KR20020048360A

KR20020048360A - 폐타이어를 이용한 고속건조방법 및 장치.

Info

Publication number: KR20020048360A
Application number: KR1020020030443A
Authority: KR
Inventors: 임종성
Original assignee: 임종성
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2002-06-22
Also published as: KR100482786B1

Abstract

본 발명은 폐타이어를 소각시 발생하는 건류가스를 포집하여 연소실(2)에서 연소시 발생하는 고온의 연소열로 슬러지, 음식물쓰레기, 농.축산부산물, 수산부산물, 유기성폐기물, 오.폐수처리용 오니 등을 건조시킬 수 있도록 한 고속건조장치에 관한 것이다.

다단 회전패들 교반식 건조기(3)를 연소실(2)내에 설치하고 건조하고자 하는 습윤물질을 건조기의 투입구(4)로 공급하여 건조기내의 회전패들 장치로 이송, 분쇄, 건조하면서 하단의 건조기에 지그재그 형태로 이송된다.

건조기 내에서 발생하는 습도가 높은 배기가스는 연소실 하단부에 설치된 노즐(20)로 공급하여 휘발성유기물을 고온 열분해하여 악취발생을 방지하고 건조기의 후단(하단)부에서 발생하는 습도가 낮은 배기가스는 다시 연소실(2)의 후단에 설치되어 있는 열교환기(7)에 공급 후 재 가열하여 다단회전패들 건조기(3)에 공급하여 폐기물의 건조효율을 높인다.

이때 대기중으로 배출하는 배기가스는 냉각기(16)로 공급하고 냉각기(16)내에는 냉각수를 공급하여 응축시킨 다음 악취처리시설(22)로 공급하여 처리한다.

또한 연소실(2)에서 배출되는 배기가스는 분진제거장치와 습식정화장치로 정화시킨 후 대기중으로 배출한다.

본 건조장치는 회전패들건조기(3)를 연소실(2)내에 설치하여 건조기(3)의 외부를 고온의 연소열로 가열하여 건조속도 및 건조효율을 향상토록 하였으며, 폐기물을 소각시켜 폐기물을 건조하므로 폐기물처리에 필요한 별도의 열원이나 연료비용이 들어가지 않는 경제적인 건조장치이다.

Description

폐타이어를 이용한 고속건조방법 및 장치.{A Fast drying device by tire waste wastes.}

본 발명은 슬러지, 음식물쓰레기, 수산부산물, 농.축산부산물, 유기성폐기물, 오니류 건조장치 중에서 폐기물의 소각중에 발생하는 건류가스를 연소시켜 고온의 연소열로 건조기의 외부를 직접가열하여 폐기물을 건조하는 건조기에 관한 것이다.

그동안 슬러지 및 음식물쓰레기의 건조는 연료(중유, 경유, 석유)를 연소시켜 연소열로 폐기물을 건조하거나 보일러를 이용하여 발생하는 스팀을 간접열원으로 이용하여 건조하는 건조장치(패들건조기, 디스크건조기, 더블디스크 건조기, 스크류 건조기, 진공건조기등)로 폐기물을 처리하고 있다.

일본공개특허공보 평10-170151호(98. 6. 26공개) 및 국내공개특허공보 99-11081호(99. 2. 18공개)에서는 피건조물을 건조시키는데 열효율을 높이고 발생되는 유해가스와 악취를 제거하고자 건조장치에서 가스순환로의 배기구로 배기되는 연소가스가 열교환부와 정화장치부를 통해 배기되는 과정에 열회수 및 분진과 유해가스가 제거될 수 있도록 하는 건조장치이나 본 건조방법은 폐타이어와 같은 폐기물을소각할 때 발생하는 건류가스를 연소하여 음식물쓰레기와 같은 폐기물을 경제적으로 건조하는 방법과 건조장치에 관한것이다.

지금까지 공개된 건조방법은 폐기물 처리시에 연료(석유, 경유, 중유)를 연소하여 연소열로 폐기물을 건조하므로 연소실이 폐타이어 건류, 소각시설보다 설비를 소형화할 수 는 있으나 폐기물 처리시설을 운영하는데 소요되는 운영경비(연료비)가 과다하여 지방자치단체나 시설운영업체에서 운영의 어려움을 겪고 있다.

이와같이 폐기물처리에 소요되는 운영비(유지관리비)를 최소화하고 폐타이어와 같은 특정폐기물을 소각하는 과정에서 발생하는 건류가스를 연소하여 환경오염물질을 최소화 하고, 이때 발생하는 1000℃∼1300℃의 연소열로 일반 유기성폐기물(음식물쓰레기, 슬러지, 오니)을 건조(처리)할 수 있는 건조방법과 장치를 개발하게 된 것이다.

또한 기존의 폐기물 소각로에서 발생하는 스팀을 이용하여 건조하는 간접건조방식이 쓰이고는 있으나 스팀간접건조방식은 건조시간이 오래걸리고 전열면적이 넓거나 온도가 높아야 하므로 기계설비가 크거나 스팀의 압력이 높은 고압스팀보일러를 사용하여야 한다.

그러나 현실적으로 스팀압력을 고압으로 올릴경우는 높은온도와 압력에 견딜 수 있는 장비와 재질의 선정에 많은 문제점이 있다.

그러므로 운영비가 거의 들지않고 폐기물을 처리할 수 있는 건조기를 개발하게 되었다.

본 발명의 목적은 전술한 연료(석유, 경유, 중유)를 사용하여 건조하는 건조장치와 스팀을 간접열원으로 사용하여 건조하는 건조기에서 대두되는 문제점(폐기물 처리비용)을 해결하기 위하여 폐타이어와 같은 폐기물을 처리할 때 발생하는 건류가스를 연소하여 건조기의 외부를 직접가열하여 건조하는 건조장치이며, 건류가스 연소실(2) 내부에 회전패들건조기(3)가 부착된 건조장치이다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 폐타이어를 소각시 가스를 발생하는 건류기(1)와 건류기에서 발생하는 건류가스를 연소하는 연소실(2)로 이루어져 있으며, 이 연소실(2)에 회전패들 건조기(3)가 부착되어 폐기물을 이송, 교반, 분쇄, 제거를 동시에 수행하고 500℃∼800℃의 고온의 연소열이 건조기의 외부를 직접 가열하므로 건조속도가 빠르고 건조효율이 높다.

또한 건조과정에 발생하는 습윤의 휘발성유기물을 연소실(2)의 하부에 설치된 노즐(20)로 공급하여 고온 열분해 처리하므로 악취물질의 발생과 환경오염물질의 배출이 매우적은 건조장치이다.

도1은 폐기물 건조장치의 처리공정 중 연소실과 건조장치의 결합형.

도2은 도1의 건류가스 발생기.(폐기물 소각장치)

도3은 도1의 건류가스 연소실 및 건조장치.

도4은 도1의 후단배기가스 집진 및 유해물질 흡착처리장치.

도5은 폐기물 건조장치의 처리공정 중 연소실과 건조장치의 분리형.

도6은 도5의 건류가스 발생기(폐기물 소각장치) 및 건류가스 연소실.

도7은 도5의 건조장치.

도8은 도5의 후단 배기가스 집진 및 유해물질 흡착처리장치.

1 : 건류가스 발생기(Dry Distillation) 2 : 연소실(Combustion Chamber)

3 : 회전패들건조기(Rotary paddle dryer) 4 : 투입구(IN LET)

5 : 상단부 배기휀(Exhaust fan) 6 : 후단부 배기휀(Exhaust fan)

7 : 열교환기(Heat exchange) 8 : 체인(Chain)

9 : 체인스프로켓(Chain sprocket) 10 : 구동모터(Drive motor)

11 : 급기휀(Supply fan) 12 : 공기량 조절계(Air flow meter)

13 : 온도센서(temperature senser) 14 : 공급닥트(Duct)

15 : 댐퍼(Damper) 16 : 열교환기(Cooler)

17 : 냉각수(Cooling water) 18 : 점화용버너(Burner)

19 : 건류가스(Dry dis'n gas) 20 : 에어노즐(Air nozzle)

21 : 배기닥트(Exhaust duct) 22 : 습식 스크라바(Wet scrubber)

상기의 목적을 달성하기 위하여 도면을 중심으로 설명하면 다음과 같다.

슬러지, 음식물쓰레기, 수산부산물, 농.축산부산물 과 같은 유기성폐기물을 처리(건조)할 경우에는 현재까지 대부분 보일러에 연료(석유, 경유, 중유)를 연소하여 발생하는 스팀으로 간접건조하고 있다.

이와 같이 건조에서 연료비가 처리비용의 대부분을 차지하므로 이를 최소화하고자 본 건조장치를 개발하게 되었다.

본 건조장치는 폐기물(폐타이어, 비닐, 프라스틱류)을 소각하는 건류기(1)에서 건류가스를 발생시키고 발생된 가스를 연소실(2)에 공급하여 연소하고 연소실(2)내 상부에 설치되어있는 다단의 회전패들건조기(3)의 외부를 연소열로 직접가열하고 유기성폐기물을 투입구(4)에 공급하여 이송, 혼합, 파쇄가 동시에 이루어 지면서 빠른 건조가 이루어 지는 건조장치이다.

투입구(4)에 폐기물이 공급되어 가열건조되면 전단에서는 습윤의 배기가스가 발생되고 후단의 건조기에서는 건 배기가스가 배출된다. 전단의 건조기에서 발생하는 습윤의 배기가스는 배기휀(5)으로 배출시켜 연소실(2)의 하부에 설치된 노즐(20)로 일정하게 공급하여 고온 열분해 처리하고 후단의 건조기에서 발생되는 건 배기가스는 배기휀(6)으로 배출시켜 연소실(2)의 후단에 설치되어 있는 열교환기(7)로 공급하여 외부공기와 재 가열하여 회전패들건조건조기(3)내부로 공급하여 건조효율을 높이고 배기가스 배출량을 최소화하여 환경오염물질의 배출량을 줄이고 폐기물을 건조한다.

상기 건조장치의 회전패들건조기(3)는 내부에 건조기내부를 긁어주는 스크래퍼와 5∼10° 틀어져서 건조하고자하는 물체를 이송, 회전, 파쇄 시켜주는 패들이 설치되고 체인(8)과 체인스프로켓(9)에 연결되어 구동감속모터(10)와 연결되어 작동된다.

상부에 설치되어있는 열교환기(7)는 핀튜브타입의 열교환기를 설치하여 외부에서 공급되는 공기와 건조기에서 순환되는 공기를 가열하여 건조기 내부에 공급한다.

외부공기 공급장치(11)에는 공기량 조절계(12)를 설치하여 에어량을 조절 후 공급한다.

각부위에 설치되어 있는 온도센서(13)는 구동모터(10) 및 건류가스 공급닥트(14)의 댐퍼(15)와 연동되어 구동모터(10)의 회전속도 조절과 건류가스 공급량을 조절하여 건조로 내의 온도를 조정할 수 있다.

건조로(A) 후단에 설치되어 있는 열교환기(16)튜브내에는 냉각수(17)를 공급하여 배기가스 온도를 230∼250℃로 조정하여 배기한다.

도면 중 미설명 부호(100)는 연료탱크를 나타낸 것이다. 이와같이 구성된 본 발명의 전체적인 작동관계를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

폐타이어(99)와 같은 폐기물을 건류기(1)에 투입 후 점화하여 450∼850℃ 사이에서 연소시켜 건류가스를 발생시킨다.

건류가스는 배기닥트(14)로 배기하여 연소실(2)에 공급하고 점화용버너(18)를 점화(ON)하여 일정온도(400∼850℃)로 올린 다음 건류가스(19)를 연소시키면 1,000∼1,300℃온도로 연소된다.

이렇게 발생된 열을 이용하여 연소실(2)의 상부에 설치된 회전패들건조기(3)의 표면을 가열하고 슬러지 및 유기성폐기물을 공급하여 지그재그로 이송, 파쇄, 건조한다.

이때 발생하는 휘발성물질(악취발생물질)의 배가가스는 연소실의(2) 하부에설치되어 있는 노즐(Air nozzle)(20)로 공급해 고온 열분해 처리하고 일부 배기가스는 배기닥트(21)로 배출시켜 알칼리수를 스프레이하는 습식스크라바(22)로 흡착제거한다.

따라서 본 발명은 폐기물을 소각시 발생하는 건류가스를 연소실(2)에서 연소시키고 연소실(2)의 상부와 후단부에 건조기(3)를 설치하여 연소시 발생하는 고온으로 건조기(3)외부를 가열하고 건조기 내부에는 고온의 공기를 공급하여 고속건조가 일어나고. 건조과정에서 발생하는 휘발성의 배기가스는 연소실(2)의 하부에 설치되어 있는 노즐(Air nozzle)(20)로 공급하여 고온열분해 처리하므로 대기오염물질을 최소화하였고 악취방지설비의 규모를 최소화 할 수 있다.

[실시예1]

현재 배출되고 있는 유기성폐기물 중 특히 음식물쓰레기와 슬러지 건조에 여러 가지 건조방법을 사용하고 있으나 일반연료(경유, 벙커C유)를 사용하여 폐기물을 처리할 경우 폐기물처리비에 비하여 건조비용이 과다하여 경제성이 맞지 않았다.

그러나 연료를 대체할 수 있는 폐기물을 소각, 이때 발생하는 건류가스를 연소하여 건조해 본 결과 연료비의 80%이상을 절감하였고. 고온에 의한 설비의 내구성은 다소 떨어지나 건조시간이 매우 빨랐고 배기가스를 기준치 이하로 처리하였다.

[실시예2]

유기성폐기물을 회전패들건조기에 공급하여 건조할 경우 건조기의 내벽에 눌러 붙었다. 떨어지는 현상으로 열효율이 떨어지고 탄화현상이 심하였으나 열효율증대와 탄화현상을 방지하기 위하여 스크레이퍼를 설치하여 건조기의 내벽에 눌러붙은 폐기물을 제거해 주었다.

이로 인하여 건조효율이 매우높았고, 탄화현상을 방지할 수 있었다.

또한 회전롤라와 패들을 설치하고 회전로라는 회전하면서 건조기내부에 부착된 폐기물에 충격을 주고 회전패들은 약 5° ∼30° 각도로 설치되어 이송과 분쇄를 겸한 결과 건조속도가 매우 빨랐으며 균일하게 건조되었다.

전술한 기술내용으로부터 자명하듯이, 본 발명은 폐기물을 소각시 발생하는 건류가스를 연소하며, 이때 발생하는 고온의 직화열을 건조장치의 외부에 직접가열하여 유기성폐기물을 건조하면, 연료비의 80% 이상을 절감할 수 있어, 폐기물건조(처리)에 새로운 대안으로 기대된다.

또한 유기성폐기물 중 재활용이 가능한 물질은 사료, 퇴비, 기타 용도로 재활용할 수 있다.

Claims

폐타이어와 같은 폐기물을 소각시 발생하는 건류가스를 연소하여 발생하는 고온의 직화열이 건조기 외부를 직접 가열 건조하고, 회전패들건조기는 건류가스 연소실내에 설치하여 열효율을 높이고 건조기의 크기를 최소화 하였다.

회전패들건조기는 수평으로 다수개 설치하고 수직 다단으로 설치하여 대용량 건조에 적합한 다단회전패들건조장치이다.

유기성폐기물은 건조기 투입구에 일정량 공급하여 지그재그로 이송 건조하면 휘발성가스와 수증기가 발생한다.

전단의 건조기에서 발생하는 배기가스는 연소실의 하부에 설치되어 있는 닥트로 공급하면 고온열분해되고, 하단부의 건조기에서 발생하는 배기가스는 급기휀과 연결하여 외부공기와 연소실의 상부에 설치된 열교환기에서 100℃이상으로 가열하여 상, 하부 건조기 내부로 공급해 건조효율을 증대시켜주고, 건조시 발생하는 악취물질을 최소화하여 대기오염 방지장치를 최소화한 건조장치와 유기성폐기물의 건조방법.
제1항에 있어서는 연소실 상부에 건조장치를 직접 부착하였으나 본항에 있어서는 연소실에서 발생하는 열원을 별도로 제작된 건조장치의 내부에 공급하고 공급된 고온의 연소열이 건조기 외부를 직접 가열하여 건조하는 건조장치이며, 건조장치의 후단에는 냉각장치를 두고 배기가스를 230℃ ∼ 250℃로 조절하여 분진을 제거하고 알카리수(과산화수소수, 석회석용수)를 분무(스프레이)하여 배기가스에 함유되어있는 황산화물(SO₂)와 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 등 유해물질을 제거하는 설비가 부착된 건조장치와 건조방법.