KR20140030804A - 배열회수 보일러 철산화물 고효율 집진장치 - Google Patents

배열회수 보일러 철산화물 고효율 집진장치 Download PDF

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KR20140030804A
KR20140030804A KR1020120097423A KR20120097423A KR20140030804A KR 20140030804 A KR20140030804 A KR 20140030804A KR 1020120097423 A KR1020120097423 A KR 1020120097423A KR 20120097423 A KR20120097423 A KR 20120097423A KR 20140030804 A KR20140030804 A KR 20140030804A
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Abstract

집진장치는 배기로의 개방된 상단의 일측에 배치되는 피동축; 배기로의 개방된 상단의 다른 일측에 배치되고, 피동축과 대향되는 구동축; 배기로의 개방된 상단을 차폐하는 필터로서, 피동축에 권취되어 롤 형태로 구비되고, 피동축으로부터 구동축을 향하여 펼쳐져서 배기로의 개방된 상단을 차폐하며, 필터의 펼쳐진 일측 단부가 구동축에 연결되는, 필터; 구동축에 연결되고, 구동축을 회전시켜서 필터를 피동축 방향에서 구동축 방향으로 이송시키기 위한 구동모터; 구동모터와 연결되고, 구동모터의 회전속도를 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 필터는 다공성 필터 부재; 및 상기 다공성 필터 부재의 내부의 일부 또는 양쪽 표면 중 어느 하나 이상의 표면에 위치한 점착부를 포함한다. 이러한 배열회수 보일러의 집진장치를 이용하면, 배열회수 보일러의 배기로에서 배출되는 배기 가스 내의 입자를 집진 및 여과하는 과정을 효과적으로 운용할 수 있으며, 기존 발전 설비의 운전에 영향이 없도록 낮은 압력손실과 고효율을 유지할 수 있으며, 높은 배기 가스의 유속을 유지할 수 있고, 배열회수 보일러의 배기로에 간단히 설치할 수 있고, 설치에 따른 투자비용을 크게 절감할 수 있다.

Description

배열회수 보일러 철산화물 고효율 집진장치 {HIGH EFFICIENCY DUST COLLECTOR OF HEAT RECOVERY BOILER IRON OXIDES}
본 발명은 집진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배열회수 보일러의 배기로에서 배출되는 배기 가스 내의 입자를 집진 및 여과하는 과정을 효과적으로 운용할 수 있는 집진장치에 관한 것이다.
보일러 또는 산업설비의 각종 제품의 생산공정, 연소공정이나 설비의 부식산화물 등의 입자상 물질이 배기가스와 함께 외부로 누출되어 인체의 건강을 위협하거나 쾌적한 환경을 위협하는 환경오염을 일으키게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 배기통로 통해 배출되는 배기 가스 내에 포함된 입자상 오염 물질을 집진 및 여과하기 위하여 집진장치의 설치가 요구된다. 그런데 보일러에 적용되는 종래의 대부분의 집진장치들은 대형으로 제작되므로 초기 설치 비용이 증가할 뿐만 아니라, 설치하기에도 어려움이 있었다.
또한, 종래의 집진장치들이 갖는 여과필터는 다수의 미세한 공극을 형성한 형태이며, 배기 가스 내에 포함된 입자상 오염 물질들은 다수의 미세한 공극들에 의해 입자물질이 차폐되거나 여러 개의 입자물질이 서로 가교현상을 일으켜 여과필터의 표면에 쌓이면서 집진 및 여과되는 형태이다.
이러한 집진 및 여과 형태의 종래의 집진장치들을 적용하면, 여과 필터들이 매우 좁은 공극을 필요로 하므로 매우 좁은 공극에 의해 높은 압력손실이 발생하게 되어 결과적으로 운전동력의 부하가 크게 증가하고, 각종설비의 압력부하가 크게 증가하게 된다. 또한 입자물질의 집진량이 증가함에 따라 압력손실도 크게 증가하게 되어 탈진설비를 갖추고 있는 전형적인 여과집진설비의 경우에도 투과속도 1m/min내외에서 약 150 -300mmAq의 압력손실을 갖게 된다.
결과적으로 종래의 여과집진장치들은 운전비용이 높고, 투과속도를 1m/min내외로 설계하게 됨에 따라 집진장치의 크기가 크고 탈진에 필요한 복잡한 설비를 동반하게 된다. 특히 입자상오염물질이 간헐적으로 배출되거나 배기가스량이 매우 많을 때 경제성이 크게 떨어지는 단점이 있다.
도 1은 가스 터빈을 이용한 통상적인 복합 화력 발전 시스템을 도시한 도면이다.
가스 터빈을 이용한 통상적인 복합 화력 발전 시스템은 가스 터빈 발전 시스템과 증기 터빈 발전 시스템을 포함한다.
가스 터빈(10)은 먼저 공기를 압축기(11)로 압출한 후 연소기(13)로 보내 연료를 연소시켜 고온, 고압의 가스를 만든 후 터빈(12)을 동작시키기 배기 가스를 방출하는 것으로서, 압축, 가열, 팽창, 방열의 4 과정을 거치게 된다. 가스 터빈(10)이 회전함에 따라 가스 터빈(10)의 회전축과 연결된 가스 터빈측 발전기(14)를 회전시켜 1차 발전을 수행한다.
터빈(12)을 회전시키고 배출된 배기 가스는 배열 회수 보일러(HRSG : Heat Recovery Steam Generator, 20)로 전달된다. 배열 회수 보일러(20)에는 복수기(21)에서 응축된 복수가 복수 펌프(22)를 통해 공급되는데, 복수 펌프(22)에서 공급된 복수는 배열 회수 보일러(20)를 통과하며 1차 가열된 후 급수 펌프(23)로 공급된다. 급수 펌프(23)는 배열 회수 보일러(20)에서 필요한 급수를 공급한다.
급수 펌프(23)에서 공급된 급수는 배열 회수 보일러(20)에서 가열되어 증기로 된 후 증기 터빈(24)으로 전달되어 증기 터빈(24)을 회전시킨다. 증기 터빈(24)을 회전시킨 증기는 복수기(21)에서 냉각된 후 다시 보일러 작동을 위해 공급된다. 증기 터빈(24)에는 증기 터빈측 발전기(25)가 연결되어 증기 터빈(24)의 회전에 따라 증기 터빈측 발전기(25)도 회전하여 2 차 발전이 이루어진다. 한편, 배열 회수 보일러(20)를 통과한 배기 가스는 최종적으로 배열 회수 보일러(20)의 후단에 위치하는 배기로(26)를 통해 외부로 배출된다.
이러한 복합 화력 발전 시스템에서 배열 회수 보일러(20)의 배기로(26)를 통해 배출되는 배기 가스 내에는 인체에 유해한 입자상 오염물질이 다량 포함되어 있다. 따라서, 배열 회수 보일러(20)의 배기로(26)를 통해 배출되는 배기 가스가 대기중으로 그대로 배출될 경우 심각한 환경 오염 문제가 발생될 수 있다.
보일러 또는 산업설비의 각종 제품의 생산공정, 연소공정이나 설비의 부식산화물 등의 입자상 물질이 배기가스와 함께 외부로 누출되어 인체의 건강을 위협하거나 쾌적한 환경을 위협하는 환경오염을 일으키게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 배기통로 통해 배출되는 배기 가스 내에 포함된 입자상 오염 물질을 집진 및 여과하기 위하여 집진장치의 설치가 요구된다. 그런데 보일러에 적용되는 종래의 대부분의 집진장치들은 대형으로 제작되므로 초기 설치 비용이 증가할 뿐만 아니라, 설치하기에도 어려움이 있었다.
또한, 종래의 집진장치들이 갖는 여과필터는 다수의 미세한 공극을 형성한 형태이며, 배기 가스 내에 포함된 입자상 오염 물질들은 다수의 미세한 공극들에 의해 입자물질이 차폐되거나 여러 개의 입자물질이 서로 가교현상을 일으켜 여과필터의 표면에 쌓이면서 집진 및 여과되는 형태이다.
이러한 집진 및 여과 형태의 종래의 집진장치들을 적용하면, 여과 필터들이 매우 좁은 공극을 필요로 하므로 매우 좁은 공극에 의해 높은 압력손실이 발생하게 되어 결과적으로 운전동력의 부하가 크게 증가하고, 각종설비의 압력부하가 크게 증가하게 된다. 또한 입자물질의 집진량이 증가함에 따라 압력손실도 크게 증가하게 되어 탈진설비를 갖추고 있는 전형적인 여과집진설비의 경우에도 투과속도 1m/min내외에서 약 150 -300mmAq의 압력손실을 갖게 된다.
결과적으로 종래의 여과집진장치들은 운전비용이 높고, 투과속도를 1m/min내외로 설계하게 됨에 따라 집진장치의 크기가 크고 탈진에 필요한 복잡한 설비를 동반하게 된다. 특히 입자상오염물질이 간헐적으로 배출되거나 배기가스량이 매우 많을 때 경제성이 크게 떨어지는 단점이 있다.
도 1은 가스 터빈을 이용한 통상적인 복합 화력 발전 시스템을 도시한 도면이다.
가스 터빈을 이용한 통상적인 복합 화력 발전 시스템은 가스 터빈 발전 시스템과 증기 터빈 발전 시스템을 포함한다.
가스 터빈(10)은 먼저 공기를 압축기(11)로 압출한 후 연소기(13)로 보내 연료를 연소시켜 고온, 고압의 가스를 만든 후 터빈(12)을 동작시키기 배기 가스를 방출하는 것으로서, 압축, 가열, 팽창, 방열의 4 과정을 거치게 된다. 가스 터빈(10)이 회전함에 따라 가스 터빈(10)의 회전축과 연결된 가스 터빈측 발전기(14)를 회전시켜 1차 발전을 수행한다.
터빈(12)을 회전시키고 배출된 배기 가스는 배열 회수 보일러(HRSG : Heat Recovery Steam Generator, 20)로 전달된다. 배열 회수 보일러(20)에는 복수기(21)에서 응축된 복수가 복수 펌프(22)를 통해 공급되는데, 복수 펌프(22)에서 공급된 복수는 배열 회수 보일러(20)를 통과하며 1차 가열된 후 급수 펌프(23)로 공급된다. 급수 펌프(23)는 배열 회수 보일러(20)에서 필요한 급수를 공급한다.
급수 펌프(23)에서 공급된 급수는 배열 회수 보일러(20)에서 가열되어 증기로 된 후 증기 터빈(24)으로 전달되어 증기 터빈(24)을 회전시킨다. 증기 터빈(24)을 회전시킨 증기는 복수기(21)에서 냉각된 후 다시 보일러 작동을 위해 공급된다. 증기 터빈(24)에는 증기 터빈측 발전기(25)가 연결되어 증기 터빈(24)의 회전에 따라 증기 터빈측 발전기(25)도 회전하여 2 차 발전이 이루어진다. 한편, 배열 회수 보일러(20)를 통과한 배기 가스는 최종적으로 배열 회수 보일러(20)의 후단에 위치하는 배기로(26)를 통해 외부로 배출된다.
이러한 복합 화력 발전 시스템에서 배열 회수 보일러(20)의 배기로(26)를 통해 배출되는 배기 가스 내에는 인체에 유해한 입자상 오염물질이 다량 포함되어 있다. 따라서, 배열 회수 보일러(20)의 배기로(26)를 통해 배출되는 배기 가스가 대기중으로 그대로 배출될 경우 심각한 환경 오염 문제가 발생될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 집진장치는 배출가스가 배출되는 배기로에 설치되어 배출가스에 함유된 입자를 집진시켜서 필터링하기 위한 배열회수 보일러의 집진장치로서, 상기 배기로의 개방된 상단의 일측에 배치되는 피동축; 상기 배기로의 개방된 상단의 다른 일측에 배치되고, 상기 피동축과 대향되는 구동축; 상기 배기로의 개방된 상단을 차폐하는 필터로서, 상기 피동축에 권취되어 롤 형태로 구비되고, 상기 피동축으로부터 상기 구동축을 향하여 펼쳐져서 상기 배기로의 개방된 상단을 차폐하며, 상기 필터의 펼쳐진 일측 단부가 상기 구동축에 연결되는, 필터; 상기 구동축에 연결되고, 상기 구동축을 회전시켜서 상기 필터를 상기 피동축 방향에서 상기 구동축 방향으로 이송시키기 위한 구동모터; 상기 구동모터와 연결되고, 상기 구동모터의 회전속도를 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 필터는 다공성 필터 부재; 및 상기 다공성 필터 부재의 내부의 일부 또는 양쪽 표면 중 어느 하나 이상의 표면에 위치한 점착부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피동축 및 상기 구동축은 각각, 길이 방향으로 다수가 연결되고, 서로 연결되는 구동축들 및 피동축들은 커플링에 의해 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피동축 및 상기 구동축은 각각, 일단에는 홈부가 형성되고 타단에는 돌출부가 형성되며, 상기 피동축 및 상기 구동축은 각각, 길이 방향으로 다수가 연결되고, 서로 연결되는 구동축들 및 피동축들은 상기 홈부 및 돌출부가 결합되어 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 구동축 상에 설치되고, 상기 구동축의 회전수를 감지하는 센서를 추가로 포함하며, 상기 센서는 상기 제어부에 연결되고, 상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 구동축의 회전수를 디스플레이하며, 상기 센서에 의해 측정된 상기 구동축의 회전수에 따라 상기 제어부를 통해 상기 구동축의 회전 속도를 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 필터의 이송시기를 결정하기 위한 압력계를 추가로 포함하며, 상기 압력계는 제1 측정단이 상기 배기로의 내측에 위치되며, 제2 측정단이 상기 배기로의 외측에 위치되도록 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 필터의 이송을 가이드하기 위한 가이드부를 추가로 포함하고, 상기 가이드부는 상기 배기로의 상단에 마련될 수 있으며, 이에 의해 필터가 배기가스에 의해 경로를 이탈하거나 필터를 통과하지 않고 배기가스가 배기되는 것을 방지한다.
상기 가이드부는 서로 이격 배치되는 제1 메쉬망 및 제2 메쉬망을 포함하며, 상기 필터는 상기 제1 메쉬망 및 상기 제2 메쉬망 사이에서 가이드될 수 있다.
상기 다공성 필터 부재는 엉켜있는 실의 네트워크 모양으로 구성되어 있고; 상기 다공성 필터 부재의 양쪽 표면에 위치한 점착부의 두께는 0.02-3,000 ㎛이며; 상기 점착부는 22 ℃에서 ASTM D1876에 따른 박리 테스트(peel test)에서 박리강도가 300-3,000 g/25mm를 보이고; 상기 기체 정화용 집진 필터는 유속 0.01-30 m/s의 유체 정화에 사용되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배열회수 보일러의 집진 장치는, 상기 피동축에 연결된 브레이크(brake) 또는 클러치(clutch)를 추가로 포함하고, 상기 구동모터가 정지하였을 경우 상기 제어부는 상기 브레이크를 작동시켜 상기 피동축의 회전을 정지시키게 된다.
피동축에 권취되어 있는 필터는 상기 필터가 상기 피동축과 연결되는 부분에 망(mesh), 연결선, 인장 가능선 중 어느 하나을 포함하고, 상기 망, 연결선, 인장 가능선 중 어느 하나에 의해 상기 필터와 상기 피동축이 연결된다.
또한, 피동축 또는 구동축에 권취되어 있는 필터가 인출되거나 유인될 때 상기 피동축 또는 구동축의 축보다 위로 필터가 인출 또는 유인되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 집진장치에 의하면, 입자물질이 필터의 다공성 폼에 코팅된 점착물질에 충돌하여 점착되어 배기가스로부터 제거됨에 따라 필터의 공극이 유지되며 배기로에서 배출되는 배기 가스 내의 입자를 집진 및 여과하게 됨에 따라 여과필터에 의해 발생하는 압력부하를 크게 낮출 수 있게 되며, 점착물질에 접착된 입자상물질은 집진장치의 집진필터 이송로를 따라 제거되는 과정을 효과적으로 운용할 수 있으며, 기존 발전 설비의 운전에 영향이 없도록 낮은 압력손실과 고효율을 유지할 수 있으며, 높은 배기 가스의 유속을 유지할 수 있고, 배기로에 간단히 설치할 수 있고, 설치에 따른 투자비용을 크게 절감할 수 있다.
도 1은 가스 터빈을 이용한 통상적인 복합 화력 발전 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배열회수 보일러의 집진장치를 설명하기 위한 개략적 측면도.
도 3은 도 2에 도시된 배열회수 보일러의 집진장치의 평면도.
도 4는 도 2에 도시된 필터의 단면을 나타낸 부분 확대 단면도.
도 5는 도 2에 도시된 피동축 및 구동축을 설명하기 위한 평면도.
도 6은 피동축에 권취되어 있는 필터의 피동축과 연결되는 부분의 사시도.
도 7은 피동축 또는 구동축에 권취되어 있는 필터가 가이드되는 모습을 설명하기 위한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배열회수보일러의 철산화물 집진장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배열회수 보일러의 집진장치를 설명하기 위한 개략적 측면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 배열회수 보일러의 집진장치의 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 필터의 단면을 나타낸 부분 확대 단면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 피동축 및 구동축을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배열회수 보일러의 집진장치는 피동축(101) 및 구동축(102), 필터(103), 구동모터(104), 제어부(105)를 포함할 수 있다.
피동축(101) 및 구동축(102)은 필터(103)가 배열회수 보일러의 배기로(1)의 상단에 설치되도록 할 수 있다. 피동축(101)은 배기로(1)의 개방된 상단의 일측에 마련될 수 있고, 구동축(102)은 피동축(101)과 대향하도록 배기로(1)의 개방된 상단의 다른 일측에 마련될 수 있다. 구동축(102)은 구동모터(104)와 연결되어 구동모터(104)에 의해 회전될 수 있고, 피동축(101)은 필터(103)가 구동축(102)에 연결되는 것에 의해 구동축(102)이 회전될 때 구동축(102)과 함께 회전될 수 있다. 필터(103)가 구동축(102)에 연결되는 구성은 필터(103)를 구체적으로 설명하는 과정에서 설명하기로 한다.
이러한 피동축(101) 및 구동축(102)은 배기로(1)의 개수에 대응되게 다수 설치될 수 있다. 피동축(101) 및 구동축(102)이 다수 설치되기 위하여, 일 예로, 피동축(101) 및 구동축(102) 각각은, 다수의 피동축(101) 및 구동축(102)을 길이 방향으로 다수가 연결될 수 있고, 이때, 서로 연결되는 피동축(101)들 및 구동축(102)들은 커플링(미도시)에 의해 연결될 수 있다. 커플링은, 예를 들면, 고정커플링, 체인커플링, 플렉시블 커플링, 유니버셜 커플링, 유체커플링들 중 어느 하나일 수 있다. 다른 예로, 피동축(101) 및 구동축(102) 각각은, 길이 방향으로 다수 설치하기 위하여, 도 5와 같이 피동축(101) 및 구동축(102)은 각각, 일단에 홈부(101a, 102a)가 형성될 수 있고, 타단에는 돌출부(101b, 102b)가 형성될 수 있다. 홈부(101a, 102a) 및 돌출부(101b, 102b)는 서로 대응되는 형상일 수 있다. 이러한 경우, 서로 연결되는 피동축(101)들 및 구동축(102)들은 홈부(101a, 102a) 및 돌출부(101b, 102b)가 결합되는 것에 의해 서로 연결될 수 있다. 이와 같이 피동축(101) 및 구동축(102)이 다수로 연결되는 경우, 필터(103)는 각각의 피동축(101) 및 구동축(102)에 설치 및 연결되어 다수 설치될 수 있다.
필터(103)는 배기로(1)의 개방된 상단을 차폐하여 배기로(1)에서 배출되는 가스에 포함된 입자, 예를 들면, 철산화물 등과 같은 입자를 집진할 수 있고, 피동축(101)에 권취되어 롤 형태로 구비될 수 있다. 필터(103)가 배기로(1)의 개방된 상단을 차폐하기 위하여, 필터(103)의 일측 단부가 피동축(101)으로부터 구동축(102)을 향하여 펼쳐질 수 있고, 필터(103)의 펼쳐진 상태의 일측 단부는 구동축(102)에 연결될 수 있다. 이에 의해, 필터(103)는 배기로(1)의 상단에서 펼쳐지므로 배기로(1)의 개방된 상단을 차폐할 수 있고, 필터(103)의 일측면은 배기로(1)의 내측과 대향될 수 있다.
필터(103)가 배기로(1)에서 배출되는 가스에 포함된 입자를 집진하기 위하여, 필터는 다공성 필터 부재; 및 다공성 필터 부재의 내부의 일부 또는 양쪽 표면 중 어느 하나 이상의 표면에 위치한 점착부를 포함한다. 이 경우, 다공성 필터 부재는 엉켜있는 실의 네트워크 모양으로 구성되어 있고; 다공성 필터 부재의 양쪽 표면에 위치한 점착부의 두께는 0.02-3,000 ㎛이며; 점착부는 22 ℃에서 ASTM D1876에 따른 박리 테스트(peel test)에서 박리강도가 300-3,000 g/25mm를 보이고; 기체 정화용 집진 필터는 유속 0.01-30 m/s의 유체 정화에 사용된다. 추가적인 실시예에 따르면, 필터(103)는 공극(103a)이 큰 다공성 폼(Foam)으로 구성될 수 있고, 배기로(1)의 내측과 대향하는 일면에 점착성 물질(103b)이 도포될 수 있다. 일 예로, 필터(103)는 실리콘 폼 또는 폴리우레탄 폼이 사용될 수 있고, 고온의 가스에 견딜 수 있고 다수의 공극이 형성된 형태라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 점착성 물질(103b)은 합성수지계의 접착제 또는 융착제이면 모두 사용 가능할 수 있다. 이러한 필터(103)는 다공성의 폼으로 구성되므로 공극(103a)을 통해 배기로(1)에서 배출되는 배기 가스가 외부로 원활히 배출될 수 있다.
구동모터(104)는 구동축(102)의 일측에 배치될 수 있고, 구동축(102)과 연결되어 구동축(102)을 회전시킬 수 있다. 일 예로, 구동모터(104)는 구동축(102)과 연결되기 위하여, 구동축(102)의 일단에 직접 연결될 수도 있고, 기어, 풀리 또는 체인과 같은 동력전달부재에 의해 구동축(102)과 연결될 수도 있다. 구동모터(104)에 의해 구동축(102)이 회전되면 구동축(102)에 연결되어 펼쳐져 있는 필터(103)의 일부 영역은 구동축(102)에 권취될 수 있고, 이때 피동축(101)에 권취되어 있는 필터(103)의 다른 영역은 피동축(101)으로부터 풀리면서 구동축(102)을 향하여 이동될 수 있다.
이 경우 피동축에 권취되어 있는 필터는 필터가 피동축과 연결되는 부분에 탄성 망(103a)을 포함하고, 이러한 탄성 망에 의해 필터와 피동축이 연결되게 된다. 그 이유는 다수개의 필터가 있는 경우 남아 있는 필터의 길이차에 의한 트러블이 발생할 수 있으므로, 탄성 망을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 모습은 도 6에서 확인할 수 있는 것처럼 필터와 피동축의 연결은 탄성 망에 의해 연결됨을 볼 수 있다.
제어부(105)는 구동모터(104)와 연결될 수 있고, 구동모터(104)의 회전속도를 제어할 수 있다. 제어부(105)는 구동모터(104)의 구동 및 회전속도를 제어하기 위하여, 구동모터(104)와 전기적으로 연결되고 PWM(Pulse Width Modulator)을 포함하는 인버터 회로를 포함할 수 있다. 일 예로, 제어부(105)는 모니터, 제어판넬 등이 구비된 PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)시스템이 이용될 수 있다. 제어부(105)를 통해 구동모터(104)의 회전속도를 제어하면, 필터(103)가 구동축(102)에 권취되는 속도 및 필터(103)가 피동축(101)에서 풀리면서 이동되는 속도를 조절할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 배열회수 보일러의 집진 장치는 피동축에 연결된 브레이크 또는 클러치를 추가로 포함하며, 이러한 브레이크 또는 클러치는 구동모터가 정지했을 경우 제어부에 의해 신호를 받아 작동하여 피동축의 회전을 정지시킨다. 이러한 구성은 구동 모터만 정지할 경우 피동축은 관성에 의해 계속 어느 정도 회전이 일어나므로 필터가 계속 풀리고 이에 의해 처짐이 발생하는 것을 막을 수 있는 구성이다.
또한, 이러한 구동 모터 및 브레이크의 구성은 피동축 및 구동축 모두에 설치될 수 있고, 이에 의해 필터가 양방향으로 자유롭게 이동이 가능한 구성도 가능할 수 있다. 이에 의해 필터의 이동 방향이 반대로 이동할 필요가 있는 경우에 반대 방향의 이동이 가능하게 된다.
한편, 도시하지는 않았지만, 피동축(101), 구동축(102), 구동모터(104), 제어부(105)는 배기로(1)의 외측에 플레이트를 설치하여, 상기 플레이트에 고정 설치될 수도 있고, 각각 피동축(101) 및 구동축(102)을 수용하는 복수의 케이싱을 설치하여, 복수의 케이싱 중 구동축(102)을 수용하는 케이싱 내부에 구동모터(104)를 설치하고, 그 케이싱의 외부에 제어부(105)를 구성할 수도 있다. 복수의 케이싱이 마련되는 경우, 복수의 케이싱 각각은 필터(103)의 인출 및 이동이 가능하도록 인출홈이 형성될 수 있다. 이러한 피동축(101), 구동축(102), 구동모터(104), 제어부(105)를 배기로(1)의 상단부에 설치하기 위한 예시적인 형태일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시예로서, 구동축(102)의 회전 속도를 모니터링 하면서 효율적으로 구동축(102)의 회전 속도를 제어하기 위하여, 구동축(102)의 회전수를 감지하는 센서(106)를 추가로 포함할 수 있다.
센서(106)는 구동축(102) 상에 설치될 수 있다. 이때, 센서(106)는 필터(103)가 권취되는 영역을 벗어난 구동축(102) 상의 일측에 설치될 수 있다. 일 예로, 센서(106)는 회전수에 비례한 펄스를 발생하는 엔코더를 사용하거나, 근접스위치 또는 광전스위치 등이 사용될 수 있다. 센서(106)는 구동축(102)의 회전수를 감지하여 제어부(105)로 신호를 출력할 수 있고, 제어부(105)는 센서(106)로부터 전달된 회전수를 모니터 상에 출력할 수 있고, 측정된 구동축(102)의 회전수에 따라 제어부(105)를 통해 구동축(102)의 회전 속도를 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 필터(103)의 이송시기를 결정하기 위한 압력계(107)를 추가로 포함할 수 있다.
압력계(107)는 필터(103)의 이송시기를 결정하기 위하여, 배기로(1) 내측의 압력과 배기로(1) 외측의 압력을 측정하여 배기로(1)의 내측 및 외측 간의 차압을 측정할 수 있고, 제1 측정단(107a) 및 제2 측정단(107b)을 포함할 수 있다. 이 경우 압력계는 차압계를 포함하는 개념이다. 제1 측정단(107a)은 배기로(1)의 내측에 위치할 수 있고, 제2 측정단(107b)은 배기로(1)의 외측에 위치할 수 있다. 압력계(107)는 측정되는 차압을 눈금 표시 방식으로 표시하는 지침식 압력계가 사용될 수도 있고, 디지털 압력계가 사용될 수도 있으나, 제어부(105)와 연동하여 측정된 차압을 제어부(105)로 출력 및 표시할 수 있도록 디지털 압력계가 사용되는 것이 바람직하다. 압력계(107)를 이용하면 배기로(1) 내측 및 외측의 차압을 측정하여서 배기로(1) 내의 압력이 증가하면 필터(103)에 집진된 입자의 양이 포화 상태임을 확인 할 수 있고, 필터(103)의 이송시기를 결정할 수 있다. 이를 위해서, 제어부(105)에는 압력계(107)에서 측정되는 차압값과 비교를 위한 기준 차압값이 설정될 수 있으며, 압력계(107)로부터 출력되는 차압값이 기준 차압값 보다 높으면 인버터를 제어하여 구동모터(104)를 구동시키도록 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 필터(103)의 이송을 가이드하기 위한 가이드부(108)를 추가로 포함할 수 있다.
가이드부(108)는 배기로(1)의 상단에 마련될 수 있고, 제1 메쉬망(108a) 및 제2 메쉬망(108b)을 포함할 수 있다. 제1 메쉬망(108a) 및 제2 메쉬망(108b)은 서로 이격 배치되어서 필터(103)가 진입되어 이송될 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 제1 메쉬망(108a)은 필터(103)의 하측에 위치할 수 있고, 제2 메쉬망(108b)은 필터(103)의 상측에 위치할 수 있다. 일 예로, 제1 메쉬망(108a) 및 제2 메쉬망(108b)은 위에서 언급된 플레이트 또는 케이싱에 고정될 수 있다. 제1 메쉬망(108a) 및 제2 메쉬망(108b)은 격자 형태의 메쉬망일 수 있고, 필터(103)가 갖는 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다. 제1 메쉬망(108a) 및 제2 메쉬망(108b)은 메쉬 형태로 형성되므로 배기로(1)를 통해 배출되는 배기 가스가 배기로(1) 외측으로 원활히 배출될 수 있다. 가이드부(108)는 제1 메쉬망(108a) 및 제2 메쉬망(108b)의 사이로 필터(103)를 수용하여 필터(103)를 커버하므로 배기로(1)에서 배출되는 배기 가스에 의해 필터(103)가 배기로(1)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
이하에서는 배기로(1)에서 배출되는 입자를 집진하여 여과하는 과정을 설명하기로 한다.
배기로(1)에서 배기 가스가 배출되는 과정에서 배기 가스에 포함된 입자들은 배기로(1)를 차폐하고 있는 필터(103)에 집진된다. 이때, 입자들은 필터(103)에 도포된 점착성 물질(103b)들에 의해 배기로(1)의 내측에 대향하는 필터(103)의 일측면, 즉 점착성 물질(103b)이 도포된 일면에 부착되어 집진되고, 배기 가스는 필터(103)가 갖는 기공을 통해 배기로(1)의 외부로 배출될 수 있다.
이러한 과정이 반복되면서 필터(103)에 부착되는 입자들이 점차적으로 포화 상태가 되면서, 배기로(1) 내측의 압력이 증가할 수 있다. 이때, 압력계(107)는 배기로(1)의 내측 및 외측의 차압을 지속적으로 측정하게 되며, 측정된 차압값은 제어부(105)로 전달되고, 제어부(105)는 미리 설정된 기준 차압값과 측정된 차압값을 비교하여 측정된 차압값이 기준 차압값보다 높으면 인버터를 제어하여 구동모터(104)를 구동시킬 수 있다.
구동모터(104)가 구동되면 구동축(102)이 회전되고, 배기 가스에 포함된 입자들이 집진된 필터(103)의 영역이 구동축(102)에 권취되며, 동시에 피동축(101)이 회전되면서 피동축(101)에 권취되어 있던 필터(103)의 집진전 영역(입자가 집진되지 않은 영역)이 이송되고, 집전전 영역이 배기로(1)의 상단에 위치될 수 있다.
구동축(102)이 회전되면 구동축(102) 상에 설치된 센서(106)는 구동축(102)의 회전수를 감지할 수 있고, 감지된 구동축(102)의 회전수는 제어부(105)에 디스플레이될 수 있다. 이때, 관리자는 제어부(105)에 디스플레이된 구동축(102)의 회전수를 확인하여 구동축(102)의 회전수가 적은 경우, 제어부(105)를 조작하여 구동모터(104)의 회전속도를 빠르게 설정할 수 있고, 구동축(102)의 회전수가 많은 경우, 제어부(105)를 조작하여 구동모터(104)의 회전속도를 늦출 수 있다. 이와 같이 하면, 필터(103)의 이송속도를 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배열회수 보일러의 집진장치(100)를 이용하면, 배열회수 보일러의 배기로(1)에서 배출되는 입자를 집진 및 여과하는 과정을 효과적으로 운용할 수 있다. 즉, 배기로(1)의 상단에서 배기 가스에 포함된 입자가 집진된 필터(103)의 오염된 영역은 구동축(102)에 권취되어 배기로(1)의 상단에서 제거되고, 그 즉시 필터(103)의 오염되지 않은 영역이 이송되어 배기로(1)의 상단에 위치되는 과정을 통해 배기 가스에 포함된 입자들을 효과적으로 집진 및 여과할 수 있다.
또한, 배기 가스에 포함된 입자들이 필터(103)에 집진 및 여과되는 과정에서 지속적으로 배기로(1)의 내측 및 외측의 차압을 측정하므로 차압이 발생하는 경우 필터(103)의 오염된 영역을 즉각 배기로(1)의 상단으로부터 제거하여 배기로(1) 내의 압력이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발전 설비의 운전에 영향이 없도록 낮은 압력손실과 고효율을 유지할 수 있다.
또한, 필터(103)가 공극(103a)이 큰 다공성의 폼 형태로 구성되고, 일측면에 점착성 물질(103b)이 도포되므로 배기 가스 내의 입자들이 필터(103)에 충돌하면서 점착성 물질(103b)에 부착되는 과정으로 집진되고, 배기 가스는 다수의 공극(103a)을 통해 원활히 배출될 수 있으며, 따라서 높은 배기 가스의 유속을 유지할 수 있다.
또한, 피동축(101), 구동축(102), 구동모터(104), 필터(103)의 간단한 구성만으로도 배기 가스 내의 입자를 집진 및 여과할 수 있으므로 보일러의 배기로(1)에 간단히 설치할 수 있고, 집진장치의 설치에 따른 투자비용을 크게 절감할 수 있다.
한편, 피동축 및 구동축에 권취되어 있는 필터는 도 2에서는 피동축 및 구동축의 축보다 아래 방향으로 유인 또는 인출되지만, 이와 같이 아래 방향으로 유인 또는 인출될 경우, 필터가 걸리거나 하는 등의 문제점이 자주 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 도 7에서 보는 것처럼, 피동축 또는 구동축에 권취되어 있는 필터가 인출되거나 유인될 때 피동축 또는 구동축의 축보다 위로 필터가 인출 또는 유인되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 필터가 위로 유인 또는 인출되어 필터는 제 1 메쉬망 및 제 2 메쉬망으로 이루어진 가이드부로 가이드되어 제 1 메쉬망 및 제 2 메쉬망 사이로 가이드된다.

Claims (11)

  1. 배출가스가 배출되는 배기로에 설치되어 배출가스에 함유된 입자를 집진시켜서 필터링하기 위한 집진장치로서,
    상기 배기로의 개방된 상단의 일측에 배치되는 피동축;
    상기 배기로의 개방된 상단의 다른 일측에 배치되고, 상기 피동축과 대향되는 구동축;
    상기 배기로의 개방된 상단을 차폐하는 필터로서, 상기 피동축에 권취되어 롤 형태로 구비되고, 상기 피동축으로부터 상기 구동축을 향하여 펼쳐져서 상기 배기로의 개방된 상단을 차폐하며, 상기 필터의 펼쳐진 일측 단부가 상기 구동축에 연결되는, 필터;
    상기 구동축에 연결되고, 상기 구동축을 회전시켜서 상기 필터를 상기 피동축 방향에서 상기 구동축 방향으로 이송시키기 위한 구동모터;
    상기 구동모터와 연결되고, 상기 구동모터의 회전속도를 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 필터는 다공성 필터 부재; 및 상기 다공성 필터 부재의 내부의 일부 또는 양쪽 표면 중 어느 하나 이상의 표면에 위치한 점착부를 포함하는,
    집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 필터 부재는 엉켜있는 실의 네트워크 모양으로 구성되어 있고; 상기 다공성 필터 부재의 양쪽 표면에 위치한 점착부의 두께는 0.02-3,000 ㎛이며; 상기 점착부는 22 ℃에서 ASTM D1876에 따른 박리 테스트(peel test)에서 박리강도가 300-3,000 g/25mm를 보이고; 상기 기체 정화용 집진 필터는 유속 0.01-30 m/s의 유체 정화에 사용되는 것을 특징으로 하는,
    집진장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동축 상에 설치되고, 상기 구동축의 회전수를 감지하는 센서를 추가로 포함하며,
    상기 센서는 상기 제어부에 연결되고, 상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 구동축의 회전수를 디스플레이하며, 상기 센서에 의해 측정된 상기 구동축의 회전수에 따라 상기 제어부를 통해 상기 구동축의 회전 속도를 조절할 수 있는,
    집진장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필터의 이송시기를 결정하기 위한 압력계를 추가로 포함하며,
    상기 압력계는 상기 배기로의 내측에 위치되도록 설치되는,
    집진장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필터의 이송을 가이드하기 위한 가이드부를 추가로 포함하고,
    상기 가이드부는 상기 배기로의 상단에 마련되며,
    상기 가이드부는 필터가 배기 가스에 의해 경로를 이탈하거나 필터를 통과하지 않고 배기 가스가 배기되는 것을 방지하는,
    집진장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드부는 서로 이격 배치되는 제1 메쉬망 및 제2 메쉬망을 포함하며,
    상기 필터는 상기 제1 메쉬망 및 상기 제2 메쉬망 사이에서 가이드되는,
    집진장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피동축 및 상기 구동축은 각각, 길이 방향으로 다수가 연결되고, 서로 연결되는 구동축들 및 피동축들은 커플링에 의해 연결되는,
    집진장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피동축 및 상기 구동축은 각각, 일단에는 홈부가 형성되고 타단에는 돌출부가 형성되며,
    상기 피동축 및 상기 구동축은 각각, 길이 방향으로 다수가 연결되고, 서로 연결되는 구동축들 및 피동축들은 상기 홈부 및 돌출부가 결합되어 연결되는,
    집진장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피동축에 연결된 브레이크(brake) 또는 클러치(clutch)를 추가로 포함하고,
    상기 구동모터가 정지하였을 경우 상기 제어부는 상기 브레이크 또는 클러치를 작동시켜 상기 피동축의 회전을 정지시키는,
    집진장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피동축에 권취되어 있는 필터는 상기 필터가 상기 피동축과 연결되는 부분에 망(mesh), 연결선, 인장 가능선 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 망, 연결선, 인장 가능선 중 어느 하나에 의해 상기 필터와 상기 피동축이 연결되는,
    집진장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피동축 또는 구동축에 권취되어 있는 필터가 인출되거나 유인될 때 상기 피동축 또는 구동축의 축보다 위로 필터가 인출 또는 유인되는 것을 특징으로 하는,
    집진장치.
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