Performance Improvement of Electrostatic Precipitator by Optimizing Barbed Wire Discharge Electrode

Abstract

전기집진기는 널리 쓰이는 집진장치 중 하나로써 동력이 크게 필요하지 않다는 장점과 낮은 유속에서 굉장히 높은 집진효율을 가지는 장점을 지니고 있다. 주로 사용되는 장소는 화력발전소, 대형 공장, 고깃집 유형의 음식점 등 많은 양의 미세먼지가 발생하고 많은 유량을 처리해야하는 장소에 설치가 되며, 최근에는 공기청정기 등에도 적용되고 있다. 특히, 화력발전소는 국내 미세먼지 배출에서 많은 부분을 차지하고 있기에 전기집진기 연구는 지난 수 년간 미세먼지 이슈가 꾸준히 제기되고 국내에서 대기 환경 개선에 중요한 역할을 한다. 따라서, 본 연구에서는 수치해석 기법을 활용하여 Barbed wire type 방전극 형상 변수 변경에 따른 분석을 통하여 전기집진기의 집진효율을 개선하고자 하였다. ANSYS FLUENT Release 17.0과 내장된 User defined function 기능을 활용하여 유동장, 전기장, 이온장, 입자거동 해석을 통하여 전기집진기 집진효율을 분석하였다. 분석 결과를 활용하여 방전극 형상을 최적화하였으며, 최적화된 방전극 형상을 제작하여, 기존 형상과 함께 실험을 진행하여 최적화 결과를 검증하였다. 최적화를 통하여 집진효율의 향상시키는 결과를 도출하였고, 기존 형상과 유사한 전력소모와 오존발생량을 보였다.; Electrostatic precipitator is one of the widely used dust collectors, and it has the advantage of not requiring much power and having very high dust collection efficiency at low flow rate. Mainly used places are installed in places where a large amount of particulate matter is generated, such as thermal power plants, large factories, meat-type restaurants, and have to deal with a large flow rate, and is recently applied to air cleaners. In particular, thermal power plants account for a large portion of domestic particulate matter emissions, so electrostatic precipitator research has been continuously raising particulate matter issues over the last few years and plays an important role in improving the air environment in Korea. Therefore, this study aims to improve the dust collection efficiency of electrostatic precipitator by analyzing the change of shape of Barbed wire type discharge electrode using numerical analysis technique. Using ANSYS FLUENT Release 17.0 and the built-in user defined function, we analyzed the electrostatic precipitator efficiency by analyzing the flow field, electric field, ion field, and particle behavior. Using the analysis results, the shape of the discharge electrode was optimized, and the optimized discharge electrode shape was produced. The optimization resulted in the improvement of dust collection efficiency, and showed similar power consumption and ozone generation.