KR102672977B1 - 집진설비의 미세 분진으로 인한 화재 폭발 방지제 및 이의 마찰 억제력을 이용한 신개념 집진설비 - Google Patents
집진설비의 미세 분진으로 인한 화재 폭발 방지제 및 이의 마찰 억제력을 이용한 신개념 집진설비 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 산화방지제 7 내지 13 중량부; 휘발분활성화억제제 20 내지 40 중량부; 및 마찰저감제 1 내지 70 중량부를 포함하는, 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 제공한다.
Description
본 발명은 석탄 분진 등 미세한 입자로 인한 화재, 폭발을 방지하기 위한 약제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집진설비 내 포집된 분진의 자연 발화 및 마찰로 인한 화재, 폭발을 방지하여 집진설비의 화재 사고를 예방할 수 있는 방지제 및 이의 마찰 억제력을 이용한 신개념 집진 설비에 관한 것이다.
일반적으로 발전소, 제철소 등의 석탄 사용 산업체는 유연탄을 사용하는 공정으로 구성되어 있다. 다공성 물질인 유연탄을 사용하는 공정에서는 미세 분진 발생이 불가피 하고, 이러한 분진은 그 자체로 작업 현장의 심각한 환경문제로 이어진다.
석탄 사용 산업체는 작업 현장의 환경 개선과 환경 관련법 준수를 위해 미세 분진을 포집하는 집진 설비를 설치, 운영하고 있다. 현재는 석탄을 포함한 목재 또는 기타 화학물질 등을 다루는 대부분의 분진 발생 현장은 의무적으로 집진설비를 구비하여야 한다.
이러한 집진설비는 대부분 백필터(Bag Filter) 등의 구성을 통해 공기 중의 분진을 걸러내어 한 곳으로 포집하도록 구성되는데, 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전체적인 구성을 살펴보면, 집진설비는 하우징, 필터, 호퍼, 로터리 밸브 및 스크류 컨베이어 등으로 구성된다. 집진설비는 상기 구성을 통하여, 먼저 석탄 분진을 하우징의 아래에 위치한 호퍼 측으로 모일 수 있게 작동된다. 아울러 호퍼에 모인 분진은 다시 호퍼의 아래에 위치한 로터리 밸브를 통해 그의 아래에 위치한 스크류 컨베이어에 일정량 낙하하게 되며, 스크류 컨베이어는 이와 같이 수집된 분진을 이송하여 한 곳에 모으게 된다.
이러한 집진설비는 분진 발생 장소 주변의 분진 문제의 해결에 기여하는 바가 크지만, 집진 과정 중에 화재가 발생할 위험성도 함께 가지고 있다. 이는 석탄 분진의 경우, 공기와 만나 스스로 산화하면서 발열(self-heating)하고, 결국 자연 발화하는 특성을 가지고 있기 때문이다. 또한 석탄 분진은 체적당 60g만 공기 중에 부유해도 입자 마찰로 인한 분진 폭발로 이어진다. 이러한 특성으로 인해 집진설비에서 발생하는 화재는 그의 내부 구성들 중 여러 영역에서 발생할 수 있는데 그 중 화재 가능성이 높은 곳은 스크류 컨베이어이다. 또한 집진기 내부에는 가연성 물질인 백필터가 100~300개씩 설치되어 있어 화재 하중(fire load)이 매우 높아 전소의 위험이 존재한다. 이 중, 스크류 컨베이어에서 화재가 자주 일어나는 원인을 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 습도가 높은 날씨일 때 집진설비 내의 필터 벽 부분에는 미량의 수분이 맺히게 된다. 이와 같이 수분이 맺히면 이에는 석탄 분진이 달라붙게 되고, 집진 과정이 계속 진행됨에 따라 이들은 그래뉼화(granulation)되면서 덩어리가 점점 커지게 된다. 이후, 그래뉼화된 분진은 호퍼 측으로 낙하하여 로터리 밸브를 통해 스크류 컨베이어까지 도달하게 된다.
한편, 상술한 집진설비 내의 수분은 압력차에 의해 생성될 수도 있다. 필터를 이용한 집진설비는 분진이 함유된 공기가 필터를 거치도록 구성되는데, 공기가 필터를 통과할 때 필터 부분은 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)에 의해 압력이 감소하게 된다. 이에 따라, 필터의 표면에는 공기 중에 함유된 수분이 응축하게 되어 이들과 분진이 뭉쳐져 그래뉼화될 수 있다.
상술한 원인들로 인해 그래뉼화된 석탄 분진은 스크류 컨베이어에서 이송시에 다른 미세한 분진들보다 큰 압력을 받음과 동시에 마찰력도 크게 받게 된다. 이러한 큰 마찰력은 또 다른 발열원으로 작용할 수 있는데, 이러한 마찰에 의한 발열은 분진의 산화에 의한 발열량에 더해져 분진의 고온화를 가속화하게 되고, 이로 인해 분진의 폭발 및 화재 사고를 초래할 수 있다. 이와 같이 분진을 다루는 현장의 경우, 일단 화재가 발생하면 표면적이 넓은 분진의 특성상 쉽게 소화가 되지 않고 원인 물질들이 연쇄적으로 발화하면서 대부분 대형 화재 사고로 이어지는 특징이 있다.
이와 같이 상술한 원인들로 인해 최근까지 집진설비의 대형 화재 사고가 빈번히 발생하고 있다. 그러나, 법제화를 통해 대책을 마련한 옥내 저탄장의 경우와는 달리, 집진설비는 다른 설비들보다 오히려 더 분진이 많이 모이는 환경임에도 불구하고 아직까지 관련법에 해당 사항이 없어 법을 통한 규제도 쉽지 않은 상황이다.
본 발명의 목적은 집진설비 내 분진의 자연 발화로 인한 발열과 입자 마찰로 인한 분진 폭발, 입자와 설비간 마찰로 인한 발열도 함께 저감되도록 하여 집진설비의 화재를 예방할 수 있도록 하는 집진설비의 분진에 의한 화재, 폭발 방지제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스크류 컨베이어를 통한 분진의 이송시에 분진 고착을 방지하여 마찰열을 감소시킬 수 있는 기술을 적용한 집진설비를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제는, 산화방지제 7 내지 13 중량부; 휘발분활성화억제제 20 내지 40 중량부; 및 마찰저감제 1 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 산화방지제는 페닐린디아민을 포함하고, 상기 휘발분활성화억제제는 메틸디에탄올아민을 포함하며, 상기 마찰저감제는 몰리브덴화합물을 포함할 수 있다.
아울러, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비는, 흡기구와 배기구를 가진 하우징; 상기 하우징의 내부에 위치하고 상기 흡기구를 통해 유입되는 분진 가스를 정화하여 상기 배기구를 통해 배출되도록 하는 필터; 상기 하우징의 아래쪽에 위치하여서 상기 필터로부터 낙하하는 걸러진 분진을 수집하는 호퍼; 및 상기 호퍼의 내부에 설치되어 상기 호퍼 내에 수집되는 분진을 향해 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 분사하는 약제 분사 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비는 상기 호퍼의 아래쪽에 위치하여 상기 호퍼에 수집된 분진을 전달받아 일정량 씩 나누어 배출하는 로터리 밸브를 더 포함하고, 상기 필터는 상기 하우징의 내부 영역 중 상측 영역에 위치하며, 상기 약제 분사 모듈은 상기 호퍼의 내벽에 설치되어 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제가 상기 필터에 비접촉되도록 상기 로터리 밸브를 향해 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 분사하는 노즐을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 약제 분사 모듈은, 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 용매에 200ppm 내지 500ppm의 비율로 희석한 약제를 저장하는 약제 탱크; 상기 약제 탱크와 연결되어 상기 희석한 약제를 압송하는 약제 펌프; 외부의 공기를 흡입하여 압축 공기를 생성하는 압축기와, 상기 압축 공기로부터 수분을 제거하는 드라이어를 구비하는 드라이어 압축기; 및 상기 호퍼의 내부에 위치하고, 상기 드라이어 압축기 및 상기 약제 펌프 모두와 연결되어서 상기 희석한 약제를 수분이 제거된 압축 공기와 함께 상기 호퍼 내에 수집되는 분진을 향해 분무하는 이류체 노즐을 포함할 수 있다.
여기서, 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비는 상기 호퍼에 수집된 분진을 이송하기 위한 스크류 컨베이어를 더 포함하고, 상기 스크류 컨베이어는, 상기 호퍼의 아래쪽에 위치하는 원통형의 케이스; 상기 케이스의 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 호퍼로부터 전달받은 분진을 상기 케이스의 내부 공간을 따라 이송하는 스크류; 및 상기 케이스의 내주면에 부착될 수 있도록 원통형의 외형을 가지며, 상기 스크류에 의해 이송되는 분진의 고착 방지를 위해 비자성의 현무암계 소재로 형성되는 라이너를 포함할 수 있다.
여기서, 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비는 상기 호퍼를 냉각하기 위한 냉각 모듈을 더 포함하고, 상기 냉각 모듈은, 상기 호퍼의 외벽을 향해 냉각액을 분사하는 냉각 노즐; 상기 호퍼의 하단에 설치되어 상기 호퍼의 외벽으로부터 흘러내리는 냉각액을 수집하는 냉각액 받이; 상기 냉각액 받이로부터 유입되는 냉각액을 저장하는 저장통; 상기 저장통에 설치되는 냉각액 필터; 및 상기 냉각액 필터에 의해 정화된 냉각액을 상기 냉각 노즐로 압송하는 냉각액 펌프를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 화재 및 폭발 방지제에 의하면 집진설비 내 분진의 자연 발화로 인한 발열은 물론 미세 입자간 마찰로 인한 분진 폭발, 입자와 설비간 마찰로 인한 발열도 함께 저감되도록 하여 집진설비의 화재, 폭발을 예방할 수 있다.
아울러, 본 발명에 관련된 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비에 의하면, 스크류 컨베이어를 통한 분진의 이송시에 분진의 고착을 방지하여 마찰열을 감소시킴으로써 분진으로 인한 화재를 예방할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제의 산화방지제의 실험예 1을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제의 마찰저감제의 실험예 2를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비의 스크류 컨베이어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 스크류 컨베이어의 라이너의 실험예 3을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제의 마찰저감제의 실험예 2를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비의 스크류 컨베이어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 스크류 컨베이어의 라이너의 실험예 3을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 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. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부" 또는 "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제 및 이를 이용한 집진설비에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제(이하, "화재 및 폭발 방지제"로 칭함)는 산화방지제 7 내지 13 중량부, 휘발분활성화억제제 20 내지 40 중량부 및 마찰저감제 1 내지 70 중량부를 포함한다. 여기서, 산화방지제는 페닐린디아민(PDA)을 포함하고, 휘발분활성화억제제는 메틸디에탄올아민(MDEA)을 포함하며, 마찰저감제는 몰리브덴화합물을 포함할 수 있다. 아울러, 화재 및 폭발 방지제는 실 사용시에 용매에 200ppm 내지 500ppm의 비율로 희석하여 분사하는 방식으로 사용된다.
이하에서는 화재 및 폭발 방지제를 이루는 각 성분들에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 산화방지제는 페닐린디아민 7 내지 13 중량부를 포함한다.
여기서, 산화방지제는 집진설비의 호퍼 내에 모인 석탄 분진이 공기 또는 물로부터 산소를 흡수하여 산화하는 것을 방지하여 석탄 분진의 자연 발화를 억제하는 기능을 한다. 산화방지제로는 2차 아민 계열의 물질인 페닐린디아민(PDA)을 사용할 수 있는데, 이는 공명에 의하여 안정화되기 때문에 산화 방지에 대한 활성이 매우 높아 항공유의 첨가제로도 흔히 사용되며, 석탄으로 이루어진 분진의 산화 안전성을 향상시키는 물질이다. 아울러, 페닐린디아민은 화재 및 폭발 방지제 자체의 산화 분해를 지연시키는 기능도 하여 화재 및 폭발 방지제의 장기간 보관 및 사용을 가능하게도 한다.
한편, 산화방지제는 용매를 제외한 화재 및 폭발 방지제 전체에 대하여 7 내지 13 중량부를 차지한다. 여기서, 산화방지제가 7 중량부 미만이면 화재 및 폭발 방지제의 산화 안정성이 떨어지며, 13 중량부를 초과하면 화재 및 폭발 방지제의 품질이 떨어지게 된다.
산화방지제에 대한 실험예는 다음과 같다.
<실험예 1>
도 1을 참조하면, 화재 및 폭발 방지제의 산화 방지 성능을 확인하기 위해 ASTM D-130 동판 부식 테스트를 진행한 결과가 도시되어 있다. 이러한 테스트는 정유사가 진행하는 산화 방지 성능 테스트 방법의 일종으로, 가로 20mm, 세로 130mm, 두께 0.2mm의 동판 시편을 이용하였다. 테스트 방법으로는 도 1(b)에 도시된 것과 같이 산화방지제가 10중량부 포함된 화재 및 폭발 방지제를 비커에 넣고, 동판 시편을 반 정도 담가 100℃ 온도에서 3시간 동안 보관한 후, 화재 및 폭발 방지제에 담근 부분과 담그지 않은 부분의 색상을 도 1(a)의 색상표와 비교하여 부식 여부를 확인하였다. 그 결과, 화재 및 폭발 방지제에 담그지 않은 부분과는 달리 화재 및 폭발 방지제에 담근 부분은 산화가 거의 진행되지 않았다.
다음으로, 휘발분활성화억제제는 메틸디에탄올아민(MDEA) 20 내지 40 중량부를 포함한다.
여기서, 휘발분활성화억제제는 집진설비의 호퍼 내에 모인 석탄 분진의 성분들 중 휘발분의 활성화를 지연 또는 억제하여 결과적으로 분진의 자연 발화를 억제하는 기능을 한다. 휘발분활성화억제제로는 3차 아민 계열의 물질인 메틸디에탄올아민(MDEA)을 사용할 수 있는데, 이는 물과의 수화 반응을 통해 염기 촉매 기능을 한다. 이러한 메틸디에탄올아민은 열화 및 부식에 강한 특성을 가지고 있으며, 높은 비점, 낮은 증기압 등의 특성상 인화점이 낮은 휘발분의 활성화를 억제하는 휘발분활성화억제제로 유용하게 사용할 수 있다. 한편, 메틸디에탄올아민은 화재 및 폭발 방지제의 유동점을 낮추어 겨울과 같은 추운 날씨에서도 화재 및 폭발 방지제를 편리하게 사용할 수 있도록 할 뿐만 아니라 약제 탱크에 추가적인 보온 설비도 구비될 필요가 없도록 한다.
한편, 휘발분활성화억제제는 용매를 제외한 화재 및 폭발 방지제 전체에 대하여 20 내지 40 중량부를 차지한다. 여기서, 휘발분활성화억제제가 20 중량부 미만이면 화재 및 폭발 방지제의 자연 발화를 억제하는 안전성이 떨어지며, 40 중량부를 초과하면 화재 및 폭발 방지제의 품질이 떨어지게 된다.
다음으로, 마찰저감제(friction modifier)는 몰리브덴화합물 1 내지 70 중량부를 포함한다.
여기서, 마찰저감제는 집진설비 내의 습기로 인해 그래뉼화된 분진이 스크류 컨베이어에서 이동시 마찰로 인해 발열하여 화재가 발생하는 것을 방지하는 기능을 한다. 마찰저감제로는 몰리브덴화합물을 사용할 수 있다. 여기서, 몰리브덴화합물은 이황화몰리브덴(MoS2)와 유기몰리브덴화합물을 포함할 수 있다. 이황화몰리브덴은 층상결정(層狀結晶)을 가진 화합물로 층간(層間) 미끄러짐이 쉬워 분진과 스크류 간의 마찰을 감소시키는 기능을 한다. 또한, 유기몰리브덴화합물은 분진 및 스크류 컨베이어의 내부 표면에 이황화몰리브덴 피막을 생성하여 마찰을 감소시키는 기능을 한다.
한편, 마찰저감제는 용매를 제외한 화재 및 폭발 방지제 전체에 대하여 1 내지 70 중량부를 차지한다. 여기서, 마찰저감제가 1 중량부 미만이면 화재 및 폭발 방지제의 마찰 저감 효과가 상당히 작고, 70 중량부를 초과하면 화재 및 폭발 방지제의 물성이 달라지게 된다.
마찰저감제에 대한 실험예는 다음과 같다.
<실험예 2>
도 2를 참조하면, 화재 및 폭발 방지제의 마찰 저감 성능을 확인하기 위해 테스트한 결과가 도시되어 있다. 테스트 방법으로는 도 2(a)에 도시된 것과 같이 스크류 컨베이어의 케이스와 동일한 재질의 철판 시편을 가로 250mm, 세로 250mm, 두께 1mm로 준비하여 그라인더로 마찰 과정을 진행하였다. 여기서, 하나의 시편에는 마찰저감제가 25 중량부 포함된 화재 및 폭발 방지제를 도포하였고, 다른 시편에는 그를 비도포하여 그라인더를 이용해 20초간 마찰열을 인위적으로 발생시킨 후 온도를 측정하였다. 그 결과, 도 2(b)와 같이 테스트 전 21.8℃였던 철판 시편의 온도는 비도포 시편에서는 도 2(c)와 같이 54.2℃로 측정되었고, 도포 시편에서는 도 2(d)와 같이 39.6℃로 측정되었다. 결과적으로, 화재 및 폭발 방지제를 통해 마찰열이 10% 이상 감소한 것을 확인하였다.
이하에서는, 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비(100)를 설명하기 위한 도면이다.
본 도면을 참조하면, 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비(이하, "화재 및 폭발 방지 집진설비"로 칭함)는 하우징(110), 필터(120), 호퍼(130), 로터리 밸브(140), 스크류 컨베이어(150) 및 약제 분사 모듈(160)을 포함한다.
하우징(110)은 공기 흡입구(111), 흡기구(113) 및 배기구(115)를 포함한다.
공기 흡입구(111)는 외부 공기(G)를 흡입하도록 구성된다.
흡기구(113)는 분진 가스(G1)를 흡입하기 위한 통로이다.
배기구(115)는 정화된 가스(G2)를 배출하기 위한 구성이다.
필터(120)는 분진 가스(G1)로부터 분진을 걸러 내기 위한 구성이다. 필터(120)는 하우징(110)의 내부 영역 중 상측 영역에 위치한다.
호퍼(130)는 분진 가스(G1)로부터 분리된 분진을 모으기 위한 구성이다. 호퍼(130)는 하우징(110)의 아래쪽에 위치한다.
로터리 밸브(140)는 호퍼(130)의 아래쪽에 위치하여, 호퍼(130)에 모인 분진을 전달받아 일정량씩 나누어 배출하는 구성이다.
스크류 컨베이어(150)는 로터리 밸브(140)로부터 분진을 전달받아 이송하기 위한 구성이다.
약제 분사 모듈(160)은 화재 및 폭발 방지제를 분사하기 위한 구성이다. 약제 분사 모듈(160)은 약제 탱크(161), 약제 펌프(163), 드라이어 압축기(165) 및 이류체 노즐(169)을 포함한다.
약제 탱크(161)는 화재 및 폭발 방지제를 저장하기 위한 구성이다. 약제 탱크(161)는 화재 및 폭발 방지제를 용매에 200ppm 내지 500ppm의 비율로 희석한 상태로 저장한다.
약제 펌프(163)는 약제 탱크(161)와 연결되어 희석한 상태의 약제를 압송한다.
드라이어 압축기(165)는 압축 공기를 생성하기 위한 구성이다. 드라이어 압축기(165)는 외부의 공기를 흡입하여 압축 공기를 생성하는 압축기(166)와, 압축 공기로부터 수분을 제거하는 냉각식의 드라이어(167)를 포함한다.
이류체 노즐(169)은 화재 및 폭발 방지제를 분사하는 구성이다. 이류체 노즐(169)은 호퍼(130)의 내벽에 설치되며, 드라이어 압축기(165) 및 약제 펌프(163) 모두와 연결된다.
상기와 같이 구성되는 화재 및 폭발 방지 집진설비(100)의 작동 방식은 다음과 같다.
먼저, 공기 흡입구(111)를 통해 외부 공기(G)가 강제로 흡입되면, 필터(120)가 위치한 하우징(110)의 내부에는 음압이 형성된다. 이에 의해, 분진 가스(G1)는 흡기구(113)를 통해 하우징(110)의 내부로 흡입된다. 흡입된 분진 가스(G1)는 필터(120)에 의해 분진이 걸러지게 되고, 이와 같이 걸러진 분진은 호퍼(130)로 낙하하여 모이게 된다. 한편, 흡기구(113)를 통해 유입된 분진 가스(G1) 중 일부의 분진도 하우징(110)의 내벽 등에 충돌하거나 또는 자중에 의해 호퍼(130)로 함께 모이게 된다.
이 경우, 약제 분사 모듈(160)은 호퍼(130)로 낙하하는 분진을 향해 희석된 화재 및 폭발 방지제를 분사하게 된다. 구체적으로, 호퍼(130)의 내부에 위치한 이류체 노즐(169)은 약제 펌프(163)를 통해 희석된 상태의 화재 및 폭발 방지제를 미스트의 형태로 분무하게 되는데, 이때 이류체 노즐(169)은 드라이어 압축기(165)와 연결되어서 수분이 제거된 압축 공기도 함께 분사하게 된다. 이로 인해, 화재 및 폭발 방지제는 분사된 이후 속건성하게 되어, 하우징(110)의 내벽 또는 필터(120)의 표면에 수분 형태로 맺히지 않게 되고 이에 따라 분진의 그래뉼화 현상을 방지할 수 있다.
한편, 이류체 노즐(169)은 화재 및 폭발 방지제를 로터리 밸브(140)를 향해 분무하도록 구성된다. 이러한 구성에 의하면, 화재 및 폭발 방지제가 하우징(110)의 상측 영역을 회피하여 분사될 수 있어, 필터(120)의 표면에 화재 및 폭발 방지제가 응결하여 분진이 그래뉼화된 상태로 낙하하는 현상을 방지할 수 있다. 한편, 이러한 이류체 노즐(169)의 구성은 화재 및 폭발 방지제의 분사시에 노즐 구멍의 막힘 현상을 방지하는 기능도 함께 수행한다.
이류체 노즐(169)을 통해 분무되는 화재 및 폭발 방지제는 물과 같은 용매에 200ppm 내지 500ppm의 비율로 희석되어 분무된다. 여기서, 화재 및 폭발 방지제의 희석 비율은 상황에 따라 적절히 조절될 수 있다. 구체적으로, 화재 및 폭발 방지제는 320ppm 정도로 희석되어 사용될 수 있으나, 호퍼(130) 내의 온도가 60℃를 초과하는 경우에는 이 비율을 더욱 증가시킬 수도 있다. 이와 함께, 호퍼(130) 내의 온도가 60℃를 초과하는 경우, 화재 및 폭발 방지제의 분무량 자체를 증가시켜 집중 분사함으로써 발열 억제 효과를 극대화할 수도 있다.
이하에서는, 화재 및 폭발 방지 집진설비(100)의 스크류 컨베이어(150)의 구성에 대해 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 3의 화재 및 폭발 방지 집진설비(100)의 스크류 컨베이어(150)를 설명하기 위한 도면이다.
본 도면을 참조하면, 스크류 컨베이어(150)는 케이스(151), 스크류(153) 및 라이너(155)를 포함할 수 있다.
케이스(151)는 로터리 밸브(140)의 아래쪽에 위치하며 원통형의 외형을 가진다.
스크류(153)는 케이스(151)의 내부에 회전 가능하게 설치된다. 이러한 회전을 통해 로터리 밸브(140)로부터 전달받은 분진을 케이스(151)의 내부 공간을 따라 이송한다.
라이너(155)는 케이스(151)의 내주면에 부착되며, 그를 위해 원통형의 외형을 가진다. 라이너(155)는 표면이 매끄럽게 가공된 비자성의 현무암계 소재로 이루어진다.
상기와 같이 구성되는 스크류 컨베이어(150)의 작동 방식은 다음과 같다.
먼저, 분진은 화재 및 폭발 방지제가 도포된 상태로 로터리 밸브(140)를 거쳐 스크류 컨베이어(150)에 도달한다. 이후, 분진은 스크류(153)의 회전에 의해 케이스(151)의 내부 공간을 따라 이송된다. 이 과정에서 분진은 상당한 마찰력을 받게 된다.
본 실시예에 의하면, 분진은 화재 및 폭발 방지제가 도포된 상태로 스크류 컨베이어(150)에 의해 이송되는데, 이때 화재 및 폭발 방지제의 마찰저감제는 그래뉼화된 분진의 마찰계수는 물론 스크류(153) 및 라이너(155)의 표면의 마찰계수 또한 상당량 감소시키게 된다. 아울러, 화재 및 폭발 방지제의 희석에 사용된 용매는 그래뉼화된 분진과 섞이면서 그를 소프트닝화하게 된다. 이에 따라, 스크류 컨베이어(150)를 따라 이송 중인 분진으로부터 발생하는 마찰열은 상당히 줄어들게 되어 분진으로 인한 화재 및 폭발을 방지할 수 있게 된다.
아울러, 라이너(155)는 상술한 것과 같이 현무암계 소재로 구성되는데, 이는 습기 및 액상 성분과의 분리성이 우수하여 미세 분진이 라이너(155)의 표면에 고착되는 현상을 방지한다. 또한, 라이너(155)는 자철석과 같은 철 성분의 산화 광물이 아닌, 비자성의 사장석 또는 휘석 등의 현무암으로 구성되는데, 이는 자성을 가진 미세 분진이 쉽게 라이너(155)의 표면에 붙지 않도록 하여 고착 방지 효과를 더욱 향상시키게 된다.
현무암계 소재로 구성된 라이너(155)에 대한 실험예는 다음과 같다.
<실험예 3>
도 5를 참조하면, 라이너(155)와 동일한 현무암계 소재로 구성된 시편과 철판 시편에 분진을 낙하한 실험 결과가 도시되어 있다. 테스트 방법으로는 각각의 시편을 가로 250mm, 세로 250mm, 두께 0.2mm로 준비하여 거치대에 설치하고 20cm의 높이에서 각각 분진을 낙하한 후 시편들을 40°의 기울기로 조정하였다. 이후, 시편의 표면에 고착된 양과 고착되지 않고 바닥으로 낙하한 양을 비교하였다. 그 결과, 라이너(155)와 동일한 소재로 구성된 시편은 도 5(b)에 도시된 것과 같이 대부분의 분진이 그의 표면으로부터 분리되어 낙하하였고, 철판 시편은 기울어진 이후에도 도 5(a)에 도시된 것과 같이 상당량의 분진이 그의 표면에 고착되었다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재 및 폭발 방지 집진설비(100')에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재 및 폭발 방지 집진설비(100')를 설명하기 위한 도면이다.
본 도면을 참조하면, 화재 및 폭발 방지 집진설비(100')는 호퍼(130)를 냉각하기 위한 냉각 모듈(170)을 더 포함한다.
냉각 모듈(170)은 냉각 노즐(171), 냉각액 받이(173), 저장통(175), 냉각액 필터(177) 및 냉각액 펌프(179)를 포함할 수 있다.
냉각 노즐(171)은 호퍼(130)의 외벽을 향해 냉각액을 분사하도록 배치된다.
냉각액 받이(173)는 호퍼(130)의 하단에 설치된다.
저장통(175)은 냉각액을 저장하는 구성이다.
냉각액 필터(177)는 냉각액으로부터 불순물을 걸러주는 구성이다.
냉각액 펌프(179)는 냉각액을 압송하기 위한 구성이다.
상기와 같이 구성되는 화재 및 폭발 방지 집진설비(100')의 작동 방식은 다음과 같다.
분진은 상술한 것과 같이 자연 산화하여 열을 발생하게 되는데, 이러한 열은 호퍼(130)와 같이 분진이 대량으로 모이는 곳에서는 더욱 크게 발생하게 된다. 이러한 발열 현상은 분진의 산화를 가속화하여 더욱 쉽게 발화할 수 있도록 한다. 이에 따라, 분진의 발화를 방지하기 위해서는 호퍼(130) 등을 냉각할 필요가 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 화재 및 폭발 방지 집진설비(100')는 냉각 노즐(171)이 호퍼(130)의 외벽을 향해 냉각액을 분사하여서 호퍼(130) 내의 분진의 발열이 감소될 수 있게 구성된다. 이러한 냉각액은 호퍼(130)의 외벽으로부터 열을 흡수하여 호퍼(130)의 외벽을 타고 흘러내려 냉각액 받이(173)에 모이게 된다. 이후, 냉각액은 저장통(175)으로 유입되어 저장된다. 이후, 호퍼(130)의 온도가 크게 줄지 않으면, 냉각액은 냉각액 필터(177)에 의해 걸러진 상태로 냉각 펌프에 의해 압송되어 다시 냉각 노즐(171)을 통해 호퍼(130)의 외벽을 향해 분사된다. 이러한 냉각액의 순환 과정을 통해 호퍼(130) 내의 분진의 온도를 줄임으로써 분진으로 인한 화재 및 폭발 가능성을 더욱 감소시킬 수 있다.
상기와 같은 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제 및 이를 이용한 집진설비는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100,100': 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비
110: 하우징
120: 필터
130: 호퍼
140: 로터리 밸브
150: 스크류 컨베이어
160: 약제 분사 모듈
170: 냉각 모듈
110: 하우징
120: 필터
130: 호퍼
140: 로터리 밸브
150: 스크류 컨베이어
160: 약제 분사 모듈
170: 냉각 모듈
Claims (8)
- 산화방지제 7 내지 13 중량부;
휘발분활성화억제제 20 내지 40 중량부; 및
마찰저감제 1 내지 70 중량부;를 포함하고,
상기 산화방지제는 페닐린디아민을 포함하고, 상기 휘발분활성화억제제는 메틸디에탄올아민을 포함하며, 상기 마찰저감제는 몰리브덴화합물을 포함하는 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 흡기구와 배기구를 가진 하우징;
상기 하우징의 내부에 위치하고 상기 흡기구를 통해 유입되는 분진 가스를 정화하여 상기 배기구를 통해 배출되도록 하는 필터;
상기 하우징의 아래쪽에 위치하여서 상기 필터로부터 낙하하는 걸러진 분진을 수집하는 호퍼; 및
상기 호퍼의 내부에 설치되어 상기 호퍼 내에 수집되는 분진을 향해 제1항의 화재 및 폭발 방지제를 분사하는 약제 분사 모듈;을 포함하고,
상기 약제 분사 모듈은,
제1항의 화재 및 폭발 방지제를 용매에 200ppm 내지 500ppm의 비율로 희석한 약제를 저장하는 약제 탱크;
상기 약제 탱크와 연결되어 상기 희석한 약제를 압송하는 약제 펌프;
외부의 공기를 흡입하여 압축 공기를 생성하는 압축기와, 상기 압축 공기로부터 수분을 제거하는 드라이어를 구비하는 드라이어 압축기; 및
상기 호퍼의 내부에 위치하고, 상기 드라이어 압축기 및 상기 약제 펌프 모두와 연결되어서 상기 희석한 약제를 수분이 제거된 압축 공기와 함께 상기 호퍼 내에 수집되는 분진을 향해 분무하는 이류체 노즐;을 포함하는 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비.
- 흡기구와 배기구를 가진 하우징;
상기 하우징의 내부에 위치하고 상기 흡기구를 통해 유입되는 분진 가스를 정화하여 상기 배기구를 통해 배출되도록 하는 필터;
상기 하우징의 아래쪽에 위치하여서 상기 필터로부터 낙하하는 걸러진 분진을 수집하는 호퍼; 및
상기 호퍼의 내부에 설치되어 상기 호퍼 내에 수집되는 분진을 향해 제1항의 화재 및 폭발 방지제를 분사하는 약제 분사 모듈;을 포함하고,
상기 호퍼에 수집된 분진을 이송하기 위한 스크류 컨베이어를 더 포함하고,
상기 스크류 컨베이어는,
상기 호퍼의 아래쪽에 위치하는 원통형의 케이스;
상기 케이스의 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 호퍼로부터 전달받은 분진을 상기 케이스의 내부 공간을 따라 이송하는 스크류; 및
상기 케이스의 내주면에 부착될 수 있도록 원통형의 외형을 가지며, 상기 스크류에 의해 이송되는 분진의 고착 방지를 위해 비자성의 현무암계 소재로 형성되는 라이너;를 포함하는 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비.
- 흡기구와 배기구를 가진 하우징;
상기 하우징의 내부에 위치하고 상기 흡기구를 통해 유입되는 분진 가스를 정화하여 상기 배기구를 통해 배출되도록 하는 필터;
상기 하우징의 아래쪽에 위치하여서 상기 필터로부터 낙하하는 걸러진 분진을 수집하는 호퍼; 및
상기 호퍼의 내부에 설치되어 상기 호퍼 내에 수집되는 분진을 향해 제1항의 화재 및 폭발 방지제를 분사하는 약제 분사 모듈;을 포함하고,
상기 호퍼를 냉각하기 위한 냉각 모듈을 더 포함하고,
상기 냉각 모듈은,
상기 호퍼의 외벽을 향해 냉각액을 분사하는 냉각 노즐;
상기 호퍼의 하단에 설치되어 상기 호퍼의 외벽으로부터 흘러내리는 냉각액을 수집하는 냉각액 받이;
상기 냉각액 받이로부터 유입되는 냉각액을 저장하는 저장통;
상기 저장통에 설치되는 냉각액 필터; 및
상기 냉각액 필터에 의해 정화된 냉각액을 상기 냉각 노즐로 압송하는 냉각액 펌프;를 포함하는 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비.
- 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 호퍼의 아래쪽에 위치하여 상기 호퍼에 수집된 분진을 전달받아 일정량씩 나누어 배출하는 로터리 밸브를 더 포함하고,
상기 필터는 상기 하우징의 내부 영역 중 상측 영역에 위치하며,
상기 약제 분사 모듈은 상기 호퍼의 내벽에 설치되어 제1항의 화재 및 폭발 방지제가 상기 필터에 비접촉되도록 상기 로터리 밸브를 향해 제1항의 화재 및 폭발 방지제를 분사하는 노즐을 포함하는 집진설비의 분진으로 인한 화재 및 폭발 방지제를 이용한 집진설비.
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