집진기 필터 전면 교체의 이점

작성자: Ted Henderson, Donaldson Torit 응용 엔지니어

필터 전면 교체로 절감하는 비용

필터 수명을 연장하고 집진기의 에너지를 최대한 적게 소비하기 위해서는 집진기를 적절하게 유지 관리하는 것이 중요합니다. 집진기 소유자와 조작자는 필터를 전면 교체하기보다는 고장 난 필터 하나만 교체하는 것이 비용 효율적인 방법이라고 생각하는 경우가 많습니다. 이 단순하고 빠른 해결책이 경제적인 선택으로 보일 수도 있지만, 실제로는 필터를 더 자주 교체하고, 더 많은 가동 중지 시간을 해결하고, 더 늘어난 전기 요금을 감당해야 할 수 있습니다. 즉, 비용이 증가하게 됩니다.

적절한 여과지 대비 공기 비율(AMR)의 중요성

집진기의 크기는 집진기가 공기 흐름에서 제거할 것으로 예상하는 특정 입자, 총공기량 등, 여러 가지 변수를 기준으로 결정됩니다. 필트레이션 속도 또는 여과지 대비 공기 비율(AMR)은 집진기에서 사용 가능한 총 필트레이션 영역 대비 실제로 필트레이션되는 공기량의 비율을 말합니다. 일반적으로 여과되는 입자가 작을수록 권장되는 필트레이션 속도도 느려집니다. 더 작은 입자가 필트레이션에 특정 문제를 발생시키므로 부분적으로는 사실이라고 말할 수 있습니다.

첫째, 작은 입자가 필터 표면에 쌓이고 밀집하게 되면서 공기가 집진된 분진을 통과할 수 있는 공간이 줄어듭니다. 이로 인해 압력 저항이 증가하고 필터 클리닝 빈도도 늘어납니다. 필트레이션 속도가 느릴수록 쌓인 입자 사이에 여유 공간이 더 많이 생기므로, 저항이 감소하고 클리닝 빈도도 줄어듭니다. 둘째, 입자가 작을 수록 필터의 외부 섬유를 관통하여 필터 여과지에 박힐 가능성이 훨씬 큽니다. 이러한 심층 포집 현상이 발생하면 여과지를 복구하기가 매우 어렵습니다. 결국, 여과지에 영구적인 압력 상승이 일어나 여과지를 교체해야 합니다. 필트레이션 속도가 느릴수록 작은 입자를 여과지로 이동시키는 데 쓰이는 에너지가 감소하여 심층 포집 현상이 줄어들고 필터 수명이 길어집니다.

필터 표면에 입자(또는 분진)가 모여 있으면 필터 여과지를 통과하는 공기 흐름이 제한됩니다. 이러한 흐름 제한은 저항이 증가할 때 관찰되며, 효과적인 주기적 클리닝을 통해 관리할 수 있습니다. 그러나 결국은 우수한 표면 포집 필터에서도 장기적으로는 저항이나 압력 강하의 증가가 발생합니다.

일반적으로 팬 크기를 설계할 때 이러한 불가피한 압력 강하 증가를 고려해야 합니다. 팬을 선택할 때는 교체할 때와 마찬가지로 필터 전반의 최종 압력 강하를 예상하여 필터 수명 동안 설계 공기량을 공급하도록 보장해야 합니다. 이를 위해서는 일반적으로 팬에 4~6 인치의 고정 용량을 추가해 필터의 전체 수명 동안 일어나는 압력 강하의 최종적인 증가를 처리하게 해야 합니다.

필터가 깨끗하고 필터에 최종 정적 저항이 없을 때는 팬이 과도한 공기량을 끌어당기지 않도록, 설계자는 공기 흐름을 제어할 댐퍼 또는 기타 장치를 포함해야 합니다. 에어플로우 컨트롤러를 주파수 변조 드라이브(VFD)와 함께 사용해 팬 속도를 조정하고, 필터의 저항이 낮은 상태에서 공기량을 설계 수준으로 제어하는 것도 하나의 방법입니다.

필터를 부분적으로 교체하는 것이 좋지 않은 이유는 무엇일까요?

집진기가 작동하는 동안에는 집진기에 있는 모든 필터의 저항이 균일하기 때문에 필터를 부분적으로 교체하는 것은 이상적인 방법이 아닙니다. 그러나 새로 설치한 새 필터의 저항이 다른 더러운 필터의 저항보다는 훨씬 적습니다. 새 필터는 대개 설계 흐름에서 1 인치 미만의 저항을 보이는 반면, 오래된 필터는 3~4배의 저항을 보입니다. 먼지로 인한 기존 저항이 있는 다른 필터에 새 필터 하나를 설치하면, 새 필터의 저항이 더러운 필터의 저항과 같아질 때까지 새 필터의 공기 흐름이 크게 증가합니다.

새 필터는 균형 잡힌 설계 공기량을 처리하는 대신 설계 공기량보다 크게 증가한 공기 흐름을 처리합니다. 결과적으로 새 필터에 즉시 심층 포집이 발생하고, 필터 수명이 빠르게 감소하며 집진기는 더 높은 압력 강하를 겪습니다.

교체된 필터의 수명이 감소하면 다른 모든 필터에 영향을 미칩니다. 필터 구매가 늘어나며, 가동 중지 시간도 더 많이 발생합니다. 또한 압력 강하가 높은 상태에서 집진기가 작동하면 압축 공기 소비량이 증가하고, 집진기를 통과하는 공기 흐름을 유지하기 위해 더 많은 에너지가 필요하게 됩니다.

필터 전면 교체의 이점

전체 필터를 교체하면 집진기 내부의 모든 필터에서 균일한 압력 강하가 가능합니다. 그러면 모든 필터가 균형 잡힌 공기량을 전달하여 압력 강하를 최소화하게 됩니다. 또한 전체 필터를 교체하면 균일한 압력 강하를 달성할 수 있어 모든 필터 전반의 필트레이션 속도를 제어할 수 있습니다. 이를 통해 압축 공기를 절약하고, 필터 클리닝을 최소화하여 필터 수명을 연장할 수 있습니다. 또한 설계 공기량을 더욱 쉽게 유지할 수 있으므로, 적절한 AMR이 유지되고, 필터 여과지의 심층 포집도 최소화할 수 있습니다. 심층 포집이 줄어들면 필터 수명이 늘어나고 장기적으로 비용이 절감됩니다.

손상되어 교체할 필터가 집진기에서 손상된 유일한 필터가 아닐 가능성도 간과해서는 안 됩니다. 필터 하나만 교체하면 부분적으로 손상된 다른 필터는 결국 며칠 또는 몇 주 안에 손상될 것입니다. 기존 필터의 교체가 지연되면, 장비 가동을 중지하고 빠르게 증가하는 다른 여러 필터의 고장을 조사해야 합니다. 고장 난 필터로 인해 가동 중지 시간과 인건비가 증가하는 것은 물론, 필터가 막히고 손상되어 압력 강하가 증가한 상태에서 집진기를 장기간 작동시키면 운영 비용도 증가하게 됩니다.

요약: 집진기에서 손상된 필터를 발견하는 경우, 필터의 상대적인 연식을 고려하고 새로운 필터 세트로 집진기 압력 강하를 줄이는 것의 잠재적인 이점에 대해 생각해 보아야 합니다. 예기치 않은 추가 가동 중지 시간과 유지 관리 비용을 피할 수 있는 방법을 고려해야 합니다. 때로는 곧 마모될 전체 필터를 교체하는 것이 이미 손상된 필터만 교체하는 것보다 더 나은 투자라는 점을 기억해야 합니다.