KR101953743B1 - 고하전 안개분무를 이용한 미세먼지 응집 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소 공정의 후단에서 생성되는 배가스내의 초미세먼지를 처리하기 위한 것으로 공정비용이 상대적으로 낮고 폐수 등의 추가적인 오염물질 생성이 없는 건식 집진기술과 높은 제거효율의 습식 집진기술의 장점을 결합한 것으로, 미세먼지 응집 제거장치에 도입되는 배가스에 고전압으로 하전된 특정 입자크기의 물 입자를 분사하여 초미세먼지의 응집효과를 유발하고, 상기 응집효과를 달성 후 상기 물 입자는 증발하여 추가적인 폐수 발생을 억제한 고하전 안개분무를 이용한 미세먼지 응집 제거장치에 관한 것으로 사이클론 내부에 안개상 물 입자 분무를 이용하여 미세입자가 응집되어 함께 제거하기 할 수 있어 제거효율을 증대시킬 수 있는 효과 및 상기 미세입자의 응집효과를 유도하는 안개상 물 입자는 입자의 조대화가 진행되면서 미세먼지 응집 제거장치내에서 증발되어 폐수 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

고하전 안개분무를 이용한 미세먼지 응집 제거장치{Apparatus for Removing Fine Particles Agglomeration with Highly-Charged Mist Spraying}

본 발명은 고하전 안개분무를 이용한 미세먼지 응집 제거장치에 관한 것으, 보다 상세하게는 연소 공정의 후단에서 생성되는 배가스내의 초미세먼지를 처리하기 위한 것으로 공정비용이 상대적으로 낮고 폐수 등의 추가적인 오염물질 생성이 없는 건식 집진기술과 높은 제거효율의 습식 집진기술의 장점을 결합한 것으로, 미세먼지 응집 제거장치에 도입되는 배가스에 고전압으로 하전된 특정 입자크기의 물 입자를 분사하여 초미세먼지의 응집효과를 유발하고, 상기 응집효과를 달성 후 상기 물 입자는 증발하여 추가적인 폐수 발생을 억제한 고하전 안개분무를 이용한 미세먼지 응집 제거장치에 관한 것이다.

집진 방식에는 중력을 이용하여 공기가 이동하면서 자연적으로 먼지를 침전시키는 중력 집진 장치, 공기 기류 방향을 급변시켜 전환점 부분에서 관성에 의하여 먼지를 집진하는 관성력 집진 장치, 필터를 이용한 여과 집진 방식, 가온을 이용한 세정 방식, 그리고 원심력을 이용한 원심력 집진 장치, 정전기를 이용한 전기 집진 방식 등이 알려져 있다. 또한 공기 청정 방식으로는 U.V./광촉매 방식, 고온 플라즈마 방식, 저온 플라즈마 방식, 바이오 필터 방식, 필터와 플라즈마를 조합한 하이브리드 방식 등이 알려져 있다.

이러한 집진 방식과 공기 청정 방식은 각각의 장단점을 달리하여 취사 선택되고 있다. 특히, 원심력을 이용하는 사이클론 방식의 집진기는 폐기물 소각처리시설에서 집진율이 90% 내외로 우수하며 운전비용도 그다지 높지 않다는 장점이 있다. 그러나 사이클론 방식의 집진기의 경우 미세 분진(<5 μm)에 대한 집진율이 급격히 저하되어 미세분진을 집진하기 어렵다는 단점이 있다. 한편 미세 먼지의 경우 전기 집진 방식이 매우 효과적인 것으로 알려져 있다.

공기 청정 방식 중 U.V./광촉매 방식은 효율이 낮다는 단점이 있으며 고온 플라즈마 방식은 플라즈마 토오치 반응기의 대형화가 어렵고 수명도 짧다는 문제가 있으며, 저온 플라즈마 방식의 경우는 주로 코로나 방전에 의하여 VOC(Volatile Organic Compounds)를 제거하며 비교적 효율이 우수하다.

사이클론 방식을 적용한 집진기로서 대한민국 등록특허 제10-0150707호는 도 1과 같이 호퍼 내부에 와이어 형태의 방전용 전극을 설치하여 호퍼 내부에서 코로나 방전을 일으켜 미세분진을 이온화하여 이온화된 분진이 호퍼 벽면 쪽으로 이동한 후 벽면에 부딪히면서 자중에 의해 호퍼 하단의 집진 통으로 수집되게 구성하고 있다.

그러나 호퍼 내부에 와이어만 설치하여 코로나 방전을 발생시킬 경우 코로나 방전이 주로 중심에 있는 배기관과 와이어 전극사이에서 발생하기 때문에 플라즈마 발생 영역이 작고 또한 이온화된 분진 입자가 배기면 안쪽 면으로 이동해서 벽면에 부착되는데 배기가스가 배기관의 위쪽방향으로 흐르기 때문에 집진된 먼지가 효과적으로 아래로 떨어지지 못하여 집진 효율이 낮은 단점이 있다. 또한 플라즈마 발생영역이 작아 VOC 제거 능력 또한 크지 않다는 단점이 있다. 이를 보안하기 위하여 상기 대한민국 등록특허 제10-0150707호를 살펴보면, 사이클론 입구에 예비하전장치를 추가로 구성하여 일차적으로 미세분진을 대전시켜 사이클론 안쪽으로 이동하도록 하여 사이클론 내부에서 전기 집진이 일어나도록 구성하였다. 이 경우 예비하전장치와 사이클론 내부의 전극 구조가 상이하게 달라 두 개의 전원공급장치가 필요하며, 플라즈마 발생영역이 작아 VOC 제거효율이 크지 않은 단점이 있다.

또한, 기체와 고체입자 등 서로 다른 두 상의 혼합물을 원심력으로 분리하는 장치 중 대표적인 것이 사이클론이다. 특히, 배가스에 포함된 분진을 원심력으로 분리 제거하는 사이클론 집진 기술은 철강공정, 소각공정, 시멘트공정, 연소공정, 제지공정, 코크스 공정 등 대부분의 분진 발생 공정에 적용되는 등 산업현장에 널리 사용되고 있다.

이러한 사이클론은 대표적으로 상부원통부와 하부원추부로 구성되는 본체와, 상기 본체 하부에 연통 설치되는 포집챔버와, 상기 상부 원통부에 일부 내입되어 가스를 외부로 배출시키는 배출관과, 상기 상부원통부의 측면과 연통되어 분진이 혼합된 혼합가스를 선회하도록 유입하는 유입관으로 구성된다.

이러한 종래의 사이클론은 유입관을 통해 혼합가스를 본체 내부로 유입하고, 유입된 혼합가스는 본체 내벽을 따라 선회하면서 하강하게 된다. 이때 본체의 상부원통부 단면적은 상기 유입관의 단면적보다 크기 때문에 유입된 혼합가스의 유속은 일시적으로 급감하게 되어 유속에 의해 이동되는 분진입자가 1차적으로 분리된다. 또한, 선회하면서 회전력에 의해 잔여 분진을 외측 방향 즉, 본체 내벽으로 밀어내게 되어 기체로부터 분진을 분리하게 된다. 분진을 분리한 기체는 선회된 중앙을 통해 재상승하여 배출관을 통해 배출되고, 분리된 분진은 본체 내벽을 따라 하강하여 포집챔버로 포집된다.

종래의 사이클론 구성에서 혼합가스는 유입관을 통해 사이클론의 본체 내부로 유입될 때 유로의 단면적이 급속하게 확장되고, 하강 후 상승하여 나가는 배출관에서는 단면적이 급속하게 축소되어 이송압력을 급감시키며 중력 침강하여 제거되는 미세먼지의 입자크기가 제한되어 후단에 추가적인 초미세먼지를 제거하는 설비를 구성하여야 하는 실정이다.

따라서, 본 발명의 미세먼지 응집 제거장치상에 유입되는 배기가스내의 초미세먼지를 안개상 물입자를 통하여 응집시켜서 제거하면서 상기 물입자는 상기 미세먼지 응집 제거장치내에서 자연 증발하여 추가적인 폐수 처리가 필요없는 미세먼지 응집 제거장치에 대한 기술은 연구된 바가 없다.

대한민국 등록 특허 제10-0150707호 일본 공개 특허 제2008-264738호 대한민국 등록 실용 제20-0473001호 대한민국 공개 특허 제10-2015-0045068호 일본 공개 특허 제2000-107634호 일본 공개 특허 제2001-017885호 일본 공개 특허 제2009-131795호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 안개상 물입자 분무를 이용하여 배기가스내의 PM2.5 이하의 작은 입자를 응집시켜 제거할 수 있도록 하는 미세먼지 응집 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측면에 배기가스가 유입되는 유입구(200)가 형성되며, 하단에는 상황하협의 원추부(300)를 형성하고, 밀폐된 상단 측면에는 축 중심에서 외측으로 편향되도록 상기 유입구를 형성하여 혼합가스가 내벽면을 따라 선회하면서 유입되도록 하는 사이클론 본체; 상기 사이클론에 형성되는 하나 이상의 홀(210); 고전압으로 하전된 소정 크기의 안개상 물 입자를 분사하는 상기 홀에 결합되어 형성되는 이류체 노즐(500); 상기 사이클론 본체의 중심축과 동일 선상에 설치되며, 상기 사이클론 본체의 중심 부분에 위치시켜 고체입자가 분리된 가스를 외부로 배출시키는 배출관(600); 상기 사이클론 본체의 하단에 장착되어 상기 배출관으로 배출되지 않은 가스를 배출하도록 하는 배출 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 응집 제거 장치를 제공한다.

또한, 상기 물 입자는 5 내지 20μm 일 수 있다.

또한, 상기 물 입자는 상기 사이클론 본체 내에서 소정 체류시간 내에 증발할 수 있다.

또한, 상기 물 입자는 상기 사이클론 본체 내에서 소정 회 회전하면서 미세먼지 입자의 크기를 성장시킬 수 있다.

또한, 상기 이류체 노즐에 공급되는 물에 하전을 가하는 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀과 상기 이류체 노즐의 결합부에 형성되는 절연애자를 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀은 상기 사이클론의 유입구 측면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 홀에 결합되는 이류체 노즐은 소정 각도를 가지고 결합될 수 있다.

또한, 상기 이류체 노즐(100)은 1차로 물 입자를 형성하는 1차 물 분사부(110); 압축공기가 유입되는 유입구(120)가 형성되고 안개상 물 입자를 분사하는 분사관(130); 상기 분사관의 내측으로는 상기 유입구와 스로틀링부(140)으로 연결된 팽창부(150)를 포함하는 벤투리관(160);을 포함하며, 상기 분사관 및 상기 벤투리관은 동일 축상에 형성되며, 교축부(170)에 직각방향으로 상기 1차 물 분사부가 결합될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 미세먼지 응집 제거 장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

기존 사이클론의 미세입자 제거 효율은 배가스 속도 혹은 입자크기에 따라 좌우되는 반면, 유니플로 사이클론은 비교적 광범위한 운전 영역대에서 일정한 제거 효율을 나타낼 수 있으며, 종래에는 선회 기류를 이용한 분리 방법으로는 PM2.5 이하의 작은 입자를 분리하는 것이 어렵다는 문제점이 있었으나, 사이클론 내부에 안개상 물 입자 분무를 이용하여 미세입자가 응집되어 함께 제거하기 할 수 있어 제거효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 미세입자의 응집효과를 유도하는 안개상 물 입자는 입자의 조대화가 진행되면서 미세먼지 응집 제거장치내에서 증발되어 폐수 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 추가적인 복잡한 장치의 추가 없이 PM 2.5 이하의 미세입자를 제거할 수 있어 비용 절감 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 미세입자와 물입자 응집 개념도.
도 2는 본 발명의 미세입자의 응집을 확인할 수 있는 REM 이미지.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세먼지 응집 제거장치의 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세먼지 응집 제거장치의 미세먼지의 응집 진행을 판단하기 위한 구역 개념도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세먼지 응집 제거장치에서 진행되는 미세먼지의 응집 개념도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세먼지 응집 제거장치에 설치되는 이류체노즐의 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 한다.

도 1은 본 발명의 미세먼지와 물입자 응집 개념도이다.

C. Herbst-Dederichs: in Handbuch der thermischen Spritztechnik (Thermal Spraying Process Manual); 1st Edn., (ed. E. Lugscheider), 630, 2002, Dusseldorf, DVS-Verlag 및 A. Johansen, T. Schaefer: Eur. J. of Pharmaceut. Sci., 2001, 12, 297309를 살펴보면, 입자 응집의 개념을 개시하고 있다.

입자의 응집단계는 스프레잉 단계로 바인더 역할의 입자와 파우더가 공급되는 단계이며, 상기 스프레잉단계 이후로 습윤단계로 상기 바인더 입자와 파우더가 액상 다리(Liquid bridge) 형성되는 파우더 입자의 응집 초기 단계이다.

상기 습윤단계 이후, 사이 액상 다리가 형성된 파우더에서 상기 액상이 증발되면서 고체 다리(Solid bridge)가 형성되는 고형화단계로 파우더가 응집된 이후 입자가 견고화되는 단계이며, 상기 고형화단계이며 상기 고체다리가 형성된 응집이 견고화되는 중 파우더가 서로 응집되어 블랙베리(Blackberry) 구조를 형성하는 응집종료 단계로 구성된다.

도 2는 본 발명의 미세입자의 응집을 확인할 수 있는 REM 이미지이다. 상기 이미지를 살펴보면 입자 사이에 다리가 형성되어 응집된 입자 형상을 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세먼지 응집 제거장치의 개략도이다.

일측면에 배기가스가 유입되는 유입구(200)가 형성되며, 하단에는 상황하협의 원추부(300)를 형성하고, 밀폐된 상단 측면에는 축 중심에서 외측으로 편향되도록 상기 유입구를 형성하여 혼합가스가 내벽면을 따라 선회하면서 유입되도록 하는 사이클론 본체; 상기 사이클론에 형성되는 하나 이상의 홀(210); 고전압으로 하전된 소정 크기의 안개상 물 입자를 분사하는 상기 홀에 결합되어 형성되는 이류체 노즐(500); 상기 사이클론 본체의 중심축과 동일 선상에 설치되며, 상기 사이클론 본체의 중심 부분에 위치시켜 고체입자가 분리된 가스를 외부로 배출시키는 배출관(600); 상기 사이클론 본체의 하단에 장착되어 상기 배출관으로 배출되지 않은 가스를 배출하도록 하는 배출 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 응집 제거 장치를 제공한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 집진 시스템은 일측면에 배기가스가 유입되는 유입구가 형성되며, 하단에는 상황하협의 원추부을 형성하고, 밀폐된 상단 측면에는 축 중심에서 외측으로 편향되도록 상기 유입구를 형성하여 혼합가스가 내벽면을 따라 선회하면서 유입되도록 하는 사이클론 본체와, 상기 사이클론 본체 일측에 형성된 유입부에 설치되어 안개상 물입자을 분사하는 이류체 노즐과, 상기 집진통의 외면에 방사상으로 설치되며, 공급되는 상기 안개상 물입자는 (-) 하전될 수 있다. 또한 안개상 물입자와 미세 먼지와 결합하여 미세먼지를 응집되면서 조대화할 수 있다. 상기 사이클론 본체의 중심축과 동일 선상에 설치되며, 상기 사이클론 본체의 중심 부분에 위치시켜 고체입자가 분리된 가스를 외부로 배출시키는 배출관과, 상기 사이클론 본체의 하단에 장착되어 상기 배출관로 배출되지 않은 가스를 배출하도록 하는 배출밸브을 포함한다.

사이클론 본체는 원통체로, 하단은 상광하협의 원추부로 형성되며, 그 단부에 배출밸브가 장착된다. 또한, 밀폐된 상단 측면에는 혼합가스를 유입하는 유입관과 연통설치되는 유입구가 형성되는데, 상기 유입구는 상기 사이클론 본체의 중심에서 외각으로 편향된 부분에 위치하게 하여 유입되는 혼합가스가 상기 사이클론 본체의 내벽면을 따라 선회하도록 한다.

이때, 상기 유입구의 단면적과 상기 사이클론 본체의 상부 단면적은 1대 1~3의 비율로 형성되며, 혼합가스가 이동하는 유로의 단면적의 변경이 최소화되도록 할 수 있다. 상기 유입구의 단면적과 상기 사이클론 본체의 상부 단면적을 1대 1로 형성하여 유로 단면적의 변경 없이 혼합가스의 이동이 이뤄지도록 한다.

상기 사이클론 본체의 중간부분에는 내경협소부가 형성된다. 상기 내경협소부는 상기 사이클론 본체의 중심축을 중심으로 내벽면을 따라 환 형태로 돌출된다. 상기 내경협소부는 상기 유입구가 형성된 상부로부터 점차적으로 돌출되고, 만곡부를 통과하면서 점차적으로 내입되어 원래의 관체 내경으로 복귀한다.

이때, 상기 내경협소부의 만곡부 돌출높이를 상기 내경협소부의 수직길이의 1/15에서 1/8 사이의 범위로 하여 완만하게 돌출되도록 함으로써 상기 내경협소부의 변곡에 의해 선회하는 혼합가스의 유동저항을 최소화하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내경협소부가 상기 사이클론 본체의 중심축으로 돌출되는 길이도 상기 사이클론 본체의 반경에 대해 1/8에서 1/3 사이의 범위로 하여 상기 내경협소부에 의해 상기 사이클론 본체의 직경에 과도하게 축소되는 것을 방지해 고체입자의 배출이 용이하게 이뤄지도록 한다.

도 4는 본 발명의 미세먼지 응집 제거장치의 미세먼지의 응집 진행을 판단하기 위한 구역 개념도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세먼지 응집 제거장치에서 진행되는 미세먼지의 응집 개념도이다.

또한, 상기 물 입자는 5 내지 20μm 일 수 있다.

또한, 상기 물 입자는 상기 사이클론 본체 내에서 소정 체류시간 내에 증발할 수 있다.

또한, 상기 물 입자는 상기 사이클론 본체 내에서 소정 회 회전하면서 미세먼지 입자의 크기를 성장시킬 수 있다.

도 4를 살펴보면, 상기 미세먼지 응집장치를 4개의 구역(Zone)으로 구분하면, 미세먼지가 포함된 배가스와 이류체 노즐에서 공급되는 안개상 물 입자가 유입되는 유입구인 1구역(Zone 1), 상기 사이클론 본체 중 상기 유입구와 동일 선상에 있는 상기 사이클론 본체의 상부인 2구역(Zone 2), 상기 2구역을 제외한 상기 사이클론 본체의 하부인 3구역(Zone 3), 그리고 본체의 하부가 좁아지면서 상관하협구조인 4구역(Zone 4)로 구분할 수 있다.

상기 구역에서의 배기가스에 포함된 미세먼지 입자와 안개상 물 입자와의 응집 현상을 살펴보면, 1구역에서는 미세먼지와 물 입자가 같이 주입되며, 2구역에서 배기가스에 포함된 입자사이즈가 큰 미세먼지는 상기 사이클론 본체의 벽면과 충돌하고 하부로 중력 침강으로 상기 미세먼지 응집 제거장치의 하부로 배출되며, 미세먼지를 포함한 배기가스와 안개상 물 입자가 접촉을 하게된다.

상기 2구역과 상기 3구역에서 상기 미세입자와 상기 안개상 물입자가 액상다리와 고체 다리를 형성하면서 미세먼지의 조대화가 진행된다.

상기 3구역과 상기 4구역에서 미세먼지의 응집효과를 통해 조대화된 입자의 물 입자가 증발되면서 블랙베리 구조의 미세입자는 하부로 배출될 수 있다.

상기 배출관은 일단은 상기 사이클론 본체의 내부에 위치하고, 타단은 상기 사이클론 본체의 외부에 위치하여 상기 사이클론 본체 내부에서 고체입자가 분리된 가스를 외부로 배출시킨다. 이러한 배출관은 사이클론 본체와 동일축을 갖도록 중심에 배치하고, 배출관의 단부는 내경협소부 영역에 위치하며, 사이클론 본체의 하부에서 외부로 꺾이는 구조를 갖는다.

상기 배출관과 상기 사이클론 본체의 결합 구조는, 상기 사이클론 본체를 수평으로 형성하되, 상기 사이클론 본체의 배출밸브가 결합되는 단부 측을 하부로 꺾어 형성하고, 상기 배출관을 수평으로 관통하여 외부로 배출하도록 구성할 수 있다. 이때에는 배출밸브 측으로 소량의 가스가 배출되도록 함으로써 기체 배출관의 입구 측에서 분리된 고체입자가 배출밸브 측으로 용이하게 이동하도록 할 수 있다.

상기 배출밸브는 상기 사이클론 본체의 원추부에 포집된 고체입자를 배출하는 밸브로, 개구 또는 폐구에 의해 포집된 고체입자를 배출하거나, 스크류에 의해 정량씩 배출되게 하는 등 다양한 수단이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 사이클론 본체에는 내경협소부가 형성됨으로 선회하면서 수직 하강하는 1차 선회류는 돌출된 내경협소부에 의해 방향이 중앙측으로 일정각도 틀어져서 하강되고, 틀어진 상태에서 폐쇄공간의 경계면과 부딪쳐 방향이 전환된 2차 선회류는 1차 선회류의 내측 공간을 통해 상향으로 이동한다. 즉, 상기 내경협소부는 수직하강하는 1차 선회류를 사이클론 본체의 중심축 방향으로 일정각 이격시켜 폐쇄공간 경계면에 부딪친 2차 선회류가 1차 선회류와 중첩되지 않고 1차 선회류의 내부공간을 통해 상향 이동하도록 하는 것이다.

상기 미세먼지 집진장치에 형성된 이류체노즐과 본체는 도체로 구성되며, 더 바람직하게는, 강판 또는 스테인레스강 또는 알루미늄 또는 구리 등의 재질로 구성할 수 있고, 더욱 바람직하게는 그라파이트 또는 텅스텐 또는 탄탈륨 또는 몰리브덴 또는 스테인레스 또는 철 등의 재질로 구성할 수 있다.

이러한 이류체 노즐에 공급되는 물에는 (-) 전극이 인가되고, 사이클론 본체의 외벽에는 (+) 전극이 인가되어 사이클론 본체 내의 입자에 전기를 일으키도록 한다.

상기 이류체 노즐이 삽입되는 홀과 이류체노즐 사이에는 쇼트를 방지하기 위한 애자가 형성될 수 있다.

상기 이류체 노즐로 분사를 위한 액적이 충전된다. 이러한 액적은 물과 이온화액을 혼합한 혼합액인 것이 바람직하다.

상기 사이클론 본체의 내측 상면에 이류체 노즐이 설치될 수 있다.

또한, 상기 이류체 노즐에 공급되는 물에 하전을 가하는 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀과 상기 이류체 노즐의 결합부에 형성되는 절연애자를 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀은 상기 사이클론의 유입구 측면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 홀에 결합되는 이류체 노즐은 소정 각도를 가지고 결합될 수 있다.

또한, 상기 이류체 노즐(100)은 1차로 물 입자를 형성하는 1차 물 분사부(110); 압축공기가 유입되는 유입구(120)가 형성되고 안개상 물 입자를 분사하는 분사관(130); 상기 분사관의 내측으로는 상기 유입구와 스로틀링부(140)으로 연결된 팽창부(150)를 포함하는 벤투리관(160);을 포함하며, 상기 분사관 및 상기 벤투리관은 동일 축상에 형성되며, 교축부(170)에 직각방향으로 상기 1차 물 분사부가 결합될 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세먼지 응집 제거장치에 설치되는 이류체노즐의 도면이다.

상기 이류체 노즐은 압축공기가 제공되는 압축공기가 공급되는 압축공기유입구와 결합되는 결합구와 분사관을 일자형으로 형성하여 몸체를 구성할 수 있다.

상기 결합구와 직각으로 1차 물분사부의 노즐몸체에 일체형으로 형성된 결합관이 끼워져 형성한다.

상기 결합구와 분사관의 내측으로는 압축공기가 유입되는 유입공을 형성되고 분사관의 내측으로는 팽창부를 형성하며, 이들의 경계에는 스로틀링이 형성되어 유입공을 통해 공급되는 압축공기의 압력을 줄이면서 이송속도를 높일 수 있도록 한 벤투리관(Venturi tube)을 형성하고, 벤투리관의 교축부에 결합된 저압용 안개상 물입자를 공급하기 위한 결합관과 연통된 유로를 형성한다.

또한 결합구와 분사관의 사이에는 결속홈을 함몰되게 형성한다. 상기 결속홈은 벤튜리노즐을 1차 물분사부에 결합한 상태에서 결속수단으로 고정할 필요가 있을 때 결속수단(PP밴드)을 내입하고 고정함으로 해서 결속수단이 외부로 노출되는 등의 문제점을 일소할 수 있는 것이다.

본 발명에서 제공하는 이류체 노즐은 물을 1차 분쇄하여 스프레이 상태와 같은 물 입자를 1차 물분사부에서 형성하는 제1단계와, 제1단계에서 제공하는 물 입자를 벤투리노즐로 재차 분쇄하여 마치 안개와 같은 마이크로 포그를 형성하는 제2단계에 의해 이루어지게 되는 것이다.

물이 1차 물분사부로 공급되면 포그본체의 상부에 안치되는 유체유도부재 및 유체유도부재의 상부를 밀폐하는 노즐몸체를 통과하면서 물을 1차 분쇄하여 물 입자를 노즐몸체 전방으로 일체 형성된 결합관을 통해서 배출하게 된다.

이를 다시 설명하면 유체유도부재에 형성된 유로를 통해서 노즐몸체)의 와류유로로 제공되는데, 와류유로는 서로 대칭되는 구성으로 저면에서 서로 겹쳐진 상태의 형상으로 이루어지므로, 유체유도부재에 형성된 유로를 통해 공급되는 유체가 유체유도부재의 밀착돌기가 끼움공 상면과 밀착된 상태일 때 이들 사이에 밀폐상태로 제공되는 와류유로를 통해 유체가 양방향에서 유입되어 부딪히면서 좁은 노즐공을 통과하여 파쇄되어 분사하게 되는 것이다.(제1단계)

상기 제1단계에서 파쇄된 물 입자 또한 스프레이와 같이 미분쇄 되는데 본 발명에서는 결합관을 벤투리노즐의 결합구에 결합하여 결합구에 결합된 압축공기공급관에서 제공되는 압축공기를 이용하여 다시 한번 더 분쇄하여 마치 안개와 같은 마이크로 상태의 포그를 형성토록 한다.

즉, 벤투리관의 유입공쪽으로 압축공기유입구에 형성된 압축공기공급관을 통해서 압축공기를 제공하면, 압축공기는 스로틀링을 지나면서 압축공기의 압력이 최소화됨과 동시에 이송속도가 최대로 증가하게 된다. 이때 벤투리관의 스로틀링과 연결되며, 저압용 안개상 물입자가 노즐몸체에 형성된 결합관과 연통되는 유로에 순간적으로 진공이 발생되면서 결합관을 통해서 불연속적으로 분사되는 물 입자가 스로틀링으로 급격히 빨려 들어간 상태에서 분사관 내측의 팽창부로 배출되면서 물 입자를 한번 더 파쇄하여 안개상 물입자를 형성하게 되는 것이다.(제2단계)

따라서 본 발명을 사용할 경우 저압용 안개상 물입자를 1차 물 분사부에서 형성되고 벤투리노즐에서 안개상 물입자가 형성된다.

미세먼지 응집 제거장치에는 펌프가 더 설치될 수 있다. 상기 펌프는 상기 사이클론 본체의 하부로 배출되는 포집 분진을 용이하게 배출할 수 있도록 하는 것이다.

상기 홀은 상기 사이클론의 상부 측면에 형성될 수 있다.

상기 홀에 결합되는 상기 이류체 노즐은 상기 사이클론의 측면에 접선방향으로 결합될 수 있다.

안개 형상의 물 입자 형성을 위해 투입되는 압축공기를 상기 배가스롤 대체할 수 있다.

상기 미세먼지 응집 제거장치내에서 상기 물 입자의 증발을 위하여 상기 집진기 외면에 히팅장치를 형성할 수 있다.

상기 이류체노즐은 정전분무 노즐일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 습식 전기 집진 시스템은, 특히, 물을 사용하여 미세먼지를 응집 조대화하여 미세먼지를 제거하고 폐수생성은 없는 미세먼지 응집 제거장치에 적합하다.

100: 이류체 노즐
110: 1차 물분사부
120: 압축공기유입구
130: 분사관
140: 스로틀링부
150: 팽창부
160: 벤투리관
170: 교축부
200: 유입구
210: 홀
300: 원추부
400: 배출관
500: 본체
600: 입자배출관

Claims (9)

1. 일측면에 배기가스가 유입되는 유입구(200)가 형성되며, 하단에는 상황하협의 원추부(300)를 형성하고, 밀폐된 상단 측면에는 축 중심에서 외측으로 편향되도록 상기 유입구를 형성하여 혼합가스가 내벽면을 따라 선회하면서 유입되도록 하는 사이클론 본체(500);
   상기 사이클론에 형성되는 하나 이상의 홀(210);
   고전압으로 하전된 소정 크기의 안개상 물 입자를 분사하는 상기 홀에 결합되어 형성되는 이류체 노즐(100);
   상기 사이클론 본체의 중심축과 동일 선상에 설치되며, 상기 사이클론 본체의 중심 부분에 위치시켜 고체입자가 분리된 가스를 외부로 배출시키는 배출관(400);
   상기 사이클론 본체의 하단에 장착되어 상기 배출관으로 배출되지 않은 가스를 배출하도록 하는 배출 밸브;를 포함하며,
   상기 이류체 노즐에 공급되는 물에 하전을 가하는 전극을 포함하고,
   상기 홀과 상기 이류체 노즐의 결합부에 형성되는 절연애자를 포함하며,
   상기 홀은 상기 사이클론의 상부 측면에 접선방향으로 결합되고,
   상기 홀에 결합되는 이류체 노즐은 소정 각도를 가지고 결합되며,
   상기 이류체 노즐(100)은 1차로 물 입자를 형성하는 1차 물 분사부(110);
   배기가스가 유입되는 압축공기유입구(120)가 형성되고 안개상 물 입자를 분사하는 분사관(130);
   상기 분사관의 내측으로는 상기 유입구와 스로틀링부(140)으로 연결된 팽창부(150)를 포함하는 벤투리관(160);을 포함하며
   상기 분사관 및 상기 벤투리관은 동일 축상에 형성되며, 교축부(170)에 직각방향으로 상기 1차 물 분사부가 결합되고,
   상기 사이클론 본체의 하부로 배출되는 포집 분진을 배출하기 위한 펌프를 포함하며,
   상기 배출밸브는 스크류인 것을 특징으로 하는 미세먼지 응집 제거 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 물 입자는 5 내지 20μm 인 것을 특징으로 하는 미세먼지 응집 제거 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 물 입자는 상기 사이클론 본체 내에서 소정 체류시간 내에 증발되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 응집 제거 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 물 입자는 상기 사이클론 본체 내에서 소정 회 회전하면서 미세먼지 입자의 크기를 성장시키는 것을 특징으로 하는 미세먼지 응집 제거 장치.
   
   
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