KR20050102514A - 슬러지 건조시스템 - Google Patents

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KR20050102514A
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이상민
이주희
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주식회사 일산
이주희
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Abstract

본 발명은 슬러지 건조시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동장치에 의해 회전되는 원통형 건조로내에 슬러지를 투입시키고, 상기 건조로 벽체내에 나선형 덕트를 형성하여 이에 고온의 소각로 연소열을 통과시킴과 동시에 내부로 소각로의 열교환기로부터 득한 공기를 노즐로 주입시켜 입체적으로 슬러지를 건조시키도록 하며, 특히 상기 건조로 내부에 파쇄날개를 설치하여 건조 진행과정에서 뭉쳐진 슬러지 덩어리를 파쇄시키도록 함으로써 저비용으로 높은 건조효율을 높일 수 있도록 하는 슬러지 건조시스템에 관한 것이다.
상기 본 발명의 구성은, 원통형 내·외벽체간에 고온의 공기를 공급하는 공간부를 갖고, 상기 공간부내에 고온의 건조공기를 공급하는 다수의 에어공급관 및 상기 각 에어공급관의 공기를 내부로 분사하는 다수개의 에어노즐을 구비하며, 상기 내벽체의 내벽면에 다수개의 슬러지 이송날개를 구비한 건조로본체와, 상기 건조로본체를 회전가능하게 지지 및 회전시키는 구동장치와, 상기 건조로본체의 전·후방에 틈새가 최소화되도록 고정·설치되며, 상기 건조로본체의 벽체 공간부 및 에어공급관의 공기 주입구가 그리는 궤적으로 고온의 공기를 공급하는 에어덕트를 가진 전·후방차폐부와, 상기 전방차폐부에 설치되며 슬러지 투입구 및 슬러지 건조에 사용된 공기를 배출하는 에어배출구와, 상기 후방차폐부에 설치되며 건조된 슬러지를 배출하는 이송컨베이어와, 둘레에 다수개의 날개들이 일정한 간격으로 설치되고 그 회전축 양단이 상기 전·후방차폐부에 회전가능하게 지지되어 외부에 설치되는 구동모터에 의해 회전하면서 점성에 의해 뭉쳐진 슬러지를 파쇄하는 복수개의 파쇄날개로 구성된다.

Description

슬러지 건조시스템{Sludge dry system}
본 발명은 슬러지 건조시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동장치에 의해 회전되는 원통형 건조로내에 슬러지를 투입시키고, 상기 건조로 벽체내에 나선형 덕트를 형성하여 이에 고온의 소각로 연소열을 통과시킴과 동시에 내부로 소각로의 열교환기로부터 득한 공기를 노즐로 주입시켜 입체적으로 슬러지를 건조시키도록 하며, 특히 상기 건조로 내부에 파쇄날개를 설치하여 건조 진행과정에서 뭉쳐진 슬러지 덩어리를 파쇄시키도록 함으로써 저비용으로 높은 건조효율을 높일 수 있도록 하는 슬러지 건조시스템에 관한 것이다.
하폐수 처리과정의 결과물이라고 할 수 있는 슬러지는 수분 함유량이 높은 특성이 있어 소각처리시 수분제거에 많은 비용이 들어가기 때문에 환경오염을 무릅쓰고 매립이나 해양투기로 처리하고 있다.
그러나 환경오염을 방지하기 위한 국제적 관심이 높아지는 추세에 따라 요즘은 심각한 토질오염 및 수질오염을 일으킬 수 있는 슬러지의 매립 또는 해양투기와 같은 행위를 국제적으로 규제하는 단계에 이르고 있다.
이때문에 요즘은 다시 소각처리방법에 관심이 높아지고 있으나, 전술한 바와 같이 소각처리에 따른 수분 제거에 많은 에너지가 소모되는 비경제적인 문제점이 있어 이의 해결이 관건이다.
소각처리전 건조로를 통과하도록하여 함수율을 줄인 다음 이를 소각처리함과 동시에 그 소각열을 다시 건조로의 열원으로 활용하는 구조의 건조로가 선출된 바가 있으나, 계절에 따른 슬러지의 특성변화와 건조온도 및 시간에 따른 다양한 변화들을 갖는 까다로운 슬러지 특성들을 모두 받아들여 건조시킬 수 있는 정도의 건조로는 없었다. 특히 건조과정에서 발생되는 점성으로 인하여 대부분의 건조로가 제기능을 발휘하지 못하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 한 바와 같은 슬러지의 특성 즉, 계절에 따라 건조온도 및 시간에 따라 다양한 성질 변화 특성 특히, 건조과정에서 점진적으로 증가하는 점성 등의 특성들을 포용하면서 원활한 건조기능을 발휘할 수 있도록 함과 더불어 소각로의 연소열을 건조에 활용하도록 하고 또 그 열을 슬러지에 직접 및 간접적으로 공급하여 경제적이면서도 최상의 건조효율을 갖도록하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 구동수단에 의해 회전되는 원통형 건조로본체의 벽체내에 연속된 나선형 덕트를 구성하여 그 덕트로 소각로의 연소열을 공급함으로써 건조로를 가열시키고, 내부에는 소각로의 연소가스의 온도를 줄이기 위한 열교환기에서 가열된 고온의 건조공기를 노즐로 공급하여 건조로본체내의 슬러지를 직·간접적으로 건조시키도록 하여 최상의 건조효율득하도록 하여 달성된다.
또한 건조로의 내부에는 파쇄날이 설치되어 건조가 진행됨에 따른 점성의 증가로 뭉쳐지는 슬러지를 파쇄시키도록 하여 건조효율을 더욱 향상시키도록 함으로써 달성된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 전체 구성 개략도이고, 도 3은 본 발명 슬러지 건조시스템의 에어덕트부 단면도이며, 도 4는 본 발명 슬러지 건조시스템의 에어노즐 다른 실시예도이다.
상기 도면들에 도시된 바와 같이, 건조로(20)는 원통형 건조로본체(21)와, 상기 건조로본체(21)를 회전시키는 구동장치와, 상기 건조로본체(21)의 양측에 설치되며 건조로본체(21)의 회전은 허용하면서 기밀성을 갖도록 고정·설치되는 전·후방차폐부(30a)(30b)와, 상기 전,후방차폐부(30a)(30b)에 지지되어 상기 건조로본체(21) 내부에서 회전하는 파쇄날개(36)로 구성된다. 이 건조로(20)는 슬러지 소각로(10)와 병설되며, 건조로(20)에 사용되는 열원은 소각로(10)의 연소열 또는 배기장치에서 배출되는 연소가스의 온도를 낮추기 위해 공급되어 열교환된 건조공기 또는 냉각된 연소가스을 이용한다. 즉, 건조에 적당한 냉각시열교환기(12)에서의 냉각 공기 또는 피냉각공기의 열을 활용하도록 한 것이다.
상기 건조로본체(21)는 벽체의 내부가 중공인 이중구조로 되어 있으며, 그 중공부에 나선형으로 연속되는 칸막이벽(23)이 설치되어 내·외측벽의 간격을 유지함과 동시에 나선형 덕트(24)를 구성하도록 되어 있으며, 연소열 주입구(25)는 전방부 외측벽면 일측에 형성되어 있고 출구(26)는 후방이나 후방부 내벽에 형성되어 있다. 또한 상기 벽체의 중공부 둘레에 길이방향의 에어공급관(27)이 일정간격 다수개 설치되고, 이 에어공급관(27)의 내측에는 길이방향으로 배열되며 내벽체(22a)를 관통하여 건조로본체(21) 내부로 노출된 다수개의 에어노즐(28)이 설치되며, 상기 각 에어공급관(27)의 주입구(29)는 건조로본체(21) 후방부 외벽체(22b)를 관통하여 형성되어 있다.
또한 건조로본체(21)의 내벽면에는 슬러지 이송을 위한 다수의 이송날개(f)가 이송방향으로 경사진 구조로 설치되어 있으며, 중력에 의한 슬러지의 이동을 유도하기 위해 건조로본체(21) 자체가 약간의 후측방향으로 기울어 경사지게 형성되어 있다.
상기 구동장치는 건조로본체(21)의 둘레 전후부에 링구조로 설치되는 레일(R1)(R2) 및 상기 레일(R1)(R2)의 하부에 레일(R1)(R2)을 지지 및 안내하는 로러(G)가 설치되어 있고, 상기 건조로본체(21)의 또 다른 둘레에 링형 스프로킷(S)이 설치되어 구동모터(M1)와 체인으로 연결되거나, 링기어가 설치되어 구동모터(M1)와 기어로 연결되어 상기 건조로본체(21)가 회전되도록 되어 있다.
한편, 건조로본체(21)의 전후부에는 내부와 외부를 차폐하는 전,후방차폐부(30a)(30b)가 설치되어 있다. 이 전,후방차폐부(30a)(30b)는 건조로본체(21)의 전·후방 외주면에 최대한 기밀성을 유지하도록 설치된다. 특히 전방차폐부(30a)는 연소열 주입구(25)를 덮어 씌우는 구조로 결합되며, 후방차폐부(30b)는 후술될 벽체의 나선형덕트(24)를 통해 유입된 연소열이 건조로 내부로 역이송되도록 통로를 제공하도록 되어 있다.
상기 전방차폐부(30a)의 둘레 내측에는 건조로본체(21)의 회전에 의하여 외벽체(22b)에 형성된 상기 연소열 주입구(25)가 그리는 궤적을 따라 에어덕트(31a)를 공유한다. 이 에어덕트(31a)는 건조로본체(21)의 외벽체(22b)와 접하는 내측이 완전히 개방되어 있고, 에어덕트(31a)를 구성하는 양측 단부가 건조로본체(21)의 외벽체(22b)면과 틈새가 최소화되도록 근접되게 설치되어 에어의 손실이 최소화되도록 되어 있다.
상기 건조로본체(21)의 회전에 의하여 외벽체(22b)의 둘레에 형성된 건조공기 주입구(29)가 그리는 궤적을 따라 에어덕트(31b)가 형성되며, 이 에어덕트(31b)는 건조로본체(21)의 외벽체(22b)와 접하는 내측이 완전히 개방되어 있고, 외벽체(22b)와 접하는 에어덕트(31b)의 양측 단부가 상기 외벽체(22b)면과 틈새가 최소화되도록 근접되게 설치되어 에어의 손실이 최소화되도록 되어 있다. 또 에어노즐을 통해 분사되는 건조공기를 슬러지가 위치한 부분에 집중시키기 위해 에어덕트(31b)의 위치를 제한 할 수 있다. 즉, 건조로본체(21)를 상하로 구분하여 중력에 의해 슬러지가 주로 위치하는 하부에 건조공기를 집중적으로 분사시키기 위해 건조로본체(21)의 하부에만 에어덕트(31b)를 구성할 수 있다. 이는 도 3에서와 같이 에어덕트(31b) 건조로본체(21) 둘레에 전체적으로 형성한 후 양측 중앙부를 칸막이(312)로 차단하여 고온의 건조공기가 하부에만 충만되도록 하여 건조로본체(21)의 회전에 의해 상기 에어덕트(31b)의 영역 내에 있는 에어공급관(27)의 건조공기 주입구(29)로만 고온의 건조공기가 공급되도록 하여 이루어진다. 이와 아울러 상기 에어노즐(28)은 그 분사구(282)가 중앙을 향하도록 되어 중앙부를 향하여 건조공기를 분사하도록 된 것이 일반적이나, 도 4와 같이 측방으로 향하도록 함으로써 벽체에 부착된 슬러지를 분리시키도록 하는 기능을 수행할 수 있도록 할 수도 있다.
이러한 구조에 의해 전·후방차폐부(30a)(30b)는 건조로본체(21)의 회전작동을 허용하면서도 건조로본체(21)와의 기밀성을 유지하도록 되어 있다. 그리고 전방차폐부(30a)의 상부에는 슬러지를 건조로(20) 내로 투입하는 투입구(33)가 설치되어 있으며, 중앙부에는 나선형 덕트(24)를 지나 후술될 후방차폐부(30b)에서 역류되는 연소가스 및 에어공급관(27)을 통해 에어노즐(28)로 공급되는 건조공기가 함께 배출되는 배출구(34)가 설치되어 있다. 또한 후방차폐부(30b)에는 전방차폐부(30a)에서 투입되어 건조된 건조슬러지를 배출하는 이송컨베이어(35)가 설치되어 있고, 한편 이송스크루(35)에는 상기 건조로본체(21) 벽체내의 나선형 덕트(24)로 공급되는 연소가스의 일부를 공급받도록 되어 있으며, 이송컨베이어(35)를 통과한 연소가스는 다시 소각로(10)로 공급되도록 되어 있다. 또한 배출되는 건조슬러지는 소각로(10)로 공급되어 소각되는데, 때에 따라서는 슬러지를 연료화하기 위한 성형기로 공급될 수도 있다.
또한 상기 파쇄날개(36)는 회전축(37)의 양단이 상기 전·후방차폐부(30a)(30b)에 회전가능하게 지지되고, 회전축(37)의 둘레에는 일정한 간격으로 회전날개(38)들이 설치되어 있다. 또 이러한 파쇄날개(36)는 외부에 설치되는 구동모터(M2)에 의해 회전되도록 되어 있다.
이러한 구성의 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
구동장치를 통해 건조로본체(21)를 회전시키고, 고온의 소각로(10) 연소가스즉, 열교환기(12)를 거치거나 또는 거치지않은 연소가스를 전방차폐부(30a)의 주입구(25)로 주입시킨다. 주입된 연소가스는 벽체내의 나선형 덕트(24)를 통해 회전하면서 내벽체(22a)를 가열시킨 후 배출구(34)를 통해 건조로본체(21)의 내부로 유입되어 전방차폐부(30a)의 배출구(34)로 배출되어 집진기로 보내지게 된다. 이와 동시에 소각로(10)의 열교환기(12)를 냉각시키기 위해 공급되어 가열된 건조공기를 에어덕트(31b)내에 위치한 건조공기 주입구(29)로 주입시켜 에어공급관(27)을 통해 에어노즐(28)로 분사시켜 건조로본체(21)의 내부로 공급시킨다. 공급된 건조공기는 전방차폐부(30a)의 배출구(34)로 배출되어 소각로(10) 또는 도면에 도시되지 않은 집진기로 보내지게 된다.
이와 같이 작동하는 건조로(20)에 전방차폐부(30a)에 형성된 슬러지 투입구(33)를 통해 슬러지를 투입하면 슬러지는 회전하는 건조로본체(21)를 따라 회전하다가 자중에 의해 낙하하는 과정을 반복하면서 내벽체(22a)의 내벽면에 설치된 이송날개(f)에 의해 후측으로 천천히 이송되며 이와 더불어 후방으로 기울어진 건조로본체(21)의 설치구조에 의해 자연적으로 조금씩 이송된다. 이와 같이 이송되는 과정에서 연소가스에 의해 가열된 내벽체(22a)의 열에 의해 건조가 이루어짐과 동시에 에어노즐(28)로 공급된 건조공기에 의해 직접적으로 건조된다. 건조가 점차적으로 진행되면서 슬러지는 점성을 갖게 되며, 그 점성에 의해 슬러지는 덩어리로 뭉쳐지게 된다. 슬러지가 덩어리가 지게 되면 외부의 열이 덩어리 내부에 전달되지 않아 건조가 이루어지지 않게 된다. 이러한 슬러지 덩어리는 건조로(20) 내부에 고속 회전되는 복수개의 파쇄날개(36)가 슬러지덩어리를 깨뜨려 분산시켜 줌으로써 건조효율을 상승시킨다. 건조가 완료된 슬러지는 후방차폐부(30b)의 이송컨베이어(35)를 통과하여 소각로(10)로 공급되어 소각처리된다. 소각로(10)로 이송되는 이송컨베이어(35)에서도 고온의 연소가스가 공급되어 슬러지 건조를 시킨후 소각로(10)로 공급된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 구동장치에 의해 회전되는 원통형 건조로내에 슬러지를 투입시키고, 상기 건조로 벽체내에 나선형 덕트를 형성하여 이에 고온의 소각로 연소열을 통과시킴과 동시에 내부로 소각로의 열교환기로부터 득한 공기를 에어노즐로 주입시켜 입체적으로 슬러지를 건조시키므로 양호한 건조효율을 득할 수 있다.
또 상기 건조로 내부에 파쇄날개를 설치하여 건조 진행과정에서 뭉쳐진 슬러지 덩어리를 파쇄시키도록 한 구조에 의해 온도나 계절에 따라 극심한 성질의 변화를 갖는 슬러지를 건조시킬 수 있음은 물론이고, 저비용으로 높은 건조효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 전체 구성 개략도.
도 3은 본 발명 슬러지 건조시스템의 에어덕트부 단면도.
도 4는 본 발명 슬러지 건조시스템의 에어노즐 다른 실시예도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10 - 소각로 12 - 열교환기 20 - 건조로
21 - 건조로본체 22a,22b - 내·외벽체 23 - 칸막이벽
24 - 나선형 덕트 25 - 연소열 주입구 26 - 출구
27 - 에어관공급관 28 - 에어노즐 29 - 주입구
f - 이송날개 R1,R2 - 레일 G - 롤러
S - 스프로킷 M1 - 구동모터 30a,30b - 전·후방차폐부
31a,31b - 에어덕트 33 - 투입구 34 - 배출구
35 - 이송컨베이어 36 - 파쇄날개 37 - 회전축
38 - 회전날개 M2 - 구동모터

Claims (8)

  1. 원통형 내·외벽체간에 고온의 공기를 공급하는 공간부를 갖고, 상기 공간부내에 고온의 건조공기를 공급하는 다수의 에어공급관 및 상기 각 에어공급관의 공기를 내부로 분사하는 다수개의 에어노즐을 구비하며, 상기 내벽체의 내벽면에 다수개의 슬러지 이송날개를 구비한 건조로본체와,
    상기 건조로본체를 회전가능하게 지지 및 회전시키는 구동장치와,
    상기 건조로본체의 전·후방에 틈새가 최소화되도록 고정·설치된 전·후방차폐부와,
    상기 전방차폐부에 설치되며 슬러지 투입구 및 슬러지 건조에 사용된 공기를 배출하는 에어배출구와,
    상기 후방차폐부에 설치되며 건조된 슬러지를 배출하는 이송컨베이어와,
    상기 에어공급관의 공기 주입구가 그리는 궤적으로 기밀을 유지하면서 고정설치되어 고온의 공기를 공급하는 에어덕트와,
    둘레에 다수개의 날개들이 일정한 간격으로 설치되고 그 회전축 양단이 상기 전·후방차폐부에 회전가능하게 지지되어 외부에 설치되는 구동모터에 의해 회전하면서 점성에 의해 뭉쳐진 슬러지를 파쇄하는 복수개의 파쇄날개로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내·외벽체 간의 공간부에 나선형 칸막이벽을 설치하여 고온의 공기가 균일한 분포로 체류하도록 한 나선형 덕트를 구성한 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 건조로본체는 중력에 의한 슬러지의 이동을 유도하기 위해 후측방향으로 소정각도 기울어지게 설치된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 건조로본체를 회전시키는 구동장치는,
    상기 건조로본체의 둘레에 설치된 레일과,
    상기 레일에 대응되는 건조로본체의 하부에 레일지지 및 안내를 위한 롤러와,
    상기 건조로본체의 또 다른 둘레에 링기어 및 이를 회전시키는 구동모터로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에어덕트는 건조로몸체의 하부둘레에만 설치된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어노즐은 그 공기 분사구 방향이 측방향을 향하도록 된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러지를 소각하는 소각로와 함께 설치되어 상기 건조로본체의 나선형 덕트로 공급되는 공기는 고온의 소각로 연소가스를 주입하고, 상기 에어공급관을 통해 에어노즐로 분사되는 공기는 소각로의 배기가스열을 낮추는 열교환기를 지나 가열된 건조공기를 이용하도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 배출컨베이어는 상기 나선형 덕트로 공급되는 소각로연소가스의 일부를 공급하여 배출이송과정에서의 부가적 건조를 유도하고, 배출되는 연소가스는 다시 소각로로 회귀시키도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 건조시스템.
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