■ 대기오염방지기술(1)

1. 집진장치의 특징

- 여과집진장치

: 가스온도가 250도를 넘지 않도록 해야함

-> 목면 80도, 글라스화이버 250도, 오론 150도, 비닐론 100도, 나일론 110도

: 다양한 여과제의 사용으로 인하여 설계 시 융통성이 있다

: 여과제의 교환으로 유지비가 고가이다

: 수분이나 여과속도에 대한 적응성이 낮다

: 폭발성, 점착성 및 흡습성 먼지의 제거가 곤란하다.

(1) 간헐식 탈진방식

ㄱ. 먼지의 재비산이 적고, 여과포 수명이 길다.

ㄴ. 탈진과 여과를 순차적으로 실시하므로 높은 집진효율을 얻을 수 있다.

ㄷ. 진동형과 역기류형, 역기류 진동형이 있다

ㄹ. 접착성 먼지의 집진에는 사용할 수 없다

ㅁ. 여과 속도는 0.5cm/s

(2) 연속식 탈진방식

ㄱ. 압력손실이 거의 일정하며, 고농도 대량의 가스 처리가 용이하다

- 전기집진장치

: 장점

-> 고온 및 대량의 가스처리가 가능하다

-> 미세입자의 포집이 가능하며, 제거율이 가장 높다

-> 압력손실이 적어 소요동력이 적게 든다

-> 배출가스의 온도강하가 적다

-> 회수가치가 있는 분진 포집이 가능하다

: 단점

-> 초기 시설비가 고가이고, 부지면적을 크게 차지한다

-> 전압변동과 같은 조건변동에 쉽게 적응하기 어렵다

-> 분진의 성상에 따라 또는 분진부하가 아주 높은 경우 전처리 시설이 요구된다

(1) 2차전류가 헌저하게 떨어질 때의 원인 또는 대책은?

ㄱ. 원인 : 분진의 농도가 높을 때 발생

ㄴ. 대책 : 스파크의 횟수를 늘림, 조습용 스프레이의 수량을 늘림, SO2 주입

(2) 비저항

ㄱ. 비저항이 낮은 경우, 전기비저항을 높이기 위해 건식 전기 집진장치를 사용하거나, 암모니아 가스를 주입

ㄴ. 10^11 ~ 10^13 Ωcm 범위에서는 역전리 또는 역이온화가 발생

ㄷ. 비저항이 높은 경우는 분진층의 전압손실이 일정하더라도 가스상의 전압손실이 감소하게 되므로, 전류는 비저항의 증가에 따라 감소

ㄹ. 전기 비저항을 낮추기 위해

① 물, 수증기, SO2, H2SO4, NaCl 을 주입

② 처리가스의 온도를 조절하거나 습도를 높인다

③ 탈진의 빈도를 늘리거나 타격을 강하게 한다

ㅁ. 배연설비에서 연료에 S함유량이 많은 경우는 먼지의 비저항이 높아 진다

(3) 먼지층의 겉보기 전기저항 = 집진작용/절연파괴 전계강도

(4) 하전식

ㄱ. 2단식은 1단식에 비해 오존의 생성이 적다

ㄴ. 1단식은 역전리가 잘 발생한다

ㄷ. 1단식은 일반적으로 산업용에 많이 사용 된다

ㄹ. 2단식은 비교적 함진농도가 낮은 가스처리에 유용하다

ㅁ. 2단식은 역전리의 억제는 효과적이나 재비산 방지는 곤란하다

(5) 시멘트산업에서 일반적으로 사용하는 전기집진장치의 배출가스 조절제는 ? 물(수증기)

(6) 습식 전기집진장치의 특징

ㄱ. 낮은 전기저항 때문에 발생하는 재비산을 방지할 수 있다

ㄴ. 처리가스 속도를 건식보다 2배정도 높일 수 있다

ㄷ. 먼지의 저항이 높기 때문에 발생하는 역전리를 방지 할 수 있다

(7) 전기집장장치의 장애현상과 대책

ㄱ. 2차전류가 헌저하게 떨어질 때

    원인 : 분진의 비저항이 클때

    대책 : 조습용 스프레이의 수량을 늘린다, 스파크 횟수를 늘린다

ㄴ. 재비산 현상

    원인 : 입구의 유속이 클 때, 분진의 비저항이 낮을 때

    대책 : 처리가스의 속도를 낮춰준다, Baffle 설치

ㄷ. 역전리 현상

    원인 : 분진의 비저항이 클 때, 미분탄 연소 시, 배기가스의 점성이 클 때

    대책 : 처리가스를 조절, 집진극의 타격을 강하게 하거나 빈도수를 늘려준다

- 제트스크러버 : 처리가스량이 많은 경우 잘 쓰지 않음, 사불화 규소 제거 장치

- 중력집진장치

(1) 집진율 향상 조건

ㄱ. 침강실 내 처리가스의 속도가 작을 수록 미립자가 채취된다

ㄴ. 침강실 입구폭이 클수록 유속이 느려지며 미세한 입자가 체취된다

ㄷ. 다단일 경우에는 단수가 증가할 수록 집진효율은 상승하나, 압력손실도 증가한다

ㄹ. 침강실의 높이가 낮고, 중력장의 길이가 길 수록 집진율은 높아진다

(2) 부분집진효율 = (종말침강속도 * 침강실수평길이) / (수평이동속도 * 침강실 높이)

(3) stokes 법칙을 만족하는 가정(조건)

ㄱ. 10^-4 < Nre < 0.5

ㄴ. 구는 일정한 속도로 운동

ㄷ. 구는 강체

ㄹ. 층류영역흐름

(4) 장점

ㄱ. 구조가 간단하고 안전하다

ㄴ. 압력손실이 적다

ㄷ. 함진가스의 온도변화에 의한 영향을 거의 받지 않는다

ㄹ. 고농도 함진가스의 전처리용으로 사용 된다

ㅁ. 설치비, 유지비가 저렴하다

(5) 단점

ㄱ. 미세입자 포집이 곤란하다

ㄴ. 집진효율이 낮다

ㄷ. 함진가스의 분진부하나 유량변동에 민감하다

ㄹ. 시설의 규모가 크다

 

2. 싸이클론의 운전조건과 치수가 집진율에 미치는 영향

- 입구의 직경이 작을수록 처리가스의 유입속도가 빨라져 집진율과 압력손실이 증가한다

- 함진가스의 온도가 높아지면 가스의 점도가 커져 집진율이 감소하나, 그 영향은 크지 않은 편이다

- 출구의 직경이 작을수록 집진율이 증가하지만 동시에 압력손실이 증가하고 함진가스의 처리능력이 감소한다

 

3. 원심력 집진장치

- 압력손실의 감소 원인(효율감소 원인)

(1) 호퍼 하단 부분에 외기가 누입 될 경우

(2) 회통의 접합부 불량으로 함진가스가 누출 될 경우

(3) 내통이 마모되어 구멍이 뚫려 함진가스가 by pass될 경우

(4) 먼지에 의한 마모로 인하여 처리가스의 선회운동이 되지 않을 때

(5) 점착성이 있는 먼지의 집진에는 적당하지 않으며, 딱딱한 입자는 장치의 마모를 일으킨다

-효율향상 조건

(1) 블로우 다운 효과를 적용

(2) 내경이 작을수록 입경이 작은 먼지를 제거

(3) 한계(입구)유속내에서는 유속이 빠를수록 효율이 증가

(4) 고농도는 병렬로 연결하고, 응집성이 강한 먼지는 직렬로 연결하여 사용

(5) 미세 먼지의 재비산을 방지하기 위해 스키머와 회전깃, 살수설비 등을 설치

(6) 고용량 가스를 비교적 높은 효율로 처리해야 할 경우 소구경 cyclone을 여러 개 조합 시킨

    multicyclone을 사용

 

4. 관성력 집진장치

- 집진효율 향상 조건

(1) 적당한 dust box의 형상과 크기가 필요

(2) 기류의 방향전환 횟수가 많을 수록 압력 손실은 커지지만 집진율은 높아진다

(3) 보통 충돌직전의 처리가스 속도가 크고 처리 후 출구가스 속도가 작을 수록 집진율은 높아진다

(4) 함진가스의 충돌 또는 기류방향 전환직전의 가스속도가 크고, 방향 전환 시 곡률반경이 작을 수록 미세입자

    포집이 용이 하다

- 압력손실은 30~70mmH2O정도 이고, 굴뚝 또는 배관에 적용 될 때가 있다

- 곡관형, louver형, pocket형, multibaffle형 등은 반전식에 해당 한다

 

5. 총합 집진율 = 1 - (1-1차 집진율) * (1-2차 집진율) * (1-3차 집진율)