KR101706304B1 - 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치 - Google Patents

유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 건설 현장이나 하수처리장 등에서 발생하는 무기성 및 유기성 슬러지뿐만 아니라 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제가 혼합된 흡수액과 반응시켜 생성되는 이산화탄소 포집물과 같은 슬러지를 마이크로파를 이용하여 건조할 때 세라믹 볼을 같이 투입해서 고온의 세라믹 볼이 슬러지와 접촉 건조하도록 하여 건조효율을 높일 수 있도록 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

Description

유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치{SLUDGE DRYER USING MICROWAVE AND RECYCLABLE DIELECTRIC HEATING MATERIAL}
본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 건설 현장이나 하수처리장 등에서 발생하는 무기성 및 유기성 슬러지뿐만 아니라 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제가 혼합된 흡수액과 반응시켜 생성되는 이산화탄소 포집물과 같은 슬러지를 마이크로파를 이용하여 건조할 때 세라믹 볼을 같이 투입해서 고온의 세라믹 볼이 슬러지와 접촉 건조하도록 하여 건조효율을 높일 수 있도록 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치에 관한 것이다.
슬러지를 건조하는 방식은 스팀을 이용하여 건조하는 디스크 건조방식과 열풍을 이용하여 건조하는 열풍 건조방식과 진공상태를 이용하는 진공건조방식과 열을 이용하여 건조하는 증발건조방식과 마이크로파를 이용한 마이크로파 건조방식 등이 있다.
디스크 건조방식은 건조기 내부에 다수개의 디스크 판을 장착된 내부가 비어있는 축을 설치하고, 축이 회전하면 디스크 판도 같이 회전하면서 축에 스팀을 공급하면 디스크 판에 스팀 열이 전달되어 건조기 내부에 투입된 슬러지를 고온의 디스크 판이 교반, 이송하면서 접촉 열 건조하는 기술로 소각시설 등에서 발생하는 잉여 스팀이 있는 경우에는 경제성이 우수하지만 잉여 스팀이 없어서 별도의 연료를 사용하여 스팀을 만들어 사용하면 비경제적인 설비가 되고 디스크 판에 슬러지가 붙어 떨어지지 않는 문제가 자주 발생하여 운전유지 관리에 어려움이 많은 건조방식이다.
열풍 건조방식은 연료를 연소시켜 발생하는 고온의 배기가스를 직접 건조기에 불어넣어 건조기 내부의 슬러지를 대류 건조시키는 것으로, 건조기에 투입된 슬러지가 교반되지 않으면, 표면만 건조되므로 건조기 자체가 회전하면서 슬러지를 교반, 이송하는 로터리 킬른형 건조기가 많이 사용되는데, 빠른 시간에 건조가 이루어지는 장점이 있지만, 건조기를 회전시키는데 따른 동력소요가 많고, 연료 연소 시 발생하는 배기가스 량이 많아서 건조기 발생하는 배기가스 처리설비가 커지는 단점이 있다.
진공건조 방식은 밀폐된 건조기에 슬러지를 투입한 후 외부에 설치된 진공펌프로 건조기 내부를 진공상태로 만들어 슬러지보다 비중이 가벼운 수분을 빨아내어 건조하는 방식으로, 대용량 건조기의 경우 진공펌프의 동력이 크게 늘어나서 실제 플랜트로서의 설치가 어려운 단점이 있어서 대부분 소규모 특정물질 건조에 사용된다.
증발건조는 건조기에 슬러지를 투입하고, 건조기 바닥에서 열을 가하여 슬러지의 수분을 증발시켜 건조하는 방식으로, 건조효율이 가장 떨어지는 단점이 있으며, 운전이 연속적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다.
마이크로파 건조방식은 건조기 상부에 마이크로파 발진기를 부착하고, 슬러지를 건조기에 투입한 후 1㎓ 이상의 마이크로파를 조사하면 슬러지 물질 내의 유전체 분자 내부에서 쌍극자의 회전이나 진동이 발생하며, 이때 회전이나 진동하는 쌍극자 끼리 마찰에 의한 열이 발생하게 되는데, 유전율이 높은 물질일수록 쌍극자의 운동이 활발하여 빠른 시간에 많은 열을 발생하게 되며, 슬러지 분자 자체에서 발생된 열은 주변의 수분을 증발시켜 슬러지를 건조시키게 된다.
한편 마이크로파를 이용한 건조방식은 자체발열로 물질을 건조하기 때문에 건조 시에 발생되는 배기가스는 수증기뿐이므로 배기가스 발생량이 적고, 악취도 마이크로파에 의해 일부가 분해되므로 악취농도가 낮아서 처리하기가 용이하고, 마이크로파가 조사되는 순간부터 건조가 진행되어 건조 시 필요한 건조열을 얻기 위하여 30분 정도의 사전 예열시간이 필요한 타 건조 방식보다 건조시간이 단축되는 장점이 많아서 마이크로파를 이용한 건조방식에는 많은 새로운 기술이 개시되어 있다.
일례로, 유전율이 높은 유전체인 알루미늄 또는 지르코늄 또는 탄소가 단일 또는 혼합되어 규소와 결합시켜 제조된 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO2) 등을 통칭하는 세라믹인 유전 발열체에 마이크로파를 조사하여 열을 발생시키는 기술이 개발되었다.
이러한 유전 발열체와 마이크로파를 이용한 건조장치에 대한 선행기술은 국내 등록특허공보 10-1408327호(유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치), 10-1059516호(마이크로파 및 고온발열체의 융합공정을 이용한 오염토양 정화시스템), 국내 공개특허공보 10-2014-0080126호(마이크로파 조사 및 초고온발열체 기반 신 고도산화 수처리 장치), 국내 공개실용신안공보 20-2009-0007259호(마이크로웨이브 누설 방지 및 고온발열체를 이용한 연속식마이크로웨이브 건조 장치) 등이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래 기술들은 마이크로파 건조기 내부에 유전 발열체를 고정상으로 설치하기 때문에 건조 대상인 슬러지와의 접촉면적이 상대적으로 낮아 건조효율이 낮아지는 문제점이 있다.
(선행기술 1) 국내 등록특허공보 10-1408327호 (선행기술 2) 국내 등록특허공보 10-1059516호 (선행기술 3) 국내 공개특허공보 10-2014-0080126호 (선행기술 4) 국내 공개실용신안공보 20-2009-0007259호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건설 현장이나 하수처리장 등에서 발생하는 무기성 및 유기성 슬러지뿐만 아니라 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제가 혼합된 흡수액과 반응시켜 생성되는 이산화탄소 포집물과 같은 슬러지를 마이크로파를 이용하여 건조할 때, 세라믹 볼을 같이 투입해서 고온의 세라믹 볼이 슬러지와 접촉 건조하도록 하여 건조효율을 높일 수 있도록 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 건조된 슬러지와 같이 배출되는 세라믹 볼을 선별기로 선별한 후 건조기로 재투입하여 연속 순환되도록 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 내부에 세리믹 볼이 충진되고, 상부에 도파관이 부착된 다수개의 마이크로파 발생기가 구비된 공기 가열기를 이용하여 가열된 캐리어 공기를 건조기에 투입시켜 건조효율을 더욱 높일 수 있도록 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 건조기에서 건조 시 발생하는 배기가스 내의 수증기를 수냉 충돌판에서 수분을 제거한 후, 잔류 악취를 활성탄 흡착탑에서 제거해서 배출기준에 부합한 배기가스만을 배출하도록 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
슬러지의 건조장치에 있어서, 슬러지를 투입시키는 슬러지 투입부와; 내부로 투입된 볼 형태의 유전 발열체와 상기 슬러지 투입부를 통해 내부로 투입된 슬러지를 교반시키면서 이동시킬 시 마이크로파를 조사하여 상기 유전 발열체를 가열시킴과 동시에 슬러지를 건조시키고, 건조된 슬러지와 상기 유전 발열체를 배출시키며, 슬러지의 건조시 발생되는 배기가스를 배출하는 건조 설비부와; 상기 건조 설비부에서 배출되는 건조된 슬러지와 상기 유전 발열체를 분리시켜 상기 유전 발열체를 상기 건조 설비부로 재투입시키고, 건조된 슬러지를 저장하는 순환 설비부; 및 상기 건조 설비부에서 배출되는 배기가스의 수분과 악취를 제거하여 대기로 배출시키는 배기가스 처리 설비부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치는 상기 건조 설비부 내로 고온의 캐리어 공기를 주입시키는 캐리어 공기 공급 설비부를 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 슬러지 투입부는 슬러지를 상기 건조 설비부에 투입시키는 투입 컨베이어이다.
여기에서 또, 상기 건조 설비부는 일측 상부에 투입구가 형성되고, 타측 하부에 배출구가 형성되며, 타측 상부에 제 1배기구가 형성되고, 길이 방향으로 스크류가 구비되며, 상기 투입구 및 배출구에 각각 슬라이드 게이트가 구비되고, 내부에 온도 측정기를 구비하는 건조기와; 상기 건조기의 상부에 복수개가 설치되어 도파관을 통해 상기 건조기 내부로 마이크로파를 조사하는 제 1마이크로파 발생기를 포함한다.
여기에서 또, 상기 건조기는 상기 캐리어 공기 공급 설비부로부터 공급되는 고온의 캐리어 공기가 내부로 유입되도록 일측 측면에 제 1급기구가 형성된다.
여기에서 또, 상기 순환 설비부는 상기 건조 설비부에서 배출되는 건조된 슬러지와 상기 유전 발열체를 상호 분리시키는 진동 스크린과; 상기 진동 스크린에서 분리된 상기 유전 발열체를 상기 건조 설비부로 순환시키는 순환 컨베이어; 및 상기 진동 스크린에서 낙하되는 건조된 슬러지를 보관하고, 내부에 수분 측정기가 구비되는 저장 탱크를 포함한다.
여기에서 또, 상기 배기가스 처리 설비부는 상기 건조 설비부에서 배출되는 배기가스를 물로 냉각시켜 응축시키도록 복수의 수냉 충돌판이 내부에 구비되는 응축기와; 상기 응축기에서 수분이 제거된 배기가스를 배출시키는 제 1송풍기; 및 상기 제 1송풍기에서 배기되는 배기가스의 악취 및 휘발물질을 흡착 제거하여 배기가스를 대기로 방출하는 활성탄 흡착탑을 포함한다.
여기에서 또, 상기 캐리어 공기 공급 설비부는 함체 형태로 형성되어 내부의 상기 유전 발열체가 망에 의해 하부에서 이격 설치되고, 일측에서 상기 망의 하단에 형성되는 제 2급기구가 형성되고, 타측 상단에 상기 건조기의 제 1급기구와 연결되는 제 2배기구가 형성되는 공기 가열기와; 상기 공기 가열기의 상부에 복수개가 설치되어 도파관을 통해 상기 공기 가열기 내부로 마이크로파를 조사하여 상기 유전 발열체를 가열시키는 제 2마이크로파 발생기; 및 상기 공기 가열기의 제 2급기구에 설치되어 상기 공기 가열기 내부로 공기를 주입시키는 제 2송풍기를 포함한다.
여기에서 또, 상기 슬러지는 건설 현장이나 하수처리장에서 발생하는 무기성 또는 유기성 슬러지와, 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제가 혼합된 흡수액과 반응시켜 생성되는 이산화탄소 포집물이다.
여기에서 또, 상기 유전 발열체는 알루미늄 또는 지르코늄 또는 탄소가 단일 또는 혼합되어 규소와 결합시켜 제조된 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO2)로써 마이크로파를 조사하면 고온의 환경을 조성하는 고유전율 세라믹 물질이다.
여기에서 또, 상기 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치는 상기 건조기의 온도 측정기를 통해 내부 온도와, 상기 저장 탱크의 수분 측정기를 통해 슬러지의 함수율을 실시간으로 측정하여 상기 건조기의 스크류의 회전 속도, 상기 제 1마이크로파 발생기 또는 제 2마이크로파 발생기의 마이크로파의 세기 및 상기 제 2송풍기의 송풍량을 조절한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 오니 건조장치에 따르면, 건조기에 3개의 다른 형태의 열에너지를 동시에 부과하여 짧은 건조시간에 빠른 건조를 수행할 수 있기 때문에 건조기를 소형화시킬 수 있고, 건조된 슬러지와 같이 배출되어 건조효율을 높이는 세라믹 볼을 회수하여 재사용함으로써 경제적인 운영이 가능하며, 마이크로파를 이용하여 슬러지의 자체 발열로 건조하여 발생되는 배기가스 량이 적어 배기가스 처리설비가 소형화되며, 배기가스 중에 수증기를 수냉 충돌판에서 응축시켜 1차 제거하여 후단의 활성탄 흡착탑에서 활성탄의 수분응축에 의한 성능 저하를 방지하여 악취처리 효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 건조된 슬러지가 재활용 등의 목적에 부합하는 수준으로 건조되는데, 건설 슬러지의 경우는 건설폐기물의 재활용 혹은 매립의 수분 함량 요건충족으로 순환골재로의 재활용 또는 처분이 가능하고, 하수처리장에서 배출되는 유기성 슬러지는 해양투기가 금지된 바 수분함량을 최소화하여 재활용 또는 처분이 가능할 수 있고, 이산화탄소 포집물 슬러지는 다량의 수분을 함유하고 있는 탄산칼슘 슬러리인데 본 발명에 의한 건조에 의하여 고순도의 탄산칼슘으로 정제되어 제품으로의 활용가치 및 탄소배출권과 연계한 이산화탄소 저장물질로의 기능성을 제고할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면 건설 슬러지와 이산화탄소 포집물 슬러지를 혼합하여 건조할 경우 매립지의 복토재 또는 성토재로서 순환골재로의 활용이 가능하며, 이 또한 상기 탄소배출권과 연계한 이산화탄소 저장물질로의 기능성을 제고할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치의 처리흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치의 처리흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치(1)는, 슬러지 투입부(100)와, 건조 설비부(200)와, 순환 설비부(300)와, 배기가스 처리 설비부(400) 및 캐리어 공기 공급 설비부(500)로 이루어진다.
먼저, 슬러지 투입부(100)는 슬러지(S)를 건조 설비부(200)에 투입시키는 투입 컨베이어이다. 이때, 슬러지(S)는 건설 현장이나 하수처리장에서 발생하는 무기성 또는 유기성 슬러지와, 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제가 혼합된 흡수액과 반응시켜 생성되는 이산화탄소 포집물이다.
그리고, 건조 설비부(200)는 건조기(210)와, 제 1마이크로파 발생기(220)로 이루어진다.
건조기(210)는 장방형의 함체 구조로서 일측 상부에 슬러지(S)와 유전 발열체(B)를 투입하는 투입구(211)가 형성되고, 타측 하부에 건조된 슬러지(S)와 유전 발열체(B)를 배출하는 배출구(212)가 형성되며, 타측 상부에 건조시 발생되는 배기가스를 배출하는 제 1배기구(213)가 형성되고, 슬러지(S)와 유전 발열체(B)를 배출구(213) 측으로 교반시키면서 이동시키도록 길이 방향으로 모터에 의해 회전되는 스크류(214)가 구비된다. 이때, 건조기(210)는 투입구(211)에는 슬러지(S)를 투입할 때는 열고 건조할 때는 닫을 수 있도록 하고, 배출구(212)에는 슬러지(S)를 건조할 때는 닫고, 건조된 슬러지(S)와 유전 발열체(B)를 배출할 때는 열 수 있도록 각각 슬라이드 게이트(215)가 부착되고, 내부에 온도 측정기(216)를 구비한다. 또한, 건조기(210)는 캐리어 공기 공급 설비부(500)로부터 공급되는 고온의 캐리어 공기가 내부로 유입되도록 일측 측면에 제 1급기구(217)가 형성된다. 또, 유전 발열체(B)는 알루미늄 또는 지르코늄 또는 탄소가 단일 또는 혼합되어 규소와 결합시켜 제조된 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO2)로써 마이크로파를 조사하면 고온의 환경을 조성하는 고유전율 세라믹 물질이다.
제 1마이크로파 발생기(220)는 건조기(210)의 상부에 복수개가 설치되어 도파관(W)을 통해 건조기(210) 내부로 마이크로파를 조사한다.
또한, 순환 설비부(300)는 진동 스크린(310)과, 순환 컨베이어(320) 및 저장 탱크(330)로 이루어진다.
진동 스크린(310)은 모터에 의해 진동을 발생시켜 건조 설비부(200)의 건조기(210)에서 배출되는 건조된 슬러지(S)와 유전 발열체(B)를 상호 분리시킨다. 즉 입자가 큰 유전 발열체(B)는 통과되지 못하여 측면으로 배출되고, 입자가 작은 슬러지(S)는 통과하여 낙하된다.
순환 컨베이어(320)는 진동 스크린(310)에서 분리된 유전 발열체(B)를 건조 설비부(200)의 건조기(210) 투입구(211)로 투입하여 연속 순환시킨다.
저장 탱크(330)는 진동 스크린(310)에서 낙하되는 건조된 슬러지(S)를 보관하고, 내부에 수분 측정기(331)가 구비된다.
또, 배기가스 처리 설비부(400)는 응축기(410)와, 제 1송풍기(420) 및 활성탄 흡착탑(430)으로 이루어진다.
응축기(410)는 건조기의 제 1배기구(213)에서 배출되는 배기가스를 물로 냉각시켜 응축시키도록 복수의 수냉 충돌판(411)이 내부에 구비되는 데, 슬러지(S)에 함유된 수분이 증발되면서 수증기가 배기가스로 변화하고, 배기가스 내에는 수증기와 일부 악취물질, VOCs 등도 포함될 수 있어서 1차적으로 수증기는 응축기(410)의 수냉 충돌판(411)에 충돌시켜 냉각에 따른 응축작용을 유도한 후 응축되면서 입자가 커진 수증기는 관성충돌로 제거된다. 이때, 응축기(410)에서 배출되는 별도의 응축수는 별도로 저장하여 수처리는 것이 바람직하고, 물을 냉각시키기 위해 냉각탑(미도시)이나 냉각기(미도시)가 구비됨이 당연하다.
제 1송풍기(420)는 응축기(410)에서 수분이 제거된 배기가스를 활성탄 흡착탑(430)으로 배출시킨다.
활성탄 흡착탑(430)은 응축기(410)에서 미제거된 나머지 악취물질이나 VOCs와 같은 휘발물질을 활성탄으로 흡착시켜 제거한 후 청정가스를 대기로 방출한다.
그리고, 캐리어 공기 공급 설비부(500)는 공기 가열기(510)와, 제 2마이크로파 발생기(520) 및 제 2송풍기(530)로 이루어진다.
공기 가열기(510)는 함체 형태로 형성되어 내부의 유전 발열체(B)가 망(511)에 의해 하부에서 이격 설치되어 유로를 형성하고, 일측에서 망(511)의 하단에 형성되는 제 2급기구(512)가 형성되고, 타측 상단에 건조기(210)의 제 1급기구(217)와 연결되는 제 2배기구(513)가 형성된다.
제 2마이크로파 발생기(520)는 공기 가열기(510)의 상부에 복수개가 설치되어 도파관(W)을 통해 공기 가열기(510) 내부로 마이크로파를 조사하여 유전 발열체(B)를 빠르게 약 1,000℃의 고온으로 승온시켜 내부 공기를 가열시킨다.
제 2송풍기(530)는 공기 가열기(510)의 제 2급기구(512)에 설치되어 공기 가열기(510) 내부로 공기를 주입시켜 압력에 의해 공기 가열기(510) 내부에서 유전 발열체(B)에 의해 고온으로 가열된 100℃ 이상의 고온 캐리어 공기를 건조기(210) 내부로 공급하여 건조기(210) 내부 온도를 더욱 승온시킨다.
한편, 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치(1)는 건조기(210)의 온도 측정기(216)를 통해 내부 온도와, 저장 탱크(330)의 수분 측정기(331)를 통해 슬러지(S)의 함수율을 실시간으로 측정하여 건조기(210)의 스크류(214) 회전 속도, 제 1마이크로파 발생기(220) 또는 제 2마이크로파 발생기(520)의 마이크로파의 세기 및 제 2송풍기(530)의 송풍량을 별도의 컨트롤러(미도시)를 통해 조절하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
최초 장비를 가동시 슬러지(S)와 함께 건조기(210) 내부로 유전 발열체(B)를 함께 투입시킨다.
한편, 유전 발열체(B)가 진동 스크린(310)과, 순환 컨베이어(320)에 의해 순환되는 상태에서, 슬러지 투입부(100)를 통해 건조기(210)의 투입구(211)로 슬러지(S)와 유전 발열체(B)가 투입되면, 투입구(211)의 슬라이드 게이트(215)는 개방되고, 배출구(212)의 슬라이드 게이트(215)는 폐쇄된다.
그리고, 스크류(214)에 의해 슬러지(S)와 유전 발열체(B)를 배출구(213) 측으로 교반되면서 이동되고, 이와 동시에 제 1마이크로파 발생기(220)에서 도파관(W)을 통해 건조기(210) 내부로 마이크로파를 조사한다.
이와 동시에 제 2마이크로파 발생기(520)에서 조사된 마이크로파에 의해 공기 가열기(510) 내부의 유전 발열체(B)가 가열되어 제 2급기구(512)를 통해 유입된 캐리어 공기가 가열시키고, 가열된 캐리어 공기가 제 2배기구(513)에서 제 2송풍기(530)에 의해 배출되어 건조기(210)의 제 1급기구(217)로 공급된다.
그러면, 건조기(210) 내부의 유전 발열체(B)가 제 1마이크로파 발생기(220)에서 조사된 마이크로파에 의해 가열되고, 슬러지(S) 내의 수분이 마이크로파에 의해 가열되며, 고온의 캐리어 공기로 인해 슬러지(S)의 건조가 이루어진다.
한편, 건조기(210)에서 슬러지(S)의 건조시 발생되는 배기가스는 제 1배기구(213)를 통해 배출된 후 응축기(410)에서 수냉각된 다음 활성탄 흡착탑(430)에서 필터링된 다음 대기로 방출된다.
계속해서, 건조기(210)에서 슬러지(S)가 건조되어 배출구(212)를 통해 배출되면, 진동 스크린(310)에 의해 건조된 슬러지(S)와 유전 발열체(B)를 상호 분리되어 유전 발열체(B)는 순환 컨베이어(320)를 통해 건조기(210)의 투입구(211)로 투입하여 연속 순환되고, 건조된 슬러지(S)는 진동 스크린(310)을 통과하여 저장 탱크(330)에 저장된다.
더욱이, 본 발명에 따른 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치(1)는 건조기(210)의 온도 측정기(216)를 통해 내부 온도와, 저장 탱크(330)의 수분 측정기(331)를 통해 슬러지(S)의 함수율을 실시간으로 측정하여 건조기(210)의 스크류(214) 회전 속도, 제 1마이크로파 발생기(220) 또는 제 2마이크로파 발생기(520)의 마이크로파의 세기 및 제 2송풍기(530)의 송풍량을 조절한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 슬러지뿐만 아니라 음식물 쓰레기, 분뇨 등의 건조기에도 적용이 가능하다.
100 : 슬러지 투입부 200 : 건조 설비부
201 : 건조기 220 : 제 1마이크로파 발생기
300 : 순환 설비부 310 : 진동 스크린
320 : 순환 컨베이어 330 : 저장 탱크
400 : 배기가스 처리 설비부 410 : 응축기
420 : 제 1송풍기 430 : 활성탄 흡착탑
500 : 캐리어 공기 공급 설비부 510 : 공기 가열기
520 : 제 2마이크로파 발생기 530 : 제 2송풍기
B : 유전 발열체 S : 슬러지
W : 도파관

Claims (11)

  1. 슬러지의 건조장치에 있어서,
    투입 컨베이어로서 슬러지를 투입시키는 슬러지 투입부와;
    내부로 투입된 볼 형태의 유전 발열체와 상기 슬러지 투입부를 통해 내부로 투입된 슬러지를 교반시키면서 이동시킬 시 마이크로파를 조사하여 상기 유전 발열체를 가열시킴과 동시에 슬러지를 건조시키고, 건조된 슬러지와 상기 유전 발열체를 배출시키며, 슬러지의 건조시 발생되는 배기가스를 배출하도록 일측 상부에 투입구가 형성되고, 타측 하부에 배출구가 형성되며, 타측 상부에 제 1배기구가 형성되고, 외부로부터 공급되는 고온의 캐리어 공기가 내부로 유입되도록 일측 측면에 제 1급기구가 형성되며, 길이 방향으로 스크류가 구비되고, 상기 투입구 및 배출구에 각각 슬라이드 게이트가 구비되고, 내부에 온도 측정기를 구비하는 건조기와, 상기 건조기의 상부에 복수개가 설치되어 도파관을 통해 상기 건조기 내부로 마이크로파를 조사하는 제 1마이크로파 발생기를 포함하는 건조 설비부와;
    상기 건조 설비부에서 배출되는 건조된 슬러지와 상기 유전 발열체를 분리시켜 상기 유전 발열체를 상기 건조 설비부로 재투입시키고, 건조된 슬러지를 저장하도록 상기 건조 설비부에서 배출되는 건조된 슬러지와 상기 유전 발열체를 상호 분리시키는 진동 스크린과, 상기 진동 스크린에서 분리된 상기 유전 발열체를 상기 건조 설비부로 순환시키는 순환 컨베이어 및 상기 진동 스크린에서 낙하되는 건조된 슬러지를 보관하고, 내부에 수분 측정기가 구비되는 저장 탱크를 포함하는 순환 설비부와;
    상기 건조 설비부에서 배출되는 배기가스의 수분과 악취를 제거하여 대기로 배출시키도록 상기 건조 설비부에서 배출되는 배기가스를 물로 냉각시켜 응축시키도록 복수의 수냉 충돌판이 내부에 구비되는 응축기와, 상기 응축기에서 수분이 제거된 배기가스를 배출시키는 제 1송풍기 및 상기 제 1송풍기에서 배기되는 배기가스의 악취 및 휘발물질을 흡착 제거하여 배기가스를 대기로 방출하는 활성탄 흡착탑을 포함하는 배기가스 처리 설비부; 및
    상기 건조 설비부 내로 고온의 캐리어 공기를 주입시키도록 함체 형태로 형성되어 내부의 상기 유전 발열체가 망에 의해 하부에서 이격 설치되고, 일측에서 상기 망의 하단에 형성되는 제 2급기구가 형성되고, 타측 상단에 상기 건조기의 제 1급기구와 연결되는 제 2배기구가 형성되는 공기 가열기와, 상기 공기 가열기의 상부에 복수개가 설치되어 도파관을 통해 상기 공기 가열기 내부로 마이크로파를 조사하여 상기 유전 발열체를 1,000℃의 고온으로 승온시켜 내부 공기를 가열시키는 제 2마이크로파 발생기 및 상기 공기 가열기의 제 2급기구에 설치되어 상기 공기 가열기 내부로 공기를 주입시키는 제 2송풍기를 포함하는 캐리어 공기 공급 설비부로 이루어지며,
    상기 건조기의 온도 측정기를 통해 내부 온도와, 상기 저장 탱크의 수분 측정기를 통해 슬러지의 함수율을 실시간으로 측정하여 상기 건조기의 스크류의 회전 속도, 상기 제 1마이크로파 발생기 또는 제 2마이크로파 발생기의 마이크로파의 세기 및 상기 제 2송풍기의 송풍량을 조절하는 것을 특징으로 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치.
  2. 삭제
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  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러지는,
    건설 현장이나 하수처리장에서 발생하는 무기성 또는 유기성 슬러지와, 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제가 혼합된 흡수액과 반응시켜 생성되는 이산화탄소 포집물인 것을 특징으로 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전 발열체는,
    알루미늄 또는 지르코늄 또는 탄소가 단일 또는 혼합되어 규소와 결합시켜 제조된 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO2)으로써 마이크로파를 조사하면 고온의 환경을 조성하는 고유전율 세라믹 물질인 것을 특징으로 하는 유전 발열체 이송 및 순환 방식의 마이크로파 슬러지 건조장치.
  11. 삭제
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