KR20020005918A - 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하·폐수 슬러지, 축산 분뇨, 음식물 쓰레기 등과 같이 함수율이 비교적 높은 슬러지(sludge)상 건조대상물을 효율적으로 건조시키기 위한 건조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐타이어 분해로의 직화열풍을 이용하여 건조대상물의 함수율의 변화에 따라 열전도 건조방식과 열풍 건조방식을 순차적으로 적용함으로써 건조시간을 단축하고 열효율을 향상시킨 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치에 관한 것이다.

본 발명은 연소가스 또는 화염을 생성하는 열분해 장치와; 상기 열분해 장치에서 생성된 연소가스 또는 화염에 공기를 희석시켜 적정 온도의 직화열풍으로 만드는 혼합실과; 상기 열분해 장치 및 혼합식에서 발생된 직화열풍을 회전드럼 내에 주입하고 상기 회전드럼의 외주면에 건조대상물을 접촉시켜 수분을 증발시키는 열전도 건조방식에 따른 회전드럼 건조기와; 상기 회전드럼 건조기에서 배출된 직화열풍에서 회수된 폐열로 열풍을 생성하는 열교환기와; 상기 열교환기에서 생성된 열풍을 스크류가 설치되고 건조대상물이 주입된 건조용 원통 내로 주입하여 수분을 증발시키는 열풍 건조방식에 따른 다단식 스크류 건조기와; 상기 회전드럼 건조기에 의해 건조된 건조물을 다단식 스크류 건조기로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치{Sludge dry system using waste tire pyrolysis device}

본 발명은 하·폐수 슬러지, 축산 분뇨, 음식물 쓰레기 등과 같이 함수율이 비교적 높은 슬러지(sludge)상 건조대상물을 효율적으로 건조시키기 위한 건조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐타이어 분해로의 직화열풍을 이용하여 건조대상물의 함수율의 변화에 따라 열전도 건조방식과 열풍 건조방식을 순차적으로 적용함으로써 건조시간을 단축하고 열효율을 향상시킨 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물의 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 하·폐수 슬러지, 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기와 같은 유기성 오염물질은 함수량이 많기 때문에 이송 및 보관이 곤란하고 쉽게 부패되어 악취가 발생되며 매립지에 매립할 경우 침출수 발생량이 많아 하천이나 지하수를 오염시킨다.

따라서 이러한 슬러지상 오염물질은 매립지에 매립하기보다는 신속히 퇴비나 사료화 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 퇴비나 사료화를 위한 다양한 처리방법이 개발되었으며, 그 중 미생물을 이용한 퇴비나 사료화 방법은 환경 친화적이므로 인정되어 가장 활발하게 이용되고 있다. 그러나 이러한 미생물학적 처리방법은 처리 기간이 길고 기후나 운전 조건 등에 따라 처리 효율이 급격히 떨어지며 소량의 오염물질을 처리하기 어렵다는 단점이 있다.

반면에 오염물질로부터 수분을 증발시켜 운송 및 보관을 용이하게 하고 부패를 방지하는 건조나 증발 등과 같은 물리학적 처리방법은 간단하고 신속하며 소규모 운전이 가능하다는 장점에도 불구하고 에너지 비용이 많이 소요되는 단점 때문에 그 동안 널리 활용되지 못하고 있었다.

그런데 최근에 폐자원으로부터 열 에너지를 회수하는 다양한 기술이 개발되어 비교적 저렴한 비용으로 열 에너지를 얻을 수 있게 됨에 따라 건조나 증발과 같은 물리학적 처리방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 축산 분뇨와 같이 미생물학적 처리가 곤란한 경우나 음식물 쓰레기와 같이 발생량이 적은 오염물질을 물리학적으로 처리하여 운송 및 보관을 용이하게 하고 부패를 방지할 뿐만 아니라 배합사료의 원료로 사용하거나 소각 처리하는 방법이 개발되고 있다.

이 중 건조는 열에너지를 사용하여 건조대상물로부터 수분을 증발시키는 물리학적 처리방법의 하나로서 신속하고 간단하여 매우 유용한 처리방법으로 인정받고 있는데, 이러한 건조에는 크게 열전도 건조방식과 열풍 건조방식이 있다.

먼저, 열풍 건조방식은 뜨거운 바람을 건조대상물과 직접 접촉시켜 건조시키는 것으로서 주입되는 열풍의 종류에 따라 직접 가열방식과 간접 가열방식이 있다. 직접 가열방식은 연소장치에서 발생된 연소가스를 공기로 희석하여 직접 건조로에 주입시키는 것이고, 간접 가열방식은 연소가스 등을 열풍 발생기나 열 교환기로 주입시켜 열풍을 만든 다음 이 열풍을 건조로에 주입하여 사용하는 것이다.

한편, 열전도 건조방식은 연소가스나 열풍으로 금속판 등과 같은 열전도 매체를 먼저 가열하고 이 가열된 금속판에 건조대상물을 접촉시켜 수분을 증발시키는 방식이다. 이러한 열전도 건조방식은 가열된 금속판에 수분이 직접 접촉되므로 건조 효율이 매우 높은 것이 특징이다. 그러나 수분이 적은 건조대상물은 금속판과 접촉될 수 있는 수분의 양이 적기 때문에 건조 효율이 급격히 떨어지게 된다.

즉, 건조대상물의 함수율에 따라 적합한 건조방식이 서고 다르다는 것을 알 수 있다. 그러나 지금까지 슬러리상 오염물질을 건조하기 위한 종래의 건조장치는 건조대상물을 목표 함수율까지 건조시키는데 한 단계의 건조방식 즉, 열전도 건조방식이나 열풍 건조방식 한 가지만을 적용함으로써 건조기 내에서 건조대상물의 체류시간을 길게 설정해야 했으며 이에 따라 단위 건조량 대비 열 에너지 소비량이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명자는 초기에 높은 함수율을 가진 건조대상물이라도 건조가 진행되면서 함수율이 점차 낮아져 액상에서 반고체상태, 고체상태로 변하기 때문에 건조대상물의 함수율 변화에 따라 건조방식도 달라져야 한다는 점에 착안하여 본 발명을 안출하게 되었다. 즉, 건조대상물이 액체상태일 때에는 가열된 금속판에 수분이 쉽게 접촉될 수 있으나 건조가 진행되어 건조대상물의 표면이 굳어져 수분이 건조대상물의 내부에만 존재하게 되면 가열된 금속판과 접촉할 수 없게 되어 건조가 매우 느리게 진행된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 건조대상물의 함수율이 변함에 따라 적어도 두 개 이상의 서로 다른 건조방식을 순차적으로 적용하여 건조시간을 단축시킨 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 건조대상물의 함수율이 높은 경우에는 열전도 건조방식에 따라 건조하고 수분이 증발하여 함수율이 낮아지면 열풍 건조방식으로 건조시키는 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 폐타이어 열분해 장치에서 발생되는 연소가스를 공기로 희석시킨 직화열풍을 이용하여 에너지 비용을 절감시킨 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 폐타이어 열분해 장치에서 발생되는 고열의 직화열풍을 직접 건조로에 주입하고 열풍배분수단을 설치하여 열효율이 향상된 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 열분해 장치에서 발생된 직화열풍을 회전드럼 건조기의 드럼에 직접주입하고 상기 회전드럼에서 발생된 배기가스에서 회수된 열풍을 다단식 스크류 건조기에 공급함으로써 열효율을 향상시킨 건조장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치를 보여주는 개략적인 구성도,

도2는 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치를 보여주는 개략적인 사시도,

도3은 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 폐타이어 열분해 장치를 보여주는 종단면도,

도4는 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 폐타이어 열분해 장치를 보여주는 횡단면도,

도5는 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 혼합실을 보여주는 사시도,

도6은 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 회전드럼 건조기를 보여주는 사시도,

도7은 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 회전드럼 건조기를 보여주는 단면도,

도8은 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 다단식 스크류 건조기를 보여주는 단면도,

도9는 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 다단식 스크류 건조기를 보여주는 측면도이고,

도10은 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치의 작용을 보여주는 흐름도이다.

******* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *******

100 : 폐타이어 열분해 장치 110 : 열분해실

140 : 가열파이프 150 : 화염파이프

200 : 회전드럼식 건조기 210 : 회전드럼

226 : 건조대상물 분리 나이프 230 : 직화열풍 주입구

300 : 열교환기 400 : 다단식 스크류 건조기

420 : 건조대상물 주입구 435 : 열풍 주입구

500 : 이송장치 600 : 혼합실

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연소가스 또는 화염을 생성하는 열분해 장치와; 상기 열분해 장치에서 생성된 연소가스 또는 화염에 공기를 희석시켜 적정 온도의 직화열풍으로 만드는 혼합실과; 상기 열분해 장치 및 혼합식에서 발생된 직화열풍을 회전드럼 내에 주입하고 상기 회전드럼의 외주면에 건조대상물을 접촉시켜 수분을 증발시키는 열전도 건조방식에 따른 회전드럼 건조기와; 상기 회전드럼 건조기에서 배출된 열풍에서 회수된 폐열로 열풍을 생성하는 열교환기와; 상기 열교환기에서 생성된 열풍을 스크류가 설치되고 건조대상물이 주입된 건조용 원통 내로 주입하여 수분을 증발시키는 열풍 건조방식에 따른 다단식 스크류 건조기와; 상기 회전드럼 건조기에 의해 건조된 건조대상물을 상기 다단식 다단식 스크류 건조기로 이송시키기 위한 이송수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 직화열풍을 생성하는 열분해 장치는 열분해실의 하부에 폐타이어와 접촉 가능하고 그 내부로 폐타이어가 열분해될 때 생성되는 열분해 가스가 유입되는 가열파이프를 포함하여 구성된 폐타이어 열분해 장치인 것을 특징으로 한다.

상기 회전드럼 건조기는 일측에 직화열풍 주입구가 형성되고 타측에 열풍 배출구가 형성되어 회전 가능하도록 설치된 원통형 회전드럼과, 상기 회전드럼 내부에 설치되어 직화열풍 주입구로부터 주입되는 직화열풍이 골고루 배분되게 하는 직화열풍배분판관, 상기 회전드럼의 하부에 형성되어 건조대상물이 놓여지는 건조대상물 용기와, 상기 회전드럼의 상부에 형성되어 발생된 증기를 배출시키는 후드 및 송풍기와, 상기 드럼의 외주면에 접촉되어 건조물을 분리시키는 건조물 분리 나이프와, 상기 건조대상물 용기의 전방에 회전 가능하게 설치되어 상기 회전드럼의 환형 지지링을 지지하는 다수의 아이들링 롤러와, 상기 회전드럼을 회전시키기 위한 구동수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다단식 스크류 건조기는 단열재로 이루어진 건조용 하우징 내에 다수의 건조용 원통을 인접되게 나란히 설치하되 일측의 최외각 건조용 원통에 주입된 건조대상물은 연속적으로 이웃하는 건조용 원통으로 이송되어 타측의 최외각 건조용 원통을 통해 배출되고 타측의 최외각 건조용 원통으로 주입된 열풍은 연속적으로 이웃하는 건조용 원통으로 이송되어 일측의 최외각 건조용 원통을 통해 배기되도록 상기 건조용 원통의 단부에 교호적으로 건조대상물 및 열풍 입출구가 대응되게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 폐타이어 열분해 장치에서 생성된 직화열풍을 회전드럼의 내부에 주입시키고 상기 회전드럼의 외부에 건조물을 접촉시켜 수분을 증발시키는 열전도 방식에 따른 회전드럼 건조기와, 상기 열전도 방식에 따른 회전드럼 건조기에서 발생된 열풍으로부터 폐열을 회수하여 열풍을 생성하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 생성된 열풍을 건조대상물의 이송방향과 반대방향으로 주입함으로써 건조대상물을 열풍 건조시키는 다단식 스크류 건조기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 건조대상물로부터 이물질을 제거하고 분쇄하여 균일한 크기로 만드는 전처리 단계와, 상기 전처리 단계를 거친 높은 함수율의 건조대상물을 원통형 회전드럼의 외주면에 공급하고 상기 회전드럼의 내부에는 연소장치에서 생성된 연소가스를 외부공기와 희석하여 온도를 적정 수준으로 낮춘 직화열풍을 공급하여 상기 드럼의 외주면으로부터 수분을 증발시키는 열전도 건조단계와; 상기 열전도 건조단계를 거치면서 함수율이 낮아져 반고체상태로 된 건조대상물을 열풍 건조단계로 이송하는 이송단계와, 상기 열전도 건조기에서 이송된 반고체상태의 건조대상물을 스크류가 설치된 건조용 원통에 주입하고 상기 스크류를 회전시켜 일측방향으로 이송되게 하고 상기 건조대상물의 이송방향과 반대방향으로 열풍을 주입하여 수분을 증발시키는 열풍 건조단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물의 건조장치 및 그 방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 도1 및 도2는 본 발명에 따른 건조장치의 전체 구성을 보여주는 구성도 및 사시도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 참조번호100은 폐타이어 열분해 장치이다. 상기 폐타이어 열분해 장치(100)는 원통형 열분해실(110)에 적재된 폐타이어를 저 산소 상태에서 불완전 연소시켜 가연성 가스를 만든다. 상기 가연성 가스는 고온상태에서 공기와 혼합되어 급격히 연소되어 화염을 생성하고 상기 화염은 화염파이프(150)를 통해 외부로 방출된다. 이때 상기 화염파이프(150)의 선단에는 연소가스를 공기와 혼합하는 혼합실(600)이 설치된다. 상기 혼합실(600)은 연소가스를 외기의 차거운 공기와 혼합하여 온도를 적정수준으로 낮춘다. 이와 같이 연소가스를 공기로 희석시킨 열풍을 직화열풍이라 한다.

그리고 참조번호 200은 열분해 장치(100)와 혼합실(600)에 의해 생성된의 직화열풍이 주입되는 회전드럼 건조기이다. 상기 회전드럼 건조기(200)는 회전드럼(210)의 내부로 직화열풍이 주입하여 회전드럼을 가열함으로써 회전드럼의 표면으로부터 수분이 증발되는 열전도 방식에 따른 건조기이다. 그리고 상기 회전드럼(210)의 내부에는 화염배분수단(230)이 설치되어 열풍을 360。방향으로 배분시킨다. 따라서 슬러지상 건조대상물은 상기 회전드럼(210)의 외주면에 부착되어 회전되면서 점차 건조되고 반대쪽에 설치된 건조물 제거 나이프(226)에 의해 분리된다.

한편, 상기 회전드럼 건조기(200)로부터 배출되는 배기가스는 고온을 유지하고 있므로 열교환기(300)를 통해 폐열을 회수한다. 그리고 열교환된 열풍은 후술하는 열풍방식 건조기(400)에 주입된다. 또한 상기 회전드럼 건조기(200)에 의해 건조된 건조물은 반고체 상태로 건조되어 건조물 호퍼(227)에 모인 후 스크류 컨베이어(330)를 타고 다단식 스크류 건조기(400)로 이송된다.

상기 다단식 스크류 건조기는 열교환기(300)에서 발생된 열풍을 이용하는 열풍건조 방식이다. 상기 다단식 스크류 건조기(400)의 내부에는 다수의 건조용 원통(450)이 인접하게 나란히 설치되어 있으며 상기 건조용 원통 안에 건조대상물을 이송시키기 위한 스크류가 설치되어 있다.

한편, 반고체 상태의 건조대상물은 최상단 건조용 원통(450)에 주입되어 연속적으로 이웃하는 건조용 원통(450)으로 이송되어 최하단 건조용 원통을 통해 배출되고 타측의 최하단 건조용 원통(450)으로 주입된 열풍은 연속적으로 이웃하는 건조용 원통(450)으로 이송되어 최상단 건조용 원통(450)을 통해 배기된다. 따라서 상기 다단식 스크류 건조기(400)의 상부에는 건조대상물 투입구(420)와 열풍 배기구(430)가 형성되어 있고 하부에는 건조대상물 배출구(425)와 열풍 주입구(435)가 형성되어 있으며 상기 건조용 원통(450)의 단부에는 교호적으로 건조대상물 및 열풍 입출구(457)가 대응되게 형성되어 있다.

그리고 상기 열교환기(300)나 다단식 스크류 건조기(400)에서 배출된 열풍은 덕트를 통해 대기오염 방지장치(700)로 주입되어 오염물질이 제거된 후 대기 중으로 방출되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치(100)를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치는 열전도 건조방식에 따른 회전드럼 건조기(200)와 열풍 건조방식인 다단식 스크류 건조기(400)를 순차적으로 설치하고, 상기 회전드럼건조기(200)에는 폐타이어 열분해 장치(100)에서 생성된 직화열풍을 주입하여 건조시키고 그 배기가스에서 회수된 열풍을 상기 다단식 스크류 건조기(400)에 주입시켜 다시 열풍 건조시키는 것이 특징이다. 즉, 본 발명은 건조대상물의 함수율의 변화에 대응되는 서로 다른 건조방식을 적용함으로써 함수율이 높은 초기의 건조대상물은 열전도 건조방식으로 건조시키고 건조가 진행됨에 따라 함수율이 적어지고 표면이 딱딱해진 후기의 건조대상물은 열풍 건조방식으로 건조시킴으로써 건조효율을 최대로 한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물의 건조장치의 구성를 보다 상세히 살펴본다. 먼저, 도3 및 도4에서 보는 바와 같이, 참조번호 110은 소정의 크기로 절단되어 적재된 폐타이어를 저산소 상태에서 열분해시키는 열분해실이다. 상기 열분해실(110)의 상부에는 폐타이어 투입구(120)가 설치되고 하부에는 소각재가 배출되도록 다수의 관통공이 형성된 화상(125)이 설치되어 있다. 그리고 참조번호130은 상기 열분해실(110)에서 생성된 열분해 가스를 안내하기 위한 열분해 가스 안내통로이다. 상기 열분해 가스 안내통로(130)는 상기 열분해 열분해실(110)의 일측벽에 형성된 다수의 열분해 가스 배출공(133)을 커버하도록 되어 있다.

또한 참조번호140은 상기 열분해 가스 안내통로(130)의 하단과 연통되며 상기 열분해실(110)을 가로질러 설치된 가열파이프이다. 상기 가열파이프(140)의 후방에는 송풍기(143)가 설치되고 전방에는 열분해가스의 화염이 방출되는 화구파이프(150)가 형성되어 있다. 그리고 상기 가열파이프(140)에는 예열버너(145)가 설치되어 있으며 상기 가열파이프(140)의 상부에는 화염인입관(160)이 형성되어 열분해실(110) 내에 소량의 화염과 산소를 공급한다.

따라서 상기 예열버너(145)가 점화되어 상기 가열파이프(140)를 가열시키면 상기 가열파이프(140)와 접촉되어 있는 폐타이어가 열분해된다. 그러면 열분해 된 가연성 가스는 열분해가스 안내통로(130)를 통해 상기 가열파이프(140)로 유입되는데, 이때 상기 가열파이프(140)는 예열버너(145)에 의해 고온으로 가열되어 있고 상기 송풍기(143)에 의해 충분한 산소가 공급되어 있으므로 열분해 가스가 발화되어 화염을 만든다.

상기 화염은 상기 가열파이프(140)의 후방에서 생성되어 상기 가열파이프(140)를 거쳐 화구파이프(150)를 통해 외부로 분사되므로 가열파이프(140)는 더욱 가열되어 열분해를 촉진시키고 상기 화구파이프(150)를 통해 방출된 화염은 공기로 희석하여 보일러나 건조기의 에너지원으로 사용된다. 한편, 상기 화구파이프(150)의 후방에는 잔류가스 연소버너(155)가 설치되어 열분해장치 가동 종료시 미 연소된 열분해 가스를 연소시켜 미 연소 가스의 방출을 방지한다.

그리고 도5는 폐타이어 열분해 장치(100)에서 방사된 화염 또는 연소가스의 온도를 적정하게 낮추어주는 혼합실(600)을 보여주는 사시도이다. 상기 혼합실(600)은 고온의 화염에 견딜 수 있도록 내화벽돌 등으로 만들어지며 일측에는 외기의 공기를 주입하기 위한 송풍기(610)가 설치되어 있다. 또한 상기 혼합실(600)의 일측에는 순 산소 공급장치(630)가 설치될 수 있는데 상기 순 산소공급장치(630)은 순산소를 혼합실(600) 내부로 공급하여 미 연소된 분해가스를 연소시켜 열효율을 높일 뿐만 아니라 공기 대신에 산소를 주입함으로써 오염물질을 줄이고 후처리 시설의 용적을 작게할 수 있다. 이때 상기 순 산소는 혼합실(600)의 온도를 크게 높이기 때문에 내부온도를 고려하여 적절히 조절하는 것이 바람직하다.

그리고 도6 및 도7은 본 발명에 따른 건조장치에 적용되는 열전도 건조방식에 따른 회전드럼 건조기를 보여주는 사시도와 단면도로서, 도면에서 보는 바와 같이, 참조번호 220은 회전드럼(210)의 외주면을 감싸는 원통형 케이스(200)이다. 상기 원통형 케이스(220)는 수증기를 배출시키는 후드(223)와 건조대상물을 수납하는 용기(225)로 이루어진다. 그리고 상기 원통형 케이스(220)의 일측에는 회전드럼(210)의 일측면에 접촉되어 건조물을 분리시키는 건조물 분리 나이프(226)가 설치되어 있다.

그리고 상기 원통형 케이스(220) 내에 회전가능하도록 설치된 드럼(210)은 상기 용기(225)의 상면에 거의 근접하게 설치되어 건조대상물 용기(225)와 회전드럼(210) 사이에 침전물이 퇴적되는 것을 방지한다. 상기 회전드럼(210)의 전면 중심부에는 직화열풍 주입구(230)가 형성되고 후면의 중심부에는 상기 직화열풍 주입구(230)을 통해 주입된 열풍이 배기되는 열풍 배출구(235)가 형성되어 있다. 따라서 상기 혼합실(600)에서 공급되는 직화열풍은 상기 직화열풍 주입구(230)를 통해 상기 회전드럼(210) 내부로 방사한다. 이때, 상기 회전드럼(210)의 내부에는 열풍배분수단(250)이 설치되어 있어 직화열풍을 360。 방향으로 배분시킨다.

이어, 도7 및 8은 본 발명에 따른 건조장치에 채용된 열풍 건조방식에 따른 다단식 스크류 건조기(400)를 보여주는 단면도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 지면에 대해 수직하게 설치된 건조로 하우징(410)의 상부에는 건조대상물 투입구(420)와 열풍배출구(430)가 형성되어 있고 하부에는 건조대상물 유출구(425)와 열풍 주입구(435)가 형성되어 있다. 그리고 상기 건조로 하우징(410)의 내부에는 다수의 건조용 원통(450)이 인접되게 나란히 설치되고 상기 건조용 원통(450)의 내부에는 건조대상물을 일측으로 이송시키기 위한 스크류(455)가 설치되어 있다. 따라서 건조대상물은 상기 스크류(455)의 회전에 따라 상부에서 하부로 이송되고 열풍은 건로로 하우징의 하부로 주입되어 상부로 이송되게 된다.

이와 같이, 건조대상물의 이동방향과 열풍의 이동방향을 반대방향으로 하는 이유는 첫째 일반적으로 수분을 많이 포함하고 있는 초기의 건조대상물은 수분이 쉽게 증발되므로 건조대상물 내부와 외부의 온도경사가 그리 높지 않아도 된다. 그러나 딱딱하게 건조된 재료는 내부의 수분이 증발되어 빠져 나오기 어려우므로 건조대상물 내부와 외부 사이의 온도경사가 높아야 한다. 따라서 고온의 열풍을 최종 건조대상물의 출구에 투입함으로써 딱딱한 건조재료에 대한 온도경사를 높여주는 것이다.

또한 열풍과 건조대상물이 같은 방향으로 이동하면 다단식 스크류 건조기 전 과정에서 발생된 수증기는 최종 건조대상물의 출구로 건조물과 함께 나오게 되는데 이때 일부 수증기는 딱딱하게 건조된 건조물에 다시 흡수되는 현상이 발생되기 때문이다.

이하에서는 도2 및 도10을 참조하여 본 발명에 따른 건조장치의 작용을 보다 상세히 살펴본다. 먼저 본 발명에 따른 건조장치는 함수율이 95% 전후인 하·폐수 슬러지, 축산 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 슬러리상 오염물질을 처리하기 위한 것으로서 이러한 오염물질에는 각종 이물질이 포함되어 있을 뿐만 아니라 그 크기가 불규칙하므로 분쇄기나 선별기를 통해 전처리하여 이물질을 제거하고 균일하게 한다.

이렇게 전처리된 건조대상물은 열전도 건조방식인 회전드럼 건조기(400)의 건조대상물 용기내로 공급된다. 이때 상기 회전드럼(210)에는 폐타이어 열분해 장치(100)와 혼합실(600)을 통해 공급되는 직화열풍이 주입되어 고온으로 가열되는데, 상기 폐타이어 열분해 장치(100)는 먼저, 예열버너(145)로 가열파이프(140)를 가열하여 상기 가열파이프(140)와 접촉된 폐타이어를 열분해 시킨다. 그러면 상기 폐타이어로부터 가연성 가스가 발생되어 열분해가스 배출구(135) 및 안내통로(130)를 따라 상기 가열파이프(140)로 유입되게 된다. 이때 상기 가열파이프(140)는 고온으로 가열되어 있고 충분한 공기가 공급되어 있기 때문에 유입된 가연성 가스는 발화되어 화염을 만들게 된다.

그리고 상기 화염은 화구파이프(150)의 선단에 설치되어 있는 혼합실(600)로 주입되는데 상기 혼합실(600)은 화염 또는 연소가스를 공기와 혼합하여 온도를 낮춘다. 이와 같이 공기와 혼합된 연소가스를 직화열풍이라 하는데 상기 직화열풍은 상기 회전드럼(210)의 직화열풍 주입구(230)를 통해 주입되게 된다. 이때 상기 혼합실(600)의 일측에 순 산소 공급장치(630)을 설치하여 미 연소가스를 연소시켜 오염물질의 발생을 방지한다.

한편 상기 회전드럼(210) 내에 설치된 열풍배분수단(250)는 주입된 직화열풍이 사방으로 배분되도록 한다. 이어 직화열풍은 열풍안내판(257)에 의해 형성된 열풍안내로를 따라 이송된다. 따라서 상기 열풍은 회전드럼(210)의 내주면을 골고루 이동하게 되므로 전표면이 골고루 가열되게 된다.

이와 동시에 상기 회전드럼(210)은 구동수단에 의해 일측으로 회전되므로 건조대상물 용기(225)에 저장된 건조대상물은 회전드럼(210)의 가열된 표면에 부착되어 회전되면서 건조되게 된다. 이런 상태로 회전드럼(210)이 약 3/4회전하면 그 동안 건조된 건조대상물은 건조물 분리 나이프9226)에 의해 드럼 표면에서 분리되어 건조물 호퍼(227)에 쌓이게 된다.

한편, 건조대상물에서 증발된 증기는 후드(223)와 덕트(224)를 통해 외기로 강제 배출되고 회전드럼(210)의 후방으로 배출된 열풍은 열교환기를 통해 냉각되어 외기로 배출되거나 악취와 공해물질을 제거하기 위한 대기오염 방지장치(700)로 이송된다.

그리고 상기 회전드럼 건조기(200)에서 반고체 상태로 건조된 건조대상물은 스크류 컨베이어와 같은 이송수단(500)을 통해 열풍 건조방식이 적용되는 다단식 스크류 건조기(400)로 이송된다. 즉, 상기 회전드럼 건조기(200)는 반고체 상태 수준까지만 건조시키고 그 이상의 건조는 열풍건조 방식을 적용함으로써 건조효율을 높이는 것이다.

상기 다단식 스크류 건조기(400)는 반고체 상태의 건조대상물을 건조용원통(450)내의 스크류(455)를 통해 분쇄시키면서 교반시키므로 건조대상물의 표면과 내면이 골고루 열풍에 노출되면서 신속하게 건조가 이루어진다. 이와 같이 건조과정을 열전도 건조단계와 열풍 건조단계로 나누어 처리함으로써 건조시간을 크게 단축시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 건조장치는 폐기물로 버려지는 폐타이어를 열에너지로 이용함으로써 저렴한 비용으로 슬러지상 오염물질을 건조처리 할 수 있다.

본 발명에 따른 건조장치는 슬러지상의 오염물질을 열전도 건조방식과 열풍 건조방식의 두 단계로 분리하여 건조처리 함으로써 슬러지상의 건조대상물이 건조드럼에 달라붙는 것을 방지하는 동시에 건조시간을 단축하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 건조장치는 회전드럼 건조기의 내부에 화염배분수단을 설치하여 회전드럼 표면을 보다 균일하게 가열함으로써 건조효율을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 다단식 스크류 건조기는 각 건조용 원통을 서로 붙여서 상하로 배열함으로써 다단식 스크류 건조기 전체가 차지하는 공간의 크기를 줄임으로써 다단식 스크류 건조기의 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 다단식 스크류 건조기는 건조대상물의 이송방향과 열풍의 이송방향을 반대로 함으로써 건조대상물의 건조효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 연소가스 또는 화염을 생성하는 열분해 장치와; 상기 열분해 장치에서 생성된 연소가스 또는 화염에 공기를 희석시켜 정적온도의 직화열풍으로 만드는 혼합실과; 상기 열분해 장치 및 혼합식에서 발생된 직화열풍을 회전드럼 내에 주입하고 상기 회전드럼의 외주면에 건조대상물을 접촉시켜 수분을 증발시키는 열전도 건조방식에 따른 회전드럼 건조기와; 상기 회전드럼 건조기에서 배출된 직화열풍에서 회수된 폐열로 열풍을 생성하는 열교환기와; 상기 열교환기에서 생성된 열풍을 스크류가 설치되고 건조대상물이 주입된 건조용 원통 내로 공급하여 수분을 증발시키는 열풍 건조방식에 따른 다단식 스크류 건조기와; 상기 회전드럼 건조기에 의해 건조된 건조대상물을 상기 다단식 스크류 건조기로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 폐타이어 열분해 장치는 열분해실의 하부에 폐타이어와 접촉가능하며 그 내부로 폐타이어가 열분해 될 때 생성되는 열분해가스가 유입되어 연소되는 가열파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전드럼 건조기는 일측에 직화열풍 주입구가 형성되고 타측에 열풍 배출구가 형성되어 회전가능하도록 설치된 원통형 회전드럼과, 상기 회전드럼 내부에 설치되어 직화열풍 주입구로부터 주입되는 직화열풍이 골고루 배분되게 하는 열풍배분수단과, 상기 회전드럼의 하부에 형성되어 건조대상물이 놓여지는 건조대상물 용기와, 상기 회전드럼의 상부에 형성되어 발생된 증기를 배출시키는 후드와, 상기 회전드럼의 외주면에 접촉되어 건조물을 분리시키는 건조물 분리 나이프와, 상기 건조대상물 용기의 전방에 회전가능하게 설치되어 상기 드럼을 지지하는 다수의 아이들링 롤러와, 상기 회전드럼을 회전시키기 위한 구동수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 다단식 스크류 건조기는 단열재로 이루어진 건조로 하우징 내에 다수의 건조용 원통을 인접하게 나란히 배치하되 일측의 최외각 건조용 원통에 주입된 건조대상물은 연속적으로 이송되어 타측의 최외각 건조용 원통을 통해 배출되고 타측의 최외각의 건조용 원통으로 주입된 열풍은 연속적으로 이송되도록 일측의 건조용 원통을 통해 배기되도록 상기 건조용 원통의 단부에 교호적으로 건조대상물 및 열풍의 입구와 출구가 대응되도록 설치된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치.
5. 전처리 장치, 대기오염방지장치 및 폐기물을 열분해시키는 열분해 장치를 포함하여 구성된 건조장치에 있어서,

   상기 폐타이어 열분해 장치와 혼합실을 통해 생성된 직화열풍을 회전드럼의 내부에 주입시키고 상기 회전드럼의 외부에 건조물을 접촉시켜 수분을 증발시키는 열전도 방식에 따른 회전드럼 건조기와,

   상기 열전도 방식에 따른 회전드럼 건조기에서 발생된 열풍을 이용하여 건조대상물을 건조시키기 위한 열풍을 생성하는 열교환기와,

   상기 열교환기에서 생성된 열풍을 건조대상물의 이송방향과 반대방향으로 주입함으로써 건조대상물을 열풍 건조시키는 다단식 스크류 건조기와,

   상기 회전드럼 건조기에서 건조된 건조대상물을 상기 다단식 스크류 건조기로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치를 이용한 슬러지상 건조대상물 건조장치.