TECHNOLOGY & LAW 환경실무 1 대기관리 연재 대기오염방지시설설치및운영관리기술 Ⅰ. 폐수처리기술개요 Ⅱ. 물리 화학적폐수처리기술 Ⅰ. 대기오염 Ⅲ. 최신기술의방지시설동향계획수립 Ⅱ. 대기오염방지시설처리용량결정방법 Ⅲ. 대기오염방지시설설계 Ⅳ. 방지시설의운전관리 2 분진이동속도 : W 분진이동속도는대전된입자가집진극을이동해가는속도로써이것은집진효율및집진면적등을산정하는데중요한인자이다. W = = Ⅲ. 대기오염방지시설설계 1. 주요방지시설설계 1-2 전기집진장치 1-2-2 집진원리 1 집진효율전기집진의집진효율은 Deuche-Enderson 식에의해다음과같이추정되어진다. W : 분진이동속도 (cm/sec) Dp : 입자경 ( μm ) : r Eo : 입자가대전된곳의전계강도 (V/m) Ep : 입자가포집된곳의전계강도 (V/m) μ : 가스점도 3 집진면적 (collecting area) 산출 η = η : 집진효율 A : 집진면적 ( m2 ) Q : 집진기를통과하는처리가스량 ( m3 /sec) A : 집진면적 ( m2 ) ω : 이송속도 (m/sec) Q : 가스량 ( m3 /sec) η : 집진효율 (%) e : 자연대수 (2.718) W : 분진이동속도 (cm/sec) 50
2017 JAn. Feb. 환경정보 4 전기집진기규격결정 표 6-7 < 설계참고범위 > - 단면적 항목 설계범위 가스흐름속도 처리가스량 ( m3 /sec) / 가스통과단면적 ( m2 ) (m/sec) 0.9~2.4 m/sec 통상 1.37 m/sec 부근 Q : 가스량 ( m3 /sec) V : 가스유속 (m/sec) - 용량 = 단면적 길이 = ( m3 ) - 체류시간 = 집진면적 ( m2 ) A = Q / 36 W ln d1 /d2 Q = 가스량 ( m3 /hr) W = 분진이동속도 (cm/sec) d1 = 입구분진함량 (g/sm3) d2 = 출구분진함량 (g/sm3) 분진이동속도범위 4.0~20.4cm /Sec 비집진면적 SCA = 총집진면적 ( m2 )/ 유입처리가스량 (SCA) (1,000m3/hr) m2 / m3 /hr 5.5m2 /1,000m3/hr~43.7m2/1,000m3/hr 통상 22m2 /1,000m3/hr 부근 TECHNOLOGY & LAW - 유효폭 (w) = 형상비 형상비 = 집진판의길이 / 집진판의높이범위 0.5~1.5 이나실제 1.3 정도에서운전 - 집진판열수 (gas passage) = 폭 / 집진판사이의거리 1-2-3 설계시참고사항표 6-6 < 공정별분진이송속도 > 공정 이송속도 cm/sec ft/sec 열공급시설후라이애쉬 (Fly Ash) 4.0~20.4 0.13~0.67 미분탄후라이애쉬 10.1~13.4 0.33~0.44 펄프및제지 (Pulp) 6.4~9.5 0.21~0.31 황산미스트 5.8~7.62 0.19~0.25 습식시멘트 (Wet proves) 10.1~11.3 0.33~0.37 건식시멘트 (Dry proves) 6.4~7.0 0.19~0.23 석고 (Gypsum) 15.8~19.5 0.52~0.64 제련 (Smelter) 1.8 0.06 평노 (Open hearth furnace) 4.9~5.8 0.16~0.19 용광로 (Blust furnace) 6.1~14.0 0.20~0.46 건식인산제조 2.7 0.09 소둔로 (Flash roaster) 7.6 0.25 소각로 2~2.5 0.07 촉매분진 (Catalyst dust) 7.6 0.25 용선로 (Cupola) 3.0~3.7 0.1~0.12 전압, 전류전압 ( 처리가스량에따른 ) 1.77W/Am3 /min~17.7w/am3/min 전류 ( 집진판면적에따른 ) 53.8~753.5μA/ m2압력손실 10~20mmAq 효율 99% 이상 η= 1 - e(-aw/q) A : 집진면적 ( m2 ) W : 분진이동속도 (m/sec) Q : 가스량 ( m3 /sec) 예상분진배출량 d2 = d1(1 - η) d1 : 입구분진유입량 (g/sm3) d2 : 출구분진유입량 (g/sm3) 집진극간거리 23 ~38cm 단위대당집진면적 500~8,000m2 / 대 1-2-4 전기집진장치설계예 1 처리조건 - 유입가스량 (Qi) : 20,000N m3 /hr = 638.58A m3 /hr at 250 - 출구가스량 (Qo) : 589.74A m3 /hr at 210 - 입구분진농도 : 3,441mg/N m3 - 효율 (η) : 98.00% - 출구분진농도 : 68mg/N m3 - 처리가스유속 (V) : 1m/s - 분진이동속도 (w) : 0.05m/s 51
TECHNOLOGY & LAW 환경실무 1 대기관리 2 집진판규격 - 집진판간격 : 400mm - 집진면적 (A) = : 925m2 - 집진판높이 : 6,000mm - 집진판폭 : 400mm - 집진판길이 : 400mm 6매 = 2,400mm/ 판 - 집진판 1매면적 : 28.8m2 - 집진판수 : 925m2 28.8m2 = 32.1매 ( 32매로결정 ) - Chamber 수 : 2 Chamber - Chamber 당집진판수 : 16매 /Chamber - Chamber 당총집진판수 : 17매 /Chamber - 총집진판매수 : 204매 3 방전극규격 - 방전극형식 : Spiral Type - 방전극수량 : 16개 /Chamber 매 2 6매 =192개 / Chamber - 총방전극수량 : 384개 4 집진기규격 - 집진기폭 : 16매 /Chamber 400mm/ 매 = 6,400mm - 집진기길이 : 2,400mm/ 판 2 Chamber = 4,800mm - 집진기높이 : 6,000mm 1-2-5 전기집진장치도면 번호명칭 1 INLET HOOD 2 GAS DISTRIBUTER 3 방전극 4 집진판 5 추타장치 6 절연애자 7 HAND RAIL 8 OUTLET HOOD 9 MAN HOLE 10 ROTARY VALVE 11 AIR HEADER 12 고전압발생장치 13 정류장치 14 SUPPORT 52
2017 JAn. Feb. 환경정보 1-3 여과집진장치 ㅇ기준여과속도 (Vf) : m/ 분 ㅇ필요여과면적 (A) : A = Q/Vf 1-3-1 집진원리여과집진장치는여과재 (filter media) 에처리가스를통과시켜먼지를분리, 제거하는장치이다. 일반적으로여과재를자루의형태로만들어서사용하기때문에백필터 (bag filter), 백하우스 (bag house) 라고도한다. 여과집진장치는관성충돌, 차단, 확산작용이주요포집기전으로작용하며, 입경이 0.1μm정도의미세한먼지는확산작용에의한집진이주된기전이고, 굵은입자들은관성충돌, 차단작용이주된기전으로작용한다. 다음은일반적인집진기전을나열한것이다. 관성충돌 (impaction) 직접차단 (interception) 확산 (diffusion) 중력침강 (gravitational settling) 체거름 (sieving) 열확산 (thermal precipitation) 정전기인력 (electrostatic attraction) 1-3-2 집진장치설계 1 본체의설계계산및사양ㅇ배출가스량 (Q) : m3 / 분 ㅇ단위bag규격및면적 (a) ㅇ단위bag수량 (n) : n = A/a 2 제거효율의예측ㅇ입구농도 (Ci) ㅇ출구농도 (Co) ㅇ집진효율 (η) = 100(%) 1-3-3 여과속도계산여과속도는다음계산식에의하여구한다. 여과속도 Vf = A B C D E (m/min) A = A 1 60 0.00785(m/min) B = (38+B 1)/2/60 C = ra'/ra (Ratio) (ra= 표준공기비중량 1.2kg / m3 ) D = D 1/3 E = (E 1/38) -0.9 dust 물질명별보정치 (A1) 집진기설치용도보정치 (B1) 집진기내부온도보정치 (C1) 먼지의입도보정치 (D1) 먼지의농도보정치 (E1) TECHNOLOGY & LAW 표 6-8 < 물질명별변수값 > A1 9.56 7.66 6.39 5.75 3.85 과자분 아스베스트 아루미나 암모니아비료 활탄 마분지분 빠후분 아스피린 코우크스 카본브랙 물 코코아분 섬유질 카본브랙 규조토 청정제 질 사료 셀루로즈류 시멘트 분말소화제 명 소맥분 주물분 자기안료 염료 반응기로부터직접증기와반응물이들어올경우 곡물 석고 그레이연화 후라이에쉬 피분 수산화칼슘 석탄금속분 목분 페라이트 형석 금속산화물 연초 고무약품 천연고무 금속합성나료 염 카오린 프라스틱 분밀크 53
TECHNOLOGY & LAW 환경실무 1 대기관리 A1 9.56 7.66 6.39 5.75 3.85 모래 탄산칼슘 수지 비누분 샌드브라시분 과염소산 규산염 소다회 광석분 전분 활석분 실리카 스테아린 비고 일반적으로물리적화학적안정상태 설탕 탄닌산 흡습성, 승화성또는중합성등물리화학적불안정한물질이함유된경우 표 6-9 < 집진기의설치용도보정치에대한변수값 > 표 6-10 < 먼지의입도보정치에대한변수값 > 구분 B1 값 집진기의경우 82 포집의경우 70 증기또는반응물동반경우 58.1 그림 6-5 < 집진기내부온도보정치 (C1 값 ) 구분 (μ) D1 값 먼지입도 3이하 2.4 먼지입도 3~10 2.68 먼지입도 10~50 2.7 먼지입도 50~100 3.3 먼지입도 100~150 3.6 먼지입도 150~200 3.8 표 6-11 < 먼지의농도보정치에대한변수값 > 구분 (g/ m3 ) E1 값 먼지농도 5g 이하 34 먼지농도 5~10 38 먼지농도 10~20 40 먼지농도 20~40 42 먼지농도 40~70 44 먼지농도 70~90 45 먼지농도 90~170 47 먼지농도 170~240 48 1-3-4 여과집진장치설계예 1 처리조건 - 유입가스량 (Qi) : 400Nm3 /min = 444A m3 /min at 30 2 여과속도 Vf = A B C D E (m/min) - A = A 1 60 0.00785(m/min) 2.91 54
2017 JAn. Feb. 환경정보 - B = (38+B 1)/2/60 1.00 - C = ra'/ra (Ratio) (ra= 표준공기비중량 1.2kg / m3 ) 0.65 - D = D 1/3 0.80 - E = (E 1/38)-0.9 1.11 - dust 물질명별보정치 (A1) 6.39 - 집진기설치용도보정치 (B1) 82 - 집진기내부온도보정치 (ra') 0.78 - 먼지의입도보정치 (D1) 2.4 - 먼지의농도보정치 (E1) 34 - Vf = 1.67m/min Vf = 1.2m/min으로결정 (3) 집진기높이계산 TECHNOLOGY & LAW 3 여과면적 : 444A m3 /min 1.2m/min = 370 m2 4 여과포수량 - 여과포규격 : Φ156 2,000L - 여과면적 : 0.156 x x 2.0 x 2.5 = 2.45m2 / 개 - 여과포개수 : 370m2 2.45m2 = 151개 - 여과포배열 : 10EA x 10열 x 2chm = 200개 - 실제여과면적 : 200개 x 2.450m2 / 개 =490m2 - 실제여과속도 : (370m2 490m2 ) x 1.2m/min/ m2 = 0.91m/min/ m2 5 여과집진기규격 (1) 면적계산 : (0.23 x 9) + (0.2 x 2) = 2.47 2.47m x 2.47m (2) 호퍼높이계산 H = 1.11 x tan60 = 1.923mH 1 400mm 2 2,000mm 3 100mm 4 1,900mm 5 300mm 6 250mm 7 100mm 8 1000mm 9 100mm 10 100mm 11 1000mm 계 7,200mm 자료제공 : 환경보전협회환경연수처다음호에계속... 55