KR20100065693A

KR20100065693A - 습식 전기집진장치의 집진극 연속 세정장치

Info

Publication number: KR20100065693A
Application number: KR1020080124157A
Authority: KR
Inventors: 황유성
Original assignee: 주식회사 길광그린텍
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-17
Also published as: KR101037350B1

Abstract

코로나 방전과 정전기력을 활용하는 습식 전기집진장치, 습식 이오나이저 장치 및 이들을 활용하는 하이브리드 습식 스크러빙 장치에 적용되는 집진극 연속 세정장치가 개시된다.

본 발명의 집진극 연속 세정장치는 방전극 간격유지 막대에 고정설치되며, 고전압이 인가되는 복수개의 방전극과, 상기 방전극 사이사이에 일정거리가 이격되게 설치되며, 표면에 임계표면장력을 줄일 수 있는 특수처리가 이루어진 집진극과, 상기 집진극들의 간격을 유지시키기 위해 상기 집진극들의 사이에 설치되는 보강봉과, 상기 집진극 표면에 세정수를 방사형으로 분사하기 위한 단위분사장치가 구비된 세정 파이프 헤더유닛 및 상기 집진극 하부에 설치되어 고전압이 인가되는 상기 방전극 간격유지 막대로 세정수가 흐르는 것을 방지하기 위한 물홈통을 포함하며, 집진극 표면에 최소의 세정수량으로 안정된 수막을 연속적으로 형성시킴으로써, 점착성 입자의 침적을 원천적으로 봉쇄할 수 있으며, 이로 인해 고전압 전원을 차단한 후 실시하는 간헐적 청소를 최소화함으로써 궁극적으로 습식 전기집진장치의 효율을 높게 유지할 수 있다.

습식, 전기집진, 방전, 임계표면장력, 세정, 연속

Description

습식 전기집진장치의 집진극 연속 세정장치{DUST COLLECTOR SCRUBBING APPARATUS OF WET ELECTROSTATIC PRECIPITATOR}

본 발명은 코로나 방전과 정전기력을 활용하는 습식 전기집진장치, 습식 이오나이저장치 및 이들을 활용하는 하이브리드 습식 스크러빙 장치에 적용되는 집진극 연속 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집진극에 침적되는 더스트를 연속적으로 세정할 수 있는 집진극 연속 세정장치에 대한 것이다.

일반적으로, 전기집진장치는 공기 중의 부유 분진에 전기장을 작용시켜 전기를 띠게 하여 정전기력으로 모아 공기를 정화하는 장치로, 집진극에 퇴적된 분진을 제거하는 방식에 따라 습식과 건식으로 구분된다.

정전기력을 활용하는 전기집진장치들은 기본적으로 고전압이 인가되는 방전극과, 접지된 집진극으로 구성되며, 방전극의 뾰족한 부분에 형성되는 불평등 전계에 기인하는 코로나 방전을 통한 입자의 하전과 연속되는 전계에 의한 집진극으로의 입자의 이동을 통한 집진을 행하고 있다. 이러한 집진이 행해지게 되면 집진극에는 먼지의 퇴적이 발생하게 되는데, 과도한 먼지의 퇴적은 과도한 불꽃방전(스파크)를 발생시켜 전기집진장치 고전압 공급 시스템 또는 방전극, 집진극 시스템에 문제를 발생시키게 된다.

따라서 연속적인 운전을 위해서는 집진된 먼지의 적당한 청소장치가 필요하며, 해머들을 이용하여 기계적 진동을 발생시켜 청소하는 경우는 건식장치라 하며, 물을 이용한 세척을 행하는 장치를 습식장치라 한다.

종래의 습식 전기집진장치에 있어서, 집진극에 대한 청소방법으로는 스프레이 노즐을 이용하여 주기적 또는 연속적 분사를 통한 세척을 행하거나, 집진극 상부에 수조를 형성시키고 집진극 외주를 통해 흘러넘치게 함으로써 집진극 표면에 수막을 형성시키는 방법이 사용되어져 왔다.

하지만 상기의 방법들은 특히 임계표면장력이 큰 재질로 이루어진 집진극에 있어서 막대한 세척액이 공급되지 않을 경우 상부에서 형성된 수막이 하부까지 유지되지 못하고 흐름의 골을 형성하여 세척이 이루어지지 않는 부분을 형성할 수 있어 소정기간마다 인력에 의한 집진극의 청소가 요구되고 있다.

관련한 국내특허로는 "전기집진기의 물 분사 장치(출원번호 20-1999-0024552)"가 있는데, 이는 집진판 상부에 집진판을 가로질러 물배관을 설치하고 이 물공급용 배관에서 각각 노즐 연결용 배관을 분기시켜 양측으로 집진판에 직접 물이 분사되는 스프레이 노즐을 연결 설치하여 구성된 것이며, 또 다른 국내 특허 중 "습식 전기집진장치(출원번호 10-2006-0044500)"는 집진부의 상부에 수조를 형성하여 여기에 물을 공급함으로써 집진극 원주를 통해 고르게 넘쳐흐르게 함으로써 집진극 표면을 연속적으로 청소할 수 있는 장치에 대한 것이나, 집진극의 재질이 합성수지로 형성된 것을 특징으로 하고 있다.

관련한 미국특허로는 "Self-cleaning electro-inertial precipitator unit (Patent No. 4,388,089)"와 "Wet wall electrostatic precipitator with liquid recycle(Patent No. 5,084,072)"가 있으며, 집진부 상부에서 세정액이 흘러넘쳐 집진극 표면을 연속으로 세정하는 내용을 담고 있다.

상기의 특허들은 집진극에 스프레이 노즐을 통한 직접적인 분사방법 또는 집진극 상부 수조에서 흘러넘침을 이용한 수막형성에 대해 언급하고 있으나, 효율적인 수막형성을 위한 집진극 표면의 임계표면장력의 완화 방법에 대해서는 언급하지 않고 있다.

따라서, 임계표면장력이 큰 재질로 이루어진 집진극에 있어서 막대한 세척액이 공급되지 않을 경우 세척이 않되는 부분을 형성할 수 있어 소정기간마다 인력에 의한 집진극의 청소가 요구되는 종래의 문제점을 해결할 수 없는 것이다.

특히, 1㎛이하의 미세입자를 다루는 경우에 있어서는 입자의 뛰어난 부착력 및 시효경화되는 특성 때문에 간헐적인 세정액 분사를 통한 집진극의 청소는 효율적이지 못하며, 연속적으로 청소하는 경우라도 임계표면장력이 큰 재질, 예를 들어, 합성수지로 집진극이 형성된 경우 잦은 인력에 의한 청소가 반드시 필요한 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 습식 전기집진장치 또는 습식 이오나이저장치가 가지고 있는 문제점들을 개선하기 위한 것으로, 표면을 개선하여 임계표면장력을 현격히 줄여 줌으로써, 적은 세정수량으로도 효율적인 세정이 가능한 집진극을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 집진극의 표면을 개선하여 임계표면장력을 현격히 줄여 줌으로써, 적은 세정수량으로도 효율적인 세정이 가능한 집진극 연속 세정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 각각의 집진극 표면에 90°방사형으로 분사할 수 있는 분사장치가 세정수 파이프에 부착되어 궁극적으로 집진극 표면 전체에 최소의 세정수량으로 연속적인 수막을 형성시켜 원천적으로 부착성이 강한 입자의 부착을 차단함으로써, 연속운전이 가능한 집진극 연속 세정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 집진극에 탈부착이 가능한 세정장치를 제공함으로써, 유지보수가 간편한 집진극 연속 세정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 방전극 간격유지 막대에 고정설치되며, 고전압이 인가되는 복수개의 방전극과, 상기 방전극 사이사이에 일정거리가 이격되게 설치되며, 표면에 임계표면장력을 줄일 수 있는 특수처리가 이루어진 집진극과, 상기 집진극들의 간격을 유지시키기 위해 상기 집진극들의 사 이에 설치되는 보강봉과, 상기 집진극 표면에 세정수를 방사형으로 분사하기 위한 단위분사장치가 구비된 세정 파이프 헤더유닛 및 상기 집진극 하부에 설치되어 고전압이 인가되는 상기 방전극 간격유지 막대로 세정수가 흐르는 것을 방지하기 위한 물홈통을 포함하는 집진극 연속 세정장치가 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 집진극의 표면에 행해지는 특수처리는 숏트 블라스트(shot blast) 또는 샌드 블라스트(sand blast)에 의한 기계적인 방법, 플라즈마에 의한 친수성 표면처리, 나노입자의 코팅방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 세정 파이프 헤더유닛은, 세정수가 공급되는 파이프 헤더와, 상기 파이프 헤더에 일체로 구비되어 각각의 상기 집진극 표면에 세정수를 방사하도록 세정수 토출공이 형성된 단위분사장치로 이루어진다.

여기서, 상기 단위분사장치가 구비된 상기 파이프 헤더에는 통공이 형성되어 단위분사장치와 연통되고, 상기 단위분사장치는 내부가 중공형으로 이루어지며 그 하면에는 세정수 토출공이 집진극과 수직방향으로 소정의 각도를 갖도록 형성된다.

특히, 상기 세정수 토출공은 상기 집진극과 수직방향으로 5~20°각도를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 집진극의 표면을 균일하게 세정하도록 상기 단위분사장치가 집진극의 모서리에 설치되는 경우, 상기 세정수 토출공은 90°의 각도 범위 내에서 방사형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 집진극의 표면을 균일하게 세정하도록 상기 단위분사장치가 집진극의 상부에 설치되는 경우, 상기 세정수 토출공은 180°의 각도 범위 내에서 방사 형으로 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 세정수 토출공은 2~4mm의 지름을 갖는 크기로 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 집진극의 상단은 'U'자형 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 상기 단위분사장치가 끼워지어 상기 세정 파이프 헤더유닛이 설치되며, 상기 세정 파이프 헤더유닛은 상기 집진극에서 분리가 가능하게 된다.

한편, 상기 물홈통은 ㄷ자 단면형상을 갖고, 상기 집진극에서 떨어지는 세정수를 외부로 흘려보내도록 뒤집힌 V자 형상으로 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 집진극은 스테인레스 스틸, 카본 FRP, PVC, PP 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 집진극 연속 세정장치에 의하면, 집진극 표면에 최소의 세정수량으로 안정된 수막을 연속적으로 형성시킴으로써, 점착성 입자의 침적을 원천적으로 봉쇄할 수 있으며, 이로 인해 고전압 전원을 차단한 후 실시하는 간헐적 청소를 최소화함으로써 궁극적으로 습식 전기집진장치의 효율을 높게 유지할 수 있다.

또한, 인력에 의한 집진극 청소주기를 늘려 줌으로써 유지비용을 절약하고 집진극 재질로 엔지니어링 플라스틱을 적용함으로써 제작비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 집진극 연속 세정장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집진극 연속 세정장치를 포함하는 하이브리드 습식 스크러버 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도로서, 방전극(201)과 집진극(202)을 갖는 본 발명의 집진극 연속 세정장치가 설치되며, 세정액 순환펌프(101)와, 고전압 전원공급장치(102)와, 절연공기 공급용 송풍기(103)가 설치된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 집진극 연속 세정장치를 나타낸 사시도로서, 본 발명에 의한 습식전기집진장치 또는 습식이오나이저장치에 적용되는 집진극 연속 세정장치는 고전압이 인가되는 복수개의 방전극(201)과, 이 방전극(201)으로부터 일정거리가 이격되어 설치되는 집진극(202)과, 상기 집진극(202) 들의 간격을 유지시키기 위한 보강봉(203)과, 상기 집진극(202) 표면에 세정수를 방사형으로 분사하기 위한 단위분사장치(205)가 구비된 세정 파이프 헤더유닛(204)과, 집진극 하부에 설치되는 물홈통(206)으로 구성된다.

상기 방전극(201)은 방전극 간격유지 막대(211)에 고정설치되어 일정간격으로 복수개가 설치되며, 상기 집진극(202)은 방전극 사이사이에 일정거리가 이격되게 설치된다.

본 발명의 집진극(202)은 표면에 임계표면장력을 줄일 수 있는 특수처리가 이루어진 것을 특징으로 한다.

집진극(202)은 재질 및 표면상태에 따라 임계표면장력이 달라지는데, 임계표 면장력이 클 경우 물방울과 집진극 표면이 이루는 접촉각(θ₁)이 커지게(도 6의 (a)) 되어 물 퍼짐이 원활하지 않게 된다.

따라서 집진극 표면을 적시기 위한 최소 젖음 액량(Minimum Wetting Rate)이 커지게 되며, 집진극에 공급되는 세정액 유량이 최소 젖음 액량 이하가 될 경우 집진극에 수막이 잘 형성되지 않거나 형성되었더라도 하부로 가면서 수막이 파괴되어 점착성이 강한 입자상 물질에 의한 집진극의 오염을 피할 수 없게 된다.

따라서, 집진극 표면의 임계 표면장력을 줄이기 위한(도 6의 (b)) 특별한 표면 처리가 요구되는데, 본 발명에서는 상기 집진극(202)의 표면에 행해지는 특수처리는 숏트블라스트(shot blast), 샌드블라스트(sand blast) 등에 의한 기계적인 방법을 사용할 수 있으며, 플라즈마에 의한 친수성 표면처리 또는 나노입자의 코팅 등의 방법이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 세정 파이프 헤더유닛(204)은, 세정수가 공급되는 파이프 헤더(214)와, 상기 파이프 헤더(214)에 일체로 구비되어 각각의 상기 집진극(202) 표면에 세정수를 방사하도록 세정수 토출공이 형성된 단위분사장치(205)로 이루어진다.

상기 단위분사장치(205)가 구비된 상기 파이프 헤더(214)에는 도 4a에서 보는 바와 같이, 통공(214a)이 형성되어 단위분사장치(205)와 연통되고, 상기 단위분사장치(205)는 내부가 중공형으로 이루어지어 상기 통공(214a)을 통해 세정수가 단위분사장치(205) 내로 유입된다.

상기 통공(214a)은 5~10mm의 크기의 구멍으로 형성되며, 단위분사장치(205)에 세정액을 공급할 수 있는 구조를 갖는다.

또한, 단위분사장치(205)의 하면에는 세정수 토출공(205a)이 형성되는데, 상기 세정수 토출공(205a)은 집진극(202)과 수직방향으로 소정의 각도를 갖도록 형성된다.

즉, 도 4a에서 보는 바와 같이, 세정수 토출공(205a)은 집진극(202)과 수직방향으로 소정의 각도를 갖도록 형성되어 상기 세정수 토출공(205a)을 통해 집진극(202)에 분사되는 세정수는 집진극(202)과 소정각도의 접촉각(θ)을 갖도록 비스듬하게 분사되는 것이다.

여기서, 상기 세정수 토출공(205a)은 상기 집진극(202)과 수직방향으로 5~20°각도를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 세정수 토출공(205a)이 집진극(202)과 이루는 접촉각(θ)이 5~20°각도를 갖도록 형성되는 것이다.

또한, 상기 세정수 토출공(205a)은 90°의 각도 범위 내에서 방사형으로 형성되는데, 상기 집진극(202)의 표면을 균일하게 세정하도록 도 3a에서와 같이, 상기 단위분사장치(205)가 집진극(202)의 모서리에 설치되는 경우, 상기 세정수 토출공(205a)은 90°의 각도 범위 내에서 방사형으로 형성되는 것이다.

상기 세정수 토출공(205a)은 지름 2~4mm의 구멍들로 이루어지며, 상기 단위분사장치(205)가 집진극(202)의 모서리에 설치되는 경우, 도 4b에서 보는 바와 같이, 90°의 각도 범위 내에서 방사형으로 5~15개 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 세정수 토출공(205a)이 90°의 각도 범위 내에서 방사형으 로 형성되는 본 발명은 도 3a에서의 점선으로 표시한 바와 같이, 세정수가 90°의 각도 범위 내에서 상기 집진극(202)에 일정간격으로 접하면서 집진극(202)을 세정할 수 있도록 하여 집진극(202) 표면에 전체적으로 균일한 세정력을 얻을 수 있다.

또한, 상기 집진극(202)은 넓은 길이에 적용하기 위해 도 3b에서 보는 바와 같이, 상기 단위분사장치(205)가 집진극(202)의 모서리가 아닌 상부에 설치되는 경우, 상기 세정수 토출공(205a)은 180°의 각도 범위 내에서 방사형으로 형성되어 확장될 수 있다. 또한, 수평 흐름 뿐만 아니라 수직 흐름에 대해서도 적용이 가능하다.

이와 같은 상기 단위분사장치(205)는 파이프 헤더(204)에 용접되어지어 일체로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 집진극(202) 하부에는 고전압이 인가되는 상기 방전극 간격유지 막대(211)로 세정수가 흐르는 것을 방지하기 위한 물홈통(206)이 설치되는데, 상기 물홈통(206)은 도 5에서 보는 바와 같이, ㄷ자 단면형상을 갖도록 형성되어 집진극(202)을 타고 내려오는 세정수를 받을 수 있게 되며, 뒤집힌 V자 형상으로 집진극(202) 하부에 용접, 설치되어 상기 집진극(202)에서 떨어지는 세정수가 상기 방전극 간격유지 막대(211)로 떨어지는 것을 방지하고 외부로 흘려보내도록 함으로써, 안정된 절연상태를 유지할 수 있게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 집진극(202)의 상단에 'U'자형 장착홈(202a)이 형성되고, 상기 장착홈(202a)에 상기 단위분사장치(205)가 끼워지어 상기 세정 파이프 헤더유닛(204)이 설치된다.

이렇게 함으로써 집진극(202)과 세정 파이프 헤더 유닛(204)이 분리될 수 있으며, 노즐 구멍의 막힘 등에 대한 유지보수를 용이하게 할 수 있다.

또한, 집진극(202)의 재질로는 스테인레스 스틸, 카본 FRP 등과 같은 전도성 재질은 물론이며, 연속으로 형성되는 수막 때문에 내식성이 뛰어나고 저렴한 PVC, PP 등과 같은 비전도성의 엔지니어링 플라스틱도 적용할 수도 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집진극 연속 세정장치를 포함하는 하이브리드 습식 스크러버 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 집진극 연속 세정장치를 나타낸 사시도,

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 집진극 수막형성 패턴 및 확장형 집진극 수막형성 패턴을 나타낸 정면도,

도 4a는 본 발명의 방사형 단위분사장치를 도시한 횡단면도,

도 4b는 본 발명의 방사형 단위분사장치를 도시한 정면도,

도 5는 본 발명의 집진극 하부 물홈통에 대한 상세 사시도,

도 6a 내지 도 6b는 물방울과 고체 표면이 이루는 접촉각을 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 세정 파이프 헤더유닛이 집진극에서 분리되는 모양을 나타낸 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 세정액 순환펌프 102 : 고전압 전원공급장치

103 : 절연공기 공급용 송풍기 201 : 방전극

202 : 집진극 203 : 보강봉

204 : 세정 파이프 헤더유닛 205 : 단위분사장치

206 : 물홈통

Claims

방전극 간격유지 막대에 고정설치되며, 고전압이 인가되는 복수개의 방전극;

상기 방전극 사이사이에 일정거리가 이격되게 설치되며, 표면에 임계표면장력을 줄일 수 있는 특수처리가 이루어진 집진극;

상기 집진극들의 간격을 유지시키기 위해 상기 집진극들의 사이에 설치되는 보강봉;

상기 집진극 표면에 세정수를 방사형으로 분사하기 위한 단위분사장치가 구비된 세정 파이프 헤더유닛; 및

상기 집진극 하부에 설치되어 고전압이 인가되는 상기 방전극 간격유지 막대로 세정수가 흐르는 것을 방지하기 위한 물홈통을 포함하는 집진극 연속 세정장치.
제1항에 있어서,

상기 집진극의 표면에 행해지는 특수처리는 숏트 블라스트(shot blast) 또는 샌드 블라스트(sand blast)에 의한 기계적인 방법, 플라즈마에 의한 친수성 표면처리, 나노입자의 코팅방법 중 선택된 어느 하나의 방법에 의한 것을 특징으로 하는집진극 연속 세정장치.
제1항에 있어서, 상기 세정 파이프 헤더유닛은,

세정수가 공급되는 파이프 헤더와, 상기 파이프 헤더에 일체로 구비되어 각 각의 상기 집진극 표면에 세정수를 방사하도록 세정수 토출공이 형성된 단위분사장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.
제3항에 있어서,

상기 단위분사장치가 구비된 상기 파이프 헤더에는 통공이 형성되어 단위분사장치와 연통되고, 상기 단위분사장치는 내부가 중공형으로 이루어지며 그 하면에는 세정수 토출공이 집진극과 수직방향으로 소정의 각도를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.
제4항에 있어서,

상기 세정수 토출공은 상기 집진극과 수직방향으로 5~20°각도를 갖도록 형성되며,

상기 집진극의 표면을 균일하게 세정하도록 상기 단위분사장치가 집진극의 모서리에 설치되는 경우, 상기 세정수 토출공은 90°의 각도 범위 내에서 방사형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.
제4항에 있어서,

상기 세정수 토출공은 2~4mm의 지름을 갖는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.
제4항에 있어서,

상기 세정수 토출공은 상기 집진극과 수직방향으로 5~20°각도를 갖도록 형성되며,

상기 집진극의 표면을 균일하게 세정하도록 상기 단위분사장치가 집진극의 상부에 설치되는 경우, 상기 세정수 토출공은 180°의 각도 범위 내에서 방사형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.
제1항에 있어서,

상기 집진극의 상단은 'U'자형 장착홈이 형성되고,

상기 장착홈에 상기 단위분사장치가 끼워지어 상기 세정 파이프 헤더유닛이 설치되며, 상기 세정 파이프 헤더유닛은 상기 집진극에서 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.
제1항에 있어서,

상기 물홈통은 ㄷ자 단면형상을 갖고, 상기 집진극에서 떨어지는 세정수를 외부로 흘려보내도록 뒤집힌 V자 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.
제1항에 있어서,

상기 집진극은 스테인레스 스틸, 카본 FRP, PVC, PP 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집진극 연속 세정장치.