KR102347101B1 - 하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템 - Google Patents

Abstract

하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템에 관한 것으로, 슬러지 연료화 시스템에 마련된 건조기에서 슬러지를 건조하는 과정에서 발생한 분진이 포함된 가스를 공급받아 1차 집진하는 제1 집진부, 상기 제1 집진부에서 분진이 일부 제거된 가스에서 분진을 2차 집진하는 제2 집진부 그리고 상기 제1 집진부와 제2 집진부에서 집진된 분진을 배출하는 배출부를 포함하고, 상기 배출부에서 배출되는 분진은 배출배관을 통해 배출되어 상기 슬러지 연료화 시스템의 혼합기로 재순환되는 구성을 마련하여, 슬러지 건조 고형연료 생산 공정에서 발생하는 분진을 집진해서 재활용함에 따라, 미세한 입자에 대한 집진효율을 향상시키고, 압력 손실이 낮아 대량의 가스를 처리할 수 있다.

Description

하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템{HYBRID WET ELECTROSTATIC DUST PRECIPITATOR AND SLURRY FUELING SYSTEM WITH THE SAME}

본 발명은 슬러지 연료화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러지를 건조해서 연료화하는 과정에서 발생하는 건조 배기가스에 포함된 먼지를 집진하는 하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템에 관한 것이다.

슬러지는 하수를 처리한 찌꺼기를 의미하며, 다량의 수분과 유기 및 무기물질을 포함한다. 이러한 슬러지는 80% 이상의 수분과 하수처리 후 남은 고형물로 구성되어 후처리를 위해 다양한 공정을 진행해야 한다.

특히, 슬러지는 폐기물로 구분되어 매립 및 소각과 같은 폐기물 처리 방법을 적용해야 하나, 높은 함수율로 인해 매립 및 소각을 위해서는 수분을 제거하는 후처리 공정이 반드시 진행되어야 한다.

또한, 수분이 제거되었다 하더라도 슬러지에 포함된 고형물의 97% 이상이 유기물로 구성되고, 정화과정에서 사용된 염소(Cl)로 인해 생성된 염소화물이 잔류하게 된다. 이로 인해, 매립 또는 소각과 같은 방법을 사용하더라도 낮은 온도에서 연소시키는 경우 유독화합물이 발생하고, 매립시 유독화합물과 유기물질로 인해 토양 오염, 독성 침출수 생성 및 악취 발생과 같은 문제가 발생한다.

이러한 문제들로 인해, 슬러지를 처리할 방법이 필요한 상황이며, 슬러지의 수분을 제거하는 경우 연료화가 가능하여 폐자원 재활용 측면에서 슬러지의 수분을 효율적으로 제거하기 위한 방법들이 모색되고 있다.

그러나, 슬러지의 경우 고형물의 뭉침 현상과 미세입자로 구성되는 고형물의 특징으로 인해 종래의 건조방법이 모두 실패하거나, 성공하더라도 경제성이 낮아 슬러지의 연료화가 실현되지 못하고 있다. 이로 인해, 종래의 기술은 슬러지의 건조를 위한 방법을 다양한 형태로 제시하고 있다.

일예로, 슬러지와 다른 물질을 혼합하는 방법이 일반적인 것으로 제시되고 있으나, 슬러지의 뭉침 현상으로 인해 다른 물질과의 혼합율이 저하되고, 혼합된다 하더라도 건조과정에서 분리되는 문제점이 있었다.

그리고 높은 수준의 함수율과 빠른 건조를 위해 기존에는 화석연료를 이용한 가열에 의존하여 건조 과정에서 다량의 이산화탄소가 생성되는 등의 추가적인 문제가 발생되고 있다.

또, 슬러지의 점성으로 인해 가열건조를 하는 경우 많은 양의 에너지가 소모되는 반면에, 건조 효율은 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 내지 특허 문헌 3 등 다수에 슬러지를 건조해서 재생 에너지 생산이 가능한 슬러지 연료화 시스템과 슬러지를 건조하는 바이오 드라잉 장치 및 열적 건조 장치 구성을 개시하여 특허 출원해서 등록받은 바 있다.

한편, 상기한 바와 같이, 슬러지는 다량의 수분을 함유하고 있어 고형 연료로 활용하기 위해 건조 과정 후 연료로 사용이 가능하나, 건조 슬러지의 입자가 미세하여 건조 과정에서 건조 배기가스의 유동에 의해 먼지가 다량 발생한다.

그리고 고함수율의 슬러지가 건조됨에 따라 배기가스 내 포함된 수분이 응축됨에 따라 분진과 접촉해서 입자가 성장하고, 이로 인해 배관 내 부착, 폐색 또는 후단 환경설비의 부하가 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 슬러지 고형연료 생산 공정에서 원료의 특성 상 악취가 발생하기 때문에, 건조 배기가스의 악취저감 설비의 설치가 불가피하나, 다량의 분진이 유입됨에 따라 악취저감 설비의 효율이 떨어지고, 이로 인한 운영비가 증가하며, 민원이 발생할 수 있는 원인을 제공하였다.

대한민국 특허 등록번호 10-2168292호(2020년 10월 21일 공고) 대한민국 특허 등록번호 10-2168291호(2020년 10월 21일 공고) 대한민국 특허 등록번호 10-2168293호(2020년 10월 21일 공고)

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간접 열원을 이용한 슬러지 고형 연료 생산 공정에서 발생하는 분진을 집진해서 제거하는 하이브리드 습식 전기 집진 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 슬러지 고형 연료 생산 공정에서 발생하는 점착성 미세분진과 액적을 동시에 제거하고, 압력 손실을 감소시켜 대량의 건조 배기가스 처리가 가능하며, 포집 분진의 자동 배출 기능을 적용하여 폐수 발생량을 저감할 수 있는 리드 습식 전기 집진장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 집진된 분진을 슬러지 고형 연료 생산 공정으로 재순환시킬 수 있는 하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치는 슬러지 연료화 시스템에 마련된 건조기에서 슬러지를 건조하는 과정에서 발생한 분진이 포함된 가스를 공급받아 1차 집진하는 제1 집진부, 상기 제1 집진부에서 분진이 일부 제거된 가스에서 분진을 2차 집진하는 제2 집진부 그리고 상기 제1 집진부와 제2 집진부에서 집진된 분진을 배출하는 배출부를 포함하고, 상기 배출부에서 배출되는 분진은 배출배관을 통해 배출되어 상기 슬러지 연료화 시스템의 혼합기로 재순환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템은 슬러지와 첨가제를 혼합하여 1차 혼합물을 생산하는 혼합기, 상기 혼합기로부터 공급되는 1차 혼합물을 바이오 드라잉에 의해 제1 함수율이 되도록 1차 건조하는 제1 건조기, 상기 제1 함수율의 1차 혼합물을 가열 건조하여 제2 함수율의 건조 혼합물을 생산하는 제2 건조기, 상기 건조 혼합물을 가압 성형하여 고형 연료를 생산하는 성형기 및 상기 제1 및 제2 건조기의 건조 과정에서 발생한 분진을 가스에서 분리하여 집진하는 하이브리드 습식 전기 집진장치를 포함하고, 상기 하이브리드 습식 전기 집진장치에서 집진된 분진을 상기 혼합기와 제1 제2 건조기 중에서 어느 하나 이상으로 재순환시켜 고형 연료로 재활용하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템에 의하면, 슬러지 건조 고형연료 생산 공정에서 발생하는 분진을 집진해서 재활용할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 미세한 입자에 대한 집진효율을 향상시키고, 압력 손실이 낮아 대량의 가스를 처리할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 훈연이나 연무, 액적 등을 집진할 수 있고, 분진입자의 비저항, 부착성에 자유로운 설계가 가능하며, 이슬점 이하의 처리가스 온도에서도 설계가 가능하고, 포집된 분진의 자동 배출을 통한 폐수 발생량을 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

따라서 본 발명은 분진이 다량 함유된 습윤 가스의 분진 제거가 용이하여 여타 분진 제거 설비에 비해 슬러지 고형연료 생산 시스템에 적합하다.

또한, 본 발명에 의하면, 분진 제거 효율을 증가시키기 위해, 원심집진기로 마련된 제1 집진부와 습식 전기 집진기로 마련된 제2 집진부를 적용해서 1차로 비중이 큰 분진을 집진하고, 2차로 미세먼지까지 집진할 수 있다는 효과가 얻어진다. .

특히, 본 발명에 의하면, 제2 집진부에 마련된 집진모듈에서 분진이 이동하는 집진전극과 베인을 적용하고, 세정수를 분사해서 포집된 분진을 회전 및 하강시켜 집진모듈 내부에 머무는 시간을 증가시키고, 집진전극 표면을 골고루 세정하여 세정 효율을 증가시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 슬러지 건조 고형연료 생산 공정에 적용 시, 종래의 악취 저감 설비의 분진 부하로 인한 효율저하 문제를 해결할 수 있고, 악취 저감 설비에 공급되는 약품 소모량을 절감할 수 있으며, 악취 저감 설비의 정상적인 운전을 통해 악취 문제로 인한 민원 문제를 미연에 예방할 수도 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 미세먼지 등 환경 문제 이슈로 인해 산업용 연료 사용 시, 미세먼지 배출량을 크게 감소시킬 수 있고, 치열한 경쟁이 예상되는 바이오매스 에너지 산업 관련 기술개발을 통한 사회적 가치를 창출할 수 있으며, 미세먼지 등 환경 개선 효과와 폐기물로 인식되어 온 바이오매스의 에너지화에 따른 자연 순환 에너지 생산 시스템을 구축할 수 있으며, 도서지역 및 농촌 지역에서의 바이오매스 에너지화에 따른 에너지 자립체계를 확립할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 악취 저감 시설의 효율 저하 문제 해결을 통한 약품 소모비용 절감, 하수처리장 보유 지자체 및 수요처에 고형 연료화 공정 보급사업을 통한 하수슬러지의 에너지화 처리에 기여할 수 있으며, 악취저감시설의 암모니아 배출을 감소시켜 미세먼지 발생량 저감에 기여, 국내 발생 하수슬러지의 고형 연료화 및 화력발전소 적용시 석탄 수입 비용 절감, 하수슬러지 고형 연료의 석탄 대체 사용으로 탄소 배출권을 확보할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템의 구성도,
도 2는 습식 전기 집진기의 분진 제거 원리를 설명하는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치의 구성도,
도 4는 도 3에 도시된 집진모듈의 확대도,
도 5는 도 4에 도시된 집진모듈의 단면도와 부분 확대도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치의 작동방법을 단계별로 설명하는 공정도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템의 구성을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 하수슬러지(이하 '슬러지'라 함)(11)와 첨가제(12)를 혼합하여 1차 혼합물을 생산하는 혼합기(20), 혼합기(20)로부터 공급되는 1차 혼합물을 바이오 드라잉(bio dring)에 의해 제1 함수율이 되도록 1차 건조하는 제1 건조기(30), 상기 제1 함수율의 1차 혼합물을 가열 건조하여 제2 함수율의 건조 혼합물을 생산하는 제2 건조기(40) 및 건조 혼합물을 가압 성형하여 고형체를 생산하는 성형기(50)를 포함한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템(10)은 슬러지(11)를 건조해서 고형 연료 생산 공정에서 발생하는 분진을 집진하는 하이브리드 습식 전기 집진장치(60)와, 하이브리드 습식 전기 집진장치(60)에서 배출된 공기에 포함된 악취를 저감하는 환경설비(70)를 더 포함한다.

이하에서는 발명의 구성을 설명함에 있어서 필요한 구성만을 설명한다.

즉, 슬러지 연료화 시스템 구축시 저장을 위한 호퍼, 가열을 위한 보일러, 스팀 배관, 공기 펌프, 호이스트와 같은 장치들이 추가로 구성될 수 있다. 다만, 생략된 구성은 당업자에 의해 용이하게 선택 적용할 수 있는 사항들로, 기재되지 않은 구성이 불필요한 구성임을 의미하는 것은 아니다.

혼합기(20)는 슬러지(11)와 첨가제(12)를 치대거나 반죽하여 1차 혼합물을 생성한다. 여기서, 슬러지(11)의 뭉침 현상과, 첨가제(12)의 작은 밀도로 인한 부유 현상으로 인해 슬러지(11)와 첨가제(12)의 혼합이 원활하지 않을 수 있다. 그래서 혼합기(20)는 슬러지(11)와 첨가제(12)의 입자가 최대한 접촉하고, 슬러지(11)의 뭉침을 해소하여 혼합한다.

이러한 혼합기(20)에 의해 1차 혼합물의 혼합율과 혼합균일도가 높아지며, 혼합된 입자의 크기가 작고 고르게 형성된다. 이를 통해, 혼합기(20)는 슬러지(11)의 함수율을 1차적으로 낮출 수 있다.

이를 위해, 혼합기(20)는 용기 내부에 혼합물을 뒤섞으면서 치댈 수 있는 형태의 혼합수단을 구비할 수 있다. 상기 혼합수단은 스크류 형태의 날이 축에 연속적으로 형성된 것일 수도 있고, 패들이 복수로 구성된 것일 수 있다.

예를 들어, 첨가제(12)는 함수율이 10% 이상 15% 이하인 건조 상태의 것으로, 입자의 크기가 5mm 이하로 제조될 수 있다.

이러한 첨가제(12)는 슬러지(11)의 특성에 영향을 주지 않으면서 양을 늘려주는 팽화제(또는 증량제, bulking agent)와 보완제(amendment)를 포함할 수 있다.

슬러지(11)는 함수율 75% 이상 85% 이하인 것일 수 있다.

이와 같이, 본 실시 예에서 제시되는 함수율은 실제 공정에서 제시된 수치에 가깝게 조정된 것으로, 정확하게 지정 수치를 갖는 것은 아닐 수 있다. 즉, 본 실시 예에서 제시된 수치들은 최적의 결과를 도출할 수 있는 수치로 이해되는 것이 바람직하다.

제1 건조기(30)는 혼합기(20)에 의해 생성되는 1차 혼합물을 공급받아 건조를 진행한다. 즉, 제1 건조기(30)는 1차 혼합물의 함수율을 제1 함수율로 낮추기 위한 건조과정이 진행된다.

이러한 제1 건조기(30)는 다양한 방식에 의해 1차 혼합물을 건조하여 1차 함수율이 되게 할 수 있다.

예를 들어, 제1 건조기(30)는 가스, 석유와 같은 연료를 연소한 열에 의해 건조할 수 있고, 자연광을 이용하여 건조할 수도 있다. 또는, 제1 건조기(30)는 1차 혼합물 내의 유기물을 미생물 또는 산소와 반응시키는 과정에서 분해 또는 산화되는 열에 의해 건조할 수도 있다.

또한, 제1 건조기(30)는 열적 건조기를 제1 건조기(30)로 사용하는 것도 가능하며, 제1 건조기(30)와 제2 건조기(40)를 모두 열적 건조기로 구성하는 것도 가능하다.

다만, 본 실시 예에서는 제1 건조기(30)는 미생물에 의해 건조를 진행하는 바이오 드라잉(Bio-Drying) 장치이고, 제2 건조기(40)는 열적 건조 장치인 것으로 설명한다.

그래서, 제1 건조기(30)는 공기 중의 산소(O₂)를 제1 건조기(30) 내부에 공급하여 호기성 미생물의 대사 작용을 유도하고, 대사 작용에 의해 유기물이 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O) 및 암모니아(NH₃)로 분해될 때 발생하는 대사열을 이용하여 1차 혼합물을 건조한다. 이를 통해, 제1 건조기(30)는 75% 내지 85% 정도인 슬러지(11)의 함수율을 제1 함수율인 35% 이상 40% 이하의 함수율이 되도록 건조한다.

상기 제1 함수율은 실험적으로 산출되는 것으로, 제1 건조기(30)의 규모, 건조 효율에 따라 달라질 수 있다.

만약, 제1 함수율이 40% 이상으로 설정되는 경우, 제2 건조기(40)에 의한 건조 과정에서 효율이 저하되고, 건조 기간이 증가할 수 있다. 즉, 제2 건조기(40)의 가열 건조를 위해 이용되는 연료의 소비가 증대될 수 있다.

반면, 제1 함수율이 35% 미만으로 설정되는 경우 제1 건조기(30)의 크기가 증대되거나, 1차 혼합물이 제1 건조기(30)에서 체류하는 시간이 증대되어 건조 효율이 저하된다. 즉, 제1 함수율의 조정에 따라 건조를 위한 연료 소비 또는 건조기의 제작 및 운영을 위한 비용 증가에 따른 경제성 저하 또는 제1 건조기(30)에서의 체류시간 증가에 따라 효율 저하가 발생될 수 있다.

이에 따라, 제1 함수율은 슬러지 연료화 시스템(10)에서의 건조기 구성에 따라 조절되어야 하는 사항으로, 반드시 35% 이상 40% 이하의 함수율로 규정되어야 하는 것은 아니다.

제2 건조기(40)는 제1 건조기(30)로부터 공급되는 1차 혼합물을 2차 건조하여 연료로 성형 가능한 함수율인 제2 함수율이 되도록 건조해서 건조혼합물을 생성한다.

이를 위해, 제2 건조기(40)는 내부에는 1차 혼합물을 가열 건조하기 위한 열전달수단이 마련된다. 또한, 제2 건조기(40)는 가열 과정에서 1차 혼합물이 슬러지(11)와 첨가제(12)로 분리되는 것을 방지하여 혼합상태를 유지하고, 열전달 수단과 혼합물의 접촉률을 증가시킬 수 있도록 혼합물을 교반하기 위한 교반수단을 포함할 수 있다.

제2 건조기(40)는 제1 함수율의 1차 혼합물이 건조되는 과정에서 탄화 또는 산화되는 것을 방지하고, 열 이용 효율을 증가시키기 위해 열원에 의한 간접 가열을 방법을 이용한다.

이를 위해, 제2 건조기(40)는 보일러 또는 가열기와 같은 가열장치로부터 배관을 통해 공급되는 열매체를 제2건조기(40) 내부로 통과시켜 혼합물을 가열 건조한다. 그리고 제2 건조기(40)는 가열 건조에 의해 발생되는 제2 건조기(40) 내부의 수분과 혼합물 분진을 외부로 배출하기 위한 배출수단을 더 포함할 수 있다.

제2 건조기(40)는 1차 혼합물이 건조시켜 제2 함수율의 건조 혼합물을 생성하고, 건조 혼합물을 성형기(50)에 공급한다. 이러한 제2 건조기(40)는 제1 건조기(30)와 같이 연속투입 및 연속배출이 가능하게 구성될 수 있다.

여기서, 연속투입 및 연속배출 방식으로 구성하는 경우, 제2 건조기(40)의 크기 증대, 연료 사용량 증가로 건조 효율이 저하될 수 있다. 그래서 제2 건조기(40)는 효율을 고려하여 미리 정해진 설정 용량 단위의 건조를 수행하고, 건조 혼합물을 모두 배출하는 뒤, 다시 1차 혼합물을 공급받는 방식으로 운영될 수 있다. 다만, 설정 용량 단위의 건조 방식이 건조에 더 유리할 뿐, 연속투입 및 연속배출 방식을 이용할 수 없는 것은 아니며, 이로써 본 발명을 제한하는 것 또한 아니다.

이를 위해, 제1 건조기(30)와 제2 건조기(40) 사이에는 제1 건조기(30)에서 배출된 1차 혼합물이 1차적으로 보관되는 중간 저장조(도면 미도시)가 마련될 수 있다.

성형기(50)는 제2 건조기(40)로부터 공급되는 건조혼합물을 가압 성형하여 고형 연료를 생산한다. 여기서, 생산되는 고형 연료는 펠릿 연료일 수 있다.

이러한 성형기(50)는 가압 성형을 위한 사출 성형기일 수 있으며, 사출툴, 상기 사출툴에 건조혼합물을 가압하는 가압부 및 상기 가압부와 사출틀 사이에 건조혼합물을 공급하는 공급부를 포함할 수 있다.

물론, 성형기(50)는 건조혼합물을 작은 크기의 덩어리인 펠릿(pellet) 외에도 하나의 큰 덩어리인 압축탄 형태로 가압하여 고형 연료를 생산할 수도 있다.

환경설비(70)는 집진장치에서 분진이 제거된 가스에 약품이 포함된 물을 분사해서 약품 처리를 통해 악취물질을 제거하는 스크러버와 활성탄 등을 포함할 수 있다.

그래서 환경설비(70)는 하이브리드 습식 전기 집진장치(60)에 의해 분진이 제거된 가스의 악취 물질을 제거해서 정화된 공기를 배출함으로써, 악취로 인한 민원을 해결할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 예에 따른 슬러지 연료탄 시스템(10)은 펠릿형 슬러지 연료탄을 양산하여 수익성 및 생산량을 극대화할 수 있다.

즉, 종래의 슬러지 연료화 기술은 슬러지를 대부분 건조 또는 탄화 처리하고, 그 부산물로 분말형 고형 연료를 산출하였으나, 건조 비용이 많이 들고 최종 부산물의 2차 처리를 필요로 함에 따라, 수익성이 낮은 단점이 있었다.

반면, 본 실시 예에 따라 생산되는 펠릿형 슬러지 연료탄은 발전사가 신재생에너지 공급 의무 비율을 충당하기 위해 혼소 발전에 이용하는 우드 펠릿과 형태, 품질, 연소 방법(동일호기 연소) 등이 유사함에 따라, 수입에 의존하는 우드 펠릿의 대체 연료로 이용될 수 있는 국내산 바이오매스 연료이다.

이와 같이, 본 발명은 슬러지를 1차 및 2차 건조해서 고형 연료를 생산에 따라, 최적의 건조 효율을 통해 슬러지의 건조를 수행하고, 이를 통해 연료 생산 효율을 증가시켜 다량의 슬러지 처리와, 슬러지 처리를 통해 재생 에너지를 생산할 수 있다.

즉, 본 발명은 슬러지 또는 슬러지 혼합물이 뭉침현상을 해소하여 효율적인 1차 건조가 이루어질 수 있고, 대부분의 수분을 바이오 드라잉 방법에 의해 제거함에 따라 건조를 위한 연료 사용을 최소화하면서도 연료화에 적합한 함수율에 빠르게 도달할 수 있다.

또한, 본 발명은 열 공급체와의 접촉면적을 증대시켜 건조기의 열 효율을 향상시키고, 건조 과정에서 슬러지와 첨가제의 혼합 상태는 유지하면서도 분진 발생을 최소화할 수 있다.

한편, 종래의 슬러지를 이용한 고형 연료 생산 공정에서는 분진을 제거를 위해, 주로 원심 집진기와 여과 집진장치를 연계하여 이용한다. 이는 슬러지 건조를 위한 열풍을 직접식으로 공급하므로, 건조 배기가스가 약 160 ℃ 내외의 이슬점 이상의 온도에서 분진 제거 장치로 이송됨에 따라, 포함된 수분이 응집되지 않아 여과 집진장치를 통한 분진의 분리가 가능하다.

이러한 직접 열풍 공급을 이용한 슬러지 건조 방식은 슬러지에 약 800℃의 열풍이 직접 접촉함에 따라, 슬러지의 가연분 중 일부가 휘발되어 발열량이 떨어지는 단점이 있다.

이로 인해, 고형 연료의 품질 향상 및 소비 에너지 절감을 위해 간접 열원에 의한 건조 방식이 선호되고 있다.

그러나, 종래의 간접 열원을 이용한 슬러지 건조 방식의 경우, 배출되는 건조 배기가스의 온도가 100 ℃ 내외로 건조된 수분이 액적의 형태로 응축되어 배출된다.

이와 같이, 액적 형태로 응축된 수분과 다량의 분진을 함유한 건조 배기가스의 분진을 제거시, 상기한 원심 집진기와 여과 집진기는 습윤 분위기의 건조 배기가스로 인해 여과포가 밀폐될 수 있는 문제점이 있었다.

현재 가동 중인 간접 열원에 의한 슬러지 건조 공정의 분진제거를 위해, 원심 집진기 및 여과 집진기는 별도의 열원으로 가열하여 건조 배기가스의 온도를 이슬점 이상으로 조정해서 분진을 제거하는 방식이 적용되고 있으나, 건조 배기가스의 온도를 높이기 위해 별도의 에너지를 공급함에 따라, 운전비용이 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 슬러지 건조 고형 연료화 시 필수적으로 첨가되는 보완제(amendment)(주로 톱밥)는 고형연료 생산 공정에서 적용되는 분진 제거 장치와는 차별화된 적합한 분진 제거 장치를 필요로 한다.

이로 인해, 종래의 간접 열원에 의한 슬러지 건조 공정에서 발생한 분진을 집진해서 제거하는 분진 제거 장치의 구성이 복잡해지고, 유지관리에 소용되는 시간적, 인적, 경제적 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 하이브리드 습식 전기 집진장치를 이용해서 간접 열원방식 슬러지 건조 고형연료 생산 공정에서 발생되는 점착성 미세분진과 액적을 동시에 제거하고, 낮은 압력 손실로 대량의 건조 배기가스의 처리가 가능하며, 포집 분진의 자동 배출 기능을 적용하여 폐수 발생량을 저감할 수 있다.

도 2는 습식 전기 집진기의 분진 제거 원리를 설명하는 도면이다.

습식 전기 집진기(Wet Electrostatic Precipitator, WESP)는 도 2에 도시된 바와 같이, 코로나 방전에 의해 분진이 포함된 가스 중의 분진 입자를 대전시키는 방전극 및 방전극과 함께 전장을 형성하여 방전극에 의해 음극으로 충전된 입자를 집진하는 집진 전극을 포함한다.

상기 방전극은 보통 음극으로 충전되고, 강선으로 이루어져 집진전극과 전기장을 형성하여 대전된 분진이 집진되도록 한다.

상기 집진전극은 보통 양극으로 충전되고, 세정수가 일정하게 공급됨에 따라 내식성이 있는 재질의 재료를 이용해서 제조된다.

이러한 습식 전기 집진기는 기체 내 액적을 포함한 부유 미립자들을 전기적 하전에 따른 쿨롱력(Coulomb Force)을 이용하여 기체로부터 분리한다.

여기서, 건식 전기 집진기와 습식 전기 집진기의 차이점은 포집된 분진의 제거방식에 있다.

즉, 건식 전기 집진기는 분진이 포집된 집진판에 타격 및 진동을 주어 분진을 떨어뜨리는 방식으로, 분진에 부착성이 있거나 액적의 형태일 때 또는 건조된 분진이 아주 높은 비저항을 가지는 경우 방전극 표면에 얇은 막이 형성됨에 따라, 방전효율을 저하시키기고, 집진판의 역코로나(Back corona)를 발생시키는 등 분진 처리에 어려움이 있었다.

반면, 본 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치(60)는 집진전극에 세정수를 분사해서 세정수를 회전하면서 하강시켜 연속적인 수막을 형성하고, 분진입자와 액적이 수막에 포집되어 하부로 흘러내려가면서 포집된 분진을 제거할 수 있다. 그리고 하이브리드 습식 전기 집진장치(60)는 건식 전기 집진기에 적용되는 타격 및 진동 장치가 필요없다. 또한, 하이브리드 습식 전기 집진장치(60)는 집진판에 형성된 수막에 의해 포집된 분진으로 인한 오염이 없어 항상 강전계를 이룰 수 있다.

다음, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치의 구성을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치의 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 집진모듈의 확대도이며, 도 5는 도 4에 도시된 집진모듈의 단면도와 부분 확대도이다.

도 5의 (a)에는 집진모듈의 평면도가 도시되어 있고, 도 5의 (b)에는 집진모듈 상단에 마련되는 집진전극과 베인의 부분 확대도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치(이하 '집진장치'라 약칭함)(60)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 건조기(30) 또는 제2 건조기(40)의 건조 과정에서 발생한 분진이 포함된 가스를 공급받아 1차 집진하는 제1 집진부(61), 제1 집진부(61)에서 분진이 일부 제거된 가스에서 분진을 2차 집진하는 제2 집진부(62) 그리고 제1 집진부(61)와 제2 집진부(62)에서 집진된 분진을 배출하는 배출부(63)를 포함한다.

상기한 각 장치들은 각각 외형을 형성하는 케이싱(64) 내부에 설치될 수 있다.

제1 집진부(61)는 건조 과정에서 발생한 분진이 포함된 가스를 공급받아 회전시켜 원심력을 이용해서 분진을 집진하는 원심집진기를 포함할 수 있다.

즉, 제1 집진부(61)는 집진 효율을 향상시키기 위해, 하나 이상의 원심집진기(611)와, 내부에 각 원심집진기(611)가 설치되는 공간이 마련되는 챔버(612)를 포함할 수 있다.

챔버(612)의 일측에는 분진이 포함된 가스가 공급되는 공급배관(613)이 연결되고, 챔버(612)로 공급된 가스는 각 원심집진기(611)의 상단부를 통해 각 원심집진기(611) 내부로 전달될 수 있다.

각 원심집진기(611)의 하부에는 가스에서 분리되어 집진된 분진을 임시 저장하는 호퍼(614)가 마련되며, 호퍼(614)의 하단에는 집진장치(60)에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 제어부(도면 미도시)의 제어신호에 따라 호퍼(614)에 임시 저장된 분진을 배출부(63) 측으로 배출하는 배출기(615)가 마련될 수 있다.

상기 제어부는 슬러지 연료화 시스템(10)의 메인 제어부로 마련되거나, 상기 메인 제어부와 통신 가능하게 연결될 수 있다.

배출기(615)는 호퍼(614)의 하단부에 설치되고, 상기 제어신호에 따라 호퍼(614)에 임시 저장된 분진을 배출 또는 차단하도록 개폐 동작할 수 있다.

물론, 배출기(615)는 집진장치(60) 구동시에는 분진을 연속적으로 배출하도록 상시적으로 개방 상태를 유지하고, 필요한 경우 상기 제어신호에 따라 선택적으로 폐쇄 동작할 수 있다.

챔버(612)의 타측에는 분진이 일부 제거된 가스를 제2 집진부(62)로 전달하는 전달공(616)이 형성되고, 전달공(616)과 제2 집진부(62) 사이에는 가스를 제2 집진부(62)로 전달하는 전달배관(도면 미도시)이 연결될 수 있다.

즉, 상기 전달배관의 일단은 전달공(616)에 연결되고, 상기 전달배관의 타단은 제2 집진부(62)의 하부측에 형성되는 공급공(626)에 연결될 수 있다.

제2 집진부(62)는 상술한 바와 같이, 코로나 방전에 의해 분진이 포함된 가스 중의 분진 입자를 대전시키고, 음으로 충전된 입자를 집진하는 습식 전기 집진기로 마련될 수 있다.

상세하게 설명하면, 제2 집진부(62)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전달배관을 통해 가스를 공급받고, 코로나 방전에 의해 분진이 포함된 가스 중의 분진 입자를 대전시키는 방전극(622) 및 방전극(622)과 함께 전장을 형성하여 방전극(622)에 의해 음으로 충전된 입자를 집진하는 집진 전극(623)을 포함하는 복수의 집진모듈(621)을 포함할 수 있다.

각 집진모듈(621)은 대략 바 형상으로 형성되고 상하 방향을 따라 배치되는 방전극(622)과, 내부에 방전극(622)이 배치된 상태에서 분진이 포함된 가스가 이동하는 공간이 형성되도록, 대략 원통 형상으로 형성되는 집진전극(623)을 포함할 수 있다.

따라서 가스 중의 분진은 전기적 하전에 따른 쿨롱력에 의해 가스로부터 분리된다.

이와 함께, 각 집진모듈(621)의 상단에는 가스에 포함된 분진을 포집하고, 집진전극(623)을 세정하기 위해, 세정수를 분사하는 분사노즐(624)이 설치될 수 있다.

분사노즐(624)은 각 집진모듈(621)에 대응되는 개수로 마련되고, 세정수를 공급하는 세정수 공급 배관 상에 설치될 수 있다.

이러한 분사노즐(624)은 상기 제어부의 제어신호에 따라 아래에서 설명한 수조(629)에서 공급되는 세정수를 각 집진모듈(621) 내부 공간의 상단을 향해 분사할 수 있다.

물론, 분사노즐(624)은 각 집진모듈(621)의 하단에 세정수를 분사하도록, 각 집진모듈(621)의 하단에 더 설치될 수 있다.

즉, 분사노즐(624)은 제2 집진부(62)의 하부측에 형성된 공급공(626)을 통해 공급되는 분진이 포함된 가스가 각 집진모듈(621)을 통해 상방으로 이동함에 따라, 각 집진모듈(621)의 상부와 하부, 그리고 아래에서 설명할 가스 정류기(628)의 상부에 각각 설치될 수 있다.

각 집진모듈(621)의 내부에는 세정수 및 세정수에 의해 포집된 분진이 회전하면서 하강하도록, 나선 형상을 따라 복수의 베인(625)이 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4에서, 베인(625)은 집진전극(623) 내부 공간의 상단에만 도시되어 있으나, 베인(625)의 상하 방향 길이는 집진모듈(621) 및 집진전극(623)의 규격 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 각 집진전극(623)의 하단을 통해 각 집진전극(623) 내부로 유입된 가스는 각 집진전극(623) 내부의 공간을 통해 하부에서 상부로 이동하고, 방전극(622) 및 집진전극(623)와 세정수에 의해 분진에 제거된 후, 집전전극(623)의 상단을 통해 배출된다.

즉, 가스에 포함된 분진은 집진전극(623) 내부 공간을 통해 상방으로 이동하는 과정에서 방전극(622)과 집진전극(623)에 의해 가스에서 분리되고, 집진전극(623)에 집진된다.

그리고 집진전극(623)에 집진된 분진은 분사노즐(624)에서 집진전극(623)으로 분사되는 세정수에 포집되고, 분진이 포집된 세정수는 집진전극(623) 상부에 나선 형상으로 형성된 복수의 베인(625)을 따라 회전하면서 하강한다.

그래서 제2 집진부(62)는 복수의 집진모듈(621)을 이용해서 가스에 포함된 분진을 분리하고, 세정수를 분사해서 분진을 포집하며, 분진이 포집된 세정수를 집진모듈(621) 내부에 설치된 베인(625)을 따라 회전시키면서 하강시킨다.

이와 같이, 본 발명은 분진 제거 효율을 증가시키기 위해 습식 전기 집진기 내부에 배기가스를 전처리하도록, 하나 이상의 원심집진기를 포함하는 제1 집진부를 적용하여 1차로 비중이 큰 분진을 제거하고, 습식 전기 집진기로 마련된 제2 집진부를 통해 미세먼지까지 제거할 수 있다.

그리고 본 발명은 분진이 부착되는 집진전극에 나선 형상의 베인을 형성해서 집진전극을 세정하는 세정수를 회전 및 하강시켜 집진모듈 내부에 머무르는 시간을 증가시키고, 집진전극 표면을 골고루 세정하여 세정 효율을 증가시킬 수 있다.

다시 도 3에서, 제2 집진부(62)의 상부에는 각 방전극(622)과 제2 집진부(62) 상단 사이를 전기적으로 절연하는 절연부(627)가 마련될 수 있다.

절연부(627)는 절연체 재질의 재료를 이용해서 제조되고, 방전극(622)와 제2 집진부(623)가 내부에 배치되는 상부 케이싱(65) 사이를 절연할 수 있다.

그리고 집진모듈(621)의 하부에는 분진이 포함된 가스를 정류하는 가스 정류기(628) 및 세정수와 세정수에 의해 포집된 분진을 저장하는 수조(629)가 마련될 수 있다.

가스 정류기(628)에는 가스와의 접촉면적을 증가시켜 유속을 균일하게 유지할 수 있도록, 미리 설정된 입경을 갖는 다수의 충진재가 충진될 수 있다.

이러한 가스 정류기(628)의 상부에는 공급공(626)을 통해 공급되는 분진이 포함된 가스에 세정수를 분사하는 분사노즐(624)이 설치될 수 있다.

수조(629)는 내부에 저장된 세정수를 분사노즐(624)로 공급되고, 집진전극(623)을 세정하는 과정에서 분진을 포집한 세정수는 다시 수조(629)로 복귀한다.

다시 도 2에서, 배출부(63)는 제1 및 제2 집진부(61,62) 하부에 마련되고, 제1 및 제2 집진부(61,62)에서 포집된 분진을 집진장치(60) 외부로 배출한다.

배출부(63)에 의해 배출된 분진은 슬러지 상태에서 혼합기로 공급되고, 건조 과정을 거쳐 고형 연료로 성형될 수 있다. 물론, 배출부(63)에서 배출된 분진은 함수율에 따라 다시 제1 건조기(30) 또는 제2 건조기(40)로 공급될 수도 있다.

이를 위해, 배출부(63)는 외주면에 분진을 이동시키는 날개가 형성되는 회전축(631) 및 회전축(631)을 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동모듈(632)을 포함한다.

배출부(63)의 일측에는 집진된 분진을 배출하는 배출배관이 연결될 수 있다.

상기 배출배관은 혼합기(20)와 직접 연결되거나, 별도의 저장탱크에 연결되고, 상기 저장탱크에 저장된 슬러지 상태의 분진은 저장용기가 마련된 차량이나 대차 등을 이용해서 혼합기(20)로 전달될 수도 있다.

구동모듈(632)은 상기 제어부의 제어신호에 따라 구동되는 전기모터나 공압모터, 전기모터로 마련될 수 있다.

이러한 구동모듈(632)의 출력축에는 회전축(631)이 연결될 수 있다.

회전축(631)의 외주면에는 제1 집진부(61)의 호퍼(614)에서 배출되는 분진을 상기 배출배관 측으로 이동시키는 제1 날개부(633)와 제2 집진부(62)의 수조(629)에서 배출되는 분진을 이동시키는 제2 날개부(634)가 형성될 수 있다.

제1 날개부(633)는 제1 집진부(61)의 호퍼(614) 하부에 배치되고, 제2 날개부(634)는 제2 집진부(62)의 수조(629) 내부에 배치될 수 있다.

예를 들어, 제1 날개부(633)와 제2 날개부(634)는 각각 나선 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 제1 날개부(633)와 제2 날개부(634)는 서로 다른 간격으로 형성될 수 있다.

즉, 제2 날개부(634)는 제2 집진부(62)에서 집진된 분진을 이동시킴에 따라, 제1 날개부(633)에 비해 넓은 간격으로 형성될 수 있다.

반면, 제1 날개부(633)는 제2 집진부(62)에서 배출되어 상기 배출배관 측으로 이동하는 분진과 제1 집진부(61)에서 배출되는 분진을 함께 이동시킬 수 있도록, 제2 날개부(634)에 비해 좁은 간격으로 형성될 수 있다.

그리고 제1 및 제2 날개부(633,634)는 각각 상기 배출배관 측으로 갈수록 날개 사이의 간격이 점점 더 좁은 간격으로 형성될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 제1 및 제2 집진부 하부에 분진을 자동배출하는 배출부를 마련하고, 집진된 분진을 혼합기로 재순환시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 슬러지 건조 과정에서 포집되는 분진을 건조시켜 재활용함으로써, 슬러지의 전량 재활용이 가능하고, 폐수 발생량을 감소시킬 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 집진장치(60)에서 배출되는 분진을 제1 건조기(30) 또는 제2 건조기(40)로 공급하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명은 집진장치(60)에서 배출되는 분진을 혼합기(20)로 재순환시키고, 혼합기(20)에서 슬러지(11) 및 첨가제(12)와 함께 재순환되는 분진을 추가 혼합하여 제1 및 제2 건조기(30,40)에 공급할 수 있다.

물론, 본 발명은 집진된 분진의 함수율에 따라 제1 건조기(30) 또는 제2 건조기(40)에 직접 공급하거나, 제1 및 제2 건조기(30,40)에 각각 공급하도록 변경될 수 있다.

다음, 도 6을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치의 작동방법을 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 습식 전기 집진장치의 작동방법을 단계별로 설명하는 공정도이다.

S10단계에서 슬러지 연료화 시스템(10)의 제1 및 제2 건조기(30,40)는 각각 혼합기에서 혼합된 슬러지를 열적 건조 방식과 바이오 드라잉을 통해 1차 및 2차 건조하고, 건조 과정에서 발생한 분진이 포함된 가스는 집진장치(60)로 공급된다(S12).

그러면, 집진장치(60)의 제1 집진부(61)에 마련된 하나 이상의 원심집진기(611)를 구동하여 가스를 회전시켜 가스에 포함된 분진을 1차 포집한다(S14).

이때, 1차 포집된 분진은 제1 집진부(61) 하부에 마련된 호퍼(614)에 임시 저장되고, 배출기(615)의 개방 동작시 하부의 배출부(63)로 배출된다.

그리고 집진장치(60)의 제2 집진부(62)에 마련된 복수의 집진모듈(621)은 방전극(622)과 집진전극(623)을 이용하여 제1 집진부(61)에서 분진이 일부 제거된 가스에서 미세한 분진을 분리해서 집진하고(S16), 분사노즐(624)을 이용해서 세정수를 분사하여 가스에서 분리된 분진을 포집하여 2차 집진한다(S18).

이때, 2차 집진된 분진은 세정수에 의해 포집됨에 따라 슬러지화되고, 슬러지 상태로 수조(629)에 저장될 수 있다.

여기서, 수조(629)의 내부 공간에는 슬러지 상태의 분진이 자중에 의해 하부에 배치되고, 분진이 일부 포함된 세정수는 슬러지 상태의 분진 상부에 배치된다.

따라서, 회전축(631)의 회전 동작에 의해 제2 날개부(633)는 수조(629) 내부 공간의 하부에 배치된 슬러지 상태의 분진만을 배출배관 측으로 이동시키고, 세정수는 다시 세정수 공급배관을 통해 분사노즐(624)로 공급될 수 있다.

이로 인해, 본 발명은 포집된 분진을 슬러지 상태에서 배출함에 따라, 분진 및 집진전극 세정에 이용되는 신수의 이용량을 최소화할 수 있다.

그러면, S20단계에서 배출부(63)에 마련된 구동모듈(632)은 제어부의 제어신호에 따라 구동되어 구동력을 발생하고, 회전축(631)은 구동모듈(632)에서 발생한 구동력에 의해 회전 동작한다.

그래서 1차 및 2차 집진된 분진은 각각 회전축(631) 외면에 형성된 제1 및 제2 날개부(633,634)에 의해 배출배관 측으로 이동시켜 배출하고, 상기 배출배관은 배출되는 분진을 혼합기(20)로 재순환시킨다.

그러면, 혼합기(20)는 슬러지(11) 및 첨가제(12)와 함께 재순환되는 분진을 추가 혼합하여 제1 및 제2 건조기(30,40)에 공급할 수 있다.

물론, 본 발명은 배출되는 분진의 함수율에 따라 제1 건조기(30) 또는 제2 건조기(40)에 직접 공급하거나, 혼합기(20)와 제1 및 제2 건조기(30,40) 중에서 어느 하나 이상에 각각 공급할 수도 있다.

그래서 제1 또는 제2 건조기(30,40)는 혼합기(20)에서 혼합된 슬러지를 건조하고, 성형기(50)는 건조된 슬러지를 가압해서 고형 연료로 성형한다.

상기한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명은 슬러지 건조 고형연료 생산 공정에서 발생하는 분진을 집진해서 재활용할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 미세한 입자에 대해서 집진효율이 매우 높고, 압력 손실이 낮아 대량의 가스를 처리할 수 있다.

그리고 본 발명은 훈연이나 연무, 액적 등을 집진할 수 있고, 분진입자의 비저항, 부착성에 자유로운 설계가 가능하며, 이슬점 이하의 처리가스 온도에서도 설계가 가능하고, 포집된 분진의 자동 배출을 통한 폐수 발생량을 저감할 수 있다.

또, 본 발명은 분진이 다량 함유된 습윤 가스의 분진 제거가 용이하여 여타 분진 제거 설비에 비해 슬러지 고형연료 생산 시스템에 적합하다.

또한, 본 발명은 분진 제거 효율을 증가시키기 위해, 원심집진기로 마련된 제1 집진부와 습식 전기 집진기로 마련된 제2 집진부를 적용해서 1차로 비중이 큰 분진을 집진하고, 2차로 미세먼지까지 집진할 수 있다.

특히, 본 발명은 제2 집진부에 마련된 집진모듈에서 분진이 이동하는 집진전극과 베인을 적용하고, 세정수를 분사해서 포집된 분진을 회전 및 하강시켜 집진모듈 내부에 무르는 시간을 증가시키고, 집진전극 표면을 골고루 세정하여 세정 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 슬러지 건조 고형연료 생산 공정에 적용 시, 종래의 악취 저감 설비의 분진 부하로 인한 효율저하 문제를 해결할 수 있고, 악취 저감 설비에 공급되는 약품 소모량을 절감할 수 있으며, 악취 저감 설비의 정상적인 운전을 통해 악취 문제로 인한 민원 문제를 미연에 예방할 수도 있다.

또한, 본 발명은 미세먼지 등 환경 문제 이슈로 인해 산업용 연료 사용 시, 미세먼지 배출량을 크게 감소시킬 수 있고, 치열한 경쟁이 예상되는 바이오매스 에너지 산업 관련 기술개발을 통한 사회적 가치를 창출할 수 있다.

또한, 본 발명은 미세먼지 등 환경 개선 효과와 폐기물로 인식되어 온 바이오매스의 에너지화에 따른 자연 순환 에너지 생산 시스템을 구축할 수 있으며, 도서지역 및 농촌 지역에서의 바이오매스 에너지화에 따른 에너지 자립체계를 확립할 수 있다.

또한, 본 발명은 악취 저감 시설의 효율 저하 문제 해결을 통한 약품 소모비용 절감, 하수처리장 보유 지자체 및 수요처에 고형 연료화 공정 보급사업을 통한 하수슬러지의 에너지화 처리에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 악취저감시설의 암모니아 배출을 감소시켜 미세먼지 발생량 저감에 기여, 국내 발생 하수슬러지의 고형 연료화 및 화력발전소 적용시 석탄 수입 비용 절감, 하수슬러지 고형 연료의 석탄 대체 사용으로 탄소 배출권을 확보할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 슬러지 건조 고형연료 생산 공정에서 발생하는 분진을 집진해서 재활용하는 하이브리드 습식 전기 집진장치 및 그가 적용된 슬러지 연료화 시스템 기술에 적용된다.

10: 슬러지 연료화 시스템
11: 슬러지 12: 첨가제
20: 혼합기 30: 제1건조기
40: 제2건조기
50: 성형기
60: 하이브리드 습식 전기 집진장치
61: 제1 집진부
64: 케이싱 65: 상부 케이싱
611: 원심집진기 612: 챔버
613: 공급배관 614: 호퍼
615: 배출기 616: 전달공
62: 제2 집진부
621: 집진모듈 622: 방전극
623: 집진전극 624: 분사노즐
625: 베인 626: 공급공
627: 절연부 628: 가스 정류기
629: 수조
63: 배출부
631: 회전축 632: 구동모듈
633: 제1 날개부 634: 제2 날개부
64: 케이싱 65: 상부 케이싱
70: 환경설비

Claims (7)

1. 슬러지 연료화 시스템에 마련된 건조기에서 슬러지를 건조하는 과정에서 발생한 분진이 포함된 가스를 공급받아 1차 집진하는 제1 집진부,
   상기 제1 집진부에서 분진이 일부 제거된 가스에서 분진을 2차 집진하는 제2 집진부 그리고
   상기 제1 집진부와 제2 집진부에서 집진된 분진을 배출하는 배출부를 포함하고,
   상기 배출부에서 배출되는 분진은 배출배관을 통해 배출되어 상기 슬러지 연료화 시스템의 혼합기로 재순환되며,
   상기 제1 집진부는 분진이 포함된 가스를 회전시켜 원심력을 이용해서 집진하는 하나 이상의 원심집진기와
   각 원심집진기에 분진이 포함된 가스를 공급하는 챔버 및
   1차 집진된 분진을 임시 저장하는 호퍼를 포함하고,
   상기 챔버의 일측에는 분진이 포함된 가스가 공급되는 공급배관이 연결되며,
   상기 챔버의 타측에는 분진이 일부 제거된 가스를 상기 제2 집진부로 전달하는 전달배관이 연결되는 전달공이 형성되고,
   상기 호퍼의 하단에는 하이브리드 습식 전기 집진장치에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 제어부의 제어신호에 따라 상기 호퍼에 저장된 분진을 상기 배출부 측으로 배출 또는 차단하도록 개폐 동작하는 배출기가 마련되며,
   상기 제2 집진부는 상기 전달배관을 통해 가스를 공급받고, 코로나 방전에 의해 분진이 포함된 가스 중의 분진 입자를 대전시키는 방전극 및
   상기 방전극과 함께 전장을 형성하여 상기 방전극에 의해 음으로 충전된 입자를 집진하는 집진 전극을 포함하는 복수의 집진모듈,
   상기 복수의 집진모듈에 세정수를 분사하는 복수의 분사노즐
   세정수와 세정수에 의해 포집된 분진을 저장하는 수조,
   상기 방전극과 제2 집진부 상단 사이를 전기적으로 절연하는 절연부 및
   분진이 포함된 가스를 정류하는 가스 정류기를 포함하며,
   상기 집진전극은 원통 형상으로 형성되고,
   상기 집진전극에는 세정수 및 세정수에 의해 2차 집진된 분진을 회전하면서 하강시켜 상기 집진모듈 내부에 머무는 시간을 증가시켜 상기 집진전극 표면을 골고루 세정하는 세정 효율을 높이도록, 복수의 베인이 나선 형상으로 형성되며,
   상기 수조에 저장된 세정수는 상기 분사노즐로 공급되고,
   상기 집진전극에 분사된 세정수는 분진을 포집해서 상기 수조로 복귀되며,
   상기 가스 정류기에는 가스와의 접촉면적을 증가시켜 유속을 균일하게 유지하도록, 미리 설정된 입경을 갖는 다수의 충진재가 충진되며,
   상기 배출부는 외주면에 분진을 이동시키는 날개가 형성되는 회전축 및
   상기 회전축을 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동모듈을 포함하고,
   상기 회전축의 외면에는 상기 제1 집진부의 호퍼에서 배출되는 분진을 상기 배출배관 측으로 이동시키는 제1 날개부와
   상기 제2 집진부의 수조에 저장된 분진을 이동시키는 제2 날개부가 형성되며,
   상기 제1 날개부와 제2 날개부는 이동시키는 대상에 따라 서로 다른 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 습식 전기 집진장치.
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7. 제1항에 기재된 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템에 있어서,
   슬러지와 첨가제를 혼합하여 1차 혼합물을 생산하는 혼합기,
   상기 혼합기로부터 공급되는 1차 혼합물을 바이오 드라잉에 의해 제1 함수율이 되도록 1차 건조하는 제1 건조기,
   상기 제1 함수율의 1차 혼합물을 가열 건조하여 제2 함수율의 건조 혼합물을 생산하는 제2 건조기,
   상기 건조 혼합물을 가압 성형하여 고형 연료를 생산하는 성형기 및
   상기 제1 및 제2 건조기의 건조 과정에서 발생한 분진을 가스에서 분리하여 집진하는 하이브리드 습식 전기 집진장치를 포함하고,
   상기 하이브리드 습식 전기 집진장치에서 집진된 분진을 상기 혼합기와 제1 제2 건조기 중에서 어느 하나 이상으로 재순환시켜 고형 연료로 재활용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 습식 전기 집진장치가 적용된 슬러지 연료화 시스템.
   

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