KR102416495B1 - 과열증기를 이용한 활성탄 재생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활성탄 재생장치에 대한 것으로, 활생탄의 재생공정에서 발생하는 고온의 배출수를 정화제를 투입하여 정화시킬 수 있도록 하며, 별도의 배출수 가열장치 없이도, 배출수의 온도를 활용하여 정화제의 효율을 발현할 수 있도록 해 경제적이고 친환경적인 장치 구조를 구현할 수 있다.

Description

과열증기를 이용한 활성탄 재생장치{APPARATUS FOR REGENERATION OF ACTIVATED CARBON USING SUPERHEATED STEAM}

본 발명은 활성탄 재생장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 대용량 폐수처리 시스템에서 진공 환경 조성, 고압수를 이용한 급속 이송 등의 운전 조건을 적용하여 활성탄의 물기를 신속하게 제거함과 더불어 활성탄을 재생하는 과열증기 형성장치를 고도화하고, 활성탄을 효율적으로 재생하는 장치에서, 응축수를 정화하여 배출하도록 하는 장치에 대한 것이다.

생활하수나 산업폐수 등과 같은 각종 오폐수를 일정 수준으로 정화하여 배출하는 오폐수 처리시설은, 흡착제가 채워져 있는 수처리 탱크에 오폐수를 통과시켜서 오폐수에 포함되어 있는 유해성분을 흡착제로 흡착하여 정수하는 방식으로 운용되며, 통상 수처리 탱크에 채워지는 흡착제로는 대부분 탄소로 구성된 무정형의 물질로 비표면적과 흡착능력이 크고 유해물질 제거능력이 뛰어난 활성탄이 주로 사용된다.

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.

이러한 활성탄의 재생시스템과 관련하여 출원인은, 한국등록특허 제10-2092541호를 통해, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은, 대용량 폐수처리 시스템에서 진공 환경 조성, 고압수를 이용한 급속 이송 등의 운전 조건을 적용하여 활성탄의 물기를 신속하게 제거함과 더불어 활성탄을 원활하게 배출 및 이송시킬 수 있는 등 활성탄을 효율적으로 재생하는 시스템을 개발한바 있다. 한국등록특허 제10-2092541호의 시스템은, 폐활성탄을 수용하여 공급하는 폐탄공급원(P)에서 공급되는 폐활성탄을 활성탄 재생탱크(13)에 수용하며, 과열증기공급원(15)을 통해서 공급되는 과열증기를 폐활성탄에 분사하여 재생활성탄을 형성하는 시스템을 구축하고 있다. 나아가, 재생 활성탄을 효율적으로 이송위한 재생활성탄의 이송라인(25)을 구비하여 재생탄 저장조(20)에 저장하고, 다시 정화시스템에 공급하는 시스템 구조를 구축한바 있다.

다만, 위 본 출원인의 활성탄 재생시스템에서는, 활성탄을 재생하고 배출되는 배출수(응축수)를 정화처리하는 후처리 시설이 부재하여, 배출수를 정화하는데에 한계가 있다.

나아가, 과열증기를 형성하는 보일러의 구조가 일반 보일러 구조를 적용하여, 대용량의 과열증기를 형성하거나 연속적인 과열증기 형성 과정에서 효율이 떨어지게 되는 문제가 발생하여, 이에 대한 개선의 필요성이 개진되었다.

한국등록특허 제10-2092541호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 활생탄의 재생공정에서 발생하는 고온의 배출수를 정화제를 투입하여 정화시킬 수 있도록 하며, 별도의 배출수 가열장치 없이도, 배출수의 온도를 활용하여 정화제의 효율을 발현할 수 있도록 해 경제적이고 친환경적인 장치 구조를 제공하는 데 있다.

나아가, 과열증기를 형성하는 과열증기 형성 보일러 모듈의 구조를 고온의 증기를 효과적으로 생성하면서도 열에 의한 파손을 최소화할 수 있는 안정적인 구조를 취할 수 있도록 하여, 재생작업시간을 최소화할 수 있도록 하여 재생효율을 극대화할 수 있는 장치를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 3 내지 도 7에 도시된 것과 같이, 과열증기를 생성하며, 배관을 통해 과열증기를 공급하는 과열증기 형성모듈(BL); 과열증기 형성 보일러모듈(BL)에서 공급되는 과열증기를 주입받아, 내부에 수용되는 폐활성탄에 과열증기를 분사할 수 있는 과열증기 분사모듈(S: S1, S2)을 통해 분사하여 재생을 수행하는 활성탄 재생탱크(RT: 100); 및 상기 활성탄 재생탱크(RT)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL);을 포함하며, 상기 응축수 정화모듈(CL)은, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부에 연결되어, 활성탄 재생작업시 발생하는 응축수를 배출하는 응축수 배출라인(310); 배출되는 상기 응축수의 온도를 제1온도로 조절하는 응축열조절부(320); 상기 제1온도로 조절된 응축수에 대하여 정화제를 투입하는 정화제공급부(330); 상기 정화제가 투입된 상기 응축수를 혼합하는 제1혼합부(340); 상기 정화제가 혼합된 응축수를 계류시키며, 교반하여 정화반응을 수행하는 반응부(350); 상기 반응부(350)에서 반응이 완료된 제2응축수의 배출온도를 제2온도로 조절하는 냉각열조절부(380); 를 포함하는,과열증기를 이용한 활성탄 재생장치를 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 활생탄의 재생공정에서 발생하는 고온의 배출수를 정화제를 투입하여 정화시킬 수 있도록 하며, 별도의 배출수 가열장치 없이도, 배출수의 온도를 활용하여 정화제의 효율을 발현할 수 있도록 해 경제적이고 친환경적인 장치 구조를 구현할 수 있다.

나아가, 과열증기를 형성하는 과열증기 형성 보일러 모듈의 구조를 고온의 증기를 효과적으로 생성하면서도 열에 의한 파손을 최소화할 수 있는 안정적인 구조를 취할 수 있도록 하여, 재생작업시간을 최소화할 수 있도록 하여 재생효율을 극대화할 수 있도록 한다.

또한, 과열증기를 분사하는 수평관 구조의 과열증기 분사모듈을 구비하여, 과열증기 공급의 효율성을 극대화하여 활성탄 재생 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

아울러, 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.

도 1 및 도 2는 본 출원인의 기존 활성탄 재생시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 과열증기를 이용한 활성탄 재생장치 시스템의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 도 3의 구성도이다.
도 5 및 도 6은 상술한 활성탄 재생탱크(RT)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL:300)을 통해 정화과정을 수행하는 구성도 및 구현 개념도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 적용하는 과열증기형성모듈(CL)의 구조를 도시한 개념도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 적용하는 과열증기형성모듈(CL)의 요부의 구성도를 도시한 것이다.
도 12는 도 4의 활성탄 재생탱크의 측면개념도를 도시한 것이다.
도 13은 도 4에서의 상부분사모듈의 평면개념도를 도시한 것이다.
도 14 내지 도 16은 도 4에서의 하부분사모듈의 개념도를 도시한 것이다.

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 3은 본 발명의 실시예에 따른 과열증기를 이용한 활성탄 재생장치 시스템(이하, '본 발명'이라 한다.)의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 도 3의 구성도이며, 도 5는 도 3의 개념 구성블록도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명은 과열증기를 형성하는 과열증기형성모듈(BL:400)에서 과열증기를 형성하여, 활성탄 재생탱크(RT:100)에 공급 분사하여, 활성탄을 재생할 수 있도록 한다. 폐활성탄의 경우, 활성탄재생탱크(100)에 투입되고, 송풍모듈(SL:200)에서 상기 활성탄재생탱크(100)의 내부로 강한 공기를 유입하여 활성탄 재생탑 내부로 공기를 공급하여, 공기를 통해 활성탄 내 수분을 배수하는 공기 주입 배수를 수행하거나, 내부에 공기에 의한 활성탄 교반을 수행할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명에서는, 응축수정화모듈(CL:300)을 구비하여, 활성탄재생탱크(100)의 내부에서 과열증기에 의해 재생작업이 수행되며, 발생하는 고온의 배출수를 배출시키며 정화작업이 이루어질 수 있도록 한다.

도 4는 도 3에서 도시한 활성탄재생탱크(100)와 연계하는 장치 시스템을 도시한 것이다.

상기 활성탄재생탱크(100)는 폐활성탄을 내부에 수용하고, 동시에 수용된 폐활성탄을 세척과정을 수행하거나 또는 수력이송된 폐활성탄의 탈수, 건조, 과열증기 분사를 통한 재생이 이루어질 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 물론, 이 재생과정에서 발생하는 고온의 배출수는 배출과 동시에 상술한 응축수정화모듈에 의해 정화작업이 수행될 수 있도록 한다.

또한, 상기 활성탄재생탱크(100)의 내부에는 수평구조로 배치되는 과열증기 분사모듈(S: S1, S2)이 다수개가 상하로 배치되게 되며, 이는 활성탄 재생탱크의 하부 스팀 분배기와 상부 스팀 분배기를 조합하여 상부와 하부에서 스팀을 공급함으로써, 설비 가동율 향상과 더불어 활성탄 재생 효율을 높일 수 있도록 한다.

상기 과열증기 분사모듈(S: S1, S2)로 공급되는 과열증기는 활성탄 재생탱크(100)의 외부에 배치되는 과열증기형성모듈(BL:400)에서 형성이 이루어지게 된다.

본 발명의 상기 과열증기형성모듈(BL:400)은, 후술하겠지만, 특유한 구조의 보일러와 과열증기형성부를 구비하여 증기형성효율을 높일 수 있도록 한다.

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

본 발명에서의 과열증기를 분사하는 상부분사모듈(S1)은, 과열증기 형성 모듈(BL)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.

과열증기 분사를 통해 활성탄의 재생과정을 수행하게 되면, 재생과정에서 발생하는 고온의 배출수가 활성탄 재생탱크(100)의 외부로 배출되게 되며, 본 발명에서는, 상기 활성탄 재생탱크(RT)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL)을 통해 정화과정을 수행할 수 있도록 한다.

도 5 및 도 6은 상술한 활성탄 재생탱크(RT)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL:300)을 통해 정화과정을 수행하는 구성도 및 구현 개념도를 도시한 것이다.

상기 응축수 정화모듈(CL:300)은, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부에 연결되어, 활성탄 재생작업시 발생하는 응축수를 배출하는 응축수 배출라인(310)과, 배출되는 상기 응축수의 온도를 제1온도로 조절하는 응축열조절부(320), 상기 제1온도로 조절된 응축수에 대하여 정화제를 투입하는 정화제공급부(330), 상기 정화제가 투입된 상기 응축수를 혼합하는 제1혼합부(340), 상기 정화제가 혼합된 응축수를 계류시키며, 교반하여 정화반응을 수행하는 반응부(350), 상기 반응부(350)에서 반응이 완료된 제2응축수의 배출온도를 제2온도로 조절하는 냉각열조절부(380)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 응축수 정화모듈(CL)은, 상기 반응부(350)에서 배출되는 제2응축수에 대하여 중화제를 투입하여 중화반응을 유도하는 중화제공급부(360), 상기 제2응축수와 중화제를 혼합시켜 중화반응을 발생하는 제2혼합부(370), 상기 냉각열조절부(380)을 경유하여 배출되는 제2응축수의 산도(pH)를 측정하고, 상기 중화제공급부(360)에서 투입할 중화제의 양을 산출조절하는 배출수 검출부(390)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 주요 구성에 대한 기능 및 정화처리 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 활성탄재생탱크(RT:100)에서 배출되는 배출수는, 본 발명의 응축수배출라인(310)을 타고 배출되게 된다. 이 경우, 배출되는 배출수는, 과열증기에 의해 재생과정에 이용된 배출수이므로, 통상 105~110℃의 고온에 해당하게 된다.

이에, 본 발명에서는, 정화제와 혼합하여 반응을 최적화하기 위한 반응온도로 열교환기를 포함하는 응축열조절부(320)를 통해 온도 조절을 수행한다. 즉, 응축열 조절부(420)의 구성은, 고온의 응축수의 온도를 산화반응의 가장 최적합 온도로 조절하는 열교환기의 구성으로 구현할 수 있으며, 통상 슬러지 처리 응축수는 그 자체로 고온의 열수(105 ℃ 이상)를 고온(95 ℃) 범위로 조절하는 기능을 수행할 수 있도록 한다.

다음으로, 응축열조절부(320)를 경유한 배출수에 대하여 액상의 정화제를 공급할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 정화제 공급부(330)의 구성은, 별도의 저장탱크(331)를 통해서, 액상의 정화제(본 발명의 일 실시예에서는 과황산염을 적용한다.)을 공급할 수 있도록 하는 공급라인으로 구성되며, 응축수의 배관라인에 직접 과황산염을 투입할 수 있도록 하는 구성으로 구현할 수 있다. 투입된 과황산염은 제1혼합부(440)에서 계류하여 1차적으로 혼합이 될 수 있도록 할 수 있다.

특히, 응축수를 정화하는 구성에서, 과황산나트륨과 같은 과황산염은 고온(95 ℃) 범위에서 정화반응이 가장 효율적으로 구현될 수 있으며, 본 발명에서는 과열증기를 이용한 장치 시스템에서 배출되는 배출수는 고온을 가지고 있는바, 별도의 배출수의 가열장치등의 열원장치가 필요로 하지 않는 장점이 구현되게 된다.

이후, 반응부(450)의 경우, 혼합된 응축수와 정화제가 특정의 온도에서 일정한 반응조에 수용되며, 정화반응이 구현될 수 있도록 하는 구성으로 구성된다. 정화제로 사용되는 액상의 과황산염과 배출수(응축수)가 반응하며 정화반응이 극대화될 수 있도록 일정한 교반기능을 구비할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 중화제공급부(360)를 구비하여, 정화되는 배출수(응축수)의 산도를 조절할 수 있도록 함이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명은, 중화제공급부는, 중화제(이를 테면, NaOH)를 저장하는 저장탱크를 액상으로 고급할 수 있도록 하며, 정화반응이 구현된 응축수가 배출되는 배출라인으로 직접 액상의 중화제를 공급할 수 있도록 하여, 배출되는 응축수의 산도를 조절할 수 있도록 한다. 정화반응이 과황산염과 반응하여 배출되는 상태에서는, pH1~2 정도의 강산성을 가지나, 중화반응을 통해 PH6~8 의 중성 또는 약염기성의 산도를 가지도록 조절할 수 있도록 한다.

특히, 배관라인으로 공급되는 중화제와 응축수는 제2혼합부(470)에서 혼합이 이루어지게 된다. 또한, 투입되는 중화제의 양은, 배출수검출부(490)을 통해 배출수의 pH를 검출하고, 이에 부합하는 중화제의 양을 자동으로 산출하여 투입이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 냉각열조절부(480)을 구비할 수 있으며, 이는, 정화반응과 중화반응이 완료된 응축수의 경우, 90℃ 내외의 고온인바, 이 온도를 배출에 적합한 온도로 냉각하는 냉각장치를 구비할 수 있도록 해, 배출되는 배출수의 온도를 현저하게 낮추어 배출될 수 있도록 한다.

활생탄의 재생공정에서 발생하는 고온의 배출수를 정화제를 투입하여 정화시킬 수 있도록 하며, 별도의 배출수 가열장치 없이도, 배출수의 온도를 활용하여 정화제의 효율을 발현할 수 있도록 해 경제적이고 친환경적인 장치 구조를 구현하게 된다.

도 7은 본 발명에 적용하는 과열증기형성모듈(BL)의 구조를 도시한 개념도이다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명에서의 과열증기형성모듈(BL)은 과열증기를 생성하며, 배관을 통해 과열증기를 공급하는 기능을 수행한다.

특히, 본 발명에서의 과열증기형성모듈(BL)은 과열증기 분사모듈(S)로 공급되는 과열증기를 형성하되, 연소실(441)의 상부에 배치되는 버너(442)를 구비하며, 상기 버너의 하부에 배치되는 화염차단망(443)을 포함하는 보일러(440) 및 상기 화염차단망(443)의 외주연을 둘러싸는 구조로 이격되어 배치되는 증기히팅관(451)과, 상기 증기히팅관(451)의 일단 및 타단에 연결되는 증기유입관(452) 및 증기배출관(453)을 포함하는 과열증기형성부(450)를 포함하여 구성될 수 있다.

나아가, 상기 과열증기형성부(450)는, 상기 증기히팅관(451)의 일단에 상기 증기유입관을 형성하여 증기공급실(147)로 연통시키며, 타단에 상기 증기배출관(453)을 형성하여 과열증기공급부(420)를 연통시키며, 상기 증기유입관(452)과 상기 증기배출관(453)을 증기조절관(454)로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여 온도조절을 수행할 수 있도록 한다.

도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 과열증기형성모듈(BL)의 상세 구성의 기능 및 구조를 설명하기로 한다.

본 발명의 과열증기형성모듈(BL)의 보일러(440)는, 연소실(441)을 구비하며, 상부 중앙에 버너(442)를 배치한다. 상기 버너의 하부 방향으로는, 화염차단망(443)을 형성하여, 버너(443)의 불꽃이 횡방향으로 번져 후술하는 과열증기형성부(450)의 증기히팅관(451)에 화염이 직접 부딪히는 것을 방지할 수 있도록 한다.

상기 연소실(141)의 하부에는, 환형의 하부수조(446)를 형성하고, 상부에는 상기 하부수조(446)와 증기공급실(447)을 수직으로 여통시키는 다수개의 수조파이프(444)를 일정간격으로 결합함과 동시에 하부수조(446)와 증기공급실(147)을 수면계(445)로 연결하여 수조파이프(444) 내부의 수량을 확인할 수 있도록 한다.

상기 과열증기형성부(450)는, 상기 연소실(441)의 수조파이프(444)의 내측으로 과열증기히팅관(451)을 형성하되, 과열증기히팅관(451)의 내주연 상부에 화염차단망(443)을 위치하도록 하여, 연소실(441)의 화염이 과열증기히팅관(451)에 직접 부딪치지 않도록 유도한다. 동시에, 연소실에서 열교환 시간과 면적을 최대로 늘려 고온의 과열증기를 원활하여 효율적으로 형성할 수 있도록 한다.

상기 과열증기히팅관(451)은 도 8에 도시된 것과 같이, 코일형 또는 루프형이거나, 코일 및 루프의 혼합형 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.

도 8에 도시된 것은 본 발명의 일실시예로서, 코일형 과열증기히팅관(451)의 구조를 도시한 것으로, 코일형상의 과열증기히팅관(451)은 상하측에 열편향방지판(455)을 결합함과 동시에, 관과 관사이 틈새에 간격지지구(456)를 다수개 순차적으로 끼워, 증기히팅관(451)을 일정하고 견고하며, 안정적으로 지지할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 구조는 열손실을 방지하고, 원활한 증기를 재히팅하여 원하는 온도의 과열증기를 얻을 수 있도록 한다.

또한, 상기 과열증기히팅관(451)의 일단에는 증기유입관(452)를 형성하여 증기공급실(147)에 연통시키고, 타단에는 증기배출관(453)을 형성하여 고온의 증기를 배출할 수 있도록 한다. 나아가, 증기배출관(453)과 과열증기공급부(420)의 메인증기공급관(421)을 증기공급관(457)과 연토시켜 고온의 증기를 활성탄재생탱크 내부로 원할하에 공급하여 분사될 수 있도록 한다.

또한, 증기유입관(452)과 증기배출관(453)을 증기조절관(454)으로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 효율적으로 혼합하여 원하는 온도의 증기를 효율적으로 공급할 수 있도록 한다.

본 발명에서 과열증기를 이용하여 재생공정을 수행하는 과정은, 도 4에서의 활성탄재생탱크의 내부로 유입되는 폐활성탄의 표면의 유기물 및 수질오염물질을 활성탄 재생탱크 내에 수용하여 탈수, 건조과정을 거치며, 상술한 과열증기보일러로 부터 고온의 과열증기를 공급받아 활성탄에 분사시켜 활성탄의 기공 깊숙이 존재하는 유기물 및 수질오염물질을 효과적으로 제거한다. 이후 고온 증기를 분사한 후, 역세수 공급관을 통해 재생탱크 하부에서 상부로 세척수를 공급하여 분리시킨 유기물 및 수질오염물질을 제거하여 배출할 수 있도록 하며, 이에 대한 배출수는 상술한 응축수정화모듈(CL)을 통해 정화할 수 있게 된다.

도 12 및 도 13은 도 4에서 상술한 활성탄 재생탱크(100) 내부에 수평분사구조를 가지는, 상부분사모듈(S1)의 배치 구조 및 상세 평면도를 도시한 것이다.

도 13의 구조에서는, 본 발명의 수평분사구조를 가지는, 상부분사모듈(S1)은, 메인수평관(20a)의 구조가 상기 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.

도 14 내지 도 16는, 도 12에서 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 14 및 도 16을 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 16을 참조하면, 도시된 구조는 폐활성탄 재생 시 폐활성탄측에 과열증기를 분사하는 역할을 하는 하부분사모듈(S2)의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 16에 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.

RT, 100: 활성탄재생탱크
SL, 200: 송풍모듈
CL, 300: 응축수 정화모듈
BL, 400: 과열증기 형성모듈

Claims (5)

1. 과열증기를 생성하며, 배관을 통해 과열증기를 공급하는 과열증기 형성모듈(BL); 과열증기 형성모듈(BL)에서 공급되는 과열증기를 주입받아, 내부에 수용되는 폐활성탄에 과열증기를 분사할 수 있는 과열증기 분사모듈(S: S1, S2)을 통해 분사하여 재생을 수행하는 활성탄 재생탱크(RT: 100); 및 상기 활성탄 재생탱크(RT: 100)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL);을 포함하며,
   상기 응축수 정화모듈(CL)은, 상기 활성탄 재생탱크(RT: 100)의 하부에 연결되어, 활성탄 재생작업시 발생하는 응축수를 배출하는 응축수 배출라인(310); 배출되는 상기 응축수의 온도를 제1온도로 조절하는 응축열조절부(320); 상기 제1온도로 조절된 응축수에 대하여 정화제를 투입하는 정화제공급부(330); 상기 정화제가 투입된 상기 응축수를 혼합하는 제1혼합부(340); 상기 정화제가 혼합된 응축수를 계류시키며, 교반하여 정화반응을 수행하는 반응부(350); 상기 반응부(350)에서 반응이 완료된 제2응축수의 배출온도를 제2온도로 조절하는 냉각열조절부(380);를 포함하는,
   상기 과열증기 형성모듈(BL)은, 상기 과열증기 분사모듈(S: S1, S2)로 공급되는 과열증기를 형성하되, 연소실(441)의 상부에 배치되는 버너(442)를 구비하며, 상기 버너의 하부에 배치되는 화염차단망(443)을 포함하는 보일러(440); 및 상기 화염차단망(443)의 외주연을 둘러싸는 구조로 이격되어 배치되는 증기히팅관(451)과, 상기 증기히팅관(451)의 일단 및 타단에 연결되는 증기유입관(452) 및 증기배출관(453)을 포함하는 과열증기형성부(450);를 포함하는,
   과열증기를 이용한 활성탄 재생장치.
   
2. 상기 응축수 정화모듈(CL)은,
   상기 반응부(350)에서 배출되는 제2응축수에 대하여 중화제를 투입하여 중화반응을 유도하는 중화제공급부(360);
   상기 제2응축수와 중화제를 혼합시켜 중화반응을 발생하는 제2혼합부(370);
   상기 냉각열조절부(380)을 경유하여 배출되는 제2응축수의 산도(pH)를 측정하고, 상기 중화제공급부(360)에서 투입할 중화제의 양을 산출조절하는 배출수 검출부(390);을 더 포함하는,
   과열증기를 이용한 활성탄 재생장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 정화제공급부(330)는,
   액상화한 과황산염을 수용하는 정화제저장탱크(331);
   상기 정화제저장탱크(331)에 수용된 중화제를 정량적으로 투입시키는 정화제공급펌프;를 포함하며,
   상기 정화제는 액상의 상태로 공급되어, 응축수와 혼합되도록 하는,
   과열증기를 이용한 활성탄 재생장치.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 과열증기형성부(450)는,
   상기 증기히팅관(451)의 일단에 상기 증기유입관을 형성하여 증기공급실(147)로 연통시키며, 타단에 상기 증기배출관(453)을 형성하여 과열증기공급부(420)를 연통시키며,
   상기 증기유입관(452)과 상기 증기배출관(453)을 증기조절관(454)로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여 온도조절을 수행하는,
   과열증기를 이용한 활성탄 재생장치.

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