KR101245346B1

KR101245346B1 - 집진시스템

Info

Publication number: KR101245346B1
Application number: KR1020110037835A
Authority: KR
Inventors: 김의웅; 김동철; 김훈; 이세은; 이효재
Original assignee: 한국식품연구원
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2013-03-19
Also published as: KR20120119702A

Abstract

본 발명은 (a) 1개 이상의 공정별 오염공기 유입구(4); (b) 상기 유입구로부터 유입된 오염공기를 수집하여 공정별 오염공기를 일괄하여 하기 백필터(2)를 통하여 여과할 수 있는 오염공기 수집소(3); (c) 상기 오염공기 수집소에 설치되어 오염공기를 정화할 수 있는 다수의 백필터(bag filter)(2); (d) 상기 백필터(2)에 진동을 가하여 분진을 탈거하는 필터소제수단; (e) 상기 백필터(2) 하부에 마련되어 상기 탈거된 분진이 낙하되어 수거되는 포집실(1); (f) 상기 포집실 하부에 설치되는 분진배출수단; 및 (g) 백필터가 수분에 젖어 집진효율이 저하하고 송풍저항이 증가하는 것을 방지하기 위하여 백필터를 건조하는데 사용되는 백필터건조수단)으로 구성된 집진시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 집진시스템은 기존의 백필터에 비해 송풍저항은 낮으나, 길이가 길어 표면적이 증가한 다수의 백필터를 배치하고, 분진제거 장치도 펄스방식이 아닌 기계식 장치를 채택하여 에너지 소비와 제작단가를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 백필터 건조장치를 부착하여 백필터의 수명을 연장하여 내구성을 크게 향상시키는 장점이 있다.

Description

집진시스템{Dust Collecting System}

본 기술은 집진시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 미곡종합처리장 및 건조저장시설과 같은 곡물을 처리가공하는 시설에서 발생되는 대용량 저농도의 분진을 저가로 집진하는 집진시스템에 관한 것이다.

제철소, 목재공장, 소각시설 및 미곡종합처리장 등의 각종 플랜트, 지하철 등에서 공기 중 포함되어 있는 분진 등을 제거하여 공기를 정화하기 위한 수단으로서 산업용 집진시스템이 사용된다. 집진시스템의 기본적 구조는 오염공기 유입부와, 정화부 및 정화공기 배출부로 구성된다. 정화부는 오염된 공기 중에 포함되어 있는 미세 분진을 물리적, 화학적 또는 전기적 방법에 의해 제거 내지 수거하는 기능을 위한 것이다. 집진시스템에 있어서, 정화부는 집진장치의 핵심 구성요소이며, 집진시스템이 사용되는 장소 및 목적에 따라 후술할 싸이클론, 백필터, 터보클리너 및 스크루버 등의 정화부 작동 방식이 결정되어야 하며, 최적의 정화부 결정은 집진효율 및 에너지 절감을 통한 비용절감을 위해 매우 중요한 부분이라 할 수 있다.

일반적으로 미곡종합처리장(RPC, Rice Processing Complex) 및 건조저장시설(DSC, Drying and Storage Center)에서 집진시스템은 기류를 이용하여 부산물이나 이물질을 선별하는 조선기, 풍력선별기, 건조기, 정미시스템, 종합정선기, 왕겨풍구, 석발기 등 주요 단위기계의 성능에 영향을 미치는 것은 물론, 투입구, 각 단위기계, 현미 및 백미탱크, 이송시설, 보조탱크 등 미곡종합처리장 및 건조저장시설의 거의 모든 시설에 설치되어 건조, 표면균열 및 수침동할율 발생 등 쌀의 품질에 직접적으로 영향을 미치는 대단히 중요한 부분이다.

이에 따라 건조저장능력 800-1,000 톤인 건조저장시설에는 원료투입구, 풍력선별기, 조선기, 이송시설, 순환식건조기 등에 평균적으로 약 780 ㎥/min 정도의 집진을 실시하고 있으나, 특히 집진량이 많은 평타입사일로, 사각빈은 집진은 아예 실시하지도 못하고 있는 실정이다. 또한, 백미가공능력이 10톤/시간인 미곡종합처리장의 가공시설에서는 원료투입구, 종합정선기, 왕겨풍구, 현미석발기, 현미부, 정미기, 백미부 및 포장부 등에는 평균적으로 약 3,520 ㎥/min 정도의 막대한 집진이 필요하다.

집진시스템은 미곡종합처리장 전체동력의 약 28.7%인 232.3 kW정도가 소요되어 정미시스템 등 주요 단위기계 소요에너지를 제외하면 미곡종합처리장에서 가장 많은 동력이 소요되는 부분이며, 공사가격도 전체 공사비의 약 10.8%정도에 달하는 부분이다. 또한 매년 집진시스템의 유지보수를 위해 막대한 비용이 지불되고 있다.

현재 국내 미곡종합처리장 및 건조저장시설에 사용되고 있는 집진시스템은 원심식집진시설인 사이클론과 터보클리너, 여과 집진시설인 백필터, 그리고 기타 간이식 집진시설 등을 들 수 있다. 이 외에도 일반적인 세정식집진시설인 스크루버(Scrubber)가 있으나 국내에서는 오염가스의 제거를 위해 주로 사용되고 있을 뿐 폐수처리 등의 문제로 미곡종합처리장에는 활용되고 있지 않고 있다.

미곡종합처리장 및 건조저장시설에서 일반적으로 사용되는 사이클론이나 백필터 출구의 분진농도기준은 100 mg/㎥이하이며, 미곡종합처리장 및 건조저장시설경계부근에서 측정할 때 비산먼지농도기준은 0.5 mg/㎥이하이다(대기환경보전법 및 산업안전보건법). 그러나 미곡종합처리장 및 건조저장시설에는 다수의 사이클론 및 백필터 등이 설치되고 있고, 설치위치도 미곡종합처리장 및 건조저장시설 부지 경계부분이 대부분이다. 따라서 사이클론이나 백필터 출구에서 분진농도가 기준치를 만족하여도 미곡종합처리장 및 건조저장시설 경계부근에서 측정한 비산먼지농도는 기준치에 미달할 가능성이 매우 크다.

미곡종합처리장내에 설치된 건조저장시설의 분진농도를 측정한 결과 A시설에서의 분진농도는 1.22-22.89 mg/m³수준이었으며, 평균적으로는 약 6.97 mg/m³수준이었다. 또한, B시설에서의 분진농도는 1.44-20.22 mg/m³으로 평균 8.41 mg/m³ 수준으로 작업자의 노출기준인 4.0 mg/m³이하(노동부고시 제 2011-13, 화학물질 및 물리적인자의 노출기준, 곡물분진 기준)보다 높아 집진이 효율적으로 이루어지지 않고 있었으며, 집진시설의 보완이 필요하였다. 또한 미곡종합처리장 경계부근에서의 분진농도도 A시설이 9.11 mg/m³, B시설이 14.00 mg/m³으로 대기환경보전법상의 비산먼지기준인 0.50 mg/m³에 비해 크게 높은 실정이다. 따라서 미곡종합처리장 및 건조저장시설의 반입, 건조, 저장 및 가공시설에서의 분진장치의 개선이 절대적으로 필요하다.

미곡종합처리장과 건조저장시설 인근 주민의 분진으로 인한 민원제기가 끊임없이 제기됨에 따라 최근에는 미곡종합처리장 및 건조저장시설에서 고가의 백필터(Bag filter)를 설치하는 등 집진시스템에 대한 투자를 증가하고 있으나, 체계적인 설계와 효과적인 설치가 어려워 집진불량으로 인한 민원발생, 작업환경의 저위 및 단위기계의 성능저하는 여전히 문제가 되고 있으며, 과도한 에너지 소비 및 막대한 설치비용의 증가를 초래하고 있다. 또한 함수율 24% 수준인 물벼와 같은 높은 함수율의 곡물을 처리하는 공정에 부착된 집진시스템은 높은 수분으로 인해 백필터의 내구성이 현저하게 저하하여 거의 매년 백필터를 교체하는데 필요한 유지보수비용의 지불이라는 새로운 문제까지 제기되는 등 미곡종합처리장 및 건조저장시설에서 집진장치는 시급히 개선되어야 한다.

원심식집진시설인 사이클론은 미곡종합처리장 보급의 시작과 함께 미곡종합처리장과 건조저장시설의 주력 집진시설로에 보급되었지만 대기오염물질 제거효율기준이 60%수준에 불과한 것에서도 알 수 있듯이 낮은 집진효율로 분진에 의한 민원제기를 많이 야기 시키면서 점차 사용이 제한되는 반면, 구조적으로 사이클론보다 낮은 집진효율을 가질 수밖에 없는 터보클리너는 연속식건조기와 순환식건조기에 장착되어 분진제거효율 등에 대한 별도의 검증 없이 보급되고 있는 실정이다.

여과집진방식인 백필터는 투입구, 조선기, 풍력선별기, 종합정선기, 왕겨풍구, 현미석발기, 현미부 등 주로 벼에서부터 발생되는 먼지를 집진하는 곳에 사용되고 있으며, 여과포에 부착된 분진제거용 펄스(pulse)방식에 따라 저압탈진방식(0.4-0.5 kgf/㎠)과, 고압탈진방식(Header, 5-6 kgf/㎠)으로 구분되고 있다. 저압탈진방식은 낮은 압력으로 인해 별도로 소규모의 고압 송풍기(ring blower)를 설치하여야하고, 고압탈진방식은 높은 압력으로 인해 약 7 kgf/㎠ 정도의 압력발생이 가능한 공기압축기(Air compressor)를 설치하여야 하며, 펄스의 영향거리가 짧아 탈진을 위해서는 백필터의 길이를 2～3m이상으로 설치할 수 없는 단점이 있다. 이물질을 다량으로 포함하고 있는 조선기, 왕겨풍구, 정미기의 집진에는 사이클론으로 먼저 큰 이물질을 제거하고 백필터로 미세분진을 제거하는 방법이 사용되고 있다. 또한, 백필터방식은 지나치게 고가(평균 약 15만원/㎥/min, 80,000-400,000원/㎥/min, 송풍기, 로터리밸브, 고압송풍기나 공기압축기 제외)이나 백(bag)의 가격은 6,000-9,000원/㎡(카트리지타입은 40,000-50,000원/㎡)에 불과하여 백필터식 집진시스템 가격에서 백(bag)의 가격은 1%에 이내에 불과하고, 높은 송풍저항(250-300 mmAq)으로 인한 과도한 에너지 손실로 인해 개선이 필요하다.

요약하면, 미곡종합처리장 및 건조저장시설에서 사용할 개선된 집진시스템의 경우 집진 효율을 높이면서 설치비용과 에너지를 절약하기 위해서 다음과 같은 점을 보완할 필요가 있다: (a) 집진 효율이 떨어지는 싸이클론, 터보클리너 또는 스크루버 방식의 집진시스템보다는 백필터 방식을 선택하는 것이 타당함. 다만 조선기, 왕겨풍구, 정미기와 같이 다량의 이물질을 포함하는 경우의 집진은 싸이클론과 백필터를 조합하는 것이 타당하며, 펄스에 의해 도정특성에 영향을 받는 정미기는 펄스가 없는 백필터 방식을 선택하는 것이 타당함; (b) 백필터 방식의 경우에도 높은 송풍저항을 낮춰 에너지 소비량을 줄일 수 있으면서, 높은 집진효율을 나타낼 수 있는 설계방식을 채택할 필요가 있음; (c) 백필터 분진제거 장치도 기존의 방식보다 에너지 소비를 낮출 수 있고, 경제적으로 제작할 수 있는 방식을 채택할 필요가 있음; 및 (d) 고수분의 벼 및 장마철 습기 등에 의해 백필터에서 내용연수가 짧아지는 것을 방지할 수 있는 방식을 채택할 필요가 있음.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명은 상기 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 미곡종합처리장 및 건조저장시설에서 사용하는 백필터 집진 시스템은 지나치게 고가의 장비이며, 사용상의 에너지 소비량이 높아 미곡종합처리장 및 건조저장시설에 설치 및 관리가 어렵고, 고수분 벼나 여름철 습기로 인해 백필터의 내용연수가 짧아져 유지보수에 막대한 비용이 소요되는 구조적인 문제를 개선함으로써 저비용 고효율의 집진 시스템을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 그동안 분진농도가 높으면서도 지나치게 많은 집진량으로 인해 집진을 실시하지 못했던 평타입사일로나 사각빈 등 다수개의 분진발생장치에서 발생되는 분진을 저비용 고효율로 집진하는 집진시스템을 제공함에 목적이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 백필터 방식의 미곡종합처리장 및 건조저장시설용 집진시스템을 제공하는데 있다.

본 발명자들은 연구를 통해 기존의 미곡종합처리장 및 건조저장시설에서 사용하는 백필터 집진 시스템은 우선적으로 고가의 장비이며, 사용상의 에너지 소비량이 높아 미곡종합처리장 및 건조저장시설에 설치 및 관리의 어려움이 많은 점을 확인하고 이러한 구조적인 문제를 개선함으로써 저비용 고효율의 집진 시스템 개발을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과 기존 시스템의 작동 원리상 탈진 에어의 소모량 및 압력은 부직포 여과포의 폭과 높이 등 크기에 비례하므로, 여과포의 표면적을 늘리는 방법은 여과포 개수를 늘리는 방법으로 한정되어 왔으나 이는 제작 비용을 증가시킴으로 탈진 방법을 개선하고, 현 미곡종합처리장 및 건조저장시설의 시설물의 층고가 약 12m 이상으로 대단히 높은 점을 활용하여 백필터의 길이 및 폭을 크게하여 표면적을 넓힐 경우 에너지 소비 효율이 우수해지는 것은 물론 집진시스템 구축비용이 현저하게 감소한다는 것을 발견하였으며, 제전발수처리된 백필터를 사용하여도 발수효과가 유지되는 기간이 한정되어 고수분의 벼에서 발생하는 오염 공기를 집진하거나 장마철 외기의 상대습도가 높은 경우에는 백필터가 수분에 젖어 고압의 펄스를 가해도 분진이 백필터에서 탈진되지 않고, 이로인해 송풍저항이 증가할 뿐 아니라 집진효율이 낮아져 단기간 사용후에 백필터를 교체해야 되므로 백필터를 케이스에 넣지않고 외기에 노출시키고, 집진시스템이 작동하지 않는 시간에 가열된 공기를 주입하여 백을 건조할 경우 이러한 문제점을 해결하여 백의 수명을 기존의 방식보다 획기적으로 증가시킬 수 있다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 백필터 방식의 집진시스템을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 집진시스템을 제공한다: (a) 1개 이상의 공정별 오염공기를 수집하는 주요 유입구(4); (b) 상기 유입구로부터 유입된 오염공기를 수집하여 공정별 오염공기를 일괄하여 하기 백필터(2)를 통하여 여과할 수 있는 오염공기 수집소(3); (c) 상기 오염공기 수집소에 설치되어 오염공기를 정화할 수 있는 다수의 백필터(bag filter)(2); (d) 상기 백필터(2)에 물리적 힘을 가하여 분진을 탈거하는 필터소제수단; (e) 상기 백필터(2) 하부에 마련되어 상기 탈거된 분진이 낙하되어 수거되는 포집실(1); 및 (f) 상기 포집실 하부에 설치되는 분진배출수단; 및 (g) 백필터가 수분에 젖어 집진효율이 저하하고 송풍저항이 증가하는 것을 방지하기 위하여 백필터를 건조하는데 사용되는 백필터건조수단.

본 명세서에서의 용어‘집진시스템’은 공기중에 떠다니는 분진을 분리, 수집하는 장치 또는 바닥이나 물건에 묻어 있는 먼지를 빨아들이는 장치를 말한다.

본 명세서에서의 용어‘백필터(bag filter)’는 가스에 혼합된 미세한 먼지가루를 포대 등을 투과시켜 포집하는 장치를 말한다.

본 명세서에서의 용어‘미곡종합처리장(RPC, Rice Processing Complex)’은 농가에서 수매한 벼(paddy)를 건조, 저장, 정미, 포장하여 판매까지 하는 말 그대로 쌀을 종합 처리하는 곳을 말한다.

본 명세서에서의 용어‘곡물건조저장시설(DSC, Drying and Storage Center)’은 곡물의 건조와 저장을 겸하는 시설을 말한다.

본 명세서에서의 용어‘역지변(check value)’은 유체가 한 방향으로만 흐르고 반대로 흐르고자 하면 밸브가 즉시 폐쇄되어 역류를 방지하도록 작동하는 밸브를 총칭하는 말로써, 리프트(lift) 체크밸브는 밸브가 수직으로 개폐 작동하여 밑으로부터 위로 유체가 흘렀을 때 밸브가 부상하여 열린 상태로 되는 것을 말하고, 스윙(swing) 체크밸브는 상부의 핀을 지점으로 하여 밸브가 개폐되는 것을 말하며, 밸브가 구상인 볼(ball) 체크밸브는 리프트형의 일종으로 유압 등에 쓰이는 것을 말한다.

본 명세서에서의 용어‘진동모터(vibration motor)’는 전자기적 힘의 발생 원리를 이용하여 전기적에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품을 말한다. 진동모터는 무선호출기시대부터 일반화되기 시작했으며, 기계 케이스에 진동모터를 장착하여 진동을 느끼게 하는 방식이 대부분이다. 진동모터는 크게 원통형 타입(cylinder type)과 편평형 타입(flat type)으로 구분되며, 상기 원통형 타입은 다시 coreless type과 core type으로 구분된다.

본 명세서에서의 용어‘탈진바’는 상기 진동모터에 의해 발생한 진동을 상기 백필터에 고르게 분산하여 분진 소제를 용이하게 하는 부품을 말한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 오염공기 수집소(3)에는 최소 1개 이상의 공정에서 발생되는 오염공기를 수집하여 포집하는 유입구(4)를 설치한다. 최소 1개 이상의 오염공기 유입구(4)를 설치하는 이유는, 각각의 공정별 발생하는 분진 또는 먼지를 일괄하여 하나의 집진시스템에서 여과할 수 있기 때문이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 사익 오염공기 유입구에는 인입하는 오염된 공기의 역류를 방지하기 위해서 역지변(check value)을 설치한다. 상기 역지변은 리프트(lift) 체크밸브, 스윙(swing) 체크밸브, 볼(ball) 체크밸브를 설치하는 것이 바람직하나, 작은 압력 차이에도 민감하게 반응하여 오염된 기체의 역류를 방지하기 위해서 리프트 체크밸브를 설치하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면 상기 백필터(2)의 길이는 송풍압력을 감소시키고, 분진탈진을 용이하게 하기 위해서 매우 중요하다. 상기 백필터의 길이는 바람직하게는 4,000mm 내지 15,000mm이고, 보다 바람직하게는 5,000mm 내지 10,000 mm이다. 상기 백필터(2)의 길이로 5,000mm 내지 10,000mm가 가장 바람직한 이유는 본 발명의 핵심 기술적 특징이 백필터 길이를 신장시키고, 설치되는 백필터의 폭과 개수를 증가하여 오염공기와 접촉하는 필터의 표면적을 크게 형성하여, 여과포 통과 공기속도를 현재 4～6m/min이상에서 약 2m/min 이하로 낮추어 송풍저항을 획기적으로 낮추어 집진효율과 에너지 소비효율을 높이고, 필터소재수단을 간소화하는데 있기 때문에, 수많은 실험을 통해 발견한 최적 필터 길이를 밝힐 필요가 있었고, 각고의 노력 끝에 발견한 최적의 수치 범위가 상기 범위였기 때문이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 백필터(2)는 송풍압력을 감소시키고, 분진탈거를 용이하게 하기 위해서 설치된 백필터의 개수는 바람직하게는 1 개 내지 1000개이나, 이에 제한되지 않고, 미곡처리시설 또는 미곡건조저장시설의 규모에 따라 당업자가 자유로이 증감이 가능할 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 백필터(2) 내부로 유입하는 분진의 사이즈는 8-1000 ㎛이고, 일반적으로는 8-120 ㎛이며, 가장 비중이 많은 크기는 8-100 ㎛이다. 여과포를 통과하지 못한 분진의 크기의 비중을 알기 위해 연구를 통해 조사한 집진위치별 분진의 크기(직경, particle size)는 하기 표 1 및 2와 같은 분포를 보이고 있고, 평균 최소 8.35㎛ 크기의 분진입자가 약 10%가량 분포하고 있다.

집진위치	함수율 (%)	Particle Size별 중량비율(%)
집진위치	함수율 (%)	2000 (㎛)	1000	850	500	300	180	150	106	75	45	45↓
순환식건조기	13.1	0.3	5.2	1.3	8.8	10.5	4.6	1.6	3.6	3.9	21.5	38.8
투입구	10.5	0.2	0.2	0.3	0.6	1.0	0.7	0.5	2.1	2.8	38.4	53.2
미강부	14.0	0.0	3.2	2.6	25.5	53.4	14.4	0.7	0.0	0.1	0.0	0.0

	투입구에서 채취한 미세분진		순환식건조기에서 채취한 미세분진
	평 균	표준편차	평 균	표준편차
Diameter at 10%	8.35	0.01	10.45	0.01
Diameter at 50%	20.94	0.08	30.995	0.06
Diameter at 90%	43.07	0.09	99.05	0.86
Mean diameter	23.86	0.06	42.985	0.21

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면 본 발명의 백필터(2)는 바람직하게는 모소가공, 발수가공, 발유가공, 내산/내알칼리가공, 제전가공, 난연가공, 아크릴/우레탄폼 코팅, 테프론 코팅 및 테프론 멤브레인 처리하고, 보다 바람직하게는 발수가공, 발유가공, 내산/내알칼리가공, 제전가공 및 난연가공 처리하며, 가장 바람직하게는 발수가공 및 제전가공 처리한다. 상기 가공 처리 방법의 구체적인 내용은 하기 표 3과 같다.

표 4는 공기의 온도와 상대습도에 따라 평형이 되는 벼의 평형함수율(equilibrium moisture content of paddy)을 나타낸 것이다. 발수처리된 백필터도 시간의 경과에 따라 발수효과가 감소하고, 특히 벼의 수확기에 반입되는 벼의 수분이 24%이상이므로 고수분 벼를 통과하는 오염 공기의 상대습도가 95%이상으로 대단히 높고, 장마철 외기의 상대습도가 대단히 높아 이들 상대습도가 높은 외기 공기에 의해 백필터가 젖게 되고 분진이 백필터 내부에 엉겨 붙어 백필터의 미세코어를 막게되고, 이로인해 송풍저항이 증가하고 집진효율이 저하할 뿐 아니라 백의 장시간 사용이 불가능하게 된다. 따라서 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 오염공기 유입소에 설치된 차압계(differential pressure meter)( )에서 측정한 차압을 콘트롤러에서 설정치와 비교한 후, 차입이 설정치보다 높을 경우에는 집진시스템 작동이 정지된 후, 오염공기 유입소에 역지변과 함께 설치된 건조용 송풍휀( )과 히터( )를 콘트롤러( )가 설정된 시간동안 작동하여 백필터를 건조하는 것이 바람직하다.

가공법	가공방법 및 특징	비고
가. 모소가공 or 광택가공	분진 탈착을 쉽게 하기 위하여 표면을 거칠게 혹은 매끄럽게 처리하는 일반적인 마감처리
나. 발수가공	수분이나 습기가 여재표면에 침투되기 어렵게 처리한 마감방법
다. 발유가공	유분이나 끈적거리는 특성을 가진 분진이 Bag을 공격하여도 견딜수 있게 실리콘이나, 불소수지 계통의 약재로 마감처리
라. 내산/내알칼리성가공	강산이나 강알칼리적 특성을 가진 분진이 Bag을 공격하여도 견딜수 있게 실리콘이나, 불소수지 계통의 약재로 마감처리
마. 제전가공	분진이 서로 마찰을 일으켜 화재나 폭발위험이 있어도 이를 제어하기 위하여 Carbon이나 Sus fiber로 표면을 가공처리
바. 난연가공	입인가스중에 불씨나 불꽃이 있어도 급격히 Bag에 불이 붙지 않고 지연되도록 특수 약재를 사용하여 표면가공
사. 아크릴/우레탄 폼코팅	미세 다공질 표면을 만들어 표면여과방식 지향
아. 테프론 코팅	내약품성, 내수성, 내열성이 뛰어난 Teflon 약재를 디핑, 스프레이, 함침 등의 방법들을 사용하여 마감처리
자. 테프론 멤브레인	내약품성, 내수성, 내열성이 뛰어난 미세다공질의 Teflon Film을 연신시켜 일반 여재위에 Laminating 시킨 고난도 표면처리가공
차. 기타	내박테리아 가공, 방염가공

온도 (℃)	상대습도별 벼의 평형함수율(%, w.b.)
온도 (℃)	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85	90
10	8.2	8.9	9.6	10.3	10.9	11.6	12.2	12.9	13.6	14.4	15.2	16.1	17.2	18.5	20.1
15	7.8	8.6	9.3	9.9	10.6	11.2	11.9	12.6	13.3	14.1	14.9	15.8	16.9	18.2	19.9
20	7.5	8.2	8.9	9.6	10.3	10.9	11.6	12.3	13.0	13.8	14.6	15.5	16.6	17.9	19.6
25	7.1	7.9	8.6	9.3	10.0	10.6	11.3	12.0	12.7	13.5	14.3	15.2	16.3	17.6	19.4
30	6.8	7.6	8.3	9.0	9.7	10.3	11.0	11.7	12.4	13.2	14.1	15.0	16.1	17.4	19.1
35	6.5	7.3	8.0	8.7	9.4	10.1	10.7	11.4	12.2	13.0	13.8	14.7	15.8	17.2	18.9
40	6.3	7.0	7.8	8.5	9.1	9.8	10.5	11.2	11.9	12.7	13.6	14.5	15.6	16.9	18.7

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 필터소제수단은 당업자가 이용가능한 상기 백필터(2)에 잔존한 분진 또는 먼지를 제거할 수 있는 모든 물리적 충격 수단을 포함하나, 에너지 소비효율 및 집진시스템 구축의 경제성을 고려할 때, 상기 백필터(2) 주변에 설치되어 진동을 발생시키는 진동모터(5) 및 상기 진동모터(5)에 설치되어 상기 발생한 진동을 다수의 백필터(2)에 균일하게 전달하기 위한 탈진바(6)를 이용하는 것이 가장 바람직하다. 상기 탈진바(6)는 다수의 탈진바 둘레에 설치되어 상기 진동모터(5)에서 발생한 진동을 모든 백필터에 균일하게 전달하는 역할을 수행한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 백필터가 수분에 젖어 집진효율이 저하하고 송풍저항이 증가하는 것을 방지하기 위하여 백필터를 건조하는데 사용되는 백필터 건조수단을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 집진 시스템을 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 건조수단은 상기 오염공기 수집소(3)의 측면 또는 상면에 결합하여 고온의 기체를 주입할 수 있는 연결관(12); 상기 연결관(12)의 말단에 결합하여 고온의 기체를 상기 오염공기 수집소(3)에 이동시킬 수 있는 송풍휀(15); 상기 송풍휀(15)에 결합하여 유입되는 기체의 온도를 승온시키는 역할을 하는 히터(16); 상기 오염공기 수집소(3) 또는 상기 연결관(12)에 결합하여 상기 오염공기 수집소(3)에 유입되는 공기의 압력이 높을 경우 이를 제어하는 역할을 수행하는 차압계(11); 및 상기 건조수단의 작동을 제어하는 콘트롤러(13)로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 다수의 백필터(2) 하부에는 상기 백필터에 의해 여과되고 잔존한 분진 또는 먼지를 수집할 수 있는 포집실(1)이 설치된다. 상기 포집실(1)은 상기 필터소제수단의 작동에 의해 낙하한 분진 또는 먼지를 보관하여 효율적으로 후술할 분진배출수단에 전달할 수 있는 구조가 바람직하나, 호퍼(깔대기 형태)의 포집실(1)을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 분진배출수단은 상기 포집실에 수집된 분진 또는 먼지를 자동으로 배출할 수 있는 장치라면 무엇이든 이용 가능하나, 미곡종합처리장 또는 곡물건조저장시설에서 발생하는 분진 또는 먼지 입자의 크기 또는 형태를 고려했을 때, 스크류 컨베이어(7)를 이용하여 로터리 밸브(8)를 통해서 배출하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 집진시스템은 상기 공정별 오염공기 유입구(4)를 통해 오염된 공기가 유입된 이후, 상기 오염공기 수집소(3)를 통해 상기 백필터(2) 내부로 인입하여, 상기 백필터(2) 외부로 유출되는 과정에서 오염된 공기가 정화되는 것을 특징으로 한다. 이 때 공정별 오염공기 유입구(4)에 유입되는 오염된 공기를 발생하는 공정과 송풍휀 사이에는 정압계, 외기공기를 일부 흡인할 수 있는 외기공기도입구, 흡인되는 외기공기량을 조절할 수 있는 댐퍼에 의해 각 공정에 필요한 정확한 집진량을 확보하는 것이 가장 바랍직하다.

본 발명에서 송풍휀을 집진시스템 이전에 설치하여 상기 오염된 공기의 상기 백필터 내부로 유입되어, 상기 백필터 외부로 유출되는 과정에서 오염된 공기가 정화되는 과정은 여러 공정에서 발생되는 오염공기를 본 발명인 집진시스템 1기에 설치가 가능한 것은 물론이며, 본 발명인 집진시스템의 제작 단가를 낮추기 위해 매우 중요하다.

기존의 탈진 방식은 백필터의 공기 흐름과 관계가 있으며, 이는 긴 주머니 모양의 필터의 바깥쪽에서 주머니 안쪽으로 오염공기를 송풍기로 흡입하여 분진은 바깥쪽에 남고 여과된 공기는 안쪽으로 통과하여 상부로 배출되는 구조이며, 이러한 경우 여과포의 형상이 쉽게 변형되므로, 철제 케이지(Cage) 구조물을 각 필터 안쪽에 설치하여 형상을 유지시키고 있으며, 상기 철제 케이지의 일반적인 구조는 도 6에서 보다 자세히 도시하였다.

이러한 구조에서 바깥쪽에 퇴적되는 분진을 탈진(소제)하기 위해서 저압방식(고압송풍기, 0.5 kgf/㎠) 및 고압방식(공기 압축기, 5 kgf/㎠)을 압축공기를 노즐을 통해 주기적(약 2분 간격)으로 전기적 제어시스템 장비를 사용하여 컨트롤 되며, 필터 내부로 분사하고 있다(도 8 참조).

탈진을 위해서 헤더(공기저장) 및 다이아프램 밸브(Diaphragm valve), 솔레노이드 밸브(solenoid valve) 등의 고가의 장비가 각 백필터 집진시스템에 장착되어 사용되고 있다(도 8 참조). 하기 표 5는 현재 미곡종합처리장에서 사용 중인 백필터 집진시스템의 대략적인 가격 비율을 나타낸다. 여기서 필터가 차지하는 가격비율은 약 1%에 불과한 반면, 상부의 헤더, 밸브 등이 차지하는 가격비율이 약 30%이상을 차지하고 있어, 본 발명의 구조를 채택할 경우 에너지 소비효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 집진시스템의 제작에 상당한 비용을 절약할 수 있음을 알 수 있다.

구 분		가격비율(%)	비 고
상 부	Header	18	탈진장치
상 부	밸브	15	탈진장치
소계		33
하 부	본체(백 설치부)	20
	호퍼(분진수집부)	19	구조물 가격은 현장여건에 따라 차이발생
	구조물(현장 설치)	19
	로터리밸브	8
	소 계	66
필 터		1
합 계		100

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 집진시스템은 분진 또는 먼지가 발생하는 장소라면 어디든지 사용 가능하나, 집진 송풍량이 많아 송풍저항을 줄이고 여과효율을 높이기 위해서는 백필터 길이를 길게 형성해야 하는 특성상 제조시설의 천장 높이가 확보되고, 분진 또는 먼지 입자의 크기가 비교적 크게 형성되는 미곡종합처리장(RPC, Rice Processing Complex) 또는 건조저장시설(DSC, Drying and Storage Center)에서 사용하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 본 발명은 (ⅰ) 1개 이상의 공정별 오염공기 유입구(4); (ⅱ) 상기 유입구로부터 유입된 오염공기를 수집하여 공정별 오염공기를 일괄하여 하기 백필터(2)를 통하여 여과할 수 있는 오염공기 수집소(3); (ⅲ) 상기 오염공기 수집소에 설치되어 오염공기를 정화할 수 있는 다수의 백필터(bag filter)(2); (ⅳ) 상기 백필터(2)에 물리적 힘을 가하여 분진을 탈거하는 필터소제수단; (ⅴ) 상기 백필터(2) 하부에 마련되어 상기 탈거된 분진이 낙하되어 수거되는 포집실(1); 및 (ⅵ) 상기 포집실 하부에 설치되는 분진배출수단으로 구성된 집진시스템을 제공한다.

(b) 본 발명의 집진시스템은 다수의 백필터(2)를 구비하고 있는데, 상기 백필터(2)는 기존의 백필터에 비해 필터의 폭과 길이가 길기 때문에 낮은 송풍압력에서도 오염된 공기의 여과가 가능하여, 에너지 소비 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

(c) 본 발명의 집진시스템은 필터의 표면적을 크게 하여 송풍저항이 획기적으로 줄고, 이에 사용되는 송풍기의 용량 및 사양을 저사양으로 줄일 수 있고, 기존의 고가의 공압식 탈진 장치를 기계적인 모터를 이용한 장치로 교체하므로 별도의 고압송풍기나 공기압축기, 헤더(공기저장), 다수의 다이아프램 밸브 및 솔레노이드 밸브가 불필요하며, 케이지(cage)가 불필요하여 제작비용 및 유지 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.

(d) 본 발명의 집진시스템은 제전발수 처리된 백필터를 사용하고, 차압계, 콘트롤러, 건조 송풍휀 및 히터로 구성된 백필터 건조수단을 부착하여 장마철이나 고수분 벼를 대상으로 집진한 다음 수분에 젖은 백필터를 건조시켜 송풍저항의 감소, 집진효율의 증가는 물론 백필터의 내구연도를 증가시켜 유지관리비용을 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

(e) 여러 공정을 묶어 집진하므로, 미곡종합처리장 내부에 설치가 불가할 경우 외부에 가건물을 설치하고, 외부로 유출되는 환기구를 설치하는 것으로 간단히 외부에 설치될 수 있으며, 미곡종합처리장의 구조 및 규모에 따라 그 수를 달리하여 설치할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명인 집진시스템의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명인 집진시스템의 측면도를 나타낸다. 실선의 화살표는 분진 또는 먼지를 함유한 오염된 공기의 흐름을 나타내고, 1점 쇄선의 화살표는 분진 또는 먼지가 제거된 공기의 흐름을 나타낸다. 유입구(4)를 통해 인입된 오염된 공기는 송풍기의 압력에 의해 오염공기 수집소(3)를 거쳐 백필터(2) 내부로 들어가 여과된다. 여과된 공기는 백필터 측면을 통해 집진시스템 밖으로 배출되고, 필터에 잔존한 분진 또는 먼지는 필터소제수단이 발생한 진동에 의해 포집실(1)에 낙하하여 축적되고, 상기 축적된 분진 또는 먼지는 상기 포집실 하부에 설치되는 분진배출수단을 통해 상기 집진시스템 밖으로 배출된다. 2점 쇄선은 백필터 건조공기의 흐름을 나타낸다. 오염공기 수집소에 설치된 차압계(11)에서 측정한 차압이 설정치보다 높을 경우에는 집진시스템 작동이 정지된 후, 오염공기 유입소에 역지변과 함께 설치된 건조용 필터(14), 송풍휀(15)과 히터(16)가 콘트롤러(13)에 의해 설정된 시간동안 작동하여 백필터를 건조한다.
도 3은 오염공기 유입구(4)의 작동 원리를 나타낸다. 상기 오염공기 유입구(4)는 상기 오염공기 수집소 내부 방향으로만 개방되는 다수개의 개폐수단으로 구성된 역지변(check value)을 구비하고 있어, 오염된 공기가 멈춰진 다른 공정으로 역류(逆流)하는 것을 방지한다.
도 4는 본 발명인 집진시스템의 평면도를 나타낸다. 실선으로 표시된 화살표는 공정별 오염된 공기가 유입구(4) A, B 및 C로 인입하는 방향을 나타내고, 사각형 내부의 다수의 원은 백필터(2)를 나타낸다.
도 5는 본 발명인 집진시스템의 필터소제수단을 나타낸다. 상기 필터소제수단은 진동을 발생시키는 진동모터(5)가 진동을 발생시키고, 상기 백필터(2) 둘레에 설치된 탈진바(6)가 상기 진동모터에 의해 발생한 진동을 다수의 백필터(2)에 균일하게 전달하여, 필터의 미세 포어에 잔존하는 분진 또는 먼지를 제거하는 역할을 수행한다.
도 6은 본 발명인 집진시스템의 설치예를 나타낸 것이다. 본 발명에서 송풍휀들을 집진시스템 이전에 설치하여 각 공정에서 발생된 오염된 공기가 상기 오염공기 수집소(3)을 통해 백필터(2) 내부로 유입되고, 상기 백필터 외부로 유출되는 과정에서 오염된 공기가 정화되므로 과정은 여러 공정에서 발생되는 오염공기를 본 발명인 집진시스템 1기로 집진이 가능하도록 하여, 본 발명인 집진시스템의 제작 단가를 획기적으로 낮추는 역할을 한다.
도 7은 기존 백필터의 공기 유입에 따른 백필터의 수축을 방지하기 위해 장치하는 케이지 등의 구조를 나타낸다.
도 8은 기존 백필터의 구조를 나타낸다.
도 9는 기존 백필터의 구조를 나타낸다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예

곡물건조저장시설 및 가공시설용 집진시스템의 제작

오염공기 수집소는 직육면체 형태로 제작하였다. 상기 오염공기 수집소의 측면에는 송풍휀의 압력을 이용해 곡물건조저장시설 각각의 공정인 투입구, 조선기 및 순환식 건조기에서 발생한 분진 또는 먼지, 가공시설의 투입구, 종합정선기, 현미석발기 및 현미부에서 발생한 분진 또는 먼지를 유입할 수 있는 오염공기 유입구를 형성하였다. 상기 오염공기 유입구에는 송풍압력 불균형에 의해 유입구에 연결되어 있는 여러 개의 공정중 정지되어 있는 공정으로 오염공기가 역류되는 것을 방지하기 위해 리프트 체크밸브를 설치하였다. 상기 오염공기 수집소에는 외기와의 정압차를 측정할 수 있는 차압계를 설치하였고, 백필터가 젖을 때 백필터를 건조하는 가열된 공기가 유입될 수 있는 가열공기 유입구를 형성하였다. 가열공기 유입구는 필터, 송풍휀과 전기히터가 설치되고, 송풍휀과 전기히터를 가동하는데 필요한 컨트롤러를 설치하였다. 상기 오염공기 수집소의 저면에는 다수의 백필터가 장착될 수 있도록 다수의 원형 홀을 형성하였다. 상기 다수의 원형 홀에 백필터를 부착하였고, 상기 원형홀과 백필터의 이음새에는 오염공기가 새어나오는 것을 방지하고, 상기 오염공기 수집소와 백필터를 견고하게 결합하면서 백필터를 용이하게 교체하기 위하여 홈을 만들어 밴드 처리하였다. 상기 다수의 백필터 측면에는 진동을 가하여 분진을 탈거하는 필터소제수단으로 진동모터를 설치하였고, 상기 진동모터에 의해 발생한 진동을 설치된 모든 백필터에 전달하기 위해서 백필터 둘레에 탈진바를 형성하였고, 상기 탈진바 말단을 상기 진동모터에 연결하여 진동모터의 진동을 균등하게 모든 백필터에 전달하도록 하였다. 이후 상기 다수의 백필터 타 말단에 상기 필터소재수단의 작동에 의해 낙하한 분진 또는 먼지를 수집할 수 있는 호퍼(깔때기) 형태의 포집실을 설치하였고, 상기 포집실의 분진 또는 먼지가 수집되어 집중되는 하부에는 분진배출수단으로서 스크류 컨베이어를 설치하였으며, 상기 스크류 컨베이어에 의해 운반된 축적된 분진 또는 먼지를 배출하기 위한 수단으로 로터리 밸브를 설치하였다.

곡물건조저장시설 및 가공시설용 집진시스템의 작동

곡물건조저장시설 각각의 공정인 투입구, 조선기 및 순환식 건조기에서 발생한 분진 또는 먼지, 가공시설 각각의 공정인 투입구, 종합정선기, 현미석발기 및 현미부에서 발생한 분진 또는 먼지는 송풍휀에 의해 발생한 압력에 의해 유입구로 인입한다. 상기 오염공기 유입구는 상기 오염공기 수집소 내부 방향으로만 개방되는 다수개의 개폐수단으로 구성된 역지변(check value)을 구비하고 있어, 오염된 공기가 정지되어 있는 다른 공정 유입구로 역류(逆流)하는 것을 방지한다. 상기 유입구를 통해 인입된 오염된 공기는 송풍기의 압력에 의해 오염공기 수집소를 거쳐 백필터 내부로 들어가 여과된다. 여과된 공기는 백필터 측면을 통해 집진시스템 밖으로 배출되고, 필터에 잔존한 분진 또는 먼지는 필터소제수단이 발생한 진동에 의해 포집실에 낙하하여 축적된다. 상기 필터소제수단은 진동을 발생시키는 진동모터(5)가 진동을 발생시키고, 상기 백필터(2) 둘레에 설치된 탈진바(6)가 상기 진동모터에 의해 발생한 진동을 다수의 백필터(2)에 균일하게 전달하여, 필터의 미세 포어에 잔존하는 분진 또는 먼지를 제거하는 역할을 수행한다. 상기 축적된 분진 또는 먼지는 상기 포집실 하부에 설치되는 분진배출수단을 통해 상기 집진시스템 밖으로 배출된다. 상기 백필터 건조수단은 오염공기 유입소에 설치된 차압계(11)에서 측정된 차압이 비정상상태가 되면 콘트롤러(13)를 통해 집진시스템이 정지된 신호를 받아 필터(14)를 통과한 외기를 히터(16)와 송풍휀(15)을 작동하여 설정된 온도까지 가열하여 오염공기 유입소에 보내 젖은 백필터를 건조하는 역할을 수행한다.

Claims

다음을 포함하는 집진시스템:
(a) 1개 이상의 공정별 오염공기 유입구(4);
(b) 상기 유입구로부터 유입된 오염공기를 수집하여 공정별 오염공기를 일괄하여 하기 백필터(2)를 통하여 여과할 수 있는 오염공기 수집소(3);
(c) 상기 오염공기 수집소에 밀착 설치되어 오염공기를 정화할 수 있는 다수의 백필터(bag filter)(2);
(d) 상기 백필터(2) 측면에 설치되어 상기 백필터(2)에 물리적 힘을 가하여 분진을 탈거하는 필터소제수단;
(e) 상기 백필터(2) 하부에 마련되어 상기 탈거된 분진이 낙하되어 수거되는 포집실(1);
(f) 상기 포집실 하부에 설치되는 분진배출수단; 및
(g) 상기 백필터(2)가 수분에 젖어 집진효율이 저하하고 송풍저항이 증가하는 것을 방지하기 위하여 백필터를 건조하는데 사용되는 백필터 건조수단; 상기 건조수단은 상기 오염공기 수집소(3)의 측면 또는 상면에 결합하여 고온의 기체를 주입할 수 있는 연결관(12); 상기 연결관(12)의 말단에 결합하여 고온의 기체를 상기 오염공기 수집소(3)에 이동시킬 수 있는 송풍휀(15); 상기 송풍휀(15)에 결합하여 유입되는 기체의 온도를 승온시키는 역할을 하는 히터(16); 상기 오염공기 수집소(3) 또는 상기 연결관(12)에 결합하여 상기 오염공기 수집소(3)에 유입되는 공기의 압력이 높을 경우 이를 제어하는 역할을 수행하는 차압계(11); 및 상기 건조수단의 작동을 제어하는 콘트롤러(13)로 구성된다.
제 1 항에 있어서, 상기 오염공기 유입구(4)는 상기 오염공기 수집소 내부 방향으로만 개방되는 최소 1개 이상의 개폐수단으로 구성된 역지변(check value)을 포함하여 상기 오염공기의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 집진시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 백필터(2)는 송풍압력을 감소시키고, 분진탈거를 용이하게 하기 위해서 길이가 5,000 mm 내지 10,000 mm인 것을 특징으로 하는 집진시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 백필터(2)는 송풍압력을 감소시키고, 분진탈거를 용이하게 하기 위해서 개수가 1 개 내지 1000 개인 것을 특징으로 하는 집진시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 백필터(2) 내부로 유입하는 분진의 사이즈는 8-100 ㎛인 것을 특징으로 하는 집진 시스템.
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제 1 항에 있어서, 상기 필터소제수단은 진동을 발생시키는 진동모터(5) 및 상기 진동모터(5)에 설치되어 상기 발생한 진동을 다수의 백필터(2)에 균일하게 전달하기 위한 탈진바(6)로 구성된 것을 특징으로 하는 집진시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 포집실(1)은 호퍼 형태인 것을 특징으로 하는 집진시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 분진배출수단은 스크류 컨베이어(7)를 이용하여 로터리 밸브(8)를 통해서 배출하는 것을 특징으로 하는 집진시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 집진시스템은 상기 공정별 오염공기 유입구(4)를 통해 오염된 공기가 유입된 이후, 상기 오염공기 수집소(3)를 통해 상기 백필터(2) 내부로 인입하여, 상기 백필터(2) 외부로 유출되는 과정에서 오염된 공기가 정화되는 것을 특징으로 하는 집진시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 집진시스템은 미곡종합처리장(RPC, Rice Processing Complex) 또는 곡물건조저장시설(DSC, Drying and Storage Center)에서 사용되는 것을 특징으로 하는 집진시스템.