼과, 내부에 유로가 형성된 샤프트와 샤프트의 외측면에 결합되는 복수의 패들을 구비하고 건조실의 폐기물을 교반하면서 건조 드럼의 건조 폐기물 배출부 쪽으로 이송하기 위해 건조실에 설치되는 패들 샤프트와, 스팀을 만들어 패들 샤프트의 유로에 공급하는 스팀 보일러와, 패들 샤프트의 유로에 생성되는 응축수를 저장하는 응축수 탱크와, 패들 샤프트와 스팀 보일러 사이에 설치되는 스팀 이젝터와, 응축수 탱크와 스팀 이젝터를 연결하는 리턴관을 포함한다. 스팀 이젝터는 스팀 보일러에서 공급되는 스팀이 분사되는 분사부와, 분사부에서 분사되는 스팀의 유동에 의해 압력이 감소될 수 있도록 분사부와 연결되는 흡입부와, 분사부에서 분사되는 스팀과 흡입부에서 흡입되는 유체가 혼합된 혼합 유체를 패들 샤프트의 유로로 공급하는 확산부를 갖는다. 리턴관은 스팀 이젝터의 흡입부에 발생하는 흡입 압력이 응축수 탱크에 전해짐으로써 응축수 탱크의 응축수가 재증발하여 스팀 이젝터의 흡입부로 리턴될 수 있도록 응축수 탱크와 스팀 이젝터의 흡입부를 연결한다.

Description

폐기물 건조 시스템{Drying system for waste material}
본 발명은 폐기물 건조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기나 슬러지 등 수분 함유율이 높은 폐기물을 스팀을 이용하여 건조하는 폐기물 건조 시스템에 관한 것이다.
최근 산업 발전과 인구 증가로 폐기물의 발생량이 날로 증가하고 있다. 폐기물은 환경오염을 유발하고, 그 중에 함유된 유용자원이 폐기되는 일도 있어서 이를 효율적으로 처리하여 회수하는 일이 중요시되고 있다.
폐기물은 크게 생활 환경에서 발생하는 생활 폐기물과 산업 현장에서 발생되는 사업장 폐기물로 분류될 수 있다. 사업장 폐기물은 배출원에 따라 사업장 일반폐기물, 사업장 배출계 폐기물, 사업장 건설폐기물, 사업장 지정폐기물로 분류된다. 이들은 구성하고 있는 물질의 성상 면에서 유기성 폐기물과 무기성 폐기물로 구분이 가능하다.
일반적으로 음식물 쓰레기, 축산 분뇨, 인분, 농·수산물 가공공정에서 배출되는 폐기물, 식품가공 공정에서 배출되는 폐기물, 도축공장에서 배출되는 폐기물 등이 유기성 폐기물에 해당된다. 이러한 유기성 폐기물은 수분 함유율이 높으면서 배출되는 오염 물질의 농도가 높아서 처리에 어려움이 있고, 소각, 매립, 퇴비화, 사료화 등의 방법으로 처리되고 있다.
이 중에서 소각 처리의 경우 처리에 막대한 연료비용이 소요되고, 소각 시 발생하는 분진이나 다이옥신 등의 소각 잔재물이 2차적인 환경오염을 야기시키는 문제점이 있다. 매립의 경우에는 매립 부지의 확보가 어려워지고 있고, 폐기물로부터 발생되는 침출수에 의하여 주변 토양 및 하천이 오염되는 문제점이 있다. 이에 비해 퇴비화나 사료화는 폐기물을 자원으로 재활용할 수 있는 처리 방법으로 이에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
수분 함유율이 높은 폐기물을 퇴비나 사료로 재활용하기 위해서는 무엇보다 폐기물의 수분을 감량시키는 작업이 선행되어야 한다. 폐기물이 함유하고 있는 수분을 신속하게 감량시키기 위해 현재 다양한 종류의 폐기물 건조장치가 제안된 바 있다. 폐기물 건조장치의 예는 대한민국 공개특허공보 제2006-0117617호(2006. 11. 17 공개), 대한민국 등록특허공보 제1162920호(2012. 06. 29 등록) 등에 개시되어 있다.
상술한 것과 같이, 현재 다양한 종류의 건조장치가 개시되어 있지만, 폐기물의 건조 효율을 높이고 건조에 필요한 에너지 소모량을 줄이기 위한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 에너지 소모량을 줄이면서 수분 함량이 높은 폐기물을 효율적으로 건조할 수 있는 폐기물 건조 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은, 폐기물의 투입을 위한 폐기물 투입부와, 상기 폐기물 투입부를 통해 투입된 폐기물이 건조되는 건조실과, 상기 건조실에 공기를 공급하기 위한 공기 공급부와, 상기 건조실에서 건조된 건조 폐기물을 배출하기 위한 건조 폐기물 배출부를 갖는 건조 드럼과, 내부에 유로가 형성된 샤프트와 상기 샤프트의 외측면에 결합되는 복수의 패들을 구비하고 상기 건조실의 폐기물을 교반하면서 상기 건조 폐기물 배출부 쪽으로 이송하기 위해 상기 건조실에 설치되는 패들 샤프트와, 상기 패들 샤프트를 회전시키는 모터를 갖는 교반 이송기와, 스팀을 만들어 상기 패들 샤프트의 유로에 공급하는 스팀 보일러와, 상기 패들 샤프트의 유로에 생성되는 응축수를 저장할 수 있도록 상기 패들 샤프트의 유로와 연결되는 응축수 탱크와, 상기 패들 샤프트와 상기 스팀 보일러 사이에 설치되고, 상기 스팀 보일러와 연결되어 상기 스팀 보일러에서 공급되는 스팀이 분사되는 분사부와, 상기 분사부에서 분사되는 스팀의 유동에 의해 압력이 감소될 수 있도록 상기 분사부와 연결되는 흡입부와, 상기 분사부에서 분사되는 스팀과 상기 흡입부에서 흡입되는 유체가 혼합된 혼합 유체를 상기 패들 샤프트의 유로로 공급하는 확산부를 갖는 스팀 이젝터와, 상기 스팀 이젝터의 흡입부에 발생하는 흡입 압력이 상기 응축수 탱크에 전해짐으로써 상기 응축수 탱크의 응축수가 재증발하여 상기 스팀 이젝터의 흡입부로 리턴될 수 있도록 상기 응축수 탱크와 상기 스팀 이젝터의 흡입부를 연결하는 리턴관을 포함한다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은, 상기 건조 드럼에 결합되어 상기 건조 드럼을 회전 가능하게 지지하는 피봇기구와, 상기 건조 드럼에 결합되어 상기 건조 드럼을 상기 피봇기구의 피봇 축을 회전 중심으로 하여 회전시킴으로써 상기 건조 드럼의 건조 폐기물 배출부의 높이를 조절하는 리프터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은, 상기 건조 드럼의 건조실 온도를 검출할 수 있도록 상기 건조 드럼에 설치되는 온도 센서와, 상기 온도 센서로부터 검출 데이터를 전송받아 상기 리프터의 동작을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은 상기 스팀 보일러의 배기가스를 상기 건조 드럼의 건조실로 공급할 수 있도록 상기 스팀 보일러와 상기 건조 드럼의 공기 공급부를 연결하는 배기가스 공급관을 더 포함할 수 있다.
상기 패들 샤프트는 스팀이 채워질 수 있도록 상기 패들의 내측에 구비되는 스팀 챔버와, 상기 샤프트의 유로로 공급된 스팀을 상기 스팀 챔버로 가이드하기 위한 스팀 가이드관과, 상기 스팀 챔버에 생성되는 응축수를 상기 샤프트의 유로로 유동시키기 위한 응축수 통로를 더 포함할 수 있다.
상기 스팀 가이드관은 상기 응축수 통로보다 더 상기 스팀 챔버의 안쪽에 배치되도록 상기 스팀 챔버 안쪽으로 돌출될 수 있다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은, 폐기물을 압축하여 폐기물의 수분을 저감시키는 폐기물 탈수기와, 상기 폐기물 탈수기에서 탈수된 폐기물을 상기 건조 드럼의 폐기물 투입부로 공급하는 폐기물 공급기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은, 건조 대상 폐기물이 저장되는 폐기물 저장 호퍼와, 부형제가 저장되는 부형제 저장 호퍼와, 상기 폐기물 저장 호퍼의 폐기물과 상기 부형제 저장 호퍼의 부형제를 제공받아 이들을 혼합하여 상기 폐기물 탈수기에 공급하는 혼합기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은 폴리우레탄을 저장하고 저장된 폴리우레탄을 상기 혼합기에 공급하는 폴리우레탄 저장 호퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은 상기 건조 드럼의 건조 폐기물 배출부에서 배출되는 건조 폐기물의 일부를 상기 부형제 저장 호퍼로 이송하는 건조 폐기물 이송기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템은 건조실에서 폐기물을 교반 이송하는 패들 샤프트에서 응축수 탱크로 회수된 고온의 응축수를 스팀 이젝터를 이용하여 재증발시켜 다시 패들 샤프트로 공급함으로써 스팀 생성에 필요한 연료 사용량을 절감할 수 있다. 그리고 응축수 탱크의 응축수를 리턴시켜 응축수 탱크 내부의 압력을 떨어뜨림으로써 패들 샤프트로부터의 응축수 회수 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물 건조 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물 건조 시스템의 건조기의 주요 구성을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물 건조 시스템의 리프터에 의한 건조기의 기울임 동작을 설명하기 위한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 폐기물 건조 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물 건조 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물 건조 시스템의 건조기의 주요 구성을 나타낸 것이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물 건조 시스템의 리프터에 의한 건조기의 기울임 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물 건조 시스템(100)은 건조기(110)와, 스팀 보일러(140)와, 응축수 탱크(150)와, 리프터(155)와, 폐기물 공급기(160)를 포함한다. 이러한 폐기물 건조 시스템(100)은 음식물 쓰레기나 하수 슬러지, 제지 슬러지, 폐수 슬러지 등 수분 함유율이 높은 폐기물을 폐기물 공급기(160)를 통해 건조기(110)로 공급하고, 스팀 보일러(140)의 스팀을 건조기(110)에 공급하여 건조기(110)에서 폐기물을 건조한다. 건조기(110)에서 스팀이 응축되어 생성되는 응축수는 건조기(110)에서 배출되어 응축수 탱크(150)에 저장된다.
건조기(110)는 폐기물이 투입되어 건조되는 건조 드럼(111)과, 건조 드럼(111) 내의 폐기물을 교반하면서 이송하는 교반 이송기(123)를 포함한다. 건조 드럼(111)에는 건조실(112)과, 폐기물 투입부(113)와, 공기 공급부(114)와, 건조 폐기물 배출부(115)와, 배기부(116)가 구비된다. 폐기물 투입부(113)를 통해 건조실(112)에 폐기물이 투입되고, 공기 공급부(114)를 통해 외기가 건조실(112)에 공급된다. 건조실(112)에서 건조된 건조 폐기물은 건조 폐기물 배출부(115)를 통해 건조실(112) 외부로 배출된다.
건조 폐기물 배출부(115)를 통해 배출되는 건조 폐기물은 수거기(116)에 수거되거나, 일부는 건조 폐기물 이송기(117)에 의해 이송된다. 건조실(112)에서 폐기물로부터 증발하는 수분을 포함하는 건조실(112)의 공기는 배기부(116)를 통해 건조실(112) 외부로 배기된다. 배기부(116)에는 배기관(118)이 연결되고, 배기관(118)은 분집 포집기(119)까지 연장된다. 배기관(118)을 따라 유동하는 공기는 분집 포집기(119)를 거쳐 먼지 등이 포집된 후, 탈취기(120)를 통과하여 외부로 배출된다. 분집 포집기(119)에 포집된 먼지 등의 이물질은 수거기(121)에 수거될 수 있다.
교반 이송기(123)는 패들 샤프트(124)와 모터(134)를 포함한다. 패들 샤프트(124)는 건조실(112)의 폐기물을 교반하면서 건조 폐기물 배출부(115) 쪽으로 이송할 수 있도록 건조실(112)에 설치된다. 모터(134)는 패들 샤프트(124)를 회전시킬 수 있도록 건조 드럼(111) 외부에 설치된다.
패들 샤프트(124)는 내부에 유로(126)가 형성된 샤프트(125)와, 샤프트(125)의 외측면에 결합되는 복수의 패들(127)을 구비한다. 패들 샤프트(124)의 유로(126)로 스팀 보일러(140)에서 만들어진 스팀이 유입됨으로써 건조실(112)로 투입된 폐기물에 스팀의 열기가 전달될 수 있다.
패들(127)은 몸체(128)와, 몸체(128)의 내측에는 스팀이 채워질 수 있도록 마련되는 스팀 챔버(129)와, 몸체(128)의 강도를 향상시켜 주는 보강재(130)를 포함한다. 샤프트(125)의 유로(126)로 공급되는 스팀은 스팀 가이드관(131)을 통해 패들(127)의 스팀 챔버(129)로 유입된다. 스팀 챔버(129)에서 생성되는 응축수는 샤프트(125)에 형성된 응축수 통로(132)를 통해 샤프트(125)의 유로(126)로 유입된다. 스팀 가이드관(131)은 응축수 통로(132)보다 더 스팀 챔버(129)의 안쪽에 배치되도록 스팀 챔버(129) 안쪽으로 돌출된다. 이렇게 스팀 가이드관(131)을 스팀 챔버(129)에서 응축수 통로(132)보다 높게 위치시키면 스팀 챔버(129)에서 생성되는 응축수가 스팀 가이드관(131)으로 유입되는 것을 막을 수 있고, 스팀 가이드관(131)을 통해 스팀을 스팀 챔버(129)에 더욱 원활하게 공급할 수 있다.
샤프트(125)가 회전할 때 복수의 패들(127)은 건조실(112)의 폐기물 파고들어 폐기물을 교반하는데, 패들(127) 내측에도 스팀이 공급됨으로써 스팀의 열기를 폐기물에 더욱 효과적으로 전달할 수 있다. 따라서, 폐기물의 건조 효율을 높일 수 있다.
샤프트(125)의 한쪽 끝단에는 매니폴드(136)가 연결된다. 매니폴드(136)는 건조 드럼(111)의 외측에 고정 설치되며, 로터리 조인트(미도시) 등을 통해 회전하는 샤프트(125)와 유체의 유동이 가능하게 연결된다. 매니폴드(136)는 스팀 보일러(140)와 연결되는 스팀 공급부(137)와, 응축수 탱크(150)와 연결되는 응축수 배출부(138)와, 샤프트(125)에 연결되는 샤프트 연결부(139)를 포함한다. 스팀 공급부(137)에는 스팀이 유동하는 유로가 마련되고, 응축수 배출부(138)에는 응축수가 유동하는 유로가 마련된다. 샤프트 연결부(139)에는 스팀과 응축수가 유동할 수 있는 유로가 마련되며, 이 유로는 패들 샤프트(124)의 유로(126)와 연결된다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 건조실(112)의 폐기물은 패들 샤프트(124)에 의해 폐기물 투입부(113)에서 건조 폐기물 배출부(115) 방향(좌측에서 우측 방향)으로 이송되면서 건조된다. 폐기물 투입부(113)에서 건조 폐기물 배출부(115)까지의 폐기물 이송 경로는 온도와 폐기물의 함수율에 따라 네 개의 구역으로 구분될 수 있다. 즉, 건조실(112)은 폐기물의 이송 방향으로 승온 존(Z1)과, 증발 존(Z2)과, 감량화 존(Z3) 및 과건조 존(Z4)으로 나뉠 수 있다.
승온 존(Z1)은 폐기물 투입부(113)로 투입된 폐기물의 온도를 상승시키는 구간이다. 승온 존(Z1)은 폐기물의 체류 시간과 온도가 적절하게 유지되도록 설계될 수 있다(예컨대, 체류시간: 20 ~ 30분, 온도: 95℃). 증발 존(Z2)은 폐기물의 수분이 급격하게 증발되는 구간이다. 증발 존(Z2)은 폐기물의 체류 시간과 온도가 적절하게 유지되도록 설계될 수 있다(예컨대, 체류시간: 30 ~ 40분, 온도: 100℃). 감량화 존(Z3)은 폐기물의 급격한 감량이 일어나는 구간으로 폐기물의 함수율이 40 ~ 30％ 정도 유지된다. 감량화 존(Z3)은 폐기물의 체류 시간과 온도가 적절하게 유지되도록 설계될 수 있다(예컨대, 체류시간: 20 ~ 30분, 온도: 100℃). 과건조 존(Z4)은 폐기물의 함수율이 30 ~ 10％ 정도 유지된다. 과건조 존(Z4)은 폐기물의 체류 시간과 온도가 적절하게 유지되도록 설계될 수 있다(예컨대, 체류시간: 10 ~ 20분, 온도: 120℃).
도 1을 참조하면, 스팀 보일러(140)는 스팀을 만들어 건조기(110)의 패들 샤프트(124)에 공급한다. 스팀 보일러(140)에는 스팀을 건조기(110) 쪽으로 가이드하기 위한 스팀 공급관(141)과, 배기가스를 건조 드럼(111)에 공급하기 위한 배기가스 공급관(142)이 연결된다. 배기가스 공급관(142)은 건조 드럼(111)의 공기 공급부(114)에 연결된다. 배기가스 공급관(142)을 통해 스팀 보일러(140)에서 발생하는 고온의 배기가스(예컨대, 160℃ 이상)를 건조기(110)의 건조실(112)로 공급하면 건조 드럼(111) 내의 결로 발생을 줄여 건조 효율을 높일 수 있다. 또한 고온의 배기가스를 건조실(112)에 공급하면 폐기물 건조에 필요한 에너지 소모량을 줄일 수 있다.
스팀 보일러(140)에서 만들어지는 스팀을 공급하는 스팀 공급관(141)은 스팀 이젝터(144)와 매니폴드(136)를 통해 패들 샤프트(124)에 연결된다. 스팀 이젝터(144)는 분사부(145)와, 흡입부(146)와, 확산부(147)를 갖는다. 흡입부(146)는 리턴관(149)을 통해 응축수 탱크(150)와 연결된다. 스팀 이젝터(144)의 분사부(145)는 스팀 공급관(141)과 연결되어 스팀 공급관(141)을 따라 공급되는 스팀을 분사한다. 흡입부(146)는 분사부(145)에서 분사되는 스팀의 유동에 의해 압력이 감소할 수 있도록 분사부(145)와 연결된다. 확산부(147)는 매니폴드(136)의 스팀 공급부(137)와 연결된다. 분사부(145)에서 분사되는 스팀과 흡입부(146)에서 흡입되는 스팀은 확산부(147)를 거쳐 매니폴드(136)의 스팀 공급부(137)로 유동한다.
스팀 이젝터(144)의 분사부(145)에서 스팀이 고속으로 분사될 때, 흡입부(146)는 고속으로 분사되는 스팀에 의하여 매우 낮은 압력이 형성된다. 이렇게 흡입부(146)에 형성되는 흡입 압력은 리턴관(149)을 통해 응축수 탱크(150)에 전달된다. 그리고 이에 의해 패들 샤프트(124)에서 응축수 탱크(150)로 회수된 응축수가 재증발하여 리턴관(149)을 통해 흡입부(146)로 리턴되어 분사부(145)에서 분사되는 스팀과 확산부(147)에서 혼합된 후 패들 샤프트(124) 쪽으로 공급된다.
이와 같이, 스팀 이젝터(144)를 이용하여 패들 샤프트(124)에서 응축수 탱크(150)로 회수된 고온의 응축수를 재증발시켜 다시 패들 샤프트(124)에 공급하면, 스팀 공급량을 줄여 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한 응축수 탱크(150)에서 재증발한 응축수가 리턴관(149)을 통해 빠져나가면서 응축수 탱크(150)의 압력이 낮아져서 패들 샤프트(124)에 생성된 응축수나 잔류 스팀을 응축수 탱크(150)로 흡입할 수 있다. 따라서, 패들 샤프트(124)에서 응축수를 신속하게 배출시킬 수 있고, 패들 샤프트(124) 내에서 잔류 응축수나 잔류 스팀을 줄여 패들 샤프트(124)로 공급되는 스팀의 열전달율을 높임으로써 건조 효율을 높일 수 있다.
응축수 탱크(150)는 건조기(110)의 패들 샤프트(124) 내측에 생성되는 응축수가 저장될 수 있도록 패들 샤프트(124)의 유로(126)와 연결된다. 응축수 탱크(150)는 응축수 배출관(151)과 매니폴드(136)를 통해 패들 샤프트(124)와 연결된다. 응축수 배출관(151)은 매니폴드(136)의 응축수 배출부(138)에 연결된다. 패들 샤프트(124) 내의 응축수는 매니폴드(136)와 응축수 배출관(151)을 통해 응축수 탱크(150)로 회수된다. 응축수 탱크(150)에 저장된 응축수의 저장량이 일정 수준 이상이 되면 응축수를 연결관(152)을 통해 배출 탱크(153)로 배출시킬 수 있다.
리프터(155)는 건조 드럼(111)의 일측을 들어올려 건조 드럼(111)의 기울기를 조절한다. 건조 드럼(111)이 리프터(155)에 의해 기울어질 수 있도록 건조 드럼(111)에는 피봇기구(156)가 결합된다. 피봇기구(156)는 건조 드럼(111)을 회전 가능하게 지지한다. 리프터(155)는 건조 드럼(111)을 피봇기구(156)의 피봇 축(157)을 회전 중심으로 하여 회전시킴으로써, 건조 드럼(111)의 건조 폐기물 배출부(115)의 높이를 조절한다. 리프터(155)로는 유압 실린더, 공압 실린더 등 다양한 구조의 것이 사용될 수 있다.
리프터(155)의 동작은 제어기(158)에 의해 제어된다. 제어기(158)는 건조실(112)의 온도를 검출하는 온도 센서(159)로부터 검출 데이터를 전송받아 리프터(155)의 동작을 제어한다. 온도 센서(159)는 건조실(112)의 과건조 존(Z4) 쪽에 설치되어 과건조 존(Z4)의 온도를 측정한다.
건조실(112)에 투입된 폐기물은 건조되면서 그 부피가 감소하게 된다. 따라서, 건조실(112)의 폐기물 충전율은 승온 존(Z1)에서 과건조 존(Z4) 쪽으로 가면서 감소하게 된다. 과건조 존(Z4)에서 폐기물 충전율이 일정 수준(예컨대, 15％) 이하로 떨어지면 과건조 존(Z4)에서의 폐기물 건조 효율이 떨어지고 온도가 지나치게 높아지게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 온도 센서(159)로 과건조 존(Z4)의 온도를 측정하고, 과건조 존(Z4)의 온도가 일정 온도 이상으로 높아지면 리프터(155)를 작동시켜 건조 드럼(111)을 일정 기울기(예컨대, 10％ 경사)로 기울임으로써, 과건조 존(Z4)에서 폐기물 충전율을 일정 수준(예컨대, 30％) 이상 유지하여 과건조 존(Z4)에서의 폐기물 건조 효율을 유지할 수 있다.
물론, 본 발명에 있어서, 리프터(155)의 동작은 관리자에 의해 수동으로 조작될 수 있다. 즉, 관리자가 건조실(112)의 온도를 확인하거나 건조 폐기물 배출부(115)를 통해 배출되는 폐기물의 배출량을 확인하여 리프터(155)를 작동시켜 건조 드럼(111)을 기울일 수 있다.
폐기물 공급기(160)는 폐기물 탈수기(162)가 탈수한 폐기물을 건조 드럼(111)의 폐기물 투입부(113)로 공급한다. 폐기물 탈수기(162)는 폐기물를 이송하는 이송 벨트(163)와, 이송 벨트(163)를 지지하는 테이블(164)과, 이송 벨트(163)에 실린 폐기물을 압축하여 탈수하는 폐기물 압축기(165)를 포함한다. 폐기물 탈수기(162)의 이송 벨트(163)에는 혼합기(167)에서 혼합된 폐기물이 공급된다.
혼합기(167)는 폐기물 저장 호퍼(168)와, 부형제 저장 호퍼(169)와, 폴리우레탄 저장 호퍼(170)로부터 건조 대상 폐기물과, 부형제와, 폴리우레탄을 각각 제공받아 이들을 혼합하여 폐기물 탈수기(162)에 공급한다. 폐기물 저장호퍼(168)에는 음식물 쓰레기나 하수 슬러지, 제지 슬러지, 폐수 슬러지 등 건조 대상 폐기물이 저장된다. 부형제 저장호퍼(169)에는 톱밥이나 건조기(110)에서 건조된 후 건조 폐기물 이송기(117)에 의해 이송된 건조 폐기물 등의 부형제가 저장된다. 폴리우레탄 저장호퍼(170)에는 폴리우레탄이 저장된다. 폐가전제품 등에서 발생되는 폴리우레탄을 회수하여 폴리우레탄 저장호퍼(170)에 저장해 놓고 폐기물에 일정량(예컨대, 2％) 혼합해 주면 폐기물 내에 공기층이 형성되어 탈수 과정에서 탈수 효율을 일정 수준(예컨대, 3 ~ 5％) 높일 수 있다. 또한 폐가전제품 등에서 발생되는 폴리우레탄을 소각이나 폐기하지 않고 재활용할 수 있다는 점에서 잇점이 있다. 상기 폴리우레탄 저장 호퍼(170)를 통하여 폴리우레탄을 공급하는 과정은 생략될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 폐기물 건조 시스템(100)의 작용에 대하여 설명한다.
폐기물 저장호퍼(168)에 저장된 폐기물이 부형제 저장호퍼(169)에 저장된 부형제와 폴리우레탄 저장호퍼(170)에 저장된 폴리우레탄과 함께 혼합기(167)에 공급되면, 혼합기(167)가 이들을 고르게 혼합하여 폐기물 탈수기(162)에 공급한다. 폐기물 탈수기(162)에 공급된 폐기물은 폐기물 압축기(165)에 의해 압축되어 탈수된 후 폐기물 공급기(160)를 통해 건조 드럼(111)의 건조실(112)에 투입된다.
폐기물이 건조실(112)에 투입될 때, 스팀 보일러(140)에서 만들어진 스팀이 스팀 공급관(141)과 스팀 이젝터(144)와 매니폴드(136)를 통해 교반 이송기(123)의 패들 샤프트(124) 내부로 공급된다. 패들 샤프트(124)는 건조실(112)에서 회전하면서 폐기물 투입부(113)로 투입되는 폐기물을 교반하면서 건조 폐기물 배출부(115) 쪽으로 이송한다. 이때, 패들 샤프트(124)의 샤프트(126) 및 복수의 패들(127) 내부로 유입되는 스팀의 열기가 폐기물에 전달되면서 폐기물의 건조가 이루어진다. 이와 함께, 스팀 보일러(140)에서 배기가스 공급관(142)을 통해 건조실(112) 내부로 공급되는 배기가스의 열기도 폐기물을 건조시키는데 작용한다.
폐기물이 건조되는 동안, 폐기물에서 증발한 수분 등 건조실(112)의 공기는 배기관(118)을 통해 분진 포집기(119)로 배출된다. 그리고 패들 샤프트(124) 내부에 생성되는 응축수는 매니폴드(136)와 응축수 배출관(151)을 통해 응축수 탱크(150)에 저장된다. 응축수 탱크(150)에 저장되는 고온의 응축수 중 일부는 스팀 이젝터(144)의 분사부(145)에서 스팀이 분사될 때 흡입부(146)에 생성되는 흡입 압력에 의해 재증발한다. 그리고 리턴관(149)을 통해 흡입부(146)로 흡입되어 분사되는 스팀과 함께 섞여 패들 샤프트(124)로 재공급된다. 응축수 탱크(150)에 저장된 응축수가 재증발하여 스팀 이젝터(144)의 흡입부(146)로 흡입될 때 응축수 탱크(150)의 압력은 낮아진다. 그리고 응축수 탱크(150)의 압력이 떨어지면 패들 샤프트(124) 내부에 생성되는 응축수가 더욱 신속하고 원활하게 응축수 탱크(150)로 회수된다.
한편, 폐기물이 건조되는 동안 건조기(110)에 설치된 온도 센서(159)는 건조실(112)의 과건조 존(Z4) 온도를 검출하여 검출 신호를 제어기(158)에 전송한다. 폐기물이 건조되어 부피가 줄어들면 건조실(112)에서 폐기물 충전률이 떨어지는데, 과건조 존(Z4)에서 폐기물 충전률이 일정 수준(예컨대, 15％) 이하로 떨어지면 과건조 존(Z4)에서의 폐기물 건조 효율이 떨어지고 온도가 지나치게 높아지게 된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 제어기(158)는 과건조 존(Z4)의 온도가 설정 값 이상으로 높아질 때, 리프터(155)를 작동시켜 건조 드럼(111)을 일정 기울기(예컨대, 10％ 경사)로 기울인다. 건조 드럼(111)이 기울어지면 과건조 존(Z4)에서 폐기물 충전율을 일정 수준(예컨대, 30％) 이상 유지할 수 있고, 이를 통해 과건조 존(Z4)에서의 폐기물 건조 효율을 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 폐기물 건조 시스템(100)은 건조실(112)에서 폐기물 체류 시간을 조정할 수 있고, 과건조 함수율을 일정하게 유지하면서 건조 효율을 높일 수 있다.
또한 스팀 이젝터(144)를 이용하여 패들 샤프트(124)에서 응축수 탱크(150)로 회수된 고온의 응축수를 재증발시켜 다시 패들 샤프트(124)로 공급함으로써, 스팀 생성에 필요한 연료 사용량을 절감할 수 있다. 그리고 응축수 탱크(150)의 응축수를 리턴시켜 응축수 탱크(150) 내부의 압력을 떨어뜨림으로써 패들 샤프트(124)로부터의 응축수 회수 효율을 높일 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100 : 폐기물 건조 시스템 110 : 건조기
111 : 건조 드럼 112 : 건조실
113 : 폐기물 투입부 114 : 공기 공급부
115 : 폐출부 116 : 배기부
117 : 건조 폐기물 이송기 118 : 배기관
119 : 분집 포집기 120 : 탈수기
123 : 교반 이송기 124 : 패들 샤프트
125 : 샤프트 126 : 유로
127 : 패들 128 : 몸체
129 : 스팀 챔버 130 : 보강재
131 : 스팀 가이드관 132 : 응축수 통로
134 : 모터 136 : 매니폴드
137 : 스팀 공급부 138 : 응축수 배출부
139 : 샤프트 연결부 140 : 스팀 보일러
141 : 스팀 공급관 142 : 배기가스 공급관
144 : 스팀 이젝터 145 : 분사부
146 : 흡입부 147 : 확산부
149 : 리턴관 150 : 응축수 탱크
151 : 응축수 배출관 153 : 배출 탱크
155 : 리프터 156 : 피봇기구
158 : 제어기 159 : 온도 센서
160 : 폐기물 공급기 162 : 폐기물 탈수기
165 : 폐기물 압축기 167 : 혼합기
168 : 폐기물 저장호퍼 169 : 부형제 저장호퍼
170 : 폴리우레탄 저장호퍼

Claims (10)

  1. 폐기물의 투입을 위한 폐기물 투입부와, 상기 폐기물 투입부를 통해 투입된 폐기물이 건조되는 건조실과, 상기 건조실에 공기를 공급하기 위한 공기 공급부와, 상기 건조실에서 건조된 건조 폐기물을 배출하기 위한 건조 폐기물 배출부를 갖는 건조 드럼;
    내부에 유로가 형성된 샤프트와 상기 샤프트의 외측면에 결합되는 복수의 패들을 구비하고 상기 건조실의 폐기물을 교반하면서 상기 건조 폐기물 배출부 쪽으로 이송하기 위해 상기 건조실에 설치되는 패들 샤프트와, 상기 패들 샤프트를 회전시키는 모터를 갖는 교반 이송기;
    스팀을 만들어 상기 패들 샤프트의 유로에 공급하는 스팀 보일러;
    상기 패들 샤프트의 유로에 생성되는 응축수를 저장할 수 있도록 상기 패들 샤프트의 유로와 연결되는 응축수 탱크;
    상기 패들 샤프트와 상기 스팀 보일러 사이에 설치되고, 상기 스팀 보일러와 연결되어 상기 스팀 보일러에서 공급되는 스팀이 분사되는 분사부와, 상기 분사부에서 분사되는 스팀의 유동에 의해 압력이 감소될 수 있도록 상기 분사부와 연결되는 흡입부와, 상기 분사부에서 분사되는 스팀과 상기 흡입부에서 흡입되는 유체가 혼합된 혼합 유체를 상기 패들 샤프트의 유로로 공급하는 확산부를 갖는 스팀 이젝터;
    상기 스팀 이젝터의 흡입부에 발생하는 흡입 압력이 상기 응축수 탱크에 전해짐으로써 상기 응축수 탱크의 응축수가 재증발하여 상기 스팀 이젝터의 흡입부로 리턴될 수 있도록 상기 응축수 탱크와 상기 스팀 이젝터의 흡입부를 연결하는 리턴관;
    상기 건조 드럼에 결합되어 상기 건조 드럼을 회전 가능하게 지지하는 피봇기구;
    상기 건조 드럼에 결합되어 상기 건조 드럼을 상기 피봇기구의 피봇 축을 회전 중심으로 하여 회전시킴으로써 상기 건조 드럼의 건조 폐기물 배출부의 높이를 조절하는 리프터;
    폐기물을 압축하여 폐기물의 수분을 저감시키는 폐기물 탈수기;
    상기 폐기물 탈수기에서 탈수된 폐기물을 상기 건조 드럼의 폐기물 투입부로 공급하는 폐기물 공급기;
    건조 대상 폐기물이 저장되는 폐기물 저장 호퍼;
    부형제가 저장되는 부형제 저장 호퍼; 및
    상기 폐기물 저장 호퍼의 폐기물과 상기 부형제 저장 호퍼의 부형제를 제공받아 이들을 혼합하여 상기 폐기물 탈수기에 공급하는 혼합기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조 드럼의 건조실 온도를 검출할 수 있도록 상기 건조 드럼에 설치되는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서로부터 검출 데이터를 전송받아 상기 리프터의 동작을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스팀 보일러의 배기가스를 상기 건조 드럼의 건조실로 공급할 수 있도록 상기 스팀 보일러와 상기 건조 드럼의 공기 공급부를 연결하는 배기가스 공급관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패들 샤프트는 스팀이 채워질 수 있도록 상기 패들의 내측에 구비되는 스팀 챔버와, 상기 샤프트의 유로로 공급된 스팀을 상기 스팀 챔버로 가이드하기 위한 스팀 가이드관과, 상기 스팀 챔버에 생성되는 응축수를 상기 샤프트의 유로로 유동시키기 위한 응축수 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스팀 가이드관은 상기 응축수 통로보다 더 상기 스팀 챔버의 안쪽에 배치되도록 상기 스팀 챔버 안쪽으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    폴리우레탄을 저장하고 저장된 폴리우레탄을 상기 혼합기에 공급하는 폴리우레탄 저장 호퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조 드럼의 건조 폐기물 배출부에서 배출되는 건조 폐기물의 일부를 상기 부형제 저장 호퍼로 이송하는 건조 폐기물 이송기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 시스템.
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