KR200264121Y1 - 슬럿지 건조장치 - Google Patents

Abstract

상부 일 측에 슬러지 투입용 호퍼를 갖고 내부 하면에는 길이 방향으로 길게 수 개의 받침편이 낮은 높이로 설치된 원통을 길이 방향으로 뉘여서 형성하는 건조챔버와, 상기 건조챔버의 외면에 대하여 일정 길이 포설된 가열수단과, 상기 건조챔버의 일 측 개구부에서 플랜지 이음으로 부착되는 구동수단과, 상기 구동수단과 착탈식으로 부착되어 상기 건조챔버의 내부에서 받침편들의 상면에 얹혀져 설치되는 무주축 스파이럴 스크류를 구비한 슬러지 건조장치로 구성함을 특징으로 하여,

슬러지 이송속도의 증가, 이송 증의 슬러지 교반작용 원활, 구동력 감소 등의 효과와, 짧은 길이와 작은 직경으로 건조장치를 소형화하면서도 건조 가열수단인 건조챔버 내벽에의 슬러지 접촉율을 높여서 슬러지 건조효율을 현저히 증진시킬 수 있으며, 이송스크류의 장착 구조가 단순화되고 구동수단을 저용량화 할 수 있어서 제작비와 장치비를 대폭 낮출 수 있으며, 작동 구조의 단순화로 고장 부위가 거의 없고, 이송장치인 무주축 스파이럴 스크류의 분리가 간편하여 건조챔버의 청소 및 건조장치 전체의 유지 보수가 용이한 슬러지 건조장치를 제공한다.

Description

슬럿지 건조장치{drying device for sludge}

본 고안은 하수슬러지, 공단폐수슬러지, 축분슬러지 등과 같은 제반 슬러지(sludge)를 건조시키는 건조 장치에 관한 것으로 특히, 무주축 스파이럴 스크류를 이용한 슬러지 건조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 식품공장과 섬유 및 제지공장 등의 각종 산업현장이나 하수처리장, 그리고 축산 농가에서 발생되어 폐수 처리된 폐수와 분뇨 등의 유, 무기성 슬러지는 함수율이 약 75~95% 정도인 다습성 물질이다.

이러한 다습성 슬러지를 그대로 매립할 경우에는 대량으로 발생되는 침출수에 의해 토질 및 지하수 오염은 물론 환경공해를 유발하는 바, 대부분의 슬러지는 일정 함수율 이하로 탈수 또는 건조시킨 후 소각하거나, 재활용, 지중 매립, 해양 투기 등의 방법으로 처리한다.

슬럿지는 함유된 수분을 대략 30~40%이하로 탈수, 건조시키면 연소가 가능하여 에너지 자원으로 재활용 가치가 충분하고, 또한 매립물로서의 기준치에 적합하여 매립처리도 가능하기 때문에 그동안 국내외에서 탈수장치 및 건조장치가 개발되어 왔다.

그러나, 탈수장치에 의하여 슬러지 함수율을 대략 30~40%이하로 형성하기위하여서는 상당한 고가의 설비가 요구되며, 건조장치에 의하여서도 슬러지 함수율을 60%이하로 건조시키기 위하여서는 고가의 장치나 설비비 및 처리비가 요구된다.

상기 함수율이 높은 슬러지를 건조시키는 장치에는, 슬러지를 이송장치로 이송시키면서 열풍에 의하여 직접 건조시키는 방법과, 슬러지를 히터나 스팀등에 의하여 가열된 원통의 내부 또는 외면의 전열면에 접촉시키면서 건조시키는 간접 건조방법이 있다.

그러나, 상기 직, 간접 건조방법에 사용되는 것으로 지금까지 제공되어 있는 건조장치들은 함수율이 높은 슬러지의 점성 때문에 건조기 벽면이나 이송장치에 슬러지가 부착되고 이송속도가 느려서 건조 효율도 매우 낮은 등의 운전상의 문제점이 많았으며, 이송장치의 구조가 복잡하고 기계구동부가 많기 때문에 고장의 빈도가 높으며, 기기의 수명이 짧아 유지보수의 어려움도 있었다.

특히 지금까지 제공된 기존의 건조장치들 중에서 슬러지 이송수단으로 스크류를 사용하는 방식에서는 대부분, 중앙의 굵은 직경의 주축 둘레에 나선형 날개를 갖는 주축형 스크류를 사용하고 있다.

상기와 같이 슬러지 이송장치를 주축형 스크류를 사용하면은, 이송 중에 점성이 높은 슬러지의 특성으로 주축과 스크류 날개에 쉽게 들러 붙으며, 굵은 직경의 주축에 의하여 교반작용이 어렵기 때문에 이송에 장애가 발생하여 구동부의 부하가 높아지며 속도가 느려지는 단점이 있었고,

직접 건조식에서는 이송되는 슬러지들이 열원에의 접촉이 고르지 못하게 되어 건조효율이 매우 낮으며,

간접 건조식에서는 열전달면에 슬러지가 부착되어 열전달율을 저하시킴으로서 가해진 열량에 비해 건조효율이 낮아지는 문제점이 있는 바, 이를 해결하기 위하여 주축 스크류나 열전달면에 달라 붙은 슬러지를 수시로 청소하여야 되는 등의 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 건조장치 단점들과 문제점들을 해결하고자 제공되는 것으로서, 구조가 간단하고 분해조립이 용이하며, 설치공간이 적은 소형이면서도, 슬러지 교반작용이 우수하면서 구동력을 최소화할 수 있고, 높은 건조효율에 의하여 슬러지의 함수율을 대폭 낮출 수 있으며, 경제성이 높은 슬러지 건조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 본 고안에 의한 일 실시예의 건조장치 평면 구성도

도2는 상기 일 실시예의 건조장치 내부를 보인 종단면도

도3은 도2 중에서 건조챔버 선단부의 확대단면도

도4는 도2 중에서 슬러지 투입구 부분의 확대단면도

도5는 도3의 A-A 선 단면도

도6은 본 고안의 구성중 이송수단의 다른 실시예도

도7은 본 고안의 다른 실시예 건조장치의 구성 단면도

도8은 본 고안의 다른 실시예 건조장치의 일 부분 확대단면도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명)

10:건조챔버 11:받침대 12:슬러지 투입용 호퍼

13:받침편 14:가열수조의 퇴수구 15:가스 차단판

16:가스배출구 20:가열수조 21:가열수조의 스팀유입구

22:가열수조의 스팀배출구 25:보온재

30:무주축 스파이럴 스크류

31:무주축 스파이럴 스크류고정디스크

32:무주축 스파이럴 스크류의 고정대 35:교반핀

40:구동모터 41:구동축 42:구동디스크

50:수 줄의 가열수관 51:수관지지판 52:회전축

53:베어링 54:가열수관지지대

55:가열수관의 스팀 유입구 56:가열 수관의 스팀 배출구

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,

상부 일 측에 슬러지 투입용 호퍼를 갖고 내부 하면에는 길이 방향으로 길게 수 개의 받침편이 낮은 높이로 설치된 원통을 길이 방향으로 뉘여서 형성하는 건조챔버와, 상기 건조챔버의 외면에 대하여 일정 길이 포설된 가열수단과,

상기 건조챔버의 일 측 개구부에서 플랜지 이음으로 부착되는 구동수단과,

상기 구동수단과 착탈식으로 부착되어 상기 건조챔버의 내부에서 받침편들의 상면에 얹혀져 설치되는 무주축 스파이럴 스크류를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 일 실시예의 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 고안에 의한 일 실시예의 건조장치 평면 구성도이고,

도2는 상기 일 실시예의 건조장치 내부를 보인 종단면도이며,

도3은 도2중에서 건조챔버 선단부의 확대단면도이고,

도4는 도2중에서 슬러지 투입구 부분의 확대 단면도이며,

도5는 도1의 A-A 선 단면도이다.

상기 일 실시예 건조장치는, 길이 방향으로 누운 원통형 건조챔버(10)와, 상기 건조챔버(10)의 외면에 일체로 설치되는 가열수조(20)와, 상기 건조챔버(10)의 내부에 설치되는 무주축 스파이럴 스크류(30)와, 무주축 스파이럴 스크류(30)를 회전시키는 구동모터(40)로 구성된다.

상기 건조챔버(10)는 일정 길이의 원통을 하단면에서 수 개의 받침대(11)들로 지지하고, 상부 일 측에는 슬러지 투입용 호퍼(12)가 설치되고, 내부 하면에는 길이 방향으로 길고 낮은 높이로 된 수 개의 받침편(13)들이 일정 간격을 갖고 부착되어 있다.

상기 건조챔버(10)의 외면 둘레에는 상기 슬러지 호퍼(12)의 전방측에서부터 선단 일 측까지 일정 폭의 가열수조(20)가 일체로 형성되고, 가열수조(20)의 외면에는 보온재(25)가 포설되어 있다.

상기 건조챔버(10)의 일 측 개구부에는 플랜지 이음으로 부착되는 구동모터 (40)가 부착되고, 상기 구동모터(40)의 구동축(41)은 건조챔버(10)의 내부로 인입된 상태에서 구동디스크(42)가 일체로 부착되어 있다.

상기 건조챔버(10)의 내부에는 슬러지 이송용으로, 건조챔버(10)의 내부 직경보다 작은 직경의 무주축 스파이럴 스크류(30)가 전 길이에 대응하여 설치된다.

상기 무주축 스파이럴 스크류(30)는 상기 구동축의 구동디스크(42)와 고정디스크(31)에 의하여 착탈식으로 연결되어 회전 구동되며, 스크류 날개의 하단 일부는 건조챔버(10)의 내부에서 받침편(13)들의 상면에 얹혀져 설치된다.

한편 건조챔버(10)의 원통 선단은 슬러지 배출구로 형성되어, 상부 전면단에 일정 폭의 가스 차단판(15)이 부착되고, 상부단에는 가스배출구(16)가 설치된다.

미설명 부호 14는 가열수조의 퇴수구들이며, 부호 21, 22는 가열수조의 스팀유입구 및 스팀배출구이며, 부호 32는 무주축 스파이럴 스크류(30)와 고정디스크 (31)를 고정하는 고정대이다.

상기와 같은 본 고안의 일 실시예 슬러지 건조 장치에 의한 슬러지 건조작동은 다음과 같이 실시된다.

건조챔버(10)의 외면 둘레에 설치된 가열수조(20)를 스팀유입구(21) 및 스팀배출구(22)를 통하여 스팀가열장치(미 도시)와 스팀 순환회로로 배관하여 소정치의 고온 스팀을 공급시키면서, 구동모터(40)를 가동하여 무주축 스파이럴 스크류(30)를 전진방향으로 회전시켜 슬러지 건조작동준비를 한다.

가열수조(20)에 공급되는 소정치의 고온 스팀에 의하여 건조챔버(10)의 원통이 일정 온도로 가열되면은, 건조챔버(10)의 후단에서 슬러지 투입구(12)로 적정량의 슬러지를 연속적으로 투입한다.

슬러지 투입구(12)에 의하여 건조챔버(10)의 후단 내부로 연속적으로 투입되는 슬러지는 전진방향으로 회전하는 무주축 스파이럴 스크류(30)에 의하여 건조챔버(10)의 선단측으로 이송되는 바, 선단측으로 이송되는 슬러지는 건조챔버(10)의 가열된 내벽에의 접속과 건조챔버(10)의 내부 온도에 의하여 점차적으로 건조된다.

슬러지가 건조되는 과정에서 생성되는 가스는 대부분 상승되므로, 상승되는 가스들은 건조챔버(10)의 선단부 전면단 상단에 설치된 가스 차단판(15)에 의하여 건조챔버(10)의 내부 상방에 포집되고, 이 포집된 가스들은 가스배출구(16)에 의하여 외부로 배출하여서 별도의 가스 처리장치에 의하여 처리된다.

상기와 같은 본 고안의 일 실시예 건조장치의 건조작동에 의하면, 투입구 (12)로 통하여 건조챔버(10)의 후단 내부로 투입되는 슬러지들은 무주축 스파이럴 스크류(30)에 의하여 선단측으로 이송되는 과정에서, 무주축 스파이럴 스크류(30)의 날개에 의하여 선단측으로 밀려지면서 이송됨으로, 건조챔버(10)의 후단측에 투입되는 초기의 슬러지들은 함수율이 높고 점성이 높은 상태이므로, 전진방향으로 쉽게 밀려지지 않는 특성이 있어서 회전되는 무주축 스파이럴 스크류(30)의 날개에 의하여 강제적으로 뒤집어지는 슬러지 교반작용이 함께 일어난다.

이러한 무주축 스파이럴 스크류(30)에 의한 슬러지 교반작용은, 스크류 적용건조챔버의 대부분이 길게 형성되는 스크류 적용 건조챔버의 특성상, 건조챔버의 일 측단에서 긴 회전주측에 회전 구동력을 전달하기위하여 주축을 굵은 직경으로 형성하여야되는 일반적인 주축형 스크류와는 다르게, 스크류의 중앙부분이 원통통로가 형성되어 있는 관계로 발생되는 특징이다.

즉, 일반적인 주축형 스크류는 슬러지 이송장치에 사용할 경우에 직경이 굵은 주축을 제외한 좁은 폭의 스크류의 날개부 사이의 공간에서만 밀려서 전진 이동되어야함으로, 점성이 높은 슬러지는 주축에 간섭되어 뒤집어지거나 교반작용이 일어날 수 없고, 주축을 감아 돌아 밀려 올라가면서 전진하게되는 바, 이 과정에서 점성이 높은 슬러지는 주축과 스크류 날개에 쉽게 접착되고, 이로 인하여 주축형 스크류는 회전 구동에 높은 구동력을 필요로 하는 것임에 반하여,

본 고안의 이송스크류는 주축이 없는 무주축 스파이럴 스크류(30)를 사용함으로서, 건조챔버(10)의 하단부에 위치하는 스크류의 하단 날개부에 의하여 밀려져 전진 이동력을 받는 슬러지는 상방으로 밀려 올라가면, 스크류의 날개 중앙부에 형성된 빈 공간의 원통통로부분으로 밀려지면서 교반되는 작용이 일어나고, 따라서 스크류의 날개부나 주축에 의한 저항이 없으므로서 점성이 높은 슬러지라도 부착율이 매우 적고, 연속적인 교반작용과 함께 전진방향으로 원활하게 밀려지면서 이송되는 특징을 갖는다.

상기한 일 실시예 슬러지 건조장치는 건조챔버의 내부에서 무주축 스파이럴 스크류에 의하여 이송되는 슬러지의 건조수단으로 건조챔버의 외벽 둘레에 가열수조를 포설하여 구성하고 있으나, 건조효율을 높이기 위하여 2차 가열수단을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

이 2차 가열수단을 갖는 다른 실시예의 슬러지 건조장치의 구성은,

상술한 본 고안의 일 실시예 슬러지 건조장치를 그대로 원용하면서, 건조챔버의 내부에는 무주축 스파이럴 스크류 중앙부에 형성된 원통 공간부에 파이프형의 2차 가열수단을 배설하여, 상기 2차 가열수단의 후단 측은 상기 무주축 스파이럴 스크류의 고정대 내측과 회전 자유롭게 지지시키고 선단측은 건조챔버의 외측에서 가열관 지지대로 지지하며, 상기 2차 가열수단의 가열회로는 상기 건조챔버의 외면에 포설된 가열수단과 일체로 연결시키는 구성을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도7에는 상기 2차 가열수단을 갖는 다른 실시예의 슬러지 건조장치가 도시되어 있다.

이 2차 가열수단을 갖는 다른 실시예의 슬러지 건조장치의 구성은,

일 실시예의 슬러지 건조장치 구성을 그대로 원용하면서 추가적으로,

건조챔버(10)의 내부에서 무주축 스파이럴 스크류(30)의 중앙부에 형성된 원통 공간부에 수 줄의 가열수관(50)을 배설하되, 상기 가열수관(50)의 후단 측은 수관지지판(51)에 고정하고, 이 수관지지판(51)은 후단에 피봇형으로 회전축(52)을 부착하여 상기 상기 무주축 스파이럴 스크류의 고정대(31) 중앙에 베어링(53)로 회전 자유롭게 축설하며, 상기 가열수관(50)의 선단측은 건조챔버(10)의 선단에서 전방측으로 간격을 두고 가열수관지지대(54)으로 고정지지하며, 상기 가열수관(50)의스팀 유입구(55)와 배출구(56)는 각각 상기 건조챔버(10)의 외면에 포설된 가열수조(20)의 스팀 순환회로와 연결시킨 구성이다.

이와 같은 2차 가열수단을 갖는 다른 실시예의 슬러지 건조장치에 의하면,

무주축 스파이럴 스크류(30)의 중앙부에 형성된 원통 공간부에 배치된 수 줄의 가열수관(50)은 선단부가 건조챔버(10)의 전방 외측에서 가열수관지지대(54)로 고정되어 있고, 후단부는 수관지지판(51)에 고정된 상태에서 이 수관지지판(51)이 후단에 부착된 피봇형의 회전축(52)에 의하여 상기 상기 무주축 스파이럴 스크류의 고정대(31) 중앙에 베어링(53)로 회전 자유롭게 축설되어 있으므로, 건조작동시에 무주축 스파이럴 스크류(30)가 회전하여도 가열수관(50)은 무주축 스파이럴 스크류 (30)의 중앙부에 형성된 원통 공간부에서 고정상태로 지지된다.

따라서 상기 2차 가열수단을 갖는 다른 실시예의 슬러지 건조장치는 전술한 건조챔버의 외벽에 가열수조(20)를 갖는 일 실시예의 슬러지 건조장치의 구성에 의한 건조작용과 동일한 작용이 일어나면서, 추가적으로 설치된 수 줄의 가열수관 (50)에 의하여 건조챔버(10)의 중앙부에서 건조챔버 내부의 공기를 가열함과 동시에 슬러지의 상부측을 가열하게되어 건조가열작용을 한츨 가속시킬 수 있는 특징을 갖게되고, 이에 따라 고속 건조장치나 대용량의 건조장치를 매우 간단하게 구성할 수 있는 장점을 갖는다.

이와 같은 본 고안을 실시함에 있어서 상술한 일 실시예의 구성들은 본 고안을 실시하는 바람직한 일 실시예로 제시된 것이지 반드시 이에 국한하는 것은 아니다.

예를 들어 본 고안의 구성중 건조챔버를 가열하는 가열수단은, 일 실시예와 같이 원통 외면 둘레에 설치된 가열수조(20)에 스팀보일러에 의한 고온의 스팀을공급 순환시켜 가열하는 방법 외에도 온수나 열매체를 순환시켜 가열할 수도 있는 것이며, 또한 가열수조 외에도 전기히터를 사용할 수도 있는 것이다.

또한 무주축 스파이럴 스크류에는 이송효과나 교반작용의 증진을 위하여 도6과 같이 날개부의 양측면에 임의 수량의 교반핀(35)을 부가적으로 설치하여 실시할 수도 있는 것이다.

또한 2차 가열수단은 예시된 수 줄의 가열수관 외에도 파이프형의 전기히터관이나 열매체관으로 대체하여 실시할 수도 있는 것이며, 2차 가열수단의 선부 지지구조는 건조챔버의 전방 외측에서 지지하는 수단 외에도 건조챔버의 선단부 전면단 중앙측에 직접적으로 지지시켜 구성할 수도 있는 것이다.

상기와 같이 본 고안은 하수슬러지, 공단폐수슬러지, 축분슬러지 등과 같은 제반 슬러지(sludge)를 건조시키는 건조 장치에 있어서, 슬러지의 이송수단으로 무주축 스파이럴 스크류를 이용함으로써,

이송수단을 주축형 스크류를 사용하는 구성과 비교할 때, 함수율이 높은 슬러지의 점성 때문에 이송장치에 슬러지가 부착되는 현상을 현저히 감소시킬 수 있으며, 동일한 규격의 건조챔버에서 슬러지 이송속도의 증가, 이송 증의 슬러지 교반작용 원활, 구동력 감소 등의 증진된 효과를 얻을 수 있고, 이로 인하여 건조장치의 주 구조인 건조챔버를 짧은 길이와 작은 직경으로 소형화하면서도 슬러지 이송 중에 충분히 슬러지가 교반되면서 건조 가열수단인 건조챔버 내벽에의 접촉율을 높여서 슬러지 건조효율을 현저히 증진시킬 수 있으며,

건조장치의 구성에서 스크류의 장착 구조가 단순화되고 구동수단을 저용량화 할 수 있어서 제작비와 장치비를 대폭 낮출 수 있으며,

소형이면서도 고속 건조장치와 고용량 건조장치로의 구성이 용이하며,

작동 구조의 단순화로 고장 부위가 거의 없어 건조작동의 운전상 하자가 없으며, 이송장치인 무주축 스파이럴 스크류의 분리가 간편하여 건조챔버의 청소 및 건조장치 전체의 유지 보수가 용이한 장점을 갖는다.

상기와 같은 본 고안의 효과들은 궁극적으로 슬러지 발생업체나 슬러지 처리업체에서 슬러지 건조장치를 설치하기 위하여 고려되었던 설치면적이나 설치비, 처리비, 유지비 등에서 유리한 조건을 제공하여 슬러지 건조장치의 설치를 보편화시킬 수 있고, 더 나아가 슬러지의 함수율을 소각연료로 사용할 수 있을 정도 이하로 또는 사용매립기준에 적합하게 매우 용이하게 건조시킬 수 있으므로서 높은 함수율의 슬러지 매립에 의한 공해를 미연에 방지하고, 슬러지의 재활용을 적극적으로 유도할 수 있는 장점을 갖는 것이다.

Claims (4)

1. 상부 일 측에 슬러지 투입용 호퍼를 갖고 내부 하면에는 길이 방향으로 길게 수 개의 받침편이 낮은 높이로 설치된 원통을 길이 방향으로 뉘여서 형성하는 건조챔버와,

   상기 건조챔버의 외면에 대하여 일정 길이 포설된 가열수단과,

   상기 건조챔버의 일 측 개구부에서 플랜지 이음으로 부착되는 구동수단과,

   상기 구동수단과 착탈식으로 부착되어 상기 건조챔버의 내부에서 받침편들의 상면에 얹혀져 설치되는 무주축 스파이럴 스크류를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
2. 제1항에 있어서 상기 건조챔버의 선단에는 상부 전면단에 건조챔버의 내부 상부로 상승되는 가스를 포집하여 가스 배출구로 배출할 수 있는 가스 차단판을 설치함을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
3. 제1항에 있어서 상기 무주축 스파이럴 스크류의 날개부 양측면에는 슬러지 이송과 교반을 위한 임의 수량의 교반핀을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
4. 제1항에 있어서 건조챔버 내부의 무주축 스파이럴 스크류 중앙부에 형성된원통 공간부에는, 후단 측은 상기 무주축 스파이럴 스크류의 고정대 내측과 회전 자유롭게 지지되고 선단측은 건조챔버의 전방 외측 또는 건조챔버의 전면단 중앙측에 가열관지지대로 지지되며, 가열회로는 상기 건조챔버의 외면에 포설된 가열수단과 일체로 연결시켜 구성되는 파이프형의 2차 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.