KR102290224B1 - 집진 효율이 개선된 습식 전기 집진 장치 - Google Patents

Abstract

내부의 공기 유동 구조가 개선된 습식 전기 집진 장치가 개시된다. 제안된 습식 전기 집진 장치는 공기 유동을 안내하는 다공판을 통과하는 공기를 섹션별로 조절한다. 다공판의 일면을 복수의 구획으로 나누어 커버하고, 판 모양을 가지며, 각각에 다공판에 형성된 유동 안내 구멍에 대응되는 다수의 통과 구멍이 형성되는 복수의 섹션판이 제공된다. 각각의 섹션판은 다공판 상에서 열림 위치와 닫힘 위치 간에 슬라이딩하도록 안내된다. 각각의 섹션판은 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 유동 해석 결과에 따라 구동될 수 있다.

Description

집진 효율이 개선된 습식 전기 집진 장치{Wet Type Electrostatic Precipitator with Improved Dust Collecting Feature}

습식 전기 집진 장치, 특히 그 내부의 공기의 유동 구조에 관한 기술이 개시된다.

도 1은 일반적인 전기 집진기 중 하나의 구조를 도시한다. 예를 들면 본 출원인에 의해 출원되어 2006.01.09자로 등록된 특허제543,537호 공보는 이러한 습식 전기 집진 장치에 대해 상세히 설명하고 있다. 습식 전기 집진장치는 소형화에 유리하며, 점착성, 고착분진, 수용성 미스트 처리에 효과적인 것으로 알려져 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 습식 전기집진장치는 하부에 배출가스가 도입되는 흡기구(171)를 구비하고, 상부에 배출가스가 배출되는 배기구(173)를 구비하는 수직형 구조이다. 상부에서 볼 때 벌집(honeycomb) 모양을 이루는 집진극(110)의 각 통공의 중심에 방전극(130)이 위치한다. 흡기구(171)를 통해 유입된 공기는 다공판(140)을 통과하면서 공기 유동이 균일화되어 집진극(110)을 통과하면서 방전극(130)과 집진극(110) 사이에 걸린 고전압에 의해 집진극(110)에 포집된다. 집진극(110)의 표면에 달라 붙은 먼지들은 고압 펌프에 의해 집진극 세척부(190)의 노즐로 분사되는 세척수로 세척되어 하부의 배수구(120)로 물과 함께 배출된다. 습식 전기 집진 장치는 공기 흐름이 수직 방향이며, 벌집 모양의 집진극과 방전극 사이에 공기가 통과하므로 다른 집진 설비에 비해 상대적으로 공기 저항이 적은 편이다.

집진극(110)을 통과하는 공기 유동이 균일하지 않으면 공기 유동이 빠른 집진극 부분에는 고전압에도 불구하고 제대로 먼지가 포집되지 못하고, 공기 유동이 느린 집진극에는 포집될 먼지를 포함한 공기가 충분히 공급되지 못하여 전체적으로 먼지 포집 효율이 떨어진다. 출원인이 관찰한 바에 의하면, 다공판(140)에도 불구하고 집진극(110)으로의 공기 유동의 균일도가 여전히 충분하지 못하다.

제안된 발명은 습식 전기 집진기에서 공기 유동의 균일도를 능동적으로 개선하여 집진 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

일 양상에 따르면, 습식 전기 집진 장치에 기존 다공판의 일면을 복수의 구획으로 나누어 커버하고, 판 모양을 가지며, 각각에 상기 다공판에 형성된 유동 안내 구멍에 대응되는 다수의 통과 구멍이 형성되는 복수의 섹션판이 제공된다. 각각의 섹션판은 다공판 상에서 열림 위치와 닫힘 위치 간에 슬라이딩하도록 안내된다.

추가적인 양상에 따르면, 각각의 섹션판을 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 유동 해석 결과에 따라 구동될 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 유동 해석에 따라 집진극의 세척과 다공판의 구역별 개폐가 조절되어 공기 유동이 한층 개선되고, 집진 효율이 한층 개선될 수 있다.

제안된 발명에 따라, 전기 집진기의 집진극에 균일하게 유동이 이루어져 먼지들이 효율적으로 포집되고 집진 성능이 개선될 수 있다.

도 1은 일반적인 습식 전기 집진기 중 하나의 구조를 도시한다.
도 2는 제안된 발명의 일 실시예에 따른 습식 전기 집진기의 구성을 도시한다.
도 3은 다공판과 유동 조절판의 구성을 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에서 한 섹션판이 슬라이딩되어 닫힘 위치로 이동한 경우를 도시한다.
도 5는 다공판에 대한 유동 조절판의 열림 위치와 닫힘 위치를 설명하는 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 습식 전기 집진기의 구성을 도시한다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 습식 전기 집진기의 구성을 도시한다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다.

도 2는 제안된 발명의 일 실시예에 따른 습식 전기 집진기의 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 전기 집진기는 하우징(170)과, 집진극(110)과, 방전극(130)과, 다공판(140), 그리고 유동 조절판(150)을 포함한다.

하우징(170)은 그 하부에 흡기구(171)와, 상부에 배기구(173)가 형성되는 수직형 구조이다. 집진극(110)은 하우징(170) 내에 위치하며, 수직 방향으로 연장되는 관상의 단위 집진극이 벌집 모양으로 다발을 이루는 형상을 가진다. 여기서 '벌집 모양'이란 다수의 수직방향 통공을 가지도록 관상의 단위 집진극들이 연결되어 다발을 이루는 구조를 표현하는 것일 뿐 그 단위 집진극의 통공의 형상을 육각형으로 한정하는 표현은 아니다. 방전극(130)은 집진극(110) 상방에 고정되는 방전극 프레임(131)과, 이 방전극 프레임(131)에 그 상단이 고정되고 각 단위 집진극 의 내부에서 길이 방향으로 연장되는 형상을 가지는 다수의 단위 방전극(133)들을 포함한다.

집진극(110)은 하우징(170) 내의 공간부에 고정되며 수직방향으로 복수개의 통공이 벌집(honeycomb)형태로 형성된다. 집진극(110)의 상방에는 방전극 프레임(131)이 집진극(110)과 일정 간격 이격된 상태로 고정된다. 단위 방전극(133)들은 각 단위 집진극의 통공 중심부에 축방향을 따라 위치되면서 그 상단이 이 방전극 프레임(131)에 고정된다. 단위 방전극(133)은 통상 원형 와이어 형태로 된 전극몸체를 가진다.

다공판(140)은 흡기구(171)로 도입된 공기가 집진극(110)의 다수의 통공에 균일하게 흐르도록 유동을 균일화한다. 유동 조절판(150)은 다공판(140)의 유동 균일화를 영역별로 조절한다. 일 실시예에서, 유동 조절판(150)은 복수의 섹션판(150-1,150-2)을 포함하여 구성된다. 사용자는 하우징 내의 유동을 주기적으로 분석하고, 그 결과를 반영하여 유동 조절판(150)의 손잡이(153-1,153-2)를 당기거나 밀어서 각 섹션판들을 슬라이딩시켜 각 섹션판 단위로 유동 조절판(150)의 유동 균일화를 조절할 수 있다.

집진극(110)의 표면에 달라 붙은 먼지들은 고압 펌프에 의해 집진극 세척부(190)의 노즐로 분사되는 세척수로 세척되어 하부의 배수구(120)로 물과 함께 배출된다. 먼지를 씻어낸 세척수들은 하우징(170) 내부에 모아져서 배수구(120)를 통해 배출될 수 있다.

도 3은 다공판(140)과 유동 조절판(150)의 구성을 상세히 도시한 도면이다. 도 3과 도 4에서, 설명의 편의성을 위해 각각의 유동 조절판(150)은 다공판(140)에 대해 정상 위치보다 상방으로 이격된 상태로 도시되었다. 도시된 실시예에 있어서, 유동 조절판(150)은 단지 4개의 구획으로 나뉘어져 있으나, 제안된 발명은 이에 한정되지 않으며, 2개, 8개, 16개 등 필요한 수 만큼의 구획으로 조절 영역이 나뉘어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 판상의 다공판(140)은 다수의 유동 안내 구멍(141)이 균일하게 형성된다.

유동 조절판(150)은 복수의 섹션판(150-1,150-2)과 가이드부(143)를 포함한다. 각각의 섹션판은 다공판(140)에 형성된 유동 안내 구멍(141)에 대응되는 통과 구멍(151)이 다수개 형성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 섹션판(150-2)이 작동하지 않은 열림 위치에서, 다공판(140)에 형성된 유동 안내 구멍(141)과 유동 조절판(150)의 섹션판(150-2)에 형성된 통과 구멍(151)은 정렬되어 흡기구(171)에서 도입된 공기가 그 정렬된 통공을 통해 유동할 수 있도록 허용한다. 가이드부(143)는 각각의 섹션판들의 슬라이딩 움직임을 안내하면서 그 열림 위치 및/또는 닫힘 위치를 제한하는 스토퍼 역할을 한다. 가이드판(143-1)은 섹션판들(150-2,150-4)의 슬라이딩 움직임을 안내하며, 스토퍼(143-2)는 섹션판들(150-2,150-4)이 열림 위치에 정지할 수 있도록 움직임을 제한한다. 이러한 가이드부(143)는 그 일부 혹은 전부가 하우징과 일체로 혹은 하우징에 고정된 형태로 제작될 수 있으며, 가이드판 구조는 별도의 부품으로 존재할 필요가 없을 수도 있다. 제안된 발명에서 가이드부는 섹션판들의 움직임을 제한하는 별도의 혹은 기존 하우징이나 구조물의 기능을 표현하는 것으로 이해되어져야 한다.

도 4는 도 3에서 한 섹션판(150-2)이 슬라이딩되어 닫힘 위치로 이동한 경우를 도시한다. 예를 들어 섹션판(150-2)의 습식 전기 집진 장치의 하우징 외부로 노출된 손잡이(153-2)를 당겨서 섹션판(150-2)을 슬라이딩시킬 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 섹션판(150-2)이 슬라이딩된 닫힘 위치에서, 다공판(140)에 형성된 유동 안내 구멍(141)과 유동 조절판(150)의 섹션판(150-2)에 형성된 통과 구멍(151)은 어긋나고 그로 인해 다공판(140)에 형성된 유동 안내 구멍(141)은 유동 조절판(150)의 섹션판(150-2)에 의해 막히게 된다. 다공판(140)에 형성된 유동 안내 구멍들과 유동 조절판(150)의 섹션판(150-2)에 형성된 통과 구멍들은 모두 동일한 크기와 간격을 가지므로, 섹션판(150-2)이 슬라이딩되면 그 아래 쪽의 유동 조절판(150)의 통과 구멍들은 모두 막히게 되어, 그 섹션판(150-2)을 통해서는 흡기구(171)에서 도입된 공기가 유동할 수 없게 된다.

도 5는 다공판(140)에 대한 유동 조절판(150)의 열림 위치와 닫힘 위치를 설명하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 다공판(140)에는 다수의 유동 안내 구멍이 그 유동 안내 구멍의 크기 이상의 간격을 가지고 균일하게 형성된다. 유동 안내 구멍(151-1,151-2)의 직경을 R이라 할 때, 인접한 유동 안내 구멍 간의 간격 S>R이 성립한다. 유동 조절판(150)의 통과 구멍들(141-1,141-2)도 동일한 직경 혹은 유동 안내 구멍(151-1,151-2)의 직경 R보다 약간 큰 직경을 가지며, 그 간격은 S로 동일한 값을 가진다. 그러나 다공판(140)의 유동 안내 구멍이나 유동 조절판(150)의 통과 구멍들은 공기 유동의 분포를 고려하여 영역별로 다른 크기를 가질 수도 있다.

도 5(a)는 열림 위치에서 다공판과 유동 조절판(150)의 상대적인 위치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 다공판(140)의 유동 안내 구멍(141)과 유동 조절판(150)의 통과 구멍(151)은 정렬되어 그 정렬된 구멍을 통해 공기가 통과할 수 있다.

도 5(b)는 닫힘 위치에서 다공판과 유동 조절판(150)의 상대적인 위치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 다공판(140)의 유동 안내 구멍(141)과 유동 조절판(150)의 통과 구멍(151)은 어긋나고 그로 인해 다공판(140)에 형성된 유동 안내 구멍들(141-1,141-2)은 유동 조절판(150)에 의해 커버되어 막히게 된다. 다공판(140)에 형성된 유동 안내 구멍들과 유동 조절판(150)의 섹션판에 형성된 통과 구멍들은 모두 동일한 크기와 간격을 가지므로, 섹션판이 슬라이딩되면 그 아래 쪽의 유동 조절판(150)의 통과 구멍들은 모두 막히게 되어, 그 섹션판을 통해서는 흡기구(171)에서 도입된 공기가 유동할 수 없게 된다. 즉, 다공판(140)의 유동 안내 구멍(141)은 섹션판 영역별로 그 개폐 상태가 절환될 수 있다.

또 다른 양상에 따르면, 다공판(140)과 유동 조절판(150)의 상대적인 위치는 도 5(a)에 예시된 열림 위치와, 도 5(b)에 예시된 닫힘 위치 사이의 임의의 상태로 조절될 수 있다. 이에 의해 다공판(140)의 유동 안내 구멍(141)은 0~100% 범위에서 열림과 닫힘이 조절될 수 있다.

도 6은 또 다른 실시예에 따른 습식 전기 집진기의 구성을 도시한다. 도시된 실시예에서 도 2와 유사한 구성요소는 동일한 도면부호로 참조된다. 추가적인 양상에 따르면, 유동 조절판(150)은 각각의 섹션판(150-1,150-2)을 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 절환되도록 구동하는 복수의 구동부(155-1,155-2)를 더 포함할 수 있다. 각각의 구동부(155-1,155-2)는 선형 액츄에이터로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 구동부(155-1,155-2)는 유압 실린더일 수 있다. 또 다른 예로, 구동부(155-1,155-2)는 솔레노이드일 수도 있다. 일 실시예에서, 사용자는 하우징 내의 유동을 주기적으로 분석하고, 그 결과를 반영하여 유동 제어부(158)에 있는 레버를 조작해서 각각의 구동부(155-1,155-2)를 구동하여 각각의 섹션판(150-1,150-2)의 열린 정도를 조절할 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 습식 전기 집진 장치는 장치 내의 유동을 분석하여 실시간으로 유동을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 습식 전기 집진 장치는 복수의 전류 센서(156)와 유동 제어부(158)를 포함할 수 있다.

복수의 전류 센서(156)는 단위 방전극(133)을 통해 흐르는 전류를 측정한다. 유동 제어부(158)는 복수의 전류 센서의 전류의 크기를 분석하여 복수의 구동부(155-1,155-2)의 구동을 제어한다.

일 실시예에 있어서 전류 센서(156)는 비접촉식 자기유도방식 전류센서이다. 환형의 자기유도방식 전류센서는 단위 집진극의 상부의 연결부에 끼워질 수 있다. 전류 센서는 유동 조절판(150)의 각각의 섹션판에 대응하여 섹션 영역에 있는 복수의 단위 방전극 중 어느 하나, 바람직하게는 영역 중앙의 단위 방전극에 하나씩 구비될 수도 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 전류 센서는 유동 조절판(150)의 각각의 섹션판에 대응하여 섹션 영역에 있는 복수의 단위 방전극 중 복수개에 각각 하나씩 구비되어 섹션 영역별로 복수개가 구비될 수도 있다.

습식 전기 집진 장치에서 방전극과 집진극 사이에 걸린 고전압에 의해 일어나는 방전 전류로부터 집진극에 쌓인 먼지량을 추정할 수 있다는 것이 알려져 있다. 국부적으로 먼지가 많이 쌓여서 특정한 섹션 영역에 방전 전류가 기준 이하로 줄어들면 그 섹션 영역의 유동을 제한하고 다른 섹션 영역을 더 많이 열어줄 필요가 있다. 유동 제어부(158)는 특정한 섹션 영역에 방전 전류가 기준 이하로 줄어들면 유동 조절판(150)의 그 섹션 영역의 섹션판을 닫아서 그 섹션 영역에 속한 집진극에 유입되는 유동을 줄이거나 차단한다. 이를 통해 집진극 세척부(190)의 세척수 분사 회수를 줄일 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 제안된 습식 전기 집진 장치는 방전 전류로부터 전체적으로 집진극(110)에 먼지가 많이 쌓인 것을 검출하면 집진극 세척부(190)를 구동하여 집진극(110)에 쌓인 먼지를 씻어낸다.

도 7은 또 다른 실시예에 따른 습식 전기 집진기의 구성을 도시한다. 추가적인 양상에 따르면, 습식 전기 집진 장치는 장치 내의 유동을 분석하여 실시간으로 유동을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 습식 전기 집진 장치는 배기압 센서(157)와 유동 제어부(158)를 포함할 수 있다.

배기 유동 센서(157)는 배기구(173)를 통해 유출되는 집진된 공기의 속도를 측정한다. 또 다른 예로, 배기 유동 센서(157)는 배기구(173)를 통해 유출되는 집진된 공기의 압력을 측정한다. 유동하는 유체의 속도나 압력을 측정하는 센서는 공조 분야에서 다양한 종류가 상용화되어 있다.

유동 제어부(158)는 복수의 구동부(155)를 간헐적으로 열림 위치와 닫힘 위치 사이의 시험 구간에서 구동하고 그때 배기 유동 센서(157)의 출력을 분석하여 간접적으로 집진극(110)의 각 섹션 영역별 유동을 분석한다. 예를 들어 다공판(140)의 특정한 섹션 영역의 유동 안내 구멍을 막을 때 배기구(173)를 통해 유출되는 공기의 압력이 별다른 변화가 없다면 해당 섹션 영역은 공기 유동이 약하다는 것이므로 그 영역은 유동 조절판(150)의 섹션판을 닫아서 공기 흐름을 차단한다. 다공판(140)의 또 다른 섹션 영역의 유동 안내 구멍을 막을 때 배기구(173)를 통해 유출되는 공기의 압력이 많이 떨어진다면 해당 섹션 영역은 공기 유동이 강하다는 것이므로 그 영역은 유동 조절판(150)의 섹션판을 열어둔 상태를 유지한다.

추가적인 양상에 따르면, 제안된 습식 전기 집진 장치는 이러한 유동 분석으로부터 전체적으로 집진극(110)에 먼지가 많이 쌓였다고 판단되면 집진극 세척부(190)를 구동하여 먼지를 씻어낸다.

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.

110 : 집진극 120 : 배수구
130 : 방전극 131 : 방전극 프레임
133 : 단위 방전극
140 : 다공판
141 : 유동 안내 구멍 143 : 가이드부
150 : 유동 조절판
151 : 통과 구멍 153 : 손잡이
155 : 구동부 156 : 복수의 전류 센서
157 : 배기 유동 센서 158 : 유동 제어부
170 : 프레임
171 : 흡기구 173 : 배기구
190 : 집진극 세척부

Claims (6)

1. 하부에 흡기구와, 상부에 배기구가 형성된 하우징과;
   하우징 내에 위치하며, 수직 방향으로 연장되는 관상의 단위 집진극이 벌집 모양으로 다발을 이루는 집진극과;
   집진극 상방에 고정되는 방전극 프레임과, 상기 방전극 프레임에 그 상단이 고정되고 상기 단위 집진극의 내부에서 길이 방향으로 연장되는 형상을 가지는 다수의 단위 방전극들을 포함하는 방전극과;
   상기 집진극의 하부, 흡기구의 상방에 하우징을 가로질러 설치되고, 다수의 유동 안내 구멍이 그 유동 안내 구멍의 크기 이상의 간격을 가지고 균일하게 형성된 판상의 다공판과; 그리고,
   상기 다공판의 일면을 복수의 구획으로 나누어 커버하고, 판 모양을 가지며, 각각에 상기 다공판에 형성된 유동 안내 구멍에 대응되는 다수의 통과 구멍이 형성되는 복수의 섹션판과, 각각의 섹션판이 다공판 상에서 열림 위치와 닫힘 위치 간에 슬라이딩하도록 안내하도록 가이드하는 가이드부와 각각의 섹션판을 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 절환되도록 구동하는 복수의 구동부를 포함하는 유동 조절판과;
   상기 단위 방전극을 통해 흐르는 전류를 측정하는 복수의 전류 센서와;
   상기 복수의 전류 센서의 전류의 크기를 분석하여 상기 복수의 구동부의 구동을 제어하는 유동 제어부;
   를 포함하는 습식 전기 집진 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 장치가 :
   상기 집진극의 상부에 설치되며 상기 유동 제어부의 제어에 따라 세척수를 분사하는 집진극 세척부;
   를 더 포함하는 습식 전기 집진 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 장치가 :
   배기구를 통해 유출되는 공기의 압력을 측정하는 배기 유동 센서와;
   상기 복수의 구동부를 간헐적으로 열림 위치와 닫힘 위치 사이의 시험 구간에서 구동하고 그때 상기 배기 유동 센서의 출력을 분석하여 상기 복수의 구동부의 구동을 제어하는 유동 제어부;
   를 더 포함하는 습식 전기 집진 장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 장치가 :
   상기 집진극의 상부에 설치되며 상기 유동 제어부의 제어에 따라 세척수를 분사하는 집진극 세척부;
   를 더 포함하는 습식 전기 집진 장치.
   

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