CN107429914A - 废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对从制造半导体器件、液晶、LED等的制造装置等排出的废气进行燃烧处理而进行无害化的废气处理装置。废气处理装置是对处理气体进行燃烧处理而进行无害化的废气处理装置，对处理气体进行燃烧的圆筒状的燃烧室(1)具备将燃料、助燃性气体和处理气体分别朝向燃烧室(1)的内周面的切线方向吹入的燃料用喷嘴(3A)、助燃性气体用喷嘴(3B)和处理气体用喷嘴(3C)，燃料用喷嘴(3A)、助燃性气体用喷嘴(3B)和处理气体用喷嘴(3C)位于与燃烧室(1)的轴线正交的同一平面上。

Description

废气处理装置
技术领域
本发明涉及对从制造半导体器件、液晶、LED等的制造装置等排出的废气进行燃烧处理而进行无害化的废气处理装置。
背景技术
从半导体制造装置排出硅烷气体(SiH4)或卤素系气体(NF3，ClF3，SF6，CHF3，C2F6，CF4)等包含有害可燃气体的气体，但这样的废气(处理气体)不能直接放出到大气中。因此，通常将这些废气导入除害装置，进行基于燃烧的氧化无害化处理。作为该处理方法，广泛采用使用燃料气体在炉内形成火焰来进行废气处理的燃烧式废气处理装置。
面向半导体产业、液晶产业的燃烧式废气处理装置通过将燃料与助燃性气体(含氧气体)混合而使燃料燃烧来形成火焰，并在火焰中混合处理气体而进行气体处理，因此，作为燃烧处理副生成物，预测可能会产生大量的粉尘(主要为SiO2)、产生大量的酸性气体。作为以往的燃烧氧化方式，公知有使用LNG和纯氧形成高温的纯氧火焰，并利用高温的纯氧火焰将处理气体加热而进行分解的方法。由于纯氧燃烧的特性方面较高的火焰温度，废气所含有的氮被分解，存在附加地生成大量的氮氧化物(NOx)的问题。
另外，还公知不使用纯氧而利用空气形成火焰、在火焰中混合处理气体并在比较低的温度下对处理气体进行加热的方法。在该情况下，能抑制氮氧化物(NOx)的产生，但需要高温的火焰的PFCs等难分解性气体的分解性能降低。另外，由于火焰为低温，因此，存在产生CO的问题。
另外，在燃烧式废气处理装置中，需要定期地进行附着堆积于燃烧室的内壁面的粉体的除去维护，但是对于附着堆积的粉体而言，需要通过追加刮板等的机构来定期地对燃烧室的内壁面进行刮削。
在专利文献1中，记载有不需要刮板等刮削粉体的机构的燃烧式废气处理装置。在专利文献1的燃烧式废气处理装置中，处理对象废气的燃烧处理部具备：在内部形成火焰的废气处理用燃烧器(burner，燃烧嘴)；设于废气处理用燃烧器的下侧的筒体；设于废气处理用燃烧器与筒体之间的蓄水部；在筒体的内壁面形成水膜的水膜形成机构，在燃烧器中形成火焰，在配置于火焰的下游侧的筒体的内部的燃烧处理室进行废气的燃烧处理(加热处理)，在蓄水部形成水的回旋流，从而在筒体的内壁面形成螺旋状的水膜。根据该专利文献1，由于在筒体的内壁面形成水膜，因此通过水膜实施隔热，能够将不锈钢等便宜的材料用于筒体，粉体被水膜冲洗而不会附着于筒体的内壁面，而且腐食性气体被水膜冲洗，从而筒体的内壁面不会损伤。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4937886号公报
发明内容
发明要解决的课题
在包含上述的专利文献1在内的以往的燃烧式废气处理装置中，在燃烧嘴中将燃料(燃料气体)与助燃性气体(含氧气体)混合而使燃料燃烧来形成火焰，将处理气体(废气)混合于在燃烧嘴中形成的火焰来对处理气体进行加热处理。即，在燃烧室之后先形成火焰，通过该形成的火焰对处理气体进行加热处理。
但是，在这样的以往的燃烧方式中，存在以下所列举那样的问题点。
(1)在形成了使用纯氧的高温火焰的情况下
A.用于形成火焰的燃烧嘴主体成为高温，受到热损伤。
B.高温的火焰与处理气体(主成分之一含有N2气体)接触而产生大量的热力型NOx。
(2)在形成了使用空气的比较低温的火焰的情况下
A.由于PFCs等难分解性气体需要高温的反应处理温度，因此难分解性气体的气体处理性能降低，作为副生成气体而产生CO。
B.作为堆积于燃烧室的生成物对策，由于无法在燃烧室流动润湿壁水，因此，需要追加刮板等的机构。
由于在燃烧嘴中将燃料与助燃性气体(含氧气体)混合而形成火焰、并利用在燃烧嘴中形成的火焰对处理气体进行加热处理的以往的方式存在上述那样的各种各样的问题点，因此，本发明人关于新的燃烧方式进行各种研究，结果想到将燃料(燃料气体)、助燃性气体(含氧气体)与处理气体这三种混烧，且为了进行这三种混烧，想到将三种气体沿燃烧室的内周面的切线方向吹入。
因此，本发明的目的在于提供提供将燃料、助燃性气体与处理气体沿燃烧室的内周面的切线方向吹入而对燃料、助燃性气体与处理气体这三种进行混烧来进行燃烧效率较高的气体处理、且能够抑制热力型NOx的产生、CO的产生的废气处理装置。
用于解决课题的手段
为了实现上述的目的，本发明的废气处理装置的一方案的废气处理装置对处理气体进行燃烧处理而进行无害化，其特征在于，对处理气体进行燃烧的圆筒状的燃烧室具备将燃料、助燃性气体和处理气体分别朝向燃烧室的内周面的切线方向吹入的燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴，所述燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴位于与所述燃烧室的轴线正交的同一平面上。在此，位于同一平面上是指三个喷嘴的燃烧室内周面侧的开口的一部分位于同一平面上。
根据本发明，通过朝向圆筒状的燃烧室的内周面的切线方向吹入燃料(燃料气体)、助燃性气体(含氧气体)和处理气体(废气)，从而利用助燃性气体使燃料和处理气体燃烧而形成圆筒状混合火焰。即，在燃烧室中，在同一燃烧场中形成三种混合的圆筒状混合火焰，从而使处理气体燃烧。
根据本发明的优选的方案，其特征在于，在所述燃烧室中，在所述燃烧室的轴线方向上与所述燃料、助燃性气体及处理气体的吹入位置分开的位置，设有用于在燃烧室的内周面形成水膜的供水喷嘴。
根据本发明，能够在三种混合的圆筒状混合火焰的外侧在燃烧室的内壁面(内周面)形成水膜(润湿壁)。
根据本发明的优选的方案，其特征在于，通过将所述燃料、助燃性气体和处理气体朝向所述燃烧室的内周面的切线方向吹入，从而在所述燃烧室内形成圆筒状混合火焰。
根据本发明，利用回旋离心力，圆筒状混合火焰的外侧形成温度低且重的未燃的三种混合气体，内侧形成温度高且轻的三种混合的燃烧后气体的分布。因此，圆筒状混合火焰成为被温度低的未燃的三种混合气体覆盖的自隔热的状态，因此，不会发生散热引起的温度降低，能够进行燃烧效率较高的气体处理。
根据本发明的优选的方案，其特征在于，利用所述圆筒状混合火焰的回旋力，使所述燃烧室的内周面上的水膜回旋。
本发明的废气处理装置的另一方案，是对处理气体进行燃烧处理而进行无害化的废气处理装置，其特征在于，对处理气体进行燃烧的圆筒状的燃烧室具备将燃料、助燃性气体和处理气体分别朝向燃烧室的内周面的切线方向吹入的燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴，所述燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴将所述燃料、助燃性气体和处理气体分别朝向燃烧室的内周面的切线方向吹入，从而形成所述燃料、助燃性气体和处理气体这三种混合的回旋流。
根据本发明，通过向圆筒状的燃烧室的内周面的切线方向吹入燃料(燃料气体)、助燃性气体(含氧气体)和处理气体(废气)，从而形成燃料、助燃性气体和处理气体这三种混合的回旋流。由此，利用助燃性气体使燃料和处理气体燃烧而形成圆筒状混合火焰。即，在燃烧室中能够形成三种混合的圆筒状混合火焰而使处理气体燃烧。
根据本发明的优选的方案，其特征在于，在所述燃烧室中，在所述燃烧室的轴线方向上与所述燃料、助燃性气体及处理气体的吹入位置分离的位置设有用于在燃烧室的内周面形成水膜的供水喷嘴。
根据本发明，能够在三种混合的圆筒状混合火焰的外侧，在燃烧室的内壁面(内周面)形成水膜(润湿壁)。
根据本发明的优选的方案，其特征在于，利用所述燃料、助燃性气体和处理气体这三种混合的回旋流，在所述燃烧室内形成圆筒状混合火焰。
根据本发明，利用回旋离心力，圆筒状混合火焰的外侧形成温度低且重的未燃的三种混合气体，内侧形成温度高且轻的三种混合的燃烧后气体的分布。因此，圆筒状混合火焰成为被温度较低的未燃的三种混合气体覆盖的自隔热的状态，因此，不会发生散热引起的温度降低，能够进行燃烧效率较高的气体处理。
根据本发明的优选的方案，其特征在于，利用所述圆筒状混合火焰的回旋力，使所述燃烧室的内周面上的水膜回旋。
发明效果
根据本发明，通过朝向圆筒状的燃烧室的内周面的切线方向吹入燃料(燃料气体)、助燃性气体(含氧气体)和处理气体(废气)，从而利用助燃性气体使燃料和处理气体燃烧而形成圆筒状混合火焰。即，在燃烧室中，在同一燃烧场中形成三种混合的圆筒状混合火焰，从而使处理气体燃烧，因此，能够获得以下所列举那样的效果。
(1)通过将三种气体均向燃烧室的内周面的切线方向导入，从而在回旋离心力的作用下，成为圆筒状火焰的内侧为高温的较轻的燃烧后气体、外侧为低温的较重的未燃烧气体这样的分布。在火焰结构上，由于为自隔热状态，因此，散热较少，能实现高效率的燃烧。因此，能抑制在低温火焰的情况下产生的CO的产生，而且能够防止燃烧室的热损伤。
(2)通过将三种气体混炼，形成无局部高温部的火焰，因此，能够抑制热力型NOx的产生，且能够防止副生成物的溶融、固着。
(3)通过三种气体的混合，燃料和氧被作为流入气体的主要成分的N2气体进一步稀释，因此，圆筒状火焰的外侧的未燃气体的比率增加，从而火焰的直径变小。即，能够促进火焰的自隔热。
(4)通过对三种气体进行混炼，从而形成自隔热性提高了的火焰，因此即使在火焰的外侧流动润湿壁水，水和高温的火焰也不会直接接触。能够抑制水的温度上升，因此，不会使燃烧效率降低，能够在润湿壁的内侧形成混烧隔热火焰。因此，能够获得以下的效果。
A.圆筒状混合火焰的点火位置成为流入气体端口的正下方，流入气体的氧化反应从润湿壁水的位置开始。通过氧化反应生成的SiO2等粉体在回旋离心力的作用下被润湿壁水捕集，因此不会堆积于燃烧室内。生成的SiO2等粉体在生成之后立即在回旋离心力的作用下被润湿壁水捕集，因此，作为除害装置的粉体去除效果提高。即，能谋求洗涤性能的提高。
B.燃烧室的内壁被润湿壁水覆盖，因此，不会与HF、Cl2等腐蚀性气体接触。
C.以往，高温的腐蚀性气体与燃烧器主体直接接触，因此，需要使用高价的耐腐蚀、耐热材料，但根据本发明，通过在燃烧室的内壁流动润湿壁水而能够防止腐蚀，因此，能够使用便宜的不锈钢材料。即，能够使包含燃烧室的燃烧器整体为不锈钢材料。
D.为了使润湿壁水膜均匀地形成于燃烧器的内壁，因此，以往需要以回旋流供给润湿壁水，在内壁面进行特殊的润湿性提高的加工，但在本发明的混烧隔热火焰中，利用气体的回旋流，润湿壁水也回旋，因此，不需要用于提高燃烧室的内壁面的润湿性的加工。
附图说明
图1是表示本发明的废气处理装置的燃烧室的构成例的示意性的剖视图。
图2是图1的II－II线剖视图。
图3的(a)、(b)是表示燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴、处理气体用喷嘴的组为单级(或两级的情况下的上级)且处理气体的吹入喷嘴较少的(一个的)情况的示意图，图3的(a)是燃烧室的部分纵剖视图，图3的(b)是燃烧室的水平剖视图。
图4的(a)、(b)是表示在处理气体的吹入喷嘴单级安装不下时将燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴、处理气体用喷嘴的组上下设置为两级的情况下的下级的组的一例的示意图，图4的(a)是燃烧室的部分纵剖视图、图4的(b)是水平剖视图。
图5的(a)、(b)是表示在处理气体的吹入喷嘴单级安装不下时上下设置为两级的情况下的下级的组的另一例的示意图，图5的(a)是燃烧室的部分纵剖视图，图5的(b)是水平剖视图。
图6是表示具备图1至图3所示的的燃烧室的废气处理装置的整体构成的示意图。
具体实施方式
以下，参照图1至图6说明本发明涉及的废气处理装置的实施方式。在图1至图6中，对相同或相当的构成要素标注同一附图标记并省略重复的说明。
图1是表示本发明的废气处理装置的燃烧室的构成例的示意性的剖视图。燃烧室1构成为一端(在图示例中为上端)被闭塞且另一端(在图示例中为下端)开口的圆筒容器状的燃烧室。在圆筒容器状的燃烧室1中，在闭塞端部附近吹入燃料(燃料气体)、助燃性气体(含氧气体)和处理气体(废气)。在燃烧室1的闭塞端部设置有点火用的导燃器2，向导燃器2供给燃料和空气。需要说明的是，在图1中，省略位于燃烧室1的下方的清洗部等的图示。
图2是图1的II－II线剖视图。如图2所示，吹入燃料的燃料用喷嘴3A、吹入助燃性气体的助燃性气体用喷嘴3B、吹入处理气体的处理气体用喷嘴3C朝向燃烧室1的内周面的切线方向设置。在图2所示的例子中，燃料用喷嘴3A和助燃性气体用喷嘴3B各设置一个，处理气体用喷嘴3C设置两个，但各喷嘴3A、3B、3C的个数能够根据燃烧室的尺寸、设置空间等适当变更，也能将设置于同一平面上的燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B和处理气体用喷嘴3C的组设置为多级。在该情况下，通过改变燃料流量、助燃性气体流量和处理气体流量的均衡，能够提高火焰的稳定性。吹入燃料的燃料用喷嘴3A、吹入助燃性气体的助燃性气体用喷嘴3B和吹入处理气体的处理气体用喷嘴3C位于与圆筒状的燃烧室1的轴线正交的同一平面上。在此，位于同一平面上是指三个喷嘴的燃烧室内周面侧的开口的一部分位于同一平面上。
如图1所示，在燃烧室1中，在燃料、助燃性气体、处理气体的吹入位置的稍稍下方的位置设置有向燃烧室1的内壁面供给用于形成润湿壁(水膜)的水的供水喷嘴5。
在如图1及图2所示那样构成的燃烧室1中，从燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B和处理气体用喷嘴3C朝向燃烧室1的内周面的切线方向以火焰的燃烧速度以上的流速吹入燃料、助燃性气体和处理气体。由此，形成从燃烧室1的内壁浮起的三种混合的圆筒状混合火焰。圆筒状混合火焰沿着燃烧室1的轴线方向形成。通过将三种气体均沿切线方向吹入，从而利用回旋离心力形成圆筒状混合火焰的外侧为温度较低且较重的未燃的三种混合气体、内侧为温度较高且较轻的三种混合的燃烧后气体的分布。因此，圆筒状混合火焰成为被温度较低的未燃的三种混合气体覆盖的自隔热状态，因此，不存在散热引起的温度降低，能进行燃烧效率较高的气体处理。另外，处理气体通常被N2气体等稀释后向废气处理装置流入，因此，通过将包含该N2气体的处理气体与燃料和助燃性气体混烧，成为缓慢的燃烧，未形成局部的高温部，因此，能抑制NOx的产生。
另外，通过将包含N2气体的处理气体与燃料和助燃性气体混烧，从而成为圆筒状的火焰的直径变小，燃烧室1的内壁面温度降低。即，能促进作为本燃烧方式的特征的火焰的隔热性，因此，如图1所示，即使在燃烧室1的内壁面形成润湿壁(水膜)，火焰及火焰内侧的燃烧气体温度也不会降低。并且，在燃烧后生成的SiO2等粉体在气体回旋流的离心力的作用下被外侧的润湿壁水捕集而被向下部冲洗，因此，不会堆积于燃烧室1的内壁面，而且在燃烧室中大部分的粉体被润湿壁水捕集，因此，废气处理装置的洗涤性能(粉体除去性能)提高。腐食性气体也被润湿壁水冲洗，能够防止燃烧室1的内壁面的腐食。而且，在润湿壁水的作用下，燃烧室1的内壁面被保持为低温，因此，不会产生热损伤，能够用不锈钢等便宜的材料构成燃烧室1，能够降低制造成本。
接着，说明如图1及图2所示那样构成的燃烧室1的处理气体(废气)的处理例。
通过处理气体向燃烧室1的流入量，来设定能够使处理气体(主成分之一包含N2气体)、燃料气体、助燃性气体这三种混合气体的组成处于燃烧范围、且能够确保气体处理所需要的气体温度的、适当的燃料及助燃性气体的流量。以燃料气体为丙烷的情况说明三种组成和燃烧范围的关系。在助燃性气体为纯氧、没有处理气体的N2的情况下，就相对于混合气的丙烷成分％而言，燃烧的下限界为2％，上限界为40％。在助燃性气体为空气(N2和O2的组成比为79：21)的情况下，就相对于混合气的丙烷成分％而言，公知燃烧的下限界为2％，上限界为10％。在助燃性气体中加入成为处理气体的主成分的N2，例如在N2与O2的组成比为85：15的情况下，就相对于混合气的丙烷成分％而言，公知燃烧的下限界为2％，上限界为6％。需要说明的是，在燃料气体(燃料)为城市煤气、天然气等其他的气体的情况下，通过与丙烷为燃料气体的情况相同的方法求出混合气的燃烧范围即可。即，能够基于燃料气体、助燃性气体(氧和空气)和处理气体的N2的混合气的组成与燃烧范围的关系进行调整。例如在将设置于同一平面上的燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B和处理气体用喷嘴3C的组设置两级的情况下，通过改变燃料流量、助燃性气体流量和处理气体流量的均衡(组成比)、例如减少上级侧的处理气体流入量或增加下级侧，能够提高火焰的稳定性。
在图1及图2所示的实施方式中，说明了燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B和处理气体用喷嘴3C位于与圆筒状的燃烧室1的轴线正交的同一平面上的情况，但即使在将三个喷嘴3A、3B、3C沿燃烧室1的轴线方向错开配置的情况下，只要满足下述的(1)及(2)的条件，则也能形成从燃烧室1的内壁浮起的三种混合的圆筒状混合火焰。需要说明的是，也可以将各喷嘴3A、3B、3C分割为多个而沿燃烧室1的圆周方向分开地配置。
(1)燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B和处理气体用喷嘴3C分别向燃烧室的内周面的切线方向吹入燃料(燃料气体)、助燃性气体和处理气体，从而形成燃料、助燃性气体和处理气体这三种混合的回旋流。
(2)在吹入燃烧室的燃料(燃料气体)、助燃性气体和处理气体中的至少一种气体最后吹入燃烧室而形成三种混合的回旋流时，三种的混合气的组成到达燃烧范围。
通过满足上述(1)及(2)的条件，能够形成从燃烧室1的内壁浮起的三种混合的圆筒状混合火焰，在形成了三种混合的圆筒状混合火焰之后，通过在燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B、处理气体用喷嘴3C的下游侧(后级)进一步设置燃料用喷嘴3A及处理气体用喷嘴3C，并从这些喷嘴吹入燃料和处理气体，从而也能够提高燃烧温度而提高气体处理性能。
接着，参照附图说明满足上述(1)及(2)的条件的各种方案。
首先，说明选定燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B、处理气体用喷嘴3C中的哪个喷嘴来作为最初向燃烧室1吹入而最初形成回旋流的喷嘴、即开始形成回旋流的喷嘴，并说明如何以所选定的喷嘴为基准而朝向回旋流的下游侧配置其他的喷嘴。
图3的(a)、(b)是表示燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B、处理气体用喷嘴3C的组为单级(或两级的情况下的上级)且处理气体的吹入喷嘴较少的(一个的)情况的示意图，图3的(a)是燃烧室的部分纵剖视图，图3的(b)是燃烧室的水平剖视图。
在助燃性气体为空气且空气比为1.3的情况下，需要燃料流量的约15倍的空气。在该情况下，对燃烧室内的回旋力进行支配的成为空气的流量、流速。因此，如图3的(a)、(b)所示，将吹入作为助燃性气体的空气的助燃性气体用喷嘴3B选定为开始形成回旋流的喷嘴。通过选定助燃性气体用喷嘴3B作为开始形成回旋流的喷嘴，燃烧室的顶板被即将形成火焰之前的助燃性气体冷却，因此，能够降低顶板的散热引起的热量损耗，有助于节能。
然后，以所选定的助燃性气体用喷嘴3B为基准而朝向回旋流的下游侧依次配置处理气体用喷嘴3C、燃料用喷嘴3A。即，提高在助燃性气体用喷嘴3B与燃料用喷嘴3A之间设置吹入以稀释N2为主体的处理气体的处理气体用喷嘴3C，从而在助燃性气体在与处理气体(N2主体)混合了之后混合燃料气体并进行点火，因此，形成不存在局部的高温部且具有均匀的温度场的火焰。由此，能够提高气体处理性能，且能够抑制热力型NOx的产生。
在图3的(a)、(b)中，例示了燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B、处理气体用喷嘴3C位于与圆筒状的燃烧室1的轴线正交的同一平面上的构成，但在将三个喷嘴3A、3B、3C沿燃烧室1的轴线方向错开地配置的情况下，将图3的(a)中的助燃性气体用喷嘴3B配置于最上级、朝向下方依次错开配置处理气体用喷嘴3C、燃料用喷嘴3A即可。需要说明的是，在图3的(a)所示的剖视图中，用虚线表示位于截面的手边侧(前方侧)的喷嘴3C。在以下的图面中也同样。
图4的(a)、(b)是表示在处理气体的吹入喷嘴单级安装不下时将燃料用喷嘴3A、助燃性气体用喷嘴3B、处理气体用喷嘴3C的组上下设置两级的情况下的下级的组的一例的示意图，图4的(a)是燃烧室的部分纵剖视图，图4的(b)是水平剖视图。
如图4的(a)、(b)所示，下级的组构成为在回旋流的最上游侧配置助燃性气体用喷嘴3B，并以助燃性气体用喷嘴3B为基准而朝向回旋流的下游侧依次配置处理气体用喷嘴3C－1、处理气体用喷嘴3C－2、燃料用喷嘴3A、处理气体用喷嘴3C－3。
这样，在下级的组也设置三种喷嘴3A、3B、3C－1、3C－2、3C－3，从而气体混合度被均匀化，因此能够形成不存在局部高温部且具有均匀的温度场的火焰。由此，能够提高气体处理性能且抑制热力型NOx的产生。
图5的(a)、(b)是表示在处理气体的吹入喷嘴单级安装不下时上下设置两级的情况下的下级的组的另一例的模式图，图5的(a)是燃烧室的部分纵剖视图，图5的(b)是水平剖视图。
如图5的(a)、(b)所示，下级的组构成为在回旋流的最上游侧配置处理气体用喷嘴3C－1，且以处理气体用喷嘴3C－1为基准而朝向回旋流的下游侧依次配置处理气体用喷嘴3C－2、燃料用喷嘴3A、处理气体用喷嘴3C－3。
在难分解性气体等作为处理气体流入燃烧室的情况下，需要在助燃性气体的空气中追加氧而形成高温的温度场。在需要形成高温的温度场的情况下，上级的组为与图3的(a)、(b)的组同样的构成，下级的组作为从图4的(a)、(b)所示的组中去掉了助燃性气体用喷嘴得到的图5的(a)、(b)所示的组而仅在上级的组设置助燃性气体用喷嘴。火焰的形成位置与形成为图4的(a)、(b)所示的下级的组的情况相比向回旋上游侧移动，能够减小火焰体积，因此，能够形成更高温的温度场。
在图1至图3所示那样构成的燃烧室1中，燃料气体、助燃性气体和处理气体以火焰的燃烧速度以上的流速吹入。在该情况下，燃料气体、助燃性气体和处理气体的流速调整为涡流数(表示回旋程度的无因次数)为5～40。这样，以涡流数为基准而调整燃料气体、助燃性气体和处理气体的流速，从而能够形成期望的圆筒状混合火焰。另外，为了提高火焰的稳定性，导燃器2始终形成火焰是有效的。
图6是表示具备图1至图3所示的燃烧室1的废气处理装置的整体构成的示意图。如图6所示，废气处理装置具备：使处理气体(废气)燃烧而进行氧化分解的燃烧室1(参照图1)；配置于该燃烧室1的后级的废气清洗部30。燃烧室1经由连接管13向下方延伸。处理气体(废气)通过旁通阀(三通阀)15向圆筒状的燃烧室1的内周面的切线方向供给。在废气处理装置存在问题的情况下，操作旁通阀15，使得处理气体不向废气处理装置导入，而向未图示的旁通管输送。燃料和助燃性气体也同样地向圆筒状的燃烧室1的内周面的切线方向供给。这样，通过将燃料、助燃性气体和处理气体朝向燃烧室1的内周面的切线方向以火焰的燃烧速度以上的流速吹入，从而形成从燃烧室1的内壁浮起的三种混合的圆筒状混合火焰。从供水喷嘴5向燃烧室1的上部供给水W，该水W沿着燃烧室1的内表面流下，在燃烧室的内表面形成润湿壁(水膜)。通过该润湿壁水，由处理气体的燃烧生成的SiO2等的粉体被捕集。
在燃烧室1的下方配置有循环水水箱20。在循环水水箱20的内部设有堤坝21，利用该堤坝21来划分上游侧的第一槽20A和下游侧的第二槽20B。被润湿壁水捕集了的粉体生成物经由连接管13向循环水水箱20的第一槽20A内落下，堆积于第一槽20A的底部。另外，在燃烧室1的内表面流下的润湿壁水向第一槽20A流入。第一槽20A的水溢出堤坝21而流入第二槽20B。
燃烧室1经由冷却部25与废气清洗部30连通。该冷却部25具有朝向连接管13延伸的配管26和配置于该配管26内的射流喷嘴27。射流喷嘴27以与在配管26中流动的废气对置的方式喷射水。因此，通过燃烧室1被处理了的废气被从射流喷嘴27喷射出的水冷却。喷射出的水通过配管26回收到循环水水箱20。
被冷却了的废气接着向废气清洗部30导入。该废气清洗部30是利用水对废气进行清洗、并除去废气所包含的微小的粉尘的装置。该粉尘主要是由燃烧室1中的氧化分解(燃烧处理)生成的粉体生成物。
废气清洗部30具备：形成气体流路32的壁构件31；配置于气体流路32内的第一喷雾喷嘴33A、第一水膜喷嘴33B、第二喷雾喷嘴34A及第二水膜喷嘴34B。这些喷雾喷嘴33A、34A及水膜喷嘴33B、34B位于气体流路32的中心部，沿大致直线状排列。第一喷雾喷嘴33A及第一水膜喷嘴33B构成第一喷嘴单元33，第二喷雾喷嘴34A及第二水膜喷嘴34B构成第二喷嘴单元34。因此，在本实施方式中，设有两组喷嘴单元33、34。需要说明的是，喷嘴单元可以为一组，也可以设置三组以上的喷嘴单元。
第一喷雾喷嘴33A配置于比第一水膜喷嘴33B靠废气的流动方向上游侧的位置。同样地，第二喷雾喷嘴34A配置于比第二水膜喷嘴34B靠上游侧的位置。即，喷雾喷嘴和水膜喷嘴交替地配置。喷雾喷嘴33A、34A、水膜喷嘴33B、34B、壁构件31由具有耐腐蚀性的树脂(例如PVC：聚氯乙烯)构成。
在第一喷雾喷嘴33A的上游侧配置有对废气的流动进行整流的整流构件40。该整流构件40使废气不产生压力损失而使气体流路32中的废气的流动均匀。整流构件40为了防止酸引起的腐蚀而优选由金属以外的材料构成。作为整流构件40的例子，举出由树脂构成的无纺布、形成有多个开孔的树脂板。在整流构件40的上游侧配置有喷雾喷嘴41。喷雾喷嘴33A、34A、41及水膜喷嘴33B、34B安装于壁构件31。
如图6所示，废气从设于废气清洗部30的下部的配管26向废气清洗部30的内部导入。废气在废气清洗部30内从下向上流动。更详细而言，从配管26导入的废气首先朝向废气清洗部30的喷雾喷嘴41。然后，废气通过由喷雾喷嘴41形成的雾，被整流构件40整流。通过了整流构件40的废气形成均匀的流动，在气体流路32中以低速上升。在气体流路32中依次形成有雾、水膜、雾及水膜。
废气所包含的直径小于1μm的微小的粉尘由于扩散作用(布朗运动)而容易地附着于构成雾的水粒，由此被雾捕捉。直径1μm以上的粉尘的多半也同样地被水粒捕捉。水粒的直径为约100μm，因此，附着于该水粒的粉尘的尺寸(直径)表观上变大。因此，包含粉尘的水粒由于惯性冲突而容易地碰撞下游侧的水膜，粉尘与水粒一起被从废气除去。未被雾捕捉的直径比较大的粉尘也同样地被水膜捕捉、除去。这样，被水清洗了的废气从壁构件31的上端部排出。
如图6所示，上述的循环水水箱20位于废气清洗部30的下方。从喷雾喷嘴33A、34A、41及水膜喷嘴33B、34B供给来的水回收到循环水水箱20的第二槽20B。贮存于第二槽20B的水在循环水水泵P的作用下向喷雾喷嘴33A、34A、41及水膜喷嘴33B、34B供给。同时，循环水作为水W向燃烧室1的上部输送，如上述那样，在燃烧室1的内表面形成润湿壁。
向喷雾喷嘴33A、34A及水膜喷嘴33B、34B供给的水是被回收到循环水水箱20的水，包含粉尘(粉体生成物等)。因此，为了清洗气体流路32，从喷淋喷嘴50向气体流路32供给自来水。在喷淋喷嘴50的上方设有捕雾器51。该捕雾器51在其内部具有多个干扰板，能够捕捉雾。这样，被处理而无害化了的废气经由排气管道而最终被向大气放出。
在循环水水箱20中设有水位传感器55。该水位传感器55监视第二槽20B的水位，能够将第二槽20B的水位控制在规定的范围。另外，利用循环水水泵P移送的水的一部分经由供水管52向设于循环水水箱20内的多个喷射器53供给。在供水管52设有开闭阀V1，通过打开开闭阀V1，能够向喷射器53供水。在循环水水箱20设有用于对循环水水箱20内进行排水的排水阀V2。
利用循环水水泵P将循环水水箱20内的水向各喷射器53加压供给，利用在通过各喷射器53的喷嘴对水的流动进行节流时产生的压力降低，自喷射器53的吸入口向喷射器53吸入循环水水箱20内的水，该吸入的水与从喷射器53的喷嘴放出的水一起从喷射器53的喷出口向循环水水箱20的底部喷射。利用从喷射器53的喷出口喷射出的喷射水的喷射击力，使位于循环水水箱20的底部的粉体粉碎而浮游，从而将粉体与排水一起从循环水水箱20的排水口20D自动地排出。
到此为止说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述的实施方式，当然可以在其技术思想的范围内以各种不同的形式实施。
工业实用性
本发明能够利用于对从制造半导体器件、液晶、LED等的制造装置等排出的废气进行燃烧处理而将其无害化的废气处理装置。
附图标记说明
1 燃烧室
2 导燃器
3A 燃料用喷嘴
3B 助燃性气体用喷嘴
3C，3C－1，3C－2，3C－3 处理气体用喷嘴
5 供水喷嘴
13 连接管
15 旁通阀(三通阀)
20 循环水水箱
20A，20B 槽
20D 排水口
21 堤坝
25 冷却部
26 配管
27 射流喷嘴
30 废气清洗部
31 壁构件
32 气体流路
33A 第一喷雾喷嘴
33B 第一水膜喷嘴
34A 第二喷雾喷嘴
34B 第二水膜喷嘴
40 整流构件
41 喷雾喷嘴
50 喷淋喷嘴
51 捕雾器
52 供水管
53 喷射器
55 水位传感器
P 循环水水泵
V1 开闭阀
V2 排水阀

Claims (8)

1.一种废气处理装置，其对处理气体进行燃烧处理而使其无害化，
所述废气处理装置的特征在于，
对处理气体进行燃烧的圆筒状的燃烧室具备将燃料、助燃性气体和处理气体分别朝向燃烧室的内周面的切线方向吹入的燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴，
所述燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴位于与所述燃烧室的轴线正交的同一平面上。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
在所述燃烧室中，在所述燃烧室的轴线方向上与所述燃料、助燃性气体及处理气体的吹入位置分离开的位置，设有用于在燃烧室的内周面形成水膜的供水喷嘴。
3.根据权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于，
通过将所述燃料、助燃性气体和处理气体朝向所述燃烧室的内周面的切线方向吹入，从而在所述燃烧室内形成圆筒状混合火焰。
4.根据权利要求3所述的废气处理装置，其特征在于，
利用所述圆筒状混合火焰的回旋力，使所述燃烧室的内周面上的水膜回旋。
5.一种废气处理装置，其对处理气体进行燃烧处理而使其无害化，
所述废气处理装置的特征在于，
对处理气体进行燃烧的圆筒状的燃烧室具备将燃料、助燃性气体和处理气体分别朝向燃烧室的内周面的切线方向吹入的燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴，
所述燃料用喷嘴、助燃性气体用喷嘴和处理气体用喷嘴将所述燃料、助燃性气体和处理气体分别朝向燃烧室的内周面的切线方向吹入，从而形成所述燃料、助燃性气体和处理气体这三种混合的回旋流。
6.根据权利要求5所述的废气处理装置，其特征在于，
在所述燃烧室中，在所述燃烧室的轴线方向上与所述燃料、助燃性气体及处理气体的吹入位置分离开的位置设有用于在燃烧室的内周面形成水膜的供水喷嘴。
7.根据权利要求5或6所述的废气处理装置，其特征在于，
利用所述燃料、助燃性气体和处理气体这三种混合的回旋流，在所述燃烧室内形成圆筒状混合火焰。
8.根据权利要求7所述的废气处理装置，其特征在于，
利用所述圆筒状混合火焰的回旋力，使所述燃烧室的内周面上的水膜回旋。
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