KR102212103B1 - 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법 - Google Patents

냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법에 관한 것으로, 제어부에 의하여, 슬러지의 건조 속도가 조절되는 건조속도 제어단계와 냉동사이클을 이용하여, 상기 슬러지의 건조를 위한 고온 저습의 공기를 생성하는 건조공기 생성단계와 상기 제어부에 의하여, 상기 건조공기의 온도가 제어되는 건조공기 온도 제어단계와 상기 제어부에 의하여 제어되는 송풍기를 통해 상기 건조공기를 순환시켜 상기 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조단계 및 상기 제어부에 의하여, 상기 건조공기의 순환유량이 제어되는 순환유량 제어단계를 포함하고, 상기 건조공기 온도 제어단계와 순환유량 제어단계에서는, 상기 건조공기의 온도와 습도에 따라 냉동사이클 및 송풍기의 운전을 제어함으로써, 상기 슬러지의 건조에 필요한 에너지의 소비량을 저감하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 건조공기의 온도와 습도에 따라 상기 냉동사이클 및 송풍기의 운전을 제어함으로써, 슬러지의 건조에 필요한 에너지의 소비량을 저감시키는 효과가 있다.

Description

냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법{Control Method of Closed Low Temperature Sludge Drying System Using Refrigeration Cycle}
본 발명은 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법을 이용하여 내부에 순환되는 건조공기의 순환유량과 냉동사이클의 부하를 조정함으로써, 소요되는 에너지를 저감하고, 슬러지의 건조속도를 조절할 수 있도록 하는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 하수처리과정에서 발생되는 슬러지는 바이오연료 등으로 재활용됨에 따라 자원으로서의 이용가치가 있는 것으로 평가된다. 이러한 슬러지를 함수율이 낮고, 발열량이 높은 신재생 에너지로 생산하기 위해서는 고온의 열풍 또는 열전달 매체를 이용하여, 슬러지에 함유된 수분을 증발 시키는 공정을 필요로 한다. 다만, 고온의 슬러지 건조과정에서 발생되는 악취와 유기물의 증발로 인한 대기 오염 등의 문제를 유발하고 있다.
이러한 종래의 슬러지 건조 장치의 문제점을 해결하기 위한 선행기술문헌으로, 한국등록특허공보 제10-1338369호를 살펴보면, 상기 선행기술문헌은 기류순환형 저온 열풍 슬러지 건조 처리설비 및 처리방법에 관한 것으로, 저온 저습의 공기를 공급하는 건조기와, 공기 중의 수분을 응축하는 수분응축기와, 열공급장치를 구비하여, 건조에 필요한 공기를 외부로 방출하지 않고 순환시켜 사용함으로써, 외부로의 악취배출을 원천적으로 방지할 수 있는 기류순환형 저온 열풍 슬러지 건조 처리설비 및 처리방법에 관한 것이다.
그러나 이러한 종래 기술에 의하면 슬러지의 함수율을 조절하는 혼합단계와, 슬러지를 압출성형하는 압출성형단계와, 슬러지를 건조시키는 건조단계와, 건조된 슬러지를 분쇄하는 건조펠렛분쇄단계를 포함하여, 저온의 공기로 슬러지를 건조시킬 수 있는 기류순환형 저온 열풍 슬러지 건조 처리설비 및 처리방법에 관한 것이다.
그러나 이러한 종래 기술에 의하면 슬러지 양에 따른 슬러지의 건조속도와 내부에 순환되는 공기의 순환유량 및 냉동사이클의 부하 변동에 따른 운전의 제어가 불가능하여 소요되는 에너지의 효율이 떨어지고, 슬러지의 건조 시간이 길어질 수 있다는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-1338369호 (2013.12.02.)
본 발명은 상술한 바와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 내부에 순환되는 건조공기의 순환유량과 냉동사이클의 부하를 조정함으로써, 소요되는 에너지를 저감시키고, 슬러지의 건조속도를 조절하여 상황에 맞는 운전 제어가 되도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법에 있어서, 제어부에 의하여, 슬러지의 건조 속도가 조절되는 건조속도 제어단계와 냉동사이클을 이용하여, 상기 슬러지의 건조를 위한 고온 저습의 공기를 생성하는 건조공기 생성단계와 상기 제어부에 의하여, 상기 건조공기의 온도가 제어되는 건조공기 온도 제어단계와 상기 제어부에 의하여 제어되는 송풍기를 통해 상기 건조공기를 순환시켜 상기 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조단계 및 상기 제어부에 의하여, 상기 건조공기의 순환유량이 제어되는 순환유량 제어단계를 포함하고, 상기 건조공기 온도 제어단계와 순환유량 제어단계에서는, 상기 건조공기의 온도와 습도에 따라 냉동사이클 및 송풍기의 운전을 제어함으로써, 상기 슬러지의 건조에 필요한 에너지의 소비량을 저감하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건조공기 온도 제어단계에서는, 상기 건조공기의 온도가 상기 기준온도보다 높은 경우, 상기 냉동사이클의 냉매 순환량을 감소시키고, 상기 건조공기의 온도가 상기 기준온도보다 낮은 경우, 상기 냉동사이클의 냉매 순환량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 순환유량 제어단계에서는, 상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위의 상한치보다 높은 경우, 상기 송풍기의 출력을 증가시키고, 상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위의 하한치 보다 낮은 경우, 상기 송풍기의 출력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건조속도 제어단계에서는, 슬러지 저장탱크의 슬러지 적재량에 따라 슬러지투입부의 운전을 제어하여, 상기 슬러지의 투입량이 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건조속도 제어단계에서는, 상기 슬러지투입부의 운전속도에 따라 상기 기준운도와 기준습도범위를 설정함으로써, 상기 슬러지의 건조속도가 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은, 건조공기의 온도와 습도에 따라 냉동사이클 및 송풍기의 운전을 제어함으로써, 상기 슬러지의 건조에 필요한 에너지의 소비량을 저감시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 슬러지투입부의 운전속도에 따라 상기 기준운도와 기준습도범위를 설정함으로써, 슬러지의 건조속도가 조절될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법의 순서도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법의 건조속도 제어단계 세부흐름도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법의 건조공기 온도제어단계 세부흐름도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법의 순환유량 제어단계 세부흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
도 1은, 하수처리과정에서 발생되는 슬러지를 건조시켜 재활용하는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 구성도이다. 그리고 도 2는, 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명의 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 구성에 대해 간략히 설명한다.
먼저, 슬러지 건조장치(10)가 마련된다. 그리 상기 슬러지 건조장치(10)는, 냉매를 순환시켜 고온 저습의 공기를 생성하는 냉동사이클(100)과 상기 슬러지 건조장치(10)를 밀폐시키는 덕트(11)와 상기 냉동사이클(100)에서 발생된 고온 저습의 공기를 순환시키는 송풍기(12) 및 미가공된 슬러지를 저장하는 슬러지 저장탱크(13)를 구비한다. 그리고 상기 덕트(11)는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 일측을 감쌀 수 있도록 형성되어, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부가 밀폐될 수 있다. 따라서, 상기 덕트(11)는 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에서 발생되는 악취 및 오염된 공기가 상기 슬러지 건조장치(10)의 외부로 유출되지 않도록 하는 역할을 한다. 또한, 상기 슬러지 저장탱크(13)는 상기 슬러지 건조장치(10)의 외부에 설치되어, 미가공된 슬러지를 보관하는 역할을 한다. 또한, 상기 슬러지 저장탱크(13)는 펌프와 같은 수송 수단을 구비하여, 후술할 슬러지투입부(200a)에 미가공된 슬러지를 전달하는 역할을 한다. 또한, 상기 슬러지 저장탱크(13)는 중량센서 및 눈금센서 중 적어도 하나 이상을 포함하여, 상기 슬러지 저장탱크(13) 내부의 슬러지 적재량이 측정될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 냉동사이클(100)은, 증발기(110)과 응축기(120)을 포함한다. 그리고 상기 증발기(110)는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 상측에 설치되어, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에서 순환되는 공기를 냉각시키는 역할을 한다. 보다 상세히, 상기 증발기(110)는, 팽창밸브(111)을 포함한다. 그리고 상기 증발기(110)는, 상기 팽창밸브(111)을 통해 저온 저압의 냉매를 전달받음으로써, 공기를 냉각시킬 수 있는 것이다. 따라서, 상기 증발기(110)는 상기 슬러지 건조장치(10)에서 슬러지를 건조시킨 고온 고습의 공기를 냉각시킬 수 있도록 한다. 이때, 상기 증발기(110)은 공기를 냉각시키는 과정에서 공기 중의 습기를 액화시켜 응축수를 생성하며, 상기 응축수는 상기 증발기(110)의 일측에 구비되는 배출수단(도면미도시)에 의해 배출될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 응축기(120)는 상기 증발기(110)와 인접되게 설치되며, 상기 증발기(110)를 거친 저온 저습의 공기를 가열시키는 역할을 한다. 보다 상세히, 상기 응축기(120)는, 압축기(121)을 포함한다. 그리고 상기 응축기(120)는, 상기 압축기(121)을 통해 고온 고압의 냉매를 전달받음으로써, 공기를 가열시킬 수 있는 것이다. 따라서, 상기 응축기(120)는 증발기(110)에서 응축수를 제거한 저온 저습의 공기를 고온 저습의 공기로 변환시키는 역할을 한다.
다음으로, 상기 송풍기(12)는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 하측에 설치되며, 빠르게 회전하는 팬을 구비함으로써, 상기 응축기(120)를 거친 고온 저습의 공기가 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에서 원활히 순환될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 송풍기(12)의 정면부와 인접하게 설치되는 기류제어판(14)이 구비된다. 그리고 상기 기류제어판(14)은 철망의 형태로 형성되어, 상기 송풍기(12)에 의해 순환되는 고온 저습의 공기가 원활히 순환될 수 있도록 한다. 또한, 상기 기류제어판(14)은, 슬러지의 건조과정에서 상기 통기성 컨베이어(300)를 이탈하여 상기 송풍기(12)로 떨어지게 되는 슬러지를 막아주는 역할을 한다. 또한, 상기 기류제어판(14)은 상기 송풍기(12)에 의해 순환되는 공기가 일정 방향으로 유동되도록 제어함으로써, 슬러지가 보다 효과적으로 건조될 수 있도록 한다.
또한, 상기 슬러지 건조장치(10)는 슬러지투입부(200a)와 슬러지배출부(200b)를 포함한다. 상기 슬러지투입부(200a)는 상기 슬러지 건조장치(10)의 상측에 구비되어, 건조 처리되지 않은 슬러지를 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부로 투입시키는 역할을 한다. 이때, 상기 슬러지투입부(200a)는 펌프, 무한궤도 및 스크류 등 여러 형태로 구비될 수 있다.
다음으로, 상기 슬러지배출부(200b)는 상기 슬러지 건조장치(10)의 하측에 구비되어, 건조 처리가 완료된 슬러지를 상기 슬러지 건조장치(10)의 외부로 배출시키는 역할을 한다. 또한, 상기 슬러지배출부(200b)는, 건조가 완료된 슬러지가 교반되며, 배출될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 슬러지배출부(200b)에 의해 배출되는 슬러지는 분말 형태로 배출될 수 있다.
또한, 상기 슬러지 건조장치(10)는 상기 통기성 컨베이어(300)를 포함한다. 그리고 상기 통기성 컨베이어(300)는 상기 슬러지 건조장치(10)의 내측에 복수개로 구비되며, 상기 슬러지 건조장치(10)에 투입된 슬러지를 자동으로 연속 운반하는 역할을 한다. 또한, 상기 통기성 컨베이어(300)의 벨트부재(도면미도시)는 철망 또는 다량의 통기구가 구비된 강판 등으로 형성됨으로써, 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지와 건조공기간의 접촉 면적이 증대될 수 있도록 한다.
또한, 상기 슬러지 건조장치(10)는 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지를 교반시키는 슬러지교반부(400)를 포함한다. 그리고 상기 슬러지교반부(400)는, 슬러지와 건조공기간의 접촉면적이 증대될 수 있도록 한다. 보다 상세히, 상기 슬러지교반부(400)는 복수개의 갈퀴형태로 형성되어 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지를 넓게 퍼뜨리며 교반시키는 쇠스랑(410)과 상기 쇠스랑(410)을 통과한 슬러지에 고랑이 형성되도록 하는 밭고랑가이드(420) 및 상기 밭고랑가이드(420)를 통과한 슬러지를 교반시켜, 상대적으로 덜 건조된 슬러지의 내부가 건조공기에 노출될 수 있도록 하는 스프링교반부(430)를 포함한다.
먼저, 상기 쇠스랑(410)은, 상기 통기성 컨베이어(300)의 초기 구간에 배치되어, 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지를 최초로 교반시키는 장치로, 밭을 가는 작업과 같은 형태로 슬러지를 넓게 퍼뜨리며 교반시킬 수 있도록 한다. 또한, 상기 쇠스랑(410)은, 상기 쇠스랑(410)을 왕복 이송시키는 공압실린더(411)를 포함한다. 그리고 상기 쇠스랑(410)은, 상기 공압실린더(411)의 단부에 설치되어, 상기 공압실린더(411)가 팽창 및 수축됨에 따라 왕복 이송될 수 있다.
다음으로, 상기 밭고랑가이드(420)는 복수개의 상기 통기성 컨베이어(300)의 상부에 각각 설치되며, 후술할 상기 높이조절가이드(500)를 통과한 슬러지에 고랑이 형성되도록 한다. 보다 상세히, 상기 밭고랑가이드(420)는 상기 통기성 컨베이어(300)에 간섭되지 않는 최소한의 거리로 이격되게 배치된다. 상기 밭고랑가이드(420)는 복수개의 쐐기가 병렬로 나란히 매달린 형태로 형성됨으로써, 상기 통기성 컨베이어(300)에 의해 이송되어 상기 밭고랑가이드(420)를 통과하는 슬러지에 고랑이 형성되도록 한다. 이로 인해, 슬러지가 상기 통기성 컨베이어(300)의 통기구를 막게 되는 문제점이 해소되어, 상기 고온 저습의 공기가 상기 통기성 컨베이어(300)의 통기구를 통해 원활히 통기될 수 있도록 하는 것이다.
다음으로, 상기 스프링교반부(430)는, 상기 밭고랑가이드(420)에 의해 형성된 슬러지의 고랑이 건조에 의해 허물어지는 위치에 설치되며, 상기 통기성 컨베이어(300)에 간섭되지 않는 최소한의 거리로 이격되게 배치된다. 또한, 상기 스프링교반부(430)는 상기 밭고랑가이드(420)를 통과한 슬러지를 보다 잘게 교반시켜, 상대적으로 많이 건조된 슬러지의 표면부와 덜 건조된 슬러지의 내부를 교반시킴으로써, 슬러지의 전체가 순환공기에 노출될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 슬러지 건조장치(10)는 상기 통기성 컨베이어(300)의 상부에 설치되는 높이조절가이드(500)를 포함한다. 그리고 상기 높이조절가이드(500)는, 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지가 일정 높이로 넓게 펴질 수 있도록 안내하는 역할을 한다. 보다 상세히, 상기 높이조절가이드(500)는 상기 통기성 컨베이어(300)의 상부에 설치되며, 단면이 알파벳 ‘J’ 형태로 형성된다. 따라서, 상기 통기성 컨베이어(300)에 의해 이송되어 상기 높이조절가이드(500)를 통과하게 되는 슬러지는, 상기 높이조절가이드(500)의 하부면과 맞닿으며 압축될 수 있도록 한다. 즉, 상기 높이조절가이드(500)는 상기 높이조절가이드(500)를 통과하게 되는 슬러지의 높이가 상기 높이조절가이드(500)의 하부면의 높이와 같아지도록 안내하고, 슬러지가 넓게 펼쳐지도록 할 수 있는 것이다. 또한, 상기 높이조절가이드(500)는 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지의 함수율에 따라 높이를 조절할 수 있다.
또한, 상기 슬러지 건조장치(10)는 마이크로웨이브발생부(600)를 포함한다. 상기 마이크로웨이브발생부(600)는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에 투입된 슬러지가 예열 및 예비건조되도록 하는 장치로서, 상기 통기성 컨베이어(300)의 상부에 설치되며, 상기 통기성 컨베이어(300)의 초기구간에 마이크로파가 조사될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 마이크로웨이브발생부(600)는 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지에 마이크로파를 조사하여, 슬러지의 내부 및 외부를 동시에 예열 및 예비건조함으로써, 슬러지의 건조 효율이 보다 증대될 수 있도록 한다.
또한, 상기 슬러지 건조장치(10)는, 상기 슬러지 건조장치(10)에 구비되는 센싱부(700)와 상기 센싱부(700)의 신호에 응답하여 상기 슬러지 건조장치(10)를 제어하는 제어부(800) 및 상기 제어부(800)에 의해 제어되는 출력부(900)를 포함한다. 그리고, 상기 센싱부(700)는 상기 슬러지 저장탱크(13)의 내부에 적재된 슬러지의 적재량을 감지하는 초음파 센서(710)와 도 1의 (A)지점에 배치되며 상기 냉동사이클(100)을 통해 생성된 건조공기의 온도를 측정하는 온도 센서(720)와 도 1의 (B)지점에 배치되며 상기 통기성 컨베이어(300)를 통과한 건조공기의 습도를 측정하는 습도 센서(730) 및 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도를 측정하는 RPM센서(740)를 포함한다.
또한, 상기 출력부(900)는 상기 송풍기(12)와 냉동사이클(100) 및 슬러지투입부(200a)를 포함한다.
또한, 상기 제어부(800)는 상기 습도 센서(730)의 신호에 따라 상기 송풍기(12)의 출력을 제어하고, 상기 온도 센서(720)의 신호에 따라 상기 냉동사이클(100)의 냉매 순환량을 제어함으로써, 상기 응축기(120)의 발열량을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(800)는 상기 초음파 센서(710)의 신호에 따라 상기 슬러지 저장탱크(13) 내부의 슬러지 적재량을 판단하고, 상기 슬러지 적재량에 따라 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도를 제어한다. 그리고 상기 제어부(800)는 상기 RPM센서(740)을 통해 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도를 전달받음으로써, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부로 투입되는 슬러지의 투입량을 판단하고, 상기 슬러지 투입량에 따라 후술할 기준온도와 기준습도범위를 설정한다.
따라서, 상기 제어부(800)는 상기 센싱부(700)의 신호에 따라 상기 출력부(900)가 제어될 수 있도록 한다.
즉, 상기 슬러지 건조장치(10)는, 상기 냉동사이클(100)에 의해 발생된 고온 저습의 건조공기가 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에 순환되도록 함으로써, 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지를 건조시킬 수 있다. 또한, 상기 슬러지 건조장치(10)의 상측에 구비된 슬러지투입부(200a)에 의해 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부로 투입된 슬러지는, 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입되어 이송되며, 상기 슬러지교반부(400)에 의해 교반되어 건조공기와의 접촉면적이 증대될 수 있다. 이때, 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지는 상기 마이크로웨이브발생부(600)에 의해 마이크로파를 조사받음으로써, 내부 및 외부가 동시에 예열 및 예비건조되어 보다 빠르게 건조될 수 있다. 마지막으로, 상기 건조공정을 마친 슬러지는 상기 슬러지 건조장치(10)의 하측에 구비된 슬러지배출부(200b)에 투입되어 교반됨으로써, 분말형태를 이루며 상기 슬러지 건조장치(10)의 외부로 배출될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법에 관한 것으로, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제어부(800)에 의하여, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에 투입된 슬러지의 건조 속도가 조절되는 건조속도 제어단계와, 상기 제어부(800)에 의하여 제어되는 상기 냉동사이클(100)을 이용하여 상기 슬러지의 건조를 위한 고온 저습의 공기를 생성하는 건조공기 생성단계와, 상기 제어부(800)에 의하여 상기 건조공기의 온도가 제어되는 건조공기 온도 제어단계와, 상기 제어부(800)에 의하여 제어되는 상기 송풍기(12)를 통해 상기 건조공기를 순환시켜 상기 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조단계, 및 상기 제어부(800)에 의하여 상기 건조공기의 순환유량이 제어되는 순환유량 제어단계를 포함한다. 그리고 상기 건조공기 온도 제어단계와 순환유량 제어단계에서는, 상기 건조공기의 온도와 습도에 따라 상기 냉동사이클(100) 및 송풍기(12)의 운전을 제어함으로써, 상기 슬러지의 건조에 필요한 에너지의 소비량을 저감한다.
보다 상세히, 상기 건조속도 제어단계에서는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에 투입된 슬러지의 건조 속도가 조절될 수 있도록 한다. 먼저, 상기 초음파 센서(710)가 상기 슬러지 저장탱크(13) 내부에 초음파를 발생시킴으로써, 초음파 데이터를 수집한다. 또한, 상기 초음파 센서(710)는 상기 수집된 초음파 데이터를 상기 제어부(800)로 전달한다. 다음으로, 상기 제어부(800)는 상기 초음파 센서(710)를 통해 전달받은 상기 초음파 데이터를 분석하여 상기 슬러지 저장탱크(13) 내부에 적재된 슬러지 적재량을 판단한다. 또한, 상기 제어부(800)는 상기 슬러지 적재량에 따라 상기 슬러지투입부(200a)를 제어하여, 상기 슬러지 건조장치(10) 내부로의 슬러지 투입량을 제어한다. 다음으로, 상기 RPM센서(740)를 통해 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도를 측정한다. 또한, 상기 RPM센서(740)는 측정된 운전속도 데이터를 상기 제어부(800)로 전달한다. 또한, 상기 제어부(800)는 상기 운전속도 데이터를 분석하여 상기 슬러지 건조장치(10) 내부로 투입되는 슬러지의 투입량을 판단한다. 다음으로, 상기 제어부(800)는 상기 슬러지 투입량에 따라 상기 기준온도와 기준습도범위를 설정한다.
다음으로, 상기 건조공기 생성단계에서는, 상기 제어부(800)에 의하여 제어되는 상기 냉동사이클(100)을 이용하여 상기 슬러지의 건조를 위한 고온 저습의 건조공기가 생성될 수 있도록 한다. 먼저, 상기 제어부(800)는 상기 냉동사이클(100)의 내부에 순환되는 냉매의 순환량을 제어한다. 그리고 상기 냉동사이클(100)은, 상기 냉동사이클(100)의 내부에 투입된 공기가 상기 증발기(110)과 응축기(120)을 거쳐 고온 저습의 건조공기로 변환될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 건조공기 온도 제어단계에서는, 상기 건조공기의 온도를 제어할 수 있도록 한다. 먼저, 상기 온도 센서(720)가 슬러지와 접촉되기 전의 상기 건조공기의 온도를 측정한다. 즉, 상기 온도 센서(720)는 도 1의 (A)지점에서의 상기 건조공기의 온도를 측정하게 되는 것이다. 다음으로, 상기 온도 센서(720)는 측정된 상기 건조공기의 온도 데이터를 상기 제어부(800)에 전달한다, 다음으로, 상기 제어부(800)는 상기 온도 센서(720)를 통해 전달받은 상기 온도 데이터를 상기 건조속도 제어단계에서 설정된 상기 기준온도와 비교하여, 상기 비교결과에 따라 상기 냉동사이클(100)의 내부에서 순환되는 냉매 순환량을 제어한다. 즉, 상기 제어부(800)는 상기 온도 센서(720)의 신호에 따라 상기 냉동사이클(100)의 냉매 순환량을 제어함으로써, 상기 응축기(120)의 발열량을 제어하여, 상기 냉동사이클(100)에서 생성되는 건조공기의 온도가 제어될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 슬러지 건조단계에서는, 상기 건조공기를 통해 상기 슬러지가 건조될 수 있도록 한다. 먼저, 상기 제어부(800)는 상기 송풍기(12)를 제어하여, 상기 냉동사이클(100)에 의해 생성된 건조공기가 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에서 순환되도록 한다. 따라서, 상기 송풍기(12)에 의해 순환되는 상기 건조공기는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에 투입된 슬러지가 건조될 수 있도록 한다.
즉, 상기 슬러지 건조장치(10)의 상기 통기성 컨베이어(300)에 투입된 슬러지가 상기 쇠스랑(410)에 의하여 넓게 퍼뜨려지고, 상기 밭고랑가이드(420)에 의하여 상기 쇠스랑(410)을 통과한 슬러지에 고랑이 형성되며, 상기 스프링교반부(430)에 의하여 상기 밭고랑가이드(420)를 통과한 슬러지를 교반시켜 상대적으로 덜 건조된 슬러지의 내부가 순환공기에 노출될 수 있도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 순환유량 제어단계에서는, 상기 건조공기가 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에서 순환될 수 있는 유량을 제어한다. 먼저, 상기 습도 센서(730)는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에 투입된 슬러지와 접촉된 상기 건조공기의 습도를 측정한다. 즉, 상기 습도 센서(730)는 도 1의 (B)지점에서의 상기 건조공기의 습도를 측정하게 되는 것이다. 다음으로, 상기 습도 센서(730)는 측정된 상기 건조공기의 습도 데이터를 상기 제어부(800)에 전달한다, 다음으로, 상기 제어부(800)는 상기 온도 센서(720)를 통해 전달받은 상기 습도 데이터와 상기 건조속도 제어단계에서 설정된 상기 기준습도범위를 비교하여, 상기 비교결과에 따라 상기 송풍기(12)의 출력을 제어한다. 따라서, 상기 제어부(800)는 상기 습도 센서(730)의 신호에 따라 상기 송풍기(12)의 출력을 제어함으로써, 상기 슬러지 건조장치(10) 내부에 순환되는 건조공기의 순환유량이 제어될 수 있도록 한다.
이하에서는, 상기 건조속도 제어단계에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 건조속도 제어단계는, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부로 투입되는 슬러지의 투입량을 제어하고, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부에 투입된 슬러지의 건조속도를 설정하는 단계이다.
먼저, 상기 제어부(800)는 상기 초음파 센서(710)를 통해 측정된 초음파 데이터를 전달받아 상기 슬러지 저장탱크(13)에 적재된 슬러지의 적재량을 판단한다. 다음으로, 상기 제어부(800)는 상기 슬러지 적재량과 사용자가 설정한 허용치를 비교한다. 또한, 상기 제어부(800)는 상기 슬러지 적재량이 상기 허용치를 넘어서게 되면, 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도가 빨라지도록 제어함으로써, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부로 투입되는 슬러지의 투입속도를 증가시킨다. 또한, 상기 제어부(800)는 상기 슬러지 적재량이 상기 허용치 이내라면, 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도가 유지되도록 제어함으로써, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부로 투입되는 슬러지의 투입속도를 유지시킨다. 따라서, 상기 제어부(800)는, 상기 슬러지 저장탱크(13)의 슬러지 적재량에 따라 슬러지투입부(200a)의 운전속도를 제어하여, 상기 슬러지의 투입량이 조절될 수 있도록 한다. 다음으로, 상기 제어부(800)는, 상기 RPM센서(740)를 통해 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도 데이터를 전달받아, 상기 슬러지 건조장치(10) 내부로 투입되는 슬러지의 투입량을 측정한다. 또한, 상기 제어부(800)는 상기 슬러지 투입량이 사용자가 설정한 기준량을 초과한다면, 상기 기준온도를 상향설정하고, 상기 기준습도범위를 하향설정한다. 또한, 상기 제어부(800)는 상기 슬러지 투입량이 상기 기준량 이내라면, 상기 기준온도를 하향설정하고, 상기 기준습도범위를 상향설정한다. 따라서, 상기 제어부(800)는 상기 RPM센서(740)을 통해 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도를 전달받음으로써, 상기 슬러지 건조장치(10)의 내부로 투입되는 슬러지의 투입량을 측정하고, 상기 슬러지 투입량에 따라 상기 기준온도와 기준습도범위를 설정한다.
또한, 상기 제어부(800)가 상기 건조공기 온도 제어단계에서 상기 건조공기의 온도를 제어함에 있어서, 상기 기준온도는 상기 건조공기의 온도와 비교되는 값이며, 상기 건조공기의 온도는 상기 제어부(800)에 의하여, 상기 기준온도에 가까워지도록 제어된다. 따라서, 상기 건조공기의 온도는 상기 제어부(800)에 의하여, 상기 기준온도가 높게 설정될수록 보다 높아지도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 제어부(800)가 상기 순환유량 제어단계에서 상기 건조공기의 순환유량을 제어함에 있어서, 상기 기준습도범위는 상기 건조공기의 습도와 비교되는 값이며, 상기 건조공기의 습도는 상기 제어부(800)에 의하여, 상기 기준습도범위의 이내에 포함되도록 제어된다. 또한, 상기 건조공기의 습도는 상기 송풍기(12)의 출력에 따른 상기 건조공기의 순환유량에 따라 조절될 수 있다. 예를들어, 상기 제어부(800)가 상기 송풍기(12)의 출력을 상승시키면, 상기 건조공기의 순환유량이 증가하여 상기 건조공기의 습도가 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 제어부(800)는 상기 기준습도범위가 낮게 설정될수록 상기 송풍기(12)의 출력이 보다 상승되도록 제어함으로써, 상기 건조공기의 순환유량이 보다 증가되도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 건조속도 설정단계에서는, 상기 제어부(800)가 상기 슬러지투입부(200a)의 운전속도에 따라 상기 기준운도와 기준습도범위를 설정함으로써, 상기 슬러지의 건조속도가 조절될 수 있도록 한다.
이하에서는, 상기 건조공기 온도 제어단계에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 건조공기 온도 제어단계는, 상기 건조공기의 온도가 상기 기준온도보다 높은 경우, 상기 냉동사이클(100)의 냉매 순환량을 감소시키고, 상기 건조공기의 온도가 상기 기준온도보다 낮은 경우, 상기 냉동사이클(100)의 냉매 순환량을 증가시켜 상기 냉동사이클(100)을 통해 생성되는 상기 건조공기의 온도를 조절하는 단계이다.
먼저, 상기 온도 센서(720)가 도 1의 (A)지점에서의 상기 건조공기의 온도를 측정한다. 즉, 상기 온도 센서(720)는 상기 슬러지 건조장치(10)에 투입된 슬러지와 접촉되기 전의 건조공기의 온도를 측정하는 것이다. 또한, 상기 온도 센서(720)는 상기 건조공기의 온도 데이터를 상기 제어부(800)에 전달한다. 다음으로, 상기 제어부(800)는, 상기 건조속도 제어단계에서 설정된 상기 기준온도와 건조공기의 온도를 비교한다. 다음으로, 상기 건조공기의 온도가 상기 기준온도보다 높은 경우, 상기 제어부(800)는 상기 냉동사이클(100)에서 순환되는 냉매의 순환량을 감소시켜, 상기 냉동사이클(100)에서 생성되는 상기 건조공기의 온도가 낮아질 수 있도록 한다. 또한, 상기 건조공기의 온도가 상기 기준온도보다 낮은 경우, 상기 제어부(800)는 상기 냉동사이클(100)에서 순환되는 냉매의 순환량을 증가시켜, 상기 냉동사이클(100)에서 생성되는 상기 건조공기의 온도가 높아질 수 있도록 한다. 이때, 상기 냉동사이클(100)에서 순환되는 냉매의 순환량과 상기 응축기(120)에서의 발열량은 비례하므로, 상기 제어부(800)가 상기 냉동사이클(100)의 냉매 순환량을 제어함에 따라 상기 냉동사이클(100)을 통해 생성되는 건조공기의 온도가 제어될 수 있는 것이다.
이하에서는, 상기 순환유량 제어단계에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 순환유량 제어단계는, 상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위의 상한치보다 높은 경우, 상기 송풍기(12)의 출력을 증가시키고, 상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위의 하한치 보다 낮은 경우, 상기 송풍기(12)의 출력을 감소시켜 상기 건조공기의 순환유량을 제어하는 단계이다.
먼저, 상기 습도 센서(730)가 도 1의 (B)지점에서의 상기 건조공기의 습도를 측정한다. 즉, 상기 습도 센서(730)는 상기 슬러지 건조장치(10)에 투입된 슬러지와 접촉되어 다습해진 건조공기의 습도를 측정하는 것이다. 또한, 상기 습도 센서(730)는 상기 건조공기의 습도 데이터를 상기 제어부(800)에 전달한다. 다음으로, 상기 제어부(800)는 상기 건조속도 제어단계에서 설정된 상기 기준습도범위와 건조공기의 습도를 비교한다. 다음으로, 상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위에 포함되는 경우, 상기 제어부(800)는 상기 송풍기(12)의 출력을 유지시켜 상기 건조공기의 순환유량이 유지되도록 한다. 또한, 상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위의 상한치를 초과하는 경우, 상기 제어부(800)는 상기 송풍기(12)의 출력을 증가시켜 상기 건조공기의 순환유량이 증가될 수 있도록 한다. 또한, 상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위의 하한치 보다 낮은 경우, 상기 제어부(800)는 상기 송풍기(12)의 출력을 감소시켜 상기 건조공기의 순환유량이 감소될 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명은 상기 건조공기의 온도와 습도에 따라 상기 냉동사이클(100) 및 송풍기(12)의 운전을 제어함으로써, 슬러지의 건조에 필요한 에너지의 소비량을 저감시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 슬러지투입부(200a)의 운전속도에 따라 상기 기준운도와 기준습도범위를 설정함으로써, 슬러지의 건조속도가 조절될 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 슬러지 건조장치
11 : 덕트
12 : 송풍기
13 : 슬러지 저장탱크
14 : 기류제어판
100 : 냉동사이클
110 : 증발기
111 : 팽창밸브
120 : 응축기
121 : 압축기
200a : 슬러지투입부
200b : 슬러지배출부
300 : 통기성 컨베이어
400 : 슬러지교반부
410 : 쇠스랑
411 : 공압실린더
420 : 밭고랑가이드
430 : 스프링교반부
500 : 높이조절가이드
600 : 마이크로웨이브발생부
700 : 센싱부
710 : 초음파 센서
720 : 온도 센서
730 : 습도 센서
740 : RPM센서
800 : 제어부
900 : 출력부

Claims (5)

  1. 제어부에 의하여, 슬러지의 건조 속도가 조절되는 건조속도 제어단계;
    냉동사이클을 이용하여, 상기 슬러지의 건조를 위한 고온 저습의 공기를 생성하는 건조공기 생성단계;
    상기 제어부에 의하여, 상기 건조공기의 온도가 제어되는 건조공기 온도 제어단계;
    상기 제어부에 의하여 제어되는 송풍기를 통해 상기 건조공기를 순환시켜 상기 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조단계; 및
    상기 제어부에 의하여, 상기 건조공기의 순환유량이 제어되는 순환유량 제어단계;를 포함하고,
    상기 건조공기 온도 제어단계와 순환유량 제어단계에서는, 상기 건조공기의 온도와 습도에 따라 냉동사이클 및 송풍기의 운전을 제어함으로써, 상기 슬러지의 건조에 필요한 에너지의 소비량을 저감하고,
    상기 슬러지 건조단계에서는, 통기성 컨베이어에 투입된 슬러지가 쇠스랑에 의하여 넓게 퍼뜨려지고, 밭고랑가이드에 의하여 상기 쇠스랑을 통과한 슬러지에 고랑이 형성되며, 스프링교반부에 의하여 상기 밭고랑가이드를 통과한 슬러지를 교반시켜 상대적으로 덜 건조된 슬러지의 내부가 순환공기에 노출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 건조공기 온도 제어단계에서는, 상기 건조공기의 온도가 기준온도보다 높은 경우, 상기 냉동사이클의 냉매 순환량을 감소시키고,
    상기 건조공기의 온도가 상기 기준온도보다 낮은 경우, 상기 냉동사이클의 냉매 순환량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 순환유량 제어단계에서는, 상기 건조공기의 습도가 기준습도범위의 상한치보다 높은 경우, 상기 송풍기의 출력을 증가시키고,
    상기 건조공기의 습도가 상기 기준습도범위의 하한치 보다 낮은 경우, 상기 송풍기의 출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 건조속도 제어단계에서는, 슬러지 저장탱크의 슬러지 적재량에 따라 슬러지투입부의 운전을 제어하여, 상기 슬러지의 투입량이 조절될 수 있도록 하고,
    상기 제어부가 RPM센서를 통해 상기 슬러지투입부의 운전속도를 전달받음으로써, 슬러지 건조장치의 내부로 투입되는 슬러지의 투입량을 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 건조속도 제어단계에서는, 상기 슬러지의 투입량에 따라 기준온도와 기준습도범위를 설정함으로써, 상기 슬러지의 건조속도가 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클을 활용하여 슬러지를 건조시킬 수 있는 밀폐형 저온 건조 시스템의 운전제어방법.
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