DE102005040576B4

DE102005040576B4 - Air burners for the combustion of exhaust gases from processes for the treatment of semiconductors

Info

Publication number: DE102005040576B4
Application number: DE200510040576
Authority: DE
Inventors: Robert Michael Hartung
Original assignee: Centrotherm Clean Solutions GmbH
Current assignee: Centrotherm Clean Solutions GmbH
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2025-08-27
Also published as: DE102005040576A1

Abstract

Vorrichtung zum Reinigen von schadstoffhaltigem Abgas (4) durch Umsetzung in einer mit einem Brenner (1) ausgestatten Brennvorrichtung, bei dem das Abgas (4) mit einer Flamme (5) des Brenners (1) in Kontakt gebracht wird und dabei durch die Flamme (5) hindurchgeführt wird, wobei die Flamme (5) aus einem Brenngas mit mindestens einem Brenngasstrom (2) und einem Oxidationsgas mit einem Oxidationsgasstrom (3) gebildet wird, wobei der Brenner (1) für jeden Brenngasstrom (2) mindestens zwei Düsen (7) und für den Oxidationsgasstrom (3) einen Gasführungskanal (8) sowie einen Mischbereich (6) zum Vermischen des mindestens einen Brenngasstroms (2) mit dem Oxidationsgasstrom (3) vorsieht, wobei in dem Mischbereich (6) der Gasführungskanal (8) eine Führungsrichtung (10) des Oxidationsgasstroms (3) vorgibt und die Düsen (7) jeweils Eindüsungsrichtungen (9) des Brenngasstroms (2) vorgeben, wobei die Düsen (7) derart zu dem Gasführungskanal (8) ausgerichtet sind, dass dabei deren Eindüsungsrichtungen (9) in einem Winkel von mehr als 0 ° und weniger...contraption for cleaning polluted exhaust gas (4) by reaction in a burner equipped with a burner (1), wherein the Exhaust (4) with a flame (5) of the burner (1) brought into contact while passing through the flame (5), the flame (5) from a fuel gas with at least one fuel gas stream (2) and an oxidizing gas is formed with an oxidizing gas stream (3), the burner (1) for each fuel gas stream (2) at least two nozzles (7) and for the oxidizing gas stream (3) a gas guide channel (8) and a mixing area (6) for mixing the at least one Fuel gas stream (2) with the oxidizing gas stream (3) provides, wherein in the mixing region (6) of the gas guide channel (8) a guiding direction (10) of the oxidizing gas flow (3) and predetermines the nozzles (7) each Eindüsungsrichtungen (9) of the fuel gas stream (2) pretend, wherein the nozzles (7) in such a way to the gas guide channel (8) are aligned, that while their Eindüsungsrichtungen (9) in one Angles greater than 0 ° and fewer...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen von schadstoffhaltigem Abgas.The The invention relates to a method and a device for cleaning of pollutant exhaust.

Es ist bekannt, zum restlosen Beseitigen von Luftschadstoffen aus Industrieprozessen, speziell in Prozessen der Halbleiterindustrie und artverwandten Applikationen, wie z. B. CVD-Prozessen oder Plasma-Prozessen, bei denen toxische wie z. B. HCL, AsH₃, PH₃, BCl₃, ClF₃, etc., explosive und brennbare Gase (SiH₄, DCS, TEOS etc.), oder umweltrelevante Gase (z.B. sogenannte Treibhausgase wie C₂F₆, CF₄, SF₆, C₃F₈) eingesetzt werden, sogenannte Brennerwäscher zu verwenden. Diese Brennerwäscher bestehen aus Brennkammern, die in der Regel mit Erdgas und Sauerstoff betrieben werden, wobei ein Nasswäscher nachgeschaltet ist, um die Reaktionsprodukte der eingeleiteten Gase hinter der Brennkammer auszuwaschen. Das Brennen erfolgt durch die Erzeugung einer kegelförmigen, innen hohlen Flammenwand, durch welche die Schadgase passieren müssen. Beim Durchgang der Schadgase durch die Flammenwand werden die Schadgase durch Einwirkung des Sauerstoffs oxidiert bzw. je nach Art des Gases „gecrackt" und wie sich beispielhaft für Fluor illustrieren lässt, durch die Wasserstoffatome im Brenngas z. B. zu HF umgesetzt. Der Betrieb mit Sauerstoff fördert zwar eine hohe Flammentemperatur, die zum Reagieren der Schadgase nützlich ist, kann aber andererseits bei einem zu großen Sauerstoffüberschuss zu einer starken NO_x-Bildung führen, die im schlimmsten Fall über den Werten der zulässigen Emissi onsgrenzen in einigen Ländern liegen kann. Ein weiterer Nachteil einer Verbrennung mit reinem Sauerstoff besteht darin, dass der Betrieb vergleichsweise kostenintensiv ist.It is known for the complete elimination of air pollutants from industrial processes, especially in processes of the semiconductor industry and related applications such. As CVD processes or plasma processes in which toxic such. As HCL, AsH ₃ , PH ₃ , BCl ₃ , ClF ₃ , etc., explosive and combustible gases (SiH ₄ , DCS, TEOS, etc.), or environmentally relevant gases (eg so-called greenhouse gases such as C ₂ F ₆ , CF ₄ , SF ₆ , C ₃ F ₈ ) can be used to use so-called burner scrubber. These burner scrubbers consist of combustion chambers, which are usually operated with natural gas and oxygen, with a wet scrubber is downstream to wash out the reaction products of the gases introduced behind the combustion chamber. The burning takes place through the creation of a conical, inside hollow flame wall, through which the noxious gases must pass. During the passage of the noxious gases through the flame wall, the noxious gases are oxidized by the action of oxygen or, depending on the nature of the gas, "cracked" and exemplified by fluorine, for example converted to HF by the hydrogen atoms in the fuel gas Although oxygen promotes a high flame temperature, which is useful for reacting the noxious gases, but on the other hand, too large an excess of oxygen can lead to a high NO _x formation, which in the worst case may exceed the values of the permissible emission limits in some countries Another disadvantage of combustion with pure oxygen is that the operation is relatively expensive.

Mit einer verbesserten Einrichtung zur Abgasreinigung ist deshalb eine Reihe von Zielsetzungen zu erfüllen: Die Reinigung muss eine hohe Effizienz sichern, d. h. für das gereinigte Abgas ist ein möglichst geringer Gehalt an primären Schadstoffen zu erreichen. Es ist weiterhin eine effektive Beseitigung sekundärer Schadstoffe in einer Waschstrecke oder einer sonstigen Reinigungsstrecke, die beispielsweise adsorptiv oder in sonstiger weise, beispielsweise reaktiv reinigt, zu erzielen. Darüber hinaus ist bei der Reinigung darauf zu achten, dass im Rahmen des Reinigungsprozesses selbst keine toxisch wirkenden Gase, beispielsweise Kohlenmonoxid oder Stickoxid (NO_x), gebildet werden.With an improved device for exhaust gas purification, therefore, a number of objectives must be met: The cleaning must ensure high efficiency, ie for the purified exhaust gas is to achieve the lowest possible content of primary pollutants. It is also an effective elimination of secondary pollutants in a washing line or other cleaning path, for example, adsorptive or otherwise, for example, to achieve reactive clean to achieve. In addition, care must be taken during cleaning that no toxic gases, for example carbon monoxide or nitrogen oxide (NO _x ), are formed during the cleaning process itself.

Die Gestaltung der Brennkammer und insbesondere die des Brenners selbst haben oft Einfluss auf die Effizienz und die Ökonomie sowie auf die Vermeidung der Bildung sekundärer Schadgase. Die Brennkammer ist im Allgemeinen als zylindrischer Körper ausgeführt, in dessen eine Stirnfläche der Brenner, am häufigsten ein Ringbrenner, eingesetzt ist. Diesem Ringbrenner wird, meist zentral, das Abgas und im einfachsten Fall durch einen Ringspalt ein Brenngasgemisch zugeführt. Nach dem Zünden mittels einer Zündvorrichtung bildet sich über dem Ringspalt eine Flamme aus, in die das Abgas eingeleitet wird. In der Flamme laufen mehrere Reaktionen ab, deren wichtigste die Verbrennung des Brenngases z. B. Propan (C₃H₈), Methan (CH₄), Wasserstoff (H₂) oder Mischungen dieser Gase, unter Einwirkung des hinzugeführten Sauerstoffes (O₂) zum Zwecke der thermischen Aktivierung der Schadgase, und die chemische Umsetzung der Schadgase (z. B. CF₄, C₂F₆, CHF₃) in hydrolisierbare und adsorbierbare schädliche Verbindungen (z.B. HF) bzw. in unschädliche Verbindungen (z. B. CO₂) sind. Aufgrund der Reaktionskinetik ist in der Regel nicht zu erwarten, dass die gewünschte Umsetzung der Schadgase vollständig erfolgt. Dies gilt insbesondere häufig auch dann nicht, wenn Brenngas und Sauerstoff in einem weitgehend stöchiometrischen Verhältnis zugeführt werden.The design of the combustion chamber and in particular of the burner itself often have an impact on the efficiency and the economy as well as on the prevention of the formation of secondary harmful gases. The combustion chamber is generally designed as a cylindrical body, in one end face of the burner, most often a ring burner, is used. This annular burner is, usually centrally, the exhaust gas and fed in the simplest case through an annular gap a fuel gas mixture. After ignition by means of an ignition device, a flame is formed above the annular gap, into which the exhaust gas is introduced. In the flame several reactions take place, the most important of which is the combustion of the fuel gas z. As propane (C ₃ H ₈ ), methane (CH ₄ ), hydrogen (H ₂ ) or mixtures of these gases, under the influence of the added oxygen (O ₂ ) for the purpose of thermal activation of noxious gases, and the chemical reaction of noxious gases ( eg CF ₄ , C ₂ F ₆ , CHF ₃ ) in hydrolyzable and adsorbable harmful compounds (eg HF) or in harmless compounds (eg CO ₂ ). Due to the reaction kinetics, it is generally not to be expected that the desired conversion of the noxious gases takes place completely. This is especially often not true even if fuel gas and oxygen are supplied in a largely stoichiometric ratio.

DE 103 04 489 A1 betrifft eine Einrichtung zur Reinigung von Abgasen mit fluorhaltigen Verbindungen in einem Verbrennungsreaktor, bei dem der Brenner als Ringbrenner mit Bohrungen ausgeführt ist, wobei die Bohrungen auf einem einzigen Lochkreis angeordnet sind und örtlich abwechselnd für eine gleichzeitige Zufuhr von Brenngas bzw. Sauerstoff sorgen. DE 103 04 489 A1 relates to a device for purifying exhaust gases containing fluorine-containing compounds in a combustion reactor, in which the burner is designed as a ring burner with holes, the holes are arranged on a single bolt circle and provide locally alternately for a simultaneous supply of fuel gas or oxygen.

Aus der EP 1 193 443 A2 ist ein Abgasbehandlungssystem für die oxidative Zerlegung von Abgas bekannt. Das System weist ein Brennerteil und eine Brennkammer auf. Dabei werden Flammen so ausgebildet, dass sie sich vom Brennerteil zu der Brennkammer erstrecken, und ein verbrennbares Abfallabgas wird durch Abgaseinlassdüsen in den Brennbereich geführt, um dort oxidativ zerlegt zu werden. Ein Brenngas und ein Oxidationsgas für den Brennerteil werden in einem Mischer gemischt und danach der Brennkammer zugeführt. In dem Mischer wird ein Oxidationsgasstrom durch eine Düse ausgerichtet und seitlich dazu durch eine weitere Düse das Brenngas zugeführt. Eine Beschleunigungsvorrichtung für das Abfallabgas sorgt für eine so hohe Strömungsgeschwindigkeit des verbrennbaren Abfallabgases durch die Abgaseinlassdüsen, dass diese höher ist als die Brenngeschwindigkeit des brennbaren Abfallabgases.From the EP 1 193 443 A2 For example, an exhaust gas treatment system for the oxidative decomposition of exhaust gas is known. The system has a burner part and a combustion chamber. At this time, flames are formed to extend from the burner part to the combustion chamber, and a combustible waste gas is led into the burning area through exhaust gas inlet nozzles to be oxidatively decomposed there. A fuel gas and an oxidizing gas for the burner part are mixed in a mixer and then supplied to the combustion chamber. In the mixer, an oxidizing gas stream is aligned through a nozzle and laterally supplied to the fuel gas through another nozzle. A waste gas accelerating device provides such a high flow rate of the combustible waste gas through the waste gas inlet nozzles that it is higher than the burning rate of the combustible waste gas.

EP 0 347 753 A2 offenbart ein Verfahren zur Reinigung von Abgas aus CVD-Prozessen, wobei in einem aus Brenn- und Waschkammer bestehenden Reaktionsraum das zu reinigende Abgas unter Sauerstoffüberschuss verbrannt wird und im gleichen Raum nicht brennbare Bestandteile ausgewaschen werden. EP 0 347 753 A2 discloses a method for purifying exhaust gas from CVD processes, wherein in a reaction chamber consisting of combustion chamber and wash chamber, the exhaust gas to be purified is burnt under excess oxygen and non-combustible constituents are washed out in the same space.

Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen aus Industrieprozessen bereitzustellen, das bzw. die eine effiziente, preisgünstige und zuverlässige Reinigung der Abgase ermöglicht. Weiterhin ist es Ziel, ein Verfahren bereitzustellen, das zu einem Abgas führt, welches einen hohen Grad an Umweltverträglichkeit aufweist.It is accordingly the task of the present invention, a method and apparatus for cleaning to provide exhaust gases from industrial processes, the or an efficient, low-cost and reliable Cleaning the exhaust gases allows. Furthermore, it is the aim to provide a method that is a Exhaust gas leads, which has a high degree of environmental compatibility.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Reinigen von schadstoffhaltigem Abgas, wie in den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen 1 und 11 angegeben.These The object is achieved by the method and the device for cleaning harmful substances Exhaust gas as in the respective independent claims 1 and 11 indicated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, die jeweils einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert werden können, sind Gegenstand der jeweilig abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments and developments, each individually applied or can be combined with each other, are the subject the respective dependent Claims.

In einer ersten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von schadstoffhaltigem Abgas durch eine Umsetzung in einer mit einem Brenner ausgestatteten Brennvorrichtung, bei welchem ein Brenngasstrom mit einem Oxidationsgasstrom vermischt und mit diesem in einer Flamme verbrannt wird, wobei das Abgas mit der Flamme in Kontakt gebracht, insbesondere durch die Flamme hindurchgeführt, wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenngasstrom in einem Winkel von mehr als 0 ° und weniger als 180 ° zu dem Oxidationsgasstrom eingedüst wird, beispielsweise unter einem Winkel (α) von mindestens etwa 20° oder von mindestens etwa 50° oder von mindestens etwa 80°. Geeignete Winkel liegen beispielsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 30 bis etwa 150 °, insbesondere innerhalb eines Bereichs von etwa 60 bis etwa 120 ° oder etwa 80 bis etwa 100 °. Eine geeignete Konfiguration liegt beispielsweise etwa dann vor, wenn der Brenngasstrom und der Oxidationsgasstrom im Wesentlichen quer oder senkrecht zueinander verlaufen.In a first embodiment The invention relates to a method for cleaning harmful substances Exhaust gas through a reaction in a equipped with a burner Combustion apparatus in which a fuel gas stream with an oxidizing gas stream mixed and burned with this in a flame, the Exhaust gas brought into contact with the flame, in particular by the Flame passed through, is characterized in that the fuel gas flow at an angle of more than 0 ° and less than 180 ° to injected the oxidizing gas stream is, for example, at an angle (α) of at least about 20 ° or from at least about 50 ° or of at least about 80 °. Suitable angles are, for example, within a range from about 30 to about 150 °, in particular within a range of about 60 to about 120 ° or about 80 to about 100 °. For example, a suitable configuration is when the fuel gas stream and the oxidant gas stream substantially transverse or perpendicular to each other.

Dabei wird der Brenngasstrom in einem Mischbereich in den Oxidationsgasstrom eingeleitet in welchem bevorzugt der statische Druck kleiner als 80% des Gesamtdrucks ist, beispielsweise kleiner als 50 % des Gesamtdrucks oder kleiner als 10% des Gesamtdrucks, ist.there the fuel gas stream is in a mixing region in the oxidizing gas stream initiated in which preferably the static pressure is less than 80% the total pressure is, for example, less than 50% of the total pressure or less than 10% of the total pressure.

Grundsätzlich eignen sich zur Behandlung im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen beliebige Abgase, sofern diese Abgase dazu geeignet sind, im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine derartige Umwandlung zu erfahren, die zu einer Veränderung der Abgaseigenschaften zumindest dahingehend führt, dass sie einer vereinfachten Handhabung zugänglich sind, bestimmte Umweltvorschriften erfüllen, bestimmte Emissionsvorschriften erfüllen, einen bestimmten Anteil an giftigen oder schädlichen Verbindungen nicht übersteigen und dergleichen. Grundsätzlich eignen sich dabei insbesondere toxische, explosive, ätzende, brennbare oder in sonstiger Weise physiologisch oder Umwelt bezogen schädliche Abgase oder zumindest Abgase, die derartige Verbindungen in einem zumindest nicht zu vernachlässigenden Anteil enthalten. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Anlagen bzw. Verfahren zur Reinigung von Abgasen eignen sich dabei besonders gut für die Reinigung von Abgasen, wie sie bei vielen Prozessschritten der mit Halbleitern befassten Industriezweige anfallen. Besonders sind dies beispielsweise Prozessschritte, bei denen eine Halbleiteroberfläche durch chemische oder physikalische Verfahren, insbesondere durch Verfahren, die erst bei erhöhter Temperatur ablaufen, beispielsweise durch CVD-Verfahren, Plasma-Verfahren oder sonstige Verfahren zur Oberflächenmodifikation von Halbleitern, insbesondere zur thermischen Oberflächenmodifikation von Halbleitern oder zur thermisch-chemischen Oberflächenmodifikation von Halbleitern, beispielsweise durch Diffusionsprozesse oder durch Ätzverfahren wie Strukturätzen oder Kammerwandreinigung durch Rückätzen, anfallen.Basically suitable for treatment in the context of a method according to the invention essentially any exhaust gases, provided that these exhaust gases suitable are, as part of a method according to the invention such Conversion experience, leading to a change in exhaust properties at least to that effect, that they are accessible for simplified handling, certain environmental regulations fulfill, certain emission standards, a certain proportion toxic or harmful Do not exceed connections and the same. Basically suitable in particular toxic, explosive, corrosive, combustible or in other Way physiologically or environment related harmful exhaust gases or at least Exhaust gases containing such compounds in an at least not negligible Share included. Those described in the context of the present invention Systems and methods for purifying exhaust gases are suitable especially good for the purification of exhaust gases, as they are in many process steps of semiconductor-related industries. Especially are This example, process steps in which a semiconductor surface by chemical or physical processes, in particular by processes, the first at elevated Run off temperature, for example by CVD method, plasma method or other methods for surface modification of semiconductors, in particular for thermal surface modification of semiconductors or for thermal-chemical surface modification of semiconductors, for example by diffusion processes or by etching processes like structure etching or chamber wall cleaning by etching back, incurred.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise zur Reinigung von Abgas, das aus einem Prozess zur Oberflächenveränderung von Halbleitern, insbesondere aus einem CVD Prozess oder aus einem Prozess zur Herstellung von Halbleiterstrukturen, Solarzellen, Flachbildschirmen oder dergleichen Substraten stammt.The inventive method is suitable for example for the purification of exhaust gas, which consists of a Surface modification process Semiconductors, in particular from a CVD process or from a Process for the production of semiconductor structures, solar cells, flat screens or similar substrates.

Das Abgas wird durch den Kontakt mit der Flamme stark erhitzt und hierdurch in seiner chemischen Zusammensetzung verändert (umgesetzt), wobei die Anwesenheit eines Oxidationsmittels, z. B. von Sauerstoff, die Umsetzung der Schadgase fördert. Vorteilhafterweise ist der Brenner so ausgestaltet, dass er eine innen hohle Flamme erzeugt, in deren Hohlraum das Abgas eingeleitet wird, und durch die das Abgas vorzugsweise geführt wird.The Exhaust gas is strongly heated by the contact with the flame and thereby in its chemical composition changed (implemented), whereby the Presence of an oxidizing agent, e.g. B. of oxygen, the reaction promotes harmful gases. Advantageously, the burner is designed so that it has a inside hollow flame generated in the cavity, the exhaust gas introduced is, and through which the exhaust gas is preferably guided.

Nach der Bernoulli'schen Gleichung gilt für den Grenzfall einer vernachlässigbar kleineren inneren Zähigkeit analog zum Energiesatz der Mechanik, dass die Summe aus statischem Druck und dynamischen Druck, der auch als Staudruck bezeichnet wird, konstant ist. Der statische Druck und der dynamische Druck addieren sich zu einem Gesamtdruck des Systems. Der Staudruck ist abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des betrachteten Fluids und ist in der Regel proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit. Dieser für ideale Flüssigkeiten ohne innere Reibung geltende Satz, gilt in reibungsbehafteten Strömungen realer Medien nur noch näherungsweise: In Gebieten erhöhter Strömungsgeschwindigkeit (zusammengedrängter Stromlinien) ist der statische Druck kleiner als in der Umgebung.To Bernoulli's Equation applies to the Borderline one negligible smaller inner toughness analogous to the energy law of mechanics, that the sum of static Pressure and dynamic pressure, also known as dynamic pressure, is constant. The static pressure and the dynamic pressure add up to a total pressure of the system. The dynamic pressure depends on the flow velocity of the considered fluid and is usually proportional to the square the flow velocity. This one for ideal liquids without inner friction valid sentence, is more real in frictional currents Media only approximately: In areas of increased flow rate (crowded streamlines) the static pressure is less than in the environment.

Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung gezeigt, dass beispielsweise durch eine Quereindüsung bzw. die Eindüsung mit einem geringeren statischen Druck als der Gesamtdruck oft eine effektive und effiziente Vermischung des Brenngases mit dem Oxidationsgas erreicht wird. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, scheint es, dass die seitliche Eindüsung bzw. die Eindüsung bei diesen speziellen Druckverhältnissen eine Art Venturi-Effekt bewirkt, der zu einer besonders innigen Durchmischung des Brenngases mit dem Oxidationsgas führt. In der Folge können oft auch sehr kleine Flammen bei vergleichsweise sehr geringen Brenngas- bzw. Oxidationsgasströmen zuverlässig aufrechterhalten werden, ohne dass die Flamme erlischt und ein Bereich entsteht, durch den ungereinigtes Abgas ohne eine wirksame Umsetzung passieren kann. Es ist in vielen Fällen insbesondere ein besonders sparsamer Betrieb des Brenners und oft auch ein besonders sicherer Betrieb möglich, wobei vermieden wird, dass ungereinigtes Abgas nach außen gelangt.It has been shown in the context of the present invention that, for example through a transverse injection or the injection With a lower static pressure than the total pressure often an effective one and efficient mixing of the fuel gas with the oxidizing gas is reached. Without wanting to be tied to a theory, it seems it, that the lateral injection or the injection at these special pressure ratios a kind of Venturi effect causes, which leads to a particularly intimate mixing of the fuel gas with the oxidizing gas leads. In the episode can often even very small flames with comparatively low fuel gas or oxidation gas streams reliably maintained without the flame going out and creating an area through the unpurified exhaust without an effective implementation can happen. It is in many cases especially a particularly economical operation of the burner and often also a particularly safe operation possible, while avoiding that unpurified exhaust gas comes to the outside.

Der Winkel, unter dem der Brenngasstrom zum Oxidationsgasstrom eingeleitet wird, liegt beispielsweise in einem Bereich von 20° bis 160° oder von 50° bis 130°, oder in einem Bereich von 80° bis 100°. Insbesondere bei einer im Wesentlichen senkrechten Eindüsung bzw. bei einer Eindüsung, bei der der statische Druck sehr viel geringer ist als der Gesamtdruck, wird die Größe der Bereiche, in denen das Brenngas bzw. Oxidationsmittel unvermischt bleibt, erheblich reduziert, wodurch eine Flamme im Wesentlichen kontinuierlich aufrechterhalten bleibt.Of the Angle under which the fuel gas stream is introduced to the oxidizing gas stream is, for example, in a range of 20 ° to 160 ° or from 50 ° to 130 °, or in a range of 80 ° to 100 °. Especially at a substantially vertical injection or at an injection, in the static pressure is much lower than the total pressure, becomes the size of the areas, in which the fuel gas or oxidant remains unmixed, considerably reduced, which makes a flame substantially continuous is maintained.

Grundsätzlich kann auch das Oxidationsgas in den Brenngasstrom eingedüst werden. Eine Eindüsung des Oxidationsgases in das Brenngas hat jedoch häufig den Nachteil, dass eine stabile Gasreinigungsprozessführung erschwert sein kann, da der Volumenstrom des Brenngases meist sehr viel kleiner ist, als der Volumenstrom des Oxidationsgases.Basically also the oxidizing gas are injected into the fuel gas stream. An injection However, the oxidation gas in the fuel gas often has the disadvantage that a stable gas purification process management can be difficult because the volume flow of the fuel gas is usually very is much smaller than the volume flow of the oxidizing gas.

Der Brenngasstrom und der Oxidationsgasstrom werden vorteilhafterweise mit einem außen mischenden Brenner verbrannt. Außen mischende Brenner haben gegenüber innenmischenden Brennern den Vorteil, dass ein Flammenrückschlag vermieden bzw. ausgeschlossen wird, da die beiden miteinander zu verbrennenden Gase erst außerhalb des Brenners miteinander vermischt und verbrannt werden.Of the Fuel gas stream and the oxidizing gas flow are advantageously with an outside burning burner burned. Have external mixing burners across from internal mixing burners the advantage that a flashback avoided or excluded, since the two to be burned together Gases only outside of the burner are mixed together and burned.

Als Brenngas kann grundsätzlich jedes Brenngas eingesetzt werden, das durch ein entsprechendes Oxidationsgas oxidiert werden kann und im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens seinen vorgegebenen Zweck erfüllt. Beispielsweise sind dies gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Erdgas, oder Wasserstoff oder dergleichen Gase. Als Oxidationsgas kann z.B. reiner Sauerstoff verwendet werden. Bevorzugt ist jedoch eine Verwendung von Luft. Eine Verwendung von Luft hat den Vorteil, dass das Verfahren sehr viel günstiger betrieben werden kann, so dass die Betriebskosten einer Abgasreinigungsanlage wesentlich gesenkt werden können. Durch den Stickstoffanteil in der Luft sinkt zudem die Temperatur der Flamme gegenüber dem Betrieb mit reinem Sauerstoff, so dass der NO_x-Gehalt im Abgas, der mit steigender Temperatur zunimmt, sinkt.As fuel gas, basically any fuel gas can be used which can be oxidized by a corresponding oxidizing gas and in the context of a method according to the invention fulfills its predetermined purpose. For example, these are gaseous hydrocarbons such as propane or natural gas, or hydrogen or the like gases. As the oxidizing gas, for example, pure oxygen can be used. However, preference is given to using air. The use of air has the advantage that the process can be operated much more favorably, so that the operating costs of an emission control system can be substantially reduced. In addition, due to the nitrogen content in the air, the temperature of the flame decreases compared to operation with pure oxygen, so that the NO _x content in the exhaust gas, which increases with increasing temperature, decreases.

Bei einer Verwendung von Luft arbeitet der Brenner mit einem etwa fünffach höheren Oxidationsgasstrom, jedoch kann durch die vorliegende Erfindung sichergestellt werden, dass die Brennerflamme weder durch eine hohe Gasgeschwindigkeit am Brenner abhebt, noch während des Betriebs erlischt.at using air, the burner operates with about five times higher oxidation gas flow, however, it can be ensured by the present invention that the burner flame neither by a high gas velocity at the burner lifts, while still operation goes out.

Das zu reinigende Abgas kann grundsätzlich aus beliebigen Prozessen stammen, die entsprechend durch thermische Behandlung zu reinigende Abgase generieren. Beispielsweise lassen sich Abgase behandeln, die aus der Oberflächenbehandlung von Halbleitern resultieren, insbesondere aus einem CVD-Prozess und/oder aus einem Prozess zur Herstellung von Halbleiterstrukturen. Abgase aus derartigen Prozessen benötigen meist eine Abgasreinigung, mit der sichergestellt werden soll, dass keine toxischen, umweltrelevanten oder explosiven Gase in die Umwelt gelangen.The to be cleaned exhaust gas can basically off come from any processes, the corresponding by thermal Generate treatment to be cleaned exhaust gases. For example, let Treat exhaust gases resulting from the surface treatment of semiconductors result, in particular from a CVD process and / or from a Process for the production of semiconductor structures. Exhaust gases from such Need processes usually an exhaust gas purification, with which it should be ensured that no toxic, environmentally relevant or explosive gases into the environment reach.

Das mit der Flamme in Kontakt gebrachte Abgas, kann anschließend weiter gereinigt werden, beispielsweise durch Adsorption oder anderweitige Reaktionen die zu einer Reinigung des Abgases führen, insbesondere jedoch durch Waschen. Durch einen der thermisch-chemischen Umsetzungsstufe nachgeschaltete Waschstufe können beispielsweise auch bei der thermisch-chemischen Umsetzung entstandenen Reaktionsprodukte ausgewaschen werden.The Exhaust gas brought into contact with the flame can then continue be purified, for example by adsorption or other reactions which lead to a purification of the exhaust gas, but in particular by To wash. Downstream of one of the thermal-chemical conversion stage Washing stage can for example, also in the thermal-chemical reaction incurred Reaction products are washed out.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Brenngasstrom mit einer Vielzahl von Düsen, insbesondere mit mindestens 4 Düsen, vorzugsweise mit mindestens 8 Düsen, vorzugsweise mit mindestens 16 Düsen, in das Oxidationsgas eingedüst. Die Vielzahl der Düsen stellt sicher, dass eine feine Verteilung des Brenngasstroms im Oxidationsgasstrom erreicht wird.In In another embodiment of the invention, the fuel gas flow with a variety of nozzles, especially with at least 4 nozzles, preferably with at least 8 nozzles, preferably with at least 16 nozzles, injected into the oxidizing gas. The variety of nozzles Ensures that a fine distribution of fuel gas flow in the Oxidation gas flow is achieved.

Vorteilhafterweise wird vor dem Vermischen der Brenngasstrom mit Hilfe eines ersten Druckausgleichsraums und/oder der Oxidationsstrom mit Hilfe eines zweiten Druckausgleichsraums vergleichmäßigt. Durch die Verwendung von Druckausgleichsräumen werden spontane Druckunterschiede ausgeglichen, so dass im Mischbereich bzw. im Bereich der Kammer möglichst gleich bleibende hydrodynamische Bedingungen herrschen, wodurch ein gleich bleibender und kontinuierlicher Betrieb des Abgasreinigungsverfahrens mit einer ruhigen Flamme realisiert werden kann. Darüber hinaus kann durch den Einsatz eines Druckausgleichsraums für das Brenngas sichergestellt werden, dass alle Düsen in etwa die gleiche Menge an Brenngas pro Zeit in den Oxidationsgasstrom zuführen.Advantageously, prior to mixing, the fuel gas stream is equalized by means of a first pressure equalization chamber and / or the oxidation stream by means of a second pressure equalization chamber. By using pressure compensation chambers spontaneous pressure differences are compensated, so that prevail in the mixing area or in the chamber as constant as possible hydrodynamic conditions, creating an equal permanent and continuous operation of the exhaust gas purification process can be realized with a quiet flame. In addition, it can be ensured by the use of a pressure compensation chamber for the fuel gas, that all nozzles supply approximately the same amount of fuel gas per time in the oxidizing gas flow.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen von schadstoffhaltigem Abgas durch thermisch-chemische Umsetzung mit einem Brenner, bei dem das Abgas mit einer Flamme des Brenners in Kontakt gebracht wird, wobei der Brenner einen Gasführungskanal für einen Oxidationsgasstrom, mindestens eine Düse für einen Brenngasstrom und einen Mischbereich zum Vermischen des Brenngasstroms mit dem Oxidationsgasstroms vorsieht, wobei in dem Mischbereich der Gasführungskanal in eine Führungsrichtung des Oxidationsgasstroms vorgibt und die Düse eine Eindüsungsrichtung des Brenngasstroms vorgibt, sieht in einer Variante der Erfindung vor, dass der Mischbereich eine hydrodynamisch wirkende Führungsfläche aufweist, durch die der Brenngasstrom mit einem statischen Druck in den Oxidationsgasstrom einleitbar ist, der kleiner als 80 % des Gesamtdrucks, beispielsweise kleiner als 50 % des Gesamtdrucks oder kleiner als 10 % des Gesamtdrucks, ist.The inventive device for cleaning polluted exhaust gas by thermal-chemical Implementation with a burner in which the exhaust gas with a flame the burner is brought into contact, wherein the burner is a gas guide channel for one Oxidation gas stream, at least one nozzle for a fuel gas stream and a Mixing area for mixing the fuel gas stream with the oxidizing gas stream provides, wherein in the mixing region of the gas guide channel in a guide direction of the oxidizing gas flow and the nozzle an injection direction of the fuel gas stream, sees in a variant of the invention in that the mixing area has a hydrodynamically acting guide surface, through which the fuel gas stream with a static pressure in the oxidation gas stream which is less than 80% of the total pressure, for example less than 50% of the total pressure or less than 10% of the total pressure, is.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen von schadstoffhaltigem Abgas durch thermisch-chemische Umsetzung mit einem Brenner, bei dem das Abgas mit einer Flamme des Brenners in Kontakt gebracht wird, wobei der Brenner einen Gasführungskanal für einen Oxidationsgasstrom, mindestens eine Düse, für einen Brenngasstrom und einen Mischbereich zum Vermischen des Brenngasstroms mit dem Oxidationsgasstroms vorsieht, wobei in dem Mischbereich der Gasführungskanal eine Führungsrichtung des Oxidationsgasstroms vorgibt und die Düse eine Eindüsungsrichtung des Brenngasstroms vorgibt, sieht vor, dass die Düse derart vom Gasführungskanal ausgerichtet ist, dass die Eindüsungsrichtung in einem Winkel von mehr als 0 ° und weniger als 180 ° zur Führungsrichtung liegt, insbesondere in einem Winkel von mindestens 20 ° oder von mindestens 50 °, oder von mindestens 80 °. Es hat sich beispielsweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Eindüsung im Wesentlichen quer zur Führungsrichtung erfolgt.The inventive device for cleaning polluted exhaust gas by thermal-chemical Implementation with a burner in which the exhaust gas with a flame the burner is brought into contact, wherein the burner is a gas guide channel for one Oxidation gas stream, at least one nozzle, for a fuel gas stream and a Mixing area for mixing the fuel gas stream with the oxidizing gas stream provides, wherein in the mixing region of the gas guide channel a guiding direction of the oxidizing gas flow and the nozzle an injection direction of the fuel gas stream, provides that the nozzle of the Gas duct is aligned that the injection direction at an angle of more than 0 ° and less than 180 ° to guide direction lies, in particular at an angle of at least 20 ° or of at least 50 °, or at least 80 °. It has, for example, in the context of the present invention proved to be advantageous when the injection substantially transverse to Guiding direction takes place.

Durch eine Quereindüsung bzw. die Eindüsung des Brenngasstroms unter einem geringeren statischen Druck als der Gesamtdruck wird eine besonders gute Durchmischung des Brenngases mit dem Oxidationsgas bewirkt, wodurch ein Abheben der Flamme bzw. ein Erlöschen der Flamme weitgehend ausgeschlossen wird. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Betriebs der Abgasreinigung gesteigert und es wird sichergestellt, dass kein ungereinigtes Abgas durch eine kurzzeitig erloschene Flammenfront nach außen gelangen kann.By a transverse injection or the injection the fuel gas stream under a lower static pressure than the Total pressure is a particularly good mixing of the fuel gas effected with the oxidizing gas, whereby a lifting of the flame or a go out the flame is largely excluded. This is the reliability and safety of the operation of the exhaust gas purification increased and it Ensures that no untreated exhaust gas through a short time extinct flame front to the outside can get.

Es ist bevorzugt, dass der Brenngasstrom in den Oxidationsgasstrom eingedüst wird. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, den Oxidationsgasstrom in den Brenngasstrom einzuleiten. Da für die meisten Anwendungen der Oxidationsgasstrom sehr viel größer ist als der Brenngasstrom, führt eine Eindüsung des Brenngases in den Oxidationsgasstrom zu stabileren strömungsdynamischen Verhältnissen und damit zu einem gleichmäßigeren Betrieb der Reinigungsvorrichtung bzw. des Reinigungsverfahrens.It it is preferred that the fuel gas stream into the oxidizing gas stream injected becomes. in principle but it is also possible to introduce the oxidation gas stream into the fuel gas stream. As for most Applications the oxidation gas flow is much larger than the fuel gas flow, leads one injection of the fuel gas in the oxidizing gas flow to more stable fluid dynamics Relationships and thus to a more even Operation of the cleaning device or the cleaning process.

Der Brenner ist vorteilhafterweise als außenmischender Brenner ausgestaltet. Unter einem außenmischenden Brenner wird ein Brenner verstanden, bei dem der Oxidationsgasstrom mit dem Brenngasstrom in einem außerhalb des Brenners angeordneten, offenen oder halboffenen Mischbereich vermischt und miteinander verbrannt werden. Durch eine Außenmischung wird ein Rückschlagen einer Flamme in das Innere des Brenners weitgehend ausgeschlossen, wodurch die Sicherheit beim Betrieb des Brenners verbessert wird.Of the Burner is advantageously designed as an external mixing burner. Under an outside mixing Burner is understood to mean a burner in which the oxidizing gas flow arranged with the fuel gas flow in an outside of the burner, open or semi-open mixing area mixed and with each other to be burned. Through an outside mix will be a kickback a flame in the interior of the burner largely excluded, whereby the safety during operation of the burner is improved.

Vorteilhafterweise weist der Brenner mindestens einen ersten Druckausgleichsraum für das Brenngas und/oder mindestens einen zweiten Druckausgleichsraum für das Oxidationsgas auf. Durch den ersten bzw. zweiten Druckausgleichsraum wird der Druck im Brenngas bzw. der Druck im Oxidationsgas vergleichmäßigt, so dass ein vergleichmäßigter Brenngasaustritt aus der Düse bzw. ein vergleichmäßigtes Hinzuführen von Oxidationsgas zum Mischbereich gewährleistet wird. Hierdurch wird beispielsweise die Stabilität der Flamme gefördert.advantageously, the burner has at least one first pressure equalization chamber for the fuel gas and / or at least one second pressure equalization space for the oxidizing gas on. By the first and second pressure equalization space is the Pressure in the fuel gas or the pressure in the oxidation gas uniformed, so that a uniform fuel gas outlet from the nozzle or a balanced addition of Oxidizing gas is ensured to the mixing area. This will for example, the stability promoted the flame.

Der zweite Druckausgleichsraum bzw. der erste Druckausgleichsraum sind vorteilhafterweise stromaufwärts und in unmittelbarer Nähe des Mischbereichs vorgesehen. Der Begriff „unmittelbare Nähe" ist in einem hydrodynamischen Sinn dahingehend zu verstehen, dass zwischen dem jeweiligen Druckausgleichsraum und dem Mischbereich keine wesentlichen hydrodynamischen Widerstände bis auf die unmittelbar am Mischbereich vorgesehenen Düsen bzw. Mittel zum Erzielen der genannten Druckverhältnisse zwischengeordnet sind. Hierbei sind insbesondere weitere Strömungswiderstände entlang der Brenngasleitung zum Brenngasreservoir (z.B. Gasflasche) zu berücksichtigen und gegebenenfalls in Beziehung zu setzen. Bei einer üblichen Dimensionierung der Zuführung bedeutet dies in der Regel, dass der jeweilige Druckausgleichsraum wenige Zentimeter von dem Mischbereich entfernt ist.Of the second pressure equalization chamber or the first pressure compensation chamber advantageously upstream and in the immediate vicinity the mixing area provided. The term "immediate proximity" is in a hydrodynamic Meaning to understand that between the respective pressure compensation room and the mixing area no significant hydrodynamic resistances up to the directly provided on the mixing area nozzles or means for achieving the said pressure conditions are interposed. In particular, further flow resistances are along here the fuel gas line to the fuel gas reservoir (e.g. and, if appropriate, to relate. With a usual dimensioning the feeder This usually means that the respective pressure compensation room a few centimeters away from the mixing area.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung mündet der Gasführungskanal in einem im Wesentlichen ringförmigen Brennermundspalt, in dem die Düse angeordnet ist. Mit Hilfe des Brennermundspalts kann insbesondere eine hohlförmige Flamme gebildet werden, in deren Inneres das Abgas zugeführt wird. Der Brennermundspalt läuft insbesondere um eine Abgasaustrittsöffnung herum, so dass das Abgas durch die ringförmige Hohlflamme geführt und dabei insbesondere thermisch-chemisch umgesetzt werden kann.In a special embodiment of the invention, the gas guide channel opens in a We sentlichen annular burner mouth, in which the nozzle is arranged. With the aid of the burner mouth gap, in particular a hollow-shaped flame can be formed, into the interior of which the exhaust gas is supplied. The burner orifice runs in particular around an exhaust gas outlet opening, so that the exhaust gas can be guided through the annular hollow flame and, in particular, can be converted thermally-chemically.

Vorteilhafterweise sind eine Vielzahl von Düsen, insbesondere mindestens 4 Düsen, vorzugsweise mindestens 8 Düsen, beispielsweise mindestens 16 Düsen, vor gesehen. Mit Hilfe einer Vielzahl von Düsen wird eine besonders feine Verteilung des Brenngases im Brenngasstrom erreicht und die Größe der Bereiche, in denen das Brenngas bzw. das Oxidationsgas unvermischt sind, werden erheblich reduziert.advantageously, are a variety of nozzles, in particular at least 4 nozzles, preferably at least 8 nozzles, for example at least 16 nozzles, intended. With the help of a variety of nozzles is a particularly fine Distribution of the fuel gas in the fuel gas stream reaches and the size of the areas, in which the fuel gas or the oxidizing gas are unmixed, be considerably reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht der Brenner zum weiteren Waschen des umgesetzten Abgases in einer fluidleitenden Verbindung mit einer nachgeschalteten Waschstrecke. Mit Hilfe der Waschstrecke können beispielsweise noch übrig gebliebene Restschadstoffe ausgewaschen, absorbiert bzw. entfernt werden.In a further advantageous embodiment of the invention is the Burner for further washing the reacted exhaust gas in a fluid-conducting Connection with a downstream washing line. With the help of Washing section can for example, still left Remaining residual contaminants washed out, absorbed or removed become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die hydrodynamisch wirkende Führungsfläche durch eine Verengung im Gasführungskanal gebildet. Die Verengung bewirkt eine Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsgasstroms und damit eine Herabsetzung des stationären Gasdrucks in diesem Bereich.In a further advantageous embodiment of the invention is the hydrodynamically acting guide surface a constriction in the gas guide channel educated. The constriction causes an increase in the flow velocity the oxidation gas flow and thus a reduction of the steady-state gas pressure in this area.

Die hydrodynamisch wirkende Führungsfläche kann beispielsweise auch durch einen Strömungswiderstand im Gasführungskanal gebildet sein, durch den der freie Querschnitt des Gasführungskanals derart verringert wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich erhöht wird und der statische Druck reduziert wird.The hydrodynamically acting guide surface can for example, by a flow resistance in the gas guide channel be formed, through which the free cross-section of the gas guide channel is reduced such that the flow velocity in this Area increased and the static pressure is reduced.

Wie sich gezeigt hat, kann eine Verringerung des statischen Drucks, unter dem das Brenngas in den Oxidationsgasraum eingeleitet wird, eine erhebliche verbesserte Durchmischung des Brenngasstroms mit dem Oxidationsgasstroms bewirken.As has been shown, a reduction of the static pressure, under which the fuel gas is introduced into the oxidation gas space, a significant improved mixing of the fuel gas flow with cause the oxidation gas stream.

Die Führungsfläche sollte beispielsweise so gestaltet sein, dass die Strömung im Gasführungskanal im Wesentlichen laminar ist.The Guide surface should For example, be designed so that the flow in the gas guide channel is essentially laminar.

Durch die Erfindung ist es möglich, Schadgase besonders zuverlässig aus dem Abgas zu entfernen und das gereinigte Abgas an die Umwelt abzugeben. Hierdurch können erhebliche Kosteneinsparungen bewirkt werden.By the invention it is possible Harmful gases particularly reliable to remove from the exhaust and the purified exhaust to the environment leave. This allows significant cost savings are effected.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und besondere Vorteile, die jeweils einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert werden können, werden anhand der folgenden Zeichnung, welche die Erfindung nicht einschränken sondern lediglich exemplarisch illustrieren soll, weiter erläutert. Es zeigt schematisch:Further advantageous details and special advantages, each individually applied or combined with each other can be with reference to the following drawing, which does not limit the invention but merely illustrate by way of example, further explained. It shows schematically:

1 einen erfindungsgemäßen Brenner in einer Seitenansicht; 1 a burner according to the invention in a side view;

2 den Brenner nach 1 in einem Querschnitt entlang der Linie A-A; 2 the burner after 1 in a cross section along the line AA;

3 einen Ausschnitt B aus dem Querschnitt des erfindungsgemäßen Brenners nach 2; 3 a detail B from the cross section of the burner according to the invention 2 ;

4 einen Längsschnitt durch einen Bereich einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brenners; 4 a longitudinal section through a portion of a further embodiment of the burner according to the invention;

5 einen Längsschnitt eines Bereichs einer noch weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Brenners und 5 a longitudinal section of a portion of a still further embodiment of a burner according to the invention and

6 eine Schaltzeichnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 6 a circuit diagram of a device according to the invention.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Brenner 1 mit einer Brenngaszuführung 20 und einer Luftzuführung 21. Propan als Brenngas wird mit Luft als Oxidationsgas vermischt und in einer Flamme 5 verbrannt. Ein schadstoffhaltiges Abgas 4 wird durch die Flamme 5 geführt, indem das Abgas 4 durch eine Leitung 23 zugeführt wird. In der Flamme 5 wird das ungereinigtes Abgas 4 thermisch-chemisch umgesetzt. 1 shows a burner according to the invention 1 with a fuel gas supply 20 and an air supply 21 , Propane as fuel gas is mixed with air as the oxidizing gas and in a flame 5 burned. A pollutant-containing exhaust gas 4 gets through the flame 5 guided by the exhaust 4 through a pipe 23 is supplied. In the flame 5 becomes the unpurified exhaust gas 4 implemented thermochemically.

2 zeigt den erfindungsgemäßen Brenner nach 1 im Querschnitt entlang der Line A-A aus 1, und 3 zeigt einen Ausschnitt B aus 2 in Vergrößerung. Man erkennt, dass in dem Brenner 1 Abgas 4 über zwei Leitungen 23 für ungereinigtes Abgas 4 aus einer Abgasaustrittsöffnung 17 strömt, die von einem Brennermundspalt 16 umgeben ist, der eine hohle, kegelförmige Flamme 5 erzeugt. In dem Brennermundspalt 16 wird ein Brenngasstrom 2 mit Hilfe von Düsen 7 in einen Oxidationsgasstrom eingeleitet. Hierbei wird in einem Mischbereich 6 der Brenngasstrom 2 durch die Düse 7 entlang einer Eindüsungsrichtung 9 eingedüst. Ein Gasführungskanal 8 führt den Oxidationsgasstrom 3 entlang einer Führungsrichtung 10. Die Düse 7 ist so ausgestaltet und angeordnet, dass die Eindüsungsrichtung 9 quer zur Führungsrichtung 10 liegt, wodurch ein besonders gleichmäßiges Durchmischen des Brenngases mit dem Oxidationsgas erreicht wird. Durch diese Quereindüsung wird das Brenngas in den Oxidationsgasstrom aufgrund des Venturi-Effektes eingesogen. Für eine besonders stabile Flamme bzw. für eine besonders ruhige Flamme 5 ist ein erster Druckausgleichsraum 11 für den Brenngasstrom 2 und ein zweiter Druckausgleichsraum 12 für den Oxidationsgasstrom 3 vorgesehen. Der Brenngasstrom 2 und der Oxidationsgasstrom 3 werden in dem Mischbereich 6 miteinander vermischt und unter Bildung der kegelförmigen Flamme 5 verbrannt. Die Flamme 5 ist um eine Abgasaustrittsöffnung 17 der Leitung 23 herum gebildet, so dass das Abgas 4 die Flamme 5 passie ren muss. Beim Passieren durch die Flamme 5 wird das Abgas 4 thermisch-chemisch umgesetzt. 2 shows the burner according to the invention 1 in cross-section along the line AA 1 , and 3 shows a section B from 2 in magnification. It can be seen that in the burner 1 exhaust 4 over two lines 23 for unpurified exhaust gas 4 from an exhaust gas outlet opening 17 flows from a burner mouth 16 surrounded by a hollow cone-shaped flame 5 generated. In the burner mouth gap 16 becomes a fuel gas stream 2 with the help of nozzles 7 introduced into an oxidizing gas stream. This is done in a mixing area 6 the fuel gas flow 2 through the nozzle 7 along a direction of injection 9 injected. A gas guide channel 8th guides the oxidation gas flow 3 along a guide direction 10 , The nozzle 7 is designed and arranged so that the injection direction 9 transverse to the guiding direction 10 is located, whereby a particularly uniform mixing of the fuel gas is achieved with the oxidizing gas. By this transverse injection, the fuel gas is sucked into the oxidizing gas flow due to the Venturi effect. For a particularly stable Flam me or for a particularly calm flame 5 is a first pressure compensation room 11 for the fuel gas flow 2 and a second pressure equalization room 12 for the oxidizing gas flow 3 intended. The fuel gas flow 2 and the oxidizing gas stream 3 be in the mixing area 6 mixed together and forming the conical flame 5 burned. The flame 5 is an exhaust outlet opening 17 the line 23 formed around, leaving the exhaust 4 the flame 5 must pass. Passing through the flame 5 becomes the exhaust 4 implemented thermochemically.

4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform des Brenners 1. Hierbei sieht der Mischbereich 6 eine hydrodynamisch wirkende Führungsfläche 13 vor, die als Verengung 14 ausgebildet ist, durch die die Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsgasstroms 3 lokal erhöht wird, wodurch der stationäre Druck in diesem Bereich verringert wird. Das Brenngas wird mit Hilfe einer Brenngaszuführung 20 zugeführt und mit Hilfe der Düse 7 seitlich in den Oxidationsgasstrom 3 eingedüst. Durch die seitliche Anordnung der Düse 7 wird ein Venturi-Effekt erzielt, der für eine besonders innige Vermischung des Brenngases mit dem Oxidationsgas führt. 4 shows a longitudinal section through a section of another embodiment of the burner 1 , Here is the mixing area 6 a hydrodynamically acting guide surface 13 before that as a constriction 14 is formed, through which the flow rate of the oxidizing gas flow 3 is locally increased, whereby the steady state pressure is reduced in this area. The fuel gas is using a fuel gas supply 20 fed and with the help of the nozzle 7 laterally into the oxidation gas stream 3 injected. Due to the lateral arrangement of the nozzle 7 a Venturi effect is achieved, which leads to a particularly intimate mixing of the fuel gas with the oxidizing gas.

5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners 1, wobei als hydrodynamisch wirkende Führungsfläche 13 ein Strömungswiderstand 15 in dem Gasführungskanal 8 angeordnet ist. Auch hier bewirkt eine Verringerung des freien Querschnitts des Gasführungskanals 8 eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsgasstroms 3. Mit Hilfe der Brenngaszuführung 20 und der Düse 7 wird Brenngas mit einer Eindüsungsrichtung 9 quer zu einer Führungsrichtung 10 des Oxidationsgasstroms 3 eingedüst. Etwas stromabwärts von der hydrodynamisch wirkende Führungsfläche 13 ist eine Abgasaustrittsöffnung 17 angeordnet, mit der Abgas 4 direkt in die Flamme 5 zugeführt wird, wodurch in dem Abgas 4 enthaltene Schadstoffe thermisch-chemisch umgesetzt werden. 5 shows a longitudinal section through a section of another embodiment of the burner according to the invention 1 , wherein as a hydrodynamically acting guide surface 13 a flow resistance 15 in the gas guide channel 8th is arranged. Again, causes a reduction in the free cross section of the gas guide channel 8th an increase in the flow rate of the oxidizing gas stream 3 , With the help of fuel gas supply 20 and the nozzle 7 becomes fuel gas with an injection direction 9 transverse to a guide direction 10 of the oxidizing gas stream 3 injected. Somewhat downstream of the hydrodynamically acting guide surface 13 is an exhaust outlet opening 17 arranged with the exhaust gas 4 directly into the flame 5 is supplied, whereby in the exhaust gas 4 contained pollutants are thermally-chemically implemented.

6 zeigt die Verschaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Brenner 1, der eine Luftzuführung 21, eine Leitung 23 für ungereinigtes Abgas und eine Brennergaszuführung 20 aufweist, wobei das Brenngas im Brenner mit dem Oxidationsgas vermischt und unter der Bildung einer Flamme verbrannt werden und das Abgas durch die Flamme geführt wird. Das thermisch-chemisch umgesetzte Abgas wird mit Hilfe einer fluidleitenden Verbindung 18 aufgefangen und einer Waschstrecke 19 zugeführt, mit der noch verbliebene bzw. restliche Schadstoffe entfernt werden können. Das mit der Waschstrecke 19 weiter gereinigte Abgas wird anschließend über eine Leitung 22 für gereinigtes Abgas an die Umwelt abgegeben. 6 shows the interconnection of a device according to the invention with the burner 1 who has an air supply 21 , a lead 23 for unpurified exhaust gas and a burner gas supply 20 wherein the fuel gas is mixed in the burner with the oxidizing gas and burned with the formation of a flame and the exhaust gas is passed through the flame. The thermally-chemically converted exhaust gas is by means of a fluid-conducting connection 18 caught and a wash track 19 supplied with the remaining or residual pollutants can be removed. That with the washing section 19 further purified exhaust gas is then passed through a pipe 22 discharged to the environment for purified exhaust gas.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Reinigen von schadstoffhaltigem Abgas 4 durch eine thermisch-chemische Umsetzung mit einem Brenner 1, bei welchem ein Brenngasstrom 2 mit einem Oxidationsgastrom 3 vermischt und mit diesem in einer Flamme 5 verbrannt wird, wobei das Abgas 4 mit der Flamme 5 in Kontakt gebracht wird, insbesondere durch die Flamme 5 hindurchgeführt, wird, und sieht vor, dass der Brenngasstrom 2 quer zu dem Oxidationsgasstrom 3 eingedüst wird bzw. dass der Brenngasstrom 2 in einem Mischbereich 6 in den Oxidationsgasstrom 3 eingeleitet wird, in welchem der statische Druck kleiner als 80 % des Gesamtdruckes ist. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine besonders hohe Zuverlässigkeit, Sicherheit und preisgünstige Betriebsweise aus.The invention also relates to a method and a device for cleaning polluted exhaust gas 4 by a thermal-chemical reaction with a burner 1 in which a fuel gas stream 2 with an oxidizing gas stream 3 mixed and with this in a flame 5 is burned, the exhaust gas 4 with the flame 5 is brought into contact, in particular by the flame 5 passed, and provides that the fuel gas flow 2 transverse to the oxidation gas stream 3 is injected or that the fuel gas flow 2 in a mixed area 6 in the oxidation gas stream 3 is initiated, in which the static pressure is less than 80% of the total pressure. The inventive method and the device according to the invention is characterized by a particularly high reliability, safety and cost-effective operation.

11: Brennerburner
22: BrenngasstromFuel gas stream
33: OxidationsgasstromOxidizing gas flow
44: Abgasexhaust
55: Flammeflame
66: Mischbereichmixing area
77: Düsejet
88th: GasführungskanalGas duct
99: Eindüsungsrichtungof introduction
1010: Führungsrichtungguide direction
1111: erster Druckausgleichsraumfirst Pressure equalization chamber
1212: zweiter Druckausgleichsraumsecond Pressure equalization chamber
1313: hydrodynamisch wirkende Führungsflächehydrodynamic acting guide surface
1414: Verengungnarrowing
1515: Strömungswiderstandflow resistance
1616: BrennermundspaltBurner mouth gap
1717: AbgasaustrittsöffnungExhaust gas outlet opening
1818: fluidleitende Verbindungfluid-conducting connection
1919: Waschstreckewashing section
2020: BrenngaszuführungFuel gas supply
2121: Luftzuführungair supply
2222: Leitung für gereinigtes Abgasmanagement for purified exhaust
2323: Leitung für ungereinigtes Abgasmanagement for uncleansed exhaust
αα: Winkelangle

Claims

Device for purifying contaminated exhaust gas ( 4 ) by reaction in one with a burner ( 1 ) equipped burning device, wherein the exhaust gas ( 4 ) with a flame ( 5 ) of the burner ( 1 ) is brought into contact while passing through the flame ( 5 ) is passed, the flame ( 5 ) from a fuel gas with at least one fuel gas stream ( 2 ) and an oxidizing gas with an oxidizing gas stream ( 3 ) is formed, the burner ( 1 ) for each fuel gas stream ( 2 ) at least two Dü sen ( 7 ) and for the oxidizing gas flow ( 3 ) a gas guide channel ( 8th ) as well as a mixing area ( 6 ) for mixing the at least one fuel gas stream ( 2 ) with the oxidizing gas stream ( 3 ), wherein in the mixing area ( 6 ) the gas guide channel ( 8th ) a guiding direction ( 10 ) of the oxidizing gas stream ( 3 ) and the nozzles ( 7 ) each injection directions ( 9 ) of the fuel gas stream ( 2 ), the nozzles ( 7 ) to the gas guide channel ( 8th ), that their injection directions ( 9 ) at an angle of more than 0 ° and less than 180 ° to the guiding direction ( 10 ) are aligned.

Device according to claim 1, characterized in that the burner ( 1 ) an external mixing burner ( 1 ).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the burner ( 1 ) at least one first pressure equalization space ( 11 ) for the fuel gas and / or at least one second pressure equalization chamber ( 12 ) for the oxidizing gas.

Device according to claim 3, characterized in that the first (11) and / or the second (11) 12 ) Pressure equalization chamber upstream and in the immediate vicinity of the mixing zone ( 6 ) is provided.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gas guide channel ( 8th ) opens in a substantially annular burner mouth gap, in which the at least two nozzles ( 7 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the burner mouth gap ( 16 ) around an exhaust gas outlet opening ( 17 ) runs around.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized that at least 4 nozzles, preferably at least 8 nozzles, in particular preferably at least 16 nozzles are provided.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for further washing of the reacted exhaust gas ( 4 ) the burner ( 1 ) in a fluid-conducting connection ( 18 ) with a downstream washing line ( 19 ) or another cleaning section.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a hydrodynamically acting guide surface ( 13 ) in the mixing area ( 6 ) through a narrowing ( 14 ) in the gas guide channel ( 8th ) is formed, through which the at least one fuel gas stream ( 2 ) with a static pressure in the oxidizing gas flow ( 3 ) which is less than 80% of the total pressure of the oxidizing gas stream.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a hydrodynamically acting guide surface ( 13 ) in the mixing area ( 6 ) by a flow resistance ( 15 ) in the gas guide channel ( 8th ) is formed, through which the at least one fuel gas stream ( 2 ) with a static pressure in the oxidizing gas flow ( 3 ) which is less than 80% of the total pressure of the oxidizing gas stream.

Method for cleaning polluted exhaust gas ( 4 ) using a device according to one of claims 1 to 10, wherein the at least one fuel gas stream ( 2 ) at an angle of more than 0 ° and less than 180 ° to the oxidizing gas flow ( 3 ) is injected.

Method according to claim 11, characterized in that that as fuel gas propane or natural gas or their mixture and / or air is used as the oxidizing gas.

Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that the exhaust gas ( 4 ) originates from a process for surface modification of semiconductors, in particular from a CVD process or from a process for producing semiconductor structures, solar cells, flat screens or similar substrates.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that with the flame ( 5 ) contacted exhaust gas ( 4 ) is then further purified.