KR20190136874A - 습식 전기 집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 습식 전기 집진장치 및 이를 위한 방전극 설치용 기구에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 집진 대상 가스가 유입되는 가스 유입구가 하부에 형성되고 집진이 이뤄진 가스가 유출되는 가스 유출구가 상부에 형성된 수직형이 집진 본체; 상기 집진 본체 내부의 상부 측에 수직 방향으로 설치되는 복수의 집진셀; 상기 가스 유입구와 복수의 집진셀 사이에 설치되는 무화(fog) 노즐; 상기 집진셀 상측과 하측에 설치되어 집진셀을 향해 세정액을 분무하는 상측 및 하측 세정노즐; 및 상기 수직형 본체의 하부측에 설치되는 오염물질 배출구;를 포함하며, 상기 각각의 집진셀은, 다각형의 평면 형상을 가지며 상하로 연장된 중공형의 집진전극과, 상기 집진전극 내부에 길이 방향을 따라 설치되는 봉 형상의 방전극을 포함하며, 상기 방전극의 상단 및 하단이 상기 집진전극의 상부 및 하부에 각각 설치된 빔 형상의 상측 및 하측 설치부재에 각각 고정 설치된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진장치가 개시된다.

Description

습식 전기 집진장치 및 이를 위한 방전극 설치용 기구 {Wet electrostatic precipitator and device for installing discharge electrode of the same}
본 발명은 습식 전기 집진장치 및 이를 위한 방전극 설치용 기구에 관한 것으로서, 수직 상향류의 집진 구조를 취하면서 무화(fog) 노즐을 통해 분무된 세정액의 액적에 의해 집진전극 내의 수막이 형성되도록 하고, 집진전극의 중심 위치에 방전극이 정확하게 위치하도록 함으로써, 전기집진 효과 및 세정 효과를 양호하게 얻을 수 있도록 구성된 습식 전기 집진장치 및 이를 위한 방전극 설치용 기구에 관한 것이다.
전기집진기는 정전력(精電力)을 이용하여 분진 및 미스트 등의 입자들을 코로나 방전에 의해 하전시켜, 전계에 의해서 집진전극 표면으로 이동 포집하는 장치이다. 사용 목적에 따라 건식 전기집진기와 습식 전기집진기로 분류된다.
중유연소 보일러를 비롯하여 발전소, 시멘트 소성로, 유리용해로, 제철제강로, 소각로 등 주로 다량의 분진이 배출되는 곳에 오염물질을 제거하는데 사용된다.
전기집진기는 방전극(Discharge Electrode)과 집진전극(Collecting Electrode)으로 구성되는 전극의 구조를 갖는다.
방전극에 유입 가스의 전기적 절연을 파괴할 수 있는 전압보다 높은 전압을 인가하면 코로나 방전현상에 의하여 양이온 또는 전자들이 발생하고, 이때 발생된 전하들에 의하여 전극 사이 공간의 공기 또는 가스 분자는 이온화 된다.
이때 이온화된 가스의 흐름이 함진 가스이면 포함된 입자상 물질(분진)은 전기적인 대전(Charging)이 되고, 이 대전된 입자상 물질은 전기력에 의하여 집진전극(Collecting Electrode)에 부착되어 함진 가스 속의 분진을 제거하게 된다.
최근의 환경규제 강화에 따라 서브마이크론 크기의 초미세먼지 및 미스트를 포집 제거해야할 필요성이 증가하고 있다.
그런데, 건식 전기집진기는 고저항 또는 저저항의 분진의 포집이 어려워 초미세먼지 및 미스트를 포집 제거하는데 한계점이 있었다.
이러한 환경 변화에 따라 습식 전기집진기의 중요성이 부각되고 있다.
습식 전기집진기는 초미세먼지 입자가 집진전극에 형성된 수막에 포집되어 하부에 흘러내려감으로써 분진의 재비산 문제 및 백코로나 문제를 저감하는 장점이 있다.
습식 전기집진기에 관한 종래기술의 일예로 대한민국 등록특허 10-0694618(2007년03월07일 등록) 월류 세정방식의 습식 전기 집진기가 제안된 바 있다. 상기 종래 기술은 중공관 집진판의 외측에 저장된 물이 집진판 상단을 넘어 월류하면서 중공관 집진판 내주면을 세정하며 월류되는 물이 집진판에 수막을 형성하도록 구성된다.
또다른 종래기술의 일예로 대한민국 등록특허 10-1420508(2014년07월10일 등록) 이온화 습식 전기집진장치가 제안된 바 있다. 상기 종래 기술은 다수개의 원통형 집진판이 상부수조와 하부수조 사이에 수직으로 설치되고 집진판의 상단부에는 상부수조 내의 순환수가 월류되어 집진판의 내주면에 수막을 형성하도록 구성된다.
상기 종래기술의 경우, 집진판 내부에 위치한 방전봉에 고전압을 인가하면, 방전봉은 (-)전극, 집진판은 (+)전극이 되어 방전봉과 집진판 사이에서 코로나 방전이 발생하고 집진판과 방전봉 사이에 전계를 형성하게 된다. 이때, 집진판의 내주면을 따라 흐르는 가스에 포함된 더스트, 미스트 등이 (-) 전하를 띠도록 유도되고, 이후 (+)전극인 집진판의 수막 쪽으로 이동된 후 수막을 따라 하부수조로 이동하여 제거된다.
그런데, 상기 예시된 종래기술들은 집진판의 내부면에 전체적으로 균일한 수막이 형성되어야 전기집진 효과 및 세정 효과를 양호하게 얻을 수 있는데, 세정액이 월류되어 흐르는 방식이므로 집진판 내부면의 오염물 부착 상태나 표면 특성, 월류부의 표면 및 형상 특성 등에 따라 수막 형성을 위한 세정액 흐름이 균일하게 이뤄지지 않을 수 있다는 한계점이 있었다.
또한, 상기 예시된 종래기술들은 집진판의 중심에 방전봉이 행거 수단에 의해 설치되는 구조이므로, 도 11에 예시된 것처럼 설치 과정에서 정확한 중심 위치에 설치되지 못하거나 가스 흐름 등에 의해 방전봉의 위치가 흔들리거나 편심될 경우 방전극과 집진판이 이루는 전계가 불균일하게 되어 전기집진 효과가 저하될 수 있다는 한계점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-0694618(2007년03월07일 등록) 대한민국 등록특허 10-1420508(2014년07월10일 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 수직 상향류의 집진 구조를 취하면서 무화(fog) 노즐을 통해 분무된 세정액의 액적에 의해 집진전극 내의 수막이 형성되도록 하고, 집진전극의 중심 위치에 방전극이 정확하게 위치하도록 함으로써, 전기집진 효과 및 세정 효과를 양호하게 얻을 수 있도록 구성된 습식 전기 집진장치 및 이를 위한 방전극 설치용 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 집진 대상 가스가 유입되는 가스 유입구가 하부에 형성되고 집진이 이뤄진 가스가 유출되는 가스 유출구가 상부에 형성된 수직형이 집진 본체; 상기 집진 본체 내부의 상부 측에 수직 방향으로 설치되는 복수의 집진셀; 상기 가스 유입구와 복수의 집진셀 사이에 설치되는 무화(fog) 노즐; 상기 집진셀 상측과 하측에 설치되어 집진셀을 향해 세정액을 분무하는 상측 및 하측 세정노즐; 및 상기 수직형 본체의 하부측에 설치되는 오염물질 배출구;를 포함하며, 상기 각각의 집진셀은, 다각형의 평면 형상을 가지며 상하로 연장된 중공형의 집진전극과, 상기 집진전극 내부에 길이 방향을 따라 설치되는 봉 형상의 방전극을 포함하며, 상기 방전극의 상단 및 하단이 상기 집진전극의 상부 및 하부에 각각 설치된 빔 형상의 상측 및 하측 설치부재에 각각 고정 설치된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진장치가 개시된다.
바람직하게, 각각의 집진셀의 집진전극은 정사각형의 평면 형상을 가지며, 각각의 집진셀의 집진전극이 격자 구조로 배치되어 복수의 집진셀의 설치 상태를 이루며, 상기 방전극은 상기 각각의 집진전극의 중심 위치를 관통하여 연장된 형태로 설치될 수 있다.
바람직하게, 상기 상측 및 하측 설치부재는 방전극의 직경보다 동일하거나 큰 직경을 갖는 상부 및 하부 결합공을 각각 포함하며, 상기 방전극의 상단 및 하단이 상기 상부 또는 하부 결합공을 각각 관통한 상태에서 상기 방전극의 상단 또는 하단에 형성된 볼트부가 너트 부재에 나사 결합되어 상기 상측 또는 하측 설치부재에 각각 고정 설치될 수 있다.
바람직하게, 상기 무화 노즐은 상기 가스 유입구를 통해 집진 본체로 유입된 집진 대상 가스를 향해 수직으로 세정액 액적을 분사하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 수직형 습식 전기집진장치 내부에 설치되며 정다각형 또는 원형의 평면 형상을 갖는 집진전극 내부에 봉 형상의 방전극을 설치하기 위한 기구로서, 하나의 원판이 원판 중심을 기준으로 방사형으로 분할된 형태를 갖는 복수의 원판 요소부와, 상기 각각의 원판 요소부의 좌측 및 우측 분할면을 따라 각각 형성된 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부와, 상기 복수의 원판 요소부가 결합되어 원판을 이룬 상태에서 원판 중심에 형성되는 방전극 삽입공을 포함하는 상부 원판체; 및 하나의 원추형 몸체가 원추 중심을 기준으로 방사형으로 분할된 형태를 갖는 복수의 원추체 요소부와, 상기 각각의 원추체 요소부의 상부면에 원 중심을 기준으로 방사형으로 형성되며 하나의 상기 원판 요소부의 좌측 제1 슬라이드 결합부와 인접한 또다른 원판 요소부의 우측 제1 슬라이드 결합부를 함께 수납하여 슬라이드 결합하도록 형성된 제2 슬라이드 결합부와, 상기 각각의 원추체 요소부가 결합되어 원추형 몸체를 이룬 상태에서 원추형 몸체 중심을 따라 관통 형성되는 방전극 삽입통로를 포함하는 하부 원추형체;를 포함하여 구성된 습식 전기 집진장치의 방전극 설치용 기구가 개시된다.
바람직하게, 상기 원판 요소부는 하나의 원판이 4등분 분할된 형상을 가지며, 상기 원추체 요소부는 하나의 원추형 몸체가 4등분 분할된 형상을 가지며, 상기 원판 요소부의 방사형 분할 위치와 상기 원추체 요소부의 방사형 분할 위치는 원판 중심을 기준으로 45도의 쉬프트 상태를 이룰 수 있다.
바람직하게, 상기 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부는, 각각의 원판 요소부의 좌측 또는 우측 분할면을 따라 각각 수직 하향 형성된 좌측 및 우측 수직연장부와, 상기 좌측 또는 우측 수직연장부의 단부로부터 측방향으로 각각 연장 형성된 좌측 및 우측 수평연장부를 포함하며, 상기 제2 슬라이드 결합부는, 하나의 상기 원판 요소부의 좌측 수직연장부와 인접한 또다른 원판 요소부의 우측 수직연장부를 함께 수납하기 위한 수직결합부와, 하나의 상기 원판 요소부의 좌측 수평연장부와 인접한 또다른 원판 요소부의 우측 수평연장부를 함께 수납하기 위한 수평결합부를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부와 상기 제2 슬라이드 결합부는, 상기 상부 원판체의 원판 중심을 기준으로 방사형 방향을 따라 슬라이드 결합 위치를 조절할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 본 발명은, 수직 상향류의 집진 구조를 취하면서 무화(fog) 노즐을 통해 분무된 세정액의 액적에 의해 집진전극 내의 수막이 형성되도록 하고, 집진전극의 중심 위치에 방전극이 정확하게 위치하도록 함으로써, 전기집진 효과 및 세정 효과를 양호하게 얻을 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 단면 모식도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 집진셀의 설치 구조를 설명하기 위한 단면 모식도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구의 평면도 및 정면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구의 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구의 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 복수의 집진셀의 다양한 배치 구조를 예시한 평면 모식도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 복수의 집진셀의 설치 구조를 설명하기 위한 평면 모식도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구를 이용하여 집진셀에 방전극을 설치하는 상태를 설명하기 위한 모식도,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구를 이용하여 집진셀에 방전극을 설치하는 상태를 설명하기 위한 단면 모식도,
도 11은 종래의 습식 전기 집진장치의 집진셀의 설치 상태를 설명하기 위한 단면 모식도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어는 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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.
본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 단면 모식도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 집진셀의 설치 구조를 설명하기 위한 단면 모식도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 복수의 집진셀의 다양한 배치 구조를 예시한 평면 모식도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 전기 집진장치의 복수의 집진셀의 설치 구조를 설명하기 위한 평면 모식도이다.
본 실시예의 습식 전기집진장치는 수직형의 집진 본체(102)와 복수의 집진셀(110,112), 무화(fog) 노즐(62), 상측 및 하측 세정노즐(22,42), 오염물질 배출구(109)를 포함한다.
수직형의 집진 본체(102)는, 집진 대상 가스(IG)가 유입되는 가스 유입구(105)가 하부에 형성되고 집진이 이뤄진 가스(OG)가 유출되는 가스 유출구(107)가 상부에 형성된다.
복수의 집진셀(110,112)은, 상기 집진 본체(102) 내부의 상부 측에 수직 방향으로 설치된다.
무화(fog) 노즐(62)은, 상기 가스 유입구(105)와 복수의 집진셀(110,112) 사이에 설치된다. 무화 노즐(62)에서 분무된 미세한 세정액 액적에 의해 집진 대상 가스(IG)에 포함된 더스트, 미스트가 습윤화되며, 또한 중공형의 집진전극(110)의 내부면에 수막이 형성된다. 무화 노즐(62)에서 분무된 미세한 세정액 액적에 의해 집진 대상 가스(IG)가 냉각되고 가스의 체적이 감소되어 집진 효율을 높일 수 있다.
일예로, 본 실시예의 습식 전기집진장치는 PM(Particulate Matter) 2.5의 더스트(초미세 먼지) 및/또는 황산 미스트(SO3 mist)를 제거율 97%로 제거할 수 있다. PM 2.5는 지름이 2.5 ㎛보다 작은 입자 크기를 의미한다. PM 2.5의 더스트(초미세 먼지) 및/또는 황산 미스트는 예를 들어, 석탄화력발전소, 보일러, 선박, 제철소, 황산공정, 시멘트 공정 등에서 주로 발생하며, 본 실시예의 습식 전기집진기는 이러한 공정 또는 설비에 적용될 수 있다.
무화(fog) 노즐(62)은 습식 전기집진장치의 집진 운전 중에 세정액 액적을 지속적 또는 간헐적으로 분무한다. 일예로, 세정액은 정화조에서 정화된 상온의 물을 사용하고 안개처럼 분무되며, 분무 유량은 습식 전기집진장치의 처리 용량(가스 유립 유량)에 따라 조절될 수 있다.
바람직하게, 무화 노즐(62)은 세정액 액적만 생성하도록 집진 본체(102)로 유입된 집진 대상 가스(IG)를 향해 수직(수직 하향)으로 세정액 액적을 분사한다.
무화 노즐(62)의 설치 개수나 배치 상태에 특별한 제한은 없으며 더스트와 미스트의 습윤 효과와 수막 형성 효과를 충분히 제공할 수 있도록 다수개가 형성되는 것이 좋다. 미설명 부호 6, 64는 무화 노즐(62)로 세정액을 공급하는 공급 라인을 나타낸다.
상측 및 하측 세정노즐(22,42)은, 상기 집진셀(110,112) 상측과 하측에 설치되어 집진셀(110,112)을 향해 세정액을 분무한다.
바람직하게, 상측 및 하측 세정노즐(22,42)은, 집진셀(110,112)의 집진전극(110)의 집진면(내부면)을 향하도록 분사 각도가 설정된다. 미설명 부호 2 및 24는 상측 세정노즐(22)로 세정액을 공급하는 공급라인, 부호 4 및 44는 하측 세정노즐(42)로 세정액을 공급하는 공급라인을 각각 나타낸다.
상측 및 하측 세정노즐(22,42)은 운전 중이 아닌 세정을 위한 휴지 시간 중에 세정액을 분무하여 집진셀(110,112)에 부착된 오염물질을 제거한다. 상측 및 하측 세정노즐(22,42)은 집진전극(110)의 집진면(내부면)을 직접 향하도록 설치되므로, 운전 중에 세정액을 분무할 경우 전기방전에 의한 집진 동작에 오류를 일으킬 수 있으므로, 휴지 시간 중에 세정액을 분무한다.
오염물질 배출구(109)는, 상기 수직형 본체의 하부측에 설치되어 세정액으로 세정처리된 오염물질을 배출한다. 미설명 부호 8은 오염물질 배출 라인을 나타낸다.
상기 각각의 집진셀(110,112)은, 다각형의 평면 형상을 가지며 상하로 연장된 중공형의 집진전극(110)과, 상기 집진전극(110) 내부에 길이 방향을 따라 설치되는 봉 형상의 방전극(112)을 포함한다. 다양한 집진전극(110)의 평면 형상 및 배치 구조의 예가 도 6에 예시되어 있다. 집진전극(110)은 도 6의 (a)와 같이 사각형, (c)와 같이 육각형의 다각형 평면 형상을 가질 수도 있으며, 변형예로서 도 6의 (b)와 같이 원형의 평면 형상을 가질 수도 있다.
상기 각각의 집진셀(110,112)은, 상기 방전극(112)의 상단 및 하단(112a)이 상기 집진전극(110)의 상부 및 하부에 횡방향으로 각각 설치된 빔 형상의 상측 및 하측 설치부재(104,104')에 각각 고정 설치된다. 상기 고정 설치는 예를 들어, 너트 부재(106,106')에 의해 상기 방전극(112)의 상단 및 하단(112a)의 볼트부가 나사 결합되는 형태로 이뤄질 수 있다. 이를 위해, 상측 및 하측 설치부재(104,104')는 방전극(112)의 직경보다 동일하거나 큰 직경을 갖는 상부 및 하부 결합공(104a)을 포함한다. 후술하는 자동조심(self-aligning) 방식의 설치를 위해, 상부 및 하부 결합공(104a) 모두 또는 적어도 하나는 방전극(112)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 구성을 통해, 상기 방전극(112)의 상단 및 하단(112a)이 상기 상부 또는 하부 결합공(104a)을 각각 관통한 상태에서 상기 방전극(112)의 상단 또는 하단(112a)에 형성된 볼트부가 너트 부재(106,106')에 나사 결합되어 상기 상측 또는 하측 설치부재(104,104')에 각각 고정 설치된다.
바람직하게, 각각의 집진셀(110,112)의 집진전극(110)은 정사각형의 평면 형상을 가지며, 각각의 집진셀(110,112)의 집진전극(110)이 격자 구조로 배치되어 복수의 집진셀(110,112)의 설치 상태를 이룬다.
일예로, 본 실시예의 집진셀(110,112)의 집진전극(110)은 150×150, 200×200, 300×300 (mm)의 크기로 형성될 수 있다. 집진전극(110)의 크기가 증가할수록 방전효율이 낮아질 수 있으나, 석탄 발전소와 같은 대형 설비에 적용되는 습식 전기집진장치는 용량이 대형이므로 집진전극(110)의 크기가 크면 집진 처리 용량을 증가시키는데 유리하므로, 이러한 점을 감안하여 집진전극(110)이 적절한 크기로 제작될 수 있다.
상기 방전극(112)은 상기 각각의 집진전극(110)의 중심 위치를 관통하여 연장된 형태로 설치된다.
본 실시예의 방전극(112)은 봉 형상으로 예시되었지만, 방전 효율을 높이기 위해 봉 표면에 다양한 형상의 돌출 전극부(미도시)를 더욱 형성할 수도 있다.
본 실시예의 습식 전기 집진장치의 집진동작을 설명한다.
먼저, 집진 대상 가스(IG)가 집진셀(110,112)로 유입되기 전에 집진 본체(102) 내부에 설치된 무화 노즐(62)에서 분사되는 세정액 액적을 통해 가스의 냉각 및 포화 상태를 형성시킨다. 무화 노즐(62)에서 분사되는 세정액 액적은 집진 대상 가스(IG)의 상승 기류를 따라 집진셀(110,112) 측으로 상승 이동한다.
다음으로, 세정액에 의해 응축된 가스에 포함된 습윤화된 더스트 입자가 상측의 집진셀(110,112)에 도달하면, 더스트 입자들은 방전극(112)을 통해 발생된 코로나에 의하여 하전된다. 이는 더스트 입자가 전기적인 극성을 띠게 되었음을 의미하며 하전된 더스트 입자는 집진전극(110)으로 향하게 되고 집진전극(110)에 전기적으로 이끌리어 포집된다.
다음으로, 이와 같은 방식으로 포집된 더스트 입자들은 집진전극(110)의 전극면에서 수막(film of water)에 의하여 씻겨 내려가게 됨으로써 정사각형 집진전극(110) 내부에서 지속적으로 더스트 입자들이 포집 제거된다. 집진전극(110)의 전극면에 형성된 수막은 무화 노즐(62)에서 분사되어 상승된 세정액 액적에 의해 형성된 것이다.
다음으로, 수막에 의하여 씻겨 내려간 더스트 입자들은 오염물질 배출구(109)를 통해 외부로 배출 및 제거된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구의 평면도 및 정면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구의 사시도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구의 분해 사시도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구를 이용하여 집진셀에 방전극을 설치하는 상태를 설명하기 위한 모식도, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 방전극 설치용 기구를 이용하여 집진셀에 방전극을 설치하는 상태를 설명하기 위한 단면 모식도이다.
본 실시예의 방전극 설치용 기구는, 수직형 습식 전기집진장치 내부에 설치되며 정다각형 또는 원형의 평면 형상을 갖는 집진전극(110) 내부에 봉 형상의 방전극(112)을 설치하는데 사용되는 기구이다.
본 실시예의 방전극 설치용 기구는, 방전극(112) 설치 과정에서 사용되며 방전극(112) 설치 후 운전과정에서는 제거된다. 본 실시예의 방전극 설치용 기구는, 봉 형상의 방전극(112)이 정다각형 또는 원형의 평면 형상을 갖는 집진전극(110) 내부의 정중앙 위치에 설치되도록 자동조심 기능을 제공한다.
봉 형상의 방전극(112)이 정다각형 또는 원형의 평면 형상을 갖는 집진전극(110) 내부의 정중앙 위치에 설치되면, 방전극(112)과 집진전극(110)이 이루는 전계가 균일하게 형성되어 전기집진 효과를 높이는 장점이 있다.
또한, 봉 형상의 방전극(112)의 상단 및 하단(112a)이 모두 고정 방식으로 설치되면, 행거 방식과 달리 가스 흐름 등에 의해 방전봉의 위치가 흔들리거나 편심되는 것이 방지되므로 방전극(112)과 집진전극(110)이 이루는 전계가 안정적으로 형성되어 전기집진 효과를 높이는 장점이 있다.
본 실시예의 방전극 설치용 기구는, 상부 원판체(200a)와 하부 원추형체(200b)를 포함한다.
상부 원판체(200a)는, 하나의 원판이 원판 중심을 기준으로 방사형으로 분할된 형태를 갖는 복수의 원판 요소부(206)와, 상기 각각의 원판 요소부(206)의 좌측 및 우측 분할면을 따라 각각 형성된 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부(204,205,204',205')와, 상기 복수의 원판 요소부(206)가 결합되어 원판을 이룬 상태에서 원판 중심에 형성되는 방전극 삽입공(202)을 포함한다.
하부 원추형체(200b)는, 하나의 원추형 몸체가 원추 중심을 기준으로 방사형으로 분할된 형태를 갖는 복수의 원추체 요소부(218)와, 상기 각각의 원추체 요소부(218)의 상부면에 원 중심을 기준으로 방사형으로 형성되며 하나의 상기 원판 요소부(206)의 좌측 제1 슬라이드 결합부(204,205)와 인접한 또다른 원판 요소부(206)의 우측 제1 슬라이드 결합부(204'205')를 함께 수납하여 슬라이드 결합하도록 형성된 제2 슬라이드 결합부(214,215,215')와, 상기 각각의 원추체 요소부(218)가 결합되어 원추형 몸체를 이룬 상태에서 원추형 몸체 중심을 따라 관통 형성되는 방전극 삽입통로(212,219)를 포함한다.
바람직하게, 상기 방전극 삽입공(202) 및 방전극 삽입통로(212,219)는 결합 상태를 기준으로 방전극(112)의 외경과 동일하거나 더 작은 직경을 갖는 부분을 적어도 하나 이상 포함하는 것이 좋다. 이러한 조건을 갖추어야 후술하는 자동조심 과정에서 방전극(112)의 외면을 전체 방향에서 균일하게 가압하여 설치 위치를 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 원판 요소부(206)는 하나의 원판이 4등분 분할된 형상을 가지며, 상기 원추체 요소부(218)는 하나의 원추형 몸체가 4등분 분할된 형상을 가지며, 상기 원판 요소부(206)의 방사형 분할 위치와 상기 원추체 요소부(218)의 방사형 분할 위치는 원판 중심을 기준으로 45도의 쉬프트 상태를 이룬다. 상기 원판 요소부(206)의 분할 개수는 방전극(112)의 외경을 고려하여 다양하게 변형 가능하다.
보다 상세하게, 상기 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부(204,205,204',205')는, 각각의 원판 요소부(206)의 좌측 또는 우측 분할면을 따라 각각 수직 하향 형성된 좌측 및 우측 수직연장부(204,204')와, 상기 좌측 또는 우측 수직연장부(204,204')의 단부로부터 측방향으로 각각 연장 형성된 좌측 및 우측 수평연장부(205,205')를 포함한다.
또한, 상기 제2 슬라이드 결합부(214,215,215')는, 하나의 상기 원판 요소부(206)의 좌측 수직연장부(204)와 인접한 또다른 원판 요소부(206)의 우측 수직연장부(204')를 함께 수납하기 위한 수직결합부(214)와, 하나의 상기 원판 요소부(206)의 좌측 수평연장부(205)와 인접한 또다른 원판 요소부(206)의 우측 수평연장부(205')를 함께 수납하기 위한 수평결합부(215,215')를 포함하여 구성된다.
상기 구조를 통해, 상기 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부(204,205,204',205')와 상기 제2 슬라이드 결합부(214,215,215')는, 상기 상부 원판체(200a)의 원판 중심을 기준으로 방사형 방향을 따라 슬라이드 결합 위치를 조절할 수 있다.
이러한 결합 위치의 조절을 통해 방전극(112)의 외경 크기에 맞추어 자동조심 설치 기능을 제공할 수 있다.
본 실시예의 방전극 설치용 기구의 사용 과정을 설명한다.
상기 방전극(112)을 집진전극(110) 내부에 길이 방향을 따라 상하 방향으로 삽입하여 대략 중심 방향에 위치시킨다.
방전극(112)의 상단(112a) 볼트부가 상측 설치부재(104)의 상부 결합공(104a)을 관통하도록 하고, 상측 너트 부재(106)를 임시로 나사 결합한다.
방전극(112)의 하단(112a) 볼트부가 하측 설치부재(104')의 하부 결합공(104a')을 관통하도록 하고, 하측 너트 부재(106')를 임시로 나사 결합한다.
이러한 임시 결합 상태는 방전극(112)의 상단 및 하단이 각각 고정되어 있기는 하지만, 정확하게 중심 조정이 이뤄지지 않은 상태로서, 도 11과 같이 약간 편심된 상태일 수도 있고 또는 도 2와 같이 대략 중심부에 위치한 상태가 될 수도 있다.
또한, 상기 결합 상태에서 상부 결합공(104a) 및 하부 결합공(104a')이 방전극(112)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 형성되고, 하측 너트 부재(106')가 타이트하게 결합되지 않고 약간 느슨하게 결합된 상태를 이룬다면, 방전극(112)이 수평 방향으로 약간의 이동이나 방향 전환이 가능한 상태로 임시 결합 상태를 이루게 된다.
이러한 임시 결합 상태에서, 방전극(112)의 상측에 본 실시예의 방전극 설치용 기구를 설치한다.
상측 설치부재(104)와 집진전극(110)의 사이 위치에서, 상부 원판체(200a)를 구성하는 복수의 원판 요소부(206)를 방전극(112)을 중심으로 모아 원판을 이루도록 한다. 이를 통해, 상부 원판체(200a)의 원판 중심에 형성되는 방전극 삽입공(202)에 방전극(112)이 삽입된 상태가 된다.
상기 각각의 원추체 요소부(218)의 상부면에 형성된 제2 슬라이드 결합부(214,215,215')가 복수의 원판 요소부(206)의 좌측 제1 슬라이드 결합부(204,205)와 인접한 또다른 원판 요소부(206)의 우측 제1 슬라이드 결합부(204'205')를 함께 수납하여 슬라이드 결합하도록 한다.
각각의 원추체 요소부(218)가 상부 원판체(200a)에 모두 결합되면, 방전극 설치용 기구는 방전극 삽입공(202) 및 방전극 삽입통로(212,219)에 방전극(112)이 삽입된 상태에서 도 4와 같은 결합 상태를 이루게 된다.
이러한 결합 상태에서 방전극 설치용 기구를 집진전극(110)의 상단부에 자중 또는 외력에 의해 이동시키면, 각각의 원추체 요소부(218)의 외측 경사면이 집진전극(110)의 상단 개구부로 삽입되면서 상호 접촉 상태를 이루고 상호 가압력을 가하여 도 9에 도시된 바와 같이, 방전극 설치용 기구의 방전극 삽입공(202) 및 방전극 삽입통로(212,219)의 내면에 방전극(112)의 외면이 가압 접촉된 상태를 이루게 된다.
각각의 원추체 요소부(218)는 상부 원판체(200a)에 방사형 방향으로 슬라이드 가능한 형태로 결합되어 있기 때문에, 각각의 원추체 요소부(218)가 결합되어 이뤄진 하부 원추형체(200b)의 위치를 집진전극(110)의 중심에 위치하도록 작업자가 적절하게 조절하면, 상술한 임시 결합 상태로 지지되는 방전극(112)이 각각의 원추체 요소부(218)의 균일한 가압력을 받아 집진전극(110)의 중심의 자동조심된 위치에 오게 된다.
다음으로, 하측 설치부재(104')와 집진전극(110)의 사이 위치에서 또다른 방전극 설치용 기구를 이용하여 상기와 동일한 작업을 진행하여 방전극(112)의 상단 및 하단이 모두 집진전극(110)의 내부에 자동조심된 위치에 오게 한다.
이 상태에서 하측 너트 부재(106')를 타이트하게 결합하면, 방전극(112)의 상단 및 하단이 모두 집진전극(110)의 내부에 자동조심된 위치에서 견고하게 고정 설치된 상태를 갖게 된다. 이러한 상태가 도 8 및 도 10에 예시되어 있다.
이후, 상부의 방전극 설치용 기구를 집진전극(110)의 외부로 상향 이동시켜 상기와 반대 과정으로 슬라이드 해체하고, 하부의 방전극 설치용 기구를 집진전극(110)의 외부로 하향 이동시켜 상기와 반대 과정으로 슬라이드 해체하면, 집진전극(110)의 중심 위치에 정확하게 맞추어진 상태로 방전극(112)의 고정 설치가 완료된다.
이후, 집진셀을 이루는 다른 집진전극(110)에 동일한 방식으로 방전극(112)을 각각 설치하면 된다. 도 1 및 도 7에는 이러한 최종 설치 상태가 예시되어 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
62: 무화(fog) 노즐
102: 집진 본체
104,104': 상측 및 하측 설치부재
110: 집진전극
112: 방전극
200a: 상부 원판체
200b: 하부 원추형체
206: 원판 요소부
218: 원추체 요소부

Claims (8)

  1. 집진 대상 가스가 유입되는 가스 유입구가 하부에 형성되고 집진이 이뤄진 가스가 유출되는 가스 유출구가 상부에 형성된 수직형의 집진 본체;
    상기 집진 본체 내부의 상부 측에 수직 방향으로 설치되는 복수의 집진셀;
    상기 가스 유입구와 복수의 집진셀 사이에 설치되는 무화(fog) 노즐;
    상기 집진셀 상측과 하측에 설치되어 집진셀을 향해 세정액을 분무하는 상측 및 하측 세정노즐; 및
    상기 수직형 본체의 하부측에 설치되는 오염물질 배출구;를 포함하며,
    상기 각각의 집진셀은,
    다각형의 평면 형상을 가지며 상하로 연장된 중공형의 집진전극과, 상기 집진전극 내부에 길이 방향을 따라 설치되는 봉 형상의 방전극을 포함하며,
    상기 방전극의 상단 및 하단이 상기 집진전극의 상부 및 하부에 각각 설치된 빔 형상의 상측 및 하측 설치부재에 각각 고정 설치된 것을 특징으로 하는 습식 전기집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 집진셀의 집진전극은 정사각형의 평면 형상을 가지며,
    각각의 집진셀의 집진전극이 격자 구조로 배치되어 복수의 집진셀의 설치 상태를 이루며,
    상기 방전극은 상기 각각의 집진전극의 중심 위치를 관통하여 연장된 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 습식 전기집진장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상측 및 하측 설치부재는 방전극의 직경보다 동일하거나 큰 직경을 갖는 상부 및 하부 결합공을 각각 포함하며,
    상기 방전극의 상단 및 하단이 상기 상부 또는 하부 결합공을 각각 관통한 상태에서 상기 방전극의 상단 또는 하단에 형성된 볼트부가 너트 부재에 나사 결합되어 상기 상측 또는 하측 설치부재에 각각 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 습식 전기집진장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무화 노즐은 상기 가스 유입구를 통해 집진 본체로 유입된 집진 대상 가스를 향해 수직으로 세정액 액적을 분사하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 습식 전기집진장치.
  5. 수직형 습식 전기집진장치 내부에 설치되며 정다각형 또는 원형의 평면 형상을 갖는 집진전극 내부에 봉 형상의 방전극을 설치하기 위한 기구로서,
    하나의 원판이 원판 중심을 기준으로 방사형으로 분할된 형태를 갖는 복수의 원판 요소부와, 상기 각각의 원판 요소부의 좌측 및 우측 분할면을 따라 각각 형성된 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부와, 상기 복수의 원판 요소부가 결합되어 원판을 이룬 상태에서 원판 중심에 형성되는 방전극 삽입공을 포함하는 상부 원판체; 및
    하나의 원추형 몸체가 원추 중심을 기준으로 방사형으로 분할된 형태를 갖는 복수의 원추체 요소부와, 상기 각각의 원추체 요소부의 상부면에 원 중심을 기준으로 방사형으로 형성되며 하나의 상기 원판 요소부의 좌측 제1 슬라이드 결합부와 인접한 또다른 원판 요소부의 우측 제1 슬라이드 결합부를 함께 수납하여 슬라이드 결합하도록 형성된 제2 슬라이드 결합부와, 상기 각각의 원추체 요소부가 결합되어 원추형 몸체를 이룬 상태에서 원추형 몸체 중심을 따라 관통 형성되는 방전극 삽입통로를 포함하는 하부 원추형체;를 포함하여 구성된 습식 전기 집진장치의 방전극 설치용 기구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원판 요소부는 하나의 원판이 4등분 분할된 형상을 가지며,
    상기 원추체 요소부는 하나의 원추형 몸체가 4등분 분할된 형상을 가지며,
    상기 원판 요소부의 방사형 분할 위치와 상기 원추체 요소부의 방사형 분할 위치는 원판 중심을 기준으로 45도의 쉬프트 상태를 이루는 것을 특징으로 하는 습식 전기 집진장치의 방전극 설치용 기구.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부는,
    각각의 원판 요소부의 좌측 또는 우측 분할면을 따라 각각 수직 하향 형성된 좌측 및 우측 수직연장부와, 상기 좌측 또는 우측 수직연장부의 단부로부터 측방향으로 각각 연장 형성된 좌측 및 우측 수평연장부를 포함하며,
    상기 제2 슬라이드 결합부는,
    하나의 상기 원판 요소부의 좌측 수직연장부와 인접한 또다른 원판 요소부의 우측 수직연장부를 함께 수납하기 위한 수직결합부와, 하나의 상기 원판 요소부의 좌측 수평연장부와 인접한 또다른 원판 요소부의 우측 수평연장부를 함께 수납하기 위한 수평결합부를 포함하여 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 습식 전기 집진장치의 방전극 설치용 기구.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 제1 슬라이드 결합부와 상기 제2 슬라이드 결합부는, 상기 상부 원판체의 원판 중심을 기준으로 방사형 방향을 따라 슬라이드 결합 위치를 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 습식 전기 집진장치의 방전극 설치용 기구.
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