KR102080979B1 - 원통형 습식 전기집진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 습식 전기집진기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 원통형 습식 전기집진기는 원통형 홀이 형성되고, 상기 홀 내부에서 유동하는 하전된 입자를 집진시키며, 상단부에 세정액을 토출시키는 세정액 토출구가 형성되어 집진면에 수막을 형성하도록 하는 원통형 집진판, 상기 원통형 홀 내부에 위치하고 상기 원통형 집진판과의 전위차로 발생하는 전기장의 힘으로 상기 하전된 입자를 상기 원통형 집진판에 집진시키도록 하는 전극봉, 상기 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 형성되며 상기 세정액이 저장되는 공간을 형성하며 상부에 상기 세정액 토출구와 연통되도록 형성되는 세정액 챔버 및 상기 세정액 챔버의 일 측에서 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원통형 습식 전기집진기{CYLINDER TYPE WET ELECTROSTATIC PRECIPITATOR}

본 발명은 원통형 습식 전기집진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하전된 입자를 전기장의 힘으로 원통형 집진판에 집진시키고 집진시킨 입자를 수막을 이용해 세정하는 원통형 습식 전기집진기에 관한 것이다.

일반적으로 소각장, 산업시설 등의 산업현장에서는 다량의 배출가스를 배출시키고 있으며, 이러한 배출가스에는 인체에 유해한 다량의 입자상의 물질인 미세입자를 포함하고 있다.

이러한 배출가스 중에 포함되어 있는 미세입자를 집진하여 제거시키기 위하여 집진기가 개발되어 있으며, 상기 집진기에는 방전을 이용하여 다량의 이온을 배출가스에 공급하여 배출가스 내에 포함되어 있는 미세입자를 하전시켜 집진하는 방식의 전기집진기와, 다양한 필터를 이용하여 배출가스 중에 포함되어 있는 미세입자를 포집하여 여과시키는 방식의 여과집진기가 있다.

본 발명은 전기집진기에 관한 것이며, 전기집진기는 집진극의 형태에 따라서 평판형 전기집진기와 원통형 전기집진기로 구분될 수가 있다.

또한, 전기집진기는 집진극에 집진된 입자를 제거시키는 재생방법에 따라서 건식 전기집진기와 습식 전기집진기로 구분될 수가 있다.

건식 전기집진기는 래핑(Rapping)에 의한 충격을 집진판에 가하여 부착된 입자를 떨어뜨려 제거하는 방식이다. 하지만, 이러한 건식 방법은 점착성이 강한 분진은 제거하기가 힘들고 집진판에 충격을 가할 때 2차 분진을 생성하는 문제점이 있어서, 집진극에 세정액을 공급하여 수막을 형성하는 방법으로 입자를 제거하는 습식 전기집진기가 널리 사용된다. 이와 같은 습식 전기집진기는 집진극의 오염을 원천적으로 막으며 점착성이 강한 분진도 제거가 가능하며 2차 분진을 발생시키지 않는다는 장점이 있다.

이때, 습식 전기집진기에 있어서 집진판에 고른 수막을 형성하는 것이 중요하다. 집진판 전면에 대하여 고른 수막을 형성하지 못하고 물줄기를 형성하여 집진판의 일부에 수막을 형성하지 못하면, 방전시 스파크를 형성하거나 집진 성능에 문제를 일으키게 되기 때문이다.

특히, 평판형 집진판의 경우 집진판의 표면에 쇼트 피닝(Shot peening) 또는 샌드 브라스팅(Sand Blasting)과 같은 표면 기계 가공으로 집진판의 표면에 친수성을 부여하여 고른 수막을 형성하는 것이 용이하다. 하지만, 원통형 집진판의 경우 내측의 곡면의 집진면에 대하여 상기 표면 기계 가공을 하는 것이 어려우므로, 상기 표면 기계 가공 없이도 균일한 수막을 형성하도록 하는 것이 필요하다.

대한민국 등록특허 10-1178766호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 세정액 챔버를 구비하고 세정액 챔버의 일측에서 세정액 챔버 내부로 공급된 세정액을 세정액 챔버와 연통하는 세정액 토출구를 통해 토출시키며 균일한 수막을 형성할 수 있는 원통형 습식 전기집진기를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 원통형 홀이 형성되고, 상기 홀 내부에서 유동하는 하전된 입자를 집진시키며, 상단부에 세정액을 토출시키는 세정액 토출구가 형성되어 집진면에 수막을 형성하도록 하는 원통형 집진판; 상기 원통형 홀 내부에 위치하고 상기 원통형 집진판과의 전위차로 발생하는 전기장의 힘으로 상기 하전된 입자를 상기 원통형 집진판에 집진시키도록 하는 전극봉; 상기 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 형성되며 상기 세정액이 저장되는 공간을 형성하며 상부에 상기 세정액 토출구와 연통되도록 형성되는 세정액 챔버; 및 상기 세정액 챔버의 일 측에서 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함하는 원통형 습식 전기집진기에 의해 달성될 수가 있다.

여기서, 상기 세정액 챔버는 상기 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 원형의 링 형태로 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 세정액 공급부는 상기 세정액 챔버의 측면에서 상기 원통형 집진판의 접선 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급할 수가 있다.

여기서, 상기 세정액 공급부는 대각의 위치에서 상호 반대 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급할 수가 있다.

여기서, 상기 세정액 토출구는 상기 집진면의 둘레를 따라 원형의 슬릿으로 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 전극봉의 외주면에는 입자를 하전시키도록 하는 방전핀이 형성될 수가 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 원통형 습식 전기집진기에 따르면 집진판의 표면에 친수성을 부여하기 위해 쇼트 피닝(Shot peening) 또는 샌드 브라스팅(Sand Blasting)과 같은 표면 기계 가공을 하지 않고도 원통형 집진판에 균일한 수막을 형성할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 원통형 집진판의 하단부에서 세정액을 공급하여 세정액이 차오르도록 하여 상단부에서 유출되도록 하는 구조와 달리, 원통형 집진판의 상단부에 세정액 챔버를 구비하고 세정액 챔버의 측면에서 세정액을 공급시키기 때문에 세정액 공급을 위한 강한 수압이 요구되지 않아서 강한 수압에 의한 액면의 떨림을 최소화할 수 있다는 장점도 있다.

또한, 세정액 챔버의 측면에서 원통형 집진판의 접선 방향으로 세정액 챔버에 세정액을 공급하여 링 형태의 세정액 챔버를 따라 유동하도록 함으로써 국부적인 강한 수압으로 인해 세정액이 세정액 토출구를 통해 불균일하게 토출되는 것을 방지할 수 있다는 장점도 있다.

또한, 링 형태의 세정액 챔버를 따라 유동하면서 세정액이 세정액 토출구를 통해 원주 방향의 힘을 받으며 토출되므로 물줄기를 형성하지 않고 균일한 수막을 형성할 수 있다는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 습식 전기집진기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 도 2의 B-B에 따라 절단된 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따라 제작된 원통형 습식 전기집진기를 통해 수막이 형성된 모습을 찍은 사진이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

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

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 원통형 습식 전기집진기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 습식 전기집진기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이고, 도 4는 도 2의 A-A에 따라 절단된 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따라 제작된 원통형 습식 전기집진기를 통해 수막이 형성된 모습을 찍은 사진이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 습식 전기집진기(100)는 원통형 집진판(110), 전극봉(120), 세정액 챔버(130) 및 세정액 공급부(140)를 포함하여 구성될 수가 있다.

원통형 집진판(110)은 내부에 원통형 홀이 형성되는 원통형 판 형태로, 후술하는 전극봉(120)과 함께 홀 내부를 유동하는 하전된 입자를 내측면인 집진면에 집진시킨다. 참고로, 도면에서는 2 개의 원통형 집진판(110)이 병렬로 형성되어 있는 것을 도시하고 있는데, 원통형 집진판(110)은 단일의 개수로 형성될 수도 있고, 더 많은 개수의 원통형 집진판(110)이 병렬적으로 형성된 구성될 수도 있다.

원통형 집진판(110)의 상단부에는 세정액을 토출시키는 세정액 토출구(112)가 형성된다. 세정액 토출구(112)는 원통형 집진판(110)의 상단부를 둘러싸도록 형성되는 세정액 챔버(130)와 연통되어, 세정액 챔버(130)에 공급되는 세정액이 세정액 토출구(112)를 통해 토출되어 아래로 흘러내림에 따라서 미세입자가 집진된 집진면에 수막(200)을 형성하게 된다. 이때, 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 토출구(112)는 집진면의 둘레를 따라 원형의 슬릿으로 형성되는 것이 바람직하다.

전극봉(120)은 긴 봉의 형태로 원통형 집진판(110)의 홀 내부 중앙에 위치하고 원통형 집진판(110)과의 전위차로 전기장을 형성한다. 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 원통형 집진판(110)을 접지시키고, 고전압 발생부에 의해 전극봉(120)에 양극 또는 음극의 고전압을 인가시키면, 전극봉(120)과 원통형 집진판(110) 사이의 전위차에 의해 전기장을 형성시킬 수가 있다. 따라서, 방전부(미도시)에 의해 소정의 극성으로 하전된 입자를 전기장의 힘으로 이동시켜 원통형 집진판(110)에 집진시킬 수가 있다.

이때, 본 발명의 원통형 습식 전기집진기(100)는 원통형 집진판(110)의 외부의 방전부(미도시)에서 코로나 방전에 의해 이온을 발생시켜 입자를 하전시키고 하전된 입자를 원통형 집진판(110) 내부로 유동시켜 집진시키는 2단 집진기의 형태로 사용될 수가 있다.

또한, 본 발명의 원통형 습식 전기집진기(100)는 도시되어 있지 않지만 전극봉(120)에 방전핀을 형성하여 방전핀에 인가되는 고전압에 의한 코로나 방전으로 이온을 생성시켜서 원통형 집진판(110) 내부로 유입되는 먼지를 하전시키고, 하전된 먼지 입자를 원통형 집진판(110)에 집진시키는 1단 집진기의 형태로 사용될 수도 있다.

참고로, 도 2를 제외한 나머지 도면에서는 전극봉(120)을 제외한 구성을 도시한다.

세정액 챔버(130)는 원통형 집진판(110)의 상단부를 둘러싸도록 형성되며, 세정액이 저장되는 공간을 형성한다. 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 챔버(130)는 원통형 집진판(110)의 상단부를 둘러싸도록 원형의 링 형태로 형성되어 링 내부에 세정액이 저장된다. 이때, 후술하는 세정액 공급부(140)를 통해 세정액 챔버(130) 내부로 세정액이 유입된다.

여기서, 세정액 챔버(130)의 상부에는 도 3의 확대도에 도시되어 있는 것과 같이 전술한 원통형 집진판(110)의 세정액 토출구(112)와 연통되도록 형성된다. 따라서, 세정액 챔버(130) 내부로 세정액을 연속적으로 공급시키면, 세정액으로 세정액 챔버(130) 내부를 점차적으로 채우게 되고 상부의 세정액 토출구(112)를 통해 토출시킬 수가 있다. 따라서, 세정액 토출구(112)로부터 토출된 세정액은 자중에 의해 집진면을 따라 아래로 흘러내려 원통형 집진판(110)에 수막(200)을 형성하게 된다.

세정액 공급부(140)는 세정액 탱크(미도시)에 저장되어 있는 세정액을 세정액 챔버(130)로 공급시킨다. 이때, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 공급부(140)는 세정액 챔버(130)의 일측면에서 세정액을 공급하되, 원통형 집진판(110)의 접선 방향으로 세정액을 공급하도록 형성되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 세정액 공급부(140)가 세정액 챔버(130)의 일측면에서 원통형 집진판(110)의 법선 방향으로 세정액을 공급한다고 가정하면, 이 경우 세정액이 세정액 챔버(130)로 유입되는 국부 지점(세정액 공급부(140)와 세정액 챔버(130)가 만나는 지점)에 세정액 챔버(130) 내 벽면과의 충돌로 강한 수압이 형성되어 그 지점을 통해서만 많은 양의 세정액이 세정액 토출구(112)를 통해 토출될 수가 있다. 따라서, 이 경우 균일한 수막(200)을 형성할 수가 없다.

하지만, 도 4와 같이 세정액 챔버(130)의 일 측면에서 원통형 집진판(110)의 접선 방향으로 세정액을 공급하면 링 형태의 세정액 챔버(130)를 따라 세정액이 유동하기 때문에 국부 지점에 강한 수압이 형성되는 것을 방지할 수가 있다.

따라서, 세정액 토출구(112)를 통해 균일하게 세정액을 토출시킬 수가 있다.

본 발명에서 접선 방향이라고 하면 수학적인 정의에 따른 접선 방향을 포함하며, 접선 방향에 소정의 각도 범위를 가지는 방향 및 접선 방향이 평행 이동한 방향일 수가 있다. 즉, 세정액 챔버(130)의 폭, 유입되는 세정액의 압력 등에 따라서 세정액 챔버(130) 내 국부 지점에 강한 수압을 형성하지 않는다면 접선 방향에 근사한 방향을 모두 포함하는 의미일 수가 있다.

이때, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 공급부(140)는 각각 대각의 위치에서 상호 반대 방향으로 세정액 챔버(130) 내부로 세정액을 공급하도록 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 세정액 공급부(140)가 대각 위치의 양 측에서 서로 반대 방향의 접선 방향으로 세정액을 각각 공급시키면, 도면에 도시되어 있는 것과 같이 링 형태의 세정액 챔버(130) 내부를 따라 일 방향(도면에서 시계 방향)으로 세정액을 강하게 유동시킬 수가 있다. 따라서, 이와 같이 일 방향으로 유동하며 세정액이 세정액 챔버(130) 내부를 채우고 세정액 토출구(112)를 통해 토출되는 경우, 집진면을 따라 수직으로 낙하하는 것이 아니라 원주 방향의 힘을 받으면서 토출될 수가 있으므로, 집진면에 물줄기를 형성하지 않고 균일한 수막(200)을 형성할 수가 있다.

도 5는 도 1 내지 도 4를 참조로 전술한 본 발명에 따라 제작되어 원통형 집진판(110)에 수막(200)을 형성하는 실험의 사진을 보여준다. 이때, 원통형 집진판(110)의 직경은 0.16m, 높이는 0.60m 이고, 6 LPM의 적은 양의 세정액 공급으로 균일한 수막(200)을 형성함을 확인할 수가 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 습식 전기집진기(100)의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

방전부(미도시)에 고전압을 인가시켜 코로나 방전에 의해 이온을 생성시키고, 생성된 이온은 미세먼지와 같은 입자를 하전시키게 된다. 이때, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 원통형 습식 전기집진기(100)는 방전핀이 전극봉(120)에 형성되어 원통형 집진판(110) 내부에서 입자를 하전시키는 1단 집진기의 형태일 수도 있고, 외부에서 입자를 하전시켜 하전된 입자를 원통형 집진판(110) 내부의 홀로 유입시키도록 하는 2단 집진기의 구성일 수도 있다.

이때, 원통형 집진판(110)을 접지시키고 전극봉(120)에 고전압을 인가시켜 전위차에 의한 전기장을 형성할 수가 있고, 하전된 입자를 전기장의 힘으로 이동시켜 원통형 집진판(110)에 집진시킬 수가 있다.

이와 동시에, 원통형 집진판(110)의 상단부 주위에 형성된 세정액 챔버(130) 측면에서 세정액 공급부(140)를 통해 세정액을 연속적으로 공급시키면, 세정액 챔버(130) 내에 세정액을 채우게 되고 상부에 원형의 슬릿으로 형성된 세정액 토출구(112)를 통해 토출되어 원통형 집진판(110)의 집진면을 따라 아래로 유동하며 수막(200)을 형성하게 된다. 따라서, 수막(200)에 의해 집진면에 집진된 입자를 제거시킬 수가 있다.

이때, 본 발명에서는 세정액 챔버(130)의 측면에서 원통형 집진판(110)의 접선 방향으로 세정액을 공급시켜, 세정액이 링 형태의 세정액 챔버(130)를 따라 유동하도록 하여 국부 지점에 강한 수압이 형성되는 것을 방지할 수가 있다. 따라서, 국부적인 강한 수압에 의해 세정액이 불균일하게 토출되는 것을 방지할 수가 있다.

나아가, 세정액이 링 형태의 세정액 챔버(130)를 따라 유동하면서 상부에 위치하는 원형의 슬릿을 통해 토출되므로, 원형의 슬릿으로 토출되는 세정액이 원통형 집진판(110)의 집진면을 따라 수직으로 떨어지는 것이 아니라 원주 방향의 힘을 받으며 토출되므로 물줄기를 형성하지 않고 퍼지게 되므로 균일한 수막(200)을 형성할 수가 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 원통형 습식 전기집진기
110: 원통형 집진판
112: 세정액 토출구
120: 전극봉
130: 세정액 챔버
140: 세정액 공급부
200: 수막

Claims (6)

1. 원통형 홀이 형성되고, 상기 홀 내부에서 유동하는 하전된 입자를 집진시키며, 상단부에 세정액을 토출시키는 세정액 토출구가 형성되어 집진면에 수막을 형성하도록 하는 원통형 집진판;
   상기 원통형 홀 내부에 위치하고 상기 원통형 집진판과의 전위차로 발생하는 전기장의 힘으로 상기 하전된 입자를 상기 원통형 집진판에 집진시키도록 하는 전극봉;
   상기 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 원형의 링 형태로 형성되며 상기 세정액이 저장되는 공간을 형성하며 상부에 상기 세정액 토출구와 연통되도록 형성되는 세정액 챔버; 및
   상기 원통형 집진판의 접선 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함하는 원통형 습식 전기집진기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 세정액 공급부는 대각의 위치에서 상호 반대 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급하는 원통형 습식 전기집진기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 세정액 토출구는 상기 집진면의 둘레를 따라 원형의 슬릿으로 형성되는 원통형 습식 전기집진기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극봉의 외주면에는 입자를 하전시키도록 하는 방전핀이 형성되는 원통형 습식 전기집진기.

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