KR100945038B1 - Plasma reactor and plasma scrubber using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 산업을 포함한 각종 산업으로부터 배출되는 유해가스를 제거하기 위한 플라즈마 반응기와 이를 이용한 스크러버에 관하여 개시한다. 본 발명은 하측이 개방된 원통 형상의 접지전극과 상기 접지전극을 지지하는 지지체와 상기 지지체에 지지되어 상기 접지전극의 중심에 설치된 내부전극과 상기 접지전극의 상단부에 설치되어 접지전극의 내측면으로 회전유동하는 플라즈마 가스를 주입하는 스월 발생기와 상기 접지전극의 하단부에 설치되어 접지전극의 내측면과 상기 내부전극과의 방전에 의해 형성된 플라즈마에 기체 및 액체 연료를 분사하는 연료 공급부와 상기 연료 공급부가 설치되면서 방전에 의해 형성된 플라즈마가 미끄러지도록 상기 접지전극의 하측에 설치된 방전 블록과 상기 방전 블록의 하측에 설치된 원통 형상의 반응 챔버와 상기 반응 챔버 내로 유해가스가 주입되는 유해가스 주입부와 상기 반응 챔버 하측에 처리된 유해가스가 배출되는 배출구 및 상기 배출구와 연통되는 통상의 습식 스크러버를 포함하여 구성된다.The present invention discloses a plasma reactor and scrubber using the same for removing harmful gases emitted from various industries including the semiconductor industry. According to the present invention, a cylindrical ground electrode having an open lower side, a support for supporting the ground electrode, and an inner electrode installed at the center of the ground electrode supported by the support and installed at an upper end of the ground electrode are disposed on the inner surface of the ground electrode. A swirl generator for injecting a rotating flow plasma gas and a fuel supply unit installed at a lower end of the ground electrode to inject gas and liquid fuel into a plasma formed by discharge between an inner surface of the ground electrode and the internal electrode; A discharge block disposed below the ground electrode, a cylindrical reaction chamber installed below the discharge block, and a harmful gas injection unit and the reaction chamber into which noxious gas is injected into the reaction chamber so that the plasma formed by the discharge slides while being installed. Discharge port and the discharge port discharged harmful gas treated on the lower side It is configured to include a conventional wet scrubber in communication.

유해가스, 플라즈마, 플라즈마 화염, 스크러버, 연료 Noxious gas, plasma, plasma flame, scrubber, fuel

Description

플라즈마 반응기와 이를 이용한 플라즈마 스크러버{PLASMA REACTOR AND PLASMA SCRUBBER USING THE SAME}Plasma reactor and plasma scrubber using the same {PLASMA REACTOR AND PLASMA SCRUBBER USING THE SAME}

본 발명은 반도체 산업을 포함한 각종 산업으로부터 배출되는 유해가스를 제거하기 위한 플라즈마 반응기와 이를 이용한 스크러버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프 및 팬 등의 수단에 의해 대기로 배출되는 유해가스를 플라즈마 반응기로 유입시켜 플라즈마로 분해하고, 상기 플라즈마 반응기로부터 발생된 플라즈마에 기체 및 액체 연료를 분사하여 대용량의 플라즈마 화염을 발생시켜 유해가스를 제거하기 위한 것이다. The present invention relates to a plasma reactor for removing noxious gases emitted from various industries, including the semiconductor industry, and a scrubber using the same. More particularly, the present invention relates to a plasma reactor for harmful gases discharged to the atmosphere by means of a pump and a fan. Inlet is decomposed into plasma, and gas and liquid fuel are injected into the plasma generated from the plasma reactor to generate a large-capacity plasma flame to remove harmful gases.

일반적으로 플라즈마는 전기적 극성을 갖는 전자 및 이온으로 구성된 제 4의 물질 상태로 알려져 있으며 전체적으로 음과 양의 전하수가 거의 같은 밀도로 분포되어 전기적으로 거의 중성인 상태이다. 플라즈마는 아크처럼 온도가 높은 고온 플라즈마와 전자의 에너지는 높지만 이온의 에너지가 낮아 실제로 느끼는 온도는 실온에 가까운 저온 플라즈마로 분류되며 대부분 직류, 교류, 초고주파, 전자빔 등의 전기적 방전에 의해 생성된다. In general, a plasma is known as a fourth material state composed of electrons and ions having electrical polarity, and is generally in a state in which the negative and positive charges are distributed at almost the same density, and thus are almost neutral. Plasma is high temperature plasma like arc and high energy of electrons but low energy of ions, so the actual temperature is classified as low temperature plasma close to room temperature and is mostly generated by electric discharge such as direct current, alternating current, ultra-high frequency and electron beam.

또한 플라즈마의 발생 압력에 따라 응용처가 달라지는데, 저압에서는 플라즈 마를 안정적으로 발생시킬 수 있기 때문에 반도체 부품의 세정과 식각, 증착에 이용되며 대기압 상태의 플라즈마는 표면 세정, 환경 오염물질 처리와 신소재 합성, 의료기기 등 다양한 분야에 사용된다. 특히, 플라즈마를 환경 설비에 적용하려는 노력은 교토의정서와 같은 환경 및 에너지 규제 강화에 따라 더욱 관심이 고조되고 있다. In addition, the application varies depending on the pressure generated by the plasma. At low pressures, the plasma can be stably generated, which is used for cleaning, etching, and depositing semiconductor parts. Used in various fields such as appliances. In particular, efforts to apply plasma to environmental facilities have been increasingly attracted by the strengthening environmental and energy regulations such as the Kyoto Protocol.

지구 온난화의 주범 중의 하나가 첨단산업체에서 사용되고 있는 산업기체이다. 그 대표적인 가스로서는 CF4, C2F6, C8F8, CHF8, NF3, SF6 등 반도체의 세정 및 식각용으로 사용되는 가스이다. 예를 들어, 이런 가스들이 한번 대기로 방출되면 오랜 세월동안 대기에 존재하면서 지표면에서 방출되어야 할 적외선을 차단하여 지표의 대기온도가 높아지도록 하는 역할을 하게 된다. 그러므로 산업체에서 사용되고 있는 불화 계열 가스를 대기로 방출하기 전에 완전히 파괴하여 배출하여야 하는 국제적 규제가 강화되고 있다. One of the main culprit of global warming is the industrial gas used by high-tech industries. The representative gas is a gas used for cleaning and etching of semiconductors such as CF 4 , C 2 F 6 , C 8 F 8 , CHF 8 , NF 3 , SF 6 , and the like. For example, once these gases are released into the atmosphere, they are in the atmosphere for a long time, blocking the infrared radiation that must be emitted from the earth's surface, thereby increasing the surface's atmospheric temperature. Therefore, international regulations are being tightened to completely destroy and release fluorinated gases used in industry before they are released into the atmosphere.

2005년 2월 16일 도쿄의정서가 발효되었고 한국은 2010년부터 감축규제 의무국이 확실시됨에 따라 온실가스 감축은 환경규제 뿐만 아니라 경제규제라고 해도 과언이 아닐 정도로 시장 상실과 비유부담 증가 등 국가 경제에 큰 영향을 주고 있다. 또한 화학기상증착 공정에서는 암모니아 가스가 사용되며 이는 통상적인 연소식 스크러버를 이용하여 연소되고 그 부산물은 습식 스크러버에 의해 처리된다. 그러나 이 과정에서 연소되지 않은 잔량의 암모니아가 물에 녹아 수중의 총 질소 양을 증가시켜 수질 오염을 유발하고 그 처리비용 또한 증가시키고 있다. As the Tokyo Protocol came into effect on February 16, 2005, and Korea has become a mandatory country for reducing regulations since 2010, greenhouse gas reduction is not only an environmental regulation but also an economic regulation. It has a big impact. In addition, ammonia gas is used in the chemical vapor deposition process, which is combusted using a conventional combustion scrubber and its by-products are treated by a wet scrubber. However, in this process, the remaining amount of unburned ammonia is dissolved in water, increasing the total amount of nitrogen in the water, causing water pollution and increasing the treatment cost.

위와 같은 문제점을 해결하기 위해 불화 계열 가스를 제거하고자 하는 연구가 다방면에서 진행되었다. 그 중에 하나가 플라즈마를 이용하여 이 분자들을 이온화시키고 무해한 다른 분자로 만들어 배출하려는 노력이었다. In order to solve the above problems, various studies have been conducted to remove fluorinated gas. One of them was the effort to ionize these molecules using plasma and turn them into other harmless molecules.

한국 특허 제10-0354665에서는 RF Source를 이용하여 진공 중에서 이러한 분자를 제거하는 것이었다. 진공 중에서 이러한 분자를 제거한다면, 비록 그 방법이 성공한다 하더러도, 진공에서 실시되고 있는 반도체 공정 라인과 함께 부착되어야 하는데, 이로 인하여 이 RF장비가 다른 반도체 공정장비의 원만한 작동을 저해하거나 때론 완전히 마비시킬 수도 있다는 문제점이 있다. In Korean Patent No. 10-0354665, the removal of these molecules in a vacuum using an RF source. If these molecules are removed in a vacuum, even if the method succeeds, they must be attached with the semiconductor processing line being implemented in a vacuum, which would impede the RF device's smooth operation and sometimes completely The problem is that it can be paralyzed.

또한, 한국 특허 제10-0454085와 한국 특허 제 10-0658374에서는 대기압 전자파 플라즈마 토치를 이용하여 CF4와 NF3, SF6로 오염된 질소 가스를 처리하고 있으나 그 처리량의 분당 5리터에서 30리터로서 처리한계가 있을 뿐만 아니라 전자파 플라즈마의 점화와 높은 유속에 민감성에 의해 안정한 플라즈마 유지에 어려움이 있다. In addition, Korean Patent No. 10-0454085 and Korean Patent No. 10-0658374 treat nitrogen gas contaminated with CF 4 , NF 3 , SF 6 using an atmospheric pressure electromagnetic plasma torch, but the throughput is 5 to 30 liters per minute. In addition to the processing limits, there is a difficulty in maintaining a stable plasma due to the ignition of the electromagnetic plasma and sensitivity to high flow rates.

또한 한국 특허 제10-0695036에서는 전자파 플라즈마 토치에 기체 및 액체 탄화수소 연료를 주입하여 CF4와 SF6로 오염된 질소 가스를 각각 분당 60리터와 120리터에서 90% 이상 처리하고 있으나, 이 또한 플라즈마의 점화와 안정적 유지에 어려움이 있다. In addition, Korean Patent No. 10-0695036 injects gaseous and liquid hydrocarbon fuels into an electromagnetic plasma torch to treat nitrogen gas contaminated with CF 4 and SF 6 at 90 liters per minute and 120 liters or more, respectively. Difficulty in ignition and stability.

따라서, 반도체 산업뿐만 아니라 각종 산업에서 배출되는 유해가스를 진공 밖 1기압에서 대용량의 가스를 처리할 수 있는 장치가 절실히 요구되고 있는 실정 이다. Therefore, there is an urgent need for a device capable of processing a large amount of gas at a pressure of 1 atm out of vacuum for harmful gases emitted from various industries as well as the semiconductor industry.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반도체 산업을 포함한 각종 산업에서 펌프 및 팬 등의 수단에 의해 대기로 배출되는 유해가스를 플라즈마 반응기로 유입시켜 안정적으로 플라즈마를 유지 및 유도할 수 있는 플라즈마 반응기를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to maintain and guide the plasma stably by introducing harmful gas discharged into the atmosphere by means of pumps and fans in various industries including the semiconductor industry into the plasma reactor It is an object to provide a plasma reactor.

또한 상기 플라즈마 반응기로부터 발생된 플라즈마에 기체 및 액체 연료를 분사하여 대용량의 플라즈마 화염을 발생시킴으로서 대용량의 유해가스를 제거하는 스크러버를 제공하는데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a scrubber that removes a large amount of harmful gas by injecting gas and liquid fuel into the plasma generated from the plasma reactor to generate a large amount of plasma flame.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 반응기는 접지전극; 상기 접지전극 상부에 위치하며 상기 접지전극을 지지하는 지지체; 상기 지지체에 지지되어 상기 접지전극의 중심에 설치된 내부전극; 상기 접지전극의 상단에 설치되어 상기 접지전극의 내측면으로 회전유동하는 플라즈마 가스를 주입하는 스월 발생기; 상기 접지전극의 하단부에 설치되어 상기 접지전극의 내측면과 상기 내부전극의 방전공간에 형성된 플라즈마에 연료를 공급하는 연료 공급부; 및 상기 연료 공급부가 설치되면서 방전에 의해 형성된 플라즈마가 미끄러지도록 상기 접지전극에 설치된 방전 블록; 을 포함한다.Plasma reactor of the present invention for achieving the above object is a ground electrode; A support positioned on the ground electrode and supporting the ground electrode; An internal electrode supported by the support and installed at the center of the ground electrode; A swirl generator installed at an upper end of the ground electrode and injecting a plasma gas that rotates and flows to an inner surface of the ground electrode; A fuel supply unit installed at a lower end of the ground electrode to supply fuel to a plasma formed in an inner surface of the ground electrode and a discharge space of the inner electrode; And a discharge block installed at the ground electrode to slide the plasma formed by the discharge while the fuel supply unit is installed. It includes.

또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 반응기를 이용한 스크러버는 펌프 및 팬의 수단으로 배출되는 유해가스를 처리하는 장치에 있어서, 상 기 플라즈마 반응기의 하부에 설치되는 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내로 유해가스가 주입되는 유해가스 주입부; 및 상기 반응챔버에서 처리된 상기 유해가스가 배출되는 배기관;을 포함한다.In addition, the scrubber using the plasma reactor of the present invention for achieving the above object is an apparatus for treating harmful gas discharged by means of a pump and a fan, the reaction chamber is installed in the lower portion of the plasma reactor; A noxious gas injection unit into which noxious gas is injected into the reaction chamber; And an exhaust pipe through which the harmful gas treated in the reaction chamber is discharged.

본 발명에 따른 플라즈마 반응기는 내부전극과 원통 형상의 접지전극 사이에서 빠르게 회전유동하는 플라즈마에 의해 연료의 전환율을 극대화할 수 있으며 높은 유속에도 플라즈마를 안정적으로 유지하면서 대용량의 플라즈마 화염을 제공하는 효과가 있다.Plasma reactor according to the present invention can maximize the conversion rate of the fuel by the plasma rapidly rotating flow between the internal electrode and the cylindrical ground electrode and has the effect of providing a large-scale plasma flame while maintaining a stable plasma even at high flow rate have.

또한 본 발명에 따른 스크러버를 통해 대용량의 플라즈마 화염에 유해가스를 주입함으로서 대용량의 유해가스를 처리할 수 있는 효과가 있다. In addition, by injecting harmful gas into a large volume of plasma flame through the scrubber according to the present invention there is an effect capable of processing a large amount of harmful gas.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 스크러빙용 플라즈마 반응기와 이를 이용한 스크러버를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a gas scrubbing plasma reactor and a scrubber using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 반도체 공정에서 배출되는 유해가스를 처리하기 위한 플라즈마 스크러버의 적용을 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing the application of a plasma scrubber for treating harmful gases discharged from a semiconductor process according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일반적으로 반도체 공정에서 유해가스(2)는 반도체 공정 챔버(10)에서 미반응된 가스로서 진공 연결관(12)을 통해 터보 펌프(20), 진공 연결관(22), 로터리 펌프(30), 연결관(32)을 통해 순차적으로 대기 중으로 배출된다. Referring to FIG. 1, in general, in a semiconductor process, the noxious gas 2 is an unreacted gas in the semiconductor process chamber 10, and the turbo pump 20, the vacuum connection tube 22, and the like through the vacuum connection tube 12. Through the rotary pump 30, the connecting pipe 32 is sequentially discharged to the atmosphere.

반도체 공정에서 사용되는 로터리 펌프(30)는 질소가스의 퍼징에 의해 작용하기 때문에 유해가스(2)는 질소가스와 함께 배출된다. 상기 질소가스와 혼합된 유 해가스(2)는 대기압 상태의 상기 연결관(32)과 연결되는 상기 플라즈마 스크러버(100)로 유입되고 플라즈마 스크러버(100)에서 처리된 가스(4)는 연결관(96, 98)을 통해 통상의 습식 스크러버(40)로 유입된다. Since the rotary pump 30 used in the semiconductor process acts by purging nitrogen gas, the noxious gas 2 is discharged together with the nitrogen gas. The harmful gas (2) mixed with the nitrogen gas flows into the plasma scrubber (100) connected to the connecting pipe (32) at atmospheric pressure, and the gas (4) processed by the plasma scrubber (100) is connected to the connecting pipe ( 96 and 98 are introduced into a conventional wet scrubber (40).

상기 습식 스크러버(40)에서 처리된 가스(8)는 연결관(50)을 통해 대기로 배출된다. 또한, 상기 습식 스크러버(40)에서는 상기 플라즈마 스크러버(100)에서 생성된 수용성 가스가 처리되어 폐수(62)로 배출관(60)을 통해 배출된다. 예를 들어, 유해가스(2)에 플르오린 화합물이 들어 있을 때, 수용성 가스는 불산(HF)이며 이는 습식 스크러버(40)에서 처리되어 폐수(62)로 배출된다.The gas 8 treated in the wet scrubber 40 is discharged to the atmosphere through the connecting pipe 50. In addition, the wet scrubber 40 is treated with the water-soluble gas generated in the plasma scrubber 100 is discharged through the discharge pipe 60 to the waste water 62. For example, when the toxic gas 2 contains a fluorine compound, the water-soluble gas is hydrofluoric acid (HF), which is treated in the wet scrubber 40 and discharged into the waste water 62.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버(100)의 상세 사시도이다. 2 is a detailed perspective view of the plasma scrubber 100 according to the embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 플라즈마 스크러버(100)는 크게 지지체(102), 접지전극(106), 반응 챔버(108), 배기관(112)을 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 2, the plasma scrubber 100 includes a support 102, a ground electrode 106, a reaction chamber 108, and an exhaust pipe 112.

지지체(102)는 금속 재질의 원통 형상의 접지전극(106)을 지지하고 있으며 테프론, 알루미나, 세라믹 등의 유전체로 구성된다. The support body 102 supports a cylindrical ground electrode 106 made of metal and is made of a dielectric such as Teflon, alumina, or ceramic.

상기 접지전극(106)의 상측에는 플라즈마 가스를 공급해주면서 접지전극의 내측면으로 와류를 형성시키는 스월 발생기(104)가 설치된다. 상기 스월 발생기(104)는 원주 방향에 대해 등간격으로 다수개가 설치될 수 있다. 상기 플라즈마 가스는 공기, 산소, 질소, 비활성 가스, 탄화수소 가스, 및 그 혼합가스로 구성될 수 있으며 플라즈마 가스로서 역할을 하는 동시에 상기 접지전극(106) 내에 발생되는 플라즈마를 안정화시켜 준다. The swirl generator 104 is installed above the ground electrode 106 to form a vortex to the inner surface of the ground electrode while supplying plasma gas. The swirl generator 104 may be provided in plural at equal intervals in the circumferential direction. The plasma gas may be composed of air, oxygen, nitrogen, an inert gas, a hydrocarbon gas, and a mixed gas thereof, and serves as a plasma gas to stabilize plasma generated in the ground electrode 106.

상기 반응 챔버(108)는 상기 접지전극(106)의 하측과 연결되어 있으며 상측에 유해가스(2)가 주입되도록 유해가스 주입부(110)가 설치된다. 상기 유해가스 주입부(110)는 상기 반응 챔버(108) 내측으로 유해가스(2)가 회전유동하도록 설치되며 그 회전유동 방향은 상기 와류의 플라즈마 가스의 회전유동 방향과 같거나 다를 수 있으며 원주방향에 대해 등간격으로 다수개가 설치될 수 있음은 물론이다. 또한 유해가스(2)가 회전유동하지 않고 상기 반응 챔버(108)의 중심으로 주입되도록 상기 유해가스 주입부(110)를 설치할 수도 있음은 물론 이다. The reaction chamber 108 is connected to the lower side of the ground electrode 106, and the harmful gas injection unit 110 is installed so that the harmful gas (2) is injected on the upper side. The noxious gas injection unit 110 is installed so that the noxious gas 2 rotates inside the reaction chamber 108, and the rotational flow direction may be the same as or different from the rotational flow direction of the plasma gas of the vortex, and the circumferential direction. Of course, a plurality of at equal intervals can be installed. In addition, the harmful gas injection unit 110 may be installed so that the harmful gas 2 is injected into the center of the reaction chamber 108 without rotating flow.

상기 반응챔버(108)의 하측에는 배기관(112)이 설치되어 있으며 처리된 유해가스(4)는 상기 배기관(112)을 통해 배출된다. 상기 배기관은 도 1의 연결관(96)과 연결되어 습식 스크러버와 연결된다. An exhaust pipe 112 is installed below the reaction chamber 108, and the treated harmful gas 4 is discharged through the exhaust pipe 112. The exhaust pipe is connected to the connection pipe 96 of Figure 1 is connected to the wet scrubber.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성을 상세히 설명하는 종단면도이다.Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view illustrating in detail the configuration of the plasma reactor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 반응기(300)는 지지체(102), 접지전극(106), 스월 발생기(104), 냉각관(130), 내부전극(120), 방전 블록(107), 연료 공급부(105)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the plasma reactor 300 of the present invention includes a support 102, a ground electrode 106, a swirl generator 104, a cooling tube 130, an internal electrode 120, a discharge block 107, It is configured to include a fuel supply 105.

지지체는 접지전극(106)과 내부전극(120)을 지지하며 열적 내구성이 강한 절연체로 구성되는 것이 바람직하다. 원통 형상의 상기 접지전극(106)의 상측에는 스월 발생기(104)기가 설치되어 플라즈마 가스를 공급한다. The support supports the ground electrode 106 and the internal electrode 120 and is preferably made of an insulator having high thermal durability. A swirl generator 104 is installed above the cylindrical ground electrode 106 to supply plasma gas.

상기 내부 전극(120)은 몸체(121)와 헤드(122)로 구성되며 접지전극(106)의 중심축에 설치되어 있다. 상기 내부 전극(120)의 몸체(121)는 냉각관(130)으로 씌 워져 있고 냉각관(130)은 냉각수 및 냉각 기체가 들어가고 나올 수 있도록 입구(132)와 출구(134)가 설치되어 있다. 상기 내부전극 헤드(122)의 상측은 혼(Horn) 모양을 하고 있고(상협하광) 하측은 밑 둥이 잘려진 원뿔 모양을 하고 있으며(하광상협) 모든 모서리는 둥근 모양을 하도록 구성하는 것이 바람직하다. The internal electrode 120 includes a body 121 and a head 122 and is installed on the central axis of the ground electrode 106. The body 121 of the internal electrode 120 is covered with a cooling tube 130, and the cooling tube 130 is provided with an inlet 132 and an outlet 134 to allow the coolant and the cooling gas to enter and exit. The upper side of the internal electrode head 122 has a horn shape (upper down light), and the lower side has a conical shape with a rounded bottom (low down light side).

상기 내부 전극 헤드(122)의 가장 넓은 부분의 둥근 모서리는 상기 접지전극(106)의 단부와 협소한 방전 공간(S2)을 형성하고 있으며 그 위치는 접지전극(106)의 단부와 같은 높이에 위치하는 것이 바람직하나 그 높이는 ±10 mm의 범위에서 조절 가능하다. The rounded corners of the widest portion of the inner electrode head 122 form a discharge space S2 narrow with the end of the ground electrode 106, and the position is at the same height as the end of the ground electrode 106. It is preferable that the height is adjustable in the range of ± 10 mm.

상기 접지전극(106)과 내부전극(120)이 형성하는 방전 공간(S2)의 갭은 일반적으로 사용되는 전원공급장치의 전압에 의해 결정되나 그 거리는 0.1~10 mm의 범위가 바람직하다. 상기 내부 전극 헤드(122)는 열적 내마모성이 강한 스텐레스 스틸, 텅스텐, 몰리브덴, 무산소 동(銅)으로 구성되는 것이 바람직하다. The gap between the discharge space S2 formed by the ground electrode 106 and the internal electrode 120 is determined by a voltage of a power supply device that is generally used, but the distance is preferably in the range of 0.1 to 10 mm. The internal electrode head 122 is preferably made of stainless steel, tungsten, molybdenum, oxygen-free copper having a high thermal abrasion resistance.

상기 스월 발생기(104)로부터 주입되는 플라즈마 가스는 접지전극(106)과 상기 냉각관(130) 사이의 공간(S1)과 상기 방전 공간(S2)을 회전유동하면서 지나간다. The plasma gas injected from the swirl generator 104 passes through the space S1 and the discharge space S2 between the ground electrode 106 and the cooling tube 130 while rotating.

상기 접지전극(106)의 하측 단부에는 방전 블록(107)이 설치되며 방전 블록(107)의 내측은 접지전극(106)의 내측과 연통되면서 연꽃의 봉오리 모양을 하고 있어 상기 방전공간(S2)에서 점화된 방전이 미끄러지도록 구성된다. 다시 말해서, 상기 내부전극 헤드(122) 상측의 원뿔과 상기 방전 블록(107)의 연꽃 봉오리 사이의 갭은 상기 방전 공간(S2)에서 시작하여 점점 넓어지게 구성되어 방전공간(S2)에 서 개시한 방전이 미끄러지면서 확장되며 상기 회전유동하는 플라즈마 가스의 흐름에 의해 방전은 더욱 확장되면서 회전유동하는 플라즈마(F1)를 발생시킨다. A discharge block 107 is installed at the lower end of the ground electrode 106, and an inner side of the discharge block 107 communicates with an inside of the ground electrode 106 to form a bud of a lotus flower in the discharge space S2. The ignition discharge is configured to slide. In other words, the gap between the cone on the upper side of the inner electrode head 122 and the lotus bud of the discharge block 107 is gradually widened starting from the discharge space S2 and started in the discharge space S2. As the discharge slides and is expanded, the discharge is further extended by the flow of the rotating flow plasma gas to generate the rotating flow plasma F1.

상기 플라즈마(F1)의 모양은 상기 방전 블록(107) 모양과 유사한 연꽃의 모양을 하고 있다. 상기 방전 블록(107)에는 연료 공급부(105)가 설치되어 상기 방전 공간(S2)에서 개시한 플라즈마에 연료를 공급하여 대용량의 플라즈마 화염(F2)을 발생시킨다. The plasma F1 has a shape of a lotus flower similar to that of the discharge block 107. The discharge block 107 is provided with a fuel supply unit 105 to supply fuel to the plasma started in the discharge space (S2) to generate a large-capacity plasma flame (F2).

상기 연료 공급부(105)는 방전 블록(107)의 외측에서 내측으로 갈수록 하향 또는 상향 경사지게 설치될 수 있음은 물론이다. 상기 연료는 기체, 액체, 고체 및 이들의 혼합 상태 중 선택된 어느 하나의 탄화수소 연료를 사용하는 것이 바람직하다.The fuel supply unit 105 may be installed to be inclined downward or upward from the outer side of the discharge block 107 toward the inner side. Preferably, the fuel uses any one of a hydrocarbon fuel selected from a gas, a liquid, a solid, and a mixed state thereof.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 상세한 구성을 보여주는 횡단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a plasma reactor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 방전 블록(107)에 설치된 연료 공급부(105)는 방전 블록(107)의 내측과 접선 방향으로 설치되며 원주 방향에 대해 등간격으로 다수개가 설치될 수 있음은 물론이다. Referring to FIG. 4, the fuel supply unit 105 installed in the discharge block 107 may be installed in a tangential direction with the inner side of the discharge block 107, and a plurality of fuel supply units 105 may be installed at equal intervals in the circumferential direction.

상기 연료공급부(105)로부터 공급되는 연료가스의 회전 유동 방향은 상기 플라즈마 가스와 같은 방향이 바람직하며 반대 방향일 수도 있다. The rotational flow direction of the fuel gas supplied from the fuel supply unit 105 is preferably the same direction as the plasma gas and may be the opposite direction.

또한 연료공급부(105)로 주입되는 연료는 플라즈마 가스와 혼합되어 주입될 수 있으며 상기 플라즈마 가스는 연료와 혼합되어 스월 발생기(104)로 주입될 수 있음은 당연하다. In addition, the fuel injected into the fuel supply unit 105 may be mixed with the plasma gas, and the plasma gas may be mixed with the fuel and injected into the swirl generator 104.

도 5는 본 발명의 실시예 따른 플라즈마 반응기의 다른 예를 보여주는 종단면도이다. 5 is a longitudinal sectional view showing another example of the plasma reactor according to the embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 내부전극(120)은 원기동 모양의 몸체(121)와 밑 둥이 잘려진 원뿔의 헤드(122)로 구성되며 몸체(121)의 내부는 냉각관(130)이 설치되어 내부전극(120)을 냉각시켜준다. Referring to FIG. 5, the internal electrode 120 includes a cylindrical body 121 and a conical head 122 having a rounded cone, and the inside of the body 121 has a cooling tube 130 installed therein. Cool 120.

방전 블록(117)은 접지전극(106)의 내측과 상기 내부전극 몸체(121) 외측이 형성하는 공간(S1)을 점차 좁아지도록 내측 하향 방향으로 기울어져 있어 협소한 방전공간(S2)을 형성하도록 구성된다. 이런 전극의 모양들은 전극 가공 및 형성을 더욱 용이하게 해주며 상기 공간(S1, S2)에서 플라즈마 가스와 연료가스의 혼합이 잘 이루어지는 역할을 하게 된다. The discharge block 117 is inclined in an inward downward direction to gradually narrow the space S1 formed between the inside of the ground electrode 106 and the outside of the inner electrode body 121 to form a narrow discharge space S2. It is composed. The shapes of the electrodes facilitate electrode processing and formation, and serve to mix plasma gas and fuel gas well in the spaces S1 and S2.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 내부전극의 다른 형태의 예를 보여주는 종단면도이다.6 is a longitudinal sectional view showing another example of the internal electrode of the plasma reactor according to the embodiment of the present invention.

도 6(a)에서, 내부전극 몸체(121)는 지지체(102)에 지지된 상측부터 하측으로 갈수록 차츰 넓어지는 모양을 하도록 구성될 수 있으며, 내부전극 몸체(121) 내부에 냉각관(130)이 설치되어 내부전극(120)을 냉각시켜줄 수 있다. In FIG. 6 (a), the internal electrode body 121 may be configured to have a shape that gradually widens from the upper side to the lower side supported by the support 102, and the cooling tube 130 inside the internal electrode body 121. This may be installed to cool the internal electrode 120.

또한, 도 6(b)에서처럼 내부전극 몸체(121)은 원기둥모양으로 구성될 수 있고, 내부전극 헤드(122)는 구(球) 모양으로 형성할 수 있으며, 내부전극 몸체(121) 외부에 냉각관(130)이 설치되어 내부전극(120)을 냉각시켜줄 수 있다. 상기와 같은 전극 몸체(121) 및 헤드(122)의 모양은 주입되는 플라즈마 가스와 연료 간의 혼합이 잘 이루어지도록 한다.In addition, as shown in FIG. 6 (b), the internal electrode body 121 may be configured in a cylindrical shape, and the internal electrode head 122 may be formed in a spherical shape and cooled outside the internal electrode body 121. The tube 130 may be installed to cool the internal electrode 120. The shape of the electrode body 121 and the head 122 as described above allows a good mixing between the plasma gas and the fuel injected.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 구성을 상세히 보여주는 종단면도이다. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing in detail the configuration of a plasma scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 스크러버(100)는 플라즈마 반응기(300), 반응 챔버(108), 유해가스 주입부(110), 배기관(112)을 포함하여 구성된다. 도 7에서 점선으로 표기된 상기 플라즈마 반응기(300)는 일실시예로 도 3에 도시된 플라즈마 반응기(300)를 적용하였지만, 도 5의 플라즈마 반응기와 도 6의 내부전극 모양을 하고 있는 플라즈마 반응기가 적용될 수 있음은 물론이다. Referring to FIG. 7, the plasma scrubber 100 of the present invention includes a plasma reactor 300, a reaction chamber 108, a noxious gas injection unit 110, and an exhaust pipe 112. In FIG. 7, the plasma reactor 300 indicated by a dotted line is applied to the plasma reactor 300 shown in FIG. 3 as an example, but the plasma reactor having the shape of the plasma reactor of FIG. 5 and the internal electrode of FIG. 6 is applied. Of course it can.

상기 반응 챔버(108)는 방전 블록(107)의 하단에 설치되며 전체적인 모습은 뒤집어 놓은 단지 모양을 하고 있고 상측은 상기 방전 블록(107)보다 더 넓은 내경을 갖도록 구성되며 하측으로 갈수록 좁아진다. 상기 반응 챔버(108)의 상측에는 유해가스 주입부(110)가 설치되며 외측에서 내측으로 갈수록 기울어지도록 설치할 수 있음을 물론이다. The reaction chamber 108 is installed at the lower end of the discharge block 107 and the overall shape is just inverted, the upper side is configured to have a wider inner diameter than the discharge block 107 and becomes narrower toward the lower side. The harmful gas injection unit 110 is installed on the upper side of the reaction chamber 108 and may be installed to be inclined toward the inside from the outside.

유해가스(2)는 상기 플라즈마 반응기(300)로부터 발생한 플라즈마 화염(F2)에 의해 분해 및 연소되어 상기 반응 챔버(108)와 연결된 배기관(112)으로 배출된다. The noxious gas 2 is decomposed and burned by the plasma flame F2 generated from the plasma reactor 300 and discharged to the exhaust pipe 112 connected to the reaction chamber 108.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 상세한 구성을 보여주는 횡단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a plasma scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 반응 챔버(108)에 설치된 유해가스 주입부(110)는 반응 챔버(108)의 내측과 접선 방향으로 설치하되 원주방향에 대해 등간격으로 다수개가 설치될 수 있음은 물론이다. Referring to FIG. 8, the harmful gas injection unit 110 installed in the reaction chamber 108 may be installed in a tangential direction with the inner side of the reaction chamber 108, but a plurality of harmful gas injection units 110 may be installed at equal intervals in the circumferential direction. .

상기 유해가스 주입부(110)로부터 주입되는 유해가스의 회전 유동 방향은 상기 플라즈마 가스 및 연료와 같은 방향이 바람직하며 상호 반대 방향일 수도 있다. 또한 유해가스(2)가 회전유동하지 않고 상기 반응 챔버(108)의 중심으로 주입되도록 상기 유해가스 주입부(110)를 설치할 수도 있음은 물론이다. 연료공급부(105)로 주입되는 연료와 스월 발생기(104)로부터 주입되는 플라즈마 가스는 유해가스와 혼합되어 주입될 수 있음은 당연하다.The rotational flow direction of the noxious gas injected from the noxious gas injection unit 110 is preferably the same direction as the plasma gas and the fuel, and may be opposite to each other. In addition, the harmful gas injection unit 110 may be installed so that the harmful gas 2 is injected into the center of the reaction chamber 108 without rotating flow. Of course, the fuel injected into the fuel supply unit 105 and the plasma gas injected from the swirl generator 104 may be mixed with the harmful gas and injected.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 다른 구성을 보여주는 종단면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 다른 구성을 보여주는 횡단면도이다. 9 is a longitudinal cross-sectional view showing another configuration of the plasma scrubber according to an embodiment of the present invention, Figure 10 is a cross-sectional view showing another configuration of the plasma scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10을 참조하면, 플라즈마 스크러버(100)는 플라즈마 반응기(300), 반응 챔버(108), 유해가스 주입부(110), 반응 블록(114), 배기관(112)으로 구성된다. 도 9에서 점선으로 표기된 상기 플라즈마 반응기(300)는 도 3의 플라즈마 반응기를 적용하였지만, 도 5의 플라즈마 반응기와 도 6의 내부전극 모양을 하고 있는 플라즈마 반응기가 적용될 수 있음은 물론이다. 9 and 10, the plasma scrubber 100 includes a plasma reactor 300, a reaction chamber 108, a noxious gas injection unit 110, a reaction block 114, and an exhaust pipe 112. 9 is applied to the plasma reactor of FIG. 3, but the plasma reactor having the shape of the plasma reactor of FIG. 5 and the internal electrode of FIG. 6 may be applied.

상기 반응 챔버(108)는 원통 형상을 하고 있으며 반응 블록(107)의 하단에 설치되어 있으며 상측에는 원주 방향에 대해 등간격으로 다수개의 유해가스 주입부(110)가 설치되도록 구성된다. The reaction chamber 108 has a cylindrical shape and is installed at a lower end of the reaction block 107 and is configured such that a plurality of harmful gas injection units 110 are installed at equal intervals in the circumferential direction.

이때에 상기 유해가스 주입부(110)는 상기 반응 챔버(108) 내에서 회전 유동하도록 반응 챔버(108) 내측에 접선 방향으로 설치되는 것이 바람직하며 또한 유해가스(2)가 회전유동하지 않고 직진성을 갖도록 상기 유해가스 주입부(110)를 설치 할 수 있다. At this time, the noxious gas injection unit 110 is preferably installed in a tangential direction inside the reaction chamber 108 so as to rotate in the reaction chamber 108, and the noxious gas (2) does not rotate rotational straightness The harmful gas injection unit 110 may be installed to have.

상기 유해가스(2)는 상기 반응 챔버(108)의 내측과 원통 형상의 반응 블록(114) 외측 사이에 형성된 공간(S3)으로 유입되며 반응 블록(114)은 원주 방향에 대해 등간격으로 다수개의 슬릿(116)이 설치된다. 상기 공간(S3)으로 유입된 유해가스(2)는 공간(S3)에서 회전유동(3)하다가 상기 슬릿(116)으로 유입되며 상기 반응 블록(114) 내에서 회전유동하는 와류를 형성하도록 구성된다. 상기 유해가스(2)의 회전유동 방향은 플라즈마 가스 및 연료의 방향과 같도록 상기 슬릿(116)을 구성하는 것이 바람직하다. 상기 접선 방향의 슬릿(116)은 접선 방향 또는 중심축에 수직하도록 타공된 다수개의 구멍으로 대체될 수 있음은 물론이다. The noxious gas 2 flows into the space S3 formed between the inner side of the reaction chamber 108 and the outer side of the cylindrical reaction block 114, and the reaction block 114 is arranged at equal intervals in the circumferential direction. The slit 116 is installed. The noxious gas 2 introduced into the space S3 is configured to form a vortex that flows into the slit 116 while rotating flow 3 in the space S3 and rotates in the reaction block 114. . Preferably, the slit 116 is configured such that the rotational flow direction of the noxious gas 2 is the same as that of the plasma gas and the fuel. The slit 116 in the tangential direction may be replaced by a plurality of holes perforated to be perpendicular to the tangential direction or the central axis.

상기와 같은 구성은 플라즈마 화염(F2)과의 반응시간을 연장시켜주어 유해가스의 처리효율을 극대화시킬 수 있다. 처리된 유해가스(4)는 상기 배기관(112)을 통해 배기되며 배기관(112)의 출구를 상기 반응 블록(114)의 내경보다 작게 구성하여 반응 시간을 더욱 연장시킬 수 있다. 또한 상기 유해가스 주입부(110)로 플라즈마 가스와 연료가 혼합되어 주입될 수 있음은 물론이다.Such a configuration can extend the reaction time with the plasma flame (F2) to maximize the treatment efficiency of harmful gases. The treated noxious gas 4 is exhausted through the exhaust pipe 112 and the outlet of the exhaust pipe 112 may be configured to be smaller than the inner diameter of the reaction block 114 to further extend the reaction time. In addition, the plasma gas and the fuel may be mixed and injected into the noxious gas injection unit 110.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 플라즈마 자동점화를 위한 회로 구성을 보여주는 블록도이다.11 is a block diagram showing a circuit configuration for plasma autoignition of the plasma scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 전원공급장치(180)는 플라즈마 스크러버(100)의 플라즈마 반응기(300)에 전원을 공급한다. 전원은 교류, 직류, 라디오 주파수, 마이크로웨이브가 사용되며 그 주파수는 1Hz ~ 3GHz의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 전원공급장치(180)로부터 인가되는 전압은 플라즈마 반응기(300)의 전극간의 갭에 의존 하며 1mm당 3 kV의 전압이 인가된다. Referring to FIG. 11, the power supply device 180 supplies power to the plasma reactor 300 of the plasma scrubber 100. The power source is alternating current, direct current, radio frequency, microwave and the frequency is preferably in the range of 1Hz to 3GHz. The voltage applied from the power supply device 180 depends on the gap between the electrodes of the plasma reactor 300 and a voltage of 3 kV per mm is applied.

플라즈마 점화를 위한 트리거(200)는 상기 플라즈마 반응기(300)의 접지전극과 내부전극 간에 고전압을 인가하여 플라즈마를 점화시킨다. 상기 트리거(200)는 통상의 고전압 트랜스포머가 사용되며 반파 정류 또는 전파 정류회로로 구성된다. 예를 들어, 전극간의 갭이 1.5 mm일 경우, 대략 4.5 kV의 고전압이 인가되어야 방전이 개시되지만 본 발명에서는 상기 전원공급장치(180)는 3 kV의 전압을 공급하고 상기 트리거(200)를 작동시키면 연속적으로 두 전극간에 스파크를 공급하여 방전이 개시된다. The trigger 200 for plasma ignition ignites the plasma by applying a high voltage between the ground electrode and the internal electrode of the plasma reactor 300. The trigger 200 is a conventional high voltage transformer is used is composed of a half-wave rectification or full-wave rectification circuit. For example, when the gap between the electrodes is 1.5 mm, discharge starts only when a high voltage of approximately 4.5 kV is applied, but in the present invention, the power supply device 180 supplies a voltage of 3 kV and operates the trigger 200. In this case, discharge is started by continuously supplying sparks between the two electrodes.

전류 릴레이(190)는 상기 전원공급장치(180)의 전류를 검출한다. 상기 전원공급장치(180)와 상기 트리거(200)의 작동으로 방전이 개시되어 플라즈마가 발생하면 전원공급장치(180)는 전류가 흐르며 상기 전류 릴레이(190)는 전류를 검출하여 트리거(200)의 전원을 차단한다. 또는 외부 조건에 의해 방전이 꺼져 상기 전원공급장치(180)에 전류가 흐르지 않으면 상기 전류 릴레이(190)는 상기 트리거(200)에 전원을 공급하여 방전을 개시한다. 이런 작동은 저전압에서 플라즈마를 발생시킬 수 있으므로 전원공급장치의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 저비용으로 효율적인 플라즈마를 발생시킬 수 있다. The current relay 190 detects the current of the power supply device 180. When the discharge is initiated by the operation of the power supply device 180 and the trigger 200 to generate a plasma, the power supply device 180 flows in current, and the current relay 190 detects a current to detect the current of the trigger 200. Shut off the power. Alternatively, when the discharge is turned off due to an external condition and the current does not flow in the power supply device 180, the current relay 190 supplies power to the trigger 200 to start the discharge. This operation can generate a plasma at low voltage, which not only reduces the volume of the power supply, but can also generate an efficient plasma at low cost.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버와 통상의 습식 스크러버와의 적용을 상세히 보여주는 단면도이다. 12 is a cross-sectional view showing in detail the application of the plasma scrubber and the conventional wet scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 플라즈마 스크러버(100)는 통상의 습식 스크러버(40)와 연결관(96, 98)으로 연결되며 상기 플라즈마 스크러버(100)에서 처리된 유해가 스(4)는 상기 습식 스크러버(40)의 하부로 들어가며 상부에 설치된 샤워기(42)에서 분사되는 물 또는 중화제에 의해 처리되고 배기관(50)을 통해 처리된 가스(8)는 대기로 배출된다. 상기 처리된 유해가스(4)의 수용성 기체는 상기 습식 스크러버(40)에서 처리되며 습식 스크러버(40)의 하부에 저장되는 폐수(70)는 밸브(64)와 배출관(60)을 통해 배출되며 폐수(62)는 화학약품에 의해 처리된다. 도 12에서와 같이 상기 플라즈마 스크러버(100)는 통상의 습식 스크러버(40)와 수평 방향으로 연결될 수 있을 뿐만 아니라, 상하 수직으로 연결될 수 있음은 물론이다.Referring to FIG. 12, the plasma scrubber 100 is connected to a conventional wet scrubber 40 by connecting tubes 96 and 98, and the harmful gas 4 treated by the plasma scrubber 100 is the wet scrubber ( The gas 8 which enters the lower part of 40 and is treated by water or neutralizer sprayed from the shower 42 installed at the upper part and processed through the exhaust pipe 50 is discharged to the atmosphere. The water-soluble gas of the treated noxious gas 4 is treated in the wet scrubber 40 and the waste water 70 stored in the lower portion of the wet scrubber 40 is discharged through the valve 64 and the discharge pipe 60 and the waste water. 62 is treated with chemicals. As shown in FIG. 12, the plasma scrubber 100 may not only be connected to the normal wet scrubber 40 in a horizontal direction, but may also be connected vertically and vertically.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 적용을 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing the application of a plasma scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 구성을 보여주는 전체도이다.2 is a general view showing the configuration of a plasma scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 구성을 상세히 설명하는 종단면도이다.Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view illustrating in detail the configuration of the plasma reactor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 반응기의 상세한 구성을 보여주는 횡단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a plasma reactor according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 반응기의 다른 예를 보여주는 종단면도이다. 5 is a longitudinal sectional view showing another example of the plasma reactor according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 내부전극의 다른 형태의 예를 보여주는 종단면도이다.6 is a longitudinal sectional view showing another example of an internal electrode according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 스크러버의 구성을 상세히 보여주는 종단면도이다. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing in detail the configuration of the plasma scrubber according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 스크러버의 상세한 구성을 보여주는 횡단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a plasma scrubber according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 스크러버의 다른 형태의 상세한 구성을 보여주는 종단면도이다.9 is a longitudinal sectional view showing a detailed configuration of another form of the plasma scrubber according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 도 9의 플라즈마 스크러버의 횡단면도이다. 10 is a cross-sectional view of the plasma scrubber of FIG. 9 in accordance with the present invention.

도 11은 본 발명에 따른 플라즈마 스크러버의 플라즈마 자동점화를 위한 회로 구성을 보여주는 블록도이다.11 is a block diagram showing a circuit configuration for plasma autoignition of the plasma scrubber according to the present invention.

도 12는 본 발명에 따른 플라즈마 스크러버와 통상의 습식 스크러버와의 적용을 상세히 보여주는 단면도이다. 12 is a cross-sectional view showing in detail the application of the plasma scrubber and the conventional wet scrubber according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>

S2: 방전공간 F1: 플라즈마S2: discharge space F1: plasma

F2: 플라즈마 화염 2: 유해가스F2: Plasma Flame 2: Noxious Gases

40: 습식 스크러버 100: 플라즈마 스크러버40: wet scrubber 100: plasma scrubber

102: 지지체 104: 스월 발생기102: support 104: swirl generator

105: 연료 공급부 106: 접지전극 105: fuel supply unit 106: ground electrode

107: 방전 블록 108: 반응 챔버 107: discharge block 108: reaction chamber

110: 유해가스 주입부 114: 반응 블록 110: harmful gas injection unit 114: reaction block

116: 슬릿 120: 내부전극 116: slit 120: internal electrode

122: 전극 헤드 180: 전원공급장치122: electrode head 180: power supply device

190: 전류 릴레이 200: 트리거190: current relay 200: trigger

300: 플라즈마 반응기300: plasma reactor

Claims (27)

접지전극; 상기 접지전극 상부에 위치하며 상기 접지전극을 지지하는 지지체; 상기 지지체에 지지되어 상기 접지전극의 중심에 설치된 내부전극; 상기 접지전극의 상단에 설치되어 상기 접지전극의 내측면으로 회전유동하는 플라즈마 가스를 주입하는 스월 발생기; 상기 접지전극의 하단부에 설치되어 상기 접지전극의 내측면과 상기 내부전극의 방전공간에 형성된 플라즈마에 연료를 공급하는 연료 공급부; 및 상기 연료 공급부가 설치되면서 방전에 의해 형성된 플라즈마가 미끄러지도록 상기 접지전극에 설치된 방전 블록;을 포함하는 플라즈마 반응기;A ground electrode; A support positioned on the ground electrode and supporting the ground electrode; An internal electrode supported by the support and installed at the center of the ground electrode; A swirl generator installed at an upper end of the ground electrode and injecting a plasma gas that rotates and flows to an inner surface of the ground electrode; A fuel supply unit installed at a lower end of the ground electrode to supply fuel to a plasma formed in an inner surface of the ground electrode and a discharge space of the inner electrode; And a discharge block installed at the ground electrode to slide the plasma formed by the discharge while the fuel supply unit is installed. 상기 플라즈마 반응기의 하부에 설치되고, 내부에는 원주방향에 대해 등간격으로 접선방향의 다수개의 슬릿이 구비되거나 접선방향 또는 중심축에 수직하도록 타공된 다수개의 구멍이 구비되는 반응 블록이 설치되는 반응 챔버;The reaction chamber is installed in the lower portion of the plasma reactor, the reaction chamber is provided with a plurality of slits in the tangential direction at equal intervals with respect to the circumferential direction or a plurality of holes perforated to be tangential or perpendicular to the central axis. ; 상기 반응 챔버 내로 유해가스가 주입되는 유해가스 주입부; 및A noxious gas injection unit into which noxious gas is injected into the reaction chamber; And 상기 반응챔버에서 처리된 상기 유해가스가 배출되는 배기관;을An exhaust pipe through which the harmful gas treated in the reaction chamber is discharged; 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.Plasma scrubber comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 내부전극의 몸체는 원기둥의 모양을 하고 헤드는 하향방향으로 그 둘레가 상기 몸체보다 점점 넓어지다가 부드러운 곡면을 형성하면서 점점 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The body of the inner electrode has a cylindrical shape and the head is formed in a downward direction gradually becomes narrower while forming a smooth curved circumference becomes wider than the body. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 내부전극의 몸체는 원기둥의 모양을 하고 헤드는 부드러운 곡면을 형성하면서 하향방향으로 그 둘레가 상기 몸체보다 점점 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The body of the inner electrode is in the shape of a cylinder, the head of the plasma scrubber, characterized in that the circumference becomes narrower than the body in the downward direction while forming a smooth curved surface. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 내부전극의 몸체는 원기둥의 모양을 하고 헤드는 구 모양을 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The body of the internal electrode has a cylindrical shape and the head is a plasma scrubber, characterized in that the spherical shape. 제 2 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 내부전극의 헤드는 열적 내마모성이 강한 텅스텐, 몰리브덴, 스테인레스 스틸 및 무산소동 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The head of the internal electrode is a plasma scrubber, characterized in that it is composed of any one of a high thermal abrasion resistance of tungsten, molybdenum, stainless steel and oxygen-free copper. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 내부전극의 외측 또는 내측에 형성되어 내부전극을 냉각시키는 냉각관이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.Plasma scrubber further comprises a cooling tube formed inside or outside the inner electrode to cool the inner electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방전 블록은 상기 접지전극 단부에 설치하되 내측면은 부드러운 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.Plasma scrubber, characterized in that the discharge block is installed at the end of the ground electrode, the inner surface is formed of a smooth curved surface. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 연료공급부에서 공급되는 연료는 기체, 액체, 고체 및 이들의 혼합 상태 중 선택된 어느 하나의 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The fuel supplied from the fuel supply unit is a plasma scrubber, characterized in that any one of the hydrocarbon fuel selected from gas, liquid, solid and mixed state thereof. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 스월 발생기로 주입되는 가스는 공기, 산소, 질소, 비활성가스 및 탄화수소가스 중 선택된 적어도 하나 이상의 가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The gas injected into the swirl generator is a plasma scrubber, characterized in that made of at least one gas selected from air, oxygen, nitrogen, inert gas and hydrocarbon gas. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 스월 발생기는 상기 접지전극의 내부로 원주 방향에 대해 등간격으로 다수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.And a plurality of swirl generators provided in the ground electrode at equal intervals in the circumferential direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연료 공급부는 상기 접지전극과 상기 방전블록 사이에 원주 방향에 대해 등간격으로 다수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.And a plurality of the fuel supply units at equal intervals in the circumferential direction between the ground electrode and the discharge block. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 연료 공급부는 외측에서 내측으로 갈수록 기울어져 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The fuel supply unit is a plasma scrubber, characterized in that installed inclined toward the inner side from the outside. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 연료 공급부는 와류를 형성하도록 상기 방전 블록의 내측면에 대해 접선방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.And the fuel supply part is installed in a tangential direction with respect to an inner surface of the discharge block so as to form a vortex. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 연료 공급부로 주입되는 가스의 와류 방향이 상기 스월 발생기로 주입되는 가스의 회전유동 방향과 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.And a vortex flow direction of the gas injected into the fuel supply unit is the same as a rotational flow direction of the gas injected into the swirl generator. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 연료 공급부로 주입되는 가스의 와류 방향이 상기 스월 발생기로 주입되는 가스의 회전유동 방향과 반대 방향인 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.And a vortex direction of the gas injected into the fuel supply unit is opposite to a rotational flow direction of the gas injected into the swirl generator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연료 공급부로 공급되는 연료에 상기 스월 발생기로 주입되는 가스가 혼합되어 주입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The plasma scrubber, characterized in that the gas injected into the swirl generator is mixed with the fuel supplied to the fuel supply unit. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유해가스 주입부는 상기 반응 챔버 내부로 원주 방향에 대해 등간격으로 다수개가 구비되어 상기 유해가스가 상기 반응 챔버 내에서 회전 유동하도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The harmful gas injection unit is provided with a plurality in the circumferential direction to the inside of the reaction chamber at regular intervals so that the harmful gas to rotate in the reaction chamber characterized in that the plasma scrubber. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 유해가스의 회전 유동 방향이 플라즈마 가스의 회전유동 방향과 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버. And the rotating flow direction of the noxious gas is the same as the rotating flow direction of the plasma gas. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 유해가스의 회전 유동 방향이 플라즈마 가스의 회전유동 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.And the rotational flow direction of the noxious gas is opposite to the rotational flow direction of the plasma gas. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유해가스 주입부로 플라즈마 가스와 연료가 혼합되어 주입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.Plasma scrubber, characterized in that the plasma gas and fuel is mixed and injected into the harmful gas injection unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 스크러버에서 처리된 유해가스가 물 또는 중화제에 의해 2차 처리되는 습식 스크러버가 상기 배기관과 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.And a wet scrubber in which the harmful gas treated in the plasma scrubber is secondaryly treated with water or a neutralizer is connected to the exhaust pipe. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 습식 스크러버는 상기 플라즈마 스크러버와 수평 또는 상하로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The wet scrubber is a plasma scrubber, characterized in that connected to the plasma scrubber horizontally or vertically. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 반응기에 플라즈마의 점화를 위한 트리거가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.Plasma scrubber, characterized in that the plasma reactor is provided with a trigger for ignition of the plasma. 제 26 항에 있어서,The method of claim 26, 상기 트리거는 플라즈마 전원공급장치의 전류를 검출하는 전류 릴레이에 의해 전원이 on/off 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버.The trigger is a plasma scrubber, characterized in that the power is turned on / off by a current relay for detecting the current of the plasma power supply.
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