KR102321912B1 - 연속식 슬러지 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 연속식 슬러지 건조장치는 내부가 반응실로 이루어지는 내관, 내관의 외면에 돌출 형성되는 스크류 날개, 내관과 스크류 날개의 외부를 둘러싸는 외관, 및 내관과 외관 사이에 형성되는 이송로를 포함하는 스크류 컨베이어; 스크류 컨베이어의 일측에 배치되며, 내관의 반응실에 열을 가하는 가열부; 스크류 컨베이어의 내관을 회전시키는 구동수단; 스크류 컨베이어의 외관의 일측에 형성되며, 이송로와 연통되는 슬러지 투입구; 및 스크류 컨베이어의 외관의 타측에 형성되며, 이송로와 연통되는 슬러지 배출구를 포함하고, 슬러지는 슬러지 투입구로 투입되어 이송로를 통해 이송되며, 슬러지는 이송되는 동안 반응실의 열에 의해 간접적으로 건조되며, 건조된 슬러지는 슬러지 배출구로 배출될 수 있다.

Description

연속식 슬러지 건조장치{CONTINUOUS SLUDGE DRYER}

본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 슬러지를 연속적으로 건조시키는 연속식 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

산업 발전에 따라, 하수 처리장이나 폐수 처리장과 같은 산업 현장이나, 도시 시설 등에서는 수분을 함유한 각종 폐기물 슬러지가 발생하고 있다. 예를 들어,공장 폐기물, 하수 슬러지, 정화 슬러지, 가축분뇨, 음식물, 생활하수 슬러지 등 다양한 종류의 슬러지가 대량으로 발생한다. 이에 따라, 슬러지를 처리하기 위한 기술에 관심이 집중되고 있으며, 국가 차원에서도 슬러지 처리에 대해 법적으로 규제하고 있는 실정이다.

일반적으로, 슬러지는 액체 속에 고체 입자가 현탁하게 들어있는 상태의 불순물 내지 침전물 등을 통칭한다. 이와 같은 슬러지 처리방법은, 처리공정에 따라 농축, 소화, 탈수, 소각, 건조 등의 여러 공정을 조합하여 구성된다. 슬러지 처리공정은, 슬러지가 부패하기 전에 신속하게 처리하여 취급이 용이한 형태로 만들어 반출함과 동시에 자원화에 필요한 성상으로 가공하는 것을 목표로 한다.

슬러지 처리 공정 중 건조 공정은 슬러지 중의 수분을 감소시키기 위한 공정으로, 슬러지의 재활용(예를 들어, 토지개량제화, 연료화, 복토재화, 시멘트 자원화 등) 측면에서 매우 중요한 역할을 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 슬러지 처리방법에 따르면, 처리장 내 탈수된 케이크, 음식물 찌꺼지, 폐기물 등의 슬러지를 컨베이어로 이송한 후에 호퍼에 저장/이송하여 건조장까지 운반해야 한다. 건조장까지 슬러지는 호퍼에 저장/이송된 후 건조기(dryer)로 이송되어 처리된다. 상기와 같은 처리방법에 의한 경우, 슬러지의 처리를 위해 컨베이어와 같은 이송 수단 등이 요구되며, 공정이 복잡하며, 처리 과정 시 비용 및 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.

한편, 슬러지 건조의 열원으로, 전기히터, 도시가스 등이 사용된다. 다만, 전기히터를 열원으로 사용하는 경우에는, 전기히터의 온도를 약 400℃ 이상으로 높이기 힘들어 건조 효율이 떨어지며 현실적으로 전기요금을 부담하기가 매우 곤란하다는 단점이 있다. 또한, 도시가스를 열원으로 사용하는 경우에는, 배관을 필수적으로 설치해야 하므로 상용화가 힘들다는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래기술로서, 한국 등록특허 제10-1356838호에는 플라즈마 열원 방식의 슬러지 건조기(10)를 개시하고 있다. 상기 특허문헌에서 슬러지 건조기(10)는, 진공챔버(11), 블레이드(12), 블레이드 구동모터(13), 플라즈마 발생부(14), 진공펌프(15) 등을 포함한다.

그러나, 상기 특허문헌의 경우, 진공챔버(11) 내에 투입된 피건조물(슬러지)을 플라즈마 발생부(14)가 직접적으로 가열하는 방식으로, 진공챔버(11) 내에서 직접적인 연소반응이 일어난다. 상기와 같은 구조는 진공펌프를 이용하여 진공상태에서 플라즈마를 발생시키는 것으로, 이러한 구조로 이루어지는 경우 슬러지 건조 전에 챔버 내의 공기를 전부 빼내고 챔버를 밀폐시키는 진공 작업이 선행되어야 한다. 이로 인해, 진공 작업을 위해 작업자 등이 상주해야 하는 등 많은 인력이 투입되고, 진공펌프 및 교반기 등 부수적인 장치들이 필수적으로 요구되는 문제가 있다. 또한, 건조하는 동안에 진공 상태를 유지해야 하므로 건조 상태를 확인할 수 없는 문제도 있다.

특히, 상기와 같은 구조에서는, 진공 상태에서 슬러지를 건조해야 하므로, 사실상 연속적으로 건조를 시키는 것이 불가능하다. 종래기술에 따르면, 건조기에 소정량의 슬러지를 투입하여 건조시킨 후 건조된 슬러지를 빼내고, 건조기에 다시 새로운 슬러지를 투입하는 등의 과정이 반복되어야 한다. 즉, 슬러지 건조 공정이 계속 중단되는 문제가 발생한다. 이러한 경우, 건조 공정은 연속적으로 이루어지지 않고 단절되므로, 슬러지 처리 효율이 매우 떨어지며 대량의 슬러지를 건조시키는 데 많은 시간이 소요되는 한계가 있다.

따라서, 슬러지 건조 효율을 확보함과 동시에 슬러지 처리 공정 시간을 단축하기 위해, 연속적으로 슬러지를 건조시킬 수 있는 처리 장치 및 공정이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 슬러지를 건조시킴과 동시에 이송시키는 연속식 슬러지 건조장치를 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 연속식 슬러지 건조장치는 내부가 반응실로 이루어지는 내관, 상기 내관의 외면에 돌출 형성되는 스크류 날개, 상기 내관과 상기 스크류 날개의 외부를 둘러싸는 외관 및 상기 내관과 상기 외관 사이에 형성되는 이송로를 포함하는 스크류 컨베이어; 상기 스크류 컨베이어의 일측에 배치되며, 상기 내관의 반응실에 열을 가하는 가열부; 상기 스크류 컨베이어의 내관을 회전시키는 구동수단; 상기 스크류 컨베이어의 외관의 일측에 형성되며, 상기 이송로와 연통되는 슬러지 투입구; 및 상기 스크류 컨베이어의 외관의 타측에 형성되며, 상기 이송로와 연통되는 슬러지 배출구를 포함하고, 슬러지는 상기 슬러지 투입구로 투입되어 상기 이송로를 통해 이송되며, 상기 슬러지는 이송되는 동안 상기 반응실의 열에 의해 간접적으로 건조되며, 건조된 슬러지는 상기 슬러지 배출구로 배출될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치에서, 상기 가열부는 플라즈마 토치일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치에서, 슬러지 건조과정 중 발생하는 악취는 악취회수라인을 통해 상기 가열부로 투입될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치에서, 상기 가열부에 물의 전기분해에 의해 발생하는 수소와 산소를 보조가스로 공급하는 보조장치를 더 포함하며, 상기 보조장치는, 전극부; 상기 전극부에 전원을 공급하는 전원부; 전기분해에 의해 수소와 산소가 발생하는 탱크; 상기 탱크로부터 나오는 수소와 산소를 안정화시키는 역화방지기; 및 상기 역화방지기로부터 상기 가열부로 수소와 산소를 공급하는 보조가스 공급라인을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치에서, 상기 스크류 컨베이어의 스크류 날개는 메인 스크류 날개 및 보조 스크류 날개로 구성되며,상기 메인 스크류 날개 및 보조 스크류 날개는 각각 번갈아 배치되며, 상기 보조 스크류 날개는 일부가 단절되어 있는 단절부를 구비하며, 직경방향을 기준으로, 상기 내관의 외면으로부터 제1 스크류 날개의 가장 돌출된 지점까지의 길이는, 상기 내관의 외면으로부터 제2 스크류 날개의 가장 돌출된 지점까지의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치에서, 상기 스크류 컨베이어의 타측에 배치되는 잠열회수기를 더 포함하며, 상기 잠열회수기에서 회수된 잠열은 잠열회수라인을 통해 상기 가열부로 투입될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치에서, 상기 스크류 컨베이어의 스크류 날개는 다중 나사식으로 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬러지의 건조와 이송이 동시에 진행되는 바, 슬러지 처리 공정 과정이 보다 단순해지며 처리 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다. 또한, 공정의 단절 없이 슬러지 처리가 연속적으로 이루어지므로, 투입되는 인력 및 운반/처리 비용을 줄일 수 있으며, 대량의 슬러지를 보다 효율적으로 건조시킬 수 있다. 아울러, 건조과정 중 발생하는 악취를 효과적으로 제거할 수 있으며, 후단 공정과의 연계가 용이하다. 물론, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 종래의 슬러지 처리과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술의 건조기의 단면도이다.
도 3은 종래기술의 슬러지 건조방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 슬러지 처리과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 슬러지 건조방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치의 전체적인 도면이다.
도 7은 도 6의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 보조장치의 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 가열부의 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치에서 스크류 날개 구성을 나타내는 도면이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 슬러지 처리 과정을 개략적으로 나타내는 도면이며; 도 5는 본 발명에 따른 슬러지 건조방식을 개략적으로 나타내는 도면이며; 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치의 전체적인 도면이며; 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치의 확대도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 슬러지 건조장치(100)는 스크류 컨베이어(110), 가열부(120), 구동수단(130), 슬러지 투입구(141) 및 슬러지 배출구(142)를 포함할 수 있다. 본 발명은 슬러지를 건조와 동시에 이송시킬 수 있는 바, 대량의 슬러지를 효과적으로 처리할 수 있으며, 슬러지 처리에 투입되는 비용, 인력, 시간 등을 대폭 줄일 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 스크류 컨베이어(110)는 내관(111), 스크류 날개(112), 외관(113) 및 이송로(114)를 구비할 수 있다. 상기 내관(111)은 내부가 반응실(111a)로 이루어지며, 반응실(111a)은 상기 가열부(120)에 의해 가열될 수 있다. 상기 스크류 날개(112)는 상기 내관(111)의 외면에 배치될 수 있으며, 상기 내관(111)의 외면에 일체로 돌출 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 스크류 날개(112)는 상기 내관(111)과 별개의 구성으로 제작되어 상기 내관(111)의 외면에 끼워질 수도 있다. 이러한 경우, 상기 스크류 날개(112)는 예를 들어 상기 내관(111)을 둘러싸는 띠 형상일 수 있다. 상기 외관(113)은 상기 내관(111)과 상기 스크류 날개(112)의 외부를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 이송로(114)는 상기 내관(111)과 상기 외관(113) 사이에 형성되어, 슬러지가 이송/운반되는 공간으로 이루어질 수 있다.

상기 가열부(120)는 상기 스크류 컨베이어(110)의 일측에 배치되며, 상기 내관(111)의 반응실(111a)에 열을 가할 수 있다. 즉, 반응실(111a)은 파이프 벽체를 통해 이송로(114) 내의 슬러지로 열을 전달한다. 종래에는 고온가스와 슬러지가 건조기 내에서 직접 접촉하여 연소가스의 대류에 의하여 건조하는 방식(직접 건조방식)을 이용했으나, 본 발명은 고온가스의 열교환에 의하여 생산된 열매체(또는 증기)가 건조기 내,외부를 통과하면서 건조하는 방식(간접 건조방식)을 이용한다. 본 발명의 건조방식에 의한 경우, 후속 공정(퇴비화, 고화, 연료화)과 연계가 용이하며, 열원과 슬러지가 직접적으로 반응하지 않기 때문에 화재 위험성이 낮으며, 보다 안전하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가열부(120)는 플라즈마 토치인 것이 바람직하다. 상기 가열부(120)가 내관(111)의 반응실(111a)에서 플라즈마를 연소시킴으로써, 적은 에너지로도 높은 열원을 확보할 수 있으며, 건조 효율 및 열전달 효율을 높일 수 있다. 즉, 일반적으로 간접 건조방식의 건조 능력이 직접 건조방식에 비하여 낮은 한계를 해결할 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 토치는 약 1000℃ 이상의 의 열원을 생성할 수 있으며, 바람직하게는 상기 내관(111)의 반응실(111a)의 온도를 약 600℃ 상태로 유지할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 플라즈마 토치는 상단을 밀폐하기 위한 절연캡(123)및 티그세트(122)를 구비한다. 상기 티그세트(122)는 외부로부터 공급되는 전력에 의해 캐소드 전극체(122d)와 애노드 전극체(124)를 서로 반응시키는 역할을 한다. 상기 티그세트(122)는 상기 절연캡(123)에 삽입되는 티그본체(122a), 캐소드 전극체(122d), 상기 티그본체(122) 내부에서 캐소드 전극체(122d)와 연결되는 전극체 척(122c) 및 상기 캐소드 전극체(122d)의 돌출 길이를 조절하는 조절부(122b)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 절연캡(123) 내부에는 플라즈마 형성가스가 내부로 인입되는 통로인 플라즈마 형성가스 유로(127)가 형성될 수 있다. 상기 플라즈마 형성가스 유로(127)를 통해 유입된 플라즈마 형성가스 및 상기 캐소드 전극체(122d)와 애노드 전극체(124)의 반응에 의해 플라즈마 화염(121)이 발생할 수 있다. 또한, 절연캡(123)의 하부에는 상기 캐소드 전극체(122d)와 애노드 전극체(124)가 서로 반응하는 공간(125)이 형성될 수 있다. 상기 공간(125)의 둘레에는 상기 캐소드 전극체(122d)와 상기 애노드 전극체(124)에 의해 발생되는 화염(121)에 와류를 형성하기 위한 자력부(126)이 형성될 수 있다. 다만, 상기 가열부(120)는 플라즈마 토치에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 가열부(120)의 냉각을 위해 칠러(chiller)가 구비될 수 있다. 또한, 예를 들어, 플라즈마 형성가스는 질소일 수 있으며, 상기 질소는 질소 발생기에서 생산하여 공급하거나, 간편하게는 액체 질소를 사용할 수 있다.

상기 구동수단(130)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스크류 컨베이어(110)의 타측에 배치되며, 상기 스크류 컨베이어(110)를 회전축(X)을 중심으로 회전시킬 수 있다. 상기 구동수단(130)은 상기 스크류 컨베이어(110)의 내관(111)만을 회전시킬 수 있다. 즉, 외관(113)은 고정된 상태로, 내관(111)만 회전시키면서, 이송로(134) 내의 슬러지를 스크류 날개(112)를 통해 이송/운반시킬 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 스크류 컨베이어(110)의 내관(111)과 외관(113)이 고정된 상태에서, 스크류 날개(112)만이 회전하여 슬러지를 이송/운반시킬 수도 있다. 상기 구동수단(130)은 예를 들어 모터 및/또는 인버터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 구동수단(130)은 스크류 컨베이어(110)의 회전속도를 조절하여 슬러지의 함수율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응실(111a) 내부의 온도 센서와 연계하여, 스크류 컨베이어(110)의 회전속도를 약 1m/min ~ 3m/min로 조절할 수 있다.

또한, 슬러지 투입구(141)는 상기 스크류 컨베이어(110)의 외관(113)의 일측에 형성되며 상기 이송로(114)와 연통될 수 있다. 슬러지 배출구(142)는 상기 스크류 컨베이어(110)의 외관(113)의 타측에 형성되며 상기 이송로(114)와 연통될 수 있다.

본 발명에 따르면, 슬러지는 상기 슬러지 투입구(141)로 투입되어 상기 스크류 컨베이어(110)의 이송로(114)를 통해 이송되며, 상기 슬러지는 이송되는 동안 상기 가열부(120)에 의해 가열된 상기 반응실(111a)의 열에 의해 간접적으로 건조된다. 건조된 슬러지는 상기 슬러지 배출구(142)를 통해 배출된다. 예를 들어, 약 80 ~ 85%의 함수율을 가지는 슬러지는 본 발명의 연속식 슬러지 건조장치(100)에 투입되어 건조 및 이송되면서, 약 5 ~ 10%의 함수율을 가지는 상태로 배출될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 슬러지의 함수율을 저감시켜 직접적인 자원화 처리(예를 들어, 퇴비, 부숙토, 에너지원 등)를 가능케 한다. 또한, 상기 슬러지 투입구(141)와 슬러지 배출구(142)에는 슬러지의 수분을 측정하는 센서 등이 장착될 수 있으며, 슬러지 투입구(141)로 투입되는 슬러지와, 슬러지 배출구(142)에서 배출되는 슬러지의 수분을 측정하여 함수율을 계산할 수 있다. 이로 인해, 작업자 등은 슬러지의 함수율을 간단히 계산할 수 있으며, 원하는 함수율을 얻기 위해 스크류 컨베이어(110)를 알맞게 설정(예를 들어, 회전속도 조절 등)할 수 있다.

종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 처리장에서 건조장까지 슬러지를 이송시키기 위해 처리장 내 슬러지를 컨베이어로 이송한 후에 호퍼에 저장/이송하여 건조장까지 운반해야 했다. 그뿐만 아니라, 건조장까지 운반된 슬러지를 다시 이송시켜 건조기(dryer)에 투입하고, 건조가 완료되면 슬러지를 다시 운반해야 했다. 이로 인해, 슬러지의 처리를 위해 여러 이송 수단 등이 요구되며, 공정이 복잡하며, 처리 과정 시 비용 및 시간이 많이 소요되는 문제가 있었다. 또한, 도 2및 3에 도시된 바와 같이, 종래의 슬러지 건조장치(한국 등록특허 제10-1356838호)에 따르면, 슬러지를 건조시키기 위해, 예를 들어 드럼통 형상의 건조기에 슬러지를 투입하여 직접적으로 가열하여 건조시켰다. 이러한 건조방식(직접 건조방식)에 의하면, 슬러지를 연속적으로 투입/배출하여 건조하는 것이 불가능하며, 슬러지를 건조하는데 많은 시간이 소요되는 한계가 있었다. 즉, 종래기술에 따르면, 소정량의 슬러지를 건조기에 투입하여 건조시킨 후 빼내고, 다시 새로운 슬러지를 건조기에 투입하는 등 건조 공정의 단절로 인해 슬러지 처리 효율(건조 효율)이 매우 떨어지는 문제가 있었다.

이에 비하여, 본 발명에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스크류 컨베이어를 통해 슬러지의 건조와 운반(이송)을 동시에 진행할 수 있으며, 슬러지의 투입/배출이 연속적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 슬러지를 건조시킬 때, 건조기 용량에 맞춰 슬러지를 나눠 처리하지 않아도 된다. 예를 들어, 슬러지의 일부를 건조기에 투입시켜 건조시킨 후 운반하고, 나머지 다른 슬러지를 건조기에 투입시켜 건조시킨 후 운반하는 등의 번거로운 작업을 생략할 수 있다. 또한, 도 6 및 도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따르면, 가열부(120)가 슬러지를 직접적으로 가열하는 것이 아니라, 스크류 컨베이어(110)의 내관(111)의 반응실(111a)을 가열하여, 반응실(111a)에 가해진 열이 이송로(114)를 통해 이송되는 슬러지를 건조하는 간접 건조방식을 채택한다. 이러한 간접 건조방식의 경우, 열회수율 및 안정성이 뛰어나다. 또한, 전술한 바와 같이, 직접 건조방식과는 다르게, 연속적으로 슬러지를 처리할 수 있는 바, 대량의 슬러지를 효과적으로 건조시킬 수 있으며 슬러지의 건조 및/또는 운송 등에 걸리는 처리 시간을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬러지 건조과정 중 발생하는 악취(및/또는 유해가스)는 악취 회수라인(153)을 통해 상기 가열부(120)로 투입될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스크류 컨베이어(110)의 외관(113)의 타측에 이송로(114)와 연통되는 악취 포집구(151)가 형성되며, 상기 가열부(120)에 악취 투입구(152)가 형성되며, 상기 악취 포집구(151)와 상기 악취 투입구(152) 사이를 연결하는 악취 회수라인(153)이 형성될 수 있다. 슬러지의 악취는 악취 포집구(151)에서 포집되어 악취 회수라인(153)을 따라 가열부(120)에 설치된 악취 투입구(152)로 투입될 수 있다. 상기 악취 투입구(152)로 투입된 악취는 가열부(120)의 고온에 의해 효과적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 악취는 높은 온도의 플라즈마 화염(121)과 반응하여 열분해될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 건조장치(100)는 악취물질을 배출하지 않으므로 친환경적이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스크류 컨베이어(110)의 타측에 잠열회수기(160)가 배치될 수 있다. 상기 잠열회수기(160)는 스크류 컨베이어(110)의 내부에 남아있는 잠열을 회수하여, 상기 잠열 회수라인(163)을 통해, 상기 가열부(120)에 설치된 잠열 투입구(152)로 투입할 수 있다. 스크류 컨베이어(110)에서 배출되는 잠열을 다시 회수하여 재이용하는 바, 에너지 효율을 보다 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 연속식 슬러지 건조장치(100)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 가열부(120)의 열원을 보조하는 보조장치(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 보조장치(170)는 상기 가열부(120)에 물의 전기분해에 의해 발생하는 수소와 산소를 보조가스로 공급할 수 있다. 예를 들어, 수소와 산소를 플라즈마와 반응시켜 낮은 전력으로도 높은 에너지를 만들어낼 수 있다. 상기 보조장치(170)는 전극부(171), 상기 전극부에 전원을 공급하는 전원부(172), 탱크(173), 역화방지기(174) 및 보조가스 공급라인(175)을 포함할 수 있다. 한편, 에너지 효율 향상을 위해, 보조장치(170)는 플라즈마 화염(121)이 꺼지면, 밸브가 잠기며 전원이 정지될 수 있다.

상기 전극부(171)는 제1 전극(171a) 및 제2 전극(171b)로 구성될 수 있다. 상기 제1 전극(171a)는 티타늄 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 전극(171b)는 스테인레스 스틸 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(171a)는 티타늄 원판 전극일 수 있으며, 상기 제2 전극(171b)는 STS316L일 수 있다. 상기 전원부(172)는 DC12V 전원을 상기 전극부(171)에 인가할 수 있다. 상기 탱크(173)에는 KOH용액과 물이 혼합된 희석수가 내장되며, 전원이 전극부(171)에 인가되면 산소 및 수소가 발생한다. 발생된 산소 및 수소는 제1 관(176)을 통해 역화방지기(174)로 이동한다. 역화방지기(174)는 산소 및 수소의 폭발을 방지하며, 가열부(120)에 산소 및 수소를 안정적으로 공급하는 역할을 할 수 있다. 또한, 물은 제2 관(177) 및 제3 관(178)을 통해 탱크(173)로 순환될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스크류 컨베이어(110)의 스크류 날개(112)는 다중 나사식으로 구성될 수 있다. 다중 나사식으로 구성되는 경우, 스크류 컨베이어의 1회전 당 슬러지의 이송거리가 늘어날 수 있다. 즉, 건조 및 이송 시 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 예를 들어, 스크류 날개(112)는 약 2개 이상의 나사산을 갖는 날개(블레이드)를 구비할 수 있으며, 다중 나사식 구성에 따라 스크류 컨베이어(110)의 회전을 조절할 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 스크류 컨베이어(100)의 스크류 날개(112)는 메인 스크류 날개(112a) 및 보조 스크류 날개(112b)로 구성될 수 있다. 상기 메인 스크류 날개(112a) 및 보조 스크류 날개(112b)는 내관의 외면에 각각 번갈아 배치될 수 있다. 상기 메인 스크류 날개(112a)는, 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 내관의 외면에 연속적으로 형성될 수 있다. 상기 보조 스크류 날개는 내관의 외면에 연속적으로 형성되지 않고, 일부가 단절되어 있는 단절부(s)를 구비할 수 있다. 또한, 내관(111)(또는 스크류 컨베이어(110))의 직경방향을 기준으로, 상기 내관의 외면으로부터 제1 스크류 날개(112a)의 가장 돌출된 지점까지의 길이(h1)는, 상기 내관의 외면으로부터 제2 스크류 날개(112b)의 가장 돌출된 지점까지의 길이(h2)보다 길게 형성될 수 있다. 즉, h1 ＞ h2의 상관관계를 만족할 수 있다.

상기와 같은 구조에 의하면, 제1 스크류 날개인 메인 스크류 날개(112a)는 이송로(114) 내의 슬러지를 이송하는 역할을 수행하며, 제2 스크류 날개인 보조 스크류 날개(112b)는 각각의 메인 스크류 날개(112a) 사이에 형성되어 슬러지간 혼합(또는 슬러지간 이동)을 유도할 수 있다. 물론, 본 발명의 건조장치(100)는 메인 스크류 날개(112a)만으로도 일정 수준 이상의 건조 효율을 확보할 수 있다. 그러나, 슬러지가 이송로(114)를 통해 건조 및 이송될 때, 내관(111) 측에 가까운 슬러지는 건조가 잘되고 내관(111) 측에 먼 슬러지는 건조가 잘 안되는 일말의 문제를 최대한 방지하기 위하여, 상기의 구조가 고안된 것이다. 상기 보조 스크류 날개(112b)에는 단절부(s)가 구비되므로 슬러지의 운반/이송이 방해를 받지는 않으며, 상기 보조 스크류 날개(112b)의 돌출부로 인해 스크류 컨베이어의 회전 시 슬러지간 혼합 내지 이동은 보다 수월해진다. 따라서, 메인 스크류 날개(112a)와 보조 스크류 날개(112b)의 구성으로 인해, 이송로(114) 내 슬러지가 전체적으로 균등하게 건조될 수 있다. 또한, 전체적으로 건조가 잘 된 슬러지는 후속 공정에서 재활용하기가 용이하므로, 스크류 날개(112)의 구성에 관한 본 실시예는 슬러지의 전체 처리 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 연속식 슬러지 건조장치(100)에서 스크류 컨베이어(110)의 양측에 베어링(180)이 장착될 수 있으며, 상기 베어링(180)은 스크류 컨베이어(110)의 양측에서 회전체의 중량을 분배할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연속식 슬러지 건조장치(100)는 제어부(190)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(190)는 스크류 컨베이어의 회전 속도, 슬러지의 투입량, 슬러지의 배출량 등을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(190)는, 본 발명의 건조장치(100)가 정상적으로 작동하지 않을 시, 유무선 네트워크로 작업자에게 건조장치의 오작동 등에 대한 정보를 작업자에게 전달할 수 있으며, 이러한 정보는 서버에 저장될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(190)는 슬러지 투입구(141) 및/또는 슬러지 배출구(142)와 연결될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 연속식 슬러지 건조장치
110 : 스크류 컨베이어
120 : 가열부
130 : 구동수단
141 : 슬러지 투입구
142 : 슬러지 배출구
153 : 악취 회수라인
160 : 잠열회수기
163 : 잠열 회수라인
170 : 보조장치
190 : 제어부

Claims (5)

1. 내부가 반응실(111a)로 이루어지는 내관(111), 상기 내관의 외면에 돌출 형성되는 스크류 날개(112), 상기 내관과 상기 스크류 날개의 외부를 둘러싸는 외관(113) 및 상기 내관과 상기 외관 사이에 형성되는 이송로(114)를 포함하는 스크류 컨베이어(110);
   상기 스크류 컨베이어(110)의 일측에 배치되며, 상기 내관(111)의 반응실(111a)에 열을 가하는 가열부(120);
   상기 스크류 컨베이어의 내관을 회전시키는 구동수단(130);
   상기 스크류 컨베이어의 외관(113)의 일측에 형성되며, 상기 이송로(114)와 연통되는 슬러지 투입구(141); 및
   상기 스크류 컨베이어의 외관(113)의 타측에 형성되며, 상기 이송로(114)와 연통되는 슬러지 배출구(142)를 포함하고,
   슬러지는 상기 슬러지 투입구(141)로 투입되어 상기 이송로(114)를 통해 이송되며, 상기 슬러지는 이송되는 동안 상기 반응실(111a)의 열에 의해 간접적으로 건조되며, 건조된 슬러지는 상기 슬러지 배출구(142)로 배출되며,
   상기 스크류 컨베이어(110)의 스크류 날개(112)는 메인 스크류 날개(112a) 및 보조 스크류 날개(112b)로 구성되며,
   상기 메인 스크류 날개 및 보조 스크류 날개는 각각 번갈아 배치되며,
   상기 보조 스크류 날개는 일부가 단절되어 있는 단절부(s)를 구비하며,
   직경방향을 기준으로, 상기 내관의 외면으로부터 상기 메인 스크류 날개(112a)의 가장 돌출된 지점까지의 길이(h1)는, 상기 내관의 외면으로부터 상기 보조 스크류 날개(112b)의 가장 돌출된 지점까지의 길이(h2)보다 길게 형성되는
   연속식 슬러지 건조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가열부(120)는 플라즈마 토치인
   연속식 슬러지 건조장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   슬러지 건조과정 중 발생하는 악취는, 악취회수라인(153)을 통해 상기 가열부(120)로 투입되는
   연속식 슬러지 건조장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 가열부(120)에 물의 전기분해에 의해 발생하는 수소와 산소를 보조가스로 공급하는 보조장치(170)를 더 포함하며,
   상기 보조장치(170)는, 전극부(171); 상기 전극부에 전원을 공급하는 전원부(172); 전기분해에 의해 수소와 산소가 발생하는 탱크(173); 상기 탱크(173)로부터 나오는 수소와 산소를 안정화시키는 역화방지기(174); 및 상기 역화방지기(174)로부터 상기 가열부(120)로 수소와 산소를 공급하는 보조가스 공급라인(175)을 포함하는
   연속식 슬러지 건조장치.
   
5. 삭제

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