KR101418358B1 - Hybrid burning chamber for scrubber - Google Patents

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KR101418358B1
KR101418358B1 KR1020130054854A KR20130054854A KR101418358B1 KR 101418358 B1 KR101418358 B1 KR 101418358B1 KR 1020130054854 A KR1020130054854 A KR 1020130054854A KR 20130054854 A KR20130054854 A KR 20130054854A KR 101418358 B1 KR101418358 B1 KR 101418358B1
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이기용
박상준
이혁수
김경준
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주식회사 케이피씨
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Abstract

The present invention relates to a hybrid combustion chamber for a scrubber, comprising a cylindrical housing; a fuel gas supplying pipe which is connected to a waste gas supplying pipe for supplying waste gas into the housing to allow the waste gas and fuel gas to be mixed selectively; a combustion nozzle unit which receives the fuel gas and oxygen to be mixed when the fuel gas is not supplied from the fuel gas supplying pipe, ionizes the fuel gas or the oxygen by using plasma, and generates the flame to process the waste gas; and a combustion chamber which receives the oxygen to premix oxygen with ordinary fuel gas supplied through the fuel gas supplying pipe when the fuel gas is supplied from the fuel gas supplying pipe and ignites the mixture to process the waste gas. The present invention can improve process efficiency of the waste gas by using plasma, and the present invention can burn waste gas by the premixing method or the diffusion method according to types of waste gas, thereby optimizing the consumption of fuel gas to reduce costs and improving the process efficiency.

Description

스크러버의 하이브리드 연소챔버{Hybrid burning chamber for scrubber}[0001] The present invention relates to a hybrid burning chamber for scrubber,

본 발명은 플라즈마를 이용한 스크러버의 연소챔버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마로 연료가스의 이온화를 유도하여 처리효율을 높이며, 공정의 종류별로 다양한 형태의 운전이 가능한 플라즈마를 이용한 스크러버의 연소챔버에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion chamber of a scrubber using plasma, and more particularly, to a combustion chamber of a scrubber using a plasma capable of operating various types of processes by inducing ionization of a fuel gas by plasma, .

일반적으로, 반도체 소자, 평판 디스플레이 소자의 제조에는 다양한 가스를 사용하며, 이처럼 제조 공정에 사용된 폐 가스는 대기로 직접 배출될 수 없으며, 다양한 방식으로 처리하여 안전한 상태로 배출되어야 한다.In general, various gases are used for the production of semiconductor devices and flat panel display devices, and the waste gas used in the manufacturing process can not be directly discharged to the atmosphere and must be discharged in a safe state by various treatments.

폐 가스를 처리하는 방법으로는 폐가스를 물의 접촉면을 넓혀 물에 가스를 흡수 및 용해시켜 처리하는 습식 처리방식과, 열원에 의해 가스를 열 산화시켜 처리하는 열산화 처리방식, 또한 흡착제를 통해 폐가스를 물리적 또는 화학적으로 흡착 처리하는 건식 처리방식이 있다. 이중 열원에 의한 폐가스의 열산화 처리방식에는 히터에 의한 처리방식, LNG 또는 H2 등의 연료가스의 연소에 의한 처리방식, 열 플라즈마의 불꽃에 의한 처리방식으로 분류된다.
As a method of treating the waste gas, there are a wet treatment method in which the waste gas absorbs and dissolves the gas by widening the contact surface of the water, a thermal oxidation treatment method in which the gas is thermally oxidized by a heat source, There is a dry treatment method in which adsorption treatment is performed physically or chemically. The thermal oxidation treatment method of the waste gas by the double heat source is classified into a treatment method by a heater, a treatment method by burning a fuel gas such as LNG or H 2 , and a treatment method by a flame of a thermal plasma.

상기한 방식 중에 연소 처리 방식은, 폐 가스의 종류에 따라 폐 가스에 연소가스를 미리 혼합한 후 연소시키는 예혼합방식 또는 폐 가스를 연소공간을 지나도록 하여 처리하는 확산방식을 사용할 수 있다. 연료가스를 미리 혼합한 후 연소시키는 예혼합 방식은 상대적으로 고온 처리가 필요한 에칭(Etching)에 사용된 PFC, SF6 등의 가스를 처리하기에 적당하며, 이때 폐 가스의 처리시 확산방식에 비해 연료가스의 소비량을 줄일 수 있다.The combustion treatment method in the above-described method may be a premixing method in which a combustion gas is preliminarily mixed with a waste gas depending on the type of the waste gas, or a diffusion method in which the waste gas is passed through the combustion space. The premixing method in which the fuel gas is pre-mixed and then combusted is suitable for treating gases such as PFC and SF 6 used for etching requiring relatively high temperature treatment. In this case, The consumption of the fuel gas can be reduced.

이와 반대로 확산방식은 적은 연료로 처리 가능한 증착 공정의 클리닝가스(NF3) 처리에서는 연소공간에서 폐 가스와 산소의 혼합으로 적은 양의 연료가스를 사용하여 폐 가스를 처리하는 방식이다.
On the contrary, the diffusion method is a method of treating waste gas using a small amount of fuel gas by mixing of waste gas and oxygen in a combustion space in a cleaning gas (NF 3 ) treatment of a deposition process capable of treating with a small amount of fuel.

이처럼 폐 가스의 종류에 따라 서로 다른 연소 방식의 스크러버를 사용하며, 이러한 방식이 폐 가스의 종류와 적절하게 조합되지 않는 경우 불필요하게 연료가스의 소비량이 증가하거나, 폐 가스의 처리가 완전히 이루어지지 않을 수 있다.
In this way, different types of combustion scrubber are used depending on the kind of the waste gas. If the system is not appropriately combined with the type of the waste gas, the consumption of the fuel gas is unnecessarily increased or the waste gas is not completely treated .

이와 같은 방식들의 한 예인 등록특허 10-0631289(폐 가스 정화처리장치의 가스 버너 노즐)에는 폐가스가 공급되는 공급관의 외측으로 다수의 연료가스 공급노즐이 마련되고, 그 연료가스 공급구의 외측에는 다수의 산소가스 공급노즐을 포함하는 버너 노즐이 기재되어 있다. 이러한 구성은 폐 가스를 직접 연소의 화염에 접촉시키는 확산연소방식으로, 산소노즐의 각도를 조절하여 버너의 화염과 폐 가스가 잘 혼합됨과 동시에 화염을 안정적으로 형성시키고, 일산화 탄소의 발생량을 현저하게 줄여 완전 연소시키는 장치로 설명되어 있다.A plurality of fuel gas supply nozzles are provided outside the supply pipe to which waste gas is supplied, and a plurality of fuel gas supply nozzles are provided outside the fuel gas supply port, in an example of such a system, which is a gas burner nozzle of a waste gas purification apparatus There is disclosed a burner nozzle including an oxygen gas supply nozzle. This configuration is a diffusive combustion method in which waste gas is directly brought into contact with a flame of a combustion. By adjusting the angle of the oxygen nozzle, the flame and the waste gas of the burner are mixed well and the flame is stably formed. And is described as a device that completely burns.

그러나 에칭 공정의 가스 중 특히 고온에서 열 산화되는 PFC 가스의 경우 폐 가스와 확산 연소의 화염이 예혼합 연소 화염에 비해 열 전달이 낮아 PFC 가스를 처리하기 위해서는 연료 사용량이 증가하게 되는 문제점이 있었다.However, in the case of the PFC gas which is thermally oxidized at a high temperature in the etching process, there is a problem that the waste gas and diffused combustion flame have lower heat transfer than the pre-mixed combustion flame, and thus the fuel consumption is increased to treat the PFC gas.

또한 등록특허 10-0623369(반도체 제조 장비용 배기가스 처리장치의 버너)에는 위의 예와 마찬가지로 중앙부에 폐 가스가 공급되는 공급관이 마련되며, 공급관 외측으로 연료가스 공급 노즐 및 연료가스 공급노즐 외측에 산소가스 공급노즐이 마련되며, 산소가스 노즐 외면을 따라 냉각 공간이 형성되어 있는 조립 설치관이 포함된 버너가 기재되어 있다. 이러한 구성은 상기 등록특허 10-0631289호와 같이 확산연소 방식의 버너에 관한 것이며, 연료와 산소의 혼합을 촉진할 수 있고, 연료 및 산소의 혼합가스가 폐 가스와 혼합되지 않게 할 수 있으며, 배기가스의 연소 전 상호 혼합을 방지할 수 있어, 배기가스의 연소 효율을 향상시키는 구성이다. 그러나 이와 같은 종래의 버너 역시 특정 가스에 대하여 높은 연료 소비량을 가지는 문제점이 있었다.
Further, in the same manner as in the above example, a supply pipe for supplying waste gas to the central portion is provided in the burner of the exhaust gas treatment device for a semiconductor manufacturing equipment, and the fuel gas supply nozzle and the fuel gas supply nozzle There is disclosed a burner including an assembled installation pipe provided with an oxygen gas supply nozzle and a cooling space formed along the outer surface of the oxygen gas nozzle. Such a configuration is related to a diffuser combustion type burner as described in the above-mentioned Patent No. 10-0631289, and can promote the mixing of fuel and oxygen, can prevent the mixed gas of fuel and oxygen from mixing with the waste gas, It is possible to prevent mutual mixing of the gases before the combustion, thereby improving the combustion efficiency of the exhaust gas. However, such a conventional burner also has a problem of high fuel consumption for a specific gas.

본 발명은 폐 가스의 처리 효율을 높일 수 있는 스크러버의 하이브리드 연소챔버를 제공함에 있다.The present invention provides a hybrid combustion chamber of a scrubber capable of increasing the efficiency of treatment of waste gas.

또한 본 발명은 폐 가스의 연소 처리 전에 폐 가스에 연료가스를 혼합하는 예혼합방식과 확산 방식으로 가변 하여 운용함이 가능한 스크러버의 하이브리드 연소챔버를 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a hybrid combustion chamber of a scrubber capable of operating in a pre-mixing mode in which a fuel gas is mixed with a waste gas before the combustion process of the waste gas and a diffusion method.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 스크러버의 하이브리드 연소챔버는, 원통형의 하우징과, 폐 가스를 상기 하우징 내에 공급하는 폐가스공급관에 연결되어, 상기 폐 가스와 연료가스가 선택적으로 혼합되도록 하는 연료가스공급관과, 상기 연료가스공급관에서 연료가스가 공급되지 않을 때, 연료가스와 산소를 공급받아 혼합하고, 플라즈마를 이용하여 상기 연료가스 또는 산소를 이온화하며, 화염을 발생시켜 상기 폐 가스를 처리하는 연소노즐부와, 상기 연료가스공급관에서 연료가스가 공급될 때, 산소를 공급받아 상기 연료가스공급관을 통해 공급된 상시 연료가스와 예혼합한 후 점화하여 상기 폐가스를 처리하는 연소실을 포함한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid combustion chamber of a scrubber comprising: a cylindrical housing; a fuel gas passage connected to a waste gas supply pipe for supplying waste gas into the housing, A fuel cell system comprising: a supply pipe; and a fuel gas supply pipe for supplying and mixing fuel gas and oxygen when the fuel gas is not supplied, ionizing the fuel gas or oxygen by using plasma, And a combustion chamber for supplying the oxygen gas to the fuel gas supply pipe and pre-mixing the fuel gas supplied through the fuel gas supply pipe and igniting the waste gas.

본 발명은, 폐 가스의 종류에 따라 예혼합방식 또는 확산방식의 방식으로 폐 가스를 연소처리할 수 있어, 연료가스의 소비량을 최적화하여 비용을 절감할 수 있으며, 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to burn the waste gas in a pre-mixing system or a diffusion system depending on the type of the waste gas, thereby optimizing the consumption amount of the fuel gas and reducing the cost, have.

또한 본 발명은 확산방식으로 사용시 플라즈마를 사용하여 연료가스 또는 산소를 이온화시키고, 이를 점화시켜 완전연소를 통해 폐가스의 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention has the effect of ionizing the fuel gas or oxygen by using plasma in the use of the diffusion method, and igniting the fuel gas or oxygen, thereby enhancing the treatment efficiency of the waste gas through complete combustion.

아울러 본 발명은 연료가스의 공급 위치와 산소 가스의 공급 위치를 최적화하여, 연료의 소비를 최소화하면서도 폐 가스의 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention has an effect of optimizing the supply position of the fuel gas and the supply position of the oxygen gas, thereby increasing the treatment efficiency of the waste gas while minimizing the consumption of the fuel.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크러버의 하이브리드 연소챔버의 단면 구성도이다.
도 2는 도 1에서 연소노즐의 상세 구성도이다.
도 3과 도 4는 각각 본 발명의 연소챔버가 예혼합 상태의 연소와 플라즈마를 이용한 확산연소 상태를 보인 단면 모식도이다.1 is a sectional view of a hybrid combustion chamber of a scrubber according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of the combustion nozzle in FIG.
FIGS. 3 and 4 are schematic cross-sectional views showing the combustion chamber of the present invention in a pre-mixed combustion state and a diffusive combustion state using a plasma, respectively.

이하, 본 발명 스크러버의 하이브리드 연소챔버에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a hybrid combustion chamber of a scrubber of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크러버의 하이브리드 연소챔버의 단면 구성도이고, 도 2는 도 1에서 연소노즐의 상세 구성도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a hybrid combustion chamber of a scrubber according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed view of the combustion nozzle in FIG.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크러버의 연소챔버는, 원통형의 하우징(180)과, 상기 하우징(180) 내로 폐 가스를 공급하는 폐가스공급관(120)과, 연료가스와 산소를 혼합함과 아울러 상기 연료가스와 혼합된 산소를 이온화하여 연소효율을 높여 상기 폐 가스를 처리하는 연소노즐부(130)와, 상기 하우징(180)의 내측에 위치하며, 외부에서 연결되는 산소공급관(150)을 통해 공급된 산소를 분사하여 연소시키는 원통형의 연소실(140)과, 상기 하우징(180)의 내측에 위치하며, 상기 폐가스공급관(120)에 연료가스를 공급하여, 폐 가스와 연료가스가 혼합되도록 하는 연료가스공급관(111)과, 점화를 위한 점화기(163)와, 연소상태를 확인할 수 있는 제1자외선센서(161) 및 제2자외선센서(162)와, 상기 하우징(180)의 하부측에 냉각수를 공급하는 냉각수공급관(190)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the combustion chamber of the scrubber according to the preferred embodiment of the present invention includes a cylindrical housing 180, a waste gas supply pipe 120 for supplying waste gas into the housing 180, A combustion nozzle unit 130 for mixing the gas and oxygen and for treating the waste gas by ionizing the oxygen mixed with the fuel gas to increase the combustion efficiency; The fuel gas is supplied to the waste gas supply pipe 120, and the waste gas is supplied to the waste gas supply pipe 120. The waste gas is supplied to the waste gas supply pipe 120 through the oxygen supply pipe 150, And a second ultraviolet sensor 162 for confirming the state of combustion. The first ultraviolet sensor 162 and the second ultraviolet sensor 162 are connected to the fuel gas supply pipe 111, the igniter 163 for ignition, 180 to the lower side thereof It includes a cooling water supply pipe 190.

상기 하우징(180)은 상부측의 연소챔버하우징(181)과, 상기 연소챔버하우징(181)의 하부에 위치하는 파일럿챔버하우징(182)과, 상기 연소챔버하우징(181)의 상부를 덮는 중공매니폴드(185)를 포함하여 구성된다.
The housing 180 includes a combustion chamber housing 181 at an upper side, a pilot chamber housing 182 at a lower portion of the combustion chamber housing 181, and a hollow manifold 182 covering an upper portion of the combustion chamber housing 181. [ And a fold 185.

상기 연소노즐부(130)는 제1유체를 공급하는 제1공급구(137)가 측면에 마련된 금속재 상부캡(132)과, 상기 금속재 상부캡(132)의 하부에 결합되되 그 사이에 공간을 마련하여 상기 제1공급구(137)를 통해 유체가 공급되도록 하는 절연체(134)와, 상기 절연체(134)의 하부에 결합되며, 금속재 제2관부(136)를 하부 중앙에서 고정 지지하는 하부캡(133)과, 상기 절연체(134)의 중앙을 관통하여 설치되며, 상기 제2관부(136)의 내측 일부까지 연장되는 제1관부(135)와, 상기 상부캡(132)의 중앙을 관통하여 상기 제1관부(135)의 내측 일부까지 연장되는 전극(131)과, 상기 절연체(134)의 측면에 마련되어 상기 제1관부(135)의 외면과 제2관부(136)의 내면이 이루는 공간부(139)에 제2유체를 공급하는 제2공급구(138)를 포함하여 구성된다.The combustion nozzle unit 130 includes a metallic upper cap 132 provided on a side surface thereof with a first supply port 137 for supplying a first fluid and a lower metal cap 132 coupled to a lower portion of the metallic upper cap 132, An insulator 134 for supplying a fluid through the first supply port 137 and an insulator 134 connected to a lower portion of the insulator 134 and fixing the second metal tube portion 136 at a lower center, A first tube portion 135 extending through the center of the insulator 134 and extending to an inner portion of the second tube portion 136 and a second tube portion 135 extending through the center of the upper cap 132 And an inner surface of the first tube portion 135 and an inner surface of the second tube portion 136. The electrode 131 extends to the inner portion of the first tube portion 135, And a second supply port 138 for supplying a second fluid to the first fluid supply pipe 139.

상기 제2관부(136)은 금속재이며, 제1관부(135)는 열과 오염에 강한 석영 또는 알루미나 등의 절연재질로 한다.The second tube portion 136 is made of a metallic material and the first tube portion 135 is made of an insulating material such as quartz or alumina resistant to heat and contamination.

상기 제1공급구(137)와 제2공급구(138)를 편심 되게 형성하여, 제1공급구(137)와 제2공급구(138)를 통해 공급되는 제1유체와 제2유체는 서로 혼합이 용이하도록 내부에서 소용돌이 형으로 회전하게 되도록 한다.
The first supply port 137 and the second supply port 138 are eccentrically formed so that the first fluid and the second fluid supplied through the first supply port 137 and the second supply port 138 are connected to each other So as to be swirled from the inside to facilitate mixing.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크러버의 하이브리드 연소챔버의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the structure and operation of the hybrid combustion chamber of the scrubber according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 연소챔버의 외형을 이루는 하우징(180)은 상하로 구분되는 두 개의 원통형 하우징을 포함한다. 상부에는 연소챔버하우징(181)이 마련되며, 그 내부에는 단열재가 충진 되어 연소열이 유지될 수 있도록 단열시킨다. First, the housing 180 constituting the external shape of the combustion chamber according to the present invention includes two cylindrical housings which are divided into upper and lower parts. A combustion chamber housing 181 is provided in the upper part, and a heat insulating material is filled therein to insulate the combustion heat to maintain combustion heat.

상기 하우징(180)의 상부측인 연소챔버하우징(181)의 상부측에는 폐가스공급관(120)이 마련되어 그 연소챔버하우징(181)의 내부로 폐 가스를 공급한다. 이때 연료가스공급관(111)을 통해 공급되는 연료가스(LNG)가 상기 폐 가스와 혼합될 수 있다. 상기 연료가스는 예혼합방식으로 사용시 공급되는 것이며 연료가스와 혼합된 폐 가스를 처리하게 된다.A waste gas supply pipe 120 is provided on the upper side of the combustion chamber housing 181 which is the upper side of the housing 180 to supply waste gas into the combustion chamber housing 181. At this time, the fuel gas (LNG) supplied through the fuel gas supply pipe 111 may be mixed with the waste gas. The fuel gas is supplied during use in a premixed manner and processes waste gas mixed with the fuel gas.

상기 연소챔버하우징(181)의 상부 중앙에 마련된 연소노즐부(130) 플라즈마를 이용한 확산형방식으로 동작할 때만 사용되며, 상기 제1공급구(137)와 제2공급구(138)를 통해 제1유체인 연료가스와 제2유체인 산소를 공급하거나, 반대로 제1유체인 산소와 제2유체인 연료가스를 공급하여, 상기 제1관부(135)의 끝단 보다 하향으로 더 길게 위치하는 제2관부(136)의 내측에서 산소와 연료가스가 혼합되도록 한 후, 전극(131)에 전원을 인가하면 그 전극(131)으로부터 금속재인 상기 제2관부(136)로 방전이 발생하게 된다. Is used only when operating in the diffusion type using the plasma of the combustion nozzle unit 130 provided at the upper center of the combustion chamber housing 181 and is operated through the first supply port 137 and the second supply port 138 1, which is a first fluid and a second fluid, and, on the contrary, supplies a fuel gas, which is oxygen and a second fluid, to the first and second fluids, When the power is applied to the electrode 131 after oxygen and fuel gas are mixed inside the tube portion 136, a discharge is generated from the electrode 131 to the metal tube portion 136.

이와 같은 방전은 상기 연료가스 또는 산소를 이온화시키고, 연료가스 또는 산소의 이온화를 유도하며, 연료가스를 점화시키는 역할을 한다. 또한 이때 발생되는 플라즈마는 아크 또는 코로나 방전이다.Such discharging ionizes the fuel gas or oxygen, induces ionization of the fuel gas or oxygen, and ignites the fuel gas. Also, the plasma generated at this time is an arc or a corona discharge.

따라서 산소와 연료가스의 연소에 따라 발생되는 화염은 적어도 완전연소에 가까운 상태가 되며, 그 화염은 폐가스공급관(120)을 통해 공급된 폐가스를 처리하여 처리효율을 높일 수 있다.
Therefore, the flame generated by the combustion of oxygen and the fuel gas becomes at least close to the complete combustion, and the flame can treat the waste gas supplied through the waste gas supply pipe 120 to increase the treatment efficiency.

또한 상기 제1공급구(137)로 공급된 제1유체인 연료가스 또는 산소는 상기 상부캡(132)와 절연체(137) 사이의 공간에서 회전하며, 상기 절연체(137)의 중앙부에 관통 삽입된 제1관부(135)를 통해 하향 이동하게 되며, 상기 제2공급구(138)로 공급된 제2유체인 산소 또는 연료가스는 상기 제1관부(135)와 제2관부(136)의 사이에 마련된 공간부(139)에 유입되며, 이때 제2공급구(138) 역시 상기 공간부(139)의 중앙에 대하여 편심되게 형성되어 제2유체가 회전하면서 상기 제1관부(136)의 외측 끝단으로 공급된다.The fuel gas or oxygen, which is the first fluid supplied to the first supply port 137, rotates in a space between the upper cap 132 and the insulator 137, and is inserted through the center of the insulator 137 Oxygen or fuel gas, which is a second fluid supplied to the second supply port 138, flows downward through the first pipe section 135 and flows between the first pipe section 135 and the second pipe section 136 And the second supply port 138 is also eccentrically formed with respect to the center of the space portion 139 so that the second fluid flows to the outer end of the first pipe portion 136 .

상기 제1유체와 제2유체는 상기 제1관부(135)의 끝단측의 제2관부(136) 내에서 서로 혼합된다. 이때 상기 전극(131)에 전원이 공급되여 그 전극(131)에서 상기 제2관부(136)로 방전이 일어나며 상기 제1유체와 제2유체의 혼합기체 즉, 연료가스 또는 산소를 이온화 및 점화하여 연소시켜, 화염을 발생시킨다.The first fluid and the second fluid are mixed with each other in the second tube portion 136 on the end side of the first tube portion 135. At this time, electric power is supplied to the electrode 131, and a discharge is generated from the electrode 131 to the second tube portion 136. The mixed gas of the first fluid and the second fluid, that is, the fuel gas or oxygen, is ionized and ignited And burns to generate a flame.

상기 발생된 화염으로 상기 폐가스를 처리하게 된다. 이처럼 본 발명은 폐가스와 연료를 예혼합시켜 산소와 연소시키는 예혼합방식과 플라즈마를 이용한 연료가스 또는 산소의 이온화로 연소시키는 확산방식을 동일한 챔버에서 구현하여 공정별 폐가스의 처리를 선택적으로 할 수 있다. 따라서 연료가스량을 줄일 수 있으며 폐가스의 처리효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.And the waste gas is treated with the generated flame. As described above, the present invention can selectively process the waste gas by the process by pre-mixing the waste gas and the fuel and burning it with oxygen, and diffusing the fuel gas by using plasma or the ionization of oxygen in the same chamber . Therefore, the amount of the fuel gas can be reduced and the treatment efficiency of the waste gas can be further improved.

이때 연소상태는 확산방식으로 폐가스를 처리하는 예를 나타낸 것이다. At this time, the combustion state is an example in which the waste gas is treated by the diffusion method.

상기 연소상태는 상기 하우징(180)의 상부에 마련된 제1자외선센서(161)를 통해 확인할 수 있다.
The combustion state can be confirmed through the first ultraviolet sensor 161 provided on the upper portion of the housing 180.

상기 연소챔버하우징(181)의 하부에 위치하는 파일럿챔버하우징(182)에는 냉각수공급관(190)을 통해 냉각수가 공급되어 과열을 방지하게 된다.Cooling water is supplied to the pilot chamber housing 182 located below the combustion chamber housing 181 through the cooling water supply pipe 190 to prevent overheating.

이때 상기 파일럿챔버하우징(182) 내에 공급된 냉각수는 순환관(184)를 통해 상기 중공매니폴드(185)로 공급되어 하우징(180)의 상부측인 연소챔버하우징(181)이 과열되는 것을 방지할 수 있게 된다.The cooling water supplied into the pilot chamber housing 182 is supplied to the hollow manifold 185 through the circulation pipe 184 to prevent the combustion chamber housing 181, which is the upper side of the housing 180, .

즉, 상기 연소노즐부(130)의 작용에 의해 연소챔버하우징(181)이 과열되는 것을 방지하게 된다.
That is, the operation of the combustion nozzle unit 130 prevents the combustion chamber housing 181 from being overheated.

상기 연소챔버하우징(181)의 내측 하부에는 상기 연소노즐부(130)와는 별도로 원통형의 연소실(140)이 위치하며, 그 연소실(140)의 내경부를 통해 연료가스와 혼합된 폐가스가 공급될 때, 상기 연소실(140)에는 산소공급관(150)을 통해 산소가 공급되며, 상기 연료가스와 산소가 혼합된 상태인 예혼합 상태가 된다.A cylindrical combustion chamber 140 is located inside the combustion chamber housing 181 separately from the combustion nozzle unit 130. When a waste gas mixed with the fuel gas is supplied through the inner diameter portion of the combustion chamber 140, Oxygen is supplied to the combustion chamber 140 through the oxygen supply pipe 150, and the fuel gas and the oxygen are mixed with each other.

이와 같은 예혼합 상태에서 점화기(163)로 연료가스와 산소를 점화하여 화염을 발생시키고, 그 화염을 통해 폐가스를 처리하게 된다.In such a premixed state, the fuel gas and oxygen are ignited by the igniter 163 to generate a flame, and waste gas is treated through the flame.

이는 본 발명이 예혼합방식으로 동작하는 것을 뜻하며, 이때 상기 연소노즐부(130)는 동작하지 않는다.
This means that the present invention operates in a premixed manner, wherein the combustion nozzle unit 130 does not operate.

이와 같은 예혼합방식의 동작을 보다 상세히 설명하면, 연료가스는 연료가스공급관(111)을 통해서 공급되며, 상기 폐가스공급관(120)을 통해 공급된 폐 가스와 혼합된 상태가 되며, 상기 연소실(140) 내경부에서 공급되는 산소가 혼합된다.The fuel gas is supplied through the fuel gas supply pipe 111 and mixed with the waste gas supplied through the waste gas supply pipe 120. The combustion gas is supplied to the combustion chamber 140 ) Oxygen mixed in the neck portion is mixed.

상기 점화기(163)를 통해 점화가 이루어지면 그 연소실(140)에 화염이 발생하게 되며, 그 연소실(140)의 화염에 의해 폐 가스가 처리된다.
When the ignition is performed through the igniter 163, a flame is generated in the combustion chamber 140, and the waste gas is treated by the flame of the combustion chamber 140.

상기 산소노즐(142) 은 연소실(140)의 내경부 중앙을 향해 산소를 분사하도록 다수가 마련되어 있으며, 상하로도 다층 배치된다.A plurality of oxygen nozzles 142 are provided to inject oxygen toward the center of the inner circumference of the combustion chamber 140, and the oxygen nozzles 142 are arranged vertically.

이때 산소노즐(142) 의 높이 간격은 1 내지 5cm로 하는 것이 바람직하며, 좌우로의 배치는 상기 연소실(140)의 내경 중앙을 기준으로 상호 5 내지 40도의 각도로 배치되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the height of the oxygen nozzles 142 is 1 to 5 cm, and the arrangement of the oxygen nozzles 142 is arranged at an angle of 5 to 40 degrees with respect to the center of the inner diameter of the combustion chamber 140.

이러한 범위는 실험적인 것이며, 이 범위를 넘어서는 경우 연소가 불완전하게 되어 폐 가스의 처리 효율이 저하되는 것을 확인할 수 있다.
This range is experimental, and if it exceeds this range, the combustion becomes incomplete and the treatment efficiency of the waste gas is lowered.

도 3과 도 4는 각각 예혼합 상태의 연소와 확산상태의 연소 상태를 보인 모식도이다.FIGS. 3 and 4 are schematic views showing combustion states in a premixed state and a diffusion state, respectively.

도 3에 도시된 바와 같이 폐 가스는 연료 가스와 예혼합된 상태에서 연소실(140)의 내경 전체에서 연소되며, 이때는 공정가스 중 고온 열산화가 필요한 가스인 식각공정 중 사용되는 CF4, SF6와 같은 가스를 처리하기 위하여 연료 가스의 소모량을 상대적으로 증가시킨 것이다.As shown in FIG. 3, the waste gas is combusted in the entire inner circumference of the combustion chamber 140 in a premixed state with the fuel gas. In this case, CF 4 and SF 6 used in the etching process, The amount of consumption of the fuel gas is relatively increased in order to treat the gas such as the gas.

도 4는 분해(또는 석출반응)가 용이한 폐 가스인 박막공정 중 세정에 사용되는 NF3과 같은 가스를 처리하기 위해 연료 가스의 소모량을 최소화하여 처리할 수 있는 상태를 나타낸다.
Fig. 4 shows a state in which the consumed amount of the fuel gas can be minimized and treated in order to treat a gas such as NF 3 used for cleaning in a thin film process which is a waste gas which is easy to decompose (or precipitate).

따라서 본 발명의 연소챔버는 폐 가스의 종류에 따라 서로 다른 연소 운전 형태를 가질 수 있으며, 하나의 장비로 폐 가스의 종류에 무관하게 적용하여 처리할 수 있는 장점이 있다.
Therefore, the combustion chamber of the present invention can have different combustion operation modes depending on the type of the waste gas, and can be applied to one kind of equipment irrespective of the type of the waste gas.

상기와 같은 연소과정의 상태는 연소챔버(100)의 상부측에 마련된 제1자외선센서(161)와 상기 연소실(140) 하부 측면측에 마련된 제2자외선센서(162)에 의해 검출된다.
The state of the combustion process is detected by the first ultraviolet sensor 161 provided on the upper side of the combustion chamber 100 and the second ultraviolet sensor 162 provided on the side of the lower side of the combustion chamber 140.

그 다음, 상기와 같은 연소를 통해 처리된 폐 가스의 일부는 상기 파일럿챔버하우징(182)를 지나면서 냉각 및 석출된다. Then, a portion of the waste gas treated through such combustion is cooled and deposited through the pilot chamber housing 182.

이처럼 본 발명은 연료가스와 혼합된 산소를 플라즈마를 이용하여 이온화시켜 화염의 열효율을 최대한 높여 폐가스를 화염으로 처리하는 확산방식과, 연료가스와 폐가스에 산소를 공급하여 예혼합 한 후 연소실에서 연소처리하는 예혼합방식을 사용할 수 있게 되어, 폐 가스의 종류에 따라 연소의 형태를 가변할 수 있어, 폐 가스의 처리 효율을 높임과 아울러 동일한 장치로 다양한 폐 가스를 처리할 수 있기 때문에 연료 가스의 낭비를 방지하며, 최적의 처리가 가능하게 된다.
As described above, the present invention provides a diffusion method in which oxygen is mixed with a fuel gas to ionize the oxygen using a plasma to maximize the thermal efficiency of the flame to treat the waste gas with a flame, a method of supplying oxygen to the fuel gas and waste gas, It is possible to change the type of combustion according to the kind of the waste gas and to improve the treatment efficiency of the waste gas and to treat various kinds of waste gas with the same device, And optimum processing can be performed.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And this also belongs to the present invention.

111:연료가스공급관 120:폐가스공급관
130:연소노즐부 131:전극
132:상부캡 133:하부캡
134:절연체 135:제1관부
136:제2관부 137:제1공급구
138:제2공급구 140:연소실
141:상부실 142:산소노즐
150:산소공급관 161:제1자외선센서
162:제2자외선센서 163:점화기
180:하우징 181:연소챔버하우징
182:파일럿챔버하우징 183:단열재
184:순환관 185:중공매니폴드
190:냉각수공급관 111: fuel gas supply pipe 120: waste gas supply pipe
130: Combustion nozzle part 131: Electrode
132: upper cap 133: lower cap
134: insulator 135: first tube
136: second tube portion 137: first supply port
138: Second supply port 140: Combustion chamber
141: Upper chamber 142: Oxygen nozzle
150: oxygen supply pipe 161: first ultraviolet sensor
162: second ultraviolet sensor 163: igniter
180: housing 181: combustion chamber housing
182: pilot chamber housing 183: insulation
184: Circulation tube 185: Hollow manifold
190: Cooling water supply pipe

Claims (7)

원통형의 하우징;
폐 가스를 상기 하우징 내에 공급하는 폐가스공급관에 연결되어, 상기 폐 가스와 연료가스가 선택적으로 혼합되도록 하는 연료가스공급관;
상기 연료가스공급관에서 연료가스가 공급되지 않을 때, 연료가스와 산소를 공급받아 혼합하고, 플라즈마를 이용하여 상기 연료가스 또는 산소를 이온화하며, 화염을 발생시켜 상기 폐 가스를 처리하는 연소노즐부; 및
상기 연료가스공급관에서 연료가스가 공급될 때, 산소를 공급받아 상기 연료가스공급관을 통해 공급된 상기 연료가스와 예혼합한 후 점화하여 상기 폐가스를 처리하는 연소실을 포함하는 스크러버의 하이브리드 연소챔버.
A cylindrical housing;
A fuel gas supply pipe connected to a waste gas supply pipe for supplying a waste gas into the housing to selectively mix the waste gas and the fuel gas;
A combustion nozzle unit for supplying and mixing fuel gas and oxygen when the fuel gas is not supplied from the fuel gas supply pipe, ionizing the fuel gas or oxygen using plasma, and generating a flame to process the waste gas; And
And a combustion chamber for supplying the oxygen gas to the fuel gas supply pipe and pre-mixing the fuel gas supplied through the fuel gas supply pipe and igniting the waste gas to process the waste gas when the fuel gas is supplied from the fuel gas supply pipe.
제1항에 있어서,
상기 연소노즐부는,
제1유체를 공급하는 제1공급구가 측면에 마련된 금속재 상부캡;
상기 금속재 상부캡의 하부에 결합 되며, 그 사이에 공간을 마련하여 상기 제1공급구를 통해 제1유체가 공급되도록 하는 절연체;
상기 절연체의 하부에 결합 되며, 금속재 제2관부를 하부 중앙에서 고정 지지하는 금속재 하부캡;
상기 절연체의 중앙을 관통하여 설치되며, 상기 제2관부의 내측 일부까지 연장되는 절연체 제1관부;
상기 상부캡의 중앙을 관통하여 상기 제1관부의 내측 일부까지 연장되는 전극; 및
상기 절연체의 측면에 마련되어 상기 제1관부의 외면과 제2관부의 내면이 이루는 공간부에 제2유체를 공급하는 제2공급구를 포함하는 스크러버의 하이브리드 연소챔버.
The method according to claim 1,
The combustion nozzle portion
A metal upper cap provided on a side surface thereof with a first supply port for supplying a first fluid;
An insulator coupled to a lower portion of the metallic upper cap and providing a space therebetween to supply a first fluid through the first supply port;
A metal bottom cap coupled to a lower portion of the insulator and fixedly supporting the second metal tube portion at a lower center;
An insulator first tube portion extending through a center of the insulator and extending to an inner portion of the second tube portion;
An electrode penetrating through the center of the upper cap and extending to an inner portion of the first tube portion; And
And a second supply port provided on a side surface of the insulator for supplying a second fluid to a space portion formed by an outer surface of the first pipe portion and an inner surface of the second pipe portion.
제2항에 있어서,
상기 제1공급구과 제2공급구는 각각 상기 상부캡과 상기 절연체의 중앙으로부터 편심 되게 형성되어 상기 제1유체와 상기 제2유체가 회전하면서 혼합이 용이하게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크러버의 하이브리드 연소챔버.
3. The method of claim 2,
Wherein the first supply port and the second supply port are formed eccentrically from the center of the upper cap and the insulator so that the first fluid and the second fluid rotate and facilitate mixing, .
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은,
상부에 중공매니폴드가 덮히며, 측면에 단열재가 충진되는 연소챔버하우징; 및
상기 연소챔버하우징의 하부에 위치하며, 냉각수가 순환되는 파일럿챔버하우징을 포함하는 스크러버의 하이브리드 연소챔버.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The housing includes:
A combustion chamber housing having an upper portion covered with a hollow manifold and a side surface filled with a heat insulating material; And
And a pilot chamber housing located below the combustion chamber housing and through which cooling water is circulated.
제4항에 있어서,
상기 파일럿챔버하우징의 냉각수는 순환관을 통해 상기 중공매니폴드에 공급되는 것을 특징으로 하는 스크러버의 하이브리드 연소챔버.
5. The method of claim 4,
And the cooling water of the pilot chamber housing is supplied to the hollow manifold through a circulation pipe.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연소실은,
내경부 중앙을 향해 상기 산소를 분사하도록 둘레를 따라 마련되며, 상하로도 다수 배치되는 산소노즐을 포함하는 스크러버의 하이브리드 연소챔버.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the combustion chamber,
And a plurality of oxygen nozzles arranged along the periphery to spray the oxygen toward the center of the inner neck, the oxygen nozzles being vertically arranged.
제6항에 있어서,
다수의 상기 산소노즐은,
높이 방향의 간격은 1 내지 5cm이며,
좌우로의 배치는 상기 연소실의 내경 중앙을 기준으로 상호 5 내지 40도의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 스크러버의 하이브리드 연소챔버.
The method according to claim 6,
A plurality of oxygen nozzles
The distance in the height direction is 1 to 5 cm,
Wherein the left-right arrangement is arranged at an angle of 5 to 40 degrees with respect to the center of the inner diameter of the combustion chamber.
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