KR100243792B1 - 정전기적으로 증가된 섬유 조직 여과기를 갖는 개량된 정전 침전기 - Google Patents

Abstract

정전 침전기는 평행한 집진 플레이트를 갖고 플레이트 사이에 가스 흐름 통로(lane)를 한정하는 다수의 집진기 섹션 및 다수의 평행하고 길게 연장된 필터 섬유 조직 백 요소를 포함하는 백 필터 섹션을 포함한다. 백 필터 섹션으로 들어오는 가스 유체에 포함된 고체 미립자를 하전시키기 위한 다수의 코로나 방전 전선은 백 요소에 평행하고 동시에 백 요소 사이에 띄엄 띄엄 배치되어 있다. 백 필터 섹션 내에 있는 백 요소 및 코로나 방전 전선 양자 모두는 공통 플레이트 부재에 의존한다. 가스 흐름은 백 요소의 외부로부터 내부로 그리고 공통 평면 부재 내의 구멍을 통해 흐른다.

Description

[발명의 명칭]

정전기적으로 증가된 섬유 조직 여과기를 갖는 개량된 정전 침전기

[본 발명의 분야]

본 발명은 정전 침전기(이하 "ESPs"라 한다)에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 동등한 크기의 ESP로 지금까지 가능했던 것보다 더 낮은 레벨까지 미립자 방출, 즉, 투과를 감소시키기 위한 장치에 관한 것이다. 흡착제 주입 기술 및 더 낮은 황을 함유하는 연료로의 전환은 산성비를 완화시키기 위해 널리 채택되어 왔으며, 반면에 많은 수의 도시 폐기물 소각장이 분사 건조기 및 건조 흡착물 주입으로 구식 장치를 개조하기로 예정되어 있다. 연료 전환 및 흡착물 주입 양자 모두는 분진 저항, 즉, 정전 방전에 대한 저항을 증가시킴으로써 ESP에 부담주는 한편, 흡착제 주입은 또한 집진될 내포된 분진의 양을 상당히 증가시킨다. 따라서, 소유자는 미립자의 방출 기준과의 일치가 유지되도록 ESP의 수준을 향상시키기 위해서는 상당한 노력이 요구된다.

또한, 1990년에 개정된 청정 공기법의 대기 독성 물질에 대한 입법은 ESPs로 들어오는 분진의 매우 작은 입자 조각으로 농축시키는 경향이 있는 추적 금속의 방출에 대해서도 책임을 부과하도록 하고 있다. 다수의 ESPs가 대기 독성 물질 제어를 위한 대용 또는 향상을 요구할 것이 예상된다.

본 발명의 가장 유용하고 일반적인 응용 분야는 산성비 완화용으로 사용되는 합착제 주입과 관련된다. 본 발명에 의해 제기되는 문제는 폐기물 가스 내로의 흡착제 주입에 의해 생기는 ESP 내로의 미립자의 입구 농도가 증가하는 결과를 가져오는 데 있다. 산성비 완화 제어 장치를 갖고 있는 발전소에서는 미립자 규제와의 일치가 유지되어야 하는 것은 절대적으로 요구되는 요건이다. ESPs가 존재한다는 것은 많은 자본 투자를 의미하기 때문에 이러한 ESP 장치를 사용하는 발전소가 새로운 산성비 기준과 미립자 방출에 대한 기준을 동시에 만족시키도록 해주는 기존 ESP장치의 개조를 할 수 있는 능력을 갖는 것이 절실히 요구된다.

[선행 기술]

본 발명의 공동 발명자인 노만 플락스는 또한 그 발명의 명칭이 "제어된 정전기적으로 증가된 분진 침전을 통한 개량된 섬유 조직 여과기"인 미합중국 특허 제 4,904,283호에 기술되고 청구된 발명의 공동 발명자이다. 미합중국 특허 제 4,904,283호는 접지된 전극이 필터 부재의 내부에 부착되거나 또는 백(beg) 필터 부재 내에서 중심에 장착된 코로나 방전을 하는 전선을 갖고 그 사이를 관통하여 직조된 전선으로서 내-외부 섬유 조직 백 필터가 개시되어 있다.

페니의 미합중국 특허 제 3,910,779호는 방전부와 필터부를 직렬로 결합한 미립자 제거 장치의 몇가지 실시예를 개시하고 있다. 하나의 실시예의 필터부에 있어서, 원통형 필터 부재는 접지된 금속 지지체 구조에 의해 지지되고 또한 고전압 플레이트에 의해 둘러싸여진다. 또 다른 실시예에 있어서, 튜브형 고전압 플레이트는 필터 부재 내부에 배열된다.

헬프릿치 등의 미합중국 특허 제 4,357,151호는 필터 카트리지 배열의 외주 둘레에 정렬된 코로나 방전 전극을 갖는 카트리지형 분진 집진기를 개시하고 있다. 각 필터 카트리지는 접지된 구멍 뚫린 판(shell)에 의해 각각 둘러싸여 있으며 따라서, 전기장은 코로나 전극과 접지판(원래는 외주 둘레의 판) 사이에 미치고 필터 부재 자체를 가로질러 미치지는 않는다.

리드 등의 미합중국 특허 제 3,915,676호는 또한 중심에 배치된 코로나 방전 전극을 갖는 내-외부 튜브형 섬유 조직 필터 부재를 개시하고 있다.

리노야 등의 미합중국 특허 제 3,945,813호는 필터 스크린의 상부로 향하여 배치된 이온화 전극을 갖는 분진 집진기를 개시하고 있다. 분진 반발용 막대 전극열은 필터 스크린과 가깝게 이웃하고 또한 같은 간격으로 배치된다.

포스트마 등의 미합중국 특허 제 4,029,482호는 필터 부재의 상부로 향하는 분진 미립자의 정전 방전을 개시하고 있다.

윗테 등의 미합중국 특허 제 1,407,811호는 ESP의 하부로 향하는 트랙이 장착된 접지된 스크린 필터 상자를 개시하고 있다.

이러한 선행 기술에 있어서 정전기적으로 개량된 섬유 조직 필터의 어느 것도 기존의 종래의 전기 침전기를 개조하는 것이 쉽게 적응되지 않는다.

이러한 개조시 제기되는 하나의 문제는 이용 가능한 공간의 결여, 즉, 이상적으로는 어떠한 추가적인 필터 장치가 공지의 ESP의 일부 내에 스스로 일정 공간을 마련해야만 한다는 것이다. 그러나, 더 큰 문제는 섬유 조직 필터가 만일 ESP 장치 내로 유입되는 경우 아래로 향하는 팬(fan)을 더 큰 용량의 팬으로 교체하여 비용이 많이 요구될 수 있는 큰 압력 강하를 발생시킨다는 사실에 있다. 공지의 ESP를 개조하는 또 다른 문제점은 ESP를 통과하는 유체 속도 분포를 추가적으로 방해할 가능성이 있다는 점이다.

[본 발명의 요약]

따라서, 본 발명의 목적은 미립자가 장전되어 분진 집진의 어려움이 증가되는 것을 보상하기 위하여 기존의 ESP를 개조하는 것 및/또는 좀 더 정밀하고 더 많은 독성 물질을 갖는 분진 입자의 집진 효율을 증가시킬 필요가 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 장치의 또 다른 목적은 어느 기준의 한 부분을 차지하는 추가된 변형인 다단계 ESP의 형태로 된 이러한 개조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이 장치의 전반에 걸쳐 압력 강하가 크게 증가하지 않는 이러한 추가된 변형을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 ESP 내에서 통과하는 유체 속도 분포를 추가적으로 방해하지 않거나 그렇지 않으면 그 효율을 감소시키지 않는 종래의 ESP에 대한 이러한 추가된 변형을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고도의 포획 효율이 요구되고 장착 공간이 매우 제한된 새로운 장치 내에 사용하기 위한 이러한 추가된 변형을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적은 ESP의 최종 영역(field)에 대한 특정 형태로 디자인된 섬유 조직 여과기 백 장치(unit)로 대치함으로써 달성될 수 있다. 이상적으로는, 섬유 조직 여과기 장치는 ESP부와 동일한 하우징 내에 넣어진다.

따라서, 본 발명은 하나의 단부에 가스 입구와 대향 단부에 가스 출구를 갖는 길게 연장된 하우징 내에 직렬로 정렬된 다수의 섹션(section)을 갖는 정전 침전기를 제공한다. 이러한 다수의 섹션은 종래의 ESP 집진기 섹션으로, 이러한 종래의 ESP 집진기 섹션부 각각은 그 사이에 다수의 가스 유체 통로(lane)를 한정하기 위하여 동일하게 이격되어 있는 다수의 평행 집진 플레이트를 포함한다. 코로나 방전 전극은 플레이트와 플레이트 사이의 플레이트 상부로 향하는 가스 유체 통로 각각 또는 플레이트와 유체 통로 양자 모두에 정렬된다.

곧 이어서, 하부로 향하고 최종 집진기 섹션에 인접한 것은 백 필터 섹션이다. 다시 말하면, 백 필터 섹션은 다수의 집진기 섹션과 가스 출구 사이에 위치한다. 가스 필터 섹션은 튜브형 섬유 조직 백과 코로나 방전 전선이 매달려 있는 구멍이 뚫린 플레이트에 의해 형성됨으로써 백 필터 섹션로 들어가는 가스 유체의 경로를 횡단하는 방향으로 배향된다. 각 필터 백 요소는 구멍 뚫린 플레이트를 관통하여 이어지는 지면과 접지 및 통전되는 프레임 부재에 의해 지지된다. 코로나 방전 전선은 백 필터 요소 중으로 분산되고, 각 코로나 방전 전선이 네 개의 백 요소 사이의 중심에 위치하는 것이 바람직하다. 코로나 방전 전선 또는 전극은 두 가지 기능, 즉, 유입 가스 유체에 의해 운반된 미립자에 방전을 시켜주고, 필터 섬유 조직을 관통하여 접지된 지지체 프레임까지 연결되어 있는 전기장을 형성하는 기능을 제공한다.

각 백의 개방 단부는 지지체 플레이트로 둘러 싸이고 밀폐된다. 이러한 방법으로 필터 섹션으로 들어가는 가스는 백 내부로 흘러 들어가 백의 중심 및 지지체 플레이트 내의 구멍을 관통하여 흘러 나오는, 즉, 외부에서 내부로의 백 여과기이다. 구멍 뚫린 지지체 플레이트는 여과된 가스가 배출되는 가스 헤더(header)를 덮는다.

섬유 조직 필터 섹션 및 ESP 섹션 각각은 집진기 플레이트와 백 필터 요소로부터 주기적으로 제거되는 미립자를 집진하기 위한 저부 호퍼(hopper) 또는 기타 장치가 제공된다. 미립자는 공지의 방법으로, 예를 들어, 본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 해머(hemmer)에 의해 집진기 플레이트로부터 주기적으로 제거된다. 이와 마찬가지로, 미립자는 공지의 방법으로, 예를 들어, 헤더로부터 필터 요소를 통하여 바깥 쪽으로 역류를 갖는 펄스(pulse) 청소법에 의해 섬유 조직 필터 요소로부터 주기적으로 제거된다.

본 발명의 장치는 들어오는 고체 미립자를 하전시키고, 코로나 전선과 접지된 섬유 조직 지지체 상자(cage) 간의 전기장을 형성시킴으로써, 강제로 하전 입자가 움직이는 가스의 흐름으로부터 이탈되어 정전 침전에 의해 이끌리도록 한다. 그 결과, 분진 덩어리는 가스의 출입에 대해 상대적으로 깨끗한 어레이의 대향 위치 상에 있는 백을 남겨 놓은 채 어레이의 상부 방향 위치 상의 백 쪽으로 경사지게 분포된다. 전기적으로 개량된 섬유 조직 여과기가 백 여과 장치만을 갖는 장치보다 압력 강하가 훨씬 낮은 장치를 제공한다는 놀라운 사실이 밝혀졌다. 본 발명의 장치에 있어서, 백 필터 섹션을 가로지르는 압력 강하는 최내부 백 요소가 입자로 오염될 때까지 적어도 비교적 일정하게 유지된다. 놀랍게도, 축적된 미립자 우선적으로 주변 백에서 그리고 그 후에는 압력 강하를 지시하는 최내부의 오염되지 않은 백을 갖는 점차적으로 내부 쪽에서 발생한다는 사실이 밝혀졌다. 이와는 대조적으로, 정전기적 개량이 없는 유사한 백 여과기 장치에서는 축적된 미립자는 비교적 균일하여 결과적으로 균일하게 증가하는 압력 강하를 갖는다. 페니의 미합중국 특허 제 3,910,779호에 기재된 바와 같이, 정전기적 개량은 필터 표면 상에 집진된 미립자의 더 많은 다공성의 침전물을 만들어내기 쉽고 이러한 다공성 필터 요소를 가로지르는 압력 강하를 다소 감소시킨다. 그러나, 침전물의 다공성에 기인한 압력 강하의 감소는 축적된 미립자가 우선적으로 주변 백에서 그리고 우선적으로 상대적으로 낮은 압력 강하를 유지하는 최 내측 백을 갖는 주변 백 상에서 발생하는 상기 언급한 현상에 대해서는 제 이차적인 중요성을 갖는 것으로 고려된다.

본 발명은 현재 ESP를 사용하고 있는 장치 내에서 대기중의 독성의 방출의 감소를 가능하게 한다. 본 발명은 기존의 ESP를 개조시킴으로써 방출에 있어서 독성 물질의 대부분을 포함하는 미세 입자의 침투를 추가적으로 감소시킨다. 하전된 미세 입자는 물질을 통과하는 개방 통로를 통해 흐르는 가스 유체보다는 필터 매질 상에서 종료되는 전기력선을 따라 움직인다.

본 발명은 특히 ESP를 갖는 기존의 발전소에 흡착제 주입 장치를 개조할 때 응용될 수 있으며 "저렴한 비용" 선택권을 이용할 수 있는 몇 않되는 발명 중의 하나이다. 본 발명은 또한 새로운 장치에도 응용될 수 있다. 제 2의 중요한 용도 및 일반적인 응용 분야는 도시 폐기물 소각과 같은 공정을 개조하는 것이다. 기존의 도시 폐기물 소각 장치는 조만간에 현재 설치된 ESP에 의해 달성될 수 있는 것보다 더욱 엄격한 제어를 받게 된다. 앞으로의 규제는 흡착물 주입 및 가스 유체의 냉각을 요구할 것으로 보인다. 가스 유체의 냉각은 다이옥신(dioxins) 및 수은과 같은 독성 물질을 응축시켜 차례로 섬유 조직 필터에 의해 포획될 수 있도록 해 준다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명 장치의 개략적인 단면도이다.

제2도는 제1도 장치의 최종 섹션을 도시한 확대된 부분 단면도이다.

제3도는 제2도에 도시된 필터 섹션을 상세히 도시한 부분 사시도이다.

제4도는 제2도의 필터 섹션 내에 포함된 상부 지지체 플레이트의 평면도이다.

제5도는 필터 백의 기부에 고정된 그리드(grid) 구조의 개략을 나타내는 평면도이다.

제6도는 제5도에 도시된 구조의 측면도이다.

[바람직한 실시예의 설명]

ESP 섹션을 대치한 섬유 조직 여과기 백은 과도한 압력 손실, 섬유 조직의 마모 또는 기계적인 불안정성이 없는 가스 체적을 취급할 수 있어야만 한다. 본 발명이 응용되는 전형적인 ESPs는 두 개 내지 네 개의 섹션을 가지며, 각 섹션은 일분 가스 흐름마다 1000 입방 피트 당 75 평방 피트의 비집진(比集塵) 영역(specific collection area: SCA)을 가지며, 전체로는 150 내지 300 평방 피트이다. 분진이 매우 독성이 강하거나 또는 높은 저항을 갖는 극단적인 경우에는, 개조를 위해 600 SCA에 달하는 더 큰 ESPs가 요구될 수도 있다.

컴퓨터 모델링 결과는 ESP 내의 통상적이 아닌 기하학적 구조에 기인하여 백의 개조가 어려워 비록 하나 이상의 섹션의 대치가 바람직하지만, 최종 섹션이 정전 여과기로 대치되면 ESP 성능의 실질적인 개량이 실현되었음을 보여 준다. 9인치 이격된 집진기-집진 플레이트와 섹션 당 전체 플레이트 면적이 75,000 평방 피트를 갖는 전형적인 네 개 섹션 ESP에 대해, ESP 장과 동등한 체적은 직경이 6 인치이고 2.5 인치의 이격 공간을 가지며 전체 80,900 평방 피트 면적 또는 가스 대 헝겊의 비율이 16.0인 섬유 조직 필터백에 의한 대치가 가능하다. 더 작은 4 인치 직경의 2 인치 이격 공간을 갖는 백이 사용되는 경우, 111,500 평방 피트의 필터 면적이 가스 대 헝겊(직물)의 비율이 11.6에서 설치될 수 있다. 더 큰 필터 면적을 갖는 4 인치 직경의 백은 6 인치 직경 백보다 더 낮은 가스 대 헝겊의 비율에서 작동한다. 그러나, 더 많은 수의 작은 직경의 백은 비용이 더 많이 든다.

두 개의 섹션을 대치하면 명백히 가스 대 헝겊의 비율이 5.8에서 8.0 사이로 낮아지지만, 많은 경우에 있어서 비용면까지도 보증하는 것은 아니다.

높은 가스 대 헝겊 비율은 일반적으로 가스가 백의 외부에서 내부로 흐르는 펄스 제트 방식으로 청소되는 섬유 조직 백을 사용하여야 한다. 따라서, 여과된 미립자 물질은 백의 외부 상에 집진된다.

종래의 펄스 제트 방식으로 제거되는 필터 백은 가스 대 헝겊 비율이 6:1 또는 그 이상에서도 작동될 수 있다. 제한 요소는 집진된 분진층이 쌓임에 따라 섬유 조직 필터 백을 가로지르는 압력 강하이다. 집진된 분진층을 백의 외부로부터 제거하기 위해 때때로 공기 펄스 또는 공기 제트는 상부로부터 백 내로 아래 방향으로 향한다. 본 발명의 작동 및 응용 형태에 있어서, 섬유 조직 여과기 백에 도달하는 미립자 물질은 미세한 조각들을 현저하게 포함한다. 대부분의 굵은 미립자 물질은 백에 도달하기 전에 ESP섹션에 의해 가스 유체로부터 제거된다. 미세한 미립자 물질 조각들의 집진은 일반적으로 미세한 미립자 물질이 여과되기 전에 제거되지 못하고, 또한 더 많은 양의 굵은 입자를 포함하는 더 많은 보통 미립자 크기의 분포보다 필터 매질을 가로질러 흐르기 위해 더 높은 저항을 갖는다. 따라서, 장치는 과도하게 높은 입력 강하가 생기지 않으면서도 높은 가스 대 헝겊 비율에서 안정적으로 작동할 수 있는 능력을 가져야만 한다. 펄스 제트 방식의 섬유 조직 여과 기술은 잘 알려진 공지 기술로 현재 산업 분야의 당업자에 의해 사용되고 있다.

본 발명은 종래의 외부-내부 흐름 여과기에 의해 허용될 수 있었던 것보다 더 높은 가스대 헝겊 비율에서 안정한 작동이 가능하다. 불안정한 작동은 섬유 조직을 가로지르는 압력 강하와 분진 덩어리가 펄스 제트 방식의 제거 메카니즘에 의해 감소될 수 있는 것보다 더욱 빠르게 일어날 때에 발생한다. 입자를 동시에 하전 및 정전기적으로 집진시키면, 그 결과 비균일 침전 및 이에 수반하는 감소된 압력 강하는 증가된 가스대 헝겊 비율에서 안정한 작동을 가능하게 한다.

본 발명의 완전한 장치는 제 1도에 도시되어 있다. ESP는 정전 집진기 섹션(12 및 14) 및 필터 백 섹션(16)용 구조 지지체를 제공하는 하우징(10)내에 봉입된다. 하우징(10)은 또한 가스 흐름의 봉쇄 및 도관 또는 입구(18)를 통해 본 장치로 들어오는 가스가 적재된 미립자에 대한 방향을 제공한다. 전환 섹션(20)은 ESP장 또는 섹션(12 및 14)에 균일한 속도 분포를 갖는 가스 흐름을 제공한다. ESP는 통상 다섯 개 이상의 섹션을 갖지만 제 1도에는 단순화를 위해 단지 두 개의 섹션(12 및 14)만이 도시되어 있다. 1991년 10월 22일 노만 플락스 등에게 부여되고 발명의 명칭이 "교번 하전 및 짧은 집진기 섹션을 갖는 정전 침전기"인 미합중국 특허 제 5,059,215호에 기술되고 그 개시 내용이 본 발명에 참조된 바와 같이 각 ESP 섹션은 차례로 하전 섹션 및 집진기 섹션으로 나누어진다. 미합중국 특허 제 5,059,215호에 기술된 ESP에 있어서, 코로나, 방전 전극은 집진기 플레이트들 사이 및 각 하전 섹션 내의 선형 횡단 어레이 양자 모두에 제공된다. 또 다른 방법에 있어서, 별개의 선하전(先荷電) 섹션은 제 1도의 선하전 섹션(22)에 의해 예시되어 있는 바와 같이, 상부로 향하는 다수의 집진기 섹션이 제공된다. 선하전 섹션(22)은 가스 흐름을 가로지르고, 미합중국 특허 제 5,059,219호에 기술된 바와 같이 접지된 파이프(도시되지 않음)가 교대로 배열된 코로나 방전 전극(24)의 선형 어레이로 구성된다. 덧붙여, 코로나 방전 전극의 선형 어레이는 또한 미합중국 특허 제 5,059,219호에 기술된 바와 같이 각 쌍의 인접한 전극 플레이트(28) 및 전극 플레이트(30) 사이에 배치된다. 따라서, 본 발명의 각 ESP 섹션은 입자 하전 및 집진 양자가 동시에 일어나는 일단계 ESP 섹션이거나 또는 선하전기가 하전과 집진 기능을 분리하기 위해 사용되는 이단계 ESP 섹션 중 어느 하나가 될 수 있다.

집진된 미립자 물질은 그 물질이 호퍼(32 및 34)로 떨어지는 곳으로부터 ESP 플레이트(28 및 30)로부터 기계적으로 제거된다. ESP섹션(12 및 14)은 변압기/정류기 장치(도시되지 않음)로부터 고전압 직류 전원으로 에너지가 주입된다.

ESP섹션을 통과한 후에 대부분의 미립자 물질이 제거된 가스는 ESP 섹션을 나오는 가스에 대해 양호한 유체 속도 분포 유지를 돕기 위해 연속된 확산 플레이트(36 및 37)를 통과한다. ESP 내에서의 속도 분포를 개량하기 위한 확산 스크린의 사용은 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 공지 기술로 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 에이치. 화이트의 공업용 정전 침전(에디슨-웨슬리, 리딩, 피에이, 1963, 페이지 265-272)를 참조하라. 확산 스크린은 직경이 1 내지 2 인치인 구멍으로 구멍이 뚫린 강철 플레이트로 구멍은 개구 영역이 50 내지 65% 사이가 되도록 플레이트 상에 고르게 분포된다. 일렬로 늘어선 확산 스크린은 5 내지 10개의 구멍 직경을 최소 간격을 가져야만 하며 흐름에 수직이 되도록 배향되어야만 한다.

차폐 장치(baffle; 44 및 46)는 ESP 섹션을 통과하는 양호한 균일 속도 분포를 유지하도록 필터 섹션(16)에 들어오는 약간의 압력 강하를 유도한다. 차폐 장치(44 및 46)는 또한 호퍼 영역 내로의 가스 흐름을 제거 공정에 의해 백으로부터 제거되는 미립자 물질을 재포함하지 않도록 하는 역할을 한다. 이것은 특히 펄스 제트 백에 대한 사실상 가장 긴 길이가 많은 ESP 장 섹션의 집진기 플레이트 길이보다 다소 짧아지기 때문에 중요하다.

확산 플레이트(36 및 37)를 나오는 가스는 백(38)이 수직으로 장착되고 흐름에 수직인 펄스 제트 방식의 섬유 조직 여과기 섹션(16)으로 들어간다. 제 2도에서 볼 수 있는 바와 같이, 백(38)은 여과기 영역으로 들어오는 입자를 전기적으로 하전시키기 위해 백의 각 그룹 내에서 중심에 위치한 코로나 방전 전극(40)을 갖는다. 펄스 제트 백하우스를 지지하기 위해 통상 사용되는 전선 프레임(41; 제 3도)은 코로나 방전으로부터 자신에게 전기장을 형성하기 위해 접지된다. 하전된 입자는 하전 입자가 가스 흐름만을 따라 움직이는 경우보다 좀 더 빠르게 섬유 조직 표면 상에서 종료하도록 해 주는 전기력선을 따라 움직인다.

본 발명의 적절한 작동을 위해서, 입자를 하전시켜서 높은 가스 대 헝겊비율에 도달하도록 해주는 비균일 방식으로 하전 입자를 침전시키기 위한 적절한 전기적 조건(전압 및 전류)를 갖는 것이 필요하다. 코로나 방전 전극과 백 내에 위치한 접지된 지지체 상자 사이에 인가된 고전압은 25 내지 50 킬로볼트의 범위를 갖는다. 실제 값은 코로나 방전 전극의 직경 및 표면 특성과 전극 및 백 사이의 간격에 의존한다. 정전 침전 분야의 당업자에게 잘 알려져 있고 사용되는 바와 같이, 전류는 미립자 물질 저항과 가스 흐름내의 입자 농도 및 크기 분포에 의존한다. 예상되는 전류값은 코로나 방전 전극의 1 피트당 2E-6에서 1E-4 암페어까지의 범위를 갖는다. 2와 1/2 인치 간격을 갖는 6 인치 직경의 백에 대한 1/8 인치 직경의 코로나 방전 전극을 갖는 저저항 미립자 물질에 대한 전형적인 값은 코로나 방전 전극 1 피트당 40 킬로볼트 및 7E-5 암페어이고, 2 인치 간격을 갖는 4 인치 직경의 백에 대한 전압 및 전류는 코로나 방전 전극 1 피트당 각각 33 킬로볼트 및 5E-6 암페이이다. 고저항 미립자 물질에 대해서는, 배경 코로나의 존재는 전압 및 전류가 모두 다소 더 낮은 것을 요구한다. 인가되는 실제 전압은 정전 침전 분야의 당업자에게 잘 알려져 있고 사용되는 바와 같이, 저저항 미립자 물질에 대한 점화 및 고저항 미립자 물질에 대한 배경 코로나에 의해 제한되도록 최고값에서 정해져야만 한다. 전압과 전류가 더 높아질수록 정전 침전 효과가 더 커지며 본 발명의 작동이 더 좋아진다. 이러한 범위내 및 제한 조건 하에서의 작동은 ESP의 최종 섹션을 대치하는데 사용될 때 본 발명의 충분한 성능이 발휘된다. 저저항 미립자 물질로 작동될 때 더 높은 전압 및 전류는 고저항 미립자 물질로 작동될 때 더 낮은 전압 및 전류 보다 다소 더 좋은 성능을 제공한다. 저항을 낮추기 위해 삼산화황 또는 습기를 주입시켜 가스를 조절하는 것과 같은 정전 침전 분야에서 통상 사용되는 기술은 매우 높은 저항의 미립자 물질로 작동될 때 더 높은 전압 및 전류가 허용되므로 유리하다.

접지된 전선 프레임(42), 백(38) 및 코로나 방전 전선(40) 모두는 다수의 개구부(50)가 제공된 구멍 뚫린 플레이트(48)에 의존한다. 각 개구부(50)의 하부 표면에는 백(38)을 통과하는 가스가 개구부(50)를 통과하여 헤더 공간(53) 내 및 출구(54)를 통하여 밖으로 나오도록 개구부(50) 둘레를 봉인한 개구 단부를 갖는 백(38)이 존재한다.

종래의 펄스-제트 방식으로 청소되는 외부-내부 유체 백하우스에 있어서, 백 저부는 함께 고정되지 않으며 따라서, 특히 백이 고속도의 가스 펄스에 의해 깨끗해질 때 저부는 각각에 대해 저부의 움직임이 있게 된다. 그러나, 본 발명에 있어서, 백 저부는 각각에 대해 일정한 간격의 상관 관계를 유지할 필요가 있다. 바람직한 실시예는 백(38) 각각에 대해 내부인 상자(42)의 저부에 고정되는 제 5도 및 제 6도에 도시된 바와 같은 강철 막대(62)로 만들어진 프레임(60)이다. 네 개 백의 각 그룹 사이의 대각선 막대(62)의 교차는 코로나 전극(40) 및 그들의 절연체(41)에 대한 고정점이다.

백(38)의 표면 상에 집진된 미립자는 종래의 방법인 펄스 제트 청소 방식에 의해 주기적으로 제거되고 보통은 슬라이드 밸브(58)에 가까운 호퍼(56)내에 집진된다.

제 4도는 필터 섹션(16) 내에서, 각 코로나 방전 전극이 네 개의 백 요소(38)상에 중심에 위치하는 것을 도시한다. 제 4도는 단순화시키기 위해 3×3 어레이 백(38)을 도시하였지만 제 2도는 14×14의 어레이 백(38)을 예시하고 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은, 예를 들어, 펄스 제트 백의 가스 대 헝겊 비율을 증가시키기 위해 정전기적으로 증가된 섬유 조직 여과기를 사용하여 펄스 제트 백을 ESP의 최종 영역에 의해 차지하게 되는 공간 내에 적합하도록 해 주면서도 적절한 가스 조절 능력을 제공하는 등 많은 장점을 제공한다. 반대로, 가스 흐름으로부터 미립자의 상당 부분을 제거하기 위하여 상부 방향으로 정전기적으로 증가된 섬유 조직 여과기 백을 갖는 ESP를 사용함으로써 백을 자주 청소할 필요가 없도록 해주는 데 이것이 백의 수명을 연장시킨다. 나아가, 본 발명에 따른 정전 증가는 미세 입자에 의한 백 섬유 조직의 투과 및 압력 손실을 감소시키며 이들 양자 모두는 섬유 조직의 수명을 길게 하고 섬유 조직 내의 더 작은 립(rip) 및 구멍에 기인한 미세 (및 독성) 입자의 더 나은 장기간의 제어가 가능하게 해 준다.

본 발명의 특징을 설명하기 위하여 본 명세서에 기술되고 예시된 부품의 상세한 부분, 물질, 공정 및 배열에 있어서 다양한 변형이 첨부된 청구 범위에 표현된 본 발명의 원리 및 범위 내에서 본 기술 분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 일 단부에 가스 입구를 다른 단부에 가스 출구를 가지며 상기 가스 입구 및 출구 사이에 가스 흐름을 위한 가스 흐름 통로를 한정하는 길게 연장된 하우징 내에 직렬로 배열된 다수의 섹션으로 형성된 정전 침전기에 있어서, 상기 섹션이 다수의 집진기 섹션; 상기 집진기 섹션 각각의 저부로부터 전기적으로 침전된 입자를 집진하기 위한 제 1 미립자 집진 수단; 상기 다수의 집진기 섹션과 상기 가스 출구 사이에 위치한 백 필터 섹션; 및 백 요소를 통과하고 상기 집진된 가스를 상기 가스 출구로 보내는 가스를 집진하기 위한 가스 집진 수단으로 구성되고, 상기 집진기 섹션은 다수의 집진 플레이트로 구성되고, 상기 집진 플레이트는 플레이트 사이에 다수의 가스 흐름 통로(lane)를 한정하기 위해 동일하게 이격되어 있고, 상기 백 필터 섹션은 상기 백 필터 섹션 내부의 상부를 한정하는 구멍 뚫린 플레이트; 상기 구멍 뚫린 플레이트에 의존하고 상기 백 필터로 들어오는 가스 흐름 통로를 가로질러 횡단하여 연장되는 다수의 평행하게 길게 연장된 필터 섬유 조직 백 요소; 상기 구멍 뚫린 플레이트 상에 장착된 다수의 접지되고 전기적으로 도전성인 지지체 프레임; 가스 유체 내에 포함된 하전 고체 입자에 대한 다수의 코로나 방전 전선; 및 상기 백 요소로부터 제거되고 상기 백 필터 섹션의 기부로부터 분리된 미립자를 집진하기 위한 제 2 미립자 집진 수단으로 구성되고, 상기 구멍 뚫린 플레이트는 다수의 개구부를 갖고, 상기 각 백은 상기 개구부 중의 하나를 덮고, 상기 각 지지체 프레임은 상기 필터 섬유 조직 백 요소의 내부를 이루며 상기 백 요소 중 하나를 지지하고, 상기 코로나 방전 전선은 상기 구멍 뚫린 플레이트로부터 매달려 있고 상기 백 요소에 평행하게 배치되고 상기 백 요소 사이에 띄엄 띄엄 배치되는 것을 특징으로 하는 정전 침전기.
2. 제1항에 있어서, 적어도 상기 코로나 방전 전선의 일부는 네 개의 백 요소 사이에 각각 중심에 있는 것을 특징으로 하는 정전 침전기.
3. 제1항에 있어서, 적어도 상기 지지체 프레임의 각각은 금속 상자인 것을 특징으로 하는 정전 침전기.
4. 제1항에 있어서, 상기 가스 흐름 통로를 가로질러 연장되고, 상기 집진기 섹션과 상기 백 필터 섹션 사이에 장착되는 다수의 가스 확산 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 침전기.