KR100957030B1 - 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 산업공정에서 발생하는 분진을 집진하는 여과집진기의 집진필터에 부착된 분진을 주기적으로 탈리시키기 위한 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 압축의 탈진공기가 공급되는 원통형 공급관의 상부에 탈진공기를 분사할 수 있도록 상부 홀을 형성하고, 상기 상부 홀에 분사슬릿이 형성되도록 상부 홀을 덮개를 설치하되, 상기 분사슬릿이 형성되는 부분을 제외한 모든 끝단은 접합되어 있어, 상부 홀로 배출되는 압축 탈진공기는 분사슬릿을 통해 고속으로 분사되고, 상기 분사슬릿을 통하여 분사되는 탈진공기는 원통형 공급관 원주면(표면)을 따라 흐르며, 이때 분사된 공기량의 수십 배에 달하는 주변의 공기가 코안다 효과에 의해 집진필터 내부로 유도 흡인되도록 이루어진 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치에 관한 것이다.

탈진공기, 분사장치, 충격 기류 탈진, 여과집진기, 탈진장치, 집진필터

Description

충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치{Filter Cleaning Air Injection Apparatus for Pulse-jet type Bag Filters}

본 발명은 다양한 산업공정에서 발생하는 분진을 집진하는 여과집진기의 집진필터에 부착된 분진을 탈리시키기 위한 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치에 관한 것이다.

대기오염방지시설로 사용되는 집진기의 종류는 전기집진기, 여과집진기, 원심력집진기, 세정집진기 등이 있으며, 본 발명은 이 중에서 집진필터를 이용하는 여과집진기 분야에 해당된다.

상기 여과집진기는 집진필터를 이용하여 처리 가스에 포함된 분진을 제거하는 장치로써, 여과집진기의 집진필터에 분진이 쌓이게 되면 공기저항이 증가하기 때문에 주기적으로 집진필터 표면에 쌓인 분진을 탈리시키는 과정이 필요하며, 이를 탈진이라 한다.

일반적으로 사용되는 여과집진기의 탈진방식으로는 압축공기를 순간적으로 분사하여 탈진하는 충격기류 탈진방식, 처리가스가 집진필터를 통과하는 방향의 역방향으로 공기를 불어 넣어주어 탈진하는 역세정기류 탈진방식, 그리고 집진필터를 직접 진동시키는 진동탈진방식이 있으며, 본 발명은 이중 충격기류 탈진방식에 해당된다.

충격기류 탈진방식은 집진필터에서 분진을 제거하는 과정 중에도 탈진이 가능하다는 장점으로 인해 여과집진기의 탈진방식으로 가장 보편적으로 사용되고 있다.

충격기류 탈진방식은 도 1과 같이 분사용 압축(탈진)공기를 저장할 수 있는 저장용기(10)와, 탈진시 압축공기 저장용기로부터 수송되는 압축공기의 량을 제어할 수 있는 탈진공기 제어밸브(11)와, 탈진공기 제어밸브(11)를 통해 수송되는 압축공기를 각 집진필터(2)에 까지 전달하기 위한 탈진공기 공급관(12)과, 그리고 탈진공기 공급관에 부착되어 압축(탈진)공기를 집진필터(2) 내부로 분사하기 위한 탈진공기 분사노즐(13)로 구성된다.

상기 충격기류 탈진방식은 분사노즐(13)에서 압축공기를 순간적으로 분사함으로써 직접 분사되는 기류와 고속분사로 인해 주변에서 유인되는 기류가 집진필터 내부로 짧은 순간에 유입되어 집진필터를 팽창시킴으로써 필터 표면에 부착된 분진을 탈리시키는 방식이다.

이러한 충격기류 탈진방식의 분사노즐 및 분사장치는 다양한 형태가 존재하며, 본 발명은 기존 탈진공기 분사노즐 및 분사 장치의 단점인 탈진 공기량의 부족으로 인한 탈진성능 저하문제를 해결하기 위한 새로운 개념의 분사장치가 설치된 탈진장치에 관한 것이다.

이 분야의 종래 기술로는 미국특허 4356010(1982.10.26)과 국내특허 10-0584101(2006.5.22)가 있다.

미국특허 4356010은 환형 구조를 갖는 탈진공기 분사노즐 및 이를 적용한 여과집진기에 관한 것으로 환형 노즐의 내부 측면에 한 개의 원주형 분사슬릿이 형성되어 있고, 이러한 환형 분사노즐의 외부 측면에 탈진공기 분사관이 장착되어 분사관 상부면과 환형 노즐 예비 챔버의 하부면이 관통되어 탈진공기가 이송되는 구조를 갖추고 있다. 상기 미국특허 4356010의 환형 분사노즐은 원주형 분사슬릿에서 탈진공기를 고속으로 분사하였을 경우, 코안다 효과에 의해 분사공기량의 수십 배에 달하는 주변공기를 유인하여 고유량의 탈진기류를 형성하는 특징이 있다.

국내특허 10-0584101은 상기 미국특허 4356010을 개량한 분사노즐에 관한 것으로, 상기 미국특허 4356010과 동일한 탈진공기 분사 원리가 적용되었으며 공기분사 특성도 유사하다. 단지 탈진공기 분사관이 환형 노즐의 측면이 아닌 상부면에서 노즐과 결속되어 있다는 점과 탈진공기의 분사가 보다 용이하게 이루어질 수 있는 내부 구조를 채택했다는 점에서 차이가 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하고자 발명된 것으로, 공급관으로 공급되는 압축의 탈진공기가 공급관에 설치되어 있는 분사슬릿을 통하여 분사되어 집진필터에 공급되어 집진필터에 부착된 분진을 탈리하되, 분사장치를 통하여 집진필터로 분사되는 탈진공기에 의하여 분사되는 탈진공기량의 수십 배에 달하는 주변의 공기가 코안다 효과에 의해 집진필터 내부로 유도 흡인되도록 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치를 제공하는 데 목적이 있다.

즉, 본 발명은 원통형 공급관 상부면의 양측에 공급관의 길이방향으로 분사슬릿이 형성되어 있어, 분사슬릿을 통해 압축공기가 고속으로 분사되면 코안다 효과에 의해 분사된 공기는 원통형 공급관 외주면(표면)을 따라 흐르고 이때 분사된 공기량의 수십 배에 달하는 주변의 공기가 집진필터 내부로 유도 흡인되도록 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 압축공기를 분사하는 분사슬릿의 구조를 간단히 할 수 있는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자 본 발명은, 압축상태의 탈진공기를 다수개의 집진필터에 각각 분사할 수 있도록 탈진공기가 공급되는 공급관에 탈진공기를 분사하는 분사장치가 설치되고, 상기 분사장치에서 분사되는 탈진공기는 외기의 흐름에 충격역기류를 형성시키는 방향으로 공급하여 집진필터에 부착된 분진을 탈리시킬 수 있도록 이루어진 충격역기류방식을 이용한 여과집진기의 탈진장치에 있어서, 상기 공 급관에 설치되어 집진필터에 탈진공기를 분사하는 분사장치는 공급관의 상부에 설치되어 분사되는 탈진공기가 공급관의 외주면을 따라 흐르면서 하측에 있는 집진필터에 분사될 수 있도록 이루어지는 것으로 공급관의 상부에 탈진공기가 공급되는 상부 홀을 형성하고, 상기 상부 홀로 공급되는 탈진공기를 집진필터에 분사할 수 있도록 분사슬릿이 형성되도록 공급관에는 단면상 호 형태의 덮개를 설치한다. 이렇게 공급관에 호 형태의 덮개가 설치되면, 공급관의 양측에는 공급관의 길이방향으로 분사슬릿이 형성된다.

상기 공급관은 집진필터의 배열에 따라 다수개가 설치되며, 저장용기로부터 공급되는 탈진공기를 제어할 수 있도록 공급관의 선단에는 제어밸브가 설치된다.

상기 공급관에는 탈진공기를 집진필터에 수직분사할 수 있도록 하부 홀이 형성되고, 상기 하부 홀에는 분사노즐이 더 설치될 수도 있다.

상기 탈진공기를 분사하는 분사슬릿의 간극은 0.05~1mm가 가장 적당하고, 상기 분사슬릿은 공급관의 길이 방향으로 길게 형성된다.

상기 상부 홀은 분사장치가 집진필터의 연직 상부에 위치할 수 있도록 집진필터의 연직 상부에 위치하고, 공급관의 길이방향으로 길게 형성된다.

상기 상부 홀을 덮는 덮개는 공급관과 형성되는 분사슬릿을 제외한 부분은 공급관에 접촉하여 밀폐되도록 한다.

상기 덮개의 내경(d)은 분사슬릿이 형성될 수 있도록 하기식과 같이 형성된다.

0.8D ＜ d ＜1.2D

상기 D는 공급관의 외경이다.

가장 바람직하게는 덮개의 내경(d)는 1.1D가 좋다.

상기와 같이 탈진공기를 집진필터에 분사하여 탈진하는 분사장치는 코안다 현상이 일어나도록 분사되는 탈진공기가 공급관의 외주면을 따라 흐를 수 있도록 형성됨으로써 상기 분사되는 고속의 탈진공기에 의하여 코안다 현상이 발생하여 주변공기를 집진필터 내로 유입되도록 하여 분사되는 탈진공기보다 많은 유량의 공기가 집진필터에 유입되도록 하여 집진필터에 부착된 분진을 탈리 효과를 높일 수 있는 특징이 있다.

이와 같이 코안다 현상에 의하여 분사되는 탈진공기에 비하여 집진필터에 유입되는 공기의 유량이 많이 유입됨으로써 분사장치에서 분사되는 탈진공기의 유량을 적게 함으로써 에너지 손실을 줄일 수 있는 특징이 있다.
또한, 공급관의 상부에 홀을 형성하고 상기 홀에 덮개를 설치하여 분사슬릿이 형성됨으로써 구성이 간단하여 제작비용 및 유지보수에 대한 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치는, 상부에 넓은 면적의 탈진공기를 배출하는 상부 홀이 관통되어 있고, 상기 상부 홀에 공급관의 길이방향으로 분사슬릿이 형성되도록 상기 상부 홀 덮개가 분사슬릿을 구성하는 부분을 제외한 모든 끝단이 접합되어 있고, 하부에 탈진기류의 직진성 확보를 위한 별도의 원형 단면 분사노즐이 구비되고, 일단이 상기 탈진공기 제어 밸브에 연결되고, 다른 일단은 막힌 상태로 여과집진기 외벽을 관통한 후, 집진필터 연직 상부에 위치하도록 형성된 원통형의 공급관과; 압축의 탈진공기를 공급받아 저장하는 저장용기와; 일단이 상기 탈진공기 저장용기에 연결되고 다른 일단은 탈진공기 공급관에 연결된 탈진공기 제어 밸브로 구성된다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치가 적용된 여과집진기의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치가 적용된 여과집진기의 평면도이다.

도 2와 도 3과 같이 분진이 포함된 처리 가스는 유입구(4)를 통해 집진기 내부로 유입된 후, 상부만 개방된 원통형의 집진필터(2)를 필터 외부 표면에서 내부방향으로 통과하게 된다. 이때 분진은 집진필터(2) 외부 표면에서 제거되어 쌓이게 되고, 상기 집진필터(2)를 통과한 처리 가스는 출구(5)를 통해 외부로 빠져나가게 된다. 상기 집진필터(2) 표면에 분진이 쌓이면 집진필터(2) 전후의 압력손실이 증가하기 때문에 주기적으로 집진필터 표면에 부착된 분진을 탈리시켜야 되며 이를 탈진이라 한다.

충격기류 분사장치 압축의 탈진공기를 공급받아 저장하는 저장용기(10)와 탈진공기를 제어하는 제어 밸브(11)들과, 상기 저장용기(10)에 저장되어 있는 탈진공기가 제어밸브(11)로 제어되어 공급되는 공급관(12)들과, 그리고 각각 공급관(12)의 길이 방향으로 장착된 탈진공기를 분사하는 분사노즐(13)과 덮개(14)로 형성되는 분사슬릿(15)으로 구성된다.

충격기류 분사장치를 이용한 탈진은 탈진공기 저장용기(10)의 압축의 탈진공기를 매우 짧은 시간 동안 탈진공기 제어 밸브(11) 중 어느 하나 또는 2개를 개폐하여 공급관(12)으로 공급하여 분사노즐(13)과 분사슬릿(15)에서 압축의 탈진공기를 집진필터(2) 내부로 순간적으로 분사함으로써 집진필터(2) 표면의 분진을 탈리시키는 것이다.

도 2와 도 3과 같이 상기 집진필터(2)는 일정한 배열로 정렬되어 고정판(3)에 설치되며, 각 열마다 한 개의 탈진공기 공급관(12)이 집진 필터 연직 상부에 위치하게 된다.

각 공급관(12)에는 각 열에 해당되는 집진 필터(2) 개수만큼 분사노즐(13)과 분사슬릿(15)을 형성하는 덮개(14) 각각 설치되며, 공급관(12)의 개수는 집진필터(2) 열의 개수와 같고, 각 공급관(12)은 탈진공기를 저장하는 저장용기(10)에 탈 진공기 제어 밸브(11)를 통해 연결된다.

다수개의 열로 집진필터(2)가 설치된 충격기류 탈진방식의 여과집진기에서 일반적인 탈진 과정은 제어밸브(11)를 조작하여 각 열별로 일정한 시간 간격을 유지하며 순차적으로 이루어지며, 조건에 따라서는 2개 이상의 열에서 동시에 탈진이 이루어지기도 한다. 즉, 다수개의 제어밸브(11)에 의하여 저장용기(10)에 저장되어 있는 탈진공기를 다수개의 공급관(12)에 선택적으로 공급함으로써 이루어진다.

도 4는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 사시도이고, 도 5는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 분리사시도이고, 도 6은 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 정단면도이고, 도 7은 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 측단면도이다.

도 4 내지 도 7에서와 같이 공급관(12)은 원통형의 관으로 이루어지고, 집진필터(2)의 연직 상단에 위치하며, 상기 공급관(12) 상부에 공급관(12)의 길이방향으로 길게 형성된 탈진공기를 배출하는 상부 홀(12-2)이 관통되게 형성되고, 상기 상부 홀(12-2)이 형성된 양측에는 공급관(12)의 길이방향으로 분사슬릿(15)이 형성되도록 덮개(14)가 설치된다.

상기 상부 홀(12-2)과 상기 상부 홀(12-2)에 설치되는 덮개(14)는 그 평면상 직사각형태로 이루어지며, 공급관(12)의 길이방향으로 길게 형성된다. 이는 덮개(14)에 의하여 공급관(12)의 양측으로 형성되는 분사슬릿(15)이 직선형태로 길게 형성된다. 또한 상부 홀(12-2)이 덮개(14)와 같이 길게 형성됨으로써 길이가 긴 분사슬릿(15)에 균일하게 탈진공기가 분사될 수 있도록 한다.

상기 덮개(14)는 원통형 공급관(12) 상부의 양측면에 공급관의 길이방향으로 분사슬릿(15)이 형성되도록 한다. 상기 분사슬릿(15)이 형성되는 부분을 제외한 모든 끝단은 공급관(12)의 외주면과 덮개(14)가 접합하여 밀폐되도록 한다. 보통 덮개(14)의 양끝단부분이 공급관(12)의 외주면과 접합하되 이 부분을 용접하여 공급관(12)에 덮개(14)를 고정시킨다.

상기 덮개(14)는 그 단면이 호 형태로 이루어지며, 덮개(14)의 내경(d)과 공급관(12)의 외경(D)과의 관계는 0.8 외경(D) ＜ 내경(d) ＜ 1.2 외경(D)로 이루어진다. 상기 덮개(14)의 내경(d)의 크기 한정은 덮개(14)와 공급관(12) 사이에 분사슬릿(15)이 형성되도록 하기 위함이고, 도 7과 같이 상기 분사슬릿(15)으로 분사되는 탈진공기는 공급관(12)의 외주면을 따라 흐르게 된다. 만약 덮개(14)의 내경(d)이 공급관(12)의 외경(D)의 크기보다 0.8D 보다 작거나 1.2D보다 클 경우에는 분사슬릿(15)으로 분사되는 탈진공기는 많은 양이 공급관(12)의 외주면을 따라 흐르지 않고 외측으로 분산되게 된다. 상기 덮개(14)와 공급관(12) 사이에 형성된 분사슬릿(15)의 간극은 0.05~1mm가 적당하다.

상기 공급관(12)의 하부에는 집진필터(2) 정중앙 연직 상단 지점에 탈진공기를 배출하는 하부 홀(12-1)을 형성하고, 상기 하부 홀(12-1)에는 원형 단면의 분사노즐(13)이 형성된다.

도 8과 도 9는 공급관(12)에 설치된 분사노즐(13)과 분사슬릿(15)에서 분사되는 탈진공기에 의하여 형성되는 기류의 모습을 보여주고 있다.

상기 공급관(12) 상부에 설치되어 있는 분사슬릿(15)은 공급관 상부 양측에 공급관(12)의 길이방향으로 형성되어 있으며, 상기 공급관(12) 상부에 형성된 상부 홀(12-2)을 통해 분사슬릿(15)에서 분사되는 분사기류는 수백 m/s 이상의 고속 기류이기 때문에 코안다 효과에 의해 상기 공급관(12)의 외주면을 따라 흐르게 되고 이때 주변의 공기가 유인되어 유도기류을 형성하게 된다.

또한, 상기 공급관(12)의 하부에 형성된 분사노즐(13)을 통해 분사된 분사기류는 직진성이 강한 기류로서 상기 분사슬릿(15)의 분사기류와 이로 인한 유도기류를 포함하여 전체 탈진기류의 직진성을 향상시켜주는 역할을 한다.

도 1은 종래의 실시예를 나타낸 충격기류방식의 분사장치가 설치된 여과집진기의 정면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치가 적용된 여과집진기의 정면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치가 적용된 여과집진기의 평면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 사시도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 분리사시도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 정단면도

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 노즐부분에 대한 측단면도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 분사시의 기류의 모습을 보인 정면도.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치의 분사시의 기류의 모습을 보인 측면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10 : 저장용기 11 : 제어밸브

12 : 공급관 12-1, 12-2 : 홀

13 : 분사노즐 14 : 덮개

15 : 분사슬릿

Claims (9)

1. 압축상태의 탈진공기를 다수개의 집진필터에 각각 분사할 수 있도록 저장용기에 연설된 공급관으로 공급되는 탈진공기를 각각의 집진필터에 분사하여 집진필터에 부착된 분진을 탈리시킬 수 있도록 이루어진 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치에 있어서,

   상기 분사장치는 공급관(12)의 상부에 형성되어 분사되는 탈진공기가 공급관(12)의 외주면을 따라 흐르면서 하측에 있는 집진필터(2)에 분사되도록,

   상기 공급관(12)의 상부에 탈진공기가 공급되는 상부 홀(12-2)을 형성하고, 상기 상부 홀(12-2)로 공급되는 탈진공기를 집진필터(2)에 분사하도록 평면상 직각형태이고 단면상 호 형태의 덮개(14)를 공급관(12)의 길이방향으로 길게 설치하여 공급관(12)의 양측으로 길이방향의 직선형 분사슬릿(15)을 형성하며,

   상기 분사슬릿(15)의 간극은 0.05~1mm 이며,

   상기 덮개(14)의 내경(d)은, 상기 공급관(12)의 외경이 D일 때, 0.8D ＜ d ＜ 1.2D으로 형성됨을 특징으로 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 저장용기(10)에 공급관(12)은 집진필터(2)의 배열선에 따라 다수개가 설치되되, 상기 저장용기(10)로부터 공급되는 탈진공기를 제어할 수 있도록 각각의 공급관(12)의 선단에는 제어밸브(11)를 설치됨을 특징으로 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 공급관(12)에는 탈진공기를 집진필터(2)에 수직 분사할 수 있도록 하부에 분사노즐(13)이 더 설치됨을 특징으로 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 상부 홀(12-2)은 집진필터(2)의 연직 상부에 위치하고, 공급관(12)의 길이방향으로 길게 형성됨을 특징으로 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 분사슬릿(15)은 공급관(12)의 길이방향으로 길게 형성됨을 특징으로 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 덮개(14)는 분사슬릿(15)을 제외한 부분은 공급관(12)에 접합하여 밀폐됨을 특징으로 하는 충격기류방식 여과집진기의 탈진공기 분사장치.
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