JP5922611B2 - Reactor for exhaust gas treatment device and exhaust gas treatment device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、主に半導体製品の製造工程等において排出される有毒性，可燃性，腐食性を有する排ガスを除害する処理装置に関するものである。 The present invention relates to a treatment apparatus that removes toxic, flammable, and corrosive exhaust gas mainly discharged in the manufacturing process of semiconductor products.
電子デバイスや液晶パネル或いは太陽電池パネルといった半導体製品の製造工程では、様々な反応ガスが使用されている。具体的には、デポジット用ガスとしてＮ2ＯやＳｉＨ４などが使用されており、エッチング用ガスとしてＰＦＣｓ(パーフルオロコンパウンド)などが使用されている。これら反応ガスの多くは、人体や地球環境に対して悪影響を及ぼすことから、半導体製造装置からの排ガスに含まれる未反応の反応ガス(すなわち除害対象ガス)は、いずれかの手段によって分解或いは除去する必要があり、種々の排ガス処理(除害)方法が実用化されている。その代表例として、吸着式，湿式，電熱酸化分解式，火炎燃焼式などが挙げられる。 Various reaction gases are used in the manufacturing process of semiconductor products such as electronic devices, liquid crystal panels, and solar battery panels. Specifically, N 2 O, SiH 4 or the like is used as a depositing gas, and PFCs (perfluoro compound) or the like is used as an etching gas. Many of these reaction gases have an adverse effect on the human body and the global environment, so the unreacted reaction gas (that is, the gas to be removed) contained in the exhaust gas from the semiconductor manufacturing apparatus can be decomposed or removed by any means. Various exhaust gas treatment (detoxification) methods have been put into practical use. Typical examples include adsorption, wet, electrothermal oxidative decomposition, and flame combustion.
このうち、電熱ヒーターを用いる電熱酸化分解式の排ガス処理方法は、半導体製造プロセスにおける排ガス処理方法として現在最も普及している分解処理方法であり、除害対象ガスの分解処理に際して処理工程を制御しやすく、除害対象ガスを安全に分解処理することができる。とりわけ、電熱ヒーターを用いた加熱分解装置の前後に湿式のスクラバを設けた排ガス処理装置では、半導体製造における多岐多様な条件に追従して、何れの除害対象ガスについても、それら成分のＴＬＶ[Threshold Limit Value；暴露限界]以下の濃度まで除害処理することができる（例えば、特許文献１参照。）。 Among these, the electrothermal oxidative decomposition type exhaust gas treatment method using an electric heater is the decomposition method that is most widely used as an exhaust gas treatment method in the semiconductor manufacturing process, and controls the treatment process when decomposing the target gas. It is easy and the gas to be removed can be safely decomposed. In particular, in an exhaust gas treatment apparatus provided with wet scrubbers before and after a thermal decomposition apparatus using an electric heater, following various conditions in semiconductor manufacturing, any detoxification target gas can be TLV [ Detoxification treatment can be performed to a concentration equal to or lower than the “Threshold Limit Value; exposure limit” (see, for example, Patent Document 1).
ところで、先の東日本大震災における福島第１原子力発電所事故の発生以降、計画停電の実施など電力の安定供給が損なわれる事態が生じており、また、かかる事態に伴い、わが国の電力政策或いは今後のエネルギー構成やエネルギーの効率的な利用等について様々な議論が活発化してきている。なお、このような状況(すなわち、今後のエネルギー構成やエネルギーの効率的な利用等に関する様々な議論など)は、大規模な原子力発電所事故を経験した我が国特有のものでなく、例えば、シェールガス革命が進行中の米国などでも同様であり、グローバルな潮流と言える。
以上のような状況の下、加熱の際のエネルギーとして比較的多量の電力を消費する上記従来の電熱酸化分解式の排ガス処理装置では、電力の安定供給が損なわれた際、その影響を諸に受けるばかりでなく、将来的なエネルギー構成に変化が生じた際に、かかる変化への対応が困難になることも予想される。
By the way, since the occurrence of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident in the Great East Japan Earthquake, there has been a situation where the stable supply of power is impaired, such as the implementation of a planned power outage. Various discussions about energy composition and efficient use of energy have been activated. Note that this situation (that is, various discussions regarding the future energy composition and efficient use of energy, etc.) is not unique to Japan that experienced large-scale nuclear power plant accidents. For example, shale gas The same is true in the United States where the revolution is ongoing, and it can be said that this is a global trend.
Under the circumstances described above, the conventional electrothermal oxidative decomposition type exhaust gas treatment apparatus that consumes a relatively large amount of power as energy during heating has various effects when the stable supply of power is impaired. In addition to receiving, it is expected that it will be difficult to respond to changes in the future energy composition.
それゆえに、本発明の主たる課題は、従来の電熱酸化分解式の排ガス処理装置の利点をそのままの形で有すると共に、電力消費量を低減させてエネルギーの効率利用を図ることが可能な排ガス処理装置用反応器と、これを用いた排ガス処理装置とを提供することである。 Therefore, a main problem of the present invention is that an exhaust gas treatment apparatus that has the advantages of the conventional electrothermal oxidative decomposition type exhaust gas treatment apparatus as it is and that can reduce the power consumption and achieve efficient use of energy. And providing an exhaust gas treatment apparatus using the same.
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１に示すように、排ガス処理装置用反応器１０を次のように構成した。
すなわち、本発明の排ガス処理装置用反応器１０は、排ガスＥ中の除害対象ガスを熱分解するガス処理空間Ｒが内部に形成されたケーシング１２と、炭化水素系の燃料ガスに空気または助燃性ガスを混合して燃焼させた火炎を前記ガス処理空間Ｒに供給するバーナー１４と、前記バーナー１４を着火させると共に、前記ガス処理空間Ｒを加熱する電熱ヒーター１６とを具備する。
前記ケーシング１２には、ガス処理空間Ｒ内へ排ガスＥを導入するための排ガス供給口１２ａが開口されると共に、その排ガス供給口１２ａから最も離間した位置に、ガス処理空間Ｒ内で熱分解処理した処理済の排ガスＥを排出するための排ガス排出口１２ｂが開口される。
また、前記バーナー１４が前記排ガス供給口１２ａ近傍に接続されると共に、前記ガス処理空間Ｒ内の温度を検出する温度計測手段１８が前記排ガス排出口１２ｂ近傍に取り付けられる。
そして、前記温度計測手段１８が検出した温度信号に基いて、前記ガス処理空間Ｒ内全体の温度が１４００℃前後に維持されるように、前記電熱ヒーター１６への供給電力を調整する制御手段２０が設けられる。
In order to achieve the above object, for example, as shown in FIG. 1, in the present invention, a reactor 10 for an exhaust gas treatment apparatus is configured as follows.
That is, the reactor 10 for an exhaust gas treatment apparatus of the present invention includes a casing 12 in which a gas treatment space R for thermally decomposing a detoxification target gas in the exhaust gas E is formed, and air or auxiliary combustion in a hydrocarbon fuel gas. A burner 14 for supplying a flame burned by mixing a property gas to the gas processing space R, and an electric heater 16 for igniting the burner 14 and heating the gas processing space R are provided.
An exhaust gas supply port 12a for introducing the exhaust gas E into the gas processing space R is opened in the casing 12, and a thermal decomposition process is performed in the gas processing space R at a position farthest from the exhaust gas supply port 12a. The exhaust gas discharge port 12b for discharging the treated exhaust gas E is opened.
The burner 14 is connected in the vicinity of the exhaust gas supply port 12a, and a temperature measuring means 18 for detecting the temperature in the gas processing space R is attached in the vicinity of the exhaust gas discharge port 12b.
Then, based on the temperature signal detected by the temperature measuring means 18, the control means 20 for adjusting the power supplied to the electric heater 16 so that the temperature in the entire gas processing space R is maintained at around 1400 ° C. Is provided.
本発明において、「１４００℃前後」とは、排ガスＥ中の除害対象ガスを完全に熱分解でき、しかも排ガス処理装置用反応器１０に過度な耐熱対策を施す必要のない温度域を意味する。 In the present invention , “around 1400 ° C.” means a temperature range in which the gas to be detoxified in the exhaust gas E can be completely thermally decomposed, and the exhaust gas treatment device reactor 10 does not need to be subjected to excessive heat resistance measures. .
さらに、本発明は、図１に示すように、上記の排ガス処理装置用反応器１０と、先端が前記排ガス処理用反応器１０の排ガス供給口１２ａに接続され、前記ガス処理空間Ｒ内に排ガスＥを送給する流入配管系２２と、後端が前記排ガス処理用反応器１０の処理済ガス排出口１２ｂに接続され、前記ガス処理空間Ｒ内で熱分解した処理済の排ガスＥを大気中へと排出する排出配管系２４と、前記流入配管系２２の途中に設けられ前記排ガスＥを水洗する湿式の入口スクラバ３２と、前記排出配管系２４の途中に設けられ前記処理済の排ガスＥを水洗する湿式の出口スクラバ３４とで構成された排ガス処理装置Ｘを含む。 Further, as shown in FIG. 1, the present invention has the exhaust gas treatment device reactor 10 and a tip connected to the exhaust gas supply port 12 a of the exhaust gas treatment reactor 10, and the exhaust gas is disposed in the gas treatment space R. An inflow piping system 22 for feeding E and a rear end thereof are connected to the treated gas discharge port 12b of the exhaust gas treatment reactor 10, and the treated exhaust gas E thermally decomposed in the gas treatment space R is discharged into the atmosphere. A discharge pipe system 24 for discharging the exhaust gas, a wet inlet scrubber 32 provided in the middle of the inflow pipe system 22 for washing the exhaust gas E, and the treated exhaust gas E provided in the middle of the discharge pipe system 24. An exhaust gas treatment device X configured with a wet outlet scrubber 34 to be washed with water is included.
本発明は、次の作用効果を奏する。
すなわち、排ガス処理装置用反応器のガス処理空間に火炎を供給するバーナーを、該ガス処理空間の加熱を行なう電熱ヒーターで着火させるようにしているので、パイロットバーナーや電気スパークなどバーナー固有の着火源が不要となる。このため、バーナーの構造がシンプルになり、故障が生じ難く、長時間の連続運転が可能になる。
また、バーナーの火炎で加熱され、局所的に高温領域が形成されたガス処理空間を、更に電熱ヒーターで「追い焚き」することによって、ガス処理空間内全体の温度を、排ガスＥ中の除害対象ガスを完全に熱分解可能な温度域に保温することができるので、従来の電熱酸化分解方式の排ガス処理装置の利点、すなわち、除害対象ガスの分解処理に際して処理工程を制御しやすく、除害対象ガスを安全に分解処理することができると言った利点をそのままの形で有すると共に、反応器の熱源として電熱ヒーターのみを用いる場合に比べ電力消費量を著しく低減させることもできる。
The present invention has the following effects.
That is, the burner that supplies the flame to the gas processing space of the reactor for the exhaust gas processing apparatus is ignited by the electric heater that heats the gas processing space. The source becomes unnecessary. For this reason, the structure of the burner becomes simple, failure hardly occurs, and continuous operation for a long time is possible.
Further, the gas processing space heated by the burner flame and locally formed in the high temperature region is further “fired up” by the electric heater, so that the temperature inside the gas processing space is reduced to the detoxification in the exhaust gas E. Since the target gas can be kept in a temperature range where it can be completely pyrolyzed, the advantages of the conventional electrothermal oxidative decomposition type exhaust gas treatment device, that is, the treatment process can be easily controlled during the decomposition treatment of the detoxification target gas. In addition to having the advantage that the gas to be harmed can be safely decomposed as it is, the power consumption can be significantly reduced as compared with the case where only the electric heater is used as the heat source of the reactor.
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図１は、本発明の排ガス処理装置用反応器(以下、単に「反応器」ともいう。)１０を用いた排ガス処理装置Ｘの一例を示す概略図である。この図が示すように、本実施例の排ガス処理装置Ｘは、大略、反応器１０，入口スクラバ３２及び出口スクラバ３４で構成されている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to illustrated embodiments. FIG. 1 is a schematic view showing an example of an exhaust gas treatment device X using a reactor for an exhaust gas treatment device (hereinafter also simply referred to as “reactor”) 10 of the present invention. As shown in this figure, the exhaust gas treatment apparatus X of the present embodiment is roughly composed of a reactor 10, an inlet scrubber 32, and an outlet scrubber 34.
反応器１０は、半導体製造プロセスなどから排出される排ガスＥ中の有害な除害対象ガスを火炎燃焼式と電熱酸化分解式とを併用して熱分解する装置であり、ケーシング１２，バーナー１４及び電熱ヒーター１６を有する。 The reactor 10 is an apparatus for thermally decomposing a harmful gas to be removed from the exhaust gas E discharged from a semiconductor manufacturing process or the like by using both a flame combustion type and an electrothermal oxidative decomposition type. An electric heater 16 is provided.
ケーシング１２は、少なくともその内面がキャスタブルなどの耐火性材料で構成され、内部にガス処理空間Ｒが形成された密閉容器である。図示実施形態では、このケーシング１２の底面に、ガス処理空間Ｒ内へ排ガスＥを導入するための排ガス供給口１２ａが開口されており、さらにケーシング１２底面の排ガス供給口１２ａから最も離間した位置に、ケーシング１２内（すなわち、ガス処理空間Ｒ内）で熱分解した処理済の排ガスＥを大気中へと排出するための処理済ガス排出口１２ｂが開口されている。なお、上述したように、図１では排ガス供給口１２ａ及び処理済排ガス排出口１２ｂをケーシング１２の底面に設ける場合を示しているが、排ガス供給口１２ａ及び処理済排ガス排出口１２ｂを設ける位置は設備の設置状況等に応じて適宜変更することができる。 The casing 12 is a sealed container having at least an inner surface made of a refractory material such as castable and having a gas processing space R formed therein. In the illustrated embodiment, an exhaust gas supply port 12a for introducing the exhaust gas E into the gas processing space R is opened on the bottom surface of the casing 12, and further, at a position farthest from the exhaust gas supply port 12a on the bottom surface of the casing 12. A treated gas discharge port 12b for discharging the treated exhaust gas E thermally decomposed in the casing 12 (that is, in the gas processing space R) into the atmosphere is opened. As described above, FIG. 1 shows the case where the exhaust gas supply port 12a and the treated exhaust gas discharge port 12b are provided on the bottom surface of the casing 12, but the positions where the exhaust gas supply port 12a and the treated exhaust gas discharge port 12b are provided are as follows. It can be changed as appropriate according to the installation status of the equipment.
また、上述した排ガス供給口１２ａには、下流端が半導体製造装置などの排ガス発生源に接続され、ガス処理空間Ｒ内に排ガスＥを送給する流入配管系２２の先端(上流端)が接続されており、処理済排ガス排出口１２ｂには、ガス処理空間Ｒ内で熱分解した処理済の排ガスＥを大気中へと排出する排出配管系２４の後端(下流端)が接続されている。
そして、この流入配管系２２の先端部と排出配管系２４の後端部との間にはこれらを跨ぐように熱交換器２６が取り付けられており、反応器１０に導入する排ガスＥと反応器１０で熱分解した処理後の排ガスＥとの間で熱交換するようになっている。
Further, the exhaust gas supply port 12a described above has a downstream end connected to an exhaust gas generation source such as a semiconductor manufacturing apparatus, and a front end (upstream end) of an inflow piping system 22 for supplying the exhaust gas E into the gas processing space R. In addition, a rear end (downstream end) of a discharge piping system 24 that discharges the treated exhaust gas E thermally decomposed in the gas processing space R into the atmosphere is connected to the treated exhaust gas discharge port 12b. .
A heat exchanger 26 is attached between the front end portion of the inflow piping system 22 and the rear end portion of the discharge piping system 24 so as to straddle them, and the exhaust gas E introduced into the reactor 10 and the reactor Heat exchange is performed with the exhaust gas E after the thermal decomposition at 10.
バーナー１４は、メタンやプロパンなどの炭化水素系の燃料ガスに、空気または酸素などの助燃性ガスを混合して燃焼させた火炎をガス処理空間Ｒに供給するためのものである。図示実施形態では、このバーナー１４が排ガス供給口１２ａ近傍に接続されている。
ここで、一般的なバーナーにおいては、火炎を形成するためにパイロットバーナーや電気スパークなどの火種(すなわち、着火源)が必要であるが、本発明の反応器１０に用いるバーナー１４では、後述する電熱ヒーターを着火源としているので、バーナー自体の構造が極めてシンプルとなる。その結果、故障も少なく、長期間安定して稼動させることができるようになる。
なお、図示しないが、バーナー１４に炭化水素系の燃料ガスや空気または酸素などの助燃性ガスを供給するライン(管路)には、マスフローコントローラー等からなる流量調整手段が設けられている。
The burner 14 is for supplying to the gas processing space R a flame obtained by mixing and burning an auxiliary combustion gas such as air or oxygen with a hydrocarbon fuel gas such as methane or propane. In the illustrated embodiment, the burner 14 is connected in the vicinity of the exhaust gas supply port 12a.
Here, in a general burner, a fire type (that is, an ignition source) such as a pilot burner or an electric spark is necessary to form a flame, but the burner 14 used in the reactor 10 of the present invention will be described later. Since the electric heater is used as the ignition source, the structure of the burner itself is extremely simple. As a result, it is possible to operate stably for a long time with few failures.
Although not shown, a flow rate adjusting means including a mass flow controller or the like is provided in a line (pipe) for supplying a hydrocarbon-based fuel gas or an auxiliary combustion gas such as air or oxygen to the burner 14.
電熱ヒーター１６は、ハステロイ(ヘインズ社登録商標)やステンレスなどの金属製或いはセラミック製の二重管の管壁間にニクロム線やカンタル(サンドビックAB社登録商標)線などの金属線を螺旋状に巻回した発熱抵抗体を配設すると共に、当該二重管の管壁間にセラミック粉末を充填した電熱式のヒーターで、反応器１０内部のガス処理空間Ｒを加熱する熱源であると同時に、バーナー１４より供給される燃料ガスを着火させるための着火源でもある。なお、この電熱ヒーター１６を構成する発熱体としては、上述したものの他に、例えばＳｉＣなどの発熱体を棒状に成形したものなどであってもよい。
また、図示実施形態では、この電熱ヒーター１６がケーシング１２の天井面から垂下されると共に、リード線２８を介して電源装置３０に接続されている。
The electric heater 16 spirals a metal wire such as Nichrome wire or Kanthal (registered trademark of Sandvik AB) between the walls of a metal or ceramic double tube such as Hastelloy (Hanes registered trademark) or stainless steel. And a heat source that heats the gas treatment space R inside the reactor 10 with an electrothermal heater filled with ceramic powder between the tube walls of the double tube. It is also an ignition source for igniting the fuel gas supplied from the burner 14. In addition to what was mentioned above, as a heat generating body which comprises this electric heater 16, what formed the heat generating body, such as SiC, in the rod shape etc. may be sufficient, for example.
In the illustrated embodiment, the electric heater 16 is suspended from the ceiling surface of the casing 12 and is connected to the power supply device 30 via the lead wire 28.
ここで、本実施形態の反応器１０では、ガス処理空間Ｒの温度を検出する熱電対などで構成された温度計測手段１８が処理済排ガス排出口１２ｂ近傍に取り付けられると共に、この温度計測手段１８で検出した温度データ(温度信号)が信号線Ｌ１を介して後述する制御手段２０へと与えられるようになっている。また、電熱ヒーター１６に電力を供給する電源装置３０は、配線Ｌ２を介して制御手段２０に接続されている。
なお、図示しないが、この制御手段２０はバーナー１４にも接続されている。
Here, in the reactor 10 of the present embodiment, a temperature measuring means 18 constituted by a thermocouple or the like for detecting the temperature of the gas processing space R is attached in the vicinity of the treated exhaust gas discharge port 12b, and this temperature measuring means 18 The temperature data (temperature signal) detected in (1) is supplied to the control means 20 (to be described later) via the signal line L1. The power supply device 30 that supplies power to the electric heater 16 is connected to the control means 20 via the wiring L2.
Although not shown, this control means 20 is also connected to the burner 14.
制御手段２０は、電源装置３０やバーナー１４が所定の動作を行なうよう、シーケンス制御するためのものであり、図示しないが、大略、ＣＰＵ[Central Processing Unit；中央処理装置]，メモリ，入力装置および表示装置などで構成されている。
このうち、ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムを実行する装置であり、その入力側には、信号線Ｌ１を介して温度計測手段１８で検出した温度データが入力され、出力側には、配線Ｌ２を介して電源装置３０が接続されている。
そして、メモリには、ガス処理空間Ｒ内全体の温度が１４００℃前後に維持されるように、電熱ヒーター１６への供給電力を調整するプログラムなど複数のプログラムが格納されている。なお、「１４００℃前後」という温度は、排ガスＥ中の除害対象ガスを完全に熱分解でき、しかも排ガス処理装置用反応器１０に過度な耐熱対策を施す必要のない温度を表している。
The control means 20 is for performing sequence control so that the power supply device 30 and the burner 14 perform a predetermined operation. Although not shown, the control means 20 is generally a CPU (Central Processing Unit), a memory, an input device, and It consists of a display device.
Among these, the CPU is a device that executes a program stored in the memory. The temperature data detected by the temperature measuring means 18 is input to the input side via the signal line L1, and the wiring is connected to the output side. A power supply device 30 is connected via L2.
The memory stores a plurality of programs such as a program for adjusting the power supplied to the electric heater 16 so that the temperature of the entire gas processing space R is maintained at around 1400 ° C. Note that the temperature of “around 1400 ° C.” represents a temperature at which the gas to be removed in the exhaust gas E can be completely thermally decomposed, and the exhaust gas treatment device reactor 10 does not need to be subjected to excessive heat resistance measures.
入口スクラバ３２は、反応器１０に導入する排ガスＥに含まれる粉塵や水溶性成分などを除去するためのものであり、直管型のスクラバ本体３２ａと、このスクラバ本体３２ａ内部の頂部近傍に設置され、水などの薬液を噴霧状にして撒布するスプレーノズル３２ｂと、スプレーノズル３２ｂから撒布された薬液と排ガスＥとの気液接触を促進させるための充填材３２ｃとで構成されている。
この入口スクラバ３２は、流入配管系２２の途中に設けられると共に、水などの薬液を貯留するタンク３６上に立設されている。
そして、スプレーノズル３２ｂとタンク３６との間には循環水ポンプ３８が設置されており、タンク３６内の貯留薬液をスプレーノズル３２ｂに揚上するようになっている。
The inlet scrubber 32 is for removing dust and water-soluble components contained in the exhaust gas E introduced into the reactor 10, and is installed in the vicinity of the top of the straight pipe type scrubber body 32a and the inside of the scrubber body 32a. The spray nozzle 32b sprays and distributes a chemical solution such as water, and the filler 32c for promoting gas-liquid contact between the chemical solution distributed from the spray nozzle 32b and the exhaust gas E.
The inlet scrubber 32 is provided in the middle of the inflow piping system 22 and is erected on a tank 36 that stores a chemical solution such as water.
A circulating water pump 38 is installed between the spray nozzle 32b and the tank 36, and the stored chemical solution in the tank 36 is raised to the spray nozzle 32b.
出口スクラバ３４は、反応器１０を通過した熱分解後の排ガスＥを冷却すると共に、熱分解によって副成した水溶性成分等を最終的に排ガスＥ中から除去するためのものであり、直管型のスクラバ本体３４ａと、このスクラバ本体３４ａ内部の頂部近傍に設置され、排ガスＥ通流方向に対向するように上方から水などの薬液を噴霧する下向きのスプレーノズル３４ｂと、スプレーノズル３４ｂから撒布された薬液と排ガスＥとの気液接触を促進させるための充填材３４ｃとで構成されている。
この出口スクラバ３４は、排出配管系２４の途中に設けられると共に、水などの薬液を貯留するタンク３６上に立設されている。
また、上述した入口スクラバ３２と同様に、図示実施形態では、スプレーノズル３４ｂとタンク３６との間には循環水ポンプ３８が設置されており、タンク３６内の貯留薬液をスプレーノズル３４ｂに揚上するようになっているが、このスプレーノズル３４ｂには、タンク３６内の貯留薬液ではなく、新水などの新しい薬液を供給するようにしてもよい。
The outlet scrubber 34 is for cooling the exhaust gas E after pyrolysis that has passed through the reactor 10, and for finally removing water-soluble components and the like by-produced by pyrolysis from the exhaust gas E. Type scrubber body 34a, a spray nozzle 34b that is installed near the top of the scrubber body 34a, sprays a chemical such as water from above so as to face the exhaust gas E flow direction, and is distributed from the spray nozzle 34b. It is comprised with the filler 34c for accelerating | stimulating the gas-liquid contact with the chemical | medical solution and exhaust gas E which were made.
The outlet scrubber 34 is provided in the middle of the discharge piping system 24 and is erected on a tank 36 that stores a chemical solution such as water.
Similarly to the inlet scrubber 32 described above, in the illustrated embodiment, a circulating water pump 38 is installed between the spray nozzle 34b and the tank 36, and the stored chemical solution in the tank 36 is lifted to the spray nozzle 34b. However, instead of the stored chemical solution in the tank 36, a new chemical solution such as fresh water may be supplied to the spray nozzle 34b.
そして、出口スクラバ３４の頂部出口近傍の排出配管系２４上には、処理済みの排ガスＥを大気中へと放出する排気ファン４０が接続されている。 An exhaust fan 40 that discharges the treated exhaust gas E into the atmosphere is connected to the exhaust pipe system 24 in the vicinity of the top outlet of the outlet scrubber 34.
なお、本実施形態の排ガス処理装置Ｘにおける反応器１０を除く他の部分には、排ガスＥに含まれる、或いは、当該排ガスＥの分解によって生じるフッ酸などの腐食性成分による腐蝕から各部を守るため、塩化ビニル，ポリエチレン，不飽和ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂などによる耐蝕性のライニングやコーティングが施されている。 In addition, in other parts except the reactor 10 in the exhaust gas treatment apparatus X of the present embodiment, each part is protected from corrosion by corrosive components such as hydrofluoric acid contained in the exhaust gas E or generated by decomposition of the exhaust gas E. Therefore, corrosion-resistant linings and coatings such as vinyl chloride, polyethylene, unsaturated polyester resin and fluororesin are applied.
次に、以上のように構成された排ガス処理装置Ｘを用いて排ガスＥの除害処理を行う際には、まず始めに、排ガス処理装置Ｘの運転スイッチ(図示せず)をオンにして電熱ヒーター１６を作動させ、反応器１０内の加熱を開始する。
続いて、ガス処理空間Ｒ内の温度が炭化水素系の燃料ガスの燃焼温度(例えば、燃料ガスがメタンの場合には、約７００℃前後)に達すると、制御手段２０がバーナー１４を作動させて、ガス処理空間Ｒ内に炭化水素系の燃料ガスと空気または助燃性ガスとの混合ガスが送給される。すると、バーナー１４先端より火炎が放射され、ガス処理空間Ｒ内がこの火炎と電熱ヒーターの熱とで加熱される。
そして、ガス処理空間Ｒ内の温度が１４００℃前後に達すると、排気ファン４０が作動し、排ガス処理装置Ｘへの排ガスＥの導入を開始させる。すると、排ガスＥは、入口スクラバ３２、反応器１０及び出口スクラバ３４をこの順に通過して排ガスＥ中の除害対象成分が除害される。また、ガス処理空間Ｒ内の温度が１４００℃前後を保持するように電熱ヒーター１６に供給される電力量が制御される。
Next, when the exhaust gas treatment device X configured as described above is used to perform the exhaust gas E detoxification treatment, first, an operation switch (not shown) of the exhaust gas treatment device X is turned on to perform electric heating. The heater 16 is activated and heating in the reactor 10 is started.
Subsequently, when the temperature in the gas processing space R reaches the combustion temperature of the hydrocarbon fuel gas (for example, about 700 ° C. when the fuel gas is methane), the control means 20 operates the burner 14. Thus, a mixed gas of hydrocarbon fuel gas and air or auxiliary combustion gas is fed into the gas processing space R. Then, a flame is emitted from the tip of the burner 14, and the inside of the gas processing space R is heated by this flame and the heat of the electric heater.
Then, when the temperature in the gas processing space R reaches around 1400 ° C., the exhaust fan 40 is activated, and the introduction of the exhaust gas E into the exhaust gas processing device X is started. Then, the exhaust gas E passes through the inlet scrubber 32, the reactor 10, and the outlet scrubber 34 in this order, and the components to be removed in the exhaust gas E are removed. Further, the amount of electric power supplied to the electric heater 16 is controlled so that the temperature in the gas processing space R is maintained at around 1400 ° C.
本実施形態の排ガス処理装置Ｘによれば、反応器１０のガス処理空間Ｒに火炎を供給するバーナー１４を、該ガス処理空間Ｒの加熱を行なう電熱ヒーター１６で着火させるようにしているので、パイロットバーナーや電気スパークなどバーナー固有の着火源が不要となる。このため、バーナー１４の構造がシンプルになり、故障が生じ難く、長時間の連続運転が可能になる。
また、バーナー１４の火炎で加熱され、局所的に高温領域が形成されたガス処理空間Ｒを、更に電熱ヒーター１６で「追い焚き」しているので、ガス処理空間Ｒ内全体の温度を、排ガスＥ中の除害対象ガスを完全に熱分解可能な温度域に保温することができる。その結果、従来の電熱酸化分解方式の排ガス処理装置の利点、すなわち、除害対象ガスの分解処理に際して処理工程を制御しやすく、除害対象ガスを安全に分解処理することができると言った利点をそのままの形で有すると共に、反応器１０の熱源として電熱ヒーター１６のみを用いる場合に比べ電力消費量を著しく低減させてエネルギーの効率利用を図ることができる。
According to the exhaust gas treatment apparatus X of the present embodiment, the burner 14 that supplies a flame to the gas treatment space R of the reactor 10 is ignited by the electric heater 16 that heats the gas treatment space R. An ignition source peculiar to the burner such as a pilot burner or an electric spark becomes unnecessary. For this reason, the structure of the burner 14 is simplified, failure is unlikely to occur, and continuous operation for a long time is possible.
In addition, since the gas processing space R heated by the flame of the burner 14 and locally formed in the high temperature region is “fired up” by the electric heater 16, the temperature inside the gas processing space R is changed to the exhaust gas. The detoxification target gas in E can be kept in a temperature range where it can be completely thermally decomposed. As a result, the advantage of the conventional electrothermal oxidative decomposition type exhaust gas treatment apparatus, that is, the advantage that the treatment process can be easily controlled in the decomposition treatment of the gas to be removed, and the gas to be removed can be safely decomposed. Can be used as it is, and the power consumption can be significantly reduced as compared with the case where only the electric heater 16 is used as the heat source of the reactor 10, so that the energy can be used efficiently.
さらに、本実施形態の排ガス処理装置Ｘによれば、入口スクラバ３２及び出口スクラバ３４を備えているので、反応器１０に導入する排ガスＥを予め液洗して流入配管系２２の目詰まり等を防止し、より安定して反応器１０を連続運転できると共に、熱分解後の処理済排ガスＥの清浄度を向上させることができる。 Furthermore, according to the exhaust gas treatment apparatus X of the present embodiment, since the inlet scrubber 32 and the outlet scrubber 34 are provided, the exhaust gas E introduced into the reactor 10 is washed in advance to clog the inflow piping system 22 and the like. Thus, the reactor 10 can be continuously operated more stably, and the cleanliness of the treated exhaust gas E after pyrolysis can be improved.
なお、上記の実施形態は、次のように変更可能である。
すなわち、上述の排ガス処理装置Ｘでは、入口スクラバ３２と出口スクラバ３４の両方を備える場合を示したが、処理する排ガスＥの種類によってはこれらの何れか一方を備えるようにしてもよい。
In addition, said embodiment can be changed as follows.
That is, in the above-described exhaust gas treatment apparatus X, the case where both the inlet scrubber 32 and the outlet scrubber 34 are provided is shown, but either one of them may be provided depending on the type of exhaust gas E to be treated.
また、図示実施形態において、入口スクラバ３２及び出口スクラバ３４をタンク３６上に立設する場合を示したが、入口スクラバ３２及び出口スクラバ３４をタンク３６とは別個に配設すると共に、両者を配管で接続し、各スクラバ３２,３４からの排水がタンク３６に送り込まれるようにしてもよい。 In the illustrated embodiment, the inlet scrubber 32 and the outlet scrubber 34 are erected on the tank 36. However, the inlet scrubber 32 and the outlet scrubber 34 are provided separately from the tank 36, and both are connected to the piping. The waste water from each scrubber 32, 34 may be sent to the tank 36.
本発明の排ガス処理装置用反応器および排ガス処理装置は、様々な種類の排ガスを確実に熱分解できるのはもとより、処理効率が極めて高く、しかも安全性にも非常に優れたものであることから、半導体製造プロセスから排出される排ガスの熱分解処理のみならず、化学プラントにおける排ガス処理など、あらゆる工業プロセスより排出される除害対象ガスの分解処理に利用することができる。 Since the reactor for exhaust gas treatment apparatus and the exhaust gas treatment apparatus of the present invention are capable of reliably thermally decomposing various types of exhaust gases, they have extremely high processing efficiency and are extremely excellent in safety. It can be used not only for the thermal decomposition treatment of exhaust gas discharged from the semiconductor manufacturing process, but also for the decomposition treatment of detoxification target gas discharged from all industrial processes such as exhaust gas treatment in chemical plants.
１０…反応器
１２…ケーシング
１２ａ…排ガス供給口
１２ｂ…処理済ガス排出口
１４…バーナー
１６…電熱ヒーター
１８…温度計測手段
２０…制御手段
２２…流入配管系
２４…排出配管系
２６…熱交換器
３２…入口スクラバ
３４…出口スクラバ
Ｘ…排ガス処理装置
Ｒ…ガス処理空間
Ｅ…排ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reactor 12 ... Casing 12a ... Exhaust gas supply port 12b ... Treated gas discharge port 14 ... Burner 16 ... Electric heater 18 ... Temperature measuring means 20 ... Control means 22 ... Inflow piping system 24 ... Exhaust piping system 26 ... Heat exchanger 32 ... Inlet scrubber 34 ... Outlet scrubber X ... Exhaust gas treatment device R ... Gas treatment space E ... Exhaust gas
Claims (2)
炭化水素系の燃料ガスに空気または助燃性ガスを混合して燃焼させた火炎を前記ガス処理空間(Ｒ)に供給するバーナー(１４)と、
前記バーナー(１４)を着火させると共に、前記ガス処理空間(Ｒ)を加熱する電熱ヒーター(１６)とを具備する排ガス処理装置用反応器であって、
前記ケーシング(１２)には、ガス処理空間(Ｒ)内へ排ガス(Ｅ)を導入するための排ガス供給口(１２ａ)が開口されると共に、その排ガス供給口(１２ａ)から最も離間した位置に、ガス処理空間(Ｒ)内で熱分解処理した処理済の排ガス(Ｅ)を排出するための排ガス排出口(１２ｂ)が開口され、
前記バーナー(１４)が前記排ガス供給口(１２ａ)近傍に接続されると共に、前記ガス処理空間(Ｒ)内の温度を検出する温度計測手段(１８)が前記排ガス排出口(１２ｂ)近傍に取り付けられており、
前記温度計測手段(１８)が検出した温度信号に基いて、前記ガス処理空間(Ｒ)内全体の温度が１４００℃前後に維持されるように、前記電熱ヒーター(１６)への供給電力を調整する制御手段(２０)が設けられている、ことを特徴とする排ガス処理装置用反応器。 A casing (12) in which a gas processing space (R) for thermally decomposing the gas to be removed in the exhaust gas (E) is formed;
A burner (14) for supplying a flame produced by mixing a hydrocarbon-based fuel gas with air or a combustible gas to the gas processing space (R);
The causes ignite the burner (14), a electric heater (16) and exhaust gas treatment apparatus for the reactor you comprising a heating the gas processing space (R),
In the casing (12), an exhaust gas supply port (12a) for introducing the exhaust gas (E) into the gas processing space (R) is opened, and at a position farthest from the exhaust gas supply port (12a). , An exhaust gas discharge port (12b) for discharging the treated exhaust gas (E) pyrolyzed in the gas processing space (R) is opened,
The burner (14) is connected in the vicinity of the exhaust gas supply port (12a), and a temperature measuring means (18) for detecting the temperature in the gas processing space (R) is attached in the vicinity of the exhaust gas discharge port (12b). And
Based on the temperature signal detected by the temperature measuring means (18), the power supplied to the electric heater (16) is adjusted so that the entire temperature in the gas processing space (R) is maintained at around 1400 ° C. A reactor for an exhaust gas treatment apparatus, characterized in that a control means (20) is provided.
先端が前記排ガス処理用反応器(１０)の排ガス供給口(１２ａ)に接続され、前記ガス処理空間(Ｒ)内に排ガス(Ｅ)を送給する流入配管系(２２)と、An inflow piping system (22) having a tip connected to the exhaust gas supply port (12a) of the exhaust gas treatment reactor (10) and supplying exhaust gas (E) into the gas treatment space (R);
後端が前記排ガス処理用反応器(１０)の処理済ガス排出口(１２ｂ)に接続され、前記ガス処理空間(Ｒ)内で熱分解した処理済の排ガス(Ｅ)を大気中へと排出する排出配管系(２４)と、The rear end is connected to the treated gas discharge port (12b) of the exhaust gas treatment reactor (10), and the treated exhaust gas (E) thermally decomposed in the gas treatment space (R) is discharged into the atmosphere. Discharge piping system (24)
前記流入配管系(２２)の途中に設けられ前記排ガス(Ｅ)を水洗する湿式の入口スクラバ(３２)と、A wet inlet scrubber (32) provided in the middle of the inflow piping system (22) for washing the exhaust gas (E) with water;
前記排出配管系(２４)の途中に設けられ前記処理済の排ガス(Ｅ)を水洗する湿式の出口スクラバ(３４)とで構成された、ことを特徴とする排ガス処理装置。An exhaust gas treatment apparatus comprising: a wet outlet scrubber (34) provided in the middle of the exhaust pipe system (24) for washing the treated exhaust gas (E) with water.
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