WO2018190653A1 - 그래뉼 타입 축열메디아를 이용한 슬러지 성형 건조장치 - Google Patents

그래뉼 타입 축열메디아를 이용한 슬러지 성형 건조장치 Download PDF

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WO2018190653A1
WO2018190653A1 PCT/KR2018/004295 KR2018004295W WO2018190653A1 WO 2018190653 A1 WO2018190653 A1 WO 2018190653A1 KR 2018004295 W KR2018004295 W KR 2018004295W WO 2018190653 A1 WO2018190653 A1 WO 2018190653A1
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drying
housing
dry
sludge
molding
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임동혁
임훈
임세준
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(주)한미엔텍
임동혁
임훈
임세준
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    • F26B3/18—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact
    • F26B3/20—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact the heat source being a heated surface, e.g. a moving belt or conveyor

Definitions

  • the present invention relates to a molding drying apparatus for drying a drying object by a heater.
  • the present invention relates to a sludge forming drying apparatus using granule-type heat storage media for increasing drying efficiency by allowing indirect drying to be dried in parallel, and allowing the rotating body for stirring to form a drying object.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2007-0062401 (published June 15, 2007) includes a drying apparatus and method for resin pellets.
  • This patent discloses a drying apparatus and a method for drying resin pellets for drying the water attached to an amorphous resin pellet or a crystallized resin pellet, which is a molding material of a resin molding machine, or a binding water. It is an object of the present invention to provide a drying apparatus for resin pellets and a method for drying the amorphous resin pellets and the crystallized resin pellets efficiently. Moreover, the technique which can dry resin pellets efficiently is proposed while miniaturizing the apparatus itself.
  • This registered patent smoothly stirs and transfers the dried materials, reduces dust generation, reduces the risk of explosion, has excellent thermal conductivity and drying efficiency, shortens the drying time, and requires a lot of land and power. It is a small, and suggests a drying device that can control the emission of pollutants well,
  • the drying apparatus includes a drying chamber for heating and drying a dried object, a raker installed inside the drying chamber for stirring and transferring the dried object, a rotating shaft for transmitting rotational force to the raker, a driving unit for rotating the raker through the rotating shaft, and It comprises a heater for generating heat to supply heat directly or indirectly to the drying chamber.
  • the rotating shaft and the raker are spaced apart at predetermined intervals between the rotating shaft insertion holes provided in the raker hub and the rotating shaft so that the raker can slide along the rotating shaft even when the rotating shaft and the raker are coupled, and the rotational force of the rotating shaft is transmitted to the raker.
  • the rotating shaft insertion hole and the rotating shaft are formed into non-circular shapes such as ellipses, squares, gears, and the like so that the raker can be rotated and shaped to correspond to each other.
  • the blade of the raker is in close contact with the bottom of the drying chamber and is configured to scrape (Scraping) the foreign matter or the dry matter without sticking to the bottom.
  • Patent Registration No. 10-1100614 (Registration date December 22, 2011) [Pelletizing device and method of concentrated waste dry matter and glass composition development method using the same],
  • This patent is a pelletizing device and method of the concentrated waste liquid dried product that can be prepared in the form of pellets easy to put the concentrated waste liquid dried in the form of a powder and a glass composition development method using the same,
  • This patent device includes a main frame having an inlet and an outlet; A hopper for supplying a concentrated waste liquid dried to be transferred through the inlet; A feeder for transferring / supplying the concentrated waste liquid dried material supplied through the hopper to a specific position by a predetermined amount; An agitator for pulverizing / mixing the concentrated waste liquid in the form of lumps supplied through the hopper; One side of the stirrer is an additive supply unit for supplying a lubricant to the concentrated waste solution dried into the stirrer; And a pellet press configured to pressurize the concentrated waste liquid dried product supplied through the feeder in the form of pellets and discharge the same through the outlet.
  • the registered patent is to manufacture the pellets through a separate petret press, so improvement in processing efficiency is required, which is not suitable for the treatment of a large amount of industrial and domestic waste.
  • This patent has a cylindrical rotary screen having a plurality of perforation holes are formed in a cylindrical rotary dryer provided inclined downward, and one side of the rotary dryer is provided with a hot air generator to separate the pre-dried fine powder using the cylindrical screen.
  • the present invention relates to a differential discharge type granules drying device for energy saving to dry the separated granules,
  • the patent device is a granule drying apparatus for drying granule particles to which a large amount of water or a binder is added by using a rotary rotary dryer inclined downwardly, wherein the rotary dryer has a plurality of perforation holes for separating fine powder.
  • a cylindrical rotating screen is formed, and a preliminary drying unit for drying only the surface of the granule including fine powder is provided on one side of the cylindrical rotating screen, and a main drying unit for drying the granules only on the other side is provided.
  • An intermediate hood having a sealing device is enclosed so as to enclose, a differential discharge part is formed in the intermediate hood to discharge only fine powder, and one side of the rotary dryer is provided with a hot air generator.
  • this patent device is to dry the object to be dried already granules, so the field of application is limited.
  • This patent discloses that food waste can be discarded according to the user's convenience at any time, and recognizes food waste emitters that are discarded from time to time and measures the weight of the waste to be sent to the local governments having jurisdiction to achieve the food waste payoff system. It is related to the amount and weight loss of food wastes by reducing and treating food wastes by drying and reducing food wastes in the discharged place.
  • a personal identification device such as RFID card or password is installed to recognize the emitters. After that, the opening and closing of the lid is opened and closed by RFID card or password so that food waste can be discarded, a metering device for measuring the amount of food waste put in, and the discharged information collected by the discharger to the local government having jurisdiction. It includes a transmitting device for transmitting.
  • this patent is a technology that focuses on the transmission and reception method related to the management of waste emission information, rather than the drying technology itself.
  • the present invention is to reduce the load of the stirring rotating body and to prevent failure by adjusting the moisture content of the drying object, while the drying object is applied to the surface of the preheated seeds pre-built in the direct drying and drying housing by the heater It is an object of the present invention to provide a drying apparatus for increasing drying efficiency by allowing indirect drying to be performed in parallel, and allowing a rotating body for agitation to granulate and form a drying object.
  • the present invention provides a molding drying apparatus that provides a hot air guide path shape that can be transmitted to the drying object while the hot air constituting the heater is efficiently transmitted to the drying housing to enable large-volume drying treatment and continuous drying treatment.
  • the present invention provides a molding drying apparatus in which a replaceable wear resistant scraper is introduced at the end of the molding machine of the rotating body of the molding drying unit and a wear resistant surface layer is also introduced into the drying housing if necessary. The purpose.
  • the present invention is composed of a batch or continuous drying mode, and an object of the present invention is to provide a molding drying apparatus to serve as a seed for the indirect drying because the remaining amount of the molding drying body remaining in the drying housing.
  • an object of the present invention is to provide a molding drying apparatus in which a conveying means for conveying a drying object to the input side of a drying housing is introduced for improving drying efficiency and adjusting moisture content.
  • an object of the present invention is to provide a molding drying apparatus in which a separating means is introduced in an inlet for smooth water content adjustment and equal contact between the seed (or molding dry body) and the drying object.
  • a drying housing having a drying object input part and a molded dry body discharge part
  • a molding drying unit including a rotating body arranged in the drying housing and having a plurality of molding machines radially arranged on a rotating shaft, and a driving motor for rotating the rotating body;
  • the heater is a hot air supply means
  • the lower portion of the dry housing is provided with an upward guide of hot air,
  • the drying object is applied to the seed outer circumferential surface preheated by the heater in the drying process by the heater while direct drying by heat of the heater and indirect drying by heat conduction of the preheated seed are performed.
  • the rotating body of the molding drying unit is rotated in the same direction as the rising direction of the hot air, the end of the molding machine is provided with a replaceable wear-resistant scraper,
  • the said drying housing is further equipped with the conveying means which conveys a drying object to the said inlet part side.
  • the molding drying apparatus adjusts the moisture content of the drying object to reduce the load and prevent failure of the stirring rotating body, and furthermore, a drying stand on the surface of the preheated seeds pre-built in the direct drying and drying housing by the heater. Indirect drying is applied in parallel while the upper body is applied to increase drying efficiency, and a rotating body for agitation can be granulated in real time by forming a drying object.
  • the hot air constituting the heater is efficiently delivered to the drying housing while providing a hot air guide path shape to be transmitted to the drying object, large-capacity drying treatment and continuous drying treatment is possible,
  • a replacement wear resistant scraper is introduced into the molding machine end of the rotating part of the molding dryer, and if necessary, a wear resistant surface layer is also introduced into the drying housing inner circumferential surface to ensure the convenience of maintenance of the drying apparatus.
  • the remaining amount of the molding drying body remaining in the drying housing can be a seed for indirect drying
  • FIG. 1 is a schematic view of a molding drying apparatus according to the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram of the center of the molding drying unit.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the center of the hot air guide of the dry housing.
  • Figure 4 is a schematic diagram of the center of the rotating body constituting the molding machine of the molding drying unit.
  • the same reference numerals in particular, the tens and ones digits, or the same digits, tens, ones, and alphabets refer to members having the same or similar functions, and unless otherwise specified, each member in the figures The member referred to by the reference numeral may be regarded as a member conforming to these criteria.
  • the first to the second and the second will only refer to different components and the like, regardless of the superiority or the order of manufacture.
  • the names may not match.
  • Figure 1 for the overall schematic view of the molding drying apparatus (A) according to the present invention
  • Figure 2 of the center of the mold drying unit 20 Figure 3 of the dry housing center
  • the molding drying apparatus A is mainly composed of a drying housing 10, a molding drying unit 20, a heater 30, a heat storage medium (or a seed to molding drying body, used in combination) 40, a conveying means 50, And it is composed of an exhaust gas treatment unit (60).
  • the drying housing 10 has a drying object inlet 11 and a molded drying body outlet 13, a bottom 19 having a drain 19, and an upper portion of the drying housing 10 through an exhaust gas treatment unit 60 and an exhaust pipe 15a. It is provided in the exhaust part 15 connected.
  • the input unit 11 may be composed of a hopper (ah) and a transfer conveyor (ac) in which the drying object is stored, and this drying object may be, for example, living or industrial waste, specifically sludge, and usually a terminal treatment plant. It can be connected to the drying object supply unit (As) corresponding to the sludge having a moisture content of about 80wt% collected without adjusting the moisture content at.
  • the dry object supply unit As and the input unit 11 may be configured in such a way that the dry object Sw is continuously supplied at a predetermined speed as shown in the left enlarged view of FIG.
  • the input unit 11 is composed of a separation means (a kind of grinder), in particular, a non-power separation means (G) which can separate or crush the condensed sludge in the drying object supply unit (As) or the like, to ensure smooth supply and drying characteristics, and to adjust the moisture content. It is preferably configured to ensure even contact between the overdraft media (seed or molded dry body) and the drying object.
  • a separation means a kind of grinder
  • G non-power separation means
  • the non-power separating means G separates various shapes in which the end outlet of the inlet having the nozzle 11n structure separates and extrudes the drying object Sw into a plurality of strands. It is preferable to have a part 11A.
  • the non-power separating means G is a splitter 11a for primary separation (or grinding) as shown in the left exploded view of FIG. 1 (continuous teeth are projected downward around the inner circumferential surface of the opening of the center of the upper panel). And a separating holding portion 11B coupled to the lower portion of the separating portion.
  • the dry object first separated (or crushed or torn) by the splitter 11a of the separating part 11A
  • the object to be dried is sludge, due to condensation due to moisture, sewage, and self-weight, it is similar to flour dough.
  • the sludge becomes large and becomes agglomerate, especially Glue (Glue Zone; maximum viscosity section; water content range from 40wt% to 60wt%), which is a major cause of excessive power consumption, blockage and equipment damage of the drying equipment due to overload)
  • the drying object is supplied to the input part 11 of the drying housing 10 as it is separated.
  • the separating holding part 11B is provided with a connecting panel surrounding the splitter 11a in a spaced apart state around an inlet of the lower panel coupled to the upper panel of the separating part 11A, and a plurality of rods connected downward to the connecting panel.
  • the guider 11b is configured to serve as a guider, and the rods constituting the guider are arranged in a cross shape to form the letter 'X'.
  • the dry object supply unit As, it is possible to directly input the dry object without adjusting the moisture content (for example, mixing with the dry body, especially with the dry sludge), and thus pretreatment equipment such as a conveyor belt and a mixer is unnecessary, thus requiring equipment and operating costs. Etc., and the replacement or maintenance cost due to the mixer wear is greatly reduced.
  • the molded dry body discharge part 11B is a molded body, in particular, a molded dry body (for example, a molded dry sludge or dry sludge) by the molding dry part 20 in accordance with the configuration of the continuous dry housing. It is formed near the height of the rotating shaft 21B of the rotating body 21 on the opposite side of the inlet to discharge,
  • the discharge pipe is connected to the discharge part where the granule-type molded dryer overflows, and depending on the capacity of the drying device, the discharge pipe end is molded dry body, in particular, the dry molded sludge (Granule type) (Sd) storage tank 13T. ) Is provided (or alternatively can be stored directly on the sack or dump truck), and the discharge feed screw 13a is further provided for smooth continuous discharge (see FIG. 2).
  • the moisture content of the drying object supplied to the input of the drying housing is 70 ⁇ 95wt%, basically the sludge is applied to the outer circumferential surface of the heat storage medium by direct drying by the heat of the heater and by the heat conduction of the preheated granule-type heat storage medium Indirect drying is carried out in the discharge section, the moisture content of the granule-type molded dry body containing the heat storage medium discharged (dried and molded by applying the sludge dried on the heat storage medium) is 1 to 15wt%, and the drying housing is 45 to 95%. It is preferable to maintain the low temperature state of (degree. C. (preferably 45-90 degreeC, more preferably 50-85 degreeC, most preferably 50-80 degreeC).
  • the dust collector 61 constituting the exhaust gas treatment unit 60 for exhaust gas containing granulated (dust) -type dry matter, etc., in addition to the granulation molding granule discharge from the molded dry body discharge part 11B.
  • the granulated molded dry body is a dry sludge, it can be delivered as an auxiliary fuel as it is, and a separate sorter is unnecessary, and a rear dust collector is unnecessary, so that the related load is reduced by that amount.
  • the dust collector 61 for the fine powder treatment may be composed of a cyclone, and a wet scrubber 63 is provided at a rear end thereof, and the wet scrubber may be washed water from a washing water supply tank 63a connected to a pump. Get supplied. If necessary, a washing tower for removing fine odors may be introduced into the rear end equipment.
  • the molding drying apparatus (A) and the drying method according to the present invention take a low temperature (45 ⁇ 95 °C) drying method, the amount of odor can be significantly reduced (sludge drying using hot air, etc. 150 ⁇ 610 °C temperature)
  • the unique odor (caused by the burning of proteins, etc., is caused by the burning of hair, etc.) is generated, the cause of complaints around the drying equipment is eliminated, and the source of heating the drying housing 10 to provide a drying heat source is a heater, That is, the first drying source directly by the heat source (for example, hot air) itself, the drying object attached to the surface of the preheated granule-type heat storage medium (or seeds) 40 is indirect second by heat conduction of the heat storage medium. It is an indirect third drying source by heat of a wall W, a drying source, and also a dry housing and a hot air guide.
  • this three-stage drying source can provide a molding drying apparatus and a drying method that can significantly increase the thermal efficiency and that can be quickly and completely dry (water content of 1 ⁇ 15wt%).
  • the molded dry material remaining in the preheated seeds or the drying housing functions as a heat storage media, thus providing a major difference in the drying efficiency from the existing drying apparatus.
  • Indirect drying by heat storage media greatly expands the contact area between the heat source and the drying object to provide the total heat transfer area of the entire outer circumferential surface of the seed (or molding drying medium to heat storage medium, hereinafter). Is exposed to free water, allowing drying to proceed faster.
  • the heater 30, which is the first heat source, is configured by hot air supply means.
  • the heater 30 is configured by a burner 33 that receives fuel from the fuel tank 31, and forms hot air.
  • the burner is also connected to the fan.
  • the condensation unit 30E is configured to recover even the heat of the exhaust gas exhaust unit 15, which is relatively low temperature, so that the water of the exhaust gas is condensed and drained, and the heater 30 is It is preferable that the burner is configured to supply the combustion air 30a or higher at a normal temperature.
  • the hot air provided by the heater 30 is curved (particularly preferably has a curvature corresponding to the rotational motion trajectory of the rotating body molding machine 21A) and the hot air upward guide path 17 in the drying housing 10 having the bottom structure.
  • the process of drying and shaping (particularly granulation) of the drying object supplied from the input unit 11 is added to the hot air stream (see FIG. 4 [D]) pressurized and supplied upward to the natural convective upward air stream. The efficiency of molding and drying is ensured and maximized.
  • the rotating body 21 of the molding drying unit 20 in particular a pair of rotating bodies to ensure the processing capacity is rotated in the same direction as the rising direction of the hot air is configured to better transmit the hot air to the drying object and the molding drying body have.
  • Hot air is supplied at 160 ⁇ 230 °C, but the temperature in the drying housing 10 is low temperature (45 ⁇ 95 °C), which eliminates the risk of explosion and fire of the molded product (particularly, the molded product has an outer diameter ( ⁇ 0.3 ⁇ 15mm).
  • the fine granules are formed into granules, and the explosion hazard is extremely small, but is quickly removed by the dust collector 61 of the exhaust gas treatment unit 60.
  • the stability of the drying apparatus of the present invention is maximized).
  • the dry housing 10 has a curved (particularly circular) lower surface structure and a hot air upward guide path 17 is provided at the bottom thereof.
  • the guide path 17 is formed so that the hot air supply hole 17h is formed above the lowest part of the dry housing so that the object to be dried and the molded dry body do not close the hot air supply hole 17h.
  • the hot air hole 17h is of a slit type
  • the hot wind upward guide path 17 is not continuous over the entire drying housing 10 but separated by the partition wall 17p, and the hot wind upward separated by the partition wall.
  • the pipes of the heater 30 hot air
  • branch ducts 17D are connected to each of the partition portions P17 of the guide path 17 (five partition portions P17).
  • the hot air upward guide path 17 is preferably 60% or more, preferably 80% of the outer wall of the drying housing 10. It is good to be comprised in the form surrounding the above.
  • the outer wall portion where the guide path 17 is not formed, such as the upper portion of the dry housing 20, is preferably configured to be wrapped with a heat insulator 17i to increase thermal efficiency.
  • the molding drying unit 20 is composed of a rotating body 21 embedded in the drying housing 10 and a driving motor 23 for rotating the rotating body, in particular having a pair of rotating bodies, which requires processing capacity.
  • a driving motor 23 for rotating the rotating body in particular having a pair of rotating bodies, which requires processing capacity.
  • One or three or more rotary bodies may be introduced according to the present invention.
  • FIG. 4 in the center of the mold drying unit 40, a plan view observed from the top of the dry housing 10 of FIG. 4A, a side view of [B], and a front view of [C] (only one blow molding machine is shown).
  • a side view of [D] indicated by the hot dashed line in FIG. 4 [D] and the supply direction of hot air in FIG. 4 [D], respectively, "Hot Wind” and "HW”).
  • the rotating body 21 of the molding drying unit 30 for stirring, drying and molding the drying object Sw is composed of a rotating shaft 21B and a molding machine 21A in the radial direction on the rotating shaft.
  • This molding machine includes a plurality of links 21b connected to each other, and paddles 21c provided on each link (FIG. 4 [A, B, C] is a drawing close to a design specification, [D] Is a schematic drawing for ease of understanding).
  • the sludge striking surface 21d of the paddle 21c is arranged in a direction shifted from the axis of rotation of the rotary shaft 21B,
  • the sludge striking surface 21d of one of the paddles 21c is arranged in a different direction from the sludge striking surface of another adjacent paddle, and the mixing and drying of the drying object and the molding dry body, which are heat storage media, and the granule type of the drying object. It has been found to be more suitable for molding efficiency.
  • a first pair of paddles 21c is connected to one circumferential surface of the rotation shaft 21B through a link 21b at intervals of 180 degrees, and the first pair of paddles 21c is spaced apart from each other. It can be seen that the paddles 31c of the second pair of 180 degrees spaced apart from the paddles by 90 degrees are arranged. Various arrangement positions and angles can be selected.
  • the pair of paddles arranged on the same circumferential surface of the rotation shaft has a different shift direction from the axis of rotation of the rotation shaft 21B.
  • the striking surface 21d of the paddle 21c is arranged on the normal line of the rotating shaft 21B (link 21b is arranged on the normal line). It may be arranged to be inclined in a form that is out of step.
  • the thermal storage medium seed 40 embedded in the drying housing may be various ceramic or simple earth molded bodies having an outer diameter of about 0.3 to 15 mm, and in particular, in consideration of the molding efficiency of the drying object, the same sludge molded dry body ( It is preferable that it is Sd) itself.
  • Sludge moldings filled in the first dry housing can be used by adding products molded in various ways.
  • the drying time of more than 80wt% of the moisture content in which the weight ratio of [Drying Object: Regenerative Media Granules] per unit time in the drying housing is about [5 ⁇ 30: 95 ⁇ 70] is 20 ⁇ 60 minutes depending on its properties and dosage.
  • Granules are formed and discharged into granules having an outer diameter of about 0.3 to 15 mm by granulation.
  • the granule-type sludge moldings are left in the drying housing as necessary for the regenerative media application for batch or continuous molding drying apparatus, and the remaining moldings are discharged.
  • Granulation drying object eg, sludge drying in the drying housing shown in Figure 1 is configured in a continuous manner, but may be configured as a batch, if necessary,
  • the granule-type molded dry product discharged from the molded part discharge part is composed of 5 ⁇ 60wt% of unit discharge per hour (continuous type) or single discharge (batch type).
  • the remaining granule-type molded dry body again functions as a heat storage media.
  • the heat storage media (or heat transfer media, used in combination below), especially granule-type sludge forming and drying bodies, which are built in the dry housing, are preheated by a heater, that is, a heat source, and become a kind of fluid to rotate the rotor 21. It stirs while being rapidly flowed by the striking of the paddle 21c of the paddle 21c, and thus the fluidized heat storage medium seed 40 to the molded dry material Sd and the dry object are maximized in contact area (the dry object is repeated on the heat storage medium surface). Coated) to conduct heat more quickly and more completely to provide a heat transfer area that maximizes the entire outer circumferential surface of the heat storage medium to dry and granulate the drying object.
  • a heater that is, a heat source
  • the drying method using the molding drying device (A) using the heat storage medium (seed 40 to the molding drying body (Sd)) according to the present invention is fluidized in the molding drying unit 20 in the drying housing (10) Heat storage media
  • the drying object is conveyed to the feeding unit 11 side of the drying housing 10 in order to improve drying efficiency and adjust the moisture content (actually, the input unit before drying, the input unit under drying). It is preferable that a conveying means 50 is introduced to dry the input material, the seed is conveyed without distinction, but the main treatment object is the dry object.
  • the inlet part 51 of this conveying means shares the drain 19 of the drying housing 10, shares the discharge part 13, is installed separately in the bottom of the body of the drying housing, or some of these three types or Can be all,
  • discharge portion 53 may be connected to the input portion 11 of the dry housing or may be installed on the upper portion of the dry housing separately,
  • the conveyance can be implemented in various ways such as a conveyor belt (55).
  • the dry granulated molded Sd which is formed by the molding drying unit 20 and the heater 30, in particular dry molding sludge is As a result of the destruction of the resultant product and the molded dry material (ie, dry sludge), it was confirmed that a coating layer having a predetermined thickness was formed through repeated coating and coating of wet sludge which is a dry object.
  • the low temperature drying characteristics of the molding drying apparatus (A) according to the present invention could confirm the thermal imaging camera photographing results for the drying housing during the drying process.

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  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

본 발명은 건조대상체의 함수율을 조정하여 교반 회전체의 부하감소 및 고장방지를 도모하며, 또 히터에 의한 직접건조와 건조하우징에 미리 내장되어 예열된 씨드(seeds) 표면에 건조대상체가 도포되면서 건조되는 간접건조가 병행되도록 하여 건조효율을 높이고, 또 교반을 위한 회전체가 건조대상체를 성형하여 그래뉼화할 수 있도록 하는 성형 건조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 성형 건조장치는 건조대상체 투입부 및 성형건조체 배출부를 구비한 건조하우징; 상기 건조하우징 내 배열되고 회전축에 방사상 배열된 복수의 성형기를 구비한 회전체, 이 회전체를 회전시키는 구동모터를 포함하는 성형건조부; 상기 건조하우징 내부를 가열하는 히터; 및 상기 건조하우징에 내장된 씨드(seeds);를 포함하여 이루어진다.

Description

그래뉼 타입 축열메디아를 이용한 슬러지 성형 건조장치
본 발명은 히터에 의하여 건조대상체를 건조하는 성형 건조장치에 관한 것으로,
보다 상세하게는 건조대상체의 함수율을 조정하여 교반 회전체의 부하감소 및 고장방지를 도모하며, 또 히터에 의한 직접건조와 건조하우징에 미리 내장되어 예열된 씨드(seeds) 표면에 건조대상체가 도포되면서 건조되는 간접건조가 병행되도록 하여 건조효율을 높이고, 또 교반을 위한 회전체가 건조대상체를 성형하여 그래뉼화할 수 있도록 하는 그래뉼 타입 축열메디아를 이용한 슬러지 성형 건조장치에 관한 것이다.
가정, 산업, 식품, 축산, 폐기물처리 분야에서 다양한 건조장치가 제시되어 있다.
예를 들어 특허공개 제10-2007-0062401호(공개일자 2007년06월15일) [수지펠릿의 건조장치 및 그 방법]이 있는데,
이 공개특허는 수지성형기의 성형원료인 비결정화 수지펠릿 또는 결정화 수지펠릿에 부착된 수분이나, 함유된 결합수를 건조하는 수지펠릿의 건조장치 및 그 방법를 제시하고 있는바, 특히 1대의 장치로,비결정화 수지펠릿과 결정화 수지펠릿을 각각 효율적으로 건조할 수 있는 수지펠릿의 건조장치 및 그 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 장치 자체의 소형화를 도모하면서 수지펠릿을 효율적으로 건조할 수 있는 기술을 제시하고 있다.
그러나 이 특허는 함수율이 높은 건조대상체에 대한 원활하고 연속적인 처리방안이나 분말형 건조물로 인한 비산먼지 발생문제나 폭발 위험성 상존 문제에 대한 해결책을 제시하고 있지 않다.
또 특허등록 제10-1236331호(등록일자 2013년02월18일) [건조장치]가 있는데,
이 등록특허는 내부에서 피건조물의 교반 및 이송이 원활하게 이루어지고, 분진 발생이 적고 폭발의 위험이 경감되며, 열전도율과 건조효율이 우수하고, 건조 소요 시간이 단축되며, 부지 소요면적과 동력소요가 작고, 오염물질의 배출이 잘 통제될 수 있는 건조장치를 제시하고 있는바,
이 건조장치는, 피건조물을 가열하여 건조하는 건조실과, 상기 건조실 내부에 설치되며 피건조물을 교반 및 이송하는 레이커, 상기 레이커에 회전력을 전달하는 회전축, 상기 회전축을 통해 상기 레이커를 회전시키는 구동부 및, 상기 건조실에 직접 또는 간접적으로 열이 공급되도록 열을 발생하는 가열기를 포함하여 이루어진다. 상기 회전축과 레이커는 결합된 상태에서도 레이커가 회전축을 따라 이동(Sliding)할 수 있도록 상기 레이커 허브에 구비된 회전축 삽입구와 상기 회전축의 사이는 소정의 간격으로 이격되고, 상기 회전축의 회전력이 레이커에 전달되어 레이커가 회전될 수 있도록 상기 회전축 삽입구와 회전축은 그 단면의 형상이 타원형, 각형, 치차형 등과 같은 비원형이며 서로 대응되는 형상으로 성형되어 상기 레이커의 블레이드에 의하여 피건조물을 교반 및 이송함과 동시에 상기 레이커의 자중에 의하여 상기 레이커의 블레이드가 건조실 바닥면에 밀착되어 바닥면에 이물질 또는 피건조물이 점착되지 않고 스크레이핑(Scraping) 하도록 구성되어 있다.
그러나 이 종래문헌의 기술 역시 첫 번째 종래기술과 대동소이한 문제점을 안고 있다.
다음으로 특허등록 제10-1100614호(등록일자 2011년12월22일) [농축폐액 건조물의 펠렛화 장치 및 방법과 이를 이용한 유리조성개발 방법]이 있는데,
이 등록특허는 분말형태인 농축폐액 건조물을 유리화 설비에 투입이 용이한 펠렛 형태로 제조할 수 있는 농축폐액 건조물의 펠렛화 장치 및 방법과 이를 이용한 유리조성개발 방법으로,
이 특허 장치는 투입구와 배출구가 구비되는 본체프레임; 상기 투입구를 통해 이송투입되는 농축폐액 건조물을 공급해주는 호퍼; 상기 호퍼를 통해 공급되는 농축폐액 건조물을 특정위치로 일정량씩 이송/공급해주는 피더; 상기 호퍼를 통해 공급되는 덩어리 형태의 농축폐액 건조물을 분쇄/혼합해주는 교반기; 상기 교반기의 일측에는 상기 교반기 내로 투입된 농축폐액 건조물에 활택제를 공급해주는 첨가제공급부; 및 상기 피더를 통해 공급되는 농축폐액 건조물을 펠렛 형태로 가압제조하여 상기 배출구를 통해 배출시켜주는 펠렛프레스;를 포함한다.
그러나 이 등록특허는 별도의 펫렛프레스를 통하여 펠렛을 제조하는 것이어서 처리효율 부분에서 개선이 요구되어, 대용량의 산업 및 생활 폐기물의 처리에는 부적합하다.
이어서 특허등록 제10-1546382호(등록일자 2015년08월17일) [에너지 절약을 위한 미분 중간 배출형 그래뉼 건조장치]가 있는데,
이 등록특허는 하향 경사지게 구비되는 원통형의 로타리 드라이어에 다수의 타공홀을 지니는 원통 회전 스크린이 형성되어지고, 상기 로타리 드라이어의 일측에는 열풍 발생기가 구비되어 예비 건조되어진 미분을 상기 원통 스크린을 이용하여 분리하여, 분리되어진 그래뉼을 본 건조하는 에너지 절약을 위한 미분 중간 배출형 그래뉼 건조장치에 관한 것으로,
이 특허 장치는 하향 경사지게 구비되는 원통형의 로타리 드라이어를 이용하여 다량의 수분 또는 바인더가 첨가된 그래뉼 입자를 건조하기 위한 그래뉼 건조장치에 있어서, 상기 로타리 드라이어는 미분을 분리하기 위한 다수의 타공홀을 지니는 원통 회전 스크린이 형성되어, 상기 원통 회전 스크린을 중심으로 일측에 미분을 포함한 그래뉼의 표면만 건조하기 위한 예비 건조부가 마련되어지고, 타측에 그래뉼만 건조하기 위한 본 건조부가 마련되어지되, 상기 원통 회전 스크린을 에워싸도록 실링장치를 지니는 중간 후드가 구비되어지고, 상기 중간 후드에 미분 배출부가 형성되어 미분만 배출되어지며, 상기 로타리 드라이어의 일측에는 열풍 발생기가 구비되어 있다.
그러나 이 특허 장치는 이미 그래뉼 상태의 건조대상체를 건조하는 것이어서 활용 분야가 제한적이다.
아울러 특허공개 제10-2015-0104752호(공개일자 2015년09월16일) [음식물쓰레기 종량 및 연속건조 감량방법 및 장치]가 있는데,
이 공개특허는 음식물쓰레기를 개별적으로 사용자의 편의에 따라 수시로 버리는 것이 가능하고, 수시로 개별적으로 버리는 음식물쓰레기 배출자를 인식하고 배출무게를 계량하여 관할 지방자치단체에 송신하여 음식물쓰레기 종량제를 이루고, 배출된 음식물쓰레기를 배출된 곳에서 건조하여 감량함으로서, 음식물쓰레기를 근원적으로 줄이고 처리하는 음식물쓰레기 종량 및 감량처리기에 관한 것으로서, 음식물쓰레기 처리기에 RFID카드 또는 비밀번호 등 개인의 인식장치를 설치하여 배출자를 인식한 후, 음식물쓰레기를 버릴 수 있도록 뚜껑의 개폐를 RFID카드 또는 비밀번호에 의해 개폐되는 개폐장치와, 투입된 음식물쓰레기의 양을 계량하는 계량장치와, 배출자의 배출량을 수집한 배출정보를 관할 지방자치단체에 송신하는 송신장치를 포함한다.
그러나 이 공개특허는 건조기술 자체에 중점을 두기 보다는 쓰레기 배출량 정보 등의 관리와 관련된 송수신 방식 등에 중점을 둔 기술에 해당한다.
이에 본 발명은 건조대상체의 함수율을 조정하여 교반 회전체의 부하감소 및 고장방지를 도모하며, 또 히터에 의한 직접건조와 건조하우징에 미리 내장되어 예열된 씨드(seeds) 표면에 건조대상체가 도포되면서 건조되는 간접건조가 병행되도록 하여 건조효율을 높이고, 또 교반을 위한 회전체가 건조대상체를 성형하여 그래뉼화할 수 있도록 하는 성형 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 대용량 건조처리 및 연속 건조처리가 가능하도록 히터를 구성하는 열풍이 건조하우징에 내에 효율적으로 전달되면서 건조대상체에 침투 전달될 수 있도록 하는 열풍 안내로 형상을 제공하는 성형 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 장치의 유지 보수 편리성을 보장하기 위하여 성형건조부의 회전체의 성형기 단부에 교체형 내마모성 스크레이퍼를 도입하고, 필요에 따라 건조하우징 내주면 역시 내마모성 표면층을 도입한 성형 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 본 발명은 회분식 또는 연속식 건조모드로 구성되며, 건조하우징 내에 상시 잔량의 성형건조체가 남아 있어 간접건조를 위한 씨드 역할을 하도록 한 성형 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 건조효율 향상 및 함수율 조정을 위하여 건조하우징의 투입부측으로 건조대상체를 반송하는 반송수단이 도입된 성형 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 원활한 함수율 조정과 씨드(또는 성형건조체)와 건조대상체의 균등 접촉을 위하여 투입부에 분리수단을 도입한 성형 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 성형 건조장치는
건조대상체 투입부 및 성형건조체 배출부를 구비한 건조하우징;
상기 건조하우징 내 배열되고 회전축에 방사상 배열된 복수의 성형기를 구비한 회전체, 이 회전체를 회전시키는 구동모터를 포함하는 성형건조부;
상기 건조하우징 내부를 가열하는 히터; 및
상기 건조하우징에 내장된 씨드(seeds);
를 포함하여 이루어진다.
또 본 발명에 따른 성형 건조장치에서
상기 히터는 열풍공급수단이며,
상기 건조하우징의 하부에는 열풍의 상향 안내로가 구비되어 있고,
상기 히터에 의한 건조과정에서 히터에 의하여 예열된 상기 씨드 외주면에 건조대상체가 도포되면서 히터의 열에 의한 직접건조 및 예열된 씨드의 열전도에 의한 간접건조가 진행되며,
상기 성형건조부의 회전체는 열풍의 상승 방향과 같은 방향으로 회전하고, 성형기의 단부에는 교체형 내마모성 스크레이퍼가 구비되어 있고,
상기 건조하우징에는 상기 투입부측으로 건조대상체를 반송하는 반송수단이 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 성형 건조장치는 건조대상체의 함수율을 조정하여 교반 회전체의 부하감소 및 고장방지를 도모하며, 또 히터에 의한 직접건조와 건조하우징에 미리 내장되어 예열된 씨드(seeds) 표면에 건조대상체가 도포되면서 건조되는 간접건조가 병행되도록 하여 건조효율을 높이고, 또 교반을 위한 회전체가 건조대상체를 성형하여 실시간으로 그래뉼화할 수 있고,
또 히터를 구성하는 열풍이 건조하우징에 내에 효율적으로 전달되면서 건조대상체에 침투 전달될 수 있도록 하는 열풍 안내로 형상을 제공하여 대용량 건조처리 및 연속 건조처리가 가능하고,
나아가 성형건조부의 회전체의 성형기 단부에 교체형 내마모성 스크레이퍼를 도입하고, 필요에 따라 건조하우징 내주면 역시 내마모성 표면층을 도입하여 건조장치의 유지 보수 편리성을 보장할 수 있고,
아울러 필요에 따라 회분식 또는 연속식 건조모드로 구성되어 편리하고, 건조하우징 내에 상시 잔량의 성형건조체가 남아 있어 간접건조를 위한 씨드 역할을 하도록 할 수 있고,
또 건조하우징의 투입부측으로 건조대상체를 반송하는 반송수단을 도입하여 건조효율 향상 및 함수율 조정 원활성을 확보하고,
또 투입부에 분리수단을 도입하여 원활한 함수율 조정과 씨드(또는 성형건조체)와 건조대상체의 균등 접촉이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 성형 건조장치의 개략도.
도 2는 성형건조부 중심의 개략도.
도 3은 건조하우징의 열풍안내로 중심의 개략도.
도 4는 성형건조부의 성형기를 구성하는 회전체 중심의 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
A: 건조장치 10: 건조하우징
20: 성형건조부 30: 히터
61: 씨드 50: 반송수단
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 공지기능 및 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략할 수 있다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소 등을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 우열이나 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
먼저 본 발명에 따른 성형 건조장치(A)의 전체 개략도에 대한 도 1과, 성형건조부(20) 중심의 도 2, 건조하우징 중심의 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이,
본 성형 건조장치(A)는 크게 건조하우징(10), 성형건조부(20), 히터(30), 축열메디아(또는 씨드 내지 성형건조체, 이하 병용함)(40), 반송수단(50), 그리고 배가스처리부(60)로 구성된다.
건조하우징(10)은 건조대상체 투입부(11) 및 성형건조체 배출부(13)를 갖고, 저면에는 드레인(19)을 구비하고 있으며, 상부에는 배가스처리부(60)와 배기파이프(15a)를 통하여 연결된 배기부(15)에 구비되어 있다.
구체적으로 투입부(11)는 건조대상체가 저장된 호퍼(ah)와 이송컨베이어(ac)로 구성될 수 있으며, 이 건조대상체는 예를 들어 생활 또는 산업 폐기물, 구체적으로 슬러지 일 수 있고, 통상 종말처리장에서 함수율 조정 없이 수거되는 80wt% 전후의 함수율을 갖는 슬러지에 해당하는 건조대상체 공급부(As)와 연결될 수 있다.
건조대상체 공급부(As) 및 투입부(11)로는 도 1의 좌측 확대도와 같이 건조대상체(Sw)가 소정의 속도로 연속 공급되어 대용량 및 연속 처리가 가능한 형태로 구성될 수 있다.
나아가 투입부(11)는 건조대상체 공급부(As) 등에서 압밀된 슬러지를 분리 내지 파쇄할 수 있는 분리수단(일종의 grinder), 특히 무동력 분리수단(G)으로 구성되어 원활한 공급 및 건조 특성 보장, 함수율 조정과 축역메디아(씨드 또는 성형건조체)와 건조대상체의 균등 접촉을 보장하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 무동력 분리수단(G)은 도 1의 좌측 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 노즐(11n) 구조를 갖는 투입부의 단부 배출구가 건조대상체(Sw)를 복수의 가닥 형태로 분리 압출하는 다양한 형상의 분리부(11A)를 갖는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로 이 무동력 분리수단(G)은 도 1의 좌측 분해 도면과 같이 1차 분리(또는 분쇄)용 스플리터(splitter)(11a)(연속된 이빨이 상부 패널 중앙의 투입구 내주면 둘레에 하향 돌설되어 있다)를 구비한 분리부(11A)와, 이 분리부 하부에 결합된 분리유지부(11B)로 구성된다.
이 분리부(11A)의 스플리터(11a)에 의하여 1차 분리된(또는 분쇄된 또는 찢어진) 건조대상체는
(건조대상체가 슬러지인 경우 수분과 하수 특유의 점성, 자중에 의한 압밀 상태로 인하여 마치 밀가루 반죽 유사 특성을 보이며, 구체적인 예로 슬러지 처리에서는 슬러지의 점성이 커져 덩어리 현상을 갖추게 되며, 특히 글루존(Glue Zone; 최대점성구간; 함수율 40wt% ~ 60wt% 구간)에서는 과부하에 의한 과다한 건조장치의 동력소모와 막힘현상 및 설비파손 문제의 주요 원인이 됨)
분리부(11A) 하부에 결합된 분리유지부(11B)의 가이더(11b)에 의하여 건조대상체가 분리된 상태 그대로 건조하우징(10)의 투입부(11)로 공급된다.
상기 분리유지부(11B)는 분리부(11A)의 상부 패널에 결합되는 하부 패널의 투입구 둘레에는 스플리터(11a)를 이격된 상태로 감싸는 연결패널이 구비되고, 이 연결패널에 하향 연결된 복수의 막대가 가이더(11b)의 역할을 하도록 구성되어 있고, 가이더를 구성하는 막대는 알파벳 'X'자를 이루를 형태로 교차하는 형태로 배열되어 있다.
이 건조대상체 공급부(As)에서는 건조대상체를 함수율 조절(예: 건조체와 혼합, 특히 건조 슬러지와 혼합) 없이 직투입하는 것이 가능하며, 이에 따라 컨베이어벨트, 혼합기 등의 전처리설비가 불필요하여 설비비, 운전비 등을 절약할 수 있고, 혼합기 마모에 따른 교체나 유지보수 비용이 획기적으로 절감된다.
또 성형건조체 배출부(11B)는 연속식으로 구성된 건조하우징의 구성에 맞게 성형건조부(20)에 의하여 성형체, 특히 그래뉼 타입 성형체인 성형건조체(예: 성형 건조 슬러지 또는 건(乾)슬러지)가 배출되도록 투입부 반대측에서 회전체(21)의 회전축(21B) 높이 부근에 형성되어 있고,
연속식의 경우 그래뉼 타입 성형건조체가 오버플로우가 이루어지는 배출부에는 배출파이프가 연결되고, 건조장치의 용량에 따라 배출파이프 말단에는 성형건조체, 특히 건조 성형 슬러지(그래뉼 타입)(Sd) 저장탱크(13T)가 구비되어 있고(또는 대안적으로 마대자루 또는 덤프트럭에 직접 저장 가능), 원활한 연속배출을 위하여 배출이송 스크류(13a)가 더 구비되어 있다(도 2 참조).
상기 건조하우징의 투입부로 공급되는 건조대상체의 함수율은 70~95wt% 이고, 기본적으로 상기 축열메디아 외주면에 건조대상체인 슬러지가 도포되면서 히터의 열에 의한 직접건조 및 예열된 그래뉼 타입 축열메디아의 열전도에 의한 간접건조가 진행되어 배출부에서는 배출되는 축열메디아를 내포하는(축열메디아에 건조된 슬러지가 도포되면서 건조 및 성형된) 그래뉼 타입 성형건조체의 함수율은 1~15wt% 이고, 상기 건조하우징은 45~95℃(바람직하기로는 45~90℃, 보다 바람직하기로는 50~85℃, 가장 바람직하기로는 50~80℃)의 저온 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
다음으로 성형건조체 배출부(11B)에서의 그래뉼화(granulation) 성형건조체 배출 외에 미분(먼지)형 건조물 등이 포함된 배가스를 위한 배가스처리부(60)를 구성하는 집진기(61)를 이용하여 포집하고, 그래뉼화 성형건조체가 건조슬러지인 경우 그대로 보조연료로 납품하는 것이 가능하여 별도의 선별기가 불필요하며, 또한 후단 집진설비가 불필요하여 관련 부하가 그만큼 감소하게 된다.
이에 따라 단순히 미분 처리용 집진기(61)는 사이클론으로 구성될 수 있고, 또 그 후단의 웨트스크러버(63)(Wet Scrubber)가 구비되며 웨트스크러버는 펌프와 연결된 세정수공급탱크(63a)로부터 세정수를 공급받는다. 필요에 따라 후단설비로 미세한 악취 제거를 위한 세정탑 등이 도입될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 성형 건조장치(A) 및 건조방법은 저온(45~95℃) 건조 방식을 취하므로 그만큼 악취발생량이 획기적으로 줄일 수 있어(기존 150~610℃ 온도의 열풍 등을 이용한 슬러지 건조에서는 특유의 악취(단백질 등의 연소가 원인임, 머리카락 탄내와 유사)가 발생됨) 건조설비 주변의 민원 발생 원인이 해소되며, 상기 건조하우징(10) 내부를 가열하여 건조 열원 제공하는 원천은 히터, 즉 열원(예: 열풍) 그 자체에 의한 직접 제1건조원, 예열된 그래뉼 타입 축열메디아(또는 씨드(seeds))(40)의 표면에 부착된 건조대상체가 축열메디아의 열전도에 의한 간접 제2건조원, 나아가 건조하우징 및 열풍 안내로 벽체(W)의 열기에 의한 간접 제3건조원이다.
이러한 3단계 건조원을 통하여 열효율을 획기적으로 높이고 그만큼 신속하고 완벽한 건조(함수율 1~15wt%)가 가능한 성형 건조장치 및 그 건조방법을 제공할 수 있다.
특히 예열된 씨드(seeds) 또는 건조하우징에 잔류하는 성형건조체는 축열메디아(heat storage media) 기능을 하는 것이어서 기존 건조장치와 건조효율에 있어 주된 차별성을 제공하는바,
축열메디아에 의한 간접 건조는 열원과 건조대상체에 대한 접촉면적을 획기적으로 확대하여 씨드(또는 성형건조체 내지 축열메디아, 이하 병용함) 외주면 전체가 극대화된 전열면적을 제공하므로 건조대상체의 간극수(水)가 자유수(水)로 노출되어 건조가 더 빠르게 진행하도록 하는 역할을 하게 한다.
도 1에서 이러한 제1열원인 히터(30)는 열풍공급수단으로 구성되어 있는바, 이를 위하여 히터(30)는 연료탱크(31)로부터 연료를 공급받는 버너(33)로 구성되며, 열풍 형성을 위하여 버너는 또 팬과 연결되어 있다.
열효율, 특히 동절기에도 건조 처리에의 효율성을 제고하기 위하여 상대적으로 저온인 배가스 배기부(15)의 열 마저도 회수하도록 응축부(30E)를 구성하여 배가스의 수분은 응축 배수하고, 히터(30)인 버너로 상온 이상의 연소공기(30a)를 공급하도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 2 및 도 2의 좌측 하부 일점 쇄선 원 내에서 확인할 수 있는 바와 같이,
히터(30)에서 제공되는 열풍은 곡선형(특히 회전체 성형기(21A)의 회전 운동 궤적에 상응하는 곡률을 갖는 것이 바람직함) 하면 구조를 갖는 건조하우징(10)에서 열풍 상향 안내로(17)를 따라 아래에서 위로 공급되어 가압된 열풍기류(도 4 [D] 참조)에 자연 대류적인 상승기류까지 더해져 투입부(11)에서 공급되는 건조대상체의 건조 및 성형(특히 그래뉼화(granulation)) 과정을 통한 성형건조체화의 효율성이 보장되고 극대화된다.
특히 성형건조부(20)의 회전체(21), 특히 처리 용량 보장을 위한 한 쌍의 회전체는 열풍의 상승 방향과 같은 방향으로 회전하여 열풍이 건조대상체 및 성형건조체에 보다 잘 전달되도록 구성되어 있다.
열풍은 160~230℃ 정도로 공급되나, 건조하우징(10) 내의 온도는 저온(45~95℃)이어서 성형건조체의 폭발 및 화재 위험이 제거된다(특히 성형건조체는 주되게 외경(φ0.3~15mm) 정도의 그래뉼 타입으로 성형되고, 폭발 위험요소인 미분은 극히 미량이면서도 배가스처리부(60)의 집진기(61)에 의하여 신속히 제거되므로 본 발명의 건조장치의 안정성은 극대화된다).
상기 건조하우징(10)은 곡선형(특히 원형) 하면 구조를 갖고 그 저부에 열풍 상향 안내로(17)가 구비되며,
이 안내로(17)는 건조하우징의 최저부 보다 상부에 열풍급기홀(17h)이 형성되어 있어 건조대상체 및 성형건조체가 열풍급기홀(17h)을 폐쇄하지 않도록 구성되어 있고,
또 도 2의 좌측 하부 일점 쇄선 원 내 건조하우징의 측면도 확대도와 같이 열풍홀(17h)은 슬릿(slit) 타입이고,
도 1 및 도 3 [A]의 평면도와 같이, 열풍 상향 안내로(17)는 건조하우징(10) 전체에 걸쳐 연속된 것이 아니라 격벽(17p)에 의하여 분리되어 있고, 격벽에 의하여 분리된 열풍 상향 안내로(17)의 구획부(P17) 마다(5개의 구획부(P17)) 히터(30)(열풍)의 파이프, 즉 분기덕트(17D)가 연결되어 있다.
아울러 본 발명에 따른 건조장치(A)의 건조하우징(10)은 버너(33)등의 히터(30)에서 공급되는 열풍이 분기덕트(17D)를 거쳐 각 구획부(P17)로 공급됨과 함께, 가급적 건조하우징 내의 응축수 발생 및 열손실 발생을 방지하고, 열풍이 건조하우징 전체를 가열하면서 재활용되도록 하기 위하여 열풍 상향 안내로(17)가 건조하우징(10) 외벽의 60% 이상, 바람직하기로는 80% 이상을 감싸는 형태로 구성되는 것이 좋다. 또 건조하우징(20) 상부와 같이 안내로(17)가 형성되지 않은 외벽 부위는 단열재(17i)로 감싸서 열효율을 높이도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로 성형건조부(20)는 건조하우징(10)에 내장된 회전체(21), 이 회전체를 회전시키는 구동모터(23)로 구성되며, 특히 한 쌍의 회전체를 갖는데, 처리 용량 필요성에 따라 하나 또는 셋 이상의 회전체가 도입될 수 있다.
성형건조부(40) 중심의 도 4에서, 도 4 [A]의 건조하우징(10) 상부에서 관찰한 평면도, [B]의 측면도, [C]의 정면도(하나의 타격성형기만 도시함), [D]의 측면도(도 4 [D]의 우측 일점쇄선 원 내 및 도 4 [D]에서 열풍의 공급 방향을 각각 "Hot Wind" 및 "H.W"로 표시하고 있다)에서 확인할 수 있는 바와 같이,
건조대상체(Sw)의 교반, 건조, 성형을 위한 성형건조부(30)의 회전체(21)는 회전축(21B)과, 이 회전축에 방사상 방향으로 성형기(21A)로 구성되고,
이 성형기는 연결된 복수의 링크(21b), 이 각 링크에 구비된 패들(paddle)(21c)을 포함하여 구성된다(도 4 [A, B, C]는 설계 사양에 가까운 도면이고, [D]는 이해의 편의를 위하여 개략적으로 도시한 도면임).
또 상기 패들(21c)의 슬러지 타격면(21d)은 회전축(21B) 축설 방향과 어긋난 방향으로 배열되고,
더 나아가 어느 한 패들(21c)의 슬러지 타격면(21d)은 인접한 다른 패들의 슬러지 타격면과 서로 다른 방향으로 배열되는 것이 건조대상체와 축열메디아인 성형건조체의 혼합 및 건조와, 건조대상체의 그래뉼 타입 성형 효율성에 더 적합한 것으로 확인되어 있다.
도 4 [B]에서와 같이 회전축(21B)의 한 원주면 위치에는 180도 간격으로 링크(21b)를 통하여 제1쌍의 패들(21c)이 연결되어 있고, 이격된 인접 위치에는 제1쌍의 패들과 90도 간격으로 어긋난 180도 간격의 제2쌍의 패들(31c)이 배열된 형태인 것을 확인할 수 있다. 그 외 다양한 배열 위치와 배열 각도를 선택할 수 있다.
또 회전축의 동일 원주면에 배열된 한 쌍의 패들은 회전축(21B) 축설 방향과 서로 다른 어긋난 방향을 갖는 것을 확인할 수 있다.
필요에 따라서는 도 4 [D]의 하부 우측 일점 쇄선 원 내 변형예와 같이, 상기 패들(21c)의 타격면(21d)은 회전축(21B)의 법선(링크(21b)는 법선 선상에 배열됨)과 어긋난 형태로 경사지게 배열될 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 건조하우징에 내장된 축열메디아인 씨드(40)는 외경φ 0.3~15mm 정도의 다양한 세라믹 또는 단순 흙 성형체일 수 있고, 특히 건조대상체의 성형 효율성을 고려하여 같은 슬러지 성형건조체(Sd) 자체인 것이 바람직하다. 최초 건조하우징에 충진되는 슬러지 성형체는 다양한 방식으로 성형된 제품을 투입하여 사용할 수 있다.
건조하우징(10)의 형상과 성형건조부(20)의 회전체(21) 및 패들(21c)의 타격면(21d) 구조로 인하여,
그리고 열원에 의한 직접 제1건조, 축열메디아(heat storage media)인 그래뉼 타입 성형건조체(Sd)에 의한 간접 제2건조, 건조하우징 및 열풍 안내로 벽체(W)의 열기에 의한 간접 제3건조로 인하여,
건조하우징 내의 단위 시간당 [건조대상체 : 축열메디아인 그래뉼]의 중량비가 [5~30 : 95~70] 정도로 공급되는 함수율 80wt% 이상의 건조대상체는 그 성상 및 투입량에 따라 20~60분 정도의 체류시간 내에
그래뉼레이션(granulation) 현상에 의하여 외경φ 0.3~15mm 정도의 그래뉼로 성형되어 배출된다.
회분식 또는 연속식 성형 건조장치에 맞게 축열메디아 용도로 그래뉼 타입 슬러지 성형건조체를 필요한 만큼 건조하우징에 일부 남기고, 나머지 성형건조체를 배출한다.
도 1에 도시된 건조하우징에서 이루어지는 그래뉼화 건조대상체(예: 슬러지) 건조는 연속식으로 구성되어 있으나, 필요에 따라 회분식으로 구성될 수 있고,
건조하우징에서 이루어지는 그래뉼화 슬러지 건조가 연속식 또는 회분식으로 구성되는 경우 성형건조체 배출부에서 배출되는 그래뉼 타입 성형건조체의 단위 시간당 배출량(연속식) 또는 1회 배출량(회분식)은 5~60wt%로 구성하여, 잔량의 그래뉼 타입 성형건조체는 다시 축열메디아(heat storage media)로 기능하게 된다.
이처럼 건조하우징에 내장된 축열메디아(heat storage media; 또는 열매체(heat transfer media), 이하 병용함), 특히 그래뉼 타입 슬러지 성형건조체가 히터, 즉 열원에 의하여 예열되어 일종의 유동체가 되어 회전체(21)의 패들(21c)의 타격에 의하여 빠르게 유동하면서 교반되고, 이에 따라 유동체화된 축열메디아인 씨드(40) 내지 성형건조체(Sd)와 건조대상체는 접촉면적이 극대화(건조대상체가 축열메디아 표면에 반복 코팅된다) 되어 빠르고 보다 완벽하게 열을 전도하여 건조대상체를 건조하고 이를 그래뉼화하도록 축열메디아의 외주면 전체가 극대화된 전열면적을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 축열메디아(씨드(40) 내지 성형건조체(Sd))를 이용한 성형 건조장치(A)를 이용한 건조방법은 건조하우징(10) 내에서 성형건조부(20)에서 유동체화된 축열메디아, 즉
대부분을 차지하는 축열메디아인 그래뉼 타입 성형건조체 대 (상대적으로) 소량의 건조대상체 비율로 인하여 회전체(21)에 의하여 일종의 부유성 교반(유동체화된 축열메디아와 건조대상체의 교반)이 가능하게 되고,
이에 따라 예를 들어 슬러지 건조공정에서의 주된 해결과제인 글루존(Glue Zone) 문제를 근원적으로 해결할 수 있게 된다.
나아가 부유성 교반 특성상 회전체에 가해지는, 건조대상체 자체에 의한 부하와 마찰빈도는 줄어들게 되므로 마모에 따른 회전체 부품의 교체가 거의 불필요하여 그만큼 운전비용의 절감과 연속 운전이 가능하게 된다는 장점을 제공할 수 있다.
본 발명에서는 건조장치(A)의 유지 보수 편리성을 보장하기 위하여 성형건조부(20)의 회전체(21)의 성형기(21A) 단부, 특히 패들(21c) 단부에 교체형 내마모성 스크레이퍼(21a)를 도입하고(도 2 참조), 필요에 따라 건조하우징 벽체(W) 내주면 역시 내마모성 표면층(필요에 따라 교체형으로 구성가능)을 도입할 수 있다.
한편, 본 발명의 건조장치(A)에서는 건조효율 향상 및 함수율 조정을 위하여 건조하우징(10)의 투입부(11)측으로 건조대상체를 반송(실질적으로는 건조 전 상태의 투입체, 건조 중인 투입체, 건조 완료된 투입체, 씨드가 구분없이 반송되나 주된 처리 대상이 건조대상체인 바 이를 대표하여 지칭한 것임)하는 반송수단(50)이 도입되는 것이 바람직하다.
이 반송수단의 유입부(51)는 건조하우징(10)의 드레인(19)을 공유하거나, 배출부(13)를 공유하거나, 별도로 건조하우징의 몸체의 저부 등에 설치되거나, 이 세 타입 중 일부 또는 모두일 수 있고,
또 배출부(53)는 건조하우징의 투입부(11)와 연결되거나 별도로 건조하우징의 상부에 설치될 수 있으며,
반송은 컨베이어벨트(55) 방식 등 다양하게 구현될 수 있다.
이어서 본 발명은 아래 다양한 실험예 및 실시예를 통하여 보다 구체적으로 이해될 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 성형 건조장치(A)의 건조하우징(10) 내에서 성형건조부(20) 및 히터(30)에 의하여 이루어지는 건조 그래뉼화 완료된 성형건조체(Sd), 특히 건조 성형 슬러지는 이 결과물 및 이 성형건조체(즉 건슬러지) 대한 파괴 결과 건조대상체인 습(濕, wet)슬러지의 반복된 피복·코팅을 통하여 소정 두께의 코팅층을 형성함을 확인할 수 있었다.
또한 본 발명에 따른 성형 건조장치(A)의 저온 건조 특성은 건조과정의 건조하우징에 대한 열화상 카메라 촬영 결과를 확인할 수 있었다.
이상의 설명에서 히터, 즉 열원, 특히 열풍 열원의 사양, 건조 처리 용량 등과 관련된 통상의 공지된 기술은 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.
또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구성을 갖는 건조장치 및 건조방법을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 건조대상체인 슬러지 투입부 및 성형건조체 배출부를 구비한 건조하우징;
    상기 건조하우징 내 배열되고 회전축에 방사상 배열된 복수의 성형기를 구비한 회전체, 이 회전체를 회전시키는 구동모터를 포함하는 성형건조부;
    상기 건조하우징 내부를 가열하는 히터; 및
    상기 건조하우징에 내장된 축열메디아;를 포함하여 이루어지되,
    상기 히터는 열풍공급수단이며,
    상기 축열메디아는 그래뉼 타입 슬러지 성형건조체이고,
    건조하우징의 투입부로 공급되는 건조대상체인 슬러지의 함수율은 70~95wt%이고, 건조하우징 내의 단위 시간당 [건조대상체 : 축열메디아인 그래뉼]의 중량비는 [5~30 : 95~70]로 슬러지가 공급되는 것을 특징으로 하는 슬러지 성형 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조하우징의 하부에는 열풍의 상향 안내로가 구비되어 있고, 이 상향 안내로는 건조하우징의 최저부 보다 상부에 열풍급기홀이 형성되어 있어 건조대상체 및 성형건조체가 열풍급기홀을 폐쇄하지 않도록 구성되어 있고,
    상기 건조하우징에는 상기 투입부측으로 건조대상체를 반송하는 반송수단이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지 성형 건조장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 성형건조부의 회전체는 열풍의 상승 방향과 같은 방향으로 회전하고, 성형기의 패들 단부에는 교체형 내마모성 스크레이퍼가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지 성형 건조장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 건조하우징에 내장된 축열메디아가 열원에 의하여 예열되고, 성형건조부의 성형기를 구성하는 패들의 타격에 의하여 유동하면서 교반되고, 유동체화된 축열메디아 표면에 건조대상체인 슬러지가 반복 코팅되면서 건조되어, 상기 히터에 의한 건조과정에서 히터에 의하여 예열된 상기 축열메디아 외주면에 건조대상체인 슬러지가 도포되면서 히터의 열에 의한 직접건조 및 예열된 축열메디아의 열전도에 의한 간접건조가 진행되어 배출부에서 축열메디아를 내포하는 함수율 1~15wt%의 그래뉼 타입 성형건조체로 배출되는 것을 특징으로 하는 슬러지 성형 건조장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 건조하우징의 투입부는 건조대상체 공급부에서 압밀된 슬러지를 분리 내지 파쇄할 수 있는 무동력 분리수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 성형 건조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무동력 분리수단은 노즐 구조를 갖는 투입부의 단부 배출구가 건조대상체를 복수의 가닥 형태로 분리 압출하는 1차 분리용 스플리터를 구비한 분리부와, 이 분리부 하부에 결합된 분리유지부로 구성되고,
    이 분리유지부는 분리부의 스플리터를 이격된 상태로 감싸는 연결패널이 구비되고, 이 연결패널에 하향 연결된 복수의 막대가 가이더의 역할을 하도록 구성되어 있고, 가이더를 구성하는 막대는 알파벳 'X'자를 이루를 형태로 교차하는 형태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지 성형 건조 장치.
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