KR20120007592A - 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소각로, 화력발전소 등에서 배출되는 배출가스 중에 포함되어 있는 미세입자(오염먼지)를 하전시켜 집진하는 전기집진장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 전기집진장치는, 그라운드판 사이에 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 설치하고, 상기 이온발생기에 고전압을 인가하여 이온을 발생시켜 미세입자를 하전 시키고, 상기 하전된 미세입자를 집진판으로 집진하도록 이루어진 전기집진장치에 있어서, 유로의 내측에 등간격으로 설치된 다수의 그라운드판과; 상기 그라운드판 사이에 각각 설치된 다수의 설치홀이 형성된 전극봉과; 상기 전극봉의 설치홀에 끼워져 설치되는 이온발생기를 포함하는 하전부를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치{Electric Dust Collector}
본 발명은 소각로, 화력발전소 등에서 배출되는 배출가스 중에 포함되어 있는 미세입자(오염먼지)를 하전시켜 집진하는 전기집진장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기집진장치는 석탄, 석유 등의 화성연료를 사용하는 화력발전소, 소각로 등에서 배출되는 다량의 분진 등 입자상태의 오염먼지를 포함하는 배출가스(연소가스)를 고전압을 이용하여 전극봉(방전극)으로 전계를 형성시켜 대전시키는 하전작용을 수행하며, 이 대전된 입자상태의 오염먼지를 포함하는 연소가스를 전극봉(방전극)과 상반된 극성을 가지고 있는 집진판에서 포집하여 제거하는 기본적인 구조로 되어 있으면서, 연소(배출) 후 전기집진장치 내로 유입되는 연소(배출)가스(분진함유)를 유도하는 덕트로 유입되는 입자에 전기를 띠게 하는 전극봉(방전극) 및 고전압 발생장치, 대전된 입자를 포집하는 집진부 등으로 구성된다.
일반적인 전기집진장치에 대하여 간략하게 설명하면, 분진이 함유된 연소가스를 유입 받아 여기에 포함된 입자상태의 분진을 포집하는 유로(덕트)가 기본적으로 구비되어 있으며, 상기 유로(덕트)의 일측에는 고전압인가장치로부터 전원을 인가받도록 전기적으로 연결된 다수의 방전극(핀)이 형성된 전극(방전)봉이 절연 고정장치로 설치되고, 상기 전극봉은 후방에는 방전극에서 발생한 코로나 방전으로 형성되는 이온에 의하여 하전된 오염먼지를 집진하는 집진판이 설치된다.
그러나, 상기와 같이 코로나 방전을 이용하는 전기집진장치의 경우에는 다량의 이온을 발생할 수 있다는 장점이 있으나, 전력의 소비가 크고 코로나 방전시 다량의 오존이 발생하는 단점이 있다. 또한, 배출가스 내에 다량의 산성의 가스를 포함하고 있는 경우에는 전극봉이 쉽게 부식되는 단점이 있다. 이와 같이 소비전력이 크고, 오존 발생이 많으며, 산성가스를 포함하는 배출가스에 사용하지 못하는 단점으로 사용상에 제약을 받는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의하여 특허문헌 1 내지 5와 같은 탄소섬유를 이용하여 이온을 발생시켜 미세먼지(입자)를 하전시켜 미세입자를 집진하도록 하는 기술이 제공되어 있다.
이러한 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 이용한 전기집진장치에 대하여 구성을 간략하게 설명하면, 도 1과 도 2와 같이 미세입자를 포함하는 배출가스가 유입되는 유로(몸체, 덕트)(1)와, 상기 유로(1) 내의 전단부에 설치되어 다량의 이온을 발생시키는 탄소섬유로 이루어진 이온발생기(2a)와, 상기 이온발생기(2a)와 근접한 위치에 설치된 그라운드판(접지판)(2b)으로 구성되는 하전부(2)와, 상기 하전부(2) 후방에 설치되어 하전된 미세입자를 집진하는 집진판(3a)과, 상기 집진판(3a)에 집진된 미세입자를 포집하는 집진호퍼(3b)로 구성되는 집진부(3)와, 상기 이온발생기(2a)에 고전압을 인가하는 고전압인가장치(4)로 구성된다.
상기 이온발생기(2a)는 도 2와 같이 다수개의 그라운드판(2b) 사이에 각각 공간부(2c)에 설치되며, 상기 각각의 공간부(2c)에 설치되는 이온발생기(2a)는 다수개를 설치하기 위하여 다수개의 지지용 격벽(2d)를 설치하고, 상기 지지용 격벽(2d)에 도 3과 같이 이온발생기(2a)가 설치되는 지지대(2e)를 설치하여 이를 이용하여 이온발생기(2a)를 설치하고 있다.
이러한 경우, 다수개의 이온발생기(2a)가 고전압인가장치(4)와 전기적으로 연결되기 위하여 각각의 전선을 가지게 되어 다수의 전선에 의하여 공기의 흐름의 방해와, 난립하는 전선 및 단선 등의 문제점을 가지며, 또한, 이온발생기(2a)의 수량의 조절이 어려운 문제점이 있다. 즉, 이온발생기(2a)의 설치 수량을 조절하고자 할 때에는 지지용 격벽(2d)과 지지대(2e)를 수정하여야 함으로써 수량 조절이 어려운 문제점이 있으며, 이는 배출가스의 미세입자의 농도에 따른 대처능력을 떨어뜨리는 문제점을 가진다.
특허문헌 1 : 국내(KR) 등록특허공보 제10-937944호 특허문헌 2 : 국내(KR) 공개특허공보 제10-2010-44028호 특허문헌 3 : 국내(KR) 등록특허공보 제10-859840호 특허문헌 4 : 국내(KR) 공개특허공보 제10-2010-56753호 특허문헌 5 : 국내(KR) 공개특허공보 제10-2010-47474호
본 발명은 상기에 제시되어 있는 문제점을 해결하고자 발명된 것으로,
본 발명은 배출가스 내의 미세입자의 농도변화 또는 배출가스의 유량의 변화시 적절하게 이온의 공급량을 조절할 수 있도록 탄소섬유로 이루어진 이온발생기의 수량을 이용하게 조절할 수 있는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 유로 내에 설치되는 다수의 이온발생기가 전기적으로 고전압인가장치와 연결되기 위하여 설치되는 전선에 의하여 발생하는 단락 또는 배출가스의 흐름 방해 등과 같은 문제점을 해결할 수 있는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 탄소섬유로 이루어진 이온발생기의 교체를 용이하도록 하여 유지보수가 용이한 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치는,
그라운드판 사이에 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 설치하고, 상기 이온발생기에 고전압을 인가하여 이온을 발생시켜 미세입자를 하전 시키고, 상기 하전된 미세입자를 집진판으로 집진하도록 이루어진 전기집진장치에 있어서,
유로의 내측에 등간격으로 설치된 다수의 그라운드판과; 상기 그라운드판 사이에 각각 설치된 다수의 설치홀이 형성된 전극봉과; 상기 전극봉의 설치홀에 끼워져 설치되는 이온발생기를 포함하는 하전부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 그라운드판은 이격되게 수직 또는 수평 중 일방향으로 설치되고, 상기 각각의 그라운드판 사이에 전극봉에 설치된다.
상기 전극봉은 전기가 통하는 금속재질의 봉 또는 관 형태로 이루어진 전극체와, 상기 전극체의 외측에 비전도체로 이루어진 코팅층으로 이루어진다.
상기 이온발생기는 이온을 발생시키는 탄소섬유부와, 전극봉에 형성된 설치홀에 끼워져 설치되도록 하며 탄소섬유부와 전극봉 사이에 전기적으로 연결하는 삽입부로 구성되며, 상기 삽입부에는 탄성의 성질을 가지는 직경 확대부를 가진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치에는 이온을 발생시키는 탄소섬유로 이루어진 이온발생기가 다수의 설치홀이 형성된 전극봉에 설치됨으로써 이온발생기의 설치 수량을 용이하게 조절할 수 있으며, 이로 인하여 배출가스의 유량 또는 미세입자의 농도에 따라 이온 발생량을 용이하게 조절할 수 있다.
즉, 배출가스 양의 변화 또는 처리재질에 따라 발생하는 미세입자의 농도의 변화시 하전부의 이온발생기를 수량을 변화시켜야 할 때가 있으며, 이온발생기의 수량 조절시 전극봉에 형성된 설치홀에 끼워 설치하거나 빼어 제거함으로써 수량을 용이하게 조절할 수 있다.
다수개의 이온발생기에 각각 연결되던 전선과 이온발생기를 설치하기 위한 격판과 지지대가 제거됨으로써 그 구조가 간단해지는 장점이 있으며, 유로 내의 배출가스의 흐름을 양호하게 하는 장점이 있다.
또한, 이온발생기의 교체가 용이하고, 구조가 간단하여 유지보수가 쉬운 장점이 있다.
도 1은 종래의 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 이용한 전기집진장치의 단면개략도.
도 2는 종래의 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 이용한 전기집진장치의 하전부에 대한 종단면개략도.
도 3은 종래의 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 이용한 전기집진장치의 하전부에 대한 부분 상세단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치의 단면개략도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치의 하전부에 대한 종단면개략도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치의 전극봉에 대한 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치의 전극봉에 대한 부분확대단면도.
도 8은 도 7에 도시된 이온발생기의 a-a선 단면도.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4와 같이 본 발명인 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치는 크게 배출가스를 안내하는 유로(10)와, 상기 유로(10)의 전방에 설치되어 이온을 공급하는 탄소섬유로 이루어진 이온발생기(21)로 구성된 하전부(20)와, 상기 하전부(20)의 후방에 설치되어 하전부(20)에서 하전된 미세입자를 집진하는 집진판(31)과 집진호퍼(32)로 구성되는 집진부(30)와, 상기 하전부(20)와 집진부(30)에 전압을 인가하는 고전압인가장치(40)로 구성된다.
상기 유로(10)와 집진부(30) 및 고전압인가장치(40)는 통상의 것이다.
상기 하전부(20)는 도 4와 도 5와 같이 탄소섬유로 이루어진 다수개의 이온발생기(21)와, 상기 이온발생기(21)가 설치되도록 다수의 설치홀(23)이 형성된 다수개의 전극봉(22)과, 상기 전극봉(22) 사이에 설치된 그라운드판(접지극)(25)으로 구성된다.
상기 이온발생기(21)는 도 6과 도 7과 같이 전극봉(22)에 형성된 다수의 설치홀(23)에 끼워짐으로써 설치되는 것으로, 탄소섬유로 이루어진 탄소섬유부(21a)와, 전극봉(22)의 설치홀(23)에 끼워지는 삽입부(21b)로 구성된다.
상기 삽입부(21b)는 전기가 통하는 금속재질로 형성되며, 도 6 내지 도 8과 같이 직경 확대부(21c)를 가진다.
상기 직경 확대부(21c)는 설치홀(23)에 설치시 끼워진 이온발생기(21)가 안정적으로 고정되도록 하며, 이는 전기의 단락현상을 방지할 수 있으며, 이온발생기(21)가 전극봉(22)으로부터 분리되는 것을 방지한다.
상기 직경확대부(21c)는 도 6 내지 도 8과 같이 보통 삽입부(21b)의 일부분을 등간격으로 절개하고, 이를 외측으로 구부림으로써 형성한다.
상기 전극봉(22)은 도 6과 같이 보통 원형으로 형성되나 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
이러한 전극봉(22)은 도 6과도 7과 같이 전기기 통하며 고전압인가장치(40)와 전기적으로 연결되는 전극체(22a)와, 상기 전극체(22a)를 감싸는 코팅층(22b)으로 구성되며, 일정한 간격으로 이격되게 다수개의 설치홀(23)이 형성되어 있다.
상기 코팅층(22b)은 전기가 통하지 않는 비전도체로 재질의 이루어지며, 보통 테프론 코팅을 하는 것이 바람직하다.
이러한 전극봉(22)은 절연체(24)를 이용하여 유로(10)에 설치하여 유로(10)와 전극봉(22) 사이에 절연이 유지되도록 한다.
상기 그라운드판(접지극)(25)은 도 4와 도 5와 같이 다수개의 전극봉(22) 사이에 설치된다.
이와 같이 이루어지는 하전부(20)는 설치되는 이온발생기(21)의 수량을 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
즉, 도 6과 같이 전극봉(22)에 형성된 다수개의 설치홀(23)에 선택적으로 이온발생기(21)를 끼워 설치함으로써 설치의 수량을 용이하게 조절할 수 있으며, 이로 인하여 이온의 발생 양을 쉽게 조절할 수 있는 특징이 있다.
종래와 같이 그라운드판에 격벽을 형성하고, 상기 격벽에 이온발생기를 지지하는 지지대를 설치하여 이온발생기를 설치하는 경우 이온발생기의 수량을 변경하고자 하는 경우 지지대가 설치된 격벽을 조절하여야 함으로써 이온발생기의 수량의 조절이 어려운 문제점이 있었으나,
본 발명은 상기와 같이 전극봉(22)에 형성된 다수개의 설치홀(23)에 선택적으로 필요한 수량의 이온발생기(21)를 끼워 설치함으로써 설치 수량을 용이하게 조절할 수 있다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치는 유로(10)로 유입되는 미세입자를 포함하는 배출가스는 고전압인가장치(40)에서 인가되는 고전압으로 하전부(20)의 이온발생기(21)에서 다량의 이온을 발생하여 배출가스 내의 미세입자를 하전시키고, 하전된 미세입자는 하전된 미세입자와 반대극성을 가지는 집진부(30)의 집진판(31)에 집진되고, 집진판(31)에 집진된 미세입자는 집진호퍼(32)에 포집된다.
유로(10) 내로 유입되는 배출가스의 양이 변화할 때와 미세입자의 농도가 변화할 때와 같이 이온의 발생 양을 조절할 필요가 있는 경우에는 전극봉(22)에 설치되는 이온발생기(21)의 수량을 조절하여 이온 발생의 양의 조절하도록 한다.
이온발생기의 설치 수량을 용이하게 조절할 수 있음으로, 배출가스의 양이 일정한 기간 단위로 변화하거나, 구조변경에 의하여 배출가스의 처리 양이 변화하거나, 또는 미세입자의 발생이 일정한 기간 단위로 변화하여 이온 양의 조절이 필요한 전기집진장치에 아주 효과적이다.
10 : 유로
20 : 하전부 21 : 이온발생기
21a : 탄소섬유부 21b : 삽입부
21c : 직경 확대부 22 : 전극봉
22a : 전극체 22b : 코팅층
23 : 설치홀 24 : 절연체
25 : 그라운드판
30 : 집진부
40 : 고전압인가장치

Claims (7)

  1. 그라운드판 사이에 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 설치하고, 상기 이온발생기에 고전압을 인가하여 이온을 발생시켜 미세입자를 하전시키고, 상기 하전된 미세입자를 집진판으로 집진하도록 이루어진 전기집진장치에 있어서,
    상기 이온발생기가 끼워지는 다수의 설치홀이 형성된 전극봉을 포함함을 특징으로 하는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치.
  2. 그라운드판 사이에 탄소섬유로 이루어진 이온발생기를 설치하고, 상기 이온발생기에 고전압을 인가하여 이온을 발생시켜 미세입자를 하전시키고, 상기 하전된 미세입자를 집진판으로 집진하도록 이루어진 전기집진장치에 있어서,
    유로의 내측에 등간격으로 설치된 다수의 그라운드판(25)과;
    상기 그라운드판(25) 사이에 각각 설치된 다수의 설치홀(23)이 형성된 전극봉(22)과;
    상기 전극봉(22)의 설치홀(23)에 끼워져 설치되는 이온발생기(21)를 포함하는 하전부(20)를 가지는 것을 특징으로 하는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 그라운드판(25)은 이격되게 수직 또는 수평 중 일방향으로 설치되고,
    상기 각각의 그라운드판(25) 사이에 전극봉(22)에 설치됨을 특징으로 하는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전극봉(22)은 전기가 통하는 금속재질의 봉 또는 관 형태로 이루어진 전극체(22a)와, 상기 전극체(22a)의 외측에 비전도체로 이루어진 코팅층(22b)으로 이루어짐을 특징으로 하는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이온발생기(21)는 이온을 발생시키는 탄소섬유부(21a)와, 전극봉(22)에 형성된 설치홀(23)에 끼워져 설치되도록 하며 탄소섬유부(21a)와 전극봉(22) 사이에 전기적으로 연결하는 삽입부(21b)로 구성됨을 특징으로 하는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 삽입부(21b)에는 탄성의 성질을 가지는 직경 확대부(21c)를 가지며, 상기 직경 확대부(21c)에 의하여 삽입부(21b)가 설치홀(23)에 삽입시 이온발생기(21)가 고정됨을 특징으로 하는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 코팅층(22b)은 테프론 코팅으로 이루어짐을 특징으로 하는 이온발생기의 조절이 용이한 전기집진장치.
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