KR200230805Y1 - 전기집진기의 방전극의 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기집진기에 있어서 미세분진에 대한 집진효율을 향상시킬 수 있는 방전극의 구조에 관한 것으로서, 전기집진기 본체에서 집진판과 함께 설치 구성되어 전기력에 의해 배기가스중의 미세분진을 음극으로 대전시키는 방전극이 다수개 모여 이루어진 방전판에 있어서, 배기가스가 유입되는 상기 방전판의 선단부에 형성되어 높은 방전전류를 발생시키는 에지형 방전극과; 가스가 통과하는 중앙부에 강한 전기장을 형성하여 전류의 손실을 보완하고 하전된 입자의 집진력을 향상시키는 강체형 방전극이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 고안은 전기집진기의 하나의 방전판에 에지형 및 강체형 방전극을 복합하여 구성함으로써 높은 전류와 전압을 동시에 부여하여 하전이 어려운 미세분진에 대한 집진효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전기집진기의 방전극의 구조{Structure of a discharge electrode in an electric dust collector}

본 고안은 전기집진기에 설치되는 방전판의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 방전판에 에지형 및 강체형 방전극을 복합 구성시켜 방전극의 방전특성을 증가시킴으로써 하전이 어려웠던 미세분진에 대한 집진효율을 향상시킬 수 있도록 한 방전판의 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 있다.

이와 같은 집진장치는 그 사용되는 장소 및 용도에 따라 다양한 종류가 있지만, 이러한 집진장치 중에서 특히 전기집진기는 매우 높은 집진효율과 다량의 가스를 처리할 수 있는 장점으로 인하여 산업현장에서 널리 사용되고 있다.

도1a는 이러한 전기집진기가 산업용 연소설비에 채용된 것을 보여주는 것으로, 일반적인 건식방식의 대기오염방지 장치인 배기가스 정화장치의 개략적인 구성을 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 보통 전기집진기(50)는 연소설비의 후반부에 배치되며, 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, 이와 같은 전기집진기(50)의 내부구조는 통상 (+)전극을 가진 집진판과 (-)전극을 가진 방전극이 교대로 다수개가 배열된 형태로 구성되어 있으며, 고압의 음극전류를 방전극에 인가하여 코로나(corona) 전류를 발생시켜 상기 방전극과 집진판 사이를 통과하는 입자상의 유해분진을 집진하게 된다.

이러한 전기집진기(50)에 있어서 특히, 상기 방전극은 장치의 집진성능을 좌우하는 가장 핵심적인 것으로, 일반적인 방전극의 형태로는 도1b에 나타낸 바와 같이 보통 1.3~4mm정도의 직경을 가진 다수의 철선 또는 강체(rigid body)전극이 일정폭 단위로 다수개 배열된 형태의 방전판(80)으로 되어 있다.

여기서, 상기 하나의 방전판(80)에는 크게 철선 또는 강체형으로 이루어져 일정간격으로 다수개가 배열되는 방전극(81)과, 그 상부 및 하부에서 상기 방전극(81)들을 지지 또는 고정하는 상/하부 방전극 프레임(82a,82b)과, 이의 양단부에 연결되는 사이드프레임(83a,83b)과, 중앙부에 상기 상/하부 방전극 프레임(82a,82b)을 지지하는 중앙지지대(84)로 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같이 기존의 철선 또는 강체형 방전극(81)의 단일구성으로 이루어진 방전판(80)은 주로 포집대상의 분진에 대한 전류 또는 전압의 제어에 의하여 설계되어 제작되고 있기 때문에 전류-전압이 종속적으로 제어될 수 밖에 없었고, 특히 상기 방전판(80)이 강체형 방전극의 단일구조로 구성될 경우 방전극 프레임(82a,82b)상에 다수개의 별도의 강체형 방전극을 설치해야 하기 때문에 전체 방전판(80)의 중량이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 대기환경에 대한 인식의 확대로 오염분진배출에 대한 각종 규제가 더욱 강화되고 있고, 특히, 근래에는 기존의 총량규제 방식에서 PM10, PN2.5등과 같은 입경이 작은 미세분진에 대한 규제로 확대되고 있는 상황을 고려할 때에, 상기와 같은 단일 방전극(81)들로 구성된 방전판(80)으로는 미세분진에 대한 집진이 어려웠던 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 기존 전기집진기의 각 방전판에 에지형 및 강체형 방전극을 복합하여 구성시킴으로써 강한 방전전류와 함께 강한 전기장을 발생시켜 배기가스중의 미세분진에 대한 전기집진기의 집진효율을 향상시킬 수 있도록 한 방전판을 제공하는 것이다.

도1a는 전기집진기가 설치된 일반적인 배기가스 정화장치의 개략적인 구성을 보여주는 예시도.

도1b는 종래의 일반적인 방전판의 구조를 도시한 개략 단면도.

도2는 본 고안의 방전판의 구조를 나타낸 개략 단면도.

도3은 본 고안에 따른 전기집진기의 전압-전류 특성을 비교한 그래프.

도4는 본 고안에 따른 전기집진기의 집진효율의 변화를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 방전판 110 : 에지형 방전극

112 : 전극돌기 120 : 철선 방전극

130 : 강체형 방전극 132 : 중앙지지대

134 : 방전핀 140a : 상부 방전극프레임

140b : 하부 방전극프레임 150a.150b : 사이드 프레임

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 다음과 같이 구성된다. 즉, 본 고안은 전기집진기 본체에서 집진판과 함께 설치 구성되어 전기력에 의해 배기가스중의 미세분진을 음극으로 대전시키는 방전극이 다수개 모여 이루어진 방전판에 있어서, 배기가스가 유입되는 상기 방전판의 선단부에 형성되어 높은 방전전류를 발생시키는 에지형 방전극과; 가스가 통과하는 중앙부에 강한 전기장을 형성하여 전류의 손실을 보완하고 하전된 입자의 집진력을 향상시키는 강체형 방전극이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

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

첨부된 도 2 는 본 고안에 따른 전기집진기의 방전판의 구조를 개략적으로도시한 것으로, 도면에 나타낸 바와 같이 본 고안의 방전판(100)은 배기가스가 유입되는 선단부에 형성된 에지형 방전극(110)과, 원형 또는 다면체의 철심으로 이루어진 철선 방전극(120)과, 중앙부에 형성되는 강체형 방전극(130)과, 상부 및 하부에서 상기 각 방전극(110,120,130)들을 지지 및 고정하는 상/하부 방전극 프레임(140a,140b)과, 이의 양단부에 연결되는 사이드 프레임(150a,150b)으로 구성된다.

여기서, 상기 에지형 방전극(110)의 몸체에는 다수개의 날카로운 침상형 전극돌기(112)가 형성되어 있는데, 이러한 다수의 전극돌기(112)에 의해 전류를 집중시켜 인가전압에 대하여 상대적으로 높은 방전전류를 발생시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 강체형 방전극(130)은 중앙지지대(132)와, 그 몸체에 배열 고정되는 다수개의 방전핀(134)의 결합으로 이루어져 있으며, 이는 별도의 강체 방전극을 사용하지 않고 기존의 중앙지지대에 방전핀(134)만을 결합시켜 용이하게 설치할 수 있는 형태로 이루어져 있다.

그리고, 상기 강체형 방전극(130)은 기존과 같이 방전극 프레임(140a,140b)의 지지역할을 함과 동시에 집진력을 일으키는 방전극의 역할을 함께 부여시킬 수 있게되고, 또한 상기 강체형 방전극(130)에는 방전핀(134)을 지지하기 위한 철봉과 같은 별도의 지지수단도 필요없게 되어 기존의 강체형 방전극으로만 구성된 방전판보다 상대적으로 많은 중량 이 감소되고, 유지보수도 간편하게 이루어지게 된다.

특히, 상기 강체형 방전극(130)은 전기장을 형성할 수 있는 하나의 방전극역할을 담당하면서 방전판(100) 내부의 전류손실을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 그 몸체에 형성된 다수개의 방전핀(134)들에 의한 높은 집전효율로 상기 에지형 방전극(110)에서 발생되는 강한 방전전류와 함께 그 주위에 높은 전압에 의한 강한 전기장을 부여시켜 줌으로써 보통의 상태에서 하전되기 어려운 미세분진등에 대한 집진량을 증가시키게 된다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 고안의 작용을 설명하면, 먼저 고전압공급장치(미도시)에 의해 고전압의 음극전류가 방전판(100)에 설치된 각각의 방전극(110,120,130)에 인가되면, 상기 방전판(100)의 선단부에 위치한 에지형 방전극(110)에서는 그 몸체에 형성된 다수의 전극돌기(112)에 의해 전류의 집중현상이 일어나 인가된 전압에 대하여 상대적으로 강한 코로나 방전전류를 발생시키고 이때, 상기 방전판(100)과 집진판(미도시) 사이를 통과하던 배기가스 중의 미세분진은 고전류의 음극으로 대전되어 양극으로 대전된 집진판에 부착 되어진다.

이와 동시에 강체형 방전극(130)에서는 그 몸체에 형성된 다수의 방전핀(134)에 의해 강한 전계(electric field)가 형성되어 하전된 입자의 집진력을 향상시키게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 방전판(100)은 하나의 방전판(100) 내에 에지형 및 강체형 방전극(110,130)을 복합하여 그 장점만을 접목시킴으로써, 상기 방전극(110,130)에 인가된 전압에 대하여 상대적으로 높은 전류와 전압으로 미세분진을 대전시켜 전기집진기의 집진효율성능을 크게 증대시킬 수 있는 것이다.

<비교예>

이하의 실험은 본 고안의 방전판(100)이 채용된 경우와 기존 전기집진기와의 집진성능의 변화를 비교한 것이다.

도3은 종래기술과 본 고안에 따른 전기집진기와의 전압-전류 특성을 비교한 그래프이고, 도4는 직경 1미크론 이하의 미세입자의 영역에서 종래기술과 본 고안의 미세분진에 대한 집진효율을 비교한 그래프이며, 그래프상에 표시된 (A)와 (B)는 각각 기존의 전기집진기와 본 고안의 전기집진기를 나타낸다.

먼저, 도3과 같은 실험결과에서 알 수 있듯이, 본 고안의 방전판(100)은 기존의 원형철심 또는 다면체철심으로 구성된 방전판보다 동일전압이 인가되는 경우에 있어서 그 방전특성이 우수하며, 또한 일정 방전전류를 얻기 위하여 본 고안에서 사용되는 에지형 및 강체형 방전극(110,130)은 기존의 원형철심 또는 다면체철심 방전극보다 상대적으로 낮은 전압이 필요하게 됨을 알수 있다.

한편, 도4의 실험에서는 모든 조건을 동일하게 한 상태에서 본 고안의 방전판(100)을 채용한 전기집진기와, 보통의 다면체철심 방전극으로 구성된 방전판을 채용한 전기집진기의 오염공기가 유입 및 배출되는 각각의 유입구와 배출구에 입자계수기를 장착하여 전계강도별로 집진효율을 구하여 입경별 집진효율을 나타내었다.

그래프의 결과에서 알 수 있듯이, 본 고안의 에지-강체형 방전극(110,130)으로 구성된 방전판(100)을 사용함으로써, 도3과 같은 전압-전류 특성에 의하여 동일한 인가전압에서 있어서 기존의 전기집진기보다 미세입자의 집진효율이 매우 높다는 것을 알 수 있다.

상기한 구성의 본 고안에 따르면, 전기집진기의 하나의 방전판에 에지형과 강체형 방전극을 결합시켜 고전류와 고전압을 동시에 인가함으로써 미세입자의 집진효율 향상시킬 수 있으며, 또한 별도의 복잡한 장치구성 없이 기존 방전판의 중앙지지대상에 방전핀을 고정하여 강체방전극으로 사용함으로써 설치비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 동시에 방전판의 무게를 감소시킬 수 있고, 장치의 유지보수 또한 간편하게 할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

Claims (3)

1. 전기집진기 본체에서 집진판과 함께 설치 구성되어 전기력에 의해 배기가스중의 미세분진을 음극으로 대전시키는 방전극이 다수개 모여 이루어진 방전판에 있어서, 배기가스가 유입되는 상기 방전판의 선단부에 형성되어 높은 방전전류를 발생시키는 에지형 방전극과; 가스가 통과하는 중앙부에 강한 전기장을 형성하여 전류의 손실을 보완하고 하전된 입자의 집진력을 향상시키는 강체형 방전극이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 전기집진기의 방전판의 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 에지형 방전극의 몸체에는 인가된 전류를 집중하여 높은 방전전류를 발생시킬 수 있도록 침상형의 다수의 날카로운 전극돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 전기집진판의 방전판의 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 강체형 방전극은 방전극 프레임을 지지하는 중앙지지대와 그 몸체에 배열 고정되는 다수개의 방전핀의 결합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기집진기의 방전판의 구조.