KR101588883B1 - 원자로 건물 배기 여과 시스템에서 사용하는 하이브리드 사이클론필터를 포함하는 여과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기 여과 시스템에서 사용하는 하이브리드 사이클론 여과 장치에 관한 것으로서, 사이클론 여과장치는 축방향을과 수직한 방향으로 자른 단면이 원형이며 안쪽으로 함입된 함입부를 가지며 함입부의 끝단에 출구가 형성이 되며 사이클론 여과장치의 옆쪽으로는 입구가 형성이 되는데 세퍼레이터의 옆쪽으로 들어온 미스트와 에어로졸은 함입부를 따라돌면서 아래쪽으로 내려가다가 출구와 만나 세퍼레이터를 빠져나오도록 한다.

Description

원자로 건물 배기 여과 시스템에서 사용하는 하이브리드 사이클론필터를 포함하는 여과 장치{Hybrid Cyclone Filtration Device}

본 발명은 하이브리드 사이클론 여과 장치에 관한 것이다.

본 발명은 하이브리드 사이클론 여과 장치에 관한 것으로서, 종래의 습식 원자로 건물 배기 여과 시스템(CFVS)은 단일 필터로 구성된 여과장치를 이용하는 것이 보편적이며 미스트(Mist)와 에어로졸(Aerosol)이 필터(Filter)를 통과하면서 제거되는 방식이다.

이러한 구조는 프랑스의 아레바(AREVA)사에서 보유하고 있는 구조이며 미국 특허 4,913,850 "Process for the removal of iodine and organic iodine compounds from gases and vapors using silver-containing zeolite of the FAUJASITE type"에도 개시된바 있는데

[도 1]과 같은 여과 장치에 유입되면 미스트와 에어로졸이 포함된 유체가 필터(11)를 거치면서 금속으로 구성된 필터의 여재에 포집되는 구조로 구성되어 있다. 종래에는 미스트와 에어로졸을 처리하기 위한 장치가 단일 필터로 구성된 여과장치로 구성되어 대량으로 발생하는 미스트및 에어로졸이 발생하는 경우 미스트 및 에어로졸을 필터링 하기 위한 운전 가능 시간이 짧아질 수가 있으며 또한, 일반적인 필터는 유속이 빠를수록 집진 효율이 나빠지기 때문에 CFVS 특성상 다양한 유속에서 작동하므로 빠른 유속에서는 집진성능에 대한 신뢰도가 낮은 문제점이 존재한다. 도2는 도1의 A-A'의 단면을 도시한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된것으로서, CFVS에서 사용가능하며 다양한 유속에서 작동하며 빠른 유속에서도 집진성능이 우수한 여과장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 배기 여과 시스템에서 사용하는 하이브리드 사이클론 여과 장치를 제공하는데 사이클론 여과장치는 원기둥형상의 상단통과 상기 상단통의 상면 중심에서 상단통의 안쪽으로 함입된 함입부를 가지는데 함입부의 한쪽 끝단으로는 기체의 배출구가 형성이 되며 함입부의 옆면으로는 기체가 출입할 수 있는 구멍이 다수 형성되며 상단통의 옆면에 형성된 입구(112)로 들어온 미스트와 에어로졸은 함입부(114)를 따라무거운 것은 아래쪽의 배출구(113)로 배출되며 기체는 함입부 상단의 출구(111)를 통해 나가는 것일 수 있다.

상기 함입부는 원기둥, 원뿔 , 단면이 사다리꼴, 삼각형중 어느 하나의 형태 일 수 있다.

입구(112)와 함입부(114)의 표면에는 금속필터가 결합될 수 있다.

상기 사이클론 여과장치의 주위에는 금속필터가 형성될 수 있다.

상기 사이클론 여과장치의 입구는 다수개로 하여 유속을 조절할 수 있다.

상기한 바와 같은 사이클론 여과장치에 의하여 집진성능을 높이면서도 유량에 따른 유속조절이 가능한 여과장치를 제공하는 효과를 갖는다.

도1,2는 종래의 여과기를 도시하는 도면
도3내지 도7은 본 발명에 따른 여과기를 도시하는 도면

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 종래에 사용되는 [도1]과 같이 단일필터로만 구성된 여과 장치의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로 미스트와 에어로졸이 필터를 거치기 전에 사이클론을 거치게 함으로써 필터의 수명을 늘리고 유속의 변화에 따른 여과 시스템에 대한 신뢰성을 높이도록 한다.

[도3]에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 따른 제품은 미스트와 에어로졸이 필터를 거치기 이전에 거치게 되는 사이클론(102)과 필터(101)를 포함하며 전단에 사이클론(102)을 통하여 발생하는 미스트와 에어로졸의 상당 양(95% 이상)을 집진 및 회수 하여 필터의 운전 가능 시간을 늘릴 수 있다.

Cyclone의 특성상 유속이 빠를수록 효율이 높아지므로 필터와 Cyclone 필터를 동시에 적용한 하이브리드 시스템은 유속에 관계 없이 집진 성능에 대한 신뢰성을 가질 수 있다. 본 발명에서 제시하는 사이클론 세퍼레이터는 안쪽으로 함입된 함입부를 가지며 함입부에 출구가 형성이 되며 사이클론 세퍼레이터의 옆쪽으로는 입구가 형성이 된다. 함입부는 원기둥 혹은 다각형 기둥의 형태로 함입이 되고 입구가 출구보다 높은 쪽에 형성되며 세퍼레이터의 축을 따라 자른 단면은 원형이기 때문에 세퍼레이터의 옆쪽으로 들어온 미스트와 에어로졸은 함입부를 따라돌면서 아래쪽으로 내려가다가 출구와 만나 세퍼레이터를 빠져나오게 된다.

여기에 본 발명은 여과 효율 및 유속의 요인에 따른 사이클론의 형상을 개선한 총 4가지의 실시 예를 제시하는데 집진 효율에 따른 실시 예 2가지와 유량 및 유속에 따른 2가지 실시 예를 제시한다. 집진 효율을 높이기 위한 형상으로 첫 번째 실시 예는 [도 5]는 사이클론의 내부에 금속 필터를 결합시켜 사이클론을 통한 집진 효율을 극대화 시킨 형상이다. [도 5]에서 알 수 있듯이 유입구를 통하여 유입된 미스트와 에어로졸은 사이클론 벽면의 금속 필터를 통하여 1차 여과(미스트 중심)가 이루어지고 사이클론 출구에 배치된 필터를 통하여 2차 여과가 이루어짐에 따라 사이클론 자체의 여과 기작과 필터에 의한 여과 기작이 결합된다.

두 번째 실시 예인 [도 6]은 [도 5]의 형상과 유사하게 사이클론의 내부에 금속 필터를 결합한 구조를 하고 있으나 사다리꼴 형상의 필터를 사이클론 내부의 출구에 배치함으로써 사이클론 내부의 공간을 적게 만들고 이로 인해 미스트와 에어로졸이 포함된 유체의 유속이빨라짐에 따라 집진 효율이 향상된다.

유량 및 유속에 따른 첫 번째 실시 예는 [도 7]과 같이 사이클론의유입구를 여러 개로 하였는데 이러한 구조는 CFVS의 유량 변경에 따른 사이클론 내부의 유속을 조절하기 위하여 고안되었다. [도 7]에서와 같이 일정한 유량의 원자력 건물 배기 여과 시스템에서 사이클론의 유입구가 증가함에 따라 사이클론 내부로 유입되는 유체의 유속은 느려지게 되며 이러한 형상은 과다한 유속에 따른 문제점을 개선할 수 있다.

유량 및 유속에 따른 두 번째 실시 예는 [도 8]과 같이 고용량 처리를 위한 다중 사이클론으로써 원자로 건물 배기 여과 시스템에 2개 이상의 사이클론을 배치하여 단일 사이클론으로는 처리하기 힘든 유량을 처리하기에 적합하도록 고안되었다.

도9는 본 발명에 따른 사이클론 세퍼레이터의 성능을 도시하는데 본 발명의 사이클론이 적용된 원자로 건물 배기 여과 계통의 효율은 기존 필터 로만 구성된 여과 시스템에 비해 다양한 유속에서의 신뢰성이 높은 것으로 예측 할 수 있으며 이는 필터를 통과하는 유속이 빨라질 경우 여과 효율이 저하되는 문제점을 사이클론이 보완해 줌으로써 전반적인 여과시스템에서의 집진에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

도10은 본 발명에 따른 사이클론 세퍼레이터의 또다른 실시예를 도시한다. 도10의 실시예는 원통형의 상단통(115)과 원뿔형의 하단통(116)이 서로 붙어 있는 형태로서 하단통의 단면이 가장넙ㄹ은 부분이 상단통(115)과 붙어 있다. 또한, 하단통(116)의 끝부분에는 배출구(113)가 형성되어 있다.

상단통(115)의 옆면에는 하나 이상의 입구(112)가 형성되어 있는데 위에서 설명하였듯이 유량에 따라 입구(112)의 갯수를 조절하는 것이 가능하다.

상단통(115)의 상단에는 출구(111)가 형성되어 있으며 입구(112)를 통해 들어온 미스트와 에어로졸은 함입부(114)를 따라 돌다가 분진은 배출구(113)로 떨어지게 되며 기체는 출구(111)를 통해 나가게 된다. 출구(111)의 기체 배출방향은 상단 방향이 될 수도 있다.

101: 필터 102: 사이클론
111:출구 112: 입구
113:배출구 114: 함입부
115: 상단통 116: 하단통

Claims (5)

1. 원자로 건물 배기 여과 시스템에서 사용하는 하이브리드 사이클론필터를 포함하는 여과 장치로서,
   아래쪽으로부터 입구가 형성되고 측면으로 출구가 형성되는 금속필터로 구성된 제1필터와
   제1필터의 내부에 형성되는 제2필터인 사이클론 여과필터를 포함하는데 ,
   사이클론 여과필터는, 원기둥형상의 상단통과 상기 상단통의 상면 중심에서 상단통의 안쪽으로 함입된 함입부를 가지는데 함입부의 한쪽 끝단으로는 기체의 배출구가 형성이 되며 함입부의 옆면으로는 기체가 출입할 수 있는 구멍이 다수 형성되며
   상단통의 옆면에 형성된 입구(112)로 들어온 미스트와 에어로졸은 함입부(114)를 따라 무거운 것은 아래쪽의 배출구(113)로 배출되며 기체는 함입부 상단의 출구(111)를 통해 나가며
   상기 함입부는 사다리꼴의 형상으로 하여 사이클론 내부의 공간을 작게 하여 내부에서의 유속을 빠르게 하며
   입구(112)와 함입부(114)의 표면에는 금속필터가 결합되며
   출구(111)는 입구(112)보다 낮게 위치하며
   상기 입구(112)는 두개이상으로 사이클론 내부로 유입되는 유체의 유속을 느리게 할 수 있도록 하며
   제2필터를 통해 들어온 에어로졸과 미스트가 출구(111)를 빠져나가 제1필터를 향하도록 하는,
   원자로 건물 배기 여과 시스템에서 사용하는 하이브리드 사이클론필터를 포함하는 여과 장치
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