전기집진기

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전기집진기

전기집진기 | ㈜EPiT

전기집진기 (Electrostatic Precipitator, 약자로 EP 또는 ESP)홍보영상

집진실 내의 방전극(‘Discharge Electrode’, 약자로 ‘DE’)과 집진극 또는 집진판(‘Collecting Electrode’ 또는 ‘Collecting plates’, 약자로 ’CE’) 간에 고압 직류전원으로 전계 형성 및 Corona 방전을 발생시킵니다. 이때 방전극과 집진극 사이를 통과하는 배기가스의 분진은 음전하로 하전이 되며 (+)극인 집진극으로 이끌려 포집됩니다. 인입 분진량에 따라 설정된 적정 분진 포집 시간이 되면 주기적으로 추타(탈진)하여 호퍼(Hopper)로 분진을 제거하는 설비입니다. 전기집진기는 Casing과 Casing 내부 구성품인 방전극(DE) 및 집진극(CE), 방전극과 집진극에 부착된 분진을 털어내는 추타장치(Rapping system), 분진의 퇴적 저장의 기능이 있는 호퍼(Hopper), 그리고 하전설비 (Rectifier TR, Control장비)로 구성되어 있습니다.

EPiT는 다양한 산업계에 납품한 실적 및 축적된 기술을 바탕으로 고객에게 맞춤형 솔루션 및 설계를 제공할 것입니다.

경제적이고 보다 견고한 디자인
높은 효율 및 에너지 절감형 설계
현장실정에 맞는 고객지향 최적 설계
쉬운 유지보수

SK 인천정유
EP401-1 FIELD 증설시공

KCC 여주공장
판유리 #1 전기집진기 시공

한주 250Ton Boiler EP

고객으로부터, 설비의 문제나 환경규제 강화 또는 생산 증대에 따른 EP 설비의 개선 의뢰 시, EPiT는 근본적인 보수나 개선을 위해, 설비의 현장 검증 및 설계 데이터의 검토를 통해 최적화되고 경제적인 관점에서의 해결 방법을 제시합니다.

1. 전기집진기 → Hybrid집진기로 개조 (전기집진기 + EPiT주름백을 적용한 여과집진기)

전기집진기의 단점은 추타(rapping) 시, 마지막 field에서의 집진판의 분진이 가스흐름에 의해 비산이 되어 stack으로 배출된다는 것입니다. 이에 따라 전기집진기로서는 최근 강화된 배출규제를 만족시키기 어려워, 최근 신설의 경우, 전기집진기 대신 여과집진설비로 가는 것이 추세입니다. 그리고 기존의 EP의 경우, Hybrid 집진기(EP+Bag Filter)로 개조/제안이 되고 있습니다. 여기에는 문제가 있는데, 기존의 집진기 개선의 경우 면적이 제한되어서 기존의 원형백을 적용하기에는 어려움이 많습니다. 당사에서는 이러한 단점을 보완하여 Hybrid집진기에 당사 고유 모델인 EPiT주름백을 적용함으로써 Hybrid집진기 설계를 한 단계 더 발전시켰습니다.

(1) 전단의 미개조 전기집진실에서 분진을 80~90% 이상 제거함으로써 후단의 여과집진기에서 효율 증진 및 bag 수명 연장
(2) 여과집진기는 전기집진실에서 집진이 안되고 통과한 미세 입자와 추타(rapping)에 의해 재비산된 분진을 포집 제거함.
(3) 주름bag을 사용함으로써, compact한 설계 및 낮은 ACR과 짧은 bag길이로 설계가 가능하게되어 집진효율 향상 및 유지보수 간편하게 됨.
(4) 전기집진실에 이상이 생겨도 배기가스의 악화를 막을 수 있음.
* ACR (Air to Cloth Ratio) : 여과집진기 필터백 단위면적당 통과 가스량

1. 방전극 탈락방지 보호대(DE Guard Bar)
2. 방전극(DE) 개선
3. 개선 사례

전기집진기 개선(upgrade)작업

제조업의 경영환경 및 투자여건은 어려운데 반해, 환경규제는 점차 강화되고 있어, 많은 업체들은 신설/확장 등보다는 현 상태에서의 개선을 통한 성능 향상을 원하고 있습니다. 이에 EPiT는 설계상의 구조 및 현장 조사를 통해 내부 결함 부위의 수정은 물론 EP 내부 구조의 보완이나 수정을 통해 고객을 만족시키는 성능 개선 서비스를 제공하고 있습니다.

전기집진기의 확장 공사보다 훨씬 경제적임
확장공사 보다는 단기에 개선 작업이 가능함
현 공장 부지/시설 등의 장애를 받지 않음

1. 방전극 탈락방지 보호대 (DE Guard Bar)

전기집진기의 장기사용으로 내부에 설치되어 있는 노후 방전극이 절손이 되어 이탈하면서 집진판 또는 집진기 벽체(casing)에 가까워지거나 접촉하게 되면, 누전(short)이 발생하여 전기집진기 운전이 정지하게 됩니다. 이의 정비를 위해 전단 설비인 보일러나 여타 생산설비의 운전을 정지하여야 할뿐 아니라 이의 stop과 start하는 과정에서 막대한 손실을 초래하게 된다. 이러한 손실과 조업정지 등을 사전에 방지할 수 있는 장치가 “방전극 탈락방지보호대” 입니다.

방전극 탈락 방지보호대를 설치 하면, 운전 중 방전극이 절손되더라도 절손된 방전극은 방전극 보호대가 지지하게 되어 있어 갑작스럽게 집진기를 정지하지 않고 지속적 운전을 할 수 있습니다.

방전극 절손이탈1
방전극 절손이탈2
방전극 탈락방지 보호대 설치 1
방전극 탈락방지 보호대 설치 2

2. 방전극(DE) 개선

EPiT는 현재 많이 사용되고 있는 일부 방전극 중 현장 설치 및 운전 중 자주 발생하는 문제를 개선한 방전극을 제공하고 있습니다.

1) 방전극의 목 부분이 취약한 점을 보완하여 방전극의 수명을 늘렸으며, 설치 시, 용접 형태에서 tension조정이 용이한 나사 타입으로 제작 공급함으로써 설치가 용이합니다. 이는 방전극의 적합한 tension으로 swing에 의한 전계 불안정 및 효율 저하를 막는 효과가 있습니다.

2) 기존 방전극 연결은 용수철 타입으로 쉽게 탈락되어 short가 발생하는 문제점이 있습니다. 이를 개선한 연결부위를 개발하였습니다.

3. 개선 사례

쌍용양회 공업 영월공장 #4 Kiln cooler의 전기집진기는 배출분진 기본 부과금이 적용되고 있었으나, 경영환경 및 투자여건을 고려하여 증설이나 개조없이 집진기 개선(upgrade) 작업을 요구, EPiT는 2011년 4월 이의 개선작업을 시행하였습니다. EPiT는 설계 구조 및 전기집진기 내부를 면밀히 점검한 후, 내부 결함 부위 수정 및 내부에 baffle 설치로 분진의 재비산을 막고, 이로 인해 왜곡된 Gas Flow를 개선한 결과, 당 공장은 12mg/Nm3 목표 수치의 배출농도(32% 개선)로 성공리에 운전하게 되었습니다. (하기도표 참조) 이 개선 작업은 내부 수정만으로 집진기 사이즈를 7% 이상을 확장한 것과 같은 효과가 있습니다.

· Design Data

Gas volume (Q)	Nm3	3300
Gas temperature	˚C	240
Inlet dust loading (Ci)	g/Nm3	10
Outlet dust loading (Co)	g/Nm3	0.05
Efficiency	%	99.5

· 개선 전/후 비교

	단위	개선안	개선후	개선효과
Outlet dust load	mg/Nm3	16.3 ~ 20	12	27 ~ 40% 개선
면적 대비 효능 비교	%	10		면적 7% 확장 효과

· Dust 농도 Graph 개선 전/후 비교

1. EP 운전시 문제점 및 대책
2. 유지 및 보수작업

축적된 기술력과 지속적인 기술 개발로 전문적인 설계 및 시공 기술을 보유하고 있으며, EP 운전 시 각종 현상에 대한 대책을 메뉴얼화하여 유지보수에 힘쓰고 있습니다.

1. EP 운전 시 문제점 및 대책

No	현상	원인	대책
1	전류치가 주기적으로 Hunting	방전극의 swing 현상	집진기 내부 점검
1	전류치가 주기적으로 Hunting	Controller 이상	Controller
2	전압 및 전류치가 높은 상태에서 Spark	내부 하전 전압이 너무 높게 유지	전압 하향 조정
3	전류치가 가끔씩 Hunting 반복 (특히, 1실)	추타시 발생하는 지 확인. 집진판 및 방전극의 고착 분진이 일시적으로 탈진되는 현상	추타 주기 조정
4	Stack에서 주기적으로 분진 배출	분진의 재 비산 현상
		GAS 흐름의 불균등	내부 유속 및 불균등 상태 확인
		추타 시 발생	추타시간 조정
5	장시간 운전 시 전압, 전류가 점점 낮아짐	집진판 및 방전극의 분진 퇴적	추타 장치 점검 및 시간 조정 GAS 온도 확인
6	T/R panel의 power를 on하면, Lamp가 on 되었으나 meter 가 전부 '0'상태로 지속됨	S.C.R 2개 단손 또는 파손	원인 1,2의 경우 S.C.R Gate Line 점검 후 S.C.R 교체 여부 판단
		S.C.R Gate Line 접속 불량	원인 1,2의 경우 S.C.R Gate Line 점검 후 S.C.R 교체 여부 판단
		S.C.R Gate Line 극성 바뀜	S.C.R Line 점검 후 재결선
7	2차 전압과 2차 전류가 거의 0 상태에서 Spark와 Arc 상태로지속됨	방전극이 Ground 상태에 가깝거나 Ground 상태임	High Tension Line 점검
			Hopper 내부의 Dust 점검
			집진기의 방전극과 집진판 간의 극간거리 점검 (이물질 걸림 여부 확인)
			T/R Ground Box 내 Ground Bar 위치 확인
			애자실 내부의 애자의 절연파괴 또는 파손여부 확인 (Support Bushing 또는 Wall Bushing)
8	1차 전압만 상승되고 1차 전류, 2차 전류, 2차 전압이 '0'일 경우	T/R panel과 T/R이 분리된 상태	결선상태 점검
8	1차 전압만 상승되고 1차 전류, 2차 전류, 2차 전압이 '0'일 경우	T/R의 1차 Coildl Open된 상태	T/R 점검
9	1.2차 전압만 상승되고 1.2차 전류는 거의 '0' 상태 유지	T/R과 E.P 내부 간 High Tension Line이 분리된 상태	High Tension Line 점검
9	1.2차 전압만 상승되고 1.2차 전류는 거의 '0' 상태 유지	T/R 의 2차 Coil이 Open된 상태	T/R 절연상태를 점검하여 정류기 저항 점검(정상으로 확인되면 T/R의 2차 Coil이 Open 된 상태임)
10	1,2차전압, 1,2차 전류가 Panel On과 동시에 최대치로 상승하다가 Trip됨	S.C.R 결함(Short로도 통함)	S.C.R 교체
11	2차 전압과 2차 전류가 거의 0 상태에서 Spark와 Arc 상태로지속되다가 'Under Voltage Trip' 됨	T/R High Tension Line을 분리 후 2차 전압 한계를 '10 Kv'정도로 조정한 후 On시 1,2차 전압만 상승	E.P 내부 점검
11		T/R High Tension Line을 분리 후 2차 전압 한계를 '10 Kv'정도로 조정한 후 On시 1,2차 전압이 '0 Kv' 에서 Spark와 Arc만 지속됨	당사에 문의
12	NFB를 On시켰을 경우 Off Lamp가 점등되지 않을 때	Lamp 소손	Lamp 교체
		Power가 공급되지 않을 시	Main Supply가 공급되는지 점검 Main Fuse를 점검 Control Power 확인
		NFB의 접점이 접촉이 잘 안될 때	NFB 점검
13	Start Button을 작동시킬 경우 2차 전류표시가 나타나지 않을 경우(1차 전류는 나타남)	2차 전류 Meter 고장	Meter 교체
		Protection Module 고장	Module 교체
		Controller 고장	Controller 교체

2. 유지보수 작업

집진극 방전극 Cleaning(청소)

전기집진기 사용 중 추타 장치(Rapping System) 고장이나 기타 사유로 집진극 및 방전극에 분진이 고착하게 되며, 고착된 분진은 비정상적인 돌기부를 형성하게 되어 안정된 Corona방전을 방해하게 되고, 이는 불꽃 방전(Spark discharge) 및 역전리 (Back Corona)의 원인이 됩니다. 이에 따라 하전 전압 및 전류를 최적의 상태로 유지하는 것이 어렵게 되며, 집진효율도 현저히 저하되게 됩니다. 고착된 분진은 추타장치가 수리 후 정상동작이 되어도 추타(Rapping)의 힘으로는 제거가 되지 않으므로 분진물성에 따른 Cleaning 방식을 검토하여 Cleaning을 실시하여야 정상적인 운전이 될 수 있습니다.

HHIC TYPE
KC TYPE E.P
GADELIUS TYPE E.P
FLS TYPE E.P

※ 집진극 및 방전극 Dust 고착상태

만곡부 교정사례

집진판 & 방전극의 만곡부를 교정하는 방법 역시 집진 효율을 높이는 유지보수 방법입니다.

집진극 변형모습
집진극 변형 - 보수후 모습

집진판 교체 공사

집진판 교체 공사 전
집진판 교체 공사후
집진판 교체 공사1
집진판 교체 공사2

방전극 교체공사

방전극 조립
방전극 완성
방전극 교체공사

Gas Flow Balance

Gas Flow Balance는 집진효율에 상당한 영향을 줍니다. 따라서 Gas Flow Balance 작업은 매우 중요합니다. 신설집진기를 시공하고 나서 무부하 가압 Test 시, 전압 및 전류가 설계치에 도달함에도 불구하고 집진효율이 좋지 못한 경우와, 장기 사용 시 점차로 집진효율이 저하되는 경우 이 모든 것이 Gas Flow Balance가 좋지 못한 경우입니다.

GAS FLOW BALANCE 비교 A, B (1)
GAS FLOW BALANCE 비교 A, B (2)
GAS FLOW BALANCE 비교 A (3)
GAS FLOW BALANCE 비교 B (4)

집진기 운전초기 Gas 분배 다공판 "A"와 같으며, Flow Balance가 일정하게 조정되지 못한 집진기의 경우 "B"와 같이 운전시간이 경과할수록 Dust가 Gas분배 다공판에 고착하게 됩니다. Gas 분배 다공판 “B” 와 같을 경우, Gas Flow는 고르게 흐르지 못하여 집진효율이 저하되는 현상이 발생합니다.