JP4160977B2 - Waste gas purification treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造装備に連結されて設けられ、排出される廃ガス中に含まれた有害成分を除去するための廃ガス浄化処理装置に関するものであって、さらに詳しくは、少数の直接火炎ノズルだけで複数の直接火炎ノズルが備えられているような性能を発揮することによって、燃料量消耗が少なく、省エネ効果や燃焼性能などが向上できる廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体と、一つの燃焼部に一組の湿式洗浄部を並列に連結することから、大容量の廃ガスを同時に処理することができる廃ガス浄化処理装置に関する。 The present invention relates to a waste gas purification treatment apparatus for removing harmful components contained in exhaust gas exhausted by being connected to semiconductor manufacturing equipment, and more particularly, a small number of direct flames. A burner assembly of a waste gas purification processing apparatus that can improve the energy saving effect and combustion performance, etc. by reducing the amount of fuel consumption by demonstrating the performance that a plurality of direct flame nozzles are provided with only the nozzle, and one The present invention relates to a waste gas purification processing apparatus capable of simultaneously treating a large volume of waste gas since a pair of wet cleaning parts are connected in parallel to a combustion part.
一般に、化学工程や半導体製造工程などから排出される廃ガスは、有毒性、爆発性及び腐食性が強いため、人体に有害であるばかりでなく、そのまま大気中に排出される場合、環境汚染を齎す原因となる。従って、かかる廃ガスは、有害成分の含量を許容濃度以下に低める浄化処理過程が必ず必要となり、このような毒性物質を除去する浄化処理過程を介して無害ガスのみ大気中に排出させるべく、法律として義務づけられている。 In general, waste gases emitted from chemical processes and semiconductor manufacturing processes are highly toxic, explosive, and corrosive. It will cause deception. Therefore, the waste gas must be subjected to a purification process that reduces the content of harmful components below the allowable concentration, and only the harmless gas is discharged into the atmosphere through the purification process to remove such toxic substances. As required.
半導体製造工程などから排出される有害性ガスを処理する方法としては大別して三つに分けられる。一つは、主に水素基などを含有した発火性ガスを高温の燃焼室で分解、反応又は燃焼させるバーニング(burning)方法であり、二つは、主に水溶性ガスを、水槽に貯蔵されている水に通過させる間、水に溶解させて処理する湿式(wetting)方法であり、最後に、発火されなかったり、水に溶けない有害性ガスが吸着剤を通過する間、吸着剤により物理的又は化学的な吸着によって浄化するという吸着方法である。 There are roughly three methods for treating harmful gases emitted from semiconductor manufacturing processes. One is a burning method in which an ignitable gas containing mainly hydrogen groups is decomposed, reacted or burned in a high-temperature combustion chamber, and the second is mainly a water-soluble gas stored in a water tank. It is a wet method in which it is dissolved in water while being passed through it, and finally, while the harmful gas that is not ignited or insoluble in water passes through the adsorbent, it is physically treated by the adsorbent. This is an adsorption method in which purification is performed by chemical or chemical adsorption.
さらに詳しくは、前述したような廃ガス浄化処理としては、 湿式方式(Wet Scrubber)、電気ヒーターを用いた間接酸化方式(Thermal Wet Scrubber) 、燃料ガスバーナーを用いた直接酸化方式(Direct Burn Wet Scrubber)、吸着剤を用いた物理化学吸着方式(Dry Scrubber)及び電気的放電を用いたプラズマ方式(Plasma Scrubber)などで細かく分けることができる。 More specifically, as described above, the waste gas purification treatment includes a wet method (Wet Scrubber), an indirect oxidation method using an electric heater (Thermal Wet Scrubber), and a direct oxidation method using a fuel gas burner (Direct Burn Wet Scrubber). ), A physicochemical adsorption method using an adsorbent (Dry Scrubber), a plasma method using an electric discharge (Plasma Scrubber), and the like.
図1及び図2に示されたように、従来技術による廃ガス浄化処理装置のガスバーナーノズル構成が平面図及び断面図としてそれぞれ示されている。また、図3は、一般の廃ガス浄化処理装置の工程を示す概略図であって、本発明は、従来の廃ガス浄化処理装置の工程中、バーナー部50にその特徴がある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the configuration of a gas burner nozzle of a waste gas purification processing apparatus according to the prior art is shown as a plan view and a cross-sectional view, respectively. FIG. 3 is a schematic view showing a process of a general waste gas purification processing apparatus, and the present invention is characterized in the
従来技術による同軸流拡散火炎用バーナー2は、相互同軸をなしながら、配列された複数のノズルが内側から廃ガス供給ノズル10と、燃料供給ノズル20及び酸化剤供給ノズル30の順に配設されている。
In the conventional coaxial
前記廃ガス供給ノズル10は、半導体製造工程や化学工程などがら排出される廃ガス12を供給し、前記廃ガス12は、化学気相蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)若しくはエッチング(etching)工程などから排出され、有害物質を多量含有しているものとして、環境汚染の原因となる。
The waste
前記燃料供給ノズル20は、火炎の燃料となる燃料ガス22を噴射し、前記燃料ガス22としては、液化天然ガス、液化石油ガス、水素ガスなどが主に用いられている。
The
前記酸化剤供給ノズル30は、前記燃料ガス22との燃焼反応により火炎を形成する酸化ガス32を噴射し、且つ、前記酸化ガス32としては酸素(O2)若しくはエアが主に用いられている。
The
以下では、廃ガス供給ノズル10により供給される廃ガス12が同軸流拡散火炎用バーナーにより燃焼される過程を簡単に説明する。
Below, the process in which the
前記燃料供給ノズル20により噴射される燃料ガス22と、酸化剤供給ノズル30により噴射される酸化ガス32とが混合されて、燃焼室に移送される。この際、点火器(図示せず)により点火されると、前記燃料ガス22と酸化ガス32とが炎により燃焼でき、この際、前記廃ガス12は、燃料ガス22と混ぜ合わされながら燃焼し、強引に酸化されることになる。
The
前記燃料供給ノズル20と、酸化剤供給ノズル30とは、相互同軸を成しながら、平行に配設されているため、前記燃料供給ノズル20から噴射される燃料ガス22と前記酸化剤供給ノズル30から噴射される酸化ガス32とは、同様に平行に噴射できる。
Since the
一方、前記燃料供給ノズル20から噴射される燃料ガス22と、前記酸化剤供給ノズル30から噴射される酸化ガス32とが、拡散現象により所定地点で混ぜ合わされて、炎により発火でき、火炎を生成することになる燃焼過程を経るようになっている。
On the other hand, the
しかし、このように燃料ガス22と酸化ガス32とが相互平行に噴射されることによって、燃料ガス22と酸化ガス32との拡散がろくに行われず、これにより、一部の燃料ガス22が酸化ガス32と反応できなかったまま、未反応の状態で燃焼室から抜け出る惧れがあった。
However, since the
従って、燃焼過程で生成される一酸化炭素(CO)の生成量が増加した挙句、廃ガス12を処理するのに必要とされる燃焼率が低くなり、廃ガス12を完全に処理するのには限界がある。
Therefore, the amount of carbon monoxide (CO) produced in the combustion process is increased, the combustion rate required for treating the
また、燃料供給ノズル20と、酸化剤供給ノズル30とから噴射される燃料ガス22と酸化ガス32との圧力に比例し、燃料ガス22と酸化ガス32との噴射速度が増加し、前記燃料ガス22と酸化ガス32との拡散程度は、前記噴射速度に半比例して減少するため、燃料ガス22と酸化ガス32との噴射速度が増加されると、燃料ガス22と酸化ガス32との拡散程度が減少する。
In addition, the injection speed of the
従って、燃料ガス22と酸化ガス32との噴射速度が増加するほど、燃料ガス22と酸化ガス32との混合は、燃料供給ノズル20と、酸化剤供給ノズル30とから遠いところで主に行われ、混合ガス22、32の燃焼が成される中心が前記ノズル10、20、30から遠くなるほど燃焼効率は比例して低下せざるを得なかった。
Accordingly, as the injection speed of the
特に、燃料ガス22と酸化ガス32とが平行に噴射されると、燃料ガス22と酸化ガス32とが、相互接触し、燃焼できる時間が短くなるため、一酸化炭素(CO)の生成が増加することから、燃焼効率が大きく低下される。
In particular, when the
また、廃ガス12もやはり燃料ガス22のように燃料となり得るため、前記酸化ガス32と共に燃焼反応をすることになり、かかる燃焼反応過程で吸熱反応と発熱反応とが同時に進められる。このことから、廃ガス12が、前記酸化ガス32と共に所定地点で拡散作用を奏することになるが、前記廃ガス供給ノズル10が前記酸化剤供給ノズル30と同軸をなしながら平行であるため、廃ガス12が酸化ガス32と共に好適な地点で拡散されにくく、且つ、燃焼効率が低下されるという問題があった。
Further, since the
さらに、廃ガス浄化処理を長時間動作させると、廃ガス供給ノズル10、燃料供給ノズル20及び酸化剤供給ノズル30で完全に燃焼できなかった廃ガスとその他ガスとが吸着されることから、円滑にガスが供給できなくなり、燃焼効率が劣るという問題もがあった。
Further, when the waste gas purification process is operated for a long time, the waste gas that could not be completely combusted by the waste
また、廃ガス浄化処理装置を長時間動作させることによって、バーナー組立体が加熱でき、適宜温度以上で動作することになる。このことから、火炎センサーなどのような様々な部品が正常に動作しにくくなる問題が生じられる。 In addition, by operating the waste gas purification processing apparatus for a long time, the burner assembly can be heated and operated at a temperature higher than appropriate. This causes a problem that various parts such as a flame sensor are difficult to operate normally.
また、一般の廃ガス浄化処理装置の工程は、先ず、半導体製造装置40などから排出される廃ガス12をバーナー部(burner zone)50で、一次的に燃焼させ、発火性ガスと爆発性ガスとを除去してから、湿式洗浄部60で2次的に水溶性の有毒ガスを水に溶解させるという構造から成されている。
Further, the process of the general waste gas purification treatment apparatus is such that the
つまり、半導体製造装置40から排出される廃ガス12は、1次的にバーナー部50で燃焼・酸化されたり、熱分解される方法により燃える(burning)一方、前記バーナー部50から抜け出た廃ガスのうち、処理できなかった一部のガスや粉塵粒子などのような未処理ガス22は、湿式洗浄部60の方に移送され、2次的に湿式洗浄部60で水を噴射させることによって、酸化ガス中のパウダー(powder)が分離できる洗浄(wetting)工程を経ることになる。それから、洗浄済みのガス32は、フィルタとダクトとを介して大気中に排出できる。
That is, the
半導体の高集積化と液晶表示装置(TFT LCD)の大容量化により、廃ガスの排出量が顕著に増加することはもちろん、新しい産業の登場により特殊ガスが用いられることによって、廃ガスの種類をも日ごとに増加する一方である。 Higher integration of semiconductors and higher capacity of liquid crystal display devices (TFT LCDs) will lead to a significant increase in waste gas emissions, as well as the use of special gases due to the emergence of new industries. Is also increasing day by day.
従って、従来廃ガス浄化処理装置の工程によれば、様々な種類の廃ガスを同時に処理すべく、ヘッドユニットに複数の吸気ユニットを取り付けるとことから、一つの廃ガス浄化処理装置を用いて様々な種類の廃ガスを処理している実情である。 Therefore, according to the process of the conventional waste gas purification processing apparatus, a plurality of intake units are attached to the head unit in order to simultaneously process various types of waste gas. This is a situation where various types of waste gas are being treated.
しかしながら、TFT−LCD半導体装備のように、大容量の廃ガスを排出する装備に、前述したような従来の廃ガス浄化処理装置を適用するためには、バーナー部50と、湿式洗浄部60との容量を増やさなければならないが、従来のインコネルチェンバーをカバーしているセラミック材のヒーター棒が一体型から成されているバーナー部50を用いて、大容量の廃ガスを処理することになれば、燃焼効率が低くなり、且つ、流入口のサイズにおける技術的限界によりPFC(perfluoro carbon)ガスの処理効率が低くなると共に、腐食にも非常に弱くなるという問題点をも抱えていた。
However, in order to apply the conventional waste gas purification treatment apparatus as described above to equipment that discharges a large amount of waste gas such as TFT-LCD semiconductor equipment, the
たとえ、大容量の廃ガスを処理するために従来バーナー部50の容量を増やすとしても、それに従って、湿式洗浄部60も同様に大容量を処理することができるように製作しなければならない。しかし、従来の湿式洗浄部60の容量を増やすためには、湿式洗浄部60を構成しているタワーの長さを二倍に延長しなければならず、これは湿式洗浄部を稼働するのに多くの動力を必要とさせ、該設置においても煩わしくなる問題点があった。
Even if the capacity of the
本発明は、かかる従来技術の問題点等に鑑みてなされたものであり、その目的は、少数の直接火炎ノズルだけで、複数の直接火炎ノズルを備えた場合と同様な性能を発揮するため、燃料量が少なく消耗でき、且つ、省エネ効果と燃焼性能に優れた廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to provide the same performance as that provided with a plurality of direct flame nozzles with only a few direct flame nozzles. It is an object of the present invention to provide a burner assembly for a waste gas purification processing apparatus that can be consumed with a small amount of fuel and that is excellent in energy saving effect and combustion performance.
また、本発明の他の目的は、ワイパーを設け、複数のノズルに吸着される異物を除去することによって、省エネ効果と燃焼性能とを向上させることが可能な廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a burner assembly for a waste gas purification processing apparatus which can improve the energy saving effect and combustion performance by providing a wiper and removing foreign matter adsorbed by a plurality of nozzles. Is to provide.
また、本発明のさらに他の目的は、冷却水循環装置を設け、適切な温度で動作できるようにすることによって、複数の部品が正常に作動を行うと共に、全体的に省エネ効果と燃焼性能とを向上させることが可能な廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a cooling water circulation device so that it can operate at an appropriate temperature, so that a plurality of parts can operate normally, and an overall energy saving effect and combustion performance can be achieved. An object of the present invention is to provide a burner assembly for a waste gas purification processing apparatus that can be improved.
最後に、本発明の目的は、大容量の廃ガスを同時に処理することが可能な廃ガス浄化処理装置を提供することにある。 Finally, an object of the present invention is to provide a waste gas purification treatment apparatus capable of simultaneously treating a large volume of waste gas.
前記目的を達成するために、本発明は、半導体製造工程や化学工程などから排出される廃ガスを浄化して放出する廃ガス浄化処理装置において、前記廃ガスを燃焼させることから、発火性ガスと爆発性ガスとを除去するためのバーナー部と、
前記バーナー部に並列に連結され、前記バーナー部で処理された廃ガスのうち水溶性の有毒性ガスを水に溶解させる湿式洗浄部及び前記バーナー部と前記湿式洗浄部とを連結するための配管部を包含し、そこで、前記バーナー部は、主フランジと、前記主フランジ内に設けられるセラミックチューブと、前記主フランジと前記セラミックチューブとの間に設けられ、前記セラミックチューブ内の温度を調節する冷却水循環部と、前記主フランジの上部中央に設けられ、様々な種類の廃ガスを供給するための廃ガス供給マニホールドと、前記主フランジの上部に、前記廃ガス供給マニホールドを中心とし三角形状から成され、廃ガスを供給しながら直接火炎を発生させるための複数のガスバーナーノズルとを包含するバーナー組立体からなり、そして、前記ガスバーナーノズルは、廃ガス供給部及び廃ガス供給ノズルを形成し、廃ガスを注入するための構造を持つフランジと、前記フランジの上側に設けられた第1メタル密封部と、前記第1メタル密封部下側の前記フランジに組み合わされる燃料供給ノズルを備える燃料ガス供給部と、前記燃料ガス供給部下側の前記フランジに組み合わされる酸化剤供給ノズルを備える酸化剤供給部と、前記フランジの下側に取り付けられるヘッドユニットベースと、
前記酸化剤供給部下方の前記ヘッドユニットベース上に配設される冷却水供給部及び前記フランジと前記ヘッドユニットベースとの間を封止するための第2メタル密封部とを包含し、前記廃ガス供給マニホールドを介して排出される廃ガスが、前記ガスバーナーノズルにより発生される直接火炎を用いて間接火炎を発生させ、処理されることを特徴とする廃ガス浄化処理装置を提供することによって達成される。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a waste gas purification treatment apparatus for purifying and releasing waste gas discharged from a semiconductor manufacturing process, a chemical process, etc. And a burner section for removing explosive gas,
A wet cleaning unit that is connected in parallel to the burner unit and dissolves a water-soluble toxic gas in the waste gas processed in the burner unit, and a pipe for connecting the burner unit and the wet cleaning unit And the burner portion is provided between the main flange, the ceramic tube provided in the main flange, and the main flange and the ceramic tube, and adjusts the temperature in the ceramic tube. A cooling water circulation section, a waste gas supply manifold for supplying various types of waste gas, provided at the center of the upper portion of the main flange, and an upper portion of the main flange in a triangular shape centering on the waste gas supply manifold. made is made from the burner assembly including a plurality of gas burner nozzle for generating a direct-flame while supplying the waste gas, The gas burner nozzle forms a waste gas supply part and a waste gas supply nozzle, and has a flange having a structure for injecting waste gas, a first metal sealing part provided on the upper side of the flange, A fuel gas supply unit including a fuel supply nozzle combined with the flange below the first metal sealing unit, an oxidant supply unit including an oxidant supply nozzle combined with the flange below the fuel gas supply unit, and the flange A head unit base to be attached to the lower side,
Including a cooling water supply unit disposed on the head unit base below the oxidant supply unit and a second metal sealing unit for sealing between the flange and the head unit base, the waste By providing a waste gas purification processing apparatus, wherein waste gas discharged through a gas supply manifold is processed by generating an indirect flame using a direct flame generated by the gas burner nozzle. Achieved.
また、主フランジの上部に設けられ、セラミックチューブ内の火炎を検出するためのセンサーをさらに含むことを特徴とする。 The sensor further includes a sensor provided on an upper portion of the main flange for detecting a flame in the ceramic tube.
また、廃ガス供給マニホールドと、複数のバーナーノズルの主フランジ内部に位置する一側端部とに設けられ、バーナー部内で発生され、これらに吸着できる異物と副産物とを除去するためのワイパーをさらに含むことを特徴とする。 Further, a wiper for removing foreign substances and by-products, which are provided in the waste gas supply manifold and one side end portions located inside the main flanges of the plurality of burner nozzles and are generated in the burner portion and can be adsorbed thereto, is further provided. It is characterized by including.
また、ワイパーを駆動すべく、主フランジの上部中央に設けられた廃ガス供給マニホールドの中心に設けられるロータリーアクチュエータアセンブリ及び、ワイパーとロータリーアクチュエータアセンブリとの間に設けられ、ロータリーアクチュエータアセンブリの動力を前記ワイパーに伝達するためのロータリーシャフトをさらに含むことを特徴とする。 Further, a rotary actuator assembly provided at the center of a waste gas supply manifold provided at the upper center of the main flange to drive the wiper, and provided between the wiper and the rotary actuator assembly, the power of the rotary actuator assembly is A rotary shaft for transmitting to the wiper is further included.
また、セラミックチューブは、熱伝達係数の低い物質からなり、発生された熱を遮断する防炎作用を奏することによって、直接火炎を有するガスバーナーノズルから発生する火炎が全体的に火炎を形成するようにして、直接火炎のない廃ガス供給マニホールドにも同じ熱量を与えることから、間接火炎を発生させることを特徴とする。 In addition, the ceramic tube is made of a material having a low heat transfer coefficient, and exhibits a flameproof action to block the generated heat so that a flame generated from a gas burner nozzle having a direct flame forms a flame as a whole. Thus, an indirect flame is generated because the same amount of heat is given to a waste gas supply manifold without a direct flame.
また、ガスバーナーノズルの最も内側中心の同心円上に廃ガス供給ノズルが配設され、廃ガス供給ノズルの外側同心円上に廃ガス供給ノズルと同軸を成さずに、所定傾斜角を有しながら内側に傾けられて燃料供給ノズルが配設され、燃料供給ノズルの外側同心円上に等間隔で配設され、廃ガス供給ノズルと同軸をなす酸化剤供給ノズルが配設されることを特徴とする。 Further, a waste gas supply nozzle is disposed on a concentric circle at the innermost center of the gas burner nozzle, and is not coaxial with the waste gas supply nozzle on the outer concentric circle of the waste gas supply nozzle, while having a predetermined inclination angle. A fuel supply nozzle is disposed so as to be inclined inward, and an oxidant supply nozzle is disposed on the outer concentric circle of the fuel supply nozzle at equal intervals and coaxial with the waste gas supply nozzle. .
また、第1メタル密封部は、燃料供給ノズルから供給された燃料が外部へ漏れないように封止する役割を果たしており、第2メタル密封部は、酸化剤供給部から注入された酸化剤が酸化剤供給ノズルから逆流し、外部へ漏れないように封止することを特徴とする。 The first metal sealing part plays a role of sealing so that the fuel supplied from the fuel supply nozzle does not leak to the outside, and the second metal sealing part has an oxidant injected from the oxidant supply part. The oxidant supply nozzle flows backward from the nozzle and is sealed so as not to leak to the outside.
また、直接火炎を発生させるための複数のガスバーナーノズルの中心軸は、主フランジの中心軸に対して所定勾配を保持するように設けられることを特徴とする。 Further, the central axes of the plurality of gas burner nozzles for directly generating a flame are provided so as to maintain a predetermined gradient with respect to the central axis of the main flange.
また、廃ガス供給マニホールドの中心軸は、主フランジの中心軸に対して互いに平行に設けられることを特徴とする。 Further, the central axis of the waste gas supply manifold is provided in parallel to the central axis of the main flange.
また、酸化剤供給ノズルを介して噴射できる酸化剤の流速が、前記燃料供給ノズルを介して噴射でき燃料の流速より速いことを特徴とする。 In addition, the flow rate of the oxidant that can be injected through the oxidant supply nozzle can be injected through the fuel supply nozzle and is faster than the flow rate of the fuel.
また、前記湿式洗浄部は、前記バーナー部に並列に連結されることから、一組を成すことを特徴とする。 In addition, the wet cleaning unit is connected to the burner unit in parallel, and thus forms a set.
また、前記湿式洗浄部は、バーナー部を通過した廃ガスを1次に浄化するために網状からなる1次粉塵捕集部と、前記バーナー部から注入された廃ガスに水を噴射するために1次粉塵捕集部の下端に設けられた循環ウォータースプレーと、1次粉塵捕集部を通過した廃ガスを2次に浄化するために網状からなる2次粉塵捕集部と、2次粉塵捕集部の下端に設けられたフレッシュウォータースプレーと、前記1次及び2次粉塵捕集部間に充填されて、廃ガスとウォーターとの接触表面積を増加させる充填材を含むことを特徴とする。 In addition, the wet cleaning unit is configured to inject water into the waste gas injected from the burner unit, and a primary dust collecting unit having a net shape to primarily purify the waste gas that has passed through the burner unit. A circulating water spray provided at the lower end of the primary dust collecting unit, a secondary dust collecting unit made of a net for secondary purification of waste gas that has passed through the primary dust collecting unit, and secondary dust A fresh water spray provided at the lower end of the collection unit and a filler filled between the primary and secondary dust collection units to increase the contact surface area between waste gas and water are included. .
前述したような構成からなる本発明の望ましい実施例によれば、ワイパーを設けることから、複数のノズルに吸着されている異物を除去することによって、省エネや燃焼性能の向上を図ることができる。また、冷却水循環装置を設け、適切な温度で動作できるようにすることによって、多数の部品が正常に動作を行うことから、全体的に省エネや燃焼性能向上が図れる。 According to the preferred embodiment of the present invention having the above-described configuration, since the wiper is provided, energy can be saved and combustion performance can be improved by removing foreign matter adsorbed by the plurality of nozzles. In addition, by providing a cooling water circulation device so that it can operate at an appropriate temperature, a large number of parts operate normally, so that overall energy saving and combustion performance improvement can be achieved.
また、同軸分流拡散燃焼方式を採択することによって、少数の直接火炎ノズルのみで複数の直接火炎ノズルが備えられているような性能が発揮できるため、燃料量が低減されることから、省エネや燃焼性能向上が図れる。 In addition, by adopting the coaxial shunt diffusion combustion method, it is possible to demonstrate the performance that a plurality of direct flame nozzles are provided with only a small number of direct flame nozzles. Performance can be improved.
また、複雑な構造を持つガスバーナーノズルを最小化し、簡単な構造の廃ガスノズルをガスバーナーノズルと同様な効果を有するように配設することによって、バーナー部の全体的構成を簡単、且つ容易になすことができる。 In addition, by minimizing the gas burner nozzle with a complicated structure and disposing the waste gas nozzle with a simple structure to have the same effect as the gas burner nozzle, the overall structure of the burner section is simple and easy. Can be made.
また、前述したように、酸化剤の噴射及びノズルに噴射角を与え、燃焼効率を増大させることによって、火炎による燃焼熱の上昇を齎し、ガス洗浄器の 目的である廃ガス処理効率を増大させ、且つ、PFCガス処理も可能となる。 In addition, as described above, the injection of the oxidant and the injection angle are given to the nozzle to increase the combustion efficiency, thereby increasing the combustion heat due to the flame and increasing the waste gas treatment efficiency, which is the purpose of the gas scrubber. In addition, PFC gas treatment is also possible.
また、酸化剤を噴射するノズルが所定角度をなしながら設けられることによって、廃ガスと燃料のCH4との間に暖流を形成し、燃料のCH4と廃ガスとが共に酸化剤との接触及び反応時間が長くなる効果がある。 Further, by providing the nozzle for injecting the oxidant at a predetermined angle, a warm current is formed between the waste gas and the fuel CH 4, and both the fuel CH 4 and the waste gas are in contact with the oxidant. In addition, the reaction time is increased.
また、COの生成は、Cを主成分とする燃料を用いる全ての燃焼機関から発生できる。COは、主に燃焼時間が短かったり、燃焼エネルギーが充分ではない場合に発生することになる。しかし、本発明の好ましい実施例によれば、酸化剤の噴射角調節による燃焼効率増大は、燃料のCH4と酸化剤のO2間の接触を図るべく噴射口から略2mmほど離れたところで混ぜ合わされ、燃焼するため、COの発生を低減させる効果がある。 Further, CO can be generated from all combustion engines that use a fuel containing C as a main component. CO is generated mainly when the combustion time is short or the combustion energy is not sufficient. However, according to a preferred embodiment of the present invention, the combustion efficiency increase by adjusting the injection angle of the oxidant is mixed approximately 2 mm away from the injection port so as to make contact between the fuel CH 4 and the oxidant O 2. Since it burns, it has the effect of reducing the generation of CO.
さらに、最外側には、断熱効果が高く、輻射熱を遮断することで外部に対して熱を遮断し得るセラミックチューブを設けることによって、バーナーから発生された熱を内部へ再発散することから、燃焼効率を高めることができ、温度を最高に上げることが可能である。 Furthermore, on the outermost side, the heat generated from the burner is recirculated to the inside by providing a ceramic tube that has a high heat insulation effect and can cut off heat from the outside by blocking radiant heat. The efficiency can be increased and the temperature can be maximized.
最後に、一組の湿式洗浄部を、バーナー部に対して並列に連結することによって、大容量の廃ガスを同時に処理することができる。 Finally, a large volume of waste gas can be treated simultaneously by connecting a set of wet cleaning sections in parallel to the burner section.
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて詳しく説明する。
図3は、従来の廃ガス浄化処理装置の工程を示した概略図であって、本発明は、従来の廃ガス浄化処理装置の工程中にバーナー部50において該特徴を持つ。 図4及び図5は、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー部の構成示す平面図及び断面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 3 is a schematic view showing the steps of a conventional waste gas purification processing apparatus, and the present invention has the characteristics in the
本発明の半導体製造工程や化学工程などで使用された後、排出できる廃ガスを清浄空気に浄化する廃ガス浄化処理過程は、通常、燃焼式と、湿式との2段階から成される。 The waste gas purification process for purifying waste gas that can be discharged into clean air after being used in the semiconductor manufacturing process or chemical process of the present invention is usually composed of two stages: a combustion type and a wet type.
図3に示されたように、前記廃ガス浄化処理装置によれば、半導体製造装置40から排出できる廃ガス12が一次的にバーナー部50で燃焼・酸化されるか、又は熱分解される方法により燃焼され、1次的に浄化され、バーナー部50から漏れた廃ガスのうち、処理できなかった一部のガスや粉塵粒子などは湿式洗浄部60へ移送される。そして、2次的に湿式洗浄部60から噴射される水により、酸化ガス中のパウダーが分離できる洗浄工程を経ることになる。それから、洗浄済みのガス32は、フィルタとダクトとを介して大気中に排出できる。
As shown in FIG. 3, according to the waste gas purification treatment apparatus, the
前記バーニング方法には、ヒーターの駆動による間接酸化方式と、点火による直接酸化方式があり得るが、本実施例では廃ガス浄化処理装置のガスバーナーノズルは、直接酸化方式に関する。 The burning method may include an indirect oxidation method by driving a heater and a direct oxidation method by ignition. In this embodiment, the gas burner nozzle of the waste gas purification processing apparatus relates to a direct oxidation method.
火炎が下向きに放射できる下向流方式と、火炎が上向きに放射できる上向流方式とがあり得るが、本実施例では、下向流方式を例にとり説明する。 There may be a downward flow method in which a flame can radiate downward and an upward flow method in which a flame can radiate upward. In this embodiment, the downward flow method will be described as an example.
図4A及び図4Bは、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー部を説明するための斜視図であり、図5は、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー部を説明するための平面図であり、図6は、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー部にワイパーを取り付けた構成を説明するための底面図であり、図7Aないし図7Cは、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー部を説明するための断面図である。 4A and 4B are perspective views for explaining a burner portion of a waste gas purification processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a burner of the waste gas purification processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a bottom view for explaining a configuration in which a wiper is attached to a burner portion of a waste gas purification processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7C is a cross-sectional view for explaining a burner portion of the waste gas purification processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
図面に示されたように、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体100は、主フランジ109、 主フランジ109内部に取り付けられる内部リング105、主フランジ109の内部リング105の下部に取り付けられるセラミックチューブ106、主フランジ109と内部リング105との間に組み合わされる外部リング107及び、主フランジ109とセラミックチューブとの間に設けられる冷却水循環部112を含む。
As shown in the drawings, a
また、主フランジ109の上部には、廃ガス供給マニホールド110が中央に配設され、 廃ガス供給マニホールド110を中心とし、三角形状をなしながら、第1ないし第3のガスバーナーノズル120a〜120cが設けられる。そして、第1ないし第3のガスバーナーノズル120a〜120cの周辺には、複数のN2ガス注入口101、複数のバーナー冷却部108が設けられる。
Further, a waste
一方、主フランジ109の側面には、第1ないし第3のガスバーナーノズル120a〜120cに対応すべく第1ないし第3の点火部102、火炎センサー115及びPUセンサー部103が配設される。
On the other hand, on the side surface of the
図6に示されたように、本発明の一実施例によれば、ワイパー119が、第1ないし第3のガスバーナーノズル120a〜120c及び廃ガス供給マニホールド110の主フランジ109の内部に位置する一側端部に触れるようにロータリーアクチュエータアセンブリ114とロータリーシャフト118とを用いて締め付けられる。従って、長時間廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体100を作動させた後、第1ないし第3のガスバーナーノズル120a〜120c及び廃ガス供給マニホールド110の主フランジ109の内部に位置する一側端部に吸着された異物と副産物をロータリーアクチュエータアセンブリ114を作動させ、ワイパー119を回転させることによって、除去し得ることになる。
As shown in FIG. 6, according to an embodiment of the present invention, the
図7Aないし図Cに示されたように、本発明の一実施例によれば、冷却水循環部112を、主フランジ109とセラミックチューブ106との間に設け、冷却水注入部113を介して冷却水を注入することによって、バーナー組立体100の温度を一定水準で保つことができる。従って、廃ガス浄化処理装置を長時間作動させても、バーナー組立体100が適宜温度を超えることなく、火炎センサーなどのような様々な部品が正常に動作することになる。
As shown in FIGS. 7A to C, according to one embodiment of the present invention, the cooling
図4及び図5に示されたように、本発明の望ましい実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体100において、直接火炎を発生させ得る第1ないし第3のガスバーナーノズル120a、120b、120cを、中心から外側に略正三角形状をなすように配設して構成し、そして、直接火炎を発生させずに、廃ガスを供給し得る廃ガス供給マニホールド110を、バーナー組立体の中心部に略正三角形状で、第1ないし第3ガスバーナーノズルがなす三角形内に、廃ガス供給マニホールド110の上部面がなす三角形とクロスさせた形態から配設する。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the
また、本発明の望ましい実施例によれば、廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体100は、セラミックチューブ106を熱伝達係数の低い物質から形成し、バーナー組立体100から発生する熱を遮断する防炎作用を奏するようにすることによって、直接火炎を持つ第1ないし第3ガスバーナーノズル120a、120b、120cから発生する火炎がセラミックチューブ106内でのみ全体的に火炎を形成させるようにする。そのことから、直接火炎のない廃ガス供給マニホールド110にも同様な熱量が与えられる。
In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the
また、本発明の望ましい実施例によれば、直接火炎を持つ第1ないし第3ガスバーナーノズル120a、120b、120cは、セラミックチューブ106の上端でセラミックチューブ106の中心軸に対して所定角度を保持することによって、それぞれのノズルから発生される直接火炎が、セラミックチューブ106内の所定位置で焦点を成すことができるように組み立てられたことに特徴がある。
In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the first to third
従って、本発明の望ましい実施例によれば、三つの第1ないし第3のガスバーナーノズル120a、120b、120cを用いて燃料を供給し、廃ガスを処理するが、該結果においては、六つの直接火炎を発生させ、廃ガスを処理する廃ガス処理装置と同様な効果を奏することが可能であるため、全体にコスト低減が図れる。
Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, three first to third
図8は、本発明の一実施例による廃ガス処理装置のバーナー組立体に取り付けられたガスバーナーノズルを説明するための斜視図であり、図9A及び図9Bは、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置のバーナー組立体に取り付けられたガスバーナーノズルの断面図である。 FIG. 8 is a perspective view for explaining a gas burner nozzle attached to a burner assembly of a waste gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. FIGS. 9A and 9B are diagrams according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the gas burner nozzle attached to the burner assembly of a waste gas purification processing apparatus.
図8及び図9Aに示されたように、本発明の実施例による廃ガス浄化処理装置のガスバーナーノズル120は、廃ガス供給部128及び廃ガス供給直接火炎ノズル121aを備え、廃ガスを注入するための構造を持つフランジ121と、フランジ121の上側に形設された第1メタル密封部122と、第1メタル密封部122の下側へ前記フランジ121に組み合わされ、燃料供給ノズル123aを備える燃焼ガス供給部123と、燃料ガス供給部123の下側へフランジ121に組み合わされ、酸化剤供給ノズル124aを備える酸化剤供給部124と、酸化剤供給部124下部のヘッドユニットベース126上に形設された冷却水供給部125と、フランジ121の下側に締め付けられるヘッドユニットベース126及びフランジ121とヘッドユニットベース126との間を封止するための第2メタル密封部127を含む。
As shown in FIGS. 8 and 9A, the
本発明の実施例によれば、図9Bに示されたように、ガスバーナーノズル120の最も内側中心の同心円上に廃ガス供給直接火炎ノズル121aが配設され、廃ガス供給直接火炎ノズル121aの外側同心円上に廃ガス供給直接火炎ノズル121aと同軸をなしながら、燃料供給ノズル123aが配設される。それから、燃料供給ノズル123aの外側同心円上に等間隔で配設されてはいるが、燃料供給ノズル123aと同軸を成さずに所定傾斜角を有しながら、内向きに傾いて酸化剤供給ノズル124aが配設されている。
According to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9B, a waste gas supply
また、燃料供給ノズル123aと酸化剤供給ノズル124aとは、同一平面上の中心線に位置し、これらのノズル個数は同様である。
The
また、酸化剤供給ノズル124aは、噴射角を10°ほどの勾配で燃料供給ノズル123aの方向とした場合、酸化剤供給ノズル124aから噴射された02ガスと、燃料供給ノズル123aから噴射されたCH4ガスとは、ノズルから略20mmほど離れたところで交差することになる。これにより、暖流が形成できるが、該暖流は、廃ガス供給直接火炎ノズル121a内で酸化剤供給ノズル124aから噴射された02ガスと燃料供給ノズル123aから噴射されたCH4ガスとの拡散を加速化させ、火炎の中心をノズル(123a、124a)の角度に伴って制御することができる。
Further, the oxidizing
一方、本発明の一実施例によれば、ノズルの噴射角度はもちろん、ノズルの噴射流続を用いることから、暖流をより効率よく形成し得る。つまり、燃料供給ノズル123aから噴射されるCH4ガスの流速を酸化剤供給ノズル124aから噴射される02ガスの流速より速くすることが好ましい。換言すれば、酸化剤供給ノズル124aは、10°ほど傾けられて配設されるため、燃料供給ノズル123a と特定距離で重なることになるが、燃料供給ノズル123aから噴射できるCH4ガスの流速を酸化剤供給ノズル124aから噴射できる02ガスの流速より速くなるようにして、火炎形成の主エネルギー源の噴射形態を保持し得るようにしなければならない。もしも、酸化剤供給ノズル124aから噴射できる02ガスの流速が、燃料供給ノズル123aから噴射できるCH4ガスの流速より速くなる場合、燃料供給ノズル123a から噴射できる燃料のCH4ガスの噴射形態が破壊されるため、炎の制御ができなくなる。また、燃料と酸化剤との反応時間が短い、かつ早いため、むしろ燃焼効率が劣ることから、実際、炎の温度が低くなり、火炎の長さも反比例して減少する。
On the other hand, according to an embodiment of the present invention, since the nozzle injection angle is used as well as the nozzle injection angle, the warm current can be formed more efficiently. In other words, it is preferable that the flow rate of CH 4 gas injected from the
理論的に説明すると、使用燃料及び助燃ガスの成分は、以下のような反応化学式1に従う。
(化学式1)
CH4+202 → CO2+2H2O
To explain theoretically, the components of the fuel used and the auxiliary combustion gas follow the reaction chemical formula 1 as follows.
(Chemical formula 1)
CH 4 +20 2 → CO 2 + 2H 2 O
従って、燃料ガスを1kg注入する場合、酸素を2kg注入しなければならず、理論酸素量に、効率増大のため、過剰酸素0.2%を加えて供給することが好ましい。 Therefore, when 1 kg of fuel gas is injected, 2 kg of oxygen must be injected, and it is preferable to add 0.2% of excess oxygen to the theoretical oxygen amount in order to increase efficiency.
また、第1メタル密封部122は、燃料供給ノズル123aから供給された燃料(例えば、CH4)がガスバーナーノズル120の外部へ漏れないように密止する役割を果たしており、第2メタル密封部127は、酸化剤供給部124から注入された酸化剤(例えば、O2又は空気)が酸化剤供給ノズル124aから逆流し、ガスバーナーノズル120の外部に漏れないように密止する役割を果たしている。
The first
一方、廃ガス供給ノズル121aは、半導体製造工程や化学工程などで排出できる廃ガスを供給し、該廃ガスは、C2、F4、CF4、C3F8、NF3、SF6などのようなPFCガスであって、人体に有毒であると共に、腐食性を持っており、かかる有害成分の含量が許容濃度以上であるため、有害成分の含量をその以下に低下させる無害化処理過程を必ず要するガスである。
On the other hand, the waste
また、廃ガス供給部128から注入された廃ガスを噴射する廃ガス供給ノズル121aは、バーナーの中心ノズルとして、その外側に液化天然ガス、液化石油ガス、水素ガスなどの燃料ガスを噴射する燃料供給ノズル123aにより包囲されているが、これは、廃ガスと燃料ガスとを良好に混合するためである。
The waste
また、酸化剤供給ノズル124aは、燃料ガスとの燃焼反応により火炎を形成する酸化ガスを噴射し、酸化ガスとしては、酸素(O2)が主に用いられる。
The
図9Bに示されたように、ノズルの断面に基づいて、廃ガス供給ノズル121aは、廃ガスの注入される廃ガス供給部128の中心軸に対して平行に延長されているものの、燃料供給ノズル123aと酸化剤供給ノズル124aとは、廃ガス供給ノズル121aに対して、略10°ないし20°ほど傾けられた状態に形成されている。特に、10°ほどの傾斜角を持つ場合、酸化剤供給ノズル124aから噴射できる酸化ガスと、燃料供給ノズル123aから噴射できる燃料ガスとは、ガスバーナーノズル120の出口側所定地点で交差し、拡散現象が生じることにより、混ぜ合わされて燃焼されることがわかる。
As shown in FIG. 9B, based on the cross section of the nozzle, the waste
従って、燃料ガスと酸化ガスとが所定地点で相互交差することから、渦流を起こし、このような渦流による混合ガスの暖流現象は、拡散現象をさらに加速化させる。前記交差地点は、酸化剤供給ノズル124 aの傾斜角θを調節することによって、多様に調節し得る。また、限定された地点で混合ガスの拡散が成されることによって、混合ガスの自己点火(self−ignition)、火炎伝播(flame propagation)などのような燃焼特性が強化でき、不完全燃焼を防止することによって、火炎帯域が安定に形成される。
Therefore, since the fuel gas and the oxidizing gas cross each other at a predetermined point, a vortex is generated, and the warm current phenomenon of the mixed gas due to such a vortex current further accelerates the diffusion phenomenon. The intersection may be variously adjusted by adjusting the inclination angle θ of the
換言すれば、廃ガス、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速を相違してなす場合、噴射される方向に暖流が形成される。暖流の形成は、相違した廃ガス、燃料ガス及び酸化剤ガスの混合を効率よく行わせる主たる要素であり、この際、燃料と酸化剤間の混合による拡散火炎が発生する。さらに、暖流の形成によって、同軸分流拡散燃焼式のバーナー火炎の長さ、形態、燃焼効率を決定する重要な因子でもある。このようにして得られた火炎を、暖流火炎と称する。 In other words, when the flow rates of waste gas, fuel gas and oxidant gas are made different, a warm current is formed in the direction of injection. The formation of the warm current is a main factor that efficiently mixes different waste gas, fuel gas, and oxidant gas. At this time, a diffusion flame is generated by mixing between the fuel and the oxidant. Furthermore, it is an important factor that determines the length, form, and combustion efficiency of a coaxial shunt diffusion combustion type burner flame by forming a warm current. The flame thus obtained is referred to as a warm flow flame.
一方、燃料供給ノズル123aに対して酸化剤供給ノズル124aの傾斜角θを形成することによって、限定された地点で燃料ガスと酸化ガスの拡散を加速化させる方法も火炎帯域を安定に形成するのに重要であるが、それより燃料供給ノズル123aの燃料ガスの噴射速度と酸化剤供給ノズル124aの酸化ガスの噴射速度とを調節することから、酸化ガスと燃料がスの反応時間を延長し、燃焼効率を向上させる方法が最も重要である。
On the other hand, the method of accelerating the diffusion of the fuel gas and the oxidizing gas at a limited point by forming the inclination angle θ of the
つまり、酸化ガスの噴射速度が、燃料ガスの噴射速度より速くなると、酸化ガスの噴射形態が破壊でき、炎が安定に制御できなくなり、且つ、燃料ガスと酸化ガスの反応時間が短くなり、火炎の長さも短くなるため、安定的な火炎帯域を形成し得なくなる。 That is, if the oxidizing gas injection speed is higher than the fuel gas injection speed, the oxidizing gas injection mode can be destroyed, the flame cannot be stably controlled, and the reaction time between the fuel gas and the oxidizing gas is shortened. Since the length of the flame is shortened, a stable flame zone cannot be formed.
したがって、燃料ガスの噴射速度を、酸化ガスの噴射速度に比べて速く調節し、さらに具体的には酸化ガスの噴射速度を1とする時、燃料ガスの噴射速度を1.37程度とする。且つ、前記燃料ガスと酸化ガスとの噴射速度は、前記燃料ガスを噴射する燃料供給ノズルと、酸化ガスを噴射する酸化剤供給ノズルとの断面積を調節することによって、制御可能となる。かかる理由により、酸化剤供給ノズル124aの断面積が燃料供給ノズル123aの断面積より大きいものが好ましい。
Accordingly, the fuel gas injection speed is adjusted to be higher than the oxidizing gas injection speed. More specifically, when the oxidizing gas injection speed is 1, the fuel gas injection speed is set to about 1.37. The injection speeds of the fuel gas and the oxidizing gas can be controlled by adjusting the cross-sectional areas of the fuel supply nozzle that injects the fuel gas and the oxidant supply nozzle that injects the oxidizing gas. For this reason, the cross-sectional area of the
そして、廃ガスの噴射速度は、酸化ガスの噴射速度より遅く、よって廃ガス供給ノズル121aの断面積を、前記ノズルのうちに、最も大きく形成することが好ましい。
The waste gas injection speed is slower than the oxidizing gas injection speed, and therefore, the cross-sectional area of the waste
また、燃料ガスと酸化ガスとの使用量も、また燃焼効率を最大にするのに重要である。本発明の実施例では、燃料ガスは、液化天然ガスの一つであるメタン(CH4)を例にとり、酸化ガスは、酸素(O2)として説明すると、以下の通りである。 The amount of fuel gas and oxidizing gas used is also important to maximize combustion efficiency. In the embodiment of the present invention, the fuel gas is methane (CH 4 ), which is one of liquefied natural gas, and the oxidizing gas is oxygen (O 2 ) as an example.
メタン(CH4)は、1モルを基準とする場合、分子量が16に当該し、酸素(O2)は、1モルを基準とする場合、分子量が32に当該する。且つ、分子量を基準とし、メタン(CH4)と酸素(O2)との比率を計算すれば、1:2となる。それゆえ、メタン(CH4)を1kg供給する場合、酸素(O2)は2kg供給するべきであり、酸素を略0.2%ほど超過して供給することが、燃焼効率を増大するために必要である。 Methane (CH 4 ) corresponds to a molecular weight of 16 when based on 1 mole, and oxygen (O 2 ) corresponds to a molecular weight of 32 when based on 1 mole. In addition, when the ratio of methane (CH 4 ) and oxygen (O 2 ) is calculated based on the molecular weight, the ratio is 1: 2. Therefore, when supplying 1 kg of methane (CH 4 ), 2 kg of oxygen (O 2 ) should be supplied, and supplying oxygen in excess of about 0.2% increases combustion efficiency. is necessary.
図10は、本発明の一実施例によって、廃ガス浄化処理装置の動作をシミュレーションした結果を説明するための概略図である。
本発明の実施例によれば、第1ないし第3のガスバーナーノズル120a、120b、120cを外側に正三角形の形態で配設し、直接に火炎を発生させる。そして、直接火炎を発生させずに、廃ガスを供給する廃ガス供給マニホールド110を中心とし、正三角形の形態で第1ないし第3のガスバーナーノズル120a、120b、120cがなす三角形に対して交差して配設し、間接火炎を用いて注入された廃ガスを処理する。
FIG. 10 is a schematic view for explaining the result of simulating the operation of the waste gas purification processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
According to the embodiment of the present invention, the first to third
また、図面に示されたように、廃ガス供給マニホールド110の中心軸と、セラミックチューブ106の中心軸とは、互いに平行であるように設けられる一方、直接火炎を発生する第1ないし第3のガスバーナーノズル120a、120b、120cの中心軸は、一定地点で焦点を持つようにセラミックチューブ106の中心軸に対して所定勾配を持ちながら形設される。
As shown in the drawing, the central axis of the waste
従って、本発明の望ましい実施例によれば、三つのガスバーナーノズル120a、120b、120cを用いて燃料を供給し、廃ガスを直接火炎により処理し、且つ、三つの間接火炎を用いて廃ガスを処理する。これは、六つの直接火炎を発生させて、廃ガスを処理する廃ガス浄化処理装置と同様な効果を奏することになる。
Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, fuel is supplied using three
図11は、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置の構成図である。
図11に示されたように、本発明による廃ガス浄化処理装置1000は、半導体装備に連結されており、処理すべきの廃ガスが注入され、一次的に浄化処理するためのバーナー組立体100、バーナー組立体100から一次的に処理された廃ガスを伝達され、湿式で浄化処理すべく、バーナー組立体100に並列に連結された第1湿式洗浄部200及び第2湿式洗浄部300を含む。
FIG. 11 is a configuration diagram of a waste gas purification processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 11, a waste gas
従来のバーナーは、燃焼効率と廃ガス流入口サイズにおける技術的限界により、PFCガス処理効率が低く、腐食にも非常に弱かったが、本発明の一実施例によれば、廃ガス流入口が、従来のバーナーに比べて、略3倍以上拡張されているため、廃ガス流入による管路閉塞が生じない。且つ、相対流入速度が低いため、直接火炎における滞留時間を長く与えることによって、分解しにくかったPFCガスを99%以上処理し得ることを特徴とする。 Conventional burners have low PFC gas processing efficiency and very weak corrosion due to technical limitations in combustion efficiency and waste gas inlet size, but according to one embodiment of the present invention, the waste gas inlet is Since it is expanded by about three times or more compared with the conventional burner, the pipeline is not blocked by the inflow of waste gas. In addition, since the relative inflow rate is low, it is possible to treat 99% or more of PFC gas which is difficult to decompose by giving a long residence time in the direct flame.
本発明の一実施例によって、バーナー組立体100内でPFCガスが分解できる化学式は、以下の通りである。
According to an embodiment of the present invention, a chemical formula for decomposing PFC gas in the
(化学式2)
C4F8+4CH4+8O2→8HF+8CO2+4H2O
(化学式3)
C3F8+3CH4+6O2→8HF+6CO2+2H2O
(化学式4)
2C2F6+4CH4+9O2→12HF+8CO2+2H2O
(化学式5)
CF4+2CH4+4O2→4HF+3CO2+2H2O
(Chemical formula 2)
C 4 F 8 + 4CH 4 + 8O 2 → 8HF + 8CO 2 + 4H 2 O
(Chemical formula 3)
C 3 F 8 + 3CH 4 +
(Chemical formula 4)
2C 2 F 6 + 4CH 4 + 9O 2 → 12HF + 8CO 2 + 2H 2 O
(Chemical formula 5)
CF 4 + 2CH 4 + 4O 2 → 4HF + 3CO 2 + 2H 2 O
本発明の一実施例によれば、半導体製造工程や化学工程などで排出される廃ガスは、C2、F4、CF4、C3F8、NF3、SF6などのようなPFCガスであって、人体に有毒でありながら、腐食性がある。かかるPFCガスをバーナー組立体100で前記化学式に沿って処理することによって、1次及び2次湿式洗浄部200、300でイオン処理可能なHFにより分離を行う。
According to one embodiment of the present invention, the waste gas discharged like in a semiconductor manufacturing process or chemical process, C 2, F 4, CF 4, C 3 F 8, NF 3, PFC gases such as SF 6 And while being toxic to the human body, it is corrosive. The PFC gas is processed by the
即ち、 本発明の一実施例によれば、バーナー組立体100で1次的に処理し、イオン処理可能なHFにより分離された廃ガスを、バーナー組立体100に第1配管部240により連結されている第1湿式洗浄部200と、第2配管部242により並列に連結されている第2湿式洗浄部300とに、それぞれ伝達することになる。
That is, according to one embodiment of the present invention, the waste gas separated by HF that can be primarily processed by the
図12は、本発明の一実施例による廃ガス浄化処理装置の湿式洗浄部を説明するための部分断面図である。 FIG. 12 is a partial cross-sectional view illustrating a wet cleaning unit of a waste gas purification processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
図12に示されたように、本発明の一実施例による湿式洗浄部200は、1次粉塵捕集部231、循環ウォータースプレー(circulation water spray)234、2次粉塵捕集部232及びフレッシュウォータースプレー(fresh water spray)235を包含する。
As shown in FIG. 12, the
具体的に、半導体製造装置から排出される廃ガスが、バーナー組立体100で燃焼・酸化されたり、熱分解される方法により燃えることによって、1次的に浄化された後、配管部を介して第1及び第2の湿式洗浄部200、300へ流入できる。
Specifically, the waste gas discharged from the semiconductor manufacturing apparatus is primarily purified by burning / oxidizing in the
そこで、1次に浄化された排気ガスには、未だ処理できなかった一部のガスや粉塵粒子などが含まれている。そして、第1及び第2の湿式洗浄部200、300の循環ウォータースプレー234は、配管部240、242を介して注入された1次浄化済みの廃ガスにウォーターを噴射させることになり、このようにウォーターが噴射された1次浄化済みの廃ガスは、1次粉塵捕集部231を通過する。これによって、1次に浄化された廃ガスの中に含まれていたパウダー状の粉塵などを洗浄させることになる。
Thus, the first-purified exhaust gas contains some gases and dust particles that could not be processed yet. Then, the circulating
それから、洗浄された廃ガスを、再び2次粉塵捕集部232及びフレッシュウォータースプレー235を通過させることによって、さらに精度よく洗浄を行うことかできる。
Then, the cleaned waste gas can be cleaned more accurately by passing the secondary
本発明の望ましい実施例によれば、1次粉塵捕集部231と2次粉塵捕集部232との間に、充填材239を詰めることから、廃ガスとウォーターとの接触面積を倍加させることによって、洗浄を効率よく行えることを特徴とする。
According to a preferred embodiment of the present invention, since the
本発明の一実施例によれば、バーナー組立体からの1次浄化ガスを湿式洗浄部200のタワー236内に注入し、循環ウォータースプレー234から噴射されるウォーターを用いて、1次粉塵捕集部231により水溶性ガスを処理することになる。この際、処理される目標副産物のサイズは略5μm以下である。また、湿式洗浄部200のタワー236の比表面積を最大化するために、最適のパッキング物質を用いた。
According to one embodiment of the present invention, primary cleaning gas from the burner assembly is injected into the
1次粉塵捕集部231を通過した廃ガスは、フレッシュウォータースプレー235によるウォーター及び充填材239を通って、2次粉塵捕集部232を通過することになる。この際、湿式洗浄部200のタワー236内でハロゲン族化合物ガスが1次浄化済みの廃ガス内に含まれている場合には、ウォータースプレー234、235により噴射されたウォーターと混ざり合って水溶状態のイオンとして存在することになる。前記水溶液は酸性であり、且つ、NH3ガスを湿式処理して、水に溶解させる場合、塩基性水溶液となる。一般に、酸性ガスは、塩基性(NaOH、KOH)物質と反応をよく起こし、HF、Cl2などの酸性ガスのみならず、COなどの全ての酸性ガスとの反応性もよいため、効率増大のためにNaOH、又は、KOHを添加し、処理することも可能である。
The waste gas that has passed through the primary
そして、1次粉塵捕集部231と2次粉塵捕集部232とは網状からなり、バーナー組立体から注入された廃ガスにウォーターを噴射すべく、1次粉塵捕集部231の下端に循環ウォータースプレー234が設けられる。また、1次粉塵捕集部231を通過した廃ガスを2次に浄化すべく、2次粉塵捕集部232の下端にフレッシュウォータースプレー232が設けられる。
The primary
従って、精度よく洗浄された廃ガスが浄化でき、該浄化ガスが排出ダクタを介して外部に放出されることになる。 Therefore, the waste gas cleaned with high precision can be purified, and the purified gas is discharged to the outside through the discharge ductor.
前述したように、本発明は、望ましい実施例を中心として説明されているが、本技術分野における熟練者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々変形して実施することが可能であることは明白である。 As described above, the present invention has been described mainly with reference to the preferred embodiments. However, those skilled in the art can implement various modifications without departing from the spirit of the present invention. It is clear that.
100 バーナー組立体
101 N2ガス注入口
102 点火部
103 PUセンサー部
105 内部リング
106 セラミックチューブ
107 外部リング
109 主フランジ
110 廃ガス供給マニホールド
112 冷却水循環部
113 冷却水注入部
114 ロータリーアクチュエータアセンブリ
115 火炎センサー
118 ロータリーシャフト
119 ワイパー
120、120a、120b、120c 第1ないし第3ガスバーナーノズル
121 フランジ
121a 廃ガス供給直接火炎ノズル
122 第1メタル密封部
123 燃料ガス供給部
123a 燃料供給ノズル
124 酸化剤供給部
124a 酸化剤供給ノズル
125 冷却水供給部
126 ヘッドユニットベース
127 第2メタル密封部
128 廃ガス供給部
130 セラミックチューブ
200 第1湿式洗浄部
240 第1配管部
242 第2配管部
300 第2湿式洗浄部
100 Burner assembly 101 N 2 gas inlet
102
122 First
Claims (12)
前記廃ガスを燃焼させることから、発火性ガスと爆発性ガスとを除去するためのバーナー部と、
前記バーナー部に並列に連結され、前記バーナー部で処理された廃ガスのうち水溶性の有毒性ガスを水に溶解させる湿式洗浄部及び
前記バーナー部と前記湿式洗浄部とを連結するための配管部を包含し、
そこで、前記バーナー部は、主フランジと、
前記主フランジ内に設けられるセラミックチューブと、
前記主フランジと前記セラミックチューブとの間に設けられ、前記セラミックチューブ内の温度を調節する冷却水循環部と、
前記主フランジの上部中央に設けられ、様々な種類の廃ガスを供給するための廃ガス供給マニホールドと、
前記主フランジの上部に、前記廃ガス供給マニホールドを中心とし三角形状から成され、廃ガスを供給しながら直接火炎を発生させるための複数のガスバーナーノズルとを包含するバーナー組立体からなり、
そして、前記ガスバーナーノズルは、
廃ガス供給部及び廃ガス供給ノズルを形成し、廃ガスを注入するための構造を持つフランジと、
前記フランジの上側に設けられた第1メタル密封部と、
前記第1メタル密封部下側の前記フランジに組み合わされる燃料供給ノズルを備える燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部下側の前記フランジに組み合わされる酸化剤供給ノズルを備える酸化剤供給部と、
前記フランジの下側に取り付けられるヘッドユニットベースと、
前記酸化剤供給部下方の前記ヘッドユニットベース上に配設される冷却水供給部及び
前記フランジと前記ヘッドユニットベースとの間を封止するための第2メタル密封部とを包含し、
前記廃ガス供給マニホールドを介して排出される廃ガスが、前記ガスバーナーノズルにより発生される直接火炎を用いて間接火炎を発生させ、処理されることを特徴とする廃ガス浄化処理装置。 In waste gas purification processing equipment that purifies and releases waste gas discharged from semiconductor manufacturing processes and chemical processes,
From burning the waste gas, a burner section for removing ignitable gas and explosive gas,
A wet cleaning unit that is connected in parallel to the burner unit and dissolves a water-soluble toxic gas in the waste gas treated in the burner unit, and a pipe for connecting the burner unit and the wet cleaning unit Part
Therefore, the burner portion has a main flange,
A ceramic tube provided in the main flange;
A cooling water circulation part that is provided between the main flange and the ceramic tube and adjusts the temperature in the ceramic tube;
A waste gas supply manifold provided in the upper center of the main flange for supplying various types of waste gas;
The upper part of the main flange comprises a burner assembly including a plurality of gas burner nozzles that are formed in a triangular shape centered on the waste gas supply manifold and that directly generate a flame while supplying waste gas,
And the gas burner nozzle is
A flange having a structure for injecting waste gas, forming a waste gas supply section and a waste gas supply nozzle;
A first metal sealing portion provided on an upper side of the flange;
A fuel gas supply unit including a fuel supply nozzle combined with the flange under the first metal sealing unit;
An oxidant supply unit comprising an oxidant supply nozzle combined with the flange below the fuel gas supply unit;
A head unit base attached to the underside of the flange;
A cooling water supply unit disposed on the head unit base below the oxidant supply unit;
Including a second metal sealing portion for sealing between the flange and the head unit base;
A waste gas purification processing apparatus, wherein waste gas discharged through the waste gas supply manifold is processed by generating an indirect flame using a direct flame generated by the gas burner nozzle.
前記ワイパーと前記ロータリーアクチュエータアセンブリとの間に設けられ、前記ロータリーアクチュエータアセンブリの動力を前記ワイパーに伝達するためのロータリーシャフトをさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の廃ガス浄化処理装置。 A rotary actuator assembly provided at a center of the waste gas supply manifold formed at an upper center of the main flange to drive the wiper; and provided between the wiper and the rotary actuator assembly, The waste gas purification processing apparatus according to claim 3, further comprising a rotary shaft for transmitting the gas to the wiper.
前記バーナ部を通過した廃ガスを1次に浄化するために網状から成された1次粉塵捕集部と、
前記バーナー部から注入された廃ガスにウォーターを噴射するために前記1次粉塵捕集部の下端に設けられた循環ウォータースプレーと、
前記1次粉塵捕集部を通過した廃ガスを2次に浄化するために網状から成された2次粉塵捕集部と、
前記2次粉塵捕集部の下端に設けられたフレッシュウォータースプレー及び、
前記1次及び2次粉塵捕集部間に充填されて、廃ガスとウォーターとの接触表面積を増加させる充填材を含むことを特徴とする請求項11に記載の廃ガス浄化処理装置。 The wet cleaning section is
A primary dust collecting part made of a net for primary purification of waste gas that has passed through the burner part;
A circulating water spray provided at the lower end of the primary dust collecting part to inject water into the waste gas injected from the burner part;
A secondary dust collecting part made of a net for secondary purification of waste gas that has passed through the primary dust collecting part;
Fresh water spray provided at the lower end of the secondary dust collecting section; and
The waste gas purification processing apparatus according to claim 11 , further comprising a filler that is filled between the primary and secondary dust collection units to increase a contact surface area between the waste gas and water.
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