KR100871601B1 - 단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치 및 이의전기집진방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전기집진장치는 유입되는 공기내의 부유입자를 대전하는 다수의 대전판을 포함하는 대전부 및 상기 대전된 부유입자를 집진하는 다수의 집진판을 포함하는 집진부를 포함하되, 한쌍의 상기 집진판 사이에 상기 대전판이 인접한 집진판으로부터 이격 배치되고 상기 대전부 및 집진부가 일체화되며, 본 발명에 따른 전기집진방법은 다수의 코로나 방전형 대전판에 의해 유입되는 공기내의 부유입자를 대전하고, 한쌍의 인접한 상기 대전판 사이에 이로부터 이격 배치시켜 일체화시킨 집진판에 의해 상기 대전된 부유입자를 집진하며, 상기 대전판 및 집진판과 연결된 직류 고전압 인가부에 의해 단일 고전압의 직류를 상기 대전판 및 집진판에 인가하여 부유입자를 집진시키는 것으로 이루어진다.
본 발명은 장치의 크기를 컴팩트화하고, 단위 체적당 처리 효율을 향상시키며, 터널내의 공기 유속과 같은 7m/s이상의 고유속용 전기집진에 있어서도 그 효율 및 대전판의 내구성을 극대화하고, 최상의 성능을 유지하며, 유지 보수의 편의성을 증대시키는 효과가 있다.
전기집진, 분진, 부유, 입자, 대전, 방전, 고유속, 단일 직류, 터널
Description
도1은 종래의 2단식 전기집진장치의 작동 및 구조를 보여주는 개념도.
도2는 본 발명에 따른 전기집진장치의 작동 및 구조를 보여주는 개념도.
도3은 본 발명에 따른 전기집진장치의 평면도.
도4는 도3의 A-A선 단면도.
도5는 본 발명에 따른 전기집진장치의 측면도.
도6은 도3의 D-D선 단면도.
도7은 본 발명에 따른 대전판을 보여주는 도3의 B-B선 단면도.
도8은 본 발명에 따른 집진판을 보여주는 도3의 C-C선 단면도.
도9는 본 발명에 따른 전기집진장치의 사진을 보여주는 참고도.
도10은 본 발명에 따른 전기집진장치의 제어부를 보여주는 참고도.
도11은 본 발명에 따른 전기집진장치의 효율 측정을 위한 실험설비의 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 대전부 2, 20 : 대전판
3 : 와이어 5 : 집진부
6, 10 : 집진판 9 : 종래의 전기집진장치
15 : 대전판 지지로드 21 : 만곡부
22 : 첨단부 23 : 돌기부
25, 26 : 집진판 지지로드 30 : 절연애자
100, 200, 500 : 전기집진장치
315 : T/R 320 : 제1전압,전류 조절부
330 : 제2전압,전류 조절부 340 : 리액터
600 : 블로어 1000 : 실험설비
본 발명은 단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치 및 전기집진방법에 관한 것으로, 터널내의 공기 유속 예를 들면, 7m/s이상의 고유속용 전기집진에 있어서 그 효율 및 대전판의 내구성을 극대화하고, 최상의 성능을 유지하며, 고장 진단의 간편성 및 유지 보수의 편의성을 증대시킨 효율이 향상된 전기집진장치 및 전기집진방법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 산업시설 및 청정환경을 요구하는 시설에는 다양한 공기정화 설비가 적용되고 있으며, 공기정화 설비 중에는 코로나 방전에 의하여 대기 중의 오염분진 및 미세한 먼지를 포함한 각종 부유입자를 전기적으로 대전시켜 흡착하는 전기집진장치가 널리 보급되어 있다.
도1은 종래의 2단식 전기집진장치의 작동 및 구조를 보여주는 개념도로서 전기집진장치의 전형적인 예를 나타낸 도면이다.
도1에 나타난 바와 같이, 종래의 2단식 전기집진장치(9)는 대전판(2)과 와이어(3)가 각각 양(+) 및 음(-)의 전하를 갖도록 이들 간에 DC 11㎸의 고전압을 인가하여 분진물을 함유한 공기내의 부유입자를 대전시키는 대전부(1) 및 집진판(6)과 집진전극(7)이 각각 양(+) 및 음(-)의 전하를 갖도록 이들 간에 DC 5.5㎸의 고전압을 인가하여 상기 대전된 부유입자를 포집하는 집진부(5)가 이원화되어 구성된다.
그러나, 대전전극에 해당하는 상기 와이어(3)는 텅스텐 재질의 선재로 제조되어 장치를 운용함에 따라 수명의 한계로 끊어짐이 발생하여 장기간 사용할 수 없는, 즉 내구성이 취약하며, 이에 따라 국부적으로 대전에 영향을 주어 전체적인 집진효율의 저하를 일으키는 문제점이 있으며, 이러한 고장 부위의 진단은 시각에 의해 찾아내야 하며, 유지 보수는 대전부(1)와 집진부(5)를 분리하여 해당 부위를 찾아낸 후 와이어(3)를 비롯한 부품을 교체해야 하는 번거로움이 있다.
또한, 상기 2단식 전기집진장치(9)는 DC 11㎸ 및 DC 5.5㎸의 상이한 전압을 대전부(1) 및 집진부(5)에 각각 공급해야 하므로 이들에 전원을 공급하는 전원공급 제어부의 구성이 복잡해지고, 이에 따라 고장 발생률이 높아지는 문제점이 있다.
또한, 상기 2단식 전기집진장치(9)는 일반 산업시설이 아닌 차량이 빠르게 통과하는 터널내의 공기정화 설비에서 터널 자체의 특수성에 의해 발생되는 7m/s이상의 고유속 공기내의 부유입자를 정화시키는 데는 어려움이 있으며, 그 효율은 현저히 떨어지고, 최초의 성능을 유지하는 데에 있어 앞서 설명된 와이어(3), 이원화된 대전부(1) 및 집진부(5)의 구조상 고장 진단이 어렵고, 유지 보수가 복잡하게 이루어지는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치 및 전기집진방법은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로 고유속, 예를 들면 7m/s이상의 고유속용으로 적용가능하며, 대전판의 내구성, 장치의 공간 활용 및 전기집진 효율을 극대화하고, 최상의 성능을 유지시키며, 고장 진단의 간편성 및 유지 보수의 편리성을 증대시키는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치는 유입되는 공기내의 부유입자를 대전하는 다수의 대전판을 포함하는 대전부 및 상기 대전된 부유입자를 집진하는 다수의 집진판을 포함하는 집진부를 포함하되, 한쌍의 상기 집진판 사이에 상기 대전판이 인접한 집진판으로부터 이격 배치되고, 상기 대전부 및 집진부가 일체화된다.
상기 대전판 및 집진판은 상기 유입되는 공기의 유동방향으로 상호 평행하게 대향 배치되는 평판으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 대전판에 통공부가 형성되고 상기 대전판의 외변 및 내변에 다수의 톱날형 돌기부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 대전판의 단부에는 다수의 톱날형 돌기부가 상기 대전판의 동일 평면상에 길이방향으로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 돌기부의 단부에 2개 이상의 각진 첨단부가 형성되는 것이 바람직하며, 서로 다른 상기 돌기부의 인접한 각 외측 첨단부를 잇는 만곡된 만곡부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 대전부 및 집진부의 일체화된 전체 형상은 터널의 공기정화 덕트내에 설치 가능한 블록형인 것이 바람직하고, 상기 대전판 및 집진판과 연결되어 상기 대전판 및 집진판간에 단일 직류 고전압을 인가하는 직류 고전압 인가부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전기집진방법은 다수의 대전판에 의해 유입되는 공기내의 부유입자를 대전하고, 한쌍의 인접한 상기 대전판 사이에 이로부터 이격 배치시켜 일체화시킨 집진판에 의해 상기 대전된 부유입자를 집진하며, 상기 대전판 및 집진판과 연결된 직류 고전압 인가부에 의해 단일 고전압의 직류를 상기 대전판 및 집진판에 인가하여 부유입자를 집진시키는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기집진장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 전기집진장치의 작동 및 구조를 보여주는 개념도이고, 도3은 본 발명에 따른 전기집진장치의 평면도이며, 도4는 도3의 A-A선 단면도이고, 도5는 본 발명에 따른 전기집진장치의 측면도이며, 도6은 도3의 D-D선 단면도이다.
도2 및 도3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전기집진장치는 도1에 나타낸 대전부(1)와 집진부(5)가 이원화된 2단식 전기집진장치(9)와 달리, 유입되는 공기내의 분진물과 같은 부유입자를 대전하는 다수의 코로나 방전형 대전판(20)을 포함하여 상기 다수의 대전판(20)이 평행하게 배열되는 대전부 및 상기 대전된 부유입자를 집진하는 다수의 집진판(10)을 포함하여 상기 다수의 집진판(10)이 배열되는 집진부를 포함하되, 한쌍의 상기 집진판(10) 사이에 상기 대전판(20)이 인접한 집진판(10)으로부터 소정 간격(대략 15mm정도)만큼 이격 배치되고 상기 대전부 및 집진부가 일체화되도록 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 전기집진 원리 및 가장 작은 단위의 전기집진 유닛을 보여주는 도2에 나타낸 바와 같이, 상기 코로나 방전이 발생되는 대전판(20)에 의해 방출된 전자는 유입되는 공기내의 부유입자에 충돌 및 부착되어 이를 음(-)의 전하로 대전시키며, 음(-)의 전하로 대전된 부유입자는 전기력에 의해 양(+)의 전하를 띤 집진판(10)에 부착된다. 상기 코로나 방전은 방전극에 전압이 방전되어 유동 기체속에 소량으로 존재하고 있는 자유전자들을 가속하여 기체분자들과 충돌 후 자유전자를 다량으로 생성하며, 이 영역의 전기적 절연 상태가 파괴되어 전자기 비파괴 지역으로 방출되는 국부적인 절연 파괴현상 및 전자 방출현상으로 전기집진 방식 중 가장 실용적이다.
더 구체적으로 본 발명에 따른 전기집진장치(100)는 도4, 도5 및 도6에 나타 낸 바와 같이, 일렬로 다수개 배열된 집진판(10) 및 상기 집진판(10) 배열체의 상부 및 하부를 관통하여 상기 집진판(10)을 일정 간격으로 지지 및 고정하는 대전판 지지로드(15)를 구비하고, 상기 대전판 지지로드(15)와 접촉되지 않도록 상기 대전판 지지로드(15)가 위치하는 부위에 관통공이 형성되어 한쌍의 인접한 상기 집진판(10)사이마다 끼워지는 대전판(20) 및 상기 대전판(20)과 접촉되지 않도록 상기 대전판(20)과 중첩되지 않는 상기 집진판(10)의 네 모서리부 및 중심부를 관통하여 상기 집진판(10)을 일정 간격으로 지지 및 고정하는 집진판 지지로드(25,26)를 구비하며, 상기 집진판(10) 및 대전판(20) 배열체의 전체 구조를 견고히 유지하기 위하여 한쌍의 대전판 지지로드(15)의 양 단부를 연결하는 십자형 프레임(32) 및 상기 십자형 프레임(32)의 양 측부와 하향으로 체결수단인 와셔(33) 및 볼트(34)를 통해 상기 십자형 프레임(32)과 하부 프레임(31)에 연결되는 절연애자(30)를 구비하고, 상기 하부 프레임(31)과 연결되는 사이드 프레임(40) 및 상기 사이드 프레임(40)의 상·하부를 커버하는 커버 프레임(45)을 구비하며, 상기 대전판 지지로드(15) 및 집진판 지지로드(25,26)의 단부 및 각 연결부들은 너트와 같은 체결수단에 의해 결합되어 이루어진다.
상기 절연애자(30)는 요업계(세라믹) 또는 강화 플라스틱 등으로 제조되어 집진판(10) 및 대전판(20)간의 연결부에서 절연파괴를 방지하도록 직접적 접촉을 통해 상기 집진판(10) 배열체 및 대전판(20) 배열체를 연결 및 지지한다.
도7은 본 발명에 따른 대전판을 보여주는 도3의 B-B선 단면도이고, 도8은 본 발명에 따른 집진판을 보여주는 도3의 C-C선 단면도이다.
도7에 나타낸 바와 같이, 상기 대전판(20)은 집진판(10)보다 작은 형태의 두께 0.4mm의 STS304 판으로서, 상기 한쌍의 대전판 지지로드(15)가 관통하는 위치에 결합공(24)이 구비되며, 바람직하게 공기내의 부유입자와 접촉하는 판의 대전 면적을 증가시키도록 중앙부에 형성된 통공부가 구비되어 "ㅁ"자 형상을 갖고, 외부로부터 유입되는 공기의 유동방향으로 상호 평행하게 배치되는 평판이다. 이때, 상기 대전판(20)의 단부(외변 및 내변)에는 다수의 파형, 더 가깝게는 톱날형 돌기부(23)가 상기 대전판(20)의 동일 평면상에 길이방향으로 형성된다.
또한, 상기 돌기부(23)의 단부에 2개 이상의 각진 첨단부(22)가 형성되고, 서로 다른 상기 돌기부의 인접한 각 외측 첨단부를 잇는 만곡된 만곡부(21)가 형성된다.
즉, 상기 돌기부(23)는 넓은 방전 면적을 확보하면서 소성 가공을 통해 적은 제작 비용 및 간단한 작업으로 손쉽게 대전판(10)에 적용되어 대전판(10)을 통과하는 부유입자의 농도가 높거나 7m/s이상과 같은 유속이 빠른 경우에도 집진 효율을 일정 수준이상으로 유지하는 강력한 방전이 일어난다.
특히, 각 돌기부(23)의 단부에 2개의 각진 첨단부(22)가 형성되고, 이웃하는 각 외측 첨단부를 잇는 만곡부(21)가 형성됨으로써, 첨단방전(point discharge)현상에 의해 고유속의 경우에도 만곡부(21)를 경유하여 첨단부(22)에서 대전 전하가 집중되어 강력한 대전이 이루어지도록 하고, 이에 따라 효율을 향상시키며, 고유속에서도 높은 수준의 효율을 유지하도록 한다. 이때, 상기 각진 첨단부(22)는 상기 돌기부(23)의 단부에 2개 이상으로 더 구비되어 방전력이 증가되도록 할 수 있다.
도8에 나타낸 바와 같이, 상기 집진판(10)은 상기 대전판(20)보다 큰 형태의 두께 0.4mm의 STS304 판으로서, 대전판 지지로드(15)와 접촉되지 않도록 대전판 지지로드(15)가 구비되는 위치에 관통공(12)이 구비되며, 네 모서리부에 결합공(11)이 구비되어 외부로부터 유입되는 공기의 유동방향으로 상기 대전판(20)과 함께 상호 평행하게 배치되는 평판이다.
이와 같은 전기집진장치는 기본 설계에서 구한 집진면적에 고전압 인가부의 절연거리 등을 고려하여 최종 설계되며, 이러한 설계과정을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 전기집진기의 설계방법과 관련하여, 본 연구에서는 기본적으로 수학적인 접근은 효율에 관한 해법으로 출발하였다. 집진장치의 집진효율(또는 포집효율) Et는 단위시간당 장치에 유입된 입자량 Mi [kg·s-1]에 대한, 포집된 입자량 Mc [kg·s-1]의 비율을 백분율로 나타낸다.
Mi, Mc를 순시 값이 아니라, 그 시간까지의 전체량으로 나타내면, 얻어진 Et는 적산포집효율로 되지만, 집진효율이 시간에 따라 변하지 않는 경우에는 순간포집효율과 적산포집효율은 일치한다. 또한, 집진효율은 집진장치의 구조와 운전조건에 좌우된다. 즉, 집진면적과 풍량의 비에 의한 집진효율의 기본방정식인 Deutsch-Anderson 방정식을 도입할 필요가 있다.
이때, A는 집진면적, V는 공기의 평균 유속, W는 유속(migration velocity)이다.
이 방정식은 다음과 같은 조건을 고려하였다.
- 전기집진장치내 공기의 진행방향에 수직인 임의의 단면에 있어서 분진입자는 항상 균일하게 분포되어 있다.
- 전기집진전극 가까이의 경계층을 제외하고 공기의 평균유속은 균일하며 일정하다.
- 전기집진전극 가까이의 분진입자 이동속도는 일정하고 가스의 평균유속보다 작다.
- 전기집진기내의 이상현상인 입자의 재비산, 역전리, 입자의 응집, 코로나의 불균일, 이온풍에 의한 가스흐름의 흩어짐 등이 존재하지 않는다.
- 분진입자의 입자경은 모두 동일하다.
전기집진기의 기본 설계는 산업용 기본 설계 프로그램을 활용하게 된다. 기본적으로 Deutsch-Anderson 방정식을 이용하고 재비산(RR)과 집진영역을 통과하지 않는 분진(Sn)에 대한 영향을 고려하여 집진면적을 구하는 프로그램의 계산순서는 다음과 같다.
1. 설계조건인 ESP의 입구와 출구의 농도로부터 효율 산정 : Eff (%)
2. 분진 통과율 계산 : p = 1-(Eff/100)
3. ESP 운전온도
4. Back corona 발생여부
5. ESP 입구측의 분진직경
6. 통과분진 및 재비산 계수
7. 가장 잘 통과하는 분진 및 비산되는 분진직경을 선정
8. 분진을 제외한 flue 가스의 계수 계산
ε= 8.845 × 10-12 자유공간 유전율 (F/m)
η= 1.72 × 10-15 가스 유속 (kg/ms)
ES = 6.3 × 105 (273/T)1.65 스파킹 전기장 (V/m)
LF = Sn + RR(1-Sn) 손실 인자
Eavg = Es/1.75 (백 코로나 없을 시)
Eavg = 0.7 × Es/1.75 (백 코로나 있을시)
9. 섹션 수 n 결정 : LFn < p를 만족하는 최소값
10. 섹션의 평균 분진 통과율 계산 : Ps = P1/n
11. 손실항을 제외한 순수한 분진통과율
Pc = Ps-LF/1-LF
12. 분진경 변경 인자 계산
D = Ps MMDrp = RR(1-Sn)(1-Pc)MMDr/D
13. 각 섹션의 분진 입자경 계산
MMD1 = MMDi
MMDk = [[MMDk-1 × Sn + {(1-Pc)×MMDp + Pc × MMDk-1} × Pc] / D] + MMDrp
14. 각 섹션의 집진면적계산
SCAk = -(η/ε) × (1-Sn) × ln(Pc) / (Eavg 2MMDk × 10-6)
15. 총 집진면적 계산
k=1 내지 n까지의 SCAk
이와같은 설계과정을 통해 제작된 전기집진장치의 전압 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 효율이 향상된 전기집진방법은 다수의 코로나 방전형 대전판(20)에 의해 유입되는 공기내의 부유입자를 직류 고전압의 전하에 의해 대전하고, 한쌍의 인접한 상기 대전판(20) 사이에 이로부터 이격 배치시켜 일체화시킨 집진판(10)에 의해 상기 대전된 부유입자를 전기력에 의해 집진하며, 상기 대전판(20) 및 집진판(10)과 연결된 직류 고전압 인가부에 의해 단일 고전압의 직류를 상기 대전판(20) 및 집진판(10)에 인가하여 부유입자를 집진시킨다.
또한, 본 발명에 따른 전기집진방법은 상기 대전판(20)의 단부에 2개 이상의 각진 첨단부(22)를 가지는 다수의 톱날형 돌기부(23)를 상기 대전판(20)의 동일 평 면상에 길이방향으로 형성하여 방전의 효율을 향상시키고, 상기 인접한 서로 다른 돌기부(23)의 인접한 각 외측 첨단부(22)를 잇는 만곡된 만곡부(21)를 형성하여 방전의 효율을 향상시킨다.
도9는 본 발명에 따른 전기집진장치의 사진을 보여주는 참고도이고, 도10은 본 발명에 따른 전기집진장치의 제어부를 보여주는 참고도이며, 도11은 본 발명에 따른 전기집진장치의 효율 측정을 위한 실험설비의 구성도이다.
본 발명에 따른 전기집진장치는 전기집진장치의 제어부(미도시)를 포함하되, 상기 제어부의 일 구성부로서 상기 대전판(20) 및 집진판(10)과 연결되어 상기 대전판(20) 및 집진판(10)간에 대략 14kV정도의 소정 단일 직류 고전압을 인가하는 직류 고전압 인가부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 교류를 직류로 전파정류하는 T/R(315) 및 상기 T/R(315)의 전압 및 전류 등을 조절하는 T/R컨트롤러(310)를 구비하고, 상기 T/R(315)과 T/R컨트롤러(310)간에 연결되어 전기집진장치측으로 투입되는 교류 전원의 전압 및 전류를 기록하고 감시하는 제1전압,전류 조절부(320) 및 상기 T/R(315)과 프로브(355)를 통해서 연결되어 전기집진장치에 투입되는 직류 전원의 전압 및 전류를 기록하고 감시하는 제2전압,전류 조절부(330)를 포함하는 전압,전류 조절부(350)를 구비하며, 상기 T/R(315)과 연결되어 직류 고전압 방전을 발생시키는 리액터(340), 회로 내의 각종 노이즈를 필터링하는 노이즈 컷 T/R1(370), T/R2(380) 및 전기집진장치로 투입되는 전류와 전압을 검출하는 검출기(360)를 구비하여 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 전기집진장치에 있어서 전기집진장치측으로 투입되는 전 원은 완전한 직류가 아닌 교류를 정류한 맥류에 가깝고, 장치 내부로 유입되는 분진 및 유해물질이 포함된 가스의 상태에 따라 급격한 전압변동(스파크 또는 아크)을 수반하므로 전기집진장치내의 반응기 하전 전압을 적절히 유지하도록 검출기(360)를 통해 제2전압,전류 조절부(330)에서 검출된 전압 및 전류 변화의 신호를 감지하여 제1전압,전류 조절부(320)에서 장치내로 투입되는 교류 전원을 피드백(feed-back)제어한다.
이 외, 상기 제어부는 전체 시스템의 안정적인 운용 및 효율을 높이기 위해 정격제한 기능(1차 및 2차 전압/전류 제한)을 갖추며, 각종 입력장치 및 주 전력 자동절환장치(미도시) 등을 포함한다.
이와 같은 구성요소 및 설계과정으로 이루어진 본 실시예의 전기집진장치(500)는 도9에 나타낸 바와 같이, 수직으로 2개 적층된 앞서 설명한 기본 단위의 전기집진셀(전기집진장치(100)) 및 상기 전기집진셀이 수평으로 2개 조합되어 처리 용량을 증대시킨 전기집진셀(전기집진장치(200))이 수직으로 2개 적층된 전기집진셀군을 조합하여 이루어진다.
도11에 나타낸 바와 같이, 상기 전기집진장치(500)의 성능 실험을 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 전기집진장치의 효율측정 방법으로 전기집진장치측의 유입 및 유출측의 공기를 흡입하여 분진을 여과지에 포집 후 유입, 유출측의 여과지 질량을 비교하여 측정하는 중량법, 전기집진장치의 유입, 유출측의 공기를 흡입하여 계측기를 통과시킨 후 통과 공기중의 부유입자에 빛을 조사하여 측정함으로써 분진량을 수량으로 수치화하는 계수법 및 전기집진장치의 유입, 유출측의 공기를 흡입하여 분진을 여과지에 포집하고 각각의 여과지의 흑화도를 비교하는 비색법이 있다.
본 실험은 전기집진장치의 효율측정 방법으로서 중량법을 이용하여 이루어졌다.
본 발명에 따른 전기집진장치의 실험설비(1000)는 전기집진기의 효율측정에 관한 국제규격으로 일본의 JIS Z 8813, JIS Z 8814, 미국의 ANSI/ASHRAE 52.1-1992 등이 있으나, ANSI/ASHRAE 52.1-1992에 따라 설계하였다.
상기 실험설비(1000)의 전체 길이는 약 11m이며, 시험부의 단면 크기는 가로 800mm 및 세로 850mm로 제작되었고, 도11의 도면상 좌측의 입구측에 위치되어 부유입자를 발생시키는 경유연소기(미도시), 집진 전의 집진농도를 측정하는 제1측정기(720), 집진 후의 집진농도를 측정하는 제2측정기(710) 및 공기를 흡입하는 블로어(600)를 포함한다.
시험부의 통과유속은 5~12m/s까지 제어가능하도록 설계 및 제작하였다.
전기집진장치의 성능평가를 위한 계측장비로서 광산란식의 10um이하의 입자 지름을 측정가능한 분진측정기를 실험장치의 출구측에 2개 설치하고 계측하였다.(유속은 8m/s)
상기 실험결과는 다음의 표1과 같다.
| 번호 | 전기집진기가동여부 | 집진농도(mg/m3)(계측기1) | 집진농도(mg/m3)(계측기2) | 집진농도평균값(mg/m3) | 매연발생장치 |
| 1 | 미가동 | 0.629 | 0.574 | 0.6015 | 경유연소기 |
| 2 | 미가동 | 0.463 | 0.421 | 0.442 | 경유연소기 |
| 3 | 가동 | 0.131 | 0.122 | 0.1255 | 경유연소기 |
| 4 | 미가동 | 0.478 | 0.442 | 0.46 | 경유연소기 |
1) 전기집진장치의 미가동시 평균농도 : 0.5012
2) 전기집진장치의 가동시 농도 : 0.1255
3) 집진효율 = (0.5012-0.1255) / 0.5012 × 100% = 75%
이와 같이, 본 발명에 따른 전기집진장치는 고속기류에서도 분진포집이 효과적으로 가능하며, 분진성능이 유지되고 대전판의 형상 및 최적 전력제어 시스템에 의해 월등한 효율을 가지는 것을 알 수 있다.
상기 전기집진장치는 상기 대전부 및 집진부의 일체화된 전체 형상은 터널의 공기정화 덕트내에 설치 가능한 블록형을 제작되어 터널 환기시스템 또는 지하공간 환기시스템에 적용가능하며, 포터블 타입으로 제작할 경우 건설현장 및 터널공사 현장과 같이 밀폐된 공간의 환기시스템으로 적용이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
본 발명은 대전부 및 집진부의 일체화에 의해 공간 활용을 극대화함으로써 장치의 크기를 컴팩트화하고, 단위 체적당 처리 효율을 향상시키며, 단일 고전압 인가 방식 및 대전판의 돌기부 형상에 의해 터널내의 공기 유속과 같은 7m/s이상의 고유속용 전기집진에 있어서도 그 효율 및 대전판의 내구성을 극대화하고, 최상의 성능을 유지하며, 발생가능한 고장 및 운전 사고에 대해서 해당 부위의 검사 및 부품 교체를 통해 간편한 고장 진단이 이루어지게 하고, 유지 보수의 편의성을 증대시키는 효과가 있다.
Claims (9)
- 유입되는 공기내의 부유입자를 대전하는 다수의 대전판을 포함하는 대전부 및상기 대전된 부유입자를 집진하는 다수의 집진판을 포함하는 집진부를 포함하되,한쌍의 상기 집진판 사이에 상기 대전판이 인접한 집진판으로부터 이격 배치되고, 상기 대전부 및 집진부가 일체화되며,상기 대전판에 통공부가 형성되고, 상기 대전판의 외변 및 내변에 다수의 돌기부가 형성되는단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 제1항에 있어서,상기 대전판 및 집진판은 상기 유입되는 공기의 유동방향으로 상호 평행하게 대향 배치되는 평판으로 이루어지는단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 제1항에 있어서,상기 대전판의 외변 및 내변에 형성된 다수의 돌기부가 톱날형으로 형성된단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 제1항에 있어서,상기 대전판의 단부에는 다수의 돌기부가 형성되고,상기 돌기부는 상기 대전판의 동일 평면상에 길이방향으로 형성되는단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 제4항에 있어서,상기 돌기부의 단부에 2개 이상의 각진 첨단부가 형성되는단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 제5항에 있어서,서로 다른 상기 돌기부의 인접한 각 외측 첨단부를 잇는 만곡된 만곡부가 형성되는단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 제1항에 있어서,상기 대전부 및 집진부의 일체화된 전체 형상은 터널의 공기정화 덕트내에 설치 가능한 블록형인단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 대전판 및 집진판과 연결되어 상기 대전판 및 집진판간에 단일 직류 고전압을 인가하는 직류 고전압 인가부를 더 포함하는단일 고전압 인가 방식의 고유속용 전기집진장치.
- 다수의 대전판에 의해 유입되는 공기내의 부유입자를 대전하고,한쌍의 인접한 상기 대전판 사이에 이로부터 이격 배치시켜 일체화시킨 집진판에 의해 상기 대전된 부유입자를 집진하며,상기 대전판 및 집진판과 연결된 직류 고전압 인가부에 의해 단일 고전압의 직류를 상기 대전판 및 집진판에 인가하여 부유입자를 집진시키며,상기 대전판에 통공부가 형성되고, 상기 대전판의 외변 및 내변에 다수의 돌기부가 형성되는전기집진방법.
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