KR102023879B1 - 여과 집진 장치 및 백 필터 탈진 제어방법 - Google Patents

Abstract

여과 집진 장치에 관한 기술이 개시된다. 일 실시 예에 따른 여과 집진 장치는 집진기와, 후드와, 팬과, 스택과, 제1 및 제2 압력센서와, 산소센서와 제어장치를 포함하여 집진기 내부의 산소농도가 최소 산소 농도 이하가 유지되도록 에어제트 분사기의 분사여부를 제어한다.
집진기는 내부에 백 필터(Bag filter)와, 불활성기체를 분사하여 백 필터를 탈진하는 에어제트(Air Jet) 분사기와, 백 필터에 의해 분리된 분진을 수거하는 분진수거부를 포함하고, 후드는 분진원 부근에 설치되고 덕트를 통해 집진기 인렛(Inlet)에 연결되고, 팬은 덕트를 통해 집진기 아웃렛(Outlet)과 연결되며 팬모터에 의해 구동되어 여과된 가스를 연결된 스택을 통해 배출하고, 제어장치는 집진기 인렛측의 압력을 측정하는 제1 압력센서와 집진기 아웃렛측의 압력을 측정하는 제2 압력센서의 측정값의 차이인 집진기 차압과 산소센서에서 측정한 산소 농도에 따라 에어제트 분사기의 분사여부를 결정한다.

Description

여과 집진 장치 및 백 필터 탈진 제어방법 {A DUST COLLECTOR AND METHOD FOR CONTROLLING EXHAUSTION OF A BAG FILTER OF A DUST COLLECTOR}

본 발명은 집진 장치 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 충격기류 탈진(pulse-jet cleaning) 방식을 이용한 여과 집진 장치의 백 필터 탈진 제어방법에 관한 발명이 개시된다.

대기오염을 방지하기 위해 사용되는 집진 장치의 종류로는 정전기력을 이용하여 분진 등을 포집하는 전기 집진 장치와 세정액을 분산시켜 분진 등을 포집하는 세정 집진 장치와 처리가스를 회전시켜 원심력을 이용하여 분진 등을 포집하는 원심력 집진 장치와 집진필터를 이용하여 분진 등을 포집하는 여과 집진 장치 등이 있다.

그 중 여과 집진 장치는 처리가스를 집진기 내로 흡입하여 집진필터를 통과시켜 분진을 여과하여 제거시키므로 시간이 지남에 따라 집진필터 표면에 분진이 쌓여 집진필터의 눈막힘 현상을 유발하여 여과성능의 저하를 가져오기 때문에 주기적으로 집진필터의 표면에 쌓인 분진을 탈진하는 과정이 필요하다.

일반적으로 사용되는 여과 집진 장치의 탈진 방법으로 집진필터를 직접 진동시켜 분진을 제거하는 진동형 방식과 여과기류를 차단하고 집진필터의 통과 방향의 반대방향으로 기류를 통과시켜 분진을 제거하는 역기류형 방식과 압축공기를 순간적으로 집진필터 내부로 분사하여 분진을 제거하는 충격기류 탈진방식이 있다. 그 중에서 탈진방법의 효율이 높고 집진필터의 손상이 적은 충격기류 탈진방식이 널리 사용되고 있다.

그러나, 충격기류 탈진방식에서 집진기 내부에 유입된 처리가스 내 표면적이 넓은 미세한 분진이 에너지를 받아 열과 압력을 발생하면서 연소 또는 폭발하거나 불티를 발생시켜 집진필터 등을 손상시켜 여과성능을 크게 저하시킬 수 있다.

제안된 발명은 탈진과정에서 분사되는 압축공기로 질소(

) 가스를 사용하여 집진기 내부의 산소 농도를 연소에 필요한 최소 산소 농도 이하를 유지하도록 하는 것을 목적으로 한다.

나아가 제안된 발명은 산소센서를 구비하여 집진기 내부의 산소 농도를 측정하여 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이상인 경우 산소 분압을 떨어뜨리기 위해 질소가스를 분사하도록 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 양상에 따른 여과 집진 장치는 집진기와, 후드와, 팬과, 스택과, 제1 및 제2 압력센서와, 산소센서와 제어장치를 포함하여 집진기 내부의 산소농도가 최소 산소 농도 이하가 유지되도록 에어제트(Air Jet) 분사기의 분사를 제어한다.

일 양상에 따르면, 집진기는 내부에 백 필터(Bag filter)와, 불활성기체를 분사하여 백 필터를 탈진하는 에어제트 분사기와, 백 필터에 의해 분리된 분진을 수거하는 분진수거부를 포함하고, 후드는 분진원 부근에 설치되고 덕트를 통해 집진기 인렛(Inlet)에 연결되고, 팬은 덕트를 통해 집진기 아웃렛(Outlet)과 연결되며 팬모터에 의해 구동되어 여과된 가스를 연결된 스택을 통해 배출하고, 제어장치는 집진기 인렛측의 압력을 측정하는 제1 압력센서와 집진기 아웃렛측의 압력을 측정하는 제2 압력센서의 측정값의 차이인 집진기 차압과 산소센서에서 측정한 산소 농도에 따라 에어제트 분사기의 분사를 결정한다.

제안된 발명은 집진기 내부의 산소농도를 연소에 필요한 최소 산소 농도 이하로 유지하도록 에어제트 분사기를 제어하여 집진기 내부에서 연소나 폭발이 발생하지 않도록 하여 백 필터가 불티로 인한 손상을 입지 않도록 하는 방안을 제공한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 산소 농도에 따른 탈진 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 또 다른 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 집진기 차압에 따른 탈진 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 산소 농도와 집진기 차압에 따른 탈진 제어를 나타내는 흐름도이다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시 예들을 통해 구체화된다. 각 실시 예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시 예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 블록도의 각 블록은 어느 경우에 있어서 물리적인 부품을 표현할 수 있으나 또 다른 경우에 있어서 하나의 물리적인 부품의 기능의 일부 혹은 복수의 물리적인 부품에 걸친 기능의 논리적인 표현일 수 있다. 때로는 블록 혹은 그 일부의 실체는 프로그램 명령어들의 집합(set)일 수 있다. 이러한 블록들은 전부 혹은 일부가 하드웨어, 소프트웨어 혹은 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 따른 여과 집진 장치(1)는 집진기(30)와, 후드(10)와, 팬(50)과, 스택(70)과, 제1 압력센서(200)와, 제2 압력센서(400)와, 산소센서(410)와, 제어장치(80)를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 집진기(30)는 백 필터(300)와, 에어제트 분사기(310)와, 분진수거부(320)를 포함한다. 또 다른 양상에 따르면, 집진기(30)는 설계 용량에 따라 복수 개가 설치될 수 있으며 그에 따라 백 필터(300)와, 에어제트 분사기(310)와, 분진수거부(320)도 복수 개가 설치될 수 있다.

백 필터(300)는 집진기(30) 내부에 설치되며 처리가스 온도에 따라 그 소재를 다르게 할 수 있다. 백 필터(300)는 탈진에 대한 충분한 기계적 강도를 가지며 처리가스에 따라 내열성, 내산성, 내알카리성을 구비할 수도 있다. 공지의 기술에 따른 백 필터(300)를 사용한다. 따라서 처리가스 성상에 따른 소재에 대한 설명은 생략한다.

에어제트 분사기(310)는 불활성기체를 분사하여 백 필터(300)를 탈진한다. 일 실시 예에 따른 여과 집진 장치(1)는 충격제트형 탈진방식을 사용한다. 일 양상에 따르면, 충격제트형 탈진방식은 백 필터(300) 상부에 설치된 벤츄리관 노즐에 의해 일정간격으로 압축가스를 백 필터(300) 내부에 분사하여 백 필터(300) 외면에 부착된 분진을 탈진하는 방식이다.

처리가스 내의 미세한 분진은 미세한 입자의 특성상 표면적이 매우 크기 때문에 집진기(30) 내부에 분진의 밀도가 높아지면 화재의 위험성 및 폭발의 위험성이 크게 증가한다. 다만, 집진기(30) 내부의 분진의 밀도가 높아지더라도 반드시 화재나 폭발이 발생하지는 않는다. 일반적으로 연소 혹은 폭발이 일어나려면 가연성 물질과, 산화제로서 산소, 외부로부터 공급되는 에너지(점화원)이 있어야 한다. 이 중에서 산소는 연소나 폭발이 일어나기 위해서는 최소한의 산소농도가 필요하므로 이 산소 농도를 조절하여 연소나 폭발을 제어할 수 있다.

에어제트 분사기(310)는 분사 시 불활성기체를 분사하여 산소의 분압을 연소나 폭발에 필요한 최소 산소 농도 이하로 유지되도록 한다. 분사되는 불활성기체로는 질소기체(

)와 이산화탄소(

)와 할로겐 기체들이 사용될 수 있으나 일반적으로 질소기체가 주로 사용된다. 또 다른 양상에 따른 여과 집진 장치(1)의 에어제트 분사기(310)는 질소가스를 분사하여 탈진할 수 있다.

분진수거부(320)는 집진기(30) 하부에 위치하며 V자형상 구조로 백 필터(300)에 의해 분리된 분진을 수거한다. 또 다른 양상에 따르면, 분진 불출 설비가 연결되어 수거된 분진을 주기적으로 불출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 후드(10)는 분진원 부근에 설치된다. 후드(10)를 통해 분진원에서 분진을 포함하는 함진가스 즉, 처리가스가 유입된다. 후드(10)는 덕트를 통해 집진기 인렛(20)에 연결된다. 또 다른 양상에 따르면 후드(10)와 집진기(30) 사이의 덕트에 정해진 신호에 따라 흡입 풍량을 조절할 수 있는 댐퍼가 설치될 수 있다. 발명의 양상에 따라 후드(10)는 복수 개 설치가 가능하며 설치되는 후드(10)의 수는 장치 설치 시 설계 용량에 따라 결정된다. 다만, 후드(10)가 복수 개 설치되더라도 환경에 따라 일부의 후드(10)만 열어 여과 집진 장치(1)를 운영할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 팬(50)은 덕트를 통해 집진기 아웃렛(40)과 연결되며 팬모터(60)에 의해 구동되어 여과된 가스를 흡입하여 팬(50)의 출구에 연결된 스택(70)을 통해 배출한다.

일 실시 예에 따르면, 여과 집진 장치(1)는 집진기 인렛(20)측에 위치하는 제1 압력센서(200)와 집진기 아웃렛(40)측에 위치하는 제2 압력센서(400)를 포함하여 각각 집진기 인렛(20)측의 압력과 집진기 아웃렛(40)측의 압력을 측정한다. 일 양상에 따라, 제어장치(80)는 제2 압력센서(400)의 측정 압력값과 제1 압력센서(200)의 측정 압력값의 차이인 집진기 차압을 산출하여 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하여 탈진을 제어할 수 있다.

또 다른 양상에 따르면, 제1 압력센서(200)와 제2 압력센서(400)는 무선통신 모듈을 구비한 IoT(Internet of Things) 장치일 수 있다. 사용되는 무선통신 프로토콜은 블루투스, 와이파이 등이 될 수 있다. 제1 및 제2 압력센서(200, 400)는 무선통신을 통하여 측정된 압력값을 제어장치(80)로 전송할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 산소센서(410)는 집진기 아웃렛(40)측에 위치하여 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정한다. 산소센서(410)는 공지의 기술인 산소센서를 사용하며, 발명의 양상에 따라 전기화학 셀을 이용 산소농도를 측정하는 방식의 산소센서가 사용될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며 지르코니아의 산소 이온 전도성을 이용하는 지르코니아 산소센서가 사용될 수 있고 공기 매질 밀도에 따라 음파의 전달속도가 달라지는 것을 이용한 초음파 산소센서 등이 사용될 수 있다. 또 다른 양상에 따라, 제어장치(80)는 산소센서(410)에서 측정된 산소 농도와 기 설정된 최소 산소 농도(Minimum Oxygen Concentration, MOC)와 비교하여 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하여 탈진을 제어할 수 있다.

또 다른 양상에 따르면, 산소센서(410)는 무선통신 모듈을 구비한 IoT 장치일 수 있다. 사용되는 무선통신 프로토콜은 블루투스, 와이파이 등이 될 수 있다. 산소센서(410)는 무선통신을 통하여 측정된 산소 농도를 제어장치(80)로 전송할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어장치(80)는 제2 압력센서(400)와 제1 압력센서(200)의 측정값의 차이인 집진기 차압과, 산소센서(410)에서 측정된 산소 농도에 따라 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정한다.

일 양상에 따른 제어장치(80)는 프로세서와 메모리를 가진 컴퓨팅 장치일 수 있다. 마이컴 칩을 구비한 임베디드 시스템일 수 있으며 이에 한정되지 않고 퍼스널 컴퓨터 또는 서버일 수 있다. 또한 무선통신 모듈을 구비하여 센서들과 무선통신으로 정보를 교환할 수 있다.

또 다른 양상에 따르면, 제어장치(80)는 집진기(30)의 현재 운전상태 내지 환경을 반영하여 에어제트 분사기(310)의 분사시점을 최적으로 산출하여 탈진할 수 있다. 이때 반영되는 운전상태 내지 환경변수로는 열린 후드(10)의 개수, 처리가스 온도, 습도, 스택(70) 배출 먼지농도, 팬모터(60) 구동 전류 등이 될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 또 다른 실시 예에 따르면, 여과 집진 장치(1)는 집진기(30)와, 후드(10)와, 팬(50)과, 스택(70)과, 제1 압력센서(200)와, 제2 압력센서(400)와, 산소센서(410)와, 제어장치(80)를 포함하고 제어장치(80)는 방화 탈진 결정부(810)를 포함할 수 있다.

이 실시 예에 따른 방화 탈진 결정부(810)는 집진기 아웃렛(40)측에 설치된 산소센서(410)에서 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정하여 보고된 측정된 산소 농도가 기 설정된 최소 산소 농도인 MOC이하로 유지되도록 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정한다.

처리가스 내에 포함된 폭발성 물질의 농도가 폭발 하한값(Lower Explosive Limit, LEL)과 상한값(Upper Explosive Limit, UEL) 범위에 포함되더라도 연소 또는 폭발이 일어나려면 처리가스 내의 산소 농도가 최소 산소 농도 이상이어야 한다. 즉, 가연성 물질의 농도와 관계없이 산소 농도가 최소 산소 농도보다 낮으면 불활성화(Inerting)되어 연소 또는 폭발이 일어나지 않는다. 가연성 물질에 불연성 물질이 포함되면 가연성 물질이 반응을 통해 만들어내는 에너지가 스스로 화염을 전파할 만큼의 에너지를 방출하지 못하기 때문이다.

방화 탈진 결정부(810)는 여과된 가스 내 산소 분압을 측정하여 집진기(30) 내의 산소 농도가 사전에 설정된 최소 산소 농도 이하로 유지되도록 에어제트 분사기(310)의 분사를 결정한다. 즉, 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이상이면 백 필터(300)에 누적된 분진의 양, 즉 집진기 차압을 고려하지 않고 산소 농도를 떨어뜨리기 위해 에어제트 분사기(310)를 제어하여 질소가스를 분사하여 백 필터(300)를 탈진시킨다. 이때 탈진으로 분진 퇴적층이 제거되므로 압력손실이 줄어들게 되고 집진기 차압으로 인한 탈진을 늦추는 효과가 발생한다.

설정되는 최소 산소 농도는 여과 집진 장치(1)가 처리하는 처리가스 종류에 따라 달라지므로 설치를 위한 설계 시 처리가스를 고려하여 설정된다. 최소 산소 농도는 아래의 식(1)에 의해 연소반응과 연소하한계의 화학양론을 이용하여 계산할 수 있다.

식(1)은 ‘MOC = LFL(Lower Flammable Limit) X 산소의 양론계수/연료 1몰’에 대한 것이다. 식(1)에 따르면 분진은 약 8% 정도, 가연성 가스는 약 10% 정도로 계산된다. 다만, 집진기(30) 내부를 안정적으로 불활성화시키기 위해서는 처리가스 계산된 최소 산소 농도보다 낮게 설정할 수 있다. 또 다른 양상에 따르면, 설정되는 최소 산소 농도는 계산상의 MOC보다 4%이상 낮게 설정하여 분진의 경우 4%로 설계할 수 있다.

또 다른 양상에 따르면, 방화 탈진 결정부(810)는 프로그램 명령어 세트로 구현될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 전용 로직이나 게이트 어레이 등으로 구현되거나 이들과 조합되어 구현될 수도 있다. 제어장치(80)는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있으며, 방화 탈진 결정부(810)가 프로그램 명령어 세트로 구현된 경우에는 제어장치(80)의 프로세서는 명령어 세트들을 실행하고 메모리는 방화 탈진 결정 명령어 세트를 저장할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 또 다른 실시 예에 따르면, 여과 집진 장치(1)는 집진기(30)와, 후드(10)와, 팬(50)과, 스택(70)과, 제1 압력센서(200)와, 제2 압력센서(400)와, 산소센서(410)와, 제어장치(80)를 포함하고 제어장치(80)는 차압 탈진 결정부(800)를 포함할 수 있다.

이 실시 예에 따른 차압 탈진 결정부(800)는 제1 압력센서(200)에서 측정된 집진기 인렛(20)측 압력과 제2 압력센서(400)에서 측정된 집진기 아웃렛(40)측 압력의 차이인 집진기 차압을 산출하고 산출된 집진기 차압과 기 설정된 기준 차압 임계치를 비교하여 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정할 수 있다.

분진원으로부터 후드(10)를 통해 집진기 인렛(20)을 거쳐 집진기(30)에 유입된 처리가스는 백 필터(300) 외부에서 백 필터(300) 내부로 여과되며 백 필터(300) 표면에 많은 양의 분진을 퇴적시킨다. 이때 압력손실이 발생하는 데 압력손실은 백 필터(300) 자체의 압력손실과 분진 퇴적층에 의한 압력손실의 합이다. 다만, 백 필터(300) 자체의 압력손실은 분진 퇴적층에 의한 압력손실에 비해 상당히 낮다. 분진 퇴적층은 훌륭한 필터역할을 하지만 그로 인한 압력손실은 증가하게 되므로 주기적으로 또는 간헐적으로 백 필터(300) 표면에 퇴적된 분진을 제거하는 탈진과정이 필요하게 된다.

이때, 압력손실은 제1 압력센서(200)에서 측정된 집진기 인렛(20)측 압력과 제2 압력센서(400)에서 측정된 집진기 아웃렛(40)측 압력의 차이로 산출할 수 있으며 산출된 차압을 집진기 차압으로 정의하여 기 설정된 기준 차압 임계치와 비교한다. 기준 차압 임계치는 여과효율, 백 필터(300)의 수명 등을 고려하여 설계 시 설정되며 운용 중에도 환경에 따라 변경할 수 있다.

집진기 차압이 설정된 기준 차압 임계치 이상이면 분진 퇴적층으로 인한 압력손실이 상당하다는 의미이므로 차압 탈진 결정부(800)는 에어제트 분사기(310)를 제어하여 압축공기를 분사하여 백 필터(300)를 탈진하도록 결정한다.

차압 탈진 결정부(800)는 집진기(30) 내 산소농도와 무관하게 탈진을 결정하며 탈진 시 에어제트 분사기(310)에서 질소가스를 분사하게 되므로 집진기(30) 내 산소 농도를 떨어뜨려 산소 농도에 의한 탈진을 늦추는 효과가 발생한다.

또 다른 양상에 따르면, 차압 탈진 결정부(800)는 프로그램 명령어 세트로 구현될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 전용 로직이나 게이트 어레이 등으로 구현되거나 이들과 조합되어 구현될 수도 있다. 제어장치(80)는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있으며, 차압 탈진 결정부(800)가 프로그램 명령어 세트로 구현된 경우에는 제어장치(80)의 프로세서는 명령어 세트들을 실행하고 메모리는 차압 탈진 결정 명령어 세트를 저장할 수 있다.

도 3은 또 다른 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 산소 농도에 따른 탈진 제어를 나타내는 흐름도이다.

또 다른 실시 예에 따르면 내부에 백 필터(300)와, 불활성기체를 분사하여 백 필터(300)를 탈진하는 에어제트 분사기(310)를 포함하는 집진기(30)와, 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정하는 산소센서(410)와, 집진기 인렛(20)측에 위치하는 제1 압력센서(200)와, 집진기 아웃렛(40)측에 위치하는 제2 압력센서(400)와, 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하는 제어장치(80)를 포함하는 여과 집진 장치(1)의 백 필터(300) 탈진방법은 산소 농도를 측정하는 단계와 탈진여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따른 여과 집진 장치(1)는 집진기(30)와, 산소센서(410)와, 제1 및 제2 압력센서(200, 400)와, 제어장치(80)를 포함할 수 있다.

집진기(30)는 백 필터(300)와, 에어제트 분사기(310)를 포함한다. 또 다른 양상에 따르면, 집진기(30)는 설계 용량에 따라 복수 개가 설치될 수 있으며 그에 따라 백 필터(300)와, 에어제트 분사기(310)도 복수 개가 설치될 수 있다.

백 필터(300)는 집진기(30) 내부에 설치되며 처리가스 온도에 따라 그 소재를 다르게 할 수 있다. 백 필터(300)는 탈진에 대한 충분한 기계적 강도를 가지며 처리가스에 따라 내열성, 내산성, 내알카리성을 구비할 수도 있다. 공지의 기술에 따른 백 필터(300)를 사용한다.

에어제트 분사기(310)는 불활성기체를 분사하여 백 필터(300)를 탈진한다. 이 실시 예에 따른 여과 집진 장치(1)는 충격제트형 탈진방식을 사용한다. 충격제트형 탈진방식은 백 필터(300) 상부에 설치된 벤츄리관 노즐에 의해 일정간격으로 압축가스를 백 필터(300) 내부에 분사하여 백 필터(300) 외면에 부착된 분진을 탈진하는 방식이다.

처리가스 내의 미세한 분진은 미세한 입자의 특성상 표면적이 매우 크기 때문에 집진기(30) 내부에 분진의 밀도가 높아지면 화재의 위험성 및 폭발의 위험성이 크게 증가한다. 다만, 집진기(30) 내부의 분진의 밀도가 높아지더라도 반드시 화재나 폭발이 발생하지는 않는다. 일반적으로 연소 혹은 폭발이 일어나려면 가연성 물질과, 산화제로서 산소, 외부로부터 공급되는 에너지(점화원)이 있어야 한다. 이 중에서 산소는 연소나 폭발이 일어나기 위해서는 최소한의 산소농도가 필요하므로 이 산소 농도를 조절하여 연소나 폭발을 제어할 수 있다.

에어제트 분사기(310)는 분사 시 불활성기체를 분사하여 산소의 분압을 연소나 폭발에 필요한 최소 산소 농도 이하로 유지되도록 한다. 분사되는 불활성기체로는 질소기체(

)와 이산화탄소(

)와 할로겐 기체들이 사용될 수 있으나 일반적으로 질소기체가 주로 사용된다. 또 다른 양상에 따른 여과 집진 장치(1)의 에어제트 분사기(310)는 질소가스를 분사하여 탈진할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 여과 집진 장치(1)는 집진기 인렛(20)측에 위치하는 제1 압력센서(200)와 집진기 아웃렛(40)측에 위치하는 제2 압력센서(400)를 포함하여 각각 집진기 인렛(20)측의 압력과 집진기 아웃렛(40)측의 압력을 측정한다. 또 다른 양상에 따라, 제어장치(80)는 제2 압력센서(400)의 측정 압력값과 제1 압력센서(200)의 측정 압력값의 차이인 차압을 산출하여 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하여 탈진을 제어할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 산소센서(410)는 집진기 아웃렛(40)측에 위치하여 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정한다. 산소센서(410)는 공지의 기술인 산소센서를 사용하며, 발명의 양상에 따라 전기화학 셀을 이용 산소농도를 측정하는 방식의 산소센서가 사용될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며 지르코니아의 산소 이온 전도성을 이용하는 지르코니아 산소센서가 사용될 수 있고 공기 매질 밀도에 따라 음파의 전달속도가 달라지는 것을 이용한 초음파 산소센서 등이 사용될 수 있다. 또 다른 양상에 따라, 제어장치(80)는 산소센서(410)에서 측정된 산소 농도와 기 설정된 최소 산소 농도와 비교하여 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하여 탈진을 제어할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 제어장치(80)는 제2 압력센서(400)와 제1 압력센서(200)의 측정값의 차이인 집진기 차압과, 산소센서(410)에서 측정된 산소 농도에 따라 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정한다.

또 다른 양상에 따르면, 제어장치(80)는 집진기(30)의 현재 운전상태 내지 환경을 반영하여 에어제트 분사기(310)의 분사시점을 최적으로 산출하여 탈진할 수 있다. 이때 반영되는 운전상태 내지 환경변수로는 열린 후드(10)의 개수, 처리가스 온도, 습도, 스택(70) 배출 먼지농도, 팬모터(60) 구동 전류 등이 될 수 있다.

이 실시 예에 따른 여과 집진 장치(1)의 백 필터(300) 탈진방법은 집진기 아웃렛(40)에 설치된 산소센서(410)에서 여과된 가스의 산소 농도를 측정하는 단계와 제어장치(80)에서 측정된 산소 농도와 기 설정된 최소 산소 농도를 비교하여 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하는 단계를 포함한다.

산소센서(410)의 산소 농도 측정의 목적은 집진기(30) 내부에서 분진으로 인한 연소 또는 폭발이 일어날 가능성이 있는 지를 예측하고 연소 또는 폭발을 방지하기 위함이다.

처리가스 내에 포함된 폭발성 물질의 농도가 폭발 하한값과 상한값 범위 이내라 하더라도 처리가스 내의 산소 농도가 최소 산소 농도 이하이면 불활성 상태가 되어 연소 또는 폭발이 일어나지 않는다.

도 3을 참조하여 설명하면, 산소센서(410)는 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정한다(S1000). 측정된 산소 농도는 제어장치(80)로 전달된다. 제어장치(80)는 측정된 산소 농도와 기 설정된 최소 산소 농도를 비교한다(S1100). 이때 설정되는 최소 산소 농도는 여과 집진 장치(1)가 처리하는 처리가스 종류에 따라 달라지므로 설치를 위한 설계 시 처리가스를 고려하여 설정된다.

제어장치(80)는 비교결과에 따라 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이상인 경우에는 연소 또는 폭발이 발생하지 않도록 에어제트 분사기(310)를 제어하여 질소가스를 분사하여 산소 농도를 떨어뜨린다(S1200). 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이하인 경우에는 질소가스를 분사하지 않고 대기한다(S1300). 이러한 과정은 여과 집진 장치(1)의 운용 중에 계속하여 반복해서 수행된다.

도 4는 또 다른 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 집진기 차압에 따른 탈진 제어를 나타내는 흐름도이다.

또 다른 실시 예에 따르면 내부에 백 필터(300)와, 불활성기체를 분사하여 백 필터(300)를 탈진하는 에어제트 분사기(310)를 포함하는 집진기(30)와, 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정하는 산소센서(410)와, 집진기 인렛(20)측에 위치하는 제1 압력센서(200)와, 집진기 아웃렛(40)측에 위치하는 제2 압력센서(400)와, 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하는 제어장치(80)를 포함하는 여과 집진 장치(1)의 백 필터(300) 탈진방법은 압력을 측정하는 단계와, 집진기 차압을 산출하는 단계와, 탈진여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

이 실시 예에 따른 여과 집진 장치(1)의 백 필터(300) 탈진방법은 집진기 인렛(20)에 위치하는 제1 압력센서(200)와 집진기 아웃렛(40)에 위치하는 제2 압력센서(400)에서 각각 인렛(20)과 아웃렛(40)의 압력을 측정하는 단계와, 제2 압력센서(400)의 측정 압력값과 제1 압력센서(200)의 측정 압력값의 차이인 집진기 차압을 산출하는 단계와, 산출된 집진기 차압을 기 설정된 기준 차압 임계치와 비교하여 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하는 단계를 포함한다.

도 4를 참조하여 설명하면, 집진기 인렛(20)에 설치된 제1 압력센서(200)와 집진기 아웃렛(40)에 설치된 제2 압력센서(400)가 각각 압력을 측정한다(S2000). 각각의 측정된 압력은 제어장치(80)로 전달된다. 제어장치(80)는 제2 압력센서(400)의 측정값과 제1 압력센서(200)의 측정값의 차이를 산출하여 이를 집진기 차압으로 사용한다(S2100). 제어장치(80)는 산출된 집진기 차압과 기 설정된 기준 차압 임계치를 비교한다(S2200). 이때 설정되는 기준 차압 임계치는 여과효율, 백 필터(300)의 수명 등을 고려하여 설계 시 설정되며 운용 중에도 환경에 따라 변경할 수 있다.

제어장치(80)는 비교결과에 따라 집진기 차압이 설정된 기준 차압 임계치 이상인 경우에는 압력손실을 최소화하여 여과효율을 높이기 위하여 에어제트 분사기(310)를 제어하여 질소가스를 분사한다(S2300). 집진기 차압이 기 설정된 기준 차압 임계치 이하인 경우에는 질소가스를 분사하지 않고 대기한다(S2400). 이러한 과정은 여과 집진 장치(1)의 운용 중에 계속하여 반복해서 수행된다.

도 5는 또 다른 실시 예에 따른 여과 집진 장치의 산소 농도와 집진기 차압에 따른 탈진 제어를 나타내는 흐름도이다.

또 다른 실시 예에 따르면 내부에 백 필터(300)와, 불활성기체를 분사하여 백 필터(300)를 탈진하는 에어제트 분사기(310)를 포함하는 집진기(30)와, 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정하는 산소센서(410)와, 집진기 인렛(20)측에 위치하는 제1 압력센서(200)와, 집진기 아웃렛(40)측에 위치하는 제2 압력센서(400)와, 에어제트 분사기(310)의 분사여부를 결정하는 제어장치(80)를 포함하는 여과 집진 장치(1)의 백 필터(300) 탈진방법은 산소 농도를 측정하여 탈진여부를 결정하는 단계와 집진기 차압을 측정하여 탈진여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

도 5를 참조하여 설명하면, 산소센서(410)는 집진기 아웃렛(40)측의 산소 농도를 측정한다(S3000). 측정된 산소 농도는 제어장치(80)로 전달된다. 제어장치(80)는 측정된 산소 농도와 기 설정된 최소 산소 농도를 비교한다(S3100). 이때 설정되는 최소 산소 농도는 여과 집진 장치(1)가 처리하는 처리가스 종류에 따라 달라지므로 설치를 위한 설계 시 처리가스를 고려하여 설정된다.

제어장치(80)는 비교결과에 따라 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이상인 경우에는 연소 또는 폭발이 발생하지 않도록 에어제트 분사기(310)를 제어하여 질소가스를 분사하여(S3500) 산소 농도를 떨어뜨리고 대기한다(S3600).

산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이하인 경우에는 질소가스를 분사하지 않고 집진기 인렛(20)에 설치된 제1 압력센서(200)와 집진기 아웃렛(40)에 설치된 제2 압력센서(400)가 각각 압력을 측정한다(S3200). 각각의 측정된 압력은 제어장치(80)로 전달된다. 제어장치(80)는 제2 압력센서(400)의 측정값과 제1 압력센서(200)의 측정값의 차이를 산출하여 이를 집진기 차압으로 사용한다(S3300). 제어장치(80)는 산출된 집진기 차압과 기 설정된 기준 차압 임계치를 비교한다(S3400). 이때 설정되는 기준 차압 임계치는 여과효율, 백 필터(300)의 수명 등을 고려하여 설계 시 설정되며 운용 중에도 환경에 따라 변경할 수 있다.

제어장치(80)는 비교결과에 따라 집진기 차압이 설정된 기준 차압 임계치 이상인 경우에는 압력손실을 최소화하여 여과효율을 높이기 위하여 에어제트 분사기(310)를 제어하여 질소가스를 분사한다(S3500). 집지기 차압이 기 설정된 기준 차압 임계치 이하인 경우에는 질소가스를 분사하지 않고 대기한다(S3600). 이러한 과정은 여과 집진 장치(1)의 운용 중에 계속하여 반복해서 수행된다.

도 5에 도시된 바에 따르면, 산소 농도 측정과 압력 측정이 순차적으로 진행되는 데 발명의 양상에 따라서는 동시에 측정할 수 있다. 또한, 집진기 차압을 측정하여 탈진여부를 결정하는 단계와 산소 농도를 측정하여 탈진여부를 결정하는 단계 순서로 진행될 수도 있다.

이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형예들을 포괄하도록 의도되었다.

1 : 여과 집진 장치
10 : 후드
20 : 집진기 인렛
200 : 제1 압력센서
30 : 집진기
300 : 백 필터 310 : 에어제트 분사기
320 : 분진수거부
40 : 집진기 아웃렛
400 : 제2 압력센서 410 : 산소센서
50 : 팬
60 : 팬모터
70 : 스택
80 : 제어장치
800 : 차압 탈진 결정부 810 : 방화 탈진 결정부

Claims (5)

1. 내부에 백 필터(Bag filter)와, 불활성기체를 분사하여 백 필터를 탈진하는 에어제트(Air Jet) 분사기와, 백 필터에 의해 분리된 분진을 수거하는 분진수거부를 포함하는 집진기;
   분진원 부근에 설치되고 덕트를 통해 집진기 인렛(Inlet)에 연결되는 후드;
   덕트를 통해 집진기 아웃렛(Outlet)과 연결되며 팬모터에 의해 구동되어 여과된 가스를 배출하는 팬;
   팬의 출구에 연결되는 스택;
   집진기 인렛측에 위치하는 제1 압력센서;
   집진기 아웃렛측에 위치하는 제2 압력센서;
   집진기 아웃렛측의 산소 농도를 측정하는 산소센서; 및
   제2 압력센서와 제1 압력센서의 측정값의 차이인 집진기 차압과, 상기 산소센서에서 측정된 산소 농도에 따라 에어제트 분사기의 분사여부를 결정하는 제어장치;
   를 포함하되,
   상기 제어장치는 상기 산소센서에서 측정된 산소 농도를 기 설정된 최소 산소 농도와 비교하고, 비교결과에 따라 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이상인 경우에는 산소 농도가 기 설정된 최소 산소 농도 이하로 유지되도록 집진기 차압을 고려하지 않고 에어제트 분사기의 분사를 결정하고, 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이하인 경우에는 집진기 차압을 측정하고, 측정된 차압을 고려하여 에어제트 분사기의 분사여부를 결정하는 방화 탈진 결정부를 포함하는 여과 집진 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어장치는 측정된 집진기 차압과 기 설정된 기준 차압 임계치를 비교하여 에어제트 분사기의 분사여부를 결정하는 차압 탈진 결정부를 포함하는 여과 집진 장치.
   
4. 내부에 백 필터와, 불활성기체를 분사하여 백 필터를 탈진하는 에어제트 분사기를 포함하는 집진기와, 집진기 아웃렛측의 산소 농도를 측정하는 산소센서와, 집진기 인렛측에 위치하는 제1 압력센서와, 집진기 아웃렛측에 위치하는 제2 압력센서와, 에어제트 분사기의 분사여부를 결정하는 제어장치를 포함하는 여과 집진 장치의 백 필터 탈진방법에 있어서,
   산소센서에서 여과된 가스의 산소 농도를 측정하는 단계;
   제어장치에서 측정된 산소 농도와 기 설정된 최소 산소 농도를 비교하는 단계와,
   비교 결과에 따라 측정된 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이상인 경우에는 산소 농도가 기 설정된 최소 산소 농도 이하로 유지되도록 에어제트 분사기의 분사를 결정하는 단계;및
   비교 결과에 따라 측정된 산소 농도가 설정된 최소 산소 농도 이하인 경우에는 집진기 차압을 측정하고, 측정된 차압을 고려하여 에어제트 분사기의 분사여부를 결정하는 단계;
   를 포함하는 여과 집진 장치의 백 필터 탈진 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서, 측정된 차압을 고려하여 에어제트의 분사기의 분사여부를 결정하는 단계는
   제1 압력센서와 제2 압력센서에서 각각 압력을 측정하는 단계;
   제2 압력센서와 제1 압력센서의 측정값의 차이인 집진기 차압을 산출하는 단계; 및
   집진기 차압을 기 설정된 기준 차압 임계치와 비교하여 에어제트 분사기의 분사여부를 결정하는 단계;
   를 포함하는 여과 집진 장치의 백 필터 탈진 방법.
   
   

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