KR101253330B1 - 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템 - Google Patents

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KR101253330B1
KR101253330B1 KR1020120099197A KR20120099197A KR101253330B1 KR 101253330 B1 KR101253330 B1 KR 101253330B1 KR 1020120099197 A KR1020120099197 A KR 1020120099197A KR 20120099197 A KR20120099197 A KR 20120099197A KR 101253330 B1 KR101253330 B1 KR 101253330B1
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exhaust
wet scrubber
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moisture
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한영수
안윤금
황희재
고우식
김정수
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(주) 늘푸른동방
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Abstract

본 발명은 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템에 관한 것으로서, 유해가스를 처리하여 정화시키는 웨트 스크러버; 상기 웨트 스크러버를 통해 정화가 완료된 배기가스가 배기되는 배기덕트; 및 상기 웨트 스크러버와 상기 배기덕트 사이에서 상기 웨트 스크러버와 상기 배기덕트에 연결되며, 상기 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스의 온도를 저감시켜 상기 배기덕트로 전달하는 배기가스 수분 및 온도 저감장치를 포함한다.

Description

웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템{Condensation water preventing system of a wet scrubber}
본 발명은, 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스에 포함된 수분을 제거하고 온도를 저감시켜 배기덕트로 배기시킴으로써 배기덕트 내에 결로수가 발생되는 것을 방지할 수 있는 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템에 관한 것이다.
웨트 스크러버(wet scrubber)는 반도체 생산 공정 내에서 발생되는 유해가스를 처리하여 정화시키는 장치이다. 일반적으로 웨트 스크러버를 경유하여 유해가스가 정화 처리된 배기가스는, 웨트 스크러버에 마련되는 배기부(gas outlet)를 통해 배기덕트로 배기된다.
한편, 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스 온도는 대략 35℃ 내지 40℃이고 배기덕트 외부의 외부공기 온도는 대략 24℃이기 때문에 이와 같은 온도 차이로 인하여 배기덕트 내에는 결로수가 발생되어 고일 수 있다.
이러한 현상은 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스에서 수분이 제거되지 못하고 그대로 배기덕트로 유입됨으로써 배기덕트 내에 포그(fog)가 비산하게 됨으로써 배기덕트 내의 고온 포화 상태를 가속화시켜 결로수의 급속한 생성을 초래하게 된다.
배기덕트 내에 결로수가 고이게 되면, 배기가스의 배기 흐름을 방해할 수 있고 풍량을 축소하여 생산 장비의 효율을 떨어뜨릴 수 있으며, 배기가스가 갖는 케미컬(chemical) 성분이 결로수에 포함되어 배기덕트가 부식되는 현상 등이 발생될 수 있으므로 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스로부터 수분을 제거하고 온도를 저감시켜 배기덕트로 배기시킴으로써 배기덕트 내에 결로수가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는 방안이 요구된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2004-0094664호
본 발명의 목적은, 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스의 수분을 제거하고 온도를 저감시켜 배기덕트로 배기시킴으로써 배기덕트 내에 결로수가 발생되는 것을 방지할 수 있는 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 유해가스를 처리하여 정화시키는 웨트 스크러버; 상기 웨트 스크러버를 통해 정화가 완료된 배기가스가 배기되는 배기덕트; 및 상기 웨트 스크러버와 상기 배기덕트 사이에서 상기 웨트 스크러버와 상기 배기덕트에 연결되며, 상기 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스의 수분 및 온도를 저감시켜 상기 배기덕트로 전달하는 배기가스 수분 및 온도 저감장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템에 의해 달성된다.
상기 배기가스 수분 및 온도 저감장치는, 장치본체; 상기 장치본체 내의 일측에 마련되어 배기가스 속의 수분을 제거하여 상기 배기가스의 온도를 저감시키는 데미스터(demister); 상기 배기가스와의 접촉면적을 증가시켜 상기 배기가스의 온도를 저감시키는 다수의 엘리미네이터; 상기 웨트 스크러버의 배기부(gas outlet)와 연통되며, 상기 배기부를 통해 배기되는 배기가스를 상기 장치본체 내로 유입시키는 배기가스 유입부; 및 상기 배기가스 유입부를 통해 흐르는 상기 배기가스가 역방향으로 흐를 수 있도록 상기 배기가스 유입부의 바깥쪽에서 상기 배기가스 유입부를 부분적으로 둘러싸게 배치되어 상기 배기가스의 흐름을 가이드하는 배기가스 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 데미스터는 상기 배기가스 가이드부를 사이에 두고 상기 장치본체 내의 상부 및 하부 영역에 각각 배치될 수 있다.
상기 다수의 엘리미네이터는 상기 장치본체 내의 상부 영역과, 상기 다공성 망부재와 상기 배기가스 가이드부 사이 영역에 임의 방향으로 배치되며, 상기 엘리미네이터 내에는 배기가스의 수분을 추가적으로 탈락시키기 위하여 팩킹이 충진될 수 있다.
상기 배기가스 수분 및 온도 저감장치는, 상기 웨트 스크러버로부터의 배기가스를 상기 배기덕트로 전달하도록 상기 배기가스가 흐르는 공간이 내부에 형성되는 장치본체; 상기 장치본체 내의 일측에 마련되어 배기가스 속의 수분을 제거하여 상기 배기가스의 온도를 저감시키는 데미스터; 상기 배기가스와의 접촉면적을 증가시켜 상기 배기가스의 온도를 저감시키는 다수의 엘리미네이터; 및 상기 장치본체 내에서 지그재그식으로 배치되어 상기 배기가스와 접촉되되 상기 배기가스의 온도를 저감시킬 수 있도록 냉각유체가 순환되는 냉각유체 순환관을 포함할 수 있다.
상기 배기가스 수분 및 온도 저감장치와 상기 배기덕트를 연결하는 배기라인 상에 배치되는 정압 조절용 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스의 수분을 제거하고 온도를 저감시켜 배기덕트로 배기시킴으로써 배기덕트 내에 결로수가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템의 개략적인 구조도,
도 2는 도 1에 적용되는 배기가스 수분 및 온도 저감장치의 사시도,
도 3은 도 2의 단면 구조도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템에 적용되는 배기가스 수분 및 온도 저감장치의 단면 구조도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 실시예의 설명 중 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템의 개략적인 구조도, 도 2는 도 1에 적용되는 배기가스 수분 및 온도 저감장치의 사시도, 그리고 도 3은 도 2의 단면 구조도이다.
이들 도면을 참조하되 우선 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템은, 유해가스를 처리하여 정화시키는 웨트 스크러버(110)와, 웨트 스크러버(110)를 통해 정화가 완료된 배기가스가 배기되는 배기덕트(120)와, 웨트 스크러버(110)와 배기덕트(120) 사이에서 웨트 스크러버(110)와 배기덕트(120)에 연결되며, 웨트 스크러버(110)로부터 배기되는 배기가스의 수분 제거 및 온도 저감을 위한 배기가스 수분 및 온도 저감장치(140)를 포함한다.
웨트 스크러버(110)는 반도체 생산 공정 내에서 발생되는 유해가스를 처리하여 정화시키는 장치로서, 도 1에는 웨트 스크러버(110)의 세부 구조가 도시되어 있지 않지만 웨트 스크러버(110) 내에는 유해가스를 향해 물을 분사하는 물 분사 수단, 물의 분사로 인해 흡착된 흡착물질을 수집하는 수집 수단, 증기 속의 수분을 제거하는 수분 제거 수단 등이 갖춰질 수 있다.
도 1처럼 유입부(GAS INLET, 112)를 통해 웨트 스크러버(110) 내로 유입된 유해가스는 전술한 물 분사 수단, 수집 수단, 수분 제거 수단 등을 거치면서 정화된 후, 배기부(GAS, OUTLET, 111)를 통해 배기될 수 있다.
전술한 것처럼 배기부(111)를 통해 배기되는 배기가스의 온도는 대략 35℃ 내지 40℃ 정도의 비교적 고온이다.
배기덕트(120)는 최종적으로 배기가스가 배기되는 장소로서 배기덕트(120)에는 배기라인(121)이 연결된다.
한편, 배기가스 수분 및 온도 저감장치(140)는 웨트 스크러버(110)의 배기부(111)와 배기덕트(120)의 배기라인(121) 사이에 연결되어 웨트 스크러버(110)로부터 배기되는 비교적 고온의 배기가스의 수분 및 온도를 저감시켜 배기덕트(120)로 전달하는 역할을 한다.
본 실시예처럼 웨트 스크러버(110)와 배기덕트(120) 사이에 배기가스 수분 및 온도 저감장치(140)가 마련되어 배기가스의 온도, 즉 대략 35℃ 내지 40℃ 정도의 비교적 고온을 유지하는 배기가스의 온도를 대략 10℃ 이상 저감시키고 수분을 제거하여 배기덕트(120)로 전달하게 되면, 배기덕트(120) 내의 배기가스와 외부공기 간의 온도차가 줄어들게 되고 고온 포화 상태를 발생시키기 않게 됨으로써 종전처럼 배기덕트(120) 내에 결로수가 발생되는 현상을 예방할 수 있다.
배기라인(121) 상에는 정압 조절용 댐퍼(130)가 마련될 수 있다. 정압 조절용 댐퍼(130)는 배기라인(121) 내의 개도를 조절함으로써 배기라인(121)을 따라 흐르는 배기가스의 양을 조절하여 정압을 유지할 수 있도록 한다. 정압 조절용 댐퍼(130)는 기계식 댐퍼일 수도 있고 전자식 댐퍼일 수도 있다.
배기가스 수분 및 온도 저감장치(140)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 장치본체(150), 데미스터(demister, 180a,180b), 엘리미네이터(190), 배기가스 유입부(160), 그리고 배기가스 가이드부(170)를 포함한다.
장치본체(150)는 장치의 외관을 형성한다. 장치본체(150)의 양단부에는 플랜지(P1,P2)가 형성될 수 있다. 장치본체(150)는 양단부로 갈수록 폭이 점진적으로 좁아지는 구조로 제작될 수 있다.
장치본체(150)는 웨트 스크러버(110)의 배기부(111) 및 배기덕트(120) 쪽의 배기라인(121)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서 배기가스 수분 및 온도 저감장치(140)에 이상이 생기면 떼어내어 수리하거나 다른 것으로 교체할 수 있다.
장치본체(150)의 하단부 일측에는 드레인부(151)가 마련된다. 드레인부(151에는 코크(152)가 마련되어 드레인부(151)를 개폐할 수 있다.
장치본체(150) 내에는 데미스터(demister, 180a,180b)와 엘리미네이터(190)가 더 마련된다.
데미스터(180a,180b)는 배기가스 속의 수분을 제거하여 배기가스의 온도를 저감시키는 역할을 한다. 데미스터(180a,180b)는 장치본체(150) 내에서 상부 및 하부에 각각 일정 두께만큼 배치되어 배기가스 속의 수분을 제거하게 된다.
엘리미네이터(190)는 판재를 지그재그로 접어 좁은 간격으로 적층 배치되는 구조물로서 배기가스와의 접촉면적을 증가시켜 배기가스의 온도를 저감시키는 역할을 한다. 또한 엘리미네이터(190)의 적층 이격공간 내에는 패킹(191)이 더 충진된다. 따라서 배기가스는 엘리미네이터(190)의 패킹(191)에 부딪혀 수분도 탈락시키면서 온도가 저감될 수 있다.
이러한 엘리미네이터(190)는 장치본체(150) 내의 상부 영역과, 후술할 다공성 망부재(171)와 배기가스 가이드부(170) 사이 영역에 임의 방향으로 다수 배치될 수 있다. 상부의 데미스터(180a)와 엘리미네이터(190) 사이에는 다수의 통공이 형성된 격판(181)이 배치되어 엘리미네이터(190)의 수용공간을 형성할 수 있다.
데미스터(180a,180b)와 엘리미네이터(190)가 마련됨에 따라 배기가스는 이와 같은 데미스터(180a,180b)와 엘리미네이터(190)를 지나면서 수분이 제거되고 그 온도가 더욱 낮아질 수 있어 고온의 배기가스가 배기라인(121)을 통해 배기덕트(120)로 직접 전달되는 현상을 없앨 수 있다.
따라서 고온의 배기가스와 외기의 온도차로 인해 배기덕트(120) 내에 결로수가 발생되는 현상을 없앨 수 있다. 장치본체(150) 내에서 발생된 응축수는 드레인부(151)를 통해 드레인된다.
배기가스 유입부(160)는 웨트 스크러버(110)의 배기부(111)와 연통되며, 배기부(111)를 통해 배기되는 배기가스를 장치본체(150) 내로 유입시키는 역할을 한다. 배기가스 유입부(160)는 일반적인 파이프(pipe) 구조물일 수 있다.
배기가스 유입부(160)의 상단부에는 다공성 망부재(171)가 배치되어 배기가스는 통과시키면서 그 위쪽으로 엘리미네이터(190)들이 배치될 수 있도록 한다.
배기가스 가이드부(170)는 배기가스 유입부(160)를 통해 흐르는 배기가스가 역방향으로 흐를 수 있도록 배기가스 유입부(160)의 바깥쪽에서 배기가스 유입부(160)를 부분적으로 둘러싸게 배치되어 배기가스의 흐름을 가이드하는 역할을 한다.
쉽게 표현하여 배기가스 가이드부(170)는 배기가스 유입부(160)의 상단부 영역에 배치되는 엎어져 배치되는 컵(cup) 형태의 구조물일 수 있는데, 이와 같은 배기가스 가이드부(170)로 인해 배기가스 유입부(160)를 지나던 배기가스의 흐름이 바뀌어 역방향으로 흐르게 된다.
앞서도 기술한 것처럼 다공성 망부재(171)와 배기가스 가이드부(170) 사이 영역에도 다수의 엘리미네이터(190)가 배치되어 배기가스의 온도를 저감시킬 수 있다.
이와 같이 배기가스 유입부(160)와 이를 통해 유입되는 배기가스를 배기가스 가이드부(170)가 역방향으로 가이드함으로써 배기가스가 상방으로 직접 상승하는 것에 비하여 유로의 길이를 증가시키게 되어 배기가스의 온도는 더욱 하강할 수 있게 된다.
이러한 구성을 갖는 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템의 작용에 대해 살펴본다.
웨트 스크러버(110)의 유입부(112)를 통해 웨트 스크러버(110) 내로 유입된 유해가스는 전술한 물 분사 수단, 수집 수단, 수분 제거 수단 등을 거치면서 정화된 후, 배기부(111)를 통해 배기될 수 있다.
배기부(111)를 통해 배기되는 배기가스의 온도는 대략 35℃ 내지 40℃ 정도의 비교적 고온을 유지한다.
배기부(111)를 통해 배기되는 배기가스는 도 3처럼 배기가스 수분 및 온도 저감장치(140)의 배기가스 유입부(160)를 통해 장치본체(150) 내로 상향 유입된다.
이때, 배기가스 유입부(160)의 상단부에는 배기가스 가이드부(170)가 배치되어 있기 때문에 배기가스는 그 흐름이 바뀌어 하향된 후, 하부의 데미스터(180b)와 상부의 데미스터(180a), 그리고 엘리미네이터(190)를 지나 배기라인(121)을 통해 배기덕트(120)로 향하게 된다.
배기가스가 위와 같은 과정을 거치기 때문에 배기가스의 온도는 대략 10℃ 이상 낮아진 상태로 배기라인(121)을 통해 배기덕트(120)로 배기될 수 있다. 장치본체(150) 내에서 발생된 응축수는 드레인부(151)를 통해 드레인된다.
이처럼 고온의 배기가스가 배기라인(121)을 통해 배기덕트(120)로 직접 전달되는 현상을 없앨 수 있기 때문에 고온의 배기가스와 외기의 온도차로 인해 배기덕트(120) 내에 결로수가 발생되는 현상을 없앨 수 있다.
따라서 배기덕트(120) 내에 결로수가 고임으로써 야기되던 배기가스의 배기 흐름을 방해하는 문제, 배기가스의 풍량을 축소하여 생산 장비의 효율을 떨어뜨리는 문제, 그리고 배기가스가 갖는 케미컬(chemical) 성분이 결로수에 포함되어 배기덕트(120)가 부식되는 문제 등을 효율적으로 해소할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 웨트 스크러버(110)로부터 배기되는 배기가스의 온도를 저감시켜 배기덕트(120)로 배기시킴으로써 배기덕트(120) 내에 결로수가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템에 적용되는 배기가스 수분 및 온도 저감장치의 단면 구조도이다.
본 실시예의 배기가스 수분 및 온도 저감장치(240)는, 웨트 스크러버(110)로부터의 배기가스를 배기덕트(120)로 전달하도록 배기가스가 흐르는 공간이 내부에 형성되는 장치본체(250)와, 장치본체(250) 내에서 지그재그식으로 배치되어 배기가스와 접촉되되 배기가스의 온도를 저감시킬 수 있도록 냉각유체가 순환되는 냉각유체 순환관(260)을 포함한다.
즉 본 실시예의 경우에는 냉각유체, 예컨대 냉각수가 흐르고 있는 냉각유체 순환관(260) 쪽으로 고온의 배기가스가 접촉되면서 통과되도록 함으로써 배기가스의 온도를 저감시키는 구조를 제시하고 있다.
냉각유체 순환관(260)은 예컨대, 방열 파이프 같은 금속 파이프일 수 있으며, 다수개의 냉각핀(261)이 형성되어 있어, 냉각유체 순환관(260)을 장치본체(250) 내에 지그재그식으로 넓게 배치하게 되면 장치본체(250) 내를 지나는 배기가스와의 접촉면적이 넓어져서 배기가스의 온도를 쉽게 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
냉각유체 순환관(260)의 양단부에는 냉각유체의 순환을 위한 입구와 출구가 형성되는데, 도시하지는 않았지만 전원공급장치나 펌프를 통해 냉각유체를 강제 순환시킬 수도 있다.
물론, 본 실시예의 경우에도 장치본체(250) 내에 데미스터(180a)와 엘리미네이터(190)가 갖춰져 배기가스 내의 수분을 제거하고 온도를 저감시킬 수 있다.
도 4와 같은 구조의 배기가스 수분 및 온도 저감장치(240)가 적용되더라도 웨트 스크러버(110)로부터 배기되는 배기가스의 온도를 저감시키고 수분을 탈락시켜 배기덕트(120)로 배기시킴으로써 배기덕트(120) 내에 결로수가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스의 온도를 저감시켜 배기덕트로 배기시킴으로써 배기덕트 내에 결로수가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 웨트 스크러버 111 : 배기부
120 : 배기덕트 121 : 배기라인
130 : 정압 조절 댐퍼 140 : 배기가스 수분 및 온도 저감장치
150 : 장치본체 151 : 드레인부
160 : 배기가스 유입부 170 : 배기가스 가이드부
180a,180b : 데미스터 190 : 엘리미네이터

Claims (6)

  1. 유해가스를 처리하여 정화시키는 웨트 스크러버;
    상기 웨트 스크러버를 통해 정화가 완료된 배기가스가 배기되는 배기덕트; 및
    상기 웨트 스크러버와 상기 배기덕트 사이에서 상기 웨트 스크러버와 상기 배기덕트에 연결되며, 상기 웨트 스크러버로부터 배기되는 배기가스의 수분 및 온도를 저감시켜 상기 배기덕트로 전달하는 배기가스 수분 및 온도 저감장치를 포함하며,
    상기 배기가스 수분 및 온도 저감장치는,
    장치본체;
    상기 장치본체 내의 일측에 마련되어 배기가스 속의 수분을 제거하여 상기 배기가스의 온도를 저감시키는 데미스터(demister);
    상기 배기가스와의 접촉면적을 증가시켜 상기 배기가스의 온도를 저감시키는 엘리미네이터;
    상기 웨트 스크러버의 배기부(gas outlet)와 연통되며, 상기 배기부를 통해 배기되는 배기가스를 상기 장치본체 내로 유입시키는 배기가스 유입부; 및
    상기 배기가스 유입부를 통해 흐르는 상기 배기가스가 역방향으로 흐를 수 있도록 상기 배기가스 유입부의 바깥쪽에서 상기 배기가스 유입부를 부분적으로 둘러싸게 배치되어 상기 배기가스의 흐름을 가이드하는 배기가스 가이드부를 포함하며,
    상기 데미스터는 상기 배기가스 가이드부를 사이에 두고 상기 장치본체 내의 상부 및 하부 영역에 각각 배치되며,
    상기 엘리미네이터는 상기 장치본체 내의 상부 영역과, 상기 배기가스 유입부의 상단에 배치되는 다공성 망부재와 상기 배기가스 가이드부 사이 영역에 임의 방향으로 배치되며,
    상기 엘리미네이터 내에는 배기가스의 수분을 추가적으로 탈락시키기 위하여 팩킹이 충진되며,
    상기 배기가스 수분 및 온도 저감장치와 상기 배기덕트를 연결하는 배기라인 상에 배치되는 정압 조절용 댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스크러버 결로수 발생 방지 시스템.

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