9.7.1 임상 오염 방지 장치
공정가스의 유속이 느릴 때 입자의 중력을 이용하여 가스에 입자를 침전시키는 장치이다.
스토크스의 법칙을 이용하여 중력가속도, 입자의 직경과 밀도, 처리가스의 밀도와 점도를 고려하여 침전조의 높이와 길이를 설계한다.
이때, 입자의 최종 침강 속도에 의해 입자가 침전조 하부의 호퍼에 도달할 수 있도록 충분한 시간을 허용할 필요가 있다.
장치가 간단하고 압력손실, 설치비, 운전비가 적으나 설치면적이 크고 집진효율이 좋지 않다.
주로 큰 입자를 처리하며 다른 장비의 전처리 단계로 사용됩니다.
일반적인 중력 침강기는 그림 9.7에 나와 있습니다.
사이클론 컬렉터
싸이클론 집진기는 원심력 집진기의 일종으로 입자에 작용하는 원심력을 이용하여 처리가스에서 입자를 분리하는 장치이다.
유입구로 유입된 처리가스는 장치 내부에 와류를 형성하고, 원심력에 의해 얻어진 입자는 와류 흐름을 벗어나 장치 내벽에 충돌하여 아래로 떨어져 제거된다.
중력은 상대적으로 큰 입자에도 작용합니다.
사이클론은 기체유입방식에 따라 접선유입형과 축유류형으로 분류된다.
2개 또는 3개의 사이클론을 직렬로 연결할 수 있으며 직경이 작은 여러 개의 사이클론을 병렬로 연결할 수 있습니다.
직렬로 연결하면 첫 번째 장치는 주로 큰 입자를 제거하고 두 번째 장치는 작은 입자를 제거합니다.
사이클론은 설계 및 유지 보수가 간단하고 설치 및 운영 비용이 저렴합니다.
분진 부하가 높은 다량의 가스를 연속적으로 처리할 수 있어 시멘트 공장, 제분소 등에 널리 사용된다.
단점은 작은 입자의 낮은 제거 효율과 흐름 변동에 대한 민감성을 포함합니다.
일반적인 싸이클론의 구조는 그림 9.8과 같다.
실내공기 청정공기 실내외 원심분리 그림 9.8 싸이클론 집진기
● 습식 집진기
스크러빙 집진기는 액적과 접촉하여 처리된 가스에서 입상 물질을 분리하는 장치입니다.
접촉 방식에 따라 분무탑, 싸이클론 스크러버, 벤츄리 스크러버로 분류된다.
이 장치에서 사용하는 원리는 입자의 확산, 액적의 접촉, 입자의 응집 등이다.
입자를 포함하는 더 크고 무거운 물방울은 깨끗한 가스에서 쉽게 분리되어 중력에 의해 떨어집니다.
세척액은 배수되거나 재처리되어 사용됩니다.
이 장치는 고온 다습한 처리 가스에서 파티클을 제거할 수 있으며 폭발 위험이 없으며 가스 오염 물질도 동시에 제거할 수 있습니다.
단점으로는 장비의 부식 및 폐수처리 등이 있으며 액상의 미립자가 깨끗한 가스와 함께 배출되어 대기를 오염시킬 수 있다.
스크러버의 일종인 벤튜리 스크러버가 그림 9.9에 나와 있습니다.
분진 가스 청정 가스 00′ 물 및 응축수 그림 9.9 벤츄리 스크러버
가방 집
백필터는 입자가 포함된 기체를 섬유질 여과재를 통과시켜 입자가 여과재에서 걸러지는 동안 정제된 기체만 빠져나가도록 하는 장치로 차단과 관성충돌의 원리를 이용한다.
본 장치의 집진효율은 여과속도, 압력손실, 여과재의 물성에 영향을 받으며, 여과재에 쌓인 입자의 처리방법에 따라 간헐식 여과포와 연속식 여과포로 구분할 수 있다.
가방. 간헐식은 많은 수의 파티클이 포집되어 장치 내부의 압력 손실이 일정 수준에 도달하면 작동을 중지하고 진동과 역류에 의해 파티클을 제거합니다.
제트를 이용하여 축적된 파티클을 순차적으로 제거하는 방식입니다.
건식 집진 및 미립자의 집진에 유리하나 고온가스 처리가 불가능하고 폭발의 위험이 있는 단점이 있다.
백 필터의 대략적인 구성은 그림 9.10에 나와 있습니다.
● 전기집진기
전기 집진기에서의 입자 포집 및 제거는 공정 가스의 이온화, 입자의 대전 및 이동, 집진판에서의 입자 포집, 충격 또는 세척액에 의한 입자 제거로 구성됩니다.
이 장치는 압력 손실이 적고 미립자에 대한 효율이 높으며 고온, 습식 및 건식에서 작동할 수 있습니다.
설치비가 비싸고 산업용으로 사용되는 고압 1단 전기집진기의 경우 안전장치가 필요하다.
가정 및 소규모 공장에서 사용되는 저전압 2단 집진기는 상대적으로 저렴합니다.
고전압 전기 집진기의 간단한 원리는 그림 9.11에 나와 있습니다.
분진가스 ‘방전극 방전극’ 인장추 그림 9.11 전기집진기 청정가스 집진관
9.7.2 기상 오염물질 보호
기체상 오염물질을 제거하는 방지장치는 주로 다음과 같은 원리를 이용한다.
① 흡수: 기체상 오염물질을 액체물질로 이동(흡수제), ② 흡착: 기체상태 오염물질을 고체물질로 이동(흡착제), ③ 연소: 기체상태 오염물질 이동 산화에 의해 물과 이산화탄소로 전환.
● 흡수체
흡수체에는 액체(흡수액) 분산형과 기체(오염된 기체) 분산형의 두 가지 유형이 있습니다.
전자는 분무탑, 충전탑, 습식탑, 벤투리 스크러버, 싸이클론 스크러버를 포함하고 후자는 싱글타워와 포격탑을 포함한다.
있습니다.
분무탑(그림 9.12)은 노즐을 사용하여 미세한 물방울(순수한 물 또는 중화제가 첨가된 물)을 보통 아래쪽으로 분사하고 오염 가스는 위쪽으로 흐르고 역류로 접촉하여 오염 가스를 물방울에 흡수합니다.
기상오염물질 뿐만 아니라 입상의 오염물질도 제거할 수 있는 장치로 설치비와 운전비가 저렴하고 빈 공간에서 기체와 액체가 접촉하므로 압력손실이 적습니다.
그러나 기체와 액체의 접촉계면이 작기 때문에 효율이 낮고 분사에 많은 에너지가 소모되며 노즐구멍이 막히기 쉽다.
패킹된 탑(그림 9.13)에서는 표면적이 큰 패킹(예: Rasching ring, Berl saddle, Tellerette 등)을 탑에 무작위로 또는 규칙적으로 설치하여 액체가 얇은 판을 형성하여 위에서 아래로 흐르도록 합니다.
Packing 표면에 필름을 부착하고, 오염가스는 액체가 바닥에서 위로 올라가면서 흡수되도록 설계된 장치입니다.
충진재는 표면적이 넓어야 하고 단위 체적당 패킹 밀도가 높아야 하며 가스 압력 손실이 적고 내식성이 있어야 합니다.
충전탑은 구조가 간단하고 제작이 용이하며 액체와 기체의 유속을 적절히 조절하면 흡수효율이 좋다.
단점은 필러가 비싸고 액체에 침전물이 생길 때 충전층의 기공이 쉽게 막히며 기체의 유속이 너무 높을 때 플러딩이 발생하므로 이 장치의 작동을 멈춰야 한다는 점이다.
습식탑은 흡수액이 원통형 장치의 내벽을 따라 비교적 얇은 막을 형성하면서 위에서 아래로 흐르고, 오염가스는 100m에서 액체와 반대 방향으로 흐르면서 액체에 흡수된다.
장치의 중앙 부분. 가스를 흡수하여 발열 현상이 일어날 때 사용하는 장치로 일반적으로 장치 외벽에 냉각수를 흘려 열을 제거한다.
벤츄리 스크러버 및 사이클론 스크러버는 미립자 오염 물질을 제거하는 데에도 사용됩니다.
벤츄리 스크러버는 오염된 가스가 벤추리관의 내경이 가장 작은 스로트를 통과하면서 유량을 증가시키고 노즐에 의해 가스와 같은 방향으로 분사되면서 액체를 흡수하는 장치이다.
싸이클론 스크러버는 장치 내부에서 나선형으로 회전하는 오염가스에 장치 중앙에 설치된 노즐에서 분사되는 액체를 접촉시켜 흡착시키는 장치이다.
단일탑은 증류장치와 같이 여러 개의 다공판을 사용하여 액체와 기체의 접촉계면을 증가시키는 장치이며, 단판의 수를 늘려 기체의 농도를 높인다.
가스 유량을 잘 제어해야 하며 설치 비용이 비쌉니다.
버블캡타워는 단일타워와 유사한 구조로 흡수효율은 좋으나 압력손실이 크다.
포탄은 플레이트에 뚫린 구멍 위에 설치되며 가스가 잘 분산되도록 하는 역할을 합니다.