KR20140028407A

KR20140028407A - 슬러지 탄화시스템 및 이를 활용한 부생연료추출방법

Info

Publication number: KR20140028407A
Application number: KR1020120094588A
Authority: KR
Inventors: 박준호
Original assignee: 박준호
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-10

Abstract

본 발명은 슬러지가 투입되는 투입호퍼와; 상기 투입호퍼와 제1이송관에 의하여 연결되어 상기 투입호퍼로부터 슬러지를 전달받아 상기 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 1차로 건조하는 제1이송유로를 가지는 제1건조부와; 상기 제1건조부와 제2이송관에 의하여 연결되어 상기 제1건조부로부터 슬러지를 전달받아 상기 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 2차로 건조하는 제2이송유로를 가지는 제2건조부와; 상기 제2건조부와 제3이송관에 의하여 연결되어 상기 제2건조부로부터 슬러지를 전달받아 일단에서 타단으로 이송하면서 탄화시켜 슬러지탄화물을 형성하는 탄화유로와, 슬러지가 무산소 상태에서 가열될 수 있도록 상기 탄화유로의 외주면에 설치되어 열풍이 흐르는 가열유로를 포함하는 탄화부와; 상기 탄화부에 연결된 배출관에 의하여 슬러지탄화물을 전달받는 배출호퍼와; 상기 제2건조부의 제2이송유로 및 상기 탄화부의 가열유로에 열풍을 공급하는 열풍공급부를 포함하는 슬러지 탄화시스템을 개시한다.

Description

슬러지 탄화시스템 및 이를 활용한 부생연료추출방법 {Sludge carbonizing system, and byproduct fuel extraction method}

본 발명은 슬러지 탄화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생활하수, 산업폐수, 축산폐수 등 폐수의 정화 후 남은 슬러지, 음식폐기물 등의 슬러지를 탄화시키기 위한 슬러지 탄화시스템에 관한 것이다.

폐수는 각 가정 및 공공건물·영업건물 등에서 배출되는 생활하수, 축산시설 등에서 발생되는 축산폐수, 산업의 종류와 공정의 특성에 따라 배출되는 산업폐수등이 있다.

산업폐수, 생활하수, 축산폐수 등은 수질오탁(汚濁)과 토양오염 등의 주원인이다. 산업화의 초기에는 폐수가 단지 하수(下水)로서 취급되었으나 산업공해에 대한 인식이 높아짐에 따라 폐수에 대한 규제가 강화되었다. 현재 한국에서는 환경정책기본법, 수질환경보전법, 오수·분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률 등에 의해 폐수가 관리되고 있다.

한편 환경문제를 개선하기 위한 슬러지의 처리방법으로서, 폐수의 정화 후 남는 존재하는 폐수슬러지, 음식물폐기물 등의 음식슬러지 등의 슬러지에 대한 다양한 재활용방법이 제시되고 있다.

특히 슬러지 재활용방법 중 하나로서, 건조공정, 탄화공정 등을 거쳐 탄화하여 슬러지 탄화물을 형성하고, 슬러지 탄화물을 매립하거나, 화력발전소의 보조 에너지원으로서 활용하는 방법이 있다.

슬러지를 건조 및 탄화하기 위한 일예로서, 한국등록실용신안 제380974호가 있다.

그러나 현재까지 제시된 슬러지를 건조 및 탄화시키기 위한 시스템 및 방법은 에너지의 효율적인 사용 측면에서 미흡한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 슬러지의 탄화과정에 있어서 에너지를 보다 효과적으로 사용할 수 있는 슬러지 탄화시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 슬러지가 투입되는 투입호퍼와; 상기 투입호퍼와 제1이송관에 의하여 연결되어 상기 투입호퍼로부터 슬러지를 전달받아 상기 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 1차로 건조하는 제1이송유로를 가지는 제1건조부와; 상기 제1건조부와 제2이송관에 의하여 연결되어 상기 제1건조부로부터 슬러지를 전달받아 상기 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 2차로 건조하는 제2이송유로를 가지는 제2건조부와; 상기 제2건조부와 제3이송관에 의하여 연결되어 상기 제2건조부로부터 슬러지를 전달받아 일단에서 타단으로 이송하면서 탄화시켜 슬러지탄화물을 형성하는 탄화유로와, 슬러지가 무산소 상태에서 가열될 수 있도록 상기 탄화유로의 외주면에 설치되어 열풍이 흐르는 가열유로를 포함하는 탄화부와; 상기 탄화부에 연결된 배출관에 의하여 슬러지탄화물을 전달받는 배출호퍼와; 상기 제2건조부의 제2이송유로 및 상기 탄화부의 가열유로에 열풍을 공급하는 열풍공급부를 포함하며, 상기 열풍공급부에 의하여 상기 제2건조부에 공급되는 열풍은 슬러지의 이송방향과 반대방향으로 상기 제2건조부의 제2이송유로에 투입되고, 상기 제2건조부의 제2이송유로를 통과한 열풍은 제1열풍관에 의하여 슬러지의 이송방향과 반대방향으로 상기 제1건조부의 제1이송유로에 투입되고, 상기 제1건조부의 제1이송유로를 통과한 열풍은 제2열풍관에 의하여 상기 열풍공급부로 다시 전달되며, 상기 열풍공급부로부터 제3열풍관을 통하여 상기 탄화부의 가열유로에 전달된 열풍은 상기 탄화부의 탄화유로에서 이송되는 슬러지를 무산소 상태에서 탄화시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템을 개시한다.

상기 탄화부의 가열유로를 통과한 열풍은 제4열풍관을 통하여 상기 제1건조부의 외주면에 설치되어 상기 제1건조부의 제1이송유로를 통과하는 슬러지를 간접 가열하는 간접가열유로로 투입될 수 있다.

상기 간접가열유로를 통과한 열풍은 상기 간접가열유로에 결합된 배출관로에 의하여 사이클론으로 전달되어 고체물질이 제거된 후 대기로 배출될 수 있다.

상기 배출관로에는 열풍으로부터 폐열활용시스템으로의 열전달을 위한 열교환부가 추가로 설치될 수 있다.

상기 제2건조부에 연결된 제3이송관은 상기 제2건조부의 제2이송유로를 통과하면서 건조된 슬러지를 건조물호퍼로 배출하고, 상기 건조물호퍼에 저장되는 슬러지는 상기 탄화부로 전달하는 전달호퍼로 전달될 수 있다.

상기 탄화부의 탄화유로의 최상층부에 가스배출관이 추가로 설치되며, 상기 가스배출관을 통하여 배출되는 배출가스는 상기 열풍공급부로 전달될 수 있다.

상기 탄화부 및 상기 열풍공급부 사이에는 배출가스의 추출을 위한 배출가스를 응축시켜 액상의 부생연료를 추출하는 부생연료추출부가 추가로 설치될 수 있다.

상기 가스배출관에는 배출가스의 이동을 위한 이송팬이 설치될 수 있다.

상기 탄화부의 탄화유로의 최상층부에 가스배출관이 추가로 설치되며, 상기 가스배출관을 통하여 배출되는 배출가스는 배출가스를 응축시켜 액상의 부생연료를 추출하는 부생연료추출부를 통과한 후 상기 열풍공급부로 전달될 수 있다.

본 발명은 또한 슬러지를 건조하는 슬러지건조단계와, 슬러지건조단계에서 건조된 슬러지를 탄화시켜 탄화물을 형성함과 아울러 슬러지의 탄화과정에서 발생하는 건류가스를 냉각하여 액상의 부생연료를 추출하는 탄화 및 추출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부생연료추출방법을 개시한다.

상기 건조단계는 정화 후 수거된 슬러지를 탄화에 적당한 조건, 즉 수분이 8%wt~30%wt로 건조될 수 있다.

상기 건조단계는 정화 후 수거된 슬러지를 함수율이 90%wt~50%wt로 건조하는 제1건조단계와, 제1건조단계에서 건조된 슬러지를 함수율이 8%wt~30%wt로 건조하는 제2건조단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 탄화시스템을 이용하여 부생연료를 추출하는 부생연료추출방법으로서, 슬러지를 건조한 후, 건조된 슬러지를 탄화시켜 탄화물을 형성함과 아울러 슬러지의 탄화과정에서 발생하는 건류가스를 냉각하여 액상의 부생연료를 추출하는 것을 특징으로 하는 부생연료추출방법을 개시한다.

본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 슬러지를 2차에 의하여 건조한 후 무산소 상태에서 탄화시킴으로써 슬러지를 보다 효과적으로 탄화시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 탄화부의 가열유로를 흐르면서 건조된 슬러지를 탄화시키는 탄화공정을 거친 열풍을 슬러지를 1차로 건조하는 제1건조부로 흘려 간접가열시킴으로써 슬러지의 건조 및 탄화를 위한 에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 슬러지를 건조시키기 위한 열풍을 제1건조부 및 제2건조부를 거치는 제1루프와, 슬러지를 탄화시키기 위한 열풍을 탄화부의 가열유로 및 제1건조부의 간접가열유로를 거쳐 오염물질의 제거 후 대기로 방출하는 제2루프로 열풍의 흐름을 분리함으로써 슬러지의 건조 및 탄화과정에서 발생할 수 있는 오염물질 및 악취의 배출을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 탄화부에서 탄화과정에서 발생하는 건류가스, 즉 배출가스를 추출하고 추출된 배출가스에서 고체물질 등을 제거한 상태에서 버너로 전달하여 연소시킴으로써 슬러지 내에 포함된 유해가스 및 유해물질을 슬러지로부터 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 탄화부에서 탄화과정에서 발생하는 건류가스, 즉 배출가스를 추출하고 추출된 배출가스에서 연소에 의하여 열원 등으로 사용할 수 있는 연료원을 추출하여 추출된 연료원을 재활용이 가능하게 함으로써 슬러지의 처리 및 재활용을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

특히 종래의 일예에 따른 탄화시스템의 경우 슬러지 탄화를 위한 톤당 연료(중유) 소모량이 39.7 ℓ/h(중유)로서, 인데 반하여 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 실험결과 톤당 연료 소모량이 평균 17.754 ℓ/h(등유)로 계산되었는바, 본 발명에 따른 탄화시스템은 슬러지의 처리시 소요되는 연료소모량을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템을 보여주는 개념도이다.

이하, 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 투입호퍼(100), 제1건조부(200), 제2건조부(300), 탄화부(400), 배출호퍼(500) 및 열풍공급부(600)를 포함한다.

상기 투입호퍼(100)는 건조 및 탄화될 슬러지를 공급받아 제1건조부(200)로 전달하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

여기서 상기 투입호퍼(100)에 공급되는 슬러지는 산업폐수, 생활하수 등으로부터 정화 후 수집된 슬러지로서, 함수율이 90%wt~50%wt인 것이 일반적이다.

상기 제1건조부(200)는 투입호퍼(100)와 제1이송관(130)에 의하여 연결되어 투입호퍼(100)로부터 슬러지를 전달받아 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 1차로 건조하는 제1이송유로(210)를 가지는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 제1이송관(110)은 투입호퍼(100)와 제1건조부(200)를 연결하여 슬러지를 이송하기 위한 구성으로서 슬러지를 이송할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.

상기 제1건조부(200)는 슬러지의 이송을 위한 제1이송유로(210)를 형성하도록 관 형상을 가질 수 있으며, 관 내에는 슬러지의 이송을 위한 스크류가 내부에 설치될 수 있다. 여기서 스크류는 회전을 구동하기 위한 회전구동부가 연결되어 회전되거나, 관이 회전될 수 있다.

상기 제1건조부(200)는 열풍에 의하여 슬러지를 건조하며 이때 열풍의 온도는 200℃~800℃인 것이 바람직하다. 여기서 상기 제1건조부(200)에서 건조되는 슬러지는 함수율이 80%wt~30%wt로 건조된다.

한편 상기 제1건조부(100)는 제1이송유로(210)를 통과하는 슬러지를 간접 가열하도록 간접가열유로(220)가 외주면에 설치될 수 있다.

상기 간접가열유로(220)는 제1이송유로(210)를 형성하는 관의 외주면을 나선 형상으로 감싸도록 형성될 수 있으며, 열풍의 이동경로는 슬러지의 이동방향과 반대로 형성됨이 바람직하다.

상기 제2건조부(300)는 제1건조부(200)와 제2이송관(230)에 의하여 연결되어 제1건조부(200)로부터 슬러지를 전달받아 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 2차로 건조하는 제2이송유로(310)를 가지는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 제2이송관(230)은 제1건조부(200)와 제2건조부(300)를 연결하여 슬러지를 이송하기 위한 구성으로서 슬러지를 이송할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.

상기 제2건조부(300)는 제1건조부(200)와 유사한 구성을 가지며, 슬러지의 이송을 위한 제2이송유로(310)를 형성하도록 관 형상을 가질 수 있으며, 관 내에는 슬러지의 이송을 위한 스크류가 내부에 설치될 수 있다. 여기서 스크류는 회전을 구동하기 위한 회전구동부가 연결되어 회전되거나, 관이 회전될 수 있다.

특히 상기 제2건조부(300)는 킬른(Kiln) 구조를 가질 수 있다.

상기 제2건조부(300)는 열풍에 의하여 슬러지를 건조하며 이때 열풍의 온도는 500℃~1000℃인 것이 바람직하다. 여기서 상기 제2건조부(300)에서 건조되는 슬러지는 함수율이 8%wt~30%wt로 건조된다.

상기 탄화부(400)는 제2건조부(300)와 제3이송관(330)에 의하여 연결되어 제2건조부(300)로부터 슬러지를 전달받아 일단에서 타단으로 이송하면서 탄화시켜 슬러지탄화물을 형성하는 탄화유로(410)를 가지는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 제3이송관(330)은 제2건조부(300)와 탄화부(400)를 연결하여 슬러지를 이송하기 위한 구성으로서 슬러지를 이송할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.

한편 상기 제2건조부(300)와 탄화부(400)는 단일의 제3이송관(330)에 의하여 연결하지 않고, 제2건조부(300)에서 건조를 마친 슬러지가 저장되며 탄화부(400)로 전달하기 위한 건조물호퍼(미도시)가 추가로 설치될 수 있다.

즉, 상기 제2건조부(300)에 연결된 제3이송관(330)은 제2건조부(300)의 제2이송유로(310)를 통과하면서 건조된 슬러지를 건조물호퍼로 배출하고, 건조물호퍼에 저장되는 슬러지는 탄화부(400)로 전달하는 전달호퍼(미도시)로 전달될 수 있다.

상기 탄화부(400)는 제1건조부(200)와 유사한 구성을 가지며, 슬러지의 이송을 위한 탄화유로(410)를 형성하도록 관 형상을 가질 수 있으며, 관 내에는 슬러지의 이송을 위한 스크류가 내부에 설치될 수 있다. 여기서 스크류는 회전을 구동하기 위한 회전구동부가 연결되어 회전되거나, 관이 회전될 수 있다.

상기 탄화부(400)는 후술하는 열풍공급부(600)의 열풍에 의한 가열에 의하여 건조된 슬러지를 무산소 상태에서 탄화시키는 탄화공정을 수행하며, 이때 열풍의 온도는 500℃~1000℃인 것이 바람직하다.

한편 상기 탄화부(400)는 열풍공급부(600)의 열풍에 의하여 슬러지가 무산소 상태에서 가열될 수 있도록 열풍이 흐르는 가열유로(420)가 탄화부(400)의 탄화유로(410)를 형성하는 관의 외주면에 설치될 수 있다.

상기 배출호퍼(500)는 탄화부(400)에 연결된 배출관(430)에 의하여 슬러지탄화물을 전달받아 저장하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 열풍공급부(600)는 제2건조부(300)의 제2이송유로(310) 및 탄화부(400)의 가열유로(420)에 열풍을 공급하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 열풍공급부(600)의 일예로서, LPG, LNG, 등유 등을 연료가 저장된 연료탱크(690)로부터 연료를 공급받아 연소시켜 연소된 가스를 제2건조부(300)의 제2이송유로(310) 및 탄화부(400)의 가열유로(420)에 적절한 온도 및 압력으로 열풍으로서 공급하는 구성으로서, 연료 및 공기의 혼합된 상태로 연소시키는 연소실을 포함하는 등 다양한 구성이 가능하다.

그리고 상기 열풍공급부(600)는 하나가 아닌 2개 등 설계 및 배치의 편의상 다양하게 구성될 수 있다.

이하 상기 열풍공급부(600)에 의하여 공급되는 열풍의 흐름 및 각 구성에서의 건조 및 탄화공정에 관하여 상세히 설명한다.

상기 열풍공급부(600)에 의하여 제2건조부(300)에 공급되는 열풍은 슬러지의 이송방향과 반대방향으로 제2건조부(300)의 제2이송유로(310)에 투입된다.

상기 제2건조부(300)의 제2이송유로(310) 내로 투입된 열풍에 의하여 제2건조부(300)의 제2이송유로(310)에서 이송되는 슬러지는 열풍과의 직접 접촉에 의하여 건조공정을 거치게 된다.

그리고 상기 제2건조부(300)의 제2이송유로(310)를 통과한 열풍은 제1열풍관(710)에 의하여 슬러지의 이송방향과 반대방향으로 제1건조부(200)의 제1이송유로(210)에 투입된다.

상기 제1건조부(200)의 제1이송유로(210) 내로 투입된 열풍에 의하여 제1건조부(200)의 제1이송유로(210)에서 이송되는 슬러지는 열풍과의 직접 접촉에 의하여 건조공정을 거치게 된다.

그리고 상기 제1건조부(200)의 제1이송유로(210)를 통과한 열풍은 제2열풍관(720)에 의하여 다시 열풍공급부(600)로 투입된다.

한편 상기 열풍공급부(600)는 제3열풍관(730)를 통하여 탄화부(400)의 가열유로(420)에 열풍을 투입하며, 탄화부(400)의 가열유로(420)에 투입된 열풍은 탄화부(400)의 탄화유로(410) 내에서 이송되는 슬러지를 무산소 상태에서 탄화시키게 된다.

여기서 상기 제1건조부(200)의 제1이송유로(210)를 통과한 열풍은 열풍공급부(600)로 투입되지 않고 열풍공급부(600)의 외부를 순환하도록 하여 간접가열 후 탄화부(400)의 탄화부(400)의 가열유로(420)로 전달될 수 있으며 이 경우 가열유로(420)는 열풍공급부(600)로부터 열풍을 동시에 공급받거나 공급받지 않을 수 있다.

그리고 상기 탄화부(400)의 가열유로(420)를 통과한 열풍은 제4열풍관(740)에 의하여 제1건조부(200)의 간접가열유로(220)에 투입되어 제1건조부(200)의 제1이송유로(210)를 통과하는 슬러지를 간접 가열할 수 있다.

즉, 상기 탄화부(400)의 가열유로(420)를 통과한 열풍은 제1건조부(200)의 제1이송유로(210)를 통과하는 열풍에 비하여 고온인 점을 고려하여 외부로 바로 배출되는 것보다 제1건조부(200)의 외주면에 설치된 간접가열유로(220)를 통하여 흐르도록 함으로써 탄화부(400)의 가열유로(420)를 통과한 열풍에 잔존하는 열을 재활용함으로써 시스템의 열효율을 높일 수 있다.

그리고 상기 간접가열유로(220)를 통과한 열풍은 간접가열유로(220)에 결합된 배출관로(750)에 의하여 사이클론(810)으로 전달되어 유해물질 등과 같은 고체물질이 제거될 수 있다. 여기서 고체물질이 제거된 열풍은 대기로 배출할 수 있을 정도로 유해물질 및 악취물질이 실질적으로 제거되어 정화된다.

상기 사이클론(810)은 원심력에 의하여 배출가스로부터 고체물질을 제거하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

한편 상기 간접가열유로(220)를 통과한 열풍의 온도는 폐열로서 재활용이 가능한 정도의 고온이 될 수 있는바, 배출관로(750)에는 열풍으로부터 폐열활용시스템(830)으로의 열전달을 위한 열교환부(820)가 추가로 설치될 수 있다.

상기와 같이 열교환부(820)에 의하여 폐열 재활용을 위한 폐열활용시스템(830)에 연결함으로써 슬러지의 건조 및 탄화를 위한 시스템의 에너지 사용효율을 극대화할 수 있다.

한편 상기 열풍은 열풍공급부(600)를 기점으로 하여 제2건조부(300), 제1건조부(200), 탄화부(400)를 거쳐 긍극적으로는 대기로 배출되는데 열풍의 유동을 유발하기 위하여 열풍이 흐르는 유로 상에 하나 이상의 열풍이송팬이 설치될 수 있다.

예를 들면, 상기 제2이송관(720)에는 열풍의 유동을 발생시키기 위한 열풍이송팬(771)이 설치될 수 있다.

한편 상기 탄화유로(410)를 통과한 열풍은 건조 및 탄화과정에서 슬러지에 포함된 유해물질이 증기화되어 포함되는바 대기로 배출되는 경우 대기오염 및 악취의 발생원이 되는 문제점이 있다.

따라서 상기 탄화유로(410)를 통과한 열풍에서 건조 및 탄화과정에서 증기화된 유해물질을 제거할 필요가 있다.

이에 본 발명에 따른 슬러지 탄화시스템은 탄화부(400)의 탄화유로(410)의 최상층부에 추가로 설치된 가스배출관(480)를 포함하며, 가스배출관(480)을 통하여 배출되는 배출가스는 열풍공급부(600)로 전달될 수 있다.

상기 가스배출관(480)에 의하여 탄화유로(410)를 통과한 열풍에서 건조 및 탄화과정에서 증기화된 유해물질을 제거할 수 있다.

또한 상기 가스배출관(480)을 통하여 배출되는 배출가스에는 고체물질 및 연소에 의한 열원으로 사용가능한 연료원을 포함할 수 있는바 이를 별도로 분리할 수 있는 구성이 추가로 설치됨이 바람직하다.

따라서 상기 탄화부(400) 및 열풍공급부(600) 사이에는 배출가스의 추출을 위한 배출가스추출부(490)가 설치될 수 있다.

상기 배출가스추출부(490)는 가스배출관(480)을 통하여 배출된 배출가스의 냉각 및 팽창 중 적어도 어느 하나를 활용하여 배출가스에 포함된 연료원을 분리하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다. 상기 배출가스에 포함된 연료원은 열풍공급부에서 연소되어 연료로서 활용이 가능하므로 배출가스추출부(490)가 반드시 설치될 필요가 없음은 물론이다.

여기서 상기 가스배출관(480)에는 유해가스의 이동을 위한 이송팬(772)이 설치될 수 있다.

한편 상기 가스배출관(480)을 통하여 배출되는 배출가스에서 추출된 연료원은 부생연료로서 활용이 가능하며 추출 후 실험한 결과 약 7,000 ㎉/㎏으로 측정되었다. 이는 등유의 발열량이 10,400 ㎉/㎏인 점을 고려하여 볼 때 부생연료로서 활용이 가능한 발열양으로서 부생연료로서 활용이 가능함을 알 수 있다.

상기 실험에서 사용된 슬러지는 염색공장에서 배출되는 폐수를 정화한 후 수건된 슬러지가 사용되었다.

한편 상기 부생연료는 배출가스추출부(490)에 의하여 가스배출관(480)을 통하여 배출된 배출가스의 냉각에 의하여 추출될 수 있다.

또한 상기와 같이 슬러지를 건조한 후 무산소 상태에서 탄화시키면서 발생되는 건류가스 중 일부에서 부생연료의 추출이 가능함을 고려하여 상기와 같은 시스템을 활용하여 부생연료를 추출하는 부생연료추출방법으로서 활용될 수 있다.

즉, 본 발명은 부생연료추출방법으로서, 슬러지를 건조하는 슬러지건조단계와, 슬러지건조단계에서 건조된 슬러지를 탄화시켜 탄화물을 형성함과 아울러 슬러지의 탄화과정에서 발생하는 건류가스를 냉각하여 액상의 부생연료를 추출하는 탄화 및 추출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부생연료추출방법을 개시한다.

상기 건조단계는 생활하수, 산업폐수 등을 정화한 후 수거된 슬러지를 탄화에 적당한 조건, 즉 수분이 8%wt~30%wt로 건조될 수 있으면 어떠한 방법도 가능하다.

일예로서, 상기 건조단계는 정화 후 수거된 슬러지를 함수율이 90%wt~50%wt로 건조하는 제1건조단계와, 제1건조단계에서 건조된 슬러지를 함수율이 8%wt~30%wt로 건조하는 제2건조단계를 포함할 수 있다.

한편 상기 건조단계 및 탄화 및 추출단계는 앞서 설명한 탄화시스템에 의하여 수행될 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 투입호퍼 200 : 제1건조부
300 : 제2건조부 400 : 탄화부
500 : 배출호퍼 600 : 열풍공급부

Claims

슬러지가 투입되는 투입호퍼와;
상기 투입호퍼와 제1이송관에 의하여 연결되어 상기 투입호퍼로부터 슬러지를 전달받아 상기 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 1차로 건조하는 제1이송유로를 가지는 제1건조부와;
상기 제1건조부와 제2이송관에 의하여 연결되어 상기 제1건조부로부터 슬러지를 전달받아 상기 슬러지를 일단에서 타단으로 이송하면서 2차로 건조하는 제2이송유로를 가지는 제2건조부와;
상기 제2건조부와 제3이송관에 의하여 연결되어 상기 제2건조부로부터 슬러지를 전달받아 일단에서 타단으로 이송하면서 탄화시켜 슬러지탄화물을 형성하는 탄화유로와, 슬러지가 무산소 상태에서 가열될 수 있도록 상기 탄화유로의 외주면에 설치되어 열풍이 흐르는 가열유로를 포함하는 탄화부와;
상기 탄화부에 연결된 배출관에 의하여 슬러지탄화물을 전달받는 배출호퍼와;
상기 제2건조부의 제2이송유로 및 상기 탄화부의 가열유로에 열풍을 공급하는 열풍공급부를 포함하며,
상기 열풍공급부에 의하여 상기 제2건조부에 공급되는 열풍은 슬러지의 이송방향과 반대방향으로 상기 제2건조부의 제2이송유로에 투입되고,
상기 제2건조부의 제2이송유로를 통과한 열풍은 제1열풍관에 의하여 슬러지의 이송방향과 반대방향으로 상기 제1건조부의 제1이송유로에 투입되고,
상기 제1건조부의 제1이송유로를 통과한 열풍은 제2열풍관에 의하여 상기 열풍공급부로 다시 전달되며,
상기 열풍공급부로부터 제3열풍관을 통하여 상기 탄화부의 가열유로에 전달된 열풍은 상기 탄화부의 탄화유로에서 이송되는 슬러지를 무산소 상태에서 탄화시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 탄화부의 가열유로를 통과한 열풍은 제4열풍관을 통하여 상기 제1건조부의 외주면에 설치되어 상기 제1건조부의 제1이송유로를 통과하는 슬러지를 간접 가열하는 간접가열유로로 투입되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 간접가열유로를 통과한 열풍은 상기 간접가열유로에 결합된 배출관로에 의하여 사이클론으로 전달되어 고체물질이 제거된 후 대기로 배출되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 배출관로에는 열풍으로부터 폐열활용시스템으로의 열전달을 위한 열교환부가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제2건조부에 연결된 제3이송관은 상기 제2건조부의 제2이송유로를 통과하면서 건조된 슬러지를 건조물호퍼로 배출하고,
상기 건조물호퍼에 저장되는 슬러지는 상기 탄화부로 전달하는 전달호퍼로 전달되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 탄화부의 탄화유로의 최상층부에 가스배출관이 추가로 설치되며,
상기 가스배출관을 통하여 배출되는 배출가스는 상기 열풍공급부로 전달되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 탄화부 및 상기 열풍공급부 사이에는 배출가스의 추출을 위한 배출가스를 응축시켜 액상의 부생연료를 추출하는 부생연료추출부가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 콜드트랩 및 상기 열풍공급부 사이에는 배출가스의 이동을 위한 이송팬이 설치된 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 탄화부의 탄화유로의 최상층부에 가스배출관이 추가로 설치되며,
상기 가스배출관을 통하여 배출되는 배출가스는 배출가스를 응축시켜 액상의 부생연료를 추출하는 부생연료추출부를 통과한 후 상기 열풍공급부로 전달되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탄화시스템.
슬러지를 건조하는 슬러지건조단계와, 슬러지건조단계에서 건조된 슬러지를 탄화시켜 탄화물을 형성함과 아울러 슬러지의 탄화과정에서 발생하는 건류가스를 냉각하여 액상의 부생연료를 추출하는 탄화 및 추출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부생연료추출방법.
청구항 10에 있어서,
상기 건조단계는 정화 후 수거된 슬러지를 탄화에 적당한 조건, 즉 수분이 8%wt~30%wt로 건조되는 것을 특징으로 하는 부생연료추출방법.
청구항 11에 있어서,
상기 건조단계는 정화 후 수거된 슬러지를 함수율이 90%wt~50%wt로 건조하는 제1건조단계와, 제1건조단계에서 건조된 슬러지를 함수율이 8%wt~30%wt로 건조하는 제2건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부생연료추출방법.
청구항 1항에 따른 탄화시스템을 이용하여 부생연료를 추출하는 부생연료추출방법으로서,
슬러지를 건조한 후, 건조된 슬러지를 탄화시켜 탄화물을 형성함과 아울러 슬러지의 탄화과정에서 발생하는 건류가스를 냉각하여 액상의 부생연료를 추출하는 것을 특징으로 하는 부생연료추출방법.