WO2017099453A1 - 유중증발 건조장치 - Google Patents

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WO2017099453A1
WO2017099453A1 PCT/KR2016/014247 KR2016014247W WO2017099453A1 WO 2017099453 A1 WO2017099453 A1 WO 2017099453A1 KR 2016014247 W KR2016014247 W KR 2016014247W WO 2017099453 A1 WO2017099453 A1 WO 2017099453A1
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drying
oil
shaft
drying chamber
wing unit
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PCT/KR2016/014247
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박현주
구병찬
박종규
구태림
김태우
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주식회사 동성에코어
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B1/00—Preliminary treatment of solid materials or objects to facilitate drying, e.g. mixing or backmixing the materials to be dried with predominantly dry solids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/04—Agitating, stirring, or scraping devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air

Definitions

  • the present invention relates to a water-in-oil evaporation drying apparatus, and more specifically, it is possible to more effectively remove water contained in organic sludge, sewage sludge, livestock waste sludge, food sludge, and can improve efficiency by shortening the drying time.
  • An evaporation drying apparatus An evaporation drying apparatus.
  • Dehydrators of various configurations are used to lower the water content of the sludge. Recently, a technique of lowering or drying the water content to 60 to 40% by dehydrating the sludge cake containing 80% of high water, firstly dehydrated through a dehydrator, using a different type of dehydrator is used.
  • the floc In the case of sludge cake that is discharged after the first dehydration, the floc is broken and becomes contaminated, or the floc is discharged in the form of a live agglomerated cake, which is supplied to the secondary dehydrator while cutting and grinding for the second dehydration. Doing.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2015-0115324 (2015.10.14.) Discloses an equal sludge feeding device for allowing sludge to be deposited on a conveyor with a certain thickness by grinding and scattering sludge in a cake state using a rotating blade. It is.
  • the sludge cake subjected to the first dehydration still has a high water content, and is again aggregated in the process of being transferred to a dryer (or a dehydrator) or added to and then agglomerated at the bottom of the dryer (or a dehydrator) to reduce drying efficiency.
  • sludge may be scattered to the outside of the conveyor during the crushing process, and there is a fear of contamination and corrosion due to scattered sludge.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art to more effectively remove the water contained in the sludge, and to provide a water-in-oil evaporation drying apparatus that can significantly improve the efficiency by drastically shortening the drying time. have.
  • the sludge is first finely pulverized to facilitate heat transfer.
  • the foam generated by vaporizing water is physically crushed to simultaneously remove the bubbles and shorten the drying time.
  • the purpose is to dramatically increase the drying efficiency of furnace sludge.
  • the oil-in-vapor evaporation drying apparatus for achieving the above object is connected to the drying chamber (oil bath) for drying the sludge cake in contact with the heat medium oil, the drive motor installed in the drying chamber and the drive motor and the drying
  • a drive unit comprising a shaft extending into the chamber, a first wing unit installed on the shaft to grind and stir the sludge cake, and a second wing unit installed on the shaft to crush and remove the foam floating on the oil surface; And a steam pipe for heating the heat medium oil injected into the drying chamber.
  • the first wing unit includes a body coupled to the shaft and a plurality of first blades disposed radially along a circumference of the body.
  • the first blade may be inclined at 0 to 25 degrees with respect to the shaft.
  • the second wing unit includes a pair of guides spaced apart in the longitudinal direction of the shaft and arranged in parallel with each other, and a second blade provided between the pair of guides.
  • the second blade is inclined 90 to 135 degrees with respect to the guide.
  • the first wing unit can more effectively remove moisture contained in the sludge by increasing the contact with the heated heat medium oil by pulverizing and stirring the sludge cake, and shortening the drying time to improve efficiency. Can be improved. In particular, since the bubbles generated during the crushing and stirring of the sludge cake are crushed and removed by the second wing unit, the evaporation of moisture is smoothly achieved, thereby shortening the drying time.
  • FIG. 1 is a view showing a water vaporization drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a view showing the inside of the oil-in-oil evaporation drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a view showing a first drying chamber of the oil-vapor evaporation drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing a first blade of the oil-vapor evaporation drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a modification of the first blade of the oil-vapor evaporation drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a view showing a second blade of the oil-in-oil evaporation drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a view showing a grid impeller of the oil-in-vapor drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a sludge drying process using a water-in-oil evaporation drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the oil-evaporation drying apparatus 1 relates to a device for drying the primary dewatered sludge to less than 1% as 80%, sequentially connected It consists of three dryers (oil bath, 100, 200, 300). That is, the first dryer 100 for drying the sludge of the cake state having a moisture content of 80%, the second dryer 200 for drying the sludge cake after the first drying, and the sludge cake after the second drying It is composed of a third dryer (300).
  • the first to third dryers 100 to 300 described above have only the difference in some configurations and have almost the same structure, so that the internal structure will be described based on the first dryer 100.
  • the first dryer 100 of the oil-in-vapor-drying apparatus 1 includes a drying chamber 110 for drying the sludge cake by contacting the heat medium oil.
  • the drying chamber 110 has a rectangular parallelepiped shape having a predetermined height, and a space is provided inside the drying chamber 110 to contain the sludge cake and the heat medium oil.
  • the drying chamber 110 is illustrated as a rectangular parallelepiped, but is not necessarily limited thereto, and may be manufactured in a hexahedral shape having a circular or polygonal cross section.
  • An inlet 112 through which the sludge cake is introduced is formed on the upper surface of the drying chamber 110, and an inlet 114 through which the heat medium oil is injected is formed on the side surface thereof.
  • an exhaust port 116 is formed at one side of the inlet 112 to discharge gas and steam generated in the drying process.
  • the inlet 112 the inlet 114, the exhaust port 116 is formed in the drying chamber 110 of the first dryer 110, the first conveying port 212 in the second dryer 210.
  • an exhaust port 216, and a second transfer port 312, a discharge port 314, and an exhaust port 316 are formed in the third dryer 310 (see FIG. 2).
  • the first conveying port 212 and the second conveying port 312 is a portion supplied with the sludge cake and the heat medium oil conveyed from the adjacent drying chamber (110,210), the exhaust port 316 is used for drying the sludge cake and drying The heat medium oil is discharged.
  • the exhaust ports 216 and 316 are the portions through which the gas and vapor generated in the drying process are discharged as described above.
  • the driving unit 120 is installed in the drying chamber 110.
  • the driving unit 120 includes a driving motor 120 installed on the upper surface of the drying chamber 110 and a shaft 124 connected to the driving motor 120 and extending into the drying chamber 110.
  • the first wing unit 130 is installed on the lower end of the shaft 124
  • the second wing unit 140 is installed in the middle.
  • the first wing unit 130 is a means for increasing the contact with the heat medium oil by grinding and stirring the sludge cake introduced into the drying chamber 110.
  • the first wing unit 130 is composed of a body 132 coupled to the shaft 124, and six first blades 134 disposed radially along the circumference of the body 132.
  • the body 132 and the first blade 134 constituting the first wing unit 130 is configured in a pair symmetrical with each other to facilitate installation and disassembly.
  • the first blade 134 is inclined to have a predetermined angle with respect to the shaft 124.
  • the reason why the first blade 134 is inclined is to allow the sludge cake to be finely pulverized when the first blade unit 130 is rotated, and to allow the finely ground sludge to be easily stirred. to be.
  • the angle formed by the first blade 134 with respect to the shaft 124 is preferably 0 to 25 degrees.
  • the shaft 124 of the present embodiment the pipe-shaped first shaft 124a connected to the drive motor (122 of FIG. 3), and the rod-shaped second shaft (installed inside the first shaft 124a) 124b, and the second shaft 124b is installed on the first shaft 124a so as to be pulled in or pulled out (see FIG. 5).
  • the first wing unit 130 moves downward, and the second shaft 124b moves to the first shaft 124a.
  • the first wing unit 130 moves upwards.
  • a spline 126 meshing with each other is formed on the outer circumferential surface of the first shaft 124a and the inner circumferential surface of the second shaft 124b so that the rotational force of the first shaft 124a is transmitted without loss to the second shaft 124b.
  • the drawing / drawing of the second shaft 124b may be operated by a motor (not shown) or an actuator (not shown) provided separately.
  • the second wing unit 140 is a means for crushing and removing bubbles generated during the pulverization and stirring of the sludge cake introduced into the drying chamber 110.
  • the second wing unit 140 the body 142 spaced apart in the longitudinal direction of the shaft 124, a pair of guides 144 extending from the pair of bodies 142 and disposed in parallel with each other, It consists of a second blade 146 provided between the pair of guides (144).
  • the body 142, the guide 144, and the second blade 146 constituting the second wing unit 140 are configured in a pair symmetric with each other to facilitate installation and disassembly.
  • the first blade 146 is inclined to have a predetermined angle with respect to the guide 144.
  • the reason why the second blade 146 is inclined is to allow the first blade unit (130 of FIG. 3) to finely grind and remove the bubbles floating on the oil surface in the process of disassembling and stirring the sludge cake.
  • the angle formed by the second blade 146 with respect to the guide 144 is preferably 90 to 135 degrees.
  • the second blade 146 is illustrated as being fixed to the guide 144, but is not necessarily limited thereto.
  • the second blade 146 is installed in such a structure that the angle can be adjusted according to the input amount of the sludge cake, the moisture content, the viscosity of the heat medium oil, and the like. Can be.
  • the number of the second blades 146 is limited to six, but of course, the number of the second blades 146 may increase or decrease depending on the amount of the sludge cake, the moisture content, the viscosity of the heat medium oil, and the like.
  • the grid impeller 160 may be further installed on the upper portion of the second wing unit 140, the grid impeller 160 to remove the bubbles that were not removed by the second wing unit 140 once more It is meant for.
  • the grid impeller 160 includes a body 162 coupled to the shaft 124, a pair of guides 164 extending from the body 162, and a pair of guides 164. It is composed of an impeller 166 provided in).
  • the steam pipe 150 is a pipe through which steam for heating the heat medium oil is transferred.
  • the steam pipe 150 is disposed to be immersed in the heat medium oil filled in the drying chamber 110, and is arranged to heat the heat medium oil filled in the drying chamber 110 to the same temperature.
  • the heating medium After injecting the thermal medium oil into the drying chamber 110 of the first dryer 100, the heating medium is heated to a predetermined temperature (110 to 150 ° C.) using the steam pipe 150.
  • the rotation speed of the first wing unit 130 and the second wing unit 140 installed in the first drying chamber 110 is 60 ⁇ 180rpm
  • the first wing unit (installed in the second drying chamber 210 ( 230 and the second blade unit 240 is preferably a rotation speed of 60 ⁇ 120rpm.
  • the rotation speed of the first wing unit 330 installed in the third drying chamber 310 is preferably adjusted to 60 ⁇ 100rpm.
  • the reason for varying the rotational speed of the wing units 130 to 330, 140 to 340 installed in each of the drying chambers 110 to 310 is that different viscosity and foam depending on the moisture content of the sludge cake put into the drying chambers 110 to 310. Because it has. Therefore, the sludge cake can be effectively pulverized if pulverized and stirred at an appropriate rotational speed as described above according to the viscosity and foam of the sludge cake, and the contact time with the heat medium oil can be effectively removed to effectively remove the water (submersible) in the foam. Can be.
  • the first dried sludge cake (crushed sludge) and the heat medium oil used for drying are transferred to the second dryer 200 to undergo a second drying process.
  • the second dried sludge cake (pulverized sludge) and the heat medium oil used for drying in the second dryer 200 is transferred to the third dryer 300 again, after the third drying process is discharged to the outside.
  • the first wing unit 330 for crushing and stirring the sludge cake is installed in the third dryer 300 because foaming hardly occurs even when the sludge cake is crushed and stirred. . And it is to allow the flow to prevent the sludge settled inside the condensation.

Abstract

본 발명은 슬러지에 포함된 수분을 보다 효과적으로 제거할 수 있으며, 건조시간을 단축시켜 효율성을 향상시킬 수 있는 유중증발 건조장치에 관한 것으로, 슬러지 케이크를 열매체 오일에 접촉시켜 건조시키는 건조챔버와, 상기 건조챔버에 설치된 구동모터 및 상기 구동모터에 연결되고 상기 건조챔버의 내부로 연장된 샤프트로 이루어진 구동부와, 상기 샤프트에 설치되어 슬러지 케이크를 분쇄 및 교반시키는 제1날개유닛과, 상기 샤프트에 설치되어 유면으로 부상한 거품을 파쇄 및 제거하는 제2날개유닛과, 상기 건조챔버에 주입된 열매체 오일을 가열하는 스팀 파이프를 포함한다.

Description

유중증발 건조장치
본 발명은 유중증발 건조장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 유기성 슬러지인 하수 슬러지, 축산폐수 슬러지, 음식물 슬러지에 포함된 수분을 보다 효과적으로 제거할 수 있으며, 건조시간을 단축시켜 효율성을 향상시킬 수 있는 유중증발 건조장치에 관한 것이다.
산업시설, 가정 및 농가에서 발생하는 하수 및 오폐수 슬러지, 음식물 슬러지, 축산폐수 슬러지의 양이 늘어남에 따라 이를 처리하기 위한 처리장의 규모와 수가 증가하고 있으며, 이들 처리장에서 발생하는 슬러지의 양 또한 함께 증가하고 있다.
처리장에서 발생된 대부분의 슬러지는 매립, 소각 또는 해양 투기의 방법으로 처리되었으나, 2013년 1월부터 해양 투기가 전면 금지됨에 따라 슬러지의 처리 방안이 중대한 현안으로 등장하였다. 더불어, 슬러지를 효과적으로 처리할 수 있도록 슬러지의 함수율을 낮추는 방안도 대두되고 있다.
슬러지의 함수율을 낮추기 위해 다양한 구성의 탈수기가 사용되고 있다. 최근에는 탈수기를 통해서 1차 탈수한 80%대의 높은 수분을 함유한 슬러지 케이크를 다른 방식의 탈수기를 이용하여 2차 탈수하여 함수율을 60~40%대로 낮추거나 또는 건조시키는 기술이 사용되고 있다.
통상 1차 탈수 후 배출되는 슬러지 케이크의 경우 플록(floc)이 깨어져 곤죽 상태가 되거나 플록이 살아있는 뭉쳐진 케이크 상태로 배출되는데, 이를 2차 탈수를 위해서는 절단 및 분쇄 작업을 행한 상태에서 2차 탈수기에 공급하고 있다.
예컨대, 대한민국공개특허공보 제2015-0115324호(2015.10.14.)에는 회전 블레이드를 이용하여 케이크 상태의 슬러지를 분쇄 및 비산시킴으로써 슬러지가 컨베이어에 일정한 두께로 안착될 수 있도록 하는 슬러지 균등 공급장치가 개시되어 있다.
그런데 1차 탈수를 거치 슬러지 케이크의 경우 여전히 높은 함수율을 갖는바, 건조기(또는 탈수기)로 이송되는 과정에서 다시 뭉쳐져 투입되거나 투입된 후 건조기(또는 탈수기)의 바닥에서 뭉쳐져 건조효율을 저하시키게 된다. 특히, 분쇄과정에서 컨베이어의 외부로 슬러지가 비산될 수 있으며, 비산된 슬러지에 의한 오염 및 부식 등의 우려가 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 슬러지에 포함된 수분을 보다 효과적으로 제거할 수 있으며, 건조시간을 획기적으로 단축시켜 효율성을 향상시킬 수 있는 유중증발 건조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 슬러지를 1차적으로 미세하게 분쇄하여 열전달을 용이하게 하였으며, 이 과정에서 수분이 증기화되면서 발생하는 거품을 물리적으로 파쇄하여 거품의 제거와 건조시간의 단축을 동시에 실시함으로써 유중증발 건조장치로 슬러지의 건조효율을 획기적으로 높이는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유중증발 건조장치는, 슬러지 케이크를 열매체 오일에 접촉시켜 건조시키는 건조챔버(oil bath)와, 상기 건조챔버에 설치된 구동모터 및 상기 구동모터에 연결되고 상기 건조챔버의 내부로 연장된 샤프트로 이루어진 구동부와, 상기 샤프트에 설치되어 슬러지 케이크를 분쇄 및 교반시키는 제1날개유닛과, 상기 샤프트에 설치되어 유면으로 부상한 거품을 파쇄 및 제거하는 제2날개유닛과, 상기 건조챔버에 주입된 열매체 오일을 가열하는 스팀 파이프를 포함한다.
상기 제1날개유닛은, 상기 샤프트에 결합된 몸체와, 상기 몸체의 둘레를 따라 방사상으로 배치된 복수의 제1블레이드로 구성된다. 이때, 상기 제1블레이드는 상기 샤프트에 대해 0~25도로 기울어지게 배치될 수 있다.
상기 제2날개유닛은, 상기 샤프트의 길이방향으로 이격되고 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드와, 상기 한 쌍의 가이드 사이에 마련된 제2블레이드로 구성된다. 이때, 상기 제2블레이드는 상기 가이드에 대해 90~135도로 기울어지게 배치된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 제1날개유닛이 슬러지 케이크를 분쇄 및 교반하여 가열된 열매체 오일과 접촉을 증대시킴으로써 슬러지에 포함된 수분을 보다 효과적으로 제거할 수 있으며, 건조시간을 단축시켜 효율성을 향상시킬 수 있다. 특히, 슬러지 케이크의 분쇄 및 교반과정에서 발생하는 거품이 제2날개유닛에 의해 파쇄 및 제거되므로 수분의 증발이 원활하게 이루어져 건조시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치의 내부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치 중 제1건조챔버를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치 중 제1블레이드를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치 중 제1블레이드의 변형례를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치 중 제2블레이드를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치 중 그리드 임펠라를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치를 이용한 슬러지 건조과정을 도시한 도면.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유중증발 건조장치(1)는 80%대로 1차 탈수된 슬러지를 1% 이하로 건조하는 장치에 관한 것으로, 순차적으로 연결된 3개의 건조기(oil bath, 100,200,300)로 구성된다. 즉, 80%대의 함수율을 가진 케이크 상태의 슬러지를 건조하는 제1건조기(100)와, 1차 건조를 거친 슬러지 케이크를 건조하는 제2건조기(200)와, 2차 건조를 거친 슬러지 케이크를 건조하는 제3건조기(300)로 구성된다.
상술한 제1 내지 제3건조기(100~300)는 일부 구성에서만 차이를 가질 뿐 거의 동일한 구조를 갖는바, 제1건조기(100)를 기준으로 그 내부 구조를 살펴보도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유중증발 건조장치(1)의 제1건조기(100)는 슬러지 케이크를 열매체 오일에 접촉시켜 건조시키는 건조챔버(110)를 포함한다.
건조챔버(110)는 소정의 높이를 가진 직육면체 형상이며, 슬러지 케이크와 열매체 오일을 담을 수 있도록 건조챔버(110)의 내부에 공간이 마련된다. 본 실시예에서는 건조챔버(110)를 직육면체로 예시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 원형 또는 다각형 단면의 육면체 형상으로 제작될 수 있다.
건조챔버(110)의 상면에는 슬러지 케이크가 투입되는 투입구(112)가 형성되고, 측면에는 열매체 오일이 주입되는 주입구(114)가 형성된다. 또한, 투입구(112)의 일측에는 건조과정에서 발생하는 가스 및 증기가 배출되는 배기구(116)가 형성된다.
전술한 바와 같이, 제1건조기(110)의 건조챔버(110)에는 투입구(112), 주입구(114), 배기구(116)가 형성된 반면, 제2건조기(210)에는 제1이송구(212)와 배기구(216)가 형성되고, 제3건조기(310)에는 제2이송구(312), 토출구(314), 배기구(316)가 형성된다(도 2 참조).
제1이송구(212)와 제2이송구(312)는 인접한 건조챔버(110,210)에서 이송되는 슬러지 케이크와 열매체 오일이 공급되는 부분이고, 배기구(316)는 건조가 완료된 슬러지 케이크와 건조에 사용된 열매체 오일이 배출되는 부분이다. 또한, 배기구(216,316)는 전술한 것처럼 건조과정에서 발생하는 가스 및 증기가 배출되는 부분이다.
건조챔버(110)에는 구동부(120)가 설치된다. 구동부(120)는, 건조챔버(110)의 상면에 설치된 구동모터(120)와, 구동모터(120)에 연결되고 건조챔버(110)의 내부로 연장된 샤프트(124)로 이루어진다. 이때, 샤프트(124)의 하단에는 제1날개유닛(130)이 설치되고, 중단에는 제2날개유닛(140)이 설치된다.
제1날개유닛(130)은 건조챔버(110)에 투입된 슬러지 케이크를 분쇄하고 교반시켜 열매체 오일과의 접촉을 증대시키는 수단이다. 이러한 제1날개유닛(130)은, 샤프트(124)에 결합된 몸체(132)와, 몸체(132)의 둘레를 따라 방사상으로 배치된 6개의 제1블레이드(134)로 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1날개유닛(130)을 구성하는 몸체(132)와 제1블레이드(134)는 설치 및 분해가 용이하도록 서로 대칭되는 한 쌍으로 구성된다. 특히, 제1블레이드(134)는 샤프트(124)에 대해 소정의 각도를 갖도록 기울어지게 형성된다.
제1블레이드(134)를 기울어지게 배치한 이유는, 제1날개유닛(130)의 회전 시 슬러지 케이크가 잘게 분쇄될 수 있도록 하기 위함이고, 더불어 잘게 분쇄된 슬러지가 용이하게 교반될 수 있도록 하기 위함이다. 이때, 제1블레이드(134)가 샤프트(124)에 대해 이루는 각도는 0~25도인 것이 바람직하다.
한편, 제1날개유닛(130)을 상하로 이동 가능하게 설치할 경우 잘게 분쇄된 슬러지를 좀 더 효과적으로 교반할 수 있다. 이를 위하여, 본 실시예의 샤프트(124)는, 구동모터(도 3의 122)에 연결된 파이프 형상의 제1샤프트(124a)와, 제1샤프트(124a)의 내부에 설치된 봉 형상의 제2샤프트(124b)로 구성되며, 제2샤프트(124b)는 제1샤프트(124a)에 인입 또는 인출 가능하게 설치된다(도 5 참조).
상술한 구조에 따르면, 제2샤프트(124b)가 제1샤프트(124a)에서 인출될 경우 제1날개유닛(130)이 하부로 이동하고, 제2샤프트(124b)가 제1샤프트(124a)로 인입될 경우 제1날개유닛(130)이 상부로 이동한다.
여기서, 제1샤프트(124a)의 외주면과 제2샤프트(124b)의 내주면에 서로 맞물리는 스플라인(126)이 형성되어, 제1샤프트(124a)의 회전력이 제2샤프트(124b)로 손실없이 전달될 수 있다. 또한, 제2샤프트(124b)의 인입/인출은 별도로 마련된 모터(미도시) 또는 액추에이터(미도시)에 의해 작동될 수 있다.
제2날개유닛(140)은 건조챔버(110)에 투입된 슬러지 케이크의 분쇄 및 교반 시 발생하는 거품을 파쇄 및 제거하는 수단이다. 이러한 제2날개유닛(140)은, 샤프트(124)의 길이방향으로 이격된 몸체(142)와, 한 쌍의 몸체(142)에서 연장되고 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드(144)와, 한 쌍의 가이드(144) 사이에 마련된 제2블레이드(146)로 구성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2날개유닛(140)을 구성하는 몸체(142), 가이드(144), 제2블레이드(146)는 설치 및 분해가 용이하도록 서로 대칭되는 한 쌍으로 구성된다. 특히, 제1블레이드(146)는 가이드(144)에 대해 소정의 각도를 갖도록 기울어지게 형성된다.
제2블레이드(146)를 기울어지게 배치한 이유는, 제1날개유닛(도 3의 130)이 슬러지 케이크를 분해 및 교반하는 과정에서 유면으로 부상한 거품을 잘게 분쇄하여 제거할 수 있도록 하기 위함이다. 이때, 제2블레이드(146)가 가이드(144)에 대해 이루는 각도는 90~135도인 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 제2블레이드(146)가 가이드(144)에 고정된 것으로 예시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 슬러지 케이크의 투입량, 함수율, 열매체 오일의 점도 등에 따라 각도를 조절할 수 있는 구조로 설치될 수 있다.
본 실시예에서는 제2블레이드(146)의 개수를 6개로 한정하고 있으나, 이 또한 슬러지 케이크의 투입량, 함수율, 열매체 오일의 점도 등에 따라 증감할 수 있음을 물론이다.
한편, 제2날개유닛(140)의 상부에는 그리드 임펠라(160)가 더 설치될 수 있는데, 그리드 임펠라(160)는 제2날개유닛(140)에 의해 미처 제거되지 못한 거품을 한 번 더 제거하기 위한 수단이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 그리드 임펠라(160)는, 샤프트(124)에 결합된 몸체(162)와, 몸체(162)에서 연장된 한 쌍의 가이드(164)와, 한 쌍의 가이드(164)에 마련된 임펠라(166)로 구성된다.
스팀 파이프(150)는 열매체 오일을 가열하기 위한 스팀이 이송되는 파이프이다. 스팀 파이프(150)는 건조챔버(110)에 충전된 열매체 오일에 잠길 수 있도록 배치되며, 건조챔버(110)에 충전된 열매체 오일이 동일한 온도로 가열될 수 있도록 배치된다.
도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 유중증발 건조장치(1)를 이용한 건조과정을 살펴보도록 한다.
제1건조기(100)의 건조챔버(110)에 열매체 오일을 주입한 후 스팀 파이프(150)를 이용하여 소정의 온도(110~150℃)까지 가열한다.
열매체 오일이 적정 온도까지 상승하면 슬러지 케이크를 투입하고, 구동부(120)를 작동시켜 슬러지 케이크를 분쇄 및 교반을 한다. 이때, 제1건조챔버(110)에 설치된 제1날개유닛(130)과 제2날개유닛(140)의 회전속도는 60~180rpm으로 하고, 제2건조챔버(210)에 설치된 제1날개유닛(230)과 제2날개유닛(240)의 회전속도는 60~120rpm인 것이 바람직하다. 또한, 제3건조챔버(310)에 설치된 제1날개유닛(330)의 회전속도는 60~100rpm으로 조절하는 것이 좋다.
각 건조챔버(110~310)에 설치된 날개유닛(130~330,140~340)의 회전속도를 서로 달리하는 이유는, 건조챔버(110~310)에 투입된 슬러지 케이크의 함수율에 따라 서로 다른 점도와 거품을 갖기 때문이다. 따라서 슬러지 케이크의 점도와 거품에 따라 상기와 같이 적절한 회전속도로 분쇄 및 교반할 경우 슬러지 케이크를 효과적으로 분쇄할 수 있으며, 열매체 오일과의 접촉시간을 늘려 거품 속에 있는 수분(수중기)을 효과적으로 제거할 수 있다.
상술한 과정을 거쳐 제1건조기(100)에서 1차 건조된 슬러지 케이크(분쇄된 슬러지)와 건조에 사용된 열매체 오일은 제2건조기(200)로 이송되어 2차 건조과정을 거친다. 또한, 제2건조기(200)에서 2차 건조된 슬러지 케이크(분쇄된 슬러지)와 건조에 사용된 열매체 오일은 다시 제3건조기(300)로 이송되어 3차 건조과정을 거친 후 외부로 배출된다.
한편, 제3건조기(300)에는 슬러지 케이크의 분쇄 및 교반을 위한 제1날개유닛(330)만 설치되는데, 이는 3차 건조과정에서는 슬러지 케이크의 분쇄 및 교반하도라도 거품이 거의 발생하지 않기 때문이다. 그리고 내부에 슬러지가 침전되어 축정되지 않도록 유동을 시키기 위함이다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 슬러지 케이크를 열매체 오일에 접촉시켜 건조시키는 건조챔버;
    상기 건조챔버에 설치된 구동모터와, 상기 구동모터에 연결되고 상기 건조챔버의 내부로 연장된 샤프트로 이루어진 구동부;
    상기 샤프트에 설치되어 슬러지 케이크를 분쇄 및 교반시키는 제1날개유닛;
    상기 샤프트에 설치되어 유면으로 부상한 거품을 파쇄 및 제거하는 제2날개유닛; 및
    상기 건조챔버에 주입된 열매체 오일을 가열하는 스팀 파이프를 포함하고,
    상기 제1날개유닛은 슬러지 케이크를 분쇄 및 교반하여 가열된 열매체 오일과 접촉을 증대시킴으로써 수분을 효과적으로 증발시키며, 상기 제2날개유닛은 슬러지 케이크의 분쇄 및 교반과정에서 발생하는 거품을 파쇄 및 제거하여 건조시간을 단축시키는 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1날개유닛은, 상기 샤프트에 결합된 몸체와, 상기 몸체의 둘레를 따라 방사상으로 배치된 복수의 제1블레이드로 구성된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1블레이드는 상기 샤프트에 대해 0~25도로 기울어지게 배치된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1날개유닛은 상기 샤프트를 따라 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 샤프트는, 상기 구동모터에 연결된 파이프 형상의 제1샤프트와, 상기 제1샤프트의 내부에 인입 또는 인출 가능하게 설치된 제2샤프트로 구성되고,
    상기 제1날개유닛이 상기 제2샤프트에 설치되어 이동하는 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1샤프트의 외주면과 상기 제2샤프트의 내주면에 서로 맞물리는 스플라인이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2날개유닛은, 상기 샤프트의 길이방향으로 이격되고 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드와, 상기 한 쌍의 가이드 사이에 마련된 제2블레이드로 구성된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2블레이드는 상기 가이드에 대해 90~135도로 기울어지게 배치된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조챔버는, 슬러지 케이크를 열매체 오일에 접촉시켜 1차 건조시키는 제1건조챔버와, 상기 슬러지 케이크를 열매체 오일에 접촉시켜 2차 건조시키는 제2건조챔버와, 상기 슬러지 케이크를 열매체 오일에 접촉시켜 3차 건조시키는 제3건조챔버로 구성되고,
    상기 제1 내지 제3건조챔버는 순차적으로 연결된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 내지 제3건조챔버의 열매체 오일은 110~150℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1건조챔버에 설치된 제1날개유닛과 제2날개유닛의 회전속도는 60~180rpm이고, 상기 제2건조챔버에 설치된 제1날개유닛과 제2날개유닛의 회전속도는 60~120rpm이며, 상기 제3건조챔버에 설치된 제1날개유닛의 회전속도는 60~100rpm인 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1건조챔버에는, 슬러지 케이크의 투입을 위한 투입구와, 열매체 오일의 주입을 위한 주입구와, 건조과정에서 발생하는 가스 및 증기의 배출을 위한 배기구가 마련되고,
    상기 제2건조챔버에는, 슬러지 케이크 및 열매체 오일이 이송되는 제1이송구와, 건조과정에서 발생하는 가스 및 증기의 배출을 위한 배기구가 마련되며,
    상기 제3건조챔버에는, 슬러지 케이크 및 열매체 오일이 이송되는 제2이송구와, 슬러지 케이크 및 열매체 오일을 외부로 배출되는 토출구와, 건조과정에서 발생하는 가스 및 증기의 배출을 위한 배기구가 마련된 것을 특징으로 하는 유중증발 건조장치.
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