KR101329733B1 - 순산소 연소용 전기 집진기 - Google Patents

순산소 연소용 전기 집진기 Download PDF

Info

Publication number
KR101329733B1
KR101329733B1 KR1020120082791A KR20120082791A KR101329733B1 KR 101329733 B1 KR101329733 B1 KR 101329733B1 KR 1020120082791 A KR1020120082791 A KR 1020120082791A KR 20120082791 A KR20120082791 A KR 20120082791A KR 101329733 B1 KR101329733 B1 KR 101329733B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pure oxygen
electrostatic precipitator
combustion
chamber
dust
Prior art date
Application number
KR1020120082791A
Other languages
English (en)
Inventor
임창호
홍정희
권기남
김용민
김용진
한방우
김학준
Original Assignee
케이씨코트렐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이씨코트렐 주식회사 filed Critical 케이씨코트렐 주식회사
Priority to KR1020120082791A priority Critical patent/KR101329733B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101329733B1 publication Critical patent/KR101329733B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/38—Particle charging or ionising stations, e.g. using electric discharge, radioactive radiation or flames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/74—Cleaning the electrodes
    • B03C3/76—Cleaning the electrodes by using a mechanical vibrator, e.g. rapping gear ; by using impact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/82—Housings
    • B03C3/84—Protective coatings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 순산소연소 발전 시스템에서 배기가스내 분진제거를 위한 순산소 연소용 전기 집진기로서, 상기 순산소 연소용 전기 집진기는, 하측에 집진된 분진을 배출하는 호퍼 및 분진 배출구가 형성된 챔버; 상기 챔버의 내측에 배치되는 방전체와 집진판; 상기 방전체에 고전압을 인가하는 고주파/고전압 발생장치; 및 추타 장치를 포함하며,
상기 챔버는, 상기 챔버의 외측을 둘러싸며 단열재로 구성된 단열층 및 thermal breaker 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 기존 공기 연소 집진기에 비하여 높은 인가전압을 인가하고. 전압의 제곱 값이 늘어난 만큼 집진면적을 줄어들기 때문에 기존 전기집진기보다 집진면적을 작게 제작하는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기.
상기 고전압/고주파 발생장치는 기존 순산소 전기 집진기 보다 고전압 인가하는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

순산소 연소용 전기 집진기{ELECTRICAL DUST COLLECTOR FOR OXY-PC}
본 발명은 지구 온난화에 따른 탄소저감을 위한 이산화탄소 포집을 위하여 개발되고 있는 순산소 연소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템에 적용되는 Oxy-PC용 건식 전기집진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 개발중인 Oxy-PC 시스템은 기존 공기 대신 순산소를 공급하여 연료(석탄)를 연소시키는 것으로, 산소를 공급하여 연소를 시킴으로써 연소 과정 시 고농도의 이산화탄소(CO2)가 순환되며, 순산소 연소에 의해 배기온도가 높은 특징이 있으며, 고농도 이산화탄소를 포집 해야 하므로 공정 중 이산화탄소의 순도를 유지해야 하는 특징이 있는 바, 이러한 Oxy-PC 시스템의 배기가스의 특성을 알맞게 적용하기 위한 건식 Oxy-PC용 전기집진장치에 관한 것이다
본 발명은 지식경제부의 에너지자원기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.
[과제관리번호 : 2010201010108B, 과제명 : Ox-PC 화력발전시스템 FGR 농축오염원 제어기술 개발]
탄소저감 측면에서 연소 중 이산화탄소 포집을 위하여 연료(석탄;Coal)를 보일러에 공기를 대신하여 산소를 공급하여 연소시키는 순산소 연소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템이 개발되었다.
순산소 연소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템 환경설비는 보통 산소발생장치(ASU) 에서 공급되는 산소(O2)를 이용하여 연료(석탄;Coal)를 연소시키며 연소된 배기가스 내에 함유된 분진을 제거하는 전기집진장치와, 배기가스 내에 함유된 황과 수분 제거 및 배기가스의 온도를 감소시키는 탈황장치 및 가스 Cooler 로 구성된다.
상기와 같이 순산소를 공급하여 연소를 시키는 순산소 연소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템의 연소실에서 배출되는 배기가스는 일반 공기를 공급하여 연소시키는 연소방법에 비하여 연소 과정 시 다량의 이산화탄소(CO2)가 발생되며, 재순환 되는 배기가스의 온도가 높은 특징이 있다.
일반적으로 순산소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템의 연소실에서 배출되는 배기가스는 이산화탄소(CO2)의 농도는 80%이상이고, 산소(O2)의 농도는 10% 이하, 나머지는 수분, 질소(N) 및 황(S) 등으로 구성되고, 높은 온도상태로 배출된다.
상기와 같이 배기가스 중 이산화탄소(CO2)의 농도가 높은 순산소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템에서 배출되는 배기가스가 전기집진장치를 통과할 경우 고농도 이산화탄소(CO2) 배기가스를 통과하는 전기집진기에 인가 되는 전류 대비 인가전압은 공기 연소 전기집진기에 비해 높다
순산소 연소 발전 시스템에서는 전기 집진기를 거친 배기가스가 재순환되는데, 이 때 고농도의 이산화탄소를 유지시키기 위하여 배기가스를 대기 공기로부터 차단해주어야 한다. 순산소 연소 발전 시스템의 전기집진기에서는 추타 장치, 점검 Door, 전기배선관, 포집 된 분진 출구 등에서 공기 누설이 발생 할 수 있으므로 이를 방지해 주어야 한다.
순산소 연소 발전 시스템의 배기가스는 재순환하기 때문에 배기가스 내 집진기에서 포집 되지 못한 분진도 재순환 한다. 이에 분진이 농축되기 때문에 기존 공기연소 전기 집진기에 비하여 배기가스 내 분진 양이 많다. 또한 미량의 분진이라도 이산화탄소를 압축하기 위한 이산화탄소 압축설비에 손상을 가져 올 수 있다. 따라서 고효율 전기 집진기를 설치해야 한다.　
순산소 연소 에서는 산소를 이용해 연소를 하기 때문에 연소가스가 230도 이상으로 고온이다. 이 때문에 기존의 화력발전 공기 연소 방식의 집진기 배기가스 보다 100도 이상 고온으로 운전된다. 이 때문에 외기온도와 집진기 배기가스의 온도차 가 200도 이상 발생하기 때문에 전기 집진기내 배기가스의 온도가 크게 감소한다. 온도감소로 인하여 전기 집진기에서는 응축수 발생하고 결로가 발생하여 절연이 파괴되며 부식을 야기 시킨다.
공개특허 10-2010-0039698
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 Oxy-PC 시스템의 배기가스의 특성을 알맞게 적용하기 위한 건식 Oxy-PC용 전기집진장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 순산소를 공급하여 연소시키는 연소실을 갖는 Oxy-PC의 집진을 위한 순산소 연소용 전기 집진기로서, 상기 순산소 연소용 전기 집진기는, 하측에 집진 된 미세입자를 배출하는 호퍼; 전기집진기 집진을 위한 집진판과 방전극을 포함하는 챔버; 상기 챔버의 내측에 집진판 사이에 배치되어 입자를 하전시키는 방전체; 상기 방전체에 고전압을 인가하는 고주파/고전압 발생장치; 및 추타 장치를 포함하며,
상기 챔버는, 상기 챔버의 외측을 둘러싸는 케이싱 및 케이싱 보온을 위하여 단열재로 구성된 단열 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 상기 순산소 연소용 전기 집진기를 지면에 대해 지지하도록 하는 지지대를 더 포함하며, 상기 지지대 상에는 열전도율이 낮은 재질로 구성된 열 차단 부재가 구비된다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 고전압 인가 장치의 애자, 또는 애자 하부에 결로 방지용 밴드형 히터가 구비된다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 상기 추타 장치는 추타봉을 포함하며, 상기 추타봉은 상기 추타봉이 설치되는 부위의 기밀성을 유지하는 실링 부재를 포함하며, 상기 실링 부재는 테프론 또는 실리콘을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 상기 챔버의 일 측에는 억세스 도어가 구비되며, 상기 억세스 도어는, 도어부, 및 상기 도어부에 의해서 개폐되는 출입구부, 및 상기 도어부의 외주부에 구비되며 상기 도어부가 상기 출입구부를 압착하여 상기 출입구부를 밀폐하도록 하는 플랜지부를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 금속으로 구성된 인클로저(Enclosure) 를 포함하며, 상기 인클로저는 상기 고전압 발생 장치에서 나오는 전원연결선 과 방전극 전원 연결부가 결합되는 애자부위와 추타 장치를 감싸고 있으며 공기누설 및 절연을 위하여 외부 공기와 차단을 위해 밀폐 되게 구성된다. 또한 기존 공기연소 집진기는 결로방지를 위해 외부공기를 가열하여 애자 안으로 불어 넣어주나 상기 순산소 집진기에서는 기밀을 위하여 외부공기를 줄어 넣어 주지 않는다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는 기존의 공기연소 전기 집진기가 추타 장치와 집진판이 있는 챔버 사이에 밀폐를 위한 공간을 두고 있으나 순산소 연소용 전기 집진기 에서는 인클로저를 설치하고 따로 밀폐된 공간을 두지 않는다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는, 상기 호퍼 분진 배출구는, 2개의 개폐구가 구비된 2중 댐퍼로 구성되고, 전단부 댐퍼가 개방되면 후단 댐퍼가 밀폐되고 후단 댄퍼가 개방되면 전단 댐퍼가 밀폐되어 이중의 기밀이 가능한 더블 플랩 댐퍼(double flap damper)로 구성된다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는 집진을 위한 집진판의 추타를 위하여 공기누설 방지 및 추타강도 향상을 위하여 전자식 추타 장치를 기계식 추타 장치로 대체한다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는방전극과 추타 장치 추타봉이 연결되는 간극 부분에 실링을 위한 실리콘 부재를 삽입하여 간극에서 발생되는 공기 누설을 줄인다.
본 발명의 순산소 연소용 전기 집진기에 의하면, 공기 연소 집진기에 비하여 순산소 연소용 전기집진기는 전류밀도 대비하여 인가전압 값이 높고 절연파괴 전압 값도 높기 때문에 공기연소에 비하여 높은 인가전압을 가할 수 있으며, 인가전압의 제곱과 집진효율은 비례하므로 더 높은 집진효율을 얻을 수 있다.
아울러, 챔버의 외측에 단열층이 구비됨에 따라서, 전기집진기 내에서 고온의 배기가스의 온도 강하를 방지 방지할 수 있다.
또한, 챔버의 하부에 배치된 배출구는 이중의 기밀이 가능한 더블 플랩 댐퍼(double flap damper)로 구성됨에 따라서, 종래의 로터리 밸브(Rotary valve) 타입의 댐퍼에 비해 이중의 기밀이 이루어져 더욱 신뢰성 있게 공기누설을 방지 할 수 있다.
또한, 인클로저가 구비되되, 상기 인클로저는 상기 고전압 발생 장치에서 생성된 전원을 상기 방전체에 인가하도록 연결되는 고주파/고전압 전원 연결 부위와 결로방지와 절연을 위한 애자, 전자식 방전체 추타 장치를 감싸고 있으며 외부 공기와 차단시키도록 한다. 따라서, 상기 부위의 기밀성이 달성될 수 있다. 따라서 외부 공기 및 습기의 유입이 차단될 수 있으며 본 발명에 따른 순산소 연소 전기 집진기의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한 기존 공기연소 집진기는 결로방지를 위해 외부공기를 가열하여 애자 안으로 불어 넣어주나 본 발명에 따른 순산소 집진기에서는 기밀을 위하여 외부공기를 줄어 넣어 주지 않으며. 기존의 공기연소 전기 집진기가 추타 장치와 집진판이 있는 챔버 사이에 밀폐를 위한 공간을 두고 있으나 순산소 연소용 전기 집진기 에서는 인클로저를 설치하고 따로 밀폐된 공간을 두지 않게 구성된다.
아울러, 애자 또는 애자 하부의 금속면에 밴드 형태의 전기 히터가 구비됨에 따라서, 상기와 같은 전기 집진기에서의 온도 강하 및 응축수 발생에 의한 결로를 방지하여 고 전압을 계속적으로 인가 할 수 있게 한다.
또한, 챔버에 구비된 억세스 도어는 플랜지형 도어로 구성됨에 따라서, 걸쇠(Clap)형으로 구성되는 기존의 억세스 도어와 달리, 플랜지 체결 의한 압착을 통해 도어의 실링이 달성되며, 따라서 억세스 도어의 더욱 신뢰성 있는 실링이 이루어질 수 있다.
아울러, 방전극 추타봉이 연결되는 간극 부분에 실링을 위한 실리콘 부재를 삽입하여 간극에서 발생되는 공기 누설을 줄인다.
또한, 전기집진기 지지를 위한 지지대와 챔버간의 단열을 위하여 지지대 와 챔버 연결 부에 세라믹과 같은 단열율이 높은 부재로 구성된 단열부가 구비됨에 따라서, 전기 집진기로부터 지지대를 통해 ground 또는 외벽으로 전달되는 열이 차단되며, 따라서 열 손실이 감소되고 전기 집진기의 성능이 유지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는 전기 집진기 설계 시 기존 공기 연소 집진기에 비하여 높은 인가전압을 인가 가능하기 때문에 인가한 전압의 제곱 값이 늘어난 만큼 집진면적이 줄어 들기 때문에 기존 전기 집진기보다 집진면적을 작게 제작할 수 있다.
도 1 은 순산소 연소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템을 도시한 도면이며,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기를 나타낸 도면이고,
도 3 은 도 1 의 M 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 4 는 도 1 의 N 영역을 상세히 나타낸 도면이며,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 추타봉을 나타낸 도면이고,
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기의 지지대를 나타낸 도면이며,
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기와 공기 연소 전기 집진기 사이의 전압 및 전류특성을 비교 분석한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 “하부", "상부", “측부” 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 부재 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 부재의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우, 다른 부재의 “상부"로 기술된 부재는 다른 부재의 "하부”에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "상부"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는”은 언급된 부재 외의 하나 이상의 다른 부재의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각부의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 본 발명을 이루는 구조에 대한 설명에서, 방향에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
도 1 은 순산소 연소 석탄 발전(Oxy-PC) 시스템을 도시한 도면이며, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기를 나타낸 도면이고, 도 3 은 도 1 의 M 영역을 상세히 나타낸 도면이고, 도 4 는 도 1 의 N 영역을 상세히 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 추타봉을 나타낸 도면이고, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기의 지지대를 나타낸 도면이며, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기와 공기 연소 전기 집진기 사이의 전압 및 전류특성을 비교 분석한 그래프이다.
도 1 은 순산소 연소 석탄 발전(Oxy-PC)시스템을 도시한 도면이다.
통상적으로 사용되는 순산소 연소 시스템은 도 1과 같이 산소발생장치에서 공급되는 고농도 산소를 이용하여 고농도 산소와 이산화탄소 조건에서 연료(석탄;Coal)를 연소시키는 연소실(A)과, 상기 연소실(A)에 연소된 연소가스 내에 함유된 분진을 제거하도록 연소실(A)로부터 배출되는 연소가스가 유입되도록 덕트와 같은 연결관으로 연결된 전기 집진 장치(B)와, 상기 전기 집진 장치(B)의 후단에 설치되어 전기집진장치(B)로부터 분진이 제거된 연소가스 내에 함유된 황을 제거하는 황 제거장치(C)와, 상기 미세입자와 황이 제거된 연소가스 중 일부는 배출하고 나머지는 연소실(A) 공급하는 배기가스 재순환장치(D)로 크게 구성된다.
상기와 같이 순수 산소 조건에서 연료(석탄;Coal)를 연소시키는 연소실(A)에서 배출되는 연소가스는 건조가스 기준으로 이산화탄소(CO2)의 농도는 80%이상으로 매우 고농도 이다.
도 2 는 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)를 나타낸 도면이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)는, 하측에 집진된 분진을 배출하는 호퍼 분진 배출구(50)와 집진판 챔버(20)와, 상기 챔버(20)의 내측에는 상기 고전압 발생장치(100)에서 인가된 전원과 연결되어 분진입자를 하전 시키기 위한 방전체(10)와 대전된 분진입자를 포집하는 집진판(30)으로 구성되어 있다. 또한 챔버(20) 윗면에는 고주파/고전압을 인가하는 고주파/고전압 발생장치(100)와, 방전체의 분진을 추타 하기 위한 방전체 추타 장치(300). 집진판을 추타 하기 위한 집진판 추타 장치(300a), 방전극의 절연을 유지 하기 위한 애자(400), 애자(400) 및 방전극 추타 장치 기밀을 위한 인클로저(500) 로 구성된다.
상기 챔버(20)의 단면은 육면체 형태로 형성되어 있으나, 이에 한정하지 아니하며, 설치 장소 및 환경에 따라서 선택적으로 이루어질 수 있다. 상기 챔버(20)의 일 측에는 Oxy-PC 시스템의 연소실에서 연소된 배기가스가 유입되는 유입구와 배출되는 배출구가 구비될 수 있다.
바람직하게는, 챔버(20)의 외측에는 전 부분에 단열재로 구성된 보온층(22)이 구비되어야 하며. 상기 보온층(22)은 예컨대 세라믹, ROCK WOOL 또는 기타 열 전도율이 낮은 재질로 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 챔버(20)의 외측에 보온층(22)이 구비됨에 따라서, 전기집진기 배기가스의 온도 강하 방지가 방지될 수 있다.
챔버(20) 내에는 소정의 방전체(10)가 배치되며, 상기 방전체(10)는 수개의 방전극을 포함한다. 상기 방전극에 고전압이 인가될 경 코로나 방전에 의해 분진이 하전되고 하전된 입자는 집진판에서 포집이 이루어질 수 있다.
챔버(20)의 하부에는 순산소 연소용 전기 집진기(1) 내부의 분진을 배출하는 호퍼 분진 배출구(50)가 구비되며, 상기 호퍼 분진 배출구(50)는 이중의 기밀이 가능한 더블 플랩 댐퍼(600)(double flap damper)를 포함할 수 있다. 상기 더블 플랩 댐퍼(600)는 2개의 개폐구가 구비된 2중 댐퍼로 구성되어 전단부 댐퍼가 개방되면 후단 댐퍼가 밀폐되고 후단 댄퍼가 개방되면 전단 댐퍼가 밀폐되는 방식으로 실링을 확보할 수 있다. 따라서, 종래의 로터리 밸브(Rotary valve) 타입의 댐퍼에 비해 이중의 기밀이 이루어져 더욱 신뢰성있는 실링이 달성되며, 순산소 연소용 전기 집진기(1)의 기밀 성능이 더욱 향상될 수 있다.
방전체 추타 장치(300)는 집진 과정에서 분진의 지속적인 적층에 의해서 형성되는 분진막을 제거하여 지속적인 집진력을 유지하도록 순산소 연소용 전기 집진기(1)의 방전체 방전극 부위를 타격하도록 마련된 것으로, 예컨대 전자기력을 이용한 전자식추타 장치 이다.
집진판 추타 장치(300a)는 집진판위의 분진의 지속적인 적층에 의해서 형성되는 분진막을 제거하여 지속적인 집진력을 유지하도록 순산소 연소용 전기 집진기(1)의 집진판 추타 부위를 타격하도록 마련된 것으로, 기계식 모터(300b)을 이용하여 추타해머를 돌려 추타부위를 타격하여 집진판 표면의 분진을 추타하는 기계식 추타 장치 이다.
도 3 은 도 2 의 M 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 3 은 고주파/고전압 전원 연결 부위를 나타낸 것으로, 상기 연결부위는 소정의 인클로저(500)(Enclosure)에 의해서 감싸여져 외부 대기에 대해서 기밀성을 갖게 구성될 수 있다.
상기 인클로저(500)는 외부 공기와 습기 등의 유입을 차단하며, 고압전선, 애자(400), 및 방전체를 덮는 덮개와 같은 구조를 가질 수 있다. 고주파/고전압 전원 연결 부위에 인클로저(500)가 구비됨에 따라서, 상기 부위의 기밀성이 달성될 수 있다. 따라서 외부 공기 및 습기의 유입이 차단될 수 있으며 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)의 기밀 신뢰성이 향상될 수 있다.
상기 인클로저(500)가 설치됨에 따라서, 기존 공기연소 집진기는 결로방지를 위해 외부공기를 가열하여 애자(400) 안으로 불어 넣어주나 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)에서는 기밀을 위하여 외부공기를 줄어 넣어 주지 않으며. 기존의 공기연소 전기 집진기가 추타 장치와 집진판이 있는 챔버(20) 사이에 밀폐를 위한 공간을 두고 있으나 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)에서는 인클로저(500)를 설치하고 따로 밀폐된 공간을 두지 않게 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 인클로저(500)는 정기적, 또는 부정기적 보수 작업을 위해 사람이 출입할 수 있는 출입구를 가질 수 있다.
아울러, 도 3 에 도시된 바와 같이, 애자(400) 하부에 금속면에 밴드 형태의 전기 히터(120)가 구비될 수 있다. 상기 히터는 소정의 열원을 통해 열을 공급할 수 있다.
순산소 연소용 전기 집진기(1)에서는 산소를 이용해 연소를 하기 때문에, 연소가스가 매우 고온이며, 따라서 외기온도와 집진기 배기가스 사이에 200 도 내외의 온도차가 발생할 수 있다. 따라서 전기 집진기 내 배기가스의 온도가 큰 폭으로 급격히 감소하여 전기 집진기 내에 응축수가 발생하며 이러한 응축수 발생은 결로 발생 및 부식을 야기할 수 있다.
실시예에 따라서, 애자(400) 하부의 금속면에 밴드 형태의 전기 히터(120)가 구비됨에 따라서, 상기와 같은 순산소 연소용 전기 집진기(1)에서의 온도 강하 및 응축수 발생에 의한 결로가 방지되며, 따라서 순산소 연소용 전기 집진기(1)의 하전 성능이 유지될 수 있다.
도 4 는 도 2 의 N 부분을 나타낸 도면이다.
도 4 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 억세스 도어(200)는 플랜지형 도어로 구성될 수 있다.
상기 플랜지형 도어는, 출입구(230), 상기 출입구(230)를 개폐하는 도어부(210), 및 상기 도어부(210)가 상기 출입구(230)에 고정되도록 하는 플랜지부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
도어부(210)의 외주에는 홈이 형성된 수개의 걸쇠가 마련되며, 상기 출입구(230)의 외주에는 상기 홈에 대응하는 수개의 결합 홈이 구비되고, 상기 플랜지부(220)는 상기 홈 및 상기 결합 홈에 체결되는 체결봉(222), 및 상기 걸쇠를 상기 출입구(230)에 대해 가압하여 도어부(210)가 상기 출입구(230)에 압착되게 하는 나사부(224)를 포함할 수 있다. 상기 나사부(224)를 상기 체결봉(222)에 나사 연결함에 따라서 상기 도어부(210)가 상기 출입구(230)에 압착되며 따라서 도어부(210)에 의한 밀폐가 달성될 수 있다. 이때, 바람직하게는, 상기 체결봉(222)이 상기 출입구(230)의 일 측에 힌지 연결되도록 힌지부(262)가 구비될 수 있다.
즉, 클랩(Clap)형으로 구성되는 기존의 공기연소 억세스 도어(200)와 달리, 실시예에 따른 억세스 도어(200)는 플랜지 형으로 구성됨에 따라서, 나사에 의한 압착을 통해 도어의 실링이 달성되며, 따라서 억세스 도어(200)의 실링이 이루어 지므로 전기집진기에서 신뢰성 있는 실링이 이루어질 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전체 추타를 위한 전자식 추타 장치(300)을 나타낸 도면이다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)는 추타봉(310)의 연결 부위에 실링 부재(320)가 구비될 수 있다.
상기 실링 부재(320)는 실리콘, 또는 테프론 등을 재질로 구성되어 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 상술한 바와 같이, 순산소 연소용 전기 집진기(1)에서는 내부의 공기 누설의 방지 필요성이 크며, 실시 예에 따라서, 챔버 윗면으로 부터 나온 방전극 연결부를 외부 대기로부터 실링 하기 위해 실링 부재(320)가 구비되므로, 연결부위의 실링이 달성되며, 따라서 순산소 연소용 전기 집진기(1) 내부의 공기 누설이 방지되고 전기 집진기의 성능이 확보될 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)의 지지대(700)를 나타낸 도면이다.
상기 지지대(700)는 골조를 구성하는 소정의 프레임이 연결된 구조를 가질 수 있으며, 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)를 ground 상에 지지할 수 있다.
상기 지지대(700) 상에는 단열부(710)가 구비될 수 있다. 상기 단열부(710)는 열 전달을 차단하는 재질로 구성되며, 상기 순산소 연소용 전기 집진기(1)가 상기 지지대(700) 상에 놓여 접합되는 부위에 구비되며, thermal breaker 로 작용할 수 있다.
지지대(700) 상에 단열부(710)가 구비됨에 따라서, 순산소 연소용 전기 집진기(1)로부터 지지대(700)를 통해 ground 또는 외벽으로 전달되는 열이 차단되며, 따라서 열 손실이 감소되고 순산소 연소용 전기 집진기(1)의 성능이 유지될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 순산소 연소용 전기 집진기(1)와 공기 연소 전기 집진기 사이의 전압 및 전류특성을 비교 분석한 그래프이다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 공기연소에 비해 순산소 연소 시 전기 집진기의 절연 파괴 전압이 높으며, 동일전압에서 전류밀도는 낮다. 따라서 공기 연소 발전 시스템 전기 집진기와 같은 집진판 간격으로 설계될 경우 기존의 전기 집진기에 비해 고전압 변압기를 적용할 수 있다.
이에 따라서, 실시 예에 따른 고주파/고전압 발생장치(100)는 고전압 변압기를 포함할 수 있다.
아울러, 공기 연소에 비해서 순산소 연소의 경우 코로나 개시 전압이 높기 때문에 초기 인가 전압을 더욱 높여서 운전해야 한다.
한편, 집진기의 집진 성능은 하기와 같은 식 1 에 따른다.
Figure 112012060511336-pat00001
식 1 ) 전기 집진기의 효율공식
(AC: 집진면적, Q: 유량, We: 이동속도, 이동속도는 전압의 제곱에 비례)
코로나 방전에 의해 모든 입자가 대전 되었을 경우 집진효율은 전압의 제곱에 비례하므로, 고전압 전압기로 고전압을 인가할 경우 고효율의 집진성능이 달성될 수 있다.
입자의 집진판으로 이동속도(Migration velocity)는 집진되는 입자가 모두 대전되었을 때 전압의 제곱에 비례하여 증가한다. 전기 집진기의 집진 효율을 구하는 Matts-Ohnfeldt Equation 에 의하여 집진효율에 대해 Migration velocity 와 집진면적은 비례한다. 따라서 전압의 제곱에 이동속도가 비례하므로, 집진효율에 대하여 전압의 제곱은 비례하게 된다.
즉, 전기 집진기 설계 시 순산소 연소용 전기 집진기는 기존 공기 연소 집진기에 비하여 높은 인가전압을 인가 가능하며, 인가한 전압의 제곱 값이 늘어난 만큼 집진면적을 줄일 수 있기 때문에, 기존 전기집진기보다 집진면적을 작게 제작할 수 있다.
이에 따라서, 집진기 설계 시 본 발명에 따른 순산소 연소용 전기 집진기는 공기 연소 집진기에 비하여 인가전압이 높기 때문에 전압의 제곱값이 늘어난 만큼 집진면적을 줄여서 전기집진기를 작게 설계 할 수 있다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
1: 순산소 연소용 전기 집진기 10: 방전체
20: 챔버 22: 보온층
30: 집진판 50: 호퍼 분진 배출구
100: 고주파/고전압 발생장치 120: 전기 히터
200: 억세스 도어 210: 도어부
220: 플랜지부 222: 체결봉
224: 나사부 230: 출입구
262: 힌지부 300: 추타 장치
300b: 기계식 모터 300a: 집진판 추타 장치
300: 추타 장치 310: 추타봉
320: 실링 부재 400: 애자
500: 인클로저 600: 더블 플랩 댐퍼
300, 300a: 추타 장치 700: 지지대
710: 단열부

Claims (9)

  1. 순산소를 공급하여 석탄을 연소하며 그 배기가스의 분진집진을 위한 순산소 연소용 전기 집진기(1)에 있어서,
    상기 순산소 연소용 전기 집진기(1)는,
    하측에 집진된 미세입자를 배출하는 호퍼 분진 배출구(50)가 형성된 챔버(20);
    상기 챔버(20)의 내측에 배치되는 방전체(10), 및 집진판(30);
    상기 방전체(10)에 고전압을 인가하는 고주파/고전압 발생장치(100); 및
    추타 장치(300, 300a)를 포함하며,
    상기 챔버(20)는,
    상기 챔버(20)의 외측을 둘러싸며 단열재로 구성된 보온층(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순산소 연소용 전기 집진기(1)는,
    상기 순산소 연소용 전기 집진기(1)를 지면에 대해 지지하도록 하는 지지대(700);를 더 포함하며,
    상기 지지대(700) 상에는 열전도율이 낮은 재질로 구성된 단열부(710)가 구비되는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 인가 장치의 애자(400) 하부에 결로 방지용 밴드형 전기 히터(120)가 구비되는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 추타 장치(300)는 추타봉(310), 및 실링 부재(320)를 포함하며,
    상기 실링 부재(320)는 챔버(20) 윗면에서 나오는 방전체 봉과 외부 대기간의 기밀성을 유지하고,
    상기 실링 부재(320)는 테프론 또는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추타 장치(300)는,
    대기로부터 챔버의 기밀을 유지하며, 추타 강도의 향상을 위해 챔버 상부에 설치되는 기계식 집진판 추타 장치를 더 포함 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버(20)의 일 측에는 억세스 도어(200)가 구비되며,
    상기 억세스 도어(200)는, 도어부(210), 및 상기 도어부(210)에 의해서 개폐되는 출입구(230)부, 및 상기 도어부(210)의 외주부에 구비되며 상기 도어부(210)가 상기 출입구(230)부를 압착하여 상기 출입구(230)부를 밀폐하도록 하는 플랜지부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방전체 내부의 실링을 위한 인클로저(500);를 더 포함하며,
    상기 인클로저(500)는,
    상기 고전압 발생 장치에서 생성된 전원을 상기 방전체(10)에 인가하도록 연결되는 고주파/고전압 전원 연결 부위와, 애자(400), 및 추타 장치를 감싸서 외부 공기와 차단시키는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 호퍼 분진 배출구(50)는,
    2개의 개폐구가 구비된 2중 댐퍼로 구성되고, 전단부 댐퍼가 개방되면 후단 댐퍼가 밀폐되고 후단 댄퍼가 개방되면 전단 댐퍼가 밀폐되어 이중의 기밀이 가능한 더블 플랩 댐퍼(600)(double flap damper)를 포함하는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고주파/고전압 발생장치(100)는 고전압/고주파를 인가하는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 순산소 연소용 전기 집진기(1).
KR1020120082791A 2012-07-27 2012-07-27 순산소 연소용 전기 집진기 KR101329733B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120082791A KR101329733B1 (ko) 2012-07-27 2012-07-27 순산소 연소용 전기 집진기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120082791A KR101329733B1 (ko) 2012-07-27 2012-07-27 순산소 연소용 전기 집진기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101329733B1 true KR101329733B1 (ko) 2013-11-20

Family

ID=49857809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120082791A KR101329733B1 (ko) 2012-07-27 2012-07-27 순산소 연소용 전기 집진기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101329733B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110404687A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 兰州电力修造有限公司 一种新型顶打与侧打组合式电除尘器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040012139A (ko) * 2002-08-01 2004-02-11 주식회사 포스코 전기 집진기의 집진판 타격용 햄머
KR20100063685A (ko) * 2010-05-18 2010-06-11 장은숙 전기집진기용 집진판의 추타장치
KR101015056B1 (ko) 2008-10-08 2011-02-16 한국기계연구원 Ｏｘｙ-ＰＣ용 복합 전기집진장치
JP2012045469A (ja) 2010-08-25 2012-03-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 集塵機のダスト排出装置および排出方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040012139A (ko) * 2002-08-01 2004-02-11 주식회사 포스코 전기 집진기의 집진판 타격용 햄머
KR101015056B1 (ko) 2008-10-08 2011-02-16 한국기계연구원 Ｏｘｙ-ＰＣ용 복합 전기집진장치
KR20100063685A (ko) * 2010-05-18 2010-06-11 장은숙 전기집진기용 집진판의 추타장치
JP2012045469A (ja) 2010-08-25 2012-03-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 集塵機のダスト排出装置および排出方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110404687A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 兰州电力修造有限公司 一种新型顶打与侧打组合式电除尘器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Parker Electrical operation of electrostatic precipitators
CN102614988B (zh) 一种静电除尘器用防污闪瓷绝缘子的清洁装置及其应用
KR101329733B1 (ko) 순산소 연소용 전기 집진기
US20150226427A1 (en) Method for collecting fine particles from flue gases, and a corresponding device and arrangement
CN105112602A (zh) 一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置及其方法
KR101604288B1 (ko) 플래시 탱크용 백연 저감 장치
CN201157795Y (zh) 电雾绝缘子气体保护装置
CN107565431A (zh) 一种高效防潮散热变电柜
CN206444733U (zh) 一种转炉一次烟气湿式静电深度净化装置
KR101329711B1 (ko) Ｃｄｑ 집진기 집진후드 장치
CN201333426Y (zh) 电除尘器的阴极振打传动装置
CN207528076U (zh) 一种共用锅炉及发电机组的烧结矿余热连续回收系统
CN207563105U (zh) 湿式电除尘器绝缘子热风密封装置及湿式电除尘器
CN207184357U (zh) Cpu余热回收与除尘降耗一体化装置
CN107569963A (zh) 一种新型电气自动化除尘装置
CN207188004U (zh) 一种电除尘器阴极隔离式绝缘室
CN109340774A (zh) 一种基于垃圾焚烧的发电装置
CN208430950U (zh) 用于电除尘器的人孔门机构
CN206980995U (zh) 一种具有新型热风吹扫系统的静电除尘器
CN208786666U (zh) 一种自持式宽温高密封性除尘装置
CN2827539Y (zh) 电除尘器
CN107803274A (zh) 一种电除尘器阴极隔离式绝缘室
CN105126999A (zh) 一种低低温电除尘器
CN205919692U (zh) 炉罩一体式集烟系统
CN204018023U (zh) 一种电除尘器高效集尘与清灰装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161108

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171025

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181031

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191107

Year of fee payment: 7