KR100646139B1 - 양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치 - Google Patents

양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전 분무(Electrostatic spray)의 특성을 이용한 유해 미세입자 포집에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유해 배출입자가 통과되는 지점에 양극 하전극에 의하여 양극으로 하전된 물 액적들과 음극 하전극에 의하여 음극으로 하전된 물 액적들을 분사하여 유해미세입자의 분진과 접촉하게 함으로써 입자포집을 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치에 관한 것이다.
종래의 습식 세정장치(Wet scrubber)는 구조가 간단하며 다른 집진장치에 비해서 상대적으로 대용량의 가스를 처리 할 수 있을 뿐만 아니라, 단일 장치에서 가스 흡수와 분진을 동시에 포집할 수 있다는 장점이 있는 반면, 비교적 큰 입자만을 제거하고, 작은 미세 입자들은 배출구를 통하여 그대로 배출되는, 즉 실제 공정상에 발생하는 미세한 유해 입자의 포집에는 한계가 있다는 단점이 있다.
본 발명은 미세한 작은 입자의 포집효율을 높이기 위하여 정전분무 분사 장치를 설치하여, 세정수를 극성을 띈 정전 분무를 발생시키게 되며, 생성되는 분무 액적들을 양극과 음극으로 하전된 액적들로 연속적으로 동시에 발생시키게 되며, 정전기력을 이용하여 미세한 입자까지 쉽게 포집되도록 하며, 습식 세정장치의 장점을 그대로 유지하면서도 고효율, 고성능의 친환경적 유해 입자 포집 성능을 달성할 수 있도록 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치를 제공하고자 하는 것이다.
습식 세정장치, 정전분무, 양극화

Description

양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치{Electrostatic precipitation using bipolarized electrostatic sprays}
도 1은 종래의 습식 세정 장치를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치를 나타낸 개략도,
도 3a는 본 발명에 따른 정전분무장치의 분무 양극 하전 개념도,
도 3b는 본 발명에 따른 정전분무장치의 다른 회로의 분무 양극 하전 개념도,
도 4는 양극성을 띈 물 액적에 분진 입자가 흡착되는 개념도,
도 5는 서로 다른 극성으로 하전된 물 액적간의 인력으로 인해 큰 액적으로 응집되는 개념도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1: 분사 장치 2: 분사장치에서 분사된 분무
3: 세정수 순환 펌프 4: 세정수 순환관
5: 세정수조 6: 집진부 덕트
7: 미스트 포집기 8: 정전분무 분사 장치
9: 공급 세정수 10: 하전장치의 양극 하전극
11: 하전장치의 음극 하전극 12: 양극으로 하전된 물 액적
13: 음극으로 하전된 물 액적 14: 배출물 분진 입자
15: 양극 고전압 공급장치 16: 음극 고전압 공급장치
17, 17': 노즐 18:공급덕트
본 발명은 정전 분무(Electrostatic spray)의 특성을 이용한 유해 미세입자 포집에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유해 배출입자가 통과되는 지점에 양극 하전극에 의하여 양극으로 하전된 물 액적들과 음극 하전극에 의하여 음극으로 하전된 물 액적들을 분사하여 유해미세입자의 분진과 접촉하게 함으로써 입자포집을 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치에 관한 것이다.
일반적으로 습식 세정장치(Wet scrubber)의 포집 방법은 오염된 공기에 물을 분사시켜 생성되는 액적, 액막, 기포 등에 공기 중의 부유 먼지 입자들이 접촉함으로써 포집하는 것으로, 부유 분진의 관성충돌, 직접 흡수, 확산 등이 주요 입자포집 메카니즘이 된다. 이러한 방식은 구조가 간단하고, 별도의 필터 청소, 교체가 필요 없으며, 사용한 세정용 물만 주기적으로 교체하면 되므로 유지비용이 저렴하다는 장점이 있다. 또한, 다른 집진장치에 비해서 상대적으로 대용량의 가스를 처리 할 수 있으며, 단일 장치에서 가스 흡수와 분진 포집을 동시에 할 수 있다는 장 점도 있다.
하지만, 비교적 큰 입자만을 제거하고, 작은 미세 입자와 발생된 미세 액적들이 배출구를 통하여 그대로 배출되어 새로운 오염원이 되는 단점이 있다. 즉 실제 공정상에 발생하는 미세한 유해 입자의 포집에는 한계가 있다.
도 1은 종래의 습식 세정 장치를 나타낸 개략도로서, 이를 자세히 설명하면, 플랜트의 배출구를 통해 배출되는 유해 먼지 입자들은 세정장치의 분무장치(1)에서 발생하는 물 액적에 관성력에 의하여 충돌, 흡착 되면서 포집된다. 먼지입자들을 흡착한 액적들은 집진부 덕트(6)를 지나 후단에 설치된 미스트 포집기(7)에서 걸러져서 중력에 의해 다시 세정수조(5)로 흘러내려가게 된다. 하지만, 이때 미세 먼지들과 작은 액적들은 완전히 포집되지 못하고 배출구를 통해 흘러나가게 됨으로써, 효율 저하의 원인이 되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 종래의 습식 세정장치에 정전 분무분사장치를 설치하여, 세정수를 극성을 띈 정전분무(Electrostatic spray)를 발생시키게 된다.
이는 간단한 분무 하전 장치의 추가 장착 또는 분사장치의 교체에 의하여 생성되는 분무 액적들을 양극과 음극으로 하전된 액적들로 연속적으로 동시에 발생시키고 정전기력을 이용하여 미세한 입자까지 쉽게 포집되도록 하는 것이다.
따라서, 종래의 습식 세정장치의 장점을 그대로 유지하면서도 고효율, 고성능의 친환경적 유해 입자 포집 성능을 달성할 수 있도록 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치를 제공하고자 하는 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치 및 정전분무장치의 분무 양극 하전 개념도등을 나타낸 개략도로서, 이를 상세히 설명하면, 유해 배출공기가 통과되는 지점에 양극 하전극과 음극 하전극에 의하여 각각 분사되되; 상기 양극으로 하전된 물 액적들과 음극으로 하전된 물 액적들이 유해배출공기의 분진과 접촉하여 입자포집을 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 구성에 대하여 자세히 설명하면, 공급세정수(9)가 2개의 별도로 독립된 각각의 노즐(17, 17')에 의하여 분사되며, 상기 노즐(17, 17')의 선단에 장착된 양극 하전극(10)과 음극하전극(11)에 의하여 양극으로 하전된 물 액적(12)과 음극으로 하전된 물 액적(13)을 동시에 발생시키게 되는 정전분무 분사장치(8)가 유해배출공기를 공급하는 공급덕트(18)의 내부에 장착되며, 상기 공급덕트(18)와 상호 연결되며 그 내부에 미스트 포집기(7)가 장착된 집진부덕트(6)를 포함하는 것이다.
상기 공급세정수(9)는 세정수조(5)에 저장되어 세정수 순환펌프(3)에 의하여 연속적으로 공급되며, 상기 세정수조(5)의 상단에는 수직방향으로 집진부 덕트(6)가 장착되는 것이다.
이는 연속적으로 세정수조(5)로부터 공급세정수(9)를 공급하며, 상기 세정수조(5)는 미스트 포집기(7)가 장착된 집진부 덕트(6)가 수직방향으로 장착되어 상 기 미스트 포집기(7)로부터 포집된 액적들이 낙하되도록 하고자 하는 것이다.
상기 노즐(17, 17')의 선단에 장착된 양극 하전극(10)과 음극하전극(11)이 병열로 다수개로 이루어지며, 동시에 많은 량의 유해미세입자를 처리하는 것이다.
고전압 발생장치(15,16)는 공급세정수(9)가 분사되는 노즐(17, 17')의 선단에 위치한 양극 하전극(10)과 음극하전극(11)에 연결되며, 공급세정수(9)에 접지되도록 이루어지며, 이에 대한 다른 실시예로서, 고전압 발생장치(15,16)는 공급세정수(9)에 연결되며 양극 하전극(10)과 음극하전극(11)에는 접지되도록 이루어 진 것이다.
본 발명에 따른 작동원리를 상세히 설명하면, 본 발명은 기존의 습식 스크러버를 사용하면서도, 고효율의 분진입자 포집 성능을 가질 수 있도록, 분사노즐의 선단에 정전분무 분사 장치를 추가로 설치하여 극성을 띈 정전분무(Electrostatic spray)를 발생시켜 미세한 유해미세입자를 처리하고자 하는 것이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 정전분무 분사장치에서의 액적 양극화 과정 개념도로서, 이를 자세히 설명하면, 정전분무 분사 장치(8)를 통하여 발생하는 분무액적들은 노즐의 선단에 장착된 양극 하전극(10)과 음극 하전극(11)에 의하여 양극으로 하전된 물 액적들과 음극으로 하전된 물 액적들을 동시에 발생시키게 된다.
세정수 순환 펌프(3)에 의해 일정한 압력과 유량으로 노즐(17, 17')에 공급되는 공급 세정수(9)는 노즐(17, 17')을 통과하여 분사되어 나가게 된다. 이때 공급 세정수(9)는 접지되어 있으며, 노즐 선단에 달린 양극 고전압 발생장치(15)와 연결되어 있는 하전극(10)과 음극 고전압 발생장치(16)와 연결되어 있는 하전극(11)에 의해 정전분무가 발생하게 된다.
발생된 정전분무는 인가된 극성에 따라 다른 극성을 가지게 되는데, 서로 다른 전원 공급장치와 노즐(17, 17')을 병렬로 배열하여 사용함으로써 두 가지의 극성을 가진 정전분무를 동시에 발생시키도록 한다.
상기와 같이 구성되어 분사되는 하전된 물 액적(12, 13)은 양극 물 액적(12)과 음극 물 액적(12)들이 소정의 공간을 형성하여 모여지게 되고, 이로 인하여 양 물 액적(12, 13) 사이에는 소정의 전자교환을 일으켜 소정의 중성 물 액적만을 형성시키고 양극성의 물 액적(12, 13) 상태를 유지시키게 된다.
이는 전자로 인한 인력을 이용하여 양극성의 물 액적(12, 13)에 분집입자(14)가 흡착되도록 하여 집진을 가능하게 한다.
다른 실시예로서, 공급 세정수(9)에 양극의 고전압을 인가하고 하전극을 접지시킴으로써도 두 가지 극성의 정전분무를 생성시킬 수 있다.
극성을 띈 채 분사된 액적들은 큰 액적들과 작은 액적들이 모두 다량으로 포함되어 있어 액적 표면적이 넓음에 따라 일차적으로 유입된 배출공기의 분진들과의 관성충돌과 접촉에 의한 입자 포집을 하게 되며, 흡착되지 못한 미세 입자들은 2차적으로 강한 극성을 띄고 있는 액적들 간의 하전에 의한 전기적인 인력에 의해 흡착된다
도 4는 다른 극성을 띈 액적들에 분진 입자가 흡착되는 개념도를 나타낸 것으로서, 분진 입자의 확산력 뿐만 아니라 액적과 미세분진간의 전기력에 의한 미세 입자 포집이 활발하게 일어나게 되는 것이다.
도 5는 서로 다른 극성으로 하전된 물 액적간의 인력으로 인해 큰 액적으로 응집되는 개념도로서, 하전된 액적들은 공급덕트(18)를 통하여 지나감에 따라 서로 다른 극성을 띈 액적들과 섞이게 되고, 주위의 액적들과의 반대 극성과의 전기적인 인력으로 인해 서로 강하게 응집이 된다.
상기 공급덕트(18)의 하류로 진행되면서 액적들의 분포는 상대적으로 큰 크기의 액적들로 이루어지게 되므로, 집진부 덕트(6)에 장착된 미스트 포집기(7)에서 용이하게 큰 크기의 입자의 액적들을 포집할 수 있게 되어, 종래의 습식 세정 장치의 장점을 그대로 유지하면서도 고효율, 고성능의 친환경적 유해 입자 포집 성능을 달성하게 된다.
본 발명에 따른 장치에 의하여 플랜트의 배출구를 통해 배출되는 유해 물질들은 세정장치의 분무장치에서 발생하는 양극 또는 음극으로 하전된 물 액적(Polarized water droplet)에 1차적으로 관성력에 의하여 충돌, 흡착 되면서 포집된다. 이때 흡착되지 못한 미세 입자들은 2차적으로 액적들 간의 하전에 의한 전기적인 인력에 의해 흡착된다.
즉, 정기적으로 습식 세정장치에 사용되는 세정용 물만 교체해 주고서도, 별도의 추가적인 교체나 비용 없이 대용량, 고성능의 유해미세입자 포집성능을 지속적으로 유지, 관리할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 양극성 정전분무식 복합응집 집진 장치를 사용하여 종래의 세정 장치들에 비해 고효율적로 유해미세 분진들과 액적들을 포집할 수 있도록 함으로써, 기존의 습식 세정장치의 장점을 그대로 유지하면서 고효율, 고성능의 친환경적 유해 입자 포집 성능을 달성하게 된다.
따라서, 정기적으로 습식 세정장치에 사용되는 세정용 물만 교체해 주고서도, 별도의 추가적인 교체나 비용 없이 대용량, 고성능의 유해미세입자 포집성능을 지속적으로 유지, 관리할 수 있는 개발 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 정전분무장치를 이용한 집진장치에 있어서,
    세정수조(5)에 저장되어 세정수 순환펌프(3)에 의하여 연속적으로 공급되는 공급세정수(9)를 분사하는 2개의 별도로 독립되게 형성된 각각의 노즐(17, 17')과,
    상기 노즐(17)의 선단에 장착되어 양극으로 하전된 물 액적(12)을 발생시키는 하전장치의 양극하전극(10)과, 상기 하전장치의 양극하전극(10)과 연결된 양극 고전압 발생장치(15)와,
    상기 노즐(17')의 선단에 장착되어 음극으로 하전된 물 액적(13)을 발생시키는 하전장치의 음극하전극(11)과, 상기 하전장치의 음극하전극(11)과 연결된 음극 고전압 발생장치(16)로 이루어진 양극으로 하전된 물 액적(12)과 음극으로 하전된 물 액적(13)을 동시에 발생시키는 정전분무장치(8)와,
    상기 정전분무장치(8)는 유해미세입자가 공급되는 공급덕트(18)의 내부에 장착되며,
    상기 공급덕트(18)와 상호 연결되며 그 내부에 미스트 포집기(7)가 장착된 집진부 덕트(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정수조(5)의 상단에는 수직방향으로 집진부 덕트(6)가 장착되는 것을 특징으로 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐(17, 17')의 선단에 장착된 양극 하전극(10)과 음극하전극(11)이 다수개로 병렬방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 하전극(10)과 음극 하전극(11)에 각각 연결된 고전압 발생장치(15, 16)는 공급세정수(9)가 분사되는 노즐(17, 17')의 선단에 위치한 양극 하전극(10)과 음극하전극(11)에 연결되며, 공급세정수(9)는 접지되도록 이루어 진 것을 특징으로 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 하전극(10)과 음극 하전극(11)에 각각 연결된 고전압 발생장치(15, 16)는 공급세정수(9)에 양극 및 음극으로 연결되며, 양극 하전극(10)과 음극하전극(11)은 접지되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 양극성 정전분무식 복합응집 집진장치.
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