• Title/Summary/Keyword: 전기집진 장치

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코로나 방전을 이용한 하이브리드 사이클론 집진 장치 특성 연구

  • Choe, Seong-Chang
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.08a
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    • pp.259-260
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    • 2012
  • 산업화가 발달됨에 따라 대기 오염 물질은 점차 증가하고 있는 추세에 있고 특히 기름 및 석탄 연소 보일러, 자동차, 제철, 시멘트 플렌트, 소각로 등은 미세 분진을 발생시키는 주원인이 되어 왔다. 최근 대기환경법은 오염 분진의 중량 규제로부터 $10{\mu}m$ 미만의 PM10에서 $2.5{\mu}m$ 미만의 PM2.5의 미세 분진에 대한 규제로 점차 심화되고 있으나, 이러한 미세분진은 고전적인 제거 방법으로는 매우 어려우며 고가의 HEPA 필터를 사용하여야 한다. 한편 코로나 방전을 이용하는 전기 집진은 미세 먼지 제거에 매우 효율적이어서 $1{\mu}m$ 미만의 미세 분지도 99%까지 제거가 가능하다는 장점이 있지만 입자크기가 클 경우에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 사이클론 집진기는 매우 오래전부터 개발되어 사용되어 왔는데 가격이 저렴하고 운영비가 적게 들며 $10{\mu}m$ 이상의 먼지는 99% 이상 제거가 가능하여 산업현장에서 오랜 기간 사용되어 왔지만 입자크기가 $10{\mu}m$ 미만으로 가면 집진율이 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존의 사이클론 집진기의 구조를 기본으로하여 사이클론 집진기 내부에 플라즈마 방전을 설치하여 원심력에 의한 집진과 코로나 방전에 의한 전기 집진을 동시에 수행할 수 있도록 하이브리드 사이클론 집진기를 제작하였다. 제작된 사이클론 집진기는 직경 30 cm 높이 120 cm의 사이클론 구조를 가지고 있으며 1 hp의 터보송풍기를 장착하여 $20m^3$/min 이상의 유량을 처리할 수 있도록 설계 제작되었다. 제작된 하이브리드 사이클론 집진기의 성능을 평가하기 위하여 $10m^3$의 체적을 가지는 테스트 챔버 내부에 사이클론 집진기를 설치하고 향을 태워 미세 먼지를 발생시킨 후 다양한 조건에서 집진 성능을 측정하여 보았다. 미세 먼지의 경우 사이클론을 작동시키지 않아도 테스트 챔버 벽면에 흡착되어 초기에는 급격히 감소하는 경향을 보여주나 일정 시간이 경과한 후에는 매우 느리게 감소하는 현상이 관찰 되었다. 코로나 방전을 하지 않고 오존 파괴기에 활성탄만 충진한 상태에서 사이크론을 작동시킬 경우 지속적으로 천천히 감소하는 경향을 보여주었으며, 코로나 플라즈마를 방전시킨 경우 미세 먼지는 HEPA filter를 장착한 것보다도 조금 빠르게 미세먼지를 제거하였다. 챔버 내부의 미세먼지가 초기 값의 1/10에 도달하는 시간은 코로나 방전 전류가 증가할수록 짧아지는 경향을 보여주었으며 최적 조건에서 100초 이내에 90% 이상 제거가 가능하였다. 하이브리드 사이클론 집진기는 집진 뿐 만 아리라 VOC 성분도 분해가 가능하여 유해물질을 제거하는 능력이 있다. 유해 가스 제거 능력을 실험하기 위하여 분진제거 실험에 사용된 챔버 안에 아세톤을 증발시켜 50 ppm이 되도록 한 후 다양한 조건에서 유해물질 제거 실험을 수행하였다. 미세먼지와는 달리 장비를 작동하지 않을 경우 매우 느리게 아세톤 농도가 감소하였다. 이는 미세 먼지와는 달리 흡착이 발생하지 않고, 측정 챔버 자체가 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 자연적으로 조금씩 외부로 누출되기 때문으로 판단된다. 코로나 플라즈마만 방전시켰을 경우 초기 농도의 80%가 제거되는데 걸리는 시간은 약 28분 정도로 코로나 플라즈마가 VOC 제거에 효과가 있음은 확인하였으나 제거율이 그리 높지 않음을 알 수 있었다. 한편 오존 파괴를 위해 활성탄으로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우는 약 12분 경과 후 80%가 제거됨을 확인할 수 있었으나 그 이후에는 VOC의 감소가 매우 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 한편 활성탄 대신 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과한 경우 약 3분 정도 경과 후 80%의 아세톤이 제거됨을 관찰할 수 있었으며 코로나 플라즈마를 작동시키면서 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우 약 2분 정도 경과 80% 이상의 아세톤이 제거되어 코로나 플라즈마와 복합촉매를 사용할 경우 VOC 성분이 효과적으로 제거됨을 알 수 있었다.

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Removal characteristics of submicron particles with electrostatic precipitator under $CO_2$ rich condition ($CO_2$ 농후 조건에서 전기집진장치의 Submicron 입자 제거 특성)

  • Kim, Hak-Joon;Han, Bang-Woo;Song, Dong-Keun;Jeong, Sang-Hyun;Won, Jong-Oung;Kim, Yong-Jin
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2008.11b
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    • pp.2116-2121
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    • 2008
  • Removal of particles at rich $CO_2$ condition has been important in the gas cleaning for $CO_2$ capture in Oxy-fuel combustion. Electrostatic precipitators (ESPs) have been widely used to remove particles in exhaust gases from present air combustion. However, few studies on characteristics of ESPs under a $CO_2$ rich gas condition have been conducted. In this study, we investigated integration of electrostatic precipitators (ESP) for removing submicron particles along with corona discharge characteristics and collection efficiency of submicron particles at $CO_2$ rich condition. The overall performance of ESP is represented by collection efficiency as function of energy consumption. The experiment results showed that higher the concentration of $CO_2$ gas, the corona discharge currents were lower at the same applied voltages and the spark over occurred at lower voltages, and the collection efficiency of submicron particles under 50, 80% $CO_2$ conditions was much lower than that under 100% Air.

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How to Evaluate the Combined Dust Removal Efficiency of Fine Dust in the Dust Collector (집진기 미세먼지의 복합제진효율 평가방법)

  • Kang, Il-Seo;Lee, Young-su;Kim, Dong-Hyun
    • Journal of Digital Convergence
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    • v.20 no.2
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    • pp.339-344
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    • 2022
  • It is about how much fine dust can be efficiently removed with respect to the electric dust collector used in factories and large facilities. The results of evaluating the fine dust removal efficiency are as follows. At 10,000 V, Efficiency method I showed 68.1 %, and Efficiency method II was 58.6 %, which was lower than that of Efficiency method I. At 5,000 V, Efficiency method I showed 57.6%, and Efficiency method II showed 51.6%, which was lower than Efficiency method I. At 2,500 V, Efficiency method I showed 50.3%, and Efficiency method II showed 24.4%, which was lower than Efficiency method I. In case of Efficiency method I, it is the efficiency calculated by using the dust concentration before and after passing through the filter. Efficiency method II calculated Efficiency method II to measure the efficiency a little more accurately in the environment where the air after the filter and the polluted air are mixed. Efficiency method II showed lower efficiency than Efficiency method I. As a result of the electrostatic precipitator test, the dust collecting performance was highest at 10,000 V, followed by 5,000 V and 2,500 V in that order.

Basic Study on an Aftertreatment System of Diesel Particulate Matters with Electrostatic Precipitator and Cyclone (전기집진기와 사이클론을 응용한 디젤 입자상 물질의 후처리장치 기초연구)

  • 최인수
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.9 no.6
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    • pp.8-15
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    • 2001
  • An aftertreatment system of diesel exhaust gas was attempted to extract particulate matters. The system consisted of a corona-less electrostatic precipitator to agglomerate soot particles and a counter-flow cyclone to collect them. When the effect of high voltage was examined at different configuration of electrode plates, the case of positive 15kV at both plates showed the maximum reduction of 38% in diesel smoke level. However, the back pressure became quite high as engine speed increased, so that minimizing pressure drop in cyclone should be studied with improving collection efficiency of soot particles.

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Performance characteristics of low frequency pulsating voltage power supply for DC Plasma Electric Precipitator (고전압 플라즈마 전기집진기를 위한 고전압 저속 스위칭의 작동 특성)

  • Jeong, Ku Young;Jeon, Hyeong Geun;Oh, Hyeon Jun;Roh, Chung Woook
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2019.07a
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    • pp.174-176
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    • 2019
  • 최근 미세먼지(PM10 또는 PM2.5)로 인한 인체 유해성 및 실제 피해사례가 인터넷, TV 매체 등에 의해 화두가 됨에 따라 각종 제조, 사업장 및 발전소에서는 미세먼지 배출기준을 충족하기 위한 고효율 집진 기술이 필요로 되고 있는 상황이다. 고압 코로나 방전에 의해 미세먼지를 포집하는 고전압 하전방식 집진장치의 경우 전류를 광범위로 조절 가능하며 역전리 방지에 탁월하여 고효율의 집진이 가능하다. 본 논문에서는 기존의 다전원(펄스전원, 기본전원)을 이용한 마이크로 펄스 하전방식이 아닌 공진형 컨버터와 고압 트랜스포머, 배전압 회로를 적용한 고전압 단전원 제어 하전방식 및 이를 이용한 고전압 전압원의 저속 스위칭 제어기법을 제안하고, 실제 측정을 통해 제안 방식의 실효성을 검증하였다.

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A Study on Collection Efficiency of Pilot Electrostatic Precipitator (연소장치를 이용한 소형 전기집진장치의 집진 효율에 관한 연구)

  • 한재균;최금찬
    • Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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    • v.9 no.2
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    • pp.125-131
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    • 1993
  • Electrostatic Precipitator has been widely used to get high efficiency which is required for collection of fine particles. In order to provide collection efficiency and size distribution data for a pilot electrostatic precipitator, a pilot study has been conducted on fly ash from pulverized coal burning apparatus. The aims of this study are to investigate characteristics of electric charge, to measure collection efficiency varied with the applied voltage, to get an optimum current and current density. Optimum current density was obtained to 0.7mA/$cm^2$ at the average electric field strength 2.33kV/cm in this experiment. Maximum particle collection efficiency was indicated 99.21% at the applied voltage 7kV. Finally, particle size distribution is also compared with photographic results. Both coarse and fine particles at the range of 0.5$\sim$2$\mu$m and 3$\sim$10 SEM $\mu$m were clearly removed by increasing applied voltage.

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A Study on High performance Electrical Precipitation Technology for PM Removal in Exhaust Gas (배가스 내 미세먼지 제거를 위한 고성능 집진 기술에 대한 연구)

  • Kim, Soyeon;Kim, Minsung;Choi, Sangmi;Jung, Minkyu;Lee, Jinwook
    • Plant Journal
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    • v.18 no.1
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    • pp.50-54
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    • 2022
  • The demand for high-efficiency dust collectors is rapidly increasing to remove PM from exhaust gas emission facilities, such as thermal power plants, steel mills, and industrial cogeneration plants, as the Pmemission standards have been strengthened. In this study, the electrospray is adapted for existing electrosratic precipitator(EP) to remedy its shortcomings and to improve the performance. Electrospray has been mainly used for the purpose of generating very fine droplets, but fir the purpose of EP, the flow rate over 10 mL/min per nozzleis required, and a high flow rate condition of 65 to 200 times is required. The electrospray of high flow rate has a completely different spray shape from the low flow rate condition, and was visualized through various figures such as corona discharge photographs and shadow images.

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