KR100459645B1 - 흄 제거 방법과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공기 중에 포함되어 있는 흄(Fume)을 제거하기 위한 방법과 장치에 관한 것인 바, 이러한 흄은 담배 연기와 같이 입경이 작고 중량이 적어 관성력이 없으며 확산력을 가지지 아니하여 그 측정조차 곤란하며 그리하여 그 제거가 곤란한 상태에 있다. 이러한 흄의 제거 방법으로는 이오나이저(Ionizer)에 의한 제거법이 알려져 있으나, 이는 그 설치비용과 운전비용이 다대하여 산업용으로의 사용이 곤란한 결점이 있다. 따라서 종래에는 산업 현장에 있어서의 공기정화(오염물처리)는 흄을 제외한 오염물질의 제거에 한정되어 왔다. 이에 본 발명은, 흄의 입경을 측정한 후, 흄을 여과할 수 있는 필터를 선정하고 이를 이용한 흄 제거 장치와 방법을 제공하고, 나아가 필터가 쉽게 막히는 것을 방지하기 위하여 그 입측에 작은 물방울을 비롯한 입경이 큰 액체를 제거하는 미스트(Mist)제거장치를 설치하고, 또 여과되는 공기의 습도를 낮추기 위하여 여과되는 공기를 냉각시켜 수증기를 응축시키거나, 여과되는 공기를 가열하여 상대습도를 낮게 하는 열교환장치를 설치함으로써 흄을 제거하는 필터가 막히는 것을 방지하게 한 것임.

Description

흄 제거 방법과 장치{Fume removal method and apparatus}

본 발명은, 공기 중에 포함되어 있는 흄(Fume)을 제거하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.

대기에 포함되어 있는 오염물질을 제거하기 위해 습식 스크러버 장치를 비롯한 기타 방지시설을 설치하고 있지만, 이러한 대기 오염방지 장치도, 확산력과 관성력을 갖는 물질의 제거에만 유용할 뿐, 확산력과 관성력을 가지지 아니하는 물질인 흄(Fume)만은 이를 제거할 길이 없어, 오염물질을 제거하는 공기 정화 장치를 통과한 공기 중에서조차 겨울이 아닌 경우에도 백연이 발생되고 있는 바, 이것이 바로 흄(fume)으로 인한 것이다.

이러한 흄(Fume)은, 0.01㎛ ∼ 5㎛정도의 입자상 물질로서, 고체 혹은 액체 상태로 존재하며, 담배 연기와 같이 입경이 작고 중량이 적어 관성력이 없으므로 확산력을 가지지 아니하여 그 측정조차 곤란하며 그리하여 그 제거가 곤란한 상태에 있다. 따라서, 환경법에 의해서도 규제가 곤란한 실정이다. 그러나 이것은 중성, 알카리성을 띠는 경우도 있지만 산성을 띠는 경우가 대부분으로 주변의 수목, 건물 및 인체에 치명적인 피해를 주고, 역한 냄새로 환경에 나쁜 영향을 주기도 한다. 경우에 따라서는 맹독성 물질이 배기 되는 경우도 있다.

이와 같은 흄(Fume)의 종류로는 염화암모니아( NH₄Cl ), (유리)SiO₂, 불화암모니아( NH₄F ), 황산계열, 암모니아계열, 염소계열, 불완전 연소물, HCl등으로 다양하다.

이러한 흄의 제거 방법으로는 이오나이저(Ionizer)에 의한 제거법이 알려져 있으나, 이는 그 설치비용과 운전비용이 다대하여 산업용으로의 사용이 곤란한 결점이 있다.

이에 본 발명은, 흄(Fume)의 입경을 측정한 후, 흄을 여과할 수 있는 필터를 선정하고, 이를 이용한 흄 제거 장치와 방법을 제공하고, 나아가 필터가 쉽게 막히는 것을 방지하기 위하여, 그 입측에, 작은 물방울을 비롯한 입경이 큰 액체 방울을 제거하는 미스트(Mist)제거장치를 설치하고, 또 여과되는 공기의 습도를 낮추기 위하여 여과되는 공기를 냉각시켜 수증기를 응축시키거나, 여과되는 공기를 가열하여 상대습도를 낮게 함으로써 흄을 제거하는 필터가 막히는 것을 방지하게 하였는 바, 이와 같은 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 장치의 개략 설명도

도 2는 미스트분리기(2)와 가열기(3) 및 필터(1)의 일실시예의 구조를 보여주는 설명도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1.....필터

2.....미스트분리기

3.....가열기

4.....흡입팬장치

공기 중에 포함되어 있는 오염물질 중, 흄(fume)의 종류 예측을 위해 문헌으로 예측한 결과, 흄은, 염화암모니아(NH₄Cl), (유리)SiO₂, 불화암모니아(NH₄F), 황산계열, 암모니아계열, 염소계열, 불완전 연소물(예: 담배연기), HCl등으로 예측되었으며, 그 크기는 0.001∼3㎛ 정도로 예측되었다.

그리하여 이들 흄의 종류를 실제로 분석하기 위해 오염물질의 배출구(stack)에서 1Å∼1000Å의 입자를 여과할 수 있는 필터(이온 제거용)를 사용하여 검출한 후, 이를 SEM(전자현미경)EDS 분석방법으로 정성분석(定性分析)함으로서 흄의 종류가 염화암모니아(NH₄Cl), (유리)SiO₂, 불화암모니아( NH₄F )임을 규명하고 SEM(전자현미경)을 이용하여 현재까지는 규명되지 않은 이들 흄의 입경을 규명한 결과 그 입경이 0.5㎛∼3㎛정도임을 규명하였다. 이 이론을 뒷받침하기 위해 0.5㎛ 입자 제거용 필터와 0.3㎛ 입자 제거용 필터로 각각 여과를 한 결과 0.5㎛미만은 존재하지 않음을 알았다.

이에 본 발명자는 입경이 0.5㎛∼3㎛인 흄을 여과하기 위하여, 또, 문헌상으로 예측된 0.001㎛ 입경의 흄을 제거하기 위하여 적어도 입경이 0.001㎛ 이상인 물질을 여과할 수 있는 필터를 사용함으로써 흄의 제거가 가능하다고 생각하였다.

이러한 필터의 재질에 따른 종류로는 유리섬유와 PP부직포가 있지만, 유리섬유는 함습의 효과가 있어 수명에 있어서 15일 정도 이내에 불과하여 산업용으로의 적용에 적합지 아니하다고 판단되었으며, 또한 배기가스에 HF(불화수소)가 포함되어 있는 경우에는 유리섬유가 용해되는 결점이 있었다. 따라서 PP부직포(방수용)를 사용 함으로써 배기가스에 저항을 갖고 수분에 저항을 갖도록 한 결과 수명이 60일 정도로 상승됨을 알았다.

그리고 평판형의 필터(filter)는 접촉면적이 작아서 압력손실이크고(100㎜Aq이상), 수명이 짧아서 산업용으로 사용하는 경우가 없었다. 따라서 본 발명자는 필터의 형상을 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 구불구불한 주름형으로 형성시켜 접촉면적을 크게(평면형에 비해 100배 이상) 확대하여 그 압력손실을 30㎜Aq 이내로 줄임으로써, 사용상에 문제가 없음을 알았다. 이와 같은 필터(1)의 형상은 첨부된 도면에 도시된 바와 같다.

이러한 필터를 시중에서 탐색한 결과, 독일 바이링사가 제약회사 등으로 하여금 공기조화(調和)를 위해 사용하도록 공급하는 공기여과 필터(상품명;HEPPA Filter 또는 Medium Filter)가 본 발명의 방법과 장치에 사용하기에 적합함을 알았다. 따라서, 본 발명의 제1의 특징은 입경이 0.001㎛이상인 물질을 여과할 수 있는 필터(1)를 사용하여 흄을 제거하는 방법을 제공함에 있다.

흄을 제거함에 있어서는, 일반적으로 여과 전에 습식스크라버(Scrubber)로 입경이 큰 오염물질을 제거하는 공정을 포함한다. 그리하게 되면 습식스크러버의 후단의 경우는 액적(물방울)이 동시에 배기되는 경우가 많으며, 또한 습도가 높아 이를 직접 필터로 여과하게되면 필터가 비교적 쉽게 폐색되어 필터의 수명을 크게 단축시키는 일이 있다. 그리하여, 정화시킬 공기를 습식스크러버의 후단으로 배기시키는 경우에 습식스크라버 후단으로 배출되는 물방울의 크기와 양을 Na비례법과 광확현미경으로 관측했던 바, 그 입경의 크기는 1㎛∼30㎛로 예측되었고 양은 0.16g/㎥으로 측정되었다. 물론, 이는, 분석 방법의 standard method가 없음으로, 본 발명자가 고안한 방법에 의하여 측정한 결과이고, 미스트분리기(mist separator)로 표본조사(pilot test)를 한 결과 후단에서는 미스트(mist)가 검출되지 않았고 침전수(drop water)가 0.16g/㎥로 측정되었다.

따라서, 이와 같이 습기가 많은 공기를 필터(1)로 여과하게 되면, 필터(1)가 쉽게 폐색되어 그 수명이 감축된다. 이에 본 발명은 필터(1)의 입측에 미스트분리기(Mist separator)(2)를 설치하는 장치를 결합하게 하였다. 이러한 미스트분리기(2)는 액적을 분리할 수 있는 임의의 분리기가 사용될 수 있다. 이러한 미스트분리기(2)는 액체를 포함하거나 상대습도가 높은 경우에 입자가 큰 액체를 관성력으로 제거하게 한다. 이러한 미스트분리기의 그 일 실시예가 실용신안등록제20-0151286호의 배기가스 정화장치로 알려 진 바 있다. 본 발명을 실시함에 있어서, 위 등록실용신안의 장치를 사용할 경우에는, 당해 실용신안등록권자의 허락이 필요할 것임은 물론이다. 따라서, 미스트분리기(2)에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

위와 같이 미스트분리기(2)에 의하여 액적이 분리되었다 하더라도, 배기되는 가스의 습도가 높게되면 필터(1)에서 응축이 일어날 염려가 있게 된다. 따라서 배기가스의 수증기가 필터(1)에서 응축되지 아니하게 하기 위하여는 상대습도를 크게 낮출 것이 필요하다. 통과하는 공기의 상대습도를 낮추는 방법으로는 통과하는 공기를 냉각시키어 수증기가 응축되게 한 후 배출시키는 방법과, 통과하는 공기를 가열하여 온도를 높임으로써 공기의 상대습도를 낮추는 방법이 사용될 수 있다. 그리하여 본 발명은 필터(1)의 입측에 가열기(Heat xchanger)(3)를 설치하였다. 가열기(3)는 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 열매체(예; 냉각수 또는 열수)가 흐르는 열교환관체(31)의 집합으로 형성시킬 수 있다. 이와 같은 본 발명의 장치는 공지의 흡입팬장치(4)의 작동으로 정화시킬 공기를 미스트분리기(2)로 흡입시키고, 이어 가열기(3)를 통과하게 하며, 나아가 필터(1)를 통과하면서 흄(Fume)이 제거되게 할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 결국, 산업현장에서 발생되는 배기가스 중에서, 종래에는 이를 제거하는 방법이 없었던 흄(Fume)을 제거할 수 있게 하여 공해를 크게 감소시킬 수 있게 하였다. 그리고, 본 발명은 이에서 나아가, 배출되는 공기에 액적(液滴; mist)이 포함된 경우, 이를 제거하는 장치를 결합하여 이를 제거할 수 있게 하고, 나아가 습도를 낮추어 필터(1)에 공급될 수 있게 함으로써 필터(1)가 액적이나 응축수에 의하여 폐색되지 아니하게 하여 필터(1)의 수명을 크게 연장시키게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 산업 현장에서 배출되는 공기 중에 포함된 흄(Fume)을 제거하기 위하여, 필터(1)로 흄을 여과함에 있어서, 필터(1)의 입측에 미스트분리기(2)를 설치하여 액적을 분리 시키고, 그 출측에 가열기(3)를 설치하여, 배기가스를 가열 함으로서 필터(1)로 유입되는 공기의 상대습도를 낮추어 배출되는 공기에 포함된 수증기가 필터(1)에 응축되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 흄 제거 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제