KR100626297B1 - 배기가스 스크러버 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에서 발생된 수용성 폐 배기가스를 정화하는 스크러버 장치에 관한 것이다. 본 발명은 유입구로부터 유입된 배기가스가 하부로부터 상방향으로 이동되도록 하고 하부로부터 상승하는 배기가스와 반대 방향으로 세정수를 분사하여 배기가스와 세정수의 접촉 비율을 증가시키고, 세정수를 회전하면서 분사시킴으로서 배기가스와 세정수의 접촉 비율을 증가시킬 수 있다. 따라서 독성이 강한 배기가스를 정화시켜 안정화 시킬 수 있다.

스크러버, 수용성 가스, 정화

Description

배기가스 스크러버 장치{Waste Gas Scrubber}

도 1 은 종래의 스크러버 장치 구성을 나타낸 좌단면도.

도 2 는 도 1의 스크러버 장치 구성을 나타낸 우단면도.

도 3 은 본 발명에 따른 배기가스 스크러버 장치의 정화과정을 나타낸 흐름도.

도 4 는 본 발명에 따른 배기가스 스크러버 장치 구성을 나타낸 좌단면도.

도 5 는 본 발명에 따른 배기가스 스크러버 장치 구성을 나타낸 우단면도.

도 6 은 도 4의 배기가스 스크러버 장치를 나타낸 평면도.

도 7 은 도 3의 회전 노즐을 나타낸 분해 사시도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 : 스크러버 110 : 유입부

120 : 배기부 190 : 수조

200 : 제 1 세정실 210 : 제 1 노즐

300 : 제 2 세정실 310 : 회전 노즐

400 : 제 3 세정실 410 : 제 2 노즐
420 : 제 3 노즐 500 : 펌프
600 : 필터 700 : 센서

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본 발명은 배기가스 스크러버 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에서 발생된 수용성 폐 배기가스를 정화하는 스크러버 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크러버 장치는 크게 물을 이용한 웨팅(wetting) 방식과 연소를 이용한 버닝(burning) 방식과 히팅(heating)방식으로 대별된다. 웨팅방식의 스크러버 장치는 수용성 배기가스를 세정 및 냉각하는 구조로써 비교적 간단한 구성을 가지므로 제작이 용이하고 대용량화 할 수 있다는 장점이 있다.

버닝방식의 스크러버 장치는 수소 버너 등의 버너 속을 배가가스가 통과되도록 하여 직접 연소시키는 구성이고, 히팅방식의 스크러버 장치는 열원을 이용하여 고온의 챔버를 형성하고 그 속으로 배기가스가 통과되도록 하여 간접적으로 연소시키는 구조를 갖는다. 이러한 버닝방식과 히팅방식의 스크러버 장치는 발화성 가스의 처리에는 탁월한 효과가 있다.

상기한 바와 같은 웨팅방식의 스크러버 장치는 수용성의 유독성 가스를 물에 용해시키는 구조를 가진다.

도 1은 종래의 수용성 배기가스를 정화시키기 위한 스크러버 장치를 나타낸 단면도이다. 도 1에서, 배기가스가 유입되는 입구(46), 상기 입구(46)로 유입되는 배기가스에 세정수를 분사하는 제 1 노즐조립체(52), 상기 제 1 노즐조립체(52)의 하부에 설치되어 제 1 노즐조립체(52)로부터 분사된 세정수의 낙하시간을 지연시킴과 동시에 배기가스를 증착하도록 다수 배치된 필터(54)를 구비하는 제 1 세정실(42)과; 상기 제 1 세정실(42)과 연통되어 있고, 제 1 세정실(42)을 통과하여 유입된 배기가스에 세정수를 분사하는 제 2 노즐조립체(72), 상기 제 2 노즐조립체(72)의 상부에 위치되어 배기가스를 증착하도록 다수 배치된 필터(74), 상기 필터(74)를 통과한 배기가스가 배출되는 출구(50)를 구비하는 제 2 세정실(44)과; 상기 제 1 세정실(42)의 제 1 노즐조립체(52) 및 제 2 세정실(44)의 제 2 노즐조립체(72)에 세정수를 공급하는 세정수 공급수단을 구비한다.

그러나 이러한 종래의 스크러버 장치는 배기가스의 흐름과 이 배기가스를 세정하기 위한 세정수의 흐름이 동일한 방향으로 이루어져 배기가스와 세정수의 접촉이 제한되어 배기가스의 세정효율이 감소되는 문제점이 있다.

또한, 세정수를 분사하는 노즐 조립체에 구비된 다수의 노즐로부터 분사되는 세정수가 일방향으로 분사되기 때문에 세정수가 세정실 내의 전체에 걸쳐 넓은 영역으로 고르게 미치지 못하여 배기가스와의 접촉비율이 낮아지는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 배기가스와 세정수가 넓은 영역에서 고르게 접촉되도록 하여 배기가스의 세정효율을 향상시킨 배기가스 스크러버 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유입구로부터 유입된 배기가스가 하부로부터 상방향으로 이동되도록 하는 제 1 세정실; 상기 제 1 세정실의 상면에 설치되어 상기 제 1 세정실의 하부로부터 상승하는 상기 배기가스와 접촉되도록 하방향으로 세정수를 분사하는 다수의 제 1 노즐; 상기 제 1 세정실의 상부와 연통되어 상부로부터 유입된 상기 제 1 세정실의 배기가스가 하방향으로 이동되도록 하는 제 2 세정실; 상기 제 2 세정실로 세정수를 공급하는 급수관의 단부에 설치되어 상기 제 2 세정실의 하부로 이동하는 상기 배기가스와 접촉되도록 상기 세정수를 상기 급수관을 중심으로 회전하며 분사하는 회전 노즐; 상기 제 2 세정실의 하부와 연통되어 하부로부터 유입된 상기 제 2 세정실의 배기가스를 세정하여 배기구로 이동되도록 하는 제 3 세정실; 및 상기 제 3 세정실의 상부에 설치되어 상기 제 3 세정실의 하부로부터 이동되는 상기 배기가스와 접촉되도록 하방향으로 세정수를 분사하는 제 2 노즐을 포함한다.

또한, 상기 제 1 세정실, 제 2 세정실 및 제 3 세정실 중 적어도 하나의 세정실 내부에 상기 배기가스가 통과하는 시간을 지연시키고, 상기 배기가스가 표면에 증착되도록 하는 다수의 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전 노즐은 상기 급수관으로부터 공급된 세정수를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구 조립체를 갖는 다수의 지지관; 및 상기 다수의 지지관이 외주연을 따라 소정 간격으로 설치되고, 상기 급수관을 중심으로 회전하는 회전체를 포함하고, 바람직하게 상기 회전체는 상기 분사구 조립체로부터 분사되는 세정수의 분사력으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 3 세정실은 상기 제 2 세정실의 하부로부터 유입된 상기 배기 가스가 상기 제 3 세정실의 상부로 이동되도록 하는 제 1 이동로; 및 상기 제 1 이동로를 따라 상기 제 3 세정실의 상부로 이동된 상기 배기가스가 하방향으로 이동하여 상기 배기구로 배출되도록 하는 제 2 이동로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 3 세정실의 제 2 이동로 상부에 상기 제 2 이동로를 따라 상기 제 3 세정실의 하부로 이동하는 상기 배기가스와 접촉되도록 하방향으로 세정수를 분사하는 제 3 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 배기가스 스크러버 장치의 정화과정을 나타낸 흐름도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 배기가스 스크러버 장치 구성을 나타낸 좌/우 단면도이며, 도 6은 도 4의 배기가스 스크러버 장치를 나타낸 평면도이다.

본 발명에 따른 배기가스 스크러버 장치(100 : 이하, 스크러버라고 한다)는 배기가스가 유입되는 유입부(110)와, 유입된 배기가스를 1차 세정하기 위한 제 1 세정실(200)과, 제 1 세정실(200)에서 1차 세정된 배기가스를 2차 세정하기 위한 제 2 세정실(300)과, 제 2 세정실(300)에서 2차 세정된 배기가스를 3차 세정하기 위한 제 3 세정실(400)과, 3차 세정된 배기가스를 배출하는 배기부(120)가 형성된다.

유입부(110)는 스크러버(100)의 일측에 설치되어 상부로부터 정화대상 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스가 유입부(110)의 하부로 이동되도록 한다.

제 1 세정실(200)은 유입부(110)의 일측에 설치되어 격벽(130)을 통해 유입 부(110)와 구획되고, 제 1 세정실(200)의 하부는 유입부(110)의 하부와 연통되어 유입부(110)로 유입된 배기가스가 제 1 세정실(200)의 하부에 유입되도록 하고, 제 1 세정실(200)의 하부로 유입된 배기가스가 제 1 세정실(200)의 상부로 이동하는 이동 경로를 형성하여 유입부(110)로부터 유입된 배기가스가 1차 세정되도록 한다.

제 1 세정실(200)의 내부 상면에는 제 1 세정실(200)의 하부로 유입되어 상승하는 배기가스가 세정되도록 세정수를 분사하는 다수의 제 1 노즐(210)이 설치된다. 제 1 노즐(210)은 배기가스가 제 1 세정실(200)의 하부로부터 상부로 이동하는 흐름과 반대 방향인 제 1 세정실(200)의 상부에서 하부로 세정수를 분사함으로써, 역방향 흐름으로 인한 배기가스와 세정수가 접촉되는 면적이 증대되도록 한다.

제 1 세정실(200)의 내부 중앙에는 다수의 필터(600)를 설치하여 배기가스가 제 1 세정실(200)을 통과하는 시간을 지연시켜 세정수와 접촉될 수 있는 시간을 증가되도록 하고, 상부에서 낙하하는 세정수가 필터(600)에 접촉하여 흐르게 되므로 세정수의 낙하 시간을 더욱 지연시켜 배기가스와의 접촉 후 반응시간이 증가되도록 하며, 배기가스가 필터(600)의 표면에 증착되도록 하여 제거될 수 있게 한다.

제 2 세정실(300)은 제 1 세정실(200)의 일측에 설치되어 격벽(140)을 통해 제 1 세정실(200)와 구획되고, 제 2 세정실(300)의 상부는 제 1 세정실(200)의 상부와 연통되어 제 1 세정실(200)에서 1차 세정된 배기가스가 제 2 세정실(300)의 상부에 유입되도록 하며, 제 2 세정실(300)의 상부로 유입된 배기가스가 제 2 세정실(300)의 하부로 이동되도록 이동 경로를 형성하여 제 1 세정실(200)로부터 유입된 배기가스가 2차 세정되도록 한다.

제 2 세정실(300)의 내부에는 세정수를 가압하여 공급하기 위한 펌프(500)와 연결된 급수관(510)이 설치되고, 급수관(510)의 단부에 제 2 세정실(300)의 하부로 이동하는 배기가스와 접촉되도록 세정수를 분사하며 회전하는 회전 노즐(320)이 설치된다.

도 7은 도 3의 회전 노즐을 나타낸 분해 사시도이다. 도 7에서, 회전 노즐(320)은 급수관(510)의 단부에 회전 노즐(320)이 결합되도록 고정하는 제 1 결합부(321)와, 제 1 결합부(321)에서 자유 회전하는 회전체(322)와, 세정수가 분사되도록 하는 분사구 조립체(324)와, 회전체(322)가 자유 회전되도록 지지하는 제 2 결합부(326)를 포함한다.

회전체(322)는 중공의 원형부재로써, 제 1 결합부(321)와 제 2 결합부(326) 사이에 회전 가능하게 설치되고, 급수관(510)에서 공급된 세정수를 분사하기 위한 분사구 조립체(324)를 갖는 다수의 지지관(323)이 회전체(322)의 외주연을 따라 소정 간격으로 설치된다.

분사구 조립체(324)는 지지관(323)의 단부에 설치되고, 적어도 하나 이상 설치된 분사구(325)를 통해 세정수를 분사한다. 또한, 분사구(325)가 세정수를 토출하는 방향은 지지관(323)이 연장되는 방향과 직교방향으로써 분사구(325)를 통해 분사되는 세정수의 분사력으로 회전체(322)가 자유 회전할 수 있는 작용력을 제공한다.

즉 펌프(500)에서 가압된 세정수가 급수관(510)을 통해 회전 노즐(320)로 공급되면 세정수는 다수의 지지관(323)을 통해 회전체(322)의 외주연과 연결된 다수의 분사구(325)를 통해 분사되고, 이때 세정수가 분사구(325)를 통해 외부로 분사되는 분사력은 분사구 조립체(324)에 작용하여 분사구 조립체(324)와 연결된 회전체(322)에 회전력을 제공함으로써 세정수를 회전하면서 분사할 수 있게 된다.

따라서 회전 노즐(320)이 세정수를 회전하면서 분사하게 되어 제 2 세정실(300)을 통과하는 배기가스와의 접촉 면적이 보다 확대될 수 있다.

제 2 세정실(300)의 내부 중앙에는 다수의 필터(600)를 설치하여 배기가스가 제 2 세정실(300)을 통과하는 시간을 지연시켜 세정수와 접촉될 수 있는 시간을 증가되도록 하고, 상부에서 낙하하는 세정수가 필터(600)에 접촉하여 흐르게 되므로 세정수의 낙하 시간을 더욱 지연시켜 배기가스와의 접촉 후 반응시간이 증가되도록 하며, 배기가스가 필터(600)의 표면에 증착되도록 하여 제거될 수 있게 한다.

다시 도 3 내지 도 6을 참조하면, 제 3 세정실(400)은 제 2 세정실(300)의 일측에 설치되어 격벽(160)을 통해 제 2 세정실(300)과 구획되고, 제 3 세정실(400)의 내부는 격벽(170)을 통해 제 1 이동로와 제 2 이동로로 구획된다.

제 3 세정실(400)의 제 1 이동로 하부는 제 2 세정실(300)의 하부와 연통되어 제 2 세정실(300)에서 2차 세정된 배기가스가 제 3 세정실(400)의 하부에 유입되도록 하며, 제 3 세정실(400)의 하부로 유입된 배기가스가 제 3 세정실(400)의 상부로 이동되도록 하여 제 2 세정실(300)로부터 유입된 배기가스가 3차 세정되도록 한다.

제 3 세정실(400)의 제 1 이동로 상부에는 제 3 세정실(400)의 하부로 유입되어 상승하는 배기가스가 세정되도록 세정수를 분사하는 다수의 제 2 노즐(410)이 설치된다. 제 2 노즐(410)은 배기가스가 제 3 세정실(400)의 하부로부터 상부로 이동하는 흐름과 반대 방향인 제 3 세정실(400)의 상부에서 하부로 세정수를 분사함으로써, 역방향 흐름으로 인한 배기가스와 세정수가 접촉되는 면적이 증대되도록 한다.

제 3 세정실(400)의 제 2 이동로는 제 3 세정실(400)의 상부로 이동하며 3차 세정된 배기가스가 제 3 세정실(400)의 하부로 이동하며 4차 세정되도록 한다.

제 3 세정실(400)의 제 2 이동로 상부에는 제 2 이동로를 따라 제 3 세정실의 하부로 이동하는 상기 배기가스와 접촉하여 세정되도록 하방향으로 세정수를 분사하는 제 3 노즐(420)이 설치되어 배기가스가 더욱 오랫동안 세정수와 접촉하여 세정될 수 있도록 한다.

제 3 세정실(400)의 제 1 및 제 2 이동로 내부 중앙에는 다수의 필터(600)를 설치하여 배기가스가 제 3 세정실(400)을 통과하는 시간을 지연시켜 세정수와 접촉될 수 있는 시간을 증가되도록 하고, 상부에서 낙하하는 세정수가 필터(600)에 접촉하여 흐르게 되므로 세정수의 낙하 시간을 더욱 지연시켜 배기가스와의 접촉 후 반응시간이 증가되도록 하며, 배기가스가 필터(600)의 표면에 증착되도록 하여 제거될 수 있게 한다.

제 3 세정실(400)에서 세정된 배기가스는 격벽(180)으로 구획된 배기부(120)를 통해 배출되도록 제 3 세정실(400)의 제 2 이동로 하부와 배기부(120)의 하부가 연통된다.

또한, 배기부(120)의 내부에 다수의 필터(600)를 설치하여 배기가스에 잔존 하는 유독성분이 제거될 수 있게 한다.

미설명 부호 150은 스크러버(100) 내부의 제 2 및 제 3 세정실(300 및 400)의 격벽이고, 190은 제 1 , 제 2 및 제 3 세정실(200, 300 및 400)에 세정수를 공급하기 위한 수조이며, 700은 수조(190)의 물높이를 검출하기 위한 센서이다.

세정수는 외부의 세정수 공급원으로부터 세정수를 공급하기 위한 펌프(500)를 통해 급수관(510)으로 공급되며 세정수는 수조(190)의 바닥과 배출관(미도시)을 연결하는 보조 드레인관(미도시)을 통해 수조(190)내의 세정수를 모두 배출하는 동안 외부로부터 세정수를 공급받음으로써 스크러버의 가동중단 없이 세정수의 도입이 가능하도록 되어 있다.

또한, 세정수는 외부의 세정수 공급원으로부터 세정수를 공급받아 각 세정실(200, 300 및 400)로 공급되고, 세정수는 수조(190)에 저장되며, 수조(190)에 저장된 세정수는 펌프(500)로 펌핑되어 제 1 노즐(210), 회전 노즐(320), 제 2 노즐(410) 및 제 3 노즐(420)로 공급된다.

또한, 제 1 내지 제 3 노즐(210, 410 및 420) 및 회전 노즐(320)로부터 분사된 세정수는 다시 수조(190)에 저장되고 펌프(500)를 통해 재순환되어진다.

이와 같이 배기가스는 스크러버(100)의 유입구(110)로 유입되어 제 1 세정실(200), 제 2 세정실(300) 및 제 3 세정실(400)을 통과하는 과정에서 많은 시간을 세정실에서 보내게 되고, 각 세정실(200, 300 및 400)에서 보다 효과적으로 세정수와 접촉하여 반응함으로써 세정효율을 증가시키며, 필터(600)를 통해 증착된 후 배기구(120)를 통해 배기된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 배기가스의 흐름과 배기가스를 세정하기 위한 세정수의 흐름이 서로 반대방향이 되도록 함으로써 배기가스와 세정수가 서로 상쇄되어 접촉 비율을 활성화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 세정실에 구비된 회전 노즐을 통해 세정수가 세정실 내부 전체에 걸쳐 고르게 분사될 수 있도록 하여 배기가스와 세정수의 접촉비율을 활성화 시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 배기가스와 세정수의 접촉 비율을 증가시킴으로써, 배기가스의 정화효율을 월등히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 유입구로부터 유입된 배기가스가 하부로부터 상방향으로 이동되도록 하는 제 1 세정실;

   상기 제 1 세정실의 상면에 설치되어 상기 제 1 세정실의 하부로부터 상승하는 상기 배기가스와 접촉되도록 하방향으로 세정수를 분사하는 다수의 제 1 노즐;

   상기 제 1 세정실의 상부와 연통되어 상부로부터 유입된 상기 제 1 세정실의 배기가스가 하방향으로 이동되도록 하는 제 2 세정실;

   상기 제 2 세정실로 세정수를 공급하는 급수관의 단부에 설치되어 상기 제 2 세정실의 하부로 이동하는 상기 배기가스와 접촉되도록 상기 세정수를 상기 급수관을 중심으로 회전하며 분사하는 회전 노즐;

   상기 제 2 세정실의 하부와 연통되어 하부로부터 유입된 상기 제 2 세정실의 배기가스를 세정하여 배기구로 이동되도록 하는 제 3 세정실; 및

   상기 제 3 세정실의 상부에 설치되어 상기 제 3 세정실의 하부로부터 이동되는 상기 배기가스와 접촉되도록 하방향으로 세정수를 분사하는 제 2 노즐을 포함하는 배기가스 스크러버 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 세정실, 제 2 세정실 및 제 3 세정실 중 적어도 하나의 세정실 내부에 상기 배기가스가 통과하는 시간을 지연시키고, 상기 배기가스가 표면에 증착되도록 하는 다수의 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스크러버 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 회전 노즐은 상기 급수관으로부터 공급된 세정수를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구 조립체를 갖는 다수의 지지관; 및

   상기 다수의 지지관이 외주연을 따라 소정 간격으로 설치되고, 상기 급수관을 중심으로 회전하는 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스크러버 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전체는 상기 분사구 조립체로부터 분사되는 세정수의 분사력으로 회전하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스크러버 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 세정실은 상기 제 2 세정실의 하부로부터 유입된 상기 배기가스가 상기 제 3 세정실의 상부로 이동되도록 하는 제 1 이동로; 및

   상기 제 1 이동로를 따라 상기 제 3 세정실의 상부로 이동된 상기 배기가스가 하방향으로 이동하여 상기 배기구로 배출되도록 하는 제 2 이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스크러버 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 세정실의 제 2 이동로 상부에 상기 제 2 이동로를 따라 상기 제 3 세정실의 하부로 이동하는 상기 배기가스와 접촉되도록 하방향으로 세정수를 분사하는 제 3 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스크러버 장치.

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