KR102374488B1 - 이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동식 차량에 활성탄 재생탱크를 장착하고, 차량을 통한 활성탄 재생공정의 일체 공정이 구현될 수 있도록 하는 기술에 대한 것으로, 과열증기를 이용하여 수용되는 폐활성탄을 재생하는 활성탄 재생탱크를 차량에 탑재하여 이동식으로 구동할 수 있도록 하여, 활성탄 재생공정의 접근성을 높여 재생효율을 극대화할 수 있는 장치를 제공한다.

Description

이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치{APPARATUS FOR REGENERATION OF ACTIVATED CARBON USING SUPERHEATED STEAM WIHTIN VECHILE}

본 발명은 이동식 차량에 활성탄 재생탱크를 장착하고, 차량을 통한 활성탄 재생공정의 일체 공정이 구현될 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.

일반적으로 오폐수 처리시설(汚廢水處理施設)은 생활하수나 산업폐수 등과 같은 각종 오폐수를 일정 수준으로 정화하여 배출하는 시설이다. 이러한 오폐수 처리시설은 흡착제가 채워져 있는 수처리 탱크에 오폐수를 통과시켜서 오폐수에 포함되어 있는 유해성분을 흡착제로 흡착하여 정수하는 방식으로 운용된다.

보통 수처리 탱크에 채워지는 흡착제로는 대부분 탄소로 구성된 무정형의 물질로 비표면적과 흡착능력이 크고 유해물질 제거능력이 뛰어난 활성탄이 주로 사용된다. 이와 같은 활성탄은 다양한 목적을 위해 흡착제로서 이용되는 다공성 탄소질 물질로 정제, 유해물질 제거, 탈색, 추출 분리 등 화학공업 분야에서 이용될 뿐만 아니라, 대기오염, 폐기물처리, 수질오염 등의 환경공해 방지용인 상수처리, 폐수처리, 배기가스 흡착 및 용제회수 등에 이용되고 있는 등 다양한 산업분야에서 그 수요가 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.

이렇게 대부분의 산업용 오폐수 처리시설에서 흡착제로 사용되는 활성탄은 일정 시기가 되면 활성탄의 표면에 형성되어 있는 공극에 유기물질이 채워지면서 정수 처리능력이 급격하게 저하되기 때문에 활성탄을 주기적으로 교체하거나 재생하여 사용하고 있는 실정이다. 통상 대용량의 오폐수를 처리하는 대규모의 시설에서는 비용적인 측면, 또 시설 운용적인 측면 등에서 가장 부담이 되는 부분은 활성탄의 재생과 관련한 부분이며, 폐수처리 운전과 활성탄 재생 운전을 유기적으로 연계하여 전반적으로 시설 운용의 효율성을 확보하는데 많은 노력을 기울이고 있는 추세이다. 현재 활성탄 재생 방식은 500∼700℃ 정도의 과열증기를 활성탄에 분사하여 활성탄 기공 내의 유기물 및 수질오염물질을 제거하는 방식이 대부분이다.

그러나, 이러한 활성탄 재생 방식은 탱크 내부의 온도 등을 적정 온도까지 올리는데 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 수분을 증발시키는데(물기를 빼주는데) 대부분의 에너지와 시간을 소모하기 때문에 에너지 효율성 측면에서 불리한 점이 있다. 또한, 현재의 활성탄 재생 방식에서는 활성탄 재생탱크에서 재생한 활성탄을 재생탄 저장조로 옮긴 후에 이를 수처리 설비측으로 제공하는 일련의 과정을 대부분 수작업에 의존하는 관계로 재생탄 처리(특히, 배출 및 이송 처리)에 많은 시간과 노력을 필요로 할 뿐만 아니라, 이러한 과정에서 활성탄의 손실률이 높아 경제적으로도 손실이 큰 단점이 있다.

출원인은 이러한 단점을 해소하기 위해, 한국등록특허 제10-2092541호를 통해, 활성탄의 재생효율과 이송공정을 효율화하는 장비를 발명한바 있다.

도 1에 도시된 구조의 출원인의 한국등록특허 제10-2092541호의 경우, 활성탄 재생탱크(13)의 상단부에는 활성탄(폐탄)의 투입을 위한 호퍼(10)가 설치되는 동시에 하단부에는 활성탄(재생탄)의 배출을 위한 드레인장치(11)가 설치되며, 이에 따라 활성탄 재생탱크(13)는 호퍼(10)를 통해 투입된 폐탄을 재생하고, 이렇게 재생한 재생탄을 드레인장치(11)로 배출하는 구성을 구비한다.

특히, 이 경우 활성탄 재생탱크(13)의 내부에는 활성탄(폐탄)에 과열증기를 분사하는 과열증기 분사관(12)이 활성탄 재생탱크(13)의 높이 방향으로 병렬적으로 배치되는 구조로 구현되어, 과열증기를 활성탄 재생탱크(13)의 내부로 분사하는 구조로 배치되어 과열증기를 공급하여 폐활성탄을 재생하게 된다. 다만, 이러한 구조의 과열증기의 공급방식은, 활성탄 재생탱크(13)의 내부에 적층되는 폐활성탄에 한정된 시간에 균일한 과열증기를 공급하는 효과가 떨어져 활성탄 재생 시간을 지연되며, 재생효율이 다소 떨어지는 단점이 발생하게 되었다.

다만, 이러한 활성탄 재생탱크(13)는 특정 장소에 고정형으로 설치되어, 외부의 폐활성탄을 이송하여 폐활성탄 공급장치로 1차 이송한 이후, 재생을 위해 재생탱크 내부로 이송하는 과정을 거쳐야 하는바, 폐활성탄의 이송에 따른 시간 및 비용이 커지게 되는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-2092541호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 과열증기를 이용하여 수용되는 폐활성탄을 재생하는 활성탄 재생탱크를 차량에 탑재하여 이동식으로 구동할 수 있도록 하여, 활성탄 재생공정의 접근성을 높여 재생효율을 극대화할 수 있으며, 이동식 차량에 과열증기 발생장치와 히터, 송풍장치를 구비하여, 차량 자체에서 과열증기를 이용한 재생공정이 가능하도록 구현하여, 별도의 외부 장치를 구비하지 않고도 재생을 구현할 수 있는 일체형 재생공정을 완료할 수 있는 재생장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 적재 공간(410)을 구비하는 이동형 차량장치(400); 상기 적재공간(410)에 적어도 하나 이상 장착되며, 과열증기를 주입받아 수용되는 폐활성탄을 재생하는 활성탄 재생탱크(100); 상기 이동형 차량장치(400)의 일측에 배치되며, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 과열증기 공급부(120a)와 배관라인을 통해 연결되는 과열증기 공급모듈(110); 상기 과열증기 공급모듈(110)과 상기 과열증기 공급부(120a) 사이에 배치되어, 온도제어를 수행하는 히터모듈(120); 상기 활성탄 재생탱크(100)와 연통하는 배관라인을 구비하며, 밸브 조절을 통해 공기를 공급하는 송풍모듈(140); 및 상기 활성탄 재생탱크(100)에서 수행되는 재생공정을 모니터링하는 디스플레이부를 구비하는 모니터링부(M);를 포함하는, 이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치를 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 과열증기를 이용하여 수용되는 폐활성탄을 재생하는 활성탄 재생탱크를 차량에 탑재하여 이동식으로 구동할 수 있도록 하여, 활성탄 재생공정의 접근성을 높여 재생효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

특히, 이동식 차량에 과열증기 발생장치와 히터, 송풍장치를 구비하여, 차량 자체에서 과열증기를 이용한 재생공정이 가능하도록 구현하여, 별도의 외부 장치를 구비하지 않고도 재생을 구현할 수 있는 일체형 재생공정을 완료할 수 있는 장점도 구현된다.

또한, 본 발명에서, 이동식 차량장치에 적재되는 활성탄 재생탱크의 경우, 활성탄 재생탱크의 하부 스팀 분배기와 상부 스팀 분배기를 조합하여 상부와 하부에서 스팀을 공급함으로써, 설비 가동율 향상과 더불어 활성탄 재생 효율을 한층더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 활성탄 재생탱크의 내부에 슬릿을 통해 스팀을 분사하는 상향 분사방식의 하부 스팀 분배기를 설치하고, 이렇게 설치한 하부 스팀 분배기로 활성탄측에 아래쪽에서 윗쪽으로 스팀을 공급하여 활성탄을 재생하는 새로운 활성탄 재생방식을 적용함으로써, 활성탄 재생 처리와 관련한 전체적인 설비 운용의 효율성과 경제성을 높일 수 있고, 설비 구조의 단순화 및 제작비 절감은 물론 활성탄 재생 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 탱크의 내부 바닥쪽에 하부 스팀 분배기를 배치하는 새로운 구조를 채택함으로써, 제작 및 설치가 쉽고 유지보수 등 전반적인 관리의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

아울러, 활성탄 재생탱크의 내부에 채워져 있는 활성탄의 아래쪽에서 윗쪽으로 분사되는 스팀이 활성탄의 내부 구석구석까지 고르게 침투되도록 하는 방식이므로, 활성탄 재생시간을 단축할 수 있는 동시에 활성탄 재생에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 특히 활성탄에 균일하고 충분한 스팀을 제공할 수 있는 등 우수한 활성탄 재생품질을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이동식 차량에 적재하는 활성탄 재생탱크의 구조를 횡방향의 길이가 더 긴 구조로 형성하는 경우, 과열증기를 분사하여 폐활성탄을 재생하는 재생탱크 구조를 횡방향 폭이 긴 구조로 구현하여 폐활성탄의 적층 층고를 현저하게 낮출수 있게 하며, 이에 공급하는 과열증기의 분사모듈의 적층구조를 해소하여 넓은 영역에 균일한 과열증기 분사를 구현함으로써, 설비 가동율 향상과 더불어 활성탄 재생 효율을 한층 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 재생탱크의 높이를 조절하는 높이조절모듈을 구비하여, 횡방향 배치 구조의 재생탱크의 높이를 조절하여 경사구배를 형성함으로써, 탈수 및 배수의 효율을 극대화할 수 있도록 해, 설비구조를 단순화할 수 있도록 함과 동시에 공정효율을 높일 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 본 출원인의 재생탄 활성탱크의 구조를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 과열증기를 이용하는 이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치의 구성 개념도이며, 도 3은 도 2에서의 적재모듈의 구조를 도시한 단면 개념도이다.
도 4는 도 3의 공정을 진행하는 활성탄 재생탱크의 구성을 도시한 단면 개념도이다.
도 5는 도 4를 포함하는 활성탄 재생 공정라인을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 재생장치에 적용되는 활성탄 재생탱크의 상부 분사모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 재생장치에 적용되는 활성탄 재생탱크의 하부 분사모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 분사모듈의 구조를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재생공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12 및 도 13은 도 2에서 상술한 이동형 차량장치(400)에 실장되는 활성탄 재생탱크의 다른 구조를 도시한 것이다.
도 14는 도 13에서 도시하는 본 발명의 높이조절모듈의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 높이조절모듈에서의 위치구동부의 예를 도시한 것이다.
도 16은, 도 14에서 상술한 구동하우징 내부의 높이조절수단의 다른 구현예를 도시한 것이다.
도 17은 도 12 및 도 13에서 상술한 상부 분사모듈(S1)의 구조를 도시한 개념도이다.
도 18은 도 17에서 상술한 상부 분사모듈(S1)의 다른 구현예를 도시한 것이다.
도 19는, 도 12 및 도 13에서 도시된 본 발명의 하부 분사모듈(S2)의 구조를 도시한 도면이다.
도 20에 도시된 구조는 폐활성탄 재생 시 폐활성탄측에 과열증기를 분사하는 역할을 하는 하부 분사모듈(S2)의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 21 및 도 22는 도 12의 실시예에 따른 재생공정을 도시한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

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

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

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 과열증기를 이용하는 이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치(이하, '본 발명'이라 한다.)의 구성 개념도이며, 도 3은 도 2에서의 적재모듈의 구조를 도시한 단면 개념도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은, 적재 공간(410)을 구비하는 이동형 차량장치(400)와, 상기 적재공간(410)에 적어도 하나 이상 장착되며, 과열증기를 주입받아 수용되는 폐활성탄을 재생하는 활성탄 재생탱크(100), 상기 이동형 차량장치(400)의 일측에 배치되며, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 과열증기 공급부(120a)와 배관라인을 통해 연결되는 과열증기 공급모듈(110), 상기 과열증기 공급모듈(110)과 상기 과열증기 공급부(120a) 사이에 배치되어, 온도제어를 수행하는 히터모듈(120), 상기 활성탄 재생탱크(100)와 연통하는 배관라인을 구비하며, 밸브 조절을 통해 공기를 공급하는 송풍모듈(140) 및 상기 활성탄 재생탱크(100)에서 수행되는 재생공정을 모니터링하는 디스플레이부를 구비하는 모니터링부(M)를 포함하여 구성된다.

본 발명은 상술한 구조의 이동식 차량에 활성탄 재생공정을 수행하는 재생탱크 구조물과 연동하는 과열증기공급모듈 및 송풍모듈, 히터모듈, 모니터링부를 구비하여, 이동형 차량을 이용하여 폐활성탄 배출시설에 접근하여 신속하게 폐활성탄을 공급받아 재생을 구현할 수 있다는 점에서, 활성탄 재생공정의 접근성을 높여 재생효율을 극대화할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 이동형 차량장치(400)는 활성탄 재생탱크(100)을 실장할 수 있는 적재 공간(410)을 구비한 차량 구조이면 적용이 가능하며, 동시에, 상기 활성탄 재생탱크(100)에 공급할 과열증기를 생성하는 공급모듈과 히터등의 장비를 구비할 수 있도록 한다.

일예로, 상기 이동형 차량장치(400)의 일측에는 과열증기를 발생시키는 과열증기 공급모듈(110)을 구비할 수 있으며, 이는 내부에 가열원을 구비하는 소형 보일러 장치를 포함하여, 물을 가열하여 과열증기를 발생시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 과열증기 공급모듈(110) 및 송풍모듈(140)과 배관라인을 통해 연결되는 히터모듈(120)을 구비하여, 공급되는 과열증기나 공기를 가열하여 온도 조절을 수행할 수 있도록 한다. 히터모듈(120)의 배출구(D)는 상기 활성탄 재생탱크(100)의 일측에 형성되는 과열증기 공급부나 공기 공급부와 배관라인을 통해 연결될 수 있도록 한다. 송풍장치나 히터모듈 또는 보일러장치 등에 공급되는 전원은 전원공급장치(배터리 또는 외부 전원 커넥트 형: B)를 통해 공급받을 수 있도록 한다.

상기 활성탄 재생탱크(100)는 내부에 수용공간이 마련되는 구조로, 상기 적재공간(410)에 안착되게 되며, 안정적인 안착을 위한 구조물로 적재공간(410)의 하부에, 적어도 2이상의 적재모듈(420)이 구비하며, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부 면(101)을 고정 안착할 수 있도록 한다.

도 2에 도시된 것은 상기 적재모듈(420)의 일실시예를 도시한 것으로, 도 1에서 도시한 활성탄 재생탱크(상하의 수직방향(X)의 길이가 수평방향(Y)의 길이보다 긴 형상)의 하부 곡률형 구조를 안정적으로 안착하기 위한 구조를 구비할 수 있다. 이 경우, 도시된 것과 같이 상기 적재모듈(420)은, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부면(101)이 수용되는 수용 공간부(T1)을 형성하는 하부 고정프레임(421)과, 상기 하부 고정프레임(421)의 외측 테두리에 마련되며, 길이조절수단(424)를 통해 상기 활성탄 재생탱크의 외측벽과 밀착 고정을 수행하는 측부 고정프레임(425), 상기 길이조절수단(424)에 길이조절을 위한 구동을 수행하는 구동모터(426)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부면(101)이 수용되는 수용 공간부(T1)의 경우, 하부로 홈이 형성되는 곡률형 표면을 가지는 구조로 형성되며, 중심부에는 거치홈(422)가 마련되어, 활성탄 재생탱크(100)의 하부면(101)의 돌출구조물(배관라인 연결부, 배관 등)이 거치홈(422) 내부로 삽입되는 구조로 안착될 수 있도록 할 수 있다.

동시에, 상기 하부 고정프레임(421)의 경우, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부면(101)의 곡률에 대응되는 곡률을 가지는 오목한 홈구조에 접촉하는 구조의 수용 공간부(T1)을 마련하며, 그 외주면에는 활성탄 재생탱크(100)의 측면을 지지하는 지지격벽(423)이 구현되는 구조로 형성될 수 있다. 보다 안정적인 지지력 및 고정력을 형성하기 위해, 상기 지지격벽(423)의 상부에는, 길이조절수단(424)을 통해, 측부 고정프레임(425)의 길이조절(높이조절)이 가능한 신축운동을 할 수 있도록 한다. 일예로 상기 길이조절수단(424)는 외측에 마련되는 구동모터(426)의 회전에 의해 상승 또는 하강하는 실린더부재나 스크류부재를 포함하여 구성될 수 있다.

1. 제1실시예(수직형 재생탱크 구조 탑재 타입)

도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에서, 상기 적재 공간(410)에 실장되는 활성탄 재생탱크(100)의 형상이, 수직방향(X)의 폭이 수형방향(Y)의 폭보다 길게 구현되는 형상을 가진 탱크 구조물을 장착하는 것을 예로 하여 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 활성탄 재생탱크(100)는 이동형 차량장치(400)의 적재공간(410)에 마련되는 적재모듈(420)에 적어도 하나 이상 실장될 수 있도록 구현할 수 있다. 동시에, 차량에 배치되는 과열증기 공급모듈(110)과 송풍모듈(140)을 통해서, 과열증기와 공기를 공급받을 수 있도록 하며, 이를 모니터링하는 모니터링부(M)를 구비할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 활성탄 재생탱크에 냉각을 위한 냉각수의 공급을 위한 냉각수 공급모듈(미도시)를 더 장착하여 구비하는 것도 가능하다. 이 경우, 별도의 냉각수탱크와 모터, 배관라인이 구비되게 되며, 이는 후술하는 상세도면(도 4)를 통해 상술할 수 있도록 한다.

이하에서는, 본 발명의 도 2 및 도 3에 상술한 구조에 대한 상세 도면을 통해 본 발명의 실시예를 적용하는 활성탄 재생공정을 세부 구성의 작용을 통해 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 이동형 차량장치에 장착되는 활성탄 재생탱크의 상세 단면 개념도이며, 도 5는 본 발명의 이동형 차량장치에 장착되는 활성탄 재생탱크의 전체 시스템 구조를 설명하기 위한 시스템라인 개념도를 도시한 것이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 이동식 차량장치에 실장되는 활성탄 재생탱크(100)의 경우, 수직방향(Y)의 길이가 수평방향(X)의 길이보다 긴 구조의 형상을 구비한다. 이 경우, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 상부에 형성되는 폐활성탄 투입 장치(10)를 통해서 활성탄 재생탱크(100) 내부로 이송될 수 있다. 이송된 폐활성탄은, 탈수공정을 거칠 수 있도록 한다.

또한, 상기 폐활성탄 투입 장치(10)의 하부에는, 폐활성탄 분산판(15) 구조물이 배치되며, 활성탄 재생탱크 내부로 투입되는 폐활성탄 혼합물(수력이송의 결과물)이 내부로 고르게 분산되어 분포될 수 있도록 한다. 상기 폐활성탄 분산판(15)는 원뿔형의 외주면을 구비한 구조로 구현되며, 폐활성탄 투입장치(10)의 아래쪽에 배치될 수 있도록 한다.

즉, 활성탄 재생탱크(100)의 경우 이송되는 폐활성탄을 물과 혼합된 구조로 유입받게 되는데, 이 경우, 재생 공정 전에 탈수공정을 수행하게 된다. 이러한 탈수 공정은 활성탄 재생탑(100)의 상부에 형성되는 공기배출밸브(11)와 활성탄 재생탑(100)의 상부에 형성되는 배수밸브(105)를 동시에 개방하여 중력에 의한 배수를 수행할 수 있다.

이후, 송풍기(140)를 작동시켜, 송풍밸브(미도시)를 통해 활성탄 재생탑 내부로 공기를 공급하여, 공기를 통해 활성탄 내 수분을 배수하는 공기 주입 배수를 수행할 수 있도록한다.

폐활성탄을 수력이송을 수행한 이송수를 재생설비 내에서 배출하기 위한 공정으로, 진공배출 또는 송풍기에 의한 공압배출이 적용될 수 있다. 진공배출의 경우, 진공펌프를 통해, 활성탄 재성탑 내부를 진공상태로 만들며 배수를 구현하여야 하는바, 설비의 구성이 복잡해지게 되며, 공정이 다소 지연되게 되는바, 본 발명에서는, 바람직하게는 공압배출을 통해 구현할 수 있도록 한다. 공압배출을 통한 탈수과정은 후술한 바와 같이, 탈수 상태를 확인하며, 탈수 과정을 제어하기가 편리한 장점이 있게 된다.(진공배출의 경우, 탈수 상태를 확인하기 위해서는, 진공상태의 환경을 해제하고, 다시 탈수가 필요한 경우에는 다시 진공을 걸어주어야 하는 공정의 지연 요소가 발생하게 된다.)

이 경우, 송풍기(140)를 작동시켜, 송풍밸브를 통해 활성탄 재생탑 내부로 공기를 공급하는 것은, 도 5에 도시된 것과 같이, 에어공급부(A)의 공기주입밸브(A/V)와 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다.

이러한 송풍과정은, 과열증기주입밸브(121,122,123,134)를 통해서 이루어질 수도 있으며, 이 경우에도, 송풍밸브(B/V)를 열어 유입되는 공기가, 과열증기주입밸브(121,122,123,134)를 경우하여 활성탄 재생탑(100) 내부로 주입하게 되며, 동시에, 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다.

이러한 배수 과정은 30분 수행한 이후, 가동 전후의 활성탄의 무게를 비교하여 탈수 효율을 확인할 수 있도록 한다. 활성탄의 중량의 변화를 감지하여 탈수율을 확인하여, 추가 배수가 필요한 경우에는 이상의 과정을 재차 수행할 수 있도록 한다. 중량의 변화의 확인은, 활성탄 재생탑 내부의 활성탄 샘플을 채취하여 중량 비교를 하는 방법과, 투입 활성탄의 전체 중량을 중량센서를 통해 감지하여, 중량 변화를 센싱하는 방법을 적용하는 것이 가능하다.

이상의 탈수공정을 거친, 이후에는 활성탄 재생탑 내부의 폐활성탄에 대하여 건조공정이 수행되게 된다. 상기 건조공정은, 활성탄의 재생시 가장 열에너지가 많이 소요되는 공정으로, 본 발명에서는 가온공기공정 및 포화증기공정을 적용할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에서는, 건조공정을 수행함에 있어서, 170℃ 이하의 공정에서는 공기건조 공정을 수행하게 되며, 170℃를 초과하는 공정에서는 증기공정을 추진하여 최대 효율로 건조가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에서의 건조공정은, 건조를 위한 활성탄 재생탱크의 온도 170℃를 기준으로, 가온공기건조 및 증기건조 공정을 선택적으로 적용하며, 상기 가온공기건조공정은, 상기 에어공급부(A)를 적용하여 건조를 위한 가온공기를 폐활성탄에 공급하여 수행하며, 상기 증기건조공정은, 상기 과열증기공급라인을 통해 공급되는 과열증기를 적용하여 건조공정을 수행할 수 있도록 한다.

일예로, 건조공정을 수행하기 위해, 도 4 및 도 5에 도시된 구조에서, 송풍기(140)를 작동시켜, 송풍밸브를 통해 활성탄 재생탑 내부로 공기를 공급하는 것은, 도 5에 도시된 것과 같이, 에어공급부(A)의 공기주입밸브(A/V)와 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다. 이상의 과정을 탈수 과정과 동일한 과정을 수행하게 되나, 건조를 위해, 에어공급부(A)에서는 가열된 건조공기를 형성하여 주입한다는 점에서 차이가 있다.

이러한 가열된 건조공기를 공급하는 과정은, 과열증기주입밸브(121,122,123,134)를 통해서 이루어질 수도 있으며, 이 경우에도, 송풍밸브(B/V)를 열어 유입되는 공기가, 과열증기주입밸브(121,122,123,134)를 경우하여 활성탄 재생탑(100) 내부로 주입하게 되며, 동시에, 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다.

이러한 가열공기를 공급하기 위해, 히터모듈(120, 126)을 작동시키고(SCR 제어적용), 온도가 25℃도달시 히터모듈(120, 126)을 작동시켜, 3시간 이상의 가동시간을 가지도록 구현할 수 있다.

건조 후, 활성탄의 샘플을 채취할 수 있도록 하며, 이 경우, 활성탄 재생탑의 상단 및 중단 2개소 이상에서 폐활성탄의 샘플을 채취하여 건조율을 측정할 수 있도록 한다.

이후, 폐활성탄을 재생하는 재생공정이 수행된다. 상기 재생공정은, 폐활성탄에 과열증기를 공급하여 폐활성탄에 흡착된 유기물성분을 비등점 이상으로 가열하여 가온분리하는 공정과, 분리된 가스상의 VOC 성분을 열분해하는 열분해 공정, 폐활성탄 내의 미세기공을 최기 활성탄의 기공분포로 회복시키는 공정을 포함하여 진행하게 된다.

본 공정을 수행함에 있어 핵심공정은 열동력학적 및 열역학적 설계에 의해 과열증기 공급관 및 분배관을 배치하고, 고온부식을 방지할 수 있는 특수재질의 금속과 표면처리를 하여 장치의 내구성을 확보하여, 활성탄 재생탑 내부로 과열증기를 효율적으로 주입할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다.

이를 위해,본 발명에서는, 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 활성탄 재생탱크(100)와 연통되는 과열증기공급라인(125)을 구비하는 다수의 과열증기공급모듈(120a, 120b, 120c, 120d))을 통해, 활성탄에 과열증기를 공급하여 수행할 수 있도록 한다.

이 경우, 상기 과열증기공급모듈은, 상기 재생탱크(100) 하부에서 상부로 과열증기를 분사하는 하부분사모듈(S2)과 상기 재생탱크(100)의 내측 상부에 배치되어, 하부로 과열증기를 분사하는 다수의 상부분사모듈(S1)을 통해, 폐활성탄에 대해 상부와 하부에서 동시에 과열증기를 분사하는 방식으로 구현되도록 하여, 활성탄 재생 처리와 관련한 전체적인 설비 운용의 효율성과 경제성을 높일 수 있고, 설비 구조의 단순화 및 제작비 절감은 물론 활성탄 재생 효율을 향상할 수 있록 한다.

일예로, 본 발명의 활성탄 재생공정에 적용되는 과열증기 공급모듈은 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 활성탄 재생탑(100)의 내부에 다수개가 배치되는 구조로 구현될 수 있으며, 특히 상부분사모듈(S1)는 상호 이격되는 모듈구조체가 다단 구조로 병렬식으로 적층 배치될 수 있으며, 각 상부분사모듈에서 하부 방향으로 과열증기라 분사될 수 있도록 한다.(도 6 참조).

동시에, 활성탄 재생탑(100)의 하부에는 하부분사모듈(S2)이 배치되며(도 7~도 9 참조), 상술한 상부분사모듈(S)의 구조와 대향되는 배치 구조로, 활성탄 재생탑의 상부 방향을 향해 고압 공기를 분사하여 활성탄을 교반 및 과열증기와의 접촉면적을 극대화할 수 있도록 한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에서의 과열증기를 분사하는 상부분사모듈(S1)은, 과열증기 형성 보일러 모듈(110)을 통해서 형성되는 과열증기가 과열증기공급라인(125)를 통해서 공급되게 되며, 각각의 과열증기 공급밸브(121, 122, 123, 124, 125)를 통해 공급 여부를 제어할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 과열증기 공급모듈의 단위 개체(이하, '단위 분사모듈'이라 한다.)를 도시한 것이다. 도 5에서 활성탄 재생탱크(100) 내부에 배치되는 각각의 단위분사모듈은, 도 7에 도시된 구조와 같이, 다수의 분사관이 중심부에서 외각부로 갈수록 길이가 줄어드는 구조로 형성될 수 있도록 한다.

구체적으로, 상기 단위 분사모듈은 도 6에 도시된 것과 같이, 외부의 과열증기 공급원(110)으로 부터 과열 증기를 공급받으면서, 활성탄 재생탱크의 전후방향으로 수평 설치되는 메인 수평관(20a)과, 상기 메인 수평관(20a)의 양쪽 측면에서 활성탄 재생탱크의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 서브 수평관(20b)가 배치되는 구조로 구현될 수 있게 된다. 특히, 이 경우, 상기 서브 수평관(20b)은 가장 중심부에 배치되는 서브 수평관(C1)을 중심으로, 순차적으로 길이가 줄어드는 구조의 서브 수평관(C2, C3)가 배치될 수 있도록 한다.

상기 서브수평관들에는, 하부 방향으로 다수의 분사홀이 형성되어, 과열증기가 하부 방향을 통해 분사되게 된다.

이 경우, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 메인수평관(20a)은, 메인 수평관의 길이방향을 따라 가면서 관의 직경이 단계적으로 줄어드는 구조로 구현될 수 있도록 함이 바람직하다. 즉, 상기 메인 수평관(20a)은, 과열증기가 도입되는 선단부(A'')가 상대적으로 넓은 직경을 가지는 관 구조로 구현되며, 순차적으로 직경이 줄어드는 구조로 구현되며, 말단부(B'') 영역의 관 직경이 가장 작은 구조로 구현될 수 있도록 한다.

이러한 구조는, 메인 수평관(20a) 내부로 공급되는 과열증기가 선단부(A'')에서 말단부(B'')를 경유하여 진입하는 경우에도, 공급 압력이 떨어지지 않고, 선단부나 말단부 모두 동일한 압력을 유지할 수 있도록 하게 되며, 그 결과, 메인 수평관(20a)의 말단부에 연결되는 서브수평관(C5)의 경우에도, 메인 수평관(20a)의 선단부에 연결 설치되는 서브 수평관(C1)과 마찬가지로 동일한 공급 압력을 유지할 수 있게 되어, 모든 서브 수평관(20c)의 분사홀을 통해 같은 압력으로 분사되는 과열증기가 폐활성탄에 인가될 수 있게 되어, 균일한 과열증기 공급이 이루어지게 된다.

이상의 구조를 가지는 본 발명의 상부 분사모듈의 과열증기의 공급과정을 이하에서 설명하기로 한다.(본 발명의 바람직한 일실시예로는, 도 5에 도시된 것과 같이, 4개의 과열증기모듈이 이격되어 활성탄 내부에 배치되는 구조를 예로 하여 설명하기로 한다.)

상기 활성탄 재생탱크(100)와 연통되는 과열증기공급라인(125)을 구비하는 다수의 과열증기공급모듈(S: 120a, 120b, 120c, 120d))을 통해, 활성탄에 과열증기를 공급하여 수행할 수 있게 된다.

도 7 내지 도 9는, 도 5에서 도시된 본 발명의 하부분사모듈(S2)의 구조를 도시한 도면이다.

상기 하부분사모듈(S2)는 활성탄 재생탑(100)의 하부에 배치되어, 하부에서 상부로 고온의 증기를 분사하여 활성탄을 교반 및 과열증기와의 접촉을 극대화하는 기능을 수행한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 하부분사모듈(S2)은 상기 하부 스팀 분배기(17)는 외부의 스팀 공급원(미도시)으로부터 스팀을 공급받는 허브(17a)와, 다수의 슬릿(17b)을 통해 스팀을 분사함과 더불어 허브(17a)에서 가지처럼 뻗어나가는 형태로 설치되는 다수 개의 수평관(17c)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 허브(17a)는 본 발명의 활성탄 재생탱크(도 2:100)의 내부의 중심부 둘레, 예를 들면 활성탄 재생탱크(도 2:100)의 중심부와 동축을 이루는 타공 플레이트(13)의 중심부에 형성되는 배출홀(23)의 둘레에 동축 구조로 배치되면서 서로 마주보는 원형 궤적을 이루는 2개의 반원 형태의 한쌍으로 이루어질 수 있게 되고, 상기 다수 개의 수평관(17c)은 반원 형태의 허브(17a)의 내외측 측면부에서 방사상으로 뻗어나가는 형태로 형성할 수 있다.

그리고, 상기 수평관(17c)에 형성되는 다수 개의 슬릿(17b)은 수평관 원주방향을 따라가면서 연이어 배치됨과 더불어 수평관 길이방향을 따라가면서 나란하게 배치되는 형태로 이루어지게 되며, 이때의 슬릿(17b)은 내주면에서 외주면을 향해 갈수록 간격이 점차적으로 좁아지는 대략 쐐기 형상의 단면을 가질 수 있게 된다.

이러한 쐐기형상의 단면 구조에 따라, 상기 허브(17a)에서 각 수평관(17c)으로 분산 유도된 스팀은 길게 찢어져 있는 미세한 홀 형상으로 되어 있는 슬릿(17b)을 빠져나오면서 기포 형태로 분산될 수 있게 된다.

여기서, 상기 스팀 공급원(도 5:100)은 보일러, 히터 등을 포함할 수 있으며, 이러한 스팀 공급원으로부터 연장되는 배관(미도시)은 하부분사모듈(S2)의 허브(17a)에 연결될 수 있게 된다. 이러한 하부분사모듈(S2)는 활성탄 재생탱크의 내부에서 타공 플레이트(13)의 바로 윗쪽에 근접 설치될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 타공 플레이트(13)의 상면부에 다수의 서포트(18)가 볼트 및 너트 체결구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 각 서포트(18) 상에 하부스팀 분배기(17)의 허브(17a)가 얹혀져 역시 볼트 및 너트 체결구조 또는 용접 구조 등으로 고정되므로서, 하부분사모듈(S2)는 서포트(18)에 의한 지지를 받으면서 일정 높이로 받쳐지는 구조로 설치될 수 있고, 결국 하부분사모듈(S2)의 점검이나 교체, 청소 등과 같은 유지보수 등을 위한 작업 시에 하부분사모듈(S2)를 쉽게 탈거할 수 있고 또 쉽게 재장착할 수 있게 된다.

이렇게 활성탄 재생탱크의 내부 바닥쪽에 허브(17a)와 수평관(17c)의 조합으로 이루어진 하부분사모듈(S2)를 설치하고, 이렇게 설치한 하부분사모듈(S2)의 수평관(17c)에 있는 슬릿(17b)을 통해 하부에서 상부로 위를 향해 스팀을 분사한다. 또한, 분사시 하부분사모듈(S2)의 수평관에 형성되는 길다란 슬릿구조의 홀을 통해 선형상으로 분사함으로써, 활성탄 재생탱크의 내부에서 하부분사모듈(S2) 위에 쌓여 있는 폐활성탄에 과열증기가 골고루 구석구석 가해질 수 있게 되고, 따라서 모든 활성탄에 균형있는 스팀이 가해지면서 활성탄 재생효율을 높일 수 있다.

이와 더불어, 상기 하부분사모듈(S2)가 활성탄 재생탱크의 바닥쪽으로 설치됨과 더불어 자체적인 구조 또한 복잡하지 않기 때문에 스팀 분사수단을 포함하는 재생설비의 전체적인 구조를 단순화할 수 있는 동시에 유지보수는 물론 설비운용 또한 경제적으로 또 효율적으로 할 수 있는 이점이 있다.

도 9를 참조하면, 도시된 구조는 폐활성탄 재생 시 폐활성탄측에 과열증기를 분사하는 역할을 하는 하부분사모듈(S2)의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 9에 도시된 상기 하부분사모듈(S2)는 슬릿을 이용한 상향 분사방식으로 활성탄의 아래쪽에서 윗쪽으로 과열증기를 분사함으로써 활성탄에 스팀이 골고루 균형있게 공급되도록 하는 역할을 한다.

이를 위하여, 상기 하부분사모듈(S2)은 외부의 스팀 공급원(100)으로부터 스팀을 공급받는 허브(17a)와, 다수의 슬릿(17b)을 통해 스팀을 분사함과 더불어 허브(17a)에서 가지처럼 뻗어나가는 형태로 설치되는 다수 개의 수평관(17c)으로 구성된다. 상기 하부분사모듈(S2)의 일 예로서, 상기 허브(17a)는 활성탄 재생탱크의 중심부 둘레, 예를 들면 활성탄 재생탱크의 중심부와 동축을 이루는 타공 플레이트(13)의 중심부에 형성되는 배출홀(23)의 둘레에 동축 구조로 배치되면서 서로 마주보는 원형 궤적을 이루는 2개의 반원 형태의 한쌍으로 이루어지게 되고, 이러한 반형상의 한쌍은 서로의 단부를 마주대하는 원형을 이룬 상태에서 각각의 커플러(24)에 의해 연결되어 일체식의 원형을 이룰 수 있게 된다.

즉, 상기 허브(17a)는 2개의 커플러(24)를 포함하는 원형의 형태로 이루어질 수 있게 되고, 이에 따라 허브(17a)의 내부로 유입된 스팀은 하나로 연통되어 있는 허브(17a)의 내부를 따라 원형의 흐름을 보일 수 있게 되며, 결국 각각의 수평관(17c)으로 스팀이 균등하게 분산될 수 있게 된다.

그리고, 상기 다수 개의 수평관(17c)은 반원 형태의 허브(17a)의 내외측 측면부에서 방사상으로 뻗어나가는 형태로 이루어질 수 있게 된다. 이러한 수평관(17c)에 형성되는 다수 개의 슬릿(17b)은 수평관 원주방향을 따라가면서 연이어 배치됨과 더불어 수평관 길이방향을 따라가면서 나란하게 배치되는 형태로 이루어지게 되며, 이때의 슬릿(17b)은 내주면에서 외주면을 향해 갈수록 간격이 점차적으로 좁아지는 대략 삼각형 형상의 단면을 가질 수 있게된다.

이에 따라, 상기 허브(17a)에서 각 수평관(17c)으로 분산 유도된 스팀은 길게 찢어져 있는 미세한 홀 형상으로 되어 있는 슬릿(17b)을 빠져나오면서 기포 형태로 분산될 수 있게 된다. 여기서, 상기 스팀 공급원(16)은 보일러, 히터 등을 포함할 수 있으며, 이러한 스팀 공급원(16)으로부터 연장되는 배관(미도시)은 하부분사모듈(S2)의 허브(17a)에 연결될 수 있게 된다.이러한 하부분사모듈(S2)은 활성탄 재생 탱크의 내부에서 타공 플레이트(13)의 바로 윗쪽에 근접 설치될 수 있게 된다.예를 들면, 상기 타공 플레이트(13)의 상면부에 다수의 서포트(18)가 볼트 및 너트 체결구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 각 서포트(18) 상에 하부분사모듈(S2)의 허브(17a)가 얹혀져 역시 볼트 및 너트 체결구조 또는 용접 구조 등으로 고정되므로서, 하부 스팀 분배기(17)는 서포트(18)에 의한 지지를 받으면서 일정 높이로 받쳐지는 구조로 설치될 수 있고, 결국 하부 스팀 분배기(17)의 점검이나 교체, 청소 등과 같은 유지보수 등을 위한 작업 시에 하부 스팀 분배기(17)를 쉽게 탈거할 수 있고 또 쉽게 재장착할 수 있게 된다.

이렇게 활성탄 재생탱크(12)의 내부 바닥쪽에 허브(17a)와 수평관(17c)의 조합으로 이루어진 하부분사모듈(S2)을 설치하고, 이렇게 설치한 하부분사모듈(S2)의 수평관(17c)에 있는 슬릿(17b)을 통해 하부에서 상부로 위를 향해 스팀을 분사하고, 또 길다란 슬릿 홀을 통해 선형상으로 분사함으로써, 탱크의 내부에서 하부 스팀 분배기(17) 위에 쌓여 있는 활성탄측에 스팀이 골고루 구석구석 가해질 수 있게 되고, 따라서 모든 활성탄에 균형있는 스팀이 가해지면서 활성탄 재생효율을 높일 수 있다.

이와 더불어, 상기 하부 스팀 분배기(17)가 탱크(12)의 바닥쪽으로 설치됨과 더불어 자체적인 구조 또한 복잡하지 않기 때문에 스팀 분사수단을 포함하는 재생설비의 전체적인 구조를 단순화할 수 있는 동시에 유지보수는 물론 설비운용 또한 경제적으로 또 효율적으로 할 수 있는 이점이 있다.

도 10은 도 6에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 상부분사모듈(S1)의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 6의 구조에서는, 메인수평관(20a)은, 메인 수평관의 길이방향을 따라 가면서 관의 직경이 단계적으로 줄어드는 구조로 구현될 수 있도록 구현하며,이 경우 상기 메인 수평관(20a)은, 과열증기가 도입되는 선단부(A'')가 상대적으로 넓은 직경을 가지는 관 구조로 구현되며, 순차적으로 직경이 줄어드는 구조로 구현되며, 말단부(B'') 영역의 관 직경이 가장 작은 구조로 구현될 수 있는 구조로 구현하는 것을 예시하였다.

반면, 도 10의 실시예에서는, 메일 수평관의 구성을 균일한 직경을 가지는 관 타입의 구조로 구현하는 것을 예시하였으며, 이 경우, 과열증기가 도입되는 선단부(A'')의 압력을 강하게 하여, 메인 수평관(20a) 내부로 공급되는 과열증기가 선단부(A'')에서 말단부(B'')를 경유하여 진입하는 경우에도, 공급 압력이 떨어지지 않고, 선단부나 말단부의 공급 압력차이가 5 ~ 10% 범위의 압력을 유지하도록 구현할 수 있다. 즉, 메인 수평관(20a)에 형성되는 공기 분배홀(F1)이 하부의 서브수평관(20b)의 내부로 공기압을 제공하는 경우, 서브수평관(20b)의 길이가 중심부의 서브수평관(C1)을 기분으로 순차로 줄어드는 구조로 구현되게 되는바, 공기 공급압력이 선단부와 말단부의 차이가 5 ~ 10% 범위의 이내라면, 균일한 공급압력의 구현이 가능하게 되며, 서브수평관(20b)의 분사홀(F2, F3)를 통해서 하부로 고른 분사가 가능하게 된다.

재생이 과정이 수행된 이후에는, 활성탄 재생탱크의 내부에 냉각공정이 이루어질 수 있도록 한다. 냉각공정은, 재생이 완료된 활성탄을 냉각하여 이송 및 저장하기 위한 전처리 공정으로 냉각수 사용시 가온된 활성탄의 급격한 온도 변화로 활성탄의 성상변화에 따른 분탄발생을 방지하고, 폐수 발생량을 최소화하기 위한 공정으로 수행될 수 있도록 한다.

이를 위해, 본 발명에서는, 다음과 같은 과정으로 2단계의 냉각공정을 수행할 수 있도록 한다.

구체적으로, 본 발명에서의 냉각공정은, b1) 냉각수의 분사모듈(110)을 통해 스프레이 분사를 수행하여, 200℃로 냉각하는 1차 냉각과 b2) 냉각수 공급을 통해 역세수를 유입하여 재생활성탄을 냉각하는 2차 냉각을 통해, 백연발생을 방지하는과정으로 구현될 수 있도록 한다.

도 5에서의 냉각수모듈(CM)을 기준으로, 1차 냉각은 시상수를 유입하는 시상수 유입밸브(152)를 통해 냉각수를 활성탄 재생탱크 상부에서 하부로 유입하여 냉각을 수행한다. 이후, 2차 냉각은 냉각수모듈(CM)을 통해 역세수 유입 방식을 통해 냉각을 구현한다. 역세수 유입이란, 냉각수 공급부(150)에서 냉각수모듈을 경유하여, 공급라인(137)을 통해 역으로 냉각수공급구(130)으로 냉각수를 역방향으로 유입후, 냉각이 이루어지면 다시 냉각수공급구(130)을 통해 폐수를 배출하여 냉각수 배출라인(156)을 통해 배출하는 구조로 구현하는 방식을 의미한다. 본 발명에 따는 2차 냉각은 활성탄의 백연발생을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 활성탄의 성상변화를 최소화하며, 분탄발생을 방지할 수 있게 된다.

도 11은 상술한 본 발명의 활성탄 재생장치를 적용하는 공정 순서 및 조건에 따른 재생과정을 도시한 순서도이다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 물과 혼합된 폐활성탄 혼합물을 형성하여, 수력이송에 의해 활성탄 재생탱크 내부로 유입하고, 에어공급부에서 공급되는 공기공급을 통해, 폐활성탄 혼합물 내의 수분을 배출하는 탈수공정과, 탄수된 폐활성탄에 대하여, 가열공기를 공급하여 폐활성탄을 건조하는 건조공정, 상기 활성탄 재생탱크 내측 상부와 하부에 각각 배치되는 과열증기공급모듈을 통해, 상부와 하부에서 동시에 폐활성탄에 과열증기를 공급하여, 흡착된 유기물 성분을 비등점 이상으로 가온분리하고, 폐활성탄을 재생시키는 재생공정, 재생된 재생활성탄에 대하여 상기 활성탄 재생탱크의 상부에 배치되는 냉각수 공급모듈을 통해 냉각수를 유입하여 냉각시키는 냉각공정을 포함하여 구성될 수 있다.

이상의 공정은, 활성탄을 재생하는 공정의 신뢰성을 향상할 수 있도록 도 4와 같은 구조의 과열증기를 분사하는 분사모듈의 구조를 개량함으로써, 설비 가동율 향상과 더불어 활성탄 재생 효율을 한층더 향상시킬 수 있게 한다.

2. 제2실시예(수평형 재생탱크 적용 방식)

이하에서는, 이동형 차량장치(400: 도 2)에 장착되는 활성탄 재생탱크의 다른 실시예를 설명하기로 한다.

도 12는 도 2에서 상술한 이동형 차량장치(400)에 실장되는 활성탄 재생탱크(100)의 다른 구조를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 활성탄 재생탱크(100)는, 이동형 차량장치(400)에 실장되는 경우, 도 12에 도시된 것과 같이, 횡방향의 길이가 수직방향의 길이보다 긴 구조로 이동형 차량장치(400)에 적재공간(410)에 안착될 수 있도록 한다. 다만, 도 2에서 상술한 적제모듈(420)의 구성 대신, 상기 활성탄 재생탱크(100)을 하부에서 지지하는 고정지지부(220)를 구비하고, 일측에는 상기 활성탄 재생탱크(100)의 높이를 상하로 움직일 수 있는 위치구동부(210)을 포함하는 구조로 구현될 수 있도록 한다.

그외, 이동형차량장치에 구비되는 과열증기 공급모듈(110), 송풍모듈(140), 냉각수모듈(CM)의 구성은 이동형 차량장치에 구비되는 구성과 배관라인을 통해 연결되는 것은 동일하다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성탄 재생장치의 경우, 이동식 차량에 장착되는 활성탄 재생탱크(100)를 구비하되, 상기 활성탄 재생탱크(100)는 수평방향(Y)의 폭이 수직방향(X)의 폭 보다 길게 구현되어 수평방향(Y)의 폭이 지면에 대응되도록 배치되는 구조를 구비한다.

아울러, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 일측에 활성탄 투입을 위한 투입구(10)가 마련되며, 상기 활성탄 재생탱크(100)에 과열증기를 공급하는 과열증기공급모듈(110)과, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 내측 상부에 배치되어 과열증기를 분사하는 과열증기분사모듈(S), 상기 활성탄 재생탱크(100)의 일측 하단과 연통하며, 냉각수를 유입 또는 배출하는 냉각수모듈(CM) 및 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부에 배치되어, 상기 활성탄 재생탱크(100) 일측의 높이를 조절하는 높이조절모듈(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 투입구(10)로 재생활성탄을 공급하는 폐활성탄 공급모듈(R)은, 본 발명의 이동형 차량장치가 이동하여 폐활성탄을 공급하는 장소에서 이를 수거하여 투입하는 장비로, 별도의 수거장치 및 물혼합장치를 적용할 수 있다.

구체적으로, 상기 활성탄 재생탱크(100)는 도 12 및 도 13에 도시된 것과 같이, 이동형 차량장치(도 2:400)의 적재공간(도 2: 410)의 바닥면(P)을 기준으로, 수평방향(Y: 횡방향)의 폭이 수직방향(X)의 폭보다 길게 구현되는 탱크 구조를 횡방향으로 배치되도록 배치하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 상술한 종래의 본 출원인의 활성탄 재생탱크의 배치 구조가 수직으로 배치되는 구조인 점에서, 배치 구성을 횡방향으로 배치할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명의 상기 활성탄 재생탱크(100)의 경우, 수평방향(Y: 횡방향)의 폭이 수직방향(X)의 폭보다 길게 구현되는 탱크 구조를 구현하게 되는바, 도 12에 도시된 것과 같이, 유입되는 폐활성탄이 활성탄 재생탱크(100)의 수평방향(Y: 횡방향)의 바닥면에 넓게 퍼지며 배치되게 되며, 기존 재생탱크의 배치 구조에 비해서, 적층되는 활성탄의 층고가 상대적으로 낮아지게 되는 특징이 구현된다.

이에, 본 발명의 활성탄 재생탱크(100)의 내부에 배치되는 과열증기 분사모듈은 종래의 도 1의 구조와는 달리, 순차 적층 구조가 아니라 단층구조(비적층구조)로 배치될 수 있다. 즉, 상부분사모듈(S1)은 외부의 과열증기공급원(110)으로 부터 공급되는 과열증기를 유입부(120a)를 통해 유입받아 분배관(123)을 통해 분배하고, 하부를 향해 분사하는 분사노즐부(122)를 구비하여, 적층되는 폐활성탄에 대하여 과열증기를 고르게 분사할 수 있게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 활성탄 재생탱크(100)의 하부에는, 상기 활성탄 재생탱크(100) 일측의 높이를 조절하는 높이조절모듈(200)을 구비할 수 있도록 한다. 상기 높이조절모듈(200)은, 횡방향 배치 구조를 갖는 본 발명의 활성탄 재생탱크(100)가 수평방향으로 넓은 적층면을 구비하게 되어, 배수(재생공정에서 탈수 및 건조 공정)의 효율이 낮아질 수 있게 되는 문제를 해소할 수 있도록, 재생탱크의 일측의 높이를 높여, 활성탄 재생탱크(100)의 일측에 배수부(130)을 통해 배출수가 용이하게 이동하여 배출이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 높이조절모듈(200)은 활성탄 재생탱크의 일측은 고정하고, 타측은 높이 조절이 가능한 구조로 구현할 수 있도록 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 도 12 및 도 13에 도시된 것과 같이, 상기 높이조절모듈(200)을 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부 일측에 배치되어, 상하 높이조절을 구현하는 높이조절수단(213)을 통해 상기 상기 활성탄 재생탱크(100)의 일측의 위치를 상하로 이동하는 위치구동부(210)와 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부 타측에 배치되어 상기 활성탄 재생탱크(100)를 고정상태로 지지하여, 상기 위치구동부(210)의 구동에 따라 활성탄 재생탱크(100)의 경사를 형성하는 고정지지부(220)를 포함하는 구조로 구현할 수 있다.

구체적으로, 상기 높이조절모듈(200)의 위치구동부(210)는, 활성탄 재생탱크(100)의 하부에 배치되어, 재생탱크의 일측의 높이를 상하로 조절할 수 있는 장치 구조물로 구현될 수 있으며, 일실시예로서, 도 12 및 도 13에 도시된 것과 같이, 유압 또는 공압에 의해 신축력을 구현하는 실린더 모듈을 구비하여 구현할 수 있다. 상술한 높이조절수단(213)은 높이 조절을 수행하는 동작을 수행하는 실린더 부재를 포함하는 모듈으로, 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 또는 외력(유압, 공압, 전기 등)을 이용하여 높이조절을 구현하는 공지의 수단을 모두 적용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 유압실린더를 적용하여 구현하는 것을 바람직한 예로 들어 설명한다.

즉, 상기 위치구동부(210)는, 지지베이스(211) 및 상기 지지베이스(211) 상에 배치되어, 내부에서 구동하는 높이조절수단(213)의 신축에 따라 상호 이격 또는 결합하는 구동하우징(212, 215)을 구비할 수 있도록 한다. 상측의 구동하우징(215)의 상단은 활성탄 재생탱크(100)의 하부면과 접촉하여 높이조절수단(213)의 신축에 따른 힘을 전달할 수 있도록 하며, 이에 따라 활성탄 재생탱크(100)의 높낮이를 조절할 수 있다. 이러한 높이조절수단(213)으로, 유압실린더나 공압실린더가 적용될 수 있다. 나아가 본 발명에서는 상기 높이조절수단(213)의 신축을 제어하는 제어모듈(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 제어모듈의 높이조절모듈의 위치를 제어하는 동작은, 실린더의 신축을 센싱하는 센서모듈을 구비하여 구현하는 것 외에도, 피스톤을 구동하는 구동모터에 서보모터, 스텝모터, BLDC(Brushless DC motor) 모터 중 어느 하나를 적용하여, 모터의 회전값 검출을 통해 위치제어값을 산출하는 방식을 적용하는 것도 가능하다.

나아가, 상기 제어모듈의 경우, 높이조절에 따른 활성탄 재생탱크의 기울어지는 경사각의 상태를 모니터링할 수 있도록 높이조절정도에 대한 센싱정보를 전송하는 통신수단과 현재 상태를 디스플레이하는 디스플레이모듈을 더 포함하여 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 높이조절모듈(200)의 경우, 상술한 위치구동부(210)의 높이조절 정도에 따라 활성탄 재생탱크(100)의 타단은 고정할 수 있도록 하여, 기울어진 경사각을 효율적으로 구현할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부 타측에 배치되어 상기 활성탄 재생탱크(100)를 고정상태로 지지하여, 상기 위치구동부(210)의 구동에 따라 활성탄 재생탱크(100)의 경사를 형성하는 고정지지부(220)를 통해 구현할 수 있다.

상기 고정지지부(220)는, 상기 위치구동부(210)와 이격되어 대향하는 활성탄 재생탱크의 하부에 배치되며, 상기 높이조절수단(213)의 상하 신축에 따라 상기 활성탄 재생탱크를 고정상태에서 회동시키는 회동축(223)과, 상기 회동축(223)을 내장하며, 상기 활성탄 재생탱크를 지지하는 지지프레임(221), 상기 지지프레임(221)와 회동축(223)을 외부에서 커버하는 커버프레임(222)을 포함하여 구성될 수 있다.

물론, 상술한 위치구동부(210)의 구조를 활성탄 재생탱크(100)의 양측에 배치하여, 경사각도를 양쪽에서 조절하여 효율적인 경사각을 구현하는 것도 가능하나, 일측을 고정하고, 편축회전구조(한쪽에서 높이를 변경하고, 다른 한쪽은 고정하여 회동할 수 있도록 하는 구조로 정의한다.)를 구현하여, 내부 유체의 유동에 따른 충격이나 움직임을 최소화하여 활성탄 재생탱크 배치 구조의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

도 14는 도 13에서 도시하는 본 발명의 높이조절모듈(200)의 일 구현예를 도시한 것이다. 도시된 것과 같이, 상기 위치구동부(210)는, 지지베이스(211) 및 상기 지지베이스(211) 상에 배치되어, 내부에서 구동하는 높이조절수단(213)의 신축에 따라 상호 이격 또는 결합하는 구동하우징(212, 215)을 구비할 수 있도록 한다. 상측의 구동하우징(215)의 상단은 활성탄 재생탱크(100)의 하부면과 접촉하여 높이조절수단(213)의 신축에 따른 힘을 전달할 수 있도록 하며, 이에 따라 활성탄 재생탱크(100)의 높낮이를 조절할 수 있다.

도 15는 다른 실시예에 따른 높이조절모듈(200)에서의 위치구동부의 예를 도시한 것으로, 모터구동에 따른 회전기어(182)가 회전하며, 가이드기어(181)와 맞물리며 구동축(184)가 상하로 이동하는 동작을 수행하게 된다. 구동축(184)가 상승하며, 지지플레이트(186)을 밀어올리면, 상기 지지플레이트(186)이 상기 활성탄 재생탱크의 하부면과 접촉하여 상부로 밀어올릴 수 있게 되도록 구현하는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 회전기어와 가이드기어를, 기어(랙 &피니언)의 동작으로 구동하는 것을 예시로 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 일예로, 상하 이동 동작은 모터와 직결된 감속기(유성감속기 또는 웜감속기)를 통해 볼스크류 또는 TM스크큐를 동작시키고, 이를 통해 회전축을 회전하여, 상하방향이동이 가능한 구조로 구현하는 것도 가능하다. 또한, 상하이동 동작은 실린더모듈(유압, 공압, 전동실린더 등)을 적용하여 상하 이동이 가능한 구조로 구현하는 것도 가능하다.

도 16은, 도 14에서 상술한 구동하우징(212, 215) 내부의 높이조절수단의 다른 구현예를 도시한 것으로, 공압이나 유압으로 구동되는 실린더부재외에, 모터(M) 구동을 통해 회전력을 전달하는 회전가이드(210)과 연결되는 나사산이 구현되는 회전축(330)이 정방향 또는 역방향으로 회전하며, 내부에 암나사패턴이 구현되는 패턴과 맞물리며, 회전축(330)이 상승 또는 하강하게 되며, 신축력을 구현하는 구조를 도시한 것이다. 이 경우, 모터(M)의 상부에 구동하우징(215)를 밀어올리게 되며, 재생탱크를 상부로 밀어올리거나 하강시킬 수 있도록 구현하는 것도 가능하다.

도 17은 도 12 및 도 13에서 상술한 상부 분사모듈(S1)의 구조를 도시한 개념도이다.

도시된 구조와 같이, 과열증기 유입부(120a)를 통해 유입되는 과열증기는, 상부 분사모듈(S1)을 통해 활성탄 재생탱크의 하부로 과열증기를 분사하여 활성탄을 재생할 수 있도록 한다.

이를 위해, 상기 상부 분사모듈(S1)은, 과열증기 유입부(120a)를 통해 유입되는 과열증기를 가이드 하는 메인수평관(20a)과 상기 메인수평관(20a)에서 분지되는 서브 수평관(20b)의 구조를 구비할 수 있다. 이 경우, 보조 수평관(20b)의 하부에는 분사노즐이 배치되어 과열증기를 분사할 수 있도록 하는 구조로 구현될 수 있다. 다만, 횡방향 배치 형상을 가지는 본 발명의 활성탄 재생탱크의 경우, 과열증기가 유입되는 선단부(A'')의 압력보다 말단부(B'')의 압력이 떨어지게 되어 분사 균일도가 다소 낮아지게 될 수 있다. 이 경우, 과열증기가 도입되는 선단부(A'')의 압력을 강하게 하여, 메인 수평관(20a) 내부로 공급되는 과열증기가 선단부(A'')에서 말단부(B'')를 경유하여 진입하는 경우에도, 공급 압력이 떨어지지 않고, 선단부나 말단부의 공급 압력차이가 5 ~ 10% 범위의 압력을 유지하도록 구현할 수 있다. 즉, 메인 수평관(20a)에 형성되는 공기 분배홀(F1)이 하부의 서브수평관(20b)의 내부로 공기압을 제공하는 경우, 서브수평관(20b)의 길이가 중심부의 서브수평관(C1)을 기분으로 순차로 줄어드는 구조로 구현되게 되는바, 공기 공급압력이 선단부와 말단부의 차이가 5 ~ 10% 범위의 이내라면, 균일한 공급압력의 구현이 가능하게 되며, 서브수평관(20b)의 분사홀(F2, F3)를 통해서 하부로 고른 분사가 가능하게 된다.

도 18은 도 17에서 상술한 상부 분사모듈(S1)의 다른 구현예를 도시한 것이다.

도 18에 도시된 구조는, 외부의 과열증기 공급원(110)으로 부터 과열 증기를 공급받으면서, 활성탄 재생탱크의 전후방향으로 수평 설치되는 메인 수평관(20a)과, 상기 메인 수평관(20a)의 양쪽 측면에서 활성탄 재생탱크의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 서브 수평관(20b)가 배치되는 구조로 구현될 수 있게 된다. 특히, 이 경우, 상기 서브 수평관(20b)은 가장 중심부에 배치되는 서브 수평관(C1)을 중심으로, 순차적으로 길이가 줄어드는 구조의 서브 수평관(C2, C3)가 배치될 수 있도록 한다.

상기 서브수평관들에는, 하부 방향으로 다수의 분사홀이 형성되어, 과열증기가 하부 방향을 통해 분사되게 된다.

이 경우, 도 18에 도시된 것과 같이, 상기 메인 수평관(20a)은, 메인 수평관의 길이방향을 따라 가면서 관의 직경이 단계적으로 줄어드는 구조로 구현될 수 있도록 함이 바람직하다. 즉, 상기 메인 수평관(20a)은, 과열증기가 도입되는 선단부(A'')가 상대적으로 넓은 직경을 가지는 관 구조로 구현되며, 순차적으로 직경이 줄어드는 구조로 구현되며, 말단부(B'') 영역의 관 직경이 가장 작은 구조로 구현될 수 있도록 한다.

이러한 구조는, 메인 수평관(20a) 내부로 공급되는 과열증기가 선단부(A'')에서 말단부(B'')를 경유하여 진입하는 경우에도, 공급 압력이 떨어지지 않고, 선단부나 말단부 모두 동일한 압력을 유지할 수 있도록 하게 되며, 그 결과, 메인 수평관(20a)의 말단부에 연결되는 서브 수평관(C5)의 경우에도, 메인 수평관(20a)의 선단부에 연결 설치되는 서브 수평관(C1)과 마찬가지로 동일한 공급 압력을 유지할 수 있게 되어, 모든 서브 수평관(20c)의 분사홀을 통해 같은 압력으로 분사되는 과열증기가 폐활성탄에 인가될 수 있게 되어, 균일한 과열증기 공급이 이루어지게 된다.

도 19는, 도 12 및 도 13에서 도시된 본 발명의 하부 분사모듈(S2)의 구조를 도시한 도면이다.

상기 하부분사모듈(S2)는 활성탄 재생탑(100)의 하부에 배치되어, 하부에서 상부로 고온의 증기를 분사하여 활성탄을 교반 및 과열증기와의 접촉을 극대화하는 기능을 수행한다.

도 19를 참조하면, 상기 하부분사모듈(S2)은 상기 하부 스팀 분배기(17)는 외부의 스팀 공급원(도 12: 110)으로부터 스팀을 공급받는 허브(17a)와, 다수의 슬릿(17b)을 통해 스팀을 분사함과 더불어 허브(17a)에서 가지처럼 뻗어나가는 형태로 설치되는 다수 개의 수평관(17c)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 허브(17a)는 본 발명의 활성탄 재생탱크(도 2:100)의 내부의 중심부 둘레, 예를 들면 활성탄 재생탱크(도 2:100)의 중심부와 동축을 이루는 타공 플레이트(13)의 중심부에 형성되는 배출홀(23)의 둘레에 동축 구조로 배치되면서 서로 마주보는 원형 궤적을 이루는 2개의 반원 형태의 한쌍으로 이루어질 수 있게 되고, 상기 다수 개의 수평관(17c)은 반원 형태의 허브(17a)의 내외측 측면부에서 방사상으로 뻗어나가는 형태로 형성할 수 있다.

본 실시예에서는, 타공플레이트(13)이 원형을 가지는 형상으로 구현하였으나, 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 횡방향 배치 구조를 가지는 본 발명의 활성탄 재생탱크(100)의 하부 형상에 대응(이를테면, 직사각형 형상)되게 타공플레이트를 구현하고, 하부 스팀분배기(17)을 이 형상에 맞게 연장되는 형태로 구현할 수 있다.

그리고, 상기 수평관(17c)에 형성되는 다수 개의 슬릿(17b)은 수평관 원주방향을 따라가면서 연이어 배치됨과 더불어 수평관 길이방향을 따라가면서 나란하게 배치되는 형태로 이루어지게 되며, 이때의 슬릿(17b)은 내주면에서 외주면을 향해 갈수록 간격이 점차적으로 좁아지는 대략 쐐기 형상의 단면을 가질 수 있게 된다.

이러한 쐐기형상의 단면 구조에 따라, 상기 허브(17a)에서 각 수평관(17c)으로 분산 유도된 스팀은 길게 찢어져 있는 미세한 홀 형상으로 되어 있는 슬릿(17b)을 빠져나오면서 기포 형태로 분산될 수 있게 된다.

여기서, 상기 스팀 공급원(도 12:110)은 보일러, 히터 등을 포함할 수 있으며, 이러한 스팀 공급원으로부터 연장되는 배관(미도시)은 하부분사모듈(S2)의 허브(17a)에 연결될 수 있게 된다. 이러한 하부분사모듈(S2)는 활성탄 재생탱크의 내부에서 타공 플레이트(13)의 바로 윗쪽에 근접 설치될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 타공 플레이트(13)의 상면부에 다수의 서포트(18)가 볼트 및 너트 체결구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 각 서포트(18) 상에 하부스팀 분배기(17)의 허브(17a)가 얹혀져 역시 볼트 및 너트 체결구조 또는 용접 구조 등으로 고정되므로서, 하부분사모듈(S2)는 서포트(18)에 의한 지지를 받으면서 일정 높이로 받쳐지는 구조로 설치될 수 있고, 결국 하부분사모듈(S2)의 점검이나 교체, 청소 등과 같은 유지보수 등을 위한 작업 시에 하부분사모듈(S2)를 쉽게 탈거할 수 있고 또 쉽게 재장착할 수 있게 된다.

이렇게 활성탄 재생탱크의 내부 바닥쪽에 허브(17a)와 수평관(17c)의 조합으로 이루어진 하부분사모듈(S2)를 설치하고, 이렇게 설치한 하부분사모듈(S2)의 수평관(17c)에 있는 슬릿(17b)을 통해 하부에서 상부로 위를 향해 스팀을 분사한다. 또한, 분사시 하부분사모듈(S2)의 수평관에 형성되는 길다란 슬릿구조의 홀을 통해 선형상으로 분사함으로써, 활성탄 재생탱크의 내부에서 하부분사모듈(S2) 위에 쌓여 있는 폐활성탄에 과열증기가 골고루 구석구석 가해질 수 있게 되고, 따라서 모든 활성탄에 균형있는 스팀이 가해지면서 활성탄 재생효율을 높일 수 있다.

이와 더불어, 상기 하부분사모듈(S2)가 활성탄 재생탱크의 바닥쪽으로 설치됨과 더불어 자체적인 구조 또한 복잡하지 않기 때문에 스팀 분사수단을 포함하는 재생설비의 전체적인 구조를 단순화할 수 있는 동시에 유지보수는 물론 설비운용 또한 경제적으로 또 효율적으로 할 수 있는 이점이 있다.

도 20을 참조하면, 도 20에 도시된 구조는 폐활성탄 재생 시 폐활성탄측에 과열증기를 분사하는 역할을 하는 하부 분사모듈(S2)의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 20에 도시된 상기 하부분사모듈(S2)는 슬릿을 이용한 상향 분사방식으로 활성탄의 아래쪽에서 윗쪽으로 과열증기를 분사함으로써 활성탄에 스팀이 골고루 균형있게 공급되도록 하는 역할을 한다.

이를 위하여, 상기 하부분사모듈(S2)은 외부의 스팀 공급원(100)으로부터 스팀을 공급받는 허브(17a)와, 다수의 슬릿(17b)을 통해 스팀을 분사함과 더불어 허브(17a)에서 가지처럼 뻗어나가는 형태로 설치되는 다수 개의 수평관(17c)으로 구성된다.

상기 하부분사모듈(S2)의 일 예로서, 상기 허브(17a)는 활성탄 재생탱크의 중심부 둘레, 예를 들면 활성탄 재생탱크의 중심부와 동축을 이루는 타공 플레이트(13)의 중심부에 형성되는 배출홀(23)의 둘레에 동축 구조로 배치되면서 서로 마주보는 원형 궤적을 이루는 2개의 반원 형태의 한쌍으로 이루어지게 되고, 이러한 반형상의 한쌍은 서로의 단부를 마주대하는 원형을 이룬 상태에서 각각의 커플러(24)에 의해 연결되어 일체식의 원형을 이룰 수 있게 된다.

즉, 상기 허브(17a)는 2개의 커플러(24)를 포함하는 원형의 형태로 이루어질 수 있게 되고, 이에 따라 허브(17a)의 내부로 유입된 스팀은 하나로 연통되어 있는 허브(17a)의 내부를 따라 원형의 흐름을 보일 수 있게 되며, 결국 각각의 수평관(17c)으로 스팀이 균등하게 분산될 수 있게 된다.

그리고, 상기 다수 개의 수평관(17c)은 반원 형태의 허브(17a)의 내외측 측면부에서 방사상으로 뻗어나가는 형태로 이루어질 수 있게 된다. 이러한 수평관(17c)에 형성되는 다수 개의 슬릿(17b)은 수평관 원주방향을 따라가면서 연이어 배치됨과 더불어 수평관 길이방향을 따라가면서 나란하게 배치되는 형태로 이루어지게 되며, 이때의 슬릿(17b)은 내주면에서 외주면을 향해 갈수록 간격이 점차적으로 좁아지는 대략 삼각형 형상의 단면을 가질 수 있게된다.

이에 따라, 상기 허브(17a)에서 각 수평관(17c)으로 분산 유도된 스팀은 길게 찢어져 있는 미세한 홀 형상으로 되어 있는 슬릿(17b)을 빠져나오면서 기포 형태로 분산될 수 있게 된다. 여기서, 상기 스팀 공급원(16)은 보일러, 히터 등을 포함할 수 있으며, 이러한 스팀 공급원(16)으로부터 연장되는 배관(미도시)은 하부분사모듈(S2)의 허브(17a)에 연결될 수 있게 된다.이러한 하부분사모듈(S2)은 활성탄 재생 탱크의 내부에서 타공 플레이트(13)의 바로 윗쪽에 근접 설치될 수 있게 된다.예를 들면, 상기 타공 플레이트(13)의 상면부에 다수의 서포트(18)가 볼트 및 너트 체결구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 각 서포트(18) 상에 하부분사모듈(S2)의 허브(17a)가 얹혀져 역시 볼트 및 너트 체결구조 또는 용접 구조 등으로 고정되므로서, 하부 스팀 분배기(17)는 서포트(18)에 의한 지지를 받으면서 일정 높이로 받쳐지는 구조로 설치될 수 있고, 결국 하부 스팀 분배기(17)의 점검이나 교체, 청소 등과 같은 유지보수 등을 위한 작업 시에 하부 스팀 분배기(17)를 쉽게 탈거할 수 있고 또 쉽게 재장착할 수 있게 된다.

이렇게 활성탄 재생탱크(도 12: 100)의 내부 바닥쪽에 허브(17a)와 수평관(17c)의 조합으로 이루어진 하부분사모듈(S2)을 설치하고, 이렇게 설치한 하부분사모듈(S2)의 수평관(17c)에 있는 슬릿(17b)을 통해 하부에서 상부로 위를 향해 스팀을 분사하고, 또 길다란 슬릿 홀을 통해 선형상으로 분사함으로써, 탱크의 내부에서 하부 스팀 분배기(17) 위에 쌓여 있는 활성탄측에 스팀이 골고루 구석구석 가해질 수 있게 되고, 따라서 모든 활성탄에 균형있는 스팀이 가해지면서 활성탄 재생효율을 높일 수 있다.

이와 더불어, 상기 하부 스팀 분배기(17)가 탱크(12)의 바닥쪽으로 설치됨과 더불어 자체적인 구조 또한 복잡하지 않기 때문에 스팀 분사수단을 포함하는 재생설비의 전체적인 구조를 단순화할 수 있는 동시에 유지보수는 물론 설비운용 또한 경제적으로 또 효율적으로 할 수 있는 이점이 있다.

이하에서는, 도 21 및 도 22를 참조하여, 도 12에서 상술한 본 발명을 적용한 활성탄 재생공정을 설명하기로 한다.

도 12 및 도 21, 도 22를 참조하면, 본 발명에 따른 활성탄 재생장치를 적용하여 활성탄을 재생하는 고정은 다음과 같이 수행될 수 있다.

(1) 탈수공정

본 발명에서는, 도 12 및 도 21, 도 22에 도시된 공정 설비의 구성에서와 같이, 폐활성탄을 재생하는 공정을 수행함에 있어, 재생이 필요한 폐활성탄을 물과 혼합하는 혼합물 형태로 이송하는 수력이송 과정을 통해 활성탄 재생탱크(100) 내부로 이송시킬 수 있도록 한다. 활성탄 재생탱크(100)로 유입되기전, 폐활성탄 공급모듈(R)에서는 폐활성탄과 물이 혼합되는 형태로 구현된 후 이송(이하, '수력 이송'이라고 한다.)이 이루어지게 된다.

이러한 수력이송 과정은 슬러리화 되거나 뭉쳐진 형태의 폐활성탄이 물과 혼합되면서 자연스럽게 분쇄되는 효과를 가지게 되며, 이후 재생과정에서 과열증기를 효율적으로 받을 수 있는 입자 형태로 전처리가 자연스럽게 구현된다는 점과 폐활성탄을 손실없이 이송을 구현할 수 있다는 점에서 수력이송의 장점이 구현된다.

또한, 본 발명에서는, 폐활성 공급모듈(R)에서 공급되는 폐활성탄과 물의 혼합물에 대해 초음파 또는 고주파를 인가하여 폐활성탄 내의 이물질을 1차적으로 분리하는 전처리모듈(Q)을 더 포함하여 구성될 수 있도록 한다. 상기 전처리모듈(Q)는 수력 이송되는 폐활성탄을 일시적으로 전처리 탱크에 수용하고, 전처리 탱크에 초음파 발생장치 또는 고주파발생장치를 통해 초음파나 고주파를 인가하여 폐활성탄에 존재하는 이물질을 1차적으로 분리할 수 있도록 한다. 이는 수력이송과 더불어 슬러리화 되거나 뭉쳐진 형태의 폐활성탄이 물과 혼합되면서 자연스럽게 분쇄되는 효과를 가지게 되며, 이후 재생과정에서 과열증기를 효율적으로 받을 수 있는 입자 형태로 전처리가 효율적으로 구현되어, 재생효율을 극대화할 수 있게 한다.

전처리시 분리된 이물질은 재생탱크로 폐활성탄과 함께 수용될 수 있도록 하며, 탈수와 배수 과정에서 자연스럽게 활성탄 재생탱크의 외부로 배출되게 된다.

전치리 과정을 거친 폐활성탄이 폐활성탄 투입부(10)를 통해서 활성탄 재생탱크(100) 내부로 이송되면, 폐활성탄은 탈수공정을 거칠 수 있도록 한다.

본 탈수공정은 폐활성탄을 수력이송을 수행한 이송수 및 이물질을 재생설비 내에서 배출하기 위한 공정으로, 진공배출 또는 송풍기에 의한 공압배출이 적용될 수 있다.

진공배출의 경우, 진공펌프를 통해, 활성탄 재성탑 내부를 진공상태로 만들며 배수를 구현하여야 하는바, 설비의 구성이 복잡해지게 되며, 공정이 다소 지연되게 되는바, 본 발명에서는, 바람직하게는 공압배출을 통해 구현할 수 있도록 한다. 공압배출을 통한 탈수과정은 후술한 바와 같이, 탈수 상태를 확인하며, 탈수 과정을 제어하기가 편리한 장점이 있게 된다.(진공배출의 경우, 탈수 상태를 확인하기 위해서는, 진공상태의 환경을 해제하고, 다시 탈수가 필요한 경우에는 다시 진공을 걸어주어야 하는 공정의 지연 요소가 발생하게 된다.)

특히, 배출을 위해서는, 도 12에 도시된 것과 같은 본 발명의 높이조절모듈(200)을 동작시켜, 활성탄 재생탱크를 도 13에 도시된 것과 같이, 일정 각도로 기울여, 내부의 수분이 배수구(105)로 용이하게 모일 수 있도록 하여, 배수 효율을 극대화할 수 있게 된다. 이는 횡방향 배치 구조를 갖는 본 발명의 활성탄 재생탱크에서 배수 효율을 극대화할 수 있는 매우 중요한 구조에 해당한다.

또한, 본 발명에서는, 탈수과정을 진행하기 전에, 폐활성탄의 충진율을 실시간으로 파악할 수 있도록 하는 충진율 센서모듈(160A, 160B)을 구비할 수 있도록 한다. 이는, 도 2에 도시된 것과 같이, 활성탄 재생탱크(100)의 양 측벽에 대응되는 위치에 배치되는 충진율 센서모듈(160A, 160B)을 배치하는 구조로 구현될 수 있다. 상기 충진율 센서모듈(160A, 160B)은 광센서방식 또는 마이크로파 조사방식으로 출사부과 수신부 모듈로 구현하여, 내부에 충진되는 폐활성탄의 높이를 센싱하는 방식으로 충진율을 감지할 수 있도록 한다.

본 발명에서는, 특히, 공압배출을 통해 탈수과정을 수행함에 있어서, a1) 상기 활성탄 재생탱크(100)에 연결되는 배출밸브를 통해 폐활성탄 내부 함유 수분을 중력배출하는 단계와, a2) 상기 a1) 단계 이후, 상기 활성탄 재생탱크(100)에 연결되는 에어공급부(A)의 송풍기에 의한 공기 주입으로 활성탄 내부의 함유 수분을 공압배출하는 단계, a3) 활성탄의 중량의 변화를 감지하여 탈수율을 확인하여 상기 a1) 단계를 제어하는 단계의 과정을 통해 수행될 수 있도록 한다.

우선, a1) 단계에서는, 활성탄 재생탑(100)의 상부에 형성되는 공기배출밸브(미도시)와 활성탄 재생탑(100)의 상부에 형성되는 배수밸브(105)를 동시에 개방하여 중력에 의한 배수를 수행할 수 있도록 한다. 바람직한 일예로는 1시간 이상의 중력배수 과정을 수행함이 바람직하다.

이후, a2) 단계와 같이, 도 12에서의 송풍모듈(140)을 작동시켜, 송풍밸브(142)를 통해 활성탄 재생탑 내부로 공기를 공급하여, 공기를 통해 활성탄 내 수분을 배수하는 공기 주입 배수를 수행할 수 있도록한다.

이 경우, 송풍모듈(140)을 작동시켜,활성탄 재생탑 내부로 공기를 공급하는 것은, 도 12에 도시된 것과 같이, 에어공급부(A)의 공기주입밸브(A/V)와 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다.

이러한 송풍과정은, 과열증기주입부(120a)를 통해서 이루어질 수도 있으며, 이 경우에도, 송풍밸브를 열어 유입되는 공기가, 과열증기주입부(120a)를 경우하여 활성탄 재생탑(100) 내부로 주입하게 되며, 동시에, 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다.

이러한 배수 과정은 30분 수행한 이후, 가동 전후의 활성탄의 무게를 비교하여 탈수 효율을 확인할 수 있도록 한다. 활성탄의 중량의 변화를 감지하여 탈수율을 확인하여, 추가 배수가 필요한 경우에는 이상의 과정을 재차 수행할 수 있도록 한다. 중량의 변화의 확인은, 활성탄 재생탑 내부의 활성탄 샘플을 채취하여 중량 비교를 하는 방법과, 투입 활성탄의 전체 중량을 중량센서를 통해 감지하여, 중량 변화를 센싱하는 방법을 적용하는 것이 가능하다.

(2) 건조공정

이상의 탈수공정을 거친, 이후에는 활성탄 재생탑 내부의 폐활성탄에 대하여 건조공정이 수행되게 된다. 상기 건조공정은, 활성탄의 재생시 가장 열에너지가 많이 소요되는 공정으로, 본 발명에서는 가온공기공정 및 포화증기공정을 적용할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에서는, 건조공정을 수행함에 있어서, 170℃ 이하의 공정에서는 공기건조 공정을 수행하게 되며, 170℃를 초과하는 공정에서는 증기공정을 추진하여 최대 효율로 건조가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에서의 건조공정은, 건조를 위한 활성탄 재생탱크의 온도 170℃를 기준으로, 가온공기건조 및 증기건조 공정을 선택적으로 적용하며, 상기 가온공기건조공정은, 상기 에어공급부(A)를 적용하여 건조를 위한 가온공기를 폐활성탄에 공급하여 수행하며, 상기 증기건조공정은, 상기 과열증기공급라인을 통해 공급되는 과열증기를 적용하여 건조공정을 수행할 수 있도록 한다.

일예로, 건조공정을 수행하기 위해, 도 2에 도시된 구조에서, 송풍모듈(140)을 작동시켜, 송풍밸브를 통해 활성탄 재생탑 내부로 공기를 공급하는 것은, 도 12에 도시된 것과 같이, 에어공급부(A)의 공기주입밸브(A/V)와 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다. 이상의 과정을 탈수 과정과 동일한 과정을 수행하게 되나, 건조를 위해, 에어공급부(A)에서는 가열된 건조공기를 형성하여 주입한다는 점에서 차이가 있다.

이러한 가열된 건조공기를 공급하는 과정은, 과열증기주입부(120a)를 통해서 이루어질 수도 있으며, 이 경우에도, 송풍밸브(142)를 열어 유입되는 공기가, 과열증기주입부(120a)를 경우하여 활성탄 재생탑(100) 내부로 주입하게 되며, 동시에, 배수밸브(105)를 동시에 열어서, 공기의 주입과 배수가 동시에 이루어질 수 있도록 작동할 수 있다.

이러한 가열공기를 공급하기 위해, 히터모듈(120)을 작동시키고(SCR 제어적용), 온도가 25℃도달시 히터모듈(126)을 작동시켜, 3시간 이상의 가동시간을 가지도록 구현할 수 있다.

건조 후, 활성탄의 샘플을 채취할 수 있도록 하며, 이 경우, 활성탄 재생탑의 상단 및 중단 2개소 이상에서 폐활성탄의 샘플을 채취하여 건조율을 측정할 수 있도록 한다.

(3) 재생공정

이후, 폐활성탄을 재생하는 재생공정이 수행된다. 상기 재생공정은, 폐활성탄에 과열증기를 공급하여 폐활성탄에 흡착된 유기물성분을 비등점 이상으로 가열하여 가온분리하는 공정과, 분리된 가스상의 VOC 성분을 열분해하는 열분해 공정, 폐활성탄 내의 미세기공을 최기 활성탄의 기공분포로 회복시키는 공정을 포함하여 진행하게 된다.

본 공정을 수행함에 있어 핵심공정은 열동력학적 및 열역학적 설계에 의해 과열증기 공급관 및 분배관을 배치하고, 고온부식을 방지할 수 있는 특수재질의 금속과 표면처리를 하여 장치의 내구성을 확보하여, 활성탄 재생탑 내부로 과열증기를 효율적으로 주입할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다.

이를 위해,본 발명에서는, 도 12에 도시된 것과 같이, 활성탄 재생탱크(100)와 연통되는 과열증기공급라인(125)을 구비하는 다수의 과열증기공급부(120a)를 통해, 활성탄에 과열증기를 공급하여 수행할 수 있도록 한다.

이 경우, 상기 과열증기공급모듈은, 상기 재생탱크(100) 하부에서 상부로 과열증기를 분사하는 하부분사모듈(S2)과 상기 재생탱크(100)의 내측 상부에 배치되어, 하부로 과열증기를 분사하는 다수의 상부분사모듈(S1)을 통해, 폐활성탄에 대해 상부와 하부에서 동시에 과열증기를 분사하는 방식으로 구현되도록 하여, 활성탄 재생 처리와 관련한 전체적인 설비 운용의 효율성과 경제성을 높일 수 있고, 설비 구조의 단순화 및 제작비 절감은 물론 활성탄 재생 효율을 향상할 수 있록 함은 상술한 바와 같다.

활성탄 재생탑(100)의 하부에는 하부분사모듈(S2)이 배치되며(도 9 참조), 상술한 상부분사모듈(S1)의 구조와 대향되는 배치 구조로, 활성탄 재생탑의 상부 방향을 향해 고압 공기를 분사하여 활성탄을 교반 및 과열증기와의 접촉면적을 극대화할 수 있도록 한다.

(4) 냉각공정

재생이 과정이 수행된 이후에는, 활성탄 재생탱크의 내부에 냉각공정이 이루어질 수 있도록 한다. 냉각공정은, 재생이 완료된 활성탄을 냉각하여 이송 및 저장하기 위한 전처리 공정으로 냉각수 사용시 가온된 활성탄의 급격한 온도 변화로 활성탄의 성상변화에 따른 분탄발생을 방지하고, 폐수 발생량을 최소화하기 위한 공정으로 수행될 수 있도록 한다.

이를 위해, 본 발명에서는, 다음과 같은 과정으로 2단계의 냉각공정을 수행할 수 있도록 한다.

구체적으로, 본 발명에서의 냉각공정은, b1) 냉각수의 분사모듈(110)을 통해 스프레이 분사를 수행하여, 200℃로 냉각하는 1차 냉각과 b2) 냉각수 공급을 통해 역세수를 유입하여 재생활성탄을 냉각하는 2차 냉각을 통해, 백연발생을 방지하는과정으로 구현될 수 있도록 한다.

도 12에서의 냉각수모듈(CM)을 기준으로, 1차 냉각은 시상수를 유입하는 시상수 유입밸브(152)를 통해 냉각수를 활성탄 재생탱크 상부에서 하부로 유입하여 냉각을 수행한다. 이후, 2차 냉각은 냉각수모듈(CM)을 통해 역세수 유입 방식을 통해 냉각을 구현한다. 역세수 유입이란, 냉각수 공급부(150)에서 냉각수모듈을 경유하여, 공급라인(137)을 통해 역으로 냉각수공급구(130)으로 냉각수를 역방향으로 유입후, 냉각이 이루어지면 다시 냉각수공급구(130)을 통해 폐수를 배출하여 냉각수 배출라인(156)을 통해 배출하는 구조로 구현하는 방식을 의미한다. 본 발명에 따는 2차 냉각은 활성탄의 백연발생을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 활성탄의 성상변화를 최소화하며, 분탄발생을 방지할 수 있게 된다.

물론, 이 경우, 냉각수의 유입과 배출의 과정에서 본 발명의 높이조절모듈을 작동하여, 배출시에는 경사도를 형성하고, 유입시에도 경사도를 형성하여, 냉각수가 차오르는 속도와 비율, 면적을 점진적으로 구현하여 냉각효율을 높일 수 있도록 할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가* 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

10: 폐활성탄 투입부
100: 활성탄 재생탱크
110: 과열증기 공급원(공급모듈)
120: 히터모듈
125: 과열증기 공급라인
200: 높이조절모듈
400: 이동형 차량장치
R: 폐활성탄 공급모듈
Q: 전처리 모듈
S 1: 상부 분사모듈
S 2: 하부 분사모듈
A: 에어공급부

Claims (6)

1. 적재 공간(410)을 구비하는 이동형 차량장치(400); 상기 적재공간(410)에 적어도 하나 이상 장착되며, 과열증기를 주입받아 수용되는 폐활성탄을 재생하는 활성탄 재생탱크(100); 상기 이동형 차량장치(400)의 일측에 배치되며, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 과열증기 공급부(120a)와 배관라인을 통해 연결되는 과열증기 공급모듈(110); 상기 과열증기 공급모듈(110)과 상기 과열증기 공급부(120a) 사이에 배치되어, 온도제어를 수행하는 히터모듈(120); 상기 활성탄 재생탱크(100)와 연통하는 배관라인을 구비하며, 밸브 조절을 통해 공기를 공급하는 송풍모듈(140); 및
   상기 활성탄 재생탱크(100)에서 수행되는 재생공정을 모니터링하는 디스플레이부를 구비하는 모니터링부(M);를 포함하며,
   상기 이동형 차량장치(400)의 상기 적재공간(410)의 하부에는, 적어도 2이상의 적재모듈(420)이 구비되어, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부 면(101)을 고정 안착시키고,
   상기 적재모듈(420)은, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부면(101)이 수용되는 수용 공간부(T1)을 형성하는 하부 고정프레임(421); 상기 하부 고정프레임(421)의 외측 테두리에 마련되며, 길이조절수단(424)를 통해 상기 활성탄 재생탱크의 외측벽과 밀착 고정을 수행하는 측부 고정프레임(425); 상기 길이조절수단(424)에 길이조절을 위한 구동을 수행하는 구동모터(426);를 포함하는,
   이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 활성탄 재생탱크(100)는,
   수직방향(X)의 폭이 수형방향(Y)의 폭보다 길게 구현되는 형상으로 구현되며,
   상기 활성탄 재생탱크(100)의 내측 상부에 배치되어, 하부로 과열증기를 분사하는 다수의 상부분사모듈(S1); 및
   상기 활성탄 재생탱크(100)의 내측에 배치되며, 하부에서 상부로 과열증기를 분사하는 하부분사모듈(S2);을 포함하는,
   이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 활성탄 재생탱크(100)는,
   수평방향(Y)의 폭이 수직방향(X)의 폭 보다 길게 구현되어 수평방향(Y)의 폭이 상기 적재공간(410) 하부면 대응되도록 배치되며,
   상기 활성탄재생탱크(100)의 하부에 배치되어, 상기 활성탄재생탱크(100) 일측의 높이를 조절하는 높이조절모듈(200);을 더 포함하는,
   이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 높이조절모듈(200)은,
   상기 활성탄재생탱크(100)의 하부 일측에 배치되어, 상하 높이조절을 구현하는 높이조절수단(213)을 통해 상기 상기 활성탄재생탱크(100)의 일측의 위치를 상하로 이동하는 위치구동부(210);와
   상기 활성탄재생탱크(100)의 하부 타측에 배치되어 상기 활성탄재생탱크(100)를 고정상태로 지지하여, 상기 위치구동부(210)의 구동에 따라 활성탄 재생탱크(100)의 경사를 형성하는 고정지지부(220);
   를 포함하는,
   이동식 차량 장착형 과열증기 적용 활성탄 재생장치.

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