KR102059959B1 - 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러지를 건조시키도록 된 슬러지 건조장치로서, 슬러지가 투입되어 건조되는 건조실; 상기 건조실의 내부에 마련되어 투입되는 슬러지를 이동시키는 통기성컨베이어; 상기 건조실에서 전달되는 공기를 냉각시키는 공기냉각부; 상기 공기냉각부에서 냉각된 공기를 전달받아 가열시키는 공기가열부; 및 상기 공기가열부에서 가열된 공기를 상기 건조실로 이동시키는 송풍기; 를 포함하여 이루어지며, 상기 건조실에는 상기 공기가열부에서 전달된 냉매를 냉각시키기 위한 순환수를 공급하는 열교환하우징이 마련되고, 상기 열교환하우징은 외부의 순환식열교환수단에 연결된 것을 특징으로 하는 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 제공한다.
본 발명인 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치는 슬러지의 건조를 위해 건조장치에서 이동되는 가열된 냉매를 냉각시키는 열교환수단을 마련하고, 열교환수단에 순환되게 물을 공급하여 가열된 냉매를 냉각시킴으로써, 냉매의 냉각을 위해 물을 공급하여 냉각시킨 후 수용된 물을 하수로 버리는 구조에 비해 물낭비를 줄일 수 있게 되고 비용을 절감시킬 수 있으며 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치 {Sludge drying apparatus with a circulating heat exchange structure}

본 발명은 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러지의 건조를 위해 건조장치에서 이동되는 가열된 냉매를 냉각시키는 열교환수단을 마련하고, 열교환수단에 순환되게 물을 공급하여 가열된 냉매를 냉각시킴으로써, 냉매의 냉각을 위해 물을 공급하여 냉각시킨 후 수용된 물을 하수로 버리는 구조에 비해 물낭비를 줄일 수 있게 되고 비용을 절감시킬 수 있게 되며 환경오염을 줄일 수 있는 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하수처리장에 유입된 하수는 스크린을 거쳐 대략적으로 덩어리가 있는 오염물이 걸러지고, 스크린을 거친 하수는 탈수기를 거치면서 작은 모래나 흙 또는 작은 알갱이가 걸러진다.

그리고, 탈수기에서 알갱이가 걸러진 탈리액은 사이 클론기를 거치면서 부유물이 걸러지어 상위 정화단계로 유동된다.

이때, 하수에서 걸러져 발생된 덩어리나 알갱이 또는 침전물은 최종적으로 탈수되어 유기성 슬러지로 처리된다.

이러한 슬러지는 탈수 케익 형태로 발생되며, 이러한 슬러지의 처리방법으로는 해양투기, 매립, 연료화, 고화, 소각, 열분해들과 같은 다양한 방법이 시도되고 있다.

일 예로서 슬러지에는 다량의 수분이 함유되어 있기 때문에 취급이 곤란하므로 통상 슬러지를 모래여과, 필터프레스, 진공여과기 등으로 처리하여 수분이 적은 케이크(cake)상으로 만든 후, 대부분 매립하거나 해양투기를 하지만 환경을 오염시킬 수 있는 것이다.

그래서 종래에는 보일러를 이용하여 공기를 가열하고, 고온의 공기로 슬러지를 가열하여 슬러지 내의 수분을 줄이며, 슬러지의 수분을 줄여서 습도가 증가된 고온의 공기를 외부로 배출하는 것을 반복하여 슬리지를 건조하는 기술이 있다.

그러나 상기와 같이 보일러를 이용하는 가열 방식의 건조기는 습도를 줄이기 위하여 고온의 공기를 외부로 배출하기 때문에, 건조기 주위 환경이 불량하게 되며, 외부로 배출되는 공기의 열량으로 인하여 보일러에 투입되는 전기 소비량의 증가를 유발할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용하지 못했다는 단점이 있다.

최근에는 전기소비량을 줄이면서 외부로 더운 공기의 배출을 대체하도록 가열된 냉매를 물로 냉각시키는 기술이 도 1 내지 도 3에서와 같이 개시되어 있다, 이러한 냉각기술은 열풍을 순환시켜 슬러지를 건조시키는 공기가열기(200), 공기냉각기(300), 송풍기(400), 압축기(500) 및 컨베이어(600)로 이루어진 건조장치(100)에 설치되는 열교환기(700)에 물을 공급하여 가열된 냉매를 냉각시키게 된다.

그러나, 종래의 냉각기술은 외부에서 열교환기로 물을 공급하여 냉매를 냉각시킨 후 열교환되어 가열된 물을 외부로 배출하여 하수처리하게 되므로, 냉매의 냉각을 위해 과도한 물이 지속적으로 사용되는 문제점이 있으며, 이로 인해 슬러지의 건조비용이 상승하게 되고 환경이 오염되는 심각한 문제점이 상존하게 된다.

전술한 발명은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

대한민국 등록특허 제10-0884254호

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 슬러지의 건조를 위해 건조장치에서 이동되는 가열된 냉매를 냉각시키는 열교환수단을 마련하고, 열교환수단에 순환되게 물을 공급하여 가열된 냉매를 냉각시킴으로써, 냉매의 냉각을 위해 물을 공급하여 냉각시킨 후 수용된 물을 하수로 버리는 구조에 비해 물낭비를 줄일 수 있게 되고 비용을 절감시킬 수 있게 되며 환경오염을 줄일 수 있는 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

슬러지를 건조시키도록 된 슬러지 건조장치로서,

슬러지가 투입되어 건조되는 건조실;

상기 건조실의 내부에 마련되어 투입되는 슬러지를 이동시키는 통기성컨베이어;

상기 건조실에서 전달되는 공기를 냉각시키는 공기냉각부;

상기 공기냉각부에서 냉각된 공기를 전달받아 가열시키는 공기가열부; 및

상기 공기가열부에서 가열된 공기를 상기 건조실로 이동시키는 송풍기;를 포함하여 이루어지며,

상기 건조실에는 상기 공기가열부에서 전달된 냉매를 냉각시키기 위한 순환수를 공급하는 열교환하우징이 마련되고, 상기 열교환하우징은 외부의 순환식열교환수단에 연결된 것을 특징으로 하는 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 순환식열교환수단은 상기 공기가열부에서 가열된 냉매를 전달받아 냉각시키도록 열교환하우징과, 상기 열교환하우징의 유입구와 배출구를 연결하며 형성되는 순환배관과, 상기 순환배관에 설치되어 상기 열교환하우징에 순환수를 공급하는 순환수저장탱크와, 상기 순환수저장탱크의 순환수를 순환시키도록 상기 순환배관에 설치되는 구동펌프로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 순환배관에는 가열된 순환수를 냉각시키도록 칠러냉각장치가 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 순환배관에는 내부에 순환되는 순환수를 온도를 감지하여 상기 칠러냉각장치에 전달하는 온도감지센서가 더 마련될 수 있다.

또한, 상기 순환수저장탱크는 상기 배출구와 연결되는 부분의 순환배관과 연결관에 의해 연결되고, 상기 연결관에는 단속밸브가 더 마련되어, 상기 단속밸브의 구동에 의해 상기 배출구를 통해 배출되는 가열된 순환수를 상기 연결관을 통해 상기 순환수저장탱크로 공급받도록 할 수 있다.

본 발명인 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치는 슬러지의 건조를 위해 건조장치에서 이동되는 가열된 냉매를 냉각시키는 열교환수단을 마련하고, 열교환수단에 순환되게 물을 공급하여 가열된 냉매를 냉각시킴으로써, 냉매의 냉각을 위해 물을 공급하여 냉각시킨 후 수용된 물을 하수로 버리는 구조에 비해 물낭비를 줄일 수 있게 되고 비용을 절감시킬 수 있으며 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 슬러지 건조장치를 나타낸 평단면도이다.
도 2는 종래의 슬러지 건조장치를 나타낸 정단면도이다.
도 3은 종래의 슬러지 건조장치를 나타낸 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 나타낸 평단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 나타낸 정단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치의 순환식열교환수단의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 나타낸 즉단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1은 종래의 슬러지 건조장치를 나타낸 평단면도이다. 도 2는 종래의 슬러지 건조장치를 나타낸 정단면도이다. 도 3은 종래의 슬러지 건조장치를 나타낸 측단면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 나타낸 평단면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 나타낸 정단면도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치의 순환식열교환수단의 작동상태를 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치를 나타낸 즉단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치(10)(이하에서는 설명의 편의상 슬러지 건조장치라 명명함)는 투입되는 슬러지를 건조시킨 후 배출시키도록 된 슬러지 건조장치(10)로서, 이에 이와 같은 슬러지 건조장치(10)는 건조실(20)과 통기성컨베이어(30)와 공기냉각부(40)와 공기가열부(50)와 송풍기(60)를 포함하여 구성된다.

상기 건조실(20)은 내부에 건조공간을 갖는 하우징구조로 이루어지며, 투입구가 마련되어 외부에서 슬러지가 투입되어 상기 통기성컨베이어(30)를 따라 이동하면서 상기 공기가열부(50)에서 전달되는 열풍에 의해 건조된다.

상기 건조실(20)의 내부에는 상기 통기성컨베이어(30)에서 낙하되거나 전달되는 건조된 슬러지를 안내하여 외부로 배출시키도록 이송스크류 또는 이송컨베이어를 마련하는 것이 바람직하다.

상기 통기성컨베이어(30)는 상기 건조실(20)의 내부에 마련되어 투입되는 슬러지를 이동시키게 된다.

상기 통기성컨베이어(30)는 공기가 통하도록 된 직물 구조의 합성섬유재로 이루어지게 되며 다수의 통기공을 갖는 합성수지재의 벨트로 형성시키는 것도 가능하다.

상기 공기냉각부(40)는 상기 건조실(20)에서 전달되는 공기를 냉각시키게 되며, 상기 공기가열부(50)는 상기 공기냉각부(40)에서 냉각된 공기를 전달받아 가열시키게 되며, 상기 송풍기(60)는 상기 공기가열부(50)에서 가열된 공기를 상기 건조실(20)로 이동시키게 된다.

상기 건조실(20) 내부에는 냉매가 순환되며 이송하도록 냉매순환라인(냉매순환배관)이 마련되며, 상기 냉매순환라인은 상기 공기가열부(50), 상기 공기냉각부(40), 상기 건조실(20)의 내부에 마련되는 압축기 및 후술될 열교환하우징(71)을 연결하여 냉매를 순환시키게 된다.

상기 냉매는 상기 압축기에서 가열되어 상기 공기가열부(50)로 전달되고, 상기 송풍기(60)에 의해 순환이동되는 공기가 상기 공기가열부(50)를 관통하면서 가열되어 상기 슬러지를 건조시키게 된다.

이후, 상기 공기가열부(50)에서 배출되는 냉매는 상기 열교환하우징(71)으로 이동하여 냉각된 후 상기 공기냉각부로 이동하여 상기 슬러지를 건조시킨 후 상기 공기냉각부(40)를 관통하는 공기를 냉각시키게 되고, 냉각된 냉매는 압축기로 전달되어 가열된 후 재차 공기가열부(50)로 이동하는 순환과정을 거치게 된다.

이때, 상기 건조실(20)에는 상기 공기가열부(50)에서 전달된 냉매를 냉각시키기 위한 순환수를 공급하는 열교환하우징(71)이 마련되며 상기 열교환하우징은 외부의 순환식열교환수단(70)에 연결된다.

상기 순환식열교환수단(70)은 본 발명의 주요 핵심구성이며 이러한 순환식열교환수단(70)은 열교환하우징(71)과 순환배관(72)과 순환수저장탱크(73)와 구동펌프(74)로 이루어진다.

상기 열교환하우징(71)은 내부에 순환수가 저장되도록 공간을 갖으며, 유입구와 배출구가 형성된다.

상기 순환배관(72)은 상기 슬러지 건조장치(10)에 형성되며 상기 열교환하우징(71)의 유입구에 일단이 연결되고, 타단이 배출구를 연결하며 형성된다.

상기 순환배관(72)은 패킹이나 수밀테이프를 체결한 후 상기 유입구와 상기 배출구에 끼워져 기밀을 유지시키게 된 후 끼움된 후 나사체결하여 고정시키게 된다.

상기 순환배관(72)은 일반적인 관이음 방식에 의해 상기 열교환하우징(71)에 연결된다.

상기 열교환하우징(71)의 내부에 배치되어 냉매를 이동시키는 냉매순환라인의 외면에는 순환수와의 접촉면적을 넓혀 가열된 냉매의 냉각효율을 높이도록 냉각핀들의 일단이 융착하여 고정시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열교환하우징(71) 내부에 배치되는 상기 냉매순환라인(냉매순환배관)의 외면에는 길이방향을 따라 나선의 유도홈을 형성하여 재차 접촉면적을 넓혀 가열된 냉매의 냉각효율을 높이도록 하고 상기 유도홈에 의해 소용돌이 형태로 상기 순환수가 이동되어 상기 열교환하우징 내부의 순환수의 온도분포가 균일하게 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열교환하우징(71)을 원통의 하우징구조로 형성하고 길이방향을 따라 내주연에 나선의 안내홈을 형성하여 투입되는 순환수가 상기 안내홈에 의해 소용돌이 형태로 이동하여 배출되도록 함으로써, 상기 열교환하우징(71) 내부의 순환수의 온도분포가 편중되지 않고 균일하게 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 순환수저장탱크(73)는 상기 순환배관(72)에 설치되어 상기 구동펌프(74)의 구동에 의해 내부에 충진된 순환수를 상기 순환수저장탱크(73)에 공급하게 되고, 상기 순환수저장탱크(73)에서 배출되는 가열된 순환수를 공급받아 충진시키게 된다.

즉, 가열되어 배출되는 순환수가 순환배관(72)을 따라 이동하면서 점차 냉각되고 순환수저정탱크(73)로 유입되어 기존에 충진된 순환수와 혼합되면서 가열된 온도를 낮출 수 있게 된다. 상기 순환수는 통상의 물이 사용된다.

상기 구동펌프(74)는 상기 순환수저장탱크(73)의 순환수를 순환시키도록 상기 순환배관(72)에 설치되어, 상기 구동펌프(74)의 구동에 의해 순환배관(72)을 따라 순환수를 이동시켜 상기 열교환하우징 및 상기 순환수저정탱크(73)에 순환수를 공급함과 아울러 유출시키게 된다.

상기와 같이 순환배관(72)을 통해 순환수저장탱크(73)에 순환수를 공급받도록 함으로써, 외부에서 물을 공급받아 상기 순환수저장탱크(73)의 내부에 공급되는 냉매를 냉각시킨 후 하수로 버려지는 구조에 비해 물낭비를 줄일 수 있게 되고 비용을 절감시킬 수 있게 되며 환경오염을 줄일 수 있게 된다.

상기 순환배관(72)에는 상기 순환수저장탱크(73)로 전달되는 냉매를 냉각시키면서 가열된 순환수를 냉각시키도록 칠러냉각장치(75)가 더 설치된다.

또한, 상기 순환배관(72)에는 내부에 순환되는 순환수를 온도를 감지하여 상기 칠러냉각장치(75)에 전달하는 온도감지센서(76)가 더 마련된다.

상기 온도감지센서(76)가 순환배관(72)을 따라 이동하는 순환수의 온도를 감지하여 설정된 온도보다 높을 경우 그 감지신호를 상기 칠러냉각장치(75)에 전달하여 칠러냉강장치를 구동시켜 순환수의 온도를 설정된 온도로 유지시킬 수 있게 된다.

상기 칠러냉각장치(75)가 구동되지 않는 경우에는 순환배관(72)의 순환수가 상기 칠러냉각장치를 관통하여 이동하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 순환수저장탱크(73)는 상기 배출구와 연결되는 부분의 순환배관(72)과 연결관(77)에 의해 연결되고, 상기 연결관(77)에는 단속밸브(78)가 더 마련되어, 상기 단속밸브(78)의 구동에 의해 상기 배출구를 통해 배출되는 가열된 순환수를 상기 연결관(77)을 통해 상기 순환수저장탱크(73)로 공급받도록 한다.

즉, 순환배관(72)을 따라 이동하는 순환수의 온도가 설정온도와 동일하거나 낮을 경우 순환수가 상기 칠러냉각장치(75)로 순환되어 이동되는 것을 방지하도록 상기 단속밸브(78)를 개방하여 칠러냉각장치(75)로 순환수고 공급되지 않고 바로 순환저장탱크로 순환수가 이동하도록 함으로써, 순환수를 칠러냉각장치(75)로 순환되게 이동시키도록 사용되는 구동펌프(74)의 전력소모를 줄일 수 있게 되고, 빠른 순환이 가능하게 된다.

이상 설명한 본 발명에 따른 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치는, 슬러지의 건조를 위해 건조장치에서 이동되는 가열된 냉매를 냉각시키는 열교환수단을 마련하고, 열교환수단에 순환되게 물을 공급하여 가열된 냉매를 냉각시킴으로써, 종래기술에 발생하는 냉매의 냉각을 위해 물을 공급하여 냉각시킨 후 수용된 물을 하수로 버리는 낭비를 줄일 수 있게 되고, 이에 따른 비용이 절감되며 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 슬러지 건조장치 20 : 건조실
21 : 압축기 30 : 통기성컨베이어
40 : 공기냉각부 50 : 공기가열부
60 : 송풍기 70 : 순환식열교환수단
71 : 열교환하우징 72 : 순환배관
73 : 순환수저장탱크 74 : 구동펌프
75 : 칠러냉각장치 76 : 온도감지센서
77 : 연결관 78 : 단속밸브

Claims (5)

1. 슬러지를 건조시키도록 된 슬러지 건조장치로서,
   슬러지가 투입되어 건조되는 건조실과, 상기 건조실의 내부에 마련되어 투입되는 슬러지를 이동시키는 통기성컨베이어와, 상기 건조실에서 전달되는 공기를 냉각시키는 공기냉각부와, 상기 공기냉각부에서 냉각된 공기를 전달받아 가열시키는 공기가열부와, 상기 공기가열부에서 가열된 공기를 상기 건조실로 이동시키는 송풍기를 포함하여 이루어지며, 상기 건조실에는 상기 공기가열부에서 전달된 냉매를 냉각시키기 위한 순환수를 공급하는 열교환하우징이 마련되고, 상기 열교환하우징은 외부의 순환식열교환수단에 연결된 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치에 있어서,
   상기 순환식열교환수단은 상기 공기가열부에서 가열된 냉매를 전달받아 냉각시키도록 열교환하우징;
   상기 열교환하우징의 유입구와 배출구를 연결하며 형성되는 순환배관;
   상기 순환배관에 설치되어 상기 열교환하우징에 순환수를 공급하는 순환수저장탱크; 및
   상기 순환수저장탱크의 순환수를 순환시키도록 상기 순환배관에 설치되는 구동펌프;를 포함하고,
   상기 순환배관에는 가열된 순환수를 냉각시키도록 칠러냉각장치가 더 설치되며,
   상기 열교환하우징을 원통의 하우징구조로 형성하고 길이방향을 따라 내주연에 나선의 안내홈을 형성하여 투입되는 순환수가 상기 안내홈에 의해 소용돌이 형태로 이동하여 배출되도록 함으로써, 상기 열교환하우징 내부의 순환수의 온도분포가 편중되지 않고 균일하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 순환배관에는 내부에 순환되는 순환수를 온도를 감지하여 상기 칠러냉각장치에 전달하는 온도감지센서가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 순환수저장탱크는 상기 배출구와 연결되는 부분의 순환배관과 연결관에 의해 연결되고, 상기 연결관에는 단속밸브가 더 마련되어,
   상기 단속밸브의 구동에 의해 상기 배출구를 통해 배출되는 가열된 순환수를 상기 연결관을 통해 상기 순환수저장탱크로 공급받도록 하는 것을 특징으로 하는 순환식 열교환구조를 갖는 슬러지 건조장치.

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