KR20120052773A - 습식 전기집진기의 집진극 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 습식 전기집진기의 집진극 구조에 관한 것으로, 집진극, 집진극 상부로부터 공급되어 집진극 내벽에 형성되는 수막, 집진극의 내부 중심에 설치되고 고전압 공급장치와 연결된 방전극을 포함하는 습식 전기집진기의 집진극 구조에 있어서; 상기 집진극의 수막이 형성되는 면에는 표면장력을 높이고, 접촉각을 낮추는 다수의 수막유도홈이 길이방향으로 길게 집진극의 전체면에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진기의 집진극 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면, 집진극의 표면에 접촉각을 낮출 수 있는 수막유도홈을 형성하여 액적이 생기더라도 접촉각을 인위적으로 낮게 유지할 수 있어 스파크 발생을 차단하고, 유막이 형성되는 것을 방해하여 균일한 수막 형성을 통해 고효율적인 더스트 처리가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

Description

습식 전기집진기의 집진극 구조{A STRUCTURE OF DUST COLLECTING ELECTRODE WET ELECTROSTATIC PRECIPITATOR}

본 발명은 습식 전기집진기의 집진극 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수막을 형성, 수막에 집진하는 방식의 집진극에 있어 특히, 기름 성분 처리 시 유막 형성에 따른 수막의 파괴를 극소화시키는 한편, 수막이 균일하게 형성되어 안정적이고 우수한 처리효율을 가질 수 있도록 개선된 습식 전기집진기의 집진극 구조에 관한 것이다.

일반적으로 전기집진기는 소각로, 보일러 또는 먼지 및 미스트를 배출하는 산업배기의 미세분진 제거설비로써 설치되어 대기오염을 방지하는데 많이 이용되고 있다.

이러한 전기집진기는 보통 고전압 발생부에서 직류의 고전압을 방전극에 인가하되, (-)전극이 방전극에 연결되게 하여 방전극과 집진극 사이를 통과하는 공기 중에 함유된 분진 입자에 (-) 전하를 인가함으로써 상대적으로 (+)극의 성질을 갖는 집진극 쪽으로 유도, 부착되게 하여 분진을 제거하는데 이때, 집진극에 부착된 분진을 청소하는 방법에 따라 크게 건식과 습식으로 구분된다.

이때, 건식 전기집진기는 래핑(Rapping)(집진극을 망치로 두드림)에 의한 충격을 집진극에 가함으로써 부착된 분진을 떨어뜨려 청소하는 방식이다.

그러나 부착성이 강하거나 점착성이 있는 분진은 집진극에서 쉽게 제거되지 않아 집진극의 전기전도도를 낮추게 되고, 방전극으로부터 방출되는 전자의 흐름을 원활하지 않게 되어, 과도한 스파크(불꽃방전)를 발생시켜 집진 효율을 저하시키는 문제를 야기하게 된다.

반면, 습식 전기집진기의 집진극 구조는 이러한 건식 전기집진기의 단점을 보완하기 위해 개발된 것으로 집진극의 표면에 수막을 형성하여 집진극인 집전판의 오염을 원천적으로 막으면서 연속적인 청소가 이루어질 수 있도록 한 것이며, 특히 점착성이 강한 더스트(dust) 및 미스트(mist)의 처리에 있어 유용하다.

이러한 습식 전기집진기의 집진극 구조는 보통 도 1에 도시된 바와 같이, 집진극(100)과 그 내부에 방전극(102)을 설치한 상태에서 집진극(100)의 내경 즉, 내주면에 물을 흘리면서 고전압을 인가하여 방전극(102)과 집진극(100) 사이에 전계를 형성함으로써 집진극(100) 내부를 흐르던 더스트/미스트 등의 미세입자가 전하를 띠면서 집진극(100) 쪽으로 끌려가 제거될 수 있도록 구성되며, 관련 선행기술로는 등록특허 제0694618호(2007.03.07)가 개시된 바 있다.

이때, 집진극 표면에 수막이 균일하게 형성되지 않고 물줄기기 형성되거나 액적 형태로 커진 물방울이 생기게 되면 집중적인 불평등 전계가 형성, 스파크를 쉽게 발생시키게 되는 한편, 수막이 형성되지 않은 부분에 더스트/미스트의 부착이 심화되어 이로 인해 집진기의 수명이 단축되거나 혹은 청소주기가 짧아지는 등의 문제를 파생시키게 된다.

특히 기름 성분의 흄(Fume)과 불용성 더스트를 동시에 처리하는 경우, 포집된 기름성분은 결국 집진극(100)의 표면에 달라붙어 유막을 형성하여 집진극(100) 표면의 임계표면장력을 낮춤으로써 고른 수막 형성을 방해하게 된다.

이를 방지하기 위해, 종래에는 샌드 블라스팅 혹은 플라즈마 처리 혹은 나노코팅 등의 방식을 통해 집진극(100)의 표면을 개질하는 정도에 그치고 있어 유막형성에 대한 근본적인 해결책은 될 수 없었으며, 장시간 사용하게 되면 표면 개질효과가 떨어져 기존 문제를 그대로 노출시키면서 집진기의 효율저하, 유지보수 주기의 단기화를 초래하여 경제적, 시간적으로 막대한 손해를 초래하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하기 위해 창출된 것으로, 습식 전기집진기의 집진극 구조를 개선하여 유막이 형성되더라도 유막에 의해 수막이 파괴되는 문제를 극복하고, 안정적이면서 효율적으로 연속처리가 가능한 습식 전기집진기의 집진극 구조를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 집진극, 집진극 상부로부터 공급되어 집진극 내벽에 형성되는 수막, 집진극의 내부 중심에 설치되고 고전압 공급장치와 연결된 방전극을 포함하는 습식 전기집진기의 집진극 구조에 있어서; 상기 집진극의 수막이 형성되는 면에는 임계표면장력을 높이고, 접촉각을 낮추는 다수의 수막유도홈이 길이방향으로 길게 집진극의 전체면에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진기의 집진극 구조를 제공한다.

이때, 상기 집진극에 형성된 수막유도홈은 직사각형, 사다리꼴형, 역사다리꼴형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 집진극은 사각판상의 평판형 혹은 원통형상으로 형성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 집진극의 표면에 접촉각을 낮출 수 있는 수막유도홈을 형성하여 액적이 생기더라도 접촉각을 인위적으로 낮게 유지할 수 있어 스파크 발생을 차단하고, 유막이 형성되더라도 균일한 수막이 유지되어 효율적인 더스트 처리가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 습식 전기집진기의 구조를 보인 모식도이다.
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 접촉각의 예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 습식 전기집진기의 집진극 구조를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 습식 전기집진기의 집진극 구조의 적용예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 접촉각에 따른 표면장력과 그에 따른 수막 형성 관계를 설명하기로 한다.

이때, 접촉각이란 서로 접하고 있는 액체와 고체 사이에 있어 액체면과 고체면이 이루는 각을 말하며, 임계표면장력이란 이 접촉각이 0˚가 되는 표면장력을 말한다. 즉 고체표면의 임계표면장력이 낮을 수로 또 액체의 표면장력이 낮을수록 집진극 표면의 젖음성이 좋아짐을 의미한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 집진극(100)의 표면과 접촉하는 액적(110)의 표면장력이 고체표면의 임계표면장력보다 월등히 클 경우에는 (a)와 같은 형태로 큰 접촉각을 형성하고, 액적의 표면장력이 고체표면의 임계표면장력과 비슷하거나 작을 경우에는 (b)와 같은 형태로 작은 접촉각을 형성하게 된다.

이에 따라, 큰 접촉각을 형성할 경우에는 집진극(100) 표면에 넓고 균일하게 퍼질 수 없어 물줄기를 형성할 가능성이 높고, 빈틈이 생겨 더스트의 침적이 유발될 우려가 있을 뿐만 아니라 스파크 발생확률이 높으나, 작은 접촉각을 형성할 경우에는 집진극(100) 표면에 넓고 균일하게 퍼질 수 있으므로 빈틈이 없어 더스트의 침적의 발생확률이 거의 없고 또한 스파크 발생확률도 줄이게 된다.

이러한 이유 때문에 기존에는 플라즈마 처리나 혹은 샌드 블라스팅, 나노코팅 등의 방법을 통해 표면을 개질함으로써 접촉각을 낮추려는 노력을 했던 것이나, 기름성분의 흄을 처리하는 경우에 있어서는 집진극 표면에 유막이 형성되어 그 효과가 오래가지 못하기 때문에 문제가 되었던 것이다.

본 발명은 이와 같은 특성을 감안하여 집진극(100)의 표면에서 가장 작은 접촉각을 유지하면서 완벽한 수막을 형성할 수 있는 방법을 연구하던 중 완성된 것으로, 집진극(100)의 표면을 특수하게 가공함으로써 물의 양도 줄이면서 수막 형성 효과를 극대화시킬 수 있었다.

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 다른 집진극(100)은 물이 흐르는 표면에 집진극(100)의 길이방향으로 일정깊이의 수막유도홈(200)을 형성한 구조를 갖는다.

이때, 상기 수막유도홈(200)은 미세한 간격을 두고 다수개가 연속적으로 형성되며, 이들이 평행하게 유지된 상태로 길이방향으로 길게 형성된다.

따라서, 공급된 물은 이 수막유도홈(200)을 타고 흘러내리면서 집진극(100) 전체에 걸쳐 고른 수막(210)을 형성하게 된다.

이 경우, 상기 수막유도홈(200)은 도시와 같은 직사각 혹은 역사다리꼴, 사다리꼴 형태가 될 수 있으나, 반드시 이 형상에 국한될 필요는 없고, 연속 형성이 가능한 구조의 수막유도홈이라면 어느 경우라도 무방하다할 것이다.

그리고, 상기 수막유도홈(200)의 깊이는 흘리는 물의 양에 따라 가변시킬 수 있는데, 본 발명에서는 대략 역사다꼴 형상의 홈을 갖되 하단길이가 2mm, 깊이가 1mm, 인접 수막유도홈간 이격 거리가 1mm 내를 유지하는 형상이면 좋다.

아울러, 이와 같은 수막유도홈(200)을 갖는 집진극(100)은 수막(210)이 통전부위이므로 굳이 상기 집진극(100)을 금속으로 제조할 필요가 없기 때문에 플라스틱을 사출하거나 압출하여 쉽게 제조할 수 있다.

뿐만 아니라, 이와 같은 집진극(100)은 도 4에 도시된 바와 같은 사각판상의 평판형 집진극, 원통형 집진극 모두에 그대로 적용될 수 있음은 물론이며, 이들 집진극의 형상은 처리용도나 집진기의 구조에 따라 달라질 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

오일/더스트가 함유된 정제 대상 공기가 집진기의 하부로 투입되어 집진극(100) 내부를 통과하면서 상부로 이동될 때 고전압 공급장치로부터 방전극(102, 도 1 참조)으로 고전압이 인가된다.

이때, 상기 집진극(100)의 내표면, 즉 정제 대상 공기와 접촉하고 있는 면에는 물이 흐르면서 수막(210)을 형성하게 된다.

물론, 본 발명에 따라 상기 수막(210)은 집진극(100)의 표면에서 길이방향으로 다수 형성된 수막유도홈(200)을 중심으로 형성되는데, 즉 이 수막유도홈(200)을 따라 물이 흐르면서 작은 접촉각을 유지하여 고르고 균일하면서 집진극(100) 전체면에 걸쳐 빈틈없는 수막(210)을 형성하게 된다.

이와 같은 상태에서, 직류 고전압이 인가된 방전극(102)을 통해 그 주변을 따라 상부로 흘러가는 공기 중에 함유된 더스트/미스트 입자가 (-)전하가 띠도록 유도하게 된다.

그러면, (-)전하를 띤 더스트/미스트 입자는 상대적으로 (+)전하를 띤 집진극(100), 즉 수막(210) 쪽으로 인력에 의해 당겨지고, 당겨진 (-)전하를 띤 더스트/미스트 입자는 수막(210) 상에 포집됨과 동시에 수막(210)의 흐름을 따라 하방향으로 흘러내려 제거되게 된다.

즉, 이러한 수막(210) 형성 구조에서는 빈틈이 생기지 않을 뿐만 아니라, 물의 표면장력이 높아 액적 상호간의 인력이 크게 작용하므로 외부 침투체인 전하를 띤 더스트 입자나 미스트 입자의 부착을 완벽하게 차단하게 된다.

결국, 유막이 형성된 집진극 표면일지라도 수막유도홈(200)을 통해 균일한 수막(210)을 형성, 집진극 표면의 더스트의 침적을 억제함으로써 처리 효율이 극대화되고, 청소 주기를 길게 하는 효과도 얻게 되어 유지 보수 관리에 따른 비용도 줄이는 장점을 얻을 수 있게 된다.

100 : 집진극 102 : 방전극
110 : 액적 200 : 수막유도홈
210 : 수막

Claims (3)

1. 집진극(100), 집진극(100) 상부로부터 공급되어 집진극(100) 내벽에 형성되는 수막(210), 집진극(100)의 내부 중심에 설치되고 고전압 공급장치와 연결된 방전극(102)을 포함하는 습식 전기집진기의 집진극 구조에 있어서;
   상기 집진극(100)의 수막(210)이 형성되는 면에는 표면장력을 높이고, 접촉각을 낮추는 다수의 수막유도홈(200)이 길이방향으로 길게 집진극(100)의 전체면에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진기의 집진극 구조.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 집진극(100)에 형성된 수막유도홈(200)은 직사각형, 사다리꼴형, 역사다리꼴형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진기의 집진극 구조.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 집진극(100)은 사각판상의 평판형 혹은 원통형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진기의 집진극 구조.

Images