Environment System Engineering ( 입자상 대기오염 물질 및 여과 집진기 )

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1 Environment System Engineering ( 입자상 대기오염 물질 및 여과 집진기 )
1조 06’ 방 윤 수 06’ 이 승 환 07’ 김 남 준 08’ 정 지 은 09’ 문 다 솜

2 Outline of the Presentation
Part.1 입자상 대기오염 물질 Part. 2 집진장치 소개 Part. 3, 4 여과 집진기

3 Part. 1 입자상 대기오염 물질

4 대기 오염 물질 대기오염 물질의 분류 가스상 대기오염 물질 물리적 성상의 기준 입자상 대기오염 물질
물질의 파쇄, 선별, 퇴적, 기타 기계적 처리 또는 연소과정에서 발생되는 액체 또는 고체성의 미세한 물질 1차 대기오염 물질 오염물질의 생성과정의 기준 2차 대기오염 물질

5 입자상 대기 오염 물질 매연(Smoke) 연료의 불완전 연소로 생성되는 미세입자 유리탄소와 기타 연소성 물질로 구성
연화(Smaze) 연기(smoke)와 연무(haze)가 섞인 것 매연과 물안개가 어우러져 일어나는 대기오염 먼지(Dust) 대기 중 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질 고체덩이가 물리적으로 깨어져서 부스러지는 과정에 의하여 미세한 입자가 되어 공기 중에 분산부유(分散浮遊)하는 것

6 입자상 대기 오염 물질 박무(Haze) 연무(Mist) 안개(Fog) 매우 작은 물방울이 대기 중에 떠있는 현상
시야를 방해하는 입자상 물질 수분, 오염물질 및 먼지 등으로 구성 연무(Mist) 무수히 많은 미세한 물방울이나 습한 흡습성 알갱이가 대기 중에 떠 있어서 먼 곳의 물체가 흐려 보이는 현상 증기의 응축 또는 화학반응에 의하여 생성 안개(Fog) 매우 작은 물방울이 대기 중에 떠있는 현상 물이나 얼음이 대기 중에 분산된 상태

7 입자상 대기 오염 물질 검댕,그을음(Soot) 훈연(Fume) 에어로졸(Aerosol)
불완전 연소 시켰을 때 생기는 보드라운 탄소 분말 연소 시 또는 유리탄소가 응결하여 발생 훈연(Fume) 가스상 물질이 승화한 상태 증류 및 화학반응 과정 중 응축될 때 생성 에어로졸(Aerosol) 기체 중에 분산되어 떠도는 고체 또는 액체의 미립자 가스 내에 미세한 고체 또는 액체가 분산된 것

8 입자상 대기 오염 물질의 분류

9 Part. 2 집진장치 소개

10 집진장치 ( Bag House ) 의 종류 관성&원심력 집진기 중력 집진기 전기 집진기
중력을 이용하여 기체 중 미세한 입자를 분리하는 장치 설계, 보수가 간단하나 효율이 낮음 관성&원심력 집진기 원심력, 관성력에 의해 분진을 벽면에 충돌시켜 포집 고온가스 처리 가능, 큰 입자의 먼지에 적합, 설치면적이 큼 전기 집진기 전계를 형성하여 그 사이를 이동하는 분진을 대전 시켜 포집 효율이 매우 높으나, 초기시설비가 많이 소요

11 집진장치 ( Bag House ) 의 종류 세정 집진기 여과 집진기 분진이 함유된 배출가스를 여과포에 통과, 포집
분진이 함유된 배출가스를 여과포에 통과, 포집  미립자 집진 가능, 화염과 폭발 위험성 세정 집진기 충돌과 차단의 원리로 물을 뿌려 먼지입자를 제거 폭발위험 감소, 부식 가능성

12 여과 집진기 ( Fliter dust collector )
원리 ( Principles ) 종류 ( Types ) 향후 개선방향 ( Improvement ) 응용분야 ( Applications ) 장·단점 ( Strength and Weakness )

13 Part. 3 여과 집진기 ( 원리, 종류 및 장·단점 )

14 여과 집진기의 원리 필터(여과포)에 배가스를 유입시켜 가스와 분진을 분리 진공청소기와 같은 원리 집진력 작용
섬유층, 분진층에 함진가스 통과 집진력 작용 분진입자 분리 포집 필터(여과포)에 배가스를 유입시켜 가스와 분진을 분리 필터(여과포) : 기체나 액체 중에 부유하는 입자를 제거 또는 분리하는 매체 진공청소기와 같은 원리

15 ( Direct Interception )
여과 집진기의 원리 관성 충돌 ( Internal Impaction ) 직접 차단 ( Direct Interception ) 분진의 질량이 커서 충분한 관성력이 있을 때, 입자는 가스흐름의 궤도에서 벗어나 섬유에 충돌·부착된다. 입자크기가 상대적으로 작으면 가스 흐름의 궤도에서 벗어나지 못하다가 반데르발스 힘에 의하여 섬유에 부착된다.

16 대전된 입자는 반대전하로 대전된 섬유표면에 집진
여과 집진기의 원리 정전기력 ( Electrical Forces ) 확산 ( Brownian Diffusion) 양전하 음전하 대전된 입자는 반대전하로 대전된 섬유표면에 집진 처리가스 중의 분진농도에 차이가 있으면 분진이 농도를 균일화하려고 하는 성질 이용, 결과적으로 여재를 구성하는 개개 섬유에 접촉·포집됨.

17 여과 집진기의 원리 - Mechanism ㅍ

18 분진 여과 메커니즘 ( Cake Filtration Mechanism )
내부여과 ( Depth Filtration ) 두꺼운 층의 여과재를 여과포(bag filter)의 섬유층 속에 먼지를 모으는 방식 표면여과 ( Surface Filtration ) 얇은 종이나 섬유 등의 여과재 표면에 먼지를 붙이는 방식.

19 분진 여과 메커니즘 ( Cake Filtration Mechanism )

20 Strength of filter dust collector
여과 집진기의 장점 높은 집진 효율 ( 90~99% ) 정비, 보수 용이 고온의 분진가스 처리 가능 원료를 회수하여 재이용 가능 여러 가지 형태의 분진 포집 가능 Strength of filter dust collector

21 Weakness of filter dust collector
여과 집진기의 단점 압력손실이 비교적 높음 넓은 설치 공간 필요 화염과 폭발의 위험성 습윤상태에서는 사용 불가능 여과포는 처리가스의 성상에 제약을 받음 Weakness of filter dust collector

22 여과 집진기의 종류 사용하는 여과재의 종류, 배치, 방법 등에 따라 다양한 형태로 구분 간헐식 여과집진장치 연속식 여과집진장치
( 진동형 ) ( Reverse-jet 형 ) ( Sonic-jet 형 ) ( 역세형, 역기류형 ) ( Pulse-jet 형 )

23 여과 집진기의 종류 - 간헐식 진동형 ( 기계진동식 ) 기계적인 수단에 의해 여과포에 진동을 가하여 탈진하는 방식
기계 수명이 짧다.

24 여과 집진기의 종류 - 간헐식 역세형 ( Reverse-air type ) 분진 부착면의 반대방향에서
압축 공기를 분사시켜 분리 하는 방식 여과기류를 차단하고 반대 방향으로 기류를 통과시켜 탈진 최근 가장 많이 사용하는 방식이다.

25 여과 집진기의 종류 - 간헐식

26 여과 집진기의 종류 - 간헐식

27 여과 집진기의 종류 - 연속식 Reverse-jet 형 원통 여과포의 외측에 압축 공기분사 슬릿트를 부착시켜
상하로 이동시켜 연속적으로 부착분진을 분리하는 방식 저농도의 가스처리만 가능

28 여과 집진기의 종류 - 연속식 Sonic-jet 형 저주파수의 음파를 발생시켜 공기 진동에 의해 부착분진 을 분리하는 방식
소음이 심해 이를 방지하기 위한 대책이 필요

29 여과 집진기의 종류 - 연속식 Pulse-jet 형 압축공기를 여과포 뒷면으로 부터 내뿜어서 먼지를 탈진 시키는 방식
탈진효율이 우수하며, 여과 속도를 빠르게 유지시킴.

30 여과 집진기의 종류 - 연속식

31 Part. 4 여과 집진기 ( 응용분야 및 향후 개선방향 )

32 여과 집진기의 응용분야 가장 광범위하게 쓰이는 여과장치 구 분 사 용 범 위 집진력 관성력, 확산력, 중력 취급입경
0.1 ~ 20μm 압력손실 100 ~ 200mmH2O 집진율 90 ~ 99%

33 여과 집진기의 응용분야 광물 공장 분진이 주로 발생되는 현장 화학 공장 제철/제강 시멘트 목재 공장

34 향후 개선방향 – 이론설명 여과재 집진 성능에 영향을 주는 인자 압력손실 여과속도
여과 집진기에서 처리가스 흐름으로 인하여 발생되는 저항 여과속도 ∝ 압력손실

35 향후 개선방향 – 이론설명 여과속도 V = Q /A * 100
입경 1㎛ 미세한 입자 포집 시 겉보기 여과속도 : 1~2 cm/s 부직포의 겉보기 여과속도 : 4~7 cm/s V : 겉보기 여과속도 (㎝/s) Q : 처리가스 유량 (㎥/s) A : 여포의 유효면적 (㎡) V = Q /A * 100

36 향후 개선방향 – 이론설명 압력손실 △P = k * V 여과 집진기의 경우 압력손실 : 100~200 mmH2O
압력손실의 경우 여과속도에 비례 △P : 압력손실(mmH2O) V : 여과속도 (cm/s) K : 상수 △P = k * V

37 △P = △Po + △ Pd = (Jo + a md) ㎶(N/㎡)
향후 개선방향 – 이론설명 전 압력손실 일반적으로 Jo=10.7 l/m , a=10.9~10.12 m/kg, md=0.1~0.2 kg/㎡ 정도의 값을 갖는다. △P = △Po + △ Pd = (Jo + a md) ㎶(N/㎡) △P : 전 압력손실 △Po : 여과포에 의한 압력손실 △Pd : 먼지층에 의한 압력손실 Jo : 여과포의 저항계수(l/m) a : 퇴적먼지의 비저항(m/kg) md : 퇴적먼지부하(kg/㎡) μ: 가스의 점도(N.s/㎡) V : 겉보기 여과속도(㎧)

38 향후 개선방향 – 이론설명 여과항력 : 여재와 포집된 집진층에 의한 저항 S = △P/Vf
여재표면에 포집된 분진량에 대한 함수로써, 단위처리속도당 발생하는 압력손실로 정의할 수 있다. S = △P/Vf S : 여과항력 (Pa·sec/mm)    △P : 여재 및 포집된 분진에 의한 압력손실  Vf : 여과속도 (mm/sec)

39 향후 개선방향 – 이론설명 여과재 : 처리가스의 성상 및 탈착방식에 따라 내열성, 내산성, 내알칼리성, 흡습성 및 강도 등을 고려

40 향후 개선방향 – 관리분야 집진실 관리 시스템 구축 내부 압력손실 방지 성능 향상 정상운전 중 집진실 폐쇄
고온가스 접촉 부위의 효과적 보온 먼지 고착 방지를 위한 가열장치 설계 내부 압력손실 방지 내부차압 150mmHg 이하 유지 상시 측정 가능한 압력계 설치 집진실 관리 시스템 구축 정상운전 중 집진실 폐쇄 수분, 이물질 유입 방지

41 분진의 여과포내 침투 방지법 2 ( 화학적 중성인 파우더 투입 ) 분진의 여과포내 침투 방지법 1 ( 테프론 막 도입 )
향후 개선방향 – 연구분야 분진의 여과포내 침투 방지법 2 ( 화학적 중성인 파우더 투입 ) 압력 손실 증가 방지 Filter Bag 보호 기능 분진의 여과포내 침투 방지법 1 ( 테프론 막 도입 ) 표면에서 여과가 일어나도록 유도 눈막힘 현상 방지, 여재 사용 기간 연장 여과포 내 압력손실 발생 원인 분석 분진의 여과포내 침투 눈막힘 현상, 여과포 수명 단축 초래

42 참고문헌 “ Reverse Type 여과 집진기에서의 탈진 시스템과 최적 운전방안에 대한 연구 “ 저자 : 신 용 태
  시스템과 최적 운전방안에 대한 연구 “ 저자 : 신 용 태 (안전환경 시스템 공학과,2009)

43 Q & A

44 ( Thanks For Listening To Our Presentation )
발표를 경청해 주셔서 감사합니다. ( Thanks For Listening To Our Presentation )