KR100631289B1 - 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐 - Google Patents

폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐 Download PDF

Info

Publication number
KR100631289B1
KR100631289B1 KR1020050001295A KR20050001295A KR100631289B1 KR 100631289 B1 KR100631289 B1 KR 100631289B1 KR 1020050001295 A KR1020050001295 A KR 1020050001295A KR 20050001295 A KR20050001295 A KR 20050001295A KR 100631289 B1 KR100631289 B1 KR 100631289B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
fuel
waste gas
oxidizing
nozzle
Prior art date
Application number
KR1020050001295A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060080997A (ko
Inventor
최운선
Original Assignee
주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 filed Critical 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지
Priority to KR1020050001295A priority Critical patent/KR100631289B1/ko
Publication of KR20060080997A publication Critical patent/KR20060080997A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100631289B1 publication Critical patent/KR100631289B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D51/00—Auxiliary pretreatment of gases or vapours to be cleaned
    • B01D51/10—Conditioning the gas to be cleaned
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정이나 화학공정 등에서 배출되며 유독성, 폭발성 및 부식성을 갖는 PFC 등의 폐 가스를 산화처리하는 정화처리장치에 있어서, 최외곽의 동심원상에 등간격으로 배열되고 산화 가스를 분사하는 산화제 공급 노즐을 내측 경사지게 형성함으로써 상기 산화 가스가 그 내측의 동심원상에 등간격으로 배열된 연료 공급 노즐에서 분사되는 연료 가스와 한정된 지점에서 접촉 및 확산되어 연소되는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 관한 것이다. 본 발명은 산화제 공급 노즐의 상기 연료 공급 노즐에 대한 내측 경사각( θ)을 10°내지 20°정도로 유지하고, 상기 한정된 지점을 상기 연료 공급 노즐의 출구측에서 20㎜의 거리에 위치하도록 함으로써 산화 가스와 연료 가스의 접촉 및 반응시간을 길게 하며, 산화 가스의 공급량을 연료 가스의 공급량의 2배 정도에서 0.2% 정도 더 과잉공급함으로써 화염대를 안정적으로 형성함은 물론이고 일산화탄소의 발생량을 현격하게 줄일 수 있어 폐 가스를 완전 연소할 수 있는 잇점이 있다.
가스 스크러버, 버닝, 폐 가스, 노즐, 확산

Description

폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐{Apparatus for gas burner nozzle in waste gas abatement equipment of semiconductor}
도 1은 종래 기술에 의한 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐의 구성을 나타내는 평면도.
도 2는 종래 기술에 의한 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐의 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 폐 가스 정화처리장치의 공정을 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 폐 가스 정화처리장치의 구성을 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 폐 가스 정화처리장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 6과 도 7은 본 발명에 의한 화염대의 구성과 종래 기술에 의한 화염대의 구성을 각각 나타내고 있는 사진.
**도면의 주요구성에 대한 부호의 설명**
102: 반도체 제조장치 104: 버너부
106: 웨트 세정부 110: 가스 버너 노즐
120: 폐 가스 공급 노즐 122: 폐 가스
130: 연료 공급 노즐 132: 연료 가스
140: 산화제 공급 노즐 142: 산화 가스
본 발명은 반도체 제조공정이나 화학공정 등에서 사용된 후 배출되는 폐 가스를 청정공기로 정화하기 위하여 산화처리하는 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐 가스를 버닝하는 버너부와, 상기 버너부에서 미처리된 일부 가스나 분진 입자 등을 물로 분사하여 세정하는 웨트 세정부로 구성되는 정화처리장치에 있어서 최외곽의 동심원상에 등간격으로 배열되고 산화 가스를 분사하는 산화제 공급 노즐을 내측 경사지게 형성함으로써 상기 산화 가스가 그 내측의 동심원상에 등간격으로 배열된 연료 공급 노즐에서 분사되는 연료 가스와 한정된 지점에서 확산되어 연소되는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 관한 것이다.
화학 공정이나 반도체 제조 공정 등에서 배출되는 폐 가스는 유독성, 폭발성 및 부식성이 강하기 때문에 인체에 유해할 뿐만 아니라 그대로 대기중으로 방출될 경우에는 환경 오염을 유발하는 원인이 되기도 한다. 따라서, 이러한 폐 가스는 유해성분의 함량을 허용 농도 이하로 낮추는 정화처리과정이 반드시 필요하며, 이와 같은 독성물질을 제거하는 정화처리과정을 거친 무해가스만이 대기중으로 배출되도록 법적으로 의무화 되어 있다.
반도체 제조 공정 등에서 배출되는 유해성 가스를 처리하는 방법에는 크게 세 가지 있다. 첫 번째는 주로 수소기 등을 함유한 발화성 가스를 고온의 연소실에서 분해, 반응 또는 연소시키는 버닝(burning) 방법이고, 두 번째는 주로 수용성 가스를 수조에 저장된 물을 통과시키는 동안 물에 용해하여 처리하는 웨팅(wetting) 방법이며, 마지막으로는 발화되지 않거나 물에 녹지 않는 유해성 가스가 흡착제를 통과하는 동안, 흡착제에 물리적 또는 화학적인 흡착에 의하여 정화하는 흡착 방법 등이 그것이다.
더 구체적으로 이와 같은 폐 가스 정화처리에는, 웨트방식(Wet Scrubber), 전기 히터를 이용한 간접 산화방식(Thermal Wet Scrubber), 연료 가스버너를 이용한 직접 산화방식(Direct Burn Wet Scrubber), 흡착제를 이용한 물리 화학 흡착방식(Dry Scrubber) 및 전기적 방전을 이용한 방식(Plasma Scrubber) 등으로 세분화될 수 있다.
도 1 및 도 2에는 종래 기술에 의한 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐의 구성이 평면도 및 단면도로 각각 도시되어 있다.
종래 기술에 의한 동축류 확산 화염용 버너(2)는 상호 동축을 이루며 배열된 다수개의 노즐이 내측에서부터 폐 가스 공급 노즐(10)과, 연료 공급 노즐(20) 및 산화제 공급 노즐(30) 순으로 형성되어 있다.
상기 폐 가스 공급 노즐(10)은 반도체 제조공정이나 화학공정 등에서 배출되는 폐 가스(waste gas: 12)를 공급하며, 상기 폐 가스(12)는 CVD 혹은 에칭 공정 등에서 배출되고 유해 물질이 다량 농축된 배기가스로서 환경오염의 원인이 되는 물질이다.
상기 연료 공급 노즐(20)은 화염의 연료가 되는 연료 가스(fuel gas: 22)를 분사하며, 상기 연료 가스(22)로는 액화천연가스, 액화석유가스, 수소가스 등이 주로 사용되고 있다.
상기 산화제 공급 노즐(30)은 상기 연료 가스(22)와의 연소 반응에 의해 화염을 형성하는 산화 가스(oxidation gas: 32)를 분사하며, 상기 산화 가스(32)로는 산소(O2) 혹은 공기(Air)가 주로 사용된다.
폐 가스 공급 노즐(10)에 의하여 공급되는 폐 가스(12)가 동축류 확산 화염용 버너에 의하여 연소되는 과정을 간단하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 연료 공급 노즐(20)에 의하여 분사되는 연료 가스(22)와 산화제 공급 노즐(30)에 의하여 분사되는 산화 가스(32)가 혼합되어 연소실로 이송된다. 이때, 불꽃점화기(도시되지 않음)에 의하여 불꽃이 점화되면 상기 연료 가스(22)와 산화 가스(32)가 불꽃에 의하여 방전되며, 상기 폐 가스(12)는 연료 가스(22)와 혼합되어 연소되면서 강제로 산화된다.
상기 연료 공급 노즐(20)과 산화제 공급 노즐(30)은 상호 동축을 이루며 평행하게 배열되어 있기 때문에 상기 연료 공급 노즐(20)에서 분사되는 연료 가스(22)와 상기 산화제 공급 노즐(30)에서 분사되는 산화 가스(32)는 동일한 방향으로 평행하게 분사된다.
한편, 상기 연료 공급 노즐(20)에서 분사되는 연료 가스(22)와 상기 산화제 공급 노즐(30)에서 분사되는 산화 가스(32)가 확산 현상으로 인하여 소정의 지점에 서 서로 섞이게 되고, 불꽃에 의하여 발화함으로써 화염을 생성하게 되는 연소의 과정을 거치게 되어 있다.
그러나, 이와 같이 연료 가스(22)와 산화 가스(32)가 상호 평행하게 분사됨으로써 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 확산이 제대로 이루어지지 않으며, 이로 인하여 일부 연료 가스(22)가 산화 가스(32)와 반응하지 않은 미반응 상태로 연소실을 빠져 나오게 되는 문제점이 있게 된다.
따라서, 연소과정에서 생성되는 일산화탄소(CO)의 생성량이 증가하며, 결과적으로 폐 가스(12)를 처리하는데 필요한 연소열이 낮아져서 폐 가스(12)를 완전하게 처리하는데에 일정한 한계가 있게 된다.
또한, 연료 공급 노즐(20)과 산화제 공급 노즐(30)에서 분사되는 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 압력에 비례하여 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 분사속도가 증가하며, 상기 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 확산 정도는 상기 분사속도에 반비례하여 감소하기 때문에, 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 분사속도가 증가되면 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 확산 정도는 감소할 것이다.
따라서, 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 분사속도가 증가할수록 연료 가스(22)와 산화 가스(32)의 혼합은 연료 공급 노즐(20)과 산화제 공급 노즐(30)에서 멀리 위치한 곳에서 주로 이루어지며, 혼합가스(22, 32)의 연소가 이루어지는 중심이 상기 노즐(10, 20, 30)에서 멀어질수록 연소효율은 이에 비례하여 저하될 수밖에 없다.
특히, 연료 가스(22)와 산화 가스(32)가 평행하게 분사되면 연료 가스(22)와 산화 가스(32)가 상호 접촉하여 연소할 수 있는 시간이 짧아져서 일산화탄소(CO)의 생성이 증가하여 연소효율이 크게 저하된다.
또한, 폐 가스(12) 역시도 연료 가스(22)와 마찬가지로 연료가 될 수 있기 때문에 상기 산화 가스(32)와 함께 연소반응을 하게 되며, 이러한 연소반응과정에서 흡열반응과 발열반응이 동시에 진행된다. 이러한 이유로, 폐 가스(12)가 상기 산화 가스(32)와 소정의 지점에서 확산 작용을 하게 되는데, 상기 폐 가스 공급 노즐(10)이 상기 산화제 공급 노즐(30)과 동축을 이루며 평행하기 때문에, 폐 가스(12)가 산화 가스(32)와 적절한 지점에서 확산되기 어렵고, 연소효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 최상의 연소를 보장하기 위하여 연소 가스와 산화 가스의 확산이 이루어지는 한정된 지점이 노즐과 적절한 거리를 유지할 수 있도록 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최상의 연소를 보장하기 위하여 폐 가스와 산화 가스의 확산이 이루어지는 한정된 지점이 노즐과 적절한 거리를 유지할 수 있도록 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 산화 가스와 연료 가스의 접촉 및 확산이 효과적으로 이루어 지도록 산화 가스와 연료 가스의 속도비를 제어하는 폐 가스 정화처리 장치의 가스 버너 노즐에 관한 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 반도체 제조공정이나 화학공정 등에서 사용된 후 배출되는 폐 가스를 청정공기로 정화하기 위하여 산화처리하는 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 있어서, 상기 노즐은 가장 내측 중심의 동심원상에 등간격으로 배열되어 폐 가스를 분사하는 다수개의 폐 가스 공급 노즐과, 상기 폐 가스 공급 노즐의 외측 동심원상에 상기 폐 가스 공급 노즐과 동축을 이루며 등간격으로 배열되어 연료 가스를 분사하는 다수개의 연료 공급 노즐과, 상기 연료 공급 노즐의 외측 동심원상에 등간격으로 배열되어 산화 가스를 분사하며, 상기 산화 가스의 분사방향이 상기 연료 가스의 분사 방향과 일정한 경사각을 이루며 분사되어 상기 연료 가스와 산화 가스가 한정된 지점에서 난류를 발생하며 확산되도록 내향 경사지게 배열된 다수개의 산화제 공급 노즐을 포함하여 구성된다.
상기 경사각은 10°내지 20°로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 한정된 지점은 상기 연료 공급 노즐의 출구측에서 20㎜의 거리에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 정화처리장치는 폐 가스를 연소/산화하거나 열분해하여 버닝하는 버너부와, 상기 버너부에서 벗어난 폐 가스 중 처리되지 못한 일부 가스나 분진 입자 등을 물로 분사하여 세정하는 웨트 세정부로 구성될 수 있다.
상기 연료 가스와 산화 가스의 반응시간을 길게 하며 화염대를 안정적으로 제어하기 위하여, 연료 가스의 분사 속도는 산화 가스의 분사 속도보다 빠르며, 상기 산화 가스의 분사 속도는 상기 폐 가스의 분사 속도보다 빠르게 구성된다.
상기 산화 가스의 분사 속도를 1로 볼때 연료 가스의 분사 속도는 1.37로 제어함이 바람직하다.
상기 산화제 공급 노즐의 단면적이 상기 연료 공급 노즐의 단면적보다 커야한다.
상기 연료 가스에는 메탄(CH4)이 사용되고, 상기 산화 가스에는 산소(O2)가 사용되며, 상기 메탄(CH4)과 산소(O2)의 분자량의 비는 1 : 2가 되어야 하기 때문에 산소(O2)의 공급량은 메탄(CH4)의 공급량에 2배가 되어야 하며, 더 자세하게는 여기에 0.2% 정도의 과잉산소량이 더 공급된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 폐 가스의 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 의하면, 연료 가스와 산화 가스 혹은 폐 가스와 산화 가스가 한정된 지점에서 확산된 채 연소됨으로써 화염대가 안정적으로 형성되고, 연료 가스와 산화 가스의 접촉 및 반응시간이 길어짐으로써 일산화탄소의 발생이 줄고 폐 가스를 처리하는데 필요한 연소열이 높아져서 폐 가스를 완전 연소할 수 있는 잇점이 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 폐 가스의 정화처리장치의 가스 버너 노즐의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3에는 폐 가스 정화처리장치의 공정이 개략적으로 도시되어 있고, 도 4 및 도 5에는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐의 구성이 평면도 및 단면도로 각각 도시되어 있다.
본 발명의 반도체 제조 공정이나 화학 공정 등에서 사용된 후 배출되는 폐 가스를 청정공기로 정화하는 폐 가스 정화처리과정은 통상 연소식과 습식의 2단계로 이루어지고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 폐 가스 정화처리과정에 의하면, 반도체 제조장치(102)에서 배출되는 배기 가스가 1차적으로 버너부(Burner Zone: 104)에서 연소/산화되거나 열분해되는 방법으로 버닝(Burning)되고, 1차적으로 정화되어 버너부(104)에서 벗어난 폐 가스 중 처리되지 못한 일부 가스나 분집 입자 등은 웨트 세정부(106)로 이송되며, 2차적으로 웨트 세정부(106)에서 분사된 물에 의하여 산화 가스 속의 파우더(Powder)가 분리되는 세정(Wetting) 공정을 거치게 된다. 그 후 세정된 가스는 필터(Filter)와 덕트(Duct)를 통해 대기중으로 배출된다.
상기 버닝 방법에는 히터(heater)의 구동에 의한 간접 산화 방식과, 점화에 의한 직접 산화 방식이 있을 수 있으나, 본 실시예의 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐은 직접 산화 방식(Direct Burn Wet Scrubber)에 관한 것이다.
화염이 아래를 향하여 방사되는 하향류(Down flow) 방식과 화염이 위를 향하여 방사되는 상향류(Up flow) 방식이 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 상향류 방식을 예로 들어 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 폐 가스 정화처 리장치의 가스 버너 노즐(110)은, 버너 노즐의 가장 내측 중심의 동심원상에 등간격으로 배열되는 폐 가스 공급 노즐(120)과, 상기 폐 가스 공급 노즐(120)의 외측 동심원상에 상기 폐 가스 공급 노즐(120)과 동축을 이루며 등간격으로 배열되는 연료 공급 노즐(130)과, 상기 연료 공급 노즐(130)의 외측 동심원상에 등간격으로 배열되어 있으나 상기 폐 가스 공급 노즐(120)과 연료 공급 노즐(130)과 동축을 이루지 않고 소정 경사각을 갖고 상향 내측으로 기울여 배열된 산화제 공급 노즐(140)로 구성된다.
상기 폐 가스 공급 노즐(120)은 반도체 제조공정이나 화학공정 등에서 배출되는 폐 가스(122)를 공급하며, 상기 폐 가스(122)는 C2, F4, CF4, C3 F8, NF3, SF6 등의 PFC(Perfluorocompound) 가스로서 인체에 유독하고 부식성이 있으며, 이와 같이 유해성분의 함량이 허용농도 이상이어서 유해성분의 함량을 그 이하로 낮추는 무해화 처리과정이 필요한 가스이다.
상기 폐 가스 공급 노즐(120)은 버너의 중심 노즐로서 그 외곽에 액화천연가스, 액화석유가스, 수소가스 등 연료 가스를 분사하는 연료 공급 노즐(130)에 의하여 포위되어 있는데 이는 폐 가스(122)와 연료 가스(132)를 양호하게 혼합하기 위한 것이다.
상기 산화제 공급 노즐(140)은 상기 연료 가스(132)와의 연소반응에 의해 화염을 형성하는 산화 가스(142)를 분사하며, 상기 산화 가스(142)로는 산소(O2)가 주로 사용된다.
도 5에 도시된 바와 같이 노즐의 단면을 기준으로 볼 때, 폐 가스 공급 노즐(120)과 연료 공급 노즐(130)은 가로방향에서 상호 평행하게 연장되어 있으나, 산화제 공급 노즐(140)은 상기 연료 공급 노즐(130)에 대하여 10°내지 20°정도 테이퍼진 상태로 형성된다. 특히, 10°정도 경사각을 갖는 경우 산화제 공급 노즐(140)에서 분사되는 산화 가스(142)와 연료 공급 노즐(130)에서 분사되는 연료 가스(132)는 상기 노즐(120, 130, 140)의 출구측에서 대략 20㎜ 이격된 지점에서 확산 현상이 이루어져 상호 혼합되어 연소됨을 알 수 있다.
따라서, 연료 가스(132)와 산화 가스(142)가 20㎜ 지점에서 상호 교차하여 와류를 일으키며, 이와 같은 와류에 의한 혼합가스의 난류 현상은 확산 현상을 더욱 가속화시킨다. 상기한 교차 지점은 산화제 공급 노즐(140)의 경사각(θ)을 조절함으로써 다양하게 조절할 수 있으며, 한정된 지점에서 혼합가스(132, 142)의 확산이 이루어짐으로써 혼합 가스(132, 142)의 자기착화(Self-iginition), 화염전파(Flame propagation) 등의 연소특성이 강화되고, 불완전 연소가 방지되며, 화염대가 안정되게 형성된다.
한편, 연료 공급 노즐(130)에 대하여 산화제 공급 노즐(140)의 경사각(θ)을 형성함으로써 한정된 지점에서 연료 가스(132)와 산화 가스(142)의 확산을 가속화시키는 방법도 화염대를 안정적으로 형성하는데 중요하지만, 그 보다도 연료 공급 노즐(130)의 연료 가스(132)의 분사 속도와 산화제 공급 노즐(140)의 산화 가스(142)의 분사 속도를 조절하여 산화 가스(142)와 연료 가스(132)의 반응시간을 연장하고 연소효율을 향상시키는 방법이 더욱 중요하다.
즉, 산화 가스(142)의 분사 속도가 연료 가스(132)의 분사 속도보다 빠르게 되면 산화 가스(142)의 분사 형태가 파괴되어 불꽃이 안정적으로 제어되지 않게 되고, 연료 가스(132)와 산화 가스(142)의 반응시간이 짧아지며, 화염의 길이도 짧아져서 안정적인 화염대를 형성할 수 없게 된다.
따라서, 연료 가스(132)의 분사 속도를 산화 가스(142)의 분사 속도에 비하여 빠르게 조절하며, 더 구체적으로는 산화 가스(142)의 분사 속도를 1로 볼 때 연료 가스(132)의 분사 속도를 1.37 정도로 하며, 상기 연료 가스(132)와 산화 가스(142)의 분사 속도는 상기 연료 가스(132)를 분사하는 연료 공급 노즐(130)과 산화 가스(142)를 분사하는 산화제 공급 노즐(140)의 단면적을 조절함으로써 제어가 가능하다. 이러한 이유로 인하여 산화제 공급 노즐(140)의 단면적이 연료 공급 노즐(130)의 단면적보다 커야 한다.
그리고, 폐 가스(122)의 분사 속도는 산화 가스(142)의 분사 속도 보다 작아야 하며, 따라서 폐 가스 공급 노즐(120)의 단면적이 상기 노즐 중 가장 클 수 밖에 없다.
상기 연료 가스(132)와 산화 가스(142)의 사용량 또한 연소효율을 최대로 하는데 중요하다. 본 발명의 실시예에서 연료 가스(132)는 액화천연가스의 하나인 메탄(CH4)을 예로 들고, 산화 가스(142)는 산소(O2)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
메탄(CH4)은 1몰(Mole) 기준으로 분자량이 16에 해당되고, 산소(O2)는 1몰 (Mole) 기준으로 분자량이 32이 해당되며, 분자량을 기준으로 메탄(CH4)과 산소(O2)의 비율을 계산하면 1 : 2가 된다. 그러므로, 메탄(CH4)을 1㎏ 공급하면 산소(O2)를 2㎏ 공급하여야 하며, 산소(O2)를 대략 0.2% 정도 초과하여 공급하는 것이 연소 효율을 증대를 위해 필요하다.
도 6과 도 7은 노즐에 일정한 경사각을 형성하고 메탄 가스의 분사 속도를 산소 가스의 분사 속도보다 1. 37배 정도 빠르게 조절하며, 산소를 0.2% 과잉공급하기 전과 후를 각각 대비하여 화염대의 구성을 나타내고 있다.
이와 같이, 도 6에 개시된 바에 따르면 불꽃이 불균일하고 불꽃의 종단부에 흔들림이 발생하여 화염대가 불안정한데 반하여, 도 7에 개시된 바에 따르면 불꽃이 균일하고 불꽃의 종단부에 불꽃의 흔들림이 없어 푸른색(blue)과 투명색의 불꽃이 콘 형상을 이루며 연소되고 있어 화염대가 안정적이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 반도체용 폐 가스를 청정공기로 정화하며, 상기 폐 가스를 연소시키는 버너부와 상기 버너부에서 미처리된 일부 가스나 분진 입자 등을 물로 분사하여 세정하는 웨트 세정부로 구성되는 정화처리장치에 있어서 최외곽의 동심원상에 등간격으로 배열되고 산화 가스를 분사하는 산화제 공급 노즐을 내측 경사지게 형성하고 산화 가스의 분사 속도를 연료 가스의 분사속도보다 작게 함으로써 상기 산화 가스와 연료 가스가 한정된 지점에서 접촉 및 확산되어 연소되도록 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 관한 구성을 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사 상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 산화제 공급 노즐의 분사 방향을 내측으로 소정 경사지게 형성하고, 산화제 공급 노즐의 단면적을 연료 공급 노즐보다 크게 조절하며, 산화 가스의 분사 속도를 작게 제어함으로써 연료 가스나 산화 가스의 추가 공급 없이도 연소 효율이 증대되는 경제적인 효과가 기대된다.
둘째, 연료 가스와 산화 가스 혹은 폐 가스와 산화 가스가 한정된 지점에서 확산된 채 연소됨으로써 화염대가 안정적으로 형성되는 효과가 기대된다.
세째, 연료 가스와 산화 가스의 접촉 및 반응시간 혹은 폐 가스와 산화 가스의 접촉 및 반응시간이 길어짐으로써 일산화탄소의 발생이 줄고 폐 가스를 처리하는데 필요한 연소열이 높아져서 폐 가스를 완전 연소할 수 있는 효과가 기대된다.

Claims (8)

  1. 반도체 제조공정이나 화학공정 등에서 사용된 후 배출되는 폐 가스를 청정공기로 정화하기 위하여 산화처리하는 정화처리장치의 가스 버너 노즐에 있어서,
    상기 노즐은 가장 내측 중심의 동심원상에 등간격으로 배열되어 폐 가스를 분사하는 다수개의 폐 가스 공급 노즐과,
    상기 폐 가스 공급 노즐의 외측 동심원상에 상기 폐 가스 공급 노즐과 동축을 이루며 등간격으로 배열되어 연료 가스를 분사하는 다수개의 연료 공급 노즐과,
    상기 연료 공급 노즐의 외측 동심원상에 등간격으로 배열되어 산화 가스를 분사하며, 상기 산화 가스의 분사방향이 상기 연료 가스의 분사 방향과 일정한 경사각을 이루며 분사되어 상기 연료 가스와 산화 가스가 한정된 지점에서 난류를 발생하며 확산되도록 내향 경사지게 배열된 다수개의 산화제 공급 노즐을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사각은 10°내지 20°임을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 한정된 지점은 상기 연료 공급 노즐의 출구측에서 20㎜ 의 거리에 위치 함을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정화처리장치는 폐 가스를 연소/산화하거나 열분해하여 버닝하는 버너부와, 상기 버너부에서 벗어난 폐 가스 중 처리되지 못한 일부 가스나 분진 입자 등을 물로 분사하여 세정하는 웨트 세정부로 구성됨을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 연료 가스와 산화 가스의 반응시간을 길게 하며 화염대를 안정적으로 제어하기 위하여, 연료 가스의 분사 속도는 산화 가스의 분사 속도보다 빠르게 조절하며, 상기 산화 가스의 분사 속도는 상기 폐 가스의 분사 속도보다 빠르게 조절함을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 산화 가스의 분사 속도를 1로 볼때 연료 가스의 분사 속도는 1.37로 제어함을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 산화제 공급 노즐의 단면적이 상기 연료 공급 노즐의 단면적보다 커야 함을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 연료 가스에는 메탄(CH4)이 사용되고, 상기 산화 가스에는 산소(O2)가 사용되며, 상기 메탄(CH4)과 산소(O2)의 분자량의 비는 1 : 2가 되어야 하기 때문에 산소(O2)의 공급량은 메탄(CH4)의 공급량에 2배가 되어야 하며, 연소효율을 증대시키기 위하여 여기에 0.2% 정도의 과잉산소량이 더 공급됨을 특징으로 하는 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐.
KR1020050001295A 2005-01-06 2005-01-06 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐 KR100631289B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050001295A KR100631289B1 (ko) 2005-01-06 2005-01-06 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050001295A KR100631289B1 (ko) 2005-01-06 2005-01-06 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20-2005-0000425U Division KR200385461Y1 (ko) 2005-01-06 2005-01-06 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060080997A KR20060080997A (ko) 2006-07-12
KR100631289B1 true KR100631289B1 (ko) 2006-10-12

Family

ID=37177807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050001295A KR100631289B1 (ko) 2005-01-06 2005-01-06 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100631289B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101763494B1 (ko) * 2015-12-31 2017-08-01 한밭대학교 산학협력단 폐냉매 파괴장치용 버너

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101635064B1 (ko) * 2014-12-31 2016-07-01 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 스크러버의 버너
KR102325814B1 (ko) * 2019-08-21 2021-11-11 씨에스케이(주) 스크러버용 버너

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101763494B1 (ko) * 2015-12-31 2017-08-01 한밭대학교 산학협력단 폐냉매 파괴장치용 버너

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060080997A (ko) 2006-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6494711B1 (en) Combustor for treating exhaust gas
JP5509483B2 (ja) 有害物質の燃焼破壊
WO2001033141A1 (fr) Appareil de combustion pour le traitement de gaz d'emission
KR200385461Y1 (ko) 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐
JP4176132B2 (ja) 排ガス処理用燃焼器
JP2016522379A (ja) 放射バーナ
KR100631289B1 (ko) 폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐
KR101768920B1 (ko) 스크러버용 버너
US20170102143A1 (en) Energy saving combustion device for burning refractory hazardous gas and method for operating the same
KR100650277B1 (ko) 폐가스 정화처리장치에 사용하는 버너조립체의 챔버구조
JP3460122B2 (ja) 燃焼式除害装置及び燃焼式除害装置用バーナー
JP4160977B2 (ja) 廃ガス浄化処理装置
KR101323720B1 (ko) 폐가스 처리용 화염 회전 연소 버너
WO2019171067A1 (en) Abatement by combustion
KR102325814B1 (ko) 스크러버용 버너
KR100879800B1 (ko) 폐가스 처리용 스크러버
KR102427056B1 (ko) 스크러버용 버너
KR100650937B1 (ko) 폐가스 정화처리장치의 버너조립체
JP2003056830A (ja) 排ガス処理装置
KR100543958B1 (ko) 다공 분사구가 형성된 저열량가스 연소기의 연소방법
KR101844059B1 (ko) 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 에너지 절약형 연소장치 및 이의 운전방법
KR200249580Y1 (ko) 고농도 산소를 이용한 폐기물 소각물 완전 연소 및고농도 폐수 농축 소각 장치
JPH0368286B2 (ko)
KR101438589B1 (ko) 스크러버의 가변연소챔버
TWI337891B (en) Oxygen feeding device and gas scrubber using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120816

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130809

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140827

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150818

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160808

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170904

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180911

Year of fee payment: 13