작성자: Mark Belcher, Donaldson Torit 필트레이션 엔지니어링 관리자
필터 프리코팅은 다공성 입자층을 집진기의 필터 여과지에 의도적으로 포집시켜 일부 성능을 향상시키는 작업입니다. 아래에서 설명하는 이유로 인해 프리코팅이 플리츠 카트리지 필터에 도움이 된다고 생각할 수 있겠지만, 대부분의 작업에서는 이 방법이 최선의 선택이 아닐 수도 있습니다.
깨끗한 새 필터 여과지에 대해 프리코팅을 고려하는 기본적인 이유가 두 가지 있습니다. 프리코팅을 사용하기 전에, 프리코팅의 차이점과 영향은 물론, 프리코팅을 1회 적용하는 것이 일시적인 해결책에 불과하다는 점을 이해해야 합니다.
초기 효율을 높이기 위한 프리코팅
프리코팅은 대개 성능이 낮은 필터 여과지의 초기 효율을 높이기 위해 사용됩니다. 사용하지 않은 새로운 셀룰로스 또는 셀룰로스 합성 혼합 필터 여과지는 대개 1 미크론 미만의 입자(ASHRAE 52.2 테스트 기준)에 대해 고작 30%의 초기 효율만 제공합니다. 필트레이션 효율은 분진이 여과지에 쌓이면서(포집되면서) 점차 향상되지만, 프리코팅을 사용하면 이러한 효율 향상을 가속화할 수 있습니다. 프리코팅은 필터 여과지 표면에 입자층을 형성하면서 프리 필터 역할을 합니다. 즉, 1 미크론 미만의 입자 및 기타 입자가 필터 여과지에 침투하기 전에 공기 흐름에서 입자를 포집하여 전반적인 필터 효율을 향상시킵니다.
프리코팅 공급업체는 대개 카트리지 필터당 최소 0.5 lb(또는 227 g)의 프리코팅부터 필터당 최대 2.5 lbs(1,134 g)의 프리코팅 재료를 도포하라고 제안합니다. 필터에 프리코팅을 더하면 초기 효율을 높일 수는 있지만, 공기 흐름에 대한 필터 부압(차압)도 증가하게 됩니다. 프리코팅의 유형과 양에 따라 필터 부압(차압)이 크게 증가할 수 있으며, 압력 강하가 증가하면 공기를 이동하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다. 또한 2차 폐기물 스트림을 처리하는 것뿐만 아니라 프리코팅을 도포하는 데 드는 비용도 있습니다.
필트레이션 효율을 높이기 위해 필터 여과지를 프리코팅하는 것은 일시적인 해결책일 뿐입니다. 카트리지 집진기는 일반적으로 압축 공기 클리닝 펄스를 사용하여 필터 여과지 표면에 축적된 "먼지층"을 주기적으로 제거함으로써 필터 수명을 연장합니다. 카트리지가 펄스 클리닝되면, 상당량의 입자 및 프리코팅 물질이 모두 여과지 표면에서 떨어져 나가 제거됩니다. 프리코팅으로 덮인 여과지는 마치 처리 과정을 거치지 않은 필터 여과지에 더 가깝습니다. 여과지를 뚫고 침투하거나 새어 들어갈 수 있는 미세한 입자에 필터 여과지가 노출되므로 효율은 그에 따라 조정됩니다.
긴 수명을 위한 프리코팅
필터 여과지의 압력 강하가 공기 흐름을 실질적으로 제한할 정도로 높아지거나, 높아진 저항에 맞춰 팬을 작동하기 위한 에너지 비용이 증가하여 막힌 필터로 팬을 계속 작동시키는 것이 비현실화되는 경우, 필터 여과지의 수명도 끝납니다. 프리코팅을 통해 필터 수명을 연장할 수 있다는 주장의 일반적인 논리는 프리코팅을 통해 필터 여과지의 깊숙한 곳에 침투하는 작은 입자의 양을 최소화한다는 가정을 바탕으로 합니다(여과지가 막히는 속도 최소화). 프리코팅 재료가 실제 여과지에 유입되는 작은 입자를 차단하는 역할을 하기 때문에 프리코팅 재료의 도포 직후에는 이러한 가정이 타당할 수 있습니다. 그러나 앞에서 설명한 것처럼 필터 여과지가 펄스 클리닝되면 해당 장벽이 무너지게 됩니다. 따라서 펄스 클리닝이 일어날 때마다 프리코팅도 제거되므로 이러한 이점 역시 사라지게 됩니다. 프리코팅이 펄스 클리닝 중에 손상되어 손실되고 나면 필터는 처리 과정을 거치지 않은 필터처럼 분진을 포집합니다. 따라서 여과지가 막히기 시작하면서 작동 압력 강하가 다시 증가합니다(그림 1 참조).
프리미엄 등급 필터 여과지는 펄스 클리닝 중에 프리코팅 재료가 손실되면서 발생하는 필트레이션 성능의 잠재적 손실 없이 프리코팅이 보장하는 개선된 필트레이션 성능을 선사합니다. 이러한 성능 개선 방법은 아래에서 설명합니다.
더 나은 솔루션
사용자는 프리코팅의 단점을 피하기 위해 프리미엄 등급 필터를 대신 사용할 수 있습니다. 프리미엄 등급 필터는 일반적으로 일종의 영구적인 표면 처리를 하여 여과지 표면에 입자를 포집하고 분진 포집으로부터 기질을 보호합니다. 가장 일반적인 표면 처리 유형에는 직접 도포식 나노섬유, 멜트 블론 래미네이션 또는 PTFE층이 있습니다. 멜트 블론 코팅 프리미엄 필터는 높은 효율을 제공하지만, 1 미크론 미만 입자가 종종 멜트 블론층 깊숙이 포집되므로 효과적으로 펄스 클리닝이 이루어지지 않습니다. 결과적으로 전반적인 필터 수명이 짧아집니다. 또한 PTFE 코팅 필터는 대개 효율적이고 대부분의 상황에서 펄스 클리닝을 효과적으로 수행하지만, 일반적으로 더 높은 공기 저항이나 압력 강하에서 작동하므로 더 많은 에너지를 소모합니다. 게다가 일반적으로 다른 프리미엄 등급 필터보다 훨씬 비쌉니다. 직접 도포식 미세섬유 표면층이 있는 필터는 효율이 우수하고 펄스 클리닝도 효과적으로 이루어집니다. 또한 상대적으로 낮은 압력 강하에서 작동하며 일반적으로 매우 비용 효율적입니다(그림 2 참조).
미세섬유 필터는 대부분의 경우 프리미엄 등급 중 최고의 옵션을 제공합니다. 미세섬유를 사용한 프리미엄 필터용 여과지는 영구적인 미세섬유 표면층이 있는 기질(일반 셀룰로스 카트리지 여과지와 유사함)로 구성됩니다. 이 층의 두께는 대개 1 미크론 미만이므로, 층의 막힘이나 심층 포집은 문제가 되지 않습니다. 고품질 미세섬유 카트리지에 사용되는 프리미엄 미세섬유는 나노섬유로, 보통 직경이 0.3 미크론 이하이며 필터 여과지의 표면에 작은 구멍으로 구성된 영구적인 망을 형성하게 됩니다. 표면층의 섬유는 크기가 너무 작아 공기 저항을 눈에 띄게 증가시키지 않으므로 초기 압력 강하는 더 낮게 유지됩니다.
사용자가 더 높은 초기 효율을 원한다면, 미세섬유 필터가 훌륭한 옵션입니다. 깨끗하고 새로운 미세섬유 카트리지의 효율은 일반 카트리지보다 훨씬 높습니다. 일반적인 미세섬유 카트리지의 효율은 1 미크론 미만의 입자에 대해 최소 65%인 반면, 일반 필터는 초기 효율 30%도 달성하기 어려울 수 있습니다. 또한 미세섬유 필터의 작동 효율은 매우 빠르게 증가합니다. ASHRAE 52.2 테스트에서는 1 oz.(28.35 g)의 입자를 미세섬유 카트리지에 공급하면 1 미크론 미만 입자에 대한 효율이 쉽게 90%를 초과할 수 있다는 사실을 보여 줍니다.
터 카트리지 수명을 연장하려는 사용자도 프리미엄 등급 미세섬유 필터를 사용하여 이점을 얻을 수 있습니다. 작동 중에 미세섬유 여과지의 표면에 먼지 포집이 일어납니다. 여과지가 펄스 클리닝될 때 대부분의 먼지층이 여과지에서 분리되어 필터에서 제거됩니다. 미세섬유층은 손상되지 않으며, 기질에 심층 포집 및 블라인딩이 발생하지 않도록 계속 보호합니다. 심층 포집은 더 이상 크게 나타나지 않기 때문에 미세섬유 카트리지는 다른 여과지 옵션보다 더 낮은 작동 압력 강하를 유지하며 연속 클리닝을 수행하며 필터 수명도 훨씬 길어집니다(그림 3 참조).
마지막으로, 프리미엄 미세섬유 여과지의 펄스 클리닝 성능이 향상되어 기질이 일반 여과지 필터와 달리 심층 포집 문제를 겪지 않기 때문에 필터 전반의 공기 흐름(압력 강하)에 대한 평균 저항이 낮아지고 클리닝 빈도가 줄어듭니다. 펄스 클리닝 요구가 줄어들어 압축 공기를 절약할 수 있으며, 프리미엄 등급 미세섬유 필터가 낮은 평균 작동 압력 강하로 작동하기 때문에 프리미엄 미세섬유 여과지 카트리지로 팬 작동 시의 마력을 절약할 수 있습니다. 마력과 압축 공기가 절약되면 유효 수명 전반에 걸쳐 총 에너지 절약 효과를 얻을 수 있습니다.
프리미엄 등급 미세섬유 카트리지는 수명이 길고, 효율이 높고, 에너지 절약 효과가 크므로, 일반적으로 프리코팅보다 비용 효율적인 솔루션이라는 것을 의미합니다.
