KR101258137B1 - 하이브리드 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부 호퍼의 내부로 유입되는 분진과 가스를 각각 분리하여 가스는 외부로 배출시키고 가스로부터 분리되어 중력 방향으로 낙하되는 분진은 분사되는 물과 혼합되어 지속적으로 하부 호퍼의 하부측으로부터 배출되는 것에 의하여 분진에 물을 분사하여 분진과 물의 배출이 연속적으로 이루어지도록 하는 하이브리드 집진장치에 관한 것이다.

Description

하이브리드 집진장치{HYBRID DUST COLLECTOR}

본 발명은 하이브리드 집진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분진에 물을 분사하여 분진과 물의 배출이 연속적으로 이루어지도록 하는 하이브리드 집진장치에 관한 것이다.

집진장치에 의한 분진의 처리는 건식처리 방식 또는 습식처리 방식에 의하는 것이 일반적이며, 건식처리 방식은 분진을 필터(금속, 세라믹)를 거쳐 중력 방향으로 낙하시켜 포집한 후 배출 처리하는 것이고, 습식처리 방식은 수분사에 의하여 분진을 물로 포집한 후 배출 처리하는 것이다.

건식처리 방식은 우선, 분진이 포함된 가스가 집진장치 내부로 유입되면 필터에 의하여 분진은 포착되고 가스는 배출되며 포착된 분진은 집진장치의 하부측으로 낙하하여 저장되다가 일정 용량을 초과하기 전에 외부로 분진을 배출시키는 구조이다.

여기서, 분진의 배출은 통상 락 호퍼 시스템(lock hopper system)을 채용하게 되는데, 집진장치가 운전되는 동안에는 집진장치의 하부측에 낙하된 분진이 수용되는 공간이 마련된 하부 호퍼의 상측에 장착되어 상시 개방된 상태를 유지하는 게이트 밸브(볼 밸브류의 사용 또한 무방)를 차단한 후, 가압 상태가 되면 하부 호퍼의 상측에 설치된 배기 밸브를 개방시켜 압력을 상압으로 감압한다.

이후, 분진은 하부 호퍼의 분진 배출구를 통하여 배출되며, 분진이 배출된 하부호퍼는 하부 호퍼에 별도로 마련된 가압 밸브를 통해 질소를 유입시켜 내부 압력을 하부 호퍼의 상측 공간과 동일한 압력으로 가압시킨 후 질소 유입을 중단하고 차단된 게이트 밸브를 개방하여 분진을 하부 호퍼로 낙하시켜 계속하여 저장하는 것이다.

그러나, 건식처리 방식은 집진장치의 상측에서 하부호퍼로 연결되는 구간, 즉 전술한 게이트 밸브의 상부 공간은 고온 고압의 가스가 유입되는 집진장치 상부공간에 비하여 가스의 유동이 상대적으로 적은 공간이므로, 내부 온도는 전술한 필터가 장착된 상부 공간에 비해 낮으므로, 응축수가 발생하여 분진들이 서로 엉겨붙어 하부 호퍼측으로 낙하하는데 지장이 생기는 것이다.

또한, 건식처리 방식은 내부 압력에 의해 분진이 브리징(bridging) 현상을 보이는 경우가 있고 게이트 밸브의 밸브 시트에 분진이 부착되어 개폐 조작을 방해하거나, 장시간의 반복적인 개폐 조작으로 인하여 마모가 발생하게 되면 가스가 누출되는 치명적인 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 습식처리 방식은 분진이 포함된 가스가 집진장치의 내부로 유입되면 펌프로 이송된 물이 노즐을 통해 분사되면서 분진과 가스를 분리하는 방식이다.

그러나, 습식처리 방식은 물을 노즐을 통하여 분사하면서 분진을 포집해야 하는 구조적 특징상 고온 가스에 습식처리 방식을 적용할 경우, 가스 온도를 일정하게 유지해야 하는 공정에서는 적용하기 힘든 문제점이 있을 뿐 아니라, 집진효율 또한 건식처리 방식에 비하여 떨어지는 한계 또한 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 분진에 물을 분사하여 분진과 물의 배출이 연속적으로 이루어지도록 하는 하이브리드 집진장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 호퍼의 내부로 유입되는 분진과 가스 중 가스는 외부로 배출시키고 가스로부터 분리되어 중력 방향으로 낙하되는 분진은 분사되는 물과 혼합되어 지속적으로 호퍼의 하부측으로부터 배출되는 실시예의 적용이 가능하다.

본 발명은 구체적으로, 내부로 유입되는 분진과 가스 중 가스는 외부로 배출시키고 분진은 가스로부터 분리하여 중력 방향으로 낙하시키는 상부 호퍼와, 상부 호퍼의 하부측에 장착되어 낙하하는 분진에 물을 분사하는 살수 유닛과, 살수 유닛 하부측에 장착되고 상부 호퍼와 연결되어 낙하된 분진과 물이 수용되는 하부 호퍼와, 하부 호퍼에 장착되어 분진이 혼합된 물의 수위를 감지하여 주기적으로 하부 호퍼의 외측으로 배출시키는 배출 유닛을 포함하며, 하부 호퍼의 물은 분진과 함께 배출 유닛에 의하여 지속적으로 배출되는 실시예의 적용이 가능하다.

여기서, 상부 호퍼는 분진과 가스가 유입되는 입구와, 가스가 배출되는 출구 및 하부 호퍼와 연결되는 연결구가 마련되는 본체와, 본체에 내장되고 입구로부터 유입된 분진이 충돌하여 하부 호퍼측으로 낙하되게 유도하는 격벽과, 본체에 내장되고 외측은 격벽으로 감싸지며 격벽에 충돌하여 낙하한 분진 외의 나머지 분진을 걸러내는 적어도 하나 이상의 집진 필터를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 살수 유닛은 상부 호퍼의 일측으로부터 물을 공급하는 펌프와, 펌프와 상부 호퍼의 하부측을 상호 연결하는 공급배관과, 공급배관의 단부측에 물이 분사되도록 장착되는 적어도 하나 이상의 분사 노즐을 포함하는 실시예의 적용이 가능함은 물론이다.

이때, 배출 유닛은 하부 호퍼의 상측에 장착된 레벨 스위치와, 하부 호퍼의 일측에 장착된 차압 트랜스미터와, 하부 호퍼의 하측에 장착되고 차압 트랜스미터에 의하여 실시간으로 감지되는 수위의 정보를 전달받아 지속적으로 하부 호퍼의 외측으로 분진이 혼합된 물이 배출되도록 하는 콘트롤 밸브를 포함하며, 레벨 스위치는 차압 트랜스미터의 오작동에 따른 하부 호퍼의 용량을 초과하는 수위에 도달하면 콘트롤 밸브의 개방량을 증가시키는 실시예의 적용이 가능하다.

또한, 상부 호퍼의 외측에는 상부 호퍼의 내부 온도 손실을 최소화하기 위하여 내화재로 피복되도록 한다.

그리고, 상부 호퍼는 하부 호퍼와 연결되는 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되는 분진 가이드부가 형성되며, 살수 유닛은 분진 가이드부에 장착되어 하부 호퍼측으로 물을 분사하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 내부로 유입되는 분진과 가스를 각각 분리하여 가스는 외부로 배출시키고 가스로부터 분리되어 중력 방향으로 낙하되는 분진은 분사되는 물과 혼합되어 지속적으로 배출시키는 효율적인 분진의 처리가 가능하게 된다.

즉, 종래기술에서 집진장치 내부에서 발생한 응축수와 분진의 브리징에 의하여 분진의 낙하가 원활하게 이루어지지 않는 것을 살수 유닛에 의한 물 분사로써 해결할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 본 발명은 질소 가압밸브 및 배기 밸브 및 게이트 밸브 등 제어하고 개폐 조작의 순서에 따른 복잡함과 번거로움이 수반되는 종래기술에 따른 록 호퍼 시스템에 비하여 배출 유닛으로 간편하게 지속적인 물과 분진의 혼합 배출을 유도함으로써 조작과 구조의 간편화 및 효율화를 구현할 수 있다.

그리고, 본 발명은 밸브 시트에 분진이 협착되거나 장시간의 반복적인 개폐 조작으로 인한 마모 때문에 가스 누출이 일어나는 문제점을 지닌 종래기술에 비하여 반복적인 개폐 조작을 수행하는 게이트 밸브와 같은 부품을 사용하지 않으므로 가스 누출 등의 사고를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 고장 개소의 즉각적인 판단 및 대응이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 장치 내의 각종 부품에 대한 작동 부하의 최소화를 위하여 격벽이나 레벨 스위치 또는 차압 트랜스미터 등을 마련하여 내구성과 사용 연한을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 집진장치의 전체적인 구조를 나타낸 개념도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 집진장치의 전체적인 구조를 나타낸 개념도로, 본 발명은 상부 호퍼(100)의 내부로 유입되는 분진과 가스를 각각 분리하여 가스는 외부로 배출시키고 가스로부터 분리되어 중력 방향으로 낙하되는 분진은 분사되는 물과 혼합되어 지속적으로 하부 호퍼(300)의 하부측으로부터 배출되는 구조임을 파악할 수 있다.

참고로, 도면 상에서 일점쇄선으로 표시된 화살표는 분진과 가스가 혼합된 것을, 점선으로 표시된 화살표는 분진이 분리된 가스를, 실선으로 표시된 화살표는 가스와 분리되어 낙하하는 분진을 각각 나타낸다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

우선, 본 발명은 상부 호퍼(100)와 하부 호퍼(300) 사이에 살수 유닛(200)이 장착되고, 배출 유닛(400)은 하부 호퍼(300)에 장착되는 구조임을 파악할 수 있다.

상부 호퍼(100)는 내부로 유입되는 분진과 가스 중 가스는 외부로 배출시키고 분진은 가스로부터 분리하여 중력 방향으로 낙하시키는 부재이다.

상부 호퍼(100)는 본체(110)에 격벽(120)과 집진 필터(130)가 장착된 구조임을 알 수 있다.

본체(110)는 분진과 가스가 유입되는 입구(111)와, 가스가 배출되는 출구(112) 및 하부 호퍼(300)와 연결되는 연결구(113)가 마련되어 격벽(120) 및 집진 필터(130)가 장착되는 공간을 제공하는 것이다.

여기서, 상부 호퍼(100), 즉 본체(110)의 외측에는 고온 고압의 가스 상태를 지속적으로 유지해야 하는 공정에서 본체(110) 내부의 온도 손실을 최소화하기 위하여 내열성 및 내구성이 우수한 재질로 이루어진 내화재(140)로 피복되는 것이 바람직하다.

격벽(120)은 본체(110)에 내장되고 입구(111)로부터 유입된 분진이 충돌하여 하부 호퍼(300)측으로 낙하되게 유도함으로서 집진 필터(130)의 부하를 최소화하기 위한 기술적 수단이라 할 수 있다.

집진 필터(130)는 본체(110)에 내장되고 외측은 격벽(120)으로 감싸지며 격벽(120)에 충돌하여 낙하한 분진 외의 나머지 분진을 걸러내도록 적어도 하나 이상장착된 것이다.

따라서, 가스와 함께 입구(111)를 통하여 유입된 분진 중 입자가 크고 무거운 것은 1차적으로 격벽(120)에 충돌하여 하부 호퍼(300)측으로 낙하하고, 미세하고 가벼운 입자의 분진은 가스와 분리되기 전에 집진 필터(130)에 포집되는 것이다.

이후, 집진 필터(130)에 포집된 분진은 장시간에 걸쳐 포집량이 많아지면 자연적으로 낙하하거나, 특별히 도시하지 않았으나, 집진 필터(130)와 격벽(120)이 장착된 부분에 진동이나 가벼운 충격을 주기적으로 주어 집진 필터(130)에 포집된 분진을 강제적으로 낙하시키는 등의 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

한편, 살수 유닛(200)은 상부 호퍼(100)의 하부측에 장착되어 낙하하는 분진에 물을 분사하는 것으로, 펌프(210)로부터 공급배관(220)을 통해 공급되는 물이 분사 노즐(230)로부터 분사되면서 낙하하는 분진을 신속하게 하부 호퍼(300)측으로 이송시키게 되는 것이다.

이를 위하여 펌프(210)는 상부 호퍼(100)의 외측으로부터 물을 공급하며, 공급배관(220)은 펌프(210)와 상부 호퍼(100)의 하부측을 상호 연결하고, 분사 노즐(230)은 공급배관(220)의 단부측에 물이 분사되도록 적어도 하나 이상 장착되는 것이다.

여기서, 상부 호퍼(100)에는 하부 호퍼(300)와 연결되는 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되어 분사된 물과 함께 분진이 원활하게 낙하될 수 있도록 분진 가이드부(150)가 형성되며, 살수 유닛(200)은 분진 가이드부(150)에 장착되어 하부 호퍼(300)측으로 물을 분사하는 구조를 적용함이 바람직하다.

하부 호퍼(300)는 살수 유닛(200) 하부측에 장착되고 상부 호퍼(100)와 연결되어 낙하된 분진과 물이 수용되는 공간 및 후술할 배출 유닛(400)이 장착되는 공간 또한 제공하는 것이다.

한편, 배출 유닛(400)은 하부 호퍼(300)에 장착되어 분진이 혼합된 물의 수위를 감지하여 주기적으로 하부 호퍼(300)의 외측으로 배출시키는 역할을 수행하는 것으로, 하부 호퍼(300)의 물은 분진과 함께 배출 유닛(400)에 의하여 지속적으로 배출되는 것이다.

배출 유닛(400)은 레벨 스위치(410)와 차압 트랜스미터(420)와 콘트롤 밸브(430)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

레벨 스위치(410)는 하부 호퍼(300)의 상측에 마련되어 하부 호퍼(300)의 용량을 초과하지 않도록 분진이 포함된 물의 수위를 감지하는 역할을 수행하는 것이다.

차압 트랜스미터(420)는 하부 호퍼(300)의 일측에 장착되어 실시간으로 하부 호퍼(300)의 수위를 감지하여 기설정된 값의 범위에 따라 후술할 콘트롤 밸브(430)가 개방된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

콘트롤 밸브(430)는 하부 호퍼(300)의 하측에 장착되고 차압 트랜스미터(420) 및 레벨 스위치(410)와 전기적으로 연결되어 차압 트랜스미터(420)에 의하여 실시간으로 감지되는 수위의 정보를 전달받아 지속적으로 하부 호퍼(300)의 외측으로 분진이 혼합된 물이 배출되도록 하는 역할을 수행한다.

여기서, 레벨 스위치(410)는 차압 트랜스미터(420)의 오작동에 따른 하부 호퍼(300)의 용량을 초과하는 수위에 도달하면 콘트롤 밸브(430)의 개방량을 증가시켜 하부 호퍼(300)에 수용된 물이 상부 호퍼(100)측으로 역류되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 하이브리드 집진장치의 작동 과정을 간략히 살펴본다.

우선, 입구(111)를 통하여 고온 고압의 분진과 가스가 유입되면, 1차적으로 본체(110)에 설치된 격벽(120)에 분진이 충돌하면서 분진 중 비교적 입자의 크기가 크고 무거운 것은 하부 호퍼(300)로 낙하되고, 작고 가벼운 입자의 분진은 가스와 함께 격벽(120)의 하부를 통하여 유입되면서 집진 필터(130)에 2차적으로 포집되면서 가스와 분리된다.

계속하여, 가스는 출구(112)를 통하여 배출되고, 분진은 살수 유닛(200)이 장착된 분진 가이드부(150)로 낙하하게 되고, 살수 유닛(200)으로부터 분사된 물은 분진을 하부 호퍼(300)로 유도한다.

다음으로, 물과 분진은 하부 호퍼(300)에 수용되고, 콘트롤 밸브(430)의 일정한 개방량 유지에 의하여 물과 분진은 지속적으로 하부 호퍼(300)의 외측으로 배출되는 것이다.

이때, 실시간의 수위 확인은 차압 트랜스미터(420)에 의하여 이루어지고, 만일의 경우 차압 트랜스미터(420)가 오작동하거나 작동 불능이 되었을 경우 레벨 스위치(410)가 설치된 위치까지 수위가 상승하지 않도록 콘트롤 밸브(430)의 개방량을 증가시키게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 분진에 물을 분사하여 분진과 물의 배출이 연속적으로 이루어지도록 하는 하이브리드 집진장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...상부 호퍼 200...살수 유닛
300...하부 호퍼 400...배출 유닛

Claims (7)

1. 내부로 유입되는 분진과 가스 중 가스는 외부로 배출시키고 분진은 가스로부터 분리하여 중력 방향으로 낙하시키는 상부 호퍼;
   상기 상부 호퍼의 하부측에 장착되어 낙하하는 분진에 물을 분사하는 살수 유닛;
   상기 살수 유닛 하부측에 장착되고 상기 상부 호퍼와 연결되어 낙하된 상기 분진과 물이 수용되는 하부 호퍼; 및
   상기 하부 호퍼에 장착되어 상기 분진이 혼합된 물의 수위를 감지하여 주기적으로 상기 하부 호퍼의 외측으로 배출시키는 배출 유닛;을 포함하며,
   상기 하부 호퍼의 물은 분진과 함께 상기 배출 유닛에 의하여 지속적으로 배출되고,
   상기 상부 호퍼는, 상기 하부 호퍼와 연결되는 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되는 분진 가이드부가 형성되며, 상기 살수 유닛은 상기 분진 가이드부에 장착되어 상기 하부 호퍼측으로 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 집진장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부 호퍼는,
   상기 분진과 가스가 유입되는 입구와, 상기 가스가 배출되는 출구 및 상기 하부 호퍼와 연결되는 연결구가 마련되는 본체와,
   상기 본체에 내장되고 상기 입구로부터 유입된 분진이 충돌하여 상기 하부 호퍼측으로 낙하되게 유도하는 격벽과,
   상기 본체에 내장되고 외측은 상기 격벽으로 감싸지며 상기 격벽에 충돌하여 낙하한 분진 외의 나머지 분진을 걸러내는 적어도 하나 이상의 집진 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 집진장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 살수 유닛은,
   상기 상부 호퍼의 일측으로부터 물을 공급하는 펌프와,
   상기 펌프와 상기 상부 호퍼의 하부측을 상호 연결하는 공급배관과,
   상기 공급배관의 단부측에 물이 분사되도록 장착되는 적어도 하나 이상의 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 집진장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 배출 유닛은,
   상기 하부 호퍼의 상측에 장착된 레벨 스위치와,
   상기 하부 호퍼의 일측에 장착된 차압 트랜스미터와,
   상기 하부 호퍼의 하측에 장착되고 상기 차압 트랜스미터에 의하여 실시간으로 감지되는 수위의 정보를 전달받아 지속적으로 하부 호퍼의 외측으로 상기 분진이 혼합된 물이 배출되도록 하는 콘트롤 밸브를 포함하며,
   상기 레벨 스위치는 상기 차압 트랜스미터의 오작동에 따른 상기 하부 호퍼의 용량을 초과하는 수위에 도달하면 상기 콘트롤 밸브의 개방량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 집진장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부 호퍼의 외측에는 내화재로 피복되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 집진장치.
   
6. 삭제
7. 삭제

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