KR20090103400A - 전기 집진기 - Google Patents

전기 집진기

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KR20090103400A
KR20090103400A KR1020080028983A KR20080028983A KR20090103400A KR 20090103400 A KR20090103400 A KR 20090103400A KR 1020080028983 A KR1020080028983 A KR 1020080028983A KR 20080028983 A KR20080028983 A KR 20080028983A KR 20090103400 A KR20090103400 A KR 20090103400A
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    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/74—Cleaning the electrodes
    • B03C3/78—Cleaning the electrodes by washing

Abstract

본 발명은 집진판의 표면을 코팅하여 집진판의 내부식성을 향상시키는 전기 집진기에 관한 것이다.
본 발명의 전기 집진기는, 오염 공기를 흡입하여 분진을 전기집진하고 청정 공기를 배출하는 전기 집진실, 및 상기 전기 집진실 내에서 서로 마주 설치되고, 서로의 사이에서 코로나 방전을 발생시키는 방전극과 집진판을 포함하며, 상기 집진판은 표면에 코팅되는 코팅층을 포함한다.

Description

전기 집진기 {electrostatic precipitator}
본 발명은 전기 집진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집진판의 표면을 코팅하여 집진판의 내부식성을 향상시키는 전기 집진기에 관한 것이다.
일반적으로 습식 전기 집진기는 공기 중의 분진을 흡입하여 세정 집진실에서 1차로 세정집진을 실시하고, 전기 집진실에서 2차로 전기집진을 실시한다.
2차 전기집진은 고압의 직류 전압(예를 들면, DC 45KV), 교류 전압 또는 펄스 파형을 방전극과 집진판에 인가하여 코로나 방전을 일으켜 음이온을 발생시킨다.
발생된 음이온이 집진실 내부를 통과하는 분진 표면에 부착되거나 인가된 고밀도의 전기장에 의해 유도 대전되어, 분진은 음의 성질을 갖게 되어, 양의 성질을 가진 집진판에 부착된다. 이로써, 분진은 집진판에 집진된다.
또한, 양의 성질을 가진 집진판에 부착된 분진이 누적되어 누적 두께가 증가하면, 형성된 분진층은 전류 콘덴서 역할을 하여 역전류가 발생한다. 따라서 음이온 발생 및 유도 대전 특성을 결정짓는 코로나 방전의 특성이 변화되어, 전체적으로 집진 효율이 저하된다.
이러한 포집 분진을 제거하기 위해서는, 집진기용 변압기를 정지시키고, 집진판에 충격을 가하거나, 집진판을 긁거나(래핑), 또는 세정수로 집진판을 세척하는 공정이 필요하다.
그러나 제거 대상 분진이 높은 점착성을 가지는 경우, 집진판에 이미 부착된 점착성 분진은 기계적인 방법 또는 세척에 의해 용이하게 제거되지 않으므로 부착되기 전에 제거하는 방법이 필요하다.
또한, 제거 대상 분진이 황산미스트와 같이 강산성을 띠는 경우, 부착 이후 집진판이 부식되므로 부착 이전에 황산미스트를 제거해야 한다.
그렇지 못한 경우, 부착된 고산성 황산미스트에 의해 집진판이 부식된다. 강판으로 이루어지는 집진판은 대체로 산성 액체에 대해, 낮은 내부식성을 가진다.
본 발명은 집진판의 표면을 코팅하여 집진판의 내부식성을 향상시키는 전기 집진기에 관한 것이다.
본 발명은 집진판을 친수성 표면으로 형성하여 세정수를 집진판 표면 전체에 균일하게 미치게 하는 전기 집진기에 관한 것이다.
또한 본 발명은 집진판 표면 전체에 균일하게 형성되는 세정수의 수막이 집진극 역할을 하게 하여, 세정수 수막에 포집된 분진을 바로 제거하는 전기 집진기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기는, 오염 공기를 흡입하여 분진을 전기집진하고 청정 공기를 배출하는 전기 집진실, 및 상기 전기 집진실 내에서 서로 마주 설치되고, 서로의 사이에서 코로나 방전을 발생시키는 방전극과 집진판을 포함하며, 상기 집진판은 표면에 코팅되는 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 친수성을 가질 수 있다. 상기 코팅층은 산화물로 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 코팅층은 TiO2 및 SiO2 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 TiO2 및 SiO2 중 하나는 나노미터 크기의 입자로 코팅될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기는, 상기 집진판을 향하여 세정수를 분사하는 세정수 분사 파이프를 포함할 수 있다.
상기 집진판은, 상기 방전극과 마주하여 코로나 방전을 유도하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상부에서 상기 세정수 분사 파이프와 마주하는 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 세정수 분사 파이프는, 상기 집진판의 상단에서 상기 집진판의 폭 방향으로 마주하고, 상기 방전극의 상단에서 수직 방향으로 높이(dy)를 가지고 설치될 수 있다.
상기 집진판의 면에 직교하는 수평 방향을 기준으로, 상기 세정수 분사 파이프는 상기 집진판에서 제1 거리(dx)로 이격되고, 상기 방전극은 상기 집진판에서 제2 거리(dc)로 이격되며, 상기 제2 거리(dc)는 상기 제1 거리(dx)보다 클 수 있다.
상기 수직 방향 및 상기 수평 방향의 평면을 기준으로, 상기 세정수 분사 파이프는 상기 방전극에서 제3 거리(dp)로 이격되고, 상기 제3 거리(dp)는 제2 거리(dc) 보다 클 수 있다.
내경(r)을 가지는 상기 세정수 분사 파이프가 설치되는 제1 거리(dx)와 상기 방전극의 상기 높이(dy)는,
인 수학식을 만족할 수 있다.
상기 세정수 분사 파이프는, 상기 집진판의 상기 폭 방향을 따라 배치되는 복수의 노즐 세트들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 집진판에 표면을 코팅한 코팅층을 형성하므로 세정수 및 분진에 노출되는 집진판의 내부식성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
코팅층을 친수성 표면으로 형성하므로 세정수 분사 파이프에서 분사되는 세정수는 집진판 표면 전체에 균일하게 미칠 수 있다.
또한 코팅층을 친수성 표면으로 형성하므로 세정수 분사 파이프에서 분사되는 세정수는 집진판 표면 전체에 수막을 균일하게 형성한다. 수막이 집진극 역할을 하므로 수막에 포집된 분진은 바로 제거될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기의 개략적인 사시도이다.
도2는 도1의 전기 집진실 내의 사시도이다.
도3은 집진판, 방전극 및 세정수 분사 파이프의 상호 설치 관계를 도시한 개념도이다.
도4는 세정수 분사 파이프의 부분 사시도이다.
도5는 집진판의 단면도이다.
도6은 스테인레스 재질의 집진판을 세정하는 비교예의 사진이다.
도7은 코팅한 스테인레스 재질의 집진판을 세정하는 실시예의 사진이다.
도8은 헤어라인을 형성하고 코팅한 스테인레스 재질의 집진판을 세정하는 실시예의 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 세정 집진실 200 : 전기 집진실
10 : 집진판 10a : 코팅층
20 : 방전극 11 : 제1 부분
12 : 제2 부분 30 : 세정수 분사 파이프
30a : 장착부 θ : 분사각
50 : 노즐 세트 51 : 노즐
52 : 캡 dy : 높이
dx : 제1 거리 dc : 제2 거리
dp : 제3 거리 r : 내경
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기의 개략적인 사시도이다.
편의상, 실시예는 습식 전기 집진기를 예시하지만, 본 발명은 건식 전기 집진기에도 적용될 수 있다.
도1을 참조하여 설명하면, 일 실시예에 따른 전기 집진기는 오염 공기를 집진하는 세정 집진실(100)과 전기 집진실(200)을 포함한다. 오염 공기는 세정 집진실(100)로 유입되어 1차로 세정집진되고, 전기 집진실(200)로 유입되어 2차로 전기집진된다.
습식 전기 집진기는 도1에 예시된 것에 한정되지 않고 다양하게 형성될 수 있다. 본 발명은 전기 집진실(200)에 관련된 것으로서, 본 실시예에서는 전기 집진실(200)에 대하여 구체적으로 설명한다.
도2는 도1의 전기 집진실 내의 사시도이다.
도2를 참조하면, 전기 집진실(200)은 전기집진을 수행하는 부분으로서, 주요 구성으로 집진판(10)과 방전극(20)을 포함한다. 집진판(10)과 방전극(20)은 전기 집진실(200) 내부에서 서로 마주하는 상태로 설치되고, 양자의 사이에서 코로나 방전을 일으킨다.
집진판(10)과 방전극(20)은 코로나 방전으로 음전하를 발생시키고, 음전하는 전기 집진실(200) 내부, 즉 집진판(10)과 방전극(20) 사이를 경유하는 분진이 전기적으로 음의 성질을 가지게 한다.
음의 성질을 가진 분진은 전기적으로 양의 성질을 가진 집진판(10)에 부착되어 집진된다. 즉 집진판(10)과 방전극(20)은 방전으로 분진을 집진판(10)에 전기집진한다.
이와 같은 집진 공정을 수행한 후, 전기 집진기는 집진판(10)을 세정하는 세정 공정을 수행하게 된다. 즉 전기 집진기는 집진 공정과 세정 공정을 반복적으로 수행하면서 오염 공기의 분진을 지속적으로 집진한다.
한편, 습식 세정 공정을 위하여, 전기 집진기는 세정수 분사 파이프(30)를 더 구비한다. 세정수 분사 파이프(30)는 집진판(10)을 향하여 세정수를 분사하도록 구성된다.
설명의 편의를 위하여, 집진판(10)을 먼저 설명하면, 방전극(20)과 마주하는지에 따라, 집진판(10)은 제1 부분(11)과 제2 부분(12)으로 나눌 수 있다.
제1 부분(11)은 방전극(20)과 마주하여 직접 코로나 방전을 유도하는 부분이다. 분진은 제1 부분(11)에 집중적으로 집진된다.
제2 부분(12)은 방전극(20)과 마주하지 않아 직접 코로나 방전을 유도하지 않는 부분이다. 제2 부분(12)은 세정수 분사 파이프(30)와 마주하여, 분사되는 세정수를 받아서 제1 부분(11)으로 고르게 유도한다.
세정수 분사 파이프(30)는 집진판(10)의 상단에서 집진판(10)의 폭 방향(z축 방향)을 따라 가면서 집진판(10)의 제2 부분(12)과 마주하는 상태로 설치된다.
도3은 집진판, 방전극 및 세정수 분사 파이프의 상호 설치 관계를 도시한 개념도이다.
도3을 참조하면, 세정수 분사 파이프(30)는 방전극(20) 상단에서 수직 방향(y축 방향)으로 높이(dy)를 가지고 이격 설치된다.
즉 집진판(10)의 제1 부분(11)에는 방전극(20)이 마주 설치되어 방전을 일으키고, 집진판(10)의 제2 부분(12)에는 세정수 분사 파이프(30)가 마주 설치되어 방전극(20)의 상방에서 제2 부분(12)을 향하여 세정수를 분사한다.
또한, 집진판(10)의 yz 평면에 대하여 직교하는 x축 방향을 수평 방향이라 한다. 수평 방향을 기준으로 볼 때, 세정수 분사 파이프(30)는 집진판(10)에서 제1 거리(dx)만큼 이격 설치된다.
방전극(20)은 집진판(10)에서 x축 방향으로 제2 거리(dc)만큼 이격 설치된다. 그리고 제2 거리(dc)는 제1 거리(dx)보다 더 크다.
따라서 x축 방향에 따라 집진판(10)과 세정수 분사 파이프(30) 및 방전극(20)이 순차적으로 배치된다. 또한 집진판(10)의 제2 부분(12)과 세정수 분사 파이프(30)는 z축 방향으로 나란하게 배치되면서 y축 방향을 따라 방전극(20)의 상단과 높이(dy)만큼 이격 설치된다.
수직 방향과 수평 방향의 평면, 즉 xy 평면을 기준할 때, 세정수 분사 파이프(30)는 방전극(20)의 상단에서 제3 거리(dp)만큼 이격 설치된다. 또한 제3 거리(dp)는 제2 거리(dc) 보다 크다.
도3에는 제3 거리(dp)가 제2 거리(dc) 보다 작게 도시되어 있으나, 제1 거리(dx)를 무시할 정도로 작게 하고, 제2 거리(dy)를 증대시키면 제3 거리(dp)는 제2 거리(dc) 보다 커진다.
세정수 분사 파이프(30)는 원통형 파이프로 형성될 수 있고, 또는 사각형 및 다각형 파이프로 형성될 수 있다. 편의상 여기서는 원통형으로 설명한다.
세정수 분사 파이프(30)는 세정수를 공급하는 통로를 형성하도록 내경(r)을 가지며, 집진판(10)에 세정수를 효과적으로 분사하기 위하여 수학식1을 만족한다.
또한, 세정수 분사 파이프(30)는 제1 거리(dx)의 x축 방향 수평선을 기준으로 아래로 경사지는 분사각(θ)을 가지고 집진판(10)에 세정수를 분사한다. 분사각(θ)은 0 ≤ θ ≤ 60°범위를 포함할 수 있다. 분사각(θ)이 커질수록 세정수와 집진판(10)의 액적 접촉각은 작아진다.
도4는 세정수 분사 파이프의 부분 사시도이다.
도4를 참조하면, 세정수 분사 파이프(30)는 복수의 노즐 세트들(50)을 포함한다. 노즐 세트들(50)은 집진판(10)의 폭 방향(z축 방향)을 따라 간격을 가지고 배치되어, 집진판(10)에 세정수를 균일하게 분사한다.
노즐 세트(50)는 노즐(51)과 캡(52)을 포함한다. 노즐(51)은 세정수 분사 파이프(30)의 장착부(30a)에 삽입되어 분사되는 세정수의 양을 결정한다. 캡(52)은 노즐(51)을 내장하여 장착부(30a)에 결합되어 노즐(51)을 통과한 세정수를 넓은 면적으로 분사시키는 분사 패턴을 형성한다.
도5는 집진판의 단면도이다.
도5를 참조하면, 집진판(10)은 분진을 집진하는 표면에 코팅 형성되는 코팅층(10a)을 포함한다. 코팅층(10a)은 친수성을 가지며, 이로 인하여 집진판(10)에 분사되는 세정수는 코팅층(10a)을 통하여 전 범위에 고르게 미칠 수 있다.
코팅층(10a)에 균일하게 형성되는 세정수 수막은 집진판(10) 전체에 걸쳐 집진극 역할을 하므로, 세정수 수막에 포집된 분진은 세정수에 의하여 바로 제거된다.
또한, 코팅층(10a)은 산화물로 형성되며, 이로 인하여 분진 및 세정수에 집진판(10) 표면에 직접 노출되는 것을 방지하여 내부식성을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 코팅층(10a)은 TiO2 또는 SiO2로 형성될 수 있고, 나노미터 크기의 입자로 코팅될 수 있다. TiO2 또는 SiO2는 산화물로서 집진판(10)의 부식을 방지하고, 나노미터 크기의 입자는 코팅층(10a)의 전 범위에서 고르게 미칠 수 있게 한다.
이하에서 실제로 실험한 사진을 첨부하여 개략적으로 설명한다.
도6 내지 도8은 집진판의 표면 조건을 다양하게 하면서 실험한 결과의 사진이다.
도6은 스테인레스 재질의 집진판을 세정하는 비교예의 사진이다.
도6을 참조하면, 집진판(10)은 스테인레스 재질로 형성되어 있다. 세정수 분사 파이프(30)에서 분사되는 세정수는 집진판(10)의 전 범위에 고르게 미치지 못하고 있다.
도7은 코팅한 스테인레스 재질의 집진판을 세정하는 실시예의 사진이다.
도7을 참조하면, 집진판(10)은 스테인레스 재질로 형성되고 표면을 코팅하여 형성된다. 세정수 분사 파이프(30)에서 분사되는 세정수는 도6의 비교예에 비하여 집진판(10)의 전 범위에 고르게 미치는 것을 확인할 수 있다.
도8은 헤어라인을 형성하고 코팅한 스테인레스 재질의 집진판을 세정하는 실시예의 사진이다.
도8을 참조하면, 집진판(10)은 스테인레스 재질로 형성되고 표면에 헤어라인(미도시)을 형성하고 코팅하여 형성된다. 세정수 분사 파이프(30)에서 분사되는 세정수는 도6의 비교예에 비하여 집진판(10)의 전 범위에 고르게 미치고, 도7 실시예와 비슷한 정도로 집진판(10)의 전 범위에 고르게 미치는 것을 확인할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (12)

  1. 오염 공기를 흡입하여 분진을 전기집진하고 청정 공기를 배출하는 전기 집진실; 및
    상기 전기 집진실 내에서 서로 마주 설치되고, 서로의 사이에서 코로나 방전을 발생시키는 방전극과 집진판을 포함하며,
    상기 집진판은 표면에 코팅되는 코팅층을 포함하는 전기 집진기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 친수성을 가지는 전기 집진기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 산화물로 형성되는 전기 집진기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 TiO2 및 SiO2 중 적어도 하나로 형성되는 전기 집진기.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 TiO2 및 SiO2 중 하나는 나노미터 크기의 입자로 코팅되는 전기 집진기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 집진판을 향하여 세정수를 분사하는 세정수 분사 파이프를 포함하는 전기 집진기.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 집진판은,
    상기 방전극과 마주하여 코로나 방전을 유도하는 제1 부분과,
    상기 제1 부분의 상부에서 상기 세정수 분사 파이프와 마주하는 제2 부분을 포함하는 전기 집진기.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 세정수 분사 파이프는,
    상기 집진판의 상단에서 상기 집진판의 폭 방향으로 마주하고,
    상기 방전극의 상단에서 수직 방향으로 높이(dy)를 가지고 설치되는 전기 집진기.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 집진판의 면에 직교하는 수평 방향을 기준으로,
    상기 세정수 분사 파이프는 상기 집진판에서 제1 거리(dx)로 이격되고,
    상기 방전극은 상기 집진판에서 제2 거리(dc)로 이격되며,
    상기 제2 거리(dc)는 상기 제1 거리(dx)보다 큰 전기 집진기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 수직 방향 및 상기 수평 방향의 평면을 기준으로,
    상기 세정수 분사 파이프는 상기 방전극에서 제3 거리(dp)로 이격되고,
    상기 제3 거리(dp)는 제2 거리(dc) 보다 큰 전기 집진기.
  11. 제10 항에 있어서,
    내경(r)을 가지는 상기 세정수 분사 파이프가 설치되는 제1 거리(dx)와 상기 방전극의 상기 높이(dy)는,
    인 수학식을 만족하는 전기 집진기.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 세정수 분사 파이프는,
    상기 집진판의 상기 폭 방향을 따라 배치되는 복수의 노즐 세트들을 포함하는 전기 집진기.
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