KR20110004601A

KR20110004601A - 하수 슬러지 건조 및 탄화 장치

Info

Publication number: KR20110004601A
Application number: KR1020090062109A
Authority: KR
Inventors: 박성동
Original assignee: 박성동
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-01-14

Abstract

본 발명은 하수 슬러지 건조 및 탄화 장치에 관한 것이다. 하수 슬러지를 처리하기 위하여 증기와 과열증기를 슬러지에 직접 및 간접식으로 접촉시켜 건조와 탄화가 일어나게 하는 장치이다. 따라서 증기를 발생시키는 증기 발생 장치와, 상기 증기 발생 장치로부터 공급된 증기가 슬러지에 직접 및 간접적으로 분사되어 슬러지를 건조하는 슬러지 건조 장치와, 증기 발생 장치에서 발생된 증기를 과열증기의 급수원으로 사용하여 초고온의 과열증기를 발생시키는 과열증기 발생 장치와, 상기 슬러지 건조 장치에서 건조된 슬러지를 과열증기 발생 장치로부터의 과열증기를 공급받아 저 산소 상태에서 열분해 및 탄화시키는 탄화 장치와, 탄화 처리된 슬러지의 이송 및 수집하는 수집장치와, 슬러지 건조 장치에서 발생된 가스에 포함된 수분을 응축하는 응축장치를 포함하여 구성된다.

슬러지, 과열증기, 탄화

Description

하수 슬러지 건조 및 탄화 장치{Apparatus for sludge drying and carbonization}

본 발명은 하수 슬러지 건조 및 탄화 장치에 관한 것으로, 하수 슬러지를 처리하기 위하여 증기와 과열증기를 슬러지에 직접 및 간접식으로 접촉시켜 건조와 탄화가 일어나게 함으로써, 슬러지의 건조, 탄화, 중량감소 및 재생 연료로서 재활용 등을 실현한 발명이다.

종래의 경우 슬러지는 회전로의 벽면부로 투입되어, 교반 날개에 의해 중심부로 이동하면서 건조 탄화되고, 탄화물은 중심부에서 하부로 내려갔다. 이 때 슬러지는 무산소 상태에서 가열되어 열분해 가스화가 유도되었다. 노내의 온도와 건조, 탄화조건이 선회 흐름에 의하여 균일하게 조성되어 높은 효율을 얻는 원통 형상의 입형로가 사용되고, 가열용 공기와 버너의 화염은 노내의 연소가스 및 화염이 선회하는 방향의 각도로 공급되었으며, 선회 연소에 의하여 건조, 탄화되었다.

노내의 온도와 건조 탄화 조건이 선회 흐름에 의하여 균일하게 조성되기 때 문에 효율이 좋은 건조 탄화가 이루어진다. 건조 슬러지는 원통 외주부에서 투입되어 교반 날개에 의하여 서서히 내부로 유도되어 골고루 건조 탄화되며 탄화물은 중심부에서 하부로 내려간다. 또한 노상의 회전수를 조정함으로써 체류시간을 조정하여 슬러지 수분량의 변화에 대응할 수 있는 구조로 되어 있다. 탄화로에서 발생한 건조 가스는 재연소실로 유도되어 850℃에서 2초 이상 체류하면서 완전연소되는 직접가열 회전로가 이용된 방식이었다.

그리고 무산소 열분해로 구조는 완전 밀폐형으로 외주는 600℃의 열풍이 체류하는 자켓으로 되어 있고, 내부 중앙의 축에는 특수한 날개가 부착되어 있으며 이 날개를 회전시켜 약 600℃의 내부 가열면에 원심력으로 피탄화물을 엷은 막 상태로 접촉시키며 급속 가열하여 약 30~60분에 탄화시키는 간접 가열 회전로상식 탄화기 방식이 있다.

그리고 외열실 내부에 Retort를 경사하여 관통시킨 외열형　탄화로를 이용하여 건류 처리한 슬러지를 Retort를 회전시켜서 순차적으로 이송하고, 하부에 붙어있는 조연 버너로 Retort의 외부 케이싱을 가열하여 반송중의 슬러지를 열분해하여 건류시키고 건류가스는 Retort에 붙어 있는 노즐로부터 외열실 내부로 분출 직접 연소하는 방식이 있다. 이는 75~85％의 함수율을 가진 유기성 폐기물을 회전수를 달리하며 같은 방향으로 회전하는 수평드럼 내측의 바스켓 날개 및 편심축의 분산날개를 가진 로터리 킬른 방식의 열풍건조기에서 폐열을 이용하여 20~40분에 함수율 10~15％내로 연속 건조하는 기술과 건조된 하수 슬러지를 수직 다단식으로 구성된 이송 스크류를 가진 간접 열방식의 탄화기이다. 이에서는 휘발성 가스와 잔류물 로 분리되고, 휘발성 가스를 자체 연소시키며 10~20분 내에 5~8％ 함수율의 탄화물로 연속적으로 탄화하는 방식이다.

그리고 탈수 슬러지를 함수율 30％ 정도까지 조립 건조시키는 교반 파쇄 장치를 부착한 횡형 회전 건조기와 다단 스크류 컨베이어식 탄화 장치 및 배기가스 처리설비로 구성된 것이 있다. 탄화 장치의 노내를 상하 4단의 스크류 컨베이어가 관통하고 있는 일종의 외열식 킬른으로, 건조 슬러지를 우선 최상단의 스크류 컨베이어에 보낸 다음 차례차례 상단, 중단, 하단의 각 스크류 컨베이어로 이송하며, 탄화로 하부에 설치된 버너에 의해 각 단의 스크류 컨베이어의 케이싱을 600℃~700℃로 가열한다. 건조 탈수 슬러지는 저산소 상태로 열분해(건류)되고, 탄화물을 얻을 수 있는 간접가열 스크류식 탄화설비이다.

종래의 경우는 저온 건조와 고온 건조로 구분되는 여러 방법의 탄화 장치로서, 1차 건조에서는 가스보다 수분의 발생이 많음으로 이의 처리 방법이 필요하게 되고, 2차 탄화에서는 수분보다는 가스의 발생이 많음으로 이의 처리 방법이 필요하게 된다. 그리고 원하는 함수율을 얻기가 어려운 문제가 있었다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것에 목적이 있다.

본 발명은 하수 슬러지를 처리하기 위하여 건조 장치와 탄화 장치가 사용된다. 특히 각각의 장치에서는 증기를 슬러지에 직접 및 간접으로 접촉시켜 건조시키고, 탄화 장치에서는 과열증기를 건조된 슬러지에 직접 및 간접으로 접촉시켜 탄화시키는 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 슬러지 건조 장치에서 증기를 직접 및 간접으로 적용시켜 차 건조를 시키고, 탄화 장치에서 과열증기로써 직접 및 간접으로 슬러지에 접촉됨으로써, 건조 및 탄화의 효율이 극대화되고, 슬러지의 중량 감소의 극대화로 처리 비용의 절감과 에너지의 절감 효과가 있으며, 함수율이 적어 재생 연료로의 활용이 가능하게 된다.

본 발명은 증기를 발생시키는 증기 발생 장치(1); 상기 증기 발생 장치(1)에 연결된 두 가닥의 증기라인(2); 상기 하나의 증기라인(2)에 연결되고, 내부로 증기가 유입되어 배출되고, 외부에도 증기가 접촉되게 설치된 슬러지 건조 장치(3) 및 탄화 장치(4); 상기 다른 하나의 증기라인(2)에 연결되어 유입되는 증기를 가열하여 과열증기를 발생시키는 과열증기 발생 장치(10); 상기 과열증기 발생 장치(10)에 연결되어 상기의 탄화 장치(4) 내부로 과열증기를 공급하는 과열증기라인(5);을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 슬러지 건조 장치(3)에는 슬러지를 투입하는 호퍼가 형성되고, 탄화 장치(4)로 건조된 슬러지를 배출하여 고급하는 배출구가 형성되며, 탄화 장치(4)에는 건조된 슬러지가 투입되는 호퍼가 설치된다.

그리고 탄화 장치(4)의 하부에는 탄화된 슬러지가 배출되는 배출구가 설치된다.

그리고 건조 장치(3)와 탄화 장치(4)는 증기연결라인(6)으로 연결되는데, 건조 장치(3)의 내부와 외부의 증기라인(2)은 건조 장치(3)를 거치면서 하나로 합쳐지고, 이것은 다시 탄화 장치(4)에서 내부와 외부로 나뉘어져 공급된다. 탄화 장치에서의 증기연결라인(6)은 증기의 열이 재차 탄화 장치(4)에서 사용되고, 탄화 장치(4)의 온도를 유지하는데 사용된다.

상기와 같은 구조에서, 증기 발생 장치(1)에서 100℃ 정도의 증기가 발생되어 건조 장치(3)와 탄화 장치(4)로 공급된다. 건조 장치(3)와 탄화 장치(4)에서는 공급된 증기가 슬러지에 직접 및 간접적으로 분사되어 건조 및 탄화시킴에 특징이 있다.

우선 건조 장치(3)에서는 증기가 내부로 분사되어 슬러지에 직접 접촉되기도 하고, 건조 장치(3)의 외부로 접촉시켜 온도를 높여 주기도 한다. 즉, 증기가 슬러지에 직접 분사되면, 슬러지에 포함되어 있는 수분은 가스화된다. 외부에 접촉되는 증기는 건조 장치(3)를 가열하여 전체 온도를 고온으로 유지하기 위한 구성이고, 이렇게 고온으로 유지된 건조 장치(3)의 내부에서 증기가 직접 슬러지에 접촉될 때 슬러지의 열분해가 더욱 가속되어 수분이 가스화되어 배출된다.

건조 장치(3)에서는 80~90％의 함수율을 가진 슬러지가 함수율이 25~35％가 되도록 건조되고, 건조 장치(3)에서 발생된 가스는 가스라인(7)을 따라 응축장치(8)로 이동되어 수분과 분리된다.

상기와 같이 1차 건조된 슬러지는 건조 장치의 배출구를 통해서 바로 탄화 장치(4)로 이동되거나 아니면 별도의 이송 장치를 통해 탄화 장치(4)로 투입된다.

탄화 장치(4)에서는 건조 장치(3)에서의 증기보다 높은 과열증기가 접촉된다. 과열증기는 증기 발생 장치(1)에서 발생한 증기가 압력의 변화없이 다시 가열되어 열량이 높은 증기를 가리킨다. 즉 건조포화증기를 가열한 상태의 증기로, 이 증기를 이용하면 탄화 장치(4)에서의 슬러지 건조 및 탄화 효율을 높일 수 있다.

상기 과열증기는 증기 발생 장치(1)에서 발생된 증기가 증기라인(2)을 따라 과열증기 발생 장치(10)로 이동되고, 이곳에서 재가열되어 750~900℃의 과열증기로 발생된다.

따라서 과열증기는 과열증기라인(5)을 따라 탄화 장치(4)의 내부로 유입되어, 건조된 슬러지를 탄화시키는 작용을 하게 된다. 이 때 탄화 장치(4)는 과열증기를 공급받아 저 산소 상태에서 슬러지를 열분해 및 탄화시키게 된다.

탄화 장치(4)에서는 슬러지가 5~15％의 함수율을 가진 탄화물로 생성되어 2차 건조 및 탄화된다. 따라서 하수 슬러지는 1차 건조와 2차 건조를 통해 낮은 함수율을 가짐으로써 재생연료로 재활용이 가능하고, 처리 비용 또한 경감된다.

그리고 건조 장치(3)와 탄화 장치(4)에서 발생하는 가스는 응축장치(8)를 통하면서 수분이 배출되고, 냉각장치(9)에서 냉각되어 배출되거나 처리된다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 증기 발생 장치 2 : 증기라인

3 : 건조 장치 4 : 탄화 장치

5 : 과열증기라인 6 : 증기연결라인

7 : 가스라인 8 : 응축장치

9 : 냉각장치 10 : 과열증기 발생 장치

Claims

증기를 발생시키는 증기 발생 장치(1); 상기 증기 발생 장치(1)에 연결된 두 가닥의 증기라인(2); 상기 하나의 증기라인(2)에 연결되고, 내부로 증기가 유입되어 배출되고, 외부에도 증기가 접촉되게 설치된 슬러지 건조 장치(3) 및 탄화 장치(4); 상기 다른 하나의 증기라인(2)에 연결되어 유입되는 증기를 가열하여 과열증기를 발생시키는 과열증기 발생 장치(10); 상기 과열증기 발생 장치(10)에 연결되어 상기의 탄화 장치(4) 내부로 과열증기를 공급하는 과열증기라인(5);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 하수 슬러지 건조 및 탄화 장치.
제 1항에 있어서, 상기의 건조 장치(3)와 탄화 장치(4)의 사이에 증기연결라인(6)이 설치되고, 상기 증기연결라인(6)은 건조 장치(3)의 내부와 외부의 증기라인(2)이 건조 장치(3)를 거친 후 하나로 합쳐진 것이며, 증기연결라인(6)에 의해 다시 탄화 장치(4)에서 내부와 외부로 나뉘어져 증기가 공급됨을 특징으로 하는, 하수 슬러지 건조 및 탄화 장치.