JP3812638B2 - Combustor for exhaust gas treatment - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置から排出されるＳｉＨ４を含んだデポジット系のガス及びハロゲン系のガス（ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等）を含む有害排ガスを、燃焼処理するための燃焼式排ガス処理設備に用いられる排ガス処理用燃焼器（バーナ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造装置からはＳｉＨ４を含んだデポジット系のガス及びハロゲン系のガス（ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等）等の有害ガスを含むガスが排出されるが、このような排ガスは、そのままでは大気に放出することはできない。そこで、これらの排ガスを除害装置に導いて、燃焼による酸化無害化処理を行うことが一般に行われている。この処理方法としては、助燃ガスを用いて炉内に火炎を形成し、この火炎により排ガスを燃焼させるようにしたものが広く採用されている。
【０００３】
このような燃焼式排ガス処理装置においては、助燃ガスとして、水素、都市ガス、ＬＰＧ等を燃料ガスとし、酸素もしくは空気を酸化剤としたものが通常使用されており、この装置の運転費用は、これらの燃料ガスや酸化剤の消費に伴うコストが大半を占めている。そこで、少ない助燃ガスによって如何に多くの有害な排ガスを高効率のもとで分解するかが、この種の装置の性能を評価する尺度の一つになっている。また、デポジット系のガスであるＳｉＨ４を酸化分解すると粉末状のＳｉＯ２が生成し、このＳｉＯ２粉が燃焼室内に付着堆積して種々の障害を起こすことが知られている。そこで、ＳｉＯ２粉が燃焼室内に付着堆積し難い構成であることも装置を評価する重要な要素になっている。
【０００４】
従来の前記燃焼式排ガス処理装置に使用される燃焼器の一般的な構成を図２３及び図２４に示す。これは、円筒型燃焼室１の天井中心部に処理すべき排ガスＡを燃焼室１内に導入する排ガス用ノズル２と、この排ガス用ノズル２の外周部に酸化剤を混合した助燃ガスＢを燃焼室１内に導入する複数の助燃ガス用ノズル３とをそれぞれ設けると共に、燃焼室１の下端に燃焼ガス出口４を一体に連接している。これによって、前記助燃ガス用ノズル３から噴出される助燃ガスＢで円状に並んで形成される火炎の中心部に排ガスＡを通過させ、この通過の際に排ガスＡを火炎と混合させて燃焼させて、この燃焼後の燃焼排ガスを燃焼ガス出口から外部に排出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、助燃ガスの火炎は助燃ガス用ノズルの先方に形成されて、その内側に設けた排ガス用ノズルから前方に吹き出す排ガスは助燃ガスの火炎と必ずしも充分に混合せず、排ガスの分解率が充分ではなかった。この分解率を向上させるためには、助燃ガス量を増加させて大きな火炎を形成することで排ガスを燃焼分解し易くする必要があるが、このようにすると、排ガスの分解に寄与しない助燃ガス量も増大して、装置の運転コストが増大してしまう。
【０００６】
また、ＳｉＨ４ガスを酸化分解すると、生成する粉状態のＳｉＯ２が排ガス流れの緩慢な壁面に付着して堆積する。排ガス中のＳｉＨ４濃度が高い場合にはＳｉＯ２粉の生成量も多くなって壁面への堆積が激しくなり、最悪の場合、燃焼の継続が困難となり粉除去のために運転を停止する場合もあった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、半導体製造装置等からの排ガス、特にＳｉＨ４を含んだデポジット系のガス及びハロゲン系のガスを同時に高い分解率で分解できて、ＳｉＯ２粉が付着・堆積し難く、しかも低ＮＯｘ燃焼を実現でき、且つ安全性を確保できる燃焼式排ガス処理装置用の燃焼器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の排ガス処理用燃焼器は、燃焼室に向けて開口し、周壁で囲まれて前記燃焼室の反対側を板体で閉塞させた保炎室を設け、前記保炎室に、排ガスと、助燃剤と、空気とを導入して混合すると共に、該混合したガスが前記板体に対して垂直方向に前記燃焼室に向けて噴出するようにしたことを特徴とする。ここで、前記板体に前記保炎室に向けて排ガスを噴出する排ガス用炎孔と助燃ガスを噴出する助燃ガス用炎孔を設け、前記保炎室周壁に旋回流を作り出すように略周方向に噴出する空気噴出ノズルを設けることが好ましい。
【０００９】
上記本発明によれば、燃焼室に向けて開口した保炎室に、デポジット系のガス及びハロゲン系のガス等の排ガスと、助燃剤と、空気とが導入されて十分に混合される。そして、これらが混合したガスが分散することなく十分な混合状態を保ちつつ、板体に対して垂直方向に燃焼室に向けて噴出される。従って、燃焼室における燃焼炎が長炎を形成して、高温領域を下流側に拡大して排ガスの高温領域の滞留時間を長くとることができる。それ故、排ガスの分解効率の高い良好な燃焼が行われると共に、形成されるＳｉＯ２粉等も燃焼ガスの流れにより効率的に排出することができる。
【００１０】
周壁から略周方向に空気を噴出することで、空気は強い旋回流を形成するが、その中心部は旋回する空気流の渦の目を形成し、その周辺部に自由渦域が形成される。そして、排ガス及び助燃ガスの各炎孔を板体に設けることにより、各炎孔から噴出する排ガス及び助燃ガスは、この自由渦域に噴出されて旋回流に取り込まれる。各炎孔から噴出する排ガス及び助燃ガスは、旋回空気流の自由渦域により、流速変化によるせん断作用を受けて、充分に空気と混合して、排ガス、助燃ガス、及び空気の混合ガスが旋回状の火炎を形成する。従って、助燃ガスと空気とは、旋回空気流中で混合後に燃焼するため、予混合火炎を形成して低ＮＯｘ燃焼が実現する。また、助燃剤と空気は保炎室内で混合する方式を採用しているため、保炎室の周壁が火炎により加熱されても、助燃剤がガス室で発火することがなく、極めて安全性が高い。
【００１１】
また、前記保炎室の軸方向に沿って前記空気噴出ノズルよりも下流側の保炎室周壁に助燃ガスを噴出する第２の助燃ガス用炎孔を設けることが好ましい。
この助燃ガスにより形成される火炎は、この第２の助燃ガス用炎孔の下流に形成されて、１次燃焼と合わせて長炎となる。そして、高温領域を下流側に拡大して、排ガスの高温滞留時間を延長することができる。このように、火炎による高温領域を下流側に延ばすことによって特にハロゲン系排ガスを完全に分解することができる。
【００１２】
また、前記空気噴出ノズルを、前記保炎室の軸方向に沿って複数群に分けて配置することが好ましい。
これにより、空気を複数群に分けて、保炎室に供給すると、各群から噴出される空気量は少なくなる。即ち、保炎室の入り口側では、助燃ガスの燃焼に必要な空気量が不足し、過濃燃料による火炎を形成し、これによりＮＯｘの生成を抑制する。そして保炎室の出口側では充分な空気量が供給され、希薄炎を形成して同様に低ＮＯｘ燃焼する。更に、この様に複数群の空気噴出ノズルから噴出される空気により形成される火炎は、長炎となり、高温領域を下流側に拡大して、排ガスの高温滞留時間を延長することができ、これにより特にハロゲン系排ガスを完全に分解することができる。
【００１３】
また、前記保炎室は円筒状であることが好ましい。これにより、略周方向に噴出する空気噴出ノズルを備えることで保炎室内に空気の旋回流を容易に形成することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様の排ガス処理用燃焼器は、前記保炎室の軸方向に沿って下流側に第２の保炎室を設け、前記第２の保炎室周壁に助燃ガスを噴出する第２の助燃ガス用炎孔を設け、前記第２の保炎室の軸方向に沿って前記第２の助燃ガス用炎孔よりも下流側に燃焼室を設けたことを特徴とする。
これにより、保炎室の下流で１次予混合希薄火炎を形成し、次に第２の保炎室より助燃ガスを噴出してその下流に２次高温低酸素火炎を形成する。従って、ＳｉＨ４を含んだデポジット系のガス及びハロゲン系のガスを高効率のもとに同時に分解でき、生成されるＳｉＯ２粉も燃焼ガスの流れにより効率的に排出することができる。従って、ＳｉＯ２粉の燃焼室内への付着堆積が防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の態様を図１乃至６を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態を示すもので、炉壁１０に囲まれた燃焼室１１に臨んで、円筒体１２の内周面で構成された周壁１３で囲まれて板体１４で閉塞させた保炎室１５が設けられている。ここに、前記円筒体１２は、前記板体１４と一体に形成されている。
【００１６】
そして、前記板体１４の内部には、例えば半導体製造装置から排出されたハロゲン系のガス等を含んだ窒素を主成分とする排ガス等の処理すべき排ガスＡを保持し導く複数（図示では４個）の排ガス室２０、および水素、都市ガスやＬＰＧ等の燃料ガスである助燃ガスＢを保持し導く複数（図示では４個）の助燃ガス室２１が、また、該板体１４から延出する円筒体１２の内部には空気Ｃを保持し導く空気室２２がそれぞれ設けられている。
【００１７】
前記板体１４の下面には、前記排ガス室２０から延びて前記保炎室１５に向けて開口する複数の排ガス用炎孔２３及び前記助燃用ガス室２１と保炎室１５とを連通する複数の助燃ガス用炎孔２４がドーナツ状に設けられている。ここでドーナツ状とは保炎室板体の略中央部を円心とする略円周上に、各助燃ガス用炎孔２４が排ガス用炎孔２３の隣になるように配置されているという意味であり、この実施例においては排ガス用炎孔２３と助燃ガス用炎孔２４が交互に配置されていて、この円周は後述する空気の旋回流の流速の速い自由渦域部と一致する。また、前記円筒体１２の内周壁面１３には、前記空気室と保炎室１５とを連通する複数の空気噴出ノズル２５が設けられている。そして、空気噴出ノズル２５は保炎室１５の円周の略接線方向に延びて保炎室１５に向けて略周方向に空気Ｃを旋回流を形成して噴出するように構成されている（図２参照）。
【００１８】
更に、前記円筒体１２の周壁１３から円錐状に延びて燃焼室１１の側面と連接して燃焼室１１の一部を構成する円錐面１２ａを備えている。また、燃焼室１１の下端には、燃焼ガス出口３０が一体に連接されている。
【００１９】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
先ず、空気Ｃは空気室２２内に導かれて保持され、円筒体１２の内周面に設けられた空気噴出ノズル２５から保炎室１５に向けて強い旋回流を作り出すように、略周方向に噴出する。排ガスＡはガス室２０内に導かれて保持され、板体１４の下面に設けられた排ガス用炎孔２３から保炎室１５に向けて噴出する。また、助燃ガスＢは助燃ガス室２１に導かれて保持され、板体１４の下面に設けられた助燃ガス用炎孔２４から保炎室１５に向けて噴出する。ここで、助燃ガスＢは、円孔から噴出した後、その隣から噴出する排ガスＡと直ちに合流し、旋回空気流と混合する。そして、図示しない着火元により点火されると、円筒体１２の内周面に旋回炎を形成する。
【００２０】
この際、周壁から略周方向に噴出した空気は強い旋回流を形成するが、旋回流はその中心部には一体になって旋回する渦の目を形成し、その周辺部には外周程流速が低下するドーナツ状の自由渦域を形成する。そして、排ガスＡ及び助燃ガスＢの各炎孔は板体の下面に自由渦域と一致した円周状に設けられているため、排ガスＡ及び助燃ガスＢはこの自由渦域に噴出されて旋回流に取り込まれる。すると、これらのガスは空気旋回流の気流の流速変化によるせん断作用を受けて、充分に空気Ｃと混合する。そして、この排ガスＡ、助燃ガスＢおよび空気Ｃの混合ガスが旋回状の火炎を形成する。このように、空気の旋回流により排ガスＡの全てが助燃ガスＢおよび空気Ｃと充分に混合した後に火炎を形成するため、排ガスＡは火炎に充分に曝されて排ガスの燃焼分解が進み、分解効率は高くなる。
【００２１】
さらに助燃ガスＢと空気Ｃは保炎室に別々に吹き出されているにも拘わらず、混合後に燃焼するため、予混合火炎を形成して低ＮＯｘ燃焼を実現する。この予混合火炎は、燃料ガスが燃焼前に空気と充分に混合して始めて実現できるものであり、本発明のように板体のドーナツ状の位置から旋回空気流の流速の速い自由渦域部に燃料ガスを噴出することによって可能になるものである。また、燃料ガスである助燃ガスＢと空気は保炎室内で混合する方式を採用しているため、円筒体が火炎により加熱されても、助燃ガスＢが助燃用ガス室２１内で発火することがなく極めて安全である。
【００２２】
また、前記空気噴出ノズル２５から燃焼室１１内に噴出された空気は次のように円筒体１２を冷却する。即ち、旋回炎は円筒体１２を加熱するが、燃焼を継続するためには円筒体１２の構成材料の耐熱温度を超えないように冷却する必要がある。ここで、空気噴出ノズル２５から燃焼室１１内に噴出された空気は、排ガスＡおよび助燃ガスＢと混合しつつ保炎室１５内を旋回して周壁１３の表面を冷却する作用を有している。
【００２３】
図３及び図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例を示すものである。これは、第１の実施の形態において、円筒体１２の内径と燃焼室１１の内径を略同一として構成している。円筒体の周壁１３と燃焼室１０の側面を接続する円錐面１２ａを円筒面１２ｂとしたものである。この様に構成することにより、旋回流の旋回径が出口まで略同一となって、保炎室から出口まで良好な旋回流を維持でき、流れの停滞域をなくして、排ガスと旋回炎との混合を旺盛にして排ガスの分解率を向上することができる。
尚、この実施の形態においては、助燃ガス室２１及び助燃ガス用炎孔２４は各２個として、２個の助燃ガス用炎孔２４を４個の排ガス用炎孔２３の隣になるように、つまり、４個の排ガス用炎孔２３のそれぞれの間に配置して構成している。このようにしても、１次助燃ガスＢは、隣接して噴出する排ガスＡと十分に混合する。
【００２４】
図５及び図６は、本発明の実施の形態の他の変形例を示すものである。前記円筒体１２の内部に設けた空気室２２を円筒体１２の周壁１３の軸方向の略全長にわたって設けてある。そして、前記空気室２２と保炎室１５を連通する空気噴出ノズル２５を同一円周上に４個設けたグループを１群として、板体に近い周壁に第１群２５ａ、周壁長手方向のほぼ中央に第２群２５ｂ、そして燃焼室に臨む位置の周壁に第３群２５ｃと３分割して設けてある。また、燃焼室１１の下端には、燃焼ガス出口３０が一体に連接されている。
【００２５】
次にこの実施の形態の作用について説明する。
空気室２２から保炎室１５に向けて噴出される空気は周壁１３の軸方向に沿い３群に分割される。通常、供給される全空気量は、助燃ガス量の数倍から１０数倍多い。そこで、空気を軸方向に沿って３段階に分けて保炎室に供給すると、各群から噴出される空気量は少なくなり、空気と排ガスおよび助燃ガスとの混合が促進されてこれにより分解率が向上する。また、第１群と第２群の空気噴出ノズル２５ａ、２５ｂから噴出される空気だけでは、全燃料ガスの燃焼に必要な空気量が不足して、保炎室内に燃料過濃状態の火炎を形成し、ＮＯｘの生成を抑制する。そして第３群の空気噴出ノズル２５ｃから空気が供給された段階で燃料ガスに対して充分な空気量が供給されて、希薄炎を形成して、同様に低ＮＯｘ燃焼する。
【００２６】
また、この第３群の空気噴出ノズル２５ｃから噴出される空気により形成される火炎は、この空気噴出ノズル２５ｃの下流に形成される。このため、火炎は長炎となり、高温領域を下流側に拡大して、排ガスの高温滞留時間を延長することができる。このように、火炎による高温領域を下流側に延ばすことによって、ハロゲン系排ガスを完全に分解することができる。ここで各群の空気噴出ノズルは、必ずしもそれらの全てを保炎室に向けて旋回流を形成するように噴出しなくても良い。例えば、第３群の空気噴出ノズルは接線方向ではなく単に下流側に空気を噴出しても良い。また、保炎室の中心方向に向けて空気を噴出して、排ガスとの間に乱れを起こして混合するようにしても良い。
【００２７】
図７、図８及び図９は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、炉壁１０に囲まれた燃焼室１１に臨んで、円筒体１２の内周面で構成された周壁１３で囲まれて板体１４で閉塞させた保炎室１５が設けられている。ここに、前記円筒体１２は、前記板体１４と一体に形成されている。そして、前記板体１４の内部には、例えば半導体製造装置から排出されたハロゲン系のガス等を含んだ窒素を主成分とする排ガス等の処理すべき排ガスＡを保持し導く複数（図示では４個）の排ガス室２０及び水素、都市ガスやＬＰＧ等の燃料ガスである１次助燃ガスＢ１を保持し導く複数（図示では４個）の第１の助燃ガス室２１ａが設けられている。また、該板体１４から延出する円筒体１２の内部には空気Ｃを保持し導く空気室２２及び前記保炎室の軸方向に沿って前記空気室よりも燃焼室に近い位置に（下流側に）燃料ガスである２次助燃ガスＢ２を保持し導く第２の助燃ガス室２１ｂがそれぞれ設けられている。
【００２８】
前記板体１４の下面には、前記排ガス室２０から延びて前記保炎室１５に向けて開口する前記保炎室１５より小径の複数の排ガス用炎孔２３及び前記第１の助燃用ガス室２１ａと保炎室１５とを連通する複数の第１の助燃ガス用炎孔２４ａがドーナツ状に設けられている。ここでドーナツ状とは保炎室板体の略中央部を円心とする略円周上に、各第１の助燃ガス用炎孔２４ａが排ガス用炎孔２３の隣になるように配置されているという意味であり、この実施例においては排ガス用炎孔２３と第１の助燃ガス用炎孔２４ａが交互に配置されていて、この円周は後述する空気の旋回流の流速の速い自由渦域部と一致する。
【００２９】
また、前記円筒体１２の内周面１３には、前記空気室と保炎室１５とを連通する複数の空気噴出ノズル２５及び前記保炎室の軸方向に沿って前記空気噴出ノズル２５よりも下流側の燃焼室に近い円周面１３に第２の助燃ガス用炎孔２４ｂがそれぞれ設けられている。そして、空気噴出ノズル２５は、保炎室１５の円周の略接線方向に延びて保炎室１５に向けて略周方向に空気Ｃを旋回流を形成して噴出するように構成されている。また、第２の助燃ガス用炎孔２４ｂは保炎室１５の中心方向に２次助燃ガスＢ２を噴出するように構成されている。
【００３０】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
先ず、空気Ｃは、空気室２２内に導かれて保持され、円筒体１２の内周面に設けられた空気噴出ノズル２５から保炎室１５に向けて強い旋回流を作り出すように略周方向に噴出する。排ガスＡはガス室２０内に導かれて保持され、板体１４の下面に設けられた排ガス用炎孔２３から保炎室１５に向けて噴出する。また、１次助燃ガスＢ１は第１の助燃ガス室２１ａ内に導かれて保持され、板体１４の下面に設けられた第１の助燃ガス用炎孔２４ａから保炎室１５に向けて噴出する。排ガスＡ及び１次助燃ガスＢ１は旋回空気流と混合する。そして、図示しない着火元により点火されると、円筒体１２の内周面に１次火炎である旋回炎を形成する。ここで、１次助燃ガスＢ１の流量は空気Ｃの流量に対する理論的当量よりも少なく与えられ、形成される１次火炎は燃料が希薄な希薄燃焼火炎となる。
【００３１】
この際、周壁から略周方向に噴出した空気は強い旋回流を形成するが、旋回流はその中心部には一体になって旋回する渦の目を形成し、その周辺部には外周程流速が低下するドーナツ状の自由渦域を形成する。そして、排ガスＡ及び１次助燃ガスＢ１の各炎孔は板体の下面に自由渦域と一致した円周状に設けられているため、排ガスＡ及び１次助燃ガスＢ１はこの自由渦域に噴出されて旋回流に取り込まれる。すると、これらのガスは空気旋回流の気流の流速変化によるせん断作用を受けて、充分に空気Ｃと混合する。そして、この排ガスＡ、１次助燃ガスＢ１及び空気Ｃの混合ガスが旋回状の希薄火炎を形成して１次燃焼する。ここで、１次助燃ガスＢ１と空気Ｃは保炎室に別々に吹き出されているにもかかわらず混合後に燃焼するため、予混合火炎を形成する。この火炎は、燃料ガスが燃焼前に空気と充分に混合して始めて実現できるものであり、本発明のように板体のドーナツ状の位置から旋回空気流の流速の速い自由渦域部に燃料ガスを噴出することによって可能になるものである。更に、予混合火炎の場合には希薄燃焼であれば低ＮＯｘ燃焼になるが、ここで形成された予混合火炎は燃料が希薄な火炎であるため、低ＮＯｘ燃焼を実現する。
【００３２】
次に、この１次火炎である旋回炎に第２の助燃ガス用炎孔２４ｂから２次助燃ガスＢ２が保炎室の中心に向けて噴出される。すると、この２次助燃ガスＢ２は、旋回している１次火炎流のせん断作用により１次火炎とよく混合し、１次火炎中に残存する酸素と酸化反応して２次燃焼する。ここで、１次火炎に残存している酸素は空気中に含まれる酸素よりもその濃度がはるかに低いため、２次燃焼では低酸素濃度燃焼を行う。低酸素濃度燃焼では発生するＮＯｘはわずかとなって、低ＮＯｘ燃焼を実現することができる。また、２次燃焼により形成される火炎は、この第２の助燃ガス用炎孔２４ｂの下流に形成され、合わせて長炎となる。そして、高温領域を下流側に拡大して、排ガスの高温滞留時間を延長することができる。このように、火炎による高温領域を下流側に延ばすことによってハロゲン系排ガスを完全に分解することができる。
【００３３】
このように、低ＮＯｘ燃焼を実現しつつ空気の旋回流により排ガスＡの全てが１次助燃ガスＢ１、２次助燃ガスＢ２及び空気Ｃと充分に混合した後に下流に長い火炎を形成して、排ガスＡは火炎に充分に曝されて排ガスの燃焼分解が進み、分解効率は高くなる。
【００３４】
また、燃料ガスである１次、２次助燃ガスＢ１、Ｂ２と空気Ｃは保炎室内で混合する方式を採用しているため、円筒体が火炎により加熱されても助燃ガスが第１、第２の助燃用ガス室２１ａ、２１ｂ内で発火することがなく、極めて安全である。しかも、この実施の形態のように空気室２２に対してその円周方向に空気Ｃを供給すると空気室２２内において空気Ｃが旋回して、空気室を均等に冷却して円筒体の加熱を防ぐ作用をする。同様に、第２の助燃ガス室２１ｂに対してその円周方向に２次助燃ガスＢ２を供給すると第２の助燃ガス室２１ｂ内において２次助燃ガスＢ２が旋回して、第２の助燃ガス室２１ｂを均等に冷却する作用をする。
【００３５】
図１０、図１１及び図１２は、本発明の第２の実施の形態の変形例を示すものである。これは、第２の実施の形態において、円筒体１２の内径と燃焼室１１の内径を略同一として構成している。円筒体の周壁１３と燃焼室１１の側面を接続する円錐面１２ａを円筒面１２ｂとしたものである。このように構成することにより、旋回流の旋回径が出口まで略同一となって、保炎室から出口まで良好な旋回流を維持でき、流れの停滞域をなくして、排ガスと旋回炎との混合を旺盛にして排ガスの分解率を向上することができる。尚、この実施の形態においては、１次の助燃ガス室２１ａ及び１次の助燃ガス用炎孔２４ａは各２個として、２個の１次の助燃ガス用炎孔２４ａを４個の排ガス炎孔２３の隣になるように、つまり、４個の排ガス用炎孔２３のそれぞれの間に配置して構成している。このようにしても、１次助燃ガスＢ１は、隣接して噴出する排ガスＡと十分に混合する。
【００３６】
図１３、図１４及び図１５は、本発明の第２の実施の形態の他の変形例を示すものである。前記円筒体１２の内部に設けた空気室２２を円筒体１２の周壁１３の軸方向に延長して設けてある。そして、前記空気室２２と保炎室１５を連通する空気噴出ノズル２５を同一円周状に４個設けたグループを１群として、板体に近い周壁に第１群２５ａ、周壁長手方向のほぼ中央に第２群２５ｂそして燃焼室に近い位置の周壁に第３群２５ｃと３分割して設けてある。また、燃焼室１１の下端には、燃焼ガス出口３０が一体に連接されている。また、この例においては第２の助燃ガス用炎孔２４ｂはやや下流側に噴出するように設けてある。
【００３７】
この実施の形態では、空気室２２から保炎室１５に向けて噴出される空気は周壁１３の軸方向に沿い３群に分割される。この作用は、図５及び図６に示す実施の形態と同様である。
【００３８】
前記各実施の形態において、助燃ガス用炎孔２４もしくは第１の助燃ガス用炎孔２４ａを各１個として、これを排ガス用炎孔２３のいずれかの間に配置しても良い。
また、排ガス用炎孔２３及び助燃ガス用炎孔２４もしくは第１の助燃ガス用炎孔２４ａを各１個として、保炎室の略中央部を円心とする略円周上に各１個ずつ配置しても良い。
あるいは、排ガス用炎孔２３を１個とし助燃ガス用炎孔２４もしくは第１の助燃ガス用炎孔２４ａを各２個とし、保炎室の略中央部を円心とする略円周上にこれら各３個を配置しても良い。
また、第２の助燃ガス用炎孔２４ｂは保炎室内径の略接線方向に向けて旋回流を加速するように設けても良い。あるいは、図１３、図１４、図１５の例と組み合わせて、保炎室内径の略接線方向であって、やや下流側に向けて噴出するように設けても良い。
【００３９】
次に、本発明の第２の態様を図１６乃至図２２を参照して説明する。
図１６、図１７及び図１８は、本発明の第３の実施の形態を示すもので、第１の炉壁１０ａに囲まれた第１の燃焼室１１ａに臨んで、第１の円筒体１２ａの内周面で構成された第１の周壁１３ａで囲まれて板体１４で閉塞させた第１の保炎室１５ａが設けられている。ここで、前記第１の円筒体１２ａは、前記板体１４と一体に形成されている。
そして、前記板体１４の内部には、例えば半導体製造装置から排出されたＳｉＨ４を含んだデポジット系のガスやハロゲン系のガスを含んだ窒素を主成分とする排ガス等の処理すべき排ガスＡを保持し導く複数（図示では４個）の排ガス室２０及び水素、都市ガスやＬＰＧ等の燃焼ガスである１次助燃ガスＢ１を保持し導く複数（図示では４個）の第１の助燃ガス室２１ａが設けられている。また、該板体１４から延出する第１の円筒体１２ａの内部には空気Ｃを保持し導く空気室２２が設けられ、更に前記第１の円筒体１２ａの周壁１３ａはその内径が第１の燃焼室１１ａの周壁１０ａの内径と略同一であって、この周壁１０ａと連接している。そして、前記第１の燃焼室１１ａの軸方向に沿って下流側に第２の円筒体１２ｂの内周面で構成された第２の周壁１３ｂで囲まれた第２の保炎室１５ｂが設けられている。
【００４０】
そして、第２の円筒体１２ｂの内部には燃焼ガスである２次助燃ガスＢ２を保持し導く第２の助燃ガス室２１ｂが設けられている。第２の円筒体１２ｂの周壁１３ｂの内径は第１の燃焼室１１ａの周壁１０ａの内径と略同一である。
更に前記第２の助燃ガス室２１ｂの周壁は軸方向に沿って下流側に略同一内径の第２の燃焼室１１ｂの周壁１０ｂと連接している。燃焼室１１ｂの下端には、燃焼ガス出口３０が一体に連接されている。
【００４１】
前記板体１４の下面には、前記排ガス室２０から延びて前記第１の保炎室１５ａに向けて開口する、前記第１の保炎室１５ａより小径の複数（図示では４個）の排ガス用炎孔２３及び前記第１の助燃用ガス室２１ａと第１の保炎室１５ａとを連通する複数（図示では４個）の第１の助燃ガス用炎孔２４がドーナツ状に設けられている。ここで、ドーナツ状とは保炎室板体の略中央部を円心とする略円周上に、各第１の助燃ガス用炎孔２４が排ガス用炎孔２３の隣になるように配置されているという意味であり、この実施例においては排ガス用炎孔２３と第１の助燃ガス用炎孔２４が交互に配置されていて、この円周は後述する空気の旋回流の流速の速い自由渦域部と一致する。
【００４２】
また、前記第１の円筒体１２ａの内周面１３ａであって板体から離れて第１の燃焼室１１ａに近いところには、前記空気室２２と第１の保炎室１５ａとを連通する複数（図示では４個）の空気噴出ノズル２５が設けられ、第２の助燃ガス室２１ｂの周壁１３ｂには、第２の保炎室１５ｂと第２の助燃ガス室２１ｂとを連通する複数（図示では４個）の第２の助燃ガス用炎孔２６がそれぞれ設けられている。そして、空気噴出ノズル２５は、第１の保炎室１５ａの円周の略接線方向に延びて第１の保炎室１５ａに向けて略周方向に空気Ｃが旋回流を形成して噴出するように構成されている。また、第２の助燃ガス用炎孔２６は第２の保炎室１５ｂの中心方向に２次助燃ガスＢ２を噴出するように構成されている。
【００４３】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
先ず、空気Ｃは、空気室２２内に導かれて保持され、円筒体１２ａの内周面に設けられた空気噴出ノズル２５から第１の保炎室１５ａに向けて強い旋回流を作り出すように略周方向に噴出する。排ガスＡはガス室２０内に導かれて保持され、板体１４の下面に設けられた排ガス用炎孔２３から第１の保炎室１５ａに向けて噴出する。また、１次助燃ガスＢ１は第１の助燃ガス２１ａ内に導かれて保持され、板体１４の下面に設けられた第１の助燃ガス用炎孔２４から第１の保炎室１５ａに向けて噴出する。噴出された排ガスＡ及び１次助燃ガスＢ１は旋回空気流と混合する。そして、図示しない着火元により点火されると、第１の円筒体１２ａの内周面に１次火炎である旋回炎を形成する。ここで、空気Ｃの流量は１次助燃ガスＢ１の流量に対する理論的当量よりも多く与えられ、形成される１次火炎は燃料が希薄な希薄火炎となる。
【００４４】
この際、周壁から略周方向に噴出した空気は強い旋回流を形成するが、旋回流はその中心部には一体になって旋回する渦の目を形成し、その周辺部には外周程速度が低下するドーナツ状の自由渦域を形成する。そして、排ガスＡ及び１次助燃ガスＢ１の各炎孔は板体の下面に自由渦域と一致した円周状に設けられているため、排ガスＡ及び一次助燃ガスＢ１はこの自由渦域に噴出されて旋回流に取り込まれる。すると、これらのガスは空気旋回流の気流の流速変化による剪断作用を受けて、空気Ｃと混合する。そして、この排ガスＡ、１次助燃ガスＢ１及び空気Ｃの混合ガスが旋回流状の希薄火炎を形成して１次燃焼する。第１の保炎室１５ａ内で形成された火炎は下流の第１の燃焼室１１ａ内で燃焼を完了する。ここで、１次助燃ガスＢ１と空気Ｃは保炎室に別々に吹き出されているにも拘わらず混合後に燃焼するため予混合火炎を形成する。
【００４５】
この予混合火炎は本発明のように板体のドーナツ状の位置から旋回空気流の流速が早くて流速変化の大きい自由渦域部に排ガスＡと１次助燃ガスＢ１を噴出することによって空気Ｃと混合して実現できるものである。この際、旋回流は火炎を保持する作用をなして、燃料が希薄な火炎であっても吹き消えることなく燃焼を維持することができる。そして、一般に予混合希薄火炎は燃焼温度が低くＮＯｘの生成が少ない燃焼となるが、ここで形成された予混合火炎も希薄火炎であるため燃焼温度が低く、低ＮＯｘ化が図れる。形成された希薄火炎によって排ガスＡ中に含まれるＳｉＨ４ガスは酸化分解されて粉末状のＳｉＯ２を生成する。そして、１次の希薄火炎は板体から離れた位置から形成し始めて第１の燃焼室１１ａ内で燃焼が完了するので、排ガス中に含まれているＳｉＨ４も板体から離れた位置から酸化分解し始め、その全量が第１の燃焼室１１ａ内でＳｉＯ２粉となる。粉末状のＳｉＯ２は高温にさらされるとガラス状になって周壁１０ａに一層固着しやすくなるが、希薄火炎は温度が低いために、ＳｉＯ２粉は粉状のままである。
【００４６】
加えて、第１の保炎室１５ａ及び第１の燃焼室１１ａは略同一内径であって、火炎及び燃焼ガス流れに停滞域を生じない構成になっている。そして、燃焼排ガスの軸方向に沿って下流向き流速をＳｉＯ２粉を吹き飛ばすのに適した流速となるように設定してあるので、生成したＳｉＯ２粉はこの燃焼排ガスの流れによって、壁に付着することなく下流向きに吹き飛ばされる。また、ＳｉＨ４の酸化分解反応を板体１４から離れた領域で起こすことができて、生じるＳｉＯ２粉が排ガス用炎孔２３及び第１の助燃ガス用炎孔２４の周囲に付着堆積するのを防止することができる。
【００４７】
次に、第１の燃焼室１１ａ内で１次火炎による燃焼が完了した後の１次燃焼排ガスは、第２の保炎室１５ｂに入る。そして、第２の助燃ガス用炎孔２６から２次助燃ガスＢ２が第２の保炎室１５ｂの中心に向けて噴出される。すると、この２次助燃ガスＢ２は１次燃焼排ガスと混合し、１次燃焼排ガス中に残存する酸素と２次燃焼する。第２の保炎室１５ｂ内で形成された火炎は下流の第２の燃焼室１１ｂ内で燃焼を完了する。ここで、１次燃焼排ガス中に残存している酸素は空気中に含まれる酸素よりもその濃度がはるかに低いため、２次燃焼では低酸素濃度のもとで燃焼を行う。低酸素濃度燃焼では発生するＮＯｘは僅かとなって低ＮＯｘ燃焼を実現することができる。そして、この燃焼によって、１次燃焼排ガスを更に高温にできる。ハロゲン系のガスを熱分解するには高温を要するが、形成された高温火炎によりハロゲン系のガスを熱分解することができる。
【００４８】
このように、第１の保炎室１５ａにおいて空気の旋回流により排ガスＡの全てが１次助燃ガスＢ１及び空気Ｃと充分に混合して１次希薄火炎を形成し、第１の燃焼室に及ぶ希薄旋回火炎によってＮＯｘの生成を抑制しつつデポジット系のＳｉＨ４ガスを酸化分解する。そして、同時に生成したＳｉＯ２粉を下流側に吹き飛ばす。そして、第２の燃焼室において低酸素のもとで高温燃焼を行いハロゲン系のガスを低ＮＯｘ燃焼のもとに熱分解する。
【００４９】
また、燃料ガスである１次、２次助燃ガスＢ１，Ｂ２と空気Ｃは第１及び第２の保炎室内で混合する方式を採用しているため、第１及び第２の円筒体が火炎により加熱されても第１及び第２の助燃ガスが第１、第２の各助燃用ガス室２１ａ、２１ｂ内で発火することがなく安全である。しかも、この実施の形態のように空気室２２に対してその円周方向に空気Ｃを供給すると空気室２２内において空気Ｃが旋回して、空気室を均等に冷却して円筒体の加熱を防ぐ作用をする。同様に、第２の助燃ガス室２１ｂに対してもその円周方向に２次助燃ガスＢ２を供給すると第２の助燃ガス室２１ｂ内において２次助燃ガスＢ２が旋回して、第２の助燃ガス室２１ｂを均等に冷却する作用をする。
【００５０】
また、第３の実施の形態において、第１の円筒体１２ａと第２の円筒体１２ｂ、即ち、第１の燃焼室１１ａと第２の燃焼室１１ｂの各内径は略同一として構成している。このように構成することにより、旋回流の旋回径が出口まで略同一となって、保炎室から出口まで流れの停滞域をなくして、デポジット系のＳｉＨ４ガスを分解して生成する粉末状のＳｉＯ２が壁面に付着するのを防止する。
また、この実施の形態においては、空気噴出ノズル２５は円周上に４個設けてあるが、これに限らず、４個より多くとも少なくともよい。同様に、第２の助燃ガス用炎孔２６も円周上に４個設けてあるが、これに限らず多くても少なくてもよい。
【００５１】
図１９、図２０及び図２１は、本発明の第４の実施の形態を示すものである。前記第１の円筒体１２ａの内部に設けた空気室２２を第１の円筒体１２ａの周壁１３ａの軸方向に延長して設けてある。そして、前記空気室２２と第１の保炎室１５ａを連通する空気噴出ノズル２５を同一円周上に４個設けたグループを１群として、周壁に板体の方から第１群２５ａ、第２群２５ｂそして燃焼室に近い位置の周壁に第３群２５ｃと３分割して設けてある。ここで、第１群の空気噴出ノズル２５ａは第３の実施の形態と同様に、前記第１の円筒体１２ａの板体１４から離れて設けてある。
【００５２】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
空気室２２から第１の保炎室１５ａに向けて噴出される空気は周壁１３ａの軸方向に沿い３群に分割される。通常、供給される全空気量は助燃ガス量の数倍から十数倍多い。そこで、空気を軸方向に沿って３段階に分けて第１の保炎室１５ａに供給すると、各群から噴出される空気量は少なくなり、第１群の空気噴出ノズル２５ａから噴出される空気だけでは全燃料ガスの燃焼に必要な空気量が不足して、保炎室内に先ず燃料過濃状態の火炎を形成する。次に、第２群、第３群の空気噴出ノズル２５ｂ、２５ｃから空気が供給された段階で、燃料ガスに対して充分な空気量が供給されて希薄火炎を形成する。このように空気が段階的に供給されると、燃焼が緩慢に行われ、局部的高温域の発生を防止して火炎温度を低温にして広範囲に均等化する作用をなし、形成される１次の希薄旋回炎は下流側に長炎となる。これにより、低ＮＯｘ燃焼を実現すると共に、ＳｉＨ４の酸化分解を広い領域で緩慢に起こすことができる。同時にＳｉＯ２粉の生成も緩慢になるので、火炎及び燃焼ガスの流れによるＳｉＯ２粉の壁面からの除去作用を一層高める作用をする。
【００５３】
この実施の形態においては、空気噴出ノズル２５は保炎室の軸方向に沿って３群に分けてあるが、これに限らず、２群に分けても４群以上に分けてもよい。
また、ここで各群の空気噴出ノズルは全て保炎室に向けて旋回流を形成するように噴出しなくともよい。例えば、第３群の空気噴出ノズルは接線方向ではなく単に下流側に空気を噴出してもよい。また、保炎室の中心方向に向けて噴出し、排ガスとの間に乱れを起こして混合するようにしてもよい。
なお、この実施の形態においては、第１の助燃ガス室２２ａ及び第１の助燃ガス用炎孔２４は各２個として、２個の第１の助燃ガス用炎孔２４を排ガス用炎孔２３が挟むように構成している。このようにしても、第１の助燃ガスＢ１は、排ガスＡと隣接して噴出して排ガスＡとの混合が促進する。
【００５４】
図２２は本発明の第５の実施の形態を示すものである。第２の助燃ガス室２１ｂを第２の円筒体１２ｂの軸方向に延長して設けてある。そして、前記第２の助燃ガス室２１ｂと第２の保炎室１５ｂを連通する第２の助燃ガス用炎孔２６を同一円周上に４個設けたグループを１群として、上流側から周壁に第１群２６ａ、周壁長手方向のほぼ中央に第２群２６ｂ、そして燃焼室に近い位置の周壁に第３群２６ｃと３分割して設けてある。
【００５５】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
第２の助燃ガス室２１ｂから第２の保炎室１５ｂに向けて噴出される２次助燃ガスＢ２は周壁１３ｂの軸方向に沿い３群に分割される。２次助燃ガスＢ２を軸方向に沿って３段階に分けて第２の保炎室１５ｂに供給すると、各炎孔から噴出される２次助燃ガスＢ２は少量となり、各炎孔先に形成される２次火炎は小さくなる。そして、第２群、第３群の第２の助燃ガス用炎孔２６ｂ、２６ｃから２次助燃ガスが段階的に供給されて、下流側に段階的に小さな低酸素火炎が形成される。これにより高温の火炎帯を第２の保炎室１５ｂ及び第２の燃焼室１１ｂにわたり広範囲に形成することができる。こうして、ハロゲン系ガスの分解に要する高温域をより広い領域に形成して、ハロゲン系のガスの分解に要する高温域滞留時間を延長して、これらのガスを高効率のもとに分解できる。
【００５６】
この実施の形態において、第２の助燃ガス用炎孔２６は保炎室の軸方向に沿って３群に分けてあるが、これに限らず、２群に分けても４群以上に分けてもよい。
また、第２の助燃ガス用炎孔２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃは保炎室の中心方向に向けて噴出しなくともよい。例えば、やや下流側に噴出するように設けてもよく、あるいは、空気噴出ノズル２５のように保炎室の略接線方向に向けて旋回流を加速するように噴出してもよい。あるいは、これらを組み合わせたように噴出してもよい。
また、前記各実施の形態において、第１の助燃ガス用炎孔２４を１個として、これを複数の排ガス炎孔２３のいずれかの間に配置してもよい。また、この際、排ガス炎孔２３は前記各実施の形態のように４個でなくとも、２個でも３個でもよいのは当然のことである。また、排ガス用炎孔２３及び第１の助燃ガス用炎孔２４を各１個として、第１の保炎室の略中央部を円心とする略円周上に各１個ずつ配置してもよい。あるいは、排ガス用炎孔２３を１個とし第１の助燃ガス用炎孔２４を複数個として、これらを第１の保炎室の略中央部を円心とする略円周上に配置してもよい。
【００５７】
図２３は本発明の第６の実施の形態を示すものである。第１の保炎室１５ａと第１の燃焼室１１ａを上方から下方に向けて順次配置し、第１の燃焼室１１ａの下部をＵ字型に曲げて延長し、延長した先に下方から上方に向けて第２の保炎室１５ｂ、第２の燃焼室１１ｂおよび燃焼排ガス出口３０ａを順次設けてある。Ｕ字型の第１の燃焼室の底部にＳｉＯ２粉を燃焼室外に排出する排出管３０ｂを設けてある。この様に構成することにより、第１の燃焼室で生成したＳｉＯ２粉をＵ字型に曲げた形状部で排ガスから分離し、ＳｉＯ２粉を第２の保炎室１５ｂと第２の燃焼室１１ｂを経由せずに排出管３０ｂから燃焼室外に排出できる。よって、ＳｉＯ２粉をより一層燃焼室内に堆積し難くして、ＳｉＨ４の処理効率を更に向上させることができる。
【００５８】
図２４は本発明の第７の実施の形態を示すものである。第１の燃焼室１１ａの下部をＬ字型に曲げて延長し、延長した先に水平方向に第２の保炎室１５ｂ、第２の燃焼室１１ｂおよび燃焼排ガス出口３０ａを順次設けてある。そして、Ｌ字型の第１の燃焼室１１ａの底部にＳｉＯ２粉を燃焼室外に排出する排出管３０ｂを設けてある。この様に構成しても、第１の燃焼室で生成したＳｉＯ２粉をＬ字型に曲げた形状部で排ガスから分離し、第６の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
なお、前記各実施の形態において、燃焼器を形成する材料としてはセラミックスや耐熱金属材が好適である。また、助燃剤としては、水素、都市ガス及びＬＰＧ等のガス燃料に限定されることなく、爆発下限濃度以下の酸素を含んだガス燃料、或いは液体燃料でも良いことは勿論である。
また、保炎室は必ずしも円筒状でなくてもよく、例えば四角形等の多角形状のものに適用しても良いことも勿論である。また、空気噴出ノズルから噴出される空気は酸素濃度が２１％より濃い高酸素濃度の空気であっても良いことも勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様によれば、次の効果を生じる。即ち、排ガスと助燃剤と空気とが充分に混合してから燃焼室において長炎を形成して燃焼することにより、排ガスを高効率で燃焼分解することができる。また、予混合火炎を形成して低ＮＯｘ燃焼を実現できる。更に、空気噴出ノズルを保炎室軸方向に複数群に分けて配置することにより燃焼火炎を更に長くすることができる。従って、低ＮＯｘ化を更に進め、またハロゲン系の排ガスの分解効率を向上できる。
【００６１】
また、本発明の第２の態様によれば次の効果を生じる。即ち、空気と助燃ガスと処理対象である排ガスを充分に混合してから１次予混合希薄火炎を形成し、次に、第２の保炎室から助燃ガスを噴出して２次高温低酸素火炎を形成することにより、低ＮＯｘ燃焼を実現しつつ、ＳｉＨ４を含んだデポジット系のガス及びハロゲン系のガスを高効率のもとに同時に分解できる。
更に、空気噴出ノズルを保炎室軸方向に複数群に分けて配置することにより、ＳｉＨ４を含んだデポジット系のガスの分解作用を広い領域で緩慢に起こすことができる。これにより、ＳｉＯ２粉も緩慢に生成するので、燃焼ガスの流れによる除去作用を一層高める作用をする。
更に、第２の保炎室の助燃ガス用炎孔を保炎室軸方向に複数群に分けて配置することにより、ハロゲン系のガスの分解に要する高温域を広い領域に形成できる。これにより、ハロゲン系のガスを高効率に分解できる。
【００６２】
そして、本発明の排ガス処理用燃焼器によれば、助燃ガスと空気は保炎室内で混合する方式を採用しているため、円筒体が火炎により加熱されても助燃ガスが助燃用ガス室内で発火することが無く、極めて安全である。また、空気噴出ノズルから噴出される空気が保炎室内部で旋回流を形成することにより、円筒体の周壁表面を冷却して耐熱寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す縦断面図。
【図４】図３のII−II線断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の他の変形例を示す縦断面図。
【図６】図５のIII−III線断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図８】図７のＩ−Ｉ線断面図。
【図９】図７のII−II線断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す縦断面図。
【図１１】図１０のIII−III線断面図。
【図１２】図１０のIV−IV線断面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の他の変形例を示す縦断面図。
【図１４】図１３のV−V線断面図。
【図１５】図１３のVI−VI線断面図。
【図１６】本発明の第３の実施の形態を示す縦断面図。
【図１７】図１６のI−I線断面図。
【図１８】図１６のII−II線断面図。
【図１９】本発明の第４の実施の形態を示す縦断面図。
【図２０】図１９のIII−III線断面図。
【図２１】図１９のIV−IV線断面図。
【図２２】本発明の第５の実施の形態を示す縦断面図。
【図２３】本発明の第６の実施の形態を示す縦断面図。
【図２４】本発明の第７の実施の形態を示す縦断面図。
【図２５】従来例を示す縦断面図。
【図２６】図２５のVII−VII線断面図。
【符号の説明】
１１，１１ａ，１１ｂ 燃焼室
１２，１２ａ，１２ｂ 円筒体
１３ 周壁
１４ 板体
１５，１５ａ，１５ｂ 保炎室
２０ 排ガス室
２１，２１ａ，２１ｂ 助燃ガス室
２２ 空気室
２３ 排ガス用炎孔
２４，２４ａ，２４ｂ 助燃ガス用炎孔
２５ 空気噴出ノズル
２５ａ 第１群空気噴出ノズル
２５ｂ 第２群空気噴出ノズル
２５ｃ 第３群空気噴出ノズル
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 助燃ガス用炎孔
３０ 燃焼ガス出口
Ａ 排ガス
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ 助燃ガス
Ｃ 空気[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides, for example, SiH discharged from a semiconductor manufacturing apparatus. 4 Containing deposit gas and halogen gas (CHF) 3 , C 2 F 6 , CF 4 The present invention relates to an exhaust gas treatment combustor (burner) used in a combustion exhaust gas treatment facility for combustion treatment of harmful exhaust gas including
[0002]
[Prior art]
For example, from a semiconductor manufacturing apparatus, SiH 4 Containing deposit gas and halogen gas (CHF) 3 , C 2 F 6 , CF 4 Etc.), which contain harmful gases, etc. are discharged, but such exhaust gases cannot be released into the atmosphere as they are. Therefore, it is generally performed that these exhaust gases are guided to a detoxification device and subjected to oxidation detoxification treatment by combustion. As this processing method, a method is used in which a flame is formed in a furnace using an auxiliary combustion gas and the exhaust gas is burned by this flame.
[0003]
In such a combustion type exhaust gas treatment apparatus, hydrogen, city gas, LPG or the like as a fuel gas and oxygen or air as an oxidant are usually used as auxiliary combustion gas. Costs associated with the consumption of these fuel gases and oxidants account for the majority. Thus, how much harmful exhaust gas is decomposed with high efficiency by using a small amount of auxiliary combustion gas is one of the measures for evaluating the performance of this type of apparatus. Moreover, SiH which is a deposit-type gas 4 Oxidative decomposition of powdered SiO 2 Is produced and this SiO 2 It is known that powder accumulates in the combustion chamber and causes various obstacles. Therefore, SiO 2 It is also an important factor for evaluating the apparatus that the powder does not easily adhere and accumulate in the combustion chamber.
[0004]
A general configuration of a combustor used in the conventional combustion exhaust gas treatment apparatus is shown in FIGS. This is because an exhaust gas nozzle 2 for introducing exhaust gas A to be processed into the center of the ceiling of the cylindrical combustion chamber 1 into the combustion chamber 1 and an auxiliary combustion gas B in which an oxidizing agent is mixed in the outer periphery of the exhaust gas nozzle 2. A plurality of auxiliary combustion gas nozzles 3 introduced into the combustion chamber 1 are provided, and a combustion gas outlet 4 is integrally connected to the lower end of the combustion chamber 1. As a result, the exhaust gas A passes through the center of the flame formed in a circle by the auxiliary combustion gas B ejected from the auxiliary combustion gas nozzle 3, and the exhaust gas A is mixed with the flame and combusted during this passage. Thus, the combustion exhaust gas after combustion is discharged to the outside from the combustion gas outlet.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional example, the flame of the auxiliary combustion gas is formed at the tip of the auxiliary combustion gas nozzle, and the exhaust gas blown forward from the exhaust gas nozzle provided inside the auxiliary combustion gas flame is not necessarily sufficiently mixed with the auxiliary combustion gas flame. Therefore, the decomposition rate of exhaust gas was not sufficient. In order to improve the decomposition rate, it is necessary to increase the amount of auxiliary combustion gas to form a large flame to facilitate combustion decomposition of the exhaust gas. In this case, the amount of auxiliary combustion gas that does not contribute to the decomposition of the exhaust gas And the operating cost of the apparatus increases.
[0006]
SiH 4 When the gas is oxidatively decomposed, the powdered SiO produced 2 Adheres to the wall surface where the exhaust gas flow is slow. SiH in exhaust gas 4 When the concentration is high, SiO 2 The amount of powder generated increases and the accumulation on the wall surface becomes intense. In the worst case, it is difficult to continue combustion, and the operation may be stopped to remove the powder.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and exhaust gas from semiconductor manufacturing equipment, particularly SiH. 4 It is possible to decompose a deposit-type gas containing halogen and a halogen-type gas at a high decomposition rate at the same time. 2 An object of the present invention is to provide a combustor for a combustion-type exhaust gas treatment apparatus in which powder is difficult to adhere and accumulate, can realize low NOx combustion, and can ensure safety.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The combustor for exhaust gas treatment of the present invention is provided with a flame holding chamber that opens toward the combustion chamber, is surrounded by a peripheral wall, and is closed with a plate body on the opposite side of the combustion chamber. The auxiliary combustor and the air are introduced and mixed, and the mixed gas is jetted toward the combustion chamber in a direction perpendicular to the plate body. Here, an exhaust gas flame hole for ejecting exhaust gas toward the flame holding chamber and an auxiliary combustion gas flame hole for ejecting auxiliary combustion gas are provided in the plate body, and a substantially swirling flow is created on the peripheral wall of the flame holding chamber. It is preferable to provide an air ejection nozzle that ejects in the direction.
[0009]
According to the present invention, the flue gas such as deposit gas and halogen gas, the combustion aid, and air are introduced into the flame holding chamber opened toward the combustion chamber and sufficiently mixed. And the gas which mixed these is spouted toward a combustion chamber in the orthogonal | vertical direction with respect to a plate body, maintaining a sufficient mixed state, without disperse | distributing. Therefore, the combustion flame in the combustion chamber forms a long flame, and the high temperature region can be expanded to the downstream side, so that the residence time of the exhaust gas in the high temperature region can be increased. Therefore, good combustion with high decomposition efficiency of exhaust gas is performed and SiO formed 2 Powder and the like can be efficiently discharged by the flow of combustion gas.
[0010]
The air forms a strong swirling flow by ejecting air from the peripheral wall in a substantially circumferential direction, but its central part forms a swirling eye of the swirling air flow, and a free vortex area is formed in the peripheral part. . And by providing each flame hole of exhaust gas and auxiliary combustion gas in the plate body, the exhaust gas and auxiliary combustion gas ejected from each flame hole is ejected into this free vortex region and taken into the swirling flow. Exhaust gas and auxiliary combustion gas ejected from each flame hole are subjected to shearing action due to the change in flow velocity due to the free vortex area of the swirling air flow, and are sufficiently mixed with air, so that the mixed gas of exhaust gas, auxiliary gas, and air swirls To form a flame. Therefore, the auxiliary combustion gas and the air burn after mixing in the swirling air flow, so that a premixed flame is formed and low NOx combustion is realized. In addition, since a method that mixes the auxiliary flame retardant and air in the flame holding chamber is adopted, even if the peripheral wall of the flame holding chamber is heated by the flame, the auxiliary flame retardant does not ignite in the gas chamber, which is extremely safe. high.
[0011]
Further, it is preferable that a second auxiliary gas flame hole for injecting auxiliary gas is provided on the peripheral wall of the flame chamber downstream of the air jet nozzle along the axial direction of the flame chamber.
The flame formed by the auxiliary combustion gas is formed downstream of the second auxiliary combustion gas flame hole and becomes a long flame together with the primary combustion. And the high temperature area | region can be expanded downstream and the high temperature residence time of waste gas can be extended. In this way, particularly the halogen-based exhaust gas can be completely decomposed by extending the high temperature region due to the flame to the downstream side.
[0012]
Moreover, it is preferable that the air ejection nozzles are arranged in a plurality of groups along the axial direction of the flame holding chamber.
Thereby, when air is divided into a plurality of groups and supplied to the flame holding chamber, the amount of air ejected from each group is reduced. That is, at the entrance side of the flame holding chamber, the amount of air necessary for combustion of the auxiliary combustion gas is insufficient, and a flame is formed by the rich fuel, thereby suppressing the generation of NOx. A sufficient amount of air is supplied at the exit side of the flame holding chamber, and a lean flame is formed and low NOx combustion is similarly performed. Further, the flame formed by the air ejected from the plural groups of air ejection nozzles in this way becomes a long flame, and the high temperature region can be expanded downstream to extend the high temperature residence time of the exhaust gas. In particular, the halogen-based exhaust gas can be completely decomposed.
[0013]
The flame holding chamber is preferably cylindrical. Thereby, the swirl flow of air can be easily formed in the flame holding chamber by providing the air ejection nozzle that ejects substantially in the circumferential direction.
[0014]
The combustor for exhaust gas treatment according to the second aspect of the present invention is provided with a second flame holding chamber on the downstream side along the axial direction of the flame holding chamber, and jets auxiliary combustion gas to the peripheral wall of the second flame holding chamber. The second auxiliary gas flame hole is provided, and a combustion chamber is provided downstream of the second auxiliary gas flame hole along the axial direction of the second flame holding chamber.
As a result, a primary premixed lean flame is formed downstream of the flame holding chamber, and then an auxiliary combustion gas is ejected from the second flame holding chamber to form a secondary high temperature low oxygen flame downstream thereof. Therefore, SiH 4 It is possible to decompose the deposit-type gas containing halogen and halogen-type gas at the same time with high efficiency, and to produce SiO 2 Powder can also be efficiently discharged by the flow of combustion gas. Therefore, SiO 2 Accumulation and deposition of powder in the combustion chamber is prevented.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
1 and 2 show a first embodiment of the present invention, which faces a combustion chamber 11 surrounded by a furnace wall 10 and is surrounded by a peripheral wall 13 constituted by an inner peripheral surface of a cylindrical body 12. A flame holding chamber 15 that is closed by a plate 14 is provided. Here, the cylindrical body 12 is formed integrally with the plate body 14.
[0016]
A plurality (in the figure, 4 in the figure) holds and guides the exhaust gas A to be treated such as exhaust gas mainly containing nitrogen containing halogen-based gas discharged from the semiconductor manufacturing apparatus. A plurality of (four in the figure) auxiliary combustion gas chambers 21 that hold and guide the auxiliary combustion gas B, which is a fuel gas such as hydrogen, city gas, or LPG, also extend from the plate body 14. Air chambers 22 that hold and guide the air C are provided inside the cylindrical body 12.
[0017]
A plurality of exhaust gas flame holes 23 extending from the exhaust gas chamber 20 and opening toward the flame holding chamber 15 and a plurality of auxiliary combustion gas chambers 21 and the flame holding chamber 15 communicate with each other on the lower surface of the plate body 14. The auxiliary combustion gas flame holes 24 are provided in a donut shape. Here, the donut shape means that each auxiliary combustion gas flame hole 24 is arranged next to the exhaust gas flame hole 23 on a substantially circumference with the substantially center portion of the flame holding chamber plate as a center. In this embodiment, the exhaust gas flame holes 23 and the auxiliary combustion gas flame holes 24 are alternately arranged, and the circumference thereof coincides with a free vortex region portion having a high flow velocity of the air swirl flow described later. . A plurality of air ejection nozzles 25 are provided on the inner peripheral wall surface 13 of the cylindrical body 12 to communicate the air chamber and the flame holding chamber 15. The air ejection nozzle 25 is configured to extend in a substantially tangential direction of the circumference of the flame holding chamber 15 and to eject the air C in a substantially circumferential direction toward the flame holding chamber 15 in a swirling flow ( (See FIG. 2).
[0018]
Furthermore, a conical surface 12 a that extends in a conical shape from the peripheral wall 13 of the cylindrical body 12 and is connected to the side surface of the combustion chamber 11 and constitutes a part of the combustion chamber 11 is provided. A combustion gas outlet 30 is integrally connected to the lower end of the combustion chamber 11.
[0019]
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the air C is guided and held in the air chamber 22, so as to create a strong swirling flow from the air ejection nozzle 25 provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12 toward the flame holding chamber 15. To erupt. The exhaust gas A is guided and held in the gas chamber 20 and is ejected from the exhaust gas flame hole 23 provided on the lower surface of the plate body 14 toward the flame holding chamber 15. Further, the auxiliary combustion gas B is guided and held in the auxiliary combustion gas chamber 21 and is ejected from the auxiliary combustion gas flame hole 24 provided on the lower surface of the plate body 14 toward the flame holding chamber 15. Here, after the auxiliary combustion gas B is ejected from the circular hole, the auxiliary combustion gas B immediately merges with the exhaust gas A ejected from the adjacent hole, and mixes with the swirling air flow. When ignited by an ignition source (not shown), a swirling flame is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12.
[0020]
At this time, the air ejected from the peripheral wall in a substantially circumferential direction forms a strong swirl flow, but the swirl flow forms a swirl that swirls together at the center, and the flow velocity at the outer periphery increases. This forms a donut-shaped free vortex area in which And since each flame hole of the exhaust gas A and the auxiliary combustion gas B is provided on the lower surface of the plate body so as to coincide with the free vortex region, the exhaust gas A and the auxiliary combustion gas B are jetted into the free vortex region and swirled. Into the stream. Then, these gases are subjected to a shearing action due to a change in the flow velocity of the air swirling airflow, and are sufficiently mixed with the air C. The mixed gas of the exhaust gas A, auxiliary combustion gas B, and air C forms a swirling flame. Thus, since all of the exhaust gas A is sufficiently mixed with the auxiliary combustion gas B and air C by the swirling flow of air, a flame is formed. Therefore, the exhaust gas A is sufficiently exposed to the flame, and combustion decomposition of the exhaust gas proceeds. Efficiency increases.
[0021]
Furthermore, although the auxiliary combustion gas B and the air C are burned separately after being blown into the flame holding chamber, they are burned after mixing, so that a premixed flame is formed to realize low NOx combustion. This premixed flame can be realized only when the fuel gas is sufficiently mixed with air before combustion, and as in the present invention, the free vortex region where the flow velocity of the swirling air flow is fast from the donut-shaped position of the plate body This is made possible by ejecting fuel gas to the nozzle. In addition, since the combustion gas B and air, which are fuel gases, are mixed in the flame holding chamber, the combustion gas B is ignited in the combustion gas chamber 21 even when the cylinder is heated by the flame. It is extremely safe.
[0022]
The air jetted from the air jet nozzle 25 into the combustion chamber 11 cools the cylindrical body 12 as follows. That is, the swirling flame heats the cylindrical body 12, but in order to continue the combustion, it is necessary to cool the cylindrical body 12 so that it does not exceed the heat resistance temperature of the constituent material. Here, the air ejected from the air ejection nozzle 25 into the combustion chamber 11 has the effect of cooling the surface of the peripheral wall 13 by turning inside the flame holding chamber 15 while being mixed with the exhaust gas A and the auxiliary combustion gas B. Yes.
[0023]
3 and 4 show a modification of the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, this is configured such that the inner diameter of the cylindrical body 12 and the inner diameter of the combustion chamber 11 are substantially the same. A conical surface 12a connecting the peripheral wall 13 of the cylindrical body and the side surface of the combustion chamber 10 is a cylindrical surface 12b. By configuring in this way, the swirling diameter of the swirling flow is substantially the same from the outlet to the outlet, and a good swirling flow can be maintained from the flame holding chamber to the outlet, eliminating the stagnation region of the flow, and It is possible to improve the decomposition rate of exhaust gas by vigorous mixing.
In this embodiment, two auxiliary combustion gas chambers 21 and two auxiliary combustion gas flame holes 24 are provided so that the two auxiliary combustion gas flame holes 24 are adjacent to the four exhaust gas flame holes 23. That is, it is arranged between each of the four exhaust gas flame holes 23. Even in this way, the primary auxiliary combustion gas B is sufficiently mixed with the exhaust gas A ejected adjacently.
[0024]
5 and 6 show another modification of the embodiment of the present invention. An air chamber 22 provided inside the cylindrical body 12 is provided over substantially the entire axial length of the peripheral wall 13 of the cylindrical body 12. Then, a group in which four air ejection nozzles 25 communicating the air chamber 22 and the flame holding chamber 15 are provided on the same circumference as one group, the first group 25a on the peripheral wall near the plate body, almost in the longitudinal direction of the peripheral wall The second group 25b is provided at the center, and the third group 25c is divided into three parts on the peripheral wall facing the combustion chamber. A combustion gas outlet 30 is integrally connected to the lower end of the combustion chamber 11.
[0025]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The air ejected from the air chamber 22 toward the flame holding chamber 15 is divided into three groups along the axial direction of the peripheral wall 13. Usually, the total amount of air supplied is several to ten times as large as the amount of auxiliary combustion gas. Therefore, when air is divided into three stages along the axial direction and supplied to the flame holding chamber, the amount of air ejected from each group is reduced, and the mixing of the air with the exhaust gas and the auxiliary combustion gas is promoted, whereby the decomposition rate Will improve. In addition, the amount of air necessary for the combustion of all the fuel gas is insufficient with only the air ejected from the air ejection nozzles 25a and 25b of the first group and the second group, and a fuel-rich flame is generated in the flame holding chamber. And suppresses the generation of NOx. Then, when air is supplied from the third group of air ejection nozzles 25c, a sufficient amount of air is supplied to the fuel gas to form a lean flame, and similarly, low NOx combustion is performed.
[0026]
The flame formed by the air ejected from the third group of air ejection nozzles 25c is formed downstream of the air ejection nozzle 25c. For this reason, the flame becomes a long flame, and the high temperature region can be expanded downstream to extend the high temperature residence time of the exhaust gas. Thus, the halogen-based exhaust gas can be completely decomposed by extending the high-temperature region due to the flame to the downstream side. Here, the air ejection nozzles of each group do not necessarily have to be ejected so as to form a swirling flow with all of them toward the flame holding chamber. For example, the third group of air ejection nozzles may simply eject air downstream rather than in the tangential direction. Further, air may be ejected toward the center of the flame holding chamber so as to be disturbed and mixed with the exhaust gas.
[0027]
7, 8, and 9 show a second embodiment of the present invention, which faces the combustion chamber 11 surrounded by the furnace wall 10 and is constituted by the inner peripheral surface of the cylindrical body 12. A flame holding chamber 15 surrounded by 13 and closed by a plate 14 is provided. Here, the cylindrical body 12 is formed integrally with the plate body 14. A plurality (in the figure, 4 in the figure) holds and guides the exhaust gas A to be treated such as exhaust gas mainly containing nitrogen containing halogen-based gas discharged from the semiconductor manufacturing apparatus. And a plurality of (four in the figure) first auxiliary combustion gas chambers 21a that hold and guide the primary auxiliary combustion gas B1 that is a fuel gas such as hydrogen, city gas, or LPG. The cylindrical body 12 extending from the plate body 14 has an air chamber 22 that holds and guides the air C, and a position closer to the combustion chamber than the air chamber along the axial direction of the flame holding chamber (downstream). A second auxiliary gas chamber 21b is provided on the side) for holding and guiding the secondary auxiliary gas B2, which is a fuel gas.
[0028]
A plurality of exhaust gas flame holes 23 having a diameter smaller than that of the flame holding chamber 15 extending from the exhaust gas chamber 20 and opening toward the flame holding chamber 15 and the first auxiliary gas chamber are formed on the lower surface of the plate body 14. A plurality of first auxiliary gas flame holes 24a communicating with 21a and the flame holding chamber 15 are provided in a donut shape. Here, the donut shape is arranged so that each first auxiliary gas flame hole 24a is adjacent to the exhaust gas flame hole 23 on a substantially circumference with the substantially central portion of the flame holding chamber plate as a center. In this embodiment, the exhaust gas flame holes 23 and the first auxiliary gas flame holes 24a are alternately arranged, and this circumference has a free flow with a fast flow velocity of the air swirling flow described later. It coincides with the vortex area.
[0029]
Further, the inner peripheral surface 13 of the cylindrical body 12 has a plurality of air ejection nozzles 25 communicating the air chamber and the flame holding chamber 15 and the air ejection nozzle 25 along the axial direction of the flame holding chamber. A second auxiliary gas flame hole 24b is provided on the circumferential surface 13 near the downstream combustion chamber. The air ejection nozzle 25 is configured to extend in a substantially tangential direction of the circumference of the flame holding chamber 15 and to eject the air C in a substantially circumferential direction toward the flame holding chamber 15 while forming a swirling flow. . The second auxiliary combustion gas flame hole 24 b is configured to eject the secondary auxiliary combustion gas B <b> 2 toward the center of the flame holding chamber 15.
[0030]
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the air C is guided and held in the air chamber 22 and is substantially circumferential so as to create a strong swirl flow from the air ejection nozzle 25 provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12 toward the flame holding chamber 15. To erupt. The exhaust gas A is guided and held in the gas chamber 20 and is ejected from the exhaust gas flame hole 23 provided on the lower surface of the plate body 14 toward the flame holding chamber 15. Further, the primary auxiliary combustion gas B1 is guided and held in the first auxiliary combustion gas chamber 21a, and is ejected from the first auxiliary combustion gas flame hole 24a provided on the lower surface of the plate body 14 toward the flame holding chamber 15. To do. The exhaust gas A and the primary auxiliary combustion gas B1 are mixed with the swirling air flow. When ignited by an ignition source (not shown), a swirling flame that is a primary flame is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12. Here, the flow rate of the primary auxiliary combustion gas B1 is less than the theoretical equivalent to the flow rate of the air C, and the formed primary flame becomes a lean combustion flame in which the fuel is lean.
[0031]
At this time, the air ejected from the peripheral wall in a substantially circumferential direction forms a strong swirl flow, but the swirl flow forms a swirling eye that swirls together at the center, and the outer periphery has a flow velocity toward the outer periphery. This forms a donut-shaped free vortex region in which And since each flame hole of exhaust gas A and primary auxiliary combustion gas B1 is provided in the lower surface of a plate body in the shape of a circle corresponding to the free vortex region, exhaust gas A and primary auxiliary combustion gas B1 are in this free vortex region. It is ejected and taken into the swirling flow. Then, these gases are subjected to a shearing action due to a change in the flow velocity of the air swirling airflow, and are sufficiently mixed with the air C. The mixed gas of the exhaust gas A, the primary auxiliary combustion gas B1, and the air C forms a swirling lean flame and performs primary combustion. Here, although the primary auxiliary combustion gas B1 and the air C are burned after mixing despite being blown separately to the flame holding chamber, a premixed flame is formed. This flame can be realized only when the fuel gas is sufficiently mixed with air before combustion. As in the present invention, the flame is transferred from the donut-shaped position of the plate body to the free vortex region where the flow velocity of the swirling air flow is fast. This is made possible by ejecting gas. Further, in the case of a premixed flame, low NOx combustion is achieved if the combustion is lean. However, since the premixed flame formed here is a flame with a lean fuel, low NOx combustion is realized.
[0032]
Next, the secondary auxiliary gas B2 is ejected from the second auxiliary gas flame hole 24b toward the center of the flame holding chamber into the swirl flame which is the primary flame. Then, this secondary auxiliary combustion gas B2 is well mixed with the primary flame by the shearing action of the swirling primary flame flow, undergoes an oxidation reaction with oxygen remaining in the primary flame, and undergoes secondary combustion. Here, since the concentration of oxygen remaining in the primary flame is much lower than that of oxygen contained in the air, low oxygen concentration combustion is performed in the secondary combustion. In the low oxygen concentration combustion, the amount of NOx generated is small, and the low NOx combustion can be realized. The flame formed by the secondary combustion is formed downstream of the second auxiliary gas flame hole 24b, and becomes a long flame. And the high temperature area | region can be expanded downstream and the high temperature residence time of waste gas can be extended. Thus, the halogen-based exhaust gas can be completely decomposed by extending the high temperature region due to the flame to the downstream side.
[0033]
In this way, while realizing low NOx combustion, a long flame is formed downstream after all of the exhaust gas A is sufficiently mixed with the primary auxiliary gas B1, the secondary auxiliary gas B2 and the air C by the swirling flow of air, The exhaust gas A is sufficiently exposed to the flame, and the combustion decomposition of the exhaust gas proceeds, so that the decomposition efficiency becomes high.
[0034]
In addition, since the primary and secondary auxiliary combustion gases B1 and B2 and the air C, which are fuel gases, are mixed in the flame holding chamber, the auxiliary combustion gas is first and second even if the cylindrical body is heated by the flame. It is extremely safe because it does not ignite in the two auxiliary gas chambers 21a and 21b. Moreover, when air C is supplied to the air chamber 22 in the circumferential direction as in this embodiment, the air C is swirled in the air chamber 22 to cool the air chamber uniformly and heat the cylindrical body. It works to prevent it. Similarly, when the secondary auxiliary gas B2 is supplied in the circumferential direction to the second auxiliary gas chamber 21b, the secondary auxiliary gas B2 swirls in the second auxiliary gas chamber 21b, and the second auxiliary gas The chamber 21b is uniformly cooled.
[0035]
10, FIG. 11 and FIG. 12 show a modification of the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, this is configured such that the inner diameter of the cylindrical body 12 and the inner diameter of the combustion chamber 11 are substantially the same. A conical surface 12a connecting the peripheral wall 13 of the cylindrical body and the side surface of the combustion chamber 11 is a cylindrical surface 12b. With this configuration, the swirl diameter of the swirling flow is substantially the same from the outlet to the outlet, a good swirling flow can be maintained from the flame holding chamber to the outlet, the flow stagnation area is eliminated, and the exhaust gas and the swirling flame are reduced. It is possible to improve the decomposition rate of exhaust gas by vigorous mixing. In this embodiment, there are two primary auxiliary gas chambers 21a and two primary auxiliary gas flame holes 24a, and two primary auxiliary gas flame holes 24a are four exhaust gas flames. It is arranged so as to be next to the hole 23, that is, between each of the four exhaust gas flame holes 23. Even in this manner, the primary auxiliary combustion gas B1 is sufficiently mixed with the exhaust gas A ejected adjacently.
[0036]
FIGS. 13, 14 and 15 show another modification of the second embodiment of the present invention. An air chamber 22 provided inside the cylindrical body 12 is provided extending in the axial direction of the peripheral wall 13 of the cylindrical body 12. Then, a group in which four air ejection nozzles 25 communicating with the air chamber 22 and the flame holding chamber 15 are provided in the same circumferential shape as one group, the first group 25a on the peripheral wall near the plate body, almost in the longitudinal direction of the peripheral wall The second group 25b is provided in the center and the third group 25c is divided into three parts on the peripheral wall near the combustion chamber. A combustion gas outlet 30 is integrally connected to the lower end of the combustion chamber 11. Further, in this example, the second auxiliary gas flame hole 24b is provided so as to be ejected slightly downstream.
[0037]
In this embodiment, the air ejected from the air chamber 22 toward the flame holding chamber 15 is divided into three groups along the axial direction of the peripheral wall 13. This operation is the same as that of the embodiment shown in FIGS.
[0038]
In each of the above-described embodiments, one auxiliary combustion gas flame hole 24 or first auxiliary combustion gas flame hole 24 a may be provided and disposed between any of the exhaust gas flame holes 23.
Further, the exhaust gas flame hole 23 and the auxiliary combustion gas flame hole 24 or the first auxiliary combustion gas flame hole 24a are each one, and each one is on a substantially circumference with the substantially central portion of the flame holding chamber as the center. You may arrange them one by one.
Alternatively, there is one exhaust gas flame hole 23 and two auxiliary combustion gas flame holes 24 or two first auxiliary combustion gas flame holes 24a, and substantially on the circumference with the approximate center of the flame holding chamber as the center. You may arrange each of these three.
Further, the second auxiliary gas flame hole 24b may be provided so as to accelerate the swirling flow toward the substantially tangential direction of the flame holding chamber inner diameter. Alternatively, in combination with the examples of FIGS. 13, 14, and 15, it may be provided so as to be ejected toward the slightly downstream side in the substantially tangential direction of the flame holding chamber inner diameter.
[0039]
Next, a second aspect of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIGS. 16, 17 and 18 show a third embodiment of the present invention, facing the first combustion chamber 11a surrounded by the first furnace wall 10a, and the first cylindrical body 12a. A first flame holding chamber 15a is provided which is surrounded by a first peripheral wall 13a constituted by the inner peripheral surface of the first flame wall and is closed by a plate body 14. Here, the first cylindrical body 12 a is formed integrally with the plate body 14.
In the inside of the plate body 14, for example, SiH discharged from the semiconductor manufacturing apparatus 4 A plurality of (in the figure, four) exhaust gas chambers 20 and hydrogen, city gas, and the like, which hold and guide the exhaust gas A to be treated, such as an exhaust gas mainly containing nitrogen containing deposit gas or halogen gas. A plurality (four in the figure) of first auxiliary gas chambers 21a are provided for holding and guiding the primary auxiliary gas B1 which is a combustion gas such as LPG. An air chamber 22 for holding and guiding the air C is provided inside the first cylindrical body 12a extending from the plate body 14, and the peripheral wall 13a of the first cylindrical body 12a has a first inner diameter. This is substantially the same as the inner diameter of the peripheral wall 10a of the combustion chamber 11a, and is connected to the peripheral wall 10a. A second flame holding chamber 15b surrounded by a second peripheral wall 13b formed by the inner peripheral surface of the second cylindrical body 12b is provided on the downstream side along the axial direction of the first combustion chamber 11a. It has been.
[0040]
A second auxiliary gas chamber 21b that holds and guides the secondary auxiliary gas B2 that is a combustion gas is provided inside the second cylindrical body 12b. The inner diameter of the peripheral wall 13b of the second cylindrical body 12b is substantially the same as the inner diameter of the peripheral wall 10a of the first combustion chamber 11a.
Furthermore, the peripheral wall of the second auxiliary combustion chamber 21b is connected to the peripheral wall 10b of the second combustion chamber 11b having substantially the same inner diameter downstream in the axial direction. A combustion gas outlet 30 is integrally connected to the lower end of the combustion chamber 11b.
[0041]
A plurality (four in the figure) of exhaust gas having a smaller diameter than the first flame holding chamber 15a, which extends from the exhaust gas chamber 20 and opens toward the first flame holding chamber 15a, is formed on the lower surface of the plate body 14. A plurality of (four in the drawing) first auxiliary gas flame holes 24 communicating with the flame holes 23 and the first auxiliary gas chamber 21a and the first flame holding chamber 15a are provided in a donut shape. Yes. Here, the donut shape is arranged so that each first auxiliary gas flame hole 24 is adjacent to the exhaust gas flame hole 23 on a substantially circumference with the substantially center portion of the flame holding chamber plate as a center. In this embodiment, the exhaust gas flame holes 23 and the first auxiliary gas flame holes 24 are alternately arranged, and this circumference has a high flow velocity of the air swirl flow described later. It coincides with the free vortex area.
[0042]
In addition, the air chamber 22 and the first flame holding chamber 15a communicate with each other on the inner peripheral surface 13a of the first cylindrical body 12a and away from the plate body and close to the first combustion chamber 11a. A plurality (four in the figure) of air ejection nozzles 25 are provided, and a plurality of (second flame holding chambers 15b and second auxiliary combustion gas chambers 21b are communicated with the peripheral wall 13b of the second auxiliary combustion gas chamber 21b. The four second auxiliary combustion gas flame holes 26 are respectively provided. The air ejection nozzle 25 extends in a substantially tangential direction of the circumference of the first flame holding chamber 15a, and the air C jets in a substantially circumferential direction toward the first flame holding chamber 15a. It is configured as follows. The second auxiliary gas flame hole 26 is configured to eject the secondary auxiliary gas B2 toward the center of the second flame holding chamber 15b.
[0043]
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the air C is guided and held in the air chamber 22 so as to create a strong swirling flow from the air ejection nozzle 25 provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12a toward the first flame holding chamber 15a. Spouts in a generally circumferential direction. The exhaust gas A is guided and held in the gas chamber 20 and is ejected from the exhaust gas flame hole 23 provided on the lower surface of the plate body 14 toward the first flame holding chamber 15a. Further, the primary auxiliary combustion gas B1 is guided and held in the first auxiliary combustion gas 21a, and is directed from the first auxiliary combustion gas flame hole 24 provided on the lower surface of the plate body 14 toward the first flame holding chamber 15a. Erupt. The discharged exhaust gas A and primary auxiliary combustion gas B1 are mixed with the swirling air flow. When ignited by an ignition source (not shown), a swirl flame that is a primary flame is formed on the inner peripheral surface of the first cylindrical body 12a. Here, the flow rate of the air C is given more than the theoretical equivalent with respect to the flow rate of the primary auxiliary combustion gas B1, and the formed primary flame becomes a lean flame with a lean fuel.
[0044]
At this time, the air ejected from the peripheral wall in the substantially circumferential direction forms a strong swirl flow, but the swirl flow forms a swirl eye that swirls together at the center, and the peripheral portion has a velocity that increases toward the outer periphery. This forms a donut-shaped free vortex region in which And since each flame hole of the exhaust gas A and the primary auxiliary combustion gas B1 is provided on the lower surface of the plate body so as to coincide with the free vortex region, the exhaust gas A and the primary auxiliary combustion gas B1 are ejected into the free vortex region. Is taken into the swirling flow. Then, these gases are subjected to a shearing action due to a change in the flow velocity of the air swirling airflow, and are mixed with the air C. The mixed gas of the exhaust gas A, the primary auxiliary combustion gas B1, and the air C forms a swirling lean flame and performs primary combustion. The flame formed in the first flame holding chamber 15a completes combustion in the downstream first combustion chamber 11a. Here, although the primary auxiliary combustion gas B1 and the air C are separately blown out to the flame holding chamber, they burn after mixing to form a premixed flame.
[0045]
This premixed flame is produced by injecting the exhaust gas A and the primary auxiliary combustion gas B1 from the donut-shaped position of the plate body into the free vortex area where the flow velocity of the swirling air flow is fast and the flow velocity changes greatly as in the present invention. It can be realized by mixing with. At this time, the swirling flow acts to hold the flame, and even if the fuel is a lean flame, the combustion can be maintained without being blown out. In general, the premixed lean flame has a low combustion temperature and generates little NOx. However, since the premixed flame formed here is also a lean flame, the combustion temperature is low and the NOx can be reduced. SiH contained in exhaust gas A by the formed lean flame 4 The gas is oxidized and decomposed to form powdered SiO 2 Is generated. Since the primary lean flame starts to form from a position away from the plate body and combustion is completed in the first combustion chamber 11a, the SiH contained in the exhaust gas 4 Also begins to oxidatively decompose from a position away from the plate body, and the entire amount thereof is SiO in the first combustion chamber 11a. 2 It becomes powder. Powdered SiO 2 When exposed to a high temperature, it becomes glassy and becomes more easily fixed to the peripheral wall 10a. However, since the temperature of the diluted flame is low, SiO 2 2 The powder remains in powder form.
[0046]
In addition, the first flame holding chamber 15a and the first combustion chamber 11a have substantially the same inner diameter, and are configured so as not to cause a stagnation region in the flame and the combustion gas flow. And the downstream flow velocity along the axial direction of the combustion exhaust gas is reduced to SiO 2 Since the flow rate is set to be suitable for blowing off the powder, the generated SiO 2 Powder is blown away downstream by this flow of combustion exhaust gas without adhering to the wall. SiH 4 Oxidative decomposition reaction can occur in a region away from the plate 14 and the resulting SiO 2 It is possible to prevent the powder from adhering and depositing around the exhaust gas flame hole 23 and the first auxiliary gas flame hole 24.
[0047]
Next, the primary combustion exhaust gas after the combustion by the primary flame is completed in the first combustion chamber 11a enters the second flame holding chamber 15b. The secondary auxiliary gas B2 is ejected from the second auxiliary gas flame hole 26 toward the center of the second flame holding chamber 15b. Then, the secondary auxiliary combustion gas B2 is mixed with the primary combustion exhaust gas, and secondary combustion is performed with oxygen remaining in the primary combustion exhaust gas. The flame formed in the second flame holding chamber 15b completes combustion in the downstream second combustion chamber 11b. Here, since the concentration of oxygen remaining in the primary combustion exhaust gas is much lower than that of oxygen contained in the air, the secondary combustion is performed under a low oxygen concentration. In low oxygen concentration combustion, the amount of NOx generated is small, and low NOx combustion can be realized. And this combustion can make primary combustion exhaust gas still higher temperature. A high temperature is required to thermally decompose the halogen-based gas, but the halogen-based gas can be thermally decomposed by the formed high-temperature flame.
[0048]
Thus, all of the exhaust gas A is sufficiently mixed with the primary auxiliary combustion gas B1 and the air C by the swirling flow of air in the first flame holding chamber 15a to form the primary lean flame, and the first combustion chamber Deposit-type SiH while suppressing the formation of NOx by a dilute swirling flame 4 Oxidative decomposition of gas. And simultaneously generated SiO 2 Blow away the powder downstream. Then, high temperature combustion is performed under low oxygen in the second combustion chamber, and the halogen-based gas is thermally decomposed under low NOx combustion.
[0049]
Further, since the primary and secondary auxiliary combustion gases B1 and B2 and the air C that are fuel gases are mixed in the first and second flame holding chambers, the first and second cylindrical bodies are flames. The first and second auxiliary combustion gases are not ignited in the first and second auxiliary gas chambers 21a and 21b even if heated by the above. Moreover, when air C is supplied to the air chamber 22 in the circumferential direction as in this embodiment, the air C is swirled in the air chamber 22 to cool the air chamber uniformly and heat the cylindrical body. It works to prevent it. Similarly, when the secondary auxiliary combustion gas B2 is supplied to the second auxiliary combustion chamber 21b in the circumferential direction, the secondary auxiliary combustion gas B2 is swirled in the second auxiliary combustion chamber 21b and the second auxiliary combustion chamber 21b is turned. The gas chamber 21b is cooled uniformly.
[0050]
In the third embodiment, the first cylindrical body 12a and the second cylindrical body 12b, that is, the inner diameters of the first combustion chamber 11a and the second combustion chamber 11b are configured to be substantially the same. . With this configuration, the swirl diameter of the swirling flow is substantially the same from the outlet to the outlet, eliminating the stagnation region of the flow from the flame holding chamber to the outlet, and deposit-type SiH. 4 Powdered SiO produced by decomposing gas 2 Prevents from adhering to the wall.
In this embodiment, four air ejection nozzles 25 are provided on the circumference. However, the number is not limited to this, and at least more than four may be used. Similarly, four second auxiliary gas flame holes 26 are provided on the circumference, but the number is not limited to this and may be more or less.
[0051]
19, 20 and 21 show a fourth embodiment of the present invention. An air chamber 22 provided inside the first cylindrical body 12a is provided extending in the axial direction of the peripheral wall 13a of the first cylindrical body 12a. Then, a group in which four air ejection nozzles 25 communicating with the air chamber 22 and the first flame holding chamber 15a are provided on the same circumference as one group, and the first group 25a, The third group 25c and the third group 25c are divided into three parts on the peripheral wall at a position close to the second group 25b and the combustion chamber. Here, as in the third embodiment, the first group of air ejection nozzles 25a is provided apart from the plate body 14 of the first cylindrical body 12a.
[0052]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The air ejected from the air chamber 22 toward the first flame holding chamber 15a is divided into three groups along the axial direction of the peripheral wall 13a. Usually, the total amount of air supplied is several to ten times as large as the amount of auxiliary combustion gas. Therefore, when air is divided into three stages along the axial direction and supplied to the first flame holding chamber 15a, the amount of air ejected from each group decreases, and the air ejected from the first group air ejection nozzle 25a. Only the amount of air required for the combustion of all the fuel gas is insufficient, and a flame in a fuel rich state is first formed in the flame holding chamber. Next, when air is supplied from the air jet nozzles 25b and 25c of the second group and the third group, a sufficient amount of air is supplied to the fuel gas to form a lean flame. When air is supplied stepwise in this way, combustion is performed slowly, preventing the occurrence of a local high temperature region, lowering the flame temperature and equalizing over a wide range, and forming the primary The lean swirl flame becomes a long flame on the downstream side. This achieves low NOx combustion and SiH 4 Oxidative degradation of can occur slowly over a wide area. At the same time SiO 2 Since the generation of powder is also slow, the SiO and the flame and combustion gas flow 2 It acts to further enhance the action of removing powder from the wall surface.
[0053]
In this embodiment, the air ejection nozzles 25 are divided into three groups along the axial direction of the flame holding chamber. However, the present invention is not limited to this, and the nozzles may be divided into two groups or four or more groups.
Here, all the air ejection nozzles of each group need not be ejected so as to form a swirling flow toward the flame holding chamber. For example, the third group of air ejection nozzles may simply eject air downstream rather than in the tangential direction. Further, the gas may be ejected toward the center of the flame holding chamber and mixed with the exhaust gas while being disturbed.
In this embodiment, the first auxiliary gas chamber 22a and the first auxiliary gas flame hole 24 are each two, and the two first auxiliary gas flame holes 24 are the exhaust gas flame holes 23. Is configured to sandwich. Even in this case, the first auxiliary combustion gas B1 is ejected adjacent to the exhaust gas A, and the mixing with the exhaust gas A is promoted.
[0054]
FIG. 22 shows a fifth embodiment of the present invention. A second auxiliary gas chamber 21b is provided extending in the axial direction of the second cylindrical body 12b. Then, a group in which four second auxiliary combustion gas flame holes 26 communicating with the second auxiliary combustion gas chamber 21b and the second flame holding chamber 15b are provided on the same circumference is defined as one group, and the peripheral wall from the upstream side. The first group 26a is divided into a third group 26c and a third group 26c on the peripheral wall at a position close to the combustion chamber.
[0055]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The secondary auxiliary combustion gas B2 ejected from the second auxiliary gas chamber 21b toward the second flame holding chamber 15b is divided into three groups along the axial direction of the peripheral wall 13b. When the secondary auxiliary combustion gas B2 is supplied to the second flame holding chamber 15b in three stages along the axial direction, the secondary auxiliary combustion gas B2 ejected from each flame hole becomes a small amount and is formed at each flame hole tip. The secondary flame becomes smaller. Then, the secondary auxiliary gas is supplied stepwise from the second auxiliary gas flame holes 26b, 26c of the second group and the third group, and a small low oxygen flame is formed stepwise on the downstream side. Thereby, a high-temperature flame zone can be formed over a wide range across the second flame holding chamber 15b and the second combustion chamber 11b. In this way, the high temperature region required for the decomposition of the halogen-based gas can be formed in a wider region, the high-temperature region residence time required for the decomposition of the halogen-based gas can be extended, and these gases can be decomposed with high efficiency.
[0056]
In this embodiment, the second auxiliary gas flame holes 26 are divided into three groups along the axial direction of the flame holding chamber. However, the present invention is not limited to this. Also good.
Further, the second auxiliary gas flame holes 26, 26a, 26b, and 26c may not be ejected toward the center of the flame holding chamber. For example, it may be provided so as to be ejected slightly downstream, or it may be ejected so as to accelerate the swirling flow toward the substantially tangential direction of the flame holding chamber like the air ejection nozzle 25. Or you may eject like combining these.
Further, in each of the above-described embodiments, the first auxiliary combustion gas flame hole 24 may be provided and disposed between any of the plurality of exhaust gas flame holes 23. In this case, the exhaust gas flame holes 23 are not limited to four as in the above-described embodiments, but may be two or three. Further, each of the exhaust gas flame holes 23 and the first auxiliary combustion gas flame holes 24 is arranged one by one on a substantially circumference having the substantially central portion of the first flame holding chamber as a center. Also good. Alternatively, one exhaust gas flame hole 23 and a plurality of first auxiliary combustion gas flame holes 24 are arranged on a substantially circumference with the substantially central portion of the first flame holding chamber as a center. Also good.
[0057]
FIG. 23 shows a sixth embodiment of the present invention. The first flame holding chamber 15a and the first combustion chamber 11a are sequentially arranged from the upper side to the lower side, the lower part of the first combustion chamber 11a is bent into a U shape and extended, and the extended tip is moved upward from below. The second flame holding chamber 15b, the second combustion chamber 11b, and the combustion exhaust gas outlet 30a are provided in order. At the bottom of the U-shaped first combustion chamber is SiO 2 A discharge pipe 30b for discharging the powder out of the combustion chamber is provided. By comprising in this way, SiO produced | generated in the 1st combustion chamber 2 The powder is separated from the exhaust gas at the U-shaped part, and SiO 2 Powder can be discharged out of the combustion chamber from the discharge pipe 30b without passing through the second flame holding chamber 15b and the second combustion chamber 11b. Therefore, SiO 2 SiH is made more difficult to deposit in the combustion chamber. 4 The processing efficiency can be further improved.
[0058]
FIG. 24 shows a seventh embodiment of the present invention. The lower part of the first combustion chamber 11a is bent into an L shape and extended, and the second flame holding chamber 15b, the second combustion chamber 11b and the combustion exhaust gas outlet 30a are sequentially provided in the horizontal direction at the extended end. The bottom of the L-shaped first combustion chamber 11a is SiO. 2 A discharge pipe 30b for discharging the powder out of the combustion chamber is provided. Even with this configuration, the SiO generated in the first combustion chamber 2 By separating the powder from the exhaust gas at the shape part bent into an L shape, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained.
[0059]
In each of the embodiments described above, ceramics or a refractory metal material is suitable as a material for forming the combustor. Further, the auxiliary combustor is not limited to gas fuel such as hydrogen, city gas, and LPG, but may of course be gas fuel containing oxygen below the lower explosion limit concentration or liquid fuel.
Of course, the flame holding chamber is not necessarily cylindrical, and may be applied to a polygonal shape such as a quadrangle. Of course, the air ejected from the air ejection nozzle may be air having an oxygen concentration higher than 21% and a high oxygen concentration.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the following effects are produced. That is, the exhaust gas, the auxiliary combustor, and the air are sufficiently mixed and then a long flame is formed in the combustion chamber and burned, whereby the exhaust gas can be burned and decomposed with high efficiency. In addition, a low-NOx combustion can be realized by forming a premixed flame. Furthermore, the combustion flame can be further lengthened by arranging the air ejection nozzles in a plurality of groups in the flame holding chamber axial direction. Accordingly, it is possible to further reduce NOx and improve the decomposition efficiency of halogen-based exhaust gas.
[0061]
Moreover, according to the 2nd aspect of this invention, the following effect is produced. That is, the primary premixed lean flame is formed after thoroughly mixing the air, the auxiliary combustion gas, and the exhaust gas to be treated, and then the auxiliary high temperature low oxygen is ejected from the second flame holding chamber. SiH while achieving low NOx combustion by forming a flame 4 It is possible to decompose a deposit-type gas containing halogen and a halogen-type gas simultaneously with high efficiency.
Furthermore, by arranging the air ejection nozzles in a plurality of groups in the flame holding chamber axial direction, SiH 4 It is possible to slowly cause the decomposition action of the deposit-type gas containing the gas in a wide area. As a result, SiO 2 Since the powder is also produced slowly, it acts to further enhance the removal action by the flow of combustion gas.
Furthermore, by arranging the auxiliary combustion gas flame holes of the second flame holding chamber into a plurality of groups in the axial direction of the flame holding chamber, the high temperature range required for the decomposition of the halogen-based gas can be formed in a wide area. Thereby, the halogen-based gas can be decomposed with high efficiency.
[0062]
And, according to the combustor for exhaust gas treatment of the present invention, since the auxiliary gas and air are mixed in the flame holding chamber, the auxiliary gas remains in the auxiliary gas chamber even if the cylinder is heated by the flame. There is no ignition and it is extremely safe. Further, the air ejected from the air ejection nozzle forms a swirling flow in the flame holding chamber, thereby cooling the peripheral wall surface of the cylindrical body and extending the heat resistant life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a modification of the first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing another modification of the first embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
9 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a modification of the second embodiment of the present invention.
11 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
12 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing another modification of the second embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
15 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the present invention.
17 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
18 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
20 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
21 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 22 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a longitudinal sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a longitudinal sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a longitudinal sectional view showing a conventional example.
26 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
[Explanation of symbols]
11, 11a, 11b Combustion chamber
12, 12a, 12b cylindrical body
13 Perimeter wall
14 Plate
15, 15a, 15b Flame holding chamber
20 Exhaust gas chamber
21, 21a, 21b Auxiliary gas chamber
22 Air chamber
23 Flame hole for exhaust gas
24, 24a, 24b Flame hole for auxiliary gas
25 Air jet nozzle
25a First group air ejection nozzle
25b Second group air ejection nozzle
25c 3rd group air jet nozzle
26, 26a, 26b, 26c Flame hole for auxiliary gas
30 Combustion gas outlet
A exhaust gas
B, B1, B2 Combustion gas
C air

Claims (11)

燃焼室に向けて開口し、周壁で囲まれて前記燃焼室の反対側を板体で閉塞させた保炎室を設け、前記板体に前記保炎室に向けて排ガスを噴出する排ガス用炎孔と助燃ガスを噴出する助燃ガス用炎孔を設け、前記保炎室周壁に旋回流を作り出すように略周方向に空気を噴出する空気噴出ノズルを設け、前記保炎室に、排ガスと、助燃剤と、空気とを導入して混合すると共に、該混合したガスが前記板体に対して垂直方向に前記燃焼室に向けて噴出するようにしたことを特徴とする排ガス処理用燃焼器。 An exhaust gas flame that opens toward the combustion chamber, is provided with a flame holding chamber that is surrounded by a peripheral wall and is closed with a plate on the opposite side of the combustion chamber, and exhausts exhaust gas toward the flame holding chamber on the plate An auxiliary combustion gas flame hole for injecting a hole and an auxiliary combustion gas is provided, an air injection nozzle for injecting air in a substantially circumferential direction so as to create a swirling flow in the peripheral wall of the flame holding chamber, an exhaust gas in the flame holding chamber, A combustor for exhaust gas treatment, wherein an auxiliary combustor and air are introduced and mixed, and the mixed gas is jetted toward the combustion chamber in a direction perpendicular to the plate body. 前記排ガス用炎孔は、前記保炎室内径よりも小径であることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理用燃焼器。The waste gas flame holes, exhaust gas treatment combustor of claim 1, wherein the smaller in diameter than the flame stabilizing chamber inner diameter. 前記排ガス用炎孔と助燃ガス用炎孔とは、前記保炎室の略中央部を円心とする略円周上に、前記助燃ガス用炎孔が前記排ガス用炎孔の隣になるように配置したことを特徴とする請求項１記載の排ガス処理用燃焼器。The exhaust gas flame hole and the auxiliary combustion gas flame hole are arranged on a substantially circumference having a substantially central portion of the flame holding chamber as a center, and the auxiliary gas flame hole is adjacent to the exhaust gas flame hole. The combustor for exhaust gas treatment according to claim 1, wherein 前記保炎室の軸方向に沿って前記空気噴出ノズルよりも下流側の保炎室周壁に助燃ガスを噴出する第２の助燃ガス用炎孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の排ガス処理用燃焼器。According to claim 1, characterized in that a second combustion support gas flame hole for ejecting burner air to flame holding chamber peripheral wall of the downstream side of the air injection nozzle in the axial direction of said flame holding chamber Combustor for exhaust gas treatment. 前記空気噴出ノズルを、前記保炎室の軸方向に沿って複数群に分けて配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。The exhaust gas treatment combustor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the air ejection nozzle is divided into a plurality of groups along the axial direction of the flame holding chamber. 前記保炎室は円筒状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。The combustor for exhaust gas treatment according to any one of claims 1 to 5 , wherein the flame holding chamber is cylindrical. 前記保炎室および燃焼室は円筒状で略同一径であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。The combustor for exhaust gas treatment according to any one of claims 1 to 5 , wherein the flame holding chamber and the combustion chamber are cylindrical and have substantially the same diameter. 前記保炎室の軸方向に沿って下流側に第２の保炎室を設け、前記第２の保炎室周壁に助燃ガスを噴出する第２の助燃ガス用炎孔を設け、前記第２の保炎室の軸方向に沿って前記第２の助燃ガス用炎孔よりも下流側に燃焼室を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。A second flame holding chamber is provided downstream along the axial direction of the flame holding chamber, a second auxiliary gas flame hole for injecting auxiliary gas is provided on the peripheral wall of the second flame holding chamber, and the second The combustion chamber for exhaust gas treatment according to any one of claims 1 to 7 , wherein a combustion chamber is provided downstream of the second auxiliary gas flame hole along the axial direction of the flame holding chamber. . 空気噴出ノズルを、前記第１の保炎室の軸方向に沿って複数群に分けて配置したことを特徴とする請求項８記載の排ガス処理用燃焼器。The combustor for exhaust gas treatment according to claim 8 , wherein the air ejection nozzles are arranged in a plurality of groups along the axial direction of the first flame holding chamber. 前記第２の助燃ガス用炎孔を、前記第２の保炎室の軸方向に沿って複数群に分けて配置したことを特徴とする請求項８または９に記載の排ガス処理用燃焼器。Wherein the second combustion support gas burner ports, the exhaust gas treatment combustor according to claim 8 or 9, characterized in that arranged in a plurality groups along the axial direction of said second flame stabilizing chamber. 前記第１および第２の保炎室と、前記燃焼室とはそれぞれ円筒状で略同一径であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。The exhaust gas treatment combustor according to any one of claims 8 to 10 , wherein the first and second flame holding chambers and the combustion chamber are each cylindrical and have substantially the same diameter.
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