석탄 화력 발전소 - 대기 오염 저감 설비 (3) 집진 설비

석탄 화력 발전소에서는 연소 과정에서 앞글에서 살펴 보았던 NOx, SOx 이외에도 Dust가 발생합니다. 석탄 화력 발전소의 집진 설비는 이러한 Dust를 저감하여 환경 오염을 줄여 줍니다. 이 글에서는 석탄화력발전소에서 주로 사용되는 집진 설비의 종류와 작동 원리를 살펴보겠습니다.

1. 전기 집진기 (Electrostatic Precipitator, ESP)

전기 집진기(ESP)는 석탄화력발전소에서 가장 널리 사용되는 집진 설비 중 하나입니다. 이 설비는 배출가스 중의 미세 입자를 전기장을 이용해 제거합니다.

 

구성 요소 및 작동 원리

• 고전압 전원 장치: 전기장을 형성하여 배출가스 속의 입자에 전하를 부여합니다.
• 방전 전극: 전자를 방출하여 배출가스 속의 입자를 이온화시킵니다.
• 집진판: 이온화된 입자가 모여 흡착되는 표면으로, 주기적으로 진동을 주어 흡착된 먼지를 제거합니다.
• 청소 장치: 집진판에 모인 먼지를 수거하여 제거합니다.

전기 집진기는 높은 집진 효율을 자랑하며, 특히 작은 크기의 미세먼지 제거에 효과적입니다. 전력 소모가 많지만 대규모 산업 설비에서 널리 사용됩니다.

2. 백필터 (Bag Filter)

백필터(Bag Filter)는 직물 필터를 사용해 먼지를 걸러내는 장치입니다. 석탄화력발전소에서 배출되는 가스가 필터 백을 통과하면서 먼지가 필터 표면에 포집됩니다

 

구성 요소 및 작동 원리

• 필터 백: 다양한 소재(폴리에스터, 아라미드 등)로 제작되며, 입자를 물리적으로 걸러냅니다.
• 송풍기: 배출가스를 필터 백으로 통과시킵니다.
• 청소 시스템: 주기적으로 필터 표면의 먼지를 제거합니다.

일반적으로 역세척, 진동, 펄스 제트 방식 등이 사용됩니다. 백필터는 설치와 운영이 간편하며, 다양한 크기와 형태로 제작 가능합니다. 유지 보수가 쉽고, 중대형 산업 시설에서 많이 사용됩니다.

3. 사이클론 (Cyclone)

사이클론 집진기는 원심력을 이용해 입자를 분리합니다. 배출가스가 회전 운동을 하면서 원심력에 의해 입자가 외벽으로 밀려 나가고, 깨끗한 가스는 중앙을 통해 빠져나갑니다.

 

구성 요소 및 작동 원리

• 원통형 본체: 배출가스가 회전 운동을 하며 입자를 분리합니다.
• 배출구: 깨끗한 가스가 빠져나가는 출구입니다.
• 먼지 수거기: 분리된 입자가 모이는 장소입니다.

사이클론은 구조가 간단하고, 유지 보수가 적으며, 높은 온도와 압력에서도 작동 가능합니다. 그러나 작은 크기의 입자 제거 효율이 낮아, 다른 집진 설비와 함께 사용하는 경우가 많습니다.

4. 습식 집진기 (Wet Scrubber)

습식 집진기는 물이나 다른 액체를 사용해 배출가스 속의 입자를 제거합니다. 배출가스가 액체와 접촉하면서 입자가 제거됩니다.

 

구성 요소 및 작동 원리

• 스프레이 노즐: 액체를 분사하여 배출가스와 접촉시킵니다.
• 충전층: 배출가스와 액체의 접촉 면적을 넓혀 입자 제거 효율을 높입니다.
• 배출구: 처리된 가스가 빠져나가는 출구입니다.
• 액체 회수 시스템: 사용된 액체를 회수하여 재사용합니다.

습식 집진기는 유해 가스와 미세먼지 제거에 효과적이며, 특히 고온의 배출가스를 처리할 수 있습니다. 그러나 폐수 처리가 필요하고, 부식 방지 대책이 필요합니다.