KR20170136114A - 가압형 습식 전기집진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수막을 형성하는 물을 가압하여 공급함으로써 유입홀에 이물질이 쌓이는 것을 방지하고 물의 사용량 및 폐수를 절감할 수 있는 가압형 습식 전기집진기에 관한 것으로, 상측에서 공급되는 물에 의해 집진극의 내측 면에는 나선형의 수막이 형성되고, 집진극의 내측 중심부에는 방전극이 설치된 습식 전기집진기에 있어서, 상기 집진극(50)의 상단부에는 밀폐 형성된 상측수조(40)가 일체로 결합되고, 상기 상측수조(40)에는 내측으로 고압의 물을 공급하는 공급부(41)가 형성되며, 상기 집진극(50)의 외주면에는 내측과 연통되는 복수의 입수홀(52)이 상기 상측수조(40)의 내측에 위치하도록 형성되어 상측수조(40)의 물을 집진극(50)의 내측으로 가압하여 이송하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 상측수조가 밀폐 형성되어 있어 공급부를 통해 고압으로 입수된 물이 상측수조가 가득 채워짐에 따라 입수홀에 의해 더욱 가압되어 집진극의 내측으로 빠르게 입수됨으로써 이물질에 의해 입수홀이 막히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 물이 고압으로 순환 및 입수되기 때문에 총사용량 및 폐수를 절감할 수 있어 더욱 경제적이며, 배수분리관 및 밀폐 형성된 하측수조에 의해 낙하한 물이 방전극 및 하측지지대에 접촉되는 것이 완벽히 차단됨으로써 불꽃방전을 방지할 수 있다.

Description

가압형 습식 전기집진기{Pressurized wet electrostatic precipitator}

본 발명은 수막을 이용하여 분진을 포집하는 습식 전기집진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수막을 형성하는 물을 가압하여 공급함으로써 유입홀에 이물질이 쌓이는 것을 방지하고 물의 사용량 및 폐수를 절감할 수 있는 가압형 습식 전기집진기에 관한 것이다.

전기집진기는 소각로, 보일러 탈황설비 기타 미세분진 및 유해가스 제거설비에 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 않기 때문에 집진극의 전기 전도도를 떨어뜨려 집진 효율을 저하시키는 문제를 야기하게 된다.

이와 반면에 습식 전기집진기는 이러한 건식 전기집진기의 단점을 보완하기 위해 개발된 것으로서, 집진극의 표면에 간헐적 또는 연속적인 방법으로 물을 공급하여 청소하는 방법을 채택하고 있다. 이 중에서 집진극에 연속적으로 수막을 형성하여 집진극(집진판)의 오염을 원천적으로 막으면서 청소할 수 있도록 한 방법은 특히 비저항의 분진이나 점착성 및 시효경화성이 강한 분진들을 처리하는데 매우 유용하다.

그러나 이러한 습식 전기집진기는 하나의 처리유닛에 100~200개 정도 설치되기 때문에 수평이 유지되지 못할 경우 심각한 문제를 야기시키게 된다.

즉, 수백 개의 집진기를 조립할 때 정밀한 조립이 사실상 어렵기 때문에 수평을 정확하게 잡을 수 없는데, 이 경우 오버플로우된 물이 고른 수막을 형성하지 못하고 일부에서 물줄기를 형성한다든지 혹은 수막이 형성되지 못하는 곳이 발생되는 현상을 야기하고, 이러한 현상은 곧바로 방전시 스파크를 형성하거나 혹은 더스트가 집진극에 부착되는 문제를 초래하여 방전을 불량하게 하고, 결국 집진기의 기능을 상실시키므로 분해 후 일일이 청소해야 하는 번거로움, 비용과 시간을 낭비하는 문제로 연결되게 된다.

또한, 수평이 정확하지 않을 경우 유지 보수하기도 힘들고, 수평이 높은 쪽으로 물을 더 많이 흘려보내야 하는 불편은 물론 제어 상의 난점으로 인해 집진기의 기능 저하 및 수명 단축을 초래하게 된다.

이러한 문제점을 극복하고자 본원 출원인은 특허출원번호 제10-2015-0186660호에서 수막을 형성하는 물의 공급 및 배출을 더욱 원활하게 하여 항상 균일한 수막을 형성할 수 있는 수직형 습식 전기집진기를 제안하였다.

상기 습식 전기집진기는 도 1에서 나타낸 바와 같이 하측에 형성된 수조(도면 미표시)에서 공급되는 물이 채워지는 공급수조(1)가 구비되어 있고, 상기 공급수조(1)의 내부에는 원통 형상의 집진극(2)이 설치되어 있으며, 상기 집진극(2)의 외주면에는 상기 공급수조(1)의 물이 수압에 의해 유입되는 복수의 유입홀(3)이 방사상으로 형성되어 있다.

상기 집진극(2)의 중심에는 봉 형상의 방전극(4)이 설치되어 있으며, 상기 방전극(4)에는 복수의 방전핀(5)이 상하로 간격을 이루며 결합되어 있다.

그리고 집진극(2)의 상측에는 상기 공급수조(1)에서 지속적으로 공급되는 물을 나선형으로 하향 배출하여 집진극(2)의 내측 면에 수막을 형성하는 수막형성부재(6)가 결합되어 있다.

상기 수막형성부재(6)의 외주면에는 나선형의 수막을 형성할 수 있도록 상기 유입홀(3)과 연통되는 복수의 배출홈(7)이 방사상으로 형성되어 있다.

따라서 고전압 공급장치를 통해 방전극(4)에 전압을 인가하게 되면 수막 쪽으로 방전이 일어나면서 더스트 등의 미세입자를 하전 시킨 후 전계에 의해 집진극(2) 쪽으로 이동시켜 하측으로 흘러내리는 수막에 포집하여 분진을 제거하는 것이다.

그러나 상술한 습식 전기집진기는 공급수조(1)에 채워진 물의 양에 따른 수압에 의해 유입홀(3)로 물을 공급하기 때문에 저속으로 순환하게 되며, 이에 따라 습식 전기집진기를 장기간 사용하게 되면 유입홀(3) 및 배출홈(7)에 이물질이 쌓이게 되어 물 공급이 원활하게 이루어지지 않게 되고, 결국에는 전기집진기의 작동을 멈추고 이물질을 제거작업을 해야 하는 문제점이 있다.

또한, 물의 순환이 저속으로 이루어지기 때문에 상대적으로 많은 양의 물을 사용하게 되고, 이에 따라 운영비 및 폐수가 증가하여 경제적이지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수막을 형성하는 물을 가압하여 공급함으로써 이물질이 쌓이는 것을 방지하고 물의 사용량 및 폐수를 절감할 수 있는 가압형 습식 전기집진기를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 방전극 및 하측지지대에 접촉되는 물을 완벽히 차단하여 불꽃방전을 방지할 수 있는 가압형 습식 전기집진기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 가압형 습식 전기집진기는 상측에서 공급되는 물에 의해 집진극의 내측 면에는 나선형의 수막이 형성되고, 집진극의 내측 중심부에는 방전극이 설치된 습식 전기집진기에 있어서, 상기 집진극의 상단부에는 밀폐 형성된 상측수조가 일체로 결합되고, 상기 상측수조에는 내측으로 고압의 물을 공급하는 공급부가 형성되며, 상기 집진극의 외주면에는 내측과 연통되는 복수의 입수홀이 상기 상측수조의 내측에 위치하도록 형성되어 상측수조의 물을 집진극의 내측으로 가압하여 이송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가압형 습식 전기집진기에 의하면, 상측수조가 밀폐 형성되어 있어 공급부를 통해 고압으로 입수된 물이 상측수조가 가득 채워짐에 따라 입수홀에 의해 더욱 가압되어 집진극의 내측으로 빠르게 입수됨으로써 이물질에 의해 입수홀이 막히는 것을 방지할 수 있다.

또한, 물이 고압으로 순환 및 입수되기 때문에 총사용량 및 폐수를 절감할 수 있어 더욱 경제적이며, 배수분리관 및 밀폐 형성된 하측수조에 의해 낙하한 물이 방전극 및 하측지지대에 접촉되는 것이 완벽히 차단됨으로써 불꽃방전을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 습식 전기집진기에 설치된 수막형성부재의 단면도
도 2는 본 발명에 의한 가압형 습식 전기집진기의 사시도
도 3은 본 발명에 의한 집진극의 사시도
도 4는 본 발명에 의한 집진극의 평면도
도 5는 본 발명에 의한 집진극의 상측 단면도
도 7은 본 발명에 의한 집진극의 하측 단면도

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.

본 발명의 가압형 습식 전기집진기는 도 2에서 나타낸 바와 같이 분진을 포함한 유해가스가 전기집진기의 하측으로 유입되어 내측에서 정화과정을 거친 후 상측으로 배출되는 수직형의 습식 전기집진기에 적용된다.

상기 가압식 습식 전기집진기의 상측에는 격자 형태로 형성된 상측지지대(10)가 구비되어 있으며, 상기 상측지지대(10)에는 복수의 방전극(20)이 좌우로 간격을 이루며 수직으로 결합되어 있고, 상기 방전극(20)의 외주면에는 복수의 방전핀(21)이 상하로 간격을 이루며 결합되어 있다.

상기 방전극(20)의 하측은 하측지지대(30)에 결합되어 있으며, 상기 상측지지대(10)의 하측으로 간격을 이루며 상측수조(40)가 구비되어 있고, 상기 상측수조(40)의 일측에는 물을 공급하기 위한 파이프를 연결할 수 있도록 플랜지 형상의 공급부(41)가 형성되어 있다.

상기 상측수조(40)에는 상측과 하측을 관통하여 복수의 집진극(50)이 전후, 좌우로 간격을 이루며 상단부가 수직으로 결합되어 있는데, 상기 집진극(50)은 원통 형상으로 형성되어 상측과 하측이 관통되어 있으며, 상기 방전극(20)이 내측을 관통하여 상측지지대(10)와 하측지지대(30)에 고정된다.

그리고 상기 하측지지대(30)의 상측으로 간격을 이루며 하측수조(60)가 상기 집진극(50)의 하단부에 결합되어 있으며, 상기 하측수조(60)에는 하측을 관통하여 원통 형상의 배수분리관(70)이 상기 집진극(50)의 하측에 결합되어 있다.

상기 배수분리관(70)의 상측 외주면에는 복수의 돌기부(71)가 좌우로 간격을 이루며 방사상으로 형성되어 있어 상기 돌기부(71)에 의해 집진극(50)의 내측 면에 견고히 고정될 뿐만 아니라, 집진극(50)의 내측 면과 배수분리관(70)의 외측 면 사이에 공간을 형성하게 된다.

상기 상측수조(40) 및 하측수조(60)는 상기 공급부(41)를 통해 입수된 물이 외부로 배출되지 않도록 모든 면이 밀폐되어 형성되며, 상기 상측수조(40) 및 하측수조(60), 집진극(50)은 각각 별도로 제작하여 일체로 결합하거나, 금형을 이용하여 일체로 형성할 수 있고, FRP(fiber reinforced plastics)로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 집진극(50)은 도 3에서 나타낸 바와 같이 외주면 상단부에 복수의 유입부(51)가 방사상으로 형성되고, 상기 유입부(51)에는 내측과 연통되는 유입홀(52)이 형성되어 있다.

상기 유입부(51)는 상측수조(30)의 내측에 위치하게 되며, 도 4에서 나타낸 바와 같이 유입홀(52)을 통하여 입수된 상측수조(40)의 물이 집진극(50)의 내주면을 타고 나선형으로 낙하할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 유입홀(52)은 상측수조(30)의 크기 및 집진극(50)의 지름에 따라 다양한 크기 및 수로 형성할 수 있으며, 상측수조(30)의 물이 가압되어 집진극(50)의 내측으로 원활하게 유입될 수 있도록 유입홀(52)의 길이(D)를 유입홀(52)의 지름(Φ)에 비하여 5 ~ 8배 크게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유입홀(52)의 입구 측에는 곡면을 형성함으로써 물이 원활하게 유입되어 가압될 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 가압형 습식 전기집진기는 도 5에서 나타낸 바와 같이 공급부(41)를 통하여 고압의 물을 상측수조(40)에 지속적으로 공급하게 되면, 상기 상측수조(40)의 내측에 물이 가득 차게되어 고압의 물이 복수의 유입홀(52)을 통해 나선형으로 확산되어 하방으로 배출됨으로써 집진극(50)의 내측 면에 수막을 형성하게 된다.

따라서 고전압이 방전극(20)에 인가되면 (-)전하를 띤 분진은 (+)전하를 띤 집진극(50) 측으로 이동하게 되고, 수막에 포집되어 집진극(50)의 내측 면을 따라 하방으로 낙하하게 된다.

이렇게 집진극(50)의 내측 면 전체에 수막을 형성하며 나선형으로 흘러내린 물은 도 6에서 나타낸 바와 같이 배수분리관(70)에 이르게 되며, 돌기부(71)에 의해 집진극(50)의 내측 면과 배수분리관(70)의 외측 면에 형성된 공간을 통하여 하측수조(60)에 이르게 된다.

그리고 하측수조(60)에 낙하한 물은 펌프 및 공급부(41)를 통해 다시 상측수조(40)로 이송된다.

따라서 배수분리관(70) 및 하측수조(60)는 집진극(50)의 내측 면에 수막을 형성한 물이 방전극(20) 및 하측지지대(30)에 접촉되는 것을 완전히 차단함으로써 불꽃방전을 방지할 수 있다.

따라서 본 발명은 상측수조(40)가 밀폐 형성되어 있어 공급부(41)를 통해 고압으로 입수된 물이 상측수조(40)가 가득 채워짐에 따라 입수홀(52)에 의해 더욱 가압되어 집진극(50)의 내측으로 빠르게 입수됨으로써 이물질에 의해 입수홀(52)이 막히는 것을 방지할 수 있다.

또한, 물이 고압으로 순환 및 입수되기 때문에 총사용량 및 폐수를 절감할 수 있어 더욱 경제적이며, 배수분리관(70) 및 밀폐 형성된 하측수조(60)에 의해 낙하한 물이 방전극(20) 및 하측지지대(30)에 접촉되는 것이 완벽히 차단됨으로써 불꽃방전을 방지할 수 있다.

10 : 상측지지대 20 : 방전극
21 : 방전핀 30 : 하측지지대
40 : 상측수조 41 : 공급부
50 : 집진극 51 : 유입부
52 : 유입홀 60 : 하측수조
70 : 배수분리관 71 : 돌기부

Claims (4)

1. 상측에서 공급되는 물에 의해 집진극의 내측 면에는 나선형의 수막이 형성되고, 집진극의 내측 중심부에는 방전극이 설치된 습식 전기집진기에 있어서,
   상기 집진극(50)의 상단부에는 밀폐 형성된 상측수조(40)가 일체로 결합되고, 상기 상측수조(40)에는 내측으로 고압의 물을 공급하는 공급부(41)가 형성되며,
   상기 집진극(50)의 외주면에는 내측과 연통되는 복수의 입수홀(52)이 상기 상측수조(40)의 내측에 위치하도록 형성되어 상측수조(40)의 물을 집진극(50)의 내측으로 가압하여 이송하는 것을 특징으로 하는 가압형 습식 전기집진기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 입수홀(52)은 집진극(50)의 외주면에 방사상으로 형성된 입수부(51)에 형성되며, 상기 입수홀(52)의 길이(D)는 입수홀(52)의 지름(Φ)보다 5 ~ 8배 크게 형성된 것을 특징으로 하는 가압형 습식 전기집진기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 집진극(50)의 하측에는 배수분리관(70)이 결합되고, 상기 배수분리관(70)의 외주면에는 복수의 돌기부(71)가 방사상으로 형성되어 집진극(50)의 내주면과 배수분리관(70)의 외주면 사이에 물이 낙하하는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 가압형 습식 전기집진기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 집진극(50)의 하측에는 밀폐 형성된 하측수조(60)가 일체로 결합되고, 상기 배수분리관(70)은 하측수조(60)를 관통하여 집진극(50)에 결합된 것을 특징으로 하는 가압형 습식 전기집진기.

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