KR20060091852A

KR20060091852A - 슬러지의 건조 장치

Info

Publication number: KR20060091852A
Application number: KR1020050012573A
Authority: KR
Inventors: 조선덕
Original assignee: 조선덕
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2006-08-22
Also published as: KR100630324B1

Abstract

본 발명은 슬러지의 건조 장치에 관한 것으로서, 그 목적은 이송스크루의 서로 이웃하는 날개 사이에 복수의 혼합날개를 마련하여 이송스크루에 의해 단순히 이송되는 슬러지를 뒤집어 주어 슬러지의 뭉침을 방지하여 보다 효과적인 건조가 이루어지며, 건조드럼의 상부에 형성되는 증기배출구멍을 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 마련하여 액상 슬러지의 건조시 발생되는 흡입상태가 균일하게 이뤄지도록 한 것이다.

본 발명은 건조드럼의 외측하부에 히터가 마련되고 건조드럼 내에 이송스크루가 설치되어 구동모터에 의해 구동되게 마련되는 건조기; 이 건조기의 건조드럼에 슬러지를 공급할 수 있도록 설치된 슬러지공급기; 상기 건조드럼 내부에서 발생되는 증기를 포집하여 배출하는 증기배출기; 이 증기배출기에 의해 배출되는 증기를 냉각시켜 공기를 배출하고 수분은 모으는 증기냉각기를 포함하는 슬러지의 건조 장치에 있어서, 상기 건조기에는 회전축에 일정한 피치로 이송스크루날개가 설치되고 이 이송스크루날개의 서로 이웃하는 이송스크루날개 사이에 슬러지를 뒤집어 주어 보다 효과적인 건조가 이루어지도록 복수의 혼합날개가 마련되며, 상기 건조드럼의 상부에는 그 내부에서 발생되는 증기의 흡입상태가 균일하게 이뤄지도록 슬러지 투입구측은 배출구 측보다 크게 형성됨과 아울러 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 증기배출구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.

슬러지, 건조, 이송스크루, 증기배출, 증기냉각

Description

슬러지의 건조 장치{equipment for drying of sludge}

도 1은 본 발명에 따른 슬러지의 건조 장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 건조로를 발췌하여 단면도,

도 3은 도 2에서 건조로의 상세 단면도,

도 4는 본 발명의 건조실 드럼만을 발췌하여 나타낸 평면도,

도 5는 도 2의 A-A선에 대한 단면도,

도 6은 본 발명의 증기냉각기를 나타낸 상세도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 슬러지공급기 20: 건조기 21: 건조드럼

22: 히터 23: 간격유지부재 24: 증기배출구멍

26: 이송스크루 26a: 회전축 26b: 스크루날개

26c: 혼합날개 27: 제1모터 28: 슬러지배출구

30: 증기배출기 31: 증기닥트 33: 파이프

34: 제2모터 35: 송풍기 40: 증기냉각기

41: 직립닥트 42: 냉각삿갓 43: 분사노즐

44: 냉수탱크 46: 고압펌프 47: 안내부재

48: 집수탱크 49: 양수펌프

본 발명은 폐콘크리트나 각종 건축폐기물로부터 발생되는 슬러지의 건조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재생골재생산 및 환경업체에서의 각종 침사라든가 탁수처리시 발생되는 슬러지를 건조처리하면서 대기 중에 열과 증기방출을 억제하고 발생된 증기를 재활용수로 활용할 수 있는 재생골재용 슬러지의 건조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 사용되고 있는 각종 슬러지처리장치는 필터프레스나 벨트프레스 등이 사용되고 있으나, 이러한 장치들은 시설이 크고 그 크기에 비해 처리되는 슬러지의 처리량이 소량이어서 경제적이지 못하였고, 이렇게 탈수 처리되어지는 슬러지케이크의 수분함량이 많아 재활용하지 못하고 슬러지케이크를 폐토사와 함께 매립골재에 혼합하여 매립처리하고 있는 실정이다.

이러한 쓰레기 등을 매립하는 매립지는 날이 갈수록 포화상태여서 매립토의 선별수거 반입이라든가 매립토사 별로 처리방법 및 운송처리가 각기 이뤄져야 하므로 처리비용이 과다하게 소요되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 기존에도 매립물의 재활용을 위한 수많은 방법과 장치들이 제안되어 있는데, 이들 중 대한민국 공개특허공보 공개번호 제2004-0012415호에는 건설오니를 탈수 처리하여 얻어진 탈수케이크와 시멘트를 원료로 하고, 상기 시멘트의 배합 량을 원료전체의 5중량% 이상 20중량% 미만으로 하여 이것들을 물과 함께 혼합하고, 이러한 혼합물을 일정기간 양생한 후에 건조하며, 이후에 분급하여 소정 입도 이하의 재생사(再生砂)로 하여 회수하는 것이었다.

그러나 상기의 건설오니의 리사이클링방법에 있어서는 탈수케이크와 시멘트를 원료로 하고 이를 양생시킨 후 분쇄하여 재생사로 회수하기 위한 재활용방법이 너무 복잡함은 물론 번거로워 실용적이지 못하다는 문제점이 있었다.

또한 기존의 모든 스크루타입으로 슬러지를 이송하는 방식은 단순히 스크루날개에 의해 스크루의 중심선방향으로 이송시키는 것이므로 슬러지의 뭉침이 발생될 수 있고, 이로 인해 제대로의 건조가 어려움은 물론 건조효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 개발한 것으로서, 건조드럼에서 슬러지를 히터로 가열 건조하여 수분함량이 5%미만의 건조슬러지로 처리함으로써 매립 처리하는 것이 아닌 슬러지 자체를 재활용할 수 있으며, 특히 순수토사의 슬러지는 그 사용처가 다양하고 폐 콘크리트의 재생골재생산 시에 발생되는 시멘트페이스트인 미립자 슬러지는 시멘트제품 및 각종 콘크리트제품에 재활용할 수 있도록 한 재생골재용 슬러지의 건조 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이송스크루의 서로 이웃하는 날개 사이에 복수의 혼 합날개를 마련하여 이송스크루에 의해 단순히 이송되는 슬러지를 뒤집어 주어 슬러지의 뭉침을 방지하여 보다 효과적인 건조가 이루어지며, 건조드럼의 상부에 형성되는 증기배출구멍을 슬러지 투입구측은 배출구측보다 크게 형성됨과 아울러 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 마련하여 액상 슬러지의 건조시 발생되는 흡입상태가 균일하게 이뤄지도록 한 재생골재용 슬러지의 건조 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 건조드럼 내의 슬러지로부터 발생된 증기를 다단의 냉각삿갓에서 정체시키면서 냉각삿갓에 냉각수를 무화 상태로 분사시켜 증기중의 수분이 결로현상에 의해 하부의 집수탱크로 모아지고 냉각수에 의해 열을 빼앗긴 공기만이 연도를 통해 대기 중으로 배출할 수 있도록 한 재생골재용 슬러지의 건조 장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적달성을 위한 본 발명은, 건조드럼의 외측하부에 히터가 마련되고 건조드럼 내에 이송스크루가 설치되어 구동모터에 의해 구동되게 마련되는 건조기; 이 건조기의 건조드럼에 슬러지를 공급할 수 있도록 설치된 슬러지공급기; 상기 건조드럼 내부에서 발생되는 증기를 포집하여 배출하는 증기배출기; 이 증기배출기에 의해 배출되는 증기를 냉각시켜 공기를 배출하고 수분은 모으는 증기냉각기를 포함하는 슬러지 건조장치에 있어서, 상기 건조기에는 회전축에 일정한 피치로 이송스크루날개가 설치되고 이 이송스크루날개의 서로 이웃하는 이송스크루날개 사이에 슬러지를 뒤집어 주어 보다 효과적인 건조가 이루어지도록 복수의 혼 합날개가 마련되며, 상기 건조드럼의 상부에는 그 내부에서 발생되는 증기의 흡입상태가 균일하게 이뤄지도록 슬러지 투입구측은 배출구 측보다 크게 형성됨과 아울러 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 증기배출구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 증기냉각기는 건조드럼 내의 슬러지로부터 발생된 증기를 정체시키고 분무상태로 분사되는 냉각수에 의해 증기중의 수분을 응집시키기 위한 다단의 냉각삿갓이 마련됨을 특징으로 한다.

상기 증기냉각기의 냉각삿갓 하부에는 배출구에서 배출되는 증기가 냉각삿갓의 중앙으로 유도하기 위한 안내부재를 마련함이 바람직하다.

상기 건조드럼과 히터 사이에는 열팽창에 의해 건조드럼이 변형됨을 수용하도록 간격유지를 하면서 각각의 히터 이외의 다른 열을 차단하는 간격유지부재가 마련됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지의 건조 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 슬러지의 건조 장치를 설명하기 위해 나타낸 도면들이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 슬러지 건조 장치는 슬러지를 일시적으로 저장할 수 있는 슬러지공급기(10)와, 이 슬러지공급기(10)로부터 슬러지를 공급받아 건조하여 배출할 수 있는 건조기(20)와, 이 건조기(20)에서 발생되는 증기를 모아 배출하기 위한 증기배출기(30) 및 이 증기배출기(30)를 통해 공급받는 증기를 응결시켜 수분으로 모아 회수하기 위한 증기냉각기(40)로 구성된다.

상기 슬러지공급기(10)는 슬러지를 건조드럼(21)으로 공급할 수 있도록 연결된 것으로서, 저장탱크(11)의 내부에는 내부의 슬러지가 액상 또는 겔 상태의 오,폐수 이므로 굳어버림을 방지하도록 하는 교반스크루(12)가 회전 가능하게 설치되고 이 교반스크루(12)의 상단에는 교반모터(13)의 출력축과 연결되어 있으며, 그 하부에는 슬러지를 압송하는 슬러지펌프(14)가 설치되고 이 슬러지펌프(14)에서 건조드럼(21)사이에 연결된 파이프(15)에는 슬러지펌프(14)로부터 압송되는 슬러지를 건조드럼(21)으로 공급되는 양을 조절하기 위한 밸브(16)가 구비되어 있다.

상기 건조기(20)는 프레임(202)위에 내화벽돌(204)이 조적되되 이 내화벽돌(23) 위에 원통형의 건조드럼(21)을 설치하며 이 건조드럼(21)의 외측하부에 히터(22)를 설치한다. 상기 건조드럼(21)과 히터(22) 사이에는 상기 히터(22)로부터 발생되는 열에 의해 건조드럼(21)이 열팽창변형을 수용하도록 간격유지부재(23)가 설치되어 있다. 이 간격유지부재(23)는 간격유지를 유지하면서 각각의 히터(22) 이외의 다른 열을 차단하기 위한 것이다.

또한 상기 건조드럼(21)의 상부에는 그 내부에서 발생되는 증기의 흡입상태가 균일하게 이뤄지도록 슬러지 투입구측은 배출구 측보다 크게 형성됨과 아울러 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 증기배출구멍(24)이 형성되어 있으며, 이 증기배출구멍(24)이 형성된 부위에는 건조드럼(21)의 선단부분, 중간부분 및 끝단부분에 대한 온도를 체크할 수 있도록 3개의 온도감지센서(25)가 마련되어 있다.

상기 건조드럼(21)에는 그 내부에 중심선방향으로 이송스크루(26)가 회전 가능하게 설치되어 있고 이 이송스크루(26)는 감속기어를 갖는 제1모터(27)의 출력회 전축과 연결되어 구동된다. 상기 이송스크루(26)는 회전축(26a)에 스크루날개(26b)가 일정한 피치를 갖고 형성되고 이 스크루날개(26b)의 서로 이웃하는 스크루날개(26b) 사이에 복수의 혼합날개(26c)가 형성되어 있다. 이 혼합날개(26c)는 이송스크루가 회전됨에 따라 이송되는 슬러지를 뒤집어 주어 슬러지가 뭉침을 방지하면서 보다 효과적으로 건조할 수 있도록 한다. 상기 건조드럼(21)의 끝단에는 건조드럼(21)을 통과하면서 건조된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구(28)가 형성되어 있다.

상기 증기배출기(30)는 건조드럼(21)상부의 증기배출구멍(24)을 하나로 모으는 공간인 증기닥트(31)가 형성되어 있고 이 증기닥트(31)의 외면 및 건조드럼(21)의 상측외면이 단열재(32)로 도포되어 있으며, 상기 증기닥트(31)에 모아진 증기를 증기냉각기(40)의 직립닥트(41)로 배출하기 위한 파이프(33)가 연결되어 있고 이 파이프(33)에는 제2모터(34)에 의해 구동되는 송풍기(35)가 설치되어 있다.

상기 증기냉각기(40)는 증기배출기(30)에 의해 공급되는 증기를 안내하는 직립닥트(41)가 설치되어 있고, 이 직립닥트(41)의 상부에는 건조드럼(21) 내의 이송스크루(26)에 의해 뒤집으면서 교반함과 아울러 이송되는 슬러지로부터 발생된 증기를 정체시키는 다단의 냉각삿갓(42)이 마련되어 있다. 이 냉각삿갓(42)의 삿갓부분마다 양쪽의 직립닥트(41)에는 냉각수가 고압으로 분무되는 분사노즐(43)이 마련되어 있는데, 이 분사노즐(43)들은 냉각수가 담겨져 있는 냉수탱크(44)로부터 배관(45)을 통해 연결되어 있고, 이 배관(45)에는 냉수탱크(44) 내부의 냉각수를 품어 올릴 수 있는 고압펌프(46)가 마련되어 있다. 상기 증기냉각기(40)의 냉각삿갓(42) 하부에는 증기배출기(30)의 파이프(33)끝단에서 배출되는 증기가 냉각삿갓(42)의 중앙으로 유도하기 위한 안내부재(47)가 마련된다.

또한 상기 직립닥트(41)의 하부에는 상부의 냉각삿갓(42)에 분사되어진 냉각수와, 상기 냉각삿갓(42)에 의해 증기중의 미립자 수분이 응결되어 물방울로 낙하되는 것을 받을 수 있는 집수탱크(48)가 마련되어 있고 이 집수탱크(48)에는 그 내부의 물을 품어 재활용수로 활용하기 위한 양수펌프(49)가 마련되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 작동과정을 설명하고자 한다.

먼저, 건조기(20)의 히터(22)에 전원을 인가하여 건조드럼(21)을 예열시킨 후, 건조기(20)의 제1모터(27) 및 증기배출기(30)의 제2모터(34)를 가동시키는 상태에서 슬러지공급기(10)의 슬러지펌프(14)를 가동시키면 밸브(16)가 개방되면서 저장탱크(11)내의 액상이나 겔 상태의 슬러지가 건조드럼(21)으로 공급되게 된다.

이때, 저장탱크(11)상단의 교반모터(13) 또한 구동되어 이와 연결된 교반스크루(12)가 저속 회전됨으로써 저장탱크(11)의 슬러지가 침전되어 응고됨을 방지하고, 밸브(16)의 개방정도는 건조드럼(21)의 내부온도 및 이상 유무상태에 따라 조정되어진다. 이와 같이 건조드럼(21)의 외측하부에 설치된 히터(22)에서는 1200??의 고열이 발생되나, 히터(22)와 건조드럼(21) 사이에 간격유지부재(23)로 이격되어 있어 건조드럼(21)이 고열로 인한 직접적인을 영향을 받지 않고 열팽창에 의한 변형을 수용하므로 안전하다.

이러한 상태에서 건조드럼(21)내에 액상이나 겔 상태의 슬러지가 공급되면 건조드럼(21) 외측하부에 설치된 히터(22)의 열에 의해 슬러지가 갖고 있는 수분이 증발되기 시작한다. 이와 동시에, 이송스크루(26)의 스크루날개(26b)에 의해 슬러지가 회전축(26a)의 중심선 방향으로 이동시킴은 물론, 스크루날개(26b) 사이에 형성된 혼합날개(26c)가 슬러지를 뒤집어 교반하므로 슬러지의 뭉침을 방지하는 과정으로 이루어짐으로써 슬러지 전체에 히터(22)의 열이 골고루 공급되게 된다.

따라서 건조드럼(21)의 초입부터 끝단을 향해 이동되면서 보다 효과적인 슬러지의 건조가 이루어지고 이와 같이 건조드럼(21)의 슬러지배출구(28)를 통해 배출될 때 슬러지가 갖는 수분은 5%이하로 건조된다.

상기와 같이 히터(22)에 의해 건조드럼(21)내에서 슬러지가 건조되는 동안, 슬러지로부터 발생되는 증기는 파이프(33)에 설치된 송풍기(35)의 흡인력으로 인해 건조드럼(21)상부의 증기배출구멍(24)을 통해 증기배출기(30)의 증기닥트(31)로 포집되고, 곧이어 증기닥트(31)와 연결된 파이프(33)를 통해 증기냉각기(40)의 직립닥트(41)로 배출되게 된다. 이때, 건조드럼(21)상부의 증기배출구멍(24)은 슬러지 투입구측은 배출구 측보다 크게 형성됨과 아울러 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 형성되어 있어 건조드럼(21)의 내부에서 발생되는 증기의 흡입상태가 균일하게 이뤄지게 된다.

다시 말해서, 액상이나 겔 상태의 슬러지가 공급되는 슬러지의 초입부분에서는 많은 증기가 발생되므로 증기배출구멍(24)이 크게 형성하여야 하고, 증기닥트(31)의 중간부분은 그 위에 파이프(33)가 위치되어 증기의 흡입이 용이하게 이뤄지므로 증기배출구멍(24)을 작게 형성하여야 하며, 슬러지가 건조가 거의 다 이루어진 후단부분에서는 증기의 발생이 적으나 중간부위의 증기배출구멍(24) 보다 크게 형성하여야 한다.

그리고 상기 증기배출구멍(24)이 형성된 증기닥트(31)부분의 건조드럼(21)에는 3개의 온도센서(25)가 마련되고 적어도 온도센서(25)의 개수로 분리 구성된 히터(22)의 전원을 제어하도록 마련함으로써 건조드럼(21)내부의 온도를 일정하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 전체가 동일한 온도로 제어하거나 선단부분은 600??, 중간부분은 500??, 후단부분은 400?? 등으로 각기 제어할 수 있는 것이다.

상기와 같이 파이프(33)끝단위치의 직립닥트(41)내벽에는 안내부재(47)를 따라 증기가 직립닥트(41)상부의 냉각삿갓(42)로 안내되는데, 냉각삿갓(42)의 중앙상부로 안내된 후 정체되었다가 그 가장자리의 끝단과 직립닥트(41) 사이 공간을 통해 상부로 올라가고 이러한 과정을 수차례 반복하게 된다. 이와 같은 상태에서 냉수탱크(44)의 냉각수를 고압펌프(46)로 품어 분사노즐(43)을 통해 냉각삿갓(42)으로 분사함으로써 증기는 증기중의 수분이 응결되어 물방울로 되고, 이 물방울은 분사노즐(43)로부터 분사되는 냉각수와 함께 집수탱크(48)로 모아지게 된다. 또한 증기 중의 공기는 분사노즐(43)로부터 분사되는 냉각수에 의해 열을 빼앗긴 후 대기 중으로 방출되게 된다.

그리고 상기 집수탱크(48)에 모아진 물은 양수펌프(49)를 이용하여 품어 올려 재활용수로 활용할 수 있는 것이다.

그리고 도 7은 본 발명에 따른 슬러지의 건조 장치를 나타낸 다른 실시예로서, 슬러지의 처리용량이 많은 경우 건조기(20)부분을 2개 이상(A 내지 D)의 병렬로 설치하고 상기 증기닥트(31)상단에서 하나의 파이프(33)로부터 연결하는 방식으 로 시공할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 슬러지 건조 장치는, 건조드럼에서 슬러지를 히터로 가열 건조하여 수분함량이 5%미만의 건조슬러지로 처리함으로써 매립 처리하는 것이 아닌 슬러지 자체를 재활용할 수 있으며, 특히 순수토사의 슬러지는 그 사용처가 다양하고 폐 콘크리트의 재생골재생산 시에 발생되는 시멘트페이스트인 미립자 슬러지는 시멘트제품 및 각종 콘크리트제품에 재활용할 수 있는 유용한 발명이다.

또한 본 발명은 이송스크루의 서로 이웃하는 날개 사이에 복수의 혼합날개를 마련하여 이송스크루에 의해 이송되는 슬러지를 뒤집어 주어 슬러지의 뭉침을 방지하면서 보다 효과적인 건조가 이루어지며, 건조드럼의 상부에 형성되는 증기배출구멍을 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 마련하여 액상이나 겔 상태의 슬러지 건조시 발생되는 증기의 흡입상태가 균일하게 이루어지고 이로 인하여 보다 효율적인 건조가 이뤄지는 유용한 발명이다.

그리고 본 발명은 건조드럼 내의 슬러지로부터 발생된 증기를 다단의 냉각삿갓에서 정체시키면서 냉각삿갓에 냉각수를 분사시켜 증기중의 수분이 응결되어 하부의 집수탱크로 모아지고 냉각수에 의해 열을 빼앗긴 공기만이 연도를 통해 대기 중으로 배출되는 유용한 발명이다.

Claims

건조드럼의 외측하부에 히터가 마련되고 건조드럼 내에 이송스크루가 설치되어 구동모터에 의해 구동되게 마련되는 건조기; 이 건조기의 건조드럼에 슬러지를 공급할 수 있도록 설치된 슬러지공급기; 상기 건조드럼 내부에서 발생되는 증기를 포집하여 배출하는 증기배출기; 이 증기배출기에 의해 배출되는 증기를 냉각시켜 공기를 배출하고 수분은 모으는 증기냉각기를 포함하는 슬러지 건조장치에 있어서,

상기 건조기에는 회전축에 일정한 피치로 이송스크루날개가 설치되고 이 이송스크루날개의 서로 이웃하는 이송스크루날개 사이에 슬러지를 뒤집어 주어 보다 효과적인 건조가 이루어지도록 복수의 혼합날개가 마련되며, 상기 건조드럼의 상부에는 그 내부에서 발생되는 증기의 흡입상태가 균일하게 이뤄지도록 슬러지 투입구 측은 배출구 측보다 크게 형성됨과 아울러 양단에서 중앙으로 갈수록 작게 증기배출구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기냉각기는 건조드럼 내의 슬러지로부터 발생된 증기를 정체시키고 분무상태로 분사되는 냉각수에 의해 증기중의 수분을 응집시키기 위한 다단의 냉각삿갓이 마련됨을 특징으로 하는 슬러지의 건조 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기냉각기의 냉각삿갓 하부에는 배출구에서 배출되는 증기가 냉각삿갓의 중앙으로 유도하기 위한 안내부재를 마련됨을 특징으로 하는 슬러지의 건조 장치.
제1항에 있어서,

상기 건조드럼과 히터 사이에는 열팽창에 의해 건조드럼이 변형됨을 수용하도록 간격유지를 하면서 각각의 히터 이외의 다른 열을 차단하는 간격유지부재가 마련됨을 특징으로 하는 슬러지의 건조 장치.