KR20020069864A - 전기집진기의 집진판의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화력발전소나 산업용보일러 등에서 사용되는 전기집진장치에 있어서, 배기가스 중의 입자상의 분진을 효과적으로 처리하여 집전효율을 향상시키기 위한 전기집진기의 집진판의 구조에 관한 것으로, 미세분진 또는 고점착성 분진의 부착으로 인한 전기집진기의 집진성능 저하 시에도 지속적으로 집진효율을 유지시킬 수 있도록, 집진판의 표면에 방전극 방향으로 일정거리 돌출 형성되는 침상형의 전극돌기가 소정의 간격으로 다수개 배열 설치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구조의 본 발명에 따르면 집진판에 미세분진 또는 점착성 분진이 부착되어 전류의 흐름이 차단되어도 상기 집진판에 형성된 다수의 전극돌기에 의해 코로나 방전을 발생시킬 수 있기 때문에 전기집진기의 집진효율을 지속시킬 수 있다.

Description

전기집진기의 집진판의 구조{Structure of a collecting plate for a dust collector}

본 발명은 전기집진기에 설치되는 집진판의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세분진 또는 고점착성 분진 등의 부착으로 인한 전기집진기의 집진성능 저하를 방지하기 위하여 집진판에 침상형의 다수의 전극돌기를 설치하여 방전극과 코로나 방전을 발생시키도록 함으로써 집진효율을 지속적으로 유지시킬 수 있도록한 전기집진기의 집진판의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전소나 산업용 보일러 또는 소각로 등과 같은 설비에서는 원료의 연소 후 배출되는 배기가스로 인한 대기오염을 방지하기 위하여 배기가스중에 포함된 입자상의 오염분진을 제거하는 집진장치가 사용되고 있는데, 특히 전기집진기는 매우 높은 집진효율과 다량의 가스를 처리할 수 있는 장점으로 인하여 산업현장에서 널리 사용되고 있다.

도1a는 이러한 전기집진기가 채용된 것으로, 일반적인 건식방식의 대기오염 방지장치인 배기가스 정화장치의 구성을 나타내고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 보통 전기집진기(50)는 연소설비의 후반부에 설치되는데, 연소로(10)에서 연료의 연소시 발생하는 배기가스가 공기예열기(20)를 통과 하면서 적절한 온도로 변화하여 상기 공기예열기(20)와 연결된 유입부(30)를 거쳐 전기집진기(50) 내부로 들어오게 되면, 상기 전기집진기(50) 에서는 고전압을 인가하여 전기적인 방전으로 배기가스 중에 포함된 입자상의 유해분진을 분리시키게 되고 오염분진이 제거된 상태의 배기가스는 흡입팬(미도시)에 의해 배출부(60)와 연결된 연돌(70)을 통해 외부로 방출되어 진다.

한편, 이러한 전기집진기(50)의 내부구성은 도1b에 개략적으로 도시된 바와 같이 크게 집진부과 및 방전부로 구성되며, 도면에서는 그에 따른 2가지 형태의 전기집진기(50a,50b)를 예시하고 있다.

도면에서 보는 바와 같이, 일반적인 전기집진기(50)는 크게 집진전극인 집진판(52)과, 이와 대응하여 상호 전기적인 방전을 발생시키게 되는 방전극(54)으로구성되어 있으며 전기집진기(50)에 따라 집전판(52)과 방전극(54)의 형상은 다소 차이를 보인다. 특히, 도면의 A타입은 다수의 요철부가 배열된 형태의 집진판(52a)과 사각형 단면으로 이루어진 와이어형상의 방전극(54a)으로 구성된 형태이고, B타입은 다수의 직선판이 연결된 형태의 집진판(52b)과 강체형상 방전극(54b)으로 구성된 모습을 나타내고 있다.

이와 같은 전기집진기(50)의 작동원리는 먼저 방전극(54)에 고전압공급장치(40)에 의해 고전압의 음극전류를 인가하여 대전시키게 되면 접지극인 집진판(52) 사이에서 코로나(corona) 전류가 발생하여 상기 집진판(52)으로 흐르게 되고, 이 코로나 전류에 의해 상기 방전극(54)과 집진판(52) 사이를 통과하는 배기가스 중에 포함된 입자상의 분진이 음극으로 대전되어 양극으로 대전된 집진판(52)에 부착됨으로써 집진되는 것이다. 그리고 상기와 같은 작용으로 집진판(52)에 부착된 입자상의 분진은 이후에 주기적인 집진판(52)의 탈진에 의하여 분리되어 하방으로 떨어지게 되고 집진판(52)은 다시 전기적인 접지극을 유지하게 된다.

그러나, 이와 같은 전기집전기(50)는 접지전극인 집진판(52)의 표면에 점착성이 강한 미세분진 또는 고전기저항의 점착성분진이 부착되는 경우 부착력인 판데르발스력(Van der Waal's bond)이 증가하여 집진판의 원활한 탈진이 이루어지지 못하게 되고, 특히 고점착성의 분진이 부착될 경우에는 집진판(52)의 표면이 코팅(coating)되어 전기적인 전도성을 가질 수 없게 되거나, 전도성이 현저히 저하되어 접지전극의 역할을 할 수 없게 된다. 따라서, 이러한 경우에는 방전극(54)에전압이 인가되지 못하게 되며, 인가되더라도 코로나 방전이 매우 미약하게 발생되어 결국에는 전기집진기의 역할을 수행할 수 없기 때문에 집진효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기집진기에서 집진판에 고점착력의 미세분진이 부착되어 집진성능이 저하된 상태에서도 방전극과의 원활한 코로나 방전으로 전기집진기의 집진효율을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 하는 전기집진기의 집진판의 구조를 제공하는 것이다.

도1a는 일반적인 전기집진기가 내장된 배기가스 정화장치의 개략적인 구성을 보여주는 예시도.

도1b는 종래의 전기집진기의 내부구조를 도시한 개략단면도.

도3은 본 발명에 따른 전기집진기의 집진판 구조를 도시한 개략단면도.

도4는 본 발명과 종래기술의 전기집진기의 집진효율을 비교한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100a,100b : 전기집진기 110a,110b : 집진판

130a,130b : 방전극 140a,140b : 전극돌기

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 다음과 같이 구성된다. 즉, 본 발명은 배기가스중에 포함된 오염분진을 대전된 집진판에 부착시켜 유해분진을 제거하는 전기집진기에 있어서, 미세분진 또는 고점착성 분진의 부착으로 인한 전기집진기의 집진성능 저하 시에도 지속적으로 집진효율을 유지시킬 수 있도록 하기 위하여, 상기 집진판의 표면에 방전극 방향으로 일정거리 돌출 형성되는 침상의 전극돌기가 소정의 간격으로 다수개 배열 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도2는 본 발명에 따른 전기집진기(100)의 개략적인 구조를 도시한 것으로서, 집진판(110)과 방전극(130)으로 구성된 그 기본적인 구조는 도1b의 종래의 실시예에서 제시한 A또는 B타입과 동일하게 구성되는데, 특히 집진전극(120)으로써미세분진이 집진되는 집진판(110)에는 그 표면으로부터 방전극(130)을 향하여 일정거리 돌출 형성된 침상의 전극돌기(140)가 구비된다.

여기서, 상기 집진판(110)에 설치되는 전극돌기(140)는 상기 방전극(130)간의 이격거리를 고려하여 집진판(110)상에서 소정의 간격으로 배열하여 설치하는데, 이때, 상기 전극돌기(140)는 전기적인 전도체로서, 집진전극인 집진판(110)과 동일한 접지극의 역할을 담당하여 상기 방전극(130)과 함께 전위차에 의한 전장을 형성시키고, 이러한 전장형성 인하여 분진하전과 쿨롱력(Coulomb force)력을 발생시켜 상기 집진판(110)에 분진의 지속적인 집진력을 일으킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 이러한 상기 전극돌기(140)는 그 형상이 매우 작은 표면 단면적을 가진 날카로운 침상형으로 이루어졌기 때문에 전류의 집중이 극히 용이한 구조로 되어 있다.

따라서, 상기와 같은 전극돌기(140)의 구조라면, 굳이 전술한 A또는 B타입에서 보는 집진판(110)의 형태가 아니라도 다양하게 변경 적용할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작용을 설명하면, 전기집진기(100)의 사용 초기의 경우 방전극(130)에 고압의 음극전류를 인가하여 접지전극인 집진판(110) 사이에서 코로나 전류를 발생시키면 상기 방전극(130)과 집진판(110) 사이를 통과하는 배기가스에 포함된 미세분진이 음극으로 대전되어 양극으로 대전된 집진판(110)에 부착하게 되며, 주기적인 집전판(110)의 탈진에 의해 부착된 분진을 밑으로 떨어뜨리고 다시 전기적인 접지극 상태를 유지하여 사용하게 된다.

그러나, 상기 전기집진기(100)의 사용횟수 및 사용시간이 증가하게 되면 상기 집진판(110)에 부착된 분진중 미세분진의 경우에는 부착력인 판데르발스 결합력(Van der Waal's bond)이 증가하여 원활한 탈진작용이 이루어지지 못하게 되고, 또한 고점착성의 분진이 부착될 경우에도 상기 집진판(110)은 분진에 의한 코팅상태로 되어 전기적인 전도성을 가질 수 없게 되거나 혹은 전도성이 현저히 저하되어 접지전극으로서의 역할을 할 수 없는 상태로 되어지는데, 이때 상기와 같이 미세분진 또는 고점착성 분진의 부착으로 코로나 방전이 차단되더라도 집진판(110)에 형성된 다수의 전극돌기(140)가 접지전극의 역할하여 상기 다수의 방전극(130)과 전위차에 전장을 형성하여 분진하전과 쿨롱력을 지속적으로 발생시킴으로써 전기집진을 원활히 할 수 있게 되는 것이다.

도3은 본 발명의 효과를 입증하기 위하여 본 발명과 종래기술과의 집진효율을 실험하여 비교한 그래프로, 가로축은 코로나 소비전력(Specific Corona Power)을, 세로축은 집진효율(Collection Efficiency)을 나타낸 것이다.

여기서, 그래프에 도시된 (X1, X2)는 고점착성 미세분진의 전기집진실험에 있어서 기존의 평판 집진판(110)과 에지(edge) 방전극(130)을 사용한 전기집진기(100)의 집진효율을 소비전력에 대응하여 나타낸 것으로, (X1)는 초기의 집진효율을, (X2)는 1시간 이후의 집진효율을 나타낸 것이다. 또한 (Y1, Y2)는 본 발명의 전극돌기(140)가 설치된 집진판(110)과 에지 방전극(130)을 사용한 전기집진기(100)의 집진효율을 나타낸 것으로, (Y1)는 초기의 경우를, (Y2)는 1시간 이후의 집진효율의 변화를 나타낸 것이다.

이와 같은 실험결과 그래프를 통해 알 수 있듯이, 종래의 전기집진기(100)의집진전극, 즉, 집진판(110)에서는 시간이 계속 경과함에 따라 고점착성 미세분진의 부착으로 인한 현저한 집진효율 저하가 발생하였으나, 본 발명의 전극돌기(140)가 설치된 경우에 있어서는 집진판(110)에 대한 집진효율의 저하가 상대적으로 매우 작게 나타난 것을 볼 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 점착성이 강한 미세분진의 부착으로 집진판의 탈진이 원활하지 않아 전기집진기의 집진성능이 저하 또는 차단되는 경우에도 전극돌기에 의한 코로나방전을 지속적으로 발생시킬 수 있기 때문에 전기집진기의 집진효율을 계속적으로 유지할 수 있게 하는 효과를 도모할 수 있다.

Claims (1)

1. 방전극에 고전압을 인가하여 접지전극인 집진판에 코로나 방전을 발생시켜 배기가스중에 포함된 오염분진을 대전된 집진판에 부착시켜 유해분진을 제거하는 전기집진기에 있어서,

   미세분진 또는 고점착성 분진의 부착으로 인한 전기집진기의 집진성능 저하 시에도 지속적으로 집진효율을 유지시킬 수 있도록 하기 위하여, 상기 집진판의 표면에 방전극 방향으로 일정거리 돌출 형성되는 침상의 전극돌기가 소정의 간격으로 다수개 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 전기집진기의 집진판의 구조.