KR200339073Y1 - 전기 집진기 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 전기 집진기 내부에서 방전극 주위의 분진을 효과적으로 대전시키기 위해 방전극의 형상을 변경하고, 변경된 형상의 방전극을 적용한 전기 집진기에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 내부로 연소가스가 흐르는 집진 채널, 상기 집진 채널 내에 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되어, 코로나 방전을 일으키는 복수의 방전극 및 상기 방전극들을 사이에 두고 한 쌍으로 배치되어 상기 집진 채널의 측벽을 형성하고, 상기 방전극에서의 코로나 방전에 의해 대전된 분진 입자를 포집하는 집진극을 포함하는 전기 집진기로서, 상기 복수 개의 방전극 중, 상기 집진 채널의 출구 쪽에 설치된 방전극들은 표면이 매끄러운 형상을 가지며, 상기 집진 채널의 입구 쪽에 설치된 방전극들은 표면에 그 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되어 있는 전기 집진기가 제공된다. 본 고안에 의하면, 분진 농도가 높은 곳에서도 방전이 원활하게 일어나는 돌기형 방전극을 사용함으로써, 분진 농도가 높은 집진 채널의 입구 부근에서 공간전하효과를 피하고 방출되는 코로나 전류를 일정 수준으로 유지하고, 전지 집진기의 효율을 전반적으로 향상시킬 수 있다.

Description

전기 집진기 {Electric Precipitator}

본 고안은, 전기 집진기 내부에서 방전극 주위의 분진을 효과적으로 대전시키기 위해 방전극의 형상을 변경하고, 변경된 형상의 방전극을 적용한 전기 집진기에 관한 것이다.

연소가스 중에 부유하는 미세한 먼지를 분리 포집하는 방법에는 기계적인 집진 방법과 코로나(corona) 방전을 이용하는 전기 집진 방법이 있다. 기계적인 집진 방법은 대체로 수 마이크로 미터 전후까지 입자의 포집이 가능하지만 마이크로 미터 단위 이하의 입자에 대해서는 포집이 불가능하다. 따라서, 극히 미세한 입자를 포집하기 위해서는 전기 집진 방법을 널리 적용하고 있다.

통상적으로 전기 집진기는, 연소가스 중에 부유하는 분진을 대전시키고 대전된 분진의 극성에 따라 이동시켜 분진 포집 작용을 하는 집진 챔버, 상기 집진 채널 내에서 포집된 분진을 떨어내는 추타 장치 및 상기 추타 장치에서 떨어낸 분진을 수집하고 이송하는 회처리 설비로 구성된다. 많은 양의 연소가스를 정화시키기 위해 상기 집진 챔버를 복수 개 연결하는 다중 챔버 방식이 선호되고 있다. 상기 집진 챔버 내에는 다수의 집진 채널이 구비되고, 상기 집진 채널이 전기 집진기의 집진 작용을 하는 가장 작은 단위라고 할 수 있다.

도 1a에는 종래의 전기 집진기(Electric Precipitator)의 집진 원리를 개략적으로 설명하는 집진 채널의 사시도가 도시되어 있고, 도 1b에는 도 1a의 A-A 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 통상의 전기 집진기에 있어서의 집진 채널(1)은, 코로나 방전을 일으키는 방전극(Discharge Electrode: DE)(2)과, 코로나 전류에 의해 대전된 분진을 포집하는 집진극(Collecting Electrode: CE)(3)과, 상기 방전극(2)을 상하단에서 지지하고 전압을 인가하는 방전 프레임(discharge frame)(6)을 포함하여 구성된다. 도 1에 도시되어 있지는 않지만, 전기 집진기는 일반적으로 집진극을 형성하는 상기 집진극에 포집된 분진을 박리 시키는 추타 장치(rapping device)와, 박리된 분진을 외부로 배출시키는 회처리 설비(ash handling system) 등이 더 포함되어 구성된다.

상기 집진극(3)은, 상기 집진 채널(1)의 양벽면을 형성하고, 각각 양극과 음극을 띄는 두 개의 판상 부재로 구성된다. 상기 방전극(2)은 상기 집진 채널 내에 연소가스의 진행 방향(화살표 방향)을 따라 일렬로 설치된다. 상기 집진 채널(1)을 따라 연소가스가 흐를 때, 상기 방전극(2)에서 코로나 방전을 일으켜서 연소가스 중에 있는 분진 입자들을 대전시키고, 동시에 상기 두 개의 집진극(3) 중 하나는 양극으로, 다른 하나는 음극으로 유지한다. 대전된 입자들은 극성에 따라 상기 집진 채널(1) 내에서 양옆의 집진극(3)들로 각각 이동되어 연소가스 중의 분진은 상기 집진극(3)에 포집되게 된다.

도 2에는 도 1a 및 도 1b에 도시된 집진 채널 내에 설치된 방전극의 사시도가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 방전극은 단면적이 일정한 빔의 형태로 이루어지고, 상하단의 방전 프레임(6)에 의해 지지되고 필요한 전압을 인가할 수 있도록 전기적으로 연결된다.

그러나, 상기 방전극(2)을 사용하는 경우, 집진 채널(1) 입구 부근에서 분진의 농도가 높으면, 상기 방전극(2) 주위의 대전된 분진 입자가 전기장을 형성하여 상기 방전극(2)으로부터 방전이 일어나는 것을 방해하는 공간전하효과(space charge effect)가 발생한다. 결과적으로, 이러한 공간전하효과로 인해 방전극(2)에서의 코로나 방출이 억제되어 집진 채널(1) 입구 부근에서의 분진 포집 효율이 크게 악화되는 문제점이 발생한다.

이에 이러한 공간전하효과를 피하여 전기 집진기에서의 분진 포집 효율을 향상시키기 위한 새로운 방전극 및 이를 이용하는 새로운 전기 집진기를 개발할 필요성이 크게 대두되었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 고안의 목적은 연소가스의 분진 농도가 높은 집진 채널의 입구 부근에서 집진 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있는 전기 집진기를 개발하는 것이다.

도 1a는 종래의 전기 집진기의 집진 원리를 개략적으로 설명하는 집진 채널의 사시도.

도 1b는 도 1a의 A-A 선을 따라 자른 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 집진 채널 내에 배치된 기준 방전극의 사시도.

도 3a는 본 고안에 따른 전기 집진기를 설명하는 집진 채널의 사시도.

도 3b는 도 2a의 B-B 선을 따라 자른 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 집진 채널의 입구 부근에 설치되는 돌기형 방전극의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 집진 채널 2: 방전극

3: 집진극 4: 돌기형 방전극

5: 기준 방전극 6: 방전 프레임

7: 돌기

상기와 같은 본 고안의 목적은, 내부로 연소가스가 흐르는 집진 채널, 상기 집진 채널 내에 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되어, 코로나 방전을 일으키는 복수의 방전극 및 상기 방전극들을 사이에 두고 한 쌍으로 배치되어 상기 집진 채널의 측벽을 형성하고, 상기 방전극에서의 코로나 방전에 의해 대전된 분진 입자를 포집하는 집진극을 포함하는 전기 집진기로서, 상기 복수 개의 방전극 중, 상기 집진 채널의 출구 쪽에 설치된 방전극들은 표면이 매끄러운 형상을 가지며, 상기 집진 채널의 입구 쪽에 설치된 방전극들은 표면에 그 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되어 있는 전기 집진기를 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3a에는 본 고안에 따른 전기 집진기를 설명하는 집진 채널의 사시도가 개략적으로 도시되어 있고, 도 3b에는 도 3a의 B-B 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같이, 본 고안에 따른 전기 집진기는, 두 개의 평행하게 배치된 집진극(3)으로 형성되는 집진 채널(1), 상기 집진 채널(1)을 따라 그 입구 부근(도 3b에서 좌측)에 일렬로 배치된 소정 개수의 돌기형 방전극(4) 및 상기 돌기형 방전극(4)에 연이어 일렬로 배치된 소정 개수의 기준 방전극(5)을 포함하여 구성된다.

상기 기준 방전극(5)은 단면적이 일정하고 표면이 매끄러운 방전극으로, 종래의 방전극(2)과 동일한 방전극이다.

도 4에는 본 고안에 따른 전기 집진기에 사용되는 돌기형 방전극의 사시도가 도시되어 있다.

도 4에 도시된 것과 같이, 상기 돌기형 방전극(4)은 기준 방전극(5)과 달리 길이 방향을 따라서 단부가 날카로운 돌기(7)가 소정 개수 돌출하여 형성되어 있다. 상기 돌기형 방전극(4)에 전압이 인가되면, 돌기형 방전극(4)의 돌기(7) 부분에서는 첨단방전(尖端放電)(point discharge) 현상에 의해 주변의 분진의 농도가 높은 경우에도 방전이 잘 일어난다. 대신에 상기 돌기(7)의 단부로 전하가 몰리기 때문에, 상기 돌기(7) 이외의 부분에서의 방전량은 기준 방전극(5)을 사용하여 동일한 전압을 인가하는 경우에 비하여 더 적어진다.

연소가스의 흐름을 따라 분진의 포집이 이루어지기 때문에, 분진의 농도는 상기 집진 채널(1)의 길이 방향을 따라 다르게 된다. 상기 집진 채널(1) 입구 부근에서는 분진의 농도가 높고, 후방으로 갈수록 분진의 농도가 낮아진다.

상술한 상기 돌기형 방전극(4)의 특성과, 연소가스의 농도가 상기 집진 채널(1)을 통과하여 진행될수록 낮아진다는 사실을 이용하여, 분진의 농도가 높은 상기 집진 채널(1)의 입구 부분에 상기 돌기형 방전극(4)을 사용하면, 기준 방전극(5)을 사용하는 경우보다 방전이 원활히 이루어져 집진 효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 상기 기준 방전극(5)만을 사용하는 경우, 분진 농도가 높은 집진 채널(1)의 입구 부근에 종래에 설치하던 기준 방전극(5) 대신에 돌기형 방전극(4)을 설치한다. 이렇게 함으로써, 상기 집진 채널(1) 입구 부근에서는 공간전하효과를 피할 수 있게 되고, 이에 따라 전체 전기 집진기의 집진 효율을 향상시킬 수 있다.

동일한 전압이 인가될 때, 분진의 농도가 낮은 곳에서는 상기 돌기형 방전극(4)이 기준 방전극(5)보다 낮은 방전 성능을 가지므로, 상기 집진 채널(1)의 입구 부분 이외에 집진 채널 내부와 집진 채널 출구에 가까운 부분에 설치된 기준 방전극(5)은 돌기형 방전극(4)으로 대체하지 않는 것이 바람직하다.

만약, 도 3b의 중앙 및 좌측 부분의 모든 방전극을 상기 돌기형 방전극(4)으로 사용하는 경우에는, 상술한 것과 같이 입구부분만 돌기형 방전극(4)을 사용하는 경우에 비하여, 동일한 전압을 인가할 때 같은 방전 효과를 얻기 위해서는 많은 전류를 흘려줘야 하므로 전력 소비량이 증가하는 단점이 생기게 된다. 또한, 돌기형 방전극(4)의 경우, 국부 전류 밀도만 높아 균등한 하전효과를 기대할 수 없고, 돌기가 형성되어 있어 방전극의 내구성이 저하되고, 돌기형 방전극(4)의 제작비용이 더 많이 소요되어 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 본 실시예에서는 집진 채널의 입구 부분에 돌기형 방전극이 3개 설치된 경우의 도면을 예로 들어 설명하였으나, 분진의 양, 집진 채널의 길이, 그리고 사용되는 방전극의 수를 적절히 고려하여 배치되는 돌기형 방전극의 수를 다르게 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 분진 농도가 높은 곳에서 방전 성능이 감퇴되지 않는 돌기형 방전극을 사용함으로써, 공간전하효과를 피하고 방출되는 코로나 전류를 일정 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 농도가 줄어드는 쪽은 기준 방전극을 사용하여 분진 농도에 지장 받지 않고 코로나 발생을 유지시킬 수 있다. 그럼으로써, 전지 집진기의 효율이 전반적으로 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 고안의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 실용신안등록청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 내부로 연소가스가 흐르는 집진 채널(1);

   상기 집진 채널(1) 내에 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되어, 코로나 방전을 일으키는 복수의 방전극(5); 및

   상기 방전극(5)들을 사이에 두고 한 쌍으로 배치되어 상기 집진 채널(1)의 측벽을 형성하고, 상기 방전극(5)에서의 코로나 방전에 의해 대전된 분진 입자를 포집하는 집진극(3)을 포함하는 전기 집진기로서,

   상기 복수 개의 방전극 중, 상기 집진 채널(1)의 출구 쪽에 설치된 방전극(5)들은 표면이 매끄러운 형상을 가지며, 상기 집진 채널(1)의 입구 쪽에 설치된 방전(4)극들은 표면에 그 길이방향을 따라 다수의 돌기(7)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.