KR102643341B1 - Sludge drying apparatus with waste heat recovery type foe odor removal and energy saving - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기성 폐기물을 건조하는 건조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기성 폐기물을 건조하는 과정에서 발생하는 발생가스와 배기가스를 열분해한 후 유기성 폐기물을 건조하는데 재활용함으로써 화석연료의 사용을 줄여 이산화탄소를 감축하고 악취와 수증기를 제거한 후 배출하여 환경오염을 줄일 수 있는 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a drying device for drying organic waste. More specifically, the present invention relates to a drying device for drying organic waste. More specifically, the gas generated in the process of drying organic waste is pyrolyzed and recycled to dry the organic waste, thereby reducing the use of fossil fuels and reducing carbon dioxide. This relates to a waste heat recovery type sludge drying device for reducing odor and greenhouse gases and saving energy by reducing environmental pollution by removing odor and water vapor and then discharging it.
일반적으로 활성 슬러지공정과 같은 하수처리공정에서는 최초침전지의 생 슬러지(Raw sludge)와 최종침전지에서의 잉여 슬러지(Waste sludge)가 발생하며, 잉여 슬러지의 일부는 포기조와 같은 생물반응조의 적정한 미생물 농도유지를 위하여 반송하는데에 사용된다. Generally, in sewage treatment processes such as the activated sludge process, raw sludge in the initial settling tank and waste sludge in the final settling basin are generated, and some of the excess sludge is used to maintain an appropriate microbial concentration in biological reactors such as aeration tanks. It is used to return for.
이외에도 고도처리를 위하여 화학적인 인 제거공정이 도입된 경우에는 알루미늄염과 같은 응집제 성분이 함유된 응집침전 슬러지가 발생한다. 그리고 스크린의 협잡물, 침사지에 침전된 토사와 앙금, 포기조 수표면에서 축적되는 스컴(Scum)도 넓은 의미에서는 하수 슬러지에 포함된다.In addition, when a chemical phosphorus removal process is introduced for advanced treatment, coagulation and sedimentation sludge containing coagulant components such as aluminum salts is generated. In addition, impurities on the screen, soil and sediment deposited in the silt basin, and scum accumulated on the water surface of the aeration tank are also included in sewage sludge in a broad sense.
하수종말처리장에서 탈수공정을 거쳐 발생한 하수 슬러지라도 평균 80% 정도의 물을 함유하고 있다. 따라서, 이 물을 경제적으로 제거할 수 있는 방법이 없기 때문에 주로 해양투기하고 있다. 향후 해양투기가 금지될 경우는 하수 슬러지 처리가 곤란해지거나, 육상 매립 또는 소각을 하여야 하는데, 이때에도 해양투기보다 비용이 많이 소요되고 매립장 확보도 어렵다. 그리고 매립이나 소각의 경우에도 하수 슬러지 중에 포함된 89% 정도의 수분 때문에 처리량 증대, 침출수, 수분증발에 따른 소각비용 상승 등의 문제가 발생한다. 따라서, 하수 슬러지를 활용하기 위해서는 값싸게 수분을 제거하는 것이 가장 우선되어야 할 기술이 된다.Even sewage sludge generated through the dehydration process at a sewage treatment plant contains about 80% water on average. Therefore, since there is no economical way to remove this water, it is mainly dumped in the ocean. If ocean dumping is banned in the future, it will become difficult to treat sewage sludge, or landfill or incineration will have to be done, but even in this case, it costs more than ocean dumping and securing a landfill site is difficult. Also, in the case of landfill or incineration, problems such as increased treatment volume, leachate, and increased incineration costs due to moisture evaporation occur due to the approximately 89% moisture contained in sewage sludge. Therefore, in order to utilize sewage sludge, removing moisture at a low cost becomes the most important technology.
이에 따라 최근에는 슬러지를 건조하여 함수율을 떨어뜨린 후 유기성 비료로 제조하기 위한 슬러지 건조장치의 사용이 증가하고 있다Accordingly, the use of sludge drying equipment to dry sludge to reduce its water content and then manufacture it into organic fertilizer has been increasing.
종래 슬러지 건조장치는 유류나 가스 등의 화석연료를 이용해 버너를 구동하여 슬러지를 건조한다. 그리고 슬러지가 건조관을 따라 이동하고, 버너는 건조관 내부로 직접 또는 간접적으로 열을 인가하여 슬러지를 건조하였다. 이때, 슬러지의 건조에 요구되는 열은 150~200℃이나, 버너가 인가하는 열에 의해 건조관 내부는 300~400℃의 고온을 유지하게 된다.Conventional sludge drying equipment uses fossil fuels such as oil or gas to drive a burner to dry sludge. Then, the sludge moved along the drying pipe, and the burner dried the sludge by directly or indirectly applying heat to the inside of the drying pipe. At this time, the heat required for drying the sludge is 150 to 200°C, but the heat applied by the burner maintains a high temperature of 300 to 400°C inside the drying tube.
그리고 슬러지의 건조 과정에서 발생한 열과 고온의 건조가스는 집진처리를 거친 후 외부로 버려진다. 이에 따라 종래 슬러지 건조장치는 슬러지 건조에 연료가 낭비되는 단점이 있었다. 또한, 슬러지의 건조시에 발생하는 건조가스에서는 다량의 악취가 발생되므로, 주변에서 악취에 의한 민원이 발생되는 문제가 있었다.In addition, the heat and high-temperature dry gas generated during the sludge drying process are disposed of outside after undergoing dust collection treatment. Accordingly, the conventional sludge drying device had the disadvantage of wasting fuel for sludge drying. In addition, since a large amount of bad odor is generated from the drying gas generated during the drying of the sludge, there was a problem in that civil complaints due to bad odor were generated in the surrounding area.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주된 목적은, 유기성 폐기물(슬러지)의 건조시 발생하는 발생가스와 배기가스에 포함된 악취 물질을 제거하고 폐열을 슬러지를 건조하는데 재활용하여 한 후 외부로 배출할 수 있도록 하여 화석연료의 사용을 줄여 이산화탄소를 감축하고 악취와 수증기를 제거한 후 배출하여 환경오염을 줄일 수 있는 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치에 관한 것이다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art, and the main purpose of the present invention is to remove odorous substances contained in the generated gas and exhaust gas generated during the drying of organic waste (sludge) and recycle the waste heat to dry the sludge. A waste heat recovery type sludge drying device to reduce odor and greenhouse gases and save energy by reducing carbon dioxide by reducing the use of fossil fuels and removing odor and water vapor before discharging it to the outside to reduce environmental pollution. It's about.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent to those skilled in the art from preferred embodiments of the present invention.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치는,
양단이 개방되며 슬러지가 이동되며 건조되는 슬러지건조관(130)과;
상기 슬러지건조관(130)의 일단에 연통되게 결합되는 전방캡(120)과;
상기 슬러지건조관(130)의 타단에 연통되게 결합되는 후방캡(140)과;
상기 전방캡(120)으로 슬러지를 공급하는 슬러지공급부(110)와;
상기 슬러지건조관(130)의 외부를 감싸게 구비되는 건조관외통(161)과;
상기 건조관외통(161)의 하부에 구비되고 화석연료를 연소시켜 화염을 공급하는 버너(163)와;
상기 슬러지건조관(130)에서 발생하는 발생가스C)가 주입되는 혼합연소실(162)과;
상기 혼합연소실(162)과 연결되며 발생가스(C)에 포함된 악취가 고온열분해되는 열분해실(162a)과;
상기 열분해실(162a)의 후단에 결합되어 발생가스(C)에 포함된 악취를 제거하는 촉매(164)를 포함하고 상기 건조관외통(161)으로 고온의 열풍을 공급하는 열풍공급부(160)와;
상기 열풍공급부(160)의 열분해실(162a) 내부에 설치되며 외부전원이 인가될 때 발열하는 다수의 히터봉으로 이루어진 히터(180)와;,
상기 혼합연소실(162)와 연결되도록 설치되고 아크 플라즈마를 발생시키는 저온 플라즈마장치(171)와;
상기 후방캡(140)과 저온 플라즈마장치(171)를 연결하며 상기 슬러지건조관(130) 내부에서 슬러지가 건조하며 발생된 발생가스(C)를 상기 저온 플라즈마장치(171)로 이동시키는 발생가스이동관(143)과;
상기 건조관외통(161과 상기 발생가스이동관(143)을 연결하며 상기 건조관외통(161)에서 발생된 배기가스(D)를 상기 발생가스(C)와 혼합하도록 이동시키는 배기가스이동관(147)과;
상기 슬러지건조관(130) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(137)와;
상기 온도센서(137)에서 감지된 내부온도에 기초하여 상기 버너(163)와 히터(180)의 구동여부를 제어하는 제어부(200)를 포함하며,
상기 히터(180)를 작동시킬 때, 상기 배기가스이동관(147)를 통해 이동되는 배기가스(D)를 상기 발생가스이동관(143)을 통해 이동되는 발생가스(C)와 일정 비율로 혼합하여 오염물질을 희석시킨 후, 상기 저온 플라즈마장치(171)에서 발생하는 아크 플라즈마를 이용하여 발생가스(C)에 포함된 오염물질을 1차로 제거하고, 상기 열분해실(162a)에 설치된 상기 히터(180)를 통과하는 동안 가열하여 발생가스(C)에 포함된 오염물질이 2차로 고온 열분해한 후 상기 열분해실(152a)의 후단에 설치된 촉매(164)를 통과하면서 오염물질이 3차 처리된 후 상기 건조관외통(161)으로 공급됨으로써 악취의 발생을 방지하고, 온실가스의 발생을 최소화하며 에너지의 소비를 절약할 수 있는 것을 특징으로 한다.As a means to achieve the purpose of the present invention, the waste heat recovery type sludge drying device for reducing odor and greenhouse gases and saving energy according to the present invention,
A sludge drying pipe (130) that is open at both ends and through which the sludge is moved and dried;
a front cap 120 coupled to one end of the sludge drying pipe 130 in communication;
a rear cap 140 coupled to the other end of the sludge drying pipe 130 in communication;
a sludge supply unit 110 that supplies sludge to the front cap 120;
A drying pipe outer cylinder (161) provided to surround the outside of the sludge drying pipe (130);
A burner 163 provided at the lower part of the drying pipe outer cylinder 161 and supplying flame by burning fossil fuel;
a mixed combustion chamber 162 into which the generated gas C) generated from the sludge drying pipe 130 is injected;
A pyrolysis chamber (162a) connected to the mixed combustion chamber (162) and in which the odor contained in the generated gas (C) is thermally decomposed at high temperature;
A hot air supply unit 160 that is coupled to the rear end of the thermal decomposition chamber 162a and includes a catalyst 164 that removes odor contained in the generated gas C and supplies high temperature hot air to the drying pipe outer cylinder 161; ;
A heater 180 installed inside the pyrolysis chamber 162a of the hot air supply unit 160 and consisting of a plurality of heater rods that generate heat when external power is applied;
a low-temperature plasma device 171 installed to be connected to the mixed combustion chamber 162 and generating arc plasma;
A generated gas transfer pipe connects the rear cap 140 and the low-temperature plasma device 171 and moves the generated gas (C) generated when the sludge is dried inside the sludge drying pipe 130 to the low-temperature plasma device 171. (143) and;
An exhaust gas movement pipe 147 connects the drying pipe outer cylinder 161 and the generated gas moving pipe 143 and moves the exhaust gas (D) generated in the drying pipe outer cylinder (161) to be mixed with the generated gas (C). class;
a temperature sensor 137 that measures the temperature inside the sludge drying pipe 130;
It includes a control unit 200 that controls whether the burner 163 and the heater 180 are driven based on the internal temperature detected by the temperature sensor 137,
When operating the heater 180, the exhaust gas (D) moving through the exhaust gas transfer pipe 147 is mixed with the generated gas (C) moving through the generated gas transfer pipe 143 at a certain ratio to generate pollution. After diluting the material, the contaminants contained in the generated gas (C) are first removed using the arc plasma generated in the low-temperature plasma device 171, and the heater 180 installed in the pyrolysis chamber 162a The contaminants contained in the generated gas (C) undergo secondary high-temperature pyrolysis by heating while passing through, and then pass through the catalyst 164 installed at the rear end of the pyrolysis chamber 152a, whereby the contaminants are thirdly treated and then dried. By being supplied to the outer tube 161, it is possible to prevent the generation of bad odors, minimize the generation of greenhouse gases, and save energy consumption.
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본 발명에 따르면, 유기성 폐기물(슬러지)의 건조시 발생되는 발생가스와 배기가스에 포함된 악취 물질을 제거하고 폐열을 슬러지를 건조하는데 재활용하여 한 후 외부로 배출할 수 있도록 하여 화석연료의 사용을 줄여 이산화탄소를 감축하고 악취와 수증기를 제거한 후 배출하여 환경오염을 줄일 수 있고 악취와 온실가스를 저감하고 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the use of fossil fuels is reduced by removing odorous substances contained in gases and exhaust gases generated during the drying of organic waste (sludge), recycling the waste heat to dry the sludge, and then discharging it to the outside. By reducing carbon dioxide and removing odor and water vapor before discharging it, environmental pollution can be reduced, odor and greenhouse gases can be reduced, and energy can be saved.
도 1은 본 발명에 따른 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치의 슬러지 건조 과정을 개략적으로 도시한 개략도,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 열풍공급부의 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 저온 플라즈마장치의 일 예를 보여주는 구성도,
도 5은 본 발명에 따른 제어부의 일 예를 보여주는 구성도이다. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a waste heat recovery type sludge drying plant for reducing odor and greenhouse gases and saving energy according to the present invention;
Figure 2 is a schematic diagram schematically showing the sludge drying process of the waste heat recovery type sludge drying device for reducing odor and greenhouse gases and saving energy according to the present invention;
Figure 3 is a detailed view of the hot air supply unit according to the present invention shown in Figure 2;
4 is a configuration diagram showing an example of a low-temperature plasma device according to the present invention;
Figure 5 is a configuration diagram showing an example of a control unit according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. First, when adding reference signs to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, when describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that elements may be “connected,” “combined,” or “connected.”
도 1은 본 발명에 따른 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치(100)의 슬러지(A) 건조 과정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치(100)(이하 '폐열회수형 슬러지 건조장치'라 한다)는, 양단이 개방되며 슬러지가 이동되면서 건조되는 슬러지건조관(130)과, 상기 슬러지건조관(130)의 일단에 연통되게 결합되는 전방캡(120)과, 상기 슬러지건조관(130)의 타단에 연통되게 결합되는 후방캡(140)과, 상기 전방캡(120)으로 슬러지를 공급하는 슬러지공급부(110)와, 상기 슬러지건조관(130)의 외부를 감싸게 설치되는 건조관외통(161)과, 상기 건조관외통(161)의 하부에 구비되고 화석연료를 연소시켜 화염을 공급하는 버너(163)와, 슬러지건조관(130)에서 발생하는 발생가스(C)가 주입되는 혼합연소실(162)과, 혼합연소실(162)과 연결되며 발생가스(C)에 포함된 악취가 고온열분해되는 열분해실(162a)과, 열분해실(162a)의 후단에 설치되고 발생가스(C)에 포함된 악취를 제거하는 촉매(164)와, 건조관외통(161)으로 고온의 열풍을 공급하는 열풍공급관(161a)을 포함하는 열풍공급부(160)와, 장치 전반을 제어하는 제어부(200)를 포함한다.
슬러지건조관(130)은 일정 크기의 원통으로 회전할 수 있게 설치된다. 슬러지건조관(130)의 선단에는 전방캡(120)이 설치되고, 슬러지건조관(130)의 후단에는 후방캡(140)이 설치된다. 이때, 전방캡(120)과 후방캡(140)은 슬러지건조관(130)이 회전할 수 있도록 지지한다. 그리고 슬러지건조관(130)에는 슬러지건조관(130)이 회전되도록 구동력을 제공하는 건조관회전구동부(150)가 설치된다. Figure 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a waste heat recovery type sludge drying device 100 for reducing odor and greenhouse gases and saving energy according to the present invention, and Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a waste heat recovery type sludge drying device 100 for reducing odor and greenhouse gases and saving energy. This is a schematic diagram schematically showing the sludge (A) drying process of the recovery-type sludge drying apparatus 100.
As shown, the waste heat recovery type sludge drying device 100 (hereinafter referred to as 'waste heat recovery type sludge drying device') for reducing odor and greenhouse gases and saving energy according to the present invention is open at both ends and moves the sludge. A sludge drying pipe 130 to be dried, a front cap 120 coupled in communication with one end of the sludge drying pipe 130, and a rear cap 140 coupled in communication with the other end of the sludge drying pipe 130. and a sludge supply unit 110 that supplies sludge to the front cap 120, a drying pipe outer cylinder 161 installed to surround the outside of the sludge drying pipe 130, and a lower portion of the drying pipe outer cylinder 161. It is connected to a burner 163 that supplies flame by burning fossil fuel, a mixed combustion chamber 162 into which the generated gas (C) generated from the sludge drying pipe 130 is injected, and the mixed combustion chamber 162. A pyrolysis chamber (162a) in which the odor contained in the generated gas (C) is thermally decomposed at high temperature, a catalyst 164 installed at the rear of the pyrolysis chamber (162a) to remove the odor contained in the generated gas (C), and a drying tube outside. It includes a hot air supply unit 160 including a hot air supply pipe 161a that supplies high temperature hot air to the barrel 161, and a control unit 200 that controls the overall device.
The sludge drying pipe 130 is installed to be able to rotate as a cylinder of a certain size. A front cap 120 is installed at the front end of the sludge drying pipe 130, and a rear cap 140 is installed at the rear end of the sludge drying pipe 130. At this time, the front cap 120 and the rear cap 140 support the sludge drying pipe 130 so that it can rotate. And the sludge drying pipe 130 is provided with a drying pipe rotation drive unit 150 that provides driving force to rotate the sludge drying pipe 130.
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그리고 전방캡(120)의 전방에는 슬러지(A)가 공급되는 슬러지공급부(110)가 설치되고, 슬러지공급부(110)의 상부에는 슬러지(A)가 투입되는 호퍼(111)가 설치된다. 여기서 슬러지(A)는 각종 유기성 폐기물을 포함하는 것으로 다양의 수분을 포함한다. 그리고 후방캡(140)의 하부에는 슬러지건조관(130)을 통과하면서 건조된 건조 슬러지(B)를 포집하기 위한 건조슬러지포집부(147)가 설치된다. And a sludge supply unit 110 into which sludge (A) is supplied is installed in front of the front cap 120, and a hopper 111 into which sludge (A) is supplied is installed at the top of the sludge supply unit 110. Here, sludge (A) includes various organic wastes and contains various moisture. And a dry sludge collection unit 147 is installed at the lower part of the rear cap 140 to collect the dried sludge B while passing through the sludge drying pipe 130.
바람직하게, 슬러지공급부(110)는 슬러지(A)가 투입되는 벤트(112)와, 벤트(112)와 연결되는 호퍼(111)와, 호퍼(111)의 하부에 연결되어 호퍼(111)로부터 낙하된 슬러지(A)를 전방캡(120)으로 이동시키는 슬러지이송관(113)과, 슬러지이송관(113)과 전방캡(120)을 가로지르게 구비되어 회전하며 슬러지(A)를 슬러지건조관(130)으로 강제이송시키는 이송스크류(115)와, 이송스크류(115)가 회전되도록 구동력을 제공하는 스크류구동부(117)를 포함한다. 그러나 슬러지공급부(110)는 이것으로 한정되는 것은 아니다. Preferably, the sludge supply unit 110 is connected to a vent 112 into which the sludge (A) is input, a hopper 111 connected to the vent 112, and a lower part of the hopper 111 so that the sludge (A) falls from the hopper 111. A sludge transfer pipe 113 moves the sludge (A) to the front cap 120, and is provided across the sludge transfer pipe 113 and the front cap 120 to rotate and transfer the sludge (A) to the sludge drying pipe 130. It includes a transfer screw 115 that forcibly transfers the transfer screw 115, and a screw driver 117 that provides driving force to rotate the transfer screw 115. However, the sludge supply unit 110 is not limited to this.
슬러지건조관(130)은 양단이 개방된 일정 지름의 원통관으로서, 슬러지가 이동되며 건조되는 내부공간을 제공한다. 슬러지건조관(130)의 일단에는 전방캡(120)의 내부에 삽입되게 결합되어 슬러지(A)를 공급받는 슬러지투입공(131)이 구비되고, 타단에는 후방캡(140)의 내부에 삽입되게 결합되어 건조슬러지(B)를 후방캡(140)으로 공급하는 건조슬러지이동공(133)이 구비된다.The sludge drying pipe 130 is a cylindrical pipe of a certain diameter that is open at both ends, and provides an internal space through which sludge is moved and dried. One end of the sludge drying pipe 130 is provided with a sludge input hole 131 that is inserted into the front cap 120 and receives sludge (A), and the other end is inserted into the rear cap 140. A dry sludge transfer hole 133 is provided that is coupled to supply dry sludge (B) to the rear cap 140.
바람직하게 슬러지건조관(130)은 외부의 열이 쉽게 내부로 전달될 수 있도록 금속소재로 형성된다. 슬러지건조관(130)의 내벽면에는 슬러지가 교반되며 이동될 수 있도록 복수개의 교반돌기가 돌출되게 구비될 수 있다. Preferably, the sludge drying pipe 130 is made of a metal material so that external heat can be easily transferred to the inside. The inner wall of the sludge drying pipe 130 may be provided with a plurality of protruding agitating protrusions so that the sludge can be agitated and moved.
열풍공급부(160)는, 건조관외통(161)의 내부로 열풍을 공급하기 위한 것으로서, 건조관외통(161의 하부에 구비된다. 버너(163)는 화석연료를 연소시켜 화염을 생성하는 것으로서, 슬러지(A)의 건조에 요구되는 열에너지를 공급한다. 열풍공급관(161a)은 열풍공급부(160)와 건조관외통(161) 사이에 설치되어 열풍공급부(160)에서 생성된 열풍을 건조관외통(161)으로 공급한다. The hot air supply unit 160 is for supplying hot air to the inside of the drying pipe outer cylinder 161, and is provided at the lower part of the drying pipe outer cylinder 161. The burner 163 generates a flame by burning fossil fuel, It supplies the heat energy required for drying the sludge (A). The hot air supply pipe (161a) is installed between the hot air supply unit (160) and the drying tube outer tube (161) and directs the hot air generated in the hot air supply unit (160) to the drying tube outer tube ( 161).
혼합연소실(162)은 버너(163)에서 만들어진 화염이 유입되는 공간이면서 슬러지건조관(130)에서 이동되는 발생가스(C)가 화염과 혼합되는 공간이다. 열분해실(162a)은 혼합연소실(162)에서 유입되는 화염과 발생가스(C)가 통과하면서 발생가스(C)에 포함된 악취가 열분해되는 공간이다. 그리고 촉매(164)는 열분해실(162a)의 후단부에 설치되어 열분해로 제거하지 못한 악취를 제거한다. 열풍공급관(161a)을 통해서 악취가 감소한 악취감소열풍(G2)만이 건조관외통(161)으로 공급된다. The mixed combustion chamber 162 is a space into which the flame created by the burner 163 flows and where the generated gas (C) moving from the sludge drying pipe 130 is mixed with the flame. The thermal decomposition chamber 162a is a space where the flame and generated gas C flowing from the mixed combustion chamber 162 pass through and the odor contained in the generated gas C is thermally decomposed. And the catalyst 164 is installed at the rear end of the thermal decomposition chamber 162a to remove bad odors that could not be removed by thermal decomposition. Only odor reduction hot air (G2) with reduced odor is supplied to the drying pipe outer cylinder (161) through the hot air supply pipe (161a).
건조관외통(161)은 슬러지건조관(130) 보다 지름이 큰 원통으로 이루어지고, 내부에 일정크기의 공간을 형성한다. 열풍공급부(160)에서 공급되는 악취가 제거된 악취감소열풍(G2)은 열풍스공급관(161a)을 통해 건조관외통(161)의 내부공간으로 공급된다. The outer drying pipe 161 is made of a cylinder with a larger diameter than the sludge drying pipe 130, and forms a space of a certain size therein. The odor-reducing hot air (G2) supplied from the hot air supply unit 160 from which the odor has been removed is supplied to the inner space of the drying pipe outer cylinder 161 through the hot air supply pipe 161a.
따라서 수분이 포함된 생슬러지(A)를 슬러지공급부(110)로 공급하면, 슬러지(A)는 슬러지이송관(113)과 전방캡(120)을 통해 슬러지건조관(130)으로 이송된다. 그리고 건조관회전구동부(150)의 작용으로 슬러지건조관(130)를 회전시키면서, 열풍공급부(160)의 버너(163)에 의해 만들어진 열풍을 건조관외통(161)으로 공급하면, 슬러지건조관(130) 내부의 슬러지(A)가 건조되면서 슬러지(A)에 포함된 수분이 증발하여 악취와 수증기를 포함하는 발생가스(C)가 발생하게 된다. 그리고 건조관외통(161에서는 슬러지건조관(130)을 가열하고 남은 배기가스(D)가 발생하게 된다. Therefore, when raw sludge (A) containing moisture is supplied to the sludge supply unit 110, the sludge (A) is transferred to the sludge drying pipe 130 through the sludge transfer pipe 113 and the front cap 120. And while rotating the sludge drying pipe 130 by the action of the drying pipe rotation drive unit 150, hot air generated by the burner 163 of the hot air supply unit 160 is supplied to the drying pipe outer cylinder 161, and the sludge drying pipe ( 130) As the internal sludge (A) dries, the moisture contained in the sludge (A) evaporates, generating gas (C) containing a foul odor and water vapor. And in the drying pipe outer cylinder 161, the sludge drying pipe 130 is heated and the remaining exhaust gas (D) is generated.
한편, 열풍공급부(160)에서 생성된 열풍으로 슬러지를 건조하는 방식은 직접공급식과 간접공급식으로 구분된다. 직접공급식은 열풍공급부(160)에서 생성된 열풍을 슬러지건조관(130) 내부로 공급하여 열풍이 슬러지와 직접 접촉하도록 하는 방식이고, 간접공급식은 열풍공급부(160)에서 생성된 열풍을 슬러지건조관(130)을 감싸고 있는 건조관외통으로 공급하여 열풍이 슬러지건조관을 가열하여 슬러지와 직접 접촉하지 않도록 하는 방식이다. Meanwhile, the method of drying sludge with hot air generated in the hot air supply unit 160 is divided into a direct supply method and an indirect supply method. The direct supply type supplies hot air generated in the hot air supply unit 160 to the inside of the sludge drying pipe 130 so that the hot air comes into direct contact with the sludge. The indirect supply type supplies hot air generated in the hot air supply unit 160 to the sludge drying pipe 130. (130) is supplied to the outer drying pipe surrounding the hot air to heat the sludge drying pipe and prevent direct contact with the sludge.
직접공급식은 열풍이 슬러지와 직접 접촉되므로 200~250℃의 열풍을 사용할 수 있으나 간접공급식은 건조관외통을 통해 간접적으로 열을 전달하기 때문에 건조관외통으로 공급되는 열풍의 온도는 적어도 300~400℃를 유지해야 한다. 따라서 열효율의 면에서 직접공급식이 유리하다. 그러나 열풍을 슬러지건조관의 내부로 공급하면, 슬러지건조관에서 배출되는 발생가스(C)의 양이 증가하게 된다. 반면에 간접공급식은 열풍이 건조관외통으로 공급되므로 슬러지건조관에서 배출되는 발생가스(C)의 양이 감소하게 되는 대신에 건조관외통에서는 배기가스가 추가로 배출된다. In the direct supply type, hot air is in direct contact with the sludge, so hot air of 200~250℃ can be used, but in the indirect supply type, heat is transferred indirectly through the drying tube outer tube, so the temperature of the hot air supplied to the drying tube outer tube is at least 300~400℃. must be maintained Therefore, the direct supply method is advantageous in terms of thermal efficiency. However, when hot air is supplied into the sludge drying pipe, the amount of generated gas (C) discharged from the sludge drying pipe increases. On the other hand, in the indirect supply type, hot air is supplied to the outer drying pipe, so the amount of generated gas (C) discharged from the sludge drying pipe is reduced, but additional exhaust gas is discharged from the outer drying pipe.
일반적으로 발생가스(C)에는 다양의 수증기와 함께 황화수소, 메르캅탄류(싸이올류), 아민류 등 휘발성물질과 타르 등의 물질이 포함될 수 있다. 배기가스(D)에는 이산화탄소, 일산화탄소, 탄화수소, 황산화물, 황화수소, 질소산화물, 암모니아, 오존 등과 같은 연소잔여물이 포함될 수 있다. In general, generated gas (C) may contain various types of water vapor, volatile substances such as hydrogen sulfide, mercaptans (thiols), amines, and substances such as tar. Exhaust gas (D) may include combustion residues such as carbon dioxide, carbon monoxide, hydrocarbons, sulfur oxides, hydrogen sulfide, nitrogen oxides, ammonia, ozone, etc.
그리고 슬러지(A)의 건조를 위해 요구되는 온도는 150~200℃이고, 건조관외통(161)으로 공급되는 열풍의 온도는 300~400℃이다. 따라서 슬러지건조관(130)에서 배출되는 발생가스(C)의 온도는 120~150℃이나 건조관외통(161)에서 배출되는 배기가스(D)의 온도는 250~300℃이다. 즉, 배기가스(D)는 발생가스(C)에 비해 악취는 적고 건조할 뿐만 아니라 많은 양의 폐열을 가지고 있다. The temperature required for drying the sludge (A) is 150 to 200°C, and the temperature of the hot air supplied to the drying pipe outer cylinder 161 is 300 to 400°C. Therefore, the temperature of the generated gas (C) discharged from the sludge drying pipe 130 is 120 to 150°C, but the temperature of the exhaust gas (D) discharged from the outer drying pipe 161 is 250 to 300°C. In other words, compared to the generated gas (C), the exhaust gas (D) not only has less odor and is dryer, but also contains a large amount of waste heat.
이처럼 슬러지 건조장치에서 배출되는 발생가스(C)와 배기가스(D)를 그대로 배출하면, 악취와 백연이 발생한다. 악취와 백연은 민원의 원인이 된다. 또한, 대량으로 온실가스가 배출되어 온난화 등 기상위기를 촉진한다. 또한, 발생가스(C)와 배기가스(D)의 폐열을 그대로 버리기 때문에 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있었다.If the generated gas (C) and exhaust gas (D) discharged from the sludge drying device are discharged as is, bad odor and white smoke are generated. Bad odors and white smoke are causes of complaints. In addition, large quantities of greenhouse gases are emitted, promoting weather crises such as global warming. In addition, there was a problem of low energy efficiency because the waste heat of the generated gas (C) and exhaust gas (D) was discarded as is.
이에 따라 슬러지건조관(130)에서 배출되는 발생가스(C)를 열풍공급부(160)로 공급하고 화염으로 열분해한 후 슬러지 건조를 위한 열원으로 재활용하여 기술이 개발되었다. 그런데 종래에는 화석연료를 사용하는 버너에 의해 생성된 화염을 이용하여 발생가스(C)를 열분해하는 방식이므로 온실가스가 발생하고 열효율이 떨어지는 문제가 있었다. Accordingly, a technology was developed by supplying the generated gas (C) discharged from the sludge drying pipe 130 to the hot air supply unit 160, pyrolyzing it with a flame, and then recycling it as a heat source for sludge drying. However, in the past, the method of thermally decomposing the generated gas (C) using a flame generated by a burner using fossil fuels had the problem of generating greenhouse gases and reducing thermal efficiency.
즉, 종래에는 슬러지건조관(130) 내부온도가 150~200℃가 될 때까지 버너를 작동시키고, 슬러지건조관(130) 내부온도가 150~200℃ 이상으로 올라가면 버너의 작동은 중지하고, 슬러지건조관(130)에서 배출되는 발생가스(C)를 슬러지건조관(130)으로 순환시켜 슬러지건조관(130) 내부의 온도가 150~200℃를 유지하도록 하고 있다. 그런데 열풍을 건조관외통의 내부로 공급하는 간접공급식의 경우, 휘발성물질과 타르가 다량으로 포함된 발생가스(C)를 건조관외통으로 공급하면, 건조관외통의 내측면에 타르가 달라붙게 되고 , 휘발성물질이 건조관외통에서 폭발하는 등의 문제를 이르킬 수 있다. That is, conventionally, the burner is operated until the internal temperature of the sludge drying pipe 130 reaches 150-200°C, and when the internal temperature of the sludge drying pipe 130 rises above 150-200°C, the burner is stopped, and the sludge The generated gas (C) discharged from the drying pipe 130 is circulated to the sludge drying pipe 130 to maintain the temperature inside the sludge drying pipe 130 at 150 to 200°C. However, in the case of the indirect supply method that supplies hot air to the inside of the drying pipe outer cylinder, when generated gas (C) containing a large amount of volatile substances and tar is supplied to the drying pipe outer cylinder, the tar sticks to the inner surface of the drying pipe outer cylinder. , it can lead to problems such as volatile substances exploding in the dryer tube.
이에 따라 건조관외통으로 발생가스(C)를 순환시키는 경우에는 버너를 작동시켜 화염으로 발생가스(C)에 포함된 휘발성물질과 타르 성분을 제거하고 열풍의 온도를 300~400℃까지 높여서 공급하는 방식을 사용하고 있다. 따라서 간접공급식은 직접공급식에 비해 악취를 줄일 수 있는 장점이 있으나 버너의 작동시간이 증가하여 에너지가 낭비되고 온실가스의 발생이 늘어나는 단점이 있다.Accordingly, when the generated gas (C) is circulated through the drying tube external cylinder, the burner is operated to remove volatile substances and tar components contained in the generated gas (C) with a flame, and the temperature of the hot air is raised to 300~400℃ and supplied. is using . Therefore, the indirect supply method has the advantage of reducing odor compared to the direct supply method, but it has the disadvantage of increasing the operating time of the burner, which wastes energy and increases the generation of greenhouse gases.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해서 화석연료를 사용하는 버너와 별도로 전기를 사용하는 히터를 더 구비하고, 발생가스(C)와 배기가스(D)를 일정 비율로 혼합하여, 발생가스(C)에 포함된 악취와 타르 등의 오염물질의 농도는 낮추고, 발생가스(C)의 온도는 높인 상태에서, 히터를 통과시켜 가열하고 300~400℃의 열풍을 생산하여 건조관외통으로 공급함으로써 악취를 줄이는 동시에 버너의 작동시간을 줄여서 온실가스의 발생도 줄이고 에너지 효율을 높일 수 있도록 하는 것이다. In order to solve this problem, the present invention further includes a heater that uses electricity separately from the burner that uses fossil fuel, and mixes generated gas (C) and exhaust gas (D) at a certain ratio to produce generated gas (C). The concentration of contaminants such as odor and tar contained in the gas is lowered, and the temperature of the generated gas (C) is raised. It is heated by passing it through a heater, and hot air of 300-400℃ is produced and supplied to the dryer tube, thereby reducing odor. At the same time, the operating time of the burner is reduced to reduce greenhouse gas emissions and increase energy efficiency.
구체적으로, 상기 열풍공급부(160)에는 히터(180)가 더 포함된다. 히터(180)는 버너(162)가 작동되지 않은 상태에서 발생가스(C)를 가열할 수 있는 위치에 설치된다. 바람직하게, 히터(180)는 전기가 인가되는 열선이 구비된 다수의 히터봉을 포함할 수 있고, 히터(180)에는 전원공급부()로부터 전원이 공급될 수 있다. 예를 들어, 히터(180)는 열분해실(162a)의 선단부에 설치될 수 있다. 따라서 혼합연소실(162)을 통해 열분해실(162a)을 통과하는 발생가스(C)를 가열할 수 있다. Specifically, the hot air supply unit 160 further includes a heater 180. The heater 180 is installed in a position where it can heat the generated gas (C) when the burner 162 is not operated. Preferably, the heater 180 may include a plurality of heater rods equipped with heating wires to which electricity is applied, and power may be supplied to the heater 180 from a power supply unit. For example, the heater 180 may be installed at the front end of the pyrolysis chamber 162a. Therefore, the generated gas (C) passing through the thermal decomposition chamber (162a) can be heated through the mixed combustion chamber (162).
그리고 슬러지건조관(130)에서 배출되는 발생가스(C)를 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162)로 공급하기 위한 발생가스이동관(143)과, 건조관외통(161)에서 배출되는 배기가스(D)를 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162)로 공급하기 위한 배기가스이동관(147)이 구비된다.
또한, 발생가스(C)에 포함된 오염물질을 열분해하기 위한 저온 플라즈마장치(171)를 더 포함한다. 즉, 타르와 같은 오염물질이 포함된 발생가스(C)가 히터(180)로 공급되면 강한 접착성을 갖는 타르가 히터봉에 달라붙어 히터의 기능이 상실될 수 있다. 따라서 저온 플라즈마장치(171)는 발생가스(C)에 포함된 휘발성물질이나 타르물질을 열분해하여 히터(180)가 오염되는 것을 방지한다. And the generated gas transfer pipe 143 for supplying the generated gas (C) discharged from the sludge drying pipe 130 to the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160, and the exhaust gas discharged from the drying pipe outer cylinder 161. An exhaust gas transfer pipe 147 is provided to supply (D) to the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160.
In addition, it further includes a low-temperature plasma device 171 for thermally decomposing contaminants contained in the generated gas (C). That is, when generated gas C containing contaminants such as tar is supplied to the heater 180, the tar, which has strong adhesiveness, may stick to the heater rod and cause the heater to lose its function. Therefore, the low-temperature plasma device 171 prevents the heater 180 from being contaminated by thermally decomposing volatile substances or tar substances contained in the generated gas (C).
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또한, 발생가스(C)에 산소와 수소 및 라디칼 이온을 포함할 수 있도록 물을 전기분해하는 전해조(173)를 더 포함할 수 있다. 전해조(173)는 내부에 다수의 전극이 설치되고 물을 전기분해하여 수산가스를 생성할 수 있다. 수산가스는 강한 산화력을 갖고 있어 발생가스(C)에 포함된 오염물질을 산화분해한다. In addition, an electrolyzer 173 that electrolyzes water so that the generated gas C can contain oxygen, hydrogen, and radical ions may be further included. The electrolyzer 173 has a plurality of electrodes installed inside and can generate hydroxyl gas by electrolyzing water. Hydroxide gas has strong oxidizing power, so it oxidizes and decomposes pollutants contained in the generated gas (C).
이를 위해 전해조(173)의 내부로 물을 공급하는 저수조와 전극에 직류전원을 공급하는 전원공급부(173b)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전해조(173)에서 발생하는 수산가스를 저온 플라즈마장치(171)로 이동시키기 위한 송풍팬(175)을 더 포함할 수 있다. To this end, the electrolyzer 173 may further include a water storage tank that supplies water into the interior of the electrolyzer 173 and a power supply unit (173b) that supplies direct current power to the electrodes. In addition, a blowing fan 175 for moving the hydroxyl gas generated in the electrolyzer 173 to the low-temperature plasma device 171 may be further included.
따라서 히터(180)로 공급되는 발생가스(C)에 포함된 악취물질과 타르가 수산가스의 산화반응과 아크 플라즈마의 열분해에 의해 제거됨으로 히터의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. Therefore, the odorous substances and tar contained in the generated gas (C) supplied to the heater 180 are removed by the oxidation reaction of hydroxyl gas and the thermal decomposition of arc plasma, thereby preventing the heater's performance from being deteriorated.
더욱 구체적으로, 슬러지공급부(110)는 슬러지(A)를 슬러지건조관(130)으로 공급한다. 슬러지공급부(110)는 슬러지(A)가 투입되는 벤트(112)와, 벤트(112)와 연결되는 호퍼(111)와, 호퍼(111)의 하부에 연결되어 호퍼(111)로부터 낙하된 슬러지(A)를 전방캡(120)으로 이동시키는 슬러지이송관(113)과, 슬러지이송관(113)과 전방캡(120)을 가로지르게 구비되어 회전하며 슬러지(A)를 슬러지건조관(130)으로 강제이송시키는 이송스크류(115)와, 이송스크류(115)가 회전되도록 구동력을 제공하는 스크류구동부(117)를 포함한다. More specifically, the sludge supply unit 110 supplies sludge (A) to the sludge drying pipe 130. The sludge supply unit 110 is connected to a vent 112 into which the sludge (A) is input, a hopper 111 connected to the vent 112, and a lower part of the hopper 111 to collect sludge ( A sludge transfer pipe 113 moves A) to the front cap 120, and is provided across the sludge transfer pipe 113 and the front cap 120 to rotate and forcibly transfer the sludge (A) to the sludge drying pipe 130. It includes a transfer screw 115 and a screw driver 117 that provides driving force to rotate the transfer screw 115.
슬러지(A)는 수분이 포함된 생슬러지이다. 벤트(112)는 생슬러지에 포함된 공기는 외부로 배출시키고 슬러지(A)만 호퍼(111)로 낙하시킨다. 슬러지이송관(113)은 수평하게 일정 길이 배치되며, 호퍼(111)의 하단과 결합되어 슬러지(A)를 공급받는다. 슬러지이송관(113)의 내부에는 이송스크류(115)가 스크류구동부(117)에 의해 회전되게 구비된다. 이송스크류(115)는 회전되며 슬러지(A)를 슬러지건조관(130)으로 공급한다. Sludge (A) is raw sludge containing moisture. The vent 112 discharges the air contained in the raw sludge to the outside and causes only the sludge (A) to fall into the hopper 111. The sludge transfer pipe 113 is arranged horizontally at a certain length and is coupled to the lower end of the hopper 111 to receive sludge (A). Inside the sludge transfer pipe 113, a transfer screw 115 is provided to be rotated by the screw drive unit 117. The transfer screw 115 rotates and supplies sludge (A) to the sludge drying pipe 130.
전방캡(120)은 슬러지건조관(130)의 전방에 결합되어 슬러지건조관(130)을 밀봉하며 슬러지이송관(113)을 통해 이송된 슬러지(A)를 슬러지건조관(130)으로 공급한다. 또한, 전방캡(120)은 발생가스재활용관(167)과 결합되어 발생가스(C)의 일부를 슬러지(A)와 함께 슬러지건조관(130)으로 공급되게 한다.
전방캡(120)은 슬러지건조관(130) 보다 외경이 큰 원통관 형태로 구비된다. 전방캡(120)의 일단은 슬러지이송관(113)이 결합되고, 타단은 슬러지건조관(130)이 결합된다. 도면에 도시되지 않았으나 전방캡(120)과 슬러지이송관(113)의 결합영역과 슬러지건조관(130)의 결합영역에는 기밀이 누설되지 않도록 실링부재가 결합된다. 전방캡(120)의 내부에는 슬러지(A)를 슬러지건조관(130)으로 이송하는 이송스크류(115)가 배치된다.The front cap 120 is coupled to the front of the sludge drying pipe 130 to seal the sludge drying pipe 130 and supplies the sludge (A) transferred through the sludge transfer pipe 113 to the sludge drying pipe 130. In addition, the front cap 120 is coupled with the generated gas recycling pipe 167 to supply a portion of the generated gas (C) together with the sludge (A) to the sludge drying pipe (130).
The front cap 120 is provided in the form of a cylindrical tube with a larger outer diameter than the sludge drying tube 130. One end of the front cap 120 is coupled with the sludge transfer pipe 113, and the other end is coupled with the sludge drying pipe 130. Although not shown in the drawing, a sealing member is coupled to the coupling area between the front cap 120 and the sludge transfer pipe 113 and the sludge drying pipe 130 to prevent airtightness from leaking. A transfer screw 115 is disposed inside the front cap 120 to transfer the sludge (A) to the sludge drying pipe 130.
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슬러지건조관(130)은 양단이 개방된 원통관으로 구비되며, 슬러지가 이동되며 건조되는 공간을 제공한다. 슬러지건조관(130)의 일단에는 전방캡(120)의 내부에 삽입되게 결합되어 슬러지(A)를 공급받는 슬러지투입공(131)이 구비되고, 타단에는 후방캡(140)의 내부에 삽입되게 결합되어 건조슬러지(B)를 후방캡(140)으로 공급하는 건조슬러지이동공(133)이 구비된다.The sludge drying pipe 130 is provided as a cylindrical pipe with both ends open, and provides a space where the sludge is moved and dried. One end of the sludge drying pipe 130 is provided with a sludge input hole 131 that is inserted into the front cap 120 and receives sludge (A), and the other end is inserted into the rear cap 140. A dry sludge transfer hole 133 is provided that is coupled to supply dry sludge (B) to the rear cap 140.
슬러지건조관(130)은 열풍공급부(160)에서 가해지는 열이 내부로 전달될 수 있도록 금속소재로 형성되는 것이 바람직하다. 슬러지건조관(130)의 내벽면에는 슬러지가 교반되며 이동될 수 있게 하는 복수개의 교반돌기가 돌출되게 구비될 수 있다. The sludge drying pipe 130 is preferably made of a metal material so that the heat applied from the hot air supply unit 160 can be transferred to the inside. The inner wall of the sludge drying pipe 130 may be provided with a plurality of protruding agitating protrusions that allow the sludge to be stirred and moved.
건조관외통(161)은 슬러지건조관(130)을 감싸도록 설치되고 그 사이에는 일정한 공긴이 형성된다. 그리고 슬러지건조관(130)과 건조관외통(161)의 결합영역에는 베어링(135)이 구비되어 건조관외통(161)은 고정된 상태로 슬러지건조관(130)만 회전된다. 바람직하게 건조관외통(161)의 외주면은 절연소재로 피복하여 열기가 누출되는 것을 방지할 수 있다. The drying pipe outer cylinder 161 is installed to surround the sludge drying pipe 130, and a certain air gap is formed between them. In addition, a bearing 135 is provided in the joint area between the sludge drying pipe 130 and the drying pipe outer cylinder 161, so that only the sludge drying pipe 130 rotates while the drying pipe outer cylinder 161 is fixed. Preferably, the outer peripheral surface of the drying pipe outer cylinder 161 is covered with an insulating material to prevent heat from leaking.
건조관회전구동부(150)는 건조관외통(161)이 고정된 상태에서 슬러지건조관(130)만 회전되도록 슬러지건조관(130)으로 구동력을 제공한다. 바람직하게, 건조관회전구동부(150)는 구동모터(151)와, 슬러지건조관(130)의 외부에 외접하게 배치되는 구동롤러(153)와, 구동모터(151)의 회전력을 구동롤러(153)로 전달하는 전동벨트(155)를 포함한다.The drying pipe rotation drive unit 150 provides driving force to the sludge drying pipe 130 so that only the sludge drying pipe 130 rotates while the drying pipe outer cylinder 161 is fixed. Preferably, the drying pipe rotation drive unit 150 includes a driving motor 151, a driving roller 153 externally disposed on the outside of the sludge drying pipe 130, and the rotational force of the driving motor 151 is applied to the driving roller 153. ) includes a power belt (155) that transmits to.
구동모터(151)의 회전이 전동벨트(155)에 의해 구동롤러(153)로 전달되고, 슬러지건조관(130)은 구동롤러(153)와 외접한 상태로 구동롤러(153)의 회전방향으로 회전하게 된다. 건조관회전구동부(150)는 슬러지건조관(130)의 일측에만 구비되었으나, 슬러지건조관(130)의 길이가 길 경우 양측에 구비될 수있다.The rotation of the drive motor 151 is transmitted to the drive roller 153 by the transmission belt 155, and the sludge drying pipe 130 is in circumscribed contact with the drive roller 153 in the rotation direction of the drive roller 153. It rotates. The drying pipe rotating drive unit 150 is provided only on one side of the sludge drying pipe 130, but may be provided on both sides if the sludge drying pipe 130 is long.
이처럼 슬러지건조관(130)이 회전됨에 따라 슬러지(A)는 슬러지투입공(131)으로부터 건조슬러지이동공(133)으로 이동되며 건조관외통(161) 내의 열풍으로부터 열을 받아 건조과정이 진행된다.As the sludge drying pipe 130 rotates in this way, the sludge (A) moves from the sludge input hole 131 to the dry sludge transfer hole 133, and the drying process progresses by receiving heat from the hot air inside the drying pipe outer cylinder 161. .
슬러지건조관(130)의 내부에는 온도센서(137)가 구비된다. 온도센서(137)는 슬러지건조관(130) 내부의 온도를 실시간으로 감지하여 제어부(200)로 전송한다. 제어부(200)는 온도센서(137)에서 감지된 내부온도에 기초하여 열풍공급부(160)의 버너(163)와 히터(180)의 구동여부를 제어하게 된다.A temperature sensor 137 is provided inside the sludge drying pipe 130. The temperature sensor 137 detects the temperature inside the sludge drying pipe 130 in real time and transmits it to the control unit 200. The control unit 200 controls whether the burner 163 and the heater 180 of the hot air supply unit 160 are driven based on the internal temperature detected by the temperature sensor 137.
한편, 슬러지를 건조하기 위해서 열풍공급부(160)에서 생성되는 열풍을 공급하는 방식은 직접공급식과 간접공급식으로 구분된다. 직접공급식은 열풍공급부(160)에서 생성된 열풍을 슬러지건조관(130) 내부로 직접 공급하여 열풍을 슬러지와 접촉시켜 건조하는 방식이고, 간접공급식은 열풍공급부(160)에서 생성된 열풍을 슬러지건조관(130)을 감싸고 있는 건조관외통(161)으로 공급하여 열풍이 슬러지건조관(130)을 가열하고 가열된 슬러지건조관(130)으로 슬러지를 전도하는 방식이다. Meanwhile, the method of supplying hot air generated in the hot air supply unit 160 to dry sludge is divided into a direct supply method and an indirect supply method. The direct supply type is a method of supplying hot air generated from the hot air supply unit 160 directly into the inside of the sludge drying pipe 130 to dry the hot air by contacting the sludge, and the indirect supply type is a method of drying the sludge using hot air generated from the hot air supply unit 160. This is a method in which hot air is supplied to the drying pipe outer cylinder 161 surrounding the pipe 130, heats the sludge drying pipe 130, and conducts the sludge to the heated sludge drying pipe 130.
직접공급식은 열풍이 슬러지와 직접 접촉하기 때문에 200~250℃의 열풍을 사용하여 열효율이 우수하지만 열풍공급부(160)의 버너(163)에 만들어진 열풍을 슬러지건조관(130) 내부로 직접 공급하면, 슬러지건조관(130) 내부의 슬러지(A)가 건조되면서 발생하는 발생가스(C)의 양이 증가되고 발생가스(C)에 다량의 수증기과 악취물질이 포함되는 단점이 있다. 반면에 간접공급식은 건조관외통을 가열하여 간접적으로 슬러지에 열을 전달하기 때문에 열풍의 온도가 300~400℃로 높아야 하므로 열효율이 떨어지는 단점이 있으나 열풍공급부(160)의 버너(163)에 만들어진 열풍을 슬러지건조관(130) 내부로 직접 공급되지 않기 때문에 발생가스(C)의 발생량이 감소되는 장점이 있다. 그리고 열풍이 공급되는 건조관외통에서는 슬러지건조관(131)(131)을 가열하고 남은 배기가스(D)가 발생된다. The direct supply type has excellent thermal efficiency by using hot air of 200 to 250°C because the hot air is in direct contact with the sludge. However, if the hot air generated in the burner 163 of the hot air supply unit 160 is supplied directly to the inside of the sludge drying pipe 130, There is a disadvantage in that the amount of generated gas (C) increases as the sludge (A) inside the sludge drying pipe 130 is dried, and the generated gas (C) contains a large amount of water vapor and odorous substances. On the other hand, the indirect supply method transfers heat to the sludge indirectly by heating the drying pipe outer cylinder, so the temperature of the hot air must be high at 300-400°C, so it has the disadvantage of low thermal efficiency, but the hot air generated in the burner 163 of the hot air supply unit 160 Since it is not directly supplied into the sludge drying pipe 130, the amount of generated gas (C) is reduced. And in the drying pipe outer cylinder to which hot air is supplied, the exhaust gas (D) remaining after heating the sludge drying pipe (131) (131) is generated.
일반적으로 발생가스(C)에는 수증기와 함께 황화수소, 메르캅탄류(싸이올류), 아민류 등 휘발성물질과 타르 등의 물질이 포함될 수 있다. 배기가스(D)에는 이산화탄소, 일산화탄소, 탄화수소, 황산화물, 황화수소, 질소산화물, 암모니아, 오존 등과 같은 연소잔여물이 포함될 수 있다. 그리고 배기가스(D)는 발생가스(C)에 비해 상태적으로 오염물질의 함량은 낮고 온도는 높다. In general, generated gas (C) may contain volatile substances such as hydrogen sulfide, mercaptans (thiols), amines, and substances such as tar along with water vapor. Exhaust gas (D) may include combustion residues such as carbon dioxide, carbon monoxide, hydrocarbons, sulfur oxides, hydrogen sulfide, nitrogen oxides, ammonia, ozone, etc. And compared to the generated gas (C), the exhaust gas (D) has a lower content of pollutants and a higher temperature.
그리고 슬러지를 건조하기 위한 열풍을 생성하는 열원으로는 화석연료와 전기가 사용될 수 있다. 종래에는 주로 화석연료를 사용하는 버너에 의해 생성된 화염을 이용하였다. 화염은 전기에 비해 열효율이 우수한 장점이 있다. 그런데 최근 온난화 등 기상위기의 문제가 대두되면서 온실가스가 발생하지 않는 전기를 사용하는 방안이 연구되고 있다. And fossil fuels and electricity can be used as heat sources to generate hot air for drying sludge. Conventionally, flames generated by burners using fossil fuels were mainly used. Flame has the advantage of superior thermal efficiency compared to electricity. However, as weather crises such as global warming have recently emerged, ways to use electricity that does not emit greenhouse gases are being studied.
한편, 슬러지건조관에서 배출되는 발생가스(C)와 건조관외통에서 배출되는 배기가스(D)를 그대로 배출하면, 악취와 백연이 발생하여 민원의 원인이 된다. 이에 따라 슬러지건조관(130)에서 배출되는 발생가스(C)를 열풍공급부(160)로 공급하여 화염으로 열분해한 후 슬러지 건조를 위한 열원으로 재활용하여 기술이 개발되었다. 그런데 전기를 사용하기 위해서 열풍공급부(160)의 내부에 다수의 히터봉을 설치하는 경우, 발생가스(C)에 포함된 타르 성분이 부착되어 히터봉의 열효율을 저하시킴으로써 실질적으로 전기를 사용하여 슬러지를 건조하는데 많은 문제가 있었다. On the other hand, if the generated gas (C) discharged from the sludge drying pipe and the exhaust gas (D) discharged from the drying pipe outer cylinder are discharged as is, bad odor and white smoke are generated, which becomes the cause of civil complaints. Accordingly, a technology was developed in which the generated gas (C) discharged from the sludge drying pipe 130 is supplied to the hot air supply unit 160, pyrolyzed by flame, and then recycled as a heat source for sludge drying. However, when installing a plurality of heater rods inside the hot air supply unit 160 to use electricity, the tar component contained in the generated gas (C) attaches and reduces the thermal efficiency of the heater rods, thereby substantially using electricity to remove sludge. There were many problems with drying.
예를 들어, 종래에는 열풍공급부(160)의 내부에 다수의 히터봉을 추가적으로 설치하고, 슬러지건조관(130) 내부온도가 150~200℃가 될 때까지는 버너를 작동시켜 화염으로 슬러지를 건조시키고, 슬러지건조관(130) 내부온도가 150~200℃ 이상으로 올라가면 버너의 작동은 중지하고, 히터봉에 전원을 공급하여 슬러지건조관(130)으로 순환되는 발생가스(C)를 가열하여 슬러지건조관(130) 내부의 온도가 150~200℃를 유지하도록 하고 있다. For example, conventionally, a plurality of heater rods are additionally installed inside the hot air supply unit 160, and the burner is operated until the internal temperature of the sludge drying pipe 130 reaches 150 to 200° C. to dry the sludge with a flame. , When the internal temperature of the sludge drying pipe (130) rises above 150-200°C, the operation of the burner is stopped, and power is supplied to the heater rod to heat the generated gas (C) circulating in the sludge drying pipe (130) to dry the sludge. The temperature inside the tube 130 is maintained at 150 to 200°C.
그런데 열풍공급부(160)로 공급되는 발생가스(C)에 포함된 타르 성분이 히터봉에 달라붙는 문제가 있었다. 타르는 유기성물질이나 바이오매스 원료가 열에 의해 가열되어서 분자구조가 분해될 때 발생하게 된다. 1차 타르는 바이오매스 주성분인 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌이 분해되면서 생성된 물질이며, 2차 타르로 생성되는 물질은 Phenolics, 올레핀이다. 3차 타르는 PAH, 응축성이 있는 방향족 화합물이 발생하고 3차 타르는 대부분이 분자량이 큰 물질들이 포함된다.전술한 2차 타르와 3차 타르는 1차 타르에서 비롯된 것이다. However, there was a problem in which the tar component contained in the generated gas (C) supplied to the hot air supply unit 160 stuck to the heater rod. Tar is generated when organic substances or biomass raw materials are heated and the molecular structure decomposes. Primary tar is a substance produced when cellulose, hemicellulose, and lignin, the main components of biomass, are decomposed, and substances produced as secondary tar are phenolics and olefins. Tertiary tar generates PAH and condensable aromatic compounds, and tertiary tar mostly contains substances with high molecular weight. The above-mentioned secondary tar and tertiary tar originate from primary tar.
이에 따라 본 발명에 따른 폐열회수형 슬러지 건조장치(100)는, 열풍공급부(160)로 공급되는 발생가스(C)에 포함된 타르 성분을 열분해하는 저온 플라즈마장치(171)를 더 포함한다.Accordingly, the waste heat recovery type sludge drying device 100 according to the present invention further includes a low-temperature plasma device 171 that thermally decomposes the tar component contained in the generated gas (C) supplied to the hot air supply unit 160.
즉, 열분해 및 가스화 시 발생되는 발생가스에는 중질 탄화수소로 이루어진 타르를 포함하고 있다. 타르는 발생가스를 이용하는 후속공정에서 해결해야 할 다양한 문제를 일으키는 요인이다. 그 대표적인 예로 열풍공급부(160)의 내벽이나 히터봉의 외측면에 타르 성분은 응축되어 열교환을 차단한다. In other words, the gas generated during thermal decomposition and gasification contains tar composed of heavy hydrocarbons. Tar is a factor that causes various problems that must be solved in subsequent processes using generated gas. As a representative example, tar components condense on the inner wall of the hot air supply unit 160 or the outer surface of the heater rod, blocking heat exchange.
아크 플라즈마는 슬러지의 열분해/가스화 공정에서 발생하는 타르를 효과적으로 저감할 수 있을 뿐만 아니라 수증기에 의한 추가적인 반응에 의해 H2, CO, CO2가 포함된 합성가스로 전환이 가능하다. 아크 플라즈마의 장점으로는 반응기의 제어가 용이하고 전환율이 높으면서 에너지 효율도 높고 환경친화적이다.Arc plasma can not only effectively reduce tar generated in the sludge pyrolysis/gasification process, but can also be converted into synthesis gas containing H2, CO, and CO2 through an additional reaction with water vapor. The advantages of arc plasma include easy control of the reactor, high conversion rate, high energy efficiency, and environmental friendliness.
플라즈마는 기체상태의 물질에 열을 가하거나 기체에 전기에너지를 가하면, 물질은 기체 분자들끼리 격렬한 충돌이 발생하고 기체 내부는 양이온과 전자가 발생하여 생성된 양이온과 전자가 움직여 떠돌아다니는 상태가 되며 이러한 상태를 물질의 제 4의 상태라고 정의한다. 전체적으로 음과 양의 전하수가 같아서 전기적으로 중성의 성질을 가지고 있고, 높은 에너지를 보유하고 있기 때문에 전하 분리도가 상당히 높아 다양한 활성 화학종(전자, 이온, 원자, 라디칼, 다양한 여기분자)를 생성하여 다른 물질에 쉽게 에너지를 전달할 수 있기 때문에 플라즈마 상태에 주입되는 화학적으로 안정적인 분해가 어려운 물질들도 전환 및 개질할 수 있는 특징이 있다. Plasma is a state in which when heat is applied to a substance in a gaseous state or electric energy is applied to the gas, violent collisions occur between the gas molecules, and positive ions and electrons are generated inside the gas, and the generated positive ions and electrons move and wander around. This state is defined as the fourth state of matter. Because the overall negative and positive charges are the same, it is electrically neutral, and because it possesses high energy, the degree of charge separation is quite high, generating various active chemical species (electrons, ions, atoms, radicals, various excited molecules) and Because energy can be easily transferred to materials, it has the ability to convert and reform materials that are difficult to decompose chemically and stably when injected into a plasma state.
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이러한 플라스마 상태는 플라즈마의 온도를 고려하여 고온 플라즈마, 저온 플라즈마로 구분할 수 있으며, 고온 플라즈마는 주입되는 전력이 1KW 이상 인가될 때 방전이 형성되며, 생성된 중성자와 전자들을 5000~10000K의 같은 온도로 유지된다. 전력소모량을 고려할 경우 에너지 소모가 매우 크기 때문에 경제성에 문제가 있다. 저온 플라즈마는 에너지 효율이 높아서 좋은 화학반응을 유도하여 저 농도의 유해가스의 처리에 적합하다. This plasma state can be divided into high-temperature plasma and low-temperature plasma considering the temperature of the plasma. In high-temperature plasma, a discharge is formed when the injected power is more than 1KW, and the generated neutrons and electrons are heated to the same temperature of 5000~10000K. maintain. Considering the power consumption, there is a problem with economic feasibility because the energy consumption is very large. Low-temperature plasma has high energy efficiency and induces good chemical reactions, making it suitable for treating low-concentration harmful gases.
도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 저온 플라즈마장치(171)는 크게 전극(171a,171b), 전극에 전원을 공급하는 전원공급장치(172)와, 전극 사이로 발생가스를 투입하는 발생가스이동관(134), 발생가스이동관(134)의 내부로 수증기 또는 수산가스를 공급하는 수증기공급관(174)을 포함한다.As shown in Figures 3 and 4, the low-temperature plasma device 171 largely consists of electrodes 171a and 171b, a power supply device 172 that supplies power to the electrodes, and a generated gas transfer pipe ( 134), and a water vapor supply pipe 174 that supplies water vapor or hydroxyl gas to the inside of the generated gas transfer pipe 134.
저온 플라즈마 장치(171)는, 3개의 칼날 형태의 전극(171a,171b.171c)이 내부의 중심을 기준으로 하여 120도 간격으로 설치된다. 전극()의 간격을 3mm로 유지하였고, 세라믹으로 절연한다. 발생가스공급관(143)이 선단에는 직경이 1.5~2mm인 분사노즐이 구비된다. 전원공급장치(172)는 최대용량이 15kW인 고전압 파워 서플라이로서 전극에 고전압을 인가한다. 수증기공급관(174)은 물펌프와 물탱크 및 히터와 연결되고, 히터는 물펌프는 물탱크의 물을 히터로 공급하는 히터는 물을 가열하여 수증기를 생성하여 수증기공급관(174)으로 공급한다. In the low-temperature plasma device 171, three blade-shaped electrodes 171a, 171b, and 171c are installed at intervals of 120 degrees based on the center of the inside. The spacing between electrodes was maintained at 3mm and insulated with ceramic. A spray nozzle with a diameter of 1.5 to 2 mm is provided at the tip of the generated gas supply pipe 143. The power supply device 172 is a high voltage power supply with a maximum capacity of 15 kW and applies high voltage to the electrode. The water vapor supply pipe 174 is connected to a water pump, a water tank, and a heater, and the water pump supplies water from the water tank to the heater. The heater heats the water to generate water vapor and supplies it to the water vapor supply pipe 174.
도 4에 도시된 바와 같이, 아크 플라즈마 방전영역은 초기방전 영역(A), 평형단계(B) 비 평형단계(C)로 구분할 수 있다. 전원을 공급하면 전극의 최단거리 지점에서 아크 플라즈마가 발생한다. 발생된 플라즈마 방전불꽃은 전극의 하단부에서 유입되는 가스의 흐름을 따라 전극을 따고 전극의 상단부로 이동한다(B 영역) 전극의 상단부로 이동한 플라즈마 방전불꽃은 전극의 끝부분에서 방전불꽃이 사라진다(C영역) 방전불꽃이 사라짐과 동시에 전극의 간격이 가장 가까운 하단부에서 아크가 다시발생하고 이와 같은 현상을 반복하면서 아트 플라즈마 방전이 유지된다.As shown in Figure 4, the arc plasma discharge area can be divided into an initial discharge area (A), an equilibrium stage (B), and a non-equilibrium stage (C). When power is supplied, arc plasma is generated at the shortest point of the electrode. The generated plasma discharge spark follows the flow of gas flowing in from the lower part of the electrode, picks up the electrode, and moves to the upper part of the electrode (area B). The plasma discharge spark that moves to the upper part of the electrode disappears at the end of the electrode (area B). Area C) As soon as the discharge spark disappears, the arc regenerates at the bottom where the electrode spacing is closest, and this phenomenon is repeated, maintaining the art plasma discharge.
한편, 본 발명에 따른 폐열회수형 슬러지 건조장치(100)는 열풍공급부(160)의 내부에 화석연료를 사용하는 버너와 함께 전기를 사용하는 히터(180)가 구비된다. 히터(180)는 발생가스(C)가 통과하는 경로 상에 설치될 수 있으며, 전기가 인가될 때 열을 생성하는 히터봉을 포함한다. 또한, 히터봉에 전원을 인가하는 전원공급장치가 구비된다. 예를 들어, 히터(180)는 열풍공급부(16)의 열분해실(162a) 선단부에 설치될 수 있다. 따라서 열분해실(162a)을 통과하는 발생가스(C)를 가열할 수 있다. Meanwhile, the waste heat recovery type sludge drying apparatus 100 according to the present invention is equipped with a heater 180 using electricity along with a burner using fossil fuel inside the hot air supply unit 160. The heater 180 may be installed on a path through which the generated gas (C) passes, and includes a heater rod that generates heat when electricity is applied. Additionally, a power supply device that applies power to the heater rod is provided. For example, the heater 180 may be installed at the tip of the thermal decomposition chamber 162a of the hot air supply unit 16. Therefore, the generated gas (C) passing through the thermal decomposition chamber (162a) can be heated.
또한, 본 발명에 따른 폐열회수형 슬러지 건조장치(100)는 슬러지건조관(130)에서 발생하는 발생가스(C)를 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162) 측으로 이송하기 위한 발생가스이동관(143)이 구비된다. 발생가스이동관(143)은 후방캡(140)과 저온 플라즈마장치(171)을 연결하도록 설치된다. 그리고 저온 플라즈마장치(171)를 통과한 발생가스(C)는 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162)을 투입되도록 연결된다. 발생가스이동관(143)에는 제어부(200)의 제어에 의해 개폐되는 제1밸브(143a)와 배기팬(145)이 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 폐열회수형 슬러지 건조장치(100)는 건조관외통(161)에서 배출되는 배기가스(D)를 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162) 측으로 이동시키는 배기가스이동관(147)이 설치된다. 배기가스이동관(147)은 건조관외통(161)의 상단과 저온 플라즈마장치(171)을 연결하도록 설치되거나 발생가스이동관(143)의 중간으로 연결되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 배기팬(145)의 후방에 연결될 수 있다. 그리고 배기가스이동관(147)에는 제어부(200)의 제어에 의해 개폐되는 제2밸브(147a)와 배기가스이동관(147)에는 발생가스(C)가 배기가스이동관(147) 쪽으로 역류하는 것을 방지하도록 체크밸브(147b)가 설치된다. In addition, the waste heat recovery type sludge drying device 100 according to the present invention includes a generated gas transfer pipe (C) for transferring the generated gas (C) generated in the sludge drying pipe 130 to the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160 143) is provided. The generated gas transfer pipe 143 is installed to connect the rear cap 140 and the low-temperature plasma device 171. And the generated gas (C) that has passed through the low-temperature plasma device 171 is connected to be introduced into the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160. A first valve 143a and an exhaust fan 145 that are opened and closed under the control of the control unit 200 are installed in the generated gas transfer pipe 143.
In addition, the waste heat recovery type sludge drying device 100 according to the present invention includes an exhaust gas transfer pipe 147 that moves the exhaust gas D discharged from the drying pipe outer cylinder 161 to the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160. ) is installed. The exhaust gas movement pipe 147 may be installed to connect the top of the drying pipe outer cylinder 161 and the low-temperature plasma device 171, or may be installed to connect to the middle of the generated gas movement pipe 143. For example, it may be connected to the rear of the exhaust fan 145. In addition, the exhaust gas transfer pipe 147 is provided with a second valve 147a that is opened and closed under the control of the control unit 200, and the exhaust gas transfer pipe 147 is provided to prevent the generated gas C from flowing back toward the exhaust gas transfer pipe 147. A check valve (147b) is installed.
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따라서 발생가스이동관(143)를 통해 이동되는 발생가스(C)와 배기가스이동관(147)을 통해 이동되는 배기가스(D)는 저온 플라즈마장치(171)의 전극 사이로 분사되거나 발생가스(C)와 배기가스(D)를 혼합한 후에 저온 플라즈마장치(171)의 전극 사이로 분사될 수 있다. Therefore, the generated gas (C) moving through the generated gas movement pipe 143 and the exhaust gas (D) moving through the exhaust gas moving pipe 147 are injected between the electrodes of the low-temperature plasma device 171 or are combined with the generated gas (C). After mixing the exhaust gas D, it can be sprayed between the electrodes of the low-temperature plasma device 171.
예를 들어, 배기가스(D)와 발생가스(C)가 일정 비율로 혼합된 후 저온 플라즈마장치(171)를 통과하고, 저온 플라즈마장치(171)에서 배출되는 발생가스(C)는 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162)로 공급된다. 이와 같이, 수증기와 오염물질이 다량으로 포함된 발생가스(C)와 고온 건조한 배기가스(D)를 혼합함으로써 발생가스(C)에 포함된 오염물질의 농도를 낮추고 온도를 적정 범위로 조절할 수 있다. 그리고 발생가스이동관(143)를 따라 저온 플라즈마장치(171)로 분사되는 발생가스(C)는 아크 플라즈마와 접촉함에 따라 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 구성되는 타르 성분의 분자 연결고리가 끊어져 열분해되게 된다. 즉, 발생가스이동관(143)를 따라 이동되는 발생가스(C)가 저온 플라즈마장치(171)를 통과한 후 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162)로 투입된다. 그리고 열분해실(162a)에 설치된 히터(180)를 통과하면서 적정한 온도로 가열될 수 있다. For example, after the exhaust gas (D) and the generated gas (C) are mixed at a certain ratio, they pass through the low-temperature plasma device 171, and the generated gas (C) discharged from the low-temperature plasma device 171 is sent to the hot air supply unit ( It is supplied to the mixed combustion chamber 162 of 160). In this way, by mixing the generated gas (C), which contains a large amount of water vapor and pollutants, with the high-temperature dry exhaust gas (D), the concentration of pollutants contained in the generated gas (C) can be lowered and the temperature can be adjusted to an appropriate range. . And the generated gas (C) sprayed into the low-temperature plasma device 171 along the generated gas transfer pipe 143 is in contact with the arc plasma, and the tar component consisting of carbon (C), hydrogen (H), and oxygen (O) is formed. Molecular links are broken and thermal decomposition occurs. That is, the generated gas (C) moving along the generated gas transfer pipe 143 passes through the low-temperature plasma device 171 and then is injected into the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160. And, it can be heated to an appropriate temperature while passing through the heater 180 installed in the thermal decomposition chamber 162a.
이처럼 본 발명은 발생가스(C)와 배기가스(D)를 일정 비율로 혼합하여, 발생가스(C)에 포함된 오염물질의 농도는 낮추고, 발생가스(C)의 온도를 정적 범위로 높인 후 저온 플라즈마장치(171)의 내부로 분사하여 오염물질을 제거한 후 히터(180)를 통과시켜 가열하고 300~400℃의 열풍으로 생성하여 건조관외통(161)으로 공급함으로써 악취를 저감하는 동시에 버너의 작동시간을 줄여서 온실가스를 줄이고 에너지 효율을 높일 수 있도록 한다. In this way, the present invention mixes the generated gas (C) and the exhaust gas (D) at a certain ratio, lowers the concentration of pollutants contained in the generated gas (C), and increases the temperature of the generated gas (C) to a static range. After removing contaminants by spraying them into the low-temperature plasma device 171, they are heated by passing through the heater 180, and hot air of 300 to 400°C is generated and supplied to the drying pipe outer cylinder 161, thereby reducing odor and at the same time reducing the burner's temperature. By reducing operating time, greenhouse gases can be reduced and energy efficiency can be improved.
또한, 전해조(173)에서 생성되고 산소와 수소 및 라디칼 이온을 포함하는 수산가스와 수증기를 발생가스(C)와 혼합하면서 저온 플라즈마장치(171)의 내부로 분사함으로써 오염물질의 열분해 능력을 향상시킬 수 있다. In addition, the hydroxide gas and water vapor generated in the electrolyzer 173 and containing oxygen, hydrogen, and radical ions are mixed with the generated gas (C) and sprayed into the low-temperature plasma device 171 to improve the thermal decomposition ability of pollutants. You can.
이를 위해 도 3에서 보는 바와 같이, 전해조(173)의 내부로 물을 공급하는 저수조와 전극에 직류전원을 공급하는 전원공급장치와, 전해조(173)에서 발생하는 수산가스를 저온 플라즈마장치(171)로 이동하는 송풍팬을 더 포함할 수 있다. 또한 저수조 내의 물을 전해조(173)로 펌핑하는 펌프가 더 구비될 수 있다. For this purpose, as shown in FIG. 3, a power supply device that supplies direct current power to the water storage tank and electrodes that supply water into the electrolyzer 173, and a low-temperature plasma device 171 that supplies hydroxyl gas generated in the electrolyzer 173. It may further include a blowing fan moving to. Additionally, a pump may be further provided to pump water in the water storage tank to the electrolyzer 173.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(200)는 다수의 전원공급장치와 다수의 구동모터 및 다수의 밸브와 전기적으로 연결되어 제어한다. 제어부(200)는 제1밸브(143a)와 제2밸브(165a) 및 제3밸브(167a)의 개폐를 단속한다. 또한, 제어부(200)는 온도센서(137)로부터 전송된 슬러지건조관(130)의 내부온도에 기초하여 버너(163)와 히터(180)의 구동여부를 제어한다. As shown in FIG. 5, the control unit 200 is electrically connected to and controls multiple power supplies, multiple driving motors, and multiple valves. The control unit 200 regulates the opening and closing of the first valve 143a, the second valve 165a, and the third valve 167a. Additionally, the control unit 200 controls whether the burner 163 and the heater 180 are driven based on the internal temperature of the sludge drying pipe 130 transmitted from the temperature sensor 137.
예를 들어, 온도센서(137)는 제어부(200)로 슬러지건조관(130)의 내부온도를 전송하면, 제어부(200)는 내부온도가 설정된 기준온도(예, 150℃)보다 낮은 경우에는 버너(163)로 전원공급을 공급하고, 기준온도보다 높은 경우 버너(163)로 전원을 차단하고 히터(180)에 전원을 공급한다.For example, when the temperature sensor 137 transmits the internal temperature of the sludge drying pipe 130 to the control unit 200, the control unit 200 turns on the burner if the internal temperature is lower than the set reference temperature (e.g., 150°C). Power is supplied to (163), and if the temperature is higher than the standard temperature, power is cut off to the burner (163) and power is supplied to the heater (180).
버너(163)가 화염을 생성하는 경우, 제어부(200)는 저온 플라즈마장치(171)로 전원공급을 차단하고, 발생가스와 배기가스를 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162)로 공급하고 화염과 접촉시키고 열분해실(162a)에서 발생가스(C)에 포함된 타르 성분과 악취 물질을 열분해하여 제거한다. 그리고 열분해로 제거하지 못한 오염물질은 열분해실(162a)의 후단부에 설치된 촉매(164)를 통해 산화분해시킨다. When the burner 163 generates a flame, the control unit 200 cuts off the power supply to the low-temperature plasma device 171, supplies the generated gas and exhaust gas to the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160, and flames. and the tar component and odorous substances contained in the generated gas (C) are thermally decomposed and removed in the thermal decomposition chamber (162a). And contaminants that cannot be removed by thermal decomposition are oxidized and decomposed through the catalyst 164 installed at the rear end of the thermal decomposition chamber 162a.
반대로 히터(180)가 작동되는 경우, 제어부(200)는 저온 플라즈마장치(171)로 전원공급을 공급하고, 발생가스와 배기가스를 저온 플라즈마장치(171)로 공급하여, 발생가스(C)에 포함된 타르 성분과 악취 물질을 열분해한 후 열풍공급부(160)의 혼합연소실(162)로 공급한다. 그러면 타르 성분이 제거된 발생가스(C)가 히터(180)를 통과하면서 가열되어 2차로 열분해된다. 그리고 열분해로 제거하지 못한 오염물질은 열분해실(162a)의 후단부에 설치된 촉매(164)를 통해 산화분해시킨다. Conversely, when the heater 180 is operated, the control unit 200 supplies power to the low-temperature plasma device 171, supplies generated gas and exhaust gas to the low-temperature plasma device 171, and supplies the generated gas (C) to the generated gas (C). The included tar components and odorous substances are thermally decomposed and then supplied to the mixed combustion chamber 162 of the hot air supply unit 160. Then, the generated gas (C) from which the tar component has been removed is heated as it passes through the heater 180 and is thermally decomposed secondarily. And contaminants that cannot be removed by thermal decomposition are oxidized and decomposed through the catalyst 164 installed at the rear end of the thermal decomposition chamber 162a.
그리고 저온 플라즈마장치(171)의 내부로 수증기를 분사할 때는 수증가공급부를 작동시키고, 저온 플라즈마장치(171)의 내부로 수산가스를 분사할 때는 수산가스공급부를 작동시킨다. 그리고 촉매(164)를 경유하면서 악취가 제거된 열풍은 열풍스공급관(161a)을 통해 건조과외통(161)의 내부로 공급된다. 열풍공급관(161a)을 통해 건조관외통(161)으로 공급되는 열풍의 온도는 300~400℃ 전후이다. 열풍은 건조관외통(161)으로 공급된 후 슬러지건조관(130)으로 열을 가해 슬러지건조관(130)의 슬러지(A)를 건조한다. When spraying water vapor into the low-temperature plasma device 171, the water increasing supply unit is operated, and when spraying hydroxyl gas into the low-temperature plasma device 171, the hydroxide gas supply unit is operated. And the hot air from which the bad odor has been removed passes through the catalyst 164 and is supplied to the inside of the drying cabinet 161 through the hot air supply pipe 161a. The temperature of the hot air supplied to the drying pipe outer cylinder 161 through the hot air supply pipe 161a is around 300 to 400°C. Hot air is supplied to the drying pipe outer cylinder 161 and then applied heat to the sludge drying pipe 130 to dry the sludge (A) in the sludge drying pipe 130.
그리고 건조관외통(161)에서 발생되는 배기가스(D)의 일부는 배기가스이동관(147)을 통해 순환되어 재활용되고, 나머지는 배기가스배출관를 통해 외부로 배출된다. 마찬가지로 슬러지건조관(130)에서 발생되는 발생가스(C)의 일부는 발생가스이동관(134)을 통해 순환되어 재활용되고, 나머지는 외부로 배출된다.And, part of the exhaust gas (D) generated from the drying pipe outer cylinder 161 is circulated and recycled through the exhaust gas transfer pipe 147, and the remainder is discharged to the outside through the exhaust gas discharge pipe. Likewise, part of the generated gas (C) generated in the sludge drying pipe 130 is recycled by circulating through the generated gas transfer pipe 134, and the remainder is discharged to the outside.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It is considered to be within the scope of the claims of the present invention to the extent that anyone skilled in the art can make modifications without departing from the gist of the invention as claimed in the claims.
110: 슬러지공급부 120: 전방캡
130: 슬러지건조관 140: 후방캡
143: 발생가스이동관 147: 배기가스이동관
160: 열풍공급부 161: 건조관외통
162: 혼합연소실 162a: 열분해실
163: 버너 164: 촉매
200; 제어부 171: 저온 플라즈마장치
173: 전해조 180: 히터
200: 제어부 110: Sludge supply unit 120: Front cap
130: Sludge drying pipe 140: Rear cap
143: Generated gas transfer pipe 147: Exhaust gas transfer pipe
160: Hot air supply unit 161: Drying pipe outer cylinder
162: Mixed combustion chamber 162a: Pyrolysis chamber
163: burner 164: catalyst
200; Control unit 171: low temperature plasma device
173: electrolyzer 180: heater
200: control unit
Claims (4)
상기 슬러지건조관(130)의 일단에 연통되게 결합되는 전방캡(120)과;
상기 슬러지건조관(130)의 타단에 연통되게 결합되는 후방캡(140)과;
상기 전방캡(120)으로 슬러지를 공급하는 슬러지공급부(110)와;
상기 슬러지건조관(130)의 외부를 감싸게 구비되는 건조관외통(161)과;
상기 건조관외통(161)의 하부에 구비되고 화석연료를 연소시켜 화염을 공급하는 버너(163)와;
상기 슬러지건조관(130)에서 발생하는 발생가스(C)가 주입되는 혼합연소실(162)과;
상기 혼합연소실(162)과 연결되며 발생가스(C)에 포함된 악취가 고온열분해되는 열분해실(162a)과;
상기 열분해실(162a)의 후단에 결합되어 발생가스(C)에 포함된 악취를 제거하는 촉매(164)를 포함하고 상기 건조관외통(161)으로 고온의 열풍을 공급하는 열풍공급부(160)와;
상기 열풍공급부(160)의 열분해실(162a) 내부에 설치되며 외부전원이 인가될 때 발열하는 다수의 히터봉으로 이루어진 히터(180)와;,
상기 혼합연소실(162)과 연결되도록 설치되고 아크 플라즈마를 발생시키는 저온 플라즈마장치(171)와;
상기 후방캡(140)과 저온 플라즈마장치(171)를 연결하며 상기 슬러지건조관(130) 내부에서 슬러지가 건조하며 발생된 발생가스(C)를 상기 저온 플라즈마장치(171)로 이동시키는 발생가스이동관(143)과;
상기 건조관외통(161과 상기 발생가스이동관(143)을 연결하며 상기 건조관외통(161)에서 발생된 배기가스(D)를 상기 발생가스(C)와 혼합하도록 이동시키는 배기가스이동관(147)과;
상기 슬러지건조관(130) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(137)와;
상기 온도센서(137)에서 감지된 내부온도에 기초하여 상기 버너(163)와 히터(180)의 구동여부를 제어하는 제어부(200)를 포함하며,
상기 히터(180)를 작동시킬 때, 상기 배기가스이동관(147)를 통해 이동되는 배기가스(D)를 상기 발생가스이동관(143)을 통해 이동되는 발생가스(C)와 일정 비율로 혼합하여 오염물질을 희석시킨 후, 상기 저온 플라즈마장치(171)에서 발생하는 아크 플라즈마를 이용하여 발생가스(C)에 포함된 오염물질을 1차로 제거하고, 상기 열분해실(162a)에 설치된 상기 히터(180)를 통과하는 동안 가열하여 발생가스(C)에 포함된 오염물질이 2차로 고온 열분해한 후 상기 열분해실(162a)의 후단에 설치된 촉매(164)를 통과하면서 오염물질이 3차 처리된 후 상기 건조관외통(161)으로 공급됨으로써 악취의 발생을 방지하고, 온실가스의 발생을 최소화하며 에너지의 소비를 절약할 수 있는 악취와 온실가스 저감 및 에너지 절약을 위한 폐열회수형 슬러지 건조장치.A sludge drying pipe (130) that is open at both ends and through which the sludge is moved and dried;
a front cap 120 coupled to one end of the sludge drying pipe 130 in communication;
a rear cap 140 coupled to the other end of the sludge drying pipe 130 in communication;
a sludge supply unit 110 that supplies sludge to the front cap 120;
a drying pipe outer cylinder (161) provided to surround the outside of the sludge drying pipe (130);
A burner 163 provided at the lower part of the drying pipe outer cylinder 161 and supplying flame by burning fossil fuel;
a mixed combustion chamber 162 into which the generated gas (C) generated from the sludge drying pipe 130 is injected;
A pyrolysis chamber (162a) connected to the mixed combustion chamber (162) and in which the odor contained in the generated gas (C) is thermally decomposed at high temperature;
A hot air supply unit 160 that is coupled to the rear end of the thermal decomposition chamber 162a and includes a catalyst 164 that removes odor contained in the generated gas C and supplies high temperature hot air to the drying pipe outer cylinder 161; ;
A heater 180 installed inside the pyrolysis chamber 162a of the hot air supply unit 160 and consisting of a plurality of heater rods that generate heat when external power is applied;
a low-temperature plasma device 171 installed to be connected to the mixed combustion chamber 162 and generating arc plasma;
A generated gas transfer pipe connects the rear cap 140 and the low-temperature plasma device 171 and moves the generated gas (C) generated when the sludge is dried inside the sludge drying pipe 130 to the low-temperature plasma device 171. (143) and;
An exhaust gas movement pipe 147 connects the drying pipe outer cylinder 161 and the generated gas moving pipe 143 and moves the exhaust gas (D) generated in the drying pipe outer cylinder (161) to be mixed with the generated gas (C). class;
a temperature sensor 137 that measures the temperature inside the sludge drying pipe 130;
It includes a control unit 200 that controls whether the burner 163 and the heater 180 are driven based on the internal temperature detected by the temperature sensor 137,
When operating the heater 180, the exhaust gas (D) moving through the exhaust gas transfer pipe 147 is mixed with the generated gas (C) moving through the generated gas transfer pipe 143 at a certain ratio to generate pollution. After diluting the material, the contaminants contained in the generated gas (C) are first removed using the arc plasma generated in the low-temperature plasma device 171, and the heater 180 installed in the pyrolysis chamber 162a The contaminants contained in the generated gas (C) undergo secondary high-temperature pyrolysis by heating while passing through, and then pass through the catalyst 164 installed at the rear end of the pyrolysis chamber 162a, whereby the contaminants are treated thirdly and then dried. A waste heat recovery type sludge drying device for reducing odor and greenhouse gases and saving energy that prevents the generation of odor, minimizes the generation of greenhouse gases, and saves energy consumption by being supplied to the external tube (161).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220113183A KR102643341B1 (en) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | Sludge drying apparatus with waste heat recovery type foe odor removal and energy saving |
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|---|---|---|---|---|
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| KR102882546B1 (en) | 2024-11-20 | 2025-11-27 | 주식회사 조이앤제이에코테크 | Method for producing sludge biofuel with odorless and hydrophobic properties |
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2022
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