KR102317189B1 - 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템에 관한 것으로, 본 발명은 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 할 수 있으며, 이에 따라 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지 건조 시스템에서의 슬러지 건조효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있도록 하는 한편, 종래와 달리 바이오가스의 활용을 통해 슬러지 건조를 위한 별도의 추가적인 에너지 소모를 현격히 절감시킬 수 있는 것이다.

Description

하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템{Sludge drying system using solid oxide fuel cell utilizing sewage treatment plant biogas}
본 발명은 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 할 수 있으며, 이에 따라 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지 건조 시스템에서의 슬러지 건조효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있도록 하는 한편, 종래와 달리 바이오가스의 활용을 통해 슬러지 건조를 위한 별도의 추가적인 에너지 소모를 현격히 절감시킬 수 있도록 한 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하수처리장 등으로부터 발생하는 슬러지는 대부분 건조 후 매립하고 있는데, 이와 같이 슬러지를 건조하기 위한 수단으로 슬러지 건조 시스템이 제공되어 있다.
도 1은 종래기술에 따른 슬러지 건조 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래기술에 따른 슬러지 건조 시스템은 젖은 슬러지를 저장하고 공급하기 위한 호퍼(10), 호퍼에서 공급되는 젖은 슬러지를 이송시키면서 고온의 스팀을 이용하여 건조하는 건조실(20), 상기 건조실 내부로 고온의 스팀을 공급하기 위한 스팀 발생기(30)로 구성되어 있다.
이때, 상기 건조실(20)의 경우 실시 예로서 슬러지 공급구 및 배출구와 폐스팀 배출구를 갖추고, 내부에는 슬러지를 이송시키기 위한 컨베이어, 상기 컨베이어를 따라 설치되면서 이송되는 슬러지를 향해 상기 스팀 발생기(30)에서 공급되는 스팀을 분사하기 위한 다수개의 노즐로 구성된다.
그러나 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 슬러지 건조 시스템은 상기 건조실 내에서 이송되는 젖은 슬러지가 완전히 건조될 때까지 경로를 따라 계속해서 고온의 스팀을 공급해야 하는데, 이렇게 젖은 슬러지가 완전히 건조되기까지 건조시간이 오래 걸리기 때문에, 건조 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
즉, 상기 스팀을 이용하여 젖은 슬러지를 완전히 건조하기까지는 오랜 시간 많은 량의 스팀을 계속 공급해야 하는데, 이를 위해 상기 스팀 발생기에서는 많은 량의 에너지(석유 또는 가스)를 장시간 소모하기 때문에 슬러지의 건조 효율이 크게 저하되는 것이다.
아울러, 건조를 위한 에너지로서 스팀이 적용되어 스팀 발생을 위한 장치의 설치 및 운용에 따른 슬러지 건조를 위한 장치 및 운용에 따른 비용이 크게 소요되는 문제가 있었다.
한편, 축산 분뇨, 음식물 쓰레기, 하수 처리장의 슬러지 등과 같이 유기물의 함량이 높은 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 분해하면 바이오가스를 얻을 수 있다.
통상 하수 처리장의 바이오가스 저장탱크 등을 통해 얻을 수 있는 바이오가스는 대략 60~70%의 메탄(CH4)과 30~40%의 이산화탄소(CO2) 및 소량의 황화수소와 암모니아 등을 포함한다.
이러한 하수 처리장의 바이오가스 저장탱크 등을 통해 얻을 수 있는 바이오가스는 열량이 메탄 가스 열량의 90% 수준으로 높기 때문에 재생 에너지로 각광을 받고 있다.
이에, 현재 바이오가스를 활용하여 보일러나 열병합 발전소를 가동하는 기술이 이용되고 있고, 최근 바이오가스를 고질화하여 자동차 또는 연료전지 시스템의 연료로 사용하려는 등의 연구 개발이 진행되고 있는 실정이다.
또한, 연료전지 시스템에 적용되는 고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell;SOFC;固體酸化物燃料電池)는 연료 기체가 가진 화학 에너지를 직접 전기에너지로 생성하는 것으로서, 통상 바이오가스 등의 개질 가스 및 공기 등이 유입되어 전기에너지를 생성하는 한편, 고온의 가스를 폐열로 배출하는 것이다.
그러므로, 상기와 같은 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지 건조 시스템에서의 슬러지 건조효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있도록 하는 한편, 종래와 달리 바이오가스의 활용을 통해 슬러지 건조를 위한 별도의 추가적인 에너지 소모를 현격히 절감시킬 수 있도록 한 슬러지 건조시스템에 대한 연구 및 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0139683호 2014.12.08.공개. 대한민국 공개특허 제10-2016-0103854호 2016.09.02.공개. 대한민국 등록특허 제10-1781588호 2017.09.19.등록. 대한민국 등록특허 제10-1845499호 2018.03.29.등록.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 할 수 있도록 한 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용하여 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 함으로써 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지 건조 시스템에서의 슬러지 건조효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 종래와 달리 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지의 활용을 통해 슬러지 건조를 위한 별도의 추가적인 에너지 소모를 현격히 절감시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템은 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지를 건조시키는 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템으로서, 하수처리장의 탈수 슬러지 저장탱크로부터 탈수 처리되어 일정 함수율의 수분을 내포하는 젖은 슬러지가 공급되며, 공급된 젖은 슬러지를 이송시키면서 고온의 공기로 건조한 후에 냉각시켜 배출하는 슬러지 건조장치; 발전시 발생하는 고온의 공기를 상기 슬러지 건조장치 측으로 공급하며, 외부로부터 공급되는 연료가스를 이용하여 발전을 통해 전기에너지를 생산하며, 축전지와 연결되어 생산된 전기를 축전시키는 고체 산화물 연료전지; 상기 고체 산화물 연료전지 측으로 연료가스로서의 바이오가스를 공급하는 바이오가스 저장탱크; 및 상기 슬러지 건조장치의 건조과정 이후에 냉각과정에 요구되는 냉각용수를 공급, 배출을 통해 순환되도록 하는 냉각용수 공급수단을 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 슬러지 건조장치는 일 측 상부로부터 상기 탈수 슬러지 저장탱크에 의해 젖은 슬러지가 공급되고, 상부 중앙을 통해 상기 고체 산화물 연료전지로부터 고온의 공기를 공급받으며, 공급된 젖은 슬러지를 하향 이송시켜 타 측 하부로부터 건조된 슬러지를 배출시키는 슬러지 건조기와, 상기 슬러지 건조기의 상부 중앙에 설치되며, 상기 고체 산화물 연료전지로부터 배출되는 고온의 공기를 상기 슬러지 건조기 내부로 안내하는 건조기 덕트 및 상기 슬러지 건조기의 하부에 설치되고, 상기 냉각용수 공급수단에 의해 냉각을 위한 냉각용수가 공급, 배출을 통해 순환되며, 상기 슬러지 건조기를 거쳐 건조된 슬러지를 유입시켜 일 방향으로 이송시키면서 냉각하여 냉각된 슬러지를 외부로 배출되도록 하는 건조 슬러지 냉각기를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 슬러지 건조기는 일 측 상부에 공급구가 구비되고, 타 측 하부에 배출구가 형성된 밀실 구조로 이루어지며, 내부에 설치되어 상기 공급구를 통해 공급되는 젖은 슬러지를 받아 이송시키는 컨베이어를 포함하는 한편, 이송 거리가 확보되도록 상기 컨베이어는 하향 지그재그 타입으로 두 개 이상으로 병렬 설치되는 것이 양호하다.
또한, 상기 건조 슬러지 냉각기는 중공의 관 형상으로 제공되어 일 측 상부에 구비된 유입구 측으로 상기 슬러지 건조기의 배출구를 통해 배출되는 건조처리된 슬러지가 유입되며, 내부 일 측으로부터 타 측으로 이송되면서 냉각처리된 슬러지가 타측 하부에 구비된 배출구 측으로 배출되도록 하는 냉각이송케이스와, 상기 냉각이송케이스 내부에 배치되어 회전구동되며, 상기 냉각이송케이스 내부로 유입된 슬러지를 일 방향으로 이송시키는 이송스크루와, 상기 냉각이송케이스의 일 측 단부에 설치되어 일단이 상기 이송스크루와 축 연결되며, 상기 이송스크루를 구동회전시키는 구동모터 및 상기 냉각이송케이스의 외부를 코일 타입으로 감싸도록 설치되며, 일단 및 타단이 각기 상기 냉각용수 공급수단과 냉각수 이송을 위한 냉각수 라인 및 냉각 처리 후의 폐냉각수 이송을 위한 폐냉각수 라인을 통해 연결되는 냉각라인을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 슬러지 건조장치는 상기 고체 산화물 연료전지로부터 공급되어 상기 건조기 덕트를 통해 상기 슬러지 건조기 내부로 공급안내되는 고온의 공기에 대하여 추가로 가열처리될 수 있도록, 상기 슬러지 건조기 상부 일 측에 상기 건조기 덕트 내부로 점화불꽃을 발산하는 건조기 버너를 더 포함하는 한편, 상기 건조기 버너는 외부로부터 점화를 위한 공기가 공급되며, 도시가스 라인을 통해 가스를 공급받아 점화되어 상기 건조기 덕트 측으로 점화불꽃을 발산하는 것이 양호하다.
또한, 상기 바이오가스 저장탱크를 통한 바이오가스의 공급차단시에, 선택적으로 상기 고체 산화물 연료전지 측으로 연료가스로서의 도시가스가 공급될 수 있도록, 상기 슬러지 건조장치 측으로 건조를 위한 열풍을 공급하는 상기 고체 산화물 연료전지는 도시가스 라인과 연결되며, 선택적으로 상기 도시가스 라인을 통해 도시 가스를 공급받는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 냉각용수 공급수단은 상기 냉각이송케이스의 외부를 코일 타입으로 감싸도록 설치되는 냉각라인의 일단 및 타단과 각기 냉각수 라인 및 폐냉각수 라인을 통해 연결되되, 하수처리장의 재활용수 저장탱크로 제공되는 한편, 상기 냉각수 라인 상에는 냉각을 위한 유체의 순환을 위한 순환펌프가 구비되는 것이 양호하다.
본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 할 수 있다.
둘째, 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용하여 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 함으로써 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지 건조 시스템에서의 슬러지 건조효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있다.
셋째, 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 종래와 달리 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지의 활용을 통해 슬러지 건조를 위한 별도의 추가적인 에너지 소모를 현격히 절감시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 슬러지 건조 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템을 나타낸 전체구성도.
도 3은 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템의 요부인 슬러지 건조장치의 세부구조를 나타낸 요부 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템을 나타낸 전체구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템의 요부인 슬러지 건조장치의 세부구조를 나타낸 요부 구성도이다.
도 2 내지 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템은
바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지를 건조시키는 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템으로서, 크게 분류하면 슬러지 건조장치(100), 고체 산화물 연료전지(200), 바이오가스 저장탱크(300) 및 냉각용수 공급수단(400)를 포함한다.
구체적으로, 상기 슬러지 건조장치(100)는 하수처리장의 탈수 슬러지 저장탱크(100a)로부터 탈수 처리되어 일정 함수율의 수분을 내포하는 젖은 슬러지가 공급되며, 공급된 젖은 슬러지를 이송시키면서 고온의 공기로 건조한 후에 냉각시켜 배출하는 것이다.
그리고 상기 고체 산화물 연료전지(200)는 발전시 발생하는 고온의 공기를 상기 슬러지 건조장치(100) 측으로 공급하며, 외부로부터 공급되는 연료가스를 이용하여 발전을 통해 전기에너지를 생산하며, 축전지(미도시)와 연결되어 생산된 전기를 축전시키는 것이다.
이때, 상기 축전지(미도시)는 도면으로 구체적으로 도시하지는 않았으나 통상의 축전을 위한 축전지와 동일한 것으로, 이와 같은 축전지에 축전된 전기는 판매가 가능한 것이다.
한편, 상기 바이오가스 저장탱크(300)는 상기 고체 산화물 연료전지(200) 측으로 연료가스로서의 바이오가스를 공급하는 것이다.
이러한 바이오가스 저장탱크(300)는 하수처리장의 설비인 바이오가스 저장탱크로 적용됨이 바람직하며, 물론 매립지 등의 다양한 바이오가스가 발생하는 곳에서의 바이오가스 저장탱크로 적용될 수도 있는 것이다.
상기와 같은 바이오가스 저장탱크(300)는 내부에 저장된 바이오가스에 대하여 통상 CH4 성분을 64~65% 함유하고 있으므로, 상기 고체 산화물 연료전지(200)의 전기에너지 생산을 위한 연료가스로 적용될 수 있는 것이다.
또한, 상기 냉각용수 공급수단(400)은 상기 슬러지 건조장치(100)의 건조과정 이후에 냉각과정에 요구되는 냉각용수를 공급, 배출을 통해 순환되도록 하는 것이다.
전술한 바와 같은 구성을 이루어진 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템에서, 특히 상기 슬러지 건조장치(100)는 크게 슬러지 건조기(110)와, 건조기 덕트(120) 및 건조 슬러지 냉각기(130)를 포함한다.
상세히, 상기 슬러지 건조기(110)는 일 측 상부로부터 상기 탈수 슬러지 저장탱크(100a)에 의해 젖은 슬러지가 공급되고, 상부 중앙을 통해 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 고온의 공기를 공급받으며, 공급된 젖은 슬러지를 하향 이송시켜 타 측 하부로부터 건조된 슬러지를 배출시키는 것이다.
또한, 상기 건조기 덕트(120)는 상기 슬러지 건조기(110)의 상부 중앙에 설치되며, 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 배출되는 고온의 공기를 상기 슬러지 건조기(110) 내부로 안내하는 것이다.
상기와 같은 건조기 덕트(120)는 도면으로 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 슬러지 건조기(110)의 상부 중앙에 설치되되, 상기 슬러지 건조기(110)의 내부에 고르게 건조를 위한 고온의 공기가 공급될 수 있도록 상기 슬러지 건조기(110)의 내측 상부와 측부 및 컨베이어(113)의 각 상부 등으로 연통연결되는 유체안내관(미도시)을 통해 상기 슬러지 건조기(110) 내부에 고르게 고온의 공기를 공급시키는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 건조기 덕트(120)는 상기 슬러지 건조기(110)의 상부 중앙에 설치되어 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 배출되는 고온의 공기를 상기 슬러지 건조기(110) 내부로 안내할 수 있도록, 내부에 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 배출되는 고온의 공기를 흡입 안내함과 동시에 흡입된 공기를 상기 슬러지 건조기(110)의 내부로 송풍 안내하는 팬 모터(미도시)가 설치되는 것이 더욱 바람직한 것이다.
또한, 상기 건조 슬러지 냉각기(130)는 상기 슬러지 건조기(110)의 하부에 설치되고, 상기 냉각용수 공급수단(400)에 의해 냉각을 위한 냉각용수가 공급, 배출을 통해 순환되며, 상기 슬러지 건조기(110)를 거쳐 건조된 슬러지를 유입시켜 일 방향으로 이송시키면서 냉각하여 냉각된 슬러지를 외부로 배출되도록 하는 것이다.
전술한 바와 같은 구성을 이루어진 슬러지 건조장치(100)에서, 특히 상기 슬러지 건조기(110)는 일 측 상부에 공급구(111)가 구비되고, 타 측 하부에 배출구(112)가 형성된 밀실 구조로 이루어지며, 내부에 설치되어 상기 공급구를 통해 공급되는 젖은 슬러지를 받아 이송시키는 컨베이어(113)를 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 슬러지 건조기(110)는 이송 거리가 확보되도록 상기 컨베이어(113)는 하향 지그재그 타입으로 두 개 이상으로 병렬 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 바와 같은 구성을 이루어진 슬러지 건조장치(100)에서의, 상기 건조 슬러지 냉각기(130)는 크게 냉각이송케이스(131)와, 이송스크루(132)와, 구동모터(133) 및 냉각라인(134)을 포함한다.
상세히, 상기 냉각이송케이스(131)는 중공의 관 형상으로 제공되어 일 측 상부에 구비된 유입구(131a) 측으로 상기 슬러지 건조기(110)의 배출구(112)를 통해 배출되는 건조처리된 슬러지가 유입되며, 내부 일 측으로부터 타 측으로 이송되면서 냉각처리된 슬러지가 타측 하부에 구비된 배출구(131b) 측으로 배출되도록 하는 것이다.
또한, 상기 이송스크루(132)는 상기 냉각이송케이스(131) 내부에 배치되어 회전구동되며, 상기 냉각이송케이스(131) 내부로 유입된 슬러지를 일 방향으로 이송시키는 것이다.
그리고 상기 구동모터(133)는 상기 냉각이송케이스(131)의 일 측 단부에 설치되어 일단이 상기 이송스크루(132)와 축 연결되며, 상기 이송스크루(132)를 구동회전시키는 것이다.
또한, 상기 냉각라인(134)은 상기 냉각이송케이스(131)의 외부를 코일 타입으로 감싸도록 설치되며, 일단 및 타단이 각기 상기 냉각용수 공급수단(400)과 냉각수 이송을 위한 냉각수 라인(410) 및 냉각 처리 후의 폐냉각수 이송을 위한 폐냉각수 라인(420)을 통해 연결되는 것이다.
한편, 상기 냉각용수 공급수단(400)은 앞서 설명한 바와 같은 냉각이송케이스(131)의 외부를 코일 타입으로 감싸도록 설치되는 냉각라인(134)의 일단 및 타단과 각기 냉각수 라인(410) 및 폐냉각수 라인(420)을 통해 연결되되, 하수처리장의 재활용수 저장탱크로 제공되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 냉각수 라인(410) 상에는 냉각을 위한 유체의 순환을 위한 순환펌프(411)가 구비되는 것이 더욱 바람직한 것이다.
전술한 바와 같은 구성을 이루어진 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템에서의 요부인 상기 슬러지 건조장치(100)는 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 공급되어 상기 건조기 덕트(120)를 통해 상기 슬러지 건조기(110) 내부로 공급안내되는 고온의 공기에 대하여 추가로 가열처리될 수 있도록 하는 것이 중요하다.
그러므로, 상기 슬러지 건조장치(100)는 상기 슬러지 건조기(110) 상부 일 측에 상기 건조기 덕트(120) 내부로 점화불꽃을 발산하는 건조기 버너(150)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 건조기 버너(150)는 외부로부터 점화를 위한 공기가 공급되며, 도시가스 라인(500)을 통해 가스를 공급받아 점화되어 상기 건조기 덕트(120) 측으로 점화불꽃을 발산하는 것이 바람직한 것이다.
전술한 바와 같은 구성을 이루어진 본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템은 상기 바이오가스 저장탱크(300)를 통한 바이오가스의 공급차단시에, 선택적으로 상기 고체 산화물 연료전지(200) 측으로 연료가스로서의 도시가스가 공급될 수 있도록 하는 것도 중요하다.
이를 위하여, 상기 슬러지 건조장치(100) 측으로 건조를 위한 열풍을 공급하는 상기 고체 산화물 연료전지(200)는 도시가스 라인(500)과 연결되며, 선택적으로 상기 도시가스 라인(500)을 통해 도시 가스를 공급받을 수도 있는 것이다.
본 발명에 따른 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템에 의하면, 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 할 수 있다.
아울러, 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용하여 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 공급시켜 고체 산화물 연료전지를 통해 전기를 생산하면서 고체 산화물 연료전지를 통하여 배출되는 고온의 공기를 슬러지 건조장치 측으로 유입되도록 함으로써 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지 건조 시스템에서의 슬러지 건조효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있는 것이다.
더욱이, 바이오가스 저장탱크 및 고체 산화물 연료전지를 적용함으로써 종래와 달리 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지의 활용을 통해 슬러지 건조를 위한 별도의 추가적인 에너지 소모를 현격히 절감시킬 수 있도록 함과 동시에, 전기에너지를 생산할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.
100a: 탈수 슬러지 저장탱크
100: 슬러지 건조장치
110: 슬러지 건조기 111: 공급구
112: 배출구 113: 컨베이어
120: 건조기 덕트 130: 건조 슬러지 냉각기
131: 냉각이송케이스 131a: 유입구
131b: 배출구 132: 이송스크루
133: 구동모터 134: 냉각라인
150: 건조기 버너
200: 고체 산화물 연료전지
300: 바이오가스 저장탱크
400: 냉각용수 공급수단
410: 냉각수 라인 411: 순환펌프
420: 폐냉각수 라인
500: 도시가스 라인

Claims (7)

  1. 바이오가스 및 고체 산화물 연료전지를 활용하여 슬러지를 건조시키는 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템으로서, 하수처리장의 탈수 슬러지 저장탱크(100a)로부터 탈수 처리되어 일정 함수율의 수분을 내포하는 젖은 슬러지가 공급되며, 공급된 젖은 슬러지를 이송시키면서 고온의 공기로 건조한 후에 냉각시켜 배출하는 슬러지 건조장치(100); 발전시 발생하는 고온의 공기를 상기 슬러지 건조장치(100) 측으로 공급하며, 외부로부터 공급되는 연료가스를 이용하여 발전을 통해 전기에너지를 생산하며, 축전지와 연결되어 생산된 전기를 축전시키는 고체 산화물 연료전지(200); 상기 고체 산화물 연료전지(200) 측으로 연료가스로서의 바이오가스를 공급하는 바이오가스 저장탱크(300); 및 상기 슬러지 건조장치(100)의 건조과정 이후에 냉각과정에 요구되는 냉각용수를 공급, 배출을 통해 순환되도록 하는 냉각용수 공급수단(400)을 포함하는 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템에 있어서,
    상기 슬러지 건조장치(100)는 일 측 상부로부터 상기 탈수 슬러지 저장탱크(100a)에 의해 젖은 슬러지가 공급되고, 상부 중앙을 통해 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 고온의 공기를 공급받으며, 공급된 젖은 슬러지를 하향 이송시켜 타 측 하부로부터 건조된 슬러지를 배출시키는 슬러지 건조기(110)와, 상기 슬러지 건조기(110)의 상부 중앙에 설치되며, 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 배출되는 고온의 공기를 상기 슬러지 건조기(110) 내부로 안내하는 건조기 덕트(120)와, 상기 슬러지 건조기(110)의 하부에 설치되고, 상기 냉각용수 공급수단(400)에 의해 냉각을 위한 냉각용수가 공급, 배출을 통해 순환되며, 상기 슬러지 건조기(110)를 거쳐 건조된 슬러지를 유입시켜 일 방향으로 이송시키면서 냉각하여 냉각된 슬러지를 외부로 배출되도록 하는 건조 슬러지 냉각기(130)를 포함하되,
    상기 건조 슬러지 냉각기(130)는 중공의 관 형상으로 제공되어 일 측 상부에 구비된 유입구(131a) 측으로 상기 슬러지 건조기(110)의 배출구(112)를 통해 배출되는 건조처리된 슬러지가 유입되며, 내부 일 측으로부터 타 측으로 이송되면서 냉각처리된 슬러지가 타측 하부에 구비된 배출구(131b) 측으로 배출되도록 하는 냉각이송케이스(131)와, 상기 냉각이송케이스(131) 내부에 배치되어 회전구동되며, 상기 냉각이송케이스(131) 내부로 유입된 슬러지를 일 방향으로 이송시키는 이송스크루(132)와, 상기 냉각이송케이스(131)의 일 측 단부에 설치되어 일단이 상기 이송스크루(132)와 축 연결되며, 상기 이송스크루(132)를 구동회전시키는 구동모터(133) 및 상기 냉각이송케이스(131)의 외부를 코일 타입으로 감싸도록 설치되며, 일단 및 타단이 각기 상기 냉각용수 공급수단(400)과 냉각수 이송을 위한 냉각수 라인(410) 및 냉각 처리 후의 폐냉각수 이송을 위한 폐냉각수 라인(420)을 통해 연결되는 냉각라인(134)을 포함하는 한편,
    상기 바이오가스 저장탱크(300)를 통한 바이오가스의 공급차단시에, 선택적으로 상기 고체 산화물 연료전지(200) 측으로 연료가스로서의 도시가스가 공급될 수 있도록, 상기 슬러지 건조장치(100) 측으로 건조를 위한 열풍을 공급하는 상기 고체 산화물 연료전지(200)는 도시가스 라인(500)과 연결되어, 선택적으로 상기 도시가스 라인(500)을 통해 도시 가스를 공급받으며,
    상기 냉각용수 공급수단(400)은 상기 냉각이송케이스(131)의 외부를 코일 타입으로 감싸도록 설치되는 냉각라인(134)의 일단 및 타단과 각기 냉각수 라인(410) 및 폐냉각수 라인(420)을 통해 연결되되, 하수처리장의 재활용수 저장탱크로 제공되는 한편, 상기 냉각수 라인(410) 상에는 냉각을 위한 유체의 순환을 위한 순환펌프(411)가 구비되는 한편,
    상기 슬러지 건조기(110)는 일 측 상부에 공급구(111)가 구비되고, 타 측 하부에 배출구(112)가 형성된 밀실 구조로 이루어지며, 내부에 설치되어 상기 공급구를 통해 공급되는 젖은 슬러지를 받아 이송시키는 컨베이어(113)를 포함하되, 이송 거리가 확보되도록 상기 컨베이어(113)는 하향 지그재그 타입으로 두 개 이상으로 병렬 설치되며,
    상기 슬러지 건조장치(100)는 상기 고체 산화물 연료전지(200)로부터 공급되어 상기 건조기 덕트(120)를 통해 상기 슬러지 건조기(110) 내부로 공급안내되는 고온의 공기에 대하여 추가로 가열처리될 수 있도록, 상기 슬러지 건조기(110) 상부 일 측에 상기 건조기 덕트(120) 내부로 점화불꽃을 발산하는 건조기 버너(150)를 더 포함하는 한편, 상기 건조기 버너(150)는 외부로부터 점화를 위한 공기가 공급되며, 도시가스 라인(500)을 통해 가스를 공급받아 점화되어 상기 건조기 덕트(120) 측으로 점화불꽃을 발산하는 것을 특징으로 하는 하수처리장 바이오가스를 활용한 고체 산화물 연료 전지를 이용한 슬러지 건조시스템.
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