KR-102960751-B1 - Dust collection system for smoke, dust and harmful gases

Abstract

본 발명은 환경 오염물질 배출시설에서 발생하는 연기, 분진 및 유해가스를 효과적으로 처리하는 집진 시스템으로서, 순차적으로 연결된 덕트, 원심력 집진장치(싸이클론), 여과 집진장치(백필터), 세정 집진장치(스크러버)로 구성되어 있다. 덕트에는 응축장치를 설치하여 타르 성분을 사전에 제거하며, 싸이클론은 경사형 유입구와 날개를 통해 원심력을 극대화시켜 분진을 효율적으로 분리하고, 백 필터는 이중 에어펄스 제트를 통해 탈진 효율을 높이며, 듀얼 세정 집진장치는 하나의 장치에서 산성가스와 알카리성 가스를 동시에 처리하여 효율성을 높이게 된다. 이를 통해 집진 성능 향상, 유지보수 비용의 절감, 훈련 시설 내 공기질 개선 효과를 제공하게 된다.

Inventors

• 김 대혁

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241115

Claims (7)

1. 환경 오염물질 배출시설에서 발생하는 연기, 분진 및 유해가스를 처리하는 집진 시스템으로서, 상기 연기, 분진 및 유해가스를 회전시켜 큰 입자성 분진을 분리 및 제거하기 위하여, 상부 측면에 위치하고 하우징에 접선 방향으로 구성된 경사형 유입구와 상기 하우징 내부에 적어도 하나의 경사형 날개를 포함하는 경사형 원심력 집진장치; 상기 경사형 원심력 집진장치를 통과한 미세 분진을 여과하기 위한 것으로 여과포의 상부와 하부에 고압의 공기를 분사하여 탈진시키기 위한 이중 에어펄스제트 탈진장치를 포함하는 여과 집진장치 및 상기 여과 집진장치를 통과한 유해가스에 잔존하는 산성 가스 및 알칼리성의 오염된 가스를 하나의 장치 내에서 알칼리성 세정액과 산성 세정액과 단계별로 접촉시켜 중화되도록 알칼리성 세정액 분사장치와 산성 세정액 분사장치를 함께 포함하고 있는 듀얼 세정 집진장치를 포함하되 여기서, 상기 이중 에어펄스제트 탈진장치는 상기 여과포의 상부와 하부에 각각 위치한 두 개의 분사관을 포함하고 있으며, 적어도 하나의 분사관은 상기 여과포 내부의 여러 지점으로 압축 공기를 분사할 수 있는 분사공이 일정 간격으로 분포된 복수의 분사지관(26)과 연결되어 있는 연기, 분진 및 유해가스를 처리하는 집진 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 듀얼 세정집진장치는 장치의 하우징을 상하부로 구분시켜서 알칼리성 세정액 분사장치와 산성 제정액 분사장치를 구성하여서 된 연기, 분진 및 유해가스를 처리하는 집진 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 집진 시스템은 상기 연기와 분진 가스를 후속 집진장치로 이송하는 경로 역할을 하며, 고온의 분진 가스에서 타르 성분을 응축시키기 위한 적어도 하나의 응축장치를 포함하는 덕트를 추가로 포함하는 연기, 분진 및 유해가스를 처리하는 집진 시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 경사형 날개는 하우징의 상부에서 하부로 향하는 경사각을 가지고 있으며, 하우징 내벽을 따라 일정한 간격으로 배치되어 있는 연기, 분진 및 유해가스를 처리하는 집진 시스템.
6. 삭제
7. 삭제

Description

연기, 분진 및 유해가스를 위한 집진 시스템{Dust collection system for smoke, dust and harmful gases} 본 발명은 환경 오염물질 배출시설에서 발생하는 연기, 분진 및 유해가스를 위한 집진 시스템에 관한 것이다. 일반적으로 환경 오염물질 배출시설, 특히 실화재 교육시설에서 발생되는 연기, 분진 및 유해가스는 훈련시설에 급속히 확산되므로 훈련요원의 소방훈련 및 구급능력 향상, 안전성 확보를 위하여 집진 시스템의 원활한 가동이 반드시 필요하다. 집진 시스템 설계 시 연기 발생량, 연기농도, 폭발성, 온도 등 배출가스 특성과 함께 여러 가지 설계요인들을 검토한 후 가장 적합한 집진 시스템을 선정해야 한다. 대기오염방지시설 중 집진 시스템은 처리원리에 따라 중력, 관성력, 원심력, 전기, 여과 및 세정 집진장치로 나누어진다. 여기에서 중력, 관성력, 원심력 집진장치는 입자 자체의 운동특성을 이용하는 집진장치이며, 전기, 여과 및 세정 집진장치는 전기력, 여과포 통과, 세정을 이용하는 집진장치이다. 종래의 처리방법 등은 다량의 연기발생량, 고온, 폭발성 및 유해가스 등의 특성고려가 미흡하여 효율적 집진이 어려운 실정이었다. 종래의 환경 오염물질 배출시설, 특히 실화재 훈련시설의 집진 시스템은 첨부 도면 중 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같으며, 실화재 훈련시설에서 발생하는 연기, 분진 및 유해가스를 제거하기 위해 다양한 집진 장치로 구성되어 있다. 도 6은 종래의 실화재 훈련시설(1)의 집진 시스템의 전체 구성도를 예시한 것으로, 덕트(2), 원심력 집진장치(싸이클론)(3), 여과 집진장치(백필터)(4) 및 산성 및 알칼리 세정액을 위한 세정 집진장치(스크러버)(5)로 구성되어 있다. 덕트(2)는 도 7에 상세하게 도시한 바와 같으며, 연기, 분진 및 유해가스를 발생 위치에서 집진장치로 이송하는 통로 역할을 하며, 훈련 중 발생한 고온의 분진과 유해 물질을 집진장치까지 효과적으로 전달하는 기능을 수행한다. 그러나, 고온의 분진(10)과 타르성분(11)이 덕트(2) 내부에 응축되어 쌓일 경우, 덕트(2)가 막히거나 집진 성능이 저하되는 문제점이 있었다. 원심력 집진장치(싸이클론)(3)은 도 8a와 도 8b에 상세하게 도시한 바와 같으며, 고온의 연기와 분진을 처리하기 위해 원심력을 활용한 구조로 구성되어 있다. 예를 들면, 분진가스(10)의 유입구(21)는 분진가스(10)가 싸이클론(3)으로 유입되는 첫 번째 경로이다. 유입구(21)는 주로 싸이클론(3) 하우징(14)의 상단에 접선방향으로 배치되어 있으며, 이를 통해 분진가스(10)가 하우징(14) 내부로 들어가면서 원심력을 이용해 회전운동을 시작하게 된다. 접선방향의 유입은 분진가스(10)가 싸이클론(3) 내벽을 따라 원형으로 회전할 수 있도록 하여 분진(20)을 외벽으로 밀어내는 데 중요한 역할을 한다. 하우징(14)은 싸이클론(3)의 본체로서 내부가 원통형 상부(15)와 원추형 하부(16)로 구성되어 있다. 원통형 상부(15)에서 가스가 회전하는 동안 분진(20)이 원심력에 의해 외벽으로 밀려 나가고, 점차 원추형으로 좁아지는 하부를 따라 하강하면서 분진(20)이 아래로 이동하게 된다. 하우징(14) 내부의 형태는 분진이 효과적으로 분리되고 하강하도록 설계되어 있으며, 하우징(14)의 점차 좁아지는 구조는 회전운동을 강화하고 분진(20)이 하부로 모아지게 한다. 한편, 배출구는 상부 배출구(17)와 하부 배출구(17')로 구성되어 있으며, 상부 배출구(17)는 청정 가스(19)를 배출하는 경로이며, 하부 배출구(17')는 분리된 분진(20)을 배출하는 경로이다. 분진(20)이 하우징(14) 내벽을 따라 하강하면서 하부 배출구(17')로 배출되는 동안, 깨끗해진 청정 가스(19)는 상부 중앙에 위치한 상부 배출구(17)를 통해 빠져나간다. 상부 배출구(17)는 원통형 상부(15)의 중앙에 위치하며, 청정 가스(19)만이 자연스럽게 배출시킨다. 이러한 싸이클론(3)은 그 내부에서 분진가스(10)가 회전하면서 외벽 쪽으로 밀려 나가고, 하우징(14)의 좁아지는 구조를 따라 하강하며 분리된 분진(20)은 하부로 배출되는 방식으로 작동한다. 그러나, 분진이 원심력을 통해 분리되고 아래쪽으로 떨어져 배출되지만 고온의 가스와 난류 발생 시, 분진이 원심력 집진장치 내부에서 부유하여 효율적으로 분리되지 못하는 경우가 발생하여 집진 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 여과 집진장치(백필터)(4)는 도 9a 및 도 9b에 상세하게 도시된 바와 같이, 공기 중의 분진과 미세입자를 여과포를 통해 걸러내기 위한 장치로서, 여과포(필터 백)(22)는 여과 집진장치(4)의 핵심 여과 요소로, 분진가스(10)가 여과포(22)의 외부에서 내부로 통과하면서 분진 입자가 여과포(22)의 미세한 섬유 구조에 의해 걸러져 외부 표면에 부착되게 된다. 여과포(22)는 가스 중에 포함된 분진을 물리적으로 차단하여, 청정 공기만이 여과포(22)를 통과해 배출될 수 있도록 한다. 여과포(22)는 여과면적을 최대화하고, 분진이 쉽게 제거되도록 설계되어 있다. 유입구(21)는 분진가스(10)가 여과 집진장치(4)로 들어오는 입구로서, 여과포(22)의 외부로 분진가스(10)를 유도하는 역할을 한다. 유입구(21)를 통해 들어온 분진가스(10)는 여과포(22) 외부에서 내부로 통과하며 여과되게 된다. 유입구(21)의 위치와 방향은 분진가스(10)가 여과포(22) 외부 전체에 고르게 분포되도록 하여, 여과포(22) 표면 전체를 활용해 여과 효율을 높이는 데 기여하게 된다. 한편, 상부 배출구(17)는 여과된 청정 공기(19)가 외부로 빠져나가는 출구이다. 여과포(22)를 통과한 청정 공기(19)는 상부 배출구(17)를 통해 대기로 배출된다. 상부 배출구(17)는 장치 상부에 위치하여, 여과 과정을 마친 공기만이 배출되도록 유기적으로 연결되어 있다. 또한, 탈진장치는 도 9b에 확대하여 도시한 바와 같이, 에어헤더(23)와 펄스밸브(24)로 구성되어 있으며, 여과포(22) 외부에 축적된 분진을 제거하는 장치이다. 탈진장치는 주기적으로 여과포(22)에 압축 공기를 분사하여 여과포(22) 표면에 쌓인 분진(20)을 아래로 떨어뜨리게 된다. 종래의 경우, 탈진 공기가 주로 여과포(22) 상부에 위치한 단일 분사관(25)에서 분사공(27)을 통해 분사되기 때문에 여과포(22) 전체 표면에 균일하게 작용하지 못하는 단점이 있었다. 탈진장치는 분진이 쌓여 여과포(22)의 효율이 저하되는 것을 방지하고, 여과포의 수명을 연장하는 역할을 한다. 종래의 여과 집진장치(4)는 여과포(22)가 분진을 물리적으로 차단하고, 유입구(21)와 상부 배출구(17)를 통해 가스 흐름을 조절하며, 탈진장치가 주기적으로 분진을 제거하는 방식으로 작동하게 되지만, 탈진 효율이 일정하지 않아 여과포의 전체 여과면에 균일하게 작용하지 못해 유지보수가 자주 필요하고, 여과 효율이 저하되는 한계가 있었다. 도 9a 및 도 9b에서 미설명부호 28은 점검구이고, 29는 로터리 밸브이다. 세정 집진장치(스크러버)(5)는 기체 중의 산성 및 알카리성 가스, 분진과 같은 오염 물질을 세정액을 통해 물리적·화학적으로 처리하여 제거하는 장치이다. 세정 집진장치(5)에서 가스 유입구(21)는 오염된 가스가 스크러버(5) 내부로 유입되는 입구이며, 가스 유입구(21)는 주로 스크러버(5) 하부에 위치하여 오염된 가스를 세정액이 분사되는 영역으로 안내하는 역할을 한다. 유입된 가스는 스크러버(5) 내부에서 세정액과 접촉하며 오염 물질이 세정된다. 세정액 분사 장치인 분사 노즐(34)은 스크러버(5) 내부에 산성 또는 알카리성 세정액(38)을 분사하여 가스와 접촉시키는 장치이다. 이 장치는 오염 가스의 성질에 따라 적합한 세정액을 분사하여, 산성가스를 알카리성 세정액으로, 알카리성가스를 산성 세정액으로 중화하는 역할을 한다. 분사 노즐(34)은 유입된 가스에 세정액이 고르게 분사되도록 설계되어 있으며, 세정 효과를 극대화하기 위해 다단계로 배열되어 있다. 충진층 또는 팩킹층(31)은 세정액과 가스의 접촉 면적을 증가시키기 위해 스크러버(5) 내부에 설치된 층이다. 이 충진층(31)을 통과하면서 가스와 세정액이 더욱 효율적으로 혼합 및 반응하게 된다. 충진층(31)은 세정액이 최대한 넓은 표면적에서 가스와 접촉하게 하여, 오염 물질이 더 많이 흡착되고 중화될 수 있도록 돕게 된다. 가스 배출구인 상부 배출구(17)는 세정 과정을 거쳐 청정해진 가스가 외부로 배출되는 출구이다. 세정액과 충분히 반응한 가스가 충진층(31)을 지나 상부 배출구(17)을 통해 나가도록 하여, 대기로 배출될 때 청정 공기 상태가 유지되도록 한다. 또한, 슬러지 배출구(도시하지 않음)은 세정액과 오염 물질의 반응 후 남은 폐기물인 슬러지가 배출되는 경로이다. 세정 과정에서 오염 물질이 흡착된 세정액이 슬러지 형태로 변형되며, 이를 효율적으로 배출하여 스크러버(5) 내부의 세정 환경이 유지되도록 한다. 도 10a 및 도 10b에서 가스 유입구(21)에 설치된 송풍기(39)는 오염된 가스를 스크러버(5) 내부로 강제 유입하고, 세정 과정을 거친 후 청정된 공기를 외부로 배출하는 데 중요한 역할을 한다. 송풍기(39)는 가스의 흐름을 유지하고, 장치 내에서 가스와 세정액이 충분히 접촉할 수 있도록 일정한 압력과 속도를 제공한다. 또한, 하우징(14)은 세정 집진장치(5)의 외부 케이스 또는 본체를 의미하며, 장치 내부에서 가스와 세정액이 처리되는 공간을 형성한다. 하우징(14)은 전체 세정 과정을 보호하고, 내부 구성 요소들이 유기적으로 작동하도록 고정하며, 외부 환경으로부터 밀폐된 환경을 제공한다. 데미스터(40)는 세정 집진장치(5) 내에서 세정액이 포함된 미세한 액적이나 입자를 가스로부터 제거하는 장치이다. 세정 과정 중 세정액이 가스와 함께 미세 입자 형태로 배출될 수 있는데, 데미스터는 이러한 미세 입자를 포집해 가스로부터 분리하는 역할을 한다. 종래의 세정 집진장치(스크러버)(5)는 가스가 유입되고, 세정액이 분사되며, 오염된 가스와 세정액이 충진층(31)에서 최대한 접촉하여 오염 물질을 제거하는 장치이다. 그런 후 청