KR100584737B1 - 전자기 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기를 이용하여 집진하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 가스가 도입되는 가스유입관(19)과 연통연결되고, 내부공간에 이온화음극(12)을 장착한 이온화탱크(11)를 갖추어 도입된 가스의 먼지가 음전기를 띠도록 하는 이온화부(10); 상기 이온화탱크(11)와 연통연결되고, 내부공간에 집진음극(22)을 장착한 집진탱크(21)를 갖추고, 상기 집진탱크(21)의 하부단에 집진양극(23)을 연통설치하여 전기장으로서 음전기를 띠는 먼지를 상기 집진양극(23)으로 이동시키는 집진부(20); 상기 집진양극(23)까지 접근한 먼지를 자화시키도록 상기 집진양극(23)의 외측에 배치되는 자석부재(31)를 복수개 갖추어 상기 집진양극(23)에 먼지를 부착시키는 자기부(30); 상기 집진양극(23)으로부터 탈락되어 하부낙하되는 먼지를 수집하는 수집관(41)을 상기 집진양극(23)의 하부단에 갖추어 먼지를 수거하는 호퍼부(40)및 상기 이온화음극(12) 및 집진음극, 양극 (22)(23)에 전원을 공급하는 전원공급부(50)를 포함하여, 처리하고자 하는 가스에 포함된 먼지가 이온화부를 통과하면서 전기를 띤후 전기장을 통과하면서 집진부로 이동하게 되고, 최종적으로 자기장에서 수집되어 외부로 배출하도록 구성된다.

전자기, 집진장치. 이온화음극, 집진양극, 집진음극, 자석부재, 자기장,

Description

전자기 집진장치{AN ELECTRO MAGNETIC PRECIPITATOR}

도 1은 본 발명에 따른 전자기 집진장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 전자기 집진장치에 채용되는 자기부와 호퍼부를 도시한 상세도,

도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 전자기 집진장치에 채용되는 자기부를 도시한 측면도와 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 전자기 집진장치에서 이온화부의 동작원리를 도시한 개념도,

도 5는 본 발명에 따른 전자기 집진장치에서 집진부의 동작원리를 도시한 개념도,

도 6은 본 발명에 따른 전자기 집진장치에서 자기부의 동작원리를 도시한 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 ..... 이온화탱크 12 ..... 이온화음극

21 ..... 집진탱크 22 ..... 집진음극

23 ..... 집진양극 24 ..... 홀더

29 ..... 연결관 31 ..... 자석부재

33 ..... 작동암 34 ..... 작동실린더

41 ..... 수집관 43 ..... 배출관

본 발명은 전자기를 이용하여 집진하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 처리하고자 하는 가스에 포함된 먼지가 이온화부를 통과하면서 전기를 띤후 전기장을 통과하면서 집진부로 이동하게 되고, 최종적으로 자기장에서 수집되어 외부로 배출하도록 구성된 전자기 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기집진기는 고압의 전기를 가하여 코로나 전기장이 형성된 전극사이로 먼지를 포함하는 가스를 통과시키고, 이때 하전된 먼지가 전극에 전기적 힘으로 부착되고, 가스는 통과시켜 집진하는 장치이다.

이러한 전기집진기는 집진효율이 높고, 고온의 가스처리에 적합하다는 등의 장점이 있으나 전극에 부착된 먼지가 다시 날리지 않도록 통과하는 가스의 유속을 1m/s 정도로 낮게 유지해야하기 때문에, 설비의 규모가 대형화되고, 이에 따른 설치투자비가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 전극에 부착된 먼지가 많아지면 저항으로 작용하여 전기적 특성에 한계를 초래하여 집진성능이 감소되는 문제점이 있었다.

한편, 자기집진기는 특히 철성분이 많이 포함된 먼지의 포집이나 분리를 위하여 사용되는 집진장치로서, 먼지를 동반한 가스를 영구자석이나 전자석이 만들어낸 자기장에 통과시키면 먼지에 포함된 철성분이 자화되어 반대극성의 자석면에 부착된다.

이러한 자기집진기는 강자성물질인 철성분의 먼지에는 탁월한 성능을 발휘하는 장점이 있다. 그러나 자기장의 세기는 거리가 멀어지면 급속하게 약화되므로 가스가 통과하는 집진부가 소형화되어 소용량의 가스처리에만 사용된다는 단점이 있으며, 철성분이 많이 포함되지 않은 먼지의 집진에는 적합하지 않은 문제점도 있었다.

그리고, 제철소에서 발생하는 먼지의 대부분은 적게는 20%에서 많게는 60%의 비율로 철성분을 포함하고 있다. 이러한 제철소의 먼지특성을 활용하여 기존의 집진기의 단점을 상호보완하고, 장점을 극대화시켜서 환경설비의 투자의 가장 큰 장애물인 투자비의 절감을 가져올 수 있는 집진설비의 개발이 절실한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 처리가스의 빠른 유속에서도 집진성능을 유지할 수 있어 적용범위가 넓으며, 부피가 작은 것에 비하여 집진성능을 향상시킬 수 있어 설비투자비를 절감할 수 있는 전자기 집진장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

가스에 포함된 먼지를 집진하는 장치에 있어서,

상기 가스가 도입되는 가스유입관과 연통연결되고, 내부공간에 이온화음극을 장착한 이온화탱크를 갖추어 도입된 가스의 먼지가 음전기를 띠도록 하는 이온화부;

상기 이온화탱크와 연통연결되고, 내부공간에 집진음극을 장착한 집진탱크를 갖추고, 상기 집진탱크의 하부단에 집진양극을 연통설치하여 전기장으로서 음전기를 띠는 먼지를 상기 집진양극으로 이동시키는 집진부;

상기 집진양극까지 접근한 먼지를 자화시키도록 상기 집진양극의 외측에 배치되는 자석부재를 복수개 갖추어 상기 집진양극에 먼지를 부착시키는 자기부;

상기 집진양극으로부터 탈락되어 하부낙하되는 먼지를 수집하는 수집관을 상기 집진양극의 하부단에 갖추어 먼지를 수거하는 호퍼부및

상기 이온화음극 및 집진음극,양극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함함을 특징으로 하는 전자기 집진장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자기 집진장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자기 집진장치에 채용되는 자기부와 호퍼부를 도시한 상세도이고, 도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 전자기 집진장치에 채용되는 자기부를 도시한 측면도와 평면도이다.

본 발명의 장치(1)는 도 1 내지 3(a)(b)에 도시한 바와같이, 철성분이 다량 포함된 가스의 빠른 통과유속의 조건에서도 집진작업을 높은 효율성으로 수행하고, 소형화가 가능하여 설비투자비를 절감할 수 있는 것으로써, 이러한 장치(1)는 이온화부(10), 집진부(20), 자기부(30), 호퍼부(40) 및 전원공급부(50)등으로 구성된다.

즉, 철성분이 많이 포함된 먼지가 음전기를 띠도록 하는 이온화부(10)는 제 철소에서 수집된 가스를 유입시키는 가스유입관(19)과 연통연결되는 이온화탱크(11)를 갖추어 상기 가스유입관(19)을 통하여 집진처리하고자 하는 가스를 공급받는다. 그리고, 상기 이온화탱크(11)에는 상기 전원공급부(50)로부터 고압의 전원을 공급받아 전기장을 발생시키고, 이로 인하여 자유전자를 발생시키는 이온화음극(12)을 설치한다.

여기서, 상기 이온화음극(12)은 도 4에 도시한 바와같이, 코로나방전기로 구성될 수 있으며, 이러한 이온화음극(12)에 상기 전원공급부(50)로부터 10,000V 의 고전압이 공급되면, 전기장에 의해 자유전자를 발생시키고, 자유전자와 공기분자의 연쇄충돌로 다량의 음이온의 가스가 발생하며, 이온화된 가스분자는 먼지와 결합하여 상기 먼지가 음전하를 띠도록 한다.

또한, 상기 이온화탱크(11)에서 음전기가 하전된 먼지를 집진작업이 용이하도록 양극측으로 이동시키는 집진부(20)는 상기 이온화탱크(11)와 연결관(29)을 매개로 연통되는 집진탱크(21)를 갖추고, 상기 집진탱크(21)의 내부공간에는 상기 전원공급부(50)로터 전원을 인가받아 음극을 띠게 되는 집진음극(22)을 장착하고, 상기 집진탱크(21)의 하부단에는 전원인가시 하전된 먼지가 부착되도록 이동시키는 집진양극(23)을 갖추어 구성한다.

이러한 집진부(20)의 집진음극(22)과 집진양극(23)은 상기 전원공급부(50)로부터 40,000V의 전원을 인가받을 수 있도록 전기적으로 연결되어 전원공급시 전기장을 발생시키면, 도 5에 도시한 바와같이, 이온화부(10)에서 하전된 먼지는 음전기를 띠는 집진음극(22)과 양전기를 띠는 집진양극(23)사이에 형성된 전기장에 의 해서 상기 집진양극(23)측으로 자연스럽게 끌려간다.

여기서, 상기 집진음극(22)은 상기 집진탱크(21)에 상단이 고정되어 상기 집진양극(22)의 하부단까지 연장되는 봉부재이며, 상기 집진양극(23)은 상기 집진탱크(21)에 상단이 플랜지 연결되는 중공원통형 케이싱 부재이며, 상기 집진양극의 하부 근방에는 상기 집진음극(22)의 하부단을 고정하는 홀더(24)를 장착한다.

또한, 상기 집진양극(23)측으로 이동된 먼지를 자력으로서 이에 부착시켜 가스로부터 먼지를 분리시키는 자기부(30)는 상기 집진양극(23)의 하부단에 상기 집진양극(23)까지 접근한 먼지를 자화시켜 상기 집진양극(23)에 부착시킬수 있도록 일정세기의 자력을 발생시키는 자석부재(31)를 상기 집진양극(23)의 외측에 배치한다.

이에 따라, 상기 자석부재(31)에 의해서 상기 집진양극(23)에 자력이 발생되는 경우, 도 6에 도시한 바와같이, 상기 집진양극(23)을 끌려가는 먼지가 상기 자석부재(31)에 의해서 자화되어 상기 집진양극(23)에 강력하게 부착되면서 가스로부터 분리되는 것이다.

여기서, 상기 자기부(30)는 상기 집진양극(23)의 외주면에 복수개의 자석부재(31)가 고르게 배치된 상부, 중간 및 하부자석부(30a)(30b)(30c)를 가스흐름방향으로 다단으로 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 자석부재(31)는 일정세기의 자력을 상기 집진양극(23)에 전달하는 영구자석으로 구성되며, 이러한 영구자석은 작동암(33)의 일단에 장착되며, 상기 작동암(33)의 타단은 힌지핀(33a)을 중심으로 하여 상기 작동암(33)을 선회작동시 킬수 있도록 작동실린더(34)의 로드선단에 장착되고, 상기 작동실린더(34)의 고정단은 실린더베이스(35)에 핀부재(34a)로서 장착된다. 이에 따라, 상기 작동실린더(34)의 전진작동시 상기 힌지핀(33a)을 중심으로 선회되는 작동암(33)의 자석부재(31)는 상기 집진양극(23)으로부터 강제로 이격되며, 이때, 상기 작동실린더(34)의 전진력은 상기 자석부재(31)의 자력보다 커야 한다. 그리고, 상기 작동실린더(34)의 후진작동시에는 상기 자석부재(31)를 집진양극(23)의 외주면으로 밀착시켜 이에 자력이 미치도록 한다.

또한, 상기 자석부재(31)는 자기전원부로부터 전원을 인가받아 일정세기 10,000가우스의 자력을 발생시키는 전자석으로 갖추어질수 있으며, 상기 전자석의 자력세기는 이에 가해지는 전원세기를 가감하여 조절할수 있다.

한편, 상기 호퍼부(40)는 상기 자기부(30)의 직하부에서 영구자석인 자석부재(31)의 이격 또는 전자석인 영구자석의 자력상실시 직하부로 낙하되는 먼지를 수집할수 있도록 수집관(41)을 상기 집진양극(23)의 하부단에 장착하고, 상기 수집관(41)의 출구단에는 낙하되는 먼지를 후공정으로 원활하게 배출할수있도록 흡입력을 발생시키는 흡입펌프(미도시)를 갖추어 구성하여도 좋다.

그리고, 상기 자기부(30)에서 먼지를 분리한 가스는 상기 수집관(41)이 상부에 배치되는 배출관(43)을 통하여 배출되며, 상기 배출관(43)의 입구외경은 자력상실시 상기 집진양극(23)의 내부면으로 직하부로 낙하되는 먼지를 상기 수집관(41)의 입구측으로 통과시킬수 있는 간격을 형성할수 있도록 중공원통형 집진양극(23)의 내경보다 작은크기로 갖추어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 자기부(30)가 배치되는 집진양극은 플랜지(25)를 매개로 하여 상기 집진음극(22)이 배치되는 집진양극(23)의 하부단과 교체 및 수리가 용이하도록 중공형 케이싱부재(26)로 갖추어져도 좋다.

한편, 상기 전원공급부(50)는 440V의 교류전원을 공급받아 고전압으로 승압시킨후 직류로 변환시킨 다음, 상기 이온화부(10)의 이온화음극(12) 및 집진부(20)의 집진음,양극(22)(23)에 각각 전원을 공급하는 것이다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

제철소에 발생된 철성분 먼지를 다량 포함한 가스와 먼지를 분리하여 집진하기 위해서, 가스유입관(19)을 통하여 이온화탱크(11)내로 집진하고자 하는 가스를 공급함과 동시에 상기 이온화탱크(11)의 이온화음극(12)에 전원공급부(50)로부터 전원을 공급하면, 이때 발생되는 이온화음극(12)의 전기장에 의해 가스로부터 자유전자를 발생시키고, 자유전자와 공기분자의 연쇄충돌로 다량의 음이온의 가스가 발생하기 때문에, 이온화된 가스분자는 먼지와 결합하여 이를 음전하가 띠도록 하전시킨다.

연속하여, 상기 이온화탱크(11)를 통과하면서 음전기가 하전된 먼지는 집진부(20)의 집진탱크(21)를 통과하면서 집진작업이 용이하도록 집진양극(23)측으로 이동되는데, 상기 집진탱크(21)의 내부공간에 설치된 집진음극(22)이 상기 전원공급부(50)로터 공급되는 전원에 의해서 음극을 띠게 되는 반면에, 이를 감싸는 중공원통형의 집진양극(23)이 양극을 띠게 되면, 이때 발생되는 전기장에 의해서 하전된 먼지는 중앙측에서 집진양극(23)측으로 자연스럽게 이동된다.

한편, 상기 집진양극(23)의 하부단에 배치된 자기부(30)의 자석부재(31)가 상기 집진양극(23)에 부착되어 자력을 미치는 경우, 집진양극(23)측으로 이동되던 먼지는 자화되어 상기 집진양극(23)에 부착되고, 상기 먼지가 부착된 가스는 배출관(43)을 통하여 외부로 배출처리된다.

연속하여, 상기 자석부재(31)와 대응하는 집진양극(23)하부단의 내측면에 부착되는 먼지의 부착량이 과다해져 이를 탈락시키고자 하는 경우, 상기 자석부재(31)를 선단에 장착한 작동암(33)을 선회작동시키도록 작동실린더(34)를 전진시키면, 상기 자석부재(31)가 집진양극(23)의 외부면으로부터 분리되면서 자력을 상실시킴으로써, 상기 먼지는 상기 집진양극(23)인 원통형 케이싱 내주면과, 배출관(43)상단의 외주면사이에 형성된 틈새를 통하여 자중에 의해서 낙하된 다음, 상기 집진양극(23)의 하부단에 쌓이게 되고, 쌓여진 먼지는 하향절곡된 수집관(41)을 통하여 외부로 배출된다.

또한, 상기 자석부재(31)가 전원인가시 자력을 발생시키고, 인가되는 전원의 세기에 따라 자력세기를 가감할수 있는 전자석을 채용하는 경우, 상기 자석부재(31)에 인가되는 전원을 차단하여 자력을 상실시킴으로써, 집진양극(23)에 부착된 먼지를 하부로 낙하처리할수 있는 것이다.

한편, 상기 자기부(30)는 상기 집진양극(23)의 외주면에 복수개의 자석부재(31)를 환고리형으로 배치한 상부, 중간 및 하부자석부(30a)(30b)(30c)를 가스흐름방향으로 다단으로 구성되어 있기 때문에, 상기 상부자석부(30a)의 자석부재(31)를 이격시키거나 전원을 차단하여 집진양극(23)측으로 자력을 미치지 않도록 하여 상부의 먼지가 중간자석부(30b)로 이동되도록 한 다음, 상기 상부자석부(30a)에서 자력이 집진양극(23)에 영향을 미치도록 하는 순서를 반복하여 집진양극(23)의 내측면에 부착된 먼지를 하부측으로 이동시켜 배출한다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 고전압의 전기력을 이용하여 유입된 가스의 먼지를 하전시키고, 전기장에 의해서 가스와 먼지가 분리되도록 집진양극 부근까지 이동시킨 다음, 집진양극의 외측에 전달되는 자력으로서 부착된 먼지를 호퍼부로 배출시킴으로써, 대, 소용량의 집진설비에 모두 적용할수 있어 그 적용범위가 넓으며, 철성분이 적은 먼지도 전기력에 의해 집진이 가능하여 집진효율을 향상시킬수 있으며, 종래 전기집진장치에서 처리하기 곤란한 빠른 통과유속에서도 집진이 가능하고, 종래의 집진장치보다 소형이면서도 동등한 집진성능을 발휘할수 있을 뿐만 아니라, 장치의 소형화로 인하여 설비투자비를 절감할수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (7)

1. 가스에 포함된 먼지를 집진하는 장치에 있어서,

   상기 가스가 도입되는 가스유입관(19)과 연통연결되고, 내부공간에 이온화음극(12)을 장착한 이온화탱크(11)를 갖추어 도입된 가스의 먼지가 음전기를 띠도록 하는 이온화부(10);

   상기 이온화탱크(11)와 연결관(29)을 매개로 연통연결되고, 내부공간에 집진음극(22)을 장착한 집진탱크(21)를 갖추고, 상기 집진탱크(21)의 하부단에 집진양극(23)을 연통설치하여 전기장으로서 음전기를 띠는 먼지를 상기 집진양극(23)으로 이동시키는 집진부(20);

   상기 집진양극(23)까지 접근한 먼지를 자화시키도록 상기 집진양극(23)의 외측에 배치되는 자석부재(31)를 복수개 갖추어 상기 집진양극(23)에 먼지를 부착시키는 자기부(30);

   상기 집진양극(23)으로부터 탈락되어 하부낙하되는 먼지를 수집하는 수집관(41)을 상기 집진양극(23)의 하부단에 갖추어 먼지를 수거하는 호퍼부(40)및

   상기 이온화음극(12) 및 집진음극,양극(22)(23)에 전원을 공급하는 전원공급부(50)를 포함함을 특징으로 하는 전자기 집진장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 집진음극(22)은 상기 집진탱크(21)에 상단이 고정되어 상기 집진양극(22)의 하부단까지 연장되는 봉부재이며, 상기 집진양극(23)은 상기 집진탱크(21)에 상단이 플랜지 연결되는 중공원통형 케이싱부재로 구성됨을 특징으로 하는 전자기 집진장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 자기부(30)는 상기 집진양극(23)의 외주면에 복수개의 자석부재(31)가 고르게 배치된 상부, 중간 및 하부자석부(30a)(30b)(30c)를 가스흐름방향으로 다단으로 구성됨을 특징으로 하는 전자기 집진장치.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 자석부재(31)는 일정세기의 자력을 상기 집진양극(23)에 전달하는 영구자석으로 구성됨을 특징으로 하는 전자기 집진장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 영구자석은 작동암(33)의 일단에 장착되며, 상기 작동암(33)의 타단은 힌지핀(33a)을 중심으로 하여 상기 작동암(33)을 선회작동시킬수 있도록 작동실린더(34)의 로드선단에 장착되고, 상기 작동실린더(34)의 고정단은 실린더베이스(35)에 핀부재(34a)로서 장착됨을 특징으로 하는 전자기 집진장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 자석부재(31)는 자기전원부로부터 전원을 인가받아 일정세기 10,000가우스의 자력을 발생시키는 전자석으로 갖추어짐을 특징으로 하는 전자기 집진장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 자기부(30)가 배치되는 집진양극은 플랜지(25)를 매개로 하여 상기 집진음극(22)이 배치되는 집진양극(23)의 하부단과 교체 및 수리가 용이하도록 중공형 케이싱부재(26)로 갖추어짐을 특징으로 하는 전자기 집진장치.

Images