KR20010045271A

KR20010045271A - 가스 정제용 필터 집진기

Info

Publication number: KR20010045271A
Application number: KR1019990048501A
Authority: KR
Inventors: 이진욱; 최주홍; 윤용승
Original assignee: 김덕중; 사단법인 고등기술연구원 연구조합
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2001-06-05
Also published as: KR100316008B1

Abstract

본 발명은 가스 정제용 필터 집진기에 관한 것이다.

본 발명은 집진기 내부를 구획하는 튜브시트에 고정되어 양측을 연통시키는 복수의 필터홀더와, 각 필터홀더의 가스 유입구측에 설치되어 필터홀더로 유입되는 배출가스에 함유된 분진을 여과하는 주 필터와, 주 필터에 비해 상대적으로 큰 기공을 갖도록 구성되어 필터홀더 내측에 설치되며, 주 필터 파손시 파손된 필터를 통해 분진이 유출되는 것을 차단하는 보조필터와, 필터홀더 내측으로 인입되어 필터를 세정하기 위한 펄스가스를 분사하는 역세정노즐을 구비하는 집진기에 있어서, 주 필터(23)와 보조필터(28) 사이에 역세정노즐(30)이 위치되어 펄스가스가 노즐(30)로부터 직접 주 필터(23)에 분사되게 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 필터가 파손된 경우에도 분진의 누출을 효과적으로 방지하고 집진기의 가용성을 높임으로써 시스템의 성능 향상 및 안정성을 확보하고, 운전 및 유지관리에 소요되는 비용이 절감되게 하였다.

Description

가스 정제용 필터 집진기{FILTERING APPARATUS}

본 발명은 공정가스 및 배기가스 등에 포함된 분진을 정제하는 필터 집진기에 관한 것으로, 특히 필터가 파손된 경우에도 분진이 외부로 유출되지 않게 하고, 효과적으로 필터를 세정할 수 있는 가스 정제용 필터 집진기에 관한 것이다.

현재, 석탄가스화복합발전소, 가압유동층연소시스템 또는 소각로 등에 사용되는 집진기는 이들로부터 배출된 고온고압의 공정가스 및 배기가스중에 포함된 다량의 분진을 대기중에 방출하기 전에 제거하거나 또는 효과적으로 정제하여 활용하는데 사용되기 위한 것으로, 직물필터(Fabric filter)에 비해 고온 및 고압에서 내구성이 강한 세라믹(Ceramic) 또는 금속 소재의 필터가 사용되고 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 필터는 다공질 소재로서 한쪽 끝은 개방되고 반대쪽은 폐쇄된 튜브형태를 취하고 있으며, 외벽에서 분진을 여과하고 내부의 공동으로 청정기체를 통과시킨다.

도 1은 일반적인 집진기를 개략적으로 나타내고 있는데, 집진기 외벽(1)의 가스 유입구(1a) 통해 집진기 내부의 공동으로 분진이 함유된 가스가 유입되고, 유입된 가스는 집진기 상부의 튜브시트(3)에 설치된 수백 내지 수천의 필터(5)를 통과하는 과정에서 분진이 제거된 뒤 외부로 배출된다. 집진기가 고온에서 운전되는 경우에는 집진기 내벽에 내화재를 설치하게 된다.

집진기의 운전 초기에는 필터(5)의 기공보다 미세한 분진의 일부는 필터(5)의 기공을 통해 외부로 유출되고, 시간이 경과함에 따라 분진이 필터(5)의 외벽에 쌓이게 되면 효율적인 분진제거가 이루어지게 된다. 그러나, 필터(5) 외벽에 분진이 계속 쌓이게 되면 입구측과 출구측의 압력차이가 과도하게 되어 운전에 지장을 주므로 이를 방지하기 위해 필터(5) 상단에 설치된 역세정노즐(7)을 통해 주기적으로 고압가스를 분사하여 필터(5)의 외벽에 응집된 분진을 제거한다.

그러나, 고온고압에서의 적용을 목적으로 이용되는 세라믹필터나 금속필터 또한 열 또는 기계적충격이나 고온고압의 반응성가스에 의해 파손되기 쉽다. 필터가 파손될 경우 파손된 필터로 많은 유량이 집중되고, 과도한 분진이 청정기체와 함께 외부로 유출되어 환경오염을 가중시키게 된다. 전술한 석탄가스화복합발전소, 가압유동층연소시스템의 경우 가스터빈을 손상시키게 된다. 또한, 필터를 교체하기 위해서는 시스템의 가동을 중단하거나, 필터교체시 운전될 수 있는 여분의 집진기를 설치하여야하므로 비 경제적이다.

도 2는 도 1의 상세도면으로 파손된 필터(5)를 통한 분진 누출을 방지할 수 있도록 보조필터(6)가 설치된 것을 나타내고 있다.

집진기 내부를 구획하는 튜브시트(3)에는 필터홀더(4)가 양측을 연통하도록 설치되고, 주 필터(5)는 필터홀더(4)의 가스 유입구측에 설치되어 분진가스가 집진기 외벽을 거쳐 필터홀더(4)로 유입되는 과정에서 가스에 함유된 분진을 여과시킨다. 보조필터(6)는 필터홀더(4) 내측에 위치되며, 주 필터(5)에 비해 상대적으로 큰 기공을 갖도록 구성되어 주 필터(5)가 파손되는 경우에도 다량의 분진이 외부로 유출되는 것을 막는다.

필터를 세정하기 위한 펄스(Pulse)가스가 분사되는 역세정노즐(7)은 필터홀더(4) 내측으로 인입되어 보조필터(6)를 중심으로 주 필터(5)의 반대측에 위치된다.

그러나, 이러한 종래의 기술구성은 주 필터(5) 세정시 정상 운전상태에서는 역세정노즐(7)로부터 분사된 펄스가스가 보조필터(6)의 기공을 통과하면서 압력강하가 수반되기 때문에 세정이 비효율적이다. 그리고, 주 필터(5)가 파손되었을 경우에는 주 필터(5)를 세정하기 위해 분사된 펄스가스가 보조필터(6)에 부착된 분진을 떨어뜨리게 되어 다시 분진이 보조필터(6)에 쌓이는 동안 많은양의 분진이 외부로 유출된다. 따라서, 주 필터 파손시 분진이 외부로 유출되는 것을 방지하려는 본래의 목적을 달성하기 어렵다.

경제적 또는 공간 활용면에서 보조필터의 여과면적은 주 필터의 1/5 이하로 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 보조필터의 기공은 주 필터의 기공보다 크게 설계된다. 주 필터의 파손으로 분진이 누출되면 보조필터를 통과하면서 여과되고 잔류하는 분진에 의해 점차 기공이 작아져 미세분진의 누출도 방지할 수 있게 된다. 그러므로, 운전중 주 필터가 파손된 상황을 대비하여 보조필터에 부착된 분진을 제거하지 않고 역세정을 수행하는 것이 효과적이다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 주 필터가 파손되었을 경우를 감안하여 주 필터 세정시 분사되는 펄스가스가 보조필터를 통과하지 않고 직접 주 필터에 분사되게 함으로써 보조필터의 여과기능을 떨어뜨리지 않고 주 필터를 세정할 수 있는 가스 정제용 필터 집진기를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 집진기 내부를 구획하는 튜브시트에 고정되어 양측을 연통시키는 복수의 필터홀더와, 각 필터홀더의 가스 유입구측에 설치되어 필터홀더로 유입되는 배출가스에 함유된 분진을 여과하는 주 필터와, 주 필터에 비해 상대적으로 큰 기공을 갖도록 구성되어 필터홀더 내측에 설치되며, 주 필터 파손시 파손된 필터를 통해 분진이 유출되는 것을 차단하는 보조필터와, 필터홀더 내측으로 인입되어 필터를 세정하기 위한 펄스가스를 분사하는 역세정노즐을 구비하는 집진기에 있어서, 주 필터와 보조필터 사이에 역세정노즐이 위치되어 펄스가스가 노즐로부터 직접 주 필터에 분사되게 한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 역세정노즐로부터 분사된 펄스가스가 보조필터를 거치지 않고 직접 주 필터에 접촉하게 되므로, 보조필터에 부착된 분진을 떨어뜨리지 않고서도 주 필터만을 세정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 주 필터 세정시 필터가 파손된 경우에도 보조필터를 통해 효율적으로 집진이 이루어짐으로써 필터의 파손으로 인한 분진 유출을 막을 수 있다.

도 1은 일반적인 집진기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 보조필터의 구조를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 집진기를 개략적으로 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 필터구조를 도시한 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11 ; (집진기의) 가스 유입구 12 ; 튜브시트(Tube sheet)

20 ; 필터유닛(Filter unit) 21 ; 필터홀더(Filter holder)

22, 24 ; 걸림턱 23 ; 주 필터(Main filter)

25, 27 ; 세라믹가스켓(Ceramic gasket)

26 ; 디퓨저(Diffuser) 28 ; 보조필터(Fail safety filter)

29 ; 고정핀 30 ; 역세정노즐

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 집진기의 개략도로서, 전체적인 구성은 일반적인 필터 집진기와 유사하다.

집진기 내부는 분진이 함유된 가스가 외벽(11)의 가스 유입구(13)를 통해 유입되는 공간과 필터(20)를 거치면서 분진이 제거된 가스가 배출되는 공간이 튜브시트(12)에 의해 구획되고, 양측 공간은 튜브시트(12)에 설치된 수백 내지 수천의 필터(20)에 통해 연통된다. 따라서, 가스 유입구(13)를 통해 유입된 가스는 튜브시트(12)에 설치된 필터(20)를 통과하면서 분진이 제거된 후 집진기 외부로 배출된다.

도 4는 필터의 구조를 상세하게 나타낸 것으로, 집진기 내부를 구획하는 튜브시트(12)에 필터홀더(21)가 양측을 연통시키도록 설치되어 용접 등으로 고정되고, 필터홀더(21)의 가스 유입구측과 가스 배출구측에는 각각 주 필터(23)와 보조필터(28)가 설치된다.

주 필터(23)와 필터홀더(21)는 주 필터(23)를 필터홀더(21) 내측으로 삽입, 주 필터(23)의 상단 외주면에 형성된 걸림턱(24)이 필터홀더(21)의 하단 내주면에 형성된 걸림턱(22)에 걸리게함으로써 상호 결합되고, 주 필터(23)는 필터홀더(21)의 가스 유입구측으로 돌출된다. 그리고, 주 필터가(23)가 필터홀더(21)에 결합된 상태에서 필터홀더(21)의 내측에는 디퓨저(26)가 끼워진다. 디퓨저(26)는 필터홀더(21)의 가스 유입구측에서 유출구 방향으로 진행할수록 단면적이 점차 좁아지는 형태로 구성되며, 디퓨저(26)와 주 필터(23)의 걸림턱(24) 사이에는 세라믹가스킷(25)을 위치시켜 기계적 충격을 완화시키면서 분진의 누출을 방지한다.

보조필터(28)는 전체 길이가 20-30cm로 주 필터(23)와 유사한 형태로서, 내식성이 강한 금속필터로 제작되며, 주 필터(23)에 비해 상대적으로 큰 기공을 갖도록 구성된다. 보조필터(28)는 주 필터(23)의 반대측 즉, 필터홀더(21)의 가스 유출구측에 설치되고 튜브시트(12)와의 사이에 고정핀(29)이 끼워져 이에 의해 고정된다. 보조필터(28)는 필터홀더(21) 내측에 설치된 디퓨저(26)를 중심으로 주 필터(23)의 반대측에 위치되어 필터홀더(21)의 가스 배출구측으로 돌출되고, 디퓨저(26)와의 사이에는 세라믹가스켓(25)이 위치된다. 이와 같이 고정핀(29)으로 보조필터(28)를 고정하게 됨으로써 보조필터(28)를 견고히 고정시켜 흔들림을 방지할 수 있으며, 주 필터(23)를 간접적으로 가압하는 효과를 가지게 된다.

한편, 본 발명에 따라 필터홀더(21) 내측에는 펄스가스를 분사하기 위한 역세정노즐(30)이 인입되어 주 필터(23)와 보조필터(28)의 사이에 위치되며, 역세정노즐(30)의 분사방향은 주 필터(23)측을 향하도록 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 집진기는, 집진시 분진가스가 주 필터(23)를 통과하면서 분진이 여과된 상태로 필터홀더(21)의 가스 유입구로 유입되고, 필터홀더(21)의 가스 유출구를 통해 배출되면서 보조필터(28)를 통해 재 여과된 후 집진기 외부로 배출된다. 따라서, 종래와 같이 집진기의 운전 초기에는 필터(23, 28)의 기공보다 미세한 분진의 일부는 필터(23, 28)의 기공을 통해 외부로 유출되고, 시간이 경과함에 따라 분진이 주 필터(23)의 외벽에 쌓임으로써 효율적인 분진제거가 이루어지게 된다.

운전중 주 필터(23)가 파손된 경우, 파손된 필터를 통과하는 가스의 흐름이 빨라지면서 보조필터(28)에서 여과되는 양이 증가하여 기공이 작아지게 되고, 일정시간 후에는 분진의 누출량이 자동적으로 줄게 된다. 그러나, 정상적인 필터(20)들의 경우 외벽에 분진이 계속 쌓이게 되면 입구측과 출구측의 압력차이가 과도하게 되어 운전에 지장을 주게된다. 따라서, 이를 방지하기 위해 주 필터(23) 상단에 설치된 역세정노즐(30)을 통해 주기적으로 고압가스를 분사하여 주 필터(23)의 외벽에 응집된 분진을 제거한다.

본 발명에 의하면, 역세정노즐(30)에서 분사된 펄스가스가 보조필터(28)를 통하지 않고 필터홀더(21) 내부의 디퓨저(26)를 거쳐 직접 주 필터(23)로 분사되므로, 보조필터(28)의 여과기능을 떨어뜨리지 않고서도 주 필터(23)만을 세정할 수 있게 된다. 또한, 보조필터(28)를 거치지 않음으로써 압력강하도 막을 수 있게 된다. 그러므로, 집진시 주 필터(23)가 파손된 경우에도 보조필터(28)를 통해 계속적으로 집진기능을 수행하여 다량의 분진이 외부로 누출되는 것을 막을 수 있게됨으로써, 가동 중단에 따른 손실을 줄일 수 있게 된다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 간단한 구성으로 필터가 파손된 경우에도 분진의 누출을 효과적으로 방지할 수 있게 됨으로써 시스템의 성능 향상 및 안정성 확보에 유리하며, 집진기의 가용성을 높임으로써 운전 및 유지관리에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.

Claims

집진기 내부를 구획하는 튜브시트에 고정되어 양측을 연통시키는 복수의 필터홀더와, 각 필터홀더의 가스 유입구측에 설치되어 집진기 외벽의 가스 유입구를 거쳐 필터홀더로 유입되는 배출가스에 함유된 분진을 여과하는 주 필터와, 주 필터에 비해 상대적으로 큰 기공을 갖도록 구성되어 필터홀더 내측에 설치되며, 주 필터 파손시 파손된 필터를 통해 분진이 유출되는 것을 차단하는 보조필터와, 필터홀더 내측으로 인입되어 필터를 세정하기 위한 펄스가스를 분사하는 역세정노즐을 구비하는 집진기에 있어서,

상기 역세정노즐(30)이 상기 주 필터(23)와 상기 보조필터(28) 사이에 위치되어 펄스가스가 노즐(30)로부터 직접 주 필터(23)에 분사되게 한 것을 특징으로 하는 가스 정제용 필터 집진기.
제 1항에 있어서, 상기 보조필터(28)는 상기 튜브시트(12)와 상기 보조필터(28) 사이에 끼워지는 고정핀(29)으로 고정시켜 보조필터(28)의 유동을 방지하고, 주 필터(23)를 가압할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 가스 정제용 필터 집진기.