KR20120080464A - 재순환 사이클론 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 사이클론 시스템에 재순환 시스템을 추가하여 더 높은 효율을 얻을 수 있게 하여, 매우 작은 입자 즉 마이크로 입자와 나노 입자를 포획하여 더 큰 입자로 응집하게 할 수 있는 재순환 사이클론 시스템을 제공함에 있다.
이러한 본 발명은 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 유체속에 현탁해 있는 입자를 분리할 수 있게 한 사이클론부와 상기 사이클론부로부터 배출되는 입자를 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 응집시켜 상기 사이클론부로 다시 유입될 수 있게 어느 일단은 싸이클론부의 배출관에 연결되어 사이클론부로부터 배출되는 입자를 유입되게 하고 다른 일단은 사이클론부의 유입관 중간부에 접속하여 재순환되게 한 재순환부 및 상기 재순환부와 유입관의 접속부에 설치되어 순환하는 입자를 벤츄리 작용에 의해 상기 사이클론부로 다시 유입되게 하는 이젝터부로 이루어진다.

Description

재순환 사이클론 시스템{ReCyclone System}

본 발명은 재순환 사이클론 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 약품, 식품, 화학 산업분야에서 집진이 비효율적인 파우더의 수집을 가능하게 함과 아울러 보일러와 화로에서의 미립자 방출(PM) 제어 및 공기 먼지를 제거하도록 모든 입자를 효율적으로 포획할 수 있게 한 재순환 사이클론 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 모든 산업분야에서 대기 중으로 방출되는 오염물을 최소화하고 있음은 주지된 사실이다. 예컨대, 보일러 또는 소각로를 작동하거나 원료를 생산할 때 발생하는 미립자 방출의 제어 및 공기 먼지를 제거하여 주변 공기를 정화하도록 하고 있다.

이를 위해 다양한 형태의 집진장치들에 대한 기술이 알려져 있다. 그 예로 가장 많이 사용하는 기술이 백 필터와 정전기 침전제에 의한 집진 방법이다.

백 필터는, 대기중으로 방출하는 오염물을 필터에 의해 걸러 집진하는 방법으로, 가격이 저렴하고 매우 효율적(99%)으로 집진할 수 있는 장점이 있으나, 필터를 자주 교체하여야 하고 청소를 자주 해야 하기 때문에 유지 보수비용이 매우 많이 드는 단점이 있다.

이러한 비용 외에도 백 필터는 연소 과정에서 방출되는 타는 입자에 의해 손상되는데, 특히 산업용 바이오메스 보일러와 같은 경우에 급격하게 증가하게 된다.

또한, 정전기 침전제는, 견고하고 먼지 방지 범위에서 매우 효과적인 장점이 있지만, 온도가 변하면 그 효율은 자주 크게 떨어지는 단점이 있다.

그리고, 배기가스에서 일산화탄소 비중이 큰 경우, 폭발 위험 때문에 자주 정전기 침전제의 작동을 중단해야 하는 단점이 있으며, 작동을 중단하는 경우 방출이 100% 증가되는 문제점이 있다. 특히, 정전기 침전제는 고가인 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하고자 사이클론 시스템이 제시되었다.

도 3은 사이클론 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 사이클론 시스템은 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 유체속에 현탁해 있는 입자를 분리할 수 있는 것으로, 상부는 원통형상으로 이루어짐과 아울러 하부는 원뿔형상으로 이루어지며 하단은 개구된 몸체(12)와 상기 몸체(12)의 상부 일측벽에 접선방향으로 연락되게 설치된 유입관(14)과 상기 유입관(14)을 통해 유입되는 입자 중에서 하단 개구를 통해 포집되지 못한 입자가 배출되게 상기 몸체(12)의 상단에 삽입 설치된 배출관(16)으로 이루어진다.

또한, 상기 몸체(12)의 하단 개구를 통해 포집되는 입자를 수용하기 위한 수용함(18)이 상기 몸체(12)의 하부로 설치된다.

이와 같은 사이클론 시스템은, 상기 유입관(14)을 통해 상기 몸체(12)의 내부로 입자(미세먼지를 포함한 공기)가 일정한 초속(初速)으로 유입되게 함에 의해 상기 몸체(12)의 내부에서 와류(渦流)가 발생되게 하여 크기, 밀도가 큰 입자는 원심력에 의해서 선회하면서 원뿔형 벽에 모여 하부 개구를 통해 배출되어 수용함(18)에 수용되게 함과 아울러 크기, 밀도가 작은 입자는 몸체(12)의 내부 중심부에 모여서 상승선회와류를 형성하여 상기 배출관(16)을 통해 상부로 배출된다.

이러한 사이클론 시스템은 경제적이고, 또 백 필터 및 정전기 침전제의 운전상 문제점들을 해결하여 훨씬 더 효율적으로 집진할 수 있는 것으로, 상기 사이클론 시스템의 특징은, 매우 높은 효율을 가지면서도 필터에 의한 제품 질 저하 및 오염 방지할 수 있다.

또한, 사이클론 시스템을 다수개 연결한 멀티 사이클론(Multi cyclone)도 제시되어 있다. 이러한 멀티 사이클론은 산업용 보일러와 화로에서 입자를 수집하기 위해 많이 사용한다.

그러나, 사이클론 시스템은 매우 작은 입자(< 10 μm)에 대해서는 상대적으로 낮은 효율을 보이기 때문에 많은 사용자는 필터(BF) 또는 정전기 침전제(ESP)로 보완하여 사용하고 있다. 즉, 사이클론 시스템만으로는 매우 작은 입자를 효율적으로 포집할 수 없기 때문에 백 필터 또는 정전기 침전제를 사이클론 집진장치와 함께 사용함으로서 효율을 극대화 하고 있다.

본 발명의 목적은 사이클론 시스템에 재순환 시스템을 추가하여 더 높은 효율을 얻을 수 있게 하여, 매우 작은 입자 즉 마이크로 입자와 나노 입자를 포획하여 더 큰 입자로 응집하게 할 수 있게 한 재순환 사이클론 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 유체속에 현탁해 있는 입자를 분리할 수 있게, 상부는 원통형상으로 이루어짐과 아울러 하부는 원뿔형상으로 이루어지며 하단은 개구된 제1몸체와 상기 제1몸체의 상부 일측벽에 접선방향으로 연락되게 설치된 제1유입관과 상기 제1유입관을 통해 유입되는 입자 중에서 하단 개구를 통해 포집되지 못한 입자가 배출되게 상기 제1몸체의 상단에 삽입 설치된 제1배출관으로 이루어진 사이클론부; 상기 사이클론부로부터 배출되는 입자를 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 응집시켜 상기 사이클론부로 다시 유입될 수 있게 원통형상을 이루어 상기 제1몸체의 상부에 수평방향으로 설치된 제2몸체와 상기 제2몸체의 어느 일측벽에 접선방향으로 연락되게 설치되어 상기 제1배출관의 단부와 연결되는 제2유입관과 상기 제2유입관을 통해 유입되는 입자 중에서 응집되지 못한 미세 입자만이 배출되게 상기 제2몸체의 다른 일측단에 삽입 설치된 제2배출관과 상기 제2배출관에 인접하는 상기 제2몸체의 일측벽 하부로 연락되게 설치됨과 아울러 상기 제1유입관의 중간부위에 끝단이 접속되게 설치되어 응집된 입자가 제1유입관을 통해 제1몸체로 순환되게 하는 순환관으로 이루어진 재순환부; 및 상기 재순환부의 순환관을 통해 상기 제1유입관으로 이동하는 입자를 벤츄리 작용에 의해 상기 제1몸체의 내부로 다시 유입될 수 있게 상기 순환관의 단부와 접속되는 상기 제1유입관의 내부에 이젝터가 설치된 이젝터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 재순환부에는 상기 제2몸체의 중심부에 직류의 높은 전압을 발사할 수 있게 상기 제2몸체의 어느 일측단 중심부에 설치한 직류발생빔을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 사이클론 시스템에 재순환 시스템을 추가하여 더 높은 효율을 얻을 수 있게 함으로서 약품, 식품, 화학 산업분야에서 집진이 비효율적인 파우더의 수집을 가능한 효과가 있다. 또한, 본 발명은 보일러와 화로에서의 미립자 방출(PM) 제어 및 공기 먼지를 제거하도록 모든 입자를 효율적으로 포획할 수 있게 한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템의 다른 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 사이클론 시스템을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템은 사이클론부(110)를 구비하고 있다. 이 사이클론부(110)는 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 유체속에 현탁해 있는 입자를 분리할 수 있게 한 것이다.

이러한 사이클론부(110)의 구성은, 상부는 원통형상으로 이루어짐과 아울러 하부는 원뿔형상으로 이루어지며 하단은 개구된 제1몸체(112)가 설치되며, 상기 제1몸체(112)의 상부 일측벽에는 접선방향으로 연락되게 제1유입관(114)이 설치되고, 상기 제1유입관(114)을 통해 유입되는 입자 중에서 하단 개구를 통해 포집되지 못한 입자가 배출되게 상기 제1몸체(112)의 상단에 제1배출관(116)이 삽입 설치되어 구성된다.

도면 중 미설명 부호 (118)는 상기 제1몸체(112)의 하단 개구를 통해 포집되는 입자를 수용하기 위한 제1수용함을 나타낸 것으로, 상기 제1수용함(118)은 제1몸체(112)의 하부로 설치된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템은 재순환부(120)를 구비하고 있다. 이 재순환부(120)는 상기 사이클론부(110)로부터 배출되는 입자를 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 응집시켜 상기 사이클론부(110)로 다시 유입될 수 있게 한 것이다.

이러한 재순환부(120)의 구성은, 원통형상을 이루어 상기 제1몸체(112)의 상부에 수평방향으로 설치된 제2몸체(122)가 설치되고, 상기 제2몸체(122)의 어느 일측벽에는 접선방향으로 연락되어 상기 제1배출관(116)의 단부와 연결되는 제2유입관(124)이 설치된다. 또한, 상기 제2유입관(124)을 통해 유입되는 입자 중에서 응집되지 못한 미세 입자만이 배출되게 상기 제2몸체(122)의 다른 일측단에 제2배출관(126)이 설치 설치되고, 상기 제2배출관(126)에 인접하는 상기 제2몸체(122)의 일측벽에는 하부로 연락되어 상기 제1유입관(114)의 중간부위에 끝단이 접속되게 순환관(128)이 설치되어 상기 순환관(128)에 의해 응집된 입자가 제1유입관(114)을 통해 제1몸체(112)로 순환되게 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템은 이젝터부(130)를 구비하고 있다. 상기 이젝적부(130)는 재순환부(120)의 순환관(128)을 통해 상기 제1유입관(114)으로 이동하는 입자를 벤츄리 작용에 의해 상기 제1몸체(112)의 내부로 다시 유입될 수 있게 한다.

이러한 이젝터부(130)의 구성은, 상기 순환관(128)의 단부와 접속되는 상기 제1유입관(114)의 내부에 이젝터(132)가 설치되어, 상기 재순환부(120)의 순환관(128)을 통해 이동하는 유체가 상기 제1유입관(114)으로 이동하는 입자와 응집되면서 상기 제1몸체(112)의 내부로 유입되게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템은, 상기 사이클론부(110)의 제1유입관(114)을 통해 상기 제1몸체(112)의 내부로 입자(미세먼지를 포함한 공기)가 일정한 초속(初速)으로 유입되게 함에 의해 상기 제1몸체(112)의 내부에서 와류(渦流)가 발생되게 하여 크기, 밀도가 큰 입자는 원심력에 의해서 선회하면서 원뿔형 벽에 모여 하부 개구를 통해 배출되어 제1수용함(118)에 수용되게 하고, 또 크기, 밀도가 작은 입자는 제1몸체(112)의 내부 중심부에 모여서 상승선회와류를 형성하여 상기 제1배출관(116)을 통해 상부로 배출된다.

또한, 상기 제1배출관(116)을 통해 배출되는 입자는 상기 재순환부(120)의 제2유입관(124)을 통해 상기 제2몸체(122)의 내부로 일정한 초속(初速)으로 유입되게 함에 의해 상기 제2몸체(122)의 내부에서 와류(渦流)가 발생되게 하여, 제2몸체(122)의 내부에서 입자들이 응집되게 하여 상기 순환관(128)을 통해 제1유입관(114)으로 이동되게 한다.

따라서, 상기 제2몸체(122)의 제2배출관(126)을 통해 배출되는 입자는 거의 없게 되며, 외부로 방출되는 입자는 청정한 공기만이 배출된다.

이와 같이 상기 재순환부(120)의 순환관(128)을 통해 이동되는 응집된 입자들은 상기 이젝터부(130)에 의해 상기 제1몸체(112)로 다시 유입되어 순환되게 하며, 이때 상기 제1유입관(114)을 통해 유입되는 입자들과 응집되어 제1몸체(112)의 하부로 포집된다. 즉, 상기 순환관(128)의 단부가 접속되는 상기 제1유입관(114)의 내부에는 상기 제1몸체(112)측으로 직경이 좁아지는 구성을 갖는 이젝터(132)가 설치되어 상기 이젝터(132)에 의한 벤츄리 원리를 이용하여 상기 제1몸체(112)로 유입되는 입자와, 상기 순환관(128)을 통해 이동하는 입자가 함께 상기 제1몸체(112)로 유입되게 한다.

이러한 본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템은, 상기 사이클론부(110)에서 포집되지 못한 미세 입자를 상기 재순환부(120)에서 원심력을 이용하여 제2몸체(122)의 내벽면으로 집중시켜 응집되게 하여 사이클론부(110)로 다시 유입되게 함에 의해 외부로 방출되는 입자는 거의 없게 된다.

따라서, 본 발명은 매우 작은 입자의 재순환과 이 과정으로 부터 직접 오는 더 큰 입자와의 응집 때문에 효율은 증가하게 되며, 이는 기존의 사이클론 시스템에 비하여 방출을 60 %로 감소시키는 매우 높은 효율을 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은 상기 사이클론부(110)에서 포집되지 않은 입자만을 상기 재순환부(120)에 의해 집중시켜 재순환되게 하므로, 상기 재순환부(120)에는 입자 포집을 위한 별도의 장치가 필요 없고, 입자의 포집은 상기 사이클론부(110)의 하부로 설치되는 제1수용함(118)에만 포집된다. 또한, 본 발명의 재순환 사이클론 시스템은 매우 견고하기 때문에 온도 제한이 없고 자주 교체해야 하는 이동 부품도 없는 장점을 갖는다. 즉, 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템의 다른 예는, 상기 재순환부(120)에 구비되는 상기 제2몸체(122)의 중심부에 직류의 높은 전압을 발사할 수 있게 상기 제2몸체(122)의 어느 일측단에 직류발생빔(140)을 설치하여서 된 것이다.

상기 직류발생빔(140)로부터 제2몸체(122)의 중심부에 방사되는 직류의 높은 전압이 상기 제2몸체(122)의 내부를 선회하는 입자들에 가해져서, 원심력에 대한 저항이 큰 극미세 나노 입자를 응집되게 함으로서 큰 입자로 된 상태에서 상기 사이클론부(110)로 재순환되므로, 상기 사이클론부(110)에서 포집 효과를 극대화 시켜, 대기중으로 방출되는 입자를 거의 제로에 가깝게 할 수 있다. 즉, 전하를 가진 미세 입자는 상기 직류발생빔(140)으로부터 방사되는 직류의 높은 전압에 의해 높은 응집 효과를 얻을 수 있다.

이와 같은 본 발명은 극미세 나노 입자까지 포집할 수 있기 때문에 약품, 식품, 화학 산업분야에서 집진이 비효율적인 파우더의 수집을 가능하게 하여, 재사용할 수 있게 함과 아울러 보일러와 화로에서의 미립자 방출(PM) 제어 및 공기 먼지를 제거하도록 모든 입자를 효율적으로 포획할 수 있다.

110 - 사이클론부 120 - 재순환부
130 - 이젝터부 140 - 직류발생빔

Claims (2)

1. 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 유체속에 현탁해 있는 입자를 분리할 수 있게, 상부는 원통형상으로 이루어짐과 아울러 하부는 원뿔형상으로 이루어지며 하단은 개구된 제1몸체와 상기 제1몸체의 상부 일측벽에 접선방향으로 연락되게 설치된 제1유입관과 상기 제1유입관을 통해 유입되는 입자 중에서 하단 개구를 통해 포집되지 못한 입자가 배출되게 상기 제1몸체의 상단에 삽입 설치된 제1배출관으로 이루어진 사이클론부;
   상기 사이클론부로부터 배출되는 입자를 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 응집시켜 상기 사이클론부로 다시 유입될 수 있게 원통형상을 이루어 상기 제1몸체의 상부에 수평방향으로 설치된 제2몸체와 상기 제2몸체의 어느 일측벽에 접선방향으로 연락되게 설치되어 상기 제1배출관의 단부와 연결되는 제2유입관과 상기 제2유입관을 통해 유입되는 입자 중에서 응집되지 못한 미세 입자만이 배출되게 상기 제2몸체의 다른 일측단에 삽입 설치된 제2배출관과 상기 제2배출관에 인접하는 상기 제2몸체의 일측벽 하부로 연락되게 설치됨과 아울러 상기 제1유입관의 중간부위에 끝단이 접속되게 설치되어 응집된 입자가 제1유입관을 통해 제1몸체로 순환되게 하는 순환관으로 이루어진 재순환부; 및
   상기 재순환부의 순환관을 통해 상기 제1유입관으로 이동하는 입자를 벤츄리 작용에 의해 상기 제1몸체의 내부로 다시 유입될 수 있게 상기 순환관의 단부와 접속되는 상기 제1유입관의 내부에 이젝터가 설치된 이젝터부를 포함하는 재순환 사이클론 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 재순환부에는 상기 제2몸체의 중심부에 직류의 높은 전압을 발사할 수 있게 상기 제2몸체의 어느 일측단 중심부에 설치한 직류발생빔을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재순환 사이클론 시스템.

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