KR101435421B1 - Low nox scrubber - Google Patents

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최정원
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Abstract

질소산화물 저감형 스크러버가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 연료가스인 엘엔지 및 공기를 제공받아 처리가스를 연소시키기 위한 불꽃을 생성하는 버너부; 및 상기 버너부의 하부에 배치되는 것으로, 히팅튜브 내를 가열하기 위한 히터와, 상기 히터 내측에 마련되는 히팅튜브를 구비하고, 상기 처리가스를 가열 산화시키기 위한 히터부;를 포함하되, 상기 버너부는, 상기 연료가스가 불완전연소되도록 산소희박조건이 조성되며, 상기 연료가스 중의 메탄은 불완전연소되어 일산화탄소, 수소 및 염화수소 중 적어도 하나를 생성하고, 상기 일산화탄소, 수소 및 염화수소 중 적어도 하나는, 상기 처리가스의 연소 과정에서 발생된 질소산화물과 환원 반응하여 상기 질소산화물을 제거하는 질소산화물 저감형 스크러버가 제공된다.A nitrogen oxide-reduced scrubber is provided. According to an aspect of the present invention, there is provided a burner comprising: a burner unit that generates a flame for burning a process gas, And a heater unit disposed below the burner unit and including a heater for heating the inside of the heating tube and a heating tube provided inside the heater and for heating and oxidizing the process gas, , An oxygen lean condition is established such that the fuel gas is incompletely burned, methane in the fuel gas is incompletely burned to generate at least one of carbon monoxide, hydrogen and hydrogen chloride, and at least one of the carbon monoxide, hydrogen, There is provided a nitrogen oxide reduction type scrubber for reducing NO x by reacting with nitrogen oxides generated in a combustion process of the NO x reduction catalyst.

Description

질소산화물 저감형 스크러버 {LOW NOX SCRUBBER}LOW NOX SCRUBBER}

본 발명은 반도체 제조공정 등에서 배출되는 온실가스를 처리하는 스크러버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소산화물을 저감시킬 수 있는 질소산화물 저감형 스크러버에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scrubber for treating a greenhouse gas emitted from a semiconductor manufacturing process or the like, and more particularly, to a nitrogen oxide reduction scrubber capable of reducing nitrogen oxides.

반도체 디바이스는 산화, 식각, 증착 및 포토공정 등 다양한 제조공정을 거쳐 제조되는데, 상기와 같은 제조공정에는 암모니아, 산화질소, 아르신, 포시핀, 디보론 및 보론 트리클로라이드 등과 같은 유독성 화공약품이나 화학가스가 사용될 수 있다. 따라서 반도체 제조공정에서 발생된 폐가스가 대기 중으로 그대로 방출될 경우, 상기와 같은 유독성 가스로 인해 인체에 치명적인 영향을 미치거나, 폐가스의 자연발화로 인해 화재사고 등이 발생될 수 있다. 이와 같은 이유로, 일반적인 반도체 제조공정에서는 스크러버(scrubber) 등을 통해 발생된 폐가스를 정제하여 대기로 방출시키고 있다.Semiconductor devices are manufactured through various manufacturing processes such as oxidation, etching, deposition, and photolithography. In the manufacturing process, toxic chemical agents such as ammonia, nitric oxide, arsine, fosin, diboron and boron trichloride, Gas may be used. Therefore, when the waste gas generated in the semiconductor manufacturing process is directly released into the atmosphere, the toxic gas may cause a serious injury to the human body or a fire accident may occur due to spontaneous ignition of the waste gas. For this reason, in a general semiconductor manufacturing process, waste gas generated through a scrubber or the like is purified and discharged to the atmosphere.

통상적으로, 폐가스를 처리하는 스크러버는 버너(burner)를 통해 폐가스를 태워(연소시켜) 폐가스 내 함유된 유해성분이나 온실가스 성분 등을 열분해시키게 되는데, 이 과정에서 연소로 인한 질소산화물(NOx)가 다량 생성되게 된다. 즉, 버너의 경우, 연소를 위해 연료 및 충분한 공기(산소)가 요구되게 되는바, 필연적으로 다량의 질소산화물을 생성하게 된다.Generally, a scrubber for treating waste gas burns waste gas (burns) through a burner to pyrolyze harmful components and greenhouse gas components contained in the waste gas. In this process, nitrogen oxides (NOx) A large amount is generated. That is, in the case of a burner, fuel and sufficient air (oxygen) are required for combustion, which inevitably produces a large amount of nitrogen oxides.

한편, 상기와 같은 버너 타입의 스크러버 외에 히터(heater) 타입의 스크러버가 알려져 있다. 히터 타입의 스크러버는 히터를 통해 챔버 내 고온을 조성하여 처리가스를 가열 산화시키는 방식의 스크러버로, 버너 타입과 달리 공기(산소)를 필요로 하지 않기 때문에, 질소산화물의 생성이 상대적으로 억제될 수 있다. 그러나 히터 타입의 스크러버는 통상 전기에너지를 통해 가열을 수행하게 되는데, 요구되는 고온 조건에 도달하기까지는 매우 많은 양의 전력이 필요하여, 에너지 효율 측면에서 비효율적이라는 문제점이 있다.
On the other hand, a heater-type scrubber is known in addition to the above burner-type scrubber. A heater-type scrubber is a scrubber that heats and oxidizes a process gas by forming a high temperature in the chamber through a heater. Unlike the burner type, air (oxygen) is not required, so that generation of nitrogen oxides can be relatively suppressed have. However, a heater-type scrubber normally performs heating through electric energy, which requires a very large amount of electric power to reach a required high-temperature condition, which is inefficient in terms of energy efficiency.

본 발명의 실시예들은, 에너지 소모량이 많지 않으면서도, 질소산화물 저감효율이 우수한 질소산화물 저감형 스크러버를 제공하고자 한다.
Embodiments of the present invention are intended to provide a nitrogen oxide reduction type scrubber which is excellent in nitrogen oxide reduction efficiency without a large amount of energy consumption.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연료가스인 엘엔지(LNG) 및 공기(산소)를 제공받아 처리가스를 연소시키기 위한 불꽃을 생성하는 버너부; 및 상기 버너부의 하부에 배치되는 것으로, 히팅튜브 내를 가열하기 위한 히터와, 상기 히터 내측에 마련되는 히팅튜브를 구비하고, 상기 처리가스를 가열 산화시키기 위한 히터부;를 포함하되, 상기 버너부는, 상기 연료가스가 불완전연소되도록 산소희박조건이 조성되며, 상기 연료가스 중의 메탄(CH4)은 불완전연소되어 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나를 생성하고, 상기 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나는, 상기 처리가스의 연소 과정에서 발생된 질소산화물(NOx)과 환원 반응하여 상기 질소산화물을 제거하는 질소산화물 저감형 스크러버가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including: a burner unit that receives a fuel gas, LNG, and air (oxygen) to generate a flame for burning a process gas; And a heater unit disposed below the burner unit and including a heater for heating the inside of the heating tube and a heating tube provided inside the heater and for heating and oxidizing the process gas, (CH 4 ) in the fuel gas is incompletely burned to generate at least one of carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and hydrogen chloride (HC), and oxygen leaning conditions are established such that the fuel gas is incompletely burned, Wherein at least one of the carbon monoxide (CO), the hydrogen (H 2 ), and the hydrogen chloride (HC) reacts with the nitrogen oxide (NOx) generated in the combustion process of the process gas to remove the nitrogen oxide May be provided.

이때, 상기 질소산화물 저감형 스크러버는, 상기 히터부 내 하부측으로 공기(산소)를 공급하는 에어공급포트를 더 포함하되, 상기 공기(산소)는 상기 질소산화물(NOx)과 미반응된 상기 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나와 반응하여, 이산화탄소(CO2) 및 수분(H2O) 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.At this time, the nitrogen oxide reduction scrubber further includes an air supply port for supplying air (oxygen) to the lower side of the heater unit, wherein the air (oxygen) is supplied to the nitrogen oxide (NOx) At least one of carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) can be generated by reacting with at least one of CO, H 2 , and HC.

또한, 상기 히팅튜브 내측에는 상하 방향의 공간부가 형성되되, 상기 공간부는, 상기 불꽃에 의해 상기 처리가스가 연소되는 상부측의 연소공간부와, 상기 히터에 의해 상기 처리가스가 가열 산화되는 중단측의 가열산화부와, 미반응된 상기 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나가 공기(산소)에 의해 산화되는 산화처리부(S3)를 포함할 수 있다.
In addition, a vertical space portion is formed inside the heating tube, and the space portion includes a combustion space portion on an upper side where the process gas is burnt by the flame, and a combustion space portion on an upper side, of it and the heating element oxide, at least one of unreacted carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2) and hydrogen chloride (HC) may include a oxidation unit (S3) to be oxidized by air (oxygen).

본 발명의 실시예들에 따른 질소산화물 저감형 스크러버는, 가열 산화 방식의 히터부를 사용하여 질소산화물 생성을 저감시킬 수 있는 한편, 버너부를 조합하여 히터부 사용으로 인한 전기에너지 소모를 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 질소산화물 저감형 스크러버는 산소희박조건을 조성하고, 연료가스인 엘엔지의 불완전연소를 유도하여, 연소부산물인 CO, H2, HC 등의 환원반응으로 질소산화물을 제거할 수 있으며, 종래에 비해 질소산화물 배출량을 현저히 저감시킬 수 있게 된다.
The nitrogen oxide reduction scrubber according to the embodiments of the present invention can reduce nitrogen oxides generation by using the heater portion of the heating oxidation type and can reduce the consumption of electric energy due to the use of the heater portion by combining the burner portions do. In addition, the reduced nitrogen oxide-type scrubber in accordance with embodiments of the present invention is to create an oxygen-lean conditions, the fuel gas is to induce incomplete combustion of elenji, nitrogen as a reduction reaction, such as the CO, H 2, HC combustion products oxide It is possible to remarkably reduce the nitrogen oxide emission amount as compared with the prior art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버의 질소산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO) 발생량을 시험한 그래프이다.1 is a schematic view showing a nitrogen oxide reduction scrubber according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) generation amounts of a nitrogen oxide reduction scrubber according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 본 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하에서 설명할 실시예들에 한정되지는 않는다. 또한, 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 하며, 도면에서의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 다소 강조되거나 과장되어 표현될 수 있음을 알려둔다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. It should be noted that the embodiments are provided to explain the present invention more fully to those skilled in the art to which the present invention pertains and those skilled in the art will appreciate that those skilled in the art will readily obscure the subject matter of the present invention, It is to be noted that the shapes and the like in the drawings may be somewhat emphasized or exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버를 보여주는 개략도이다.1 is a schematic view showing a nitrogen oxide reduction scrubber according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는, 버너부(110) 및 히터부(120)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment may include a burner unit 110 and a heater unit 120.

버너부(110)는 반도체 제조공정 등에서 배출되는 폐가스(이하, '처리가스'로 지칭함)를 연소시켜, 처리가스 중에 함유된 온실가스 성분이나 유해 성분을 파우더(power) 형태로 열분해시킨다.The burner unit 110 burns waste gas discharged from a semiconductor manufacturing process or the like (hereinafter referred to as "process gas") to pyrolyze greenhouse gas components and harmful components contained in the process gas in the form of powers.

보다 구체적으로, 버너부(110)는 엘엔지 등을 연료로 불꽃을 발생시키는 버너(111)를 구비할 수 있다. 버너(111)는 연료공급부(112)를 통해 엘엔지 등의 연료가스와 공기(산소)를 제공받아 하방으로 불꽃을 생성한다. 버너(111)에서 생성된 불꽃은 후술할 히팅튜브(123) 상부측에서 처리가스를 연소시켜 파우더 형태로 열분해시킨다. 처리가스는 처리가스유입부(113)를 통해 버너부(110)로 제공될 수 있으며, 필요에 따라, 매니폴드(manifold) 등을 거쳐 버너부(110)에 제공되거나, 연소 효율을 높이기 위해 사이클론(cyclone) 형태의 기류를 형성할 수 있다. 또한, 버너부(110)에서 열분해된 파우더는 자중에 의해 히팅튜브(123) 하단으로 유동하여 포집될 수 있으며, 필요에 따라, 파우더의 포집을 위한 습식처리장치, 수처리탑 등이 사용될 수 있다.More specifically, the burner unit 110 may include a burner 111 that generates flame from fuel such as an engine. The burner 111 receives a fuel gas such as an engine or the like and air (oxygen) through the fuel supply unit 112 and generates a flame downward. The flame generated in the burner 111 burns the process gas on the upper side of the heating tube 123 to be described later to pyrolyze it into a powder form. The process gas may be supplied to the burner unit 110 through the process gas inlet 113 and may be supplied to the burner unit 110 via a manifold or the like as required, a cyclone-type airflow can be formed. In addition, the powder pyrolyzed in the burner unit 110 may flow to the lower end of the heating tube 123 due to its own weight, and may be collected. If necessary, a wet processing apparatus for collecting the powder, a water treatment tower, or the like may be used.

이때, 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 버너부(110)에서 불완전연소가 일어나도록 산소희박조건이 조성될 수 있다. 다시 말하면, 버너부(110)에서 연료가스인 엘엔지가 불완전연소되도록, 버너부(110)에는 연소에 필요한 양에 미달하는 공기(산소)만이 공급되게 된다. 상기와 같이, 버너부(110)로의 공기 공급이 제한되어, 연료가스인 엘엔지가 불완전연소되는 산소희박조건이 조성되면, 엘엔지의 주성분인 메탄(CH4)은 하기 화학식과 같이 CO, H2, HC를 생성하게 된다.At this time, the nitrogen oxide reducing scrubber 100 according to the present embodiment may be provided with an oxygen lean condition so that incomplete combustion occurs in the burner unit 110. [ In other words, only the air (oxygen) that is less than the amount required for combustion is supplied to the burner unit 110 so that the burner unit 110 incompletely combusts the fuel gas. As described above, when the oxygen leaning condition in which the supply of air to the burner unit 110 is limited and the fuel, which is the fuel gas, is incompletely combusted, is formed, methane (CH 4 ), which is the main component of the engine, .

[화학식 1][Chemical Formula 1]

CH4 + O2 -> CO + H2 + HC + CO2 + H2OCH 4 + O 2 -> CO + H 2 + HC + CO 2 + H 2 O

한편, 생성된 CO, H2, HC 등은 처리가스의 연소 및 열분해시 발생되는 질소산화물(NOx)을 하기와 같은 환원반응을 통해 제거하게 된다.On the other hand, the generated CO, H 2 , HC, and the like remove nitrogen oxides (NO x) generated during combustion and pyrolysis of the process gas through the following reduction reaction.

[화학식 2](2)

CO + NOx -> N2 + CO2 CO + NOx -> N 2 + CO 2

H2 + NOx -> N2 + H2OH 2 + NO x -> N 2 + H 2 O

HC + NOx -> N2 + CO2 + H2OHC + NOx -> N 2 + CO 2 + H 2 O

따라서, 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 버너부(110)의 연소 과정에서 생성되는 질소산화물을 CO, H2, HC 등을 통해 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 화학식 2와 같은 환원반응에서 남은 CO, H2, HC 등은 후술할 히터부(120)에 의해 완전 산화가 유도되어, 최종적으로는 이산화탄소(CO2)나 수분(H2O)의 형태로 배출되게 된다.Therefore, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment can reduce the nitrogen oxide generated in the burning process of the burner unit 110 through CO, H 2 , HC, or the like. The remaining CO, H 2 , and HC in the reduction reaction as shown in Formula 2 are completely oxidized by the heater 120 to be described later, and finally CO 2 , H 2 O, .

한편, 히터부(120)는 버너부(110)의 하단에 배치될 수 있으며, 버너부(110)의 불완전연소로 인한 부족한 열에너지를 공급하고, 연소부산물(즉, CO, H2, HC 등)을 완전 산화시키게 된다.On the other hand, the heater 120 may be disposed at the bottom of the burner 110, and supplies the thermal energy insufficient due to incomplete combustion of the burner 110, a combustion by-products (i.e., CO, H 2, HC, etc.) Is completely oxidized.

보다 구체적으로, 히터부(120)는 외관을 형성하는 케이싱(121), 케이싱(121) 내측에 마련되는 히터(122), 히터(122) 내측에 마련되는 히팅튜브(123), 히팅튜브(123) 내 온도 조절을 위한 온도감지센서(124)를 구비할 수 있다. 히팅튜브(123)의 내측에는 처리가스의 연소나 열분해, 가열 산화를 위한 공간부가 상하 방향으로 형성될 수 있으며, 히터(122)는 히팅튜브(123) 내측을 가열 산화에 필요한 고온(대략, 섭씨 700 내지 900도) 조건으로 가열한다. 통상, 히팅튜브(123) 내측은 고온으로 가열되기 때문에, 히팅튜브(123)는 내열성 및 내식성이 우수한 소재로 이뤄짐이 바람직하며, 히터(122)는 전기에너지를 통해 가열을 수행하도록 형성될 수 있다.More specifically, the heater unit 120 includes a casing 121 forming an outer appearance, a heater 122 provided inside the casing 121, a heating tube 123 provided inside the heater 122, a heating tube 123 And a temperature sensor 124 for temperature control. The inside of the heating tube 123 can be formed with a space for burning, pyrolysis, and thermal oxidation of the processing gas in the vertical direction. The heater 122 can heat the inside of the heating tube 123 at a high temperature 700 to 900 degrees Celsius). Since the inside of the heating tube 123 is heated to a high temperature, the heating tube 123 is preferably made of a material having excellent heat resistance and corrosion resistance, and the heater 122 may be formed to perform heating through electric energy .

상기와 같은 히터부(120)는 처리가스를 가열 산화시켜 분해함으로써, 버너부(110)에서 미쳐 연소되지 못한 잉여 처리가스에서 온실가스 성분이나 유해 성분을 제거하게 된다. 특히, 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 질소산화물 저감을 위하여 버너부(110)에 산소희박조건을 조성하고, 불완전연소를 유도하게 되는 바, 버너부(110)에서 미쳐 처리되지 못한 잉여 처리가스가 존재하게 되며, 이를 히터부(120)를 통해 가열 산화시키게 된다. 다시 말하면, 버너부(110)의 불완전연소로 인한 열에너지 부족을 히터부(120)를 통해 보완하게 된다. 이때, 히터부(120)의 경우, 공기(산소)를 사용하지 않고 처리가스를 가열 산화시키게 되므로, 처리가스에 함유된 질소 성분은 질소기체(N2)로 전환되게 되며, 처리가스의 연소로 인한 질소산화물(NOx) 생성을 억제할 수 있다.The heater unit 120 as described above decomposes the process gas by heating and oxidizing it, thereby removing the greenhouse gas component and the harmful component from the excess process gas that has not been burned in the burner unit 110. Particularly, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment generates an oxygen lean condition in the burner portion 110 for reducing nitrogen oxides and induces incomplete combustion. In the burner portion 110, And excess heat is oxidized through the heater unit 120. In other words, the lack of thermal energy due to incomplete combustion of the burner unit 110 is compensated through the heater unit 120. At this time, in the case of the heater unit 120, since the process gas is heated and oxidized without using air (oxygen), the nitrogen component contained in the process gas is converted into the nitrogen gas (N 2 ) (NOx) generation due to the NOx reduction.

한편, 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 히터부(120) 하부측에 공기(산소)를 공급하는 에어공급포트(130)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment may further include an air supply port 130 for supplying air (oxygen) to the lower side of the heater unit 120.

에어공급포트(130)는 히팅튜브(123)의 하부측 공간부와 연통되어 연소부산물의 산화를 위한 공기(산소)를 공급하게 된다. 즉, 버너부(110)에서의 불완전연소로 생성된 CO, H2, HC 등은 일부가 질소산화물과 환원반응하고, 나머지 잔여물은 히팅튜브(123) 하부측으로 유동하게 된다. 이때, 에어공급포트(130)는 히팅튜브(123) 하부측에 공기(산소)를 공급하여, 상기와 같은 CO, H2, HC 등이 완전 산화되도록 하며, 결과적으로, CO, H2, HC 등의 연소부산물은 이산화탄소(CO2)나 수분(H2O)의 형태로 전환되어 배출되게 된다.The air supply port 130 communicates with the lower space portion of the heating tube 123 to supply air (oxygen) for oxidation of combustion by-products. That is, some of CO, H 2 , HC, and the like generated by the incomplete combustion in the burner unit 110 reacts with the nitrogen oxide and the remaining residue flows to the lower side of the heating tube 123. At this time, the air supply port 130 is supplied with air (oxygen) to the lower side heating tube 123, and so that the CO, H 2, HC and so on, such as the complete oxidation, and as a result, CO, H 2, HC (CO 2 ) and water (H 2 O) are converted into the form of carbon dioxide (CO 2 ) or water (H 2 O).

상기와 같은 질소산화물 저감형 스크러버(100)의 작동을 히팅튜브(123) 내측 공간부를 중심으로 살펴보면, 히팅튜브(123) 내 상부측 공간부에서는 버너부(110)의 불꽃에 의해 처리가스가 연소되게 된다. 설명의 편의를 위하여, 상기 히팅튜브(123) 내 상부측 공간부를 '연소공간부(S1)'로 지칭하기로 한다. 전술한 바와 같이, 연소공간부(S1)에는 산소희박조건이 조성되며, 이로 인해, 불완전연소가 일어난다. 이때, 불완전연소의 부산물인 CO, H2, HC 등은 처리가스의 연소과정 중 발생된 질소산화물을 제거하게 된다.When the operation of the nitrogen oxide reduction scrubber 100 as described above is centered on the space inside the heating tube 123, the processing gas is burned by the flame of the burner part 110 in the space space on the upper side inside the heating tube 123 . For convenience of explanation, the upper side space portion in the heating tube 123 will be referred to as a 'combustion space portion S1'. As described above, an oxygen lean condition is created in the combustion space portion S1, whereby incomplete combustion occurs. At this time, CO, H 2 , HC, etc., which are byproducts of incomplete combustion, remove nitrogen oxides generated during the combustion process of the process gas.

히팅튜브(123) 내 중단측 공간부, 즉, 연소공간부(S1)의 하부측 공간부에서는 버너부(110)를 통해 처리되지 못한 처리가스가 히터부(120)의 가열 산화를 통해 분해되게 된다. 설명의 편의를 위하여, 상기 히팅튜브(123) 내 중단측 공간부를 '가열산화부(S2)'로 지칭하기로 한다. 전술한 바와 같이, 가열산화부(S2)에서는 히터(122)에 의해 히팅튜브(123) 내부가 고온으로 가열되며, 처리가스의 분해 과정에서 공기(산소)가 사용되지 않는 바, 질소산화물이 아닌 질소기체(N2)가 생성되게 된다.The processing gas that has not been processed through the burner unit 110 is decomposed through the heating and oxidation of the heater unit 120 in the space portion on the intervening side in the heating tube 123, do. For convenience of explanation, the space portion on the intervening side in the heating tube 123 will be referred to as a " heating and oxidizing portion S2 ". As described above, in the heating and oxidizing unit S2, the inside of the heating tube 123 is heated to a high temperature by the heater 122, and air (oxygen) is not used in the decomposition process of the process gas. Nitrogen gas (N 2 ) is generated.

한편, 히팅튜브(123) 내 하부측 공간부, 즉, 가열산화부(S2)의 하부측 공간부에서는 질소산화물과 미반응된 잉여 연소부산물이 공기(산소)를 통해 완전 산화하게 된다. 설명의 편의를 위하여, 상기 히팅튜브(123) 내 하부측 공간부를 '산화처리부(S3)'로 지칭하기로 한다. 산화처리부(S3)는 에어공급포트(130)를 통해 공기(산소)를 공급받으며, 공급된 공기(산소)는 CO, H2, HC 등의 연소부산물과 반응하여 이산화탄소(CO2)나 수분(H2O)을 생성하게 된다.On the other hand, in the lower space portion of the heating tube 123, that is, the lower space portion of the heating oxidizing portion S2, excess combustion by-products unreacted with nitrogen oxides are completely oxidized through air (oxygen). For convenience of explanation, the lower space portion in the heating tube 123 will be referred to as 'oxidation processing portion S3'. The oxidation processing unit S3 receives air (oxygen) through the air supply port 130 and the supplied air (oxygen) reacts with combustion byproducts such as CO, H 2 , and HC to generate carbon dioxide (CO 2 ) H 2 O).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 불꽃을 통해 처리가스를 연소시키는 방식의 버너부(110)와 처리가스를 가열 산화시키는 방식의 히터부(120)를 결합시킨 구조를 가지고 있다. 따라서 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 에너지 효율 측면에서 유리한 버너부(110)와, 질소산화물 저감의 측면에서 유리한 히터부(120)의 기술적 이점을 모두 향유할 수 있다. 즉, 가열 산화 방식의 히터부(120)를 사용하여 질소산화물 생성을 저감시킬 수 있는 한편, 버너부(110)를 조합하여 히터부(120) 사용으로 인한 전기에너지 소모를 저감시킬 수 있게 된다. 나아가, 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 버너부(110)에 산소희박조건을 조성하고, 연료가스인 엘엔지의 불완전연소를 유도하여, 연소부산물인 CO, H2, HC 등의 환원반응으로 질소산화물을 제거하게 된다. 따라서 본 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버(100)는 종래 버너 단독 방식의 스크러버에 비해 질소산화물 배출량을 현저히 저감시킬 수 있게 된다.As described above, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment includes the burner portion 110 in which the process gas is burnt through the flame and the heater portion 120 in which the process gas is heated and oxidized Bonded structure. Therefore, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment can enjoy both the technical advantages of the burner portion 110, which is advantageous from the viewpoint of energy efficiency, and the heater portion 120, which is advantageous in terms of nitrogen oxide reduction. That is, the generation of nitrogen oxides can be reduced by using the heater unit 120 of the heating oxidation type, and the consumption of electric energy due to the use of the heater unit 120 can be reduced by combining the burner units 110. Further, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment is configured to generate an oxygen lean condition in the burner portion 110, to induce incomplete combustion of the fuel, which is a fuel gas, to generate combustion byproducts such as CO, H 2 , HC To remove nitrogen oxides. Accordingly, the nitrogen oxide reduction scrubber 100 according to the present embodiment can significantly reduce the nitrogen oxide emission amount as compared with the conventional burner scrubber.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감형 스크러버의 질소산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO) 발생량을 시험한 그래프이다.2 is a graph showing the nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO) generation amounts of a nitrogen oxide reduction scrubber according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2의 (a)는 처리가스의 유량별 질소산화물 및 일산화탄소 배출농도를 그래프로 나타낸 것으로, 처리가스의 유량이 각각 100, 150, 200 lpm인 경우를 시험하였다. 처리가스의 유량에 따라 다소 차이는 있으나, 질소산화물 배출량이 200 ppm 정도를 넘어서지 않음을 할 수 있다. 종래, 버너 단독 방식의 스크러버의 경우, 배출되는 질소산화물의 농도가 1000 내지 2000 ppm 정도에서 형성되었다는 점을 감안하면, 현저한 질소산화물 저감 효과가 있음을 알 수 있다.2 (a) is a graph showing the concentrations of nitrogen oxides and carbon monoxide discharged per the flow rate of the process gas. The flow rates of the process gases were 100, 150 and 200 lpm, respectively. The nitrogen oxide emission amount does not exceed about 200 ppm although there is a slight difference depending on the flow rate of the process gas. Conventionally, in the case of a burner-alone scrubber, it is found that the nitrogen oxide reduction effect is remarkable in consideration of the fact that the concentration of the discharged nitrogen oxide is formed at about 1000 to 2000 ppm.

도 2의 (b)는 에어공급포트(130)에서 공급되는 공기(산소) 공급량에 따른 질소산화물 및 일산화탄소 배출농도를 나타낸 것으로, 에어공급포트(130)의 공기 공급량이 증가될수록 일산화탄소 배출농도가 저감됨을 확인할 수 있다. 이는 히팅튜브(123) 하부측으로 공급되는 공기(산소)에 의해 불완전연소의 부산물인 일산화탄소가 완전 산화되어 제거될 수 있음을 나타낸다. 다만, 에어공급포트(130)에서의 공기 공급량이 많아지면, 상대적으로 히팅튜브(123) 내 공기(산소)가 많아져 질소산화물 배출농도가 다소 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 에어공급포트(130)의 공기 공급량은 질소산화물 증가를 고려하여 적절히 조절됨이 바람직하다.2 (b) shows the concentration of nitrogen oxides and carbon monoxide discharged according to the amount of air (oxygen) supplied from the air supply port 130. As the amount of air supplied to the air supply port 130 increases, the concentration of carbon monoxide . This indicates that carbon monoxide, which is a by-product of incomplete combustion, can be completely oxidized and removed by the air (oxygen) supplied to the lower side of the heating tube 123. However, when the amount of air supplied from the air supply port 130 increases, the amount of air (oxygen) in the heating tube 123 relatively increases and the concentration of nitrogen oxides is slightly increased. Therefore, it is desirable that the air supply amount of the air supply port 130 is appropriately adjusted in consideration of the increase of the nitrogen oxide.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100: 질소산화물 저감형 스크러버
110: 버너부 111: 버너
112: 연료공급부 113: 처리가스유입부
120: 히터부 121: 케이싱
122: 히터 123: 히팅튜브
124: 온도감지센서 130: 에어공급포트100: nitrogen oxide reduction scrubber
110: burner part 111: burner
112: fuel supply unit 113: process gas inlet
120: heater part 121: casing
122: heater 123: heating tube
124: temperature sensor 130: air supply port

Claims (3)

연료가스인 엘엔지(LNG) 및 공기(산소)를 제공받아 처리가스를 연소시키기 위한 불꽃을 생성하는 버너부(110); 및
상기 버너부(110)의 하부에 배치되는 것으로, 히팅튜브(123) 내를 가열하기 위한 히터(122)와, 상기 히터(122) 내측에 마련되는 히팅튜브(123)를 구비하고, 상기 처리가스를 가열 산화시키기 위한 히터부(120);를 포함하되,
상기 버너부(110)는, 상기 연료가스가 불완전연소되도록 산소희박조건이 조성되며, 상기 연료가스 중의 메탄(CH4)은 불완전연소되어 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나를 생성하고, 상기 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나는, 상기 처리가스의 연소 과정에서 발생된 질소산화물(NOx)과 환원 반응하여 상기 질소산화물을 제거하며,
상기 히터부(120) 내 하부측으로 공기(산소)를 공급하는 에어공급포트(130)를 더 포함하되, 상기 공기(산소)는 상기 질소산화물(NOx)과 미반응된 상기 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나와 반응하여, 이산화탄소(CO2) 및 수분(H2O) 중 적어도 하나를 생성하는 질소산화물 저감형 스크러버.
A burner unit 110 for receiving a fuel gas, LNG, and air (oxygen) and generating a flame for burning the process gas; And
A heater 122 for heating the inside of the heating tube 123 and a heating tube 123 provided inside the heater 122 are disposed at a lower portion of the burner unit 110, And a heater unit (120) for heating and oxidizing the substrate
In the burner unit 110, an oxygen lean condition is established such that the fuel gas is incompletely burned, and methane (CH 4 ) in the fuel gas is incompletely burned to produce carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) And at least one of the carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and hydrogen chloride (HC) reacts with the nitrogen oxide (NOx) generated in the combustion process of the process gas to convert the nitrogen oxide Remove,
(CO), unreacted hydrogen (CO), and hydrogen (CO), which are not reacted with the nitrogen oxide (NOx), to the lower side of the heater unit 120, Reacts with at least one of hydrogen (H 2 ) and hydrogen chloride (HC) to produce at least one of carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O).
삭제delete 연료가스인 엘엔지(LNG) 및 공기(산소)를 제공받아 처리가스를 연소시키기 위한 불꽃을 생성하는 버너부(110); 및
상기 버너부(110)의 하부에 배치되는 것으로, 히팅튜브(123) 내를 가열하기 위한 히터(122)와, 상기 히터(122) 내측에 마련되는 히팅튜브(123)를 구비하고, 상기 처리가스를 가열 산화시키기 위한 히터부(120);를 포함하되,
상기 버너부(110)는, 상기 연료가스가 불완전연소되도록 산소희박조건이 조성되며, 상기 연료가스 중의 메탄(CH4)은 불완전연소되어 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나를 생성하고, 상기 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나는, 상기 처리가스의 연소 과정에서 발생된 질소산화물(NOx)과 환원 반응하여 상기 질소산화물을 제거하며,
상기 히팅튜브(123) 내측에는 상하 방향의 공간부가 형성되되,
상기 공간부는, 상기 불꽃에 의해 상기 처리가스가 연소되는 상부측의 연소공간부(S1)와, 상기 히터(122)에 의해 상기 처리가스가 가열 산화되는 중단측의 가열산화부(S2)와, 미반응된 상기 일산화탄소(CO), 수소(H2) 및 염화수소(HC) 중 적어도 하나가 공기(산소)에 의해 산화되는 산화처리부(S3)를 포함하는 질소산화물 저감형 스크러버.A burner unit 110 for receiving a fuel gas, LNG, and air (oxygen) and generating a flame for burning the process gas; And
A heater 122 for heating the inside of the heating tube 123 and a heating tube 123 provided inside the heater 122 are disposed at a lower portion of the burner unit 110, And a heater unit (120) for heating and oxidizing the substrate
In the burner unit 110, an oxygen lean condition is established such that the fuel gas is incompletely burned, and methane (CH 4 ) in the fuel gas is incompletely burned to produce carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) And at least one of the carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and hydrogen chloride (HC) reacts with the nitrogen oxide (NOx) generated in the combustion process of the process gas to convert the nitrogen oxide Remove,
A vertical space portion is formed inside the heating tube 123,
The space portion includes a combustion space portion S1 on the upper side where the process gas is burnt by the flame, a heat oxidation portion S2 on the stop side where the process gas is heated and oxidized by the heater 122, the carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2) and hydrogen chloride (HC) at least one of the nitrogen oxide reduction-type scrubbers containing oxidation unit (S3) to be oxidized by air (oxygen) unreacted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06319953A (en) * 1993-05-14 1994-11-22 Hitachi Ltd Purification of nitrogen oxide
KR20020026844A (en) * 2000-10-02 2002-04-12 마에다 시게루 Combustion type waste gas treatment system

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