원심력집진기는 장치가 간단하지만 집진효율이 낮아 주로 여과포집진장치 및 전기집진장치의 전단에만 사용되는 단점을 가지고 있다. 여과포집진장치는 고효율의 집진성능을 가지고 있지만 유입되는 먼지의 농도를 감소시키기 위하여 전단에 원심력집진기를 설치하게 되므로 설치공간 및 동력비가 과다하게 소요되고 있으며, 높은 압력손실, 낮은 여과속도에 의한 장치면적 증가, 균일한 집진이 어려워 일부 여과포에 집중적인 부하가 걸리게 되는 단점 등을 가지고 있다. 전기집진장치의 경우 압력손실이 적고 대용량에 적용 가능하지만, 여과집진장치에 비해 집진효율이 낮고, 먼지의 종류 및 연료연소조건에 따라 집진효율이 크게 영향을 받는 단점을 가지고 있다. (중략)
대기오염의 심각성으로 인해 대기오염물질 배출규제가 더욱 더 강화되어짐에 따라 각 산업체에 설치되어 있는 대기오염방지시설의 교체 및 보완을 위한 저비용ㆍ고효율 집진장치의 개발이 절실히 요구되고 있으며, 이에 따른 연구개발이 국내ㆍ외적으로 활발히 진행되고 있다. 현재 사용되고 있는 고효율 집진장치로는 여과 집진장치와 전기 집진장치가 있으나 각각 장ㆍ단점을 가지고 있어 이를 개선하기 위한 연구가 필요한 실정이다. (중략)
본 연구에서는 전기집진 기술과 여과집진 기술의 조합에 의한 먼지입자의 포집성능 상승효과를 최대한 높일 수 있는 먼지부하 저감형 하이브리드 집진장치(Hi-Filter)를 개발하기 위한 연구의 일환으로 파일럿 규모의 실험장치에서 운전 조건을 변화시키면서 장시간 실험을 통해 집진성능 특성 변화를 고찰한다. (중략)
여과집진장치는 기존의 집진장치 중에서 집진효율이 가장 우수하나, 여과집진에서 필연적으로 발생하는 높은 압력손실과 탈진에 따른 여과포의 마모, 그리고 고온조건에서의 성능저하 등은 여과집진장치의 광범위한 적용을 저해하는 요인으로 작용해왔다. 탈진에 따른 여과포의 손상을 막고, 먼지입자의 표면여과를 극대화시키는 방법으로 기존의 여과포에 박막을 입히는 방법이 많은 연구자들에 의해 개발되어 왔다.(중략)
IGCC (석탄가스화 복합발전) 시스템 공정 중 가스화기에서 발생되는 합성가스 내에는 높은 농도의 분진들이 함유되어 있기 때문에 하부 공정들을 보호하기 위해서는 가스화기 후단에 집진장치가 필히 설치되어야 한다. 집진장치의 설계 제작 운전에 있어서 점착성 분진층 부착,분진 브리징, 필터 파손 현상 등과 같은 다양한 문제점들로 인하여 고온의 합성가스를 처리하는 데는 아직 기술적 한계들이 산재해 있는 상황이다. 이와 같은 문제점들은 필터에 부착된 분진층의 탈진성능을 향상시키거나, 필터의 열피로를 줄일 수 있도록 필터 재생을 위한 탈진의 횟수를 줄이는 방법을 통하여 해결될 수 있다. 본 연구에서는 파일롯 규모의 IGCC용 세라믹캔들필터 집진장치에서의 가스 유입 및 탈진 조건에 따른 집진장치의 차압 특성 변화를 수치해석과 실험을 통하여 분석함으로써 탈진성능을 향상시킬 수 있는 조건과 탈진 횟수를 최소화시킬 수 있는 방안을 도출하고자 하였다.
전기 집진과정은 극히 많은 기초과정(elementary process)이 같은 무게로 관여하고 있으며, 이것이 문제의 해명과 기술의 향상을 복잡하게 그리고 곤란하게 만들고 있다. 이와같이 다변수의 복잡한 프로세스란점이 전기집진장치가 다른 집진장치 혹은 다른 화학공학적 프로세스에 비해 크게 다른 점이다. 그러므로 집진과정에 관한 연구는 아직 불충분할 뿐만아니라, 그 성과와 전기집진장치의 설계가 직접 연결될 단계에 이르지 못하고 있다. 이 공백을 메우기 위하여는 금후 위에서 기술한 여러 기초과정에 관하여 보다 더 연구를 진행시킴과 동시에, 각개의 프로세스변수를 집진시스템으로서의 전집진율로 관련지을수 있는 가능성을 제시할 수 있는 시스템적 관점에 입각한 성능시가법과 설계이론의 연구 및 그 확립이 크게 요망되고 있다.
최근, 고효율 집진장치로 새롭게 부각되고 있는 hybrid 집진 시스템은 2가지 이상의 집진 메카니즘을 1기의 단일 시스템에 결합시킴으로써, 시스템의 고성능화와 장치의 규모 및 설치비를 줄일 수 있는 중요한 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 전기력, 원심력 및 impaction 메카니즘(시스템 내부에 임팩션 효과를 유발시키는 impaction porous plate의 설치)을 결합하여 99% 이상의 집진효율을 기대할 수 있는 hybrid 집진 시스템의 특성을 연구하였다. 이는 99%의 고효율을 유지하는 기존 여과집진장치의 문제점인 낮은 여과속도(즉, 장치의 대형화), filter의 유지ㆍ관리 및 탈진 공정에 의한 연속 조업의 어려움 등을 동시에 해결할 수 있는 집진 시스템으로 이에 대한 연구가 수행되면 기존 가장 광범위하게 사용되지만, 많은 문제점을 지니고 있는 여과집진기를 대체할 수 있는 새로운 개념의 집진 시스템이 개발될 수 있을 것으로 생각된다. (중략)
본 연구에서는 전기집진 기술과 여과집진 기술의 조합에 의한 먼지입자의 포집성능 상승효과를 최대한 높일 수 있는 먼지부하 저감형 하이브리드 집진장치(Hi-Filter)를 개발하기 위한 연구의 일환으로 장치의 스케일 업에 따른 성능 변화 특성과 운전 조건을 결정하기 위해 파일럿 규모의 실험장치를 설계 및 제작하고, 운전 조건에 따른 성능 변화를 고찰하였다.
미세 입자의 포집효율을 향상시키고 집진필터의 수명을 연장시키기 위해 여과집진 장치에 전기집진 기술을 접목시켜 미세 입자의 제어 성능을 향상시키기 위한 다단계 집진장치에 대해 많은 연구가 진행되어 왔다(Hautanen, 1996). 그 가운데 전기장 내에서의 입자 응집을 이용한 미세입자의 제거는 전기집진기의 효율을 높이기 위한 방법의 하나로 제시되었고(Lehtinen, 1996), 교류 전기장 내에서의 입자들의 충돌로 인하여 미세입자의 크기가 성장하여 전기 집진 장치에서 미세입자의 제거효율이 상승한다는 연구결과가 발표되었다(Watanabe, 19950. (중략)
본 연구는 선박의 외벽 유지보수를 위한 외벽 연마장비에 장착되는 먼지 집진장치에 적용하기 위한 사이클론 집진방식의 연마기 제작을 위한 사이클론 분리기 설계를 위하여 최적의 설계조건을 도출하고자 유동해석 기법을 적용한 사이클론 연마장비의 집진장치를 소개하고자 한다. 제작된 연마장비의 집진을 위한 접선유입 사이클론의 압력 강하와 입자 수집 능률은 기 연구된 수학적 모델을 적용하여 계산하였다. 종래 공기필터를 가진 사이클론의 계산 결과의 비교는 접선 유입 사이클론이 저압 드롭과 높은 입자 수집능률을 시뮬레이션을 통한 검증과 시작품을 제시하였다. 사이클론은 원통형 장치 내에 분진을 함유하는 기체를 장치내벽에 접선방향으로 유입시켜 유입분진에 선회운동을 부여함으로써 분진입자에 작용하는 원심력에 의하여 가스중의 입자를 분리 포집하는 집진장치로써 연마장비의 집진장치로 응용하고자 본 연구를 진행하여 진행중인 메커니즘과 유체흐름에 대한 기본적인 유체흐름에 따른 사이클론의 규격 파라미터에 따른 유동해석 결과를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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