KR20060040192A

KR20060040192A - 조합형 여과집진 장치

Info

Publication number: KR20060040192A
Application number: KR1020040089433A
Authority: KR
Inventors: 박석주; 이시훈; 박영옥; 임정환; 김상도; 임경수
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-10
Also published as: KR100592509B1

Abstract

본 발명은 수직 유입구와 접선 유입구가 설치되어 있는 원심력집진부와 여과집진부를 모두 포함하여 구성된 조합형 여과집진 장치에 관한 것으로, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기입구로 공기를 공급받아 공기 중의 먼지를 제거하여 공기출구로 배출하는 필터를 포함하는 여과집진부; 상기 여과집진부의 하부측에 장착되는 통상의 원심집진조; 상기 원심집진조 단부에 일체로 형성되는 먼지저장조; 상기 원심집진조 내부의 여과집진부의 하부측에 장착되며, 단면적이 상기 여과집진부의 공기입구 측의 단면보다 점차적으로 작아지도록 테이퍼가 형성된 통상의 내통; 상기 원심집진조의 측면에 설치되어 접선방향으로 공기를 공급하는 접선유입구; 및 상기 원심집진조의 외벽면에 수직한 방향으로 공기를 공급하도록 설치되는 수직유입구를 포함하는 조합형 여과집진 장치이다.

필터, 집진장치

Description

조합형 여과집진 장치{Hybrid filter housing device}

도 1은 본 발명의 일실시예인 조합형 여과집진 장치의 사시도

도 2는 원심력집진부에 수직유입구와 접선유입구의 상호 위치를 표시한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 수직 유입구 (normal inlet)

2 : 접선 유입구 (tangential inlet)

3 : 내통 (inner tube)

4 : 먼지저장조 (dust hopper)

5 : 필터 (filter)

6 : 공기출구 (air outlet)

7 : 원심력집진부 (centrifugal collection part)

8 : 여과집진부 (filtration collection part)

9 : 배출밸브 (outlet valve)

본 발명은 여과집진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직 유입구와 접선 유입구가 설치되어 있는 원심력집진부와 여과집진부를 모두 포함하여 구성된 조합형 여과집진 장치에 관한 것이다.

기존 여과 집진 장치는 수직 유입구가 설치된 여과집진부만으로 구성되어 있기 때문에, 수직 유입구를 통하여 집진장치로 유입된 분진들은 대부분이 필터 표면에 도달하여 부착된다. 필터 표면에 도달한 분진들은 분진층을 형성하여 필터 양단의 차압(pressure drop)을 증가시킨다.

상기 분진층으로 인한 차압이 특정 수준에 도달하면 장치의 원활한 운전을 위하여 필터 표면으로부터 분진층을 제거하여야 한다.

필터 표면으로부터 분진층을 제거하는 탈진 방법은 여러 가지가 있으나, 가장 보편적으로 많이 사용되는 탈진 방법은 필터의 하류 방향에서 역펄스분사(back pulse jet)를 하여 분진층을 제거하는 방법이다.

필터 표면으로 공급되는 분진량이 많을수록, 필터 표면에 부착된 분진층의 성장 속도가 빨라지게 되며, 그로 인하여 필터 표면으로부터의 분진층을 제거하기 위한 탈진 공정이 빈번히 일어나게 되고, 결국에는 잦은 탈진 공정에 의하여 필터의 수명을 단축시키는 문제점을 초래하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기(旣) 출원된 장치로써 접선 유입구가 설치된 원심여과집진장치(한국특허공개번호 : 제10-1999-0075816호)가 있다.

상기 원심여과집진장치는 유입된 분진 중 조대 분진들은 원심력 집진에 의하여 사전에 제거되고 나머지 미세 분진들이 필터에 부하됨으로써 필터로의 분진 부하량을 줄일 수 있기 때문에 빈번한 탈진과, 그로 인한 필터 수명 저하와 같은 상기 문제점을 어느 정도는 해결할 수 있는 것으로 보인다.

그러나, 접선 유입구로 유입된 분진들 중 조대 분진 입자(coarse dust particle)들은 원심력집진부에 의하여 집진되고, 미세 분진 입자(fine dust particle)들이 필터에 도달하게 됨으로 인하여 필터 여재(filter media)의 기공 내부까지 미세 분진 입자들이 침투하여 부착되는 바람직하지 못한 현상이 발생하게 된다.

더욱이, 필터 여재의 기공 내부에 부착된 분진 입자들은 탈진 공정에 의하여 필터로부터 제거가 원활하게 이루어지지 않기 때문에 또 다른 필터의 수명 저하 요인이 된다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 원심력집진부에 설치된 수직 유입구와 접선 유입구를 조합 운전하여 유입된 분진들을 원심력 집진에 의하여 조대 분진 입자들이 일부 제거되거나 아니면 제거되지 않은 상태로 필터에 도달하게 하여 필터 표면에 형성되는 분진층의 적층 구조를 제어함으로써 분진층에 의한 차압 상승속도를 줄일 수 있고, 동시에 미세 분진 입자의 기공 내부 침투로 인한 필터 수명 저하를 줄일 수 있는 조합형 여과집진 장치를 제공하는데 있 다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기입구로 공기를 공급받아 공기 중의 먼지를 제거하여 공기출구로 배출하는 필터를 포함하는 여과집진부; 상기 여과집진부의 하부측에 장착되는 통상의 원심집진조; 상기 원심집진조 단부에 일체로 형성되는 먼지저장조; 상기 원심집진조 내부의 여과집진부의 하부측에 장착되며, 단면적이 상기 여과집진부의 공기입구 측의 단면보다 점차적으로 작아지도록 테이퍼가 형성된 통상의 내통; 상기 원심집진조의 측면에 설치되어 접선방향으로 공기를 공급하는 접선유입구; 및 상기 원심집진조의 외벽면에 수직한 방향으로 공기를 공급하도록 설치되는 수직유입구를 포함하는 조합형 여과집진 장치이다.

상기 필터는 여과포 필터(fabric bag filter), 금속섬유 백필터(metal fiber bag filter), 금속소결 백필터 (metal sintered bag filter), 또는 세라믹 캔들 필터(ceramic candle filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수직유입구의 형상은 사각 덕트 또는 원형 튜브인 것을 특징으로 한다.

상기 접선유입구는 유입되는 공기가 원심집진조 내벽을 따라 선회하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 접선 유입구는 사각 덕트 또는 원형 튜브인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 실시예 및 도면을 통해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 수직유입구(1)와 접선유입구(2)가 설치된 원심력집진부(7)와, 필터(5)를 포함하는 여과집진부(8)가 결합된 조합형 여과집진장치의 바람직한 실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.

그리고, 도 2는 도 1에서 원심력집진부(7)에 수직유입구(1)와 접선유입구(2)가 어떻게 설치되는 가를 나타내는 단면도이다.

상기 여과집진부(8)에는 필터(5)가 장착되며, 상기 필터(5)의 상부 끝단에는 필터링된 공기가 나가는 공기출구(6)가 형성된다.

상기 필터(5)는 다수개가 장착될 수 있으며, 여과포 필터(fabric bag filter), 금속섬유 백필터(metal fiber bag filter), 금속소결 백필터 (metal sintered bag filter), 또는 세라믹 캔들 필터(ceramic candle filter) 등을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 여과집진부(8)의 하부 측에는 원심력집진부(7)가 일체로 설치된다.

상기 원심력집진부(7)는 통상이며, 내부에서 공기가 회류하기 위해서는 단면이 원형인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 원심력집진부(7)와 일체로 형성된 여과집진부(8)의 단면 역시 원형인 것이 바람직하다.

상기 원심력집진부(7)의 일측단에는 먼지저장조(4)가 설치된다. 상기 먼지저장조(4)는 하부에 배출밸브(9)를 설치하여, 먼지가 일정이상 쌓이면 먼지저장조(4)를 원심력집진부(7)로부터 쌓인 먼지를 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

먼지저장조(7)의 형상은 제한이 없으며, 본 실시예의 경우 콘형상으로 하였다.

상기 원심력집진부(7) 내부에는 내통(3)이 상기 여과집진부(8)의 하부 측에 형성된다.

상기 내통(3)의 형상은 단면이 여과집진부(8)의 하부측으로부터 멀어질수록 작아지는 테이퍼진 통상이며, 내통(3)의 높이는 원심집진조(7)의 높이의 0.1~0.5배이다.

그리고, 원심력집진부(7)에는 수직유입구(1)와 접선유입구(2)가 설치된다.

상기 수직 유입구(1)는 상기 원심력집진부(7)의 외벽면에 수직으로 설치되어, 집진장치 내부로 분진입자를 포함하는 공기를 분산(dispersion) 공급한다.

상기 접선 유입구(2)는 상기 원심력집진부(7)의 접하게 설치되어, 집진장치 내부로 분진입자를 포함하는 공기를 상기 원심력집진부(7) 내에서 순환 유동(circulating flow)시키도록 한다.

상기 수직유입구(1) 및 접선유입구(2)의 사각 덕트 또는 원형 튜브로 한다.

또한, 상기 접선유입구(2)는 유입되는 공기가 원심력집진부(7)의 내벽에 접하여 선회하도록 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 공기 중의 분진들이 원심력에 의하여 원심력집지부(7)의 내벽에 충돌 부착되어 제거될 수 있기 때문이다.

본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

이하, 본 발명의 작동관계를 상세히 설명한다.

상기 접선 유입구(2)로 유입되는 분진들은 상기 원심력집진부(7) 내에서 형성되는 순환 유동(circulating flow)에 의한 원심력으로 인하여 조대 분진 입자들이 상기 원심력집진부(7)의 내부 벽면에 부착되어 먼저 제거되고, 상기 내통(3)을 지나 상부의 상기 여과집진부(8)로 유입된다.

상기 여과집진부(8)로 유입된 분진 입자들은 그 입도 분포가 미세한 입자들이 많이 존재하기 때문에, 상기 필터(5) 표면의 기공이 노출되어 있는 경우, 기공 내부로 침투하여 부착되고, 최종에는 기공을 막는 현상이 발생되기도 한다.

그러나, 상기 필터(5) 표면에 조대 분진 입자 또는 미세 분진 입자들 또는 상기 입자들의 혼합된 입자들로 이루어진 분진층이 미리 형성되어 있을 경우, 미세 분진 입자들은 미리 형성되어 있던 분진층 표면 또는 분진층 내부 기공에서 부착 제거되기 때문에 상기 필터(5) 여재 내부의 기공까지 침투하여 부착되는 현상이 줄어들게 된다.

미세 분진 입자의 상기 필터(5) 내부의 기공 침투 및 부착 현상은 분진층의 두께가 증가함에 따라 감소하게 된다.

그 결과, 수직유입구(1)를 통하여 분진을 유입함으로써 미세 분진 입자의 상기 필터(5) 기공으로의 침투를 줄임으로써 필터의 탈진 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 접선유입구(2)를 통하여 분진을 유입함으로써 상기 필터(5)에 도달되 는 분진의 부하량을 저감시켜 분진층의 성장 속도를 줄임으로써 차압의 상승 속도를 줄이고, 그 결과 필터의 탈진 횟수를 저감시켜 최종적으로 필터의 수명을 연장시킬 수 있다.

여과집진장치 내의 필터가 새롭게 설치되었거나 또는 탈진이 이루어진 직후인 경우, 필터 표면은 기공들이 표면에 노출되어 있는 상태이기 때문에 미세 분진 입자가 필터 표면에 도달하게 되면 기공 내부로 침투하여 기공 내부에 부착되기가 용이하다.

그러므로, 이런 경우는 수직 유입구로 분진들이 유입되게 하여 유입되는 대부분의 입자들이 필터 표면에 도달하게 하여 미세 분진 입자들로 인한 기공 막힘 현상을 줄이도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같은 원리로 본 발명인 조합형 여과집진 장치를 다음과 같이 작동시킨다.

먼저, 상기 필터(5)에 분진이 부착되지 않은 초기상태로 한다. 상기 초기상태는 필터(5)의 교환 또는 상술한 역펄스분사(back pulse jet)에 의하여 이루어질 수 있다.

상기와 같이 초기상태에서는 상기 필터(5) 표면의 기공이 노출되어 있으므로 조대한 분진들이 필터 표면에 도달될 수 있도록, 먼저 상기 수직 유입구(1)를 통하여 분진들을 유입시킨다.

이와 같이 조대 분진 입자와 미세 분진 입자가 혼합된 분진들로 필터 표면에 분진층이 형성되어 필터(5) 표면의 기공이 직접적으로 노출되지 않게 되면, 그 다 음에는 접선 유입구(2)를 통하여 분진을 유입시킨다.

접선 유입구(2)로 유입된 분진들 중 조대 분진 입자들은 원심력에 의하여 원심력 집진되고 미세 분진 입자들이 여과집진부(8)로 유입되게 한다.

유입된 미세 분진 입자들은 필터(5)에 도달하여도 미리 부착되어 있던 분진층에 의하여 필터 여재의 기공까지 침투 도달하지 못하고, 형성되어 있던 분진층에 집진되어 제거되기 때문에 필터를 미세 분진 입자들로부터 보호할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 과정을 반복한다.

상기와 같은 과정에서 먼지저장조(4)에 분진이 쌓이게 되며, 일정량이 차면 먼지저장조(4)의 하부에 형성된 배출밸브(9)를 열어 먼지저장조(4) 내부의 분진을 제거한다.

상기의 과정을 요약하면, 필터를 초기상태로 한 후, 수직 유입구(1)를 통하여 분진을 유입시키고, 적당한 분진층이 필터(5)의 표면에 형성되고 나면 접선 유입구(2)를 통하여 분진을 유입시킴으로써 필터로의 분진 부하도 줄일 수 있고, 또한 미세 분진 입자들로부터 필터의 기공 막힘 현상도 억제할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

상술한 본 발명에 따르면 원심력집진부에 설치된 접선 유입구를 통한 분진 유입으로부터 필터로의 분진 부하를 줄일 수 있고, 수직 유입구를 통한 분진 유입으로부터 필터의 기공으로의 미세 분진 입자의 침투 부착을 줄여서, 필터의 기공막힘 현상을 최소화하면서 필터의 분진에 의한 압력부하를 줄임과 동시에 탈진 효율을 향상시킬 수 있다.

그 결과, 조합형 여과집진 장치에 설치된 필터의 탈진에 소요되는 운전비용을 저감시키고, 필터의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims

공기입구로 공기를 공급받아 공기 중의 먼지를 제거하여 공기출구로 배출하는 필터를 포함하는 여과집진부;

상기 여과집진부의 하부측에 장착되는 통상의 원심집진조;

상기 원심집진조 단부에 일체로 형성되는 먼지저장조;

상기 원심집진조 내부의 여과집진부의 하부측에 장착되며, 단면적이 상기 여과집진부의 공기입구 측의 단면보다 점차적으로 작아지도록 테이퍼가 형성된 통상의 내통;

상기 원심집진조의 측면에 설치되어 접선방향으로 공기를 공급하는 접선유입구; 및

상기 원심집진조의 외벽면에 수직한 방향으로 공기를 공급하도록 설치되는 수직유입구를 포함하는 조합형 여과집진 장치.
제1항에 있어서, 필터는 여과포 필터(fabric bag filter), 금속섬유 백필터(metal fiber bag filter), 금속소결 백필터 (metal sintered bag filter), 또는 세라믹 캔들 필터(ceramic candle filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조합형 여과집진 장치.
제1항에 있어서, 수직유입구의 형상은 사각 덕트 또는 원형 튜브인 것을 특징으로 하는 조합형 여과집진 장치.
제1항에 있어서, 접선유입구는 유입되는 공기가 원심집진조 내벽을 따라 선회하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 조합형 여과집진 장치.
제1항에 있어서, 접선 유입구는 사각 덕트 또는 원형 튜브인 것을 특징으로 하는 조합형 여과집진 장치