KR101431452B1 - 가열 방식의 스크러버 시스템 - Google Patents

가열 방식의 스크러버 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101431452B1
KR101431452B1 KR1020130018825A KR20130018825A KR101431452B1 KR 101431452 B1 KR101431452 B1 KR 101431452B1 KR 1020130018825 A KR1020130018825 A KR 1020130018825A KR 20130018825 A KR20130018825 A KR 20130018825A KR 101431452 B1 KR101431452 B1 KR 101431452B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
oxidant
burner
waste gas
fuel
Prior art date
Application number
KR1020130018825A
Other languages
English (en)
Inventor
김형극
윤문중
Original Assignee
씨에스케이(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 씨에스케이(주) filed Critical 씨에스케이(주)
Priority to KR1020130018825A priority Critical patent/KR101431452B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101431452B1 publication Critical patent/KR101431452B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66—Preheating the combustion air or gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Abstract

본 발명은 내부 중앙 영역에서 하부로 개방되어 형성되며 폐가스가 유입되는 연소 영역과 상기 연소 영역의 외측을 따라 링 형상으로 형성되어 산화제와 연료가 유입되어 혼합되는 혼합 영역을 포함하는 버너 하우징 및 상기 연소 영역과 혼합 영역 사이에 위치하고, 공극을 구비하여 상기 혼합 영역에서 혼합된 산화제와 연료를 상기 연소 영역으로 공급되도록 하는 메탈 카트리지를 포함하는 버너부와, 상부에 상기 버너부가 장착되고 하부가 개방되며, 상기 폐가스가 연소되는 연소부와, 상기 연소부가 일측 상부에 장착되며, 연소된 상기 폐가스가 유입되는 수조 탱크 및 하부가 개방되며, 상기 수조 탱크의 타측 상부에 결합되어 상기 수조 탱크로부터 상승하는 상기 폐가스에 물을 분사하는 수처리부를 포함하는 가열 방식의 스크러버 시스템을 개시한다.

Description

가열 방식의 스크러버 시스템{Scrubber System of Heating Type}
본 발명은 전자 산업 공정에서 발생되는 폐가스 처리에 사용되는 가열 방식의 스크러버 시스템에 관한 것이다.
반도체 Display, solar, LED 등의 전자 산업 공정 중 사용되는 가스 및 chemical은 독성, 부식성, 폭발성등의 특성을 가지는 것이 일반적이다. 또한, 전자 산업 공정에서 사용되고 배출되는 폐가스는 생산 공정 중 발생하는 산성 성분, 수분, Dust등을 다량 포함하고 있다.
특히, 반도체 식각 공정 및 화학 증착 공정에 다량 사용되고 있는 가스인 NF3는 PFCs등과 더불어 지구온난화를 촉진하는 가스이며 매우 유독성이 강한 독성가스이다.
NF3 및 PFC 가스는 플라즈마, 전기 가열 산화 방식, 화학적 흡착 방식의 스크러버 시스템에 의해 처리되고 있다. 상기 연소 산화 방식은 NF3 가스의 처리를 위해 가장 일반적으로 사용되는 방식이다. 종래의 연소 산화 방식은 LNG와 순수 산소를 이용해 고온의 순산소 화염으로 폐가스를 가열하고 분해하는데 순산소 연소의 특성상 높은 화염 온도로 인하여 폐가스에 포함된 질소가 분해되어 다량의 질소산화물(NOx)이 부가적으로 생성되는 문제점을 가지고 있다.
최근 들어 폐가스에 포함된 질소산화물의 배출 기준이 강화되고 있어 이에 대한 저감 필요성이 급격히 부각되었다. 이에 더하여, 종래의 순산소 연소 산화 방식의 스크러버 시스템은 고온의 온도로 인해 버너 및 기구물의 내구성이 저하되어 잦은 유지 보수가 필요하고 공기에 비해 상대적으로 가격이 비싼 산소를 사용하여 운영 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있다.
일본공개특허공보 특개평10-038245호(1998.02.13.) 일본공개특허공보 특개2010-523929호(2010.07.15.)
본 발명은 질소산화물과 일산화탄소의 발생을 저감시키고, 유지 보수 및 운전 비용을 저감할 수 있는 가열 방식의 스크러버 시스템을 제공한다.
본 발명의 가열 방식의 스크러버 시스템은 내부 중앙 영역에서 하부로 개방되어 형성되며 폐가스가 유입되는 연소 영역과 상기 연소 영역의 외측을 따라 링 형상으로 형성되어 산화제와 연료가 유입되어 혼합되는 혼합 영역을 포함하는 버너 하우징 및 상기 연소 영역과 혼합 영역 사이에 위치하고, 공극을 구비하여 상기 혼합 영역에서 혼합된 산화제와 연료를 상기 연소 영역으로 공급되도록 하는 메탈 카트리지를 포함하는 버너부와, 상부에 상기 버너부가 장착되고 하부가 개방되며, 상기 폐가스가 연소되는 연소부와, 상기 연소부가 일측 상부에 장착되며, 연소된 상기 폐가스가 유입되는 수조 탱크 및 하부가 개방되며, 상기 수조 탱크의 타측 상부에 결합되어 상기 수조 탱크로부터 상승하는 상기 폐가스에 물을 분사하는 수처리부를 포함하여 형성된다.
또한, 상기 버너 하우징은 상기 혼합 영역의 외측에 링 형상으로 형성되어 외부로부터 산화제가 유입되는 산화제 예열 영역 및 상기 산화제 예열 영역으로부터 상기 버너 하우징의 외부로 관통되어 형성되는 산화제 유입 통로를 더 포함하며, 상기 산화제 예열 영역에 결합되는 산화제 유입관을 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 버너 하우징은 상기 연소 영역으로부터 상기 버너 하우징의 외부로 관통되어 형성되는 폐가스 유입통로와 상기 혼합 영역으로부터 상기 버너 하우징의 외부로 관통되어 형성되는 연료 유입 통로 및 상기 혼합 영역으로부터 상기 산화제 예열 영역으로 관통되어 형성되는 산화제 공급 통로를 더 포함하며, 상기 폐가스 유입 통로에 결합되는 폐가스 유입관과 상기 연료 유입 통로에 결합되는 연료 유입관 및 상기 산화제 공급 통로에 결합되는 산화제 공급관을 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 연료 유입관은 상기 혼합 영역의 상면에서 하부 방향으로 연료가 유입되도록 형성되며, 상기 산화제 공급관은 중심 축이 상기 혼합 영역의 상부에서 상기 연료 유입관의 중심 축과 수직으로 교차되도록 형성되고, 상기 혼합 영역의 접선 방향과 평행하게 되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 혼합 영역은 상기 연소 영역보다 높이가 높게 형성되어 중간 영역과 하부 영역에서 상기 연소 영역과 서로 연결되는 연결 구간을 구비하며, 상기 산화제 공급관에서 공급되는 산화제는 혼합 영역의 상부에서 연료와 충돌하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 산화제 공급관의 단면적(AA)과 상기 연료 유입관의 단면적(AL)은 그 비가 AA : AL = 1 ~ 15 : 1가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
또한, 상기 산화제 공급관은 공급되는 산화제의 유량(VA)이 상기 연료 유입관에서 공급되는 연료의 유량(VL)과 VA : VL = 1 ~ 5 : 1의 비율이 되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 메탈 카트리지는 원통 형상으로 형성되고 상기 공극을 구비하는 메탈 메쉬망과 상기 메탈 메쉬망의 외측에서 상기 메탈 메쉬망을 지지하는 메쉬망 고정대를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 메탈 카트리지는 상기 연결 구간에서 상기 혼합 영역과 상기 연소 영역을 공간적으로 분리하도록 결합될 수 있다.
또한, 상기 연소 영역에 하부에 결합되어 상기 메탈 카트리지를 상기 버너 하우징에 고정하는 카트리지 고정링을 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 산화제는 산소의 함량이 10부피% 내지 60부피%로 포함될 수 있다.
본 발명의 가열 방식의 스크러버 시스템은 버너에 공급되는 산화제로 공기를 사용하면서 표면 연소 방식을 적용하여 1300도 이하에서 폐가스를 처리하게 되므로 질소산화물의 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 가열 방식의 스크러버 시스템은 버너의 연료와 산화제를 사전에 혼합하여 연소 영역으로 분사하게 되어, 연료와 산화제의 혼합 정도가 높게 되고 표면 연소에 의하여 화염이 안정적으로 형성되므로 일산화탄소의 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 가열 방식의 스크러버 시스템은 기존의 산소 버너를 사용하는 시스템에 비하여 상대적인 저온에서 운용되므로 유지 보수를 필요로 하는 간격을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 가열 방식의 스크러버 시스템은 버너의 유지 보수시에 버너 내부에 장착되는 메탈 카트리지만을 교체하게 되어 유지 보수 시간과 유지 보수 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 가열 방식의 스크러버 시스템은 버너의 산화제로 순수 산소 대신에 산소 혼합 가스를 사용함으로써 운전 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템의 수직단면도이다.
도 2는 도 1의 버너부의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 버너부의 A-A 수직 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 버너부의 B-B 수직 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 버너부의 C-C 수평 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 버너부에 장착되는 메탈 카트리지의 사시도이다.
도 7은 도 1의 연소부의 확대 수직 단면도이다.
도 8은 도 1의 수조 탱크의 확대 수직 단면도이다.
도 9는 도 1의 수처리부의 확대 수직 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템에 대하여 설명한다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템의 수직 단면도이다. 도 2는 도 1의 버너부의 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 버너부의 A-A 수직 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 버너부의 B-B 수직 단면도이다. 도 5는 도 2에 도시된 버너부의 C-C 수평 단면도이다. 도 6은 도 2에 도시된 버너부에 장착되는 메탈 카트리지의 사시도이다. 도 7은 도 1의 연소부의 확대 수직 단면도이다. 도 8은 도 1의 수조 탱크의 확대 수직 단면도이다. 도 9는 도 1의 수처리부의 확대 수직 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템은, 도 1 내지 도 9를 참조하면, 버너부(1000)와 연소부(2000)와 수조 탱크(3000) 및 수처리부(4000)를 포함하여 형성된다. 상기 가열 방식의 스크러버 시스템은 이하에서 설명하는 연소부(2000)와 수조 탱크(3000) 및 수처리부(4000)의 구성 외에도 반도체 공정에 사용되는 일반적인 스크러버 시스템의 연소부와 수조 탱크 및 수처리부에 버너부(1000)가 결합되어 형성될 수 있다.
상기 가열 방식의 스크러버 시스템은 버너부(1000)에서 산소 혼합가스와 연료를 표면 연소 방식에 의하여 연소시키면서 폐가스를 분사하여 질소산화물이 발생되는 1300℃보다 낮은 온도에서 폐가스를 처리하여 질소산화물의 발생을 저감시키게 된다.
상기 버너부(1000)는 버너 하우징(1100)과 폐가스 유입관(1200)과 연료 유입관(1300)과 산화제 공급관(1400)과 산화제 유입관(1500) 및 메탈 카트리지(1600)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 버너부(1000)는 냉각수 유입관(1700) 및 카트리지 고정링(1800)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 버너부(1000)는 산소가 소정 비율로 혼합된 산소 혼합 가스를 산화제로 사용한다. 상기 산화제는 바람직하게는 산소의 함량이 10부피% 내지 60부피%가 되도록 형성된다. 상기 산화제는 산소의 함량이 너무 높으면 발열 온도가 높게 되어 질소산화물의 발생이 증가될 수 있다. 또한, 상기 산소의 함량이 너무 낮으면 발열 온도가 낮게 되어 폐가스의 처리 효율이 감소될 수 있다. 예를 들면, 상기 산화제는 질소와 산소가 혼합된 산소 혼합 가스, 산소가 포함된 공기 또는 압축 건조 공기(compressed dry air)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 버너부(1000)는 연료로 LNG와 같은 연료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 버너부(1000)는 표면 연소 방식에 의하여 질소산화물이 발생되는 1300℃보다 낮은 온도에서 폐가스를 처리하여 질소산화물의 발생을 저감시키게 된다.
상기 버너 하우징(1100)은 연소 영역(1110)과 혼합 영역(1120)과 산화제 예열 영역(1130) 및 냉각수 영역(1140)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 버너 하우징(1100)은 폐가스 유입 통로(1112)와 연료 유입 통로(1122)와 산화제 공급 통로(1132)과 산화제 유입 통로(1134) 및 냉각수 유입 통로(1142)를 포함하여 형성된다.
상기 버너 하우징(1100)은 버너부(1000)의 몸체를 이루게 되며, 대략 원기둥 형상으로 형성된다. 상기 버너 하우징(1100)은 원기둥 외에도 사각 기둥 또는 육각 기둥과 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 버너 하우징(1100)은 내부에 하부로 개방된 형태의 중공이 형성되어 연소 영역(1110)과 혼합 영역(1120)을 제공하게 된다. 또한, 상기 버너 하우징(1100)은 폐가스 유입관(1200)과 연료 유입관(1300)과 산화제 공급관(1400)과 산화제 유입관(1500) 및 냉각수 유입관(1700)이 각각 소정 위치에서 결합된다.
상기 연소 영역(1110)은 버너 하우징(1100)의 내부 중앙 영역에 하부로 개방된 중공 형태로 형성된다. 상기 연소 영역(1110)은 버너 하우징(1100)의 형상에 따라 원기둥 또는 사각 기둥과 같은 형상으로 형성될 수 있으며, 처리되는 폐가스 양에 따라 소정의 직경과 높이를 가지도록 형성된다.
상기 폐가스 유입 통로(1112)는 연소 영역(1110)에서 버너 하우징(1100)의 외부로 관통되도록 형성된다. 상기 폐가스 유입 통로(1112)는 바람직하게는 연소 영역(1110)의 상면에서 버너 하우징(1100)의 상부로 관통되어 형성된다. 상기 폐가스 유입 통로(1112)는 버너 하우징(1100)의 구조에 따라 중간이 꺽이는 직선 형태, 일자형의 직선 형태 또는 곡선 형태를 가지도록 형성될 수 있다. 상기 폐가스 유입 통로(1112)는 단면이 원형, 사각형 또는 육각형의 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 폐가스 유입 통로(1112)는 처리되는 폐가스의 양에 따라 적정한 직경 또는 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 폐가스 유입 통로(1112)는 처리되는 폐가스의 양에 따라 적어도 하나의 통로를 구비하도록 형성되며, 연소 영역(1110) 내부에 전체적으로 균일하게 폐가스가 유입되도록 하기 위하여 4개의 통로를 구비하여 형성될 수 있다.
상기 혼합 영역(1120)은 연소 영역(1110)의 외측을 따라 소정 폭과 높이를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 혼합 영역(1120)은 연소 영역(1110)의 외측 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 연소 영역(1110)이 원기둥 형상으로 형성되는 경우에 원형 링 형상으로 형성된다. 상기 혼합 영역(1120)은 연료 유입 통로(1122)로부터 유입되는 연료와 산화제 공급 통로(1132)를 통하여 유입되는 산화제가 서로 혼합되는 영역이다. 또한, 상기 혼합 영역(1120)은 연료와 산화제가 혼합된 혼합 연료를 연소 영역(1110)으로 공급하게 된다.
상기 혼합 영역(1120)은 연소 영역(1110)의 높이보다 높이가 높게 형성되며, 중간 영역과 하부 영역에서 연소 영역(1110)과 직접 연결되는 연결 구간(CA)을 구비하여 형성된다. 또한, 상기 혼합 영역(1120)은 메탈 카트리지(1600)에 의하여 연결 구간(CA)에서 연소 영역(1110)과 공간적으로 분리된다. 또한, 상기 혼합 영역(1120)은 연결 구간(CA)의 상부에서 먼저 산화제와 연료가 일차로 혼합 연료를 혼합한 후에 연결 구간(CA)을 통하여 연소 영역(1110)으로 혼합 연료를 공급하게 된다. 따라서, 상기 혼합 영역(1120)은 연료와 산화제가 혼합된 상태에서 연소 영역(1110)으로 공급되도록 한다.
상기 연료 유입 통로(1122)는 혼합 영역(1120)의 상부에 버너 하우징(1100)의 외측으로 관통되어 형성된다. 상기 연료 유입 통로(1122)는 바람직하게는 혼합 영역(1120)의 상부에서 버너 하우징(1100)의 상부 방향으로 연장되어 형성된다. 따라서, 상기 연료 유입 통로(1122)는 중심 축이 혼합 영역(1120)의 하부 방향을 향하도록 형성된다.
상기 연료 유입 통로(1122)에는 연료 유입관(1300)이 결합되며, 외부로부터 연료가 혼합 영역(1120)으로 유입되도록 한다.
상기 산화제 공급 통로(1132)는 혼합 영역(1120)과 산화제 예열 영역(1130) 사이를 관통하여 형성된다. 상기 산화제 공급 통로(1132)는 바람직하게는 혼합 영역(1120)의 상부에서 연료 유입 통로(1122)와 수직을 이루도록 형성되며, 중심 축이 연료 유입 통로(1122)의 중심 축과 수직을 이루도록 형성된다. 상기 산화제 공급 통로(1132)에는 산화제 공급관(1400)이 결합되며, 산화제 예열 영역(1130)에서 예열된 산화제가 혼합 영역(1120)으로 공급되도록 한다.
한편, 상기 산화제 공급 통로(1132)는 버너 하우징(1100)에 산화제 예열 영역(1130)이 형성되지 않는 경우에 버너 하우징(1100)의 외부로 관통되도록 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 혼합 영역(1120)에는 외부로부터 산화제가 직접 공급되도록 한다.
상기 산화제 예열 영역(1130)은 혼합 영역(1120)의 외측을 따라 소정 폭과 높이를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 산화제 예열 영역(1130)은 혼합 영역(1120)과 버너 하우징(1100)의 격벽(a)에 의하여 공간적으로 분리되어 형성된다. 상기 산화제 예열 영역(1130)은 외부에서 유입되는 산화제를 예열하여 혼합 영역(1120)으로 공급하게 된다. 상기 산화제 예열 영역(1130)은 연소 영역(1110)에서 진행되는 연소 반응에서 발생되어 전도되는 열에 의하여 산화제를 예열하게 된다. 또한, 상기 산화제 예열 영역(1130)은 산화제 공급 통로(1132)를 통하여 예열된 산화제를 혼합 영역(1120)으로 공급하게 된다.
또한, 상기 산화제 예열 영역(1130)은 혼합 영역(1120)의 외측에 위치하므로 연소 영역(1110)에서 발생되어 전도되는 열이 버너 하우징(1100) 외측으로 전도되는 것을 감소시키게 된다. 따라서, 상기 산화제 예열 영역(1130)은 버너 하우징(1100)의 외측을 냉각시켜 버너 하우징(1100)의 외면의 온도가 상승하는 것을 감소시키게 된다.
한편, 상기 산화제 예열 영역(1130)은 외부에서 공급되는 산화제의 온도가 높은 경우에 별도로 형성되지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 산화제 공급 통로(1132)는 버너 하우징(1100)의 외부와 직접 연결되어 외부의 산화제를 혼합 영역(1120)으로 공급하게 된다.
상기 산화제 유입 통로(1134)는 산화제 예열 영역(1130)으로부터 버너 하우징(1100)의 외부로 관통되어 형성된다. 상기 산화제 유입 통로(1134)에는 산화제 유입관(1500)이 결합되며, 산화제 예열 영역(1130)에 외부로부터 산화제가 유입되도록 한다.
한편, 상기 산화제 유입 통로(1134)는 버너 하우징(1100)에 산화제 예열 영역(1130)이 형성되지 않는 경우에 형성되지 않을 수 있다.
상기 냉각수 영역(1140)은 버너 하우징(1100)의 상부에서 혼합 영역(1120)과 산화제 예열 영역(1130)의 상부에 소정의 폭과 높이를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 냉각수 영역(1140)은 외부에서 공급되는 냉각수가 버너 하우징(1100) 상부의 내부를 순환하도록 하여 연소 영역(1110)에서 발생되는 열이 버너 하우징(1100)의 상부로 전달되는 것을 차단하게 된다.
상기 냉각수 유입 통로(1142)는 냉각수 영역(1140)에서 버너 하우징(1100)의 외측으로 관통되어 형성된다. 상기 냉각수 유입 통로(1142)는 버너 하우징(1100)의 상부에서 일측과 타측에 형성된다.
상기 폐가스 유입관(1200)은 폐가스 유입 통로(1112)에 결합되며, 공정 중에 발생되는 폐가스가 폐가스 연소 영역(1110)으로 유입되도록 한다.
상기 연료 유입관(1300)은 연료 유입 통로(1122)에 결합되며, 혼합 영역(1120)으로 연료가 유입되도록 한다. 상기 연료 유입관(1300)은 혼합 영역(1120)의 상부에서 상면에 수직이 되도록 결합된다. 따라서, 상기 연료 유입관(1300)은 연료가 혼합 영역(1120)의 상면에서 하부 방향으로 유입되도록 한다.
상기 연료 유입관(1300)은 연소 영역으로 공급되어야 하는 연료의 양에 대응되는 연료를 공급하기 위하여 적정한 단면적(AL)을 가지도록 형성된다.
상기 산화제 공급관(1400)은 산화제 공급 통로(1132)에 결합되며 혼합 영역(1120)에 산화제가 공급되도록 한다. 상기 산화제 공급관(1400)은 혼합 영역(1120)의 상부에서 연료 유입관(1300)과 수직을 이루도록 결합된다. 즉, 상기 산화제 공급관(1400)은 그 중심 축이 연료 유입관(1300)의 중심 축과 수직으로 교차되도록 형성된다. 또한, 상기 산화제 공급관(1400)은 연료 유입관(1300)의 단부와 인접하도록 형성된다. 즉, 상기 산화제 공급관(1400)은 혼합 영역(1120)의 외측면에서 연료 유입관(1300)의 인접한 위치까지 혼합 영역(1120)의 외측면으로부터 돌출되도록 형성된다. 또한, 상기 산화제 공급관(1400)은 중심축이 혼합 영역(1120)의 접선 방향과 평행하게 되도록 형성된다. 따라서, 상기 산화제 공급관(1400)은 공급되는 산화제가 연료 유입관(1300)으로부터 유입되는 연료와 직접 충돌하면서 연료와 혼합되도록 한다. 또한, 상기 산화제 공급관(1400)은 연료와 산화제가 혼합되면서 혼합 영역(1120)의 접선 방향을 따라 흐르며 혼합 영역(1120)의 상부로부터 하부로 와류를 형성하며 흐르도록 한다.
상기 산화제 공급관(1400)은 공급되는 산화제의 공급 유속과 유량 및 연료의 공급 유속과 유량에 따라 적정한 산화제가 공급되도록 적정한 단면적(AA)을 가지도록 형성된다. 상기 산화제 공급관(1400)은 연료 유입관(1300)보다 유량이 크게 되도록 형성된다. 상기 산화제 공급관(1400)은 공급되는 산화제의 유량(VA)이 연료 유입관(1300)에서 공급되는 연료의 유량(VL)과 VA : VL = 1 ~ 5 : 1의 비율이 되도록 형성된다. 상기 산화제 공급관(1400)에서 공급되는 산화제의 유량이 작게 되면 연료와 혼합이 불균일하게 되는 문제가 있다. 또한, 상기 산화제 공급관(1400)에서 공급되는 산화제의 유량이 작게 되면 연소 영역으로 분사되는 혼합 연료의 압력이 충분하지 않게 되어 화염이 충분하게 형성되지 않게 된다. 또한, 상기 산화제의 유량이 많게 되면 연료의 원활한 공급에 지장을 주게 되어 균일한 화염을 얻을 수 없게 되는 문제가 있다.
또한, 상기 산화제 공급관(1400)의 단면적(AA)은 바람직하게는 연료 유입관(1300)의 단면적(AL)과 동일하거나 크게 형성되며, AA : AL = 1 ~ 15 : 1의 비율이 되도록 형성될 수 있다. 상기 산화제 공급관(1400)의 단면적은 산화제의 유량이 상기에서 언급한 바의 조건에 만족한다면, 바람직하게는 연료 유입관(1300)의 단면적과 동일하게 형성된다. 따라서, 상기 산화제 공급관(1400)에서 공급되는 산화제는 연료 유입관(1300)에서 유입되는 연료와 전체적으로 충돌하면서 균일하게 혼합될 수 있다.
상기 산화제 공급관(1400)의 단면적(AA)이 너무 크게 되면 산화제의 토출 속도가 감소되어 연료와 균일하게 혼합되지 않는 문제가 있다. 또한, 상기 산화제 공급관(1400)의 단면적(AA)이 너무 작게 되면, 산화제의 토출 속도가 빨라지게 연료의 원활한 공급을 차단하는 문제가 있다.
상기 메탈 카트리지(1600)는 메탈 메쉬망(1610)과 메쉬망 고정대(1620)를 포함하여 형성된다. 상기 메탈 카트리지(1600)는 버너 하우징(1100)의 하부에서 내부로 삽입되어 결합되며, 연소 영역(1110)과 혼합 영역(1120)을 공간적으로 분리하게 된다. 특히, 상기 메탈 카트리지(1600)는 연소 영역(1110)과 혼합 영역(1120)의 연결 구간(CA)을 공간적으로 분리하게 된다.
상기 메탈 카트리지(1600)는 또한, 상기 메탈 카트리지(1600)는 혼합 영역(1120)에서 연료가 산화제와 혼합된 후에 메탈 메쉬망(1610)에 형성되는 공극을 통하여 연소 영역(1110)으로 공급되도록 한다.
상기 메탈 카트리지(1600)는 사용 시간이 경과됨에 따라 고온에서의 부분적인 산화 등에 의하여 공극이 막히거나, 손상될 수 있다. 따라서, 상기 메탈 카트리지(1600)는 정기적으로 교체하게 된다. 한편, 상기 버너부(1000)는 사용 중에 메탈 카트리지(1600)만 교체하게 되므로 유지 보수에 시간과 비용이 저감된다. 한편, 종래의 스크러버용 산소 버너부들은 유지 보수 시에 전체를 교체해야 하므로 유지 보수에 소요되는 시간과 비용이 증가하게 된다.
상기 메탈 메쉬망(1610)은 금속 섬유를 직조하여 공극이 구비되도록 형성되는 금속 재질의 메쉬망으로 이루어진다. 상기 메탈 메쉬망(1610)은 산화제와 연료의 원활한 공급을 위하여 바람직하게는 산화제 통기도가 200 ∼ 300㏄/min/㎠이 되도록 공극을 구비한다. 상기 메탈 메쉬망(1610)은 내열 및 내산성을 가지는 금속 합금으로 이루어지며, 예를 들면 철 크롬 합금과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 메탈 메쉬망(1610)은 연소 영역(1110)과 혼합 영역(1120)이 분리되도록 소정 높이를 갖는 링 형상으로 이루어진다.
상기 메쉬망 고정대(1620)는 상부 링(1622)과 하부 링(1624) 및 연결 바(1626)를 포함하여 형성된다. 상기 메쉬망 고정대(1620)는 메탈 메쉬망(1610)의 외측에 결합되어 메탈 메쉬망(1610)이 전체적으로 원통 형상을 유지하도록 한다.
상기 상부 링(1622)은 메탈 메쉬망(1610)의 상부에 결합되어 메탈 메쉬망(1610)의 상부가 전체적으로 링 형상을 유지하도록 한다.
상기 하부 링(1624)은 메탈 메쉬망(1610)의 하부에 결합되어 메탈 메쉬망(1610)의 하부가 전체적으로 링 형상을 유지하도록 한다.
상기 연결 바(1626)는 상부 링(1622)과 하부 링(1624) 사이에 결합되어 상부 링(1622)과 하부 링(1624)이 원통 형상을 유지하도록 한다. 상기 연결 바(1626)는 복수 개로 구비되며, 상부 링(1622)과 하부 링(1624)의 크기에 따라 적정한 간격으로 결합된다.
상기 냉각수 유입관(1700)은 냉각수 유입 통로(1142)에 결합된다. 따라서, 외부에서 공급되는 냉각수는 일측의 냉각수 유입관(1700)을 통하여 냉각수 영역(1140)으로 유입되어 냉각수 영역(1140)을 흐르게 되며, 타측의 냉각수 유입관(1700)을 통하여 외부로 유출된다.
상기 카트리지 고정링(1800)은 링 형상으로 형성되며, 버너 하우징(1100)의 연소 영역(1110) 하부에 결합된다. 따라서, 상기 카트리지 고정링(1800)은 연소 영역(1110)에 결합되는 메탈 카트리지(1600)의 하부를 지지하여 메탈 카트리지(1600)가 고정되도록 한다. 상기 카트리지 고정링(1800)은 외면에 나사가 형성되고, 버너 하우징(1100)의 하부에도 나사가 형성되어 버너 하우징(1100)에 나사 결합될 수 있다. 한편, 상기 메탈 카트리지(1600)가 나사와 같은 별도의 고정 수단에 의하여 고정되는 경우에, 카트리지 고정링(1800)은 생략될 수 있다.
상기 연소부(2000)는 상부 하우징(2100)과 중간 하우징(2200) 및 하부 하우징(2300)을 포함하여 형성된다. 상기 연소부(2000)는 상부 하우징(2100)과 중간 하우징(2200) 및 하부 하우징(2300)이 수직 방향으로 순차적으로 결합되어 내부가 중공인 대략 원통 형상을 이루게 된다. 상기 연소부(2000)는 상부에 버너부(1000)가 장착되며, 하부가 개방되어 형성된다. 상기 연소부(2000)는 버너부(1000)에서 연소되면서 유입되는 폐가스가 추가적으로 연소되고, 연소된 폐가스가 하부를 통하여 수조 탱크(3000)로 배출되도록 한다.
한편, 상기 연소부(2000)는 스크러버 시스템이 처리하는 폐가스의 양 또는 폐가스의 처리 온도에 따라 중간 하우징(2200)이 생략될 수 있다.
또한, 상기 연소부(2000)는 상부에 버너부(1000)가 장착되고 하부가 개방되며, 내부에서 폐가스가 연소되는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
상기 상부 하우징(2100)은 원통 형상으로 형성되는 상부 원통관(2110) 및 상부 원통관(2110)의 상부에 결합되는 상부판(2120)을 포함하여 형성된다. 상기 상부 하우징(2100)은 상부에 버너부(1000)가 장착되며, 버너부(1000)에서 연소되면서 유입되는 폐가스가 추가적으로 연소되는 공간을 형성하게 된다.
상기 상부 원통관(2110)은 상부와 하부가 개방된 형태로 형성된다. 상기 상부 원통관(2110)은 내부 온도에 따라 복 수개로 형성될 수 있으며, 2개의 원통관 또는 4개의 원통관으로 형성될 수 있다. 상기 상부 원통관(2110)이 복 수개로 형성되는 경우에 원통관 사이의 공간에 냉각수 또는 공기를 흐르게 하여 상부 하우징 외부에서의 온도가 증가되지 않도록 할 수 있다.
상기 상부판(2120)은 상부 원통관(2110)의 상부 형상에 대응되는 판상으로 형성되며, 중앙에 버너부(1000)가 장착되는 상부홀(2121)이 형성된다. 상기 상부판(2120)은 상부 원통관(2110)의 수에 따라 1개 또는 2개 이상으로 형성될 수 있다.
상기 중간 하우징(2200)은 상부와 하부가 개방된 원통관으로 형성된다. 상기 중간 하우징(2200)은 내부 온도에 따라 복 수개의 원통관으로 형성될 수 있으며, 2개의 원통관 또는 4개의 원통관으로 형성될 수 있다. 상기 중간 하우징(2200)은 바람직하게는 상부 하우징(2100)의 원통관 수에 대응되는 수로 형성된다.
상기 중간 하우징(2200)은 상부 하우징(2100)의 하부에 결합되어 폐가스가 추가적으로 연소되면서 하부 방향으로 흐르도록 공간을 형성하게 한다.
상기 하부 하우징(2300)은 깔때기 형상의 하부 깔대기관(2310)과 하부 깔대기관(2310)의 하부에 결합되는 하부 원통관(2320)을 포함하여 형성된다. 상기 하부 하우징(2300)은 중간 하우징(2200)의 하부에 결합되며, 중간 하우징(2200)으로부터 흐르는 폐가스가 하부 깔대기관(2310)과 하부 원통관(2320)을 통과하여 수조 탱크(3000)로 배출되도록 한다.
상기 하부 깔대기관(2310)은 상부가 하부보다 큰 직경을 가지도록 형성되며 상부가 중간 하우징(2200)의 하부에 결합된다. 상기 하부 깔대기관(2310)은 서로 이격되는 적어도 2개의 깔때기관으로 형성될 수 있다. 상기 하부 깔대기관(2310)은 내부에 위치하는 깔대기관이 중간 하우징(2200)의 내측에 위치하는 원통관의 하부에 결합된다. 또한, 상기 하부 깔대기관(2310)은 서로 이격되는 공간(b)을 통하여 하부 원통관((2320) 내부의 하부 방향으로 질소 가스와 같은 불활성 가스가 공급되도록 형성된다. 미설명 부호인 2330은 하부 깔대기관(2310)의 서로 이격되는 공간에 불활성 가스를 공급하는 공급밸브이다.
상기 하부 원통관(2320)은 하부 깔대기관(2310)의 하부에 결합되며, 폐가스가 수조 탱크(3000)로 배출되도록 한다. 상기 하부 원통관(2320)은 상부의 하부 깔대기관(2310)으로부터 공급되는 불활성 가스에 의하여 폐가스가 원활하게 수조 탱크(300)로 배출되도록 한다.
상기 수조 탱크(3000)는 내부가 중공인 박스 형상으로 형성되며, 상부 일측에 형성되는 제 1 결합홀(3100)과 상부 타측에 형성되는 제 2 결합홀(3200)이 형성된다. 상기 수조 탱크는 내부에 일정 수위로 물이 채워지며, 제 1 결합홀(3100)을 통하여 유입되는 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자, 수용성 가스 성분을 포집하게 된다. 또한, 상기 수조 탱크(3000)는 제 2 결합홀(3200)을 통하여 폐가스가 배출되도록 한다.
한편, 상기 수조 탱크(3000)는 연소부(2000)가 일측 상부에 장착되며, 연소된 폐가스가 유입되는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
미설명부호인 3300은 수조 탱크의 내부에 채워지는 물의 유동을 방지하기 위한 격벽이다.
상기 수처리부(4000)는 제 1 분사 유닛(4100)과 제 2 분사 유닛(4200) 및 제 3 분사 유닛(4300)을 포함하여 형성된다. 상기 수처리부(4000)는 하부가 개방되어 수조 탱크(3000)의 타측 상부에 형성되는 제 2 결합홀(3200)에 결합되며, 수조 탱크(3000)로부터 유입되는 폐가스에 물을 분사하여 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자 또는 수용성 가스 성분을 추가적으로 포집하여 수조 탱크(3000)로 유입되도록 한다.
한편, 상기 수처리부(4000)는 처리되는 폐가스의 양이 적은 경우에 제 2 분사 유닛(4200)이 생략될 수 있다.
또한, 상기 수처리부(4000)는 하부가 개방되며, 수조 탱크의 타측 상부에 결합되어 수조 탱크로부터 상승하는 폐가스에 물을 분사하는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
상기 제 1 분사 유닛(4100)은 제 1 하우징(4110)과 제 1 공급관(4120) 및 제 1 분사 노즐(4130)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 제 1 분사 유닛(4100)은 제 1 지지판(4140) 및 제 1 포집관(4150)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제 1 분사 유닛(4100)은 폐가스가 수조 탱크(3000)로부터 상승하여 제 1 하우징(4110)의 내부로 유입되도록 한다. 또한, 상기 제 1 분사 유닛(4100)은 제 1 분사 노즐(4130)이 하방으로 물을 분사하여 폐가스에 포함되어 있는 미세한 이물 입자 또는 수용성 가스 성분을 추가로 제거하게 된다.
상기 제 1 하우징(4110)은 내부가 중공인 원통형상으로 형성되며. 상부와 하부가 개방되어 형성된다. 상기 제 1 하우징(4110)은 하부의 직경이 점진적으로 작아지도록 형성되며, 하부가 수조 탱크(3000)의 타측 상부에 형성되는 제 2 결합홀(3200)에 결합된다.
상기 제 1 공급관(4120)은 제 1 하우징(4110)의 상부에서 제 1 하우징(4110)의 내부로 연장되어 형성되며, 외부로부터 물을 공급받게 된다. 상기 제 1 공급관(4120)은 제 1 하우징(4110)의 내부 직경에 따라 Y자 형상과 같이 여러 갈래로 분기되어 형성될 수 있다.
상기 제 1 분사 노즐(4130)은 제 1 공급관(4120)에 결합되며, 제 1 공급관(4120)으로 공급되는 물이 하부 방향으로 분사하도록 형성된다. 상기 제 1 분사 노즐(4130)은 스크러버 시스템에 사용되는 다양한 분사 노즐로 형성될 수 있다.
상기 제 1 지지판(4140)은 제 1 하우징(4110)의 내부 직경에 대응되는 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되며, 폐가스가 흐르는 다수개의 지지 관통홀(4142)이 형성된다. 상기 제 1 지지판(4140)은 제 1 하우징(4110)의 하부에 위치하게 된다. 상기 제 1 지지판(4140)은 상부에 위치하는 제 1 포집관(4150)을 지지하게 된다.
상기 제 1 트랩관(4150)은 내부가 중공이며, 상부와 하부가 개방된 원통 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제 1 포집관(4150)은 측벽에 형성되는 다수의 포집 관통홀(4152)을 구비되어 표면적이 증가되도록 형성된다. 상기 제 1 포집관(4150)은 제 1 지지판(4140)의 상부에 복수 개가 수직 방향으로 위치하게 된다. 상기 제 1 트랩(4150)은 수조 탱크(3000)으로부터 상승되는 폐가스가 제 1 트랩관(4150)의 표면에 접촉하면서 상승하도록 한다. 또한, 상기 제 1 트랩관(4150)은 제 1 분사 노즐(4130)로부터 분사되는 물이 표면을 따라 하부로 흐르도록 한다. 따라서, 상기 제 1 트랩관(4150)은 물이 폐가스와 접촉하는 시간을 증가시키게 되며, 물이 폐가스와 접촉하여 폐가스의 미세한 이물 입자 또는 수용성 가스 성분을 제거하도록 한다.
한편, 상기 제 1 트랩판(4150)은 일반적인 반도체 폐가스 처리 스크러버 시스템에 사용되는 폴(pall)링. 텔러렛(tellerette)와 같이 표면적이 증가된 충전물로 형성될 수 있다.
상기 제 2 분사 유닛(4200)은 제 2 하우징(4210)과 제 2 공급관(4220) 및 제 2 분사 노즐(4230)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 제 2 분사 유닛(4200)은 제 2 지지판(4240) 및 제 2 포집관(4250)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제 2 분사 유닛(4200)은 제 1 분사 유닛(4100)의 상부에 장착된다. 상기 제 2 분사 유닛(4200)은 제 1 분사 유닛(4100)과 대비하여 제 2 하우징(4200)의 하부 형상을 제외하고 다른 구성들은 제 1 분사 유닛(4100)과 유사한 구성으로 형성된다. 또한, 상기 제 2 분사 유닛(4200)은 제 1 분사 유닛을 통과하여 상승하는 폐가스에 물을 분사하여 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자를 추가적으로 포집하게 된다. 따라서, 상기 제 2 분사 유닛(4200)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제 3 분사 유닛(4300)은 제 3 하우징(4310)과 제 3 분사관(4320) 및 제 3 트랩판(4330)을 포함하여 형성된다. 상기 제 3 분사 유닛(4300)은 폐가스가 수조 탱크(3000)로부터 상승하여 제 3 하우징(4310)의 내부로 유입되도록 한다. 또한, 상기 제 3 분사 유닛(4300)은 제 3 분사관(4320)이 하방으로 물을 분사하여 제 3 트랩판(4330)의 표면으로 물이 흐르도록 하며, 폐가스에 포함되어 있는 미세한 이물 입자 또는 수용성 가스 성분을 제거하게 된다. 한편, 제 3 분사 유닛(4300)은 상부에 별도의 상부 캡(4340)과 상부 배기관(4350)이 더 형성될 수 있다.
상기 제 3 하우징(4310)은 내부가 중공인 원통형상으로 형성되며. 상부와 하부가 개방되어 형성된다. 상기 제 3 하우징(4310)은 하부가 제 2 분사 유닛(4200)의 제 2 하우징(4210)의 상부에 결합된다.
상기 제 3 분사관(4320)은 하부에 길이 방향으로 소정 간격으로 형성되는 미세 홀(미도시)을 포함하여 형성된다. 상기 제 3 분사관(4320)은 제 3 하우징(4310)의 상부에서 제 3 하우징(4310)의 내부로 연장되어 형성된다. 상기 제 3 분사관(4320)은 제 3 하우징(4310)의 내부 직경에 따라 Y자 형상과 같이 여러 갈래로 분기되어 형성될 수 있다. 상기 제 3 분사관(4320)은 외부로부터 물을 공급받아 미세 홀을 통하여 하부로 분사하게 된다.
상기 제 3 트랩판(4330)은 제 3 하우징(4330)의 내부 직경에 대응되는 직경을 가지는 원판으로 형성되며, 다수 개의 트랩 홀(4332)이 형성된다. 상기 제 3 트랩판(4330)은 복수 개가 제 3 분사관(4320)의 하부에 소정 간격을 두고 수직 방향으로 서로 이격되어 배치된다. 이때, 상기 제 3 트랩판(4330)은 수직 방향으로 배치되는 별도의 제 3 이격바(4334)에 의하여 이격되도록 지지될 수 있다. 또한, 상기 제 3 트랩판(4330)은 수직 방향을 기준으로 지그재그 형상이 되도록 경사지게 배치된다.
상기 제 3 트랩판(4330)은 제 2 분사 유닛(4200)으로부터 상승되는 폐가스가 트랩 홀(4332)을 통과하면서 지그재그로 상승하도록 한다. 또한, 상기 제 3 트랩판(4330)은 제 3 분사관(4320)으로부터 분사되는 물이 표면을 따라 하부로 흐르도록 한다. 따라서, 상기 제 3 트랩판(4330)은 물이 폐가스와 접촉하는 시간을 증가시키게 되며, 물이 폐가스와 접촉하여 폐가스의 미세한 이물 입자 또는 수용성 가스 성분을 제거하도록 한다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템의 작용 및 효과에 대하여 설명한다. 여기서는 가열 방식의 스크러버 시스템에 사용되는 버너부의 작용을 중심으로 설명한다.
먼저, 산화제는 버너부(1000)의 산화제 유입관(1500)을 통하여 산화제 예열 영역(1130)으로 유입되며, 다시 산화제 공급관(1400)을 통하여 혼합 영역(1120)으로 공급된다. 이때, 상기 산화제는 혼합 영역(1120)의 상부에서 소정 압력으로 혼합 영역(1120)의 연료 유입관(1300)의 단부 방향을 향하여 분사된다. 또한, 상기 산화제 공급관(1400)이 혼합 영역(1120)의 접선 방향으로 설치되므로, 산화제는 혼합 영역(1120)의 상부에서 하부로 접선 방향을 따라 흐르며 와류를 형성하게 된다. 다음으로, LNG와 같은 연료는 연료 유입관(1300)을 통하여 혼합 영역(1120)으로 유입된다. 이때, 상기 연료 유입관(1300)은 혼합 영역(1120)의 상면에서 하부 방향으로 유입된다. 상기 연료는 산화제 공급관(1400)을 통하여 공급되는 산화제와 충돌하면서 산화제와 혼합되어 혼합 연료를 형성하고, 와류를 일으키면서 하부 방향으로 흐르게 된다.
상기 혼합 영역(1120)에서 혼합된 혼합 연료는 메탈 카트리지(1600)의 메탈 메쉬망(1610)에 형성되는 공극을 통하여 연소 영역(1110)으로 분사된다. 이때, 연소 영역(1110) 또는 연소 챔버(1200)에 설치되어 있는 별도의 점화수단(미도시)에 의하여 점화가 진행되며, 혼합 연료는 연소 영역(1110)에서 화염을 형성하게 된다. 상기 버너부(1000)에서 형성되는 화염은 바람직하게는 메탈 메쉬망(1610)의 내측 표면으로부터 다수 개로 형성되며, 메탈 메쉬망(1610)의 내측 표면에 전체적으로 균일하게 형성되어 표면 화염의 형태로 형성된다. 또한, 상기 화염은 메탈 메쉬망(1610)의 내측 표면에서 수 센티미터 이내의 짧은 길이로 형성된다. 또한, 상기 화염은 메탈 메쉬망(1610)의 표면에서 짧은 길이로 형성되므로 안정적이며, 흔들리거나 꺼지지 않게 된다. 또한, 상기 혼합 연료는 혼합 영역(1120)에서 메탈 메쉬망(1610)의 공극을 통하여 흐르면서 메탈 메쉬망(1610)의 열에 의하여 가열되면서 연소 영역(1110)으로 분사된다. 따라서, 상기 버너부(1000)는 연소 영역(1110)에서 전체적으로 균일한 온도 분포를 형성하게 되며, 1200℃ 내외의 온도 분포를 가지게 된다. 상기 화염은 메탈 메쉬망(1610)의 표면에 붙어서 형성되어 일부 열이 메탈 메쉬망(1610)으로 전달되므로, 연소 영역(1110)은 질소화합물이 발생되는 온도인 1300℃보다 상승하는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 메탈 메쉬망(1610)은 혼합 영역(1120)에서 유입되는 혼합 연료에 의하여 냉각되므로, 온도가 과도하게 상승하지 않게 된다. 한편, 상기 산화제 공급관(1400)에서 공급되는 혼합 연료의 유량이 충분하지 않게 되면 연소 영역으로 분사되는 혼합 연료에 의하여 형성되는 화염이 메탈 메쉬망(1610)과 직접 접촉하게 되므로 메탈 메쉬망(1610)의 수명을 단축시키는 문제가 있다. 또한, 상기 버너부(1000)는 혼합 연료의 유량이 충분하지 않게 되면 화염이 금속섬유 층 내로 전파되어 금속 섬유로의 열 전달에 의한 열 손실로 화염온도가 지속적으로 낮아져 연소반응이 지속적으로 유지되지 못하도록 하는 문제가 있다. 한편, 상기 버너부(1000)는 혼합 영역(1120)의 혼합 연료가 소정의 압력으로 메탈 메쉬망(1610)의 공극을 통하여 분사되므로 화염이 혼합 영역(1120)으로 역류되는 역화 현상이 발생되지 않도록 한다.
따라서, 상기 버너부(1000)는 다음으로, 반도체 공정에서 발생된 폐가스가 폐가스 유입관(1200)을 통하여 연소 영역(1110)으로 공급되며 화염에 의하여 연소된다. 상기 폐가스는 NF3, SiF4, TEOS와 같은 성분을 포함하게 되며, 연소 영역(1110)에서 분해된다. 상기 버너부(1000)는 연소 영역(1110)의 온도가 1300℃보다 낮게 유지되므로, 폐가스의 분해 과정에서 질소산화물 또는 일산화탄소의 발생을 최소화하게 된다.
한편, 상기 버너부(1000)에서 연소되는 폐가스는 연소부(200)에서 추가로 연소되면서 수조 탱크(3000)로 유입된다. 상기 수조 탱크(3000)는 유입되는 폐가스와 함께 유입되는 미세 이물 입자와 수용성 가스 성분을 포집하게 된다. 상기 수조 탱크(3000)를 통과한 폐가스는 수처리부(3000)로 유입된다. 상기 수처리부(3000)는 유입되는 폐가스가 물과 접촉되로록 하여 추가적으로 이물 입자와 수용성 가스 성분을 추가로 제거하게 된다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템의 폐가스 처리 효율 평가 결과에 대하여 설명한다. 여기서는 일 실시예에 따른 가열 방식의 스크러버 시스템의 버너부의 처리 효율을 중심으로 설명한다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 버너부를 구비하는 가열 방식의 스크러버 시스템과 일반 산소 버너를 구비하는 스크러버 시스템의 폐가스 처리 효율을 나타낸다. 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 버너부를 구비하는 가열 방식의 스크러버 시스템과 일반 산소 버너를 구비하는 스크러버 시스템의 질소 산화물 및 일산화탄소의 발생 정도를 나타낸다.
여기서, 일반 산소 버너는 산화제로 산소만을 사용하며, 버너의 내부에 형성되는 연소 영역에 연료와 산소가 함께 분사되어 폐가스를 연소시키는 버너이며, 현재 일반적으로 사용되는 버너의 형태이다.
상기 버너부(1000) 및 일반 산소 버너에 대한 평가는 반도체 공정라인에서 진행되었으며, 버너부를 제외한 다른 부분은 동일한 구조를 가지는 본 발명의 가열 방식의 스크러버 시스템을 사용하였다
본 평가는 폐가스 유입관(1200)을 통하여 스크러버로 유입되는 폐가스에서의 각 해당 가스의 농도와, 스크러버를 통하여 배출되는 처리 가스에서의 각 해당 가스의 농도를 측정하는 방법으로 진행되었다. 폐가스 처리 효율은 스크러버 시스템으로 유입되는 폐가스에서의 가스 농도와 스크러버 시스템으로부터 배출되는 처리 가스에서의 가스 농도의 비율로 산출하였다. 또한, 상기 질소산화물과 이산화탄소의 함량은 스크러버 시스템으로부터 배출되는 처리 가스에서 측정하였다. 폐가스 및 처리 가스에 대한 분석은 FT-IR 분석기와 QMS 분석기를 사용하여 진행하였다.
구분 본 발명의 스크러버용 버너 일반 산소 버너
NF3 99.7% 95.7%
SiF4 99.9% 99.3%
TEOS 99.5% 99.2%
구분 본 발명의 스크러버용 버너 일반 산소 버너
CO 17ppm 512ppm
NOx 5ppm 240ppm
표 1에서 보는 바와 같이, 상기 버너부(1000)는 폐가스의 처리 효율에서 일반 산소 버너와 동등하거나 높게 나타나고 있다. 상기 버너부(1000)는 연료와 산화제를 먼저 혼합한 후에 연소 영역(1110)으로 공급하고, 메탈 메쉬망(1610)의 내측 표면에 전체적으로 균일하게 화염을 형성하게 된다. 따라서, 상기 버너부(1000)는 일반 산소 버너보다 연소 영역(1110)에서 상대적으로 균일한 온도 분포를 형성하게 되므로, 연소 영역(1110)에서의 온도가 상대적으로 일반 산소 버너보다 낮음에도 불구하고 폐가스의 처리 효율이 동등 이상으로 나타나게 된다.
또한, 표 2에서 보는 바와 같이, 상기 버너부(1000)는 연소 영역(1110)에서의 온도가 1300℃보다 높지 않게 되므로 질소산화물의 발생이 저감되며 질소산화물의 발생 정도가 일반 산소 버너보다 낮게 된다. 또한, 상기 버너부(1000)는 연료와 산화제를 사전에 혼합하여 연소 영역으로 분사하게 되어, 연료와 산화제의 혼합 정도가 높게 되고 표면 연소에 의하여 화염이 안정적으로 형성되므로 일산화탄소의 발생 정도가 일반 산소 버너보다 낮게 된다.
1000 - 버너부
1100 - 버너 하우징 1200 - 폐가스 유입관
1300 - 연료 유입관 1400 - 산화제 공급관
1500 - 산화제 유입관 1600 - 메탈 카트리지
1700 - 냉각수 유입관 1800 - 카트리지 고정링
2000 - 연소부
2100 - 상부 하우징 2200 - 중간 하우징
2300 - 하부 하우징
3000 - 수조 탱크
3100 - 제 1 결합홀 3200 - 제 2 결합홀
4000 - 수처리부
4100 - 제 1 분사 유닛 4200 - 제 2 분사 유닛
4300 - 제 3 분사 유닛

Claims (11)

  1. 내부 중앙 영역에서 하부로 개방되어 형성되며 폐가스가 유입되는 연소 영역과 상기 연소 영역의 외측을 따라 링 형상으로 형성되어 산화제와 연료가 유입되어 혼합되는 혼합 영역을 포함하는 버너 하우징 및 상기 연소 영역과 혼합 영역 사이에 위치하고, 공극을 구비하여 상기 혼합 영역에서 혼합된 산화제와 연료를 상기 연소 영역으로 공급되도록 하는 메탈 카트리지를 포함하는 버너부와
    상부에 상기 버너부가 장착되고 하부가 개방되며, 상기 폐가스가 연소되는 연소부와
    상기 연소부가 일측 상부에 장착되며, 연소된 상기 폐가스가 유입되는 수조 탱크 및
    하부가 개방되며, 상기 수조 탱크의 타측 상부에 결합되어 상기 수조 탱크로부터 상승하는 상기 폐가스에 물을 분사하는 수처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버너 하우징은 상기 혼합 영역의 외측에 링 형상으로 형성되어 외부로부터 산화제가 유입되는 산화제 예열 영역 및 상기 산화제 예열 영역으로부터 상기 버너 하우징의 외부로 관통되어 형성되는 산화제 유입 통로를 더 포함하며,
    상기 산화제 예열 영역에 결합되는 산화제 유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버너 하우징은 상기 연소 영역으로부터 상기 버너 하우징의 외부로 관통되어 형성되는 폐가스 유입통로와 상기 혼합 영역으로부터 상기 버너 하우징의 외부로 관통되어 형성되는 연료 유입 통로 및 상기 혼합 영역으로부터 상기 산화제 예열 영역으로 관통되어 형성되는 산화제 공급 통로를 더 포함하며,
    상기 폐가스 유입 통로에 결합되는 폐가스 유입관과
    상기 연료 유입 통로에 결합되는 연료 유입관 및
    상기 산화제 공급 통로에 결합되는 산화제 공급관을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연료 유입관은 상기 혼합 영역의 상면에서 하부 방향으로 연료가 유입되도록 형성되며,
    상기 산화제 공급관은 중심 축이 상기 혼합 영역의 상부에서 상기 연료 유입관의 중심 축과 수직으로 교차되도록 형성되고, 상기 혼합 영역의 접선 방향과 평행하게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 상기 연소 영역보다 높이가 높게 형성되어 중간 영역과 하부 영역에서 상기 연소 영역과 서로 연결되는 연결 구간을 구비하며,
    상기 산화제 공급관에서 공급되는 산화제는 혼합 영역의 상부에서 연료와 충돌하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 산화제 공급관의 단면적(AA)과 상기 연료 유입관의 단면적(AL)은 그 비가 AA : AL = 1 ~ 15 : 1가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 산화제 공급관은 공급되는 산화제의 유량(VA)이 상기 연료 유입관에서 공급되는 연료의 유량(VL)과 VA : VL = 1 ~ 5 : 1의 비율이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 카트리지는 원통 형상으로 형성되고 상기 공극을 구비하는 메탈 메쉬망과 상기 메탈 메쉬망의 외측에서 상기 메탈 메쉬망을 지지하는 메쉬망 고정대를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 메탈 카트리지는 상기 연결 구간에서 상기 혼합 영역과 상기 연소 영역을 공간적으로 분리하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연소 영역에 하부에 결합되어 상기 메탈 카트리지를 상기 버너 하우징에 고정하는 카트리지 고정링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 산화제는 산소의 함량이 10부피% 내지 60부피%인 것을 특징으로 하는 가열 방식의 스크러버 시스템.
KR1020130018825A 2013-02-21 2013-02-21 가열 방식의 스크러버 시스템 KR101431452B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130018825A KR101431452B1 (ko) 2013-02-21 2013-02-21 가열 방식의 스크러버 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130018825A KR101431452B1 (ko) 2013-02-21 2013-02-21 가열 방식의 스크러버 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101431452B1 true KR101431452B1 (ko) 2014-08-21

Family

ID=51750712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130018825A KR101431452B1 (ko) 2013-02-21 2013-02-21 가열 방식의 스크러버 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101431452B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160046989A (ko) * 2014-10-20 2016-05-02 씨에스케이(주) 스크러버 시스템
KR101773824B1 (ko) * 2016-12-12 2017-09-04 씨에스케이(주) 스크러버 시스템
KR101780254B1 (ko) 2015-07-07 2017-09-21 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 폐가스정화장치용 측면화염버너장치
KR20220136738A (ko) 2021-04-01 2022-10-11 주식회사 제이앤미 습식세정유닛의 수분 또는 분진 제거장치
EP4104940A1 (en) 2021-06-16 2022-12-21 Jong Min Park Rotative screw cylinder powder scrapping apparatus for gas processing facility

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1182978A (ja) * 1997-08-29 1999-03-26 Tokyo Gas Co Ltd 有機物含有排気燃焼処理装置および有機物含有排気燃焼処理装置における廃熱回収システム
KR20060066299A (ko) * 2004-12-13 2006-06-16 유니셈 주식회사 폐가스 처리 장치
KR20060132872A (ko) * 2003-12-19 2006-12-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 가스성 오염물의 연소를 제어하기 위한 장치 및 방법
KR101138906B1 (ko) 2010-08-26 2012-05-08 유니셈(주) 폐가스 처리장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1182978A (ja) * 1997-08-29 1999-03-26 Tokyo Gas Co Ltd 有機物含有排気燃焼処理装置および有機物含有排気燃焼処理装置における廃熱回収システム
KR20060132872A (ko) * 2003-12-19 2006-12-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 가스성 오염물의 연소를 제어하기 위한 장치 및 방법
KR20060066299A (ko) * 2004-12-13 2006-06-16 유니셈 주식회사 폐가스 처리 장치
KR101138906B1 (ko) 2010-08-26 2012-05-08 유니셈(주) 폐가스 처리장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160046989A (ko) * 2014-10-20 2016-05-02 씨에스케이(주) 스크러버 시스템
KR101689166B1 (ko) * 2014-10-20 2016-12-26 씨에스케이(주) 스크러버 시스템
KR101780254B1 (ko) 2015-07-07 2017-09-21 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 폐가스정화장치용 측면화염버너장치
KR101773824B1 (ko) * 2016-12-12 2017-09-04 씨에스케이(주) 스크러버 시스템
KR20220136738A (ko) 2021-04-01 2022-10-11 주식회사 제이앤미 습식세정유닛의 수분 또는 분진 제거장치
EP4104940A1 (en) 2021-06-16 2022-12-21 Jong Min Park Rotative screw cylinder powder scrapping apparatus for gas processing facility
US11759832B2 (en) 2021-06-16 2023-09-19 Global Standard Technology Co., Ltd Powder removing apparatus using screw cylinder for gas processing facility

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101431452B1 (ko) 가열 방식의 스크러버 시스템
KR100881286B1 (ko) 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템
EP0768109A2 (en) Exhaust gas treatment unit and process
KR102450538B1 (ko) 개선된 폐가스 저감을 위한 시스템 및 방법
US20130239857A1 (en) Swirl flow type pre-mixed low-pollution combustion apparatus
KR101278178B1 (ko) 스크러버용 버너
KR101768920B1 (ko) 스크러버용 버너
KR100328632B1 (ko) 복합 가스 스크러버 시스템
KR100845578B1 (ko) 스크러버 시스템용 수조 탱크
KR20020034964A (ko) 기체 스트림으로부터 유해물질의 제거방법
KR101428722B1 (ko) 가스 스크러버
KR100998853B1 (ko) 폐가스 처리장치
KR20100003561A (ko) 가스 스크러버
KR102325814B1 (ko) 스크러버용 버너
KR101696848B1 (ko) 배기 가스 처리용 스크러버
KR101780254B1 (ko) 폐가스정화장치용 측면화염버너장치
KR100879800B1 (ko) 폐가스 처리용 스크러버
KR20090075098A (ko) 가스 스크러버
KR20100000299U (ko) 가스 스크러버의 냉각장치
KR100925186B1 (ko) 폐가스 처리장치
KR200170777Y1 (ko) 복합 가스 스크러버 시스템
JP2008292077A (ja) 排ガスの浄化装置
JP4070698B2 (ja) 排ガス供給方法とその逆火防止装置
KR20090132145A (ko) 폐가스 처리장치
TWI337891B (en) Oxygen feeding device and gas scrubber using the same

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180814

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190813

Year of fee payment: 6