KR20110033579A - 하이브리드 필터 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 하이브리드 필터 시스템(100)은 유입된 분진 및 휘발성 유기화합물이 통과하여 배출되도록 촉매가 담지된 하이브리드 필터부(4)가 설치된 필터 시스템 본체(2)와, 분진 및 휘발성 유기화합물을 상기 시스템 본체(2)내의 촉매의 활성온도에 적합하게 가열시키는 히터(30)와, 상기 본체(2)로부터 배출되는 분진 및 휘발성 유기화합물을 유입하여 배출하는 유인송풍기(50)와, 상기 본체(2)의 하이브리드 필터부(4)를 적정온도로 유지하도록 상기 히터(30)의 작동을 제어하는 제어부(70)와, 상기 본체(2)의 과열을 방지하는 과열방지수단과, 역세정 시, 역세정 압력을 일정하게 유지하는 압력유지수단를 포함한다.
이에 따라 본 발명은 고효율 휘발성 유기화합물 제거 촉매를 담지 시킨 하이브리드 필터를 이용하여 기존에 별개로 운전되던 휘발성 유기화합물 처리장치와 집진시스템을 통합하는 하나의 시스템으로 구성함으로서, 휘발성 유기화합물과 미세분진을 동시에 효율적으로 제거 할 수 있게 됨에 따라 종래 기술의 후처리 설비가 간단해지고 운전이 편리해지며, 부수적으로 장치비 저감, 운전 및 유지수 편리 등의 효과를 가진다.
하이브리드 필터, 분진, 휘발성 유기화합물, 과열방지, 역세정, 압력유지

Description

하이브리드 필터 시스템{HYBRID FILTER SYSTEM}
본 발명은 하이브리드 필터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업현장에서 발생하는 휘발성 유기화합물과 미세분진을 효율적으로 동시에 제거할 수 있는 하이브리드 필터 시스템에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 도료제조 공정, 석유화학 공정 등을 수행하는 산업현장에는 휘발성 유기화합물과 미세분진이 배출되고 있는 바, 휘발성 유기화합물의 제거를 위해 휘발성 유기화합물 처리장치를 이용하고 있고, 미세분진의 제거를 위해 집진 시스템을 이용하고 있다.
이에 대한 관련 특허로서, 발명의 명칭이 "휘발성 유기화합물 또는 악취를 효율적으로 제거하기 위한 관형의 광촉매반응기와 바이오필터로 조합된 하이브리드시스템 공정"인 한국특허 제10-0666269호에는 산업현장에서 발생하는 폐가스 배출배관의 일정부위를 광촉매 코팅한 광촉매코팅 유리관과, 광원을 두어 별도의 광촉매반응기를 두지 않고 배관 자체를 반응기로 이용하고, 또한 후단에 바이오필터 시 스템을 두어 휘발성 유기화합물과 악취를 효율적으로 처리하는 것을 개시하고 있다.
다른 예로서, 한국특허 제10-0403287호의 발명의 명칭은 "다단 다공성 플레이트가 결합된 하이브리드 집진시스템"으로, 다단 다공성 플레이트의 최적조합에 의한 임팩션 및 난류 재순환 유동에 의한 와류 확산효과에 의해 미세 입자 범위에서도 집진 효과를 증대시키고, 분진입자의 재비산을 막기 위해 각 홀의 둘레에 원형 턱을 설치한 특수구조의 시스템을 개시하고 있다.
또한 발명의 명칭이 "UV(또는 가시광선)/광촉매산화, 혼합조 및 바이오필터로 조합된 하이브리드시스템 공정"인 한국특허 제10-0766272호에는 산업현장에서 발생하는 폐가스의 오염정도를 측정해 UV/광촉매반응기와 바이오필터로 조합된 재순환장치를 이용한 처리장치로 오염정도에 따라 촉매반응기 또는 재순환장치로 유입을 조절하여 효율적으로 폐가스를 처리하는 시스템을 개시하고 있다.
이들 특허이외에도 일선 산업현장의 휘발성 유기화합물을 제거하기 위해서, 촉매 산화, 활성탄 흡착, 바이오 필터 등을 이용하고 있지만, 이들 대부분의 종래기술의 경우, 미세분진의 유입 시 휘발성 유기화합물에 대한 제거 효율이 크게 감소하는 문제점이 발생할 수 있어, 전처리 설비로서 별도의 미세분진 제거장치를 설치하여 운전되고 있는 상황으로, 이와 같이 종래에는 분진과 유기화합물 각각에 대해 휘발성 유기화합물 처리장치와 집진시스템을 각각 별개로 운전하여 처리하였으므로 장치의 설비에 비용이 많이 들고, 그 운전 및 유지 보수가 불편한 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 별개로 운전되던 휘발성 유기화합물 처리장치와 집진시스템을 통합하여 미세분진 제거효율을 향상함으로서 기존 설비에 비해 장치비를 저감하고, 운전및 유지 보수를 편리하게 행할 수 있는 하이브리드 필터 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 필터 시스템은 유입된 분진 및 휘발성 유기화합물이 통과하여 배출되도록 촉매가 담지된 하이브리드 필터부가 설치된 필터 시스템 본체와, 분진 및 휘발성 유기화합물을 시스템 본체내의 촉매의 활성온도에 적합하게 가열시키는 히터와, 본체로부터 배출되는 분진 및 휘발성 유기화합물을 유입하여 배출하는 유인송풍기와, 본체의 하이브리드 필터부를 적정온도로 유지하도록 히터의 작동을 제어하는 제어부와, 본체의 과열을 방지하는 과열방지수단과, 역세정 시, 역세정 압력을 일정하게 유지하는 압력유지수단를 포함한다.
과열방지수단은 본체에 설치된 열전대와, 본체로의 유입가스의 유량을 제어하는 유입유량 조절밸브와, 유인송풍기의 처리가스의 일부가 본체로 재순환하는 재순환량을 제어하는 재순환량 조절밸브를 구비하여, 히터를 통과한 분진 및 휘발성 유기화합물을 본체로 유입하는 유입라인과 유인송풍기의 배기라인을 연결하는 처리가스 재순환라인을 포함하며, 열전대의 감지신호에 따라 유입유량 조절밸브와 재순 환량 조절밸브가 연동하도록 작동하여, 유인송풍기의 처리가스의 일부를 본체로 유입한다.
압력유지수단은 유인송풍기의 배기라인과 본체내에 설치된 필터부의 상부를 연결하는 역세정라인에 설치된 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브와, 본체내에 설치된 필터부 상하의 압력차를 감지하는 차압트랜스미터를 포함하며, 차압트랜스미터에 의해 차압이 감지되면 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브가 작동되어 유인송풍기의 배기가스의 일부가 본체내의 필터부의 상부로 유입되어 분진을 탈리한다.
본 발명에 있어서, 역세정라인에는 유인송풍기로부터 역세정탱크 충진조절용 솔레노이드밸브와, 압축기와, 체크밸브와, 역세정탱크가 순차적으로 설치되며, 역세정탱크에는 정압트랜스미터가 제공되어, 이 정압트랜스미터에 의해 일정압이 감지되면 역세정탱크 충진용 솔레노이드밸브와 압축기를 작동하는 것이 바람직하고, 역세정탱크와 이후의 역세정라인은 단열처리되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 중밀도 세라믹필터로서 개발된 저가 소재의 고효율 휘발성 유기화합물 제거 촉매를 담지 시킨 하이브리드 필터를 이용하여 기존에 별개로 운전되던 휘발성 유기화합물 처리장치와 집진시스템을 통합하는 하나의 시스템으로 구성함으로서, 휘발성 유기화합물과 미세분진을 동시에 효율적으로 제거 할 수 있게 됨에 따라 종래 기술의 후처리 설비가 간단해지고 운전이 편리해지며, 부수적으로 장치비 저감, 운전 및 유지수 편리 등의 효과를 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예의 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 필터 시스템의 구성도를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 하이브리드 필터 시스템(100)은 촉매가 담지된 하이브리드 필터부(4)가 설치된 필터 시스템 본체(2)와, 본체(2)에 유입되는 분진 및 휘발성 유기화합물을 본체(2)내의 촉매의 활성온도에 적합하게 가열시키는 히터(30)와, 본체(2)로부터 배출되는 분진 및 휘발성 유기화합물을 유입하여 배출하는 유인송풍기(50)와, 본체(2)의 하이브리드 필터부(4)를 적정온도로 유지하도록 히터(30)의 작동을 제어하는 제어부(70)를 포함한다.
히터(30)는 산업현장에서의 분진 및 휘발성 유기화합물을 본체(2)로 유입하는 유입라인(20)에 설치되며, 유입라인(20)은 본체(2)의 유입구(14)에 접속되고, 필터부(4)를 통과하면서 분진 및 휘발성 유기화합물이 제거된 배출가스는 배출라인(10)을 통해 배출되며, 배출라인(10)은 본체(2)의 배출구(16)와 유인송풍기(50)를 접속하며, 열교환기(12)가 제공된다.
유입송풍기(50)의 배기라인(40)에는 처리가스의 재순환량을 조절하는 재순환량 조절밸브(64)가 개재되며, 이 조절밸브(64)와 히터(30)와 본체(2)사이의 유입라인(20)을 연결하도록 유입유량 조절밸브(62)가 개재된 처리가스 재순환라인(60)이 접속되고, 배출가스의 일부가 분기되도록 재순환량 조절밸브(64) 전단의 배기라 인(40)에서 분기되어 본체(2)의 상부와를 접속하는 역세정라인(80)이 접속된다.
역세정라인(80)에는 유인송풍기(50)의 배기라인(40)으로부터 역세정탱크 충진조절용 솔레노이드밸브(81)와, 압축기(83)와, 체크밸브(85)와, 역세정탱크(87)와, 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브(82)가 순차적으로 제공된다. 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브(82)는 본체(2)의 필터부(4) 상하의 압력차이를 감지하는 차압트랜스미터(84)에 의해 작동되며, 이에 의해 유인송풍기(50)의 배출가스의 일부가 본체(2)내의 필터부(4)의 상부로 유입되어 필터의 표면에 고착된 분진을 탈리하여 본체(2)의 하부로 제거한다. 또한 역세정탱크(87)에는 정압트랜스미터(89)가 제공되어, 이 정압트랜스미터(89)에 의해 역세정탱크(87)의 압력이 일정압으로 감지되면 역세정탱크 충진용 솔레노이드밸브(81)와 압축기(83)를 자동으로 작동한다.
한편, 본체(2)에는 그 온도를 감지하는 열전대(18)가 제공되며, 제어부(70)는 열전대(18)의 감지신호에 따라 히터(30)의 온/오프를 제어하여 본체(2)의 과열을 방지하고, 또한 열전대(18)의 감지신호에 따라 유입유량 조절밸브(62)와 재순환량 조절밸브(64)가 연동되어 작동되도록 함으로써, 유인송풍기(50)의 처리가스의 일부가 재순환라인(60)을 통해 자동으로 재순환되어 본체(2)로 유입된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 필터 시스템(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
도료제조 공정, 석유화학 공정 등과 같은 산업현장에서 발생된 미세분진과 휘발성 유기화합물은 하이브리드 필터시스템(100) 후단에 설치된 유인송풍기(50)에 의해 시스템 본체(2)로 유입되는데, 정상 운전의 경우, 히터(30)를 작동하여 본 체(2)에 설치된 하이브리드 필터부(4)에 담지된 촉매의 활성온도에 맞게 미세분진 및 휘발성 유기화합물을 적정한 온도로 가열시켜서 유입시킴에 따라 휘발성 유기화합물이 하이브리드 필터부(4)에 의해 안정적이고 효과적으로 제거된다. 이때 제어부(70)는 본체(2)에 설치된 열전대(18)의 신호에 따라 히터(30)가 ON/OFF 동작을 행하도록 제어함으로서 본체(2)가 과열되는 것을 방지한다.
또한 본 발명의 하이브리드 필터 시스템(100)은 일정시간이 경과에 의해, 필터표면에 분진이 고착되지만, 이와 같이 고착되는 분진을 일정시간 간격으로 실시하는 역세정에 의해 본체(2)의 하부로 제거함에 따라, 유입되는 분진과 휘발성 유기화합물이 효과적으로 동시에 제거된다. 즉 본체(2)의 필터부(4)에 가해지는 분진 부하량이 증가하게 되면, 이에 따른 필터부(4) 상하에 압력차이가 발생하고, 이 압력차이를 차압트랜스미터(84)가 감지하게 되고, 그 결과 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브(82)가 개방되도록 작동하여 유인송풍기(50)의 배출가스의 일부가 역세정라인(80)을 통해 본체(2)의 필터부(4) 상부로 유입됨에 따라 분진을 탈리하게 된다. 이때, 분진 역세정에 차가운 가스를 사용하게 되면, 고온의 영역에서 운전되는 필터부(4)가 열충격이 가해짐에 따라 필터 파손이 발생할 수 있는 바, 이를 고려하여 역세정라인(80)으로 분기되는 유인송풍기(50)의 배출가스의 일부를 역세정탱크(87)에 설치된 정압트랜스미터(89)의 일정신호에 따라 역세정량 조절용 솔레노이드밸브(81)가 개방됨에 따라 압축기(83)가 작동함으로써 일정한 압력이상 자동으로 유지할 수 있도록 구성하였다. 더구나 역세정탱크(87)와 이 역세정탱크(87)와 본체(2)사이의 역세정라인(80)은 단열을 실시하였다.
한편, 다양한 변수가 적용되는 산업현장의 경우 유입되는 오염가스의 휘발성 유기화합물 농도가 높거나 순간 과대용량의 유해가스가 배출 되는 경우 하이브리드 필터부(4)에 담지된 촉매의 산화작용에 의해 본체(2)의 온도가 급격히 오르게 된다. 본 발명에 있어서, 이와 같이 본체(2)가 과열되면, 본체(2)에 설치한 열전대(18)의 감지신호에 따라 유입유량 조절밸브(62)와 재순환량 조절밸브(64)가 연동하여 작동됨으로써, 유인송풍기(50)의 처리가스의 일부가 재순환라인(60)을 통해 재순환되어 본체(2)로 유입되며, 이와 같이 본 발명은 본체(2)로 유입되는 유입량을 조절하므로서, 필터부(4) 촉매가 급격하게 산화되는 것을 방지하여 본체(2)의 과열을 방지한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 하이브리드 필터 시스템은 본체(2)에 설치한 열전대(18)를 통한 전후단 가스의 유입량 조절과 히터(30)를 제어함으로써 안정적인 운전을 할 수 있으며, 처리가스의 일부를 압축하여 필터 역세정에 사용함으로써 필터시스템의 효율을 증대한다.
종래기술의 경우 집진과 휘발성 유기화합물의 각각 제거와 저감에 초점이 맞추어져 진행됨에 따라 대부분이 2개의 공정으로 나뉘어 제거하는 시스템인데 비해, 본 발명의 하이브리드 필터 시스템은 하나의 공정에서 분진과 휘발성 유기화합물이 동시에 제거되는 특징을 가지며, 처리가스의 일부를 재순환하여 역세정과 시스템의 유입라인에 유입시켜 하이브리드 필터의 수명을 연장하고, 시스템의 안정적인 운전을 위해 과열방지 기능이 강화된 특징을 가진다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하이브리드 필터 시스템의 하나의 바 람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 하이브리드 필터시스템 구성도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>
2 : 본체 4 : 필터부
10 : 배출라인 12 : 열교환기
14 : 유입구 16 : 배출구
18 : 열전대 20 : 유입라인
30 : 히터 40 : 배기라인
50 : 유입송풍기 60 : 처리가스 재순환라인
62 : 유입유량 조절밸브 64 : 재순환량 조절밸브
70 : 히터 제어부 80 : 역세정라인
81 : 역세정탱크 충진조절용 솔레노이드밸브
82 : 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브 83 : 압축기
84 : 차압트랜스미터 85 : 체크밸브
87 : 역세정탱크 89 : 정압트랜스미터

Claims (6)

  1. 하이브리드 필터 시스템으로서,
    유입된 분진 및 휘발성 유기화합물이 통과하여 배출되도록 촉매가 담지된 하이브리드 필터부가 설치된 필터 시스템 본체와,
    분진 및 휘발성 유기화합물을 상기 시스템 본체내의 촉매의 활성온도에 적합하게 가열시키는 히터와,
    상기 본체로부터 배출되는 분진 및 휘발성 유기화합물을 유입하여 배출하는 유인송풍기와,
    상기 본체의 하이브리드 필터부를 적정온도로 유지하도록 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부와,
    상기 본체의 과열을 방지하는 과열방지수단과,
    역세정 시, 역세정 압력을 일정하게 유지하는 압력유지수단를 포함하는
    하이브리드 필터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과열방지수단은
    상기 본체에 설치된 열전대와,
    상기 본체로의 유입가스의 유량을 제어하는 유입유량 조절밸브와, 상기 유인 송풍기의 처리가스의 일부가 상기 본체로 재순환하는 처리가스의 재순환량을 제어하는 재순환량 조절밸브를 구비하여, 상기 히터를 통과한 분진 및 휘발성 유기화합물을 본체로 유입하는 유입라인과 상기 유인송풍기의 배기라인을 연결하는 처리가스 재순환라인을 포함하며,
    상기 열전대의 감지신호에 따라 상기 유입유량 조절밸브와 재순환량 조절밸브가 연동되도록 작동하여, 상기 유인송풍기의 처리가스의 일부를 상기 본체로 유입하는
    하이브리드 필터 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력유지수단은
    상기 유인송풍기의 배기라인과 상기 본체내에 설치된 필터부의 상부를 연결하는 역세정라인에 설치된 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브와,
    상기 본체내에 설치된 필터부 상하의 압력차를 감지하는 차압트랜스미터를 포함하며,
    상기 차압트랜스미터에 의해 차압이 감지되면 상기 역세정라인 조절용 솔레노이드밸브가 작동되어 상기 유인송풍기의 배출가스의 일부가 상기 본체내의 필터부의 상부로 유입되어 분진을 탈리하는
    하이브리드 필터 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 역세정라인에는 상기 유입송풍기의 배기라인으로부터 역세정탱크 충진조절용 솔레노이드밸브와, 압축기와, 체크밸브와, 역세정탱크가 순차적으로 설치되는
    하이브리드 필터 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 역세정탱크에는 정압트랜스미터가 제공되어, 이 정압트랜스미터에 의해 일정압이 감지되면 상기 역세정탱크 충진용 솔레노이드밸브와 압축기를 작동하는
    하이브리드 필터 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 역세정탱크와 이후의 역세정라인은 단열처리되는
    하이브리드 필터 시스템.
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