작성자: Nick Welter, Donaldson Torit 지역 관리자
미스트 콜렉터는 금속 가공 산업에서 공기 질을 관리하는 데 꼭 필요한 핵심 장비입니다. 습식 가공 공정 중에는 미스트 방울이나 액체 연기가 발생할 수 있으며, 이는 환경, 건강 및 안전에 영향을 미치기 때문에 포집되어야 합니다. 액체 연기는 습식 가공의 부산물 중에서 가장 포집하기 어려운 물질입니다. 이 기사/연구에서는 연기와 연기 포집 방법을 살펴봅니다.
연기의 정의
연기라고 하면 일반적으로 캠프파이어, 담배, 또는 용해된 금속에서 나오는 어두운 연기 구름을 떠올립니다. 습식 가공에서 발생하는 연기는 일반적으로 이와 매우 다릅니다. 이 문서의 목적상, 연기는 일반적으로 증기에서 액체 상태로 응축된 0.7에서 1.0 미크론 크기의 액체 방울이라고 정의하며, 열로 생성된 미스트 또는 기름 연기를 말합니다.
이러한 액체 연기는 고압에서 액체를 가열하거나 압축한 후 다시 자욱한 연기로 응축할 수 있는 증기를 발생시키는 공정에서 발생합니다. 액체 연기는 흔히 냉간 압조, 스트레이트 오일 냉각수를 이용한 초경합금 가공, 대형 발전기의 윤활유 저장 탱크, 열처리 및/또는 플라스틱 성형 등의 금속 가공 작업에서 발생합니다.
연기 포집
액체 연기를 올바르게 포집하려면, 연기와 미스트의 근본적인 차이를 이해해야 합니다. 미스트는 일반적으로 크기가 최대 20 미크론인 액체 방울로 구성되어 있습니다. (참고로 인간의 머리카락은 직경이 약 40 미크론입니다.) 미스트는 유성 및 수용성 윤활유 또는 냉각수로 만들어집니다. 공급 헤드 또는 가공 공정에 사용되는 냉각수에 열 및/또는 압력이 많이 가해질수록 미스트 방울이 작아집니다. 냉각수에 충분한 열이나 압력이 가해지면 방울이 너무 작아져 액체 연기가 발생할 수 있습니다. 0.7 미크론의 액체 연기는 평균 미스트 방울보다 약 30배나 작습니다. 이렇게 매우 작은 방울을 포집하려면 당연히 매우 효율적인 미스트 콜렉터가 필요합니다.
액체 연기는 쉽게 포집할 수 있지만, 일반적으로는 공정에서 발생하는 연기의 양 자체를 제한하는 것부터 시작하는 것이 좋습니다. 공정에서 연기의 양을 제한하는 첫 번째 방법은 공정 공기를 냉각시키는 것입니다. 앞서 언급한 바와 같이, 액체 연기는 대개 열에 의해 생성되기 때문에 미스트 콜렉터를 사용하기에 앞서 공정 공기를 냉각하면 연기를 다시 액체로 응축할 수 있습니다. 이를 위해서는 더 차가운 공기를 공정에 유입하면 됩니다. 공기는 집진기와 최소 15 피트 떨어진 곳에서 105 °F 이하로 냉각하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 연기가 미스트 콜렉터를 거친 후 응축되지 않습니다. 연기가 응축되면 콜렉터의 효율이 저하될 수 있습니다.
덕트 시스템의 공기 속도를 늦추면 집진기에 앞서 연기를 더욱 완전하게 응결할 수 있습니다. 분당 2,500 피트의 속도를 맞추면 더욱 완전하게 응결할 수 있는 시간을 확보할 수 있습니다. 속도를 너무 낮추면 미스트가 덕트에 모여 고일 수 있으므로, 덕트 시스템의 속도를 더 낮추기는 어려울 수 있습니다. 일반적으로 덕트에 항상 약간의 경사를 두어 미스트가 덕트에 '고이는' 현상을 최소화할 수 있습니다.
위와 같은 조치를 거친 후에도 연기가 집진기에서 배출되는 경우, 최종 필트레이션 작업에 집중하는 것이 가장 좋은 전략이 될 수 있습니다. 전략을 결정하기 위해서는 배출되는 연기의 양을 고려해야 합니다. 연기 발생량이 상당할 경우 다단계 미스트 콜렉터가 최상의 옵션이 될 수 있습니다. 그러나 연기 발생량이 적은 경우에는 기본 필터에 애프터 필터만 사용하는 것이 일반적인 전략입니다.
애프터 필터
습식 가공 작업에서는 일반적으로 두 가지 유형의 애프터 필터, 즉 HEPA 또는 95% DOP 필터가 사용됩니다. HEPA 필터는 의미상 0.3 미크론 크기의 물질에 대해 99.97%의 효율을 제공합니다. HEPA 필터를 사용할 때의 단점은 필트레이션 포집 성능이 제한적이라는 것입니다. 95% DOP 필터는 HEPA 필터 수명의 5배에 이르지만, 0.3 미크론 크기의 물질에 대해 95%의 효율만 제공합니다. 기름 연기는 평균 0.7 미크론이므로, 경험상 95% DOP 필터도 종종 괜찮습니다. 95% DOP 필터는 0.7 미크론에서는 98%~99%의 효율을 보일 수 있습니다. 이 정도의 효율이라면 연방/주/현지 표준을 충족하는 미스트 콜렉터의 공기 질을 달성할 수 있습니다. 마지막으로 95% DOP 필터는 일반적으로 수명은 더 길지만 비용은 HEPA 필터와 거의 비슷합니다. 이러한 속성을 살펴보면 95% DOP 필터가 제공하는 뚜렷한 이점과 지난 몇 년 동안 많은 선택을 받았는지 알 수 있습니다.
습식 가공 공정에서 상당한 양의 연기가 발생할 경우, 애프터 필터보다 먼저 효과적으로 연기를 포집하고 제거하는 것이 경제적인 운영을 위한 가장 좋은 방법입니다. 애프터 필터보다 먼저 연기를 포집하려면, 업계에서 일반적으로 사용되는 미스트 콜렉터의 효율을 이해해야 합니다.
미스트 콜렉터
일반적인 형태의 미스트 콜렉터는 바로 원심 미스트 콜렉터입니다. 원심 미스트 콜렉터는 일반적으로 작고 비교적 저렴하며, 대개 최소한의 필터 교체만 필요로 합니다. 상당수의 원심 미스트 콜렉터에는 애프터 필터도 장착할 수 있습니다. 일반적인 원심 집진기는 1 미크론 물질에 대해 약 98%의 효율을 제공할 수 있습니다. 재물질의 크기가 감소할수록 이러한 효율도 감소합니다. 기름 연기의 평균 크기는 0.7 미크론이기 때문에 원심 집진기의 효율이 기준을 충족하지 못할 수 있습니다. 이러한 경우에는 애프터 필터를 필수로 고려해야 합니다. 원심 집진기의 또 다른 단점은 공기 처리량이 제한적이라는 것입니다. 일반적인 원심 집진기는 공기 처리량이 500 CFM 이하로 제한됩니다.
배리어 필터는 널리 사용되는 또 다른 미스트 필트레이션입니다(그림 1). 배리어 필터 집진기는 일반적으로 대규모의 짙은 미스트용 알루미늄 메시 스크린과 폴리에스테르 기반 패널 또는 카트리지로 구성됩니다. 공정에서 상당한 양의 연기가 발생하는 경우, 배리어 필터는 원심 집진기보다 더 높은 수준의 필트레이션 성능과 높은 처리량을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 크로스 플로우 섬유 필터를 사용하면 필터 벽을 통해 더러운 공기가 수평으로 유입되어 포집된 미스트가 필터 아래로 배출됩니다. 이 옵션은 1.2 미크론 물질에 대해 99.3%의 필트레이션 효율을 제공하며, 4 인치 외부 정압에서 최대 1,000 cfm의 공기를 처리합니다. 이러한 성능 수준은 원심 집진기로 달성하기 어려우며 비용도 많이 듭니다. 이 집진기 설계로 필터 수명을 늘리고 유지 관리 비용을 절약할 수 있습니다.
요약하자면, 액체 연기를 포집하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. 그러나 연기가 생성되는 과정을 이해하면, 적합한 필트레이션 솔루션을 손쉽게 찾을 수 있습니다. 적절한 덕트 속도와 덕트 경사, 낮은 온도를 유지하면 액체 연기 여과 문제를 단순화시킬 수 있습니다. 마지막으로, 이렇게 까다로운 물질을 다룰 때는 일반적으로 애프터 필터를 고려해야 합니다.
습식 가공 공정에 적합한 필트레이션 장비를 선택하면 시스템 운영 비용을 낮추는 것은 물론, 공기 중에서 문제를 일으키는 물질을 제거할 수 있습니다.
