플라즈마 커팅에서 발생하는 연기와 먼지가 얼마나 유해할 수 있는지 생각해 본 적이 있나요? 플라즈마 절단이 널리 보급됨에 따라 이러한 오염 물질을 관리하는 것은 환경 기준을 충족하는 데 매우 중요합니다. 이 글에서는 건식 및 습식 처리 기술을 포함하여 플라즈마 절단기에서 발생하는 먼지와 연기를 효과적으로 제거하는 방법을 살펴봅니다. 이러한 전략을 실행하면 보다 안전하고 효율적인 작업 환경을 보장할 수 있습니다. 작업장을 깨끗하게 유지하고 규정을 준수하는 방법을 자세히 알아보세요.
플라즈마 절단기가 널리 사용되면서 강판 절단 시 발생하는 연기와 먼지는 심각한 대기 오염 문제를 야기합니다.
환경 규제가 점점 더 엄격해짐에 따라 작업장에서 연기와 먼지가 계속 발생하면 이를 개선하기 위해 공장을 일시적으로 폐쇄해야 할 수도 있습니다.
이러한 폐가스를 처리하기 위해서는 연기 및 먼지 처리 방법을 구현하는 것이 필수적입니다.
이 문서에서는 다음에서 발생하는 연기 및 먼지를 처리하는 방법에 대한 개요를 제공합니다. 플라즈마 절단 유익하고 도움이 되는 정보를 제공하는 것을 목표로 합니다.
플라즈마 절단기에서 발생하는 먼지를 처리하는 방법에는 건식 처리 방법과 습식 처리 방법의 두 가지가 있습니다.
현대 산업은 중금속과 합금의 가공을 필요로 합니다. 일상 활동에 필요한 도구와 운송 수단의 제조는 금속 없이는 진행할 수 없습니다.
예를 들어 크레인, 자동차, 고층 빌딩, 로봇, 현수교 등은 모두 정밀하게 가공된 금속 부품으로 만들어집니다. 그 이유는 간단합니다. 금속 소재는 매우 견고하고 내구성이 뛰어나기 때문입니다.
대부분의 제조업, 특히 크고 튼튼한 품목의 경우 더욱 그렇습니다, 금속 소재 논리적 선택이 됩니다.
금속은 쉽게 손상되지 않기 때문에 특정 모양으로 가공하기가 어렵다는 점이 금속 소재의 강점인 동시에 단점이기도 합니다.
비행기 날개와 같은 크기와 강도를 가진 부품을 가공해야 할 때 어떻게 정밀하게 절단하고 성형할 수 있을까요? 대부분의 경우 플라즈마 절단기를 사용해야 합니다.
강판은 튜브, 프로파일, 와이어와 함께 철강 제품의 4대 주요 형태 중 하나입니다. 선진국에서는 강판 생산량이 전체 철강 생산량의 50% 이상을 차지합니다. 중국의 강판 생산량은 경제 성장과 산업 발전에 발맞춰 꾸준히 증가하고 있습니다.
폭 대 두께 비율이 크고 표면적이 넓은 것이 특징인 강판은 두께에 따라 박판과 후판의 두 가지 주요 사양으로 분류됩니다.
열간 압연 또는 냉간 압연 공정을 통해 생산되는 얇은 강판은 일반적으로 두께가 0.2mm에서 4mm에 이릅니다. 이러한 강판은 자동차 차체 패널, 가전제품 케이스 및 경량 구조 부품에 광범위하게 사용됩니다.
두꺼운 강판은 정의상 두께가 4mm를 초과합니다. 업계 관행은 이 범주를 더 세분화합니다:
두꺼운 강판의 폭은 일반적으로 600mm에서 3000mm까지 다양하며, 다양한 산업 요구 사항을 충족합니다. 이러한 강판은 용도에 따라 더 세분화됩니다:
제2차 세계대전 중 미국의 산업 생산성은 급증하여 갑옷, 무기, 항공기 생산에서 추축국보다 5배나 앞섰습니다. 이러한 놀라운 성과는 민간 산업이 개발한 대량 생산 기술의 획기적인 혁신에 힘입은 바가 컸습니다.
이러한 기술 발전의 중요한 측면은 항공기 부품을 절단하고 조립하는 보다 효율적인 방법을 추구하는 것이었습니다. 많은 항공우주 제조업체들이 불활성 가스 차폐와 관련된 새로운 용접 기술을 채택하여 접합 기술을 획기적으로 발전시켰습니다.
전기 아크를 통해 가스를 이온화하여 용접 풀 주위에 보호막을 만들 수 있다는 사실을 발견한 것이 결정적인 발견이었습니다. 이 차폐 메커니즘은 대기 오염, 특히 산화를 효과적으로 방지하여 더 깨끗한 용접과 훨씬 더 강력한 결합 구조를 만들어 냈습니다. 이러한 혁신은 용접 품질을 개선했을 뿐만 아니라 항공기 조립 라인의 생산성을 향상시켰습니다.
1960년대 초, 엔지니어들은 열 절단 기술에서 또 다른 돌파구를 마련했습니다. 그들은 오리피스를 축소하고 가스 흐름을 가속화함으로써 아크 온도를 획기적으로 높일 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이 새로운 시스템은 기존 용접 장비의 온도를 훨씬 뛰어넘는 30,000°C(54,000°F) 이상의 온도를 달성했습니다.
이러한 극한의 온도에서 이 장치는 원래의 용접 기능을 뛰어넘어 매우 효율적인 절단 도구로 진화했습니다. 강렬하게 집중된 플라즈마 아크는 마치 가열된 칼날이 물질을 절단하는 것과 비슷하게 견고한 금속을 매우 쉽고 정밀하게 절단할 수 있습니다.
플라즈마 아크 절단 기술의 도입은 금속 제조 공정에 혁명을 일으켰습니다. 다양한 금속과 두께에 걸쳐 절단 속도, 정밀도 및 다용도성을 획기적으로 개선했습니다. 플라즈마 절단은 자동차 제조에서 조선에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 필수 불가결한 기술로 자리 잡았으며, 기존 산소 연료 또는 기계식 절단 방법으로는 달성할 수 없었던 기능을 제공했습니다.
플라즈마 커터가 금속을 쉽게 뚫을 수 있는 것은 플라즈마 상태의 고유한 특성 때문입니다. 그렇다면 플라즈마 상태란 무엇일까요?
세상에는 네 가지 상태의 물질이 존재합니다. 우리가 일상에서 접하는 대부분의 물질은 고체, 액체 또는 기체입니다. 물질의 상태는 분자 간의 상호 작용에 의해 결정됩니다. 물을 예로 들어보겠습니다:
고체 물은 얼음입니다. 얼음은 전기적으로 중성인 원자들이 육각형 결정 격자로 배열되어 형성된 고체입니다. 분자 간의 안정적인 상호 작용으로 인해 단단한 형태를 유지합니다.
액체 상태의 물은 우리가 마시는 상태입니다. 분자 사이에는 여전히 상호 작용하는 힘이 존재하지만 서로에 대해 느린 속도로 움직입니다. 액체는 부피는 고정되어 있지만 모양은 고정되어 있지 않습니다. 액체의 모양은 액체를 담는 용기의 모양에 따라 달라집니다.
기체 상태의 물은 수증기입니다. 수증기에서는 분자들이 빠른 속도로 움직이며 서로 연결되지 않습니다. 분자 간에는 상호 작용하는 힘이 없기 때문에 기체의 모양이나 부피가 고정되어 있지 않습니다.
물 분자가 받는 열의 양(에너지로 변환)에 따라 물 분자의 성질과 상태가 결정됩니다. 간단히 말해, 더 많은 열(더 많은 에너지)을 받으면 물 분자가 화학 결합의 영향에서 벗어날 수 있는 임계 상태에 도달할 수 있습니다.
낮은 열 상태에서는 분자들이 서로 단단히 결합하여 고체를 형성합니다. 더 많은 열을 흡수하면 분자 사이의 힘이 약해져 액체가 됩니다. 더 많은 열을 흡수하면 분자 사이의 힘이 거의 완전히 사라져 기체가 됩니다.
그렇다면 가스를 계속 가열하면 어떻게 될까요? 네 번째 상태인 플라즈마 상태에 도달하게 됩니다.
기체가 극도로 높은 온도에 도달하면 플라즈마 상태가 됩니다. 에너지가 분자를 서로 완전히 분리하기 시작하고 원자가 분리되기 시작합니다.
일반적인 원자는 전자로 둘러싸인 원자핵의 양성자와 중성자로 구성됩니다. 플라즈마 상태에서는 전자가 원자에서 분리됩니다.
열 에너지로 인해 전자가 원자를 떠나면 전자는 빠른 속도로 움직이기 시작합니다. 전자는 음전하를 띠고 남은 원자핵은 양전하를 띠게 됩니다. 이렇게 양전하를 띠는 원자핵을 이온이라고 합니다.
고속 전자가 다른 전자나 이온과 충돌하면 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다. 이 에너지가 플라즈마 상태에 고유한 특성을 부여하여 놀라운 절단 능력을 만들어냅니다.
우주에는 플라즈마 상태로 존재하는 물질의 양이 약 99%에 달합니다. 극도로 높은 온도 때문에 지구에서는 흔히 볼 수 없지만 태양과 같은 천체에서는 매우 흔합니다. 지구에서는 번개에서 이 상태를 발견할 수 있습니다.
플라즈마 절단기는 다양한 형태와 크기로 제공됩니다. 정밀한 절단을 위해 로봇 팔을 사용하는 대형 플라즈마 절단기와 수동 작업장에서 사용되는 간소화된 휴대용 플라즈마 절단기가 있습니다.
크기에 관계없이 모든 플라즈마 절단기는 동일한 원리를 기반으로 하며 유사한 구조 설계를 가지고 있습니다.
플라즈마 절단기가 작동하는 동안 질소, 아르곤 또는 산소와 같은 압축 가스는 좁은 튜브를 통해 보내집니다. 튜브 중앙에 음극이 배치됩니다.
음극에 전원이 공급되고 노즐이 금속에 닿으면 전도성 회로가 형성되고 전극과 금속 사이에 고에너지 전기 스파크가 발생합니다.
불활성 가스가 튜브를 통과할 때 전기 스파크가 가스를 가열하여 네 번째 물질 상태에 도달합니다. 이 반응 과정에서 약 섭씨 16,649도의 온도와 초당 최대 6,096m의 속도를 가진 플라즈마 흐름이 생성되어 금속을 빠르게 녹일 수 있습니다.
플라즈마 자체에는 전류가 흐르고 있습니다. 전극에 전원이 지속적으로 공급되고 플라즈마가 금속과 접촉하는 한, 전기 아크 생성 주기는 계속됩니다.
플라즈마의 다른 알려지지 않은 특성으로 인한 산화 및 손상을 방지하면서 이러한 접촉을 보장하기 위해 절단기 노즐에는 또 다른 튜브 세트가 장착되어 있습니다. 이 튜브 세트는 지속적으로 차폐 가스 를 사용하여 절단 부위를 보호합니다. 차폐 가스의 압력은 원주형 플라즈마의 반경을 효과적으로 제어할 수 있습니다.
절단할 강판이 두꺼울수록 필요한 절단 전류가 커집니다.
플라즈마 절단 먼지
금속의 플라즈마 절단 공정에서는 유해 물질의 복잡한 혼합물로 구성된 상당한 양의 연기와 입자상 물질이 발생합니다. 이러한 배출물에는 금속 산화물, 아세트알데히드와 같은 휘발성 유기 화합물(VOC), 황화물 및 다양한 탄화수소가 포함됩니다. 이러한 미립자가 대기 중으로 방출되면 작업자의 건강과 환경 안전 모두에 상당한 위험을 초래합니다.
이러한 배출물의 구성과 농도는 절단되는 재료, 절단 매개변수, 코팅 또는 오염물질의 존재 여부와 같은 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어 스테인리스 스틸을 절단하면 발암 물질로 알려진 6가 크롬이 배출될 수 있고, 아연 도금 강철을 절단하면 산화아연 연기가 방출되어 금속 연기 열을 유발할 수 있습니다.
이러한 공기 중 오염 물질에 장기간 노출되면 다음과 같은 심각한 직업병이 발생할 수 있습니다:
심한 경우 고농도의 특정 연기에 급성 노출되면 금속 연기 열 또는 급성 호흡곤란 증후군(ARDS)과 같은 생명을 위협하는 질환이 발생할 수 있습니다.
이러한 심각한 건강 및 환경 문제를 고려할 때 플라즈마 절단 작업에서 효과적인 먼지 및 흄 제어 조치를 구현하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다.
플라즈마 커팅의 습식 처리 방법은 절단기 아래에 위치한 워터 베드에 공작물을 담그는 것입니다. 이 기술은 절단 과정에서 발생하는 유해한 부산물을 효과적으로 포집하여 대기 중으로 방출되는 것을 방지합니다. 물이 장벽 역할을 하여 연기, 미립자 및 기타 잠재적으로 유해한 물질을 가두는 역할을 합니다.
이 방법은 산업 환경에서 널리 채택되고 있지만 몇 가지 과제를 안고 있습니다:
이러한 한계에도 불구하고 습식 처리는 효과적인 연기 및 소음 감소 기능으로 인해 많은 애플리케이션에서 실행 가능한 옵션으로 남아 있습니다. 일부 단점을 완화하기 위해 고급 시스템에는 물 여과, 온도 제어 및 자동 수위 관리 기능이 통합될 수 있습니다.
건식 처리 방법은 플라즈마 절단 중에 발생하는 연기와 먼지를 수집하는 것입니다. 측면 흡입, 하부 흡입, 상부 흡입 등 여러 가지 포집 방법을 사용할 수 있습니다. 연기와 먼지는 팬을 통해 파이프라인으로 유입된 다음 다음을 사용하여 정화됩니다. 먼지 제거 장비 작업장이나 외부로 배출하기 전에 확인합니다.
이 방법은 절단기 기술의 발전과 함께 지속적으로 업데이트되고 있습니다. 이전에는 절단 헤드에 이동식 흡입 커버를 설치했지만 실제 적용 시 강판과 절단 위치 사이의 좁은 간격으로 인해 연기와 먼지를 제거하는 데 효과적이지 않다는 것이 밝혀졌습니다. 대부분의 연기와 먼지는 강판 하부에 위치하여 상부 먼지 흡입 커버로는 효과적으로 제거할 수 없었습니다.
절단기 아래에는 절단 연기 정화 시스템이 장착된 먼지 추출 작업 플랫폼이 설치되어 있습니다. 이 시스템은 절단 중에 발생하는 먼지가 포함된 연기를 정화기로 직접 운반하여 처리합니다. 그런 다음 정화된 기준치 이상의 가스는 정화기의 배기구를 통해 배출됩니다.
장점: 이 설정은 2차 오염을 방지하고 먼지 청소가 편리하며 절단 후 공작물을 바로 다음 공정으로 진행할 수 있어 작업 효율이 향상됩니다. 이 시스템은 비철 소재에 적합합니다. 금속 절단.
단점: 먼지 제거에는 투자가 필요하므로 초기 투자 비용이 높아집니다.
건식 가공 먼지 제거 시스템은 건식 절단 플랫폼, 먼지 제거 파이프라인, 정화기, 팬 등으로 구성됩니다. 절단하는 동안 발생하는 연기와 먼지는 건식 절단 플랫폼에 의해 포집됩니다.
플랫폼의 공기 배출구는 먼지 제거 파이프라인의 공기 흡입구에 연결됩니다. 파이프라인의 음압 아래에서 절단 연기와 먼지는 먼지 제거 파이프라인으로 들어가 정화기를 통해 정화됩니다.
여기서 커팅 플랫폼은 먼지 제거 시스템의 핵심 구성 요소입니다.
먼지 제거 시스템은 절단 플랫폼에서 발생하는 연기와 먼지를 포집하는 방식에 따라 분류할 수 있습니다:
댐퍼식 커팅 플랫폼 먼지 추출 시스템
송풍 및 흡입식 커팅 플랫폼 먼지 추출 시스템
작동 원리: 루버가 달린 흡입 작업 플랫폼이 절단기 아래에 설치되어 플랫폼 길이를 따라 동일한 폭의 여러 흡입 챔버로 플랫폼을 나눕니다. 각 흡입 챔버에는 흡입 포트가 있는 먼지 호퍼가 장착되어 있습니다.
플랫폼 길이의 양쪽에는 에어 덕트가 있으며, 에어 덕트 측면에 각 흡입 챔버에 해당하는 루버와 실린더가 각각 장착되어 있습니다. 커팅 머신의 커팅 헤드가 각 흡입 챔버 위로 이동하면 센서 스위치에 의해 실린더가 제어되어 공기 덕트의 해당 흡입 챔버의 루버가 열립니다.
이 과정은 절단 중에 발생하는 연기와 먼지를 먼지 제거 공기 덕트로 빨아들인 후 최종적으로 메인 청정기로 들어가 정화하는 과정입니다.
윈드 도어 절단 플랫폼의 구조
루버형 커팅 플랫폼 먼지 제거 시스템의 특징
커팅 플랫폼의 흡입력은 커팅 헤드가 위치한 영역(커팅 플랫폼의 폭과 같고 길이가 약 1m)에 효과적으로 집중됩니다. 이 영역은 커팅 헤드와 함께 움직이기 때문에 흡입량을 크게 절약할 수 있습니다.
단점:
장점:
루버형 절단 플랫폼은 플랫폼 폭이 4m 미만인 먼지 제거 작업에 더 적합합니다.
루버형 커팅 플랫폼 먼지 제거 시스템의 흡입량 계산
루버형 커팅 플랫폼의 필요한 흡입량은 커팅 플랫폼의 폭과 큰 관련이 있습니다. 흡입량의 계산 공식은 다음과 같습니다:
Q = W × 2 × 0.667 × υ × 3600
Where:
절단 플랫폼의 구조에 영향을 받아 유효 절단 폭이 4m 미만인 절단 플랫폼의 경우 일반적으로 단면 흡입 구조가 채택됩니다. 4m보다 넓은 커팅 플랫폼의 경우 양면 흡입 구조가 사용됩니다.
단면/양면 배기 절단 플랫폼 CAD 구조도 및 배기량 계산
위의 방정식에 따라 절단 플랫폼의 폭이 2m에서 4m 사이인 경우 필요한 배기량 Q = (2~4) × (0.8~1) × 3600 = 6000~12000m입니다. 3/h.
절단 플랫폼 폭이 4m~6m인 경우 필요한 배기량 Q = (4~6) × (0.8~1) × 3600 = 시간당 12000~22000 입방미터입니다.
단면/양면 배기 절단 먼지 제거 시스템 - 카이티안 집진기용 선택표
커팅 플랫폼 구조 | 커팅 플랫폼 너비 | 배기량(m)3/h) | 집진기 모델 |
단면 배기 플랫폼 | 2000 | 6000 | KTJZ-6.OKQ |
3000 | 9000 | KTJZ-9.OKQ | |
양면 배기 플랫폼 | 4000 | 12000 | KTJZ-12KQ |
5000 | 20000 | KTJZ-20KQ | |
6000 | 24000 | KTJZ-24KQ |
참고: 위의 모델 선택은 참고용으로만 제공됩니다. 절단 플랫폼의 길이, 플라즈마 절단 헤드의 수, 집진기 설치 위치에서 절단 플랫폼까지의 거리 등의 요인이 집진기 모델에 영향을 미칠 수 있습니다. 구체적인 모델 선택에 대해서는 카이티안 환경 보호 영업 담당자에게 문의하시기 바랍니다.
루버형 먼지 제거 시스템의 적용 사례
작동 원리: 이 시스템은 금속 절단 작업 중 효율적인 먼지 제거를 위해 방향성 공기 흐름과 전략적 흡입을 결합한 이중 작용 방식을 사용합니다. 직사각형의 공기 흡입 덕트가 절단 플랫폼의 한쪽에 전략적으로 배치되어 있습니다. 이 덕트는 그 위를 가로지르는 이동식 공기 흡입 트롤리로 보완되어 절단기의 움직임과 동기화됩니다.
절단 플랫폼 반대편에는 고속 공기 송풍기가 설치되어 있습니다. 절단기의 가로 빔을 따라 슬라이딩 공기 흡입 트롤리, 절단 헤드 및 공기 송풍기가 선형으로 정렬되어 먼지 추출을 위한 최적화된 흐름 경로가 만들어집니다.
절단 플랫폼의 그리드 플레이트는 가공 중인 강판과 함께 제어된 "흄 채널"을 형성합니다. 절단 작업 중에 공기 송풍기는 이 채널을 통해 절단 먼지와 연기를 밀어내는 방향성 기류를 생성합니다. 이 오염된 공기는 흡입 트롤리로 효율적으로 포집되어 직사각형 덕트로 유입된 후 중앙 정화 시스템으로 전달되어 철저한 여과 및 처리를 거칩니다.
이 통합 접근 방식은 포괄적인 먼지 수집을 보장하고 대기 오염을 최소화하며 더 깨끗한 작업 환경을 유지합니다. 이 시스템의 설계는 다양한 절단 패턴과 공작물 크기에 걸쳐 일관된 성능을 제공하므로 운영 효율성과 작업장 안전성을 모두 향상시킵니다.
블로우 흡입 절단 플랫폼의 구조
블로우 흡입 절단 플랫폼의 구조에는 중요한 구성 요소인 사각 흡입 덕트와 슬라이딩 흡입 카트가 포함됩니다. 작동 중에 파이프 라인의 음압의 영향으로 밀봉 벨트가 사각형 흡입 덕트 상단에 밀착되어 밀봉 기능을 수행합니다.
슬라이딩 흡입 카트에는 카트 내부에 두 개의 롤러가 있습니다. 카트를 통과할 때 실링 벨트가 들어 올려집니다. 이러한 방식으로 먼지와 연기는 카트의 흡입구를 통해 사각형 흡입 덕트로 들어간 다음 청소를 위해 청정기로 이동합니다.
블로잉-흡입 커팅 플랫폼 먼지 제거 시스템의 특징
송풍 흡입 절단 플랫폼은 최근 몇 년 동안 널리 사용되어 4미터 이상의 절단 플랫폼에서 눈에 띄는 먼지 제거 효과를 보이고 있습니다.
장점:
단점:
블로우 흡입 절단 플랫폼 먼지 제거 시스템의 배기량 계산
블로우 흡입 절단 플랫폼에 필요한 배기량은 플랫폼의 강판 피복률과 크게 관련이 있으므로 피복률이 배기량에 미치는 영향을 종합적으로 고려해야 합니다.
일반적인 단일 슬라이드 덕트 블로우 흡입식 먼지 제거 시스템의 경우:
Q = 6000~12000m3/h
이중 슬라이드 덕트 블로우 흡입식 먼지 제거 시스템의 경우:
Q = 14000~24000m3/h
절단 플랫폼 구조와 흡입 덕트 크기의 영향으로 인해 일반적으로 유효 절단 폭이 5m 이하인 절단 플랫폼에는 단일 슬라이드 덕트 송풍 흡입 먼지 제거 시스템이 사용되며, 5m 이상인 경우에는 이중 슬라이드 덕트 송풍 흡입 먼지 제거 시스템이 사용됩니다.
싱글/더블 슬라이딩 에어 덕트 절단 플랫폼 CAD 구조도 및 배기량 계산
위의 방정식을 기반으로 합니다:
단일 슬라이딩 에어 덕트가 있는 절단 플랫폼 폭 ≤4.5m의 경우, 필요한 배기량은 Q = 6000~12000m입니다.3/h.
절단 플랫폼 폭은 4.5m 이상이며 이중 슬라이딩 공기 덕트가 있습니다. 따라서 필요한 배기량은 Q = 18000~24000m입니다.3/h.
블로우-흡입 회로도
이중 흡입 회로도
블로우 흡입식 먼지 제거 시스템의 적용 사례
XCMG 사이트 비디오(집진기가 켜지기 전)
XCMG 현장 비디오(집진기가 켜진 후)
드래그 체인 플랫폼
1. 드래그 체인 플랫폼 적용:
2. 드래그 체인 플랫폼의 장점
드래그 체인 플랫폼은 롤러 컨베이어 공급 영역, 절단 영역, 수거 청소 영역으로 순차적으로 나뉩니다. 이 세 섹션은 동시에 작동할 수 있어 처리 효율을 효과적으로 개선할 수 있습니다. 절단 슬래그는 플랫폼의 롤링 프로세스 중에 자동으로 떨어질 수 있으므로 슬래그 제거를 위해 수동으로 종료하지 않아도 됩니다.
3. 플레이트 체인 플랫폼 사용 사례