중력집진기

입자상 오염물질 처리장치

(집진 장치)

중력집진기

입자가 중력에 의하여 함진배기중의 입자를 자연 침강에 의하여 분리포집하는 장치이다.

중력집진장치

원리

특징

특징

집진효율 :40~60%

압력손실

:10~15mmH2O 처리입경

:50~100㎛

처리가스 속도:

1~2m/sec

중력집진장치

구조에 따라

단순 팽창 침강집진기

하워드 침강집진기

충돌 침강집진기

형식에 따라 다단 침강실

중력 침강실

중력집진장치

• 중력 침강실 과 다단 침강실

중력집진장치

장점 단점

설비비, 유지비가 적게 든다.

미세먼지 포집이 곤란, 효율이 낮다.

압력 손실이 적다 먼지부하변동 및 유량변동 에 적응성이 낮다.

먼지부하가 높은 가스와

고온 가스처리에 용이하다. 시설의 규모가 커진다.

중력집진장치

• 침강실내 배기기류는 균일해야 한다.

• 침강실의 높이(H)가 작고, 길이(L)가 길수록 효율이 좋아진다.

• 배기가스 유속(U)이 작고, 침강속도(Vg) 가 클수록 효율이 좋아진다.

• 입자의 밀도가 크고, 중간침전판을 설치 할수록 효율이 좋아진다.

중력집진장치

효율 향상 조건

관성력집진기

관성력 집진장치

원리

- 입자Size : 10 ~100μm (10μm 이상) - 압력손실 : 10~150 mmH2O - 집진효율 : 50~70%

원심력집진기

• 함진가스에 선회운동을 부여하여 입자에 작용하는

원심력에 의하여

분리포집하는 장치이다.

원심력집진장치

원리

원심력 집진기(cyclone) 구조

멀티사이클론

특징

특징

집진효율 :85~95%

압력손실

:50~150mmH2O

처리입경 :3~100㎛

처리가스 속도 :7~15m/sec

원심력집진장치

장점 단점

구조가 간단하며, 설치공간이 적게 든다.

미세입자의 경우에는 집진 효율이 낮아진다.

고온가스 처리가 가능하다. 장치가 온도, 압력,

유해가스의 영향을 받는다.

유지, 보수비용이 적게 든다.

접착성, 부식성, 마모성 가스에는 부적합하다.

원심력집진장치

한계입경 (임계입경,Dc)

절단입경

(cut-size diameter, Dpc)

50%처리표율로 제거되는 입자크기 100% 분리 포집되는

입자의 최소입경

• 한계입경과 절단입경

원심력집진장치

• 입구유속은 7~15m/sec로 집진효율에 변화가 적다.

• 대단위 배기량을 처리할 수 있다.

(멀티 사이클론식)

• 압력손실은 100mmH

₂

원심력집진장치- 접선유입식

특징

• 입구유속은 10m/sec로 접선유입식에 비해 압력손실이 적다.

• 배기가 신속히 고르게 분포되며, 대용량 배기가스처리에 적합하다.

• 블로다운이 필요치 않으며, 안내익의 각에 따라 집진율의 변화가 크다.

반전형

원심력집진장치- 와류식

• 압력손실(40~50mmH

₂

• 내압의 균형유지가 어려워 집진효율이 낮고, 다른 형식에 비해 관내 먼지부착 현상이 심하다.

원심력집진장치- 와류식

직진형

• 기계적 강제회전에 의해 집진하는 형식 으로 구조가 복잡하다.

• 동력소모가 크므로 유지비 및 관리비가 비싸다.

• 함진배기가 강제난류에 의해 비산할 우려가 크므로 집진효율에 유의하여야 한다.

특징

원심력집진장치- 기계회전식

• 각종 사이클론

원심력집진장치

◇연결형태

소형 사이클론을 병렬로 연결한다.

◇특징

입구유속의 대소에 크게 영향을 받지 않 으면서 집진효율을 증가시킬 수 있는 이 점이 있으므로 대용량가스를 고효율로 처리할 때 채용된다.

원심력집진장치

멀티사이클론(multi cyclone)

◇연결형태

동일한 크기의 사이클론을 직렬로 연결한 형식이다.

◇특징

압력손실은 접속단수에 배수로 증가하는 반면 집진효율은 그만큼 상승되지 않으므로

3단 정도를 상한단수로 본다. 따라서 멀티 스 테이지 사이클론은 응집효과를 기대할 수 있 는 분진처리에 주로 이용이 된다.

원심력집진장치

멀티 스테이지 사이클론(multi stage cyclone)

원심력집진장치

•멀티 스테이지 사이클론

입구유속에는 한계가 있지만

유속이 빠를 경우 효율이 높아진다.

블로다운 방식을 사용하면 효율을 높일 수 있다.

싸이클론을 직렬로 사용하는 경우 먼지에 응집성이 있으면 집진효율이 높아진다.

원심력집진장치

배기관경이 작을수록 집진효율은 증가하고 압력손실은 높아진다.

효율 향상 조건

사이클론 하부의 분진박스(dust box)에서 유입유량의 일부(5~15%)에 상당하는 함진가스를 추출시켜주는 방식을 말한다.

사이클론의 원추하부에 분진이 퇴적하거나 가교현상 이 발생되면 반전기류가 생기게 되고, 이 반전기류에 의해 집진율이 낮아지게 된다. 이것을 방지하기 위한 대책의 일환으로 블로다운 방식(blow-down type)이 사용된다.

목적

원심력집진장치- 블로다운

정의

일반적으로 축류식 직진형, 접선유입식, 소구경 multiclon에 적용한다.

• 유효 원심력을 증가시킨다.

• 분진의 재비산을 방지할 수 있다.

• 집진효율이 증가된다.

• 원추 하부 또는 출구에 분진이 퇴적하는 것을 방지한다.

• 내통의 분진 폐색방지

원심력집진장치- 블로다운

적용

효과

원심력집진장치

• 블로다운 효과와 집진 효율에 미치는 영향

배기관경이 작을수록 집진효율은 증가하고 압력손실은 높아짐 입구유속이 적절히 빠를수록 유효 원심력이 증가하여 효율은 증가

블로다운 방식을 사용함으로써 효율증대에 기여

침강분진 및 미세한 분진의 재비산을 막기 위해 스키머(skimmer), 회전깃(turning vane), 살수설비 등을 하여 집진효율을 증대

프라그 효과(에디 발생현상) 방지 위해 돌출핀 및 스키머를 부착

분진 박스와 모양은 적당한 크기와 형상을 갖춤

사이클론의 집진율 향상조건

원심력집진장치

전기집진기

직류 고전압을 사용하여 집진극을(+) 방전극을 (-)로 불평등 전계를 형성 하고, 이 전계에 있어서의 코로나

(corona) 방전을 이용하여 함진가스 중의 입자에 전하를 부여하고 대전입 자를 쿨롱의 힘에 의하여 분리포집 하는 장치이다.

전기집진장치

원리

전기집진장치

•코로나의 발생과정

☞ 전기력, 확산력, 관성력, 중력 등.

이 중에서 분진입자에 작용하는 주 집진력은 전기력

• 하전에 의한 쿨룽력

• 전계경도에 의한 힘

• 입자간에 작용하는 흡인력

• 전기풍에 의한 힘

전기집진장치

입자에 작용하는 전기력

집진에 작용하는 전기력

특징

특징

집진효율 :85~95%

압력손실

:50~150mmH₂O 처리입경

:3~100㎛

처 리 가 스 속 도 : 건 식 ( 1 ~ 2 m / s e c ) 습 식 ( 2 ~ 4 m / s e c )

전기집진장치

장점 단점

미세입자에 대한

집진효율이 높다. 넓은 설치면적이 요구된다.

낮은 압력손실로 대량가스 처리가 가능하다.

가스상 오염물질을 제어할 수 있다.

재생성 분진은 건식으로 훈연 이나 연무는 습식으로 집진이

가능하다.

특히 비저항이 큰 분진을 제거 하는데 어려움이 많다.

광범위한 온도범위에서 설계가 가능하다.

운전조건의 변화에 따른 우연성이 낮다.

비교적 운영비가

적게 든다. 설치비용이 많이 든다.

전기집진장치

◇원통형

집진극인 원통의 중앙에 방전극이 있으며 주로 산미스트 또는 Fog제거에 사용된다.

◇평판형

두 개의 집진판 사이에 방전극을 두고 처리가 스를 통과하면서 먼지를 집진하는 방식으로 산 업공정에서는 원통형보다 평판형이 많이

쓰인다.

고전압 1단 전기집진기

전기집진장치

• 전기필터라고 불리우는 2단 전기집진기 는 주로 미세 액적 제거에 사용되며 제 거되는 입자의 하전과 집진이 각기 다른 단계에서 이루어 진다는 점이 고전압 1 단 집진기와 다른 점이다.

저전압 2단 전기 집진기

전기집진장치

먼지의 전기비저항

10⁴Ω-cm이하 전기비저항이 낮기 때문에 집진극에 집진된 먼지가 전하를 쉽게 흘려 보내어 부착력을 잃고 먼지가

집진극으로부터 떨어져 재비산하게 된다.

10⁴~10¹¹Ω-cm 이상적인 집진이 일어나는 범위이므로 포집효율이 우수하다.

10¹¹ Ω-cm이상

전기 비저항이 높기 때문에 포집 분진층 양끝사이에 전위차가 커지게 되고 이 부분이 절연파괴를 일으킨다.

이 현상을 역전리 현상이라 하는데 스파크가 자주 일어나고 스파크 전압이 떨어져 집진율이 저하된다.

전기집진장치

전기 집진장치를 시동걸때에는 애자,애관 등의 표면을 깨끗이 해야하고, 고압회로의 절연저항은 1000MV로 측정하여 100MV이상이어야 한다.

함진가스 중 먼지의 농도가 높을 경우 전압을 높여야 한다.

전기의 비저항 값을 104~1011 cm범위로 맞춰야 한다.

전기집진장치

처리가스 속도가 빠르면 효율이 저하하므로 건식은 1~2m/sec ,습식은 2~4m/sec이하로 한다.

효율 향상 조건

- 정리..

여과집진기

• 처리가스가 필터(여과 섬유)를 통과할 때 분진은 여재를 구성하는 섬유와 관성 충돌, 직접 차단, 확산 그리고 중력 밒 정전기력에 의해서 필터에 부착되어 가 교를 형성하거나 초층(1차층)을 형성하 여 집진한다.

여과집진장치

원리

• 분진의 입경(질량)이 커서 충분한 관성 력이 있을 때 유선의 발산에 관계없이 관성에 의해 분진은 필터에 충돌, 부착 된다.

• 그림

여과집진장치

가.관성 충돌

• 입자가 작아져서 가벼워지면 관성도 상대 적으로 작아져 유선을 따라 섬유에 접근 하게 되며 그 결과 유선과 같이 발산하여 이동한다. 이때 분진의 중심과 섬유표면 의 거리가 분진 반경보다 짧으면 이 분진 은 섬유에 부딪혀 섬유에 부착된다.

• 그림

여과집진장치

나.직접 차단

• 1㎛ 이상의 분진은 관성 충돌과 직접 차 단에 의해 99%가 처리되며 분진 입경이 0.1 ㎛ 이하인 아주 작은 입자는 유선을 따라 운동하지 않고 브라운 운동 즉 무 작위 운동을 통한 확산에 의하여 포집된 다.

• 그림

여과집진장치

다.확산

특징

특징

집진효율 :90~99%

압력손실

100~200mmH₂O

처리입경 :0.1~20㎛

처리가스 속도 :0.3~0.5m/sec

여과집진장치

여과집진장치

장점 단점

집진율이 우수하다 습윤환경에서는 여과포가 밀폐될 수 있으므로 사용할 수 없다

압력손실이 적다 여과포는 높은 온도와 부착성 화학물 질로 인해 쉽게 손상된다

취급이 용이하다 여과포의 손상이 많아 보수관리비가 소요되므로 설비비가 비싸다

여러 가지 형태의 분진을

포집할 수 있다 폭발의 위험성이 있다

여과집진장치

내면여과 표면여과

여재를 비교적 엉성하게 틀속에 충진하여 함진가스가 이 여재층을 통과할 때 여재 내면에서 포집이 이루어진다.

내면 여과 방식은 일정량 이상의 먼지가 포집되면 여재를 교환해야 하므로, 오염도가 적은 공기를 정화하는데 주로 사용된다.

백필터(Bag filter)가 대표적인 표면 여과 방식은 얇은 여과포를

아래 그림과 같이 장치한 후 이 여과포 표면에 처음으로 부착된 입자층 (초층) 을 여과층으로 하여 미립자를 표면에 포집한다. 이때 일정량 이상의 먼지가 포집되면 털어서 떨어뜨리는

방법(간헐식,연속식)에 의해 여과포를 재생 사용하여야 한다.

여과방식

여과집진장치

간헐식 연속식

집진실을 여러 개의 방으로 구분하고 방 하나씩 처리가스를 차단해서 차례로 부착된 먼지를 털어내는 방식. 높은 집진율을 얻고자 할 때 사용한다

처리가스를 차단하지 않고 항상 여포의 일부를 털어내는 연속 털어내기 방식. 압력손실이 거의 일정하므로 고농도 함진가스

처리에 적당하다

탈락방식

Reverse Air형, Pulse Jet형 등

진동형, 역기류형 등

매연의 성상, 먼지 탈락방식을 고려하여 적당한 여과포를 선정하여야 하며 필요에 따라서 유리섬유의 Silicon처리나

합성섬유의 내열처리를 해야한다.

집진기 정지시 매연발생시설의 정지후 5~10분간 백필터를 운전하여 매연을 충분히 치환한 후

집진장치룰 종지시킨다.

여과속도(Vf)가 작을수록 효율이 좋아진다.

효율 향상 조건

여과집진장치

- 정리..

- 정리..

- 정리..

- 정리..

세정집진기

세정집진장치

원리

• 습식집진이라 불리우는 세정집진장치는 세정액을 분산시키거나 또는 함진가스를

세정액에 분산하여 생성시킨 액적, 액막, 기포 등에 의하여 함진가스 중의 먼지 입자를

분리 포집하는 장치이다.

• 물 또는 세정액을 항상 일정량 보유하는 구조로 함진가스가 이 장치에 유입되면 액적, 액막, 기포를 만들어 함진가스 중 의 먼지를 제거한다.

• 특징 : 보유액을 순환하여 사용하기 때 문에, 액 소비량이 적다.

• 종류 : 임펠러형(Impeller), 가스선회형, 가스분출형, 로타형(Rotar)등

세정집진장치

1.유수식

• 임펠러형 VS 가스선회형

세정집진장치

• 가압한 물을 분사시켜 함진가스를 세정 하는 방식이다.

• 종류 : 충전탑, 벤튜리 스크러버 젯트 스크러버

사이클론 스크러버 분무탑 등

세정집진장치

2.가압수식

세정집진장치

충전탑

•장점:급수량이 적당하면 거의 처리효과가 확실하다.

가스량 변동에도 비교적 적응성이 있다.

압력손실이 크지 않다.

내식성 재료로 제적하므로 간단하다.

•단점:가스유속이 너무 크면 flooding상태로 되어 조작 불가능하다.

흡수액에 고형분을 함유하는 경우 흡수에 침전물이 생겨 방해를 일으킨다.

충전물이 고가이다.

•특징:가스 겉보기 속도:0.3~1m/sec 액가스비(L):1~10 L/m³ 압력손실:50mmH₂O

• 충진탑과 충전물의 형태

세정집진장치

벤츄리 스크러버

•장점:세정집진장치 중에서 집진효율이 가장 크다.

소형으로 대용량 배기가스 처리가 가능하다.

•단점:가스 압력손실이 매우 크므로 많은 동력비가 소요된다.

노즐이 막힐 염려가 있고 Slot부의 부식.마모가 심하다

•특징:throat부 가스속도:60~90m/sec 액가스비(L):1~10 L/m³ 압력손실:300~800mmH₂O

집진효율:80~90%

물방울 입경과 먼지입경의 비= 150:1

세정집진장치

제트 스크러버

•장점:집진효율이 크다.

가스의 저항이 적다.

승압효과를 가지므로 송풍기가 필요하지 않다.

•단점:용수 소요량이 많으므로 동력비가 많이 소요된다.

다량의 가스처리가 곤란하다.

•특징:입구가스 속도:1m/sec

액가스비(L):1~10 L/m³ 압력손실:50mmH₂O

• 벤츄리 스크러버 VS 제트 스크러버

세정집진장치

사이클론 스크러버

•장점:대용량가스를 처리 할 수 있으며 비교적 구조가 간단하다.

집진효율이 좋다.

•단점:분무노즐이 막힐 우려가 있다.

사이클론의 경을 크게 하면 효율이 저하됨.

높은 수압이 필요하므로 동력 소모량이 크다.

•특징:입구가스 속도:15~35m/sec

가스 겉보기 속도:1~2m/sec 액가스비(L):0.5 L/m³

압력손실:50~300mmH₂O

세정집진장치

분무탑

•장점:구조가 간단하며 충전탑보다 싸다.

압력손실이 적다.

10㎛ 이상의 굵은 입자와 침전물이 발생하는 함진가스 처리에 적당하다.

•단점:미세한 입자의 제거에 불리하다.

분무시 많은 동력이 소요된다.

벤추리 스크러버등에 비해 집진효율이 낮다.

•특징:가스 겉보기 속도:0.2~1m/sec 액가스비(L):0.1~1.2 L/m³

압력손실:2~20mmH₂O

• 사이클론 스크러버 VS 분무탑

세정집진장치

장점 단점

먼지의 재비산이 없다 소수성 더스트는 집진효과가 적다 더스트의 입도, 습도, 가스의

종류 등에 의한 영향을 받는일이 적다

물을 사용하므로 급수설비, 폐수처리 시설이 필요하다 유해가스와 먼지를 동시에

제거 할 수 있다

친수성이 크고 부착성이 높은 더스트는 폐색 장애의 우려가 있다.

혐소한 장소에 설치가능하고

구조가 간단하다 장치부식의 우려가 크다

고온가스 처리도 가능하다 건조, 여과, 탈수를 거쳐야 하므로 집진수 회수가 불가능하다

가압수식(벤츄리 스크러버, 젯트 스크러버 등) 에서는Throat부 유속이 클수록 높은 집진율을

얻을 수 있다.

충전탑에서는 가스유속이 느릴수록 집진효율이 높아진다.

유수식에서는 가스의 유속을 빠르게 할수록 수적이 형성되므로 집진효율이 높아진다.

효율 향상 조건

세정집진장치

- 정리..

- 정리..

- 정리..

- 정리..