KR101800180B1

KR101800180B1 - 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑

Info

Publication number: KR101800180B1
Application number: KR1020170003141A
Authority: KR
Inventors: 이순걸; 남명송; 김현우; 김용운
Original assignee: 주식회사 삼우티씨씨
Priority date: 2017-01-09
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2017-12-20

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물 건조과정에서 대기 중으로 방출되는 유기성 폐기물 응축가스를 효율적으로 처리하여 대기오염을 예방할 수 있는 유기성 폐기물 건조 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 유기성 폐기물 건조과정에서 발생한 응축가스가 배출되는 라인 상에 효과적인 냉각수 흐름 경로를 확보할 수 있는 냉각 트랩을 포함함과 더불어 효율적인 응축 환경을 조성할 수 있는 응축용 탑을 설치하고, 이러한 응축용 탑을 이용하여 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, 응축가스 처리 효율의 향상과 더불어 경제적으로 설비를 운용할 수 있는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑을 제공한다.

Description

유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑{COLUMN FOR CONCENTRATING OF ORGANIC WASTE DRY SYSTEM}

본 발명은 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기성 폐기물 건조과정에서 대기 중으로 방출되는 유기성 폐기물 응축가스를 효율적으로 처리하여 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 등과 같은 별도의 악취제거시설을 설치하고, 건조기에서 배출된 악취가스를 포집하여 악취 성분을 제거한 후에 대기 중으로 방출하는 방법 등이 있다.

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

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

또 다른 예로서, 한국 공개특허 10-2003-0068273호에서는 음식물 쓰레기 처리과정에서 발생하는 가스를 여러 단계의 응축수 정화부를 거치도록 하는 방법으로 정화시키는 기술을 제시하고 있다.

이와 같은 기존의 기술들은 유기성 폐기물 건조 중에 발생한 악취가스를 처리하기 위해서 반드시 별도의 악취제거시설을 갖추어야만 하므로, 설비 설치를 위한 넓은 장소가 필요할 뿐만 아니라 설치와 운영에 고비용이 소모되는 문제점이 있고, 여러 단계에 거쳐 가스를 처리하는 관계로 구조적으로 불리함은 물론 공정이 복잡한 문제점이 있으며, 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 10-2006-0064141호 한국 공개특허 10-2002-0014975호 한국 공개특허 10-2003-0068273호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 유기성 폐기물 건조과정에서 발생한 응축가스가 배출되는 라인 상에 효과적인 냉각수 흐름 경로를 확보할 수 있는 냉각 트랩을 포함함과 더불어 효율적인 응축 환경을 조성할 수 있는 응축용 탑을 설치하고, 이러한 응축용 탑을 이용하여 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, 응축가스 처리 효율의 향상과 더불어 경제적으로 설비를 운용할 수 있는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑은 다음과 같은 특징이 있다.

상기 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑은 유기성 폐기물의 건조를 위한 건조기를 포함하는 유기성 폐기물 건조 시스템에서, 상기 건조기의 응축가스 배출라인 상에 설치되면서 응축가스가 통과하는 냉각 트랩을 이용하여 응축가스 속의 유분을 제거하는 것으로서, 응축가스 입구와 통하는 하단부의 응축가스 유입공간부와 응축가스 출구와 통하는 상단부의 응축가스 배출공간부를 포함하는 동시에 상기 응축가스 유입공간부와 응축가스 배출공간부 사이의 격리된 공간으로 조성되면서 냉각수 입구로 들어와서 냉각수 출구로 나가는 냉각수 흐름 경로를 가지는 냉각 트랩을 포함하는 탑 본체와, 상기 응축가스 유입공간부 및 응축가스 배출공간부와 상기 냉각 트랩을 구획짓는 위아래 튜브 시트 사이에 양단 지지되는 동시에 탑 본체와 나란하게 냉각 트랩의 내부를 가로질러 설치되면서 응축가스 유입공간부 및 응축가스 배출공간부 사이의 응축가스 흐름 통로를 제공하는 복수 개의 튜브와, 상기 냉각 트랩의 내부에 설치되면서 냉각수의 흐름 경로를 유도하는 복수 개의 배플을 포함하는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 탑 본체는 프레임 상에 지지되는 구조로 설치되면서 50∼60°경사진 자세를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수 개의 배플은 튜브의 관통을 위한 홀을 가지면서 일부가 잘려나간 원판 형태로 이루어질 수 있으며, 냉각 트랩의 길이 구간을 따라가면서 간격을 두고 지그재그 배치 형태로 설치되어, 냉각수의 흐름을 지그재그 방향으로 유도하는 역할을 할 수 있다.

이러한 상기 복수 개의 배플은 호 형상의 둘레면을 이용하여 탑 본체의 내벽면에 밀착됨과 더불어 각 배플을 관통하면서 튜브 시트 상에 고정되는 다수 개의 나란한 스테이 바에 의해 지지되는 구조로 설치될 수 있다.

그리고, 상기 냉각 트랩의 냉각수 입구는 트랩 하단측에, 냉각수 출구는 트랩 상단측에 각각 위치하여, 냉각수 흐름 방향이 응축가스 흐름 방향과 같은 아래쪽에서 윗쪽으로 유도되도록 할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 탑 본체의 하단부에는 응축가스 유입공간부와 접하여 응축수 수집탱크부가 형성될 수 있고, 이때의 응축수 수집탱크부 내부에는 응축수 속에 포함되어 있는 악취와 이물질을 제거하기 위한 필터 백이 수용될 수 있다.

본 발명에서 제공하는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 건조기 후단측으로 배치되는 응축용 탑을 이용하여 응축가스 속에 섞여있는 고농도의 유분(油分) 등을 분리함과 더불어 악취를 제거 처리함으로써, 건조과정에서 발생한 악취 성분이 외부로 배출되는 것을 완전히 차단할 수 있고, 따라서 악취발생 문제 및 대기오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 응축용 탑의 튜브 속을 흐르는 응축가스와 튜브 주변을 지그재그 형태의 흐름을 보이면서 진행하는 냉각수 간의 열교환 방식을 적용함으로써, 응축가스와 냉각수 간의 열교환 면적을 충분히 확보할 수 있고, 따라서 응축가스에 대한 응축 효과를 높일 수 있는 등 유분이나 악취 등의 오염원 처리 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

셋째, 응축가스로부터 발생된 응축수가 수집되는 탑 하단구간에 제올라이트 등을 포함하는 필터 백을 구비함으로써, 응축수 중의 악취는 물론 잔존 오염물질을 완전히 제거할 수 있는 등 깨끗하게 정제된 응축수를 얻을 수 있는 장점이 있다.

넷째, 경사진 자세의 탑 구조를 적용함과 더불어 응축가스 진행 방향과 냉각수 진행 방향을 아래쪽에서 윗쪽으로의 동일한 방향으로 설정함으로써, 응축가스와 냉각수 간의 접촉 구간을 길게 확보할 수 있는 등 응축가스에 대한 응축 효과를 한층 더 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

다섯째, 종전과 같은 악취가스 처리를 위한 대규모 설비를 배제할 수 있으므로, 전체적인 시스템을 효율적으로 운용할 수 있을 뿐만 아니라 운용 비용을 절감할 수 있고, 공간 확보에 따른 공장 레이아웃 설계에 유리한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑을 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑을 나타내는 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑을 나타내는 측면도
도 4는 도 1의 A-A 선 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑에서 튜브 시트를 나타내는 정면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑에서 배플을 나타내는 정면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑의 사용상태를 나타내는 정면도

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

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑을 나타내는 정면도, 평면도, 측면도 및 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 응축용 탑이 속해 있는 유기성 폐기물 건조장치는 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 장치이다.

예를 들면, 상기 유기성 폐기물 건조장치는 유기성 폐기물을 공급하는 공급수단(미도시), 유기성 폐기물을 건조하는 디스크 타입의 건조기(미도시), 건조기에 열원을 공급하는 보일러(미도시), 건조기에서 배출되는 응축가스 속의 입자형 유기형 폐기물을 분리하는 사이클론(미도시), 건조기에서 배출되는 응축가스를 응축하는 응축용 탑, 건조 폐기물을 배출하는 배출수단(미도시) 등을 포함한다.

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

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

① 공급수단에서는 폐기물 반입장으로부터 반입되는 유기성 폐기물이 투입 호퍼에 투입되고, 투입 호퍼에서 배출되는 유기성 폐기물이 파쇄 선별기를 거친 후에 건조기로 공급되는 공정이 이루어진다.

② 건조기에서는 초기 함수율이 80% 이상인 유기성 폐기물이 보일러에서 제공되는 스팀 및 디스크에 의해 직ㆍ간접식으로 가열되어 최종 함수율 10% 이하로 건조되는 공정이 이루어진다.

③ 보일러에서는 건조기 내에서의 유기성 폐기물 건조를 위한 스팀 등의 열원이 건조기측에 공급되는 공정이 이루어진다.

④ 사이클론에서는 건조기로부터 연장되는 배출라인을 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 응축용 탑에서는 배출라인을 통해 배출되는 응축가스가 냉각수와의 열교환에 의해 응축되어 응축수로 생성되는 공정이 이루어진다.

⑥ 배출수단에서는 건조기에서 배출되는 건조 유기성 폐기물이 저장 호퍼에 투입되고, 저장 호퍼로부터 배출되는 건조 유기성 폐기물이 트럭 등으로 반출되어 자원화로 활용되는 공정이 이루어진다.

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 성분 등이 제거된 응축수를 만들 수 있는 수단으로 응축용 탑을 제공한다.

이를 위하여, 상기 건조기로부터 연장되는 응축가스 배출라인 상의 소정의 구간, 예를 들면 사이클론의 후단측에서 연장되는 응축가스 배출라인 구간에는 응축가스에 함유되어 있는 유분을 냉각 제거하는 역할을 하는 응축용 탑(100)이 설치된다.

이러한 응축용 탑(100)은 냉각수가 흐르는 냉각 트랩(16)으로 응축가스를 냉각시켜서 고농도의 응축가스 속에 포함되어 있는 유분 등을 제거함으로써, 유분 등이 완전히 제거된 저농도의 응축가스로 전환시켜주는 역할을 하게 된다.

이와 같이, 응축가스로부터 유분 등을 효과적으로 제거하는 기능을 담당하는 응축용 탑(100)에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 응축용 탑(100)은 건조기로부터 배출되는 응축가스, 즉 사이클론을 경유한 후에 응축가스 배출라인을 따라 도입되는 응축가스를 냉각시켜서 고농도의 응축가스 속에 포함되어 있는 유분 등을 제거하는 역할을 하게 된다.

이를 위하여, 상기 응축용 탑(100)은 원통형의 탑 구조로 이루어진 탑 본체(17)를 포함하며, 상기 탑 본체(17)는 빔 구조물 형태로 이루어진 프레임(21)에 의해 지지되는 구조로 설치된다.

특히, 상기 탑 본체(17)는 응축 효율 향상은 물론 응축수의 원활한 회수, 그리고 설치 공간(높이)의 확보 등을 위하여 일정각도 경사진 자세로 설치될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 탑 본체(17)는 프레임(21) 상에 지지되는 구조로 설치되면서 약 50∼60°정도의 경사진 자세, 바람직하게는 55°정도의 경사진 자세를 유지할 수 있게 된다.

이러한 탑 본체(17)의 내부 공간은 상단부와 하단부에 조성되는 응축가스 배출공간부(13)와 응축가스 유입공간부(11), 그리고 상기 응축가스 배출공간부(13)와 응축가스 유입공간부(11) 사이에 조성되는 냉각 트랩(16)으로 구획될 수 있게 된다.

이때의 응축가스 배출공간부(13)와 응축가스 유입공간부(11), 그리고 냉각 트랩(16) 간의 각 경계부위, 즉 응축가스 유입공간부(11)와 냉각 트랩(16) 사이의 경계부위 및 응축가스 배출공간부(13)와 냉각 트랩(16) 사이의 경계부위에는 원판 형태의 튜브 시트(18a,18b)가 각각 설치되어 각각의 영역을 구획지으면서 영역 간을 격리시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 튜브 시트(18a,18b)는 탑 본체(17)측과의 플랜지 부분을 이용한 볼트 체결구조로 설치될 수 있게 된다.

이러한 탑 본체(17)의 하단부 외주면 일측에는 응축가스 입구(10)과 설치되고, 이때의 응축가스 입구(10)는 응축가스 유입공간부(11)와 통하게 되며, 이에 따라 응축가스 배출라인측과 연결되는 응축가스 입구(10)를 통해 응축가스 유입공간부(11) 내로 응축가스가 들어올 수 있게 된다.

그리고, 상기 탑 본체(17)의 상단부 중심위치에는 응축가스 출구(12)가 설치되며, 이에 따라 탑 본체(17)의 내부를 경유하면서 응축과정을 마친 응축가스가 응축가스 출구(12)를 통해 빠져나와 후속 공정으로 보내질 수 있게 된다.

이때, 상기 탑 본체(17)의 상단부와 하단부 외주면 일측, 즉 냉각 트랩(16)이 조성되어 있는 탑 본체 구간의 상단부와 하단부 외주면 일측에는 냉각수 출구(15)가 냉각수 입구(14)가 각각 설치된다.

여기서, 상기 냉각수 입구(14)는 냉각 트랩(16)의 하단측에 위치되는 동시에 냉각수 출구(15)는 냉각 트랩(16)의 상단측에 위치되므로서, 냉각수 흐름 방향이 응축가스 흐름 방향과 같은 아래쪽에서 윗쪽으로 유도될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 냉각 트랩(16)의 아래쪽 냉각수 입구(14)로 들어온 냉각수는 냉각 트랩(16)의 내부를 경유한 후에 윗쪽 냉각수 출구(15)로 빠져나갈 수 있게 되고, 결국 이러한 냉각 트랩(16)의 내부를 체류하면서 흐르는 냉각수가 냉각 트랩(16) 내에 속해 있는 튜브(19)의 내부를 흐르는 응축가스와 열교환 작용을 하게 되므로서, 응축가스 속의 유분 등이 상전이(相轉移) 현상 또는 비점 등에 의한 분리에 의해 제거됨과 더불어 이때 발생되는 응축수는 튜브 내면을 따라 아래로 흘러내려 후술하는 응축수 수집탱크부(23)에 수집될 수 있게 된다.

또한, 상기 응축용 탑(100)은 응축가스의 흐름 통로 역할을 하는 복수 개의 튜브(19)를 포함한다.

상기 튜브(19)는 스테인레스 등과 같은 금속 소재의 파이프 형태로서, 탑 본체(17)의 길이방향을 따라 나란하게 배치되면서 응축가스 유입공간부(11)와 응축가스 배출공간부(13), 그리고 그 사이의 냉각 트랩(16)을 구획짓는 위아래 튜브 시트(18a,18b) 사이에 양단 고정되는 구조로 설치된다.

이렇게 설치되는 각각의 튜브(19)는 냉각 트랩(16)의 내부를 가로질러 배치되면서 응축가스 유입공간부(11)측 및 응축가스 배출공간부(13)측과 연통될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 응축가스 입구(10)를 통해 응축가스 유입공간(11)의 내부로 들어온 응축가스는 각 튜브(19)를 따라 윗쪽으로 흘러가서 응축가스 배출공간(13)으로 진행된 후에 응축가스 출구(12)를 통해 빠져나갈 수 있게 되고, 이렇게 응축가스가 튜브(19)의 내부를 경유하여 진행되는 동안에 냉각수와의 열교환이 이루어지면서 유분 등이 제거될 수 있게 된다.

여기서, 상기 튜브(19)의 지지를 위한 튜브 시트(18a,18b)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 가장자리에 플랜지 부분을 가지는 원형의 플레이트 형태로 이루어지게 되며, 이러한 튜브 시트(18a,18b)의 내측 영역에는 거의 전체 영역에 걸쳐 시트 두께를 관통하는 다수 개의 튜브 홀(25)이 형성된다.

따라서, 상기 튜브(19)의 단부는 튜브 시트(18a,18b)의 튜브 홀(25)에 끼워짐과 더불어 용접 등으로 고정되므로서, 튜브(19)는 위아래 튜브 시트(18a,18b)에 양단 지지되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

그리고, 탑 본체(17)의 하단측에 설치되어 있는 튜브 시트(18a)에는 튜브 홀(25)이 집중되어 있는 시트 중앙 영역의 둘레를 따라 배치되는 다수 개의 바 홈(27)이 형성되어 있으며 이때의 바 홈(27)에는 후술하는 스테이 바(22)의 한쪽 단부가 끼워져 용접 등으로 고정될 수 있게 된다.

또한, 상기 응축용 탑(100)은 냉각 트랩(16)의 내부에 설치되어 냉각수의 흐름 경로를 유도하는 역할을 하는 복수 개의 배플(20)을 포함한다.

상기 배플(20)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 일부가 잘려나간 원판 형태, 즉 원판의 가장자리 일부를 중심선과 나란하게 잘라내어 대략 2/3원 형상의 플레이트 형태로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 배플(20)의 형상은 반원 형상에 비해 상대적으로 큰 면적을 갖는 형상이면 무관하지만, 냉각수의 효과적인 지그재그 흐름을 유도하면서도 냉각수의 흐름 저항을 최소화함과 더불어 체류시간을 충분히 확보할 수 있는 측면에서는 2/3원 형상이 바람직하다.

이러한 각각의 배플(20)은 냉각 트랩(16)의 내부에 위치되면서 냉각 트랩(16)의 길이 구간을 따라 서로 간에 일정 간격을 두고 지그재그 배치 형태로 설치되며, 이에 따라 냉각 트랩 길이 구간을 따라 진행하는 냉각수의 흐름을 지그재그 방향으로 유도할 수 있게 된다.

예를 들면, 하나의 배플(20)이 냉각 트랩(16) 내의 한쪽 벽면측으로 밀착 배치되면, 냉각 트랩 길이 구간을 따라 일정 거리를 두고 위치되는 그 다음의 다른 하나의 배플(20)은 맞은편 벽면측으로 밀착 배치되고, 이러한 배치 형태가 반복되면서 서로 이웃하는 배플(20) 간에는 트랩 길이 방향을 따라 서로 중첩되는 부분을 조성함으로써, 결국 냉각수는 각 배플(20)을 지그재그 형태로 통과하는 흐름을 보일 수 있게 된다.

이렇게 배플(20)의 배치 구조를 통해 냉각 트랩(16)의 내부를 흐르는 냉각수의 흐름을 지그재그 형태로 유도할 수 있게 되고, 이러한 흐름을 통해 냉각 트랩(16)의 전 구간에서의 냉각수의 체류시간을 충분히 확보할 수 있는 동시에 튜브 속을 흐르는 응축가스와의 열교환 면적과 시간을 충분히 확보할 수 있으므로, 응축가스에 대한 응축효율을 높일 수 있게 된다.

이와 같은 상기 배플(20)의 내측 영역에는 거의 전체 영역에 걸쳐 배플 두께를 관통하는 다수 개의 튜브 홀(25)이 형성되고, 이에 따라 튜브(19)들은 튜브 홀(25)을 통해 각각의 배플(20)을 관통하면서 위아래 튜브 시트(18a,18b) 사이에 걸쳐져 지지될 수 있게 된다.

그리고, 상기 배플(20)에는 튜브 홀(25)이 집중되어 있는 중앙 영역의 둘레를 따라 배치되는 다수 개의 바 홀(26)이 형성되어 있으며 이때의 바 홈(27)에는 후술하는 스테이 바(22)의 한쪽 단부가 끼워져 용접 등으로 고정될 수 있게 된다.

이와 같은 상기 복수 개의 배플(20)은 호 형상의 둘레면을 이용하여 탑 본체(17)의 내벽면에 밀착되면서 용접 등으로 고정되고, 이와 더불어 각각의 배플(20)은 다수의 스테이 바(22)에 의해 지지됨과 더불어 간격을 유지할 수 있게 된다.

예를 들면, 각각의 배플(20)이 가지는 바 홀(26)에는 스테이 바(26)가 관통되고(또는 관통되면서 용접 등으로 고정되고), 이때의 스테이 바(26)의 양단부는 냉각 트랩(16) 내에서 가장 윗쪽에 위치되는 배플(20)측에 너트 등으로 고정되는 동시에 아래쪽 튜브 시트(18a)의 바 홈(27)에 삽입 고정된다.

따라서, 상기 각각의 배플(20)은 다수의 스테이 바(22)에 의해 간격이 유지됨과 더불어 지지되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

또한, 상기 응축용 탑(100)은 응축가스 응축 과정에서 생성되는 응축수를 수집할 수 있는 수단으로 응축수 수집탱크부(23)를 포함한다.

상기 응축수 수집탱크부(23)는 탑 본체(17)의 하단부에 결합되는 탱크 부분으로서, 탑 본체(17)에 조성되어 있는 응축가스 유입공간부(11)와 연통되는 구조로 설치된다.

이때, 상기 응축수 수집탱크부(23)와 응축가스 유입공간부(11) 사이의 경계부위에는 타공망 형태 등으로 이루어진 여과막(28)이 설치되며, 이에 따라 튜브 내면을 따라 밑으로 낙하하는 응축수 속에 포함되어 있는 불순물이나 이물질 등은 응축수 수집탱크부(23)로 들어가기에 앞서 여과막(28)에 의해 1차적으로 걸러질 수 있게 된다.

특히, 상기 탑 본체(17)의 하단부에 조성되어 있는 응축가스 유입공간부(11)와 접하여 설치되는 응축수 수집탱크부(23)의 내부에는 필터 백(24)이 수용 설치된다.

상기 필터 백(24)은 망사 주머니 형태의 백으로서, 백 내부에는 제올라이트 등이 입자 등의 형태로 충전되어 있으며, 이러한 필터 백(24)이 응축수 수집탱크부(23)에 수집되어 있는 응축수 속에 수용되므로서, 응축수 속에 포함되어 있는 악취와 이물질, 잔존 유해물질 등이 효과적으로 제거될 수 있게 된다.

따라서, 상기 응축수 수집탱크부(23)로부터 드레인되어 회수 또는 배출되는 응축수는 깨끗히 정화된 상태가 될 수 있게 되고, 결국 시스템 운전용수로 유용하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 그대로 방출 시에도 하천이나 토양이 오염되는 것을 막을 수 있게 된다.

이와 같이 구성되는 응축용 탑의 운전 상태에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑의 사용상태를 나타내는 정면도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 폐기물 반입장으로부터 반입되는 유기성 폐기물은 공급수단→파쇄 선별기(미도시)→건조기→진동 선별기(미도시)→분쇄기(미도시)→배출수단을 순차적으로 거치면서 건조 처리된 후에 자원화 등을 위해 외부로 반출된다.

한편, 상기 건조기에서 배출되는 응축가스(고온습가스)는 사이클론→응축용 탑(100)을 차례로 거치면서 입자상 유기성 폐기물 및 유분 등이 제거된다.

이와 더불어, 상기 응축용 탑(10)으로 유입되는 응축가스는 응축가스 입구(10)→응축가스 유입공간부(11)→튜브(19)→응축가스 배출공간부(13)→응축가스 출구(12)의 경로를 따라 진행된다.

이와 동시에 냉각수는 냉각수 입구(14)→냉각 트랩(16)→냉각수 출구(15)의 경로를 따라 진행된다.

이렇게 응축가스와 냉각수가 위와 같은 각각의 경로를 따라 진행되는 동안에 튜브(19)를 진행되는 응축가스와 냉각 트랩(16)을 흐르는 냉각수 간에 열교환 작용이 이루어지게 되고, 이 과정에서 응축가스 속의 유분 등은 냉각 환경에 의해 충분히 냉각되면서 응축가스로부터 분리되어 튜브 벽면에 맺힌 후에 아래로 떨어져 모이게 된다.

그리고, 응축용 탑으로부터 배출되는 응축가스(유분과 미세먼지 등이 제거된 상태의 응축가스)는 후속 공정인 탈취 연소 보일러(미도시), 배출수단으로 보내져 각각 악취 제거를 위해 소각 처리되는 한편, 응축가스로부터 분리되어 아래로 흘러내리는 응축수는 여과막(28) 및 필터 백(24)에 의해 잔존 유해물질이 제거된 상태로 응축수 수집탱크부(23)에 수집된 후, 주기적으로 드레인 처리될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 유기성 폐기물 건조과정에서 발생되는 유기성 폐기물 응축가스 처리 시, 응축가스와 냉각수 간의 충분한 열교환 구간을 확보할 수 있는 냉각 트랩을 포함함과 더불어, 응축가스의 효과적인 응축을 위한 환경을 조성할 수 있는 새로운 응축가스 처리 설비를 제공함으로써, 응축가스에 포함되어 있는 고농도의 유분(油分) 등을 완전히 제거할 수 있는 등 건조과정에서 발생한 악취 성분이 외부로 배출되지 않도록 하여 대기오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, 응축수의 잔존 유해물질을 정제하여 응축수로 인한 수질 등의 오염을 막을 수 있는 동시에 깨끗한 응축수를 산업용으로 재활용할 수 있으며, 응축가스 처리 효율의 향상과 더불어 경제적으로 설비를 운용할 수 있다.

10 : 응축가스 입구
11 : 응축가스 유입공간부
12 : 응축가스 출구
13 : 응축가스 배출공간부
14 : 냉각수 입구
15 : 냉각수 출구
16 : 냉각 트랩
17 : 탑 본체
18a,18b : 튜브 시트
19 : 튜브
20 : 배플
21 : 프레임
22 : 스테이 바
23 : 응축수 수집탱크부
24 : 필터 백
25 : 튜브 홀
26 : 바 홀
27 : 바 홈
28 : 여과막

Claims

유기성 폐기물의 건조를 위한 건조기를 포함하는 유기성 폐기물 건조 시스템에 구비되어, 상기 건조기의 응축가스 배출라인 상에 설치되면서 응축가스가 통과하는 냉각 트랩을 이용하여 응축가스 속의 유분을 제거하는 응축용 탑에 있어서,
상기 응축용 탑은 응축가스 입구(10)와 통하는 하단부의 응축가스 유입공간부(11)와 응축가스 출구(12)와 통하는 상단부의 응축가스 배출공간부(13)를 포함하는 동시에 상기 응축가스 유입공간부(11)와 응축가스 배출공간부(13) 사이의 격리된 공간으로 조성되면서 냉각수 입구(14)로 들어와서 냉각수 출구(15)로 나가는 냉각수 흐름 경로를 가지는 냉각 트랩(16)을 포함하는 탑 본체(17)와, 상기 응축가스 유입공간부(11) 및 응축가스 배출공간부(13)와 상기 냉각 트랩(16)을 구획짓는 위아래 튜브 시트(18a,18b) 사이에 양단 지지되는 동시에 탑 본체(17)와 나란하게 냉각 트랩(16)의 내부를 가로질러 설치되면서 응축가스 유입공간부(11) 및 응축가스 배출공간부(13) 사이의 응축가스 흐름 통로를 제공하는 복수 개의 튜브(19)와, 상기 냉각 트랩(16)의 내부에 설치되면서 냉각수의 흐름 경로를 유도하는 복수 개의 배플(20)을 포함하며,
상기 복수 개의 배플(20)은 호 형상의 둘레면을 이용하여 탑 본체(17)의 내벽면에 밀착되면서 용접으로 고정되고, 각각의 배플(20)은 다수의 스테이 바(22)에 의해 지지됨과 더불어 간격을 유지할 수 있게 되되, 각각의 배플(20)이 가지는 바 홀(26)에는 스테이 바(22)가 관통되면서 용접으로 고정되고, 상기 스테이 바(22)의 양단부는 냉각 트랩(16) 내에서 가장 윗쪽에 위치되는 배플(20)측에 너트로 고정되는 동시에 아래쪽 튜브 시트(18a)의 바 홈(27)에 삽입 고정되므로서, 각각의 배플(20)은 다수의 스테이 바(22)에 의해 간격이 유지됨과 더불어 지지되는 구조로 설치되며,
상기 탑 본체(17)의 하단부에 결합되는 응축수 수집탱크부(23)와 응축가스 유입 공간부(11) 사이의 경계부위에는 타공망 형태로 이루어진 여과막(28)이 설치되어, 응축수 속에 포함되어 있는 불순물이나 이물질이 응축수 수집탱크부(23)로 들어가기에 앞서 여과막(28)에 의해 1차적으로 걸러지고, 상기 응축수 수집탱크부(23)의 내부에는 백 내부에 제올라이트가 입자 형태로 충전되어 있는 망사 주머니 형태의 필터 백(24)이 응축수 속에 수용 설치되어, 응축수 속에 포함되어 있는 악취와 이물질, 잔존 유해물질이 제거될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑.
청구항 1에 있어서,
상기 탑 본체(17)는 프레임(21) 상에 지지되는 구조로 설치되면서 50∼60°경사진 자세를 유지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑.
청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 배플(20)은 튜브(19)의 관통을 위한 홀을 가지면서 일부가 잘려나간 원판 형태로 이루어지며, 냉각 트랩(16)의 길이 구간을 따라가면서 간격을 두고 지그재그 배치 형태로 설치되어, 냉각수의 흐름을 지그재그 방향으로 유도할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑.
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청구항 1에 있어서,
상기 냉각 트랩(16)의 냉각수 입구(14)는 트랩 하단측에, 냉각수 출구(15)는 트랩 상단측에 각각 위치되어, 냉각수 흐름 방향이 응축가스 흐름 방향과 같은 아래쪽에서 윗쪽으로 유도될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조 시스템의 응축용 탑.
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