WO2023106867A1

WO2023106867A1 - 전기집진장치 및 이를 이용한 집진방법

Info

Publication number: WO2023106867A1
Application number: PCT/KR2022/019965
Authority: WO
Inventors: 박현설; 조윤행; 조희주; 허지은; 신동호; 심준목
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2023-06-15

Abstract

본 발명은 처리가스 중에 포함된 먼지입자를 전기적인 힘으로 포집하는 전기집진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 먼지를 함유한 처리가스가 흐르는 덕트 내에, 상기 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공이 형성되어 있으며 상기 처리가스의 유동 방향에 수직하게 배치된 집진판과, 상기 집진판은 복수 개가 상기 처리가스의 유동 방향으로 서로 이격된 구조로 배치되며, 서로 마주보는 상기 집진판 사이에 복수 개가 배치되어 코로나 방전이 발생하도록 하는 방전극을 포함하며, 상기 집진판은 전기적으로 접지되며, 상기 방전극에는 고전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치에 관한 것이다.

Description

전기집진장치 및 이를 이용한 집진방법

본 발명은 가스 중에 포함된 먼지입자를 정전기력을 이용하여 집진하는 전기집진기술 분야에 해당된다. 본 발명의 전기집진장치는 타공이 형성된 복수 개의 집진판이 처리가스 방향에 수직하게 서로 이격 배치되고 전기적으로 접지되며, 마주보는 두 집진판 사이에 코로나 방전을 발생시킬 수 있는 방전극이 위치하는 구조적 특성을 갖고 있기 때문에, 안정적이고 효과적인 코로나 방전과 먼지입자 대전이 가능하며, 집진방향과 유동방향이 동일하기 때문에 짧은 체류시간에서도 높은 집진효율을 얻을 수 있어 공간 효율적인 집진기 설계가 가능하기 때문에 시설비용을 낮추면서도 높은 집진성능을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 본 발명의 또 다른 실시예는 기 설치되어 가동되고 있는 전기집진기의 성능을 개선할 수 있는 집진장치 및 이를 이용한 집진방법에 대한 것으로, 분야는 가스 중에 포함된 먼지를 제거하는 집진기술 분야에 해당되며, 구체적으로는 전기적인 힘을 이용하여 집진하는 전기집진 기술에 해당된다. 본 발명의 주요 내용은 전기집진장치 내부 유로를 구획하여 유동을 분리하고, 각 구획된 유로를 선택적으로 개폐 가능하게 하는 유동차단장치와 추가적인 보조집진장치를 구성하여 전기집진장치의 성능을 개선하는 것이다.

전기집진장치는 쿨롱력(Coulomb’s force)에 의해 처리 가스 내에 부유한 먼지를 제거하는 장치에 해당한다. 도 1은 통상의 전기집진장치에서의 구조와 집진원리를 평단면도로 보여주고 있다. 도 1의 전기집진장치는 처리가스가 흐르는 덕트(11)가 집진판(21)의 역할을 하는 1개의 유로를 갖는 1단 전기집진장치이다. 1단 전기집진장치는 먼지입자의 대전과 집진기 동일 공간에서 이루어지는 전기집진장치를 말한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 전기집진장치는 집진판(21)이 처리가스 흐름방향에 평행한 구조로 되어 있으며, 마주보는 두 개의 집진판(21) 사이에 방전극(23)이 처리가스 흐름방향으로 일정한 간격으로 위치하고 있다. 일반적으로 집진판(21)은 접지(ground)되어 있으며, 방전극(23)은 고전압 발생장치(T/R, transformer/rectifier)에 의해 수 십 kV 수준의 고전압이 인가된다. 방전극(23)에 고전압이 인가되면, 방전극(23)과 집진판(21) 사이에 공기분자가 전리되어 고농도의 공기분자 이온과 전자를 생성되는 코로나(corona) 방전이 발생된다. 이때, 방전극(23)에 음극 고전압이 인가되면 음이온, 양극 고전압이 인가되면 양이온이 방전극(23)과 집진판(21) 사이에 존재하게 된다. 도 1에서는 음극 고전압이 인가되어 공기분자 음이온(52)이 고농도로 존재한 상태이며, 처리가스가 이 공간을 통과하면서 처리가스 중에 포함된 먼지입자(41)는 다량의 공기 음이온(52)들과 충돌하게 되고 결과적으로 방전극(23)과 동일한 극성(polarity)으로 대전(charging)된다. 또한 대전된 먼지는 방전극(23)-집진판(21) 사이에 형성된 전기장(electric field)으로 인한 정전기력에 의해 전기장(51)을 따라 집진판(21)으로 이동하여 포집된다. 이때 먼지입자(41)는 액체 또는 고체의 입자상 물질의 형태를 갖는다.

전기집진장치의 집진성능 향상을 위해 사용되는 가장 보편적인 방법은 전기집진장치의 단면적과 길이를 증가시키는 것이다. 동일한 처리가스 유량 조건에서 전기집진장치의 단면적을 증가시키면, 전기집진장치를 통과하는 처리 가스의 평균 유속이 감소하여 집진기 내부에서 먼지입자가 머무르는 체류시간이 증가함에 따라 집진효율이 증가한다. 또한 집진장치의 길이를 길게 하면 처리가스 내 먼지 입자는 대전 및 전기장에 의해 집진판으로 이동, 포집될 수 있는 체류 시간이 증가하게 되며 결과적으로 집진효율이 증가한다. 이러한 방법은 결국 집진장치의 크기를 증대시키는 방식으로서 높은 설치비용 및 넓은 설치공간이 요구된다는 문제가 존재한다.

기존 전기집진장치의 크기를 증대시켜 성능을 개선하는 방법을 극복하기 위해서는 전기집진장치의 크기를 줄이면서도 집진효율을 높일 수 있는 새로운 시도와 접근이 필요하다.

선행특허 [US 3994704] ELECTRIC DUST COLLECTING APPARATUS(선행특허 1)는 전기집진장치 성능 향상 방안 중 하나로, 전기집진장치 후단에 처리가스 유동방향에 수직하게 ‘ㄷ’ 모양의 형강(channel)을 교차로 설치하고, 마주보는 형강(channel) 사이에 고전압 인가를 통한 전기장을 형성시킴으로써 먼지입자를 집진하는 기술을 기재하고 있다. 선행특허 1은 처리가스 유동방향에 수직하게 배치된 ‘ㄷ’모양의 형강(channel)을 먼지가 포집되는 집진극으로 적용함으로써 집진장치의 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 그러나 선행특허 1은 집진극으로 사용된 ‘ㄷ’모양의 형강(channel)과 마주보는 위치에 ‘ㄷ’모양의 또 다른 형강(channel)을 배치하여, 두 마주보는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에 직접 고전압을 인가하여 전기장이 형성되도록 하였다. 이때 두 마주보는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에 형성된 전기장은 전기집진에 가장 필요한 요소인 먼지입자를 효과적으로 대전시키는데 필요한 코로나 방전을 발생하기 어려운 전기장 세기와 전기장 형태를 갖는다. 또한 선행특허 1에서는 이웃하는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이의 공간에 방전극을 배치하고, 상기 방전극에 고전압을 인가하는 구성을 기재하였으나, 방전극과 이웃하는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이는 구조적으로 충분한 코로나 방전이 어렵다는 문제점이 존재한다. 결과적으로 선행특허 1은 먼지입자의 대전이 어려운 구조적 특징으로 인해 전기집진장치로서 장점이 없는 기술이라 할 수 있다.

또 다른 선행특허로서 [US 3985524] Electric dust collector apparatus(선행특허 2)는 선행특허 1과 유사한 구조이나, 전단에 기존의 전기집진장치가 없고, 마주보는 두‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에 고전압을 인가하여 전기장을 형성시키고, 이웃하는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이의 처리가스가 흐르는 공간에 방전극이 설치된 구조를 갖고 있다. 따라서 코로나 방전은 방전극과 이웃하는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에서 발생하기 때문에 해당 공간의 구조적으로 특징으로 인해 효과적인 코로나 방전과 먼지입자의 대전이 이루어지기 어렵다. 또한 이웃하는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에서 효과는 작지만 국소적인 코로나 방전이 발생하더라도 코로나 방전 구역이 일부 공간으로 한정되기 때문에 먼지입자의 대전 효과는 매우 제한된다. 따라서 선행특허 2도 전기집진장치로서 장점이 없는 기술이라 할 수 있다.

선행특허 1과 선행특허 2는 처리가스 유동방향과 평행인 집진극(집진판)을 사용하는 기존 전기집진장치의 크기를 줄일 수 있는 형태인, 처리가스 흐름 방향에 수직으로 집진극이 위치하는 구조를 갖고 있으나, 집진극으로 ‘ㄷ’모양의 형강(channel)을 사용하고 있기 때문에 집진극 자체의 높은 하중으로 인한 비용과 구조적 안전성 문제, 그리고 집진극의 형상으로 인해 충분한 집진면적을 확보하기 어렵다는 단점이 있으며, 더욱 큰 문제점은 집진극 및 방전극의 배치와 구조적 특성으로 인해 먼지입자의 효과적인 대전이 불가능하고 결과적으로 집진장치로서의 역할을 수행하기 어렵다는 것이다. 따라서 집진장치가 점유하는 공간을 줄일 수 있는 공간 집약적이면서도 집진성능이 우수한 새로운 방식의 전기집진기술이 요구된다.

전기집진장치의 집진판에 먼지가 지속적으로 쌓이면, 집진판에 쌓인 먼지층이 절연층으로서 작용하기 때문에 집진효율이 저하되며 특히 백코로나(back-corona)로 알려진 역전리 현상이 발생하는 등 전기집진장치를 안정적으로 운영할 수 없게 된다.

따라서 모든 건식 전기집진장치는 집진판에 쌓인 먼지를 주기적으로 제거, 탈진해주기 위한 추타장치를 포함하고 있다.

추타장치는 일종의 망치 등을 이용하여 구성되는데, 먼지가 쌓여있는 집진판에 물리적인 충격을 주어 집진판 표면에 쌓여있는 먼지층(dust cake)을 집진판 표면에서 탈리시키고, 탈리된 먼지층은 중력에 의해 침강되어 집진판 하부에 위치한 호퍼(hopper)에 쌓이게 된다.

추타장치는 1) 사용자가 설정한 일정한 시간 간격에 따라 작동되거나, 2) 방전극과 집진판 사이의 전위차를 실시간으로 측정하여 사용자가 설정한 값에 도달했을 시 작동되거나, 3) 방전극과 집진판 사이에 흐르는 전류를 모니터링하여 설정된 전류값에 도달했을 때 작동되도록 하는 등의 방법을 이용하여 자동화할 수 있으며, 일반적으로 1)의 방법이 사용되고 있다.

도 2는 통상의 전기집진장치 내의 집진판(20)과 방전극(21)의 배치형태를 나타낸 평단면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전기집진장치에서 “집진판-방전극-집진판...”으로 구성된 하나의 행(row, 이하 폭방향)을 “집진유닛 또는 필드(field)”라 칭하는데 본 발명에서는 집진유닛(22)으로 표기하였다. 통상적인 건식 전기집진장치는 유동방향으로 두 개 이상의 집진유닛(22)으로 구성되어 있다. 또한, 유동방향으로 선단에서 후단까지의 처리 가스가 지나가는 통로인 집진판-방전극-집진판 사이의 공간을 일반적으로 “덕트(duct)”라고 칭한다. 따라서 도 2에 도시한 전기집진장치는 4개의 집진유닛(22)으로 구성되어 있으며, 각 집진유닛에는 8개의 덕트(23)가 형성되어 있다.

일반적으로 전기집진장치의 집진효율은 99% 이상으로 매우 높다. 그럼에도 불구하고, 전기집진장치 후단에서 측정되는 먼지의 농도는 수 십 mg/m³ 수준으로 일반 대기환경기준에 비해 수백 배 내지는 수천 배에 해당될 정도로 높다.

전기집진장치의 집진효율을 저하시키는 주요 원인 중 하나로 추타에 의해 재비산되는 먼지 배출이 있다. 즉, 추타에 의해 집진판에서 먼지가 탈리되면, 탈리된 먼지 중 일부는 다시 유동을 따라 비산되는데 이를 재비산이라고 한다. 구체적으로 1번째 집진유닛(유입단에서 가장 가까운 집진유닛) 추타 시 재비산된 먼지는 그 이후 후방의 집진유닛를 통과하며 다시 집진될 수 있지만, 마지막 집진유닛에서 추타에 의해 재비산된 먼지는 별도의 집진과정 없이 그대로 집진장치를 빠져나가게 되고 결과적으로 전기집진장치를 통과하여 배출되는 먼지농도가 증가함으로써 전기집진장치의 집진효율이 저하된다.

일반적으로, 전기집진장치의 집진성능 향상을 위해서는 아래의 방법이 고려될 수 있으며 현재까지 전기집진장치의 집진성능 향상 방안에 대한 연구는 아래의 카테고리 범위에서 진행되고 있다.

1. 집진유닛의 개수를 증가시키는 방안이다(즉, 전기집진장치의 길이가 증가하게 된다). 집진유닛 수가 많아질수록 처리 가스 내 먼지는 대전 및 전기장에 의한 집진판으로의 이동, 포집될 수 있는 체류 시간이 증가하게 되며 결과적으로 집진효율이 증가한다.

2. 전기집진장치의 단면적을 증대시킨다. 동일한 유동조건에서 전기집진장치의 단면적을 증가시키면, 전기집진장치를 통과하는 가스의 평균 유속이 감소하여 집진기 내부에서 먼지가 머무르는 체류시간이 증가함에 따라 집진효율이 증가한다.

3. 전기집진장치와 다른 집진장치를 조합하는 방식이다. 전기적 원리를 이용해 먼지를 포집하는 전기집진장치와 관성, 여과 등 다른 집진원리로 먼지를 포집하는 집진장치(fabric filter, cyclone 등)을 조합함으로써 집진효율을 향상시킨다.

4. 특별한 형태의 방전극을 사용함으로써 먼지의 대전 특성을 개선함으로써 집진효율을 높인다.

5. 고전압 발생장치(T/R)의 성능 개선하는 방안이다. 마이크로 펄스방식의 고전압 발생장치(T/R) 등을 통해 방전 성능과 먼지 대전효과, 그리고 집진효율을 높이는 방식이다.

위에서 열거된 방법 중 1~3번 방법은 모두 집진장치의 크기를 증대시키는 방식으로 기 설치되어 운영되고 있는 전기집진장치의 성능을 개선하는 방법으로 적당하지 않으며, 높은 설치비용 및 보다 넓은 설치공간이 요구된다는 문제가 존재한다. 4번 및 5번 방법은 먼지 대전효과와 전기집진장치에 인가되는 전압의 안정화를 통해 집진효율을 개선하는 방법이나 이를 포함하여 위에 열거된 1~5번 방법은 추타시에 재비산되는 먼지 배출문제를 해결할 수 있는 방안이 아니다.

선행특허로서 [US 3994704] ELECTRIC DUST COLLECTING APPARATUS(선행특허 3)는 앞서 언급한 전기집진장치 성능 향상 방안 중 3번 방안의 일종으로서, 전기집진기 후단에‘ㄷ’모양의 형강(channel)을 교차로 설치하고, 마주보는 형강(channel) 사이에 고전압 인가를 통한 전기장을 형성시킴으로써, 관성력과 전기력으로 전기집진장치 후단에서 먼지를 추가적으로 집진하는 기술을 기재하고 있다. 그러나 이러한 선행특허 3은 집진판의 역할을 하는‘ㄷ’모양의 형강(channel)에 포집된 먼지를 탈진하기 위하여 추타할 때 재비산되는 먼지에 대해서는 해결 방안이 없다는 문제점이 존재한다.

또한, [US 3985524] Electric dust collector apparatus(선행특허 4)는 선행특허 3과 유사한 구조이나, 전단에 기존의 전기집진장치가 없고,‘ㄷ’모양의 형강(channel)을 집진극으로 구성된 독립된 집진장치를 개시하고 있다. 그러나 선행특허 4 역시 추타시에 재비산되는 먼지에 대해서는 해결 방안을 제시하고 있지 않다.

따라서 기 설치되어있는 전기집진장치에도 적용가능하며 공간 효율적이고, 추타시 재비산되는 먼지를 제거할 수 있는 새로운 방식의 전기집진기술이 요구된다.

따라서 본 발명은 상기에서 언급된 바와 같이 처리가스 방향에 수직인 형태로 배치된 집진극이 적용된 종래 전기집진장치의 구조적 문제로 인한 먼지입자의 대전 불량 및 이로 인한 낮은 집진효율을 개선하기 위해 안출된 것이다.

처리가스 유동방향으로 수직하게 ‘ㄷ’모양의 형강(channel)을 집진극으로 사용하여 배치한 종래 전기집진장치는 집진극 자체의 높은 하중으로 인해 시설비용이 과다해지고 또한 이를 구조적으로 안전하게 지지하게 위해서는 별도의 지지구조물이 필요하다. 그러나 이러한 비용과 구조적 문제보다 더 핵심적인 문제는 집진성능에 있다. 종래 기술에서는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel)을 집진극으로 사용하고 있다. 집진을 위해서 ‘ㄷ’모양의 형강(channel)이 마주보는 구조적 형태를 취하였으며, 마주보는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에 고전압을 인가하였다. 또한 이웃하는 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에 형성된 공간에 별도의 방전극을 두어 코로나 방전이 발생하도록 하였으며, ‘ㄷ’모양의 형강(channel)의 ‘ㄷ’자 끝단에서 예상치 못한 방전이 일어나지 않도록 끝단을 원형단면의 봉으로 마무리하였다.

전기집진장치의 효율을 개선하기 위해서는 먼지입자의 대전이 가장 중요하다. 먼지입자의 대전 특성은 코로나 방전에 의해서만 결정되기 때문에 효율적인 코로나 방전이 발생할 수 있는 집진극-방전극 구조를 갖추어야 한다. 즉, 집진극과 방전극이 충분히 이격되어 높은 전압에서 코로나 방전이 광범위하게 효과적으로 발생할 수 있는 공간이 확보되어야 하며, 방전극과 방전극의 양측에 위치하는 두 집진극 사이의 이격 거리가 동일하게 유지되어야 한다. 그러나 종래의 ‘ㄷ’모양의 형강(channel)을 집진극으로 사용하는 전기집진장치에서는 효율적인 코로나 방전과 먼지입자의 대전이 어려운 구조를 갖고 있다. 고전압이 인가된 마주보는 두 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이에서는 높은 전압에서 코로나가 발생할 수 없으며, 이웃하는 두 ‘ㄷ’모양의 형강(channel) 사이의 공간도 협소하여 여기에서도 효과적인 코로나 방전과 입자 대전을 기대하기 어렵다. 결과적으로 종래 기술은 전기집진장치로서 정상적인 기능을 수행하기 어려운 구조적 특징을 갖고 있다고 할 수 있다.

위에서 언급한 종래 전기집진장치에 있어서 해결해야 될 기술적 과제는 아래와 같다.

1. 처리가스 유동 방향에 수직으로 설치되나 중량 및 구조적 문제가 있는‘ㄷ’모양의 형강(channel) 집진극 문제 해결

2. 효과적인 코로나 방전 및 먼지입자 대전이 어려운 마주보는 집진극 사이의 구조적 및 공간적 문제 해결

3. 효과적인 코로나 방전 및 먼지입자 대전이 어려운 이웃하는 집진극 및 방전극 사이의 구조적 및 공간적 문제 해결

4. 대전된 먼지입자가 포집될 수 있는 집진면적이 부족한 집진극 문제 해결

5. 마주보는 집진극 사이에 형성된 전기장의 불안정성 해소

또한 본 발명은 상기에서 언급된 바와 같이 기존 전기집진장치의 집진판 또는 방전극의 추타시 재비산하거나, 집진판에 쌓인 먼지로 인한 역전리현상에 의해 재비산하거나, 방전극과 집진판 사이에서 발행하는 스파크 현상에 의해 정상적으로 집진되지 못하고 집진장치를 통과하여 고농도의 먼지가 배출되는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기 설치되어있는 전기집진장치에 추가적으로 설치되어 전기집진장치 내부에서의 유로를 분기하고 각 분기된 유로를 선택적으로 개폐 가능하도록 하는 유동차단장치를 적용하여 분기된 유로별로 구획된 집진장치에 포집된 먼지의 탈진을 위한 추타시 해당 유로를 닫고 추타를 실시함으로써 탈리된 먼지의 재비산을 최소화하고자 한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 유동차단장치와 유동차단장치에 직접 연통되도록 구성된 보조집진장치를 기존 전기집진장의 최후단 집진유닛에 추가 적용함으로써 기존 전기집진장치로부터 배출되는 먼지를 추가적으로 포집 제거함으로써 기존 전기집진장치의 성능을 개선할 수 있는 전기집진장치와 이를 이용한 집진방법을 제공하고자 한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 전기집진장치의 집진효율을 향상시킬 수 있고, 전기집진장치 추타시 재비산되어 배출되는 먼지를 저감할 수 있으며, 공간효율적 장치로, 기 설치된 전기집진장치의 성능개선을 위한 용도로 적용 가능하다. 특히 압력손실이 낮아 기 설치된 전기집진장치에 적용된 송풍장치의 교체없이 적용이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에서는 상기 언급된 종래기술에 대한 과제를 해결하기 위한 목적으로 안출된 것으로 해결 수단으로 아래와 같은 구성을 갖는 전기집진장치를 제공한다.

본 발명의 목적은, 먼지를 함유한 처리가스가 흐르는 덕트 내에, 상기 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공이 형성되어 있으며 상기 처리가스의 유동 방향에 수직하게 배치된 집진판;과 상기 집진판은 복수 개가 상기 처리가스의 유동 방향으로 서로 이격된 구조로 배치되며, 서로 마주보는 상기 집진판 사이에 복수 개가 배치되어 코로나 방전이 발생하도록 하는 방전극;을 포함하며, 상기 집진판은 전기적으로 접지되며, 상기 방전극에는 고전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 집진판은 수직방향 길이과 수평방향 너비를 갖으며, 길이 방향과 너비 방향으로 각각 일정한 간격으로 형성된 타공 배열을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 소정의 간격으로 이격되어 서로 마주보는 2개의 상기 집진판에 있어서, 하나의 집진판에 형성된 타공의 중심점은 다른 하나의 집진판에 형성된 타공의 중심점과 유동방향으로 일직선 상에 있지 않도록 집진판의 타공이 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 집진판은 길이 방향으로 절곡된 형태를 갖되, 너비 방향으로 일정한 폭만큼 평면이 주기적으로 형성되며, 상기 주기적으로 형성된 평면에는 다수 개의 타공이 선택적으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 방전극은 상기 처리가스 유동방향을 기준으로 상기 방전극 바로 전단에 위치한 집진판의 타공 중심에 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 방전극은 끝단이 뾰족한 형태의 방전침을 포함하며, 상기 방전침은 상기 처리가스 유동방향과 평행하게 방전극에 형성되며, 상기 방전침은 상기 처리가스 유동방향을 기준으로 상기 방전극 바로 전단에 위치한 집진판의 타공 중심에 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 방전극은 끝단이 뾰족한 형태의 방전침을 포함하며, 상기 방전침은 서로 마주보는 상기 집진판을 각각 향하도록 형성되며, 상기 방전침의 끝단과 서로 마주보는 상기 집진판 사이의 이격 거리가 동일하도록 상기 방전극이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 방전극은 상기 덕트 내에 배치된 복수 개의 집진판 중에서 상기 처리가스 유동 방향을 기준으로 가장 앞에 위치하는 집진판의 전단에 추가로 배치되고, 상기 처리가스 유동 방향을 기준으로 가장 뒤에 위치하는 집진판의 후단에 추가로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 목적은 먼지를 함유한 처리가스가 흐르는 덕트 내에, 상기 덕트의 폭 방향으로 복수 개로 구획된 채널에 설치되되, 상기 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공이 형성되어 있으며 상기 처리가스의 유동 방향에 수직하게 배치되며 상기 처리가스의 유동 방향으로 서로 이격된 복수 개의 집진판과, 서로 마주보는 상기 집진판 사이에 배치되는 복수 개의 방전극을 포함하는 집진유닛;과 상기 집진유닛을 구성하는 상기 집진판과 상기 격벽 및 상기 덕트는 모두 전기적으로 접지되며, 상기 집진유닛을 구성하는 상기 방전극은 서로 전기적으로 연결되어 고전압이 인가되며, 상기 덕트 내에 복수 개로 구획된 채널에 설치되되, 상기 집진유닛의 전단과 후단 중 적어도 어느 한 곳에 위치하고, 상기 집진유닛을 통과하는 유동을 선택적으로 차단할 수 있는 유동차단장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 집진유닛의 방전극에 인가되는 고전압을 발생시키는 고전압 발생장치;와, 상기 각 채널별 집진유닛과 상기 고전압 발생장치 사이에 위치하여 고전압을 차단하고 연결할 수 있도록 하는 고전압 스위치;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 유동차단장치는 처리가스 흐름방향으로 맨 끝에 위치한 상기 집진 유닛의 후단에 위치하며, 상기 유동차단장치의 전단 또는 후단에는 상기 유동차단장치의 각 채널에 대응되도록 구획된 형태로 보조집진장치가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 보조집진장치는, 상기 유동차단장치의 각 채널에 대응되도록 상기 집진기 하우징의 폭 방향으로 구획되어 형성되되, 각각의 구획된 보조집진장치는 유동방향에 수직으로 배치된 두 개의 타공된 집진부재가 서로 특정간격 이격되어 쌍을 이루고, 유동방향으로 적어도 한 쌍 이상의 타공된 집진부재가 나열 배치되고, 쌍을 이루는 집진부재 사이에 전위차가 형성되도록 각 집진부재가 고전압 인가장치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 보조집진장치는, 상기 유동차단장치의 각 채널에 대응되도록 상기 집진기 하우징의 폭 방향으로 구획되어 형성되되, 각각의 구획된 보조집진장치는 유동방향에 수직으로 배치된 두 개의 타공된 집진부재가 서로 특정간격 이격되어 쌍을 이루고, 유동방향으로 적어도 한 쌍 이상의 타공된 집진부재가 나열 배치되고, 쌍을 이루는 상기 타공된 집진부재 사이에는 방전극이 위치하며, 쌍을 이루는 상기 타공된 집진부재와 상기 방전극 사이에 전위차가 형성되도록 상기 타공된 집진부재와 상기 방전극은 고전압 인가장치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 각각의 구획된 보조집진장치는 독립적으로 고전압 발생장치에 전기적으로 연결되며, 상기 각각의 보조집진장치와 고전압 발생장치 사이에는 전기적 연결을 제어할 수 있는 고전압 스위치가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 보조집진장치에 연결된 고전압 발생장치를 통해 보조집진장치에 인가된전압 또는 전류를 실시간으로 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정된 전압 또는 전류값을 바탕으로 상기 유동차단장치의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치에 따르면, 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공이 형성되어 있는 집진판을 이용하여, 처리가스의 유동 방향에 수직하게 서로 이격된 구조로 복수 개를 설치하고 전기적으로 접지되도록 하며, 서로 마주보는 집진판 사이에는 코로나 방전이 발생하도록 하는 고전압이 인가되는 방전극이 배치되기 때문에, 마주보는 두 집진판 사이의 넓은 공간에서 먼지입자를 효과적으로 대전시키는데 충분한 코로나 방전이 가능하다. 또한 본 발명의 이러한 특성은 종래 기술의 집진극의 형상과 배치 구조의 문제로 인해 전기장의 불안정성, 코로나 방전 및 입자대전 비효율성, 부족한 집진면적 등의 문제를 해결할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 전기집진장치는 너비 방향으로 주기성을 갖도록 길이방향으로 절곡된 형태의 집진판을 적용함으로써 집진판의 기계적 강도를 개선함과 동시에 집진판의 타공 형상과 타공율을 조정함으로써 처리가스가 집진판의 타공을 통과할 때 발생하는 압력손실을 낮추면서도 집진효율을 개선할 수 있도록 하였다. 이러한 본 발명의 특징을 통해 종래 기술에서 적용된 집진극의 자체 중량으로 인한 문제, 집진극 형상 및 배치 구조의 문제, 그리고 집진면적 부족 문제 등을 모두 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치에 따르면, 처리가스가 흐르는 덕트의 너비가 넓은 경우, 덕트를 너비방향으로 복수 개로 구획한 후, 각 구획된 채널에는 독립적으로 작동 가능한 집진유닛을 설치하되, 상기 집진유닛은 타공이 형성된 복수 개의 집진판과 마주보는 집진판 사이에 배치된 복수 개의 방전극을 포함하도록 구성되며, 집진유닛의 전단과 후단 중 적어도 어느 한 곳에는 상기 집진유닛을 통과하는 처리가스의 유동을 차단할 수 있는 유동차단장치가 설치된다. 또한 추가적으로 각 채널별 집진유닛과 고전압 발생장치 사이에는 고전압을 차단하거나 인가할 수 있는 고전압 스위치가 포함된다. 이러한 구성을 통해 집진유닛의 집진판에 포집된 먼지를 주기적으로 제거하고자 할 때, 복수 개의 집진유닛에 대해 교대로 각 집진유닛의 유동과 고전압을 차단한 상태에서 보다 효과적이고 안정적으로 집진판의 먼지를 제거할 수 있다. 본 발명의 이러한 특성은 종래 기술에서는 고려하지 않은 것으로, 전기집진장치의 장기적 운전을 고려할 때 안정적인 집진성능을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치 및 이를 이용한 집진방법에 따르면, 기 설치되어있는 전기집진기에 추가적으로 설치되어 전기집진기 내부에서의 유로를 분기하고, 각 분기된 유로를 선택적으로 개폐 가능하도록 하며, 분기된 유로별로 구획된 전기집진기에 포집된 먼지의 탈진을 위한 추타시 해당 유로를 닫고 추타를 실시함으로써 탈리된 먼지의 재비산을 최소화하여 기 설치되어있는 전기집진기의 성능을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 유동차단장치와 유동차단장치에 직접 연통되도록 구성된 보조집진장치를 기존 전기집진장의 최후단 집진유닛에 추가 적용함으로써 기존 전기집진장치로부터 배출되는 먼지를 추가적으로 포집 제거함으로써 기존 전기집진장치의 성능을 개선할 수 있는 집진장치를 제공하고자 한다. 이때 유동차단장치는 기존 전기집진장치의 추타 등 운전 조건에 관계없이 오로지 유동차단장치와 직접 연통된 보조집진장치의 추타 조건과 연계하여 운전되도록 한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치 및 그 집진장치를 이용한 집진방법에 따르면, 전기집진장치 추타 시 재비산되어 배출되는 먼지를 저감할 수 있기 때문에 전기집진장치의 집진효율을 향상시킬 수 있다. 또한 기존의 전기집진장치가 처리가스의 유동방향과 평행하게 배치되어 적정한 집진효율을 얻기 위해서는 넓은 설치공간이 필요한 반면, 처리가스 유동방향에 수직으로 배치된 집진판 및 집진장치 구조로 인해 설치에 소요되는 공간을 크게 줄일 수 있다. 또한 좁은 공간만으로도 설치가능하기 때문에 기 설치된 기존 전기집진장치의 성능개선 기술로서 적용 가능하다. 그리고 본 발명의 전기집진장치는 그 구조적인 특징으로 인해 낮은 압력손실이 가능하기 때문에 기 설치된 기존 전기집진장치의 송풍장치를 교체하지 않고도 적용이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.

도 1은 통상의 전기집진장치의 구조와 집진원리를 나타낸 평단면도,

도 2는 통상의 전기집진장치 내의 집진판과 방전극을 나타낸 평단면도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치에서의 가스흐름 방향을 기준으로 전단에 위치한 집진판의 정면도,

도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치에서의 가스흐름 방향을 기준으로 후단에 위치한 집진판의 정면도,

도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치에서의 방전극 배치를 보여주는 정면도,

도 5는 본 발명의 전기집진장치의 집진원리,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치의 정면도,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치의 집진판, 방전극, 방전침 배치 및 정렬 특성을 보여주는 도면,

도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 전기집진장치의 집진판, 방전극, 방전침 배치 및 정렬 특성을 보여주는 도면,

도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 전기집진장치의 집진판, 방전극, 방전침 배치 및 정렬 특성을 보여주는 도면,

도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 전기집진장치의 사시도,

도 14는 본 발명의 제7실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 15는 본 발명의 제7실시예에 따른 전기집진장치의 집진판, 방전극, 방전침 배치 및 정렬 특성을 보여주는 도면,

도 16은 본 발명의 제7실시예에 따른 전기집진장치의 사시도,

도 17은 본 발명의 제8실시예에 따른 전기집진장치의 집진판, 방전극, 방전침 배치 및 정렬 특성을 보여주는 도면,

도 18은 본 발명의 제8실시예에 따른 전기집진장치의 집진판 구조 및 타공 형상을 구체적으로 보여주는 도면,

도 19a는 본 발명의 제9실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 19b는 본 발명의 제10실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 20은 본 발명의 전기집진장치에 적용 가능한 다양한 형태의 방전극 및 방전침 형상을 보여주는 도면,

도 21은 본 발명의 제11실시예에 따른 전기집진장치에 적용되는 다양한 형태의 집진판 정면도,

도 22는 본 발명의 제12실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 23은 본 발명의 제13실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 24는 본 발명의 제14실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 25는 본 발명의 제14실시예에서 1번 채널 측의 개폐수단이 닫힌 상태일 때 1번 채널 유로를 통한 우회유동이 발생되는 것을 나타낸 평단면도,

도 26은 본 발명의 제15실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 27은 본 발명의 제15실시예에서 1번 채널 측의 개폐수단이 닫힌 상태일 때, 1번 채널 유로에서 우회유동이 발생되는 것을 나타낸 평단면도,

도 28a는 본 발명의 제16실시예에 따른 전기집진장치에서 복수의 개폐수단이 댐퍼로 구성된 유동차단장치의 평단면도,

도 28b는 도 28a에서 1번 채널 측 댐퍼가 닫힌 상태의 평단면도,

도 29a은 본 발명의 제17실시예에 따른 전기집진장치에서 1번 채널 측을 폐쇄한 슬라이딩 도어로 구성된 유동차단장치의 평단면도,

도 29b는 본 발명의 제17실시예에 따른 전기집진장치에서 2번 채널 측을 폐쇄한 슬라이딩 도어로 구성된 유동차단장치의 평단면도,

도 30a는 본 발명의 제18실시예에 따른 전기집진장치에서 1번 채널 측에 기체를 분사하여 1번 채널 유로의 유동을 차단할 수 있는 형태로 구성된 유동차단장치의 평단면도,

도 30b는 본 발명의 제18실시예에 따른 전기집진장치에서 2번 채널 측에 기체를 분사하여 2번 채널 유로의 유동을 차단할 수 있는 형태로 구성된 유동차단장치의 평단면도,

도 31은 본 발명의 제19실시예에 따른 전기집진장치의 평단면도,

도 32는 본 발명의 제19실시예에 따른 전기집진장치에서 1번 채널 측의 개폐수단을 닫은 상태일 때, 우회 유동이 발생한 경우의 평단면도,

도 33은 본 발명의 제20실시예에 따른 전기집진장치에서 보조집진장치와 유동차단장치의 구조와 배치를 보여주는 평단면도,

도 34는 본 발명의 제21실시예에 따른 전기집진장치에서 보조집진장치와 유동차단장치의 구조와 배치를 보여주는 평단면도,

도 35는 본 발명의 제22실시예에 따른 전기집진장치에서 보조집진장치와 유동차단장치의 구조와 배치를 보여주는 평단면도,

도 36은 본 발명의 제23실시예에 따른 전기집진장치에서 보조집진장치와 유동차단장치의 구조와 배치를 보여주는 평단면도,

도 37은 본 발명의 제24실시예에 따른 전기집진장치에서 보조집진장치와 유동차단장치의 구조와 배치를 보여주는 평단면도,

도 38은 본 발명의 제25실시예에 따른 전기집진장치에서 보조집진장치와 유동차단장치의 구조와 배치를 보여주는 평단면도,

도 39은 본 발명의 제20실시예에 따른 전기집진장치에서 보조집진장치를 구성하는 고전압 인가 집진부재와 접지 집진부재의 타공 형상과 배치를 보여주는 도면을 도시한 것이다.

<부호의 설명>

11:덕트

20:집진유닛

21:집진판

22:타공

23:방전극

24:방전침

31:격벽

32:유동차단장치

41:먼지입자

51:전기장

52:가스이온 또는 전자

61:고전압 발생장치

62:고전압 스위치

100, 1000:전기집진장치

101:집진하우징

110:유입단

120:배출단

200:집진판

210:방전극

220:집진유닛

230:덕트

240:집진부

250:먼지

260:전기장

270:공기분자 이온

300:유동차단장치

400:개폐수단

410:댐퍼

420:슬라이딩 도어

430:기체분사노즐

500:보조집진장치

510:격벽

520:보조집진장치 고전압 인가 집진부재

530:보조집진장치 접지 집진부재

540:보조집진장치 방전극

550:절연부재

56:돌출부

57:타공

61:고전압 발생장치

62:고전압 스위치

100:전기집진장치

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치(100)의 구성, 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치(100)의 평단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 먼지가 함유된 처리가스가 흐르는 덕트(11) 내에, 상기 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공이 형성되어 있는 두 개의 집진판(21)이 일정한 간격으로 이격되어 상기 처리가스의 유동 방향에 수직하게 배치되어 있다. 또한 상기 두 개의 집진판(21) 사이에는 코로나 방전이 발생하도록 하는 복수 개의 방전극(23)이 배치되어 있음을 알 수 있다. 이때 각 집진판(21)과 덕트(11)는 전기적으로 접지되어 있으며, 상기 복수 개의 방전극(23)에는 고전압이 인가된다. 도 3에는 총 9개의 방전극(23)이 배치되어 있으며, 각 방전극(23)에는 끝이 뾰족하게 처리된 복수 개의 방전침(24)이 방전극(23)의 길이 방향으로 형성되어 있다. 도 2에 표시되지는 않았으나, 9개의 방전극(23)은 서로 전기적으로 연결된 상태이며 고전압을 인가하는 고전압 발생장치(미도시)와 전기적으로 연결되어, 고전압 발생장치로부터 각 방전극(23)에 고전압이 인가되며, 이때 방전침(24) 끝단에서는 처리가스를 구성하는 가스분자들이 전기적으로 분해되어 가스 이온과 전자를 방출하는 코로나 방전현상이 발생한다.

도 3의 상기 설명부분에 언급하였지만, 본 발명에서는 별도의 설명이 없는 한, 본 발명에서 언급된 모든 방전극(23)에는 고전압이 인가된 상태이며, 하나의 열을 이루는 다수 개의 방전극(23)은 모두 전기적으로 연결되어 있는 상태임을 명확히 한다.

도 4a는 도 3에 나타낸 2개의 집진판(21) 중 처리가스 흐름 방향을 기준으로 전단에 위치한 집진판(21)의 정면도를 보여주고 있으며, 도 4b는 도 3에서 처리가스 흐름 방향을 기준으로 후단에 위치한 집진판(21)의 정면도를 보여준다. 본 발명에서는 처리가스 흐름 방향으로, 처리가스 유입 측에서 바라보는 시각으로 표시되는 그림을 정면도라 하였다. 전단의 집진판(21)은 집진판의 너비 방향과 길이 방향으로 4×4 행렬 형태로 총 16개의 타공(22)이 형성되어 있으며, 후단의 집진판(21)에는 5×5 행렬 형태로 총 25개의 타공(22)이 형성되어 있다.

전단 집진판(21)과 후단 집진판(21) 사이에는 방전극(23)이 상기 집진판(21)의 길이방향으로 수직하게 위치하며, 도 4c에 나타낸 바와 같이 총 9개의 방전극(23)이 집진판 너비방향으로 일정한 간격을 이루며 배치된다. 본 발명의 제1실시예에서는 전단 집진판(21)의 타공 중심과 후단 집진판(21)의 타공 중심에 일치하도록 총 9개의 방전극(23)이 배치되어 있으며, 각 방전극(23)에 형성된 방전침(24)은 처리가스의 흐름 방향과 평행하도록 형성되어 있으며, 처리가스 흐름 방향으로 모든 타공(22)의 중심점에는 방전침(24) 끝단이 정렬하도록 방전극(23)이 형성되고 배치되어 있다. 방전극(23)과 집진판(21)의 배치는 매우 다양한 형태를 가질 수 있으며, 또한 방전극(23)에 형성된 방전침(24)과 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 정렬 형태도 다양하게 구성될 수 있다. 다만 보다 높은 집진효율을 얻기 위해서는 최소한 전단 집진판(21)의 모든 타공(22) 중심점에는 반드시 방전침(24)이 처리가스 흐름 방향으로 정렬되도록 배치되어야 한다. 또한 효과적인 코로나 방전을 위해서는 동일한 방전극(23)에 형성되어 전단의 집진판(21)을 향하는 방향으로 형성된 모든 방전침(24)의 길이는 동일해야 하며, 마찬가지로 후단의 집진판(21)을 향하는 방향으로 형성된 모든 방전침(24)도 서로 길이가 동일해야 한다. 다만 전단을 향하는 방전침(24)과 후단을 향하는 방전침(24)의 길이가 동일할 필요는 없다. 그럼에도 불구하고 효과적인 코로나 방전 및 먼지입자 대전, 그리고 높은 집진성능을 위해서는 전단을 향해서 형성된 방전침(24)의 끝단과 전단 집진판(21) 사이의 간격과, 후단을 향해서 형성된 방전침(24)의 끝단과 후단 집진판(21) 사이의 간격은 동일하게 유지되어야 한다.

본 발명이 통상의 전기집진장치와 비교하였을 때 가장 두드러진 차별성은, 종래 기술은 처리가스 방향과 집진판(21)의 방향이 평행한 반면, 본 발명에서는 집진판(21)이 처리가스 방향에 수직하게 배치된다는 점이다. 이러한 본 발명의 집진판 배치 구조에서 처리가스 중에 포함된 먼지 입자가 집진되는 원리를 도 4에 나타내었다. 도 4는 본 발명의 제1실시예와 동일한 집진판(21)-방전극(23)-집진판(21) 배치에 대해 처리가스의 흐름방향과 집진판(21)과 방전극(23) 사이에 형성된 전기장, 그리고 먼지입자(41)가 집진판(21)에 포집되는 특성을 보여준다. 예를 들어 처리가스가 공기이고 방전극(23)에 극성이 음(-)인 고전압이 인가되어 집진판(21)과 방전극(23) 사이에 코로나 방전이 개시되면 공기 중의 산소분자와 질소분자가 전리되면서 형성된 음이온과 전자는 전기장을 따라 매우 빠른 속도로 집진판(21)을 향해 이동하게 된다. 이때 처리가스가 두 집진판(21)의 타공(22)을 통해 유입되고 유출되는 과정에서, 처리가스에 포함되어 유동하던 먼지입자(41)는 집진판(21)으로 이동하는 공기 음이온(52) 또는 전자(52)와의 충돌에 의해 전기적으로 대전된다. 이때 대전된 먼지입자(41)는 강한 정전기력을 받게 되어 집진판(21)으로 이동하여 포집된다. 도 1에 나타낸 바와 같이 통상의 전기집진장치에서는 먼지입자(41)에 정전기력이 유동방향과 수직의 방향으로 작용하기 때문에 먼지입자(41)는 유동방향과 정전기력 방향의 벡터 합과 같은 대각선 방향으로 이동하게 된다. 따라서 처리가스 유속이 높을 경우 먼지입자(41)가 집진판(21)으로 이동하여 포집되는데 보다 긴 체류시간이 필요하게 된다. 이는 실제 전기집진기 설계에 있어 집진기 소요공간이 더 필요하다는 것을 의미하며, 이로 인해 집진기 시설비용도 증가하게 된다.

반면 본 발명의 전기집진장치에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 유동 방향과 정전기력 방향이 동일한 방향이기 때문에 먼지입자(41)가 후단의 집진판(21)에 보다 빠르게 이동하여 포집되며, 따라서 통상의 전기집진장치에 비해 보다 콤팩트하게 집진기 설계가 가능하며, 이로 인해 집진기 설치공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 시설비용도 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치(100)를 처리가스 흐름방향에서 바라본 정면도를 보여준다. 즉, 도 3과 도 4에서 보여준 전기집진장치와 동일한 전기집진장치로서 2개의 집진판(21)과 그 사이에 배치된 방전극(23)을 겹쳐진 형태로 보여준다. 도 6의 실선으로 표시된 타공(22)는 전단 집진판(21)의 타공(22)을 나타내며, 점선으로 표시된 타공(22)는 후단 집진판(21)의 타공(22)을 나타낸다. 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치(100)에서는 후단의 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 중심점이 전단의 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 중심점과 처리가스 흐름방향으로 일직선상에 있지 않도록 배치된다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 보다 높은 집진효율을 얻기 위해서는 전단의 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 중심점과 후단의 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 중심점은 처리가스 흐름방향에서 볼 때 가장 먼 거리를 유지할 수 있도록 각 집진판(21)에 타공(22)이 형성되며, 각 집진판(21)에서는 서로 엇갈리게 배치되지만 일정한 배열을 이루도록 형성되어야 한다.

도 6에서 나타내었듯이 9개의 방전극(23)은 집진판(21) 길이방향으로 길이를 갖는 배관 또는 와이어 또는 봉의 형태를 갖고 있으며, 집진판(21) 너비방향으로 일정한 간격으로 배열되어 있다. 또한 각 방전극(23)은 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 중심점에 정렬되도록 배치되어 있다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기집진장치(100)의 평단면도를 도시한 것이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 전기집진장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 먼지입자가 함유된 처리가스가 흐르는 덕트(11) 내에, 상기 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공(22)이 형성되어 있는 세 개의 집진판(21)이 일정한 간격으로 이격되어 상기 처리가스의 유동 방향에 수직하게 배치되어 있다. 또한 상기 세 개의 집진판(21) 중 처리가스 유입부에 가깝게 위치한 순서대로 첫 번째 집진판(21)과 세 번째 집진판(21)은 동일한 형태의 집진판(21)이다. 첫 번째 집진판(21)과 두 번째 집진판(21) 사이와, 두 번째 집진판(21)과 세 번째 집진판(21) 사이에는 동일한 형태를 갖는 다수 개의 방전극(23)이 동일한 배열로 위치하고 있다. 이때 각 집진판(21)과 덕트(11)는 전기적으로 접지되어 있으며, 상기 방전극(23)에는 고전압이 인가된다. 도 7에 나타낸 본 발명의 제2실시예에 따른 전기집진장치(100)는 도 3에 나타낸 본 발명의 제1실시예와 거의 유사하나 세 개의 집진판(21)과, 마주보는 집진판(21) 사이에 9개의 방전극(23)이 하나의 열을 이루는 형태로, 총 2열로 배치되었다는 차이가 있다. 본 발명에는 도 3 및 도 7에 나타낸 실시예와 같이 복수 개의 집진판(21)이 처리가스 흐름방향으로 일정한 간격으로 처리가스 유동방향과는 수직하게 반복해서 배치되고, 마주보는 집진판(21) 사이에는 하나의 열을 이루는 방전극(23)이 위치하는 형태의 다양한 구성의 전기집진장치가 포함된다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 전기집진장치(100)의 평단면도를 보여주고 있다. 도 8의 제3실시예와 도 7의 제2실시예의 차이점은 방전극(23)의 숫자와 배치에 있다. 도 7에서는 방전극(23)이 처리가스 유동방향을 기준으로 방전극(23) 전단에 위치한 집진판(21)에 형성된 타공(22)에만 정렬되어 배치된다. 도 8의 처리가스 유입부로부터 가까운 순으로 순서를 정했을 때, 첫 번째와 세 번째 집진판(21)이 도 4a의 집진판(21)과 동일한 타공구조를 갖고, 도 8의 두 번째 집진판(21)이 도 4b와 동일한 타공구조를 가질 때, 도 8의 실시예에서는 첫 번째와 두 번째 집진판(21) 사이에는 4개의 방전극(23)이, 두 번째와 세 번째 집진판(21) 사이에는 5개의 방전극(23)이 각각 위치한다.

도 9는은 본 발명의 제4실시예에 따른 전기집진장치(100)의 평단면도를 보여주고 있다. 도 9의 제4실시예는 도 8의 실시예와 유사하나, 첫 번째 집진판(21)의 전단에 방전극(23)이 첫 번째 집진판(21)의 타공(22)에 정렬하여 추가로 배치되어 있으며, 세 번째 집진판(21)의 후단에도 방전극(23)이 세 번째 집진판(21)의 타공(22)에 정렬하여 추가로 배치되어 있다. 추가로 배치된 상기 방전극(23)으로 인해 도 9에서 나타낸 제4실시예의 전기집진장치(100)는 도 8에서 나타낸 제3실시예의 전기집진장치(100)보다 높은 집진효율을 얻을 수 있다.

도 10은 상기 본 발명의 제1실시예에 대한 집진판(21), 방전극(23) 및 방전침(24)의 정렬 형태와 배치를 보여준다. 도 10에서는 도 4a 및 도 4b의 집진판(21) 사이에 배치된 방전극(23)의 형태와 방전극(23)에 형성된 방전침(24)이 각 집진판(21)의 어느 지점과 정렬되는지를 보여주고 있다. 도 10에서 좌측에 위치한 집진판(21)은 도 4a의 집진판(21)이며, 도 10에서 우측에 위치한 집진판(21)은 도 4b의 집진판(21)이다. 도 10에서 나타낸 하나의 방전극(23)은 처리가스 흐름방향에 평행하게 9개의 방전침(24)이 방전극(23)의 길이 방향으로 일정한 간격으로 형성되어 있다. 또한 처리가스 흐름방향을 기준으로 방전극(23)의 전단 방향으로 형성된 방전침(24)과 방전극(23)의 후단 방향으로 형성된 방전침(24)이 서로 대칭을 이루고 있는 형태이다. 도 10에서는 총 9개의 방전극(23)이 집진판(21)의 너비방향으로 일정한 간격으로 배치되었을 때, 서로 마주보는 2개의 집진판(21)위에 각 방전극(23)에 형성된 방전침(24)이 정렬된 지점을 표시하여 나타내었다. 도 10의 각 집진판(21)에 표시된 점들이 방전침(24)이 정렬된 지점을 나타낸다. 도 10에서는 집진판(21)에 형성된 모든 타공(22)의 중심에 방전침(24)이 정렬되었으며, 타공(22)과 타공(22)사이도 일정한 간격으로 방전침(24)이 정렬되었다.

도 11은 도 10과 동일한 집진판(21)에 대해, 방전극(23)의 수량, 배치 구조 및 방전극(23)에 형성된 방전침(24)의 수량과 배치가 상이한 본 발명의 제5실시예를 보여준다. 도 11에서는 방전극(23)이 4개가 사용되며, 방전극(23)은 전단에 위치한 집진판(21)의 타공(22) 중심에 길이방향으로 정렬되며, 방전침(24)은 전단 집진판(21) 타공(22)의 중심점에 정렬되도록 배치된다. 따라서 후단 집진판(21)에 대한 방전극(23) 배치는 타공(22) 사이에 정렬되며, 특히 방전침(24)은 주변 4개의 타공(22) 중심점으로부터의 거리가 동일한 지점에 정렬된다.

도 12는 본 발명에 의한 제6실시예로서, 도 11에 나타낸 집진판(21)과 동일한 집진판(21)이 적용되며, 다만 방전극(23)에 형성된 방전침(24)의 정렬이 도 11의 방전침(24)과 상이한 구조를 갖는다. 도 12의 방전극(23)에는 전단 집진판(21)을 향하는 방전침(24)은 전단 집진판(21)의 타공 중심점에 정렬되도록 형성되고, 후단 집진판(21)을 향하는 방전침(24)은 후단 집진판(21)의 인접하는 두 타공(22) 사이의 중간 지점에 정렬되도록 형성된다. 도 13은 상기 도 12에서 나타낸 본 발명의 제6실시예에 따른, 집진판(21)과 방전극(23)이 적용된 전기집진장치(100)가 덕트(11) 내에 설치된 사시도를 보여주고 있다.

도 14는 본 발명의 제7실시예에 따른 전기집진장치(100)의 평단면도를 도시한 것이다. 도 14의 전기집진장치(100)와 앞선 실시예에 의한 전기집진장치(100) 사이의 차이점은 도 14에 적용된 집진판(21)이 평단면도 상에서 집진판(21)의 너비방향을 따라 주기적으로 절곡된 형상을 갖는다는 점이다. 즉, 도 14의 집진판(21)은 도 15에 도시한 바와 같이 집진판(21)의 길이방향으로 절곡된 형상을 가지며, 집진판(21)의 너비방향을 따라 반복된 형태의 절곡 형상을 갖는다. 이러한 절곡된 형태의 집진판(21)은 앞선 실시예에서 보여준 평판형 집진판(21)에 비해 기계적 강도가 우수하기 때문에 길이가 수 m에서 십 수 m에 이르는 실제 전기집진장치의 집진판(21)으로서 높은 적용성을 갖는다. 즉, 절곡된 형상의 집진판(21)을 사용함으로써 집진판(21)이 물리적으로 변형되는 것을 방지할 수 있다.

도 14의 절곡 집진판(21)의 수평 단면도에서 볼 수 있듯이, 일정한 절곡형태로 주기적으로 절곡된 집진판(21)은 집진판(21) 너비 방향으로 직선 구간이 존재하며, 이러한 직선 구간은 처리가스 흐름방향에서 보았을 때 절곡 집진판(21)의 길이방향으로 형성된 일정한 폭의 평면에 해당된다. 도 15에서 도시하였듯이 이러한 평면 부분에 선택적으로 타공(22)이 형성되며, 처리가스 유입부로부터 가까운 순서대로 첫 번째 집진판(21)은 세 번째 집진판(21)과 동일한 타공 구조를 가지며, 두 번째 집진판(21)에는 타공(22)의 중심점이 첫 번째 및 세 번째 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 중심점과 일치하지 않도록 타공(22)이 형성된다.

보다 구체적으로 도 14에서 모든 집진판(21)은 처리가스 흐름방향으로 볼록하게 형성된 평면 부분에 타공(22)이 형성되었으며, 방전극(23)은 마주보는 두 집진판(21) 사이에 위치하는데, 처리가스 흐름방향을 기준으로 방전극(23)의 전단에 위치하는 집진판(21)에 형성된 타공(22) 중심에 정렬되도록 배치된다. 또한 도 15에서 보듯이 방전침(24)은 방전극(23) 전단에 위치한 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 중심에 정렬하도록 형성된다. 도 14의 실시예에서는 첫 번째 절곡 집진판(21)의 타공(22)에 정렬된 방전극(23)과 방전침(24)은 두 번째 절곡 집진판(21)에 대해서는 타공(22)이 형성되지 않은 면에 정렬되어 있다.

절곡된 형태를 갖는 집진판(21)의 절곡 형상은 집진판(21)의 너비 방향으로 주기성을 갖도록 집진판(21)의 길이 방향으로 절곡되는 것이 바람직하며, 절곡 집진판(21)에서 타공(22)이 형성된 집진판(21) 평면의 너비(W1)와 타공(22)이 형성되지 않은 집진판(21) 평면의 너비(W2)의 크기는 다양한 값을 가질 수 있으나, W1/W2의 값은 0.8∼1.2 사이를 유지하는 것이 바람직하다. 또한 절곡된 형태의 집진판(21)에 대응하는 방전극(23)과 방전침(24)의 수량과 배치 형식은 매우 다양한 조합을 가질 수 있으나, 처리가스의 흐름 방향을 기준으로 방전극(23) 전단에 위치한 집진판(21)의 타공(22) 중심에 방전극(23)과 방전침(24) 정렬되도록 구성되는 것이 바람직하다. 도 16은 도 14와 도 15에 도시한 제7실시예에 따른 전기집진장치(100)의 사시도를 보여준다.

도 17은 본 발명의 제8실시예에 따른 전기집진장치(100)의 절곡된 집진판(21)과 방전극(23)을 도시한 것이다. 도 14 내지 도 16에 도시한 절곡된 집진판(21)의 타공(22)은 원형이나, 도 17에 도시된 절곡 집진판(21)에 형성된 타공(22)은 집진판(21) 길이방향으로 길쭉하게 형성된 사각형상을 갖는다. 이러한 사각 형태의 타공(22)을 적용하는 이유는 집진판(21)의 타공율을 높여 처리가스가 타공(22)을 통과할 때 발생하는 압력손실을 줄이고자 함에 있다. 본 발명의 평판형 집진판(21) 또는 절곡형 집진판(21)에 있어서, 각 집진판(21)에 형성된 타공(22)의 면적과 처리가스 흐름방향에서 바라보는 집진판(21)의 정면도에 해당되는 면적사이의 비율을 타공율이라 할 때, 본 발명의 전기집진장치(100)에 적용되는 바람직한 타공율의 비율은 15%∼35% 이다. 본 발명에서 각 집진판(21)은 처리가스 유동 방향에 수직으로 설치되기 때문에 집진판(21)의 타공율이 낮을 경우 처리가스가 타공(22)을 통과할 때 유속이 증가하게 되고 이로 인해 압력손실이 증가하게 된다. 또한 집진판(21)의 타공율이 높을 경우 먼지입자가 포집되는데 필요한 집진면적이 감소하기 때문에 집진효율이 낮아지게 된다. 전기집진장치에서는 낮은 압력손실과 높은 집진효율이 동시에 요구되기 때문에 각 적용처에 따라 요구되는 성능조건에 맞도록 집진판(21)의 타공율을 조정하여 사용할 필요가 있으며, 본 발명에서는 집진판(21)의 바람직한 타공율로 15%∼35%를 제시하고 있다.

도 18은 도 17의 직사각형 타공(22)이 형성된 절곡 집진판(21)을 보다 상세히 도시한 것이다. 도 18에서는 절곡 집진판(21)의 타공(22)이 형성된 집진판(21) 평면의 너비(W1)와 타공(22)이 형성되지 않은 집진판(21) 평면의 너비(W2)가 동일한 크기인 집진판(21)을 보여주고 있으나 W1과 W2는 다양한 크기 비율을 가질 수 있다. 또한 도 18에 도시한 사각형태의 타공(22)은 제작의 편의성, 집진판(21)의 기계적 강도, 타공율, 집진효율, 압력손실 등을 고려해서 다양한 형상을 가질 수 있으나, 타공의 폭(W3)는 타공(22)이 형성된 집진판(21) 평면의 너비(W1)보다 작은 값을 갖도록 타공(22)이 형성되는 것이 바람직하다. 또한 사각 형태 타공(22)의 길이(L)는 전체 집진판(21)의 길이를 고려하여 결정되어야 하며, 사각 형태 타공(21)의 네 모서리는 기계적 강도, 가공성, 처리가스의 유동 특성을 고려하여 소정의 곡률반경(R)을 갖는 곡선으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 19a와 도 19b는 각각 본 발명의 제9실시예 및 제10실시예에 따른 전기집진장치(100)의 절곡된 집진판(21)과 방전극(23)의 배치를 도시한 것이다

도 19a는 도 14의 제7실시예에 따른 전기집진장치(100)의 절곡 집진판(21) 및 방전극(23)의 배치에 방전극(23)을 추가한 것으로, 처리가스 유입구로부터 가까운 순서대로 첫 번째 절곡 집진판(21)의 전단에 방전극(23)이 첫 번째 절곡 집진판(21)의 타공(22) 중심에 정렬하도록 배치되며, 세 번째 절곡 집진판(21)의 후단에도 방전극(23)이 세 번째 절곡 집진판(21)의 타공(22) 중심에 정렬하도록 배치되는 형태의 전기집진장치(100) 실시예를 보여준다.

도 19b는 본 발명의 제10실시예에 따른 전기집진장치(100)를 도시한 것으로, 처리가스 유입구로부터 가까운 순서대로 위치한 첫 번째 절곡 집진판(21)은 도 19a의 제9실시예에 따른 전기집진장치(100)의 첫 번째 절곡 집진판(21)과 타공(22)의 방향과 배치가 동일하나, 두 번째 절곡 집진판(21)은 타공(22)이 형성되지 않은 평면이 처리가스 흐름방향으로 볼록하게 형성되어 있고, 타공(22)이 형성된 평면은 처리가스 흐름방향에 맞서도록 볼록하게 형성되어 있다. 또한 세 번째 절곡 집진판(21)도 타공(22)이 형성되지 않은 평면과 타공(22)이 형성된 평면의 돌출 방향이 두 번째 절곡 집진판(21)과 동일하다. 다만 제9실시예 및 제10실시예에 동일하게 적용된 것은, 마주보는 두 개의 절곡 집진판(21) 중, 하나의 절곡 집진판(21)의 타공(22)이 형성되지 않은 평면은, 다른 하나의 절곡 집진판(21)의 타공(22)이 형성되지 않은 평면과 서로 마주보도록 배치되었다는 점이다. 이러한 배치는 먼지입자의 대전 효율을 증가시키면서도 먼지입자가 포집될 수 있는 충분한 집진 면적을 제공한다는 측면에서 전기집진장치(100)의 집진효율을 높이는데 기여한다.

도 20은 본 발명의 전기집진장치(100)에 적용 가능한 다양한 형태의 방전극(23) 및 방전침(24)을 보여주고 있다. 방전극(23)은 기본적으로 집진판(21)의 길이방향으로 배치되기 때문에 길쭉한 형태의 막대기, 배관, 봉, 판재 등이 사용될 수 있으며, 방전침(24)은 못, 와이어, 침 등과 같이 끝단이 뾰족한 형상을 갖는다. 방전침(24)의 경우 굵기가 가늘수록, 끝단의 뾰족함이 예리할수록 높은 방전효율을 갖지만, 장기간 운전시 방전 스파크 등에 의해 손상될 수 있기 때문에 운전의 안정성 등을 고려하여 끝단의 각도는 15° 이상을 유지하는 것이 바람직하다.

도 21은 본 발명의 제11실시예에 따른 전기집진장치(100)에 적용되는 다양한 형태의 집진판(21)을 도시한 것이다. 일반적으로 전기집진장치(100)의 집진판(21)은 수 m에서 십 수 m까지의 길이를 갖는다. 본 발명에서는 집진판(21)이 처리가스의 유동방향에 수직으로 배치되고, 처리가스가 집진판(21)에 형성된 타공(22)을 통과하게 된다. 따라서 본 발명의 전기집진장치(100)에서 예상되는 문제 중 하나는, 일정한 크기와 배열의 타공(22)으로 형성된 집진판(21)의 경우, 처리가스가 집진판(21)의 길이방향으로 균일하게 분산되지 않을 수 있다는 점이다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 본 발명에서는 유입되는 처리가스가 균일하게 분산되도록 집진판(21)의 길이 기준으로 집진판(21)의 중간 부분은 타공(22)의 크기를 줄이거나 타공율이 낮아지도록 타공(22)을 형성 및 배치하고, 집진판(21)의 길이 기준으로 양 끝 부분은 타공(22)의 크기를 키우거나 타공율이 높아지도록 타공(22)을 형성 및 배치한 형태의 집진판(21)을 적용한 전기집진장치(100)를 제공하고자 한다. 도 20에서는 크기가 다른 타공(22)이 집진판(21) 길이 기준으로 중간부와 상하부에 각각 구분되어 배치된 절곡 집진판(21)을 보여주고 있으며, 도 20의 상부에 위치한 집진판(21)과 하부에 위치한 집진판(21)은 각각 원형 타공(22)과 사각 형상의 타공(22)이 적용된 예시를 보여주고 있다.

도 22는 본 발명의 제12실시예에 따른 전기집진장치(100)의 평단면도를 도시한 것이다. 도 22에서는 격벽(31)에 의해 4개의 채널로 구획된 덕트(11)의 각 채널에 2개의 집진판(21)과 1개 열의 방전극(23)으로 구성된 집진유닛(20)과, 상기 집진유닛(20)에 대응되도록 상기 집진유닛(20)의 후단에 배치된 유동차단장치(32)를 보여주고 있다. 유동차단장치(32)는 댐퍼와 같은 유동차단수단이라 할 수 있으며, 채널별 각 유동차단장치(32)는 독립적으로 운전될 수 있도록 구성된다. 상기 유동차단장치(32)는 각 집진유닛(20)의 집진판(21)에 포집된 먼지를 제거할 때 해당 채널의 유동을 차단한다. 처리가스 유동이 있는 상태에서는 집진판(21)에 포집된 먼지를 제거하기가 어려울 뿐만 아니라 제거된 먼지가 유동에 의해 후단으로 재비산되어 결과적으로 집진효율을 저하시키며, 이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로 유동차단장치(32)가 적용된다.

도 23은 본 발명의 제13실시예에 따른 전기집진장치(100)의 평단면도를 도시한 것이다. 도 23은 도 22와 동일한 집진유닛(20) 및 유량차단장치(32) 구성을 갖추고 있으며, 추가적으로 각 채널별 집진유닛(20)의 방전극(23)에는 독립적으로 고전압이 인가되고 차단될 수 있도록 고전압 스위치(62)가 고전압 발생장치(61)와 각 채널별 집진유닛(20)의 방전극(23) 사이에 위치하는 것이 특징이다.

본 발명의 제13실시예에 따른 전기집진장치(100)의 고전압 스위치(62)는 채널별 집진유닛(20)의 집진판(21)에 포집된 먼지를 제거할 때 고전압 인가를 차단시키고, 상기 유량차단장치(32)를 작동하여 해당 구획부의 유동을 차단한다. 방전극(23)에 고전압이 인가된 상태에서는 집진판(21)에 포집된 먼지를 제거하기 어렵기 때문에 장시간 운전시 집진효율을 저하시키게 된다. 따라서 본 발명의 제13실시예에서는 유량차단장치(32)와 고전압 스위치(62)를 포함하고 있어, 유동차단과 고전압 인가를 차단한 후에 각 채널별 집진유닛(20)에 포집된 먼지를 제거할 수 있기 때문에 전기집진장치(100)의 집진효율과 운전안정성을 개선할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치(1000)의 구성, 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 24는 본 발명의 제14실시예에 따른 전기집진장치(1000)의 평단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 제14실시예에 따른 전기집진장치(1000)는 도 24에 도시된 바와 같이, 먼지를 함유한 처리가스가 유입되는 유입단(110)과 전기집진에 의해 먼지가 제거된 가스가 배출되는 배출단(120)을 갖는 집진하우징(101)과, 집진하우징(101) 내에 설치되는 집진유닛(220)과, 복수의 집진유닛(220)을 포함하여 구성된 집진부(240), 유동방향으로 집진부(240) 맨 앞에 위치한 집진유닛(220)의 전단과 연통되어 설치된 유동차단장치(300)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

집진부(240)는 처리가스 유동 방향으로 복수의 집진유닛(220)을 포함하여 구성된다. 도 24의 실시예에서는 4개의 집진유닛(220)을 도시하고 있으나 이러한 집진유닛의 개수는 본 발명의 권리범위에 영향을 미치지 않는다. 이하에서는 유입단(110) 측에서 배출단(120) 측으로 1번 집진유닛, 2번 집진유닛, 3번 집진유닛, 4번 집진유닛으로 지칭하도록 한다.

또한, 각 집진유닛(220)은 집진하우징(101)의 폭방향으로 서로 특정간격 이격되어 배치되는 복수의 집진판(200)을 갖고, 이러한 집진판(200) 사이에 방전극(210)이 설치되게 된다. 도 24의 전기집진장치는 각 집진판(200) 사이에 형성된 유로인 덕트(230)가 총 8개로 구성되어 있다.

본 발명의 제14실시예에 따른 유동차단장치(300)는 이러한 전기집진장치 집진하우징(101) 내부의 유로를 다수 개의 채널로 분기하고, 각 채널을 개폐할 수 있도록 각 채널마다 설치된 개폐수단(400)을 포함한다. 도 24에서는 유동차단장치(300)가 4개의 채널로 구성되어 있으며, 각 채널은 2개의 덕트(230)에 대응되도록 구성되어 있다.

상기 유동차단장치(300)는 유동방향으로 집진부(240)의 맨 앞에 위치한 집진유닛(220)의 전단과 연통되어 설치되는데, 상기 유동차단장치(300)와 연통된 집진유닛(220)에 대한 추타시에는 다수 개의 채널 중 하나를 선택하여 해당 채널의 유로를 닫아 유동을 차단한 상태에서 해당 채널에 대응되는 집진판(200)과 방전극(210)에 대한 추타를 수행한 후, 다시 해당 채널의 유로를 개방하며, 나머지 채널에 대해서도 순차적으로 동일한 방법과 순서로 상기 집진유닛(220)에 대한 추타를 수행하는데, 이러한 방법을 통해 집진유닛(220)의 탈진시 집진판(200)과 방전극(210)으로부터 재비산하여 배출되는 먼지의 농도를 줄일 수 있다.

도 24에서의 유동차단장치(300)는 유입단(120)에 가장 가까운 측에 위치한 집진유닛(220)의 전단에 연결되어 있으며, 상기 집진하우징(101)의 폭 방향으로 4개의 채널로 유로를 분기하도록 구성되나, 이러한 채널의 개수는 제한되지 않으며 권리범위에 영향을 미쳐서는 아니된다. 이하에서는 도 24에 도시된 것을 기준으로 집진하우징(101)의 폭 방향으로 최상단부터 하단으로 1번 채널, 2번 채널, 3번 채널, 4번 채널로 지칭하도록 한다.

도 25는 본 발명의 제14실시예에서 1번 채널 측의 개폐수단(400)이 닫힌 상태를 나타낸 전기집진장치(1000)의 평단면도를 도시한 것이다. 도 25에 도시된 바와 같이, 유동차단장치(300)의 1번 채널의 개폐수단(400)을 닫게 되면, 상기 유동차단장치가 연결된 집진유닛(220)의 1번 채널에 해당되는 덕트(230)에 흐르는 유동이 차단되기 때문에 1번 채널에 해당되는 집진판(200) 또는 방전극(210)의 추타시 재비산되어 배출되는 먼지의 농도를 줄일 수 있게 된다.

또한 도 25에서는 1번 채널의 개폐수단(400)을 닫은 상태에서 발생하는 유동 우회현상을 보여주고 있다. 즉, 1번 채널이 닫혀진 상태이기 때문에 1번 채널에 해당되는 덕트(230)로 유입된 가스는 다른 채널에 대응되는 덕트(230)로 우회하여 흐르게 되는 상태를 나타낸 평단면도를 도 25에 도시한 것이다.

본 발명의 제14실시예에서와 같이, 유동차단장치(300)를 집진하우징(101) 내부 전단, 즉 유입단(110)의 후단에 설치하게 됨으로써 상기에서 언급한 바와 같이 집진판(200) 또는 방전극(210)의 탈진시 재비산되어 배출되는 먼지의 농도를 줄일 수 있다는 장점에도 불구하고 아래와 같은 문제점이 발생될 수 있다.

먼저 유동차단장치(300)가 유입단(110)으로 유입되는 고농도의 먼지에 직접적으로 노출되게 되어 개폐수단(400)이 먼지에 의해 오염되거나 마모가 발생할 수 있기 때문에 유지보수 빈도 및 비용이 증가할 수 있다. 그리고 유입측의 유로를 폐쇄하게 되어, 도 25에 도시된 바와 같이 집진판(200)의 이격 틈으로 우회유동이 발생할 수 있다. 이러한 우회유동은 도 25에는 도시되지 않았으나 전기집진장치의 펜트하우스 및 호퍼 등에서도 발생할 수 있다. 이러한 우회 유동의 발생에 의해 펜트하우스 오염 및 호퍼 내의 먼지 재비산 등의 문제가 발생될 수도 있으며, 추타시 탈리된 먼지가 폐쇄된 유로를 우회한 유동에 의해 재비산되어 집진장치(1000) 후단으로 배출되게 되는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 제14실시예에 따른 전기집진장치에서는, 유동차단장치(300)와 근접한 1번 집진유닛의 추타 시에는 효과가 있을 것으로 예상되나, 1번 집진유닛 외의 집진판(200) 추타 시에는 우회 유동에 의한 재비산으로 인해 집진성능 개선의 효과는 크지 않을 것으로 예상된다.

또한 전기집진장치의 작동특성 상, 1번 집진유닛의 집진판(200)이 먼지 포집량이 가장 많아, 추타 주기가 가장 짧다. 따라서 유동차단장치(300)를 집진하우징(101) 내부 전방측에 설치하게 되면 유동차단장치(300)의 개폐 주기를 1번 집진유닛 집진판(200)의 추타 주기에 맞춰야하므로 개폐 주기가 짧아져 유동 폐쇄 후 추타에 의해 집진판으로부터 탈리된 먼지가 침강하여 호퍼로 이동하는데 시간이 충분히 주어지지 않을 수도 있으며, 이러한 경우에는 유동차단장치(300) 도입에 의한 집진성능 개선효과가 미미할 수도 있다.

도 26은 본 발명의 제15실시예에 따른 전기집진장치(1000)의 평단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 27은 본 발명의 제15실시예에서 1번 채널 측의 개폐수단(400)이 닫힌 상태를 나타낸 전기집진장치(1000)의 평단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 제15실시예에 따른 전기집진장치(1000)는 앞서 언급한 제14실시예와 달리 유동차단장치(300)를 집진하우징(101) 내부 전방이 아닌 후방에 설치한 것이다. 즉, 유동차단장치(300)를 집진하우징(101) 배출단(120) 전단에 설치한 것이다.

제14실시예와 같이 유동차단장치(300)는 유로를 구획하여 4개의 채널로 분기하게 되며, 각 채널마다 독립적으로 구동되는 개폐수단(400)이 구비되게 된다.

본 발명의 제15실시예와 같이, 유동차단장치(300)를 집진하우징(101) 내부 후방에 설치하게 되면, 4개의 집진유닛을 거치면서 집진된 후, 유동차단장치(300)로 유입되므로, 유동차단장치(300)의 유지, 보수 측면에서 전방에 설치하는 경우보다 상대적으로 유리하며, 유동차단장치(300)의 개폐주기를 먼지포집량이 가장 적은 최후단 집진유닛의 추타주기와 연동하여 작동시킬 수 있다. 따라서, 개폐주기를 길게 할 수 있는 장점을 가지고 있어 앞서 언급한 제14실시예에 따른 문제를 상당 부분 해결할 수 있다.

도 27은 도 26에서 1번 채널 측 개폐수단(400)을 닫은 상태에서 1번 채널 유로에서 우회유동이 발생되는 상태를 나타내는 평단면도를 도시한 것이다. 도 27에 도시된 바와 같이, 제15실시예에서도 유입 유로폐쇄로 인해 펜트하우스, 호퍼, 집진판(200) 이격 틈 등으로 우회유동이 발생할 수 있다. 이러한 우회유동에 의해 펜트하우스 오염, 호퍼 내의 먼지 재비산 등의 문제가 발생될 수 있으며, 폐쇄된 유로를 우회한 유동이 추타에 의해 탈리된 먼지를 재비산시켜 집진장치(1000) 후단으로 배출될 수 있다는 문제점이 존재한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유동차단장치(300)의 구성예에 대해 설명하도록 한다. 이하의 유동차단장치(300)는 다수의 실시예를 제시한 것일 뿐, 유로를 다수의 채널로 구획하면서 채널마다의 유동을 차단할 수 있는 구성이라면 그 구체적인 구조 등은 다양할 수 있다.

도 28a는 본 발명의 제16실시예에 따른 복수의 개폐수단(400)이 댐퍼(410)로 구성된 유동차단장치(300)의 평단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 28b은 도 28a에서 1번 채널 측 댐퍼(410)가 닫힌 상태의 평단면도를 도시한 것이다. 도 28a 및 도 28b에 도시된 바와 같이, 유동차단장치(300)를 구성하는 개폐수단(400)은 댐퍼(410)로 구성될 수 있으며, 구동수단는 각각의 댐퍼(410)를 구동할 수 있도록 구성된다. 댐퍼(410)을 이용한 집진장치 추타 방법은 추타하고자 하는 채널에 해당되는 댐퍼(410)을 닫은 후 일정시간이 경과한 후, 해당 채널에 해당되는 집진부(집진판(200) 및 방전극(210))에 대한 추타를 실시하고, 또다시 일정 시간이 경과후 닫힌 댐퍼(410)을 여는 순서로 해당 채널의 추타를 완료한다. 이와 같은 방법으로 각 채널에 해당되는 집진부를 순차적으로 추타한다.

또한, 이러한 댐퍼(410) 구동수단의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있으며, 제어부는 기 설정된 개폐주기에 대응되도록 각 채널의 댐퍼(410)의 구동을 제어하게 된다. 또한 제어부는 댐퍼(410)제어와 연계된 집진장치의 추타 제어도 포함한다.

도 29a은 본 발명의 제17실시예에 따른 1번 채널 측을 폐쇄한 슬라이딩 도어(420)로 구성된 유동차단장치(300)의 평단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 29b는 본 발명의 실시예에 따라 2번 채널 측을 폐쇄한 슬라이딩 도어(420)로 구성된 유동차단장치(300)의 평단면도를 도시한 것이다.

도 29a 및 도 29b에 도시된 바와 같이, 유동차단장치(300)는 슬라이딩 도어(420)와, 이러한 슬라이딩 도어(420)를 집진하우징(101)의 폭방향으로 이송시키는 구동수단를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 도 29a에 도시된 바와 같이, 1번 채널에 해당되는 집진부의 탈진시 구동수단에 의해 슬라이딩 도어(420)를 1번 채널 측으로 이동시켜 1번 채널을 폐쇄하고, 2번 채널의 탈진시에는 도 29b에 도시된 바와 같이, 구동수단에 의해 슬라이딩 도어(420)를 2번 채널 측으로 이동시켜 2번 채널을 폐쇄하게 된다. 또한, 제어부는 기 설정된 개폐주기에 대응되도록 각 채널로 슬라이딩 도어(420)를 이송시키도록 제어하게 된다.

도 30a는 본 발명의 제18실시예에 따른 1번 채널 측에 기체를 분사하여 1번 채널 유로의 유동을 차단하는 방식인 에어커튼으로 구성된 유동차단장치(300)의 평단면도를 도시한 것이고, 도 30b는 본 발명의 실시예에 따라 2번 채널 측에 기체를 분사하여 2번 채널 유로의 유동을 차단하는 에어커튼으로 구성된 유동차단장치(300)의 평단면도를 도시한 것이다. 이러한 에어커튼으로 구성되는 유동차단장치(300)는 도 30a 및 도 30b에 도시된 바와 같이 채널 각각에 구비되어 채널 유로 각각에 기체를 분사시킬 수 있도록 구성된 기체분사노즐(430)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 구동수단은 기체가 분사되도록 각각의 기체분사노즐(430)을 구동하며, 도 30a에 도시된 바와 같이, 1번 채널의 탈진시 구동수단은 1번 채널 측의 기체분사노즐(430)을 작동시켜 1번 채널을 폐쇄하고, 2번 채널의 탈진시 도 30b에 도시된 바와 같이, 구동수단에 의해 2번 채널 측 기체분사노즐(430)을 구동시켜 2번 채널을 폐쇄하게 된다. 또한, 제어부는 기 설정된 개폐주기에 대응되도록 각 채널의 기체분사노즐(430)이 작동되도록 구동수단을 제어하게 된다.

도 31은 본 발명의 제19실시예에 따른 전기집진장치(1000)의 평단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 32는 본 발명의 제19실시예에서 1번 채널 측의 개폐수단(400)을 닫은 상태에서 우회 유동이 발생된 경우의 평단면도를 도시한 것이다.

앞서 언급한 바와 같이, 제15실시예에서도 특정 채널 유로의 탈진시 해당 채널의 유로를 차단하는 경우에도 우회 유동에 의해 탈진된 먼지가 재비산되어 배출될 수 있다.

앞서 언급한 제15실시예는 전기집진장치의 마지막 집진유닛(220)과 유동차단장치(300)가 연통되도록 구성되며, 마지막 집진유닛(220)의 탈진과 유동차단장치(300) 개폐수단(400)의 작동을 연동하여 제어함으로써 탈진시 재비산되는 먼지 배출을 줄임으로써 집진효율을 개선하는 예를 보여준 것이다. 제15실시예는 종래에 통상적으로 사용되는 전기집진장치에 유동차단장치(300)만 추가된 구성으로, 적은 공간으로도 구현이 가능하며 소요되는 비용을 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 반면 기 설치되어 가동중인 전기집진장치에 적용하기 위해서는 이미 적용하고 있는 탈진 제어 방식을 바꾸어야 한다. 즉, 도 2와 같이 4개의 집진유닛(220)으로 구성된 전기집진장치는 첫 번째 집진유닛(220)부터 마지막 4번째 집진유닛(220)까지 특별한 제어방법과 순서에 의해 각 집진판(200)과 방전극(210)의 탈진이 수행되는데, 여기에 본 발명의 제15실시예처럼 유동차단장치(300)가 추가될 경우 4번째 집진유닛(220)의 탈진은 유동차단장치(300)의 개폐수단(400)과 연동되는 방식으로 수행되기 때문에 기존에 사용되고 있던 탈진 제어 방식에 있어 수정이 불가피하게 된다. 이러한 기존 탈진 제어 방식의 변경은 상당한 비용과 시간이 발생할 뿐만 아니라, 기존 방식의 변경에 따른 운전특성 변화 및 집진기 성능 저하에 대한 불확실성 때문에 수요자로부터 채택되어 적용되기 어려운 측면이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 제19실시예에서는 도 31과 도 32에 도시된 바와 같이, 제15실시예와는 다르게 4번째 집진유닛(220) 후단에 보조집진장치(500)를 추가로 설치하고, 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)가 연통되도록 구성된다. 보조집진장치(500)는 유동차단장치(300)의 전단 또는 후단에 위치할 수 있으며, 유동차단장치(300)의 전단과 후단 양측 모두 설치될 수도 있다. 또한, 이러한 보조집진장치(500)는 기존 전기집진장치의 마지막 집진유닛(220) 전체를 대체하여 구성될 수도 있으며, 마지막 집진유닛(220)을 부분적으로 대체할 수도 있다.

제19실시예에서 보조집진장치(500)는 추가적인 집진효율을 얻을 수 있으면서도 적용가능한 수준의 압력손실 증가를 담보할 수 있는 여과집진, 싸이클론 집진, 전기집진 등 다양한 집진기술이 적용될 수 있다. 다만 본 발명이 기존 전기집진장치의 성능을 개선함을 목적으로 한다는 점과 현 시점에서 집진기술별 장단점을 고려할 때, 보조집진장치(500)에는 전기집진기술이 적용되는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다. 따라서 본 명세서에서 언급되는 보조집진장치(500)는 별도의 설명이 없는 한 전기집진 방식을 채택하고 있는 것을 전제로 한다.

제19실시예의 보조집진장치(500)에서는 전단에 위치한 전기집진장치 각 집진유닛(220)에서 제거되지 못하거나, 집진판에 포집된 먼지가 탈진과정 또는 전기적 스파크 발생 등에 의해 재비산된 먼지가 추가적인 집진수단인 보조집진장치(500)에 포집되기 때문에 전기집진장치(1000)의 집진효율이 개선됨은 당연하다. 또한 보조집진장치(500)는 전기집진장치의 맨 후단부에 위치하기 때문에, 대부분의 먼지는 보조집진장치(500) 전단의 전기집진장치 각 집진유닛(220)에서 제거되고, 보조집진장치(500)로 유입되는 먼지농도는 전기집진장치 유입단(110)의 먼지농도에 비해 매우 낮은 값을 갖는다. 전기집진장치에서 집진판(200) 또는 방전극(210)의 탈진을 수행하는 이유는 집진판(200) 또는 방전극(210)에 먼지가 포집되어 쌓임에 따라 집진성능이 점점 저하되기 때문에 주기적인 탈진을 통해 집진판(200) 또는 방전극(210)에 쌓인 먼지를 털어냄으로써 높은 집진효율과 안정적인 집진장치 운전을 도모하기 위함이다. 이러한 관점에서 보면 전기집진기술이 적용된 보조집진장치(500)의 탈진 주기는 전단에 위치한 각 집진유닛(220)의 탈진 주기에 비해 매우 길어지게 되고, 전기집진장치를 통과하여 배출되는 먼지의 상당부분이 탈진 과정에서 배출된다는 점을 감안하였을 때 보조집진장치(500)의 탈진 주기가 길어진다는 것은 전기집진장치의 먼지배출을 그 만큼 저감할 수 있다는 것을 의미하며 이를 통해 전기집진장치의 집진성능을 더 개선할 수 있게 된다.

본 발명의 제19실시예에 따른 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)는 격벽(510)에 의해 다수 개의 채널로 구획되어 각 채널별로 처리가스 유동이 분리될 수 있도록 구성된다. 따라서 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)는 각 채널별로 보조집진장치(500)의 탈진과 유동차단장치(300)을 구성하는 개폐수단(400)이 연동되어 작동한다.

좀 더 구체적으로 기술하자면, 보조집진장치(500)의 탈진 방법은 첫 번째 채널의 유동차단장치(300) 개폐수단(400)을 닫아 유동을 차단한 상태에서 첫 번째 채널의 보조집진장치(500) 탈진을 수행하고 일정한 시간이 경과 후 첫 번째 채널의 유동차단장치(300) 개폐수단(400)을 원래대로 열어서 유동이 정상적으로 흐르도록 한다. 이러한 방법으로 첫 번째 채널부터 마지막 채널까지 보조집진장치(500)의 탈진이 완료된다.

또한 본 발명의 제19실시예에 따르면, 유동차단장치(300)를 구성하는 각 개폐수단(400)의 개폐작동을 기존 전기집진장치(1000)의 탈진주기와 분리하여 운전할 수 있으며, 전단에 보조집진장치(500)가 구비된 유동차단장치(300)와 마지막(도 31 및 도 32에서의 4번째 집진유닛) 집진유닛(220) 사이에는 처리가스의 혼합과 이동이 가능할 정도의 여유 공간을 갖도록 이격되어 배치될 수 있다.

따라서 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)에 의해 전기집진장치(1000) 내부를 구획할 수 있어 우회 유동으로 인해 발생 가능한 펜트하우스 오염, 호퍼 내의 먼지 재비산 등의 문제점 발생을 억제할 수 있으며, 탈진된 먼지가 우회 유동에 의해 재비산되더라도 유동차단장치(300) 전단의 보조집진장치(500)에 의해 제거되므로 배출단(120)을 통해 먼지가 배출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 보조집진장치(500)의 구성예에 대해 설명하도록 한다. 이하의 구성예는 구체적인 실시예를 제시한 것일 뿐, 개수, 형상, 구체적인 구조, 등에 대해서는 권리범위를 제한 해석하여서는 아니된다.

도 33은 본 발명의 제20실시예에 따른 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)의 평단면도를 도시한 것으로, 이때의 보조집진장치(500)는 처리가스 유동방향에 수직으로 배치된 두 개의 타공된 집진부재(52, 53)가 처리가스 흐름방향으로 일정한 간격으로 이격된 형태를 갖고 있다. 도 33에서의 집진부재(52, 53)는 타공판의 형태를 갖고 있으나 처리가스의 유동이 가능한 다양한 형태의 판재로도 구성될 수도 있다. 그리고 서로 마주보는 두 개의 집진부재(52, 53) 사이에 전위차를 발생되도록 하나의 집진부재(520)에는 고전압 발생장치로부터 고전압이 인가되고, 나머지 다른 하나의 집진부재(530)는 접지된다. 고전압 발생장치에 의해 고전압이 인가되면 두 집진부재(52, 53) 사이에는 특정한 형태의 전기장이 형성되고, 이러한 전기장 내로 유입된 먼지는 정전기력에 의해 집진부재(52, 53)에 포집된다. 이때 고전압이 인가되는 집진부재(520)는 접지된 다른 집진부재(530) 및 기타 집진장치의 구조물과 전기적으로 절연된 상태를 유지해야 하는 것은 당연하며, 본 발명의 도면에 이를 표시하지 않았다하더라도 고전압이 인가되는 타공 집진판(520)은 접지된 다른 타공 집진판(530) 및 다른 구조물들과 전기적으로 절연되어 있는 것으로 간주되어야 한다. 도 33에서는 절연부재(550)가 표시되어 있다.

또한, 측정부(미도시)는 이러한 전위차를 실시간으로 측정하도록 구성되며, 제어부는 측정된 전위차가 설정된 값에 도달하면 해당 채널 유로를 차단하도록 유동차단장치(300)를 제어하도록 구성된다.

도 34는 본 발명의 제21실시예에 따른 고전압이 인가된 집진부재(520)와, 상기 집진부재(520)에는 마주보는 접지된 집진부재(530)를 향해 돌출부(560)가 형성되며, 접진된 집진부재(530)와 특정간격 이격된 상태로 배치된 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)의 평단면도를 도시한 것이다.

도 34에 도시된 바와 같이, 보조집진장치(500)는 고전압이 인가되고 다수의 돌출부(560)가 형성된 집진부재(520)와 접지된 집진부재(530)가 특정간격 이격되어 유동방향으로 수직으로 배치 설치되도록 구성될 수 있다. 또한, 이러한 이격되어 있는 고전압이 인가되고 다수의 돌출부(560)가 형성된 집진부재(520)와 접지된 집진부재(530) 사이에 전위차를 발생시키는 고전압 발생장치(미도시)를 포함하여 구성된다. 도 34의 실시예에서는 고전압 발생장치에 의해 전위차를 발생시켜 두 집진부재사이에 전기장을 형성시켜 먼지를 포집하게 된다. 이때 고전압이 인가된 집진부재(520)에 형성된 돌출부(560)는 코로나 방전을 발생시키는 방전침의 역할을 할 수도 있다. 즉, 상기 돌출부(560)와 접진된 집진부재(530) 사이에 형성된 전기장의 세기가 어느 한계점 이상으로 증가할 경우, 상기 돌출부(560)에서는 코로나 방전이 개시되고, 이로 인해 먼지의 대전과 집진이 동시에 이루어지게 된다.

또한, 측정부(미도시)는 이러한 전위차를 실시간으로 측정하도록 구성되며, 제어부는 측정된 전위차가 설정된 값에 도달하면 해당 채널 유로를 차단하도록 유동차단장치(300)를 제어하도록 구성된다. 상기 측정부는 전위차 외에, 두 집진 부재사이에 흐르는 전류를 측정할 수도 있으며, 전위차와 전류를 동시에 측정할 수도 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 35는 본 발명의 제22실시예에 따른 전기집진장치의 보조집진장치(500) 구성을 보여주고 있다. 도 35의 보조집진장치(500)는 가스흐름 방향으로 수직하게 2개의 접지된 집진부재(530)가 이격 설치되어 있으며, 마주보는 두 집진부재(530) 사이에는 다수 개의 방전극(540)이 배치되어 있다. 상기 방전극(540)에는 고전압이 인가되며, 각 방전극(540)은 접지된 집진부재(530)에 형성된 타공의 중심에 정렬되도록 배치되는 것이 바람직하다. 본 발명의 제22실시예는 두 접지된 집진부재(530) 사이의 공간에 방전극(540)이 배치되기 때문에 고전압이 방전극(540)에 인가되었을 경우, 먼지를 대전시키기에 충분한 코로나 방전이 가능하며 이로 인해 집진효율을 개선할 수 있다.

도 36은 본 발명의 제23실시예에 따른 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)의 구성과 배치를 보여주고 있다. 도 36의 보조집진장치(500)는 도 35의 보조집진장치(500)에서 접지된 집진부재(530)가 1열 더 추가된 상태이며, 방전극(540)도 1열이 추가된 구성이다. 즉, 3개의 접지된 집진부재(530)가 가스흐름방향에 수직하게 서로 이격되어 배치되었고, 마주보는 상기 접지된 집진부재(530)사이에 방전극(540) 1열이 배치되어 있다. 도 36의 보조집진장치(500)는 체류시간 증가로 인해 코로나 방전 효과가 증가하고 집진면적도 증가하기 때문에 도 35의 보조집진장치(500)에 비해 높은 집진효율을 기대할 수 있다.

도 37은 본 발명의 제24실시예에 따른 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)의 구성과 배치를 도시한 것이다. 도 37에서 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)는 도 33에 도시한 본 발명의 제20실시예와 동일한 구성이나, 도 37에서는 고전압 발생장치(610)와 각 채널별 보조집진장치(500) 사이에 고전압 스위치(620)가 설치되어 있는 구성이다. 상기 구성을 통해 각 채널별 보조집진장치(500)에 추타를 실시하는 방법은, 첫 번째 채널의 유동차단장치(500)는 닫힌 상태로, 고전압 스위치(620)는 고전압 인가가 차단된 상태에서 첫 번째 채널의 보조집진장치(500)에 추타를 실시한 후, 고전압 스위치(620)를 작동하여 다시 고전압이 인가된 상태로 복구시키고, 유동차단장치(500)는 열린 상태로 복구하는 순서를 따른다. 또한 이러한 방식으로 각 채널별 보조집진장치(500)의 추타를 모두 실시한다.

도 38은 본 발명의 제25실시예에 따른 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)의 구성과 배치를 도시한 것이다. 도 38에서 보조집진장치(500)와 유동차단장치(300)는 도 35에 도시한 본 발명의 제22실시예와 동일한 구성이나, 도 38에서는 고전압 발생장치(610)와 각 채널별 보조집진장치(500) 사이에 고전압 스위치(620)가 설치되어 있는 구성이다. 즉, 도 38에 도시된 본 발명의 제25실시예는 도 37에 도시된 본 발명의 제24실시예와 보조집진장치(500) 구성만 제외하고 동일한 구성이다. 또한 도 38에 도시된 본 발명의 제25실시예에 따른 채널별 보조집진장치(500) 추타 방식과 순서도 상기 본 발명의 제24실시예에서 설명한 채널별 보조집진장치(500) 추타 방식과 순서와 동일하다.

도 39는 본 발명의 제20실시예에 따른 전기집진장치(1000)에서 보조집진장치(500)의 고전압 인가 집진부재(520)와 접지된 집진부재(530)에 형성된 타공(570)의 배치를 도시한 것이다. 본 발명의 도 33에 도시된 제20실시예의 각 채널별 보조집진장치(500)는 두 개의 집진부재로 구성되어 있는데, 처리가스 흐름 방향으로 전단에 위치한 집진부재(520)에는 고전압이 인가되고, 후단에 위치한 집진부재(530)는 접지되어 있다. 단일 채널에 위치한 고전압 인가 집진부재(520)는 3×3 형태의 타공(570) 배열을 이루고 있으며, 접지된 집진부재(530)는 4×4 형태의 타공(570) 배열을 이룬다. 가스 흐름 방향인 정면에서 보았을 때, 두 집진부재(52, 53)에 형성된 타공의 배치를 상세히 설명하면, 접지된 집진부재(530)에 형성된 각 타공(570)의 중심점은 고전압 인가 집진부재(520)에 형성된 타공(570)의 중심점과 서로 엇갈리도록 배치되는데, 도 39에서는 접지된 집진부재(530)에 형성된 각 타공(570)의 중심점이 고전압 인가 집진부재(520)에 형성된 타공(570)의 중심점으로부터 동일한 거리에 있도록 배치되었다. 그리고 도 39에 도시한 집진부재(52, 53)에서의 타공(570)의 형상과 배치는 하나의 실시예에 해당될 뿐이며, 본 발명의 집진부재(52, 53)에 형성된 타공(570)은 다양한 형상과 각 집진부재(52, 53)에서의 다양한 배치 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 상기 각 실시예에 따른 전기집진장치를 이용한 집진방법을 보다 구체적으로 기술하고자 한다.

본 발명의 상기 제14실시예 및 상기 제15실시예에 따른 전기집진장치(1000)를 이용한 집진방법은, 상기 집진부(240)에서 유동방향으로 맨 끝에 위치한 집진유닛(220)의 전단과 후단 중 적어도 어느 한 곳에 설치된 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널의 유동을 차단하는 단계(S11); 상기 집진유닛을 구성하는 다수의 집진판(200) 및 방전극(210) 중에서 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널에 대응되는 집진판(200)과 방전극(210)을 선택적으로 추타하여 먼지를 탈진하는 단계(S12); 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널의 유동 차단을 해지하여 정상화하는 단계(S13); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널의 유동을 차단하는 단계(S21); 상기 집진유닛(220)을 구성하는 다수의 집진판(200) 및 방전극(210) 중에서 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널에 대응되는 집진판(200)과 방전극(210)을 선택적으로 추타하여 먼지를 탈진하는 단계(S22); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널의 유동 차단을 해지하여 정상화하는 단계(S23); 상기 S11, S12, S13 또는 상기 S21, S22, S23과 동일한 방법 및 순서로 상기 유동차단장치(300)의 세 번째 채널부터 마지막 채널까지 각 채널에 해당되는 상기 집진유닛(220)의 집진판(200) 및 방전극(210)을 순차적으로 추타하여 상기 집진유닛(220)의 모든 집진판(200) 방전극(210)의 탈진을 완료하는 단계(S100);의 순서와 내용을 따른다.

본 발명의 상기 제19실시예 내지 상기 제25실시예에 따른 전기집진장치(1000)를 이용한 집진방법은, 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널의 유동을 차단하는 단계(SS11); 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)에 대해 선택적으로 탈진하는 단계(SS12); 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널의 유동 차단을 해지하여 정상화하는 단계(SS13); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널의 유동을 차단하는 단계(SS21); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)에 대해 선택적으로 탈진하는 단계(SS22); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널의 유동 차단을 해지하여 정상화하는 단계(S23); 상기 SS11, SS12, SS13 또는 상기 SS21, SS22, SS23와 동일한 방법 및 순서로 상기 유동차단장치(300)의 세 번재 채널부터 마지막 채널까지 각 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)에 대해 순차적으로 탈진하여 구획된 모든 보조집진장치(500)의 탈진을 완료하는 단계(SS100);의 순서와 내용을 따른다.

본 발명의 상기 제24실시예 및 상기 제25실시예에 따른 전기집진장치(1000)를 이용한 집진방법은, 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널의 유동을 차단하는 단계(ES11); 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)와 고전압 발생장치(610) 사이의 전기적 연결을 선택적으로 차단하는 단계(ES12); 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)에 대해 선택적으로 탈진하는 단계(ES13); 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)와 고전압 발생장치(610)를 다시 전기적으로 연결하는 단계(ES14); 상기 유동차단장치(300)의 첫 번째 채널의 유동 차단을 해지하여 정상화하는 단계(ES15); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널의 유동을 차단하는 단계(ES21); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)와 고전압 발생장치(610) 사이의 전기적 연결을 선택적으로 차단하는 단계(ES22); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)에 대해 선택적으로 탈진하는 단계(ES23); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)와 고전압 발생장치(610)를 다시 전기적으로 연결하는 단계(ES24); 상기 유동차단장치(300)의 두 번째 채널의 유동 차단을 해지하여 정상화하는 단계(ES25); 상기 ES11, ES12, ES13, ES14, ES14 또는 상기 ES21, ES22, ES23, ES24, ES24와 동일한 방법 및 순서로 상기 유동차단장치(300)의 세번째 채널부터 마지막 채널까지 각 채널에 대응되도록 구획된 보조집진장치(500)를 순차적으로 탈진하여 구획된 모든 보조집진장치(500)의 탈진을 완료하는 단계(ES100);의 순서와 내용을 따른다.

본 발명의 상기 제24실시예 및 상기 제25실시예에 따른 전기집진장치(1000)를 이용한 집진방법에 있어서, 상기 전기집진장치(1000)의 상기 보조집진장치(500)는 도 37 및 도 38에 도시된 보조집진장치(500) 외에도 다양한 방식과 조합의 보조집진장치(500)가 적용될 수 있으며, 이 경우에도 상기에서 제시한 집진방법이 적용된다.

Claims

먼지를 함유한 처리가스가 흐르는 덕트 내에,

상기 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공이 형성되어 있으며 상기 처리가스의 유동 방향에 수직하게 배치된 집진판;과

상기 집진판은 복수 개가 상기 처리가스의 유동 방향으로 서로 이격된 구조로 배치되며,

서로 마주보는 상기 집진판 사이에 복수 개가 배치되어 코로나 방전이 발생하도록 하는 방전극;

을 포함하며,

상기 집진판은 전기적으로 접지되며,

상기 방전극에는 고전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,

상기 집진판은 수직방향 길이과 수평방향 너비를 갖으며,

길이 방향과 너비 방향으로 각각 일정한 간격으로 형성된 타공 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,

소정의 간격으로 이격되어 서로 마주보는 2개의 상기 집진판에 있어서,

하나의 집진판에 형성된 타공의 중심점은 다른 하나의 집진판에 형성된 타공의 중심점과 유동방향으로 일직선 상에 있지 않도록 집진판의 타공이 배열된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 2항에 있어서,

상기 집진판은 길이 방향으로 절곡된 형태를 갖되, 너비 방향으로 일정한 폭만큼 평면이 주기적으로 형성되며, 상기 주기적으로 형성된 평면에는 다수 개의 타공이 선택적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,

상기 방전극은 상기 처리가스 유동방향을 기준으로 상기 방전극 바로 전단에 위치한 집진판의 타공 중심에 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,

상기 방전극은 끝단이 뾰족한 형태의 방전침을 포함하며, 상기 방전침은 상기 처리가스 유동방향과 평행하게 방전극에 형성되며, 상기 방전침은 상기 처리가스 유동방향을 기준으로 상기 방전극 바로 전단에 위치한 집진판의 타공 중심에 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,

상기 방전극은 끝단이 뾰족한 형태의 방전침을 포함하며, 상기 방전침은 서로 마주보는 상기 집진판을 각각 향하도록 형성되며, 상기 방전침의 끝단과 서로 마주보는 상기 집진판 사이의 이격 거리가 동일하도록 상기 방전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,

상기 방전극은 상기 덕트 내에 배치된 복수 개의 집진판 중에서 상기 처리가스 유동 방향을 기준으로 가장 앞에 위치하는 집진판의 전단에 추가로 배치되고, 상기 처리가스 유동 방향을 기준으로 가장 뒤에 위치하는 집진판의 후단에 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
먼지를 함유한 처리가스가 흐르는 덕트 내에,

상기 덕트의 폭 방향으로 복수 개로 구획된 채널에 설치되되,

상기 처리가스가 통과할 수 있도록 다수 개의 타공이 형성되어 있으며 상기 처리가스의 유동 방향에 수직하게 배치되며 상기 처리가스의 유동 방향으로 서로 이격된 복수 개의 집진판과, 서로 마주보는 상기 집진판 사이에 배치되는 복수 개의 방전극을 포함하는 집진유닛;과

상기 집진유닛을 구성하는 상기 집진판과 상기 격벽 및 상기 덕트는 모두 전기적으로 접지되며,

상기 집진유닛을 구성하는 상기 방전극은 서로 전기적으로 연결되어 고전압이 인가되며,

상기 덕트 내에 복수 개로 구획된 채널에 설치되되,

상기 집진유닛의 전단과 후단 중 적어도 어느 한 곳에 위치하고, 상기 집진유닛을 통과하는 유동을 선택적으로 차단할 수 있는 유동차단장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 9항에 있어서,

상기 집진유닛의 방전극에 인가되는 고전압을 발생시키는 고전압 발생장치;와,

상기 각 채널별 집진유닛과 상기 고전압 발생장치 사이에 위치하여 고전압을 차단하고 연결할 수 있도록 하는 고전압 스위치;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 9항에 있어서,

상기 유동차단장치는 처리가스 흐름방향으로 맨 끝에 위치한 상기 집진 유닛의 후단에 위치하며, 상기 유동차단장치의 전단 또는 후단에는 상기 유동차단장치의 각 채널에 대응되도록 구획된 형태로 보조집진장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 11항에 있어서,

상기 보조집진장치는,

상기 유동차단장치의 각 채널에 대응되도록 상기 집진기 하우징의 폭 방향으로 구획되어 형성되되,

각각의 구획된 보조집진장치는 유동방향에 수직으로 배치된 두 개의 타공된 집진부재가 서로 특정간격 이격되어 쌍을 이루고, 유동방향으로 적어도 한 쌍 이상의 타공된 집진부재가 나열 배치되고, 쌍을 이루는 집진부재 사이에 전위차가 형성되도록 각 집진부재가 고전압 인가장치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 11항에 있어서,

상기 보조집진장치는,

상기 유동차단장치의 각 채널에 대응되도록 상기 집진기 하우징의 폭 방향으로 구획되어 형성되되,

각각의 구획된 보조집진장치는 유동방향에 수직으로 배치된 두 개의 타공된 집진부재가 서로 특정간격 이격되어 쌍을 이루고, 유동방향으로 적어도 한 쌍 이상의 타공된 집진부재가 나열 배치되고, 쌍을 이루는 상기 타공된 집진부재 사이에는 방전극이 위치하며, 쌍을 이루는 상기 타공된 집진부재와 상기 방전극 사이에 전위차가 형성되도록 상기 타공된 집진부재와 상기 방전극은 고전압 인가장치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

상기 각각의 구획된 보조집진장치는 독립적으로 고전압 발생장치에 전기적으로 연결되며, 상기 각각의 보조집진장치와 고전압 발생장치 사이에는 전기적 연결을 제어할 수 있는 고전압 스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

상기 보조집진장치에 연결된 고전압 발생장치를 통해 보조집진장치에 인가된전압 또는 전류를 실시간으로 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정된 전압 또는 전류값을 바탕으로 상기 유동차단장치의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.