WO2024053754A1 - 건식 세정형 전기집진장치 - Google Patents

건식 세정형 전기집진장치 Download PDF

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WO2024053754A1
WO2024053754A1 PCT/KR2022/013331 KR2022013331W WO2024053754A1 WO 2024053754 A1 WO2024053754 A1 WO 2024053754A1 KR 2022013331 W KR2022013331 W KR 2022013331W WO 2024053754 A1 WO2024053754 A1 WO 2024053754A1
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dry cleaning
electrode
direct current
discharge electrode
cleaning type
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PCT/KR2022/013331
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황정호
류태우
강명수
유기현
최현식
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연세대학교 산학협력단
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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
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    • B03C3/12—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by separation of ionising and collecting stations
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    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/66—Applications of electricity supply techniques
    • B03C3/68—Control systems therefor

Definitions

  • This application relates to a dry cleaning type electrostatic precipitator and a dry cleaning type electrostatic dust collection method.
  • Electrostatic dust collection technology using an electrostatic precipitator is a technology that charges particles through corona discharge and collects them on a collection electrode with a collection function using an electric field.
  • Electrostatic precipitators are used to collect and decompose oil vapor in various fields where oil vapor is generated, such as homes and restaurants where oil vapor is generated during cooking, or factories where oil vapor is generated by lubricating oil.
  • the task of this application is to decompose the oil vapor particles of the contaminated electrode in a dry manner to enable cleaning, and to maximize convenience of maintenance by automatically detecting the point when decomposition of the collected oil vapor particles is necessary and decomposing the oil vapor particles.
  • the aim is to provide a dry cleaning type electrostatic precipitator and a dry cleaning type electrostatic dust collection method.
  • the dry cleaning type electrostatic dust collector of the present application includes a direct current power supply unit for applying direct current voltage; A discharge electrode that generates a corona discharge by a direct current voltage applied from the direct current power supply unit to charge oil vapor particles; a collection electrode disposed below the discharge electrode and collecting the charged oil vapor particles; An AC power unit that applies AC voltage; an upper electrode disposed on the discharge electrode and to which an alternating current voltage is applied from the alternating current power supply; a dielectric in which a dielectric barrier plasma discharge is generated when an alternating voltage is applied to the upper electrode; an ammeter that measures the current of the discharge electrode; and a control unit that controls to apply a voltage from a direct current power supply or an alternating current power supply to the discharge electrode or the upper electrode according to the current measured by the ammeter.
  • the direct current voltage may be 6 kV to 10 kV.
  • the discharge electrode may include one or more selected from the group consisting of tungsten, copper, graphite, and brass.
  • the discharge electrode may be in the form of a wire.
  • the alternating current voltage may be 1 kV to 10 kV.
  • the dielectric barrier plasma discharge may occur between the dielectric and the collection electrode.
  • the dielectric barrier plasma discharge may include reactive active species.
  • the reactive active species may include an oxygen group and a hydroxy group.
  • control unit applies a direct current voltage to the discharge electrode from the direct current power supply unit to charge and collect oil vapor particles, and after the direct current voltage is applied to the discharge electrode from the direct current power supply unit, the current of the discharge electrode measured with an ammeter is the existing current intensity. If it is 70% or less, it can be controlled to apply AC voltage from the AC power supply to the upper electrode.
  • control unit may apply a direct current voltage to the discharge electrode from the direct current power supply instead of the alternating current power supply when the current at the discharge electrode measured with an ammeter returns to the existing current intensity after the alternating current voltage is applied to the upper electrode from the alternating current power supply.
  • the existing current intensity may be the current intensity of the initial direct current voltage applied from the direct current power supply to the discharge electrode for charging and collecting oil vapor particles.
  • the dry cleaning type electrostatic dust collection method of the present application relates to a dry cleaning type electrostatic dust collection method using the dry cleaning type electrostatic precipitator, in which a direct current voltage is applied from a direct current power supply to the discharge electrode, and the corona corona is caused by the applied direct current voltage.
  • Generating a discharge to charge oil vapor particles collecting the charged oil vapor particles with a collection electrode disposed below the discharge electrode; Measuring the current of the discharge electrode with an ammeter, and if the current measured by the ammeter is less than 70% of the existing current intensity, first controlling to apply an alternating current voltage to the upper electrode from an alternating current power source instead of a direct current power supply; and decomposing the oil vapor particles remaining on the discharge electrode and the oil vapor particles collected on the collection electrode by an alternating voltage applied to the upper electrode.
  • the existing current intensity may be the current intensity of the initial direct current voltage applied from the direct current power supply to the discharge electrode for charging and collecting oil vapor particles.
  • the decomposing step may be performed by generating a dielectric barrier plasma discharge in a dielectric disposed between the discharge electrode and the upper electrode.
  • the dielectric barrier plasma discharge may occur between the dielectric and the collection electrode.
  • the dielectric barrier plasma discharge may include reactive active species.
  • the reactive active species may include an oxygen group and a hydroxy group.
  • the dry cleaning electrostatic dust collection method further includes a secondary control step to apply a direct current voltage to the discharge electrode from the direct current power supply instead of the alternating current power supply when the current measured from the ammeter is restored to the existing current intensity through the disassembly step. It can be included.
  • the dry cleaning type electrostatic precipitator and dry cleaning type electrostatic dust collection method of the present application it is possible to clean the oil vapor particles of the contaminated electrode by dry decomposing them, and the oil vapor particles are automatically detected when decomposition of the collected oil vapor particles is required. Since particles can be broken down, convenience of maintenance can be maximized.
  • Figure 1 is a diagram illustrating a dry cleaning type electrostatic precipitator according to an embodiment of the present application.
  • Figure 2 is an exemplary diagram illustrating a process in which oil vapor particles are collected using a dry cleaning type electrostatic precipitator according to an embodiment of the present application.
  • Figure 3 is an exemplary diagram illustrating a process in which oil vapor particles are decomposed using a dry cleaning type electrostatic precipitator according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a dry cleaning type electrostatic precipitator according to an embodiment of the present application.
  • the dry cleaning type electrostatic precipitator 100 of the present application includes a DC power source 110, a discharge electrode 120, a collection electrode 130, an AC power source 140, an upper electrode 150, It includes a dielectric 160, an ammeter 170, and a control unit 180.
  • the dry cleaning type electrostatic precipitator of the present application it is possible to clean the oil vapor particles of the contaminated electrode by decomposing them in a dry manner, and the oil vapor particles can be decomposed by automatically detecting the time when decomposition of the collected oil vapor particles is required, thereby maintaining the oil vapor particles. Maintenance convenience can be maximized.
  • FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a process in which oil vapor particles are collected using a dry cleaning type electrostatic precipitator according to an embodiment of the present application.
  • the DC power supply unit 210 is a part that applies direct current voltage to the discharge electrode, and is electrically connected between the ammeter and the control unit, which are electrically connected to the discharge electrode.
  • the direct current voltage may be bipolar. Because of this, corona discharge may occur at the discharge electrode, which will be described later.
  • corona discharge refers to a type of discharge in a gas and a partial discharge that occurs around an acicular electrode.
  • the direct current voltage may be a high direct current voltage.
  • the direct current high voltage may be 6 kV to 10 kV or 7 kV to 9 kV.
  • the direct current power supply unit may generate a corona discharge at the discharge electrode, which will be described later, by applying the above-described direct current voltage to the discharge electrode.
  • the discharge electrode 220 is a part for charging oil vapor particles, and a corona discharge is generated by the voltage applied from the direct current power supply, that is, direct current voltage, thereby charging the oil vapor particles.
  • the oil vapor particles may be positively charged by attaching to the cation particles generated by the corona discharge.
  • the discharge electrode may be disposed between the collection electrode and the upper electrode.
  • the discharge electrode By placing the discharge electrode in the above-mentioned position, in the process of decomposition of oil vapor particles, which will be described later, the oil vapor particles remaining on the discharge electrode can be removed and cleanly restored to their original state, making it possible to reuse them for collecting oil vapor particles. there is.
  • the discharge electrode if the discharge electrode is disposed between the collection electrode and the upper electrode, that is, outside rather than inside, it may be disadvantageous to use the device for a long time because it is impossible to remove oil vapor particles present in the discharge electrode.
  • the discharge electrode may include one or more from the group consisting of tungsten, copper, graphite, and brass. By containing the above-described materials, the discharge electrode may have excellent stability.
  • the discharge electrode is not particularly limited as long as it is needle-shaped, but may be, for example, in the form of a wire.
  • the discharge electrode can generate a corona discharge.
  • the collection electrode 230 is a part where charged oil vapor particles are collected by the discharge electrode, and is disposed below the discharge electrode.
  • the collection electrode may be flat.
  • corona discharge can be generated evenly over the entire surface of the collection electrode.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a process in which oil vapor particles are decomposed using a dry cleaning type electrostatic precipitator according to an embodiment of the present application.
  • the AC power supply unit 340 is a part that applies AC voltage to the upper electrode 350 and is electrically connected between the upper electrode and the control unit 380. Because of this, a dielectric barrier plasma discharge may be generated through the dielectric 360, which will be described later.
  • the term “dielectric barrier plasma discharge (DBD)” refers to an electric discharge between the upper electrode and the collection electrode 330 separated by a dielectric.
  • the alternating current voltage may be an alternating high voltage.
  • the alternating current high voltage may be 1 kV to 10 kV, 1 kV to 7 kV, 1 kV to 4 kV, or 2 kV to 3 kV.
  • the AC power unit can generate a dielectric barrier plasma discharge by applying the above-described AC voltage to the upper electrode, using a dielectric to be described later.
  • the upper electrode is a part to which an alternating current voltage is applied from the alternating current power supply, and is disposed above the discharge electrode.
  • the dielectric is a material that generates electric polarization but does not generate direct current when an electrostatic field is applied, and determines the fluid flow range of the device.
  • a voltage that is, an alternating voltage
  • the dielectric may be disposed to be adjacent to the upper electrode compared to the discharge electrode, and specifically, may be attached to a lower portion of the upper electrode.
  • the collection electrode and the upper electrode can be separated and a dielectric barrier plasma discharge can be generated when alternating voltage is applied. Due to this, the oil vapor particles remaining around the discharge electrode and the oil vapor particles collected in the collection electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner. Additionally, by placing the dielectric on the top of the discharge electrode, the corona discharge area can be limited to the bottom of the discharge electrode.
  • the dielectric may be plate-shaped. Specifically, the dielectric may be flat. When the dielectric is plate-shaped, the dielectric barrier plasma can be evenly distributed in space.
  • the dielectric barrier plasma discharge may occur between the dielectric and the collection electrode. Due to this, the oil vapor particles remaining around the discharge electrode and the oil vapor particles collected in the collection electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner.
  • the dielectric barrier plasma discharge may include a high concentration of reactive active species.
  • reactive active species refers to active species that are generated by dielectric barrier plasma discharge and react with oil vapor particles. Since the dielectric barrier plasma discharge includes reactive species, oil vapor particles remaining around the discharge electrode and oil vapor particles collected in the collection electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner.
  • the reactive species may include an oxygen group and a hydroxy group.
  • the oxygen group (O) and hydroxyl group (OH) contained in the reactive active species convert the oil vapor particles made of hydrocarbon (C x H y ) into carbon dioxide (CO 2 ). and water (H 2 O). Additionally, because of this, the collection electrode can be regenerated cleanly back to its original state, making it possible to reuse it for collecting oil vapor particles.
  • the ammeter 370 is a part for measuring the current of the discharge electrode, and is electrically connected between the DC power supply unit 310, the discharge electrode 320, and the control unit 380.
  • the ammeter measures the current of the discharge electrode and can be controlled through a control unit to apply a direct current voltage to the discharge electrode or an alternating current voltage to the upper electrode according to the measured current value.
  • the control unit controls the application of voltage from the DC power supply or AC power supply to the discharge electrode or upper electrode according to the current measured from the ammeter, and is electrically connected between the DC power supply, the AC power supply, and the ammeter.
  • control unit applies a direct current voltage to the discharge electrode from the direct current power supply unit to charge and collect oil vapor particles, and after the direct current voltage is applied to the discharge electrode from the direct current power supply unit, the current of the discharge electrode measured with an ammeter is If it is less than 70% of the existing current intensity, it can be controlled to apply AC voltage from the AC power source to the upper electrode.
  • existing current intensity refers to the current intensity of the initial direct current voltage applied from the direct current power supply to charge the oil vapor particles and then collect them with the collection electrode.
  • the current intensity of the discharge electrode measured with the ammeter is not particularly limited as long as it is 70% or less of the existing current intensity, for example, 0.35 mA or less. , may be 0.33 mA or less, 0.30 mA or less, or 0.28 mA or less, and its lower limit may be 0.21 mA or more, 0.23 mA or more, 0.25 mA or more, or 0.27 mA or more.
  • the current intensity measured from the discharge current that is, the existing current intensity, may be 0.5 mA.
  • an alternating current voltage may be applied from the alternating current power supply.
  • the control unit switches the power from the DC power supply instead of the AC power supply.
  • Direct current voltage can be applied to the discharge electrode. Because of this, the control unit can control the DC power source to be automatically driven instead of the AC power source by the current of the discharge electrode measured with an ammeter, and can be reused for collecting oil vapor particles.
  • the specific existing current intensity measured by an ammeter in order to apply a direct current voltage to the discharge electrode from the direct current power supply unit is the same as described above and will therefore be omitted.
  • This application also relates to a dry cleaning type electrostatic dust collection method.
  • the dry cleaning type electrostatic dust collection method relates to an electrostatic dust collection method using the dry cleaning type electrostatic dust collection device described above.
  • the specific details of the dry cleaning type electrostatic dust collection method described later are the contents described in the dry cleaning type electrostatic dust collection device. The same can be applied.
  • the exemplary dry cleaning electrostatic dust collection method of the present application includes a charging step, a collecting step, a primary controlling step, and a disassembling step.
  • the charging step is a step of charging the oil vapor particles, and as shown in FIG. 2, it can be performed by applying a direct current voltage from the direct current power supply to the discharge electrode and generating a corona discharge by the applied direct current voltage. This can cause oil vapor particles to attach to cationic particles and become positively charged.
  • the collecting step is a step of collecting the charged oil vapor particles. As shown in FIG. 2, the charged oil vapor particles receive electric force by the corona discharge electric field and move to the collection electrode disposed below the discharge electrode. It can be done. A large amount of oil vapor particles that have passed the collecting step may be collected in the collection electrode, and the current may fall below the current described later.
  • the first control step is a step of controlling the AC power unit to be automatically driven instead of the DC power unit by the current of the discharge electrode measured with an ammeter.
  • the current of the discharge electrode is measured with an ammeter. If the current measured from the ammeter is less than 70% of the existing current intensity, as shown in FIG. 3, voltage can be applied to the upper electrode from the AC power source instead of the DC power supply.
  • the specific current intensity measured by the ammeter in order to apply voltage to the upper electrode from the AC power supply unit is the same as that described in the control unit, so it will be omitted.
  • the decomposing step is a step of decomposing the oil vapor particles remaining in the discharge electrode and the oil vapor particles collected in the collection electrode.
  • the AC voltage applied to the upper electrode through the controlling step It can be performed by Due to this, the oil vapor particles collected in the collection electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner, and in addition, the oil vapor particles remaining around the discharge electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner.
  • the decomposing step may be performed by generating a dielectric barrier plasma discharge in the dielectric disposed between the discharge electrode and the upper electrode, as shown in FIG. 3. Due to this, the oil vapor particles remaining around the discharge electrode and the oil vapor particles collected in the collection electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner.
  • the dielectric barrier plasma discharge may occur between the dielectric and the collection electrode, as shown in FIG. 3. Due to this, the oil vapor particles remaining around the discharge electrode and the oil vapor particles collected in the collection electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner.
  • the dielectric barrier plasma discharge may include a high concentration of reactive active species. Since the dielectric barrier plasma discharge includes reactive species, oil vapor particles remaining around the discharge electrode and oil vapor particles collected in the collection electrode can be decomposed and cleaned in a dry manner.
  • the reactive species may include an oxygen group and a hydroxy group.
  • the oxygen group (O) and hydroxyl group (OH) contained in the reactive active species convert the oil vapor particles made of hydrocarbon (C x H y ) into carbon dioxide (CO 2 ). and water (H 2 O). Additionally, because of this, the collection electrode can be regenerated cleanly back to its original state.
  • the dry cleaning electrostatic dust collection method may further include a secondary control step.
  • the secondary control step is a step of controlling the DC power supply unit to be automatically driven instead of the AC power supply unit by the current of the discharge electrode measured with an ammeter.
  • the current of the discharge electrode is measured by an ammeter. Measurement is performed, and when the current measured by the ammeter returns to the existing current intensity, a direct current voltage can be applied to the discharge electrode from the direct current power supply instead of the alternating current power supply again.
  • the specific existing current intensity measured by an ammeter in order to apply a direct current voltage to the discharge electrode from the direct current power supply unit is the same as that described in the control unit, and will therefore be omitted.
  • the dry cleaning type electrostatic dust collection method may be reused for collecting oil vapor particles by further including a secondary control step.

Abstract

본 출원은 건식 세정형 전기집진장치 및 건식 세정형 전기집진방법에 관한 것이다. 본 출원의 건식 세정형 전기집진장치 및 건식 세정형 전기집진방법에 의하면, 오염된 전극의 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정이 가능하고, 집진된 유증기 입자의 분해가 필요한 시점을 자동적으로 감지하여 유증기 입자를 분해할 수 있어 유지 보수 편의성을 극대화할 수 있다.

Description

건식 세정형 전기집진장치
본 출원은 건식 세정형 전기집진장치 및 건식 세정형 전기집진방법에 관한 것이다.
전기집진장치를 이용한 전기집진기술은 코로나 방전으로 입자를 하전하고 전기장에 의해 포집 기능을 가진 포집 전극에 입자를 집진하는 기술이다.
전기집진장치는 조리 시 유증기가 발생하는 가정과 음식점, 또는 윤활유에 의해 유증기가 발생하는 공장 등 유증기가 발생하는 다양한 분야에서 유증기를 집진 및 분해하는데 사용된다.
종래의 전기집진장치는 포집 기능을 가진 포집 전극에 입자가 다량 축적될 시에 집진효율이 떨어지고, 스파크 및 화재의 위험이 존재하여 주기적인 분해 및 물세척을 필요로 하는 문제점이 발생하였다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 전기집진장치가 요구되고 있다.
본 출원의 과제는 오염된 전극의 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정이 가능하고, 집진된 유증기 입자의 분해가 필요한 시점을 자동적으로 감지하여 유증기 입자를 분해할 수 있어 유지 보수 편의성을 극대화할 수 있는 건식 세정형 전기집진장치 및 건식 세정형 전기집진방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 출원의 건식 세정형 전기집진장치는 직류 전압을 인가하는 직류 전원부; 상기 직류 전원부로부터 인가된 직류 전압에 의해 코로나 방전을 발생시켜 유증기 입자를 하전시키는 방전 전극; 상기 방전 전극의 하부에 배치되고, 상기 하전된 유증기 입자를 포집하는 포집 전극; 교류 전압을 인가하는 교류 전원부; 상기 방전 전극의 상부에 배치되며, 상기 교류 전원부로부터 교류 전압이 인가되는 상부 전극; 상기 상부 전극에 교류 전압이 인가되면 유전체 장벽 플라즈마 방전이 발생되는 유전체; 상기 방전 전극의 전류를 측정하는 전류계; 및 상기 전류계로부터 측정된 전류에 따라 직류 전원부 또는 교류 전원부로부터 상기 방전 전극 또는 상부 전극으로 전압을 인가하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 직류 전압은 6 kV 내지 10 kV일 수 있다.
또한, 상기 방전 전극은 텅스텐, 구리, 그라파이트 및 황동으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방전 전극은 와이어 형태일 수 있다.
또한, 상기 교류 전압은 1 kV 내지 10 kV일 수 있다.
또한, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 상기 유전체와 포집 전극 사이에 발생될 수 있다.
또한, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 반응 활성종을 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응 활성종은 산소기 및 히드록시기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 유증기 입자의 하전 및 포집을 위하여 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가하고, 상기 직류 전원부로부터 직류 전압이 방전 전극에 인가된 후 전류계로 측정한 방전 전극의 전류가 기존 전류 세기의 70% 이하이면 교류 전원부로부터 상부 전극에 교류 전압을 인가하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 교류 전원부로부터 교류 전압이 상부 전극에 인가된 후 전류계로 측정한 방전 전극의 전류가 기존 전류 세기로 회복되면 교류 전원부 대신 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가할 수 있다.
또한, 상기 기존 전류 세기는 유증기 입자의 하전 및 포집을 위해 직류 전원부로부터 방전 전극에 인가되는 초기 직류 전압의 전류 세기일 수 있다.
또한, 본 출원의 건식 세정형 전기집진방법은 상기 건식 세정형 전기집진장치를 이용한 건식 세정형 전기집진방법에 관한 것으로, 직류 전원부로부터 직류 전압을 방전 전극에 인가하고, 인가된 직류 전압에 의해 코로나 방전을 발생시켜 유증기 입자를 하전시키는 단계; 상기 방전 전극의 하부에 배치된 포집 전극으로 상기 하전된 유증기 입자를 포집하는 단계; 전류계로 상기 방전 전극의 전류를 측정하며, 상기 전류계로부터 측정된 전류가 기존 전류 세기의 70% 이하이면 직류 전원부 대신 교류 전원부로부터 상부 전극에 교류 전압을 인가하도록 1차 제어하는 단계; 및 상기 상부 전극에 인가된 교류 전압에 의해 상기 방전 전극에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 분해하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 기존 전류 세기는 유증기 입자의 하전 및 포집을 위해 직류 전원부로부터 방전 전극에 인가되는 초기 직류 전압의 전류 세기일 수 있다.
또한, 상기 분해하는 단계는 상기 방전 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치된 유전체에서 유전체 장벽 플라즈마 방전을 발생시켜 수행될 수 있다.
또한, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 상기 유전체와 포집 전극 사이에 발생될 수 있다.
또한, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 반응 활성종을 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응 활성종은 산소기 및 히드록시기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 건식 세정형 전기집진방법은 상기 분해하는 단계를 거쳐 상기 전류계로부터 측정된 전류가 기존 전류 세기로 회복되면 교류 전원부 대신 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가하도록 2차 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 건식 세정형 전기집진장치 및 건식 세정형 전기집진방법에 의하면, 오염된 전극의 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정이 가능하고, 집진된 유증기 입자의 분해가 필요한 시점을 자동적으로 감지하여 유증기 입자를 분해할 수 있어 유지 보수 편의성을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 건식 세정형 전기집진장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 건식 세정형 전기집진장치를 이용하여 유증기 입자가 포집되는 과정을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 건식 세정형 전기집진장치를 이용하여 유증기 입자가 분해되는 과정을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 출원의 건식 세정형 전기집진장치를 설명하며, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 건식 세정형 전기집진장치가 첨부된 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 건식 세정형 전기집진장치에 관한 것이다. 도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 건식 세정형 전기집진장치를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 건식 세정형 전기집진장치(100)는 직류 전원부(110), 방전 전극(120), 포집 전극(130), 교류 전원부(140), 상부 전극(150), 유전체(160), 전류계(170) 및 제어부(180)를 포함한다. 본 출원의 건식 세정형 전기집진장치에 의하면, 오염된 전극의 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정이 가능하고, 집진된 유증기 입자의 분해가 필요한 시점을 자동적으로 감지하여 유증기 입자를 분해할 수 있어 유지 보수 편의성을 극대화할 수 있다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 건식 세정형 전기집진장치를 이용하여 유증기 입자가 포집되는 과정을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 직류 전원부(210)는 직류 전압을 상기 방전 전극으로 인가하는 부분으로서, 방전 전극과 전기적으로 연결된 상기 전류계와 제어부 사이에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 직류 전압은 양극성일 수 있다. 이로 인해, 후술하는 방전 전극에서 코로나 방전이 발생될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「코로나 방전」은 기체 속에서의 방전 형식 중 하나로, 침상(acicular)의 전극 주변에서 발생하는 부분 방전을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 직류 전압은 직류 고전압일 수 있다. 구체적으로, 상기 직류 고전압은 6 kV 내지 10 kV 또는 7 kV 내지 9 kV일 수 있다. 상기 직류 전원부는 전술한 직류 전압을 상기 방전 전극에 인가함으로써, 후술하는 방전 전극에서 코로나 방전을 발생시킬 수 있다.
상기 방전 전극(220)은 유증기 입자를 하전시키기 위한 부분으로서, 상기 직류 전원부로부터 인가된 전압, 즉, 직류 전압에 의해 코로나 방전이 발생되어 유증기 입자를 하전시킨다. 예를 들어, 상기 유증기 입자는 상기 코로나 방전에 의해 발생된 양이온 입자에 부착되어 양극성으로 하전될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 방전 전극은 상기 포집 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치될 수 있다. 상기 방전 전극은 전술한 위치에 배치됨으로써, 후술하는 유증기 입자가 분해되는 과정에서, 상기 방전 전극에 잔류하는 유증기 입자가 제거되어 다시 원상태로 깨끗하게 재생될 수 있어 유증기 입자의 포집을 위한 재사용이 가능할 수 있다. 이에 반해, 방전 전극이 상기 포집 전극과 상부 전극 사이, 즉 내부가 아닌 외부에 배치되는 경우, 방전 전극에 존재하는 유증기 입자의 제거가 불가능하여 장치의 장시간 사용이 불리할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 방전 전극은 텅스텐, 구리, 그라파이트 및 황동으로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 방전 전극은 전술한 물질을 포함함으로써, 방전 전극의 안정성이 우수할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 방전 전극은 침상이면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 와이어 형태일 수 있다. 상기 방전 전극은 전술한 형태를 가짐으로써, 코로나 방전을 발생시킬 수 있다.
상기 포집 전극(230)은 상기 방전 전극에 의해 하전된 유증기 입자가 포집되는 부분으로서, 상기 방전 전극의 하부에 배치된다.
하나의 예시에서, 상기 포집 전극은 평판형일 수 있다. 상기 포집 전극이 평판형인 경우, 포집 전극의 전면에 코로나 방전이 고르게 발생될 수 있다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 건식 세정형 전기집진장치를 이용하여 유증기 입자가 분해되는 과정을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 교류 전원부(340)는 교류 전압을 상부 전극(350)으로 인가하는 부분으로서, 상기 상부 전극과 제어부(380)의 사이에 전기적으로 연결된다. 이로 인해, 후술하는 유전체(360)를 통해 유전체 장벽 플라즈마 방전이 발생될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「유전체 장벽 플라즈마 방전(DBD)」은 유전체에 의해 분리된 상부 전극과 포집 전극(330) 사이의 전기방전을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 교류 전압은 교류 고전압일 수 있다. 구체적으로, 상기 교류 고전압은 1 kV 내지 10 kV, 1 kV 내지 7 kV, 1 kV 내지 4 kV 또는 2 kV 내지 3 kV일 수 있다. 상기 교류 전원부는 전술한 교류 전압을 상기 상부 전극에 인가함으로써, 후술하는 유전체에 의해 유전체 장벽 플라즈마 방전을 발생시킬 수 있다.
상기 상부 전극은 상기 교류 전원부로부터 교류 전압이 인가되는 부분으로서, 상기 방전 전극의 상부에 배치된다.
상기 유전체는 정전기장을 가할 때 전기 편극은 생기지만 직류 전류는 생기지 않게 하고, 장치의 유체 유동 범위를 결정하는 물질로서, 상기 상부 전극에 전압, 즉, 교류 전압이 인가되면 유전체 장벽 플라즈마 방전이 발생되는 부분이다. 상기 유전체는 상기 방전 전극에 비해 상기 상부 전극과 인접하도록 배치될 수 있고, 구체적으로, 상기 상부 전극의 하부에 부착될 수 있다. 상기 유전체는 전술한 위치에 배치됨으로써, 상기 포집 전극과 상부 전극을 분리하여 교류 전압 인가 시 유전체 장벽 플라즈마 방전을 발생시킬 수 있다. 이로 인해, 상기 방전 전극 주변에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있다. 또한, 상기 유전체는 방전 전극의 상부에 배치됨으로써, 코로나 방전 영역을 상기 방전 전극의 하부로 제한시킬 수 있다.
상기 유전체는 판형일 수 있다. 구체적으로, 상기 유전체는 평판형일 수 있다. 상기 유전체가 판형인 경우, 유전체 장벽 플라즈마를 공간에 고르게 분포시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 상기 유전체와 포집 전극 사이에 발생될 수 있다. 이로 인해, 상기 방전 전극 주변에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 고 농도의 반응 활성종을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「반응 활성종」은 유전체 장벽 플라즈마 방전에 의해 생성되어 유증기 입자와 반응하는 활성종을 의미한다. 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 반응 활성종을 포함함으로써, 상기 방전 전극 주변에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있다.
예를 들어, 상기 반응 활성종은 산소기 및 히드록시기를 포함할 수 있다. 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전에 전술한 반응 활성종을 포함함으로써, 상기 반응 활성종에 포함된 산소기(O) 및 히드록시기(OH)가 탄화수소(CxHy)로 이루어진 상기 유증기 입자를 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로 분해할 수 있다. 또한, 이로 인해, 상기 포집 전극이 다시 원상태로 깨끗하게 재생될 수 있어, 유증기 입자 포집을 위한 재사용이 가능할 수 있다.
상기 전류계(370)는 방전 전극의 전류를 측정하기 위한 부분으로, 상기 직류 전원부(310), 방전 전극(320) 및 제어부(380)의 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 전류계는 방전 전극의 전류를 측정함으로써, 측정된 전류 값에 따라 상기 방전 전극에 직류 전압을 인가하거나 상기 상부 전극에 교류 전압을 인가하도록 제어부를 통해 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전류계로부터 측정된 전류에 따라 직류 전원부 또는 교류 전원부로부터 상기 방전 전극 또는 상부 전극으로 전압을 인가하도록 제어하는 부분으로, 상기 직류 전원부, 교류 전원부 및 전류계 사이에 전기적으로 연결된다.
하나의 예시에서, 상기 제어부는 유증기 입자의 하전 및 포집을 위하여 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가하고, 상기 직류 전원부로부터 직류 전압이 방전 전극에 인가된 후 전류계로 측정한 방전 전극의 전류가 기존 전류 세기의 70% 이하이면 교류 전원부로부터 상부 전극에 교류 전압을 인가하도록 제어할 수 있다. 본 명세서에서, 「기존 전류 세기」는 유증기 입자를 하전시킨 후 포집 전극으로 포집시키기 위하여 직류 전원부로부터 인가되는 초기 직류 전압의 전류 세기를 의미한다. 구체적으로 상기 제어부는 교류 전원부로부터 상부 전극에 교류 전압을 인가하기 위하여, 상기 전류계로 측정한 방전 전극의 전류 세기가 기존 전류 세기의 70% 이하이면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 0.35 mA 이하, 0.33 mA 이하, 0.30 mA 이하 또는 0.28 mA 이하일 수 있고, 이의 하한이 0.21 mA 이상, 0.23 mA 이상, 0.25 mA 이상 또는 0.27 mA 이상일 수 있다. 예를 들어, 직류 전원부로부터 방전 전극에 10 kV의 직류 전압이 초기에 인가되면, 방전 전류에서 측정된 전류 세기, 즉, 기존 전류 세기가 0.5 mA일 수 있다. 이후, 유증기 입자가 포집되는 과정에서 전류계로 측정한 방전 전극의 전류 세기가 0.35 mA 이하인 경우, 교류 전원부로부터 교류 전압이 인가될 수 있다. 상기 제어부를 통해 전술한 조건에 따라 자동으로 교류 전압이 인가됨으로써, 집진된 유증기 입자의 분해가 필요한 시점을 자동적으로 감지하여 유증기 입자를 분해할 수 있어 유지 보수 편의성을 극대화할 수 있고, 유증기 입자 포집을 위한 재사용이 가능할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제어부는 상기 교류 전원부로부터 교류 전압이 상부 전극에 인가된 후 전류계로 측정한 방전 전극의 전류가 기존 전류 세기로 회복되면 교류 전원부 대신 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가할 수 있다. 이로 인해, 상기 제어부는 전류계로 측정한 방전 전극의 전류에 의해 교류 전원부 대신 직류 전원부가 자동으로 구동되도록 제어할 수 있고, 유증기 입자 포집을 위한 재사용이 가능할 수 있다. 상기 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압이 인가되기 위하여 전류계로부터 측정된 구체적인 기존 전류 세기는 상기에서 기술한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
본 출원은 또한, 건식 세정형 전기집진방법에 관한 것이다. 상기 건식 세정형 전기집진방법은 전술한 건식 세정형 전기집진장치를 이용한 전기집진방법에 관한 것으로서, 후술하는 건식 세정형 전기집진방법에 대한 구체적인 내용은 상기 건식 세정형 전기집진장치에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
예시적인 본 출원의 건식 세정형 전기집진방법은 하전시키는 단계, 포집하는 단계, 1차 제어하는 단계 및 분해하는 단계를 포함한다.
상기 하전시키는 단계는 유증기 입자를 하전시키는 단계로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 직류 전원부로부터 직류 전압을 방전 전극에 인가하고, 인가된 직류 전압에 의해 코로나 방전을 발생시켜 수행될 수 있다. 이로 인해 유증기 입자가 양이온 입자에 부착되어 양극성으로 하전될 수 있다.
상기 포집하는 단계는 상기 하전된 유증기 입자를 포집하는 단계로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 하전된 유증기 입자가 코로나 방전 전기장에 의해 전기력을 받아 상기 방전 전극의 하부에 배치된 포집 전극으로 이동함으로써 수행될 수 있다. 상기 포집하는 단계를 거친 유증기 입자는 포집 전극에 다량 포집되어 전류가 후술하는 전류 이하로 떨어질 수 있다.
상기 1차 제어하는 단계는 전류계로 측정한 방전 전극의 전류에 의해 직류 전원부 대신 교류 전원부가 자동으로 구동되도록 제어하는 단계로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전류계로 상기 방전 전극의 전류를 측정하며, 상기 전류계로부터 측정된 전류가 기존 전류 세기의 70% 이하이면 도 3에 나타낸 바와 같이, 직류 전원부 대신 교류 전원부로부터 상부 전극에 전압을 인가하도록 수행될 수 있다. 상기 교류 전원부로부터 상부 전극에 전압이 인가되기 위하여 전류계로부터 측정된 구체적인 전류 세기는 상기 제어부에서 기술한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
상기 기존 전류 세기에 대한 설명은 전술한 바와 동일하므로 이를 생략하도록 한다.
상기 분해하는 단계는 상기 방전 전극에 잔존하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 분해하는 단계로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제어하는 단계를 통해 상기 상부 전극에 인가된 교류 전압에 의해 수행될 수 있다. 이로 인해, 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있고, 뿐만 아니라 상기 방전 전극 주변에 잔류하는 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있다.
구체적으로, 상기 분해하는 단계는 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 방전 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치된 유전체에서 유전체 장벽 플라즈마 방전을 발생시켜 수행될 수 있다. 이로 인해, 상기 방전 전극 주변에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 유전체와 포집 전극 사이에 발생될 수 있다. 이로 인해, 상기 방전 전극 주변에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있다.
또한, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 고 농도의 반응 활성종을 포함할 수 있다. 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 반응 활성종을 포함함으로써, 상기 방전 전극 주변에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 건식으로 분해하여 세정할 수 있다.
예를 들어, 상기 반응 활성종은 산소기 및 히드록시기를 포함할 수 있다. 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전에 전술한 반응 활성종을 포함함으로써, 상기 반응 활성종에 포함된 산소기(O) 및 히드록시기(OH)가 탄화수소(CxHy)로 이루어진 상기 유증기 입자를 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로 분해할 수 있다. 또한, 이로 인해, 상기 포집 전극이 다시 원상태로 깨끗하게 재생될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 건식 세정형 전기집진방법은 2차 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 2차 제어하는 단계는 전류계로 측정한 방전 전극의 전류에 의해 교류 전원부 대신 직류 전원부가 자동으로 구동되도록 제어하는 단계로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전류계로 상기 방전 전극의 전류를 측정하며, 상기 전류계로부터 측정된 전류가 기존 전류 세기로 회복되면 다시 교류 전원부 대신 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가하도록 수행될 수 있다. 상기 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압이 인가되기 위하여 전류계로부터 측정된 구체적인 기존 전류 세기는 상기 제어부에서 기술한 바와 동일하므로 생략하기로 한다. 상기 건식 세정형 전기집진방법은 2차 제어하는 단계를 더 포함함으로써, 유증기 입자 포집을 위한 재사용이 가능할 수 있다.
<부호의 설명>
100: 건식 세정형 전기집진장치
110, 210, 310: 직류 전원부
120, 220, 320: 방전 전극
130, 230, 330: 포집 전극
140, 240, 340: 교류 전원부
150, 250, 350: 상부 전극
160, 260, 360: 유전체
170, 270, 370: 전류계
180, 280, 380: 제어부

Claims (18)

  1. 직류 전압을 인가하는 직류 전원부;
    상기 직류 전원부로부터 인가된 직류 전압에 의해 코로나 방전을 발생시켜 유증기 입자를 하전시키는 방전 전극;
    상기 방전 전극의 하부에 배치되고, 상기 하전된 유증기 입자를 포집하는 포집 전극;
    교류 전압을 인가하는 교류 전원부;
    상기 방전 전극의 상부에 배치되며, 상기 교류 전원부로부터 교류 전압이 인가되는 상부 전극;
    상기 방전 전극에 비해 상기 상부 전극과 인접하도록 배치되고, 상기 상부 전극에 교류 전압이 인가되면 유전체 장벽 플라즈마 방전이 발생되는 유전체;
    상기 방전 전극의 전류를 측정하는 전류계; 및
    상기 전류계로부터 측정된 전류에 따라 직류 전원부 또는 교류 전원부로부터 상기 방전 전극 또는 상부 전극으로 전압을 인가하도록 제어하는 제어부를 포함하는 건식 세정형 전기집진장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 직류 전압은 6 kV 내지 10 kV인 건식 세정형 전기집진장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 방전 전극은 텅스텐, 구리, 그라파이트 및 황동으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 건식 세정형 전기집진장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 방전 전극은 와이어 형태인 건식 세정형 전기집진장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 교류 전압은 1 kV 내지 10 kV인 건식 세정형 전기집진장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 상기 유전체와 포집 전극 사이에 발생되는 건식 세정형 전기집진장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 반응 활성종을 포함하는 건식 세정형 전기집진장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 반응 활성종은 산소기 및 히드록시기를 포함하는 건식 세정형 전기집진장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 유증기 입자의 하전 및 포집을 위하여 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가하고, 상기 직류 전원부로부터 직류 전압이 방전 전극에 인가된 후 전류계로 측정한 방전 전극의 전류가 기존 전류 세기의 70% 이하이면 교류 전원부로부터 상부 전극에 교류 전압을 인가하도록 제어하는 건식 세정형 전기집진장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 교류 전원부로부터 교류 전압이 상부 전극에 인가된 후 전류계로 측정한 방전 전극의 전류가 기존 전류 세기로 회복되면 교류 전원부 대신 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가하는 건식 세정형 전기집진장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 기존 전류 세기는 유증기 입자의 하전 및 포집을 위해 직류 전원부로부터 방전 전극에 인가되는 초기 직류 전압의 전류 세기인 건식 세정형 전기집진장치.
  12. 제 1 항에 따른 건식 세정형 전기집진장치를 이용한 건식 세정형 전기집진방법에 관한 것으로,
    직류 전원부로부터 직류 전압을 방전 전극에 인가하고, 인가된 직류 전압에 의해 코로나 방전을 발생시켜 유증기 입자를 하전시키는 단계;
    상기 방전 전극의 하부에 배치된 포집 전극으로 상기 하전된 유증기 입자를 포집하는 단계;
    전류계로 상기 방전 전극의 전류를 측정하며, 상기 전류계로부터 측정된 전류가 기존 전류 세기의 70% 이하이면 직류 전원부 대신 교류 전원부로부터 상부 전극에 교류 전압을 인가하도록 1차 제어하는 단계; 및
    상기 상부 전극에 인가된 교류 전압에 의해 상기 방전 전극에 잔류하는 유증기 입자 및 상기 포집 전극에 포집된 유증기 입자를 분해하는 단계를 포함하는 건식 세정형 전기집진방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 기존 전류 세기는 유증기 입자의 하전 및 포집을 위해 직류 전원부로부터 방전 전극에 인가되는 초기 직류 전압의 전류 세기인 건식 세정형 전기집진방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 분해하는 단계는 상기 방전 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치된 유전체에서 유전체 장벽 플라즈마 방전을 발생시켜 수행되는 건식 세정형 전기집진방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 상기 유전체와 포집 전극 사이에 발생되는 건식 세정형 전기집진방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 유전체 장벽 플라즈마 방전은 반응 활성종을 포함하는 건식 세정형 전기집진방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 반응 활성종은 산소기 및 히드록시기를 포함하는 건식 세정형 전기집진방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 분해하는 단계를 거쳐 상기 전류계로부터 측정된 전류가 기존 전류 세기로 회복되면 교류 전원부 대신 직류 전원부로부터 방전 전극에 직류 전압을 인가하도록 2차 제어하는 단계를 더 포함하는 건식 세정형 전기집진방법.
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