KR20060110658A - 집진기의 손상 필터백 교체용 장치 및 이를 이용한 손상필터백 교체방법 - Google Patents

집진기의 손상 필터백 교체용 장치 및 이를 이용한 손상필터백 교체방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코크스(Coke)제조시 발생되는 코크스분진을 집진하는 집진기의 필터(Filter-Bag) 손상감지 시 집진기의 부하운전상태에서 손상된 필터백이 설치된 챔버에 대한 선별적인 점검 및 필터백 교체작업을 할 수 있도록 한 필터백 교체용 장치 및 이를 이용한 손상된 필터백 교체방법을 제공함을 목적으로 한다.
이를 위한 본 발명에 따른 손상 필터백 교체장치는, 코크스 제조시 발생되는 코크스분진을 함유한 함진공기의 필터링을 위하여 챔버별로 집진 및 탈진작용이 교번되는 집진기에 있어서, 서로 인접한 챔버들의 하부실이 서로 연통되도록 설치된 연결관(20); 상기 연결관의 개폐를 위해 연결관 일측에 설치되는 개폐밸브(21); 챔버 내부로 외부공기를 공급하기 위하여 상부실에 설치되는 조절밸브(22); 및 입구댐퍼(11), 출구댐퍼(12), 분진배출밸브(8), 연결관 개폐밸브(21) 및 조절밸브(22)의 작동을 제어하며 분진감지기(9)로부터의 감지신호를 수신하는 제어부(10);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
코크스, 분진, 집진기, 필터백, 교체, 정비, 챔버

Description

집진기의 손상 필터백 교체용 장치 및 이를 이용한 손상 필터백 교체방법{Device for replacing a damaged filter-bag with a new one and the method of using it}
도 1은 종래의 집진기를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 손상 필터백 교체용 장치가 설치된 집진기를 도시한 개략도이다.
도 3은 일반적인 집진기의 집진작용 및 탈진작용이 순차 발생되는 과정을 개념적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 손상 필터백 교체용 장치의 제어부 기능을 나타내기 위한 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 필터백 2: 유입덕트
3: 하부실 5: 상부실
6: 배출덕트 7: 흡입팬
8: 분진배출밸브 11: 입구댐퍼
12: 출구댐퍼 20: 연결관
21: 개폐밸브 22: 조절밸브
23: 압축기 24: 헤드파이프
25: 다이어프램밸브 26: 블로우튜브
27: 노즐
본 발명은 코크스(Coke)제조시 발생되는 코크스분진을 집진하는 집진기에 있어, 필터백(Filter-Bag) 손상감지 시 집진기의 부하운전상태에서 손상된 필터백이 설치된 챔버에 대한 선별적인 점검 및 필터백 교체작업을 할 수 있도록 한 집진기의 손상 필터백 교체용 장치 및 이를 이용한 손상된 필터백 교체방법에 관한 것이다.
일반적으로 제철공장의 고로조업시 연료로 사용되는 석탄은 코크스오븐에서 먼저 적열처리되어 코크스로 생산되는데, 코크스오븐에서 생산된 코크스를 압출하거나 적열된 코크스를 소화시키기 위하여 압출된 코크스를 씨디큐(Coke Dry Quenching: 이하, 'C.D.Q'라 함)로에 장입할 때, 그리고 특히 적열코크스의 C.D.Q 소화과정에서 다량의 코크스분진(Coke Dust)이 발생되기 때문에 이를 집진처리하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 집진기가 사용된다.
도 1을 참조하여 집진과정에 대하여 살펴보면, 흡입팬(7)의 작동에 의하여 C.D.Q설비(미도시)와 연결된 유입덕트(2)를 통하여 코크스분진을 포함하는 공기가 집진기의 하부실(3) 내부로 유입되며, 유입된 함진(含塵)공기는 챔버 내의 격판(4) 에 설치된 여러 개의 필터백(1)에 의해 필터링되어 상부실(5)로 유입된 후 배출덕트(6)를 통하여 외부로 배출된다. 이때, 필터백(1)의 표면에는 미세한 기공들이 무수히 형성되어 있어, 필터백(1)에 의해 필터링되는 함진공기 중 청정공기 만이 필터백(1) 통과하여 상부실(5)로 유동되며 입도가 큰 코크스분진은 필터백(1)의 표면에 부착되면서 포집된다.
미설명 부호 24, 26은 각각 고압공기의 분사에 의한 필터백 탈진작용을 위한 헤드파이프와 블로우튜브를 나타낸다. 헤드파이프에 의해 공기공급관이 둘러싸여져 보호된다.
그런데, 이러한 집진기로 포집되는 코크스분진은 일정정도 이상의 경도와 예리한 모서리를 가지고 있어, 집진과정에서 필터백(1)을 마모시키게 되며 일정시간이 경과하게 되면 필터백(1)의 파손 및 파공현상을 발생시키게 되는 문제가 있었다. 특히, 이러한 필터백의 손상은, 그 손상부를 통하여 코크스분진이 흡입팬(7)의 흡입력에 의하여 하부실(3)에서 상부실(5)로 유입된 후, 배출덕트(6)를 통하여 대기중으로 그대로 배출되도록 하여 환경사고를 야기하는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 환경사고(법정 기준치; 50mg/Nm³이하)가 발생되는 것을 조기에 검출하기 위하여 통상적으로 배출덕트의 일측(통상적으로 집진설비의 스택에 설치된다)에는 분진감지기(미도시)가 설치되어 있으며, 분진감지기로부터의 데이터는 운전실(미도시)의 PC로 전달되어 디스플레이되거나 경고음을 발생시켜 운전자가 필터백의 손상을 인지할 수 있도록 하고 있다.
이러한 환경사고를 운전자가 인지하게 되면 유, 무선으로 집진기 담당자에게 통보하게 되는데 통보받은 집진기 담당자는 환경사고를 조기에 조치하기 위해서 집진기를 전부 정지시킨 후, 분진누출현상이 발생된 챔버를 점검하고 손상된 필터백 교체작업을 실시하게 된다.
그런데, 이와 같은 종래의 손상 필터백 점검 및 교체작업은 집진기 전체를 정지시켜야 하기 때문에, 흡입팬에 의한 챔버내 공기흡입력이 소멸하게 되고 그에 따라 필터백의 표면에 케이킹(Caking) 상태로 흡착되어 있던 코크스분진이 일시에 탈리되어 집진실 하부로 중력에 의해 낙하되게 된다. 이때 슬라이드게이트 및 로터리밸브의 마모로 인하여 형성된 갭을 통하여 집진실 외부로 다량유출되면서 분진폭발(Dust Bombing) 현상을 유발시켜 2차적인 환경사고를 야기시키게 되는 문제점이 있었다.
또한, 집진실에서 플로우컨베이어, 스크로컨베이어, 버켓엘리베이터로 운송되어지는 분진의 양이 급격하게 증가하게 되는 것으로 인하여 각 설비의 구동모터에 과부하가 걸리게 하는 문제점이 있다.
그리고, 점검 및 교체작업이 완료될 때까지 압출 및 장입작업이 지연됨으로서 생산성이 크게 저하되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 집진기의 필터백 손상감지 시 집진기의 부하운전상태에서 손상된 필터백이 설치된 챔버에 대한 선별적인 점검 및 필터백 교체작업을 할 수 있도록 한 집진기의 손상 필터백 교체용 장 치 및 이를 이용한 손상된 필터백 교체방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진기의 손상 필터백 교체용 장치는, 코크스 제조시 발생되는 코크스분진을 함유한 공기가 유입되는 유입덕트와, 유량제어용 입구댐퍼를 통하여 상기 유입덕트에 연결된 하부실과 이 하부실에 설치된 필터백을 통하여 연통되는 상부실을 구비하는 복수개의 챔버와, 유량제어용 출구댐퍼를 통하여 상기 상부실에 연결된 배출덕트와, 상기 유입덕트로부터 상기 배출덕트로의 공기흡입력이 발생되도록 상기 배출덕트에 연결된 흡입팬, 상기 하부실의 하부에 설치된 분진배출밸브 및 상기 배출덕트를 통하여 배출되는 공기 중에 포함된 코크스분진을 감지하는 분진감지기를 포함하며, 챔버별로 순차적으로 집진 및 탈진작용이 교번되는 집진기에 있어서, 서로 인접한 챔버들의 하부실이 서로 연통되도록 설치된 연결관; 상기 연결관의 개폐를 위해 연결관 일측에 설치되는 개폐밸브; 챔버 내부로 외부공기를 공급하기 위하여 상부실에 설치되는 조절밸브; 및 상기 입구댐퍼, 상기 출구댐퍼, 상기 분진배출밸브, 상기 연결관 개폐밸브 및 상기 조절밸브의 작동을 제어하며 상기 분진감지기로부터의 감지신호를 수신하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 위와 같은 필터백 교체용 장치를 이용한 필터백 교체방법은, 집진기 운전 중 분진감지기로부터의 감지신호에 의해 기준치를 초과하는 코크스분진을 배출하는 챔버(이하 '대상챔버'라 함)를 검출하는 단계; 대상챔버의 입구댐퍼, 출구댐퍼, 분진배출밸브를 폐쇄하는 단계; 대상챔버에 인접한 챔버 중 탈진작용이 발생 되고 있지 않는 챔버(이하 '선택챔버'라 함)를 선택하는 단계; 선택챔버와 대상챔버를 연결하는 연결관의 개폐밸브를 개방하는 단계; 및 대상챔버에 설치된 조절밸브를 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집진기의 손상 필터백 교체용 장치 및 이를 이용한 손상된 필터백 교체방법에 대하여 대하여 살펴본다.
먼저, 도 2를 참조하여 집진기의 구조에 대하여 간략히 살펴본다.
집진기는, C.D.Q설비(미도시)와 연결된 유입덕트(2)를 통하여 유입된 함진 함진(含塵)공기를 챔버 내의 격판(4)에 설치된 여러 개의 필터백(1)에 의해 필터링하여 상부실(5)로 흡입한 후, 상부실(5)에 연결된 배출덕트(6)를 통하여 외부로 배출시키는 구조로 이루어져 있다. 이때, 유입덕트(2)와 하부실(3)의 사이에는 입구댐퍼(11)가 설치되며, 마찬가지로 배출덕트(6)와 상부실(5)의 사이에도 출구댐퍼(12)가 설치되어 있어 챔버 내로 유입되는 함진공기나 챔버 밖으로 배출되는 청정공기의 유량이 조절될 수 있도록 하고 있다.
또한, 배출덕트(6)에는 흡입팬(7)이 연결되어 있어 유입덕트(2) 측으로부터 배출덕트(6) 측으로 공기흡입력이 발생되도록 하며, 배출덕트(6)(실제 집진설비에서는 주로 스택에 설치하고 있으나, 본 설명에서는 배출덕트의 의미를 넓게 보아 스택이 배출덕트에 포함된다고 본다)에는 분진감지기(미도시)가 설치되어 있어 배출덕트(6)를 통하여 배출되는 공기 중에 포함된 코크스분진을 감지하도록 하고 있다.
한편, 집진기의 챔버(3, 5)는, 단일의 챔버가 아닌 다수의 챔버가 서로 연접설치된 구조를 하고 있는데, 각 챔버별로 순차적으로 집진 및 탈진(脫塵)작용이 교번된다. 즉, 도 2에서 A∼H로 표시된 각각의 챔버가 릴레이 방식으로 탈진작용이 이루어질 수 있도록 한 탈진회로가 구성되어 있어, 예를 들어 챔버 A, B, C...순서로 탈진작용이 이루어지고 탈진작용이 이루어지지 않는 챔버에서는 집진작용이 이루어지도록 하는 것과 같은 방식으로 집진기가 작동된다.
도 3은 집진작용과 탈진작용을 설명하기 위한 개념도로서, 집진작용은 앞서 설명된 바와 같이 입구댐퍼(11)와 출구댐퍼(12)가 개방된 상태에서 이루어지며, 탈진작용은 챔버의 출구댐퍼(12)를 닫아 하부실(3) 내부로의 함진공기의 유입을 차단한 상태에서 압축기(23)에서 생산한 고압(4∼6kg/㎥)의 공기를 다이어프램 밸브(Diaphragm Valve)(25)와 블로우튜브(26)를 거쳐 노즐(27)을 통하여 필터백(1) 내부로 순간 분사함으로써, 필터백(1)에 가해지는 충격에 의해 필터백 표면에 형성된 케이킹 분진이 탈리되어 하부실(3)의 하부로 낙하되도록 하는 에어젯 펄싱(Air Jet Pulsing) 방법에 의해 이루어진다.
이때, 하부실(3)의 하부에는 분진배출밸브(8)가 설치되어 있어 집진된 분진을 외부로 배출하여 컨베이어밸트로 이송하게 된다. 분진배출밸브(8)로는 로터리밸브를 사용함이 바람직하다. 미설명된 부호 P는 압축기로부터의 고압공기를 블로우튜브로 공급하기 위한 공기공급관을 나타내며, 부호 24는 상부실 입구에서의 공기공급관 보호를 위하여 공기공급관을 둘러싸고 있는 헤드파이프이다.
다음으로, 도 2를 참조하여 이러한 집진기에 설치되는 집진기의 손상 필터백 교체용 장치에 대하여 살펴본다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 하부실(3)에는 서로 연접된 하부실(즉, 챔버 C-A-B, 챔버 G-E-C, 챔버 H-G-E 등)가 연통되도록 서로 연결하는 연결관(20)이 설치된다. 서로 연접된 하부실(3)가 연결관(20)에 의해 서로 연결됨으로써 모든 하부실은 서로 연통될 수 있는 구조를 갖는다. 이때, 각각의 연결관(20) 중간에는 연결관의 개폐를 위한 개폐밸브(21)가 설치되어 있는데, 집진기가 정상적으로 작동되는 중에는 개폐밸브(21)가 폐쇄되어 있어 각 하부실(3)는 서로 별개의 공간으로 분리되어 있다. 개폐밸브(21)로는 셔틀밸브를 사용한다.
또한, 상부실(5)에는 필요시 개방되어 챔버 내부로 청정공기를 공급함으로써 상부실(5)로부터 하부실(3)로의 공기의 유동이 발생하도록 하기 위한 조절밸브(22)가 설치되어 있다. 이 조절밸브의 기능은 후술한다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 입구댐퍼(11), 출구댐퍼(12), 분진배출밸브(8), 연결관 개폐밸브(21) 각각은 제어부(10)에 연결되어 있어, 제어부에서의 제어신호에 따라 각각의 댐퍼 및 밸브가 개폐작동된다. 제어부(10)는 또한 분진감지기(9)로부터 감지신호를 수신하여 배출덕트(6)를 통하여 외부로 배출되는 공기 중에 포함된 분진이 기준치를 초과하는지의 여부에 따라 필요한 제어신호를 송출하게 된다.
조절밸브(22) 및 흡입팬(7) 또한 제어부(10)에 의해 제어되도록 함이 바람직하다.
도 2내지 도 4를 참조하여, 위와 같은 집진기의 손상 필터백 교체용 장치를 이용하여 집진기 부하운전상태에서 손상 필터백을 교체하는 방법을 살펴본다.
[점검 대상챔버를 검출하는 단계]
도 2에 도시된 챔버 A로부터 B, C, D...의 순서로 탈진작용이 순차발생된다고 가정했을 때, 챔버 A의 입구댐퍼(11)와 출구댐퍼(12)를 폐쇄한 다음 탈진작용을 발생시키면 필터백(1) 표면에 흡착되어 있던 코크스분진이 탈리되어 챔버 하부로 낙하하게 되고 일부는 부유상태로 하부실(3)의 내부에 체류한다. 이때 다음 순차의 챔버 B에 탈진작용을 위하여 챔버 A의 입구댐퍼(11)와 출구댐퍼(12)를 개방시키게 되면, 흡입팬(7)의 흡입력에 의하여 부유분진이 필터백(1)의 손상부를 통하여 하부실(3)에서 상부실(5)로 유입된 후 배출덕트(6)를 경유하여 외부로 배출되는데, 이때 배출덕트(6)에 설치된 분진감지기(9)에 의해 분진의 양이 기준치를 초과하는 것이 감지된다.
이러한 분진감지기(9)로부터의 감지신호에 의해 제어부(10)는 손상된 필터백이 설치된 챔버가 챔버 A인 것을 검출하게 된다.
이외에도, 점검 대상챔버는 상부실(5)와 하부실(3) 간의 차압발생을 검출하는 차압계(미도시)에 의해서도 검출될 수 있다. 즉, 필터백을 최초 장착한 상태에서 집진기 작동시 상부실과 하부실 간의 차압은 약 100mmAq 이상이 발생하며, 이후 집진기의 가동시간이 길어짐에 따라 차압의 크기가 점차 커지게 되는데, 차압이 250mmAq에 이르게 되면 필터백의 수명이 종료된 것으로 판단하게 된다. 이때, 필터백의 국부적인 손상으로 하부실의 압력이 상부실로 급격하게 이동하게 되면 차압이 급격히 작아지게 되는데, 이를 이용하여 상부실과 하부실 각각에 압력측정기를 설 치하고 이로부터 수신되는 압력차를 검출함에 의해 필터백의 손상이 발생된 챔버를 검출할 수 있다. 이 검출방법은 위의 분진감지기에 의한 검출방법과 혼합하여 사용하거나 단독으로 사용될 수 있다.
[점검 대상챔버를 탈진회로로부터 제외하는 단계]
위와 같이 점검 대상챔버 A가 검출된 후, 제어부(10)는 챔버 A의 입구댐퍼(11), 출구댐퍼(12), 분진배출밸브(8)를 폐쇄함과 아울러 챔버 A와 연접된 챔버 B, C 중에서 탈진작용이 발생되고 있지 않은 챔버 C가 챔버 A와 연통되도록 해당 연결관(20)의 개폐밸브(21)를 개방시킨다.
이때 챔버 A의 하부실 내부에는, 개방된 연결관(20)을 통하여 부유분진이 챔버 A로부터 챔버 B로 흡입되며 챔버 A의 상부실(5)로부터 하부실(3)로의 공기흐름이 발생할 수 있도록 -20mmAq 정도의 부압이 형성되도록 함이 바람직한데, 이를 위하여 상부실(5)에 설치된 조절밸브(22)를 개폐량을 제어부(10)에서 조절한다.
나아가, 제어부(10)는 챔버 A∼H로의 순서대로 진행되도록 구성된 탈진회로에서 챔버 A를 제외시켜, 챔버 A에서 탈진작용이 발생되지 않도록 제어한다.
[손상 필터백 교체단계]
위와 같이 집진기의 작동을 제어함에 따라, 챔버 A의 상부실(5)에서 하부실(3) 방향으로 역풍이 발생되는 부압상태가 유지되고 챔버 A가 탈진회로에서 제외되어 더 이상의 탈진작용이 일어나지 않게 되면, 정비작업자는 도어를 개방하고 상부실(5) 내부로 진입하여 손상된 필터백을 교체한다.
이때, 격벽(4)에 필터백(1)이 걸려 있는 상태 그대로 필터백을 교체할 수 있 게 되어 정비작업 시간을 경감시킬 수 있으며, 부압에 의해서 상부실(5)에서 하부실(3) 방향으로 역풍이 형성됨으로써 작업자의 눈에 분진이 들어가 안구를 손상시키는 산업안전재해가 발생되는 것이 방지된다.
또한, 집진기 전체설비를 휴지하지 않고 손상된 필터백(1)을 선택적으로 수리, 정비할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 진기의 손상 필터백 교체용 장치 및 이를 이용한 손상된 필터백 교체방법에 따르면, 집진기 전체의 가동이 중단할 필요없이 손상된 필터백이 설치된 챔버 만을 탈진회로에서 제외함으로써 부압이 작용하는 챔버 내부로 작업자가 진입하여 필터백에 대한 수리정비 작업을 할 수 있게 된다.
따라서, 집진기의 효율이 크게 향상되며, 작업자는 보다 안전한 상태에서 손상된 필터백을 교체할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 코크스 제조시 발생되는 코크스분진을 함유한 공기가 유입되는 유입덕트(2)와, 유량제어용 입구댐퍼(11)를 통하여 상기 유입덕트에 연결된 하부실(3)와 이 하부실에 설치된 필터백(1)을 통하여 연통되는 상부실(5)를 구비하는 복수개의 챔버와, 유량제어용 출구댐퍼(12)를 통하여 상기 상부실에 연결된 배출덕트(6)와, 상기 유입덕트로부터 상기 배출덕트로의 공기흡입력이 발생되도록 상기 배출덕트에 연결된 흡입팬(7), 상기 하부실의 하부에 설치된 분진배출밸브(8) 및 상기 배출덕트를 통하여 배출되는 공기 중에 포함된 코크스분진을 감지하는 분진감지기(9)를 포함하며, 챔버별로 순차적으로 집진 및 탈진작용이 교번되는 집진기에 있어서,
    서로 인접한 챔버들의 하부실이 서로 연통되도록 설치된 연결관(20);
    상기 연결관의 개폐를 위해 연결관 일측에 설치되는 개폐밸브(21);
    챔버 내부로 외부공기를 공급하기 위하여 상부실에 설치되는 조절밸브(22); 및
    상기 입구댐퍼, 상기 출구댐퍼, 상기 분진배출밸브, 상기 연결관 개폐밸브 및 상기 조절밸브의 작동을 제어하며 상기 분진감지기로부터의 감지신호를 수신하는 제어부(10);를 포함하는 집진기의 손상 필터백 교체용 장치.
  2. 제1항에 따른 손상 필터백 교체용 장치를 이용하여 집진기 부하운전상태에서 손상된 필터백이 설치된 챔버에 대하여 선택적으로 점검하고 손상된 필터백을 교체 할 수 있도록 하기 위한 방법으로서,
    집진기 운전 중 손상된 필터백이 설치된 챔버(이하 '대상챔버'라 함)를 검출하는 단계;
    대상챔버의 입구댐퍼, 출구댐퍼, 분진배출밸브를 폐쇄하는 단계;
    대상챔버에 인접한 챔버 중 탈진작용이 발생되고 있지 않는 챔버(이하 '선택챔버'라 함)를 선택하는 단계;
    선택챔버와 대상챔버를 연결하는 연결관의 개폐밸브를 개방하는 단계; 및
    대상챔버에 설치된 조절밸브를 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 손상 필터백 교체방법.
  3. 제2항에 있어서,
    대상챔버와 선택챔버를 연결하는 연결관의 개폐밸브가 개방된 후, 대상챔버를 탈진작동회로에서 제외하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 손상 필터백 교체방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    개방된 연결관을 통하여 부유분진이 대상챔버로부터 선택챔버로 흡입되며 대상챔버의 상부실로부터 하부실로의 공기흐름이 발생할 수 있도록, 대상챔버의 하부실에 20mmaq 이하의 부압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 손상 필터백 교체방법.
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