KR20030012207A - Binary Aerodynamic Dust-separating Module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 분진분리모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 중에 포함된분진을 제거할 수 있는 이원 공기역학적 분진분리모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a dust separation module, and more particularly to a binary aerodynamic dust separation module that can remove the dust contained in the gas.
공기 등의 가스 중에 포함되어 있는 분진을 포집하기 위한 종래의 분진분리장치는 장치내로 유입되는 다량의 가스를 통과시키고, 먼지를 분리시키기 때문에 이를 위한 집진기의 길이가 상당히 길게 되고, 장치가 대형화되었다.The conventional dust separation apparatus for collecting dust contained in gas such as air passes a large amount of gas introduced into the apparatus and separates dust, so that the length of the dust collector for this is considerably longer, and the apparatus is enlarged.
이에 따라, 터널 등과 같은 협소한 공간에서는 사용할 수 없게 될 뿐만 아니라, 운반이 곤란해지는 문제가 있었다.As a result, not only cannot be used in a narrow space such as a tunnel, but also there is a problem that transportation becomes difficult.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 협소한 공간에서도 설치가 가능하도록 소형화가 가능할 뿐만 아니라 가스 중에 포함된 분진을 효과적으로 제거할 수 있는 이원 공기역학적 분진분리모듈을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a binary aerodynamic dust separation module that can be miniaturized to be installed in a narrow space as well as to effectively remove the dust contained in the gas. To provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이원 공기역학적 분진분리모듈은 먼지입자가 포함된 가스가 그 일단으로 유입되어 타단으로 배출되도록 유동하는 중공의 원통형의 제 1케이스; 제 1케이스내에 위치하고, 가스의 유입단에서 배출단으로 갈수록 점차 직경이 작아지도록 배열되는 다수의 링과 각 링사이에 형성된 다수의 갭으로 이루어진 원추형의 제 1집진기; 제 1케이스의 배출단에 제 1케이스와 동축으로 배열되고, 제 1케이스와 제 1집진기를 통과하여 빠져나온 가스가 그 일단으로 유입되어 타단으로 배출되도록 유동하는 중공의 원통형의 제 2케이스; 제 2케이스내에서 제 1집진기와 동축선상에 위치하고, 가스의 유입단에서 배출단으로 갈수록 점차 직경이 작아지도록 배열되는 다수의 링과 각 링사이에 형성된 다수의 갭으로 이루어진 원추형의 제 2집진기; 및 제 2집진기의 배출단에 위치한 최소직경의 링에 연결되어 제 2집진기에 의해 포집된 먼지입자를 외부로 배출하는 분진배출파이프로 이루어진다.A binary aerodynamic dust separation module according to the present invention for achieving the above object is a hollow cylindrical first case which flows so that the gas containing the dust particles are introduced into one end and discharged to the other end; A conical first precipitator, which is located in the first case and is composed of a plurality of rings and a plurality of gaps formed between each ring, the plurality of rings being arranged to gradually decrease in diameter from the inlet to the outlet of the gas; A hollow cylindrical second case arranged coaxially with the first case at a discharge end of the first case and flowing so that the gas exiting through the first case and the first dust collector flows into one end and is discharged to the other end; A conical second precipitator positioned coaxially with the first precipitator in the second case and composed of a plurality of rings formed between the inlet and the outlet of the gas so as to gradually decrease in diameter, and a plurality of gaps formed between each ring; And a dust discharge pipe connected to the ring of the smallest diameter located at the discharge end of the second dust collector for discharging dust particles collected by the second dust collector to the outside.
도 1은 본 발명에 따른 이원 공기역학적 분진분리모듈의 제 1실시예를 보인 도면.1 is a view showing a first embodiment of a binary aerodynamic dust separation module according to the present invention.
도 2는 도 1의 분진분리모듈을 통과하는 가스의 유동에서 먼지입자의 분포를 보인 도면.Figure 2 is a view showing the distribution of dust particles in the flow of gas through the dust separation module of FIG.
도 3은 도 1의 분진분리모듈에서 먼지입자운동의 굴절특성을 보인 도면.Figure 3 is a view showing the refractive characteristics of the dust particle movement in the dust separation module of FIG.
도 4는 본 발명에 따른 이원 공기역학적 분진분리모듈의 제 2실시예를 보인 도면.Figure 4 shows a second embodiment of the binary aerodynamic dust separation module according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 제 1집진기 20 : 제 2집진기10: first dust collector 20: second dust collector
11,21 : 링 12,22: 갭11,21: ring 12,22: gap
13,23 : 케이스 14,24 : 유입덕트13,23 Case 14,24 Inlet duct
15,25 : 배출덕트 26 : 분진배출파이프15,25: exhaust duct 26: dust exhaust pipe
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 따른 이원 공기역학적 분진분리모듈의 제 1실시예를 보인 도면이다.1 is a view showing a first embodiment of a binary aerodynamic dust separation module according to the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분진분리모듈은 동축상에 설치된 두 개의 공기역학적 집진기(10,20)를 가진다. 이들 집진기(10,20)는 가스의 유동방향을 따라 그 직경이 좁아지는 원추형으로 형성되고, 각각 중공의 원통형 케이스(13,23)내에 위치한다.As shown therein, the dust separation module according to the present invention has two aerodynamic dust collectors 10 and 20 installed coaxially. These dust collectors 10 and 20 are formed in a conical shape whose diameter narrows along the gas flow direction, and are located in the hollow cylindrical casings 13 and 23, respectively.
이를 상세히 설명하면, 가스가 우선적으로 통과하는 제 1집진기(10)는 각기 다른 직경을 가지며 가스의 유입단측에서 배출단측으로 갈수록 점차 직경이 작아지도록 배열되는 다수의 링(11)을 포함한다. 이들 링(11)사이에는 각각 측면갭(12)이 형성됨으로써 링(11)은 상호 동일한 간격으로 이격되어진다. 유입단, 즉 직경이 가장 큰 링(11)의 내주면에는 먼지입자가 포함된 가스를 제 1집진기(10)의 내부로 유도하는 원추형의 유입덕트(14)가 결합되어 있고, 배출단, 즉 직경이 가장 작은 링(11)측에는 케이스(13)와 동일한 직경을 가지는 배출덕트(15)가 결합되어 있다. 최소형 링(11)의 직경에 의해 X축방향으로 이동하는 분진유동의 횡단면이 결정된다.In detail, the first dust collector 10 through which the gas passes preferentially includes a plurality of rings 11 having different diameters and arranged to gradually decrease in diameter from the inlet side to the outlet side of the gas. Side rings 12 are formed between the rings 11 so that the rings 11 are spaced apart from each other by the same interval. On the inner circumferential surface of the inlet end, that is, the ring 11 having the largest diameter, a conical inlet duct 14 for inducing gas containing dust particles into the first dust collector 10 is coupled, and the outlet end, that is, diameter The discharge duct 15 having the same diameter as the case 13 is coupled to the smallest ring 11 side. The diameter of the smallest ring 11 determines the cross section of the dust flow in the X-axis direction.
제 1집진기(10)를 통과한 가스가 다음으로 통과하게 되는 제 2집진기(20)는 제 1집진기(10)와 동일하게 다수의 링(21), 링(21)사이에 형성된 측면갭(22), 원추형의 유입덕트(24) 및 배출덕트(25)를 가진다. 배출덕트(25)의 내부에는 제 2집진기(20)의 최소형 링(21)으로부터 배출덕트(25)의 측면을 통해 외부로 연장되는 분진배출파이프(26)가 설치되어 있다. 그리고, 제 2집진기(20)의 유입덕트(24)는 케이스들(13,23)사이에 개재되는 제 1집진기(10)의 배출덕트(15)내에 위치함으로써, 제 1집진기(10)와 제 2집진기(20)가 결합되어 이원 공기역학적 분진분리모듈을 형성하게 되는 것이다.The second dust collector 20, through which the gas passing through the first dust collector 10 passes next, has a side gap 22 formed between the plurality of rings 21 and the rings 21, similarly to the first dust collector 10. ), Conical inlet duct 24 and outlet duct 25. Inside the discharge duct 25, a dust discharge pipe 26 extending from the smallest ring 21 of the second dust collector 20 to the outside through the side of the discharge duct 25 is provided. In addition, the inlet duct 24 of the second dust collector 20 is located in the discharge duct 15 of the first dust collector 10 interposed between the cases 13 and 23, thereby providing the first dust collector 10 and the first dust collector. The two dust collectors 20 are combined to form a binary aerodynamic dust separation module.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 분진분리모듈의 작동을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the dust separation module according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.
소각기 또는 보일러 등의 덕트(미도시)로부터 정역학적으로 VBX의 속도로 배출되는 오염된 가스의 유동은 균등한 밀도로 분산된 먼지입자를 가지고 있다. 이 때의 가스내의 먼지입자 분포정도 P1(R)는, 배출되는 가스에서 중량단위의 형태로 먼지밀도 KBX를 측정하면, 제 1집진기(10)의 유입덕트(14)의 최대반경(Ro)을 따라 다음과 같이 균등한 분포를 나타낸다.The flow of contaminated gas discharged statically from a duct (not shown) at an incinerator or boiler at a rate of V BX has dust particles dispersed at an equal density. The dust particle distribution degree P 1 (R) in the gas at this time is the maximum radius Ro of the inlet duct 14 of the first dust collector 10 when the dust density K BX is measured in the form of a weight unit from the discharged gas. And even distribution as follows.
여기서, g는 중력가속도이다.Where g is gravity acceleration.
원추형으로 수렴하도록 동축상에 구비된 다수의 링을 이용하여 먼지입자를 가스의 유동에서 분리하여 집진하는 프로세스는 다음과 같다.The process of separating and collecting dust particles from the flow of gas using a plurality of rings coaxially converging to conical shape is as follows.
먼지가 혼합된 가스는 축대칭의 층류제트유동을 이루면서 층을 이루어 도 3의 화살표 B로 도시한 바와 같이 링(11)사이에 형성된 측면갭(12)을 통과하여 집진기(10)의 외부로 배출된다.The dust mixed gas discharges to the outside of the dust collector 10 through the side gap 12 formed between the rings 11 as shown by arrow B of FIG. 3 in a layer forming an axially symmetrical laminar jet flow. do.
이와 같이, 원추형 집진시스템에 의해 이루어진 슬릿을 통해 가스가 빠져 나갈 경우, 인접해 있는 링사이의 공간에서는 다양한 유체역학적 차폐막이 형성되는데, 이는 정체된 경사막이다. 이 차폐막내에서 관찰되는 것은 분산된 먼지입자의 운동이 시작되는 방향에 대한 연속적인 유동속도의 극단적인 변화이다. 이는 비슷한 조건으로 층을 이루는 다양한 유체역학적 매질속에서 분산된 입자의 운동과 동일하다.As such, when gas escapes through the slit formed by the conical dust collection system, various hydrodynamic shielding films are formed in the space between adjacent rings, which is a stagnant gradient film. What is observed in this shield is the extreme change in the continuous flow rate in the direction of the movement of the dispersed dust particles. This is equivalent to the motion of particles dispersed in various hydrodynamic media layered under similar conditions.
상기 차폐막과 충돌하면서 먼지입자(50)들은 굴절되어, 도 3의 화살표 A로 도시한 바와 같이 전체적인 가스유동의 중심을 향하도록 그 운동궤도가 변경되게 된다. 이와 같은 차폐막효과의 영향으로 발생되는 먼지입자(50)의 굴절, 즉 먼지입자의 운동궤도변경에 대한 일반적인 특성은 도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같다. 제 1집진기(10)의 링(11)사이에 형성된 측면갭(12)에서 나타나는 이러한 현상은 제 1집진기(10)와 더불어 작동하는 제 2집진기(20)에서도 동일한 메커니즘으로 나타난다.While colliding with the shielding film, the dust particles 50 are refracted so that their movement trajectory is changed to face the center of the entire gas flow as indicated by arrow A of FIG. 3. The general characteristics of the refraction of the dust particles 50 generated by the effect of the shielding film effect, that is, the change of the trajectory of the dust particles are as shown in FIGS. 2 and 3. This phenomenon, which occurs in the side gaps 12 formed between the rings 11 of the first precipitator 10, is also shown by the same mechanism in the second precipitator 20, which works together with the first precipitator 10.
상기와 같이, 분산된 먼지입자(50)가 차폐막효과에 의해 전체 가스유동의 중심으로 그 이동방향을 바꾸게 되는 조건은 다음과 같다.As described above, the dispersed dust particles 50 to change the direction of movement to the center of the entire gas flow by the shielding film effect is as follows.
여기서, h는 두개의 인접한 링사이의 반경차이, Py는 먼지입자밀도, PB는 가스밀도, ry는 먼지입자의 반경, 그리고 cx는 먼지입자의 공기역학적 저항이다.Where h is the radius difference between two adjacent rings, P y is the dust particle density, P B is the gas density, r y is the radius of the dust particle, and c x is the aerodynamic resistance of the dust particle.
소정의 주기적인 피치 L로 배열된 링으로 이루어진 집진기의 경사도는 다음과 같이 나타낸다.The inclination of the dust collector composed of rings arranged at a predetermined periodic pitch L is expressed as follows.
분산된 먼지입자들은 제 1집진기(10)의 내부뿐만 아니라, 제 1집진기(10)의 내부로부터 벗어나는 가스의 제트유동에 의해 이동되어 제 1집진기(10)의 외부에도 위치한다.The dispersed dust particles are moved not only inside the first precipitator 10 but also by a jet flow of gas deviating from the inside of the first precipitator 10 and located outside the first precipitator 10.
제 1집진기(10)의 내부와 외부의 경계를 이루는 층에서는 난류와동의 형태인 파동현상이 상기 먼지입자의 굴절현상에 더해지며, 유체역학적 유동의 층류와 축대칭의 조건을 위배하게 된다.In the layers forming the boundary between the inside and the outside of the first dust collector 10, wave phenomena in the form of turbulent vortex are added to the refraction of the dust particles, violating the conditions of laminar flow and axisymmetry of hydrodynamic flow.
이러한 과정에서 직경이 가장 큰 링(11)과 이에 인접한 링(11)사이에 위치한 갭(12)의 영역에서 가장 많은 먼지입자가 배출됨을 관찰할 수 있다.In this process, it can be observed that the most dust particles are discharged in the region of the gap 12 located between the ring 11 having the largest diameter and the ring 11 adjacent thereto.
더욱이, 본 발명의 핵심적인 특징은 도 2에 도시된 바와 같이, 이원 분진분리모듈의 제 2집진기(20)내로 가스가 유입될 때, 제 1집진기(10)의 단면을 따라 먼지입자가 균등하게 분포되던 것이 가스유동의 중심을 따라 집중되게 이동하여 불균등하게 분포된다는 것이다. 이는 제 1집진기(10)의 배출단을 빠져나온 가스내의 먼지입자분포 P2(R)가 제 2집진기(20)의 유입덕트(24)내에서 제 1집진기(10)의 중심축상에 집중된 상태로 제 2집진기(20)내로 유입되는 것이다. 즉, 제 2집진기(20)의 유입단인 직경이 가장 큰 링(21)과 접촉하는 먼지의 양을 감소시킴으로써, 제 2집진기(20)의 측면갭(22)을 통해 제 2집진기(20)의 외부로 유출되는 먼지의 양을 감소시킨다. 이로 인해, 가스의 정화작용은 더욱 효과적으로 이루어지게 된다. 이와 같이 제 2집진기(20)의 중심축방향으로 집중된 먼지입자들은 배출단에 결합된 분진배출파이프(26)를 통해 외부로 배출되고, 먼지입자가 제거된 가스는 배출덕트(25)를 통해 외부로 배출된다.Moreover, a key feature of the present invention is that, as shown in Figure 2, when the gas is introduced into the second dust collector 20 of the binary dust separation module, the dust particles are evenly distributed along the cross section of the first dust collector 10. What has been distributed is that it moves intensively along the center of the gas flow and distributes unevenly. The dust particle distribution P 2 (R) in the gas exiting the discharge end of the first dust collector 10 is concentrated on the central axis of the first dust collector 10 in the inlet duct 24 of the second dust collector 20. Furnace is introduced into the second dust collector (20). That is, by reducing the amount of dust in contact with the ring 21 having the largest diameter, the inflow end of the second dust collector 20, the second dust collector 20 through the side gap 22 of the second dust collector 20 Reduces the amount of dust that spills out of it. As a result, the purification of the gas is made more effective. As such, the dust particles concentrated in the central axis direction of the second dust collector 20 are discharged to the outside through the dust discharge pipe 26 coupled to the discharge end, and the gas from which the dust particles have been removed is externally discharged through the discharge duct 25. To be discharged.
도 4는 본 발명에 따른 분진분리모듈의 제 2실시예를 보인 도면으로서, 제 1집진기(30)의 배출단측, 즉 최소의 직경을 가지는 링(31)으로부터 수개의 링(31) 및 갭(32)부분이 제 2집진기(40)의 유입단측, 즉 최대의 직경을 가지는 링(41)을 통해 제 2집진기(40)의 내부에 위치한다. 이러한 구성에 의해, 상기 제 1실시예에서의 제 1집진기(10)의 배출덕트(15)와 제 2집진기(20)의 유입덕트(24)가 삭제되는 대신에, 제 1집진기(30)의 케이스(33)와 제 2집진기(40)의 케이스(43)는 상호 직접 연결되게 된다.4 is a view showing a second embodiment of the dust separation module according to the present invention, in which several rings 31 and a gap (a) are formed from the discharge end side of the first dust collector 30, that is, the ring 31 having the smallest diameter. 32 is located inside the second dust collector 40 through the inlet end side of the second dust collector 40, that is, through the ring 41 having the largest diameter. By such a configuration, instead of deleting the discharge duct 15 of the first dust collector 10 and the inlet duct 24 of the second dust collector 20 in the first embodiment, the first dust collector 30 The case 33 and the case 43 of the second dust collector 40 are directly connected to each other.
미설명 부호 42는 제 2집진기(40)의 갭, 45는 제 2집진기(40)의 배출덕트, 46은 분진배출파이프이다.Reference numeral 42 is a gap of the second dust collector 40, 45 is a discharge duct of the second dust collector 40, 46 is a dust discharge pipe.
이러한 제 2실시예의 분진분리모듈에 의한 분진분리프로세스는 제 1실시예의 경우와 동일하므로, 그 설명은 생략하기로 한다.Since the dust separation process by the dust separation module of the second embodiment is the same as in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
만일 제 1 및 제 2집진기(10,20)의 경사도를 다양하게 변화시킨다면, 상기 식(1,2,3)에 의거하여 이원 분진분리모듈은 각각의 분리된 부분에서 서로 다른 분진분리특성을 가지게 되는데, 이러한 특성은 분산된 입자의 구성과 관련이 있다. 특히, 제 1집진기(10)의 경사도가 가장 클 경우에 보다 큰 입자가 중심축방향으로 이동하게 되고, 이에 의해 분진분리모듈의 마지막 단계에서는 유입된 먼지중에서 더 미세한 부분을 집진할 수 있다.If the inclinations of the first and second dust collectors 10 and 20 are variously changed, the binary dust separation module has different dust separation characteristics in each separated portion based on Equation (1, 2, 3). This property is related to the composition of the dispersed particles. Particularly, when the inclination of the first dust collector 10 is the largest, larger particles move in the direction of the central axis, whereby a finer portion of the dust may be collected at the last stage of the dust separation module.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이원 공기역학적 분진분리모듈은 두개의 원추형 집진기를 동축선상에 위치시킴으로써 공기정화의 효과를 향상시킬 뿐만 아니라, 운반이 용이하고 터널 등과 같은 협소한 공간에서도 설치가 가능한 이점이 있다.As described in detail above, the binary aerodynamic dust separation module according to the present invention not only improves the effect of air purification by placing two conical dust collectors on a coaxial line, but is also easy to transport and is installed in a narrow space such as a tunnel. There is a possible advantage.
이상에서는 본 발명을 복수의 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been described as a plurality of embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention has ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Anyone who grows up will be able to make various variations.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |