싸이클론 집진기와 장단점
싸이클론 집진기는 산업 현장에서 매우 유용한 장비로, 큰 입자와 고농도 분진을 효과적으로 처리할 수 있어 높은 집진율이 필요하지 않은 환경에서도 활용됩니다. 또한, 여러 개의 싸이클론을 병렬로 연결함으로써 처리할 배기가스량이 많거나 집진 효율을 향상시킬 수 있으며, 직렬 구조를 통해 다양한 크기의 입자가 혼합된 복합 분진을 효과적으로 분리하여 성분 분석과 처리를 용이하게 합니다.
이 장비는 고온에서도 안정적으로 운전할 수 있어 산업 프로세스에서 발생하는 고온 배기가스나 분진을 안전하게 처리할 수 있으며, 구조가 간단하여 유지보수 비용이 낮고 경제적인 운영이 가능합니다. 이러한 이유로 싸이클론 집진기는 다양한 산업에서 필수적인 공정 장비로 자리 잡고 있습니다.
싸이클론 집진기의 원리
싸이클론 집진기는 가스를 회전시켜 원심력을 이용하여 고체 또는 액체 상태의 먼지를 가스로부터 분리하는 장치입니다. 이 과정에서 함진가스는 하향 방향으로 나선형으로 이동하며, 이동 중 입자는 주변 벽으로 이동한 후 바닥으로 침전하게 됩니다. 청정가스는 하향 나선 운동을 마친 후 상향 나사 운동을 하며, 집진된 입자가 축에서 멀어지면서 정화된 가스는 출구 내경을 통해 배출됩니다. 이러한 원리 덕분에 싸이클론 집진기는 비교적 간단하게 운전되며, 구조가 단순하여 유지보수가 용이하고 경제적입니다.
싸이클론 집진기의 종류
1. 유입 방식에 따른 분류
- 접선유입식 사이클론 : 가스가 원통에 접한 유입구에서 나선형으로 유입되며, 대용량의 가스를 처리하는 데 많이 사용됩니다. 일반적으로 입구 가스 속도는 7~15m/s입니다.
- 축류식 사이클론 : 날개의 방향에 의해 축을 따라가며 내부로 유입됩니다. 입구 가스 속도는 대략 10m/s 전후입니다. Multi-Cyclone은 축류식 사이클론을 여러 개 병렬로 사용하는 형태입니다. Multi-stage Cyclone은 3단 사이클론을 직렬로 조합하여 집진율을 높이는 형태입니다.
2. 구조에 따른 분류
- 단일 사이클론 : 하나의 싸이클론으로 구성되어 있으며, 간단한 구조로 소규모 가스 처리에 적합합니다.
- 다단 사이클론 : 여러 개의 싸이클론이 직렬로 배치되어 있어 높은 집진율을 제공합니다. 다단 구조를 통해 다양한 크기의 입자를 효과적으로 분리할 수 있습니다.
- 병렬 사이클론 : 여러 개의 싸이클론이 병렬로 연결되어 있어 대용량 가스를 효율적으로 처리할 수 있습니다.
3. 특수 목적의 사이클론
- 고온 사이클론:
- 고온의 배기가스를 처리할 수 있도록 설계된 사이클론으로, 고온 환경에서도 안정적으로 작동합니다.
- 고압 사이클론:
- 높은 압력에서도 작동할 수 있도록 설계된 사이클론으로, 특정 산업에서 요구되는 조건에 맞춰 제작됩니다.
싸이클론 집진율을 향상 방법
싸이클론 집진기의 효율성은 여러 요소에 의해 영향을 받습니다. 내부 선회류의 반지름이 작고 회전각속도가 높을수록 입자 분리 속도가 빨라져 분리 효과가 향상됩니다. Blow down 방법은 처리가스의 일부를 흡입하여 재순환하는 방식으로, 난류 현상을 억제하여 집진 효율을 높이는 데 기여합니다.
출구 내경이 작을수록 작은 입경의 먼지를 효과적으로 제거할 수 있으며, 입구 유속은 효율을 고려하여 12~15m/s 정도가 적당합니다. 그러나 유속이 너무 높으면 압력 손실이 증가할 수 있습니다. 싸이클론의 직렬 단수와 Dust box의 모양과 크기도 집진 효율에 중요한 영향을 미칩니다.
고농도 분진의 경우 싸이클론을 병렬로 연결하고, 응집성이 강한 먼지는 직렬로 연결하여 효율을 높일 수 있습니다. 하지만 점착성 있는 먼지에는 부적합하며, 딱딱한 먼지는 장치를 마모시킬 수 있습니다. 싸이클론은 고성능 전기 집진기나 여과 집진기의 전처리용으로 주로 사용됩니다.
먼지 폐색 효과를 방지하기 위해 축류 집진 장치나 다양한 부착물을 사용하며, 침강 먼지 및 미세한 먼지의 재비산을 막기 위해 스키머와 같은 부착물을 설치하여 집진 효율을 증대시킵니다. 또한, Back flow를 방지하기 위해 멀티 사이클론의 입구실과 출구실의 크기를 충분히 유지하고, 정압이 균일하도록 설계하는 것이 중요합니다.
참고 및 사이클론 집진기 (주)에어보스 집진기 (air-boss.co.kr)
