KR102111587B1 - 슬러지 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지 건조장치를 개시한다.
본 발명은, 내부에 건조실을 이루도록 공간부가 마련된 케이스와; 케이스의 일측 상단에 위치되며 건조실 내부로 슬러지를 투입하는 슬러지 투입수단과; 케이스 내부에 상,하 방향을 따라 일정간격을 두고 배열 설치되며, 슬러지 투입수단을 통해 투입된 슬러지를 건조실 내부로 순환시키는 슬러지 이송 컨베이어와; 케이스의 외부에 위치되며, 건조실 하측 내부와 연통되는 에어순환 덕트를 통해 건조실 내부에 에어를 공급하는 에어순환팬과; 케이스의 일측에 위치되어 건조실 내부의 에어를 가열 및 제습시키는 히트펌프수단과; 케이스의 하부에 위치되며, 슬러지 투입수단에 의해 투입되고 슬러지 이송 컨베이어를 거치며 건조된 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 토출수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 것으로서, 저온건조를 통한 발화위험성을 감소시키고 폐열 재활용을 통한 에너지 효율의 상승 및 저비용과 작업환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

슬러지 건조장치{a drying machine of sludge }

본 발명은 건축물이나 기타 폐기물로부터 발생되는 슬러지의 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온으로 슬러지를 건조함으로써 고열에 의해 발화의 우려를 방지하고 작업환경을 개선할 수 있도록 한 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 사용되고 있는 각종 슬러지 처리장치는 필터프레스나 벨트프레스 등이 사용되고 있으나, 이러한 장치들은 시설이 크고 그 크기에 비해 처리되는 슬러지의 처리량이 소량이어서 경제적이지 못하였고, 이렇게 탈수 처리되어지는 슬러지케이크의 수분함량이 많아 재활용하지 못하고 슬러지케이크를 폐토사와 함께 매립골재에 혼합하여 매립처리하고 있는 실정이다.

이러한 쓰레기 등을 매립하는 매립지는 날이 갈수록 포화상태여서 매립토의 선별수거 반입이라든가 매립토사 별로 처리방법 및 운송처리가 각기 이뤄져야 하므로 처리비용이 과다하게 소요되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 등록번호 10-1577863호에는 다음과 같은 기술이 제안되어 있다.

즉, 도 1에서와 같이 흡수식 냉동기를 이용한 대용량유닛화 가능 벨트식 슬러지 건조장치는 환경기초시설에서 회수되는 바이오가스 또는 지역난방 열원 등의 신재생에너지원 등을 에너지원으로 하는 열풍 생산형흡수식냉동기를 이용한 슬러지를 건조하는 건조장치에 있어서, 상기 열풍생산형흡수식냉동기에 대하여 1종 효용 흡수식 냉동사이클에 기반하여 적용되는 재생기(91), 증발기(93), 흡수기(94) 및 재생열교환기(95)와 함께 LiBr-H2O 중 브라인(H2O)의 응축열을 이용하여 건조공기의 연속적 재가열이 가능한 열풍생산형흡수식냉동기(90); 상기 열풍생산형흡수식냉동기(90)에서 생산한 냉수 및 증기방산열에 대하여, 냉수를 열매로 하여 건조공기(2)중 수분을 응축제거하는 제습냉각코일(81)과; H2O의 증기방산열을 이용하여 건조공기(2)를 재가열하는 열풍생산형 응축기(82)와; 건조공기를 압입순환하는 건조공기순환팬(83);으로 구성되는 공조기(80); 상기 공조기(80)에서 생산된 건조공기(2)를 벨트식건조기(건조부) 패키지(10a)의 개별 벨트식건조기(건조부) 유닛(10b)에 분배하는 급기순환덕트(22); 벨트식건조기(건조부) 패키지(10a)에서 슬러지(1) 수분 건조 후 공조기(80)로 반환하는 배기순환덕트(21); 상기 벨트식건조기(건조부) 패키지(10a)에 대하여 슬러지(1)와 건조공기(2) 간 접촉효율을 높이고 슬러지(1) 중 수분의 원활한 접촉증발이 가능하도록 건조공기(2) 통과가 가능한 통기성 컨베이어벨트(11); 상기 열풍생산형응축기(82)에서 발생하는 배열을 수냉각하는 냉각탑(71); 상기 냉각탑(71)에서 생산된 냉각수를 저장하눈 냉각수저장조(72); 상기 냉각수저장조(72)에 저장된 냉각수를 순환하는 냉각수순환펌프(73);를 포함하여 구성된다.

이와같은 종래 슬러지 건조기의 경우에는 전기 에어지의 사용량을 줄임과 동시에 바이오가스와 같은 신재생 에너지를 활용할수 있는 효과가 있지만, 일반적인 건조기와 마찬가지로 100℃이상의 고온으로 건조하는 방식이기 때문에 높은 발화 위험성과 높은 에너지 투입이 필요로 하는 문제점이 내재되어 있다.

이외에도 국내등록특허 10-0630324호에도 슬러지의 건조장치가 제안되어 있지만 이 역시 상술한 문제점을 그대로 내재하고 있다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 저온건조를 통한 발화위험성을 감소시키고 폐열 재활용을 통한 에너지 효율의 상승 및 저비용과 작업환경을 개선할 수 있는 슬러지 건조장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 슬러지 건조장치는, 내부에 건조실을 이루도록 공간부가 마련된 케이스와; 상기 케이스의 일측 상단에 위치되며 건조실 내부로 슬러지를 투입하는 슬러지 투입수단과; 상기 케이스 내부에 상,하 방향을 따라 일정간격을 두고 배열 설치되며, 슬러지 투입수단을 통해 투입된 슬러지를 건조실 내부로 순환시키는 슬러지 이송 컨베이어와; 상기 케이스의 외부에 위치되며, 건조실 하측 내부와 연통되는 에어순환 덕트를 통해 건조실 내부에 에어를 공급하는 에어순환팬과; 상기 케이스의 일측에 위치되어 건조실 내부의 에어를 가열 및 제습시키는 히트펌프수단과; 상기 케이스의 하부에 위치되며, 슬러지 투입수단에 의해 투입되고 슬러지 이송 컨베이어를 거치며 건조된 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 토출수단;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 상기 슬러지 이송 컨베이어는 케이스의 상,하 방향을 따라 3~5개층으로 일정간격 배열 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 건조실내에 일정간격으로 배열 설치된 슬러지 이송 컨베이어의 이송방향과 대응되는 케이스 내측에는 하부측 슬러지 이송 컨베이어로 슬러지가 안정되게 낙하되도록 가이드 판이 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 가이드 판은 케이스로부터 슬러지 이송 컨베이어를 향해 경사지게 설치되어 슬러지의 낙하 과정에서 슬러지 교반이 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 슬러지 투입수단은, 상기 케이스의 일측 상단에 건조실과 연통되도록 위치되며 하부 내측면에는 다수의 핀이 일정간격으로 형성된 깔때기 형태의 호퍼와; 상기 호퍼의 하단부 내측에 회전 가능하게 축 지지되며, 호퍼 외측에 위치되는 모터에 의해 회전구동되고 호퍼의 내측면에 형성된 핀과 간섭되지 않고 교차되도록 핀이 다수 돌출 형성된 회전축;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 슬러지 이송 컨베이어 사이의 케이스 내벽면에는 건조실 하부로부터 유입되는 에어를 슬러지 이송 컨베이어 사이를 통해 상부 방향으로 유도하기 위한 삼각단면 형상의 에어 유도판이 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 히트펌프 수단은, 케이스의 일측 외부에 위치되며 내부에 냉매를 응축 및 팽창시키는 열교환기가 마련된 히트펌프와; 상기 케이스의 상부 일측에 건조실과 통하도록 설치되는 냉각덕트와, 냉각덕트 내부에 위치되는 냉각가스 파이프로 이루어지며 열교환기의 팽창시 발생되는 냉각된 냉매를 냉각가스 파이프로 유입하여 건조실 내부의 습기를 응축시키는 냉각코일과; 상기 케이스의 하부 일측에 건조실과 통하도록 설치되는 가열덕트와, 가열덕트 내부에 위치되는 가열가스 파이프 및 전기히터로 이루어지며 열교환기의 응축시 발생되는 가열된 냉매를 가열가스 파이프로 유입하여 건조실 내부로 유입되는 에어를 가열시키는 가열코일;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 슬러지 토출수단은, 케이스의 최하단에 위치된 슬러지 이송 컨베이어의 진행방향과 대응되는 케이스의 하부에 위치되는 사각틀상의 프레임과; 상기 프레임상에 소정각도 경사지게 지지 설치되며, 내부에 모터에 의해 회전 구동되는 스크류축이 마련되고, 일측하부에는 슬러지 배출구가 마련된 스크류 컨베이어와; 상기 스크류 컨베이어의 타측에 일체로 마련되어 스크류 컨베이어 내부로 건조되어 이송되어진 슬러지가 낙하하는 토출호퍼;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 케이스 내부의 건조실 온도는 50~60℃ 범위를 유지하도록 된 것을 특징으로 한다.

제안되는 실시예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째 종래 100℃ 이상의 고온의 건조방식이 아닌 50~60℃ 범위의 저온건조 방식을 취함으로써 발화 위험성이 감소되며, 온도 상승을 위한 에너지 소비를 억제할 수 있다.

둘째, 히트펌프 수단의 열교환기의 응축 및 팽창시 발생되는 냉매가스의 냉각 및 가열을 통해 즉, 폐열 재활용 방식을 취함으로써 에너지 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

셋째, 폐쇄형 구조를 저온건조를 통해 주변 작업환경을 개선할 수 있으며, 분진 및 악취발생을 억제할 수 있다.

넷째, 다층으로 배열 설치된 슬러지 이송 컨베이어를 통해 순환 건조를 이루도록 함으로써 기존의 처리기에 비하여 설비의 규모를 줄일 수 있다.

도 1은 종래 슬러지 건조기를 나타낸 구성도.
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치를 나타낸 구성도들.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 슬러지 건조장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치를 나타낸 구성도들이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 슬러지 건조장치는, 크게 케이스(100)와 슬러지 투입수단(200), 슬러지 이송 컨베이어(300)와 에어 순환팬(400) 및 히트펌프수단(500)와 슬러지 토출수단(600)으로 대별된다.

케이스(100)는 내부에 마련된 공간부를 통해 건조실(110)을 이룬다.

이때 케이스(100)는 건조실(110) 내부가 저온의 온도상태(50~60℃)를 유지할 수 있도록 단열재질로 형성됨이 바람직하다.

슬러지 투입수단(200)은, 케이스(100)의 일측 상단에 위치되는 것으로서 건조하고자 하는 슬러지를 건조실(110) 내부로 투입하는 기능을 수행한다.

이러한 슬러지 투입수단(200)의 상세 구조를 보면, 호퍼(210)와 회전축(220)으로 이루어진다.

호퍼(210)는 건조실(110)과 연통되도록 설치되는 것으로서, 깔때기 형태의 단면 형상을 갖는다.

그리고 이 호퍼(210)의 하부 내측면에는 다수의 핀(211)이 일정간격으로 돌출 형성된다.

회전축(220)은, 호퍼(210)의 하단부에 모터(M)를 통해 회전 가능하게 축 지지된 것으로서, 외면에는 다수의 핀(221)이 마련되는 바, 회전축(220)의 핀(221)은 호퍼(210)의 하부 내면에 형성된 핀(211)과 간섭되지 않고 상호 교차되도록 형성된다.

따라서 슬러지 투입수단(200)의 호퍼(210)를 통해 슬러지를 투입하고 모터(M)를 통해 회전축(220)을 회전시키게 되면 호퍼(210)와 회전축(220)의 핀(211,221)이 교차하는 틈새로 슬러지가 분쇄되면서 건조실(110)내부로 유입되는 것이다.

이를 통해 슬러지를 작은 크기로 분쇄하여 건조실(110)로 투입시킴으로써 건조시간을 단축시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

슬러지 이송 컨베이어(300)는, 건조실(110) 내부에 위치되어 모터(M)를 통해 작동되며 호퍼(210)를 통해 투입된 슬러지를 이송시키면서 건조시키는 기능을 수행한다.

이때 슬러지 이송 컨베이어는 케이스(100)의 건조실(110) 내부에 상,하 방향을 따라 3 ~ 5개 층으로 일정간격 배열 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 건조실(110) 내에 슬러지 이송 컨베이어(300)를 배열 설치함에 있어서는 이들의 이송방향과 대응되는 내측에 슬러지를 하부층 슬러지 이송 컨베이어(300)로 안정되게 낙하될 수 있도록 안내하는 가이드 편(120)을 마련함이 바람직하다.

이에 더하여 이 가이드 편(120)은 케이스(100) 내측에서 슬러지 이송 컨베이어(300)를 향해 경사지게 설치함이 바람직한 바, 이는 경사지게 설치함에 의해 슬러지가 낙하하는 과정에서 상호 교반이 이루어져 고르게 낙하 할 수 있게 되기 때문이다.

한편, 상술한 바와 같이 슬러지 이송 컨베이어(300)를 다층으로 형성함에 의해서는 슬러지의 균일한 건조 및 건조시간의 단축을 꾀할 수 있는 효과가 있다.

에어순환팬(400)은, 건조실(110)내부로 에어를 공급하는 것으로서, 특히 건조실(110)하부와 연통되게 설치된 에어순환 덕트(410)를 통해 건조실(110) 내부로 에어를 공급하는 기능을 수행한다.

한편, 상술한 슬러지 이송 컨베이어(300) 사이의 케이스(100) 내벽면에는 건조실(110) 하부로부터 유입되는 에어 즉, 에어순환팬(400)을 통해 공급되는 에어를 상부 방향으로 유도하기 위한 에어 유도판(130)을 마련함이 바람직하며, 이 에어 유도판(130)은 외측단이 곡선부를 이루는 삼각단면 형상을 갖는다.

이와 같이 에어 유도판(130)을 삼각단면 형상으로 형성하게 되면, 이송 컨베이어(300) 사이를 통과하는 에어가 상부측으로 안정되게 순환 유도된다.

히트펌프수단(500)은, 건조실(110) 내부의 에어를 가열 및 제습시키는 기능을 수행하는 것으로서, 그 상세 구조를 보면, 크게 히트펌프(510)와 냉각코일(520) 및 가열코일(530)으로 대별된다.

히트펌프(510)는 냉매를 응축 및 팽창시키는 열교환기를 포함하는 공조장치의 구조를 갖는다.

냉각코일(520)은, 케이스(100)의 상부 일측에 건조실(110)과 통하도록 설치되는 냉각덕트(521)와, 냉각덕트(521) 내부에 위치되는 냉각가스 파이프(522)로 이루어지는 것으로서 히트펌프(510)의 열교환기의 팽창시 발생되는 냉각된 냉매를 냉각가스 파이프(522)로 유입하여 건조실(110) 내부의 습기를 응축시키는 기능을 수행한다.

가열코일(530)은, 케이스(100)의 하부 일측에 건조실(110)과 통하도록 설치되는 가열덕트(531)와, 가열덕트 내부에 위치되는 가열가스 파이프(532) 및 전기히터(533)로 이루어지는 것으로서, 전기히터(533)와 함께 열교환기의 응축시 발생되는 가열된 냉매를 가열가스 파이프(532)로 유입하여 건조실 내부로 유입되는 에어를 가열시키는 기능을 수행한다.

슬러지 토출수단(600)은, 케이스(100)의 내부의 최하단에 위치된 슬러지 이송 컨베이어(300)의 진행방향과 대응되는 케이스(100)의 하부에는 사각틀상의 프레임(610)이 위치된다.

그리고 이 프레임(610)상에는 소정각도 경사지게 스크류 컨베이어(620)이 위치되는 바, 스크류 컨베이어(620) 내부에는 모터(M)에 의해 회전되는 스크류축(621)이 마련되며, 일측단에는 슬러지 배출구(622)가 마련된다.

그리고 슬러지 배출구(622)와 대향되는 스크류 컨베이어(620)의 상부에는 토출호퍼(630)가 마련되는 바, 이 토출호퍼(630)는 슬러지 이송 컨베이어(300)통해 건조되어진 슬러지를 스크류 컨베이어(620) 내측으로 낙하시키는 기능을 수행한다.

결과적으로 건조된 슬러지는 토출호퍼(630)를 통해 스크류 컨베이어(620) 내측으로 안내되고 스크류축(621)의 회전에 의해 이동되면서 슬러지 배출구(622)를 통해 도시되지 않은 저장통으로 낙하된다.

미설명 (10)은 온도와 제습 및 모터 구동등을 제어하는 조작함이다.

이와 같은 본 발명의 슬러지 건조장치는, 히트펌프수단(500)을 통해 100℃ 이상의 고온의 건조방식이 아닌 50~60℃ 범위의 저온건조 방식을 취함으로써 발화 위험성이 감소될 뿐만 아니라 온도 상승을 위한 에너지 소비를 억제할 수 게 되고, 제습 효과의 상승과 악취를 감소시킬 수 있다.

또한 전체적으로 밀폐형 구조를 취함으로써 작업환경을 개선할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

한편, 도시되지는 않았지만, 최하부측 슬러지 이송 컨베이어(300)의 슬러지 낙하부위측에 센서를 부착하여 일정량 슬러지가 적재되며, 슬러지 배출수단(600)이 작동되도록 하면 건조실(110) 내부의 에어가 외부로 유실되는 것을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있을 것이다.

이외에도 슬러지 이송 컨베이어(300)의 각 하부와 인접된 케이스(100)상에 나이프를 장착하게 되면 슬러지 이송 컨베이어(300)의 벨트 하부에 점착된 슬러지를 탈거할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100 : 케이스 110 : 건조실
120 : 가이드 편 130 : 에어 유도판
200 : 슬러지 투입수단 210 : 호퍼
211, 221 : 핀 220 : 회전축
300 : 슬러지 이송 컨베이어 400 : 에어순환 팬
410 : 에어순환덕트 500 : 히트펌프수단
510 : 히트펌프 520 : 냉각코일
521 : 냉각덕트 522 : 냉각가스 파이프
530 : 가열코일 531 : 가열덕트
532 : 가열가스 파이프 533 : 전기히터
600 : 슬러지 토출수단 610 : 프레임
620 : 스크류 컨베이어 621 : 스크류축
622 : 슬러지 배출구 630 : 토출호퍼

Claims (9)

1. 내부에 50~60℃ 범위를 유지하는 건조실을 이루도록 공간부가 마련된 케이스와;
   상기 케이스의 일측 상단에 건조실과 연통되도록 위치되며 하부 내측면에는 다수의 핀이 일정간격으로 형성된 깔때기 형태의 호퍼와, 핀이 형성된 부위와 인접된 호퍼의 하단부 내측에 회전 가능하게 축 지지되며 호퍼 외측에 위치되는 모터에 의해 회전 구동되고 호퍼 내측면에 형성된 핀과 간섭되지 않고 교차되도록 핀이 다수 돌출 형성된 회전축으로 이루어진 슬러지 투입수단과;
   상기 케이스 내부에 상,하 방향을 따라 3~5개층으로 일정간격을 두고 배열 설치되며, 슬러지 투입수단을 통해 투입된 슬러지를 건조실 내부로 순환시키는 슬러지 이송 컨베이어와;
   상기 케이스의 일측 외부에 위치되며 내부에 냉매를 응축 및 팽창시키는 열교환기가 마련된 히트펌프와, 케이스의 상부 일측에 건조실과 통하도록 설치되는 냉각덕트와, 냉각덕트 내부에 위치되는 냉각가스 파이프로 이루어지며 열교환기의 팽창시 발생되는 냉각된 냉매를 냉각가스 파이프로 유입하여 건조실 내부의 습기를 응축시키는 냉각코일과, 케이스의 하부 일측에 건조실과 통하도록 설치되는 가열덕트와, 가열덕트 내부에 위치되는 가열가스 파이프 및 전기히터로 이루어지며 열교환기의 응축시 발생되는 가열된 냉매를 가열가스 파이프로 유입하여 건조실 내부로 유입되는 에어를 가열시키는 가열코일과, 케이스의 외부에 위치되며, 건조실 하측 내부와 연통되는 에어순환 덕트를 통해 건조실 내부에 에어를 공급하는 에어순환팬으로 이루어져 건조실 내부의 에어를 가열 및 제습시키는 히트펌프수단과;
   상기 케이스의 최하단에 위치된 슬러지 이송 컨베이어의 진행방향과 대응되는 케이스의 하부에 위치되는 사각틀상의 프레임과, 이 프레임상에 소정각도 경사지게 지지 설치되며, 내부에 모터에 의해 회전 구동되는 스크류축이 마련되고, 일측하부에는 슬러지 배출구가 마련된 스크류 컨베이어와, 이 스크류 컨베이어의 타측에 일체로 마련되어 스크류 컨베이어 내부로 건조되어 이송되어진 슬러지가 낙하하는 토출호퍼로 이루어져 슬러지 투입수단에 의해 투입되고 슬러지 이송 컨베이어를 거치며 건조된 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 토출수단과;
   상기 건조실내에 일정간격으로 배열 설치된 슬러지 이송 컨베이어의 이송방향과 대응되는 케이스 내측에는 하부측 슬러지 이송 컨베이어로 슬러지가 안정되게 낙하되도록 마련되며, 케이스로부터 슬러지 이송 컨베이어를 향해 경사지게 설치되어 슬러지의 낙하 과정에서 슬러지 교반이 이루어지도록 된 가이드 판과;
   상기 슬러지 이송 컨베이어 사이의 케이스 내벽면에는 건조실 하부로부터 유입되는 에어를 슬러지 이송 컨베이어 사이를 통해 상부 방향으로 유도하기 위한 삼각단면 형상의 에어 유도판과;
   상기 슬러지 이송 컨베이어의 각 하부와 인접된 케이스상에 장착되어 슬러지 이송 컨베이어의 벨트 하부에 점착된 슬러지를 제거하는 나이프와;
   상기 슬러지 이송 컨베이어중 최하부측 슬러지 이송 컨베이어의 낙하부위에 마련되며, 건조실 내부의 에어가 외부로 유실되는 것을 억제하도록 슬러지 량에 따라 슬러지 배출수단의 작동을 제어하는 센서;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
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