[논문]주름필터를 적용한 CYBAGFILTER®의 여과성능 특성

박영옥; 노학재; 이영우

doi:10.5572/kosae.2008.24.4.483

주름필터를 적용한 CYBAGFILTER®의 여과성능 특성
Dust Filtration Characteristics of Pleated Filter Bags Installed in CYBAGFILTER® 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.24 no.4, 2008년, pp.483 - 491

박영옥 (한국에너지기술연구원 청정석탄연구센터) , 노학재 (충남대학교 화학공학과) , 이영우 (충남대학교 화학공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The filtration characteristics of $CYBAGFILTER^{(R)}$ unit with pleated filter bags were evaluated by comparing the performance of the unit with the lower part of cyclone shape with that of the unit with conventional lower part. Results from the test were also compared with those from the previous research with the $CYBAGFILTER^{(R)}$ in which round filter bags were installed. $CYBAGFILTER^{(R)}$ is the unit which combines the centrifugal separation mechanism and the fabric filtration mechanism in a single unit for efficient removal of particulate matters. The pleated filter bags are made of pleated fabric with an extension of the filtration area about 3 times compared with the conventional round filter bags. The results from the test using pleated filter bags showed an overall collection efficiency of over 99.9% regardless of the shape of lower part installed. When the lower part of cyclone shape was installed, the filter cleaning interval was over 2 times longer compared with that when the conventional lower part was installed. At the same conditions of filtration velocity and filter pressure drop, the $CYBAGFILTER^{(R)}$ with the lower part of cyclone shape, in which the pleated filter bags are installed, can be operated with a flow rate of round 3 times higher than that with conventional round filter bags.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 단일 모듈의 CYBAGFIL-TER*에서의 처리유량을 높일 수 있도록 주름필터와 CYBAGFILTER1*가 결합된 장치를 구성하고 이의적용 가능성을 타진하고자 하였다. 이를 위해 주름필터가 장착된 CYBAGFILTER"에서 싸이클론부가 장착된 상태와 장착되지 않은 상태에서의 집진성능 실험을 각각 수행 하여 그 결과를 서로 비교하고, 또한 이 결과를 원형단면 집진필터를 사용한 선행 연구결과와 비교하였다.

제안 방법

가능성을 타진하고자 하였다. 이를 위해 주름필터가 장착된 CYBAGFILTER"에서 싸이클론부가 장착된 상태와 장착되지 않은 상태에서의 집진성능 실험을 각각 수행 하여 그 결과를 서로 비교하고, 또한 이 결과를 원형단면 집진필터를 사용한 선행 연구결과와 비교하였다.
먼지 농도를 필터의 차압이 HOmmf&O가 되었을 때 집진장치 입 구와 출구에서 각각 30초간 측정하였다. 고농도의 입구부분은 Diluter를 사용하여 1/100 비율로 희석하여 먼지의 농도를 측정하였다. 실험용 먼지는 먼지 정량공급장치 (Accurate Volumetric Feeder, Germany)를 사용하여 공급하였다가 정량공급기에서 정량화된 먼지는 vacuum transducer를 사용하여 덕트 내로 분사시킨다.
먼지 농도 측정은 레 이저를 이용하여 먼지입자의 크기 및 농도를 동시에 측정하는 TSI사의 aerodynamic particle sizer (APS Model 3321)를 사용하였다. 먼지 농도를 필터의 차압이 HOmmf&O가 되었을 때 집진장치 입 구와 출구에서 각각 30초간 측정하였다. 고농도의 입구부분은 Diluter를 사용하여 1/100 비율로 희석하여 먼지의 농도를 측정하였다.
본 연구에서는 주름필터를 CYBAGFILTER®에 적용하여 그 성능 특성을 분석하였다. 이를 위해 싸이클론부가 장착된 상태와 장착되지 않은 상태에서 주름필터가 장착된 CYBAGFILTER®의 집진성능을 비교하고, 이 결과를 원형단면 집진필터를 사용한 선행 연구 결과와 비교하여 다음과 같은 결론을 내렸다.
그 성능 특성을 분석하였다. 이를 위해 싸이클론부가 장착된 상태와 장착되지 않은 상태에서 주름필터가 장착된 CYBAGFILTER®의 집진성능을 비교하고, 이 결과를 원형단면 집진필터를 사용한 선행 연구 결과와 비교하여 다음과 같은 결론을 내렸다.

대상 데이터

고농도의 입구부분은 Diluter를 사용하여 1/100 비율로 희석하여 먼지의 농도를 측정하였다. 실험용 먼지는 먼지 정량공급장치 (Accurate Volumetric Feeder, Germany)를 사용하여 공급하였다가 정량공급기에서 정량화된 먼지는 vacuum transducer를 사용하여 덕트 내로 분사시킨다.
흡입 팬의 유량은 3~ 12 rrP/min이다. 실험장치는 실험용 먼지 정량공급 및 분산 부분, 집진장치 본체 부분, 청정가스 배출 부분, 탈진용 압축공기 생산 및 정제 부분, 탈진공기저장 및 분사조절 부분으로 구성되어있다. 실험장치에 설치되는 주름필터 내부의 직경은 120 mm, 외부직경은 길이 1,000mm 규격으로 총 4본이 설치되며, 총 여과면적은 6.
실험장치는 실험용 먼지 정량공급 및 분산 부분, 집진장치 본체 부분, 청정가스 배출 부분, 탈진용 압축공기 생산 및 정제 부분, 탈진공기저장 및 분사조절 부분으로 구성되어있다. 실험장치에 설치되는 주름필터 내부의 직경은 120 mm, 외부직경은 길이 1,000mm 규격으로 총 4본이 설치되며, 총 여과면적은 6.0m2이다.

이론/모형

,e를통해 2열의 T자형 blow pipe를 통해 분사된다. 먼지 농도 측정은 레 이저를 이용하여 먼지입자의 크기 및 농도를 동시에 측정하는 TSI사의 aerodynamic particle sizer (APS Model 3321)를 사용하였다. 먼지 농도를 필터의 차압이 HOmmf&O가 되었을 때 집진장치 입 구와 출구에서 각각 30초간 측정하였다.

성능/효과

(3) 위와 같은 결과로부터 장치상단에 주름필터를 적용하고 장치하단에 싸이클론부를 장착한 CYBAG-FILTER"를 적용함으로써 장치 설치면적 및 동력의 소비를 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
(1) 주름필터 자체의 집진성능이 우수하기 때문에 싸이클론부 장착 여부에 따른 집진효율의 큰 차이는 확인할 수 없었으나, 싸이클론부가 장착됨으로 인해 여과속도에 관계없이 선회류에 의한 1차적 먼지부하 저감효과로 필터 압력손실의 상승이 억제되고 탈진간격이 2배 이상 증대되며, 이로부터 필터의 수명연장 및 장시간 운전이 가능함을 확인하였다.
(2) 원형단면 집진필터를 사용한 선행 연구와의 비교 결과 주름필터가 기존의 원형단면 집진필터보다 3배 정도의 여과면적을 가지기 때문에 동일 크기의 장치에서의 처리유량이 증대되고, 싸이클론부를 장착한 경우 집진효율이 높아지므로 단일모듈의 집진장치를 기준으로 보다 효율적인 집진이 가능함을 알 수 있었다.
동일한 형상의 장치에 원형단면 집진필터를 적용한 경우에는 여과속도가 각각 2, 3, 4 m/min (유량으로 각각 1.96, 2.94, 3.92 m'/min)인 조건에서 평균 탈진 간격 이 각각 9.3분, 4.5분, 2.3분의 결과가 나타난 반면, 주름필터를 적용한 본 연구에서 싸이 클론 부를 장착한 경우 여과속도가 0.8, 1.0, 1.4 m/min (유량으로 각각 4.8, 6.0, 8.4m3/min)일 때의 평균 탈진간격이 각각 no분, 43분, 12분으로 나타났다. 이러한 결과는 주름필터의 경우 원형단면 집진필터에 비해 압력손실은 다소 높지만 처리 유량을 높일 수 있기 때문에 결과적으로 탈진 간격을 연장시킬 수 있다는 의미이다.
싸이클론부를 장착한 경우와 장착하지 않은 경우에서의 잔류 압력 손실을 비교하면, 여과속도가 0.8, 1.0 m/min로 낮을때에는 싸이클론부를 장착한 경우가 장착하지 않은 경우에 비해 잔류압력손실이 약간 높게 나타나지만, 여과속도가 1.4 m/min로 증가하면 싸이클론부를 장착한 경우에서 잔류압력손실이 적게 나타났다. 이것은, 여과속도가 1.
원형단면 집진필터와의 부분집진효율 비교 시 주름 필터를 사용한 경우에 99% 이상의 값을 나타내어 원형 단면 집진필터와 비슷한 성능을 나타내었다. 그러나 주름필터를 사용한 경우 더욱 큰 유량 범위에서의 운전이 가능함을 고려하면 주름필터를 사용함으로 인해 동일 크기의 집진기에서 집진효율의 손실 없이 보다 많은 유량의 처리가 가능해 진다는 것을 알 수 있다.
원형단면 집진필터의 결과는 김상도(2005)의 자료이다. 주름필터를 사용한 경우의 결과를 보면 여과 속도가 증가할수록 집진필터의 압력손실이 빠르게 증가하기 때문에 탈진 간격이 감소하는 결과가 나타났다. 그러나 싸이클론부가 장착된 경우에는 장착되지 않은 경우보다 장치의 운전시간이 길었음에도 불구하고, 모든 조건에서 탈진 간격이 연장됨을 알 수 있다.

참고문헌 (9)

김상도(2005) 접선유입방식 원심여과집진시스템 특성, 충남대학교 박사학위논문, 102-124
김상도, 박영옥, 강 용(2004) 원심력이 적용된 여과포집진 장치와 기존 집진장치의 성능비교, 한국대기환경학회지, 20(6), 739-748

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김상도, 손재익, 박영옥, 정동규, 강 용(2004) 원심력이 적용된 여과포집진장치에서 유동장 및 입자거동 특성, 화학공학, 42(3), 318-325
박석주, 최호경, 김상도, 박영옥(2001) 접선유입방식 여과포 집진장치에서 내통이 유동장 및 입자거동에 미치는 영향, 화학공학, 39(4), 438-445
박영옥, 이충중, 임정환, 최호경(2007) 고온용 고성능 One-Touch Cartidge Filter Bag 제조기술 지원, 기술지원보고서, 산업자원부, 73-90
박영옥, 최호경, 노학재, 이건왕, 오재석, 이영우(2006) 저비용 고효율 건식 배가스 처리용 One-Touch형 촉매필터 및 일체형 촉매여과시스템 상용화 개발, 환경부, 1차년도 연차보고서, 6-36
손재익, 박영옥, 구철오, 김상도, 임정환, 최호경, 김홍룡, 길인섭, 김동진 (1998), 산업용 직물여과포 집진장치 국산화 개발에 관한 연구, 환경부, 제2단계 3차년도 단계보고서, 141-221
Ogawa, A. (1984) Separation of Particles from Air and Gases, CRC Press Inc, Boca Raton, Florida
Yoa, S.J., Y.S. Cho, Y.S. Choi, and J.H. Baek (2001) Characteristics of electrostatic cyclone/bag filter with inlet types (lab and pilot scale), Korean J. Chem. Eng., 18(4), 539-546

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