KR20130115754A

KR20130115754A - 소수성 집진판을 구비한 전기집진기

Info

Publication number: KR20130115754A
Application number: KR1020120038357A
Authority: KR
Inventors: 한방우; 김학준; 김용진
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-22

Abstract

본 발명은 방전의 방식으로 발생한 다량의 이온(양 또는 음이온)을 이용하여 배출되는 공기(가스) 중에 포함되어 있는 유해물질(오염된 먼지, 미세입자 및 오일 미스트 등)을 하전을 시킨 후 집진하도록 하여 집진효율을 높이도록 이루어진 전기집진기에 관한 것으로, 상세하게는 전기집진기의 집진부에서 유해물질을 집진하는 집진판에서 집진된 유해물질을 보다 용이하게 집진부의 집진판으로부터 분리(제거)할 수 있으며, 자원회수가 가능하도록 유전체 성질을 가지는 소수성 코팅층이 형성된 소수성 집진판을 구비한 전기집진기에 관한 것이다.

Description

소수성 집진판을 구비한 전기집진기{Electric precipitator has hydrophobicity precipitation plates}

일반적으로 환경(대기)오염을 유발시키는 오염된 먼지 및 미세입자 등을 다량으로 포함하는 배출가스를 배출하는 시설(발전소, 소각장 등)에서 배출되는 배출가스 내에 포함되어 있는 다량의 오염된 먼지 및 미세입자 등의 집진효율을 높이기 위하여 전기집진기가 널리 이용되고 있으며, 최근에는 바이오 원료를 생산하는 과정이나 윤활유를 사용하는 금속가공에서 발생하는 오일 미스트를 포집하는 방법으로도 전기집진기가 사용되고 있다.

또한, 악취나 유해가스를 처리하는 설비로 습식 스크러버를 많이 사용하고 있으나, 스크러버 분무액이 미스트화되어 스크러버 후단으로 배출되는 현상이 발생하고, 특히 배출구를 통과하면서 응축되서 백연(White mist)화되어 방출됨으로써 민원의 주된 원인이 되고 있다. 이를 해결하기 위하여 스크러버 후단의 백연 미스트를 처리하는 방법으로 전기집진기가 사용되고 있다.

이러한 전기집진기는 보통 코로나 방전에 의해 다량의 이온(양 또는 음이온)을 생성한 후 생성된 다량의 이온으로 배출가스 내의 유해물질(오염된 먼지, 미세입자 및 오일 미스트 등)을 하전시키고, 상기 하전된 유해물질을 전기장(정전기력)을 인가하여 집진부의 집진판으로 포집하는 원리이다.

종래의 전기집진기에서는 집진판에 포집된 유해물질을 집진판에서 분리하게 위해서 보통 아래와 같은 다양한 방법을 사용하고 있다.

첫째, 해머 또는 진동장치로 이루어진 탈진장치로 집진판에 충격을 가하여 집진판으로부터 집진된 유해물질을 탈진시킨다(특허문헌 (KR) 등록특허공보 10-0711477호 참조).

둘째, 세정액을 이용한 세정장치로 집진판에 세정액을 공급하여 집진판에서세 집진된 유해물질을 제거하도록 한다(특허문헌 (KR) 등록특허공보 10-0215285호와 (KR) 등록특허공보 10-0543537호 참조).

그러나 전술된 바와 같이 바이오 원료를 생산하는 과정이나 윤활유를 사용하는 금속가공에서 발생하는 오일 미스트를 포집하는 방법으로 전기집진기가 사용됨으로써 상기 제공된 집진판에 집진된 유해물질을 제거하는 방식으로는 집진판에 집진된 오일 미스트 제거시 다양한 문제점을 가진다.

즉, 점도가 높은 입자나 오일 미스트를 포집하는 전기집진장치의 경우에는 종래의 방법으로 제거하는데 많은 문제점이 있다.

첫째, 점도가 높은 입자나 오일 미스트가 집진된 집진판에 탈진장치로 충격을 가하여 탈진하는 경우에는 충격을 가하여도 집진판에서 분리되지 않으며, 이로 인하여 고온 스팀으로 청소하는 수동 세정방식을 적용하고 있으며, 이로 인하여 인건비와 유지관리비가 상승시키는 단점이 있다.

둘째, 세정액을 이용한 세정장치의 경우에는 세정액이 유해물질에 의하여 오염됨으로써 주기적으로 세정액 교체를 하거나 정화시켜야 하고, 세정액을 집진판에 연속 또는 간헐적으로 공급함으로써 유지비용을 상승시키는 단점이 있으며, 또한, 상기 세정장치를 이용하여 집진판을 세정함으로써 종래의 집진판은 세정액에 의하여 세정이 잘 이루어지도록 친수성 집진판에 대한 다양한 기술만이 제공되어 있는 실정이다.

셋째, 습식 스크러버의 후단에 설치되어 백연 미스트를 처리하는 방법으로 전기집진기의 경우에서는 포집된 백연 미스트가 바로 하단부로 회수되지 못하고 집진부에 포집된 상태로 유지되다가 액적이 다시 증발하여 후단으로 배출되는 현상이 발생한다.

넷째, 미스트에는 고가의 촉매입자를 포함하고 있음으로써 세정액을 이용한 세정장치로 집진판에 집진된 미스트를 제거할 경우에는 촉매입자를 회수할 수 없으며, 탈진장치의 경우에는 점도에 의하여 집진판에서 미스트가 떨어지지 않는 문제점에 의하여 회수가능한 고가의 자원을 낭비시키는 단점이 있다.

(KR) 등록특허공보 10-0711477호 (KR) 등록특허공보 10-0215285호 (KR) 등록특허공보 10-0543537호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로,

본 발명은 전기집진방식으로 집진판에 집진되는 고점도 미스트나 오일 미스트를 바로 집진부의 하단부로 회수할 수 있도록 하여 고가의 촉매입자와 같은 자원을 회수할 수 있도록 하며, 전기집진기의 유지비용을 절약할 수 있도록 하는 집진판을 구비한 전기집진기를 제공하고자 한다.

즉, 발수성 또는 발유성을 가지도록 소수성 코팅물질로 코팅된 소수성 집진판을 이용하여 집진판에 집진되는 고점도 미스트나 오일 미스트를 중력에 의하여 쉽게 회수될 수 있도록 함으로써 고가의 촉매입자와 같은 자원을 회수하는 동시에 전기집진기의 유지비용을 절약할 수 있도록 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 발명된 본 발명인 소수성 집진판을 구비한 전기집진기는, 배출가스 내의 유해물질을 전기방식으로 하전한 후 집진하는 하전부와 집진부로 이루어진 전기집진기에 있어서, 상기 집진부의 집진판은 중력에 의하여 집진된 오염물질이 집진판으로부터 분리되도록 금속판의 표면에 형성된 유전체 성질을 가지는 소수성 코팅층을 포함한다.

상기 소수성 코팅층은 소수성 발유성 코팅물질로 코팅하여 형성하되, 상기 소수성 발유성 코팅물질은 테프론 또는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 또는 소수성 실리카 중 어느 하나이며,

상기 소수성 코팅층은 금속판에 소수성 코팅물질을 스프레이 하는 스프레이 코팅방식 또는 금속판을 소수성 코팅물질에 담그는 딥 코팅방식으로 형성된다.

상기 배출가스 내의 유해물질은 고점도 미스트 또는 오일 미스트를 포함하며,

상기 전기집진기는 바이오 원료를 생산하는 과정이나 윤활유를 사용하는 금속가공에서 발생하는 오일 미스트를 포집하기 위한 것임을 특징으로 한다.

상기 전기집진기는 유해가스를 제거하는 습식 스크러버 후단에 설치된 것임을 특징으로 한다.

상기 전기집진기는, 고전압을 인가받아 코로나 방전으로 다량의 이온을 생성하는 다수의 방전핀이 형성된 방전봉과, 상기 방전봉과 이격되게 설치된 대전극으로 이루어져 유입되는 배출가스 내의 유해물질을 하전시키는 하전부와; 상기 하전부에서 하전된 유해물질을 정전기력으로 집진하는 유전체 설질을 가지는 소수성 코팅층이 형성된 다수의 소수성 집진판을 포함하는 집진부와; 상기 집진부의 하측에 형성되어 다수의 소수성 집진판에서 집진된 후 중력에 의하여 분리되는 유해물질을 포집하는 포집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 소수성 집진판을 구비한 전기집진기는, 집진부의 집진판에는 유전체 성질을 가지는 소수성 코팅층이 형성됨으로써 충격에 의한 탈진장치 또는 세정액을 이용한 세정장치를 이용하지 않고, 중력에 의하여 집진되는 유해물질을 집진판에서 분리할 수 있는 장점이 있다.

이러한 상기 장점에 의하여 전기집진기의 유지보수비용을 절약할 수 있으며, 설비비용을 절약할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 집진되는 유해물질은 세정액과 같은 이물질을 포함하지 않음으로써 미스트에 포함되어 있는 고가의 촉매입자의 회수가 가능하여 고가의 자원낭비를 줄일 수 있다.

또한, 집진판을 이루는 금속판의 표면에 형성된 소수성 코팅층에 의하여 내부식이 좋아 부식을 발생시키는 산성가스를 포함하는 배출가스를 배출하는 장소에 사용이 가능하다.

또한, 악취 및 유해가스를 제거하기 위하여 설치되는 습식 스크러버의 후방에 본 발명의 소수성 집진판을 구비한 전기집진기는 설치되어 습식 스크러버에서 배출되는 백연을 제거할 수도 있다.

즉, 종래에는 습식 스크러버에서 배출되는 배출가스는 다량의 수분을 포함하여 일반 전기집진기의 사용시 집진판에 집진되는 유해물질이 떡(엉겨붙음)이 짐으로써 탈진장치의 사용이 불가능하고, 고온의 증기를 사용하는 수작업에 의한 제거나 또는 세정액을 이용한 집진판 재생만이 가능하여 유지보수비용의 상승과 자원의 회수가 불가능하였다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 나타낸 소수성 집진판을 구비한 전기집진기의 구성에 대한 개략도
도 2는 본 발명의 실시 예를 나타낸 소수성 집진판을 구비한 전기집진기의 소수성 집진판에 대한 개략도.
도 3은 본 발명의 실시 예를 나타낸 소수성 집진판을 구비한 전기집진기의 소수성 집진판의 소수성 물질의 코팅방법을 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 발명의 실시 예를 나타낸 소수성 집진판을 구비한 전기집진기의 소수성 집진판이 설치된 집진부에 대한 개략도.
도 5는 본 발명의 실시 예를 나타낸 소수성 집진판을 구비한 전기집진기의 소수성 집진판에 대한 상세 개략도.
도 6은 본 발명의 실시 예를 나타낸 소수성 집진판을 구비한 전기집진기의 소수성 집진판에 대한 또 다른 상세 개략도.
도 7은 본 발명의 소수성 집진판을 구비한 전기집진기의 다른 실시 예를 나타낸 구성에 대한 개략도.

첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 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.

본 발명은 충격을 이용한 탈진장치 또는 세정액을 이용한 세정장치를 사용하지 않고, 집진판에 집진되는 유해물질이 중력에 의하여 하측으로 흘러내려 집진판으로부터 보다 쉬게 분리될 수 있도록 소수성 코팅층이 형성된 소수성 집진판을 구비한 전기집진기이다.

이하, 본 발명에 대하여 이해하기 용이하도록 도시한 일 실시 예를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 소수성 집진판을 구비한 전기집진기는, 크게 코로나 방전으로 다량의 이온(양 또는 음이온)을 생성하여 유입된느 배출가스 내에 포함되어 있는 유해물질(오염된 먼지, 미세입자 및 오일 미스트 등)을 하전시키는 하전부(10)와, 상기 하전부(10)의 후방에 위치하여 하전부(10)을 통과하여 하전된 유해물질(오염된 먼지, 미세입자 및 오일 미스트 등)을 정전기력의 방식으로 집진하는 소수성 집진판(21)이 설치된 집진부(20)와, 상기 집진부(20)의 하측에 위치하여 소수성 집진판(21)에서 집진된 후 중력에 의하여 흘러내리는 유해물질을 포집하는 포집호퍼(31)로 이루어진 포집부(30)로 구성된다.

상기 하전부(10)는 통상의 하전부와 집진부로 이루어진 2단 전기집진기의 하전부와 동일하거나 유사한 것으로, 다수의 방전핀(11a)이 형성된 방전봉(11)과, 상기 방전봉(11)과 이격되게 설치된 대전극(12)과, 상기 방전봉(11)과 대전극(12)과 전기적으로 연결되어 고전압을 인가하는 고전압인가장치(13)를 포함하도록 구성된다.

이러한 상기 하전부(10)는 고전압인가장치(13)에서 인가되는 고전압에 의하여 방전봉(11)과 대전극(12) 사이에 코로나 방전이 발생하고, 상기 코로나 방전에 의하여 다량의 이온이 생성된다. 이와 같이 상기 방전봉(11)과 대전극(12) 사이에는 코로나 방전에 의하여 다량의 이온이 존재하고, 다량의 이온이 존재하는 사이를 배출가스는 통과함으로써 배출가스 내에 존재하는 유해물질은 다량의 이온에 의하여 하전된다.

상기 집진부(20)는 통상의 2단 전기집진기의 집진부와 같이 하전부(10)를 통과한 배출가스 내의 하전된 유해물질을 정전기력으로 집진하는 것으로, 이격공간부(22)가 형성되도록 이격되게 설치된 다수개의 소수성 집진판(21)과, 상기 각각의 소수성 집진판(21)과 전기적으로 연결되어 고전압을 인가하여 소수성 집진판(21) 사이에 정전기력이 형성되도록 하는 고전압인가장치(23)로 구성된다(도 4 참조).

상기 소수성 집진판(21)은 도 2와 같이 금속판(21a)과, 상기 금속판(21a)의 외측면에 소수성 물질로 형성된 소수성 코팅층(21b)로 이루어지며, 상기 소수성 코팅층(21b)은 보통 금속판(21a)에 소수성 코팅물질을 스프레이 하는 스프레이 코팅방식 또는 금속판(21a)을 소수성 코팅물질에 담그는 딥 코팅방식으로 형성된다. 즉, 소수성 코팅층(21b)은 도 3의 (a)와 같이 스프레이 장치를 이용하여 소수성 물질을 금속판(21a)에 표면에 스프레이 하여 형성하거나, 또는 도 3의 (b)와 같이 소수성 물질이 저장된 통에 금속판(21a)을 담가 형성한다.

상기 소수성 코팅층(21b)을 형성하는 소수성 발유성 코팅물질은 보통 테프론 또는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 또는 소수성 실리카 중 어느 하나를 사용하나 그 외의 소수성으로 알려진 물질을 사용할 수도 있다.

또한, 상기 소수성 코팅층(21b)을 형성하는 소수성 코팅물질은 전기적으로 절연체이나 전기장 내에 놓였을 때에 표면에 전하가 분리되는 유전체 성질을 지니는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

도 5는 유전체 성질을 가지는 소수성 발유성 코팅물질로 소수성 코팅층(21b)이 형성된 경우의 상태를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 유전체 성질을 가지는 소수성 발유성 코팅물질로 소수성 코팅층(21b)이 형성된 다수의 소수성 집진판(21)에 고전압을 인가하면, (+) 고전압이 인가된 소수성 집진판(21)의 소수성 코팅층(21b)은 (+)의 극성을 띄고, 접지된 소수성 집진판(21)의 표면은 소수성 코팅층(21b)은 (-)의 극성을 띄게 되어 (+)의 극성을 띄는 소수성 집진판(21)과 (-)의 극성을 띄는 소수성 집진판(21) 사이의 이격공간부(22)에는 정전기력이 발생하고, 이 정전기력에 의하여 (+)로 하전 유해물질은 (-)의 극성을 띄는 소수성 집진판(21)에 집진된다.

이와 같이 소수성 집진판(21)에 집진되는 유해물질은 중력에 의하여 하측으로 이동하게 된다.

특히, 도 6과 같이 물방울(액적)상태의 유해물질은 하측으로 이동하면서 소수성 집진판(21)의 소수성 코팅층(21b) 표면에 존재하는 미세입자를 제거함으로써 자체 세정이 가능하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명인 소수성 집진판을 구비한 전기집진기(1)는 도 7과 같이 악취 및/또는 유해가스를 제거할 수 있는 습식 스크러버(2)의 후방에 설치되어 습식 스크러버(2)를 통과하는 배출가스 내의 유해물질을 제거할 수도 있다.

도 7을 참조하여 설명하면, 전술된 소수성 집진판을 구비한 전기집진기(1)는 습식 스크러버(2)의 후방에 설치되어 습식 스크러버(2)에서 1차 처리된 배출가스를 처리하도록 이루어진다.

상기 습식 스크러버(2)는 크게 공극이 형성된 패킹볼(211)이 충진되어 있는 스크러버(210)가 설치되고, 상기 스크러버(210)에 세정액을 분사하는 세정액 분사장치(220)와, 상기 세정액 분사장치(220)의 세정액의 pH농도를 조절하는 농도조절장치(230)와, 상기 스크러버(210)를 통과한 배출가스를 처리하는 필터(Demister; 240)로 구성된다.

상기 세정액 분사장치(220)는 세정액 탱크(221)와, 상기 세정액 탱크(221)의 세정액을 공급하는 펌프(222)와, 상기 펌프(222)에 의하여 공급되는 세정액을 스크러버에 분사시키는 분사노즐을 포함하는 분사노즐대(223)로 구성된다.

상기와 같이 이루어진 습식 스크러버(2)는 악취 및/또는 유해가스를 제거할 수 있으나 습식 스크러버(2)를 통과한 배출가스 내에는 다량의 수분을 포함함으로써 수분은 응축되어 백연(White mist)화되어 방출되게 되고 이로 인하여 민원발생의 원인이 되었으나, 후방에 설치된 소수성 집진판을 구비한 전기집진기(1)에서는 배출가스 내의 백연(White mist)을 용이하게 제거하여 민원의 발생을 해결이 가능하다.

즉, 종래에는 습식 스크러버(2)를 통과한 배출가스는 다량의 수분을 포함함으로써 일반 전기집진기의 사용시 집진판에 집진되는 수분을 함유한 유해물질이 떡(엉겨붙음)이 짐으로써 탈진장치로 제거하지 못하고, 고온의 증기를 사용하는 수작업에 의한 제거나 세정액을 이용한 제거만으로 제거함으로써 유지보수비용의 상승과 자원의 회수가 불가능하였으나, 본 발명의 소수성 집진판을 구비한 전기집진기를 사용함으로써 수작업을 이용한 제거방식을 사용하지 않음으로써 유지보수비용을 줄일 수 있으며, 미스트에 회수할 자원이 있는 경우에는 세정액의 미사용으로 자원의 회수가 가능하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 소수성 집진판을 구비한 전기집진기는 유지보수비용을 절약할 수 있는 동시에 미스트에 포함되어 있는 고가의 재생가능한 물질을 재생가능하도록 회수할 수 있는 장점에 의하여 아주 다양한 분야에서 유용하게 이용될 것으로 예상된다.

1 : 전기집진기 2 : 습식 스크러버
10 : 하전부 20 : 집진부
21 : 소수성 집진판 21a : 금속판
21b : 소수성 코팅층 22 : 이격공간부
30 : 포집부

Claims

배출가스 내의 유해물질을 전기방식으로 하전한 후 집진하는 하전부와 집진부로 이루어진 전기집진기에 있어서,
상기 집진부(20)의 집진판(21)은 중력에 의하여 집진된 오염물질이 집진판으로부터 분리되도록 금속판(21a)의 표면에 형성된 유전체 성질을 가지는 소수성 코팅층(21b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기.
제1항에 있어서,
상기 소수성 코팅층(21b)은 소수성 발유성 코팅물질로 코팅하여 형성하되, 상기 소수성 발유성 코팅물질은 테프론 또는 PTFE 또는 소수성 실리카 중 어느 하나임을 특징으로 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 소수성 코팅층(21b)은 금속판에 소수성 코팅물질을 스프레이 하는 스프레이 코팅방식 또는 금속판을 소수성 코팅물질에 담그는 딥 코팅방식으로 형성됨을 특징으로 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 배출가스 내의 유해물질은 고점도 미스트 또는 오일 미스트를 포함하는 것임을 특징으로 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기집진기(1)는 바이오 원료를 생산하는 과정이나 윤활유를 사용하는 금속가공에서 발생하는 오일 미스트를 포집하기 위한 것임을 특징으로 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기집진기(1)는 유해가스를 제거하는 습식 스크러버(2) 후단에 설치된 것임을 특징으로 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기집진기(1)는,
고전압을 인가받아 코로나 방전으로 다량의 이온을 생성하는 다수의 방전핀(11a)이 형성된 방전봉(11)과, 상기 방전봉(11)과 이격되게 설치된 대전극(12)으로 이루어져 유입되는 배출가스 내의 유해물질을 하전시키는 하전부(10)와,
상기 하전부(10)에서 하전된 유해물질을 정전기력으로 집진하는 유전체 설질을 가지는 소수성 코팅층(21b)이 형성된 다수의 소수성 집진판(21)을 포함하는 집진부(20)와;
상기 집진부(20)의 하측에 형성되어 다수의 소수성 집진판(21)에서 집진된 후 중력에 의하여 분리되는 유해물질을 포집하는 포집부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소수성 집진판을 구비한 전기집진기.