KR100788486B1

KR100788486B1 - 배기가스 처리장치

Info

Publication number: KR100788486B1
Application number: KR1020060050586A
Authority: KR
Inventors: 문기학
Original assignee: 성진엔지니어링 (주)
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-24
Also published as: KR20070116498A

Abstract

본 발명은 배기가스에 포함되는 과불화화합물(이하, "PFC"이라 칭함) 및 VOC의 처리를 효과적으로 할 수 있는 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 공장의 배기관에 연결되고 송풍팬이 구비된 제1 배기관을 통해 연결되어 촉매의 접촉방해 물질인 미세입자를 세정을 통해 제거하는 전처리부와, 전처리부에서 제2 배기관을 통해 배출되는 배기가스에 포함된 PFC와 VOC를, 배기가스의 소각 및 촉매의 통과를 통해 처리하거나 배기가스의 촉매 접촉통과와 소각 및 재 촉매 접촉통과를 통해 처리하는 촉매처리 소각수단과, 촉매처리 소각수단에서 제3 배기관을 통해 배출되는 처리 배기가스에 포함되는 최종 분산물인 황이 포함된 불산을 반응을 통해 처리하여 청정가스를 대기중으로 배출하는 산세정기를 포함함을 특징으로 한다.

배기가스, 촉매처리 소각수단, 산세정기

Description

배기가스 처리장치{Exhaust gas treatment apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도.

도 2는 도 1의 A부 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 구성하는 전처리부를 확대 도시한 개략 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치에 포함되는 반건조기를 확대 도시한 개략 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 구성하는 소각로의 다른 실시예를 나타낸 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도.

도 7은 도 6의 B부 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1 배기관

11 : 송풍팬

2 : 제2 배기관

3 : 제3 배기관

4 : 전처리부

41 : 필터부

42 : 세정장치

5 : 촉매처리 소각수단

51 : 열교환기

511 : 소각 배기가스 통로, 512 : 배기가스 통로

52 : 소각로

521 : 노즐, 522 : 구획 타공판, 522a : 수평판, 522b : 홀,

522c : 수직판, 522d : 수직판, 522e : 홀, 523 : 배출부

53 : 소각로

531 : 수평통로, 532 : 노즐, 533 : 배기가스 통과통로

54 : 공급 분기관

541 : 제어밸브

55 : 배기 분기관

551 : 제어밸브

56 : 촉매

561 : 홀

57 : 축열체

571 : 홀

6 : 산세정기

61 : 처리조

62 : 반응약품 공급부

63 : 청정가스 배기관

7 : 반건조기

71 : 처리조

72 : 분사관

73 : 반응물 공급장치

8 : 제4 배기관

81 : 퍼지 분기관

811 : 제어밸브

9 : 스팀 공급관

10 : 배기관

본 발명은 반도체, LCD 등을 생산하는 공장에서 발생되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 특히, 배기가스에 포함되는 과불화화합물(이하, "PFC"이라 칭함) 및 VOC의 처리를 효과적으로 할 수 있는 배기가스 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 LCD 생산공정 중에 발생되는 배기가스(이하, "공장 배기가스"라 칭함)는, VOC, PFC, 부틸아세테이트와 2-엑토시에틸 아세테이트 등의 PR 공정(photo resist)에서 첨가되는 물질, 수분 및 기타 이물질 등의 혼합물로 구성된다.

특히 , 배기가스에 포함되는 PFC는, 반도체 식각공정 및 화학증착공정 중에 발생되는 가스성분 중 하나이다.

즉 배기가스에 포함되는 PFC은 지구 온난화를 촉진시키는 것으로 매우 안정된 가스로서 처리시 분해가 잘 안되는 가스로 알려져 있다.

이에, 종래의 배기가스에 포함된 PFC를 처리하기 위한 대표적인 방법으로는, 가열 소각방식과 흡착방식 및 플라즈마 분해방식이 대표적으로 알려져 있다.

즉, 가열 소각방식은 PFC를 처리하기 위하여 가장 접근하기 쉬운 방식으로 널리 사용되고 있다. 그러나 종래의 가열 소각방식은 약 섭씨 1300도 이상 소각하는 방식으로서 반응온도가 높음에 따라, 배기가스 중에 포함되어 있는 질소 및 산소가 반응하여 유해 물질인 질소산화물이 다량으로 생성됨은 물론, 고온 운전으로 인하여 내구성이 저하되어 잦은 유지보수를 필요로 하고 고온 운전에 따른 운전 비용이 과다하게 드는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 흡착방식은 회수에 의한 자원을 재활용할 있는 장점은 가지고 있으나, 휘발성이 강한 VOC의 제거 효과가 떨어짐은 물론, 단기간 내에 흡착제가 오염됨으로 인하여 PFC의 처리 효과를 장기간 동안 유지할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

또, 프라즈마 분해방식은, PFC가 포함된 배기가스를 플라즈마 영역에 통과시켜 분해 제거하는 기술로서 PFC의 분해에는 효과적이나, 높은 에너지 상태의 플라즈마의 사용으로 인하여 다양한 종류의 부산물이 생성됨은 물론, 운전이 까다로우며 높은 에너지 소비로 인하여 경제성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 배기가스에 포함된 PFC는 물론 VOC도 효과적으로 처리할 수 있는 종래의 방식과는 차별화 된 복합적인 방식의 배기가스 처리장치를 제공함을 목적으로 한다.

즉, 배기가스에 포함된 PFC와 VOC를, 배기가스의 소각, 촉매 접촉통과, 부산물 반응처리를 통해 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 목적이 있다.

또한, 배기가스에 포함된 PFC와 VOC를, 배기가스의 촉매 접촉통과, 소각, 재 촉매 접촉통과, 부산물 반응처리를 통해 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 목적도 있다.

또, 소각로로 유입되는 배기가스를 소각로을 통과한 배기가스가 가지고 있는 폐열을 이용하여 예열한 후, 예열된 배기가스를 소각로로 유입함으로서 소각로의 운전비용을 최소로 줄일 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하고자 하는 목적도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공장의 배기관에 연결되고 송풍팬이 구비된 제1 배기관을 통해 연결되어 촉매의 접촉방해 물질인 미세입자를 세 정을 통해 제거하는 전처리부와, 전처리부에서 제2 배기관을 통해 배출되는 배기가스에 포함된 PFC와 VOC를, 배기가스의 소각 및 촉매의 통과를 통해 처리하거나 배기가스의 촉매 접촉통과와 소각 및 재 촉매 접촉통과를 통해 처리하는 촉매처리 소각수단과, 촉매처리 소각수단에서 제3 배기관을 통해 배출되는 처리 배기가스에 포함되는 최종 분산물인 황이 포함된 불산을 반응을 통해 처리하여 청정가스를 대기중으로 배출하는 산세정기를 포함함을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도이며, 도 2는 도 1의 A부 확대도이다.

이에 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치는, 공장의 배기관(10)에 연결되고 송풍팬(11)이 구비된 제1 배기관(1)을 통해 연결되어 촉매의 접촉방해 물질인 미세입자를 세정을 통해 제거하는 전처리부(4)와, 전처리부(4)에서 제2 배기관(2)을 통해 배출되는 배기가스에 포함된 PFC와 VOC를 처리하는 촉매처리 소각수단(5)과, 촉매처리 소각수단(5)에서 제3 배기관(3)을 통해 배출되는 처리 배기가스에 포함되는 최종 부산물인 황이 포함된 불산을 반응을 통해 처리하여 청정가스를 대기중으로 배출하는 산세정기(6)로 구성된다.

그리고, 상기 전처리부(4)는, 배기가스에 포함된 굵은입자를 물리적으로 제거하는 필터부(41)와, 필터링된 배기가스에 포함되는 미세입자와 CF4 와 NF4 등의 PFC물질을 효과적으로 처리할 수 있도록 배기가스와 물이 접촉되게 하는 세정장 치(42)로 구성된다. 그러므로 전처리부(4)를 통해 최초 공장으로부터 유입되는 배기가스에 포함되어 있는 이물질을 필터링과 세정을 통해 처리할 수 있음은 물론, CF4 와 NF4 등의 PFC물질을 촉매처리 소각수단(5)에서 용이하게 처리하기 위하여 물을 접촉 시켜 촉매에 적당한 수소물질을 공급함으로서 상기물질을 효과적으로 제거 할 수 있도록 하는 목적도 포함된 것이다

또한, 상기 촉매처리 소각수단(5)은 배기가스의 소각 및 촉매의 통과를 통해 배기가스에 포함된 PFC와 VOC를 효과적으로 처리하는 것이다.

이에 상기 촉매처리 소각수단(5)은 제2 배기관(2)의 중간과 제3 배기관(3)의 중간에 구비되어 제3 배기관(3)을 통과하는 폐열이 포함된 배기가스의 열을 이용하여 제2 배기관(2)을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시킨 후 온도가 상승된 배기가스를 제2 배기관(2)을 통해 배출하는 열교환기(51)을 포함한다.

그리고 상기 촉매처리 소각수단(5)은 상기 제2 배기관(2)과 연결되어 승온된 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 소각시키는 노즐(521)과, 내부 구비되어 소각로 내부를 구획하는 적어도 하나 이상의 구획 타공판(522)과 구획 타공판(522)에 구비되어 연소된 배기가스가 통과되게 하여 PFC를 분해 처리하는 다수의 홀(561)이 구비된 촉매(56)와, 상기 기 제3 배기관(3)이 연결되는 배출부(523)를 포함하는 소각로(52)를 포함하는 것이다.

한편, 상기 구획 타공판(522)은 다수의 홀(522b)이 형성된 수평판(522a)과 수직판(522c)이 계단형으로 구비되게 구성되어 있는 것이다. 그리고 상기 촉매(56)는 상기 계단형으로 구성된 각 수평판(522a)의 상부에 다수로 구비되어 배기가스를 통과시키는 것이다. 그리고 상기 구획 타공판(522)은 소각로(52)의 내측면에 용접을 통해 고정되어 있거나 체결등의 고정수단을 통해 조립 고정되는 것이다.

또한 상기 촉매(56)는 수평상태로 수평판(522a)의 상부에 접착제나 별도의 체결요소등의 고정수단을 통해 고정되어 있으며, 각각의 촉매(56)에 형성된 홀(561)은 상기 수평판(522a)에 형성된 홀(522)과 연통될 수 있도록 수직으로 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 열교환기(51)는, 상기 제3 배기관(3)이 인입측과 배출측에 연결되어 이동하는 폐열을 가진 소각 배기가스가 통과되는 소각 배기가스 통로(511)와, 소각 배기가스 통로(511)와 구획되게 구비되어 제2 배기관(2)을 이동하는 배기가스가 통과되면서 소각 배기가스의 열을 회수하게 구비된 배기가스 통로(512)를 포함하는 것이다.

또, 상기 제1 배기관(1)의 중간에는 배기가스를 강제 이송시키는 송풍팬(11)이 더 구비됨으로서, 공장에서 배기되는 배기가스를 원활하게 이송시킬 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 구성하는 전처리부를 확대 도시한 것으로, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전처리부(4)는, 배기가스에 포함된 굵은입자를 물리적으로 제거하는 필터부(41)와, 필터링된 배기가스에 포함되는 미세입자를 처리할 수 있도록 배기가스와 물이 접촉되게 하는 세정장치(42)를 포함하는 것이다.

즉 상기 필터부(41)는 다수열로 적층되어 교체가 가능한 필터판을 포함함으 로서 배기가스에 포함된 이물질을 물리적으로 처리할 수 있는 것이다.

아울러 상기 세정장치는 물을 분사하는 수단과 물의 낙하되면서 잔류되어 상승되는 배기가스가 접촉될 수 있도록 적어도 하나 이상의 중간 수평타공판을 포함하는 것이다.

또한, 상기 산세정기(6)는 상기 제3 배기관(3)을 통해 배기가스가 유입되는 처리조(61)를 포함한다.

그리고 상기 처리조(61)에 유입된 배기가스에 포함되는 황이 포함된 불산을 물에 의해 제거할 때 물의 PH를 중성상태로 유지하기 위하여 물이 포함된 반응약품을 처리조에 공급하는 반응약품 공급부(62), 및 상기 처리조(61)의 상부에 구비되어 청정가스를 대기중으로 배출하는 청정가스 배기관(63)을 포함하는 것이다.

또한 상기 반응약품 공급부(62)는 상기 처리조(61)의 상부에 구비되는 물분사관을 포함하며, 물분사관에 물이 포함된 약품을 공급하는 공급탱크 및 공급탱크에 약품과 물을 공급하는 수단도 포함하는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치에 포함되는 반건조기를 확대 도시한 것으로, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제3 배기관(3)의 사이에는 제3 배기관(3)을 통과하는 배기가스가 유입된 과정에서 산세정기(6)의 처리 효과를 상승시킬 수 있도록 석회를 포함한 물을 분사하여 제 3 배기관(3)을 통해 배출되는 최종 부산물인 황이 포함된 불산과 반응하도록 하여 황 물질을 최대한 제거 시켜 상기 산 세정기(6)의 불산 가스처리를 용이하도록 제 3배기관(3)을 통해 산세정기(6)로 공급하는 반건조기(7)가 더 구비되어 있는 것이다.

그리고 상기 반건조기(7)는, 제3 배기관(3)을 통과하는 배기가스가 통과되는 처리조(71)와, 처리조(71)의 내부 상부에 구비되는 분사관(72), 및 상기 분사관(72)으로 물을 포함한 석회를 공급하는 반응물 공급장치(73)로 구성되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치는, 배기가스의 세정, 예열, 소각, 촉매 접촉통과, 부산물 반응처리의 순서로 배기가스에 포함된 PFC와 VOC는 물론 각종 이물질을 효과적으로 처리할 수 있는 것으로, 이하 각 공정의 순서에 따라 처리방법을 설명한다.

먼저, 배기가스 세정과정은, 전처리부(4)에서 이루어지는 것으로, 제1 배기관(1)을 통해 유입되는 공장의 배기가스가 필터부(41)에 통과되면서 배기가스에 포함된 굵은입자가 물리적으로 제거된다.

그리고 필터링 된 배기가스가 세정장치(42)에 통과되면서 물과 접촉됨에 따라서 미세입자가 물의 흡착으로 제거됨은 물론, 물에 용해성이 우수한 유해물질의 제거 및 촉매소각장치에서 PFC의 원활한 촉매분해를 위하여 적절한 수분을 공급하기 위한 목적도 포함한 것이다.

따라서 상기와 같이 전처리부(4)를 통과한 배기가스는 예열과 소각 및 촉매 접촉통과의 과정을 통해 배기가스에 포함되는 PFC와 VOC가 효과적으로 제거되는 것이다. 즉 배기가스의 예열과 소각 및 촉매 접촉통과 과정은, 촉매처리 소각수단(5)을 통해 이루어지는 것으로, 상기 전처리부(4)에서 배출되는 배기가스가 제2 배기관(2)을 통해 열교환기(51)에 통과되면서 제3 배기관(3)을 통과하는 폐열을 가지는 배기가스의 열을 흡수하여 온도가 상승된다. 즉 열교환기를 통과하는 전처리부(4)에서 배출된 배기가스는 예열되어 제2 배기관(2)을 통해 소각로(52)에 유입됨으로서 소각로(52)의 가열에 따른 운전비용을 절감한다.

아울러 제2 배기관(2)을 통해 소각로(52)에 유입된 예열 배기가스는, 노즐(521)에서 생성되는 화염으로 인하여 소각되면서 소각로(52)의 중간에 구비된 다수의 촉매(56)에 접촉 및 통과되어 배출부(523)를 통해 제3 배기관(3)으로 배출된다. 그리고 이와 같이 배기가스가 소각로(52)의 내부에서 소각되면서 촉매(56)에 접촉 통과되는 과정에서는, 소각을 통해 배기가스에 포함된 VOC가 효과적으로 제거되고 촉매(56)의 접촉 통과을 통해 배기가스에 포함되는 PFC가 효과적으로 분해 처리되는 것이다.

즉 상기 촉매는 PFC를 효과적으로 분해처리할 수 있는 기 공지된 여러 촉매들 중 하나를 선택하여 사용할 수 있는 것으로, 본 발명에서는 촉매의 구체적인 설명은 생략하나 그 일예를 들면 Al과 Zn, Ni, Ti, Fe, Sn, Co, Zr, Ce, Si, Pt, Pd 등이 될 수 있다.

따라서 상기와 같이 소각과 촉매 접촉통과의 과정이 진행됨으로서 배기가스에 포함된 VOC는 물론 PFC를 효과적으로 처리할 수 있는 것이다.

다음, 촉매처리 소각수단(5)을 통과한 최종 부산물인 황이 함유된 불산(HF)이 포함되는 배기가스는 부산물 반응처리 과정을 거쳐 대기중으로 배출하는 것이다. 즉 상기 부산물 반응처리는 산세정기(6)를 통해 진행되는 것으로, 최종 부산물이 포함된 배기가스는 제3 배기관(3)을 통해 산세정기(6)를 구성하는 처리조(61)에 유입되어 반응약품과 접촉됨에 따라 부산물이 반응 제거된 후 대기중으로 배출되는 것이다.

즉 상기 반응약품은 불산가스처리 효과를 높이기 위하여 분사되는 물을 중성화 시킬 수 있도록 알카리성 약품과 접촉시키게 되는데, 상기 알카리성 약품은 여러 약품이 공지되어 있음에 따라서 본 발명에서는 그 구체적인 설명은 생략한다.

또한 상기와 같이 배기가스에 포함된 최종 부산물을 산세정기(6)를 통해 처리할 수 있는데, 산세정기(6)의 반응효과를 향상시킬 수 있도록 배기가스를 산세정기에 투입시키기 앞서 반건조기(7)에 통과시킨다. 즉 최종 부산물이 포함된 배기가스를 반건조기(7)의 처리조(71)에 유입통과시키면서 물이 포함된 석회와 접촉되게 함으로서 상기 산세정기(6)를 통한 부산물의 반응 처리 효과를 최대로 향상시킬 수 있는 것이다.

그러므로, 상술한 일련의 과정을 통해 공장에서 배출되는 배기가스에 함유된 PFC는 물론 VOC도 효과적으로 처리할 수 있는 처리장치를 제공할 수 있는 것이다. 그리고 촉매를 통해 PFC가 제거됨으로 소각로(52)의 온도를 종래의 가열 소각방식의 PFC처리 방식에서처럼 약 1300℃까지 지나치게 상승시키지 않아도 충분히 제거되어 소각로의 온도를 높이기 위해 사용되는 연료의 소모량을 최대로 줄이면서 PFC와 VOC를 처리할 수 있는 처리장치를 제공할 수도 있는 것이다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예의 배기가스 처리장치를 구성하는 소각로의 다른 실시예를 나타내 것으로, 본 발명에 따른 다른 실시예의 소각로(52)는, 상기 제2 배기관(2)과 연결되어 승온된 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 소각시키는 노즐(521)과, 내부에 구비되어 소각로 내부를 구획하는 적어도 하나 이상의 구획 타공판(522)과 구획 타공판(522)에 구비되어 연소된 배기가스가 통과 되게 하여 PFC를 분해 처리하는 다수의 홀(561)이 구비된 촉매(56)와, 상기 기 제3 배기관(3)이 연결되는 배출부(523)를 포함한다.

그리고 상기 구획 타공판(522)은 다수의 홀이 형성된 다수의 수직판(522d)으로 구성되고, 상기 수직판(522d)이 소각로(52)의 내부에 다수로 구비되어 있으며, 상기 촉매(56)는 상기 각 수직판(522d)의 일측면인 배기가스 인입측의 위치에 구비되어 있는 것이다.

또한 상기 촉매(56)에 형성된 홀(561)은 수평상태로 형성됨으로서 배기가스의 통과을 가능하게 하는 것이다.

또 상기 수직판(522d)은 소각로(52)의 내부에 용접되어 고정되거나 체결 등을 통해 조립 고정되어 있는 것이다.

따라서, 상기와 같이 소각로(52)의 내부에 촉매(56)를 다수열로 구비하여 배기가스가 연속적으로 통과되게 함으로서, 촉매를 통한 PFC의 분해 처리효과를 최대로 향상시킬 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치를 나타낸 전체 구성도이며, 도 7은 도 6의 B부 확대도이다.

이에 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치는, 촉매처리 소각수단(5)을 제외하고 타 구성은 상술한 제1 실시예의 구성과 동일함을 전제한다.

따라서 본 발명에 따른 제2 실시예를 구성하는 배기가스 처리장치의 촉매처리 소각수단(5)은, 내부에 구비되어 상부에는 배기가스를 소각시키는 노즐(532)이 구비된 수평통로(531)와, 수평통로(531)의 하부에 적어도 두개 이상이 구비되어 있 고 각각에는 배기가스가 통과되게 하여 PFC를 분해 처리하는 다수의 홀(561)이 형성된 촉매(56)가 수평으로 구획되게 구비된 배기가스 통과통로(533)를 포함하는 소각로(53)와;

상기 각각의 배기가스 통과통로(533)에 상기 제 2 배기관(2)에서 분기되게 연결되어 있고 각각에는 제어부를 통해 개폐 상태가 제어되는 제어밸브(541)가 구비되어 있는 다수의 공급 분기관(54)과; 상기 각각의 배기가스 통과통로(533)에 상기 제 3 배기관(3)에서 분기 되게 연결되어 있고 각각에는 제어부를 통해 개폐 상태가 제어되는 제어밸브(551)가 구비되어 있는 다수의 배기 분기관(55)과; 상기 공급 분기관(54)의 제어밸브(541) 배출측에 연결되고 각각에는 제어밸브(811)가 구비되어 있는 다수의 퍼지 분기관(81); 및 상기 각 퍼지 분기관(81)과 연결되어 상기 제1 배기관(1)의 송풍팬(11) 전단에 연결되는 제4 배기관(8)으로 구성된다.

특히, 상기 제4 배기관(8)과 퍼지 분기관(81)은 상기 각 공급 분기관(54)에 구비된 제어밸브(541) 및 각 배기 분기관(55)에 구비된 제어밸브(551)의 개폐여부에 따라 퍼지를 위하여 설치되는 것으로, 각 퍼지 분기관(81)에 구비되어 있는 제어밸브(811)는 제어수단을 통해 개폐상태가 제어되는 것이다.

그리고 상기 제2 배기관(2)의 중간과 제3 배기관(3)의 중간에는, 상기 제3 배기관(3)을 통과하는 폐열이 포함된 배기가스의 열을 이용하여 제2 배기관(2)을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시킨 후 온도가 상승된 배기가스를 제2 배기관(2)을 통해 배출하여 상기 소각로(53)에 유입되게 하는 열교환기(51)가 더 구비되어 있는 것이다.

또한 상기 소각로(53)에 형성된 배기가스 통과통로(533)에 구비되어 있는 촉매(56)의 하부에는 배기가스의 통과를 통해 열을 축열할 수 있도록 다수의 홀(571)이 형성된 축열체(57)가 더 구비되어 있는 것이다. 아울러 상기 제 1실시예에서 서술된 바와 같이 전처리부(4)의 설치 목적 중 촉매 소각 장치에서의 PFC의 원활한 촉매분해를 위하여 적절한 수분을 공급하는데 부족한 수분의 공급을 위하여 소각로 내부에 수분공급을 위한 스팀공급관(9) 더 구비되어 있는 것이다.

또 상기 열교환기(51)는, 상기 제3 배기관(3)이 인입측과 배출측에 연결되어 이동하는 폐열을 가진 소각 배기가스가 통과되는 소각 배기가스 통로(511)와, 소각 배기가스 통로(511)와 구획되게 구비되어 제2 배기관(2)을 이동하는 배기가스가 통과되면서 소각 배기가스의 열을 회수하게 구비된 배기가스 통로(512)를 포함하는 것이다.

따라서, 상기 제2 실시예를 구성하는 촉매처리 소각수단의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 실시예의 배기가스 처리장치는 배기가스의 세정, 예열, 배기가스의 촉매 접촉통과, 소각, 재 촉매 접촉통과, 부산물 반응처리의 순서로 배기가스에 포함된 PFC와 VOC는 물론 각종 이물질을 효과적으로 처리할 수 있는 것으로, 이하 각 공정의 순서에 따라 처리방법을 설명한다.

먼저, 배기가스 세정과정은, 전처리부(4)에서 이루어지는 것으로, 상술한 제1 실시예의 전처리부(4)의 처리과정과 동일하다. 즉 제1 배기관(1)으로 통해 유입 되는 공장의 배기가스가 필터부(41)에 통과되면서 배기가스에 포함된 굵은입자가 물리적으로 제거되고, 그리고 필터링된 배기가스가 세정장치(42)에 통과되면서 물과 접촉됨에 따라서 미세입자가 물의 흡착으로 제거됨은 물론, 물에 대하여 용해성이 우수한 유해물질도 제거되는 것이다. 또한 배기가스가 세정장치(42)에서는 물에 용해성이 우수한 유해물질의 제거 및 촉매 소각장치에서 PFC의 원활한 촉매분해를 위하여 적절하게 수분을 공급하는 것이다.

다음, 상기와 같이 전처리부(4)를 통과한 배기가스는 예열, 배기가스의 촉매 접촉통과, 소각, 재 촉매 접촉통과의 과정을 통해 배기가스에 포함되는 PFC와 VOC가 효과적으로 제거되는 것으로, 그 구체적인 작동관계는 후술한다.

다음, 촉매처리 소각장치를 통과한 최종 부산물인 황이 함유된 불산(HF)이 포함되는 배기가스는 부산물 반응처리 과정을 거쳐 청정가스를 대기중으로 배출하는 것으로, 이러한 부산물 반응처리 과정은 제1 실시예의 전처리부(4)의 처리 과정과 동일하다. 즉 상술한 바와 같이, 상기 부산물 반응처리는 산세정기(6)를 통해 진행되는 것으로, 최종 부산물이 포함된 배기가스는 제3 배기관(3)을 통해 산세정기(6)로 유입되어 반응약품과 접촉됨에 따라 최종 부산물이 반응 제거된 후 대기 중으로 배출되는 것이다.

한편, 상기한 과정이 진행됨에 있어서, 본 발명에 따른 제2 실시예를 구성하는 촉매처리 소각정치(5)의 작동과정을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 실시예를 구성하는 촉매처리 소각장치(5)에서는, 예열, 배기가스의 축열재 및 촉매 접촉통과, 소각, 재 축열재 및 촉매 접촉통과 과정이 진행되어 배기가스에 포함되는 PFC와 VOC가 처리되는 것이다.

즉, 상기 전처리부(4)에서 배출되는 배기가스가 제2 배기관(2)을 통해 열교환기(51)에 통과되면서 제3 배기관(3)을 통과하는 폐열을 가지는 배기가스의 열을 흡수하여 온도가 상승된다. 즉 열교환기를 통과하는 전처리부(4)에서 배출된 배기가스는 예열되어 제2 배기관을 통해 소각로(53)에 유입됨으로서 소각로(53)의 가열에 따른 운전비용을 절감된다.

그리고 상기와 같이 배기가스가 소각로(53)로 유입되어 축열재 및 촉매 접촉통과와 소각 및 재 축열재 및 촉매 접촉통과 과정을 통해 PFC와 VOC가 처리되는 과정을 설명하면, 먼저 제2 배기관(2)에 연결되어 있는 각 공급 분기관(54)과 제3 배기관(3)에 연결되어 있는 각 배기 분기관(55)에 구비되어 있는 각각의 제어밸브(541,551)를 제어부(도시않됨)를 통해 선택적으로 개방함으로, 배기가스가 축열재 및 촉매에 접촉통과되고 소각되며 다시 축열재 및 촉매에 접촉통과되는 과정이 연속적으로 진행되고, 동시에 제 4배기관(8)과 연결된 각 퍼지분기관(81)에 구비되어 있는 각각의 제어밸브(811)를 제어수단를 통해 선택적으로 개방하여 송풍팬(11)전단으로 이송함으로서 이전 진행되었던 배기가스 통과통로(553)의 축열재 및 촉매 층에 남아있는 폐가스가 퍼지될 수 있는 것이다.

예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 배기가스 통과 통로(533)가 3구간으로 구비되어 있을 경우, 첫 번째 배기가스 통과 통로(533)와 연결되어 있는 공급 분기관(54)을 개방하고 두 번째와 세 번째의 배기가스 통과 통로(533)와 연결되어 있는 공급 분기관(54)를 폐쇄 하면서 동시에 첫 번째 배기가스 통과 통로(533)와 연결되어 있는 배기 분기관(55)을 폐쇄하여 폐가스가 첫 번째 배기가스 통과 통로(533)의 공급 분기관(54)를 통과하여 소각과정을 거친 후 두 번째 배기가스 통과 통로(533)와 연결되어 있는 배기 분기관(55)과 연결되어 있는 제 3배기관(3)을 통하여 배출된다. 또한 이러한 과정에서 있어서 세 번째 배기가스 통과 통로(533)의 퍼지 분기관(81)이 개방되어 세 번째 배기가스 통과 통로(533)의 이전 소각 과정에서 남은 폐가스를 퍼지하기 위하여 제1 배기관(1)으로 이송시킨다. 또한 소각 과정에서 부족한 수분공급을 위하여 스팀공급관(9)으로부터 스팀을 공급시킨다. 다음 상기와 같은 방식으로 일련의 과정으로 배기가스에 포함된 PFC가 분해 처리되고 VOC가 소각 처리되게 되는 것이다.

한편 상기에서는 소각로(53)의 배기가스 통과통로(533)가 3개인 것을 예를 들어 설명하였으나, 2개 또는 4개이상이 되더라도 각 공급 분기관(54)과 배기 분기관(55) 및 퍼지 분기관(81)을 선택적으로 개폐하여 배기가스의 통과 조건을 맞추게 되면, 상술한 바와 같이 배기가스가 촉매에 접촉 통과되고 소각되며 다시 촉매에 접촉 통과되게 할 수 있는 것이다.

그러므로. 상기와 같은 과정에서는, 소각되어 배기되는 배기가스의 폐열로 인하여 유입되는 통로에 구비되어 있는 축열재(57)가 예열됨으로서, 배기가스를 예열시킨 후 촉매(56)에 접촉 통과되게 함으로서 촉매를 통한 반응 효과를 최대로 향상시킬 수 있음은 물론, 유입되는 배기가스를 예열함으로서 배기가스의 소각에 따른 연료의 소모량을 최대로 줄일 수 있는 것이다.

따라서 상술한 촉매 접촉통과와 소각 및 재 촉매 접촉통과 과정을 통해 공장에서 배출되는 배기가스에 함유된 PFC는 물론 VOC도 효과적으로 처리할 수 있는 것이다. 그리고 소각로의 온도를 지나치게 상승시키지 않아도 촉매의 반응과 소각을 통해 효과적으로 PFC와 VOC를 처리할 수 있는 연료의 소모량을 최대로 줄일 수 있는 배기가스 처리장치를 제공할 수도 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 소각로(53)의 운전중 각 배기가스 통과통로(533)에 연결된 각각의 공급 분기관(54)과 배기 분기관(55)의 개폐 상태를 선택적으로 절환하여 배기가스의 통과 방향을 절환함으로서, 촉매에 접촉 통과되는 배기가스의 통과 방향을 주기적으로 변환 시킴에 따라 촉매의 반응 효과를 좀더 향상시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 배기가스에 포함된 PFC는 물론 VOC도 효과적으로 처리할 수 있는 종래의 방식과는 차별화 된 복합적인 방식으로 PFC는 물론 VOC를 효과적으로 처리하는 배기가스 처리장치를 제공하는 효과가 있다.

또, 소각로의 폐열을 통해 예열된 공장 배기가스를 소각로로 유입함으로서 소각로의 운전비용을 최대로 줄일 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변 형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어 져야 한다.

Claims

공장의 배기관(10)에 연결되고 송풍팬(11)이 구비된 제1 배기관(1)을 통해 연결되어 촉매의 접촉방해 물질인 미세입자를 세정을 통해 제거하는 전처리부(4)와,

전처리부(4)에서 제2 배기관(2)을 통해 배출되는 배기가스에 포함된 PFC와 VOC를, 배기가스의 소각 및 촉매의 통과를 통해 처리하거나 배기가스의 촉매 접촉통과와 소각 및 재 촉매 접촉통과를 통해 처리하는 촉매처리 소각수단(5)과,

촉매처리 소각수단(5)에서 제3 배기관(3)을 통해 배출되는 처리 배기가스에 포함되는 최종 분산물인 황이 포함된 불산을 반응을 통해 처리하여 청정가스를 대기중으로 배출하는 산세정기(6)를 포함함을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 1항에 있어서, 상기 제3 배기관(3)의 중간에는,

제3 배기관(3)을 통과하는 배기가스가 유입되는 과정에서 산세정기(6)의 처리 효과를 상승시킬 수 있도록 석회와 물의 분사를 통해 황이 포함된 불산을 반건조시켜 제3 배기관(3)를 통해 산세정기(6)로 공급하는 반건조기(7)가 더 구비됨을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 2항에 있어서, 상기 반건조기(7)는,

제3 배기관(3)을 통과하는 배기가스가 통과되는 처리조(71)와,

처리조(71)의 내부 상부에 구비되는 분사관(72), 및

상기 분사관(72)으로 물과 석회를 공급하는 반응물 공급장치(73)로 구성됨을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 1항에 있어서, 상기 촉매처리 소각수단(5)은;

제2 배기관(2)의 중간과 제3 배기관(3)의 중간에 구비되어 제3 배기관(3)을 통과하는 폐열이 포함된 배기가스의 열을 이용하여 제2 배기관(2)을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시킨 후 온도가 상승된 배기가스를 제2 배기관(2)을 통해 배출하는 열교환기(51)와;

상기 제2 배기관(2)과 연결되어 승온된 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 소각시키는 노즐(521)과, 내부에 구비되어 소각로 내부를 구획하는 적어 하나 이상의 구획 타공판(522)과 구획 타공판(522)에 구비되어 연소된 배기가스가 통과되게 하여 PFC를 분해 처리하는 다수의 홀(561)이 구비된 촉매(56)와, 상기 기 제3 배기관(3)이 연결되는 배출부(523)를 포함하는 소각로(52)로 구성됨을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 4항에 있어서, 상기 구획 타공판(522)은 다수의 홀(522b)이 형성된 수평판(522a)과 수직판(522c)이 계단형으로 구비되게 구성되고,

상기 촉매(56)는 다수로 구비되어 상기 각 수평판(522a)의 상부에 구비됨을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 4항에 있어서, 상기 구획 타공판(522)은 다수의 홀이 형성된 다수의 수직판(522d)으로 구성되고,

상기 수직판(522d)은 소각로(52)의 내부에 다수로 구비되어 있으며,

상기 촉매(56)는 상기 각 수직판(522d)의 일측면인 배기가스의 인입측 쪽에 구비됨을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 4항에 있어서, 상기 열교환기(51)는, 상기 제3 배기관(3)이 인입측과 배출측에 연결되어 이동하는 폐열을 가진 소각 배기가스가 통과되는 소각 배기가스 통로(511)와, 소각 배기가스 통로(511)와 구획되게 구비되어 제2 배기관(2)을 이동하는 배기가스가 통과되면서 소각 배기가스의 열을 회수하게 구비된 배기가스 통로(512)를 포함함을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 1항에 있어서, 상기 촉매처리 소각수단(5)은;

내부에 구비되어 상부에는 배기가스를 소각시키는 노즐(532)이 구비된 수평통로(531)와, 수평통로(531)의 하부에 적어도 두개 이상이 구비되어 있고 각각에는 배기가스가 통과되게 하여 PFC를 분해 처리하는 다수의 홀(561)이 형성된 촉매(56)가 수평으로 구획되게 구비된 배기가스 통과통로(533)를 포함하는 소각로(53)와;

상기 각각의 배기가스 통과통로(533)에 상기 제 2 배기관(2)에서 분기되게 연결되어 있고 각각에는 제어부를 통해 개폐 상태가 제어되는 제어밸브(541)가 구 비되어 있는 다수의 공급 분기관(54)과;

상기 각각의 배기가스 통과통로(533)에 상기 제 3 배기관(3)에서 분기 되게 연결되어 있고 각각에는 제어부를 통해 개폐 상태가 제어되는 제어밸브(551)가 구비되어 있는 다수의 배기 분기관(55)과;

상기 공급 분기관(54)의 제어밸브(541) 배출측에 연결되고 각각에는 제어밸브(811)가 구비되어 있는 다수의 퍼지 분기관(81); 및

상기 각 퍼지 분기관(81)과 연결되어 상기 제1 배기관(1)의 송풍팬(11) 전단에 연결되는 제4 배기관(8);

을 포함함을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 8항에 있어서, 상기 소각로(53)에 형성된 배기가스 통과통로(533)에 구비되어 있는 촉매(56)의 하부에는 배기가스의 통과를 통해 열을 축열할 수 있도록 다수의 홀(571)이 형성된 축열체(57)가 더 구비됨을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 8항에 있어서, 소각로(53)는,

내부로 수분을 공급하기 위한 스팀공급관(9)을 더 포함함을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전처리부(4)는,

배기가스에 포함된 굵은입자를 물리적으로 제거하는 필터부(41)와,

필터링된 배기가스에 포함되는 미세입자를 처리할 수 있도록 배기가스와 물이 접촉되게 하는 세정장치(42)를 포함함을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산세정기(6)는,

제3 배기관(3)을 통해 배기가스가 유입되는 처리조(61)와,

처리조(61)에 유입된 배기가스에 포함되는 황이 포함된 불산을 반응을 통해 제거할 수 있도록 물이 포함된 반응약품을 처리조에 공급하여 물이 포함된 반응약품과 배기가스가 접촉되게 하는 반응약품 공급부(62), 및 상기 처리조(61)의 상부에 구비되어 청정가스를 대기중으로 배출하는 청정가스 배기관(63)을 포함함을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.