KR101692830B1 - 유기성 폐기물 건조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기성 폐기물 건조과정에서 대기 중으로 방출되는 유기성 폐기물 응축가스를 전처리(前處理)하여 대기오염을 예방할 수 있는 유기성 폐기물 건조 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 유기성 폐기물 건조과정에서 발생하는 배기가스의 배출라인, 즉 응축가스의 배출라인 상에 응축가스 냉각탑, 응축가스 정제탑, 탈취 연소 보일러 등과 같은 전처리 설비를 배치하여, 응축가스에 포함되어 있는 고농도의 유분(油分) 등을 완전히 제거할 수 있는 새로운 형태의 응축가스 처리 설비를 구현함으로써, 건조과정에서 발생한 악취 성분이 외부로 배출되는 것을 완전히 차단하여 대기오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있으며, 처리 효율의 향상과 더불어 경제적으로 설비를 운용할 수 있는 유기성 폐기물 건조 시스템을 제공한다.

Description

유기성 폐기물 건조 시스템{ORGANIC WASTE DRY SYSTEM}

본 발명은 유기성 폐기물 건조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기성 폐기물 건조과정에서 대기 중으로 방출되는 유기성 폐기물 응축가스를 전처리(前處理)하여 대기오염을 예방할 수 있는 유기성 폐기물 건조 시스템에 관한 것이다.

최근 대량생산과 대량소비로 이루어지는 현대사회는 대량 폐기의 의해 심각한 환경오염문제를 야기하고 있으며, 대표적인 환경오염문제로는 대량 폐기에 의한 토양ㆍ수질오염문제와 에너지의 대량소비에 의한 공기오염문제 등이 있다.

이러한 토양ㆍ수질오염문제와 관련하여 농업분야에서도 자유로운 입장만은 아니며, 생산의 효율성이 우선시되면서 집약적 농업이 추진된 결과 농약ㆍ화학비료의 과다한 투하 및 가축분뇨의 부적절한 관리로 인하여 토양ㆍ수질오염문제가 야기되었기 때문이다.

그리고, 폐기물의 처리와 관련하여 폐기물을 소각이나 건조하는 경우에 폐기물에 직접적인 화염을 가하거나 스팀 등을 가하는 경우에 폐기물의 적재량, 밀도, 수분 함유량, 소각로 크기, 가열온도 등과 같은 여러 요인으로 인해 완전연소나 완전건조가 실질적으로 불가능하고, 불완전 연소나 건조에 따른 악취, 그을음, 먼지, 대기오염 공해배출가스 등이 다량 발생하는 문제점이 있다.

예를 들면, 가축분뇨, 음식물 쓰레기, 오폐수 슬러지 등의 유기성 폐기물은 탈수 후 소각, 매립 등의 방법으로 처분되며, 일부는 재활용하고 있으나, 대부분 해양에 배출한다.

그러나, 최근 해양오염 방지를 위해 해양배출이 금지되었고, 소각의 경우에는 막대한 시설 투자가 필요함은 물론 주변 거주민들의 민원이 극심하며, 혐기성 소화를 통한 바이오가스 생산의 경우 에너지 효율면에서 효과가 크지 않고 소화폐액의 처리 문제가 잔존한다.

따라서, 근래에는 유기성 폐기물을 건조하여 재생 에너지 자원으로 활용하기 위한 건조 방법이 주목받고 있으며, 이렇게 유기성 폐기물을 건조하여 함수율을 저감시키면 3,000∼4,000 kcal/kg 이상의 발열량을 가지는 우수한 고형 연료를 얻을 수 있다.

보통 유기성 폐기물을 건조시키는 설비로는 열풍 및 스팀을 이용하는 직접 및 간접 건조방식의 건조기, 마이크로파 등을 이용하는 전자기파 건조방식의 건조기 등이 있다.

그런데, 건조과정에서 증발되는 수분을 제거하기 위해서는 반드시 공기흐름이 있어야 하며, 이로 인해 건조 시에는 필연적으로 다량의 수분과 유분을 함유하는 고강도의 응축가스, 즉 고강도의 악취가스가 발생하게 되는 등 대기오염을 초래하는 문제점이 있다.

이러한 점을 고려하여 건조과정에서 외부로 방출되는 악취 성분을 제거하기 위한 방법으로는 습식세정탑, 활성탄흡착탑, 바이오필터 설비 등의 별도의 악취제거시설을 설치하고, 건조기에서 배출된 악취가스를 포집하여 악취 성분을 제거한 후, 대기 중으로 방출하는 방법 등이 있다.

또한, 한국 공개특허 10-2006-0064141호에서는 하수슬러지를 열분해 처리함에 있어서 저장 및 건조과정에서 발생하는 악취를 미생물탈취탑으로 제거하는 기술을 제시하고 있다.

또한, 한국 공개특허 10-2002-0014975호에서는 음식물 쓰레기 건조 중에 발생한 악취가스를 탈취탱크로 이송하여 악취를 제거하는 기술을 제시하고 있다.

위와 같이, 종래에는 유기성 폐기물 건조 중에 발생한 악취가스를 처리하기 위해서는 반드시 별도의 악취제거시설을 갖추어야만 하므로, 설비 설치를 위한 넓은 장소가 필요하고, 설치와 운영에 고비용이 소모되는 문제점이 있고, 특히 건조기로부터 발생되는 악취가스 중 고온의 스팀과 함께 섞어 있는 고농도의 유분(油分)의 경우 완전 제거가 어려워 처리 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

한국 공개특허 10-2015-0048438호 한국 공개특허 10-2015-0027968호 한국 공개특허 10-2006-0064141호 한국 공개특허 10-2002-0014975호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유기성 폐기물 건조과정에서 발생하는 응축가스의 배출라인, 즉 응축가스의 배출라인 상에 응축가스 냉각탑, 응축가스 정제탑, 탈취 연소 보일러 등과 같은 전처리 설비를 배치하여, 응축가스에 포함되어 있는 고농도의 유분(油分) 등을 완전히 제거할 수 있는 새로운 형태의 응축가스 처리 설비를 구현함으로써, 건조과정에서 발생한 악취 성분이 외부로 배출되는 것을 완전히 차단하여 대기오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있으며, 처리 효율의 향상과 더불어 경제적으로 설비를 운용할 수 있는 유기성 폐기물 건조 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 유기성 폐기물 건조 시스템은 다음과 같은 특징이 있다.

상기 유기성 폐기물 건조 시스템은 유기성 폐기물을 공급하는 공급부와, 유기성 폐기물을 건조하는 건조기와, 건조기에 열원을 공급하는 보일러와, 건조기에서 배출되는 응축가스 속의 입자형 유기형 폐기물을 분리하는 사이클론과, 건조기에서 배출되는 응축가스를 응축하는 응축기와, 건조 폐기물을 배출하는 배출부를 포함하는 한편, 특히 상기 건조기의 응축가스 배출라인 상에 설치되고 응축가스가 통과하는 냉각트랩을 이용하여 응축가스 속의 유분을 제거하는 응축가스 냉각탑을 더 포함하는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 건조기의 응축가스 배출라인 상에 설치되고 응축가스가 통과하는 적어도 1개 이상의 필터를 이용하여 응축가스 속의 유분을 제거하는 응축가스 정제탑을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 응축가스 냉각탑과 응축가스 정제탑은 서로 앞쪽과 뒷쪽에 차례로 연결되므로서, 응축가스 속의 유분이 두 차례에 걸쳐 제거될 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 상기 응축가스 냉각탑 및/또는 응축가스 정제탑은 사이클론과 응축기 사이 구간의 응축가스 배출라인 상에 설치될 수 있다.

또한, 상기 응축가스 냉각탑은 내부에 냉각매체가 흐르는 냉각트랩을 가지는 냉각탑 본체와, 상기 냉각탑 본체의 내부에 나란하게 배치되는 복수 개의 관 부재로서 각각의 상단부를 통해 응축가스를 유입하고 배출시키며 각각의 하단부는 냉각탑 본체의 내부 아래쪽 공간부를 매개로 하여 서로 연통되는 응축가스 유입관 및 응축가스 배출관을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

이러한 응축가스 냉각탑의 응축가스 유입관과 응축가스 배출관은 수직으로 나란하게 연접 배치되는 동시에 각 하단부를 통해 냉각탑 본체의 공간부와 통하는 구조로 설치되므로서, 응축가스 유입관을 따라 아래로 내려온 응축가스가 공간부를 경유한 후에 응축가스 배출관을 따라 위로 올라가는 "U"자형의 응축가스 흐름경로가 조성될 수 있다.

이와 같은 응축가스 냉각탑의 냉각트랩은 냉각탑 본체의 내부 공간 중 응축가스 유입관 및 응축가스 배출관이 차지하는 공간을 제외한 나머지 전체 공간으로 조성되는 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 응축가스 정제탑은 하단의 응축가스 유입구와 상단의 응축가스 배출구를 가지는 정제탑 본체와, 상기 정제탑 본체의 내부에 설치되어 응축가스 속의 유분을 제거하는 필터를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

이때의 필터는 활성탄 필터와 제올라이트 필터를 상하 적층 배치한 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 응축가스 정제탑의 정제탑 본체의 둘레부에는 스팀 입구와 스팀 출구를 가지는 스팀 자켓이 설치될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 유기성 폐기물 건조 시스템은 응축기로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기로부터 배출되는 응축가스를 연소시킨 후, 연소된 연소공기를 를 보일러로 보내 연소용 공기로 활용할 수 있도록 하는 탈취 연소 보일러를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 유기성 폐기물 건조 시스템은 응축기로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기로부터 배출되는 응축수를 저장한 후, 저장된 응축수를 응축기에 냉각수를 공급하는 냉각탑에 보내 보충수로 활용할 수 있도록 하는 응축수 저류조를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 유기성 폐기물 건조 시스템은 응축기로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기로부터 배출되는 응축가스를 이용하여 유기성 폐기물을 건조 및 냉각하는 건조/냉각기를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 유기성 폐기물 건조 시스템은 응축기로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기로부터 배출되는 응축가스를 이용하여 유기성 폐기물을 건조한 후 배출하는 배출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 유기성 폐기물 건조 시스템은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 건조기 후단측으로 배치되는 응축가스 냉각탑과 응축가스 정제탑, 그리고 탈취 연소 보일러를 이용하여 응축가스 속에 섞여있는 고농도의 유분(油分) 등을 분리 및 정제함과 더불어 악취를 소각 처리하는 등 완전히 제거함으로써, 건조과정에서 발생한 악취 성분이 외부로 배출되는 것을 완전히 차단할 수 있고, 따라서 악취발생 문제 및 대기오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 응축가스 냉각탑을 이용한 1차 분리 및 응축가스 정제탑을 이용한 2차 포집 방식을 적용함으로써, 유분이나 악취 등의 오염원 처리 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

셋째, 응축가스 처리과정에서 발생하는 응축수를 냉각탑의 보충수로 활용할 수 있고, 전처리과정을 거친 응축가스를 건조/냉각기로 도입하여 활용할 수 있는 장점이 있다.

넷째, 종전과 같은 악취가스 처리를 위한 대규모 설비를 배제할 수 있으므로, 전체적인 시스템을 효율적으로 운용할 수 있을 뿐만 아니라 운용 비용을 절감할 수 있고, 전처리과정을 거친 응축가스의 재활용에 따른 에너지 효율을 높일 수 있으며, 공간 확보에 따른 공장 레이아웃 설계에 유리한 점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 전체 레이아웃을 나타내는 공정도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축가스 냉각탑을 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축가스 정제탑을 나타내는 정면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 전체 레이아웃을 나타내는 공정도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 유기성 폐기물 건조 시스템은 디스크 타입의 건조기를 채택하여 함수율 80% 이상의 유기성 폐기물, 예를 들면 음식물 쓰레기나 슬러지 등과 같은 유기성 폐기물을 함수율 10% 이하로 건조시킴으로써 에너지 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 한편, 특히 응축가스(배기가스) 중의 유분 등을 효율적으로 처리하는 방식을 채택하여 대기 중으로 배출되는 응축가스의 양을 줄일 수 있는 동시에 악취의 발생을 완전히 배제함으로써 대기오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 시스템으로 이루어진다.

이를 위하여, 상기 유기성 폐기물 건조 시스템은 유기성 폐기물을 공급하는 공급부(10), 유기성 폐기물을 건조하는 디스크 타입의 건조기(11), 건조기(11)에 열원을 공급하는 보일러(12), 건조기(11)에서 배출되는 응축가스 속의 입자형 유기형 폐기물을 분리하는 사이클론(13), 건조기(11)에서 배출되는 응축가스를 응축하는 응축기(14), 건조 폐기물을 배출하는 배출부(15) 등을 포함한다.

여기서, 상기 건조기, 보일러, 사이클론, 응축기 등과 같은 설비의 구조나 운전방식 등은 기존 유기성 폐기물 건조 시스템에서 채택하고 있는 설비들과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이러한 유기성 폐기물 건조 시스템에서 유기성 폐기물이 처리되는 기본적인 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.

① 공급부(10)에서는 폐기물 반입장으로부터 반입되는 유기성 폐기물이 투입 호퍼(34)에 투입되고, 투입 호퍼(34)에서 배출되는 유기성 폐기물이 파쇄 선별기(35)를 거친 후에 건조기(11)로 공급되는 공정이 이루어진다.

② 건조기(11)에서는 초기 함수율이 80% 이상인 유기성 폐기물이 보일러(12)에서 제공되는 스팀 및 디스크에 의해 직ㆍ간접식으로 가열되어 최종 함수율 10% 이하로 건조되는 공정이 이루어진다.

③ 보일러(12)에서는 건조기(11) 내에서의 유기성 폐기물 건조를 위한 스팀 등의 열원이 건조기(11)측에 공급되는 공정이 이루어진다.

④ 사이클론(13)에서는 건조기(11)로부터 연장되는 배출라인(36)을 통해 보내지는 응축가스, 예를 들면 유분, 유기성 폐기물 입자 등을 포함하는 약 100℃ 정도의 응축가스가 선회 작용을 일으키게 되고, 이에 따라 응축가스 속에 포함되어 있는 입자상의 유기성 폐기물이 아래로, 고온습가스인 응축가스는 위로 각각 분리되는 공정이 이루어진다.

⑤ 응축기(14)에서는 배출라인(36)을 통해 배출되는 응축가스가 냉각수와의 열교환에 의해 응축되어 응축수로 생성되는 공정이 이루어진다.

이를 위하여, 상기 응축기(14)의 상측 및 하측과 냉각탑(31) 사이에는 펌프(57) 등을 포함하는 냉각수 순환라인(37)이 연결된다.

⑥ 배출부(15)에서는 건조기(11)에서 배출되는 건조 유기성 폐기물이 저장 호퍼(38)에 투입되고, 저장 호퍼(38)로부터 배출되는 건조 유기성 폐기물이 트럭 등으로 반출되어 자원화로 활용되는 공정이 이루어진다.

한편, 건조 유기성 폐기물의 배출 진행을 위한 건조기(11)와 배출부(15) 사이의 폐기물 라인(39) 상에는 건조/냉각기(33), 진동 선별기(40), 분쇄기(41)가 차례로 설치되므로서, 건조기(11)를 빠져나온 건조 유기성 폐기물은 후처리(後處理) 건조 과정을 거친 다음, 계속해서 선별 및 분쇄 과정을 거친 후에 배출부(15)의 저장 호퍼(38)로 공급될 수 있다.

특히, 본 발명에서는 유기성 폐기물 건조과정에서 발생하는 응축가스에 포함되어 있는 고농도의 유분(油分) 등을 완전히 제거하여 악취 성분이 대기 중으로 방출되는 것을 완전히 차단할 수 있고, 또 악취 성분이 제거된 응축가스를 유용하게 활용할 수 있는 수단과 운전방식을 제공한다.

이를 위하여, 상기 건조기(11)로부터 연장되는 응축가스 배출라인(36) 상의 소정의 구간, 예를 들면 사이클론(13)과 응축기(14) 사이에 연결되는 배출라인(36) 구간에는 응축가스에 함유되어 있는 유분을 냉각 제거 또는 흡착 제거하는 역할을 하는 응축가스 냉각탑(17) 또는 응축가스 정제탑(19)이 설치될 수 있거나, 또는 응축가스 냉각탑(17)과 응축가스 정제탑(19)이 서로 앞쪽과 뒷쪽에 차례로 연결되는 구조로 설치될 수 있다.

이렇게 응축가스 냉각탑(17)과 응축가스 정제탑(19)이 앞쪽과 뒷쪽에 차례로 연결 설치되는 경우에는 각각 냉각트랩(16)과 필터(18)에 의해 응축가스 속의 유분이 두 차례에 걸쳐 제거될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 건조기(11)로부터 배출되는 응축가스는 사이클론(13)→응축가스 냉각탑(17)→응축가스 정제탑(19)→응축기(14)를 차례로 경유하게 되고, 이에 따라 상기 응축가스 냉각탑(17)을 거치는 동안 고농도의 응축가스가 저농도의 응축가스로 바뀌게 됨과 더불어 상기 응축가스 정제탑(19)에서는 저농도 응축가스에 대한 필터링이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 응축가스 정제탑(19)으로 고농도의 응축가스가 직접 도입되는 경우 필터의 여과성능에 부하가 발생할 수도 있으므로, 응축가스 정제탑(19)의 앞선 위치에 완충 역할의 응축가스 냉각탑(17)을 두어 응축가스의 농도를 낮추어 주고, 이렇게 농도를 낮춘 응축가스를 응축가스 정제탑(19)으로 유입되게 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 응축가스 냉각탑(17)과 응축가스 정제탑(19)의 구조와 운전방식에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축가스 냉각탑을 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 응축가스 냉각탑(17)은 건조기(11)로부터 배출되는 응축가스, 즉 사이클론(13)을 경유한 후에 배출라인(36)을 따라 진행되는 응축가스를 냉각시켜서 고농도의 응축가스 속에 포함되어 있는 유분 등을 1차 제거함으로써 저농도의 응축가스로 전환시켜주는 역할을 하게 된다.

이를 위하여, 상기 응축가스 냉각탑(17)은 수직의 원통형 탑 구조로 이루어진 냉각탑 본체(20)를 포함하며, 상기 냉각탑 본체(20)는 3개 정도의 다리를 포함하는 구조로 되어 있는 냉각탑 프레임(48)에 의해 수직자세로 지지되는 구조로 설치된다.

이러한 냉각탑 본체(20)의 내부에는 복수 개의 관 부재, 예를 들면 2개의 원통형 관으로 이루어진 응축가스 유입관(22)과 응축가스 배출관(23)이 나란하게 연접되면서 수직 배치되는 구조로 설치된다.

이때, 상기 응축가스 유입관(22)의 상단 입구는 배출라인(36)을 통해 사이클론(13)의 배출측과 연결되고, 상기 응축가스 배출관(23)의 상단 출구는 응축가스 정제탑(19)에 있는 하단의 응축가스 유입구(24)와 연결된다.

그리고, 상기 응축가스 유입관(22)과 응축가스 배출관(23)의 각 하단부는 냉각탑 본체(20)의 내부 아래쪽에 조성되는 공간부(21)와 통하게 된다.

이에 따라, 배출라인(36)과 연결되는 상단 입구측을 통해 응축가스 유입관(22) 내로 들어온 응축가스는 응축가스 유입관(22)을 따라 아래로 내려온 후, 공간부(21)를 경유한 다음에 응축가스 배출관(23)의 하단을 통해 응축가스 배출관(23) 내로 들어오게 되고, 이렇게 들어온 응축가스는 응축가스 배출관(23)을 따라 위로 올라간 후에 상단 출구측을 통해 배출라인(36)으로 배출되므로서, "U"자형의 응축가스 흐름경로가 이루어지게 된다.

특히, 상기 냉각탑 본체(20)에는 응축가스 냉각을 위한 냉각매체의 흐름 경로를 제공하는 냉각트랩(16)이 구비된다.

예를 들면, 상기 냉각탑 본체(20)의 내부에는 응축수 유입관(22)과 응축수 배출관(23)이 차지하는 공간을 제외한 나머지 전체 공간으로 이루어진 냉각트랩(16)이 형성되고, 이때의 냉각트랩(16)의 상단부(냉각탑 본체 상단부)는 외부와 차단됨과 더불어 하단부는 격판에 의해 냉각탑 본체(20)의 공간부(21)와 차단된다.

그리고, 상기 냉각탑 본체(20)의 상단부 측면과 하단부 측면에는 각각 냉각매체, 예를 들면 냉각수의 출입을 위한 냉각수 입구(53)와 냉각수 출구(54)가 각각 형성되어 내부의 냉각트랩(16)과 통하게 된다.

이에 따라, 상기 냉각수 입구(53)를 통해 냉각트랩(16)의 내부로 들어온 냉각수는 응축가스 유입관(22)과 응측가스 배출관(23)의 주변을 흐르면서 관벽을 통한 열전도 작용을 통해 응축수 유입관(22)과 응축수 배출관(23)의 내부를 흐르는 응축가스를 냉각시켜줄 수 있게 되고, 그 결과 응축가스 속의 유분 등이 냉각됨과 더불어 그 무게에 의해 공간부(21)의 바닥쪽으로 떨어지면서 분리될 수 있게 된다.

즉, 상기 응축가스 냉각탑(17)으로 유입되는 유분 등을 포함하는 응축가스는 응축가스 유입관(22)과 응축가스 배출관(23)이 만드는 수직의 긴 경로를 거치는 동안에 냉각수에 의해 충분히 냉각된 후, 응축가스로부터 분리됨과 더불어 아래로 떨어져 모이게 된다.

또한, 상기 냉각탑 본체(20)의 하단부에는 냉각탑 드레인(50)이 설치되고, 냉각탑 본체(20)의 하부에는 작업자가 끌고 다닐 수 있는 수집 카트(52)가 배치된다.

이에 따라, 상기 냉각탑 본체(20)의 공간부(21) 내에 일정량의 유분 등이 수집되면, 이렇게 수집된 유분 등은 냉각탑 드레인(50)의 오픈 시 그 아래쪽의 수집 카트(52)로 수거되고, 계속해서 외부로 배출 처리될 수 있게 된다.

여기서, 상기 응축가스 유입관(22)의 상단 입구를 통해 들어오는 응축가스의 온도는 약 100℃ 정도이며, 냉각에 의한 유분 등이 제거된 후에 응축가스 배출관(23)의 상단 출구를 통해 빠져나가는 응축가스의 온도는 약 90℃ 정도가 된다.

이렇게 후술하는 응축가스 정제탑(19)에서 필터에 의한 유분 등을 제거하기에 앞서, 응축가스 냉각탑(17)에서 응축가스 속에 포함되어 있는 유분 등을 1차 제거하여 고농도의 응축가스를 저농도의 응축가스로 만들어준 다음에 응축가스 정제탑(19)으로 보내줌으로써, 응축가스 정제탑(19)에서의 필터가 받는 부하를 줄일 수 있음은 물론 그 결과 필터 수명 연장과 더불어 필터에 의한 필터링 성능 및 효율을 한층 높일 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축가스 정제탑을 나타내는 정면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 응축가스 정제탑(19)는 응축가스 냉각탑(17)에 의해 유분 등이 1차 제거된 상태의 응축가스를 2차 제거한 후에 응축기(14)로 보내는 역할을 하게 된다.

이를 위하여, 상기 응축가스 정제탑(19)은 하단부의 측면에 응축가스 유입구(24)와 상단부에 응축가스 배출구(25)를 가지면서 수직의 원통형 탑 구조로 이루어진 정제탑 본체(26)를 포함하며, 상기 정제탑 본체(26)는 3개 정도의 다리를 포함하는 구조로 되어 있는 정제탑 프레임(49)에 의해 수직자세로 지지되는 구조로 설치된다.

이때, 상기 응축가스 유입구(24)는 배출라인(36)을 통해 응축가스 냉각탑(17)에 있는 응축가스 배출관(23)과 연결되고, 상기 응축가스 배출구(25)는 배출라인(36)을 통해 응축기(14)에 있는 하단 입구와 연결된다.

이러한 정제탑 본체(26)의 하단부에는 정제탑 드레인(51)이 설치되어 있으며, 이때의 정제탑 드레인(51)의 오픈 조작을 통해 정제탑 본체(26)의 호퍼형 하단부에 수집된 유분 등을 수거 처리할 수 있게 된다.

특히, 상기 정제탑 본체(26)의 내부에는 응축가스 속의 유분을 제거하는 역할의 필터(18)가 설치된다.

여기서, 상기 필터(18)는 여러 종류와 기능을 가지는 것들을 조합한 형태를 적용할 수 있으며, 예를 들면 하부에는 2개층 정도의 적층 구조로 제올라이트 필터(18b)를 배치하고, 연이어 상부에는 2개층 정도의 적층 구조로 활성탄 필터(18a)를 배치하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 정제탑 본체(26)의 응축가스 유입구(24)를 통해 본체 내부로 유입된 응축가스는 복수의 필터층, 즉 제올라이트 필터(18b)와 활성탄 필터(18a)를 거치게 되고, 이렇게 필터층을 거치는 동안에 응축가스 속에 포함되어 있는 유분 등이 흡착 제거되며, 계속해서 유분 등이 완전히 흡착 제거된 응축가스는 윗쪽으로 진행한 후에 상단측의 응축가스 배출구(25)를 빠져나가 응축기(14)로 보내지게 된다.

여기서, 상기 정제탑 본체(26)의 응축가스 유입구(24)를 통해 들어오는 응축가스의 온도는 약 90℃ 정도이며, 필터링 과정에 의해 유분 등이 제거된 후에 응축가스 배출구(25)를 통해 빠져나가는 응축가스의 온도 또한 약 90℃ 정도가 된다.

그리고, 상기 복수의 필터층에 의한 유분 등의 제거가 이루어지는 동안에 응축가스 속의 수분 등을 증발시켜서 유분의 흡착 효과를 한층 향상시키기 위한 수단으로 스팁 자켓(29)이 구비된다.

즉, 상기 응축가스 정제탑(19)의 정제탑 본체(26)의 둘레부에는 상단의 스팀 입구(27)와 하단의 스팀 출구(28)를 가지는 스팀 자켓(29)이 설치되고, 이때의 스팀 입구(27)는 보일러(12)와 건조기(11) 사이에 연결되는 스팀 라인(47)의 일측에서 분기된 입구측 스팀 라인(55)이 연결되며, 상기 스팀 출구(28)는 배출측 스팀 라인(56)에 의해 보일러(12)측으로 연결된다.

이에 따라, 상기 입구측 스팀 라인(55)을 통해 스팀 자켓(29)의 내부로 유입된 약 100℃ 정도의 온도를 가지는 스팀은 스팀 자켓(29)의 내부를 순환하면서 필터층의 둘레부를 가열하게 되고, 결국 이러한 스팀 가열작용에 의해 필터층의 활성화는 물론 필터층을 거치는 응축가스의 온도 또한 상승되면서 응축가스 속의 물 등이 증발할 수 있게 되므로서, 상기 필터층에 의한 유분 등의 흡착 및 탈취 효과가 향상될 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 응축가스 냉각탑(17)에 의한 냉각 과정과 응축가스 정제탑(19)에 의한 흡착 과정, 그리고 응축기(14)에 의한 응축 과정을 거쳐 배출되는 응축가스 속에 남아 있는 악취를 완전히 제거하고, 또 이러한 응축가스를 건조 등에 활용하는 등의 기능을 포함하는 시스템을 제공한다.

이를 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 보일러(12)의 일측에는 응측기로부터의 응축가스를 연소시키기 위한 탈취 연소 보일러(30)가 마련되는 한편, 상기 응축기(14)의 상단 배출측으로부터 응축가스 배출라인(42)이 연장됨과 더불어 이때의 응축가스 배출라인(42)에는 블로워(45)가 설치되고, 이렇게 연장되는 응축가스 배출라인(42)은 탈취 연소 보일러(30)에 연결된다.

그리고, 상기 탈취 연소 보일러(30)와 보일러(12)는 덕트(46)에 의해 서로 연결되어 탈취 연소 보일러(30)측에서 배출되는 연소가스 또는 연소열이 보일러(12)측에 제공될 수 있게 된다.

여기서, 상기 응축기(14)로부터 배출되는 응축가스는 약 60℃ 정도의 온도를 가질 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 응축기(14)에서 배출되는 응축가스, 예를 들면 악취 등을 함유하고 있는 응축가스는 응축가스 배출라인(42)을 경유하여 탈취 연소 보일러(30)로 보내지게 되고, 계속해서 이렇게 보내진 응축가스를 탈취 연소 보일러(30)의 가동 시 800℃ 이상의 고열로 태움으로써, 악취가스가 고열에서 연소되면서 외부 배출을 최소화할 수 있고 대기오염을 저감시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 탈취 연소 보일러(30)에서 연소된 가스 및 열원은 덕트(46)를 통해 보일러(12)의 열원으로 제공함으로써, 에너지 절감 측면에서도 유리한 점이 있다.

그리고, 상기 응축기(14)에서 배출되는 응축가스, 즉 유분 등이 제거되어 정화된 응축가스는 설비의 각 공정에 유용하게 활용될 수 있게 된다.

일 예로서, 상기 응축기(14)로부터 연장되는 응축수 배출라인(42)에서 분기되는 하나의 배출라인은 건조기 후단에서 유기성 폐기물을 한차례 더 냉각 및 건조처리하는 역할의 건조/냉각기(33)에 연결된다.

이에 따라, 상기 건조/냉각기(33)의 내부로 유입되는 유기성 폐기물은 응축가스 배출라인(42)에서 공급되는 응축가스에 의해 건조 및 냉각 처리된 후에 진동선별기(40)로 보내지게 된다.

다른 예로서, 상기 응축기(14)로부터 연장되는 응축가스 배출라인(42)에서 분기되는 또 하나의 배출라인은 건조된 유기성 폐기물을 외부로 반출처리하는 배출부(15)의 저장호퍼(38)에 연결된다.

이에 따라, 상기 배출부(15)의 저장호퍼(38) 내부에 투입되는 유기성 폐기물은 응축가스 배출라인(42)으로부터 공급되는 응축가스에 의해 최종적으로 건조된 후에 외부로 반출될 수 있게 된다.

한편, 상기 응축기(14)에 냉각수를 공급하기 위한 수단으로 냉각탑(31)이 마련되고, 이러한 응축기(14)와 냉각탑(31) 사이에는 냉각수 순환라인(37)이 연결되는 동시에 상기 냉각수 순환라인(37) 상에는 냉각수 펌핑을 위한 펌프(57)가 설치된다.

이에 따라, 상기 펌프(57)의 가동 시 냉각탑(31) 내의 냉각수는 냉각수 순환라인(37)을 통해 응축기(14)의 상측으로 들어간 후에 응축기 내부를 경유한 다음, 응축기(14)의 하측으로 통해 나오는 냉각수 순환작용이 일어나면서 응축가스에 대한 응축이 이루어질 수 있게 된다.

특히, 상기 응축기(14)에 의한 응축과정에서 생성되는 응축수의 재활용을 위한 수단으로 응축수 저류조(32)가 마련된다.

그리고, 상기 응축기(14)의 하부 드레인측과 상기 응축수 저류조(32)의 상측은 응축수 유입라인(43)으로 연결되는 동시에 상기 응축수 저류조(32)의 하측과 냉각탑(31) 사이에는 응축수 배출라인(44)이 연결된다.

이에 따라, 상기 응축기(14)로부터 배출되는 응축수는 응축수 저류조(32) 내에 모여진 후에 적당한 시기에 냉각탑(31)으로 공급되어 보충수로 활용될 수 있게 된다.

이와 같은 유기성 폐기물 건조 시스템의 운전상태에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 폐기물 반입장으로부터 반입되는 유기성 폐기물은 공급부(10)→파쇄 선별기(35)→건조기(11)→건조/냉각기(33)→진동 선별기(40)→분쇄기(41)→배출부(15)를 순차적으로 거치면서 건조 처리된 후에 자원화 등을 위해 외부로 반출된다.

한편, 상기 건조기(11)에서 배출되는 응축가스(고온습가스)는 사이클론(13)→응축가스 냉각탑(17)→응축가스 정제탑(19)→응축기(14)를 차례로 거치면서 입자상 유기성 폐기물 및 유분 등이 제거된다.

그리고, 상기 응축기(14)에서 배출되는 응축가스는 탈취 연소 보일러(30), 건조/냉각기(33) 및 배출부(15)로 동시에 보내져 각각 악취 제거를 위해 소각처리됨과 더불어 유기성 폐기물의 건조 시의 열원으로 활용된다.

이와 같이, 유기성 폐기물 건조과정에서 대기 중으로 방출되는 유기성 폐기물 응축가스의 처리를 위해서, 응축가스 냉각탑, 응축가스 정제탑, 탈취 연소 보일러 등과 같은 전처리 설비를 이용하여 응축가스에 포함되어 있는 고농도의 유분(油分) 등을 완전히 제거하는 새로운 응축가스 처리 방식을 구축함으로써, 유기성 폐기물 건조과정에서 발생하는 악취 성분을 완전히 제거하여 대기 환경을 개선할 수 있고, 이와 더불어 응축가스의 효과적인 활용을 통해 응축가스 처리 효율 향상은 물론 전체 설비를 경제적으로 또 효율적으로 운용할 수 있다.

10 : 공급부
11 : 건조기
12 : 보일러
13 : 사이클론
14 : 응축기
15 : 배출부
16 : 냉각트랩
17 : 응축가스 냉각탑
18 : 필터
18a : 활성탄 필터
18b : 제올라이트 필터
19 : 응축가스 정제탑
20 : 냉각탑 본체
21 : 공간부
22 : 응축가스 유입관
23 : 응축가스 배출관
24 : 응축가스 유입구
25 : 응축가스 배출구
26 : 정제탑 본체
27 : 스팀 입구
28 : 스팀 출구
29 : 스팀 자켓
30 : 탈취 연소 보일러
31 : 냉각탑
32 : 응축수 저류조
33 : 건조/냉각기
34 : 투입 호퍼
35 : 파쇄 선별기
36 : 배출라인
37 : 냉각수 순환라인
38 : 저장 호퍼
39 : 폐기물 라인
40 : 진동 선별기
41 : 분쇄기
42 : 응축가스 배출라인
43 : 응축수 유입라인
44 : 응축수 배출라인
45 : 블로워
46 : 덕트
47 : 스팀 라인
48 : 냉각탑 프레임
49 : 정제탑 프레임
50 : 냉각탑 드레인
51 : 정제탑 드레인
52 : 수집 카트
53 : 냉각수 입구
54 : 냉각수 출구
55 : 입구측 스팀 라인
56 : 출구측 스팀 라인
57 : 펌프

Claims (14)

  1. 유기성 폐기물을 건조하는 건조기(11)를 포함하는 유기성 폐기물 건조 시스템에 있어서,
    상기 건조기(11)의 응축가스 배출라인 상에서 사이클론(13)과 응축기(14) 사이 구간의 응축가스 배출라인 상에 설치되고, 응축가스가 통과하는 냉각트랩(16)을 이용하여 응축가스 속의 유분을 제거하는 응축가스 냉각탑(17);
    상기 건조기(11)의 응축가스 배출라인 상에서 사이클론(13)과 응축기(14) 사이 구간의 응축가스 배출라인 상에 설치되면서 응축가스 냉각탑(17)의 뒷쪽에 차례로 연결되고, 응축가스가 통과하는 적어도 1개 이상의 필터(18)를 이용하여 응축가스 속의 유분을 제거하는 응축가스 정제탑(19);
    을 포함하고,
    상기 응축가스 냉각탑(17)은 내부에 냉각매체가 흐르는 동시에 냉각탑 본체(20)의 내부 공간 중 응축가스 유입관(22) 및 응축가스 배출관(23)이 차지하는 공간을 제외한 나머지 전체 공간으로 조성되는 형태로 이루어지는 냉각트랩(16)을 가지는 냉각탑 본체(20)와, 상기 냉각탑 본체(20)의 내부에 수직으로 나란하게 연접 배치되는 2개의 관 부재로서 각각의 상단부를 통해 응축가스를 유입하고 배출시키며 각각의 하단부는 냉각탑 본체(20)의 내부 아래쪽 공간부(21)를 매개로 하여 서로 연통되는 응축가스 유입관(22) 및 응축가스 배출관(23)으로 이루어지되, 상기 응축가스 유입관(22)을 따라 아래로 내려온 응축가스가 공간부(21)를 경유한 후에 응축가스 배출관(23)을 따라 위로 올라가는 "U"자형의 응축가스 흐름경로가 조성되므로서, 유분을 포함하는 응축가스가 응축가스 유입관(22)과 응축가스 배출관(23)이 만드는 수직의 긴 경로를 거치는 동안에 냉각수에 의해 충분히 냉각되도록 이루어지고,
    상기 응축가스 정제탑(19)은 하단의 응축가스 유입구(24)과 상단의 응축가스 배출구(25)를 가지는 정제탑 본체(26)와, 상기 정제탑 본체(26)의 내부에 설치되어 응축가스 속의 유분을 제거하는 필터(18)와, 응축가스 정제탑(19)의 정제탑 본체(26)의 둘레부에 설치되는 동시에 스팀 입구(27)와 스팀 출구(28)를 가지면서 스팀의 가열작용을 통해 필터층을 활성화시켜주는 스팀 자켓(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템.
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  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터(18)는 활성탄 필터(18a)와 제올라이트 필터(18b)를 상하 적층 배치한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템.
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조기(11)의 응축가스 배출라인 상에 설치되는 응축기(14)로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기(14)로부터 배출되는 응축가스를 연소시킨 후, 연소된 연소공기를 를 보일러(12)로 보내 연소용 공기로 활용할 수 있도록 하는 탈취 연소 보일러(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조기(11)의 응축가스 배출라인 상에 설치되는 응축기(14)로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기(14)로부터 배출되는 응축수를 저장한 후, 저장된 응축수를 응축기(14)에 냉각수를 공급하는 냉각탑(31)에 보내 보충수로 활용할 수 있도록 하는 응축수 저류조(32)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템.
  13. 청구항 1 있어서,
    상기 건조기(11)의 응축가스 배출라인 상에 설치되는 응축기(14)로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기(14)로부터 배출되는 응축가스를 이용하여 유기성 폐기물을 건조 및 냉각하는 건조/냉각기(33)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조기(11)의 응축가스 배출라인 상에 설치되는 응축기(14)로부터 연장되는 배출라인에 연결되어 응축기(14)로부터 배출되는 응축가스를 이용하여 유기성 폐기물을 건조한 후 배출하는 배출부(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템.
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