WO2019216451A1 - 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치 - Google Patents

정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치 Download PDF

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WO2019216451A1
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liquid
collecting device
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최종원
정대헌
김정근
우영민
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Korea Institute of Energy Research KIER
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Korea Institute of Energy Research KIER
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/16—Plant or installations having external electricity supply wet type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/66—Applications of electricity supply techniques

Definitions

  • the present invention relates to a wet dust collecting device, and more particularly, to applying a high voltage to a dust collecting device having a cyclone structure and spraying fine droplets generated at this time to remove dust contained in the exhaust gas, using wet spraying and swirl flow. It relates to a dust collector.
  • Gas emitted during incineration of thermal power plants or wastes contains various air pollutants, and among these, small particles have a harmful effect on the environment, not only causing respiratory diseases but also inhibiting plant growth. .
  • Gravity dusting technology is a technology that naturally precipitates particles as air moves by using gravity of particles.
  • Inertial force dusting technology uses the principle of collecting dust by inertia at the turning point by rapidly changing the flow direction of gas. It is effective for removing relatively large particles, but hardly removes fine particles.
  • a filtration technique for removing particles by passing gas through a filter having fine pores and an electrostatic precipitating technique for supplying electricity to remove dust by charging it is known to have a relatively high dust collection efficiency.
  • the throughput of the exhaust gas is drastically lowered because the particles block fine pores, and thus frequent replacement of the filter leads to an increase in the exhaust gas treatment cost.
  • the dry method of electrostatic precipitating technique proceeds with dust charging in order of particle charging, adhesion of particles to the collecting dust, desorption of particles attached to the collecting dust, and removal of particles accumulated in the collecting electrode, but unstable corona discharge and electrical characteristics of the particles Due to the particle's resistivity, re-scattering, back corona, etc. occur, and the dust collection efficiency is reduced.
  • Dust electrostatic precipitator which washes the particles attached to the poles with water, The use of water, the formation of uneven water film in the dust collector and the corrosion have been pointed out as big problems.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Registered Patent Publication No. 0150707
  • Patent Document 2 Korean Unexamined Patent Publication No. 2015-0045068
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wet dust collecting apparatus that can effectively remove small particles contained in exhaust gas.
  • an object of the present invention is to provide a wet dust collecting device which is easy to operate and simple in structure, and which can reduce the amount of secondary pollutants.
  • an exhaust gas inlet pipe for inducing exhaust gas containing particulate contaminants is provided at a predetermined position on an outer surface thereof, and forms an empty space.
  • Cylindrical portion, the upper and lower narrow structure, the upper portion is connected to the lower portion of the cylindrical portion, the lower portion of the inner cone is provided with a liquid discharge port, the hollow cylindrical gas to discharge the gas from which the particulate matter is removed to the outside
  • a lid provided on the upper portion of the cylindrical portion disposed in a state where the discharge pipe is penetrated, a '+' lead wire connected to the cylindrical portion, and a '-' lead wire connected to the gas discharge pipe, wherein the gas discharge pipe has an outer periphery; It is characterized in that the liquid container containing a liquid injection port is provided.
  • the lid is made of an insulating material
  • the liquid container is preferably formed with one or more liquid inlet at a predetermined position.
  • the nozzle is provided with a nozzle for injecting water into the inner surface of the cylindrical portion.
  • the exhaust gas inlet pipe for inducing exhaust gas containing particulate contaminants is provided at a predetermined position on the outer surface, the cylindrical portion to form an empty space, the light beam
  • the upper portion is connected to the lower portion of the cylindrical portion, the lower portion of the inner conical portion having a liquid discharge port, the hollow cylindrical gas discharge pipe for discharging the gas to remove the particulate matter to the outside through the state
  • a lid provided at the upper portion of the cylindrical portion disposed in the liquid inlet, a liquid injection pipe having one or more liquid injection holes provided in the outer periphery of the cylindrical gas discharge pipe, a '+' lead wire connected to the cylindrical portion, and the liquid injection pipe; And a '+' lead wire connected thereto.
  • an insulator is provided on the outer surface of the pipe for injecting liquid to prevent the cylinder portion and the pipe for injecting liquid from being electrically energized.
  • liquid injection pipe is an elongated cylindrical shape in which one side is opened to supply liquid and the other side is closed, and the one or more liquid injection ports may be formed on the circumferential surface.
  • the liquid injection further comprises a nozzle for injecting a liquid into the inner surface of the cylindrical portion.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a wet dust collecting apparatus using electrostatic spraying and swirl flow according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the dust collecting apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a plan view of the dust collecting apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cylindrical portion of the dust collecting device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a vertical cutaway cross-sectional view of the dust collecting device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view of an operating state of the dust collecting apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a wet dust collecting apparatus using electrostatic spraying and swirl flow according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of the dust collecting apparatus shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a sectional view of the cylindrical portion of the dust collecting device shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a sectional view of the cylindrical portion of the dust collecting device shown in FIG. 6.
  • FIG. 9 is a vertical cutaway cross-sectional view of the dust collector of FIG. 6.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an operating state of the dust collecting apparatus shown in FIG. 6.
  • FIG. 1 is a schematic view of a wet dust collecting device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the dust collecting device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view of the cylindrical portion of the dust collecting device shown in FIG. 1 is a vertical cutaway cross-sectional view of the dust collector shown in FIG. 1.
  • the wet dust collecting apparatus includes a cylindrical portion 100, a cone portion 200, a lid 300, and a power supply 400. .
  • the cylindrical portion 100 is a long cylindrical shape having a predetermined height and inner diameter.
  • the cylindrical portion 100 is made of a conductive material, and provided with an exhaust gas inlet pipe 110 having a predetermined cross-sectional area deflected from the center of the shaft, the exhaust gas containing various particulate contaminants is the cylindrical portion. Flows into the space of (100).
  • the cone portion 200 has a light-emitting substructure having a cross-sectional area gradually decreasing downward, the upper portion of the cone portion 200 is connected to the lower portion of the cylindrical portion 100, the lower portion of the cone portion 200 in the exhaust gas
  • the liquid discharge port 210 for discharging together the particulate matter and the liquid to be described later is provided.
  • the lid is made of an insulating material on the cylindrical part 100 to seal the cylindrical part 100. 300 is attached.
  • the gas discharge pipe 310 is a long cylindrical hollow inside of the conductive material, located near the center of the lid 300, one end protrudes a predetermined height above the lid 300, the other end is the cylindrical portion It is located at a predetermined depth of 100.
  • a predetermined position of the lid 300 is provided with a liquid container 320 for spraying the ionized liquid to the inner space portion of the cylindrical portion (100). More specifically, the liquid container 320 is open to the inner wall surface so that the liquid received in contact with the outer surface of the gas discharge pipe 310 directly, the liquid inlet 330 and the liquid injection port to be described later Except for 340, the outer wall, the bottom, and the ceiling are substantially 'c' shaped and closed, one end protrudes a predetermined height above the lid 300, and the other end is the cylindrical portion 100. Located at a predetermined depth of.
  • the liquid inlet 330 may be provided at one or more at a predetermined position protruding outside the lid 300, and a tube (not shown) and a liquid supply pump (not shown) in communication with the liquid inlet 330. ) To supply the liquid to the liquid container 320 320 intermittently or non-intermittently.
  • the liquid injection hole 340 is a hole to which the nozzle 350 mounted to inject the liquid contained in the liquid container 320 to face the inner wall surface of the cylindrical part 100 is fastened, and is connected to the liquid injection hole 330.
  • the liquid may be injected by the pressing force of the liquid supply pump (not shown).
  • nozzle 350 is illustrated as being fastened to the injection hole 340, it is obvious that the liquid can be directly injected through the liquid injection hole 340 without having the nozzle 350.
  • the liquid is not particularly limited as long as it is a liquid that can be ionized, but is preferably pure water or an ionic liquid that is well soluble in water.
  • the nozzle tip of the injection hole may be a nozzle tip of any one of a circle, triangle, square, polygon, amorphous, the diameter range of the nozzle may be 0.02 ⁇ 2mm.
  • a '+' lead wire 410 electrically connected to the power supply unit 400 is connected to the cylindrical portion 100, and a ' ⁇ ' lead wire 420 is connected to the gas discharge pipe 310.
  • a high voltage is applied, fine droplets are injected through the nozzle 350 toward the inner wall of the cylindrical portion 100.
  • the high voltage is not particularly limited as long as it is capable of electrostatic spraying and the heat of the insulating material is destroyed, but may be preferably 10 kV to 50 kV.
  • the diameter of the droplets is very small.
  • the generated droplets have the same polarity as the pole applied to the nozzle and have a very high amount of charge. Since it does not appear, it is possible to maintain the initial diameter for a long time and to collect fine particles having a particle diameter of 0.1 ⁇ m or less.
  • the '+' lead wire 410 is a cylindrical portion 100
  • the '-' lead wire 420 is connected to the gas discharge pipe 310, while supplying liquid to the liquid inlet 330 of the liquid container 320
  • the high voltage is applied to generate fine droplets in the inner space of the cylindrical portion 100.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a wet dust collecting device using electrostatic spraying and swirl flow according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a plan view of the dust collecting device shown in FIG. 6
  • FIG. 8 is a cylinder of the dust collecting device shown in FIG. 9 is a vertical cutaway cross-sectional view of the dust collecting device shown in FIG. 6.
  • the wet electrostatic precipitator according to the second embodiment of the present invention includes a cylindrical portion 100, a cone portion 200, a lid 300, and a power supply 400. Is done.
  • cylindrical portion 100 and the cone portion 200 are the same as the first embodiment described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • a lid 300 is attached to the cylindrical portion 100 to seal the cylindrical portion 100 except for a region in which the gas discharge pipe 310 and the insulator 370 protrude to the outside.
  • the gas discharge pipe 310 is a long cylindrical hollow inside as in the first embodiment, located near the center of the lid 300, one end protrudes a predetermined height above the lid 300, the other end is Located at a predetermined depth of the cylindrical portion (100).
  • liquid injection pipes 360 for spraying the ionized liquid to the inner space of the cylindrical part 100 are provided at a predetermined position of the lid 300. More specifically, the liquid injection pipe 360 is a conductive material, an elongated cylindrical tube, one end of which is opened and protrudes a predetermined height above the lid 300, and the other end is sealed to the cylindrical part 100. Located at a predetermined depth of.
  • liquid injection pipe 360 is formed with at least one liquid injection port 340, the outer surface of the portion in contact with the lid 300 is a predetermined to prevent the electrical current is supplied to the lid 300.
  • An insulator 370 having a thickness is enclosed.
  • liquid injection port 340 and the nozzle 350 provided in the liquid injection pipe 360, the cylinder so that the exhaust gas flowing into the inlet pipe 110 on the side of the cylindrical portion 100 can maintain the swirl flow It is preferable to form the inclined portion 100 on the inner wall surface.
  • the liquid injection pipe 360 protruding a predetermined height above the lid 300 may connect a tube (not shown) and a liquid supply pump (not shown) to supply liquid intermittently or non-intermittently.
  • the liquid injection port 340 is a hole to which the nozzle 350 for injecting the liquid supplied to the liquid injection pipe 360 to the inner space of the cylindrical part 100 is fastened, and an inlet of the liquid injection pipe 360.
  • the liquid may be injected by the pressing force of the liquid supply pump (not shown) connected to the side.
  • nozzle 350 is illustrated as being fastened to the injection hole 340, it is obvious that the liquid can be directly injected through the liquid injection hole 340 without having the nozzle 350.
  • a '+' lead wire 410 electrically connected to the power supply 400 is connected to the cylindrical part 100, and a ' ⁇ ' lead wire 420 is connected to the liquid injection pipe 360. Therefore, when a high voltage is applied, fine droplets are injected into the inner space portion of the cylindrical portion 100 through the nozzle 350.
  • the '+' lead wire 410 is connected to the cylindrical portion 100, and the '-' lead wire 420 is connected to the liquid injection pipe 360, and a high voltage is applied while supplying liquid to the liquid injection pipe 360. As a result, fine droplets are generated in the inner space of the cylindrical portion 100.
  • liquid injection port 340 liquid injection port
  • nozzle 360 pipe for liquid injection
  • the fine voltage is generated by applying a high voltage and the fine droplet is brought into contact with the exhaust gas, the removal efficiency of particles having a small particle size can be improved. have.
  • the wet dust collecting device of the present invention has a cyclone structure that removes particles by centrifugal force generated by swirl flow, so that the structure of the device is simple and the specific gravity of the particles and the effect of removing by collision can be expected together. .
  • the wet dust collecting apparatus of the present invention has the advantage of being able to generate fine droplets, thereby minimizing the amount of waste liquid containing particles, thereby reducing secondary treatment costs.

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  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

본 발명은 사이클론 구조를 갖는 집진 장치에 고전압을 인가하고 이때 발생하는 미세한 액적을 분무하여 배기가스에 포함된 분진을 제거하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관이 외면 소정에 위치에 구비되며, 빈 공간부를 형성하는 원통부, 상광하협 구조이며, 상부는 상기 원통부의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구가 구비된 내부가 비어 있는 원뿔부, 입자상 물질이 제거된 가스를 외부로 배출하기 위한 내부가 비어 있는 원통형 가스 배출관이 관통된 상태로 배치되어 있는 상기 원통부 상부에 구비되는 뚜껑, 상기 원통부와 연결된 '+' 리드선 및 상기 가스 배출관과 연결된 '-' 리드선을 포함하되, 상기 가스 배출관 외주연부에는 1개 이상의 액체분사구가 형성된 액체 수용 용기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치에 관한 것이다.

Description

정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치
본 발명은 습식 집진 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사이클론 구조를 갖는 집진 장치에 고전압을 인가하고 이때 발생하는 미세한 액적을 분무하여 배기가스에 포함된 분진을 제거하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치에 관한 것이다.
화력발전소나 폐기물 소각 시 배출되는 가스에는 각종 대기오염물질이 포함되어 있으며, 이들 중 입경이 작은 분진은 인체에 유입되어 호흡기 질환을 유발시킬 뿐만 아니라 식물의 성장을 억제하는 등 환경에 유해한 영향을 미친다.
이러한 대기오염물질 중 특히 유해한 것으로 알려져 있는 지름이 2.5 ㎛보다 작은 미세먼지(PM2.5)를 관리하기 위하여, 미환경보호국(EPA)과 유럽연합(EU)은 2013년, 우리나라는 2015년부터 법을 개정하여 이들 물질에 대한 환경 규제를 강화 실시하고 있는 상황이다.
한편, 중력집진, 관성력 집진, 여과집진, 세정집진, 전기집진 기술들은 일반적으로 알려져 있는 집진 기술이다. 중력집진기술은 입자가 갖는 중력을 이용하여 공기가 이동하면서 자연적으로 입자를 침전시키는 기술이고, 관성력 집진 기술은 기체의 흐름 방향을 급변시켜 전환점 부분에서 관성에 의하여 먼지를 집진하는 원리를 이용한 기술로서, 비교적 큰 입자의 제거에는 효과적이지만 미세한 입자는 거의 제거할 수 없다.
이에 반해, 미세한 공극을 갖는 필터에 가스를 통과시켜 입자를 제거하는 여과기술과 전기를 공급하여 먼지에 하전을 부여하여 제거하는 전기집진 기술은 비교적 집진효율이 높은 것으로 알려져 있다. 그러나 여과기술의 경우에는 입자가 미세한 공극을 막기 때문에 배출가스의 처리량이 급격히 저하되며, 이로 인한 필터의 빈번한 교체는 배기가스처리비용 증가로 직결된다.
또 전기집진 기술 중 건식방법은 입자 하전, 입자의 집진극 부착, 집진극에 부착된 입자의 탈착, 집진극에 쌓인 입자 제거의 순으로 집진 과정이 진행되지만, 불안정한 코로나 방전, 입자의 전기적 특성인 전기비저항(Particle’s resistivity)에 따라 재비산, 역코로나(Back corona) 등이 발생하여 집진효율이 떨어지는 문제점이 있고, 진극에 부착된 입자를 물로 씻어내는 습식전기집진방법(Wet electrostatic precipitator)은 다량의 물 사용, 집진극의 불균일한 수막 형성, 부식은 큰 문제점으로 지적되고 있다.
따라서 상기와 같은 대기오염물질, 특히 입자가 작은 물질을 효과적으로 제거하여 강화된 대기환경기준을 달성하기 위해서는 경제적이면서도 높은 제거 효율을 갖는 새로운 집진 장치의 개발이 절실히 필요한 상황이다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제0150707호
(특허문헌 2) 대한민국 공개특허공보 제2015-0045068호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배기가스에 포함된 작은 입자도 효과적으로 제거할 수 있는 습식 집진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 발명에서는 운전이 용이하면서도 구조가 간단하고, 게다가 2차 오염물질의 발생량을 저감할 수 있는 습식 집진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치는, 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관이 외면 소정에 위치에 구비되며, 빈 공간부를 형성하는 원통부, 상광하협 구조이며, 상부는 상기 원통부의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구가 구비된 내부가 비어 있는 원뿔부, 입자상 물질이 제거된 가스를 외부로 배출하기 위한 내부가 비어 있는 원통형 가스 배출관이 관통된 상태로 배치되어 있는 상기 원통부 상부에 구비되는 뚜껑, 상기 원통부와 연결된 ‘+’ 리드선 및 상기 가스 배출관과 연결된 ‘-’ 리드선을 포함하되, 상기 가스 배출관 외주연부에는 1개 이상의 액체분사구가 형성된 액체 수용 용기가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 뚜껑은 절연재질로 이루어지며, 상기 액체 수용 용기는 소정 위치에 액체 주입구가 1개 이상 형성되는 것이 바람직하다.
게다가 상기 원통부 내면으로 물을 분사하기 위한 노즐이 상기 분사구에 구비되는 것이 보다 바람직하다.
또한 본 발명의 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치는, 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관이 외면 소정에 위치에 구비되며, 빈 공간부를 형성하는 원통부, 상광하협 구조이며, 상부는 상기 원통부의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구가 구비된 내부가 비어 있는 원뿔부, 입자상 물질이 제거된 가스를 외부로 배출하기 위한 내부가 비어 있는 원통형 가스 배출관이 관통된 상태로 배치되어 있는 상기 원통부 상부에 구비되는 뚜껑, 상기 원통형 가스 배출관 외주연부에 구비된 1개 이상의 액체분사구가 형성된 액체 주입용 배관, 상기 원통부와 연결된 ‘+’ 리드선 및 상기 액체 주입용 배관과 연결된 ‘+’ 리드선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 원통부와 액체 주입용 배관이 전기적으로 통전되는 것을 방지하기 위한 절연애자가 상기 액체 주입용 배관 외면에 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 액체 주입용 배관은 일측은 액체를 공급하기 위하여 개구되어 있으며 타측은 밀폐되어 있는 긴 원통형으로, 상기 1개 이상의 액체분사구가 둘레 표면에 형성될 수 있다.
게다가 상기 원통부 내면으로 액체를 분사하기 위한 노즐이 상기 액체분사에 더 구비되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시한 집진 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 집진 장치의 원통부 절개 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 집진 장치의 수직방향 절개 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 집진 장치의 작동상태의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치의 개략도이다.
도 7은 도 6에 도시한 집진 장치의 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시한 집진 장치의 원통부 절개 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시한 집진 장치의 수직방향 절개 단면도이다.
도 10은 도 6에 도시한 집진 장치의 작동상태의 개략도이다.
이하, 본 발명에 따른 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 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.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 습식 집진 장치의 개략도, 도 2는 도 1에 도시한 집진 장치의 평면도, 도 3은 도 1에 도시한 집진 장치의 원통부 절개 단면도 그리고 도 4는 도 1에 도시한 집진 장치의 수직방향 절개 단면도이다.
도 1 내지 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 습식 집진 장치는, 원통부(100), 원뿔부(200), 뚜껑(300) 및 전원공급부(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 구성들을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 원통부(100)는 소정의 높이와 내경을 갖는 긴 원통형이다. 또 상기 원통부(100)는 전도성 재질로 이루어져 있으며, 축 중심에서 외측으로 편향된 소정의 단면적을 갖는 배기가스 유입관(110)이 구비되어, 각종 입자상 오염물질을 포함하고 있는 배기가스가 상기 원통부(100)의 공간으로 유입된다.
상기 원뿔부(200)는, 아래로 갈수록 점차 단면적이 줄어드는 상광하협 구조이며, 원뿔부(200) 상부는 상기 원통부(100)의 하부와 연결되어 있고, 원뿔부(200) 하부에는 배기가스에 포함되어 있던 입자상 물질과 후술할 액체가 함께 배출되는 액체배출구(210)가 구비되어 있다.
또 상기 원통부(100) 상부에는 후술할 가스 배출관(310)과 액체 수용 용기(320)가 외부로 돌출되는 영역을 제외하고는, 상기 원통부(100)를 밀폐시킬 수 있도록 절연재질로 이루어진 뚜껑(300)이 부착되어 있다.
가스 배출관(310)은 전도성 재질로 이루어진 내부가 비어 있는 긴 원통형으로, 상기 뚜껑(300)의 중앙부근에 위치하며, 일측 단부는 상기 뚜껑(300) 위로 일정 높이 돌출되고, 타측 단부는 상기 원통부(100)의 소정 깊이에 위치한다.
게다가 상기 뚜껑(300)의 소정 위치에는 원통부(100) 내측 공간부로 이온화된 액체를 분사하기 위한 액체 수용 용기(320)가 구비된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 액체 수용 용기(320)는 수용된 액체가 상기 가스 배출관(310)의 외측면과 직접적으로 접촉할 수 있도록 내측 벽면은 개방되어 있으며, 후술할 액체주입구(330)와 액체분사구(340)를 제외하고는 외측 벽면, 바닥면 및 천정면은 패쇄되어 있는 대략 ‘ㄷ’ 자 모양이며, 일측 단부는 상기 뚜껑(300) 위로 소정 높이 돌출되고, 타측 단부는 상기 원통부(100)의 소정 깊이에 위치한다.
여기서, 상기 액체주입구(330)는 뚜껑(300) 외부로 돌출되어 있는 소정 위치에 1개 이상 구비될 수 있고, 또 액체주입구(330)와 연통되는 튜브(미도시)와 액체 공급 펌프(미도시)를 연결하여 상기 액체 수용 용기(320)에 액체를 간헐 또는 비간헐적으로 공급할 수 있다.
상기 액체분사구(340)는 상기 액체 수용 용기(320)에 수용된 액체를 원통부(100) 내부 벽면을 향하도록 분사하기 위하여 장착되는 노즐(350)이 체결되는 구멍이며, 액체주입구(330)와 연결되어 있는 액체 공급 펌프(미도시)의 가압력에 의하여 액체가 분사될 수 있다.
물론, 상기 분사구(340)에 노즐(350)이 체결된 것으로 예시하고 있으나, 노즐(350)을 구비하지 않고 액체분사구(340)를 통해서도 바로 액체를 분사할 수 있음은 자명하다.
상기 액체는 이온화될 수 있는 액체라면 특별히 제한하지 않지만 순수 물 혹은 물에 용해가 잘되는 이온액인 것이 바람직하다.
또한 분사구의 노즐팁은 원형, 삼각형, 사각형, 다각형, 무정형 중 어느 하나의 노즐팁일 수 있고, 노즐의 직경 범위는 0.02~2mm일 수 있다.
한편, 상기 원통부(100)에는 전원공급부(400)와 전기적으로 연결되어 있는 ‘+’ 리드선(410)이 접속되어 있고, 상기 가스 배출관(310)에는 ‘-’ 리드선(420)이 연결되어 있어, 고전압을 인가하면 상기 노즐(350)을 통하여 미세한 액적들이 원통부(100) 내부 벽면을 향하여 분사된다.
상기와 같은 고전압을 이용한 정전분무방식(Electrospray)의 원리를 설명하면, 전도성 액체를 노즐에 통과시키면서 양(+)과 음(-)의 고전압을 인가하면 노즐과 액체속의 이온들이 척력과 인력에 의해 액체표면으로 이동하게 된다. 이때, 쿨롱반발력이 표면장력 이상의 힘이 되면 미세한 액적으로 분사되며, 전극에 걸리는 전압이 작을 경우 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력 보다 작기 때문에 액적이 분무되지 않지만, 전압을 증가시키게 되면 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력보다 커지게 되면서, 모세관 팁에서 액적이 분무되는 원리이다.
여기서, 상기 고전압은 정전분무가 가능하며 절연재의 전열이 파괴되는 전압이라면 특별히 제한하지 않지만, 바람직하게는 10kV 내지 50kV 일 수 있다.
종래 액체 분무 방식을 이용한 집진 장치에서는 분무하는 액적이 크기 때문에 입경이 작은 입자를 포집하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 과량의 액체를 사용할 수밖에 없어 이로 인한 2차 처리비용이 증가한다는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에서는 상기와 같은 정전분무방식을 이용하여 액적을 발생시키기 때문에 액적의 직경이 매우 작고, 특히 발생된 액적은 노즐에 가한 극과 같은 극성을 띄며 매우 높은 하전량을 가지고 있어 액적간의 응집현상이 나타나지 않으므로 장시간 초기의 직경을 유지할 수 있어 0.1 ㎛ 이하의 입경을 갖는 미세입자도 포집하는 것이 가능하다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 집진 장치의 작동상태에 관하여 도 5를 참조하면서 설명하기로 한다.
먼저, ‘+’ 리드선(410)은 원통부(100), ‘-’ 리드선(420)은 가스 배출관(310)에 연결하고, 액체 수용용기(320)의 액체 주입구(330)에 액체를 공급하면서 고전압을 인가하여 원통부(100) 내부 공간부에 미세한 액적을 발생시킨다.
상기 조작과 함께 또는 후에, 원통부(100) 측면 유입관(110)으로 배기가스를 유입시키면, 배기가스 내의 입자상 물질은 미세한 액적에 포집되어 원뿔부(200) 아래의 액체 배출구(210)로 배출되고, 입자상 물질이 제거된 가스는 뚜껑부(300) 중앙을 관통하여 형성된 가스 배출관(310)을 통하여 외부로 배출된다.
이하 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치에 관하여, 도 6 내지 8을 참조하면서 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치의 개략도, 도 7은 도 6에 도시한 집진 장치의 평면도, 도 8은 도 6에 도시한 집진 장치의 원통부 절개 단면도 그리고 도 9는 도 6에 도시한 집진 장치의 수직방향 절개 단면도이다.
도 6 내지 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 습식전기 집진 장치는, 원통부(100), 원뿔부(200), 뚜껑(300) 및 전원공급부(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 원통부(100)와 원뿔부(200)는 전술한 제1 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 원통부(100) 상부에는 가스 배출관(310)과 절연애자(370)가 외부로 돌출되는 영역을 제외하고는, 상기 원통부(100)를 밀폐시킬 수 있도록 뚜껑(300)이 부착되어 있다.
상기 가스 배출관(310)은 제1 실시예와 마찬가지로 내부가 비어 있는 긴 원통형이며, 상기 뚜껑(300)의 중앙부근에 위치하고, 일측 단부는 상기 뚜껑(300) 위로 일정 높이 돌출되고, 타측 단부는 상기 원통부(100)의 소정 깊이에 위치한다.
상기 뚜껑(300) 소정 위치에는 원통부(100) 내측 공간부로 이온화된 액체를 분사하기 위한 액체 주입용 배관(360)이 1개 이상 구비된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 액체 주입용 배관(360)은 전도성 재질로서 가늘고 긴 원통형 관으로 일측 단부는 개구되어 상기 뚜껑(300) 위로 소정 높이 돌출되고, 타측 단부는 밀폐되어 상기 원통부(100)의 소정 깊이에 위치한다.
게다가 상기 액체 주입용 배관(360)에는 1개 이상의 액체분사구(340)가 형성되어 있으며, 상기 뚜껑(300)과 접촉하는 부위 외측면에는 뚜껑(300)과 전기적으로 통전되는 것을 방지하기 위하여 소정의 두께를 갖는 절연애자(370)가 감싸고 있다.
여기서, 상기 액체 주입용 배관(360)에 구비되는 액체분사구(340)와 노즐(350)은 원통부(100) 측면의 유입관(110)으로 유입되는 배기가스가 선회류를 유지할 수 있도록, 원통부(100) 내부 벽면에 소정 각도로 기울어지도록 형성시키는 것이 바람직하다.
한편, 뚜껑(300) 위로 소정 높이 돌출되어 있는 액체 주입용 배관(360)은 튜브(미도시)와 액체 공급 펌프(미도시)를 연결하여 액체를 간헐 또는 비간헐적으로 공급할 수 있다.
상기 액체분사구(340)는 상기 액체 주입용 배관(360)으로 공급되는 액체를 원통부(100) 내부 공간부로 분사하기 위한 노즐(350)이 체결되는 구멍이며, 액체 주입용 배관(360)의 입구측과 연결되어 있는 액체 공급 펌프(미도시)의 가압력에 의하여 액체가 분사될 수 있다.
물론, 상기 분사구(340)에 노즐(350)이 체결된 것으로 예시하고 있으나, 노즐(350)을 구비하지 않고 액체분사구(340)를 통해서도 바로 액체를 분사할 수 있음은 자명하다.
한편, 상기 원통부(100)에는 전원공급부(400)와 전기적으로 연결되어 있는 ‘+’ 리드선(410)이 접속되어 있고, 상기 액체 주입용 배관(360)에는 ‘-’ 리드선(420)이 연결되어 있어, 고전압을 인가하면 상기 노즐(350)을 통하여 미세한 액적들이 원통부(100) 내부 공간부로 분사된다.
상기와 같은 고전압을 이용한 정전분무방식(Electrospray)의 원리는 전술한 바와 동일하다.
이하 본 발명의 제2 실시예에 따른 집진 장치의 작동상태에 관하여 도 10을 참조하면서 설명하기로 한다.
먼저, ‘+’ 리드선(410)은 원통부(100), ‘-’ 리드선(420)은 액체 주입용 배관(360)에 연결하고, 액체 주입용 배관(360)에 액체를 공급하면서 고전압을 인가하여 원통부(100) 내부 공간부에 미세한 액적을 발생시킨다.
상기 조작과 함께 또는 후에, 원통부(100) 측면 유입관(110)으로 배기가스를 유입시키면, 배기가스 내의 입자상 물질은 미세한 액적에 포집되어 원뿔부(200) 아래의 액체 배출구(210)로 배출되고, 입자상 물질이 제거된 가스는 뚜껑부(300) 중앙을 관통하여 형성된 가스 배출관(310)을 통하여 외부로 배출된다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 원통부
110 : 유입관
200 : 원뿔부
210 : 액체 배출구
300 : 뚜껑부
310 : 가스 배출관 320 : 액체 수용용기
330 : 액체주입구 340 : 액체분사구
350 : 노즐 360 : 액체 주입용 배관
370 : 절연애자
400 : 전원공급부
410 : ‘+’ 리드선 420 : ‘-’ 리드선
본 발명의 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치에 의하면, 고전압을 인가하여 미세한 액적을 발생시키고 이러한 미세 액적과 배기가스를 접촉시키기 때문에, 입경이 작은 입자의 제거효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 습식 집진 장치는, 선회류에 의해 생기는 원심력으로 입자를 제거하는 사이클론 구조이기 때문에, 장치의 구성이 간단할 뿐만 아니라 입자의 비중과 충돌에 의한 제거효과를 함께 기대할 수 있다는 효과가 있다.
게다가 본 발명의 습식 집진 장치는, 미세한 액적을 발생시킬 수 있기 때문에 입자를 포함하는 폐액체의 발생량을 최소화할 수 있어 2차 처리비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관(110)이 외면 소정에 위치에 구비되며, 빈 공간부를 형성하는 원통부(100);
    상광하협 구조이며, 상부는 상기 원통부(100)의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구(210)가 구비된 내부가 비어 있는 원뿔부(200);
    입자상 물질이 제거된 가스를 외부로 배출하기 위한 내부가 비어 있는 원통형 가스 배출관(310)이 관통된 상태로 배치되어 있는 상기 원통부(100) 상부에 구비되는 뚜껑(300);
    상기 원통부(100)와 연결된 ‘+’ 리드선(410); 및
    상기 가스 배출관(310)과 연결된 ‘-’ 리드선(420)을 포함하되,
    상기 가스 배출관(310) 외주연부에는 1개 이상의 액체분사구(340)가 형성된 액체 수용 용기(320)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 뚜껑(300)은 절연재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액체 수용 용기(320)는 소정 위치에 액체 주입구(330)가 1개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원통부(100) 내면으로 물을 분사하기 위한 노즐(350)이 상기 분사구(340)에 더 구비된 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
  5. 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관(110)이 외면 소정에 위치에 구비되며, 빈 공간부를 형성하는 원통부(100);
    상광하협 구조이며, 상부는 상기 원통부(100)의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구(210)가 구비된 내부가 비어 있는 원뿔부(200);
    입자상 물질이 제거된 가스를 외부로 배출하기 위한 내부가 비어 있는 원통형 가스 배출관(310)이 관통된 상태로 배치되어 있는 상기 원통부(100) 상부에 구비되는 뚜껑(300);
    상기 원통형 가스 배출관(310) 외주연부에 구비된 1개 이상의 액체분사구(340)가 형성된 액체 주입용 배관(360);
    상기 원통부(100)와 연결된 ‘+’ 리드선(410); 및
    상기 액체 주입용 배관(360)과 연결된 ‘-’ 리드선(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원통부(100)와 액체 주입용 배관(360)이 전기적으로 통전되는 것을 방지하기 위한 절연애자(370)가 상기 액체 주입용 배관(360) 외면에 더 구비된 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 액체 주입용 배관(360)은, 일측은 액체를 공급하기 위하여 개구되어 있으며 타측은 밀폐되어 있는 긴 원통형으로, 상기 1개 이상의 액체분사구(340)가 둘레 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 원통부(100) 내면으로 액체를 분사하기 위한 노즐(350)이 상기 액체분사구(340)에 더 구비된 것을 특징으로 하는 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치.
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