KR20180078964A - 출력가변형 전기집진장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

집진실의 상태에 따라 출력을 자동으로 가변시킬 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 출력가변형 전기집진장치는, 배가스에 포함된 분진을 포집하는 전기집진이 수행되는 집진기 본체; 상기 전기집진을 위해 상기 집진기 본체에 전압을 출력하는 전원공급장치; 및 상기 전원공급장치로부터 출력되는 전압을 조절하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 전기집진이 수행되는 집진기간 동안 섬락 발생 주기가 도래하면 상기 집진기 본체에 섬락을 발생시키는 섬락발생부; 및 상기 섬락이 발생되는 시점의 전압인 섬락전압에 따라 상기 전원공급장치가 출력할 제1 목표전압을 결정하고, 상기 제1 목표전압에 대한 지령치를 상기 전원공급장치로 제공하는 목표전압 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

출력가변형 전기집진장치 및 그 제어방법{Electrostatic Precipitator Capable of Varying Output and Method for Controlling That Electrostatic Precipitator}

본 발명은 전기집진장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 전기집진장치의 출력 제어에 관한 것이다.

화력 발전소나 소결공장 등과 같은 대규모 분진 배출 플랜트에서는 전기집진장치가 필수적으로 사용된다. 전기집진장치는 배가스가 배출되는 스택의 분진배출량을 환경법에서 규정된 기준치 이하로 저감시키기 위해 배가스에 함유된 분진을 정전기력을 이용하여 제거하는 역할을 하는 환경설비이다. 최근에는 분진 배출 농도 및 미세분진에 대한 규제가 강화되는 추세에 있기 때문에 전기 집진장치의 집진 효율 향상의 필요성이 대두되고 있다.

이하, 도 1을 참조하여 일반적인 전기집진장치의 동작원리에 대해 간략하게 설명한다. 도 1은 일반적인 전기집진장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면으로 전기집진장치에 직류전압을 공급하는 DC 하전장치를 이용한 전기 집진장치를 예로 든 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 집진실 내의 방전극에 음전압이 인가되면 방전극을 통하여 코로나 방전이 발생하여 음이온이 공기 중에 방전되고, 공기중에 인가된 음이온은 공기 중의 분진을 둘러싸서 분진이 (-)전리되게 된다.

집진극에는 음이온을 끌어들일 수 있도록 양 전압이 인가되고, 전리된 분진은 집진극으로 이동하게 되며, 집진극에 이르러서 분진을 둘러싼 음이온은 집진극으로 이동하여 집진극을 통해 다시 전원으로 돌아가게 되고, 음이온을 잃은 분진은 더 이상 집진극에 머물지 못하고 하부로 낙하하여 수집실(미도시)에 수집되게 된다.

상술한 바와 같이, 일반적인 전기집진장치는 고전압을 공급하는 전원공급장치를 통해 집진실 내에 전하를 인가하고, 인가된 전하가 분진을 둘러싼 상태에서 전계의 작용에 의하여 집진판으로 이동 하도록 한 후 집진판을 추타하여 분진을 하부로 낙하시킴으로써 공기중의 분진을 제거하게 된다.

이때, 상술한 전원공급장치는 도 2a에 도시된 바와 같이 출력전압 또는 출력전류가 미리 설정된 설정값으로 유지되도록 출력전압 또는 출력전류를 제어한다. 하지만, 전기집진장치의 운영도중 먼지의 집진상태 등과 같은 환경적 변화가 발생될 수 있기 때문에 종래와 같이 전원공급장치의 출력전압 및 출력전류가 일정한 설정값으로 유지되도록 하는 제어방법은 에너지효율이 저하될 수 있고 집진효율을 극대화할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 설정값이 사용자의 경험에 의해 설정되기 때문에 최적의 집진효율을 달성할 수 있는 설정값의 결정이 어렵다는 문제점도 있다.

한편, 추타가 수행되는 추타기간 동안 전원공급장치가 계속하여 전원을 공급하게 되면 집진판에 포집된 먼지의 부착력으로 인해 추타가 원활하게 수행되지 못한다는 문제를 해결하기 위해 종래의 전기집진장치의 경우 추타가 수행되는 기간 동안에는 전원공급장치의 전원을 오프시키는 방법을 채택하고 있다. 하지만, 추타기간 동안 전원공급장치의 전원을 오프시키게 되면 추타 효율은 향상되지만 추타 기간 동안에는 집진작업이 수행될 수 없어 집진효율이 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 전기집진장치의 경우 집진실 내부가 밀폐되어 있기 때문에 운전 중에는 집진실 내부의 상태를 확인할 수 없어, 집진판의 교체주기를 확인하기 어려 울 뿐만 아니라, 기계적 결함으로 인해 방전극과 집진판이 서로 분리되어 있지 않은 단락이 발생된 상태에서 전원이 인가될 수 있어 과전류가 발생할 수 있다는 문제점도 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 집진실의 상태에 따라 출력을 자동으로 가변시킬 수 있는 출력가변형 전기집진장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 추타기간 동안 추타 및 집진을 모두 수행할 수 출력가변형 전기집진장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 전기집진장치의 초기운전시 집진실의 접지상태를 확인할 수 있는 출력가변형 전기집진장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 집진판의 상태를 주기적으로 점검할 수 있는 출력가변형 전기집진장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 출력가변형 전기집진장치는, 배가스에 포함된 분진을 포집하는 전기집진이 수행되는 집진기 본체; 상기 전기집진을 위해 상기 집진기 본체에 전압을 출력하는 전원공급장치; 및 상기 전원공급장치로부터 출력되는 전압을 조절하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 전기집진이 수행되는 집진기간 동안 섬락 발생 주기가 도래하면 상기 집진기 본체에 섬락을 발생시키는 섬락발생부; 및 상기 섬락이 발생되는 시점의 전압인 섬락전압에 따라 상기 전원공급장치가 출력할 제1 목표전압을 결정하고, 상기 제1 목표전압에 대한 지령치를 상기 전원공급장치로 제공하는 목표전압 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 출력가변형 전기집진장치의 제어 방법은, 전기집진이 수행되는 집진기간 동안 섬락 발생 주기가 도래하면 전기집진기 본체에 섬락을 발생시키는 단계; 상기 섬락이 발생되는 시점에서의 전압인 섬락전압에서 일정 비율만큼 감소된 전압값을 제1 목표전압으로 결정하는 단계; 및 전원공급장치를 통해 상기 제1 목표전압을 상기 전기집진기 본체에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 집진실 내부에서 섬락이 발생되는 전압인 섬락전압을 주기적으로 검출하고, 각 주기마다 검출된 섬락전압에 따라 전원공급치의 출력을 가변시킴으로써 에너지 효율 및 집진효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 섬락전압을 기준으로 최적의 집진효율을 달성할 수 있는 목표전압을 자동으로 설정할 수 있어 사용자의 편의성 또한 증대시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 추타기간 동안에도 간헐적으로 출력을 발생시킴으로써 추타기간 동안 추타동작 뿐만 아니라 집진동작을 수행할 수 있어 집진 효율을 더욱 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 초기운전시 집진실의 접지상태를 확인한 후 전기집진장치를 가동할 수 있기 때문에, 단락으로 인한 과전류 발생을 미연에 방지할 수 있고 이로 인해 전기집진장치의 손상 및 고장을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 집진판의 상태를 주기적으로 점검함으로써 집진판의 정비주기를 정확하게 판단할 수 있어 전기집진장치의 유지 보수의 편의성이 증대될 뿐만 아니라 전기집진장치의 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전기집진장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 전기집진장치의 출력전압 및 출력전류의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전원공급장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시된 제어기의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기간 동안의 출력전압의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 추타기간 동안의 출력전압의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따라 접지상태 검출을 위한 초기운전시 출력전압의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 집진판 상태 검출을 위한 탐색주기 동안의 테스트 전류의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 10은 전기집진장치의 사용시간 경과에 따라 탐색주기 동안 획득된 출력전압 및 출력전류의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치의 제어 방법을 보여부는 플로우차트이다.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력가변형 전기집진장치(이하, '전기집진장치'라 함)의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치(300)는 집진기 본체(310), 전원공급장치(320), 추타장치(330), 이송장치(340), 및 제어기(350)를 포함한다. 한편, 전기집진장치(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 센서부(360)를 더 포함할 수 있고, 도 2에서는 도시되지 않았지만 전기집진장치(300)를 구성하는 다수의 부수적인 장치들을 더 포함할 수도 있다.

집진기본체(310, 이하 '본체'라 함)는 배가스에 포함된 분진을 포집하기 위한 전기집진이 수행되는 공간으로서, 배가스가 유입되는 입구(312), 배가스에 포함된 분진이 포집되는 집진공간(314), 및 배가스가 배출되는 출구(316)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 배가스에 포함된 분진이 포집되는 집진공간(314)은 복수개의 집진실로 구성될 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우 각 집진실에는 분진을 음극으로 대전시키는 복수개의 방전극(미도시) 및 양극으로 대전되어 분진을 포집하는 집진판(미도시)이 설치된다.

방전극은 전원공급장치(320)에 의해 전압이 인가되면 코로나 방전에 의한 이온화 현상을 통해 음이온을 발생시키는 것으로서, 철선 또는 강체 형태로 이루어질 수 있다. 방전극에서 발생된 음이온은 기류 중으로 흘러 입자와 충돌하게 되어, 분진을 음이온으로 대전시킨다. 음이온으로 하전된 분진입자는 집진판으로 이동하게 된다.

집진판은 양극으로 대전되어 음이온으로 하전된 분진입자를 흡착한다. 일 실시예에 있어서, 집진판은 판 형상으로 이루어질 수 있다.

전원공급장치(320)는 제어기(350)의 제어에 따라 본체(310)에 전압 또는 전류를 인가함으로써 본체(310)에 포함된 집진실에서 전지집진이 일어나게 한다.

특히, 본 발명에 따른 전원공급장치(320)는 전기집진이 수행되는 집진기간 동안 제어기(350)로부터 수신되는 제1 목표전압에 대한 지령치에 따라 제1 목표전압을 본체(310)에 인가한다.

또한, 본 발명에 따른 전원공급장치(320)는 추타작업이 수행되는 추타기간 동안에는 운전이 중지되는 운전중지모드(OFF) 및 전기집진을 위해 전압을 출력하는 전압출력모드(ON)로 시분할 동작할 수 있다. 이때, 전원공급장치(320)는 추타기간 동안 복수회의 운전중지모드 및 복수회의 전압출력모드로 교번하여 동작하게 된다. 예컨대, 전원공급장치(320)는 운전중지모드 및 전압출력모드의 교번을 1초당 백회 내외로 반복할 수 있다.

이에 따라, 추타기간 동안 전원공급장치(320)가 운전중지모드로 동작할 때에는 본체(310)에 전압이 인가되지 않게 되어 추타작업이 원활하게 수행된다. 또한, 추타기간 동안 전원공급장치(320)가 전압출력모드로 동작할 때에는 본체(310)에 전압이 인가되기 때문에 집진작업이 원활하게 수행된다. 이와 같은 전원공급장치(320)의 동작특성으로 인해 본 발명에 따른 전기집진장치(300)는 추타기간 동안에도 집진효율을 향상시킬 수 있게 된다.

일 시시예에 있어서, 전원공급장치(320)는 본체(310)에 직류 고전압을 인가하는 DC하전타입으로 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 전기집진장치(300)의 경우, 전원공급장치(320)를 DC 하전타입으로 구현함에 따라 큰 입자-저비저항(Resistivity)을 갖는 분진을 보다 효율적으로 포집할 수 있다.

본 발명에 따른 DC 하전타입의 전원공급장치(320)는 변압기-실리콘 다이오드정류 회로를 사용하는 Si-T/R 방식의 전원공급장치(320) 또는 인버터형 전력변환회로를 사용하는 SMPS(Switch Mode Power Supply) 방식의 전원공급장치(320) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 전원공급장치(320)는 추타기간 동안 밀리 세컨드(Mili-Second)의 짧은 시간 동안 출력을 온(On)하고 오프(Off)하기 위해 매우 빠른 제어성이 요구되므로 Si-T/R 방식과 SMPS 방식 중 SMPS 방식으로 구현하는 것이 바람직하다. 이는 SMPS 방식의 전원공급장치(320)의 경우, 출력을 발생시키기 위해 고주파의 스위칭을 반복하는 것으로서 35 내지 50 KHz의 스위칭 주파수를 가지고 있어, 빠른 제어성이 보장되기 때문이다.

이하, 도 4를 참조하여 DC 하전타입의 전원공급장치에 대해 간략히 설명한다. 도 4는 DC 하전타입의 전원공급장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, DC 하전타입의 전원공급장치(320)는 전압 조절부(410), 승압부(420), 정류부(430), 및 리액터(440)를 포함한다.

전압 조절부(410)는 적어도 하나의 싸이리스터로 구성되어, 외부의 상용전원(450)으로부터 입력되는 교류(AC)전압을 가변하는 역할을 수행한다.

승압부(420)는 전압 조절부(410)로부터 공급되는 3상 교류전압을 승압시킨다. 즉, 승압부(420)는 전압 조절부(410)로부터 공급되는 수백V의 전압을 수십KV의 전압으로 승압시킨다.

정류부(430)는 다이오드(Diode)로 구성되어 승압부(420)에 의해 승압된 교류전압을 전파 정류하여 직류전압으로 변환한다. 일 실시예에 있어서, 정류부(430)는 승압부(420)에 의해 승압된 교류전압을 전파 정류하여 음(-)의 직류전압으로 변환한다.

본 발명에서, 정류부(430)가 교류전압을 음(-)의 직류전압으로 변환하는 것은, 본체(310)에 포함된 방전극에 음(-)의 직류전압을 공급함으로써 본체(310) 내에서 방전을 발생시키기 위한 것이다.

리액터(440)는, 본체(310) 내에 스파크가 발생한 경우 그 영향이 전원공급장치(320)에 미치는 것을 방지한다.

상술한 실시예에 있어서는, 전원공급장치(320)가 DC하전타입으로 구현되는 것으로 설명하였다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 전원공급장치(320)를 마이크로 펄스타입으로 구현할 수도 있다. 전원공급장치(320)를 마이크로 펄스타입으로 구현하는 경우, 입자 크기가 작고 비저항(Resistivity)이 큰 미세분진을 효율적으로 포집할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 추타장치(330)는 추타기간 동안 추타를 통해 본체(310)에 포함된 집진판에 부착된 분진을 집진판으로부터 분리시킨다. 즉, 추타장치(330)는 추타기간 동안 집진판에 부착되어 있는 분진을 탈락, 하강, 및 배출시키기 위해 집진판에 기계적인 힘을 인가한다. 이러한 추타장치(330)는 추타강도나 추타빈도를 조절함으로써 추타효율을 향상시킬 수 있다.

이송장치(340)는 추타장치(330)에 의해 집진판에서 분리된 분진을 저장소(미도시)로 이동시키는 역할을 수행한다.

제어기(350)는 전기집진이 수행되는 집진기간 및 추타가 수행되는 추타기간 동안 전원공급장치(320)의 출력전압을 조절한다. 이하, 본 발명에 따른 제어기(350)의 특징을 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기(350)는 섬락발생부(510), 목표전압 결정부(520), 및 운전중지부(530)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 제어기(350)는 도 5에 도시된 바와 같이 접지상태 검출부(540) 및 집진판 상태 검출부(550)를 추가로 포함할 수도 있다.

먼저, 섬락발생부(510)는 전기집진이 수행되는 집진기간 동안 섬락 발생 주기가 도래하면 본체(310)에 섬락을 발생시킨다.

구체적으로, 섬락발생부(510)는 도 6a에 도시된 바와 같이 섬락 발생 시기가 도래할 때마다 전원공급장치(320)로부터 출력되고 있는 전압을 섬락이 발생할 때까지 상승시킴으로써 본체(310)에 섬락을 발생시킨다.

한편, 섬락발생부(510)는 전원공급장치(320)로부터 출력되고 있는 전압의 증가에 의해 본체(310)에 섬락이 발생되면, 섬락이 발생된 시점에 본체(310)로 인가되었던 전압인 섬락전압의 값을 목표전압 결정부(520)로 제공한다.

일 실시예에 있어서, 섬락발생부(510)는 도 6b에 도시된 바와 같이 섬락전압이 기준값보다 작은 경우, 목표전압 결정부(520)로부터의 요청에 따라 해당 섬락전압은 무시하고 새로운 섬락전압을 재검출한다. 이때, 섬락발생부(510)는 해당 섬락전압이 검출된 시점으로부터 운전중지기간이 경과하면 섬락전압 재검출을 위해 전원공급장치(320)로부터 출력되는 전압을 섬락이 발생할 때까지 재상승시킴으로써 본체(310)에 섬락을 다시 발생시켜 섬락전압을 재검출하게 된다.

목표전압 결정부(520)는 각 섬락 발생 주기 마다 검출된 섬락전압의 값을 섬락발생부(510)로부터 수신한다. 목표전압 결정부(520)는 섬락발생부(510)로부터 수신되는 섬락전압의 값에 따라 전원공급장치(320)가 출력해야 할 제1 목표전압을 자동으로 결정한다. 목표전압 결정부(520)는 제1 목표전압이 결정되면 결정된 제1 목표전압에 대한 지령치를 전원공급장치(320)로 인가함으로써 전원공급장치(320)가 제1 목표전압을 본체(310)로 출력하도록 한다.

이때, 섬락발생부(510)에 의해 검출되는 섬락전압은 본체(310)내의 분진 상태에 따라 가변될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전기집장치(300)는 섬락전압의 값을 기초로 결정되는 제1 목표전압 또한 본체(310)의 내의 분진 상태에 따라 자동으로 가변되므로, 본체(310)의 상태에 따라 집진효율을 최대로 상승시킬 수 있는 목표전압을 자동으로 설정할 수 있게 된다.

일 실시예에 있어서, 목표전압 결정부(520)는 섬락전압의 값에서 일정 비율만큼 감소된 전압의 값을 제1 목표전압으로 결정할 수 있다. 예컨대, 목표전압 결정부(520)는 섬락전압 값의 80% 내지 90% 정도의 전압값을 제1 목표전압으로 결정할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 섬락이 발생되기 직전의 전압을 목표전압으로 설정함에 따라 운전초기에 많은 전류가 본체(310)로 투입되도록 할 수 있어 에너지 효율 및 집진효율을 모두 향상시킬 수 있게 된다.

일 실시예에 있어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 섬락전압이 기준값보다 낮은 경우, 목표전압 결정부(520)는 해당 섬락전압의 값에 대해서는 제1 목표전압을 결정하지 않는다. 이는, 목표전압 결정부(520)가 목표전압 결정시 비정상적 섬락으로 인한 낮은 섬락전압을 무시함으로써 비정상적으로 낮은 출력이 지속되는 것을 방지하기 위한 것이다.

목표전압 결정부(520)는 섬락전압이 기준값보다 낮은 경우, 섬락전압의 재검출을 섬락발생부(510)로 요청하고, 섬락발생부(510)는 목표전압 결정부(520)로부터 섬락전압 재 검출 요청이 수신되면 전원공급장치(320)로부터 출력되고 있는 전압을 증가시킴으로써 본체(310)에 다시 섬락을 발생시키게 된다.

한편, 본 발명에 따른 목표전압 결정부(520)는 시스템의 보호를 위해 섬락이 발생된 시점으로부터 미리 정해진 운전중지기간이 경과한 이후에 제1 목표전압에 대한 지령치를 전원공급장치(320)로 인가한다.

목표전압 결정부(520)는 제1 목표전압이 결정되면 새로운 섬락전압의 검출에 따른 새로운 제1 목표전압이 결정될 때까지 일정시간(출력유지기간)동안 전원공급장치(320)가 제1 목표전압을 계속하여 출력하도록 한다. 이에 따라 전원공급장치(320)는 목표전압 결정부(520)로부터 제1 목표전압에 대한 지령치가 수신되면, 새로운 섬락 발생 주기가 도래할 때까지 제1 목표전압을 본체(310)에 연속적으로 출력하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 목표전압 결정부(520)는 도 7에 도시된 바와 같이 추타기간 내에서 전원공급장치(320)가 전압출력모드로 동작하는 시간 동안 전기집진이 수행될 수 있도록 하기 위해 전기집진의 수행을 위한 제2 목표전압을 결정하고, 제2 목표전압에 대한 지령치를 전원공급장치(320)로 인가한다.

일 실시예에 있어서, 목표전압 결정부(520)는 추타기간 직전의 집진기간 동안 설정된 제1 목표전압을 추타기간 동안의 제2 목표전압으로 설정할 수 있다. 다른 예로, 목표전압 결정부(520)는 미리 설정된 설정값을 추타기간 동안 적용할 제2 목표전압으로 결정할 수 있다. 이때, 추타가 보다 원할하게 수행되도록 하기 위해 미리 설정된 설정값은 제1 목표전압 보다 낮은 값으로 설정할 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 운전중지부(530)는 섬락발생부(510)에 의해 섬락이 발생되면 미리 정해진 운전중지기간 동안 전원공급장치(320)의 운전을 중지시킨다. 이에 따라, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 섬락이 발생된 이후 운전중지기간 동안 전원공급장치(320)에서 본체(310)로 전압이 인가되지 않게 되어 시스템이 보호된다.

일 실시예에 있어서, 운전중지부(530)는 도 7에 도시된 바와 같이, 추타기간 동안 전원공급장치(320)가 운전중지모드로 동작하는 시간 동안 전원공급장치(320)의 운전을 중지시킨다. 본 발명에서 추타기간 동안 운전중지부(530)가 전원공급장치(320)의 운전을 중지시키는 것은 추타기간 동안 전원공급장치(320)로부터 본체(310)에 출력이 계속하여 인가되면 집진판에 포집된 분진의 부착력이 강해져 집진판에서 분진이 잘 분리되지 않기 때문이다.

이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 추타기간 동안 운전중지부(530)에 의해 전원공급장치(320)가 운전중지모드로 동작함으로써 본체(310)에 전압이 인가되지 않게 되어 추타작업이 원활하게 수행된다.

다시 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 제어기(350)는 접지상태 검출부(540)를 더 포함할 수 있다. 접지상태 검출부(540)는 전기집진장치(300)의 초기운전시 전원공급장치(320)에서 본체(310)로 출력되는 전압의 값이 제1 레벨일 때의 출력전류를 기초로 본체(310)의 접지상태를 검출한다.

본 발명에 따른 제어기(350)가 접지상태 검출부(540)를 포함하는 이유는, 본체(310)는 외부와 밀폐된 상태로 운전되므로, 본체(310) 내부에 포함된 방전극 및 집진판이 접지(Short)된 상태라도 운전 중에는 외부에서 본체(310)의 접지여부를 확인할 수 없기 때문에, 본체(310)의 접지여부를 확인하기 위한 것이다.

이때, 접지상태의 판단 기준이 되는 전압 값인 제1 레벨은 전기집진장치(300)의 초기운전시 전원공급장치(320)의 과전류 검출을 위해 설정된 전압인 과전류 검출용 전압값보다 낮은 값일 수 있다. 이는 과전류 검출용 전압값의 경우 해당 전압값까지 도달하는데 소요되는 시간이 상대적으로 길어, 전원공급장치(320)에서 출력되는 전압의 값이 과전류 검출용 전압값까지 도달하기 이전에 본체(310)에 접지가 발생하게 되면, 시스템의 고장이 발생될 수 있기 때문이다.

일 실시예에 있어서, 접지상태 검출부(540)는 도 8a에 도시된 바와 같이, 전기집진장치(300)의 초기 운전이 섬락발생부(510)에 의해 전원공급장치(320)의 출력전압이 상승 중일 때, 출력전압의 값이 제1 레벨일 때 출력전류의 값이 임계치 이상지 여부를 판단한다. 판단결과, 출력전압의 값이 제1 레벨일 때 출력전류의 값이 임계치 이상이면 접지상태 검출부(540)는 본체(310)가 단락상태인 것으로 판단한다. 이에 따라 접지상태 검출부(540)는 운전중지부(530)로 그 결과를 통보함으로써 운전중지부(530)가 전원공급장치(320)의 운전을 중지시킬 수 있도록 한다.

한편, 도 8b에 도시된 바와 같이, 접지상태 검출부(540)는 출력전압의 값이 제1 레벨일 때 출력전류의 값이 임계치 미만이면 본체(310)가 단락상태가 아닌 것으로 판단한다. 이에 따라, 접지상태 검출부(540)는 섬락발생부(510)로 그 결과를 통보함으로써 섬락발생부(510)가 섬락이 발생될 때까지 전원공급장치(320)의 전압을 상승시키도록 한다.

이와 같이, 본 발명은 접지상태 검출부(540)가 전기집진장치(300)의 초기 운전시 본체(310)의 접지상태를 검출함으로써, 상대적으로 높은 전류의 값으로 과전류 발생 여부를 검출하기 이전에 낮은 전류값으로 미리 본체(310)의 접지상태를 상태를 확인할 수 있어, 과전류 검출 이전에 발생될 수 있는 단락 등으로부터 전기집진장치(300)를 안전하게 보호할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 제어기(350)는 도 5에 도시된 바와 같이, 집진판 상태 검출부(550)를 더 포함할 수 잇다. 집진판 상태 검출부(550)는 도 9에 도시된 바와 같이, 미리 정해진 탐색주기 마다 본체(310)로 테스트 전류를 인가하고, 테스트 전류에 따라 변화되는 저항의 값을 기초로 본체(310)에 포함된 집진판의 상태를 검출한다.

본 발명에 따른 제어기(350)가 집진판의 상태를 검출하기 위해 집진판 상태 검출부(550)를 포함하는 이유는 다음과 같다. 전기집진장치(300)의 초기운전시 본체(310) 내의 집진판은 먼지가 쌓이지 않은 매우 깨끗한 철판의 형태이지만, 운전시간이 경과할수록 집진판에 분진이 포집되므로 분진 제거를 위해 추타장치가 동작된다. 하지만, 추타장치가 동작하더라도 분진입자의 모양 및 성분에 따라서 분진이 집진판에서 잘 이탈되지 않거나 추타력이 부족하여 집진판에서 분진이 이탈되지 않아 집진판에 분진이 계속 쌓여가는 현상이 발생하게 된다. 하지만, 본체(310)는 상술한 바와 같이 밀폐된 상태에서 장시간 운전이 되므로, 집진판의 상태를 외부에서는 판단하기 어렵기 때문에 본 발명에서는 집진판 상태 검출부(550)를 통해 본체에(310)에 인가되는 전압 및 전류에 기초한 저항값을 이용하여 집진판의 상태를 검출하는 것이다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 전기집진장치(300)의 운전시간이 경과할 수록 동일한 테스트 전류를 인가하더라도 전압값이 증가하게 되는데, 이는 집진판에 포집된 분진이 증가하기 때문이므로, 집진판 상태 검출부(550)는 저항값의 산출을 통해 집진판의 상태를 판단할 수 있게 되는 것이다.

구체적으로, 집진판 상태 검출부(550)는 테스트 전류의 인가에 따라 본체(310)에 출력되는 전압값과 테스트 전류의 값을 이용하여 저항의 값을 산출하고, 각 탐색주기마다 획득된 저항의 값이 초기 저항의 값 대비 임계치 이상 증가하면 집진판의 정비주기가 도래한 것으로 결정한다.

일 실시예에 있어서, 테스트 전류는 도 9에 도시된 바와 같이 집진기간 동안전기집진을 위해 인가되는 전류의 설정값보다 낮은 값을 가질 수 있다. 하지만, 다른 예에 있어서 테스트 전류는 집진기간 동안 인가되는 전류의 설정값과 동일하거나 더 큰 값일 수 있다.

이러한 경우, 테스트 전류는 고정된 값으로 출력되므로 테스트 전류의 인가에 따른 전압은 저항인 집진판의 분진에 따라 변하게 된다. 예컨대, 제1 탐색주기긴 초기운전시 본체(310)에 테스트 전류로 200mA 를 인가하였을 때 획득된 전압이 30kV 이면 집진판의 분진인 저항은 150,000Ω인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제2 탐색주기시 본체(310)에 동일한 값을 갖는 테스트 전류 200mA를 인가하였을 때 획득된 전압이 40kV이면, 집진판의 분진인 저항은 200,000Ω인 것으로 판단할 수 있다. 이를 기초로, 집진판 상태 검출부(550)는 저항에 해당하는 집진판의 분진이 증가한 것으로 판단하여 전기집진장치의 정비주기가 도래했다고 판단 할 수 있다.

상술한 실시예에 있어서는, 집진판 상태 검출부(550)가 직접 테스트 전류를 전원공급장치(320)에 인가하는 것으로 설명하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 도 5에 도시된 바와 같이, 목표전압 결정부(520)가 탐색주기가 도래하면 테스트 전류에 해당하는 출력전류를 직접 전원공급장치(320)에 인가할 수도 있을 것이다. 이러한 경우, 목표전압 결정부(520)는 테스트 전류의 인가 여부를 집진판 상태 검출부(550)로 통지함으로써 집진판 상태 검출부(550)가 테스트 전류 인가에 따른 저항값을 산출하도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 도 3에 도시된 바와 같이 전원공급장치(320)에서 본체(310)로 인가되는 전압 및 전류를 센싱하기 위한 센싱부(360)를 더 포함할 수 있다. 센싱부(360)는 전원공급장치(320)에서 본체(310)로 인가되는 전압 및 전류를 센싱하여 제어기(350)로 피드백함으로써, 제어기(350)가 피드백된 전압 및 전류를 기초로 전원공급장치(320)의 출력을 제어할 수 있도록 한다.

이하, 도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 전기집진장치의 제어방법에 대해 설명한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치의 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제어기(350)는 집진기간인지 또는 추타기간이 도래하였는지 여부를 판단한다(S100). 판단결과 집진기간인 것으로 판단되면, 제어기는 본체에 섬락을 발생시킨다(S110). 일 실시예에 있어서, 제어기는 미리 정해진 섬락발생주기 마다 본체에 섬락을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 제어기는 섬락발생주기가 도래하면 전원공급장치에서 본체로 출력되고 있는 전압을 섬락이 발생될 때까지 증가시킴으로써 본체에서 섬락을 발생시킨다.

이후, 섬락이 발생되면 제어기는 섬락이 발생되는 시점에서의 전압인 섬락전압을 기초로 전기집진 수행을 위한 제1 목표전압을 결정한다(S120). 일 실시예에 있어서, 제어기는 섬락전압에서 일정 비율만큼 감소된 전압값, 예컨대, 섬락전압을 80% 내지 90%에 해당하는 전압을 제1 목표전압으로 결정한다.

이후, 제어기는 제1 목표전압에 해당하는 지령치를 전원공급장치로 제공한다(S130). 이에 따라 전원공급장치는 제1 목표전압을 본체에 출력함으로써 집진기 본체에서 전기집진이 수행되도록 한다.

한편, S100에서 추타기간인 것으로 판단되면, 제어기는 추타기간 동안 전원공급장치를 추타작업 수행을 위해 전원공급장치의 운전을 중지시키는 운전중지모드 및 전기집진을 위해 전압을 출력하는 전압출력모드로 시분할 동작시킨다(S140). 즉, 제어기는 전원공급장치의 전원을 오프시킴으로써 전원공급장치를 운전중지모드로 동작시키고 제2 목표전압에 대한 지령치를 전원공급장치로 전달함으로써 전원공급장치가 전압출력모드로 동작하도록 한다.

이후, 제어기는 전기집진장치의 전원이 오프되는지 여부를 판단하고(S150), 전기집진장치의 전원이 오프될 때까지 상술한 동작을 반복한다.

한편, 도 11에서는 도시하지 않았지만, 제어기는 전기집진장치의 초기운전시 전원공급장치에 의해 본체로 출력되는 전압의 값이 제1 레벨일 때의 출력전류를 검출하고, 검출된 출력전류를 이용하여 본체의 단락상태를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 판단결과, 검출된 출력전류가 임계치 이상이면 제어기는 본체가 단락상태인 것으로 판단하여 전원공급장치의 운전을 중지시킨다.

또한, 제어기는 미리 정해진 탐색주기 마다 본체로 테스트 전류를 인가함으로써 테스트 전류에 따라 변화되는 저항의 값을 기초로 집진기 본체에 포함된 집진판의 상태를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어기는 각 탐색주기마다 산출된 저항의 값이 초기에 산출된 저항의 값에 비해 임계 비율만큼 증가한 것으로 판단되면 집진판을 점검해야 하는 것으로 판단하고 알람을 발생시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 실시예에 있어서는, 제어기(350)가 집진기간 동안에는 섬락전압을 기초로 제1 목표전압을 결정하는 것으로 설명하였다. 하지만, 변형된 실시예에 있어서는 제어기(350)가 집진기간 동안 집진기 본체(310)로 유입되는 분진량이 임계값 이상인지 여부를 판단하여 분진량이 임계값 이상인 경우 섬락전압을 기초로 제1 목표전압을 결정함으로써 최대집진효율이 발생될 수 있도록 하고, 분진량이 임계값 미만인 경우 미리 정해진 설정값을 제1 목표전압으로 결정할 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 전기집진장치(300)는 집진기 본체(310)로 유입되는 분진량을 센싱하기 위한 분진량 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

300: 전기집진장치 310: 집진기 본체
320: 전원공급장치 330: 추타장치
340: 이송장치 350: 제어기
360: 센서부 510: 섬락발생부
520: 목표전압 결정부 530: 운전중지부
540: 접지상태 검출부 550: 집진판 상태 검출부

Claims (18)

1. 배가스에 포함된 분진을 포집하는 전기집진이 수행되는 집진기 본체;
   상기 전기집진을 위해 상기 집진기 본체에 전압을 출력하는 전원공급장치; 및
   상기 전원공급장치로부터 출력되는 전압을 조절하는 제어기를 포함하고,
   상기 제어기는,
   상기 전기집진이 수행되는 집진기간 동안 섬락 발생 주기가 도래하면 상기 집진기 본체에 섬락을 발생시키는 섬락발생부; 및
   상기 섬락이 발생되는 시점의 전압인 섬락전압에 따라 상기 전원공급장치가 출력할 제1 목표전압을 결정하고, 상기 제1 목표전압에 대한 지령치를 상기 전원공급장치로 제공하는 목표전압 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 섬락발생부는,
   상기 섬락 발생 주기가 도래하면, 상기 전원공급장치로부터 출력되고 있는 전압을 상기 섬락이 발생할 때까지 상승시키는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 목표전압 결정부는,
   상기 섬락전압이 미리 정해진 기준값 이상인 경우 상기 섬락전압에 따라 상기 제1 목표전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 목표전압 결정부는,
   상기 섬락전압에서 일정 비율만큼 감소된 전압을 상기 제1 목표전압으로 결정하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 섬락이 발생되면 미리 정해진 운전중지기간 동안 상기 전원공급장치의 운전을 중지시키는 운전중지부를 더 포함하고,
   상기 목표전압 결정부는,
   상기 섬락이 발생되면 상기 운전중지기간이 경과한 이후에 상기 제1 목표전압에 대한 지령치를 상기 전원공급장치로 제공하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전원공급장치는,
   상기 목표전압 결정부로부터 상기 제1 목표전압에 대한 지령치가 수신되면, 새로운 섬락 발생 주기가 도래할 때까지 상기 제1 목표전압을 상기 집진기 본체에 연속적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
7. 제1항에 있어서,
   추타기간 동안 상기 집진기 본체에 포함된 집진판에 포집되어 있는 분진을 상기 집진판으로부터 분리시키는 추타장치를 더 포함하고,
   상기 전원공급장치는,
   상기 추타기간 동안 운전이 중지되는 운전중지모드 및 상기 전기집진을 위해 전압을 출력하는 전압출력모드로 시분할 동작하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 전원공급장치는,
   상기 추타기간 동안 복수회의 운전중지모드 및 복수회의 전압출력모드로 교번하여 동작하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 목표전압 결정부는,
   상기 전원공급장치가 상기 전압출력모드로 동작할 때, 상기 전기집진의 수행을 위한 제2 목표전압을 결정하고, 상기 제2 목표전압에 대한 지령치를 상기 전원공급장치로 인가하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 전기집진장치의 초기운전시 상기 전원공급장치에서 출력되는 전압의 값이 제1 레벨일 때의 출력전류를 기초로 상기 집진기 본체의 접지상태를 검출하는 접지상태 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 접지상태 검출부에 의해 검출된 출력전류가 임계치 이상일 때 상기 전기 집진기 본체가 단락상태인 것으로 판단하여 상기 전원공급장치의 운전을 중지시키는 운전중지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    미리 정해진 탐색주기 마다 상기 집진기 본체로 인가되는 테스트 전류에 따라 변화되는 저항의 값을 기초로 상기 집진기 본체에 포함된 집진판의 상태를 검출하는 집진판 상태 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 집진판 상태 검출부는,
    상기 테스트 전류의 인가에 의해 상기 집진기 본체에 인가되는 전압값과 상기 테스트 전류의 값을 이용하여 상기 저항의 값을 산출하고,
    각 탐색주기마다 획득된 상기 저항의 값이 초기 저항의 값 대비 임계치 이상 증가하면 상기 집진판의 정비주기가 도래한 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치.
14. 전기집진이 수행되는 집진기간 동안 섬락 발생 주기가 도래하면 전기집진기 본체에 섬락을 발생시키는 단계;
    상기 섬락이 발생되는 시점에서의 전압인 섬락전압에서 일정 비율만큼 감소된 전압값을 제1 목표전압으로 결정하는 단계; 및
    전원공급장치를 통해 상기 제1 목표전압을 상기 전기집진기 본체에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치의 제어방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 섬락을 발생시키는 단계에서,
    상기 전기집진기 본체로 출력되고 있는 전압을 상기 섬락이 발생할 때까지 상승시킴에 의해 상기 섬락을 발생시키는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치의 제어 방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 집진기 본체에 포함된 집진판에 포집되어 있는 분진을 상기 집진판으로부터 분리시키는 추타기간 동안 상기 전원공급장치를 운전이 중지되는 운전중지모드 및 상기 전기집진을 위해 전압을 출력하는 전압출력모드로 시분할 동작시키는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치의 제어 방법.
17. 제14항에 있어서,
    상기 전기집진장치의 초기운전시 상기 집진기 본체로 출력되는 전압의 값이 제1 레벨일 때의 출력전류를 검출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 검출된 출력전류가 임계치 이상일 때 상기 집진기 본체가 단락상태인 것으로 판단하여 상기 전원공급장치의 운전을 중지시키는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치의 제어 방법.
18. 제14항에 있어서,
    미리 정해진 탐색주기 마다 상기 전기 집진기 본체로 테스트 전류를 인가하는 단계; 및
    상기 테스트 전류에 따라 변화되는 저항의 값을 기초로 상기 집진기 본체에 포함된 집진판의 상태를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 출력가변형 전기집진장치의 제어 방법.

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