KR100284819B1

KR100284819B1 - 흡입다기및다층형집진기

Info

Publication number: KR100284819B1
Application number: KR1019980038098A
Authority: KR
Inventors: 정동백
Original assignee: 정일관
Priority date: 1998-09-15
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2018-09-15
Also published as: KR20000019822A

Abstract

본 발명은 미세 분진의 회수는 물론 퓸(fume), 미스트(mist), 스멋(smut), 기타 화학적 생성 미세입자 등을 집진할 때 여과 진입속도를 최소화할 수 있도록 하는 흡입다기 및 다층형 집진기에 관한 것으로 합성가스에 동반하는 초 미세입자의 부유확산성을 고찰 실험함에 따른 유체의 입력속도, 유체의 진입속도, 여과속도들의 상호관계를 기초로 하여 초 미세입자를 빠르게 응집 및 침강에 동참하도록 합성가스의 여과 진입단면적을 최대한 넓히고 여과 진입속도가 최대한 느려지도록 복수개의 여과포를 수평방향으로 설치하여 여과영역 진입속도에 탑승하는 초 미세입자의 수를 줄이므로써 여과포의 분진부하 감소효과를 높일 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 함체형상의 하우징(17)과, 상기 하우징의 일측에 형성되어 합성가스의 일부가 유입되는 침강조(20)와, 상기 침강조의 직각방향으로 수평되게 설치되어 집진영역(21)을 형성하는 복수개의 여과포(18)와, 상기 여과포가 수평 설치된 집진영역의 최상측에 역 "V 자 형상으로 설치되어 하우징의 상측으로 유입되는 합성가스의 집진실 진입속도선(24)을 형성하는 유체 유도판(25)과, 상기 집진영역과 격판(26)으로 구획되어 여과포를 통과한 청정공기만을 외부로 배출하는 청정공기 통로(27)와, 상기 청정공기 통로상에 설치되어 여과포를 주기적으로 탈진하는 탈진수단으로 구성된 적어도 1개 이상의 집진실 어셈블리(19)와; 적어도 1개 이상의 집진실 어셈블리중 최상측에 위치된 집진실 어셈블리에 결합되는 합성가스 흡입다기 뭉치(37)와, 상기 흡입다기 뭉치의 합성가스 유입구(38)측에 수직방향으로 설치된 복수개의 제 1 가이드 패널(39)과, 상기 제 1 가이드 패널과 직교되게 설치되어 합성가스를 집진영역으로 안내하는 제 2 가이드 패널(40)로 구성된 합성가스 분배수단(22)과; 상기 집진실 어셈블리중 최하측의 집진실 어셈블리에 결합되어 탈진된 분진을 회수하는 분진 회수수단(23)으로 구성되어 있어 여과포(18)사이로 인입되는 합성가스의 유입속도를 최소화하게 되므로 여과포의 분진부하를 줄이게 되고, 합성가스의 처리용량에 따라 집진실 어셈블리(19)를 수직방향으로 적층하여 설치가능하므로 설치면적 및 설치에 따른 시공비를 최소화하게 된다.

Description

흡입다기 및 다층형 집진기{induction manifold and multilayer-type dusttrap}

본 발명은 각 산업현장에서 방출하는 가스와 미세 분진(dust)이 대기중으로 비산 및 확산되는 것을 방지하는 집진기에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 미세 분진의 회수는 물론 퓸(fume), 미스트(mist), 스멋(smut), 기타 화학적 생성 미세입자 등을 집진할 때 여과 진입속도를 최소화할 수 있도록 하는 흡입다기 및 다층형 집진기에 관한 것이다.

일반적으로 여과식 집진기는 산업현장에서 발생하는 각종 미세 분진을 포집하고 외부로는 청정공기만을 배출하는 대기오염(大氣汚染) 방지시설이다.

도 1은 종래의 자루형 여과포가 설치된 집진기의 구성을 나타낸 개략도로서, 원통 또는 사각틀형태를 갖는 하우징(1)의 상측에 내부를 상,하로 구획하기 위한 장착판(2)이 설치되어 있고 상기 장착판에는 닥트(도시는 생략함)와 연결된 입구(3)를 통해 유입되는 합성가스(기체 + 고체)를 분진과 청정공기로 분리하는 복수개의 자루형 여과포(4)가 수직상태로 설치되어 있다.

상기 각 여과포(4)의 상측 개방부에 벤츄리(Venturi)(5)가 설치되어 있고 하우징(1)의 하부에 설치된 호퍼(6)에는 분리된 분진을 수거하는 로타리 밸브(7)가 설치되어 있다.

그리고 상기 여과포의 내,외부 압력을 감지하는 제 1, 2 압력센서(8)(9)가 하우징(1)의 상,하부에 설치되어 있고 각 압력센서에는 마노메터(10) 및 표시부(11)가 연결되어 있다.

이러한 구조의 집진기에서는 집진기의 가동에 따라 여과포(4)의 외주면에 많은 분진이 부착될 경우 과다압력 손실이 발생하여 집진 효율을 저하시키게 되므로 주기적으로 여과포(4)를 탈진하여 주는 탈진장치를 구비하게 된다.

상기 탈진장치는 설정된 시간을 카운터하는 타이머(12)와, 상기 타이머의 설정된 시간에 따라 탈진장치의 동작을 제어하는 제어부(13)와, 상기 제어부의 제어에 따라 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부(14)와, 상기 압축공기 공급부에서 공급되는 고압(약 4 ∼ 7Kg/cm²)의 공기를 주기적으로(3 ∼ 6분 간격) 여과포(4)의 내부로 공급하는 헤더 파이프(Header Pipe) 및 블로우 파이프(15)로 구성되어 있다.

상기 블로우 파이프(15)상에는 각 여과포(4)의 중심과 일치되게 압축공기 토출공(15a)이 다수개 형성되어 있다.

상기한 구조로 된 종래의 집진기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

송풍팬(도시는 생략함)의 회전에 따라 하우징(1)의 내부압력이 저하되면 흡입력이 발생되므로 분진 발생원으로부터 합성가스가 입구(3)를 통과하여 하우징의 내부로 유입된다.

이와 같이 분진이 포함된 합성가스가 입구(3)를 통해 하우징(1)의 내부로 유입되면 합성가스내의 분진이 여과 집진영역에서 자루형태의 여과포(4)에 의해 걸러지므로 여과포 장착판(2)의 상부인 청정공기 토출영역으로는 청정공기만이 배출된다.

상기한 바와 같은 동작이 일정시간 경과되어 여과포(4)에 많은 분진이 부착되면, 즉 탈진장치의 제어부(13)가 타이머(12)의 설정 시간(3 ∼ 6분)을 감지하면 압축공기 공급부(14)에서 생성된 압축공기(약 4 ∼ 7Kg/cm²)가 벤츄리(5)를 통해 여과포(4)의 내부로 분사되어 상기 여과포를 털어주게 되므로 여과포에 달라붙어 있던 분진이 탈진되어 화살표방향과 같이 하우징(1)의 하부로 자유 낙하된다.

그러나 상기한 구조의 집진기는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 여과포(4)에 달라붙어 있던 분진의 자유 낙하시 분진중 일부가 송풍팬의 계속되는 회전으로 상향 화살표방향으로 인입되는 합성가스와 교차하여 분열을 일으키게 되므로 여과포에서 탈진되어 자유 낙하되던 미세 분진이 재비산된다.

즉, 침강속도에 비하여 여과 진입속도가 엄청나게 빨라 여과포(4)에서 탈진된 분진이 호퍼(6)내에 수거되지 못하고 상향 이동하여 여과포(4)에 재차 달라붙어 여과포의 여과기능을 저하시키게 되므로 하우징내부의 분진 농도가 가중되고, 이에 따라 집진기내부의 압력손실이 상승되므로 여과포(4)의 수명이 저하된다.

둘째, 전술한 문제점으로 송풍팬에 과부하가 걸리게 되므로 송풍팬의 구동원인 모터가 소손되는 결과를 초래하게 된다.

셋째, 하우징(1)의 하부를 통해 합성가스를 유입하여 상측으로 이동시키면서 수직상태로 설치된 복수개의 여과포(4)에 의해 분진을 제거하게 되므로 많은 양의 합성가스를 처리하기 위해서는 여러대의 집진기를 설치하여야 되었으므로 설비비가 많이 소요되었음은 물론 집진기의 설치에 따른 넓은 공간을 확보하여야 된다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 합성가스에 동반하는 초 미세입자의 부유확산성을 고찰 실험함에 따른 유체의 입력속도, 유체의 진입속도, 여과속도들의 상호관계를 기초로 하여 초 미세입자를 빠르게 응집 및 침강에 동참하도록 합성가스의 여과 진입단면적을 최대한 넓히고 여과 진입속도가 최대한 느려지도록 복수개의 여과포를 수평방향으로 설치하여 여과영역 진입속도에 탑승하는 초 미세입자의 수를 줄이므로써 여과포의 분진부하 감소효과를 높이는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 집진기를 단위 어셈블리(Assembly)로 구성하여 합성가스의 처리 용량에 따라 복수개의 하우징을 수직 배열하므로써 설비비 및 집진기의 설치에 따른 공간을 최소화할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 함체형상의 하우징과, 상기 하우징의 일측에 형성되어 합성가스의 일부가 유입되는 침강조와, 상기 침강조의 직각방향으로 수평되게 설치되어 집진영역을 형성하는 복수개의 여과포와, 상기 여과포가 수평 설치된 집진영역의 최상측에 역 "V 자 형상으로 설치되어 하우징의 상측으로 유입되는 합성가스의 수직 입력선을 형성하는 복수개의 유체 유도판과, 상기 집진영역과 격판으로 구획되어 여과포를 통과한 청정공기만을 외부로 배출하는 청정공기 통로와, 상기 청정공기 통로상에 설치되어 여과포를 주기적으로 탈진하는 탈진수단으로 구성된 적어도 1개 이상의 집진실 어셈블리와; 적어도 1개 이상의 집진실 어셈블리중 최상측에 위치된 집진실 어셈블리에 결합되는 흡입다기 뭉치와, 상기 흡입다기 뭉치의 합성가스 유입구측에 수직방향으로 설치된 복수개의 제 1 가이드 패널과, 상기 제 1 가이드 패널과 직교되게 설치되어 합성가스를 집진영역으로 안내하는 제 2 가이드 패널로 구성된 합성가스 분배수단과; 상기 집진실 어셈블리중 최하측의 집진실 어셈블리에 결합되어 탈진된 분진을 회수하는 분진 회수수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 흡입다기 및 다층형 집진기가 제공된다.

도 1은 종래의 자루형 여과포가 설치된 집진기의 구성을 나타낸 개략도

도 2는 본 발명의 구성을 나타낸 종단면도

도 3은 도 2의 A - A선 단면도

도 4는 본 발명의 요부를 개략적으로 나타낸 분해 사시도

도 5는 침강조를 통해 집진영역으로 합성가스가 유입되는 상태를 나타낸 도면

도 6은 유체 유도판을 통해 집진영역으로 합성가스가 유입되는 상태를 나타낸 도면

도 7은 여과포 집진군상에 분진이 포집되는 상태를 나타낸 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

17 : 하우징 18 : 여과포

19 : 집진실 어셈블리 20 : 침강조

21 : 집진영역 22 : 합성가스 분배수단

24 : 집진실 진입속도선 25 : 유체 유도판

27 : 청정공기 통로 28 : 여과영역 진입속도선

37 : 흡입다기 뭉치 39 : 제 1 가이드 패널

40 : 제 2 가이드 패널 44 : 격판

45 : 분진 비산방지판

합성가스로부터 미세 분진을 걸러내어 청정공기만을 외부로 배출하는 집진기의 성능은 여과속도(Filtering Velocity) 결정이 가장 중요한 것과 같이 집진기에 입력되는 합성가스의 입력속도(유입구에서 여과포 표면까지 도달하는 진입속도)가 여과속도보다 우선해야만 되는 사실을 발견하고, 이를 해결하기 위해 흡입량 자동 분배방식인 본 발명의 연구에 착수하였다.

참고로, 종래에 알려진 집진기는 합성가스의 유입시 분배기능이 전혀없고, 수직상태로 설치되는 하우징의 내부에 다수개의 여과포가 수직상태로 매달려 있으며, 설계시 여과 진입속도를 고려하지 않은 것이 대부분이었다.

그러나 본 발명에서는 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이 미세 분진과 청정공기를 분리하는 복수개의 여과포(18)를 수평상태로 하우징(17)내에 설치하여 합성가스가 수평상태로 설치된 여과포의 측면과 상면을 통해 집진영역으로 유입되도록 하는데 그 특징이 있다.

이와 같이 수평상태로 설치되는 여과포(18)의 길이를 짧게 설계할수록 집진효율이 향상되는데, 상기 여과포(18)의 길이는 집진효율 및 경제성을 고려하여 3m 내외로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

그 이유는, 여과포(18)를 3m 이내로 하면 여과면적이 줄어들어 요구량을 충족시키기 위해서는 여과포의 설치 갯수를 늘려야 되는 단점이 있는 반면, 여과포(18)에 포집된 분진의 탈진효율은 증대되는 잇점이 있다.

그러나 이와는 반대로 3m 이상으로 하면 여과포(18)에 달라붙은 분진의 탈진과정시 압축공기의 압력을 높게 설정하여야 되고, 설령 압축공기의 압력을 높게 설정하더라도 탈진효율이 저하되기 때문이다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 2 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 구성을 나타낸 종단면도이고 도 3은 도 2의 A - A선 단면도이며 도 4는 본 발명의 요부를 개략적으로 나타낸 분해 사시도로서, 본 발명은 적어도 1개 이상 조립되는 집진실 어셈블리(19)와, 최상측에 위치된 집진실 어셈블리에 고정되어 유입되는 합성가스를 침강조(20) 및 집진영역(21)으로 분배하는 합성가스 분배수단(22)과, 상기 집진실 어셈블리중 최하측에 위치된 집진실 어셈블리에 결합되어 여과된 분진을 회수하는 분진 회수수단(23) 등 3개의 주요 부분으로 구성되어 있다.

처리하고자 하는 합성가스의 처리용량에 따라 적어도 1개 이상으로 구성되어 상,하로 적층되는 집진실 어셈블리(19)의 구성은 다음과 같다.

도 2는 2개의 집진실 어셈블리(19)를 적층하여 나타낸 일 실시예로, 함체형상을 이루는 하우징(17)의 일측에 상기 하우징으로 유입되는 합성가스의 일부가 유입되는 침강조(20)가 형성되어 있고 상기 침강조의 직각방향으로는 집진영역(21)을 형성하는 복수개의 여과포(18)가 수평되게 설치되어 있다.

물론, 상기 여과포(18)는 종래의 집진기와 마찬가지로 리테이너(Retainer)를 감싸고 있다.

그리고 상기 여과포(18)가 수평 설치된 집진영역(21)의 최상측에는 하우징(17)의 상측으로 유입되는 합성가스에 집진실 진입 속도선(24)을 형성하는 역 "V 자 형상의 유체 유도판(25)이 복수개 설치되어 있고 상기 집진영역(21)과 격판(26)으로 구획된 하우징(17)의 다른 일측에는 여과포(18)를 통과한 청정공기만을 외부로 배출하는 청정공기 통로(27)가 형성되어 있다.

상기 유체 유도판(25)은 집진영역(21)에 설치되는 여과포(18)중 수직방향으로 위치하는 2개의 여과포를 덮도록 복수개 설치되어 수직방향의 2줄이 집진군(群)을 이루도록 하여 상기 집진군사이에 도 6과 같이 여과영역 진입 속도선(28)이 형성되도록 되어 있다.

또한, 상기 청정공기 통로(27)에는 여과포(18)를 주기적으로 탈진하는 탈진수단이 구비되어 있다.

이와 같이 구성된 집진실 어셈블리(19)는 도 2와 같이 합성가스의 처리 용량에 따라 적절한 갯수로 적층 조립된다.

상기 집진실 어셈블리(19)의 청정공기 통로(27)상에 설치되어 여과포를 주기적으로 탈진하는 탈진수단은 각 여과포(18)의 일단에 설치된 벤츄리(29)와, 상기 벤츄리에 근접하는 청정공기 통로상에 수직 설치되며, 여과포의 중심과 일치되게 토출공이 형성된 블로우 튜브(30)와, 압축공기 공급부에서 공급되는 고압의 공기를 주기적으로 블로우 튜브측으로 공급하는 헤더 파이프(31)와, 상기 헤더 파이프를 통한 고압의 공기 공급을 제어하는 다이아프램 밸브(32)로 구성되어 있다.

이 때, 상기 헤더 파이프(31)는 격판(26)에 U - 보울트(33)로 고정된다.

이와 같이 하우징(17)내에 수평방향으로 설치되는 여과포(18)의 일단, 즉 침강조(20)측에 위치하는 여과포의 일단은 폐쇄판(34)에 의해 폐쇄되어 일단에 고정된 랙(Rack)(35)이 지지간(36)에 지지되어 있으므로 여과포(18)사이로 합성가스가 유입되고, 다른 일단은 합성가스가 유입되는 부분을 제외하고 격판(26)에 의해 폐쇄되어 있어 여과포의 개구부만이 청정공기 통로(27)와 통하여지므로 여과포를 통과한 청정공기가 청정공기 통로(27)를 통해 외부로 배출된다.

상기한 바와 같이 구성된 집진실 어셈블리(19)중 최상측에 위치된 집진실 어셈블리에 결합되어 합성가스를 여러 가지(branch)로 분배 역할을 하는 합성가스 분배수단(22)은 도 4에 나타낸 바와 같이 흡입다기 뭉치(37)와, 상기 흡입다기 뭉치의 합성가스 유입구(38)측에 수직방향으로 설치되어 합성가스를 침강조(20)측으로 안내하는 복수개의 제 1 가이드 패널(39)과, 상기 제 1 가이드 패널과 직교되게 설치되어 유입되는 합성가스가 유체 유도판(25)을 통해 집진영역(21)으로 유입되도록 안내하는 제 2 가이드 패널(40)로 구성되어 있다.

상기 합성가스 분배수단(22)인 흡입다기 뭉치(37)는 합성가스 유입구(38)측에서 외측으로 갈수록 단면적이 좁아지도록 경사지게 형성되어 있다.

이는, 흡입다기 뭉치(37)의 단면적을 가변하여 집진영역(21)으로 유입되는 합성가스가 전 영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 하기 위함이다.

상기 집진실 어셈블리(19)중 최하측에 위치하는 집진실 어셈블리에 결합되어 탈진된 분진을 회수하는 분진 회수수단(23)은 상광하협된 호퍼(41)와, 상기 호퍼의 최하측에 위치되어 회전하면서 쌓여진 분진이 배출구(42)를 통해 외부로 배출되도록 하는 스크류(43)와, 상광 하협된 호퍼의 양측면에 직교된 하우징의 다른면과 틈새가 형성되도록 각각 고정된 격판(44)과, 상기 격판사이에 고정되어 호퍼내에 압력차를 발생시키는 역 "V" 자형상의 분진 비산방지판(45)으로 구성되어 있다.

이 때, 호퍼(41)내에 고정된 분진 비산방지판(45)의 양측면이 하방으로 갈수록 넓어지도록 형성되어 있고 상기 분진 비산방지판의 양측면은 격판(44)이 폐쇄하고 있다.

이는, 자유 낙하되는 분진이 호퍼(41)의 하측으로 보다 용이하게 안내되도록 함과 동시에 격판(44)과 분진 비산방지판(45)에 의한 압력차에 의해 자유낙하된 분진이 상측으로 재비산되지 않도록 하기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 발명에서는 여과포(18)가 내장된 하우징(17)내부에서 유체의 속도를 느리게 조절하여 수 미크론(μ) 단위 이하의 미세 입자상 분진, 퓸, 미스트, 스멋, 기타 화학적 생성 미세입자를 가장 빠르게 응집(凝集)하여 하우징(17)의 하부에 위치하는 호퍼(41)측으로 침강되도록 하는 것으로, 입력된 합성가스가 여과포(18)에 접촉하기 전에 유체의 물리적, 역학적 조화로 미세입자의 침강이 최대한 촉진되도록 한 것이다.

그것은 전술한 "여과 진입속도"를 대폭 감속시키는 본 발명에 따라 이하에서 밝혀질 것이다.

수 μ이하의 극 미세입자는 침강속도가 지극히 느린 반면, 여과속도는 미세입자의 침강속도에 비하면 엄청나게 빠르다.

이는, 알루미늄 산화물(Aluminum oxide)의 여과속도를 데이터에 의해 확인하여 보면 쉽게 알 수 있다.

참고적으로 알루미늄 산화물의 여과속도는 0.01016 m/sec 로서, 침강속도와 비교할 수 없을 정도로 빠르다.

우선, 표준기압과 0℃ 상황에서 물질의 비중량이 800kg/m³, 입자경 0.5μ인 미세입자의 침강속도가 다음과 같이 표기될 때 하우징(17)내부에서의 빠른 응집과 침강이 얼마나 중요한지를 충분히 이해할 수 있게 된다.

상기 조건인 경우, 알루미늄 산화물의 침강속도는 공지된 수식에 의해 산출하면 0.000005885646921m/sec 이므로 알루미늄 산화물의 여과속도는 침강속도의 1726.23335배가 된다.

이러한 계산상의 설명에서 알 수 있듯이 여과속도보다 침강속도가 비교할 수 없을 정도로 느리면 자유 낙하하던 미세입자상의 물질은 호퍼(41)측으로 자유로이 낙하하지 못하고 여과속도의 흐름방향으로 탑승 동행하여 거의 전부 여과포(18)에 달라 붙게 된다.

이 결과, 여과포(18)상의 분진 부하만 가중시키는 결과를 초래하게 되므로 집진율이 저하된다.

예를 들어, 합성가스에 포함된 미세분진(0.5μ)의 침강속도를 여과속도와 일치시키기 위해서는 분진의 입자경은 0.5μ× 1726.23335 = 863.116675μ이 되어야 한다.

이는, 여과속도보다 침강속도가 1726.23335배 느리기 때문에 이들 속도가 같도록 하려면 0.5μ이던 미세분진의 입자경을 863.116675μ으로 응집하여야 된다는 의미이지만, 현실적으로 0.5μ이던 미세분진을 집진기내에서 863.116675μ으로 응집하는 것이 거의 불가능하다.

그러나 0.5μ이던 미세분진의 입자경을 100μ으로 응집하는 것은 현실적으로 가능하므로 0.5μ의 200 배되는 입자경 100μ의 침강속도가 얼마나 되는지를 알아보면 다음과 같다.

침강속도(vts) = 〔(γs - γa)/(18 × Mu)〕× ds²= 〔(800 - 1.2)/(18 × 1.885 × 10^-6)〕× (100 × 10^-6)²= 0.2354(m/sec)이다.

여기서, γs ; 먼지의 비중량, γa ; 공기의 비중량, Mu ; 점성계수, ds ; 미세분진의 입자경이다.

즉, 0.5μ이던 미세분진의 입자경을 100μ으로 응집하면 침강속도를 현저히 빠르게 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서 여과영역 진입속도가 0.2m/sec 이하만 되면 수 μ이하인 초 미세입자의 분진중 절반이상의 분진을 100μ이상으로 응집시킬 수 있게 된다.

즉, 고체입자상의 직경과 비중량은 응집으로 입자군(群)이 될 때, 큰 변화를 일으키게 되고, 침강속도가 빠르게 나타나는 것은 지극히 당연한 사실이다.

빠른 응집으로 초 미세입자를 크고 무겁게 하여 하우징(17)내에서 부유분진의 분열을 제어하고, 재비산 세력을 약화시키는 과정을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래의 집진기에서 여과속도보다 여과영역 진입속도가 최대는 98배, 최소는 56배정도 빠른 것을 본 발명에서는 최대 14배, 최소 8배 이내로 느리게 하여 진입속도에 탑승하는 초 미세입자의 수를 줄이므로써 여과포(18)에 분진부하를 감소시켰다.

흡입다기 뭉치(37)에 형성된 합성가스 유입구(38)를 통해 미세입자의 분진이 포함된 합성가스가 유입되면 유입된 합성가스중 일부가 제 1 가이드 패널(39) 및 침강조(20)의 인입측에 설치된 흡입 가이드 플레이트(46)에 안내되어 집진영역(21)으로 유입될 때, 합성가스에 포함된 미세입자는 침강조(20)를 따라 이동하면서 응집 하강하게 된다.

이러한 미세입자는 여러층으로 이루어진 각 하우징(17)의 침강조(20)를 따라 하강하는 동안 응집 및 체질 개량되어 순조롭게 호퍼(41)측으로 자유 낙하된다.

한편, 침강조(20)를 따라 유입된 합성가스는 송풍팬의 흡입력에 의해 직각방향으로 유입방향이 전환되어 화살표 방향(28)과 같이 느리게 집진영역(21)으로 유입됨과 동시에 유입구(38)를 통해 유입된 합성가스중 나머지 일부가 제 1, 2 가이드 패널(39)(40)에 의해 분배된 다음 유체 유도판(25)에 안내되어 화살표 방향과 같이 집진실 진입 속도선(24)인 하향 유속이 형성되어 집진영역(21)으로 유입되므로 수평방향으로 설치된 복수개의 여과포(18)에 의해 미세 분진과 청정공기로 분리되어 미세분진은 호퍼(41)에 수집되고 청정공기는 청정공기 통로(27)를 통해 대기중으로 배출된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 침강조(20)의 상측에 위치하는 흡입다기 뭉치(37)의 유입구(38)를 통해 유입되는 합성가스는 제 1, 2 가이드 패널(39)(40) 및 유체 유도판(25)에 의해 분배되어 침강조(20) 및 하우징(17)의 집진영역(21)으로 유입된다.

도 7과 같이 여과포 집진군을 이루는 여과포(18)사이에서의 유속인 여과영역 진입속도는 집진실 진입 속도선(24)을 따라 집진영역(21)으로 유입되는 합성가스 및 침강조(20)를 통해 집진영역(21)으로 유입되는 합성가스를 여과포(18)로 흡입하는 송풍팬의 흡입력에 의해 결정된다.

즉, 여과포 집진군사이에 형성되는 집진실 진입 속도선(24)을 따라 유입되는 합성가스의 유속과 침강조(20)를 따라 유입되는 합성가스의 유속은 빠른 반면, 여과포(18)사이에 형성되는 여과영역 진입 속도선(28)으로 유입되는 합성가스는 송풍팬의 흡입력에 의해 결정되어 그 유속이 현저히 느리게 되므로 여과포(18)사이로 유입되는 합성가스의 양이 최소화된다.

이에 따라, 여과영역 진입 속도선(28)을 통해 여과포사이에 형성된 공간부(47)로 유입되는 미세분진의 양이 극히 적어 여과포(18)의 분진부하를 현저히 줄이게 되므로 송풍팬의 부하 또한 줄일 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 동작시 단면이 원형인 여과포(18)의 둘레면에서 공간부(47)에 위치하는 부위(B)를 제외한 나머지 부위(A)에서는 미세분진이 달라붙어 걸러지므로 청정공기 통로측으로는 미세분진이 걸러진 청정공기만이 배출된다.

상기 집진영역(21)으로 계속되는 합성가스의 흡입으로 여과포(18)의 둘레면(A)(B)에 많은 양의 미세분진이 달라붙으면 다이아프램 밸브(32)의 개방으로 헤더 파이프(31)로 공급된 고압이 벤츄리(29)를 통해 여과포(18)의 내부로 분사되므로 여과포(18)의 둘레면에 달라붙어 있던 분진이 여과포(18)로부터 순간적으로 탈진된다.

상기한 바와 같은 탈진작업시 압축공기의 분사압력이 5 kg/cm²인 경우, 속도는 약 90 m/sec 가 되고, 여과포(18)가 수평 설치되어 있으므로 여과포(18)에 달라붙어 있던 분진이 탈진과 동시에 하향 유로를 형성하는 침강조(20)측으로 빠르게 이동하여 하향 유로에 탑승하게 되므로 침강조(20)를 따라 호퍼(41)측으로 자유 낙하된다.

이와 같은 반복되는 동작으로 합성가스에서 분리되어 호퍼(41)측으로 자유 낙하되는 분진은 호퍼(41)에 설치된 격판(44)과 분진 비산방지판(45)에 안내되어 호퍼(41)내에 차례로 쌓이게 된다.

상기 호퍼(41)에 쌓인 분진은 설령 호퍼(41)내에 와류가 형성되더라도 격판(44)과 분진 비산방지판(45)에 의해 호퍼내에 압력차가 발생되므로 자유낙하되어 호퍼에 쌓여 있던 분진이 상측으로 재비산되지 않게 되는 것이다.

상기 호퍼(41)에 쌓여진 분진의 처리는 종래의 집진기와 마찬가지로 스크류(43)의 회전에 따라 배출구(42)를 통해 외부로 배출하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 합성가스의 여과면적, 집진기의 설치면적, 집진기 전체의 체적 그리고 집진기의 구동에 따른 전력 소비량을 종래의 집진기와 비교하여 실시예에 따라 설명한다.

비교예 1

종래의 집진기에서 하우징의 가로(A)를 2.5 m, 세로(B)를 2.5 m, 높이(H)를 3.65 m 로 하고, 집진영역에 설치되는 여과포의 지름(φ)을 0.13 m, 수직방향의 길이(L)를 3 m, 여과포의 수량(N)을 121 개로 하여 합성가스의 여과면적, 집진기의 설치면적, 집진기 전체의 체적을 산출하였다.

합성가스의 여과면적은 φ × π× L × N = 0.13 × 3.14 × 3× 121 = 148.1766 m²이고, 집진기의 설치면적은 A × B = 2.5 × 2.5 = 6.25 m²이며, 집진기의 전체 체적은 A × B × H + 호퍼의 체적 = 2.5 × 2.5 × 3.65 + 4.61625 = 27.42875 m³가 된다.

실시예 1

하우징의 가로(A₁)를 3.35 m, 세로(B₁)를 1.97 m, 높이(H₁)를 2.4 m 로 하고, 집진영역에 설치되는 여과포의 지름(φ₁)을 0.114 m, 수직방향의 길이(L₁)를 3 m, 여과포의 수량(N₁)을 140 개로 하여 합성가스의 여과면적, 집진기의 설치면적, 집진기 전체의 체적을 산출하였다.

합성가스의 여과면적은 φ₁× π× L₁× N₁= 0.114 × 3.14 × 3× 140 = 150.3432 m²이고, 집진기의 설치면적은 A₁× B₁= 3.35 × 1.97 = 6.5995 m²이며, 집진기의 전체 체적은 A₁× B₁× H₁+ 호퍼의 체적 = 3.35 × 1.97 × 2.4 + 4.547625 = 20.386425 m³가 된다.

집진기의 전체 체적이 적다는 것은 제작에 따른 재료비의 절감을 의미한다.

비교예 1 및 실시예 1에서 살펴본 바와 같이 본 발명이 종래의 집진기에 비하여 설치면적은 0.3495 m²가크지만, 이는 단순히 1개의 집진기를 설치할 경우를 단순 비교한 것으로 그 이상의 처리용량을 갖는 집진기를 설치하고자 할 경우, 본 발명은 합성가스의 처리용량에 구애받지 않고 1대의 집진기 설치면적과 동일하다.

예를 들어, 합성가스의 처리용량에 따라 본 발명에서 집진실 어셈블리를 2개 적층하였을 경우를 감안하여 종래의 집진기와 대비하여 보면, 본 발명의 경우 설치면적이 6.5995 m²로 동일하지만, 종래의 집진기는 6.25 × 2 = 12.5 m²가 된다.

즉, 종래의 집진기는 처리용량에 비례하여 집진기의 설치면적이 커지게 되므로 집진기의 설치면적에서 볼 때 본 발명이 월등히 우수함을 알 수 있다.

집진기의 제작에 따른 전체 체적에 있어서도 본 발명은 20.386425 m³인데 반해, 종래의 집진기는 27.42875 m³이므로 합성가스의 처리용량이 커지면 커질수 록 재료비가 상승됨을 알 수 있다.

더욱이 집진실 어셈블리가 적층되는 본 발명은 호퍼가 1개만 필요하지만, 종래의 집진기는 집진기의 설치수에 따라 호퍼를 각각 구비하여야 되었음은 물론 집진기를 지지하기 위한 지지대 등의 부품이 각각 필요하므로 이에 대한 차이는 훨씬크다.

또한, 여과면적에 있어서도 본 발명은 집진기의 체적이 종래의 집진기보다 적음에도 불구하고 2.1666 m²큼을 알 수 있다.

한편, 전술한 실시예의 규격과 동일한 집진기에서 동일 합성가스의 양(200 m³/min)을 처리하기 위한 송풍팬의 전력 소비량을 비교하여 보면 다음과 같다.

비교예 2

종래의 집진기에서 여과속도는 합성가스의 처리량 / 여과면적 = 200 / 148.1766 = 1.3497 m/min 이다.

이 때의 여과 진입면적은 2.5 × 2.5 - (0.13²× 0.785 × 12) = 4.6447535 m²이고, 진입속도는 200 / 60 / 4.6447535 = 0.7176555943 m/sec 이므로 진입속도와 관계되는 압력손실은 다음과 같은 수식에 따라 산출된다.

△Pse = λa × (L / D_e) × 〔γa / (2g)〕 × (V₁+ Ve)²

여기서, λa : 마찰계수, L : 1(m), D_e: 환산직경(m), γa : 공기비중량(kg/m³), g : 중력가속도(m/sec), V₁: 입력속도(m/sec), Ve : 진입속도(m/sec), △Pse : 진입속도압 (mmAq)으로,

λa = 0.30

D_e= (A / 0.785)^0.5= (4.6447535 / 0.785)^0.5= 2.4324(m)

γa = 상온(20℃기준) 1.1666(kg/m³)

g = 9.8(m/sec)

V₁= 200 / 60 / (1.0 × 1.0) = 3.3333(m/sec)

Ve = 0.7176(m/sec)이다.

따라서 △Pse = 0.30 × (1 / 2.4324) × 〔1.1666 / (2 × 9.8)〕× (3.3333 + 0.7176)²= 0.1204634246 mmAq 가 된다.

이러한 압력손실은 집진기의 내부에서 발생하는 입력속도와 진입속도의 영향에서 소비되는 에너지의 손실을 의미한다.

이를 다음 수식에 의해 전력 소비량으로 환산하면 다음과 같다.

Kw = (Qa × △Pse × C) / (6120 × η) = (200 × 0.1204634246 × 1.1) / (6120 × 0.7) = 0.006186263635(Kws)가 된다.

여기서, Kw : 전력 소비량, Qa : 합성가스 처리량, △Pse : 진입속도압, C : 안전율, η : 모터의 효율이다.

실시예 2

본 발명의 집진기에서 여과속도는 200 / 150.3432 = 1.3302 m/min 이다.

이 때의 여과 진입면적은 (0.045 × 3 × 13 × 10) + (0.07 × 3 × 10) + (1.97 × 2.4) - (0.114²× 0.785 × 140) = 22.9497396 m²이고, 진입속도는 200 / 60 / 22.9497396 = 0.1452449305 m/sec 이므로 진입속도와 관계되는 압력손실은 다음과 같은 수식에 따라 산출된다.

△Pse = λa × (L / D_e) × 〔γa / (2g)〕 × (V₁+ Ve)²

λa = 0.25

D_e= (A / 0.785)^0.5= (22.9497396 / 0.785)^0.5= 5.4069(m)

γa = 상온(20℃기준) 1.1666(kg/m³)

g = 9.8(m/sec)

V₁= 200 / 60 / (0.07 × 3 × 4 + 0.1 × 3 × 2 × 2 + 0.1 × 2.4) = 1.9841(m/sec)

Ve = 0.1452(m/sec)이다.

따라서 △Pse = 0.25 × (1 / 5.4069) × 〔1.1666 / (2 × 9.8)〕× (1.9841 + 0.1452)²= 0.01247760635 mmAq 가 된다.

이를 다음 수식에 의해 동력(전력소비량)으로 환산하면 다음과 같다.

Kw = (Qa × △Pse × C) / (6120 × η) = (200 × 0.01247760635 × 1.1) / (6120 × 0.7) = 0.0006407734353(Kws)가 된다.

즉, 비교예 2 및 실시예 2 에서 살펴본 바와 같이 합성가스 처리량이 200 m³/min 일 때, 집진기의 구동에 따른 전력 소비량이 종래의 집진기는 0.006186263635 Kws 인데 반해, 본 발명은 0.0006407734353 Kws 이므로 전력 소비량도 대폭(약 1 / 10) 줄일 수 있게 됨을 알 수 있다.

실시예 2에서는 합성가스 처리용량이 200 m³/min 인 경우를 예로 설명하였으나, 실제 산업현장에서 사용되는 집진기의 용량은 대개 공장 규모에 따라 수천 ∼ 수만 m³/min 이므로 시간당 전력 소비량을 현저히 줄이게 됨은 이해 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명은 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 여과포 사이로 유입되는 합성가스의 여과 진입속도가 느리고 상대적으로 침강조로 이동하는 합성가스의 이동속도가 빨라 유입되는 분진중의 일부가 응집되어 침강조로 떨어지게 되며, 따라서 가스의 진입속도에 탑승하여 집진영역으로 들어가는 초 미세입자의 수가 현저히 줄어 집진 효율이 극대화 됨은 물론 송풍팬의 용량을 줄어 소비전력을 감소시키게 된다.

둘째, 탈진된 분진이 호퍼측으로 자유 낙하시 호퍼내에 설치된 2개의 플레이트에 의해 상측으로 재비산되지 않는다.

셋째, 다단으로 설치가능하므로 좁은 면적에 고용량의 집진기를 설치할 수 있다.

넷째, 생산라인에서 하우징을 단위 어셈블리로 구성하여 시공시 현장에서 처리 용량에 따라 적절한 갯수로 하우징을 조립하기만 하면 작업이 완료되므로 시공에 따른 기간을 대폭 줄일 수 있게 된다.

다섯째, 하우징을 비롯한 부품의 규격화가 가능함은 물론 하우징을 다단으로 구성하여 고용량의 집진기를 구성할 수 있게 되므로 설비비를 대폭 절감하게 된다.

여섯째, 하우징이 콘테이너와 같이 형성되어 있어 부품의 보관 및 수송에 따른 물류 비용을 대폭 줄일 수 있게 된다.

Claims

함체형상의 하우징(17)과, 상기 하우징의 일측에 형성되어 합성가스의 일부가 유입되는 침강조(20)와, 상기 침강조의 직각방향으로 수평되게 설치되어 집진영역을 형성하는 복수개의 여과포(18)와, 상기 여과포가 수평 설치된 집진영역의 최상측에 역 "V 자 형상으로 설치되어 하우징의 상측으로 유입되는 합성가스의 집진실 진입속도선을 형성하는 유체 유도판(25)과, 상기 집진영역과 격판으로 구획되어 여과포를 통과한 청정공기만을 외부로 배출하는 청정공기 통로(27)와, 상기 청정공기 통로상에 설치되어 여과포를 주기적으로 탈진하는 탈진수단으로 구성된 적어도 1개 이상의 집진실 어셈블리와;

적어도 1개 이상의 집진실 어셈블리중 최상측에 위치된 집진실 어셈블리에 결합되고 합성가스 유입구측에서 외측으로 갈수록 좁아지도록 경사면이 형성된 합성가스 흡입다기 뭉치(37)와, 상기 흡입다기 뭉치의 합성가스 유입구측에 수직방향으로 설치된 복수개의 제 1 가이드 패널(39)과, 상기 제 1 가이드 패널과 직교되게 설치되어 합성가스를 집진영역으로 안내하는 제 2 가이드 패널(40)로 구성된 합성가스 분배수단(22)과;

상기 집진실 어셈블리중 최하측의 집진실 어셈블리에 결합되어 탈진된 분진을 회수하는 분진 회수수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 흡입다기 및 다층형 집진기.
제 1 항에 있어서,

집진실 어셈블리에 설치되어 여과포를 주기적으로 탈진하는 탈진수단은 각 여과포의 일단에 설치된 벤츄리(29)와, 상기 벤츄리에 근접하는 청정공기 통로상에 수직 설치된 블로우 튜브(30)와, 압축공기 공급부에서 공급되는 고압의 공기를 주기적으로 블로우 튜브측으로 공급하는 헤더 파이프(31)와, 상기 헤더 파이프를 통한 고압의 공기 공급을 제어하는 다이아프램 밸브(32)로 구성된 것을 특징으로 하는 흡입다기 및 다층형 집진기.
제 1 항에 있어서,

분진 회수수단을 구성하는 상광 하협된 호퍼(41)의 양측면에 직교된 하우징의 다른면과 틈새가 형성되도록 고정된 격판(44)과, 상기 격판사이에 고정되어 호퍼내에 압력차를 발생시키는 역 "V" 자형상의 분진 비산방지판(45)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 흡입다기 및 다층형 집진기.