석탄 화력 발전소 집진 장치 설치 목적과 종류

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문제 유형 (유사 기출)

“석탄 화력 발전소에서 집진 장치의 설치 목적과 종류에 대하여 설명하시오.”

1) 설치 목적 및 개요

1. 석탄을 연료로 사용하는 화력 발전소는 연소 시 비산회(Fly-ash) 가 발생하며, 이는 환경오염의 주요 원인이 된다.
2. 이 비산회는 대기 중으로 배출되기 전 회수되어야 하며, 이를 위해 집진 장치가 설치된다.
3. 집진 장치는 대기환경보전법 등의 법적 기준을 충족하며, 설비 보호와 발전소 효율 유지에 기여한다.

2) 집진 장치의 구비 조건

1. 입자의 크기와 무관하게 집진 성능이 우수할 것
2. 가스 유속의 변화에도 안정적인 효율 유지
3. 구조가 단순하고 설치·유지가 용이할 것
4. 고장이 적고 장기 운전이 가능할 것

3) 집진 장치의 종류

• 기계식 집진기 (사이클론 집진기)

1. 원리:
   • 유입된 연소 가스를 회전시켜 원심력에 의해 입자를 벽면으로 분리
   • 아래로 떨어진 입자는 집진통에 모임
2. 작용식:
   • $F = \dfrac{mv^2}{R}$
     (단, $m$: 입자 질량, $v$: 유속, $R$: 반경)
3. 특징:
   • 구조 간단, 가격 저렴
   • 효율 낮음 (일반적으로 85~90%)
   • 미세 입자 처리에는 한계

• 전기식 집진기 (코로넬 집진기)

1. 원리:
   • 코로나 방전을 이용해 음(-)전하를 띤 분진을 양(+)전극에 흡착
   • 고전압 직류 (30~60kV) 를 인가해 입자를 전기장으로 유도
2. 구성 요소:
   • 방전극(–극), 집진극(+극), 고전압 장치, 후단 제거 장치
3. 특징:
   • 집진 효율 매우 높음 (95~98%)
   • 미세입자(0.01μm 이하)까지 제거 가능
   • 압력 손실이 적고 유지보수 편리
   • 단점: 습한 분진, 점착성 가스에는 적용 어려움

4) 결론

집진 장치는 석탄 화력 발전소에서 대기오염을 저감하기 위한 필수 설비로,

• 기계식은 구조가 간단하나 효율은 낮고,
• 전기식은 고효율이나 설치비용과 전력 소모가 크다.

현장 조건에 따라 적절한 장치를 선택하고 유지관리하는 것이 중요하다.

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