KR101768920B1 - 스크러버용 버너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기와 산소를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 제 1 연료 가스를 내측에 형성되는 제 1 연소 공간으로 공급하여 배기 가스를 처리하는 제 1 버너 및 상기 제 1 버너의 하부에 위치하여 상기 제 1 연소 공간과 연결되는 제 2 연소 공간을 내측에 구비하며, 공기를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 제 2 연료 가스를 내측에 형성되는 제 2 연소 공간으로 공급하여 상기 제 1 버너에서 유입되는 배기 가스를 처리하는 제 2 버너를 포함하는 스크러버용 버너를 개시한다.

Description

스크러버용 버너{Burner for Scrubber}
본 발명은 전자 산업 공정에서 발생되는 배기가스 처리에 사용되는 가열 방식의 스크러버용 버너에 관한 것이다.
반도체 생산 공정, LCD 생산 공정 또는 OLED 생산 공정과 같은 전자 산업 공정에서 발생되는 배기 가스는 VOC, PFC 가스, 수분 및 기타 이물질등의 혼합물로 구성된다. 특히, PFC가스는 반도체 식각 공정 및 화학 증착 공정 중에 발생되는 가스 성분 중 하나이며, 지구 온난화를 촉진시키는 가스로 알려져 있다. 또한, PFC 가스는 매우 안정된 가스로서 처리시 분해가 잘 안되는 가스로 알려져 있다. 배기 가스에 포함된 PFC 가스는 가열 방식, 흡착 방식 또는 플라즈마 방식의 스크러버에 의하여 처리되고 있다.
상기 가열 방식은 PFC 가스를 처리하기 위하여 가장 일반적으로 사용되는 방식이다. 종래의 가열 방식은 산소를 산화제로 사용하여 약 섭씨 1300도 이상에서 배기 가스를 가열 및 분해하게 되어 배기 가스 중에 포함되어 있는 질소 및 산소가 반응하여 유해 물질인 질소산화물이 다량으로 생성되는 문제가 있다. 더욱이, 최근에는 배기 가스에 포함되는 질소산화물의 배출기준이 강화되고 있어 질소산화물의 저감 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 배기 가스의 처리 효율을 향상시키고 질소산화물의 발생을 저감시키는 스크러버용 버너를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스크러버용 버너는 공기와 산소를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 제 1 연료 가스를 내측에 형성되는 제 1 연소 공간으로 공급하여 배기 가스를 처리하는 제 1 버너 및 상기 제 1 버너의 하부에 위치하여 상기 제 1 연소 공간과 연결되는 제 2 연소 공간을 내측에 구비하며, 공기를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 제 2 연료 가스를 내측에 형성되는 제 2 연소 공간으로 공급하여 상기 제 1 버너에서 유입되는 배기 가스를 처리하는 제 2 버너를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 버너는 내부에 상기 제 1 연료 가스가 흐르는 제 1 연료 공간이 형성되고 내측이 상기 제 1 연소 공간으로 개방되며, 내측에 상부에서 하부로 관통하여 상기 제 1 연소 공간을 형성하는 제 1 하우징홀을 구비하는 링 형상의 제 1 하우징과, 제 1 하우징의 제 1 하우징홀에 결합되어 상기 제 1 연료 공간과 제 1 연소 공간을 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 제 1 분사홀을 구비하는 제 1 분사링 및 상기 제 1 하우징의 제 1 외벽링과 제 1 분사링 사이에 위치하여 제 1 연료 공간을 제 1 내측 연료 공간 및 제 1 외측 연료 공간으로 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통하는 제 1 가이드홀을 구비하는 제 1 가이드링을 포함하며, 상기 제 2 버너는 내부에 상기 제 2 연료 가스가 흐르는 제 2 연료 공간이 형성되고 내측이 상기 제 2 연소 공간으로 개방되며, 내측에 상부에서 하부로 관통하는 제 2 하우징홀을 구비하는 링 형상의 제 2 하우징과 제 2 하우징의 제 2 하우징홀에 결합되어 상기 제 2 연료 공간과 제 2 연소 공간을 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 제 2 분사홀을 구비하는 제 2 분사링 및 상기 제 2 분사링에 대응되는 형상으로 형성되며, 제 2 하우징의 제 2 외벽링과 제 2 분사링 사이에 위치하여 제 2 연료 공간을 제 2 내측 연료 공간 및 제 2 외측 연료 공간으로 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통하는 제 2 가이드홀을 구비하는 제 2 가이드링을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 버너는 상기 제 2 버너보다 높은 온도를 갖는 화염을 이용하여 배기 가스를 처리할 수 있다.
또한, 상기 제 1 가이드홀은 전체 면적이 상기 제 1 분사홀의 전체 면적과 같거나 크고 각각의 면적이 제 1 분사홀과 같거나 크며, 상기 제 2 가이드홀은 전체 면적이 상기 제 2 분사홀의 전체 면적과 같거나 크고 각각의 면적이 제 2 분사홀과 같거나 크게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 분사링의 제 1 분사홀과 제 2 분사링의 제 2 분사홀은 1 개가 중심에 위치하고 복수 개가 방사상으로 위치하여 꽃 모양을 이루는 단위 분사 노즐이 서로 이격되어 배치되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 버너는 상기 제 1 하우징에 결합되며, 상기 제 1 연료 공간으로 제 1 연료 가스를 공급하는 제 1 공급관을 더 포함하며, 상기 제 2 버너는 상기 제 2 하우징에 결합되며, 상기 제 2 연료 공간으로 제 2 연료 가스를 공급하는 제 2 공급관을 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 공급관은 상기 제 1 가이드링의 접선에 수직인 방향으로 결합되어 제 1 연료 가스가 상기 제 1 하우징의 중심 방향으로 공급되도록 상기 제 1 하우징에 결합되며, 상기 제 2 공급관은 상기 제 2 가이드링의 접선에 수직인 방향으로 결합되어 제 2 연료 가스가 상기 제 2 하우징의 중심 방향으로 공급되도록 상기 제 2 하우징에 결합될 수 있다.
본 발명의 스크러버용 버너는 2단으로 형성되어 화염의 안정성을 증가시켜 배기 가스의 처리 효율을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스크러버용 버너는 산화제로 사용되는 산소의 사용량을 감소시켜 질소산화물의 발생을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스크러버용 버너는 표면 연소 방식을 적용하여 배기 가스를 처리하게 되므로 질소산화물의 발생을 저감시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스크러버용 버너는 연료와 산화제를 사전에 혼합하여 연소 영역으로 분사하게 되므로, 연료와 산화제의 혼합 정도가 높게 되어 화염이 안정적으로 형성되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 스크러버용 버너는 기존의 산소 버너에 비하여 상대적인 저온에서 운용되므로 유지 보수를 필요로 하는 시간 간격을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 A-A 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 사시 단면도이다
도 4는 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 B-B 수평 단면도이다.
도 5는 도 1의 스크러버용 버너를 포함하는 스크러버에 대한 사시도이다.
도 6은 도 5의 스크러버의 수직 단면도이다.
도 7은 도 1의 스크러버용 버너의 작용을 나타내는 수직 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 스크러버용 버너에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 A-A 수직 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 사시 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 B-B 수평 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너(100)는, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제 1 버너(200)와 제 2 버너(300)를 포함하여 형성된다. 한편, 상기 스크러버용 버너(100)는 처리되는 배기 가스의 양에 따라 제 1 버너(200)와 제 2 버너(300)가 각각 복수 개로 스택되어 형성될 수 있다. 상기 스크러버용 버너(100)는 처리되는 배기 가스의 양에 따라 한 개의 제 1 버너(200)와 복수 개의 제 2 버너(300)가 스택되어 형성될 수 있다.
상기 스크러버용 버너(100)는 제 1 버너(200)와 제 2 버너(300)가 상하로 스택되어 형성되며, 배기 가스가 제 1 버너(200)와 제 2 버너(300)로 순차적으로 흐르도록 하여 처리한다. 상기 스크러버용 버너(100)는 제 1 버너(200)와 제 2 버너(300)에 공급하는 산소의 함량을 달리하여 공급할 수 있다. 상기 제 1 버너(200)는 산소 함량을 높은 제 1 연료 가스를 공급하여 화염의 안정성을 증가시키면서 화염 온도를 높게 하여 배기 가스의 처리 효율을 상승시킨다. 상기 제 2 버너(300)는 산소 함량을 상대적으로 낮은 제 2 연소 가스를 공급하여 화염의 온도를 낮게 하면서 표면 연소를 통하여 배기 가스를 처리함으로써 질소산화물의 발생을 감소시키면서 배기 가스의 처리 효율을 향상시킨다. 예를 들면, 상기 제 1 버너(200)에 공급되는 제 1 연소 가스는 공기와 산소를 포함하는 산화제와 연료가 혼합되어 형성되며, 동일한 연료를 기준으로 보면 산소의 함량이 제 2 연소 가스에 비하여 상대적으로 높게 된다. 또한, 상기 제 2 버너(300)에 공급되는 제 2 연소 가스는 산소를 포함하지 않고 공기를 포함하는 산화제와 연료가 혼합되어 산소의 함량이 상대적으로 낮게 된다. 상기 공기는 바람직하게는 압축 건조 공기(compressed dry air)가 사용된다. 또한, 상기 연료는 LNG와 같은 연료 가스가 사용된다. 상기 제 1 버너(200)는 제 1 연료 가스의 산소 함량이 높으므로 연료의 연소가 빠르게 진행되어 화염의 길이가 짧고 안정적으로 유지되며, 제 2 버너(300)는 제 2 연소 가스의 산소 함량이 상대적으로 낮으므로 연료의 연소가 상대적으로 천천히 진행되어 화염의 길이가 길고 불안정할 수 있다. 상기 제 1 버너(200)는 제 2 버너(300)의 화염이 불안정하여 부분적으로 꺼지는 경우에도 화염을 제공하여 제 2 버너(300)의 화염이 유지되도록 한다. 또한, 상기 제 1 버너(200)는 화염 온도가 상대적으로 높아 배기 가스의 처리 효율이 상승된다.
상기 제 1 연료 가스와 제 2 연료 가스는 스크러버용 버너(100)의 외부에서 소정 비율로 혼합되어 제 1 버너(200) 및 제 2 버너(300)로 공급된다. 따라서, 상기 제 1 연료 가스와 제 2 연료 가스는 연료와 산화제가 균일하게 혼합된 상태에서 제 1 버너(200) 및 제 2 버너(300)에 공급되므로 연료가 불완전 연소되는 것을 감소시키며, 배기 가스의 배출량을 감소시킬 수 있다.
상기 제 1 버너(200)와 제 2 버너(300)는 구체적인 구성은 동일 또는 유사하며, 배기 가스가 처리되는 연소 공간의 높이가 같거나 다르게 형성되며, 바람직하게는 제 2 버너의 연소 공간의 높이가 높게 되도록 형성된다. 예를 들면, 상기 제 1 버너(200)는 상대적으로 높이가 낮고 제 2 버너(300)는 높이가 높도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 버너(200)는 높은 온도로 배기 가스를 가열하여 상대적으로 짧은 시간에 처리하며, 제 2 버너(300)는 상대적으로 낮은 온도로 배기 가스와의 접촉시간을 증가시켜 처리한다. 상기 제 1 버너와 제 2 버너는 스테인레스 스틸 또는 인바 합금과 같은 내부식성 금속으로 형성된다.
상기 제 1 버너(200)는 제 1 하우징(210)과 제 1 분사링(220)과 제 1 가이드링(230) 및 제 1 공급관(240)을 포함하여 형성된다. 상기 제 1 버너(200)는 스크러버용 버너(100)에서 상부에 위치하며, 제 1 하우징(210)의 내측에 위치하는 제 1 분사링(220)의 내부에 형성되는 제 1 연소 공간(200a)으로 배기 가스가 유입되도록 한다. 상기 제 1 버너(200)는 제 1 공급관(240)으로부터 제 1 하우징(210)의 내부로 공급되는 제 1 연료 가스를 제 1 하우징(210)의 내부에서 제 1 가이드링(230)을 통하여 제 1 분사링(220)으로 분사하여 제 1 분사링(220)의 내주면을 따라 제 2 연소 공간(300a)으로 화염을 형성한다. 상기 제 1 버너(200)는 제 2 연소 공간(300a)으로 유입되는 배기 가스를 화염을 이용하여 연소시켜 처리한다. 상기 제 1 버너(200)는 연소되는 배기 가스를 제 2 버너(300)로 공급한다.
상기 제 1 하우징(210)은 제 1 외벽링(211)과 제 1 상판링(213) 및 제 1 하판링(215)을 포함하여 형성된다. 상기 제 1 하우징(210)은 내부에 제 1 연료 가스가 흐르는 제 1 연료 공간(200b)이 형성되고 내측이 제 1 연소 공간(200a)으로 개방되며, 내측에 상부에서 하부로 관통하는 제 1 하우징홀(210a)을 구비하는 링 형상으로 형성된다. 상기 제 1 하우징홀(210a)은 제 1 연소 공간(200a)을 형성한다. 상기 제 1 연료 공간(200b)은 제 1 연소 공간(200a)과 연결되며 유입되는 제 1 연소 가스가 제 1 연소 공간(200a)으로 분사되도록 한다. 상기 제 1 하우징(210)은 제 1 외벽링(211)에 대향하는 내측이 개방되어 수직 단면이 “ㄷ”형상을 이루도록 형성된다. 상기 제 1 하우징(210)은 제 1 공급관(240)을 통하여 공급되는 제 1 연료 가스가 흐르는 제 1 연료 공간(200b)을 제공한다. 상기 제 1 하우징(210)의 내부로 유입되는 제 1 연료 가스는 제 1 연료 공간(200a)을 따라 흐르면서 제 1 가이드링(230)을 통과하여 제 1 분사링(220)을 통하여 제 1 연료 공간(200a)으로 분사된다.
한편 미설명 부호인 219의 구성은 제 1 버너(200)가 도 5에 도시된 폐가스 유입부의 하부에 결합될 때, 결합되는 부분을 밀동하여 폐가스가 외부로 유출되지 않도록 하는 가스켓과 같은 실링 부재이다.
상기 제 1 외벽링(211)은 소정 직경과 높이를 갖는 원형 링 형상으로 형성된다. 상기 제 1 상판링(213)은 외경이 제 1 외벽링(211)의 직경에 대응되는 직경이며, 내경이 제 1 하우징홀(210a)의 직경에 대응되도록 형성된다. 상기 제 1 상판링(213)은 제 1 외벽링(211)의 상부에 결합된다. 상기 제 1 하판링(215)은 제 1 상판링(213)에 대응되는 형상으로 형성되며, 제 1 외벽링(211)의 하부에 결합된다.
상기 제 1 외벽링(211)은 제 1 외벽홀(211a)을 구비하여 형성된다. 상기 제 1 외벽홀(211a)은 외주면에서 내주면으로 관통되어 형성되며, 제 1 공급관(240)이 결합된다.
상기 제 1 분사링(220)은 소정 두께와 높이를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 제 1 분사링(220)은 제 1 하우징홀(210a)에 대응되는 직경을 가지도록 형성되며, 제 1 하우징(210)의 제 1 하우징홀(210a)에 결합된다. 또한, 상기 제 1 분사링(220)은 제 1 하우징(210)의 제 1 상판링(213)과 제 1 하판링 사이에 지지되어 결합된다. 상기 제 1 분사링(220)은 제 1 연료 공간(200b)과 제 1 연소 공간(200a)을 공간적으로 분리한다.
상기 제 1 분사링(220)은 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 제 1 분사홀(220a)을 구비하여 형성된다. 상기 제 1 분사홀(220a)은 제 1 연료 가스를 분사하는 분사 노즐로 작용한다. 상기 제 1 분사홀(220a)은 제 1 분사링(220)에 전체적으로 분포되도록 형성된다. 상기 제 1 분사홀(220a)은 바람직하게는 복수 개가 모여서 단위 분사 노즐을 이루며, 단위 분사 노즐이 서로 이격되어 배치되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 단위 분사 노즐은 1 개의 제 1 분사홀(220a)이 중심에 위치하고 복수 개의 제 1 분사홀(220a)이 방사상으로 위치하여 전체적으로 꽃 모양을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 분사홀(220a)이 단위 분사 노즐을 이루도록 형성되는 경우에, 제 1 연료 가스가 집중되어 분사되므로 화염이 일정 크기 이상으로 형성되어 안정적으로 유지되므로 배기 가스의 연소가 효율적으로 진행될 수 있다.
상기 제 1 가이드링(230)은 제 1 분사링(220)에 대응되는 링 형상으로 형성되며, 직경이 제 1 분사링(220)보다 크도록 형성된다. 상기 제 1 가이드링(230)은 제 1 하우징(210)의 제 1 외벽링(211)과 제 1 분사링(220) 사이에 위치하며, 제 1 하우징(210)의 제 1 상판링(213)과 제 1 하판링(215) 사이에 지지되어 결합된다. 따라서, 상기 제 1 가이드링(230)은 제 1 연료 공간(200b)을 제 1 내측 연료 공간(200c)과 제 1 외측 연료 공간(200d)으로 분리한다.
상기 제 1 가이드링(230)은 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 제 1 가이드홀(230a)을 구비하여 형성된다. 상기 제 1 가이드홀(230a)은 제 1 가이드링(230)에 전체적으로 분포되도록 형성된다. 상기 제 1 가이드홀(230a)은 전체 면적이 바람직하게는 제 1 분사홀(220a)의 전체 면적과 같거나 크도록 형성된다. 상기 제 1 가이드홀(230a)은 제 1 가이드링(230)에 의하여 분할되는 제 1 내측 연료 공간(200c)에서의 제 1 연료 가스의 공급 압력이 감소되는 것을 최소화하여 제 1 분사홀(220a)에서 제 1 연료 가스가 원활하게 분사될 수 있도록 한다. 상기 제 1 가이드홀(230a)의 전체 면적이 제 1 분사홀(220a)의 전제 면적보다 작은 경우에 제 1 외측 연료 공간(200d)에서의 압력이 증가하고 제 1 내측 연료 공간(200c)에서의 압력이 상대적으로 감소하여 제 1 분사홀(220a)을 통하여 제 1 연료 가스가 원활하게 분사되지 않을 수 있다. 또한, 상기 제 1 가이드홀(230a)은 각각의 면적이 제 1 분사홀(220a)과 동일한 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 가이드 홀(230a)은 제 1 분사홀(220a)보다 많은 개수로 형성되며, 제 1 가이드링(230)에 전체적으로 분포되어 연료 가스가 원활하게 통과될 수 있도록 한다. 예를 들면, 상기 제 1 가이드홀(230a)과 제 1 분사홀(220a)는 동일하게 0.8mm의 직경을 갖는 원형으로 형성되며, 제 1 가이드홀(230a)의 개수가 더 많도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 가이드홀(230a)은 공급되는 제 1 연료 가스가 외주면을 따라 흐르면서 제 1 가이드링(230)을 통과하도록 하여 제 1 공급관(240)과 반대측에 위치하는 제 1 분사홀(220a)로도 제 1 연료 가스가 충분히 공급될 수 있도록 한다. 상기 제 1 가이드링(230)이 없는 경우에, 제 1 공급관(240)에서 공급되는 제 1 연료 가스는 공급되는 압력으로 인하여 제 1 공급관(240)과 인접한 공간에 있는 제 1 분사링(220)의 제 1 분사홀(220a)을 통하여 분사되는 량이 많아 제 1 공급관(240)과 반대측에 위치하는 제 1 분사홀(220a)로 공급되는 정도가 작아 제 1 분사홀(220a)로 제 1 연료 가스가 충분히 분사되지 않을 수 있다.
상기 제 1 공급관(240)은 제 1 하우징(210)에 결합되며, 제 1 연료 공간(200b)으로 제 1 연료 가스를 공급한다. 상기 제 1 공급관(240)은 제 1 외벽링(211)의 제 1 외벽홀(211a)에 결합될 수 있다. 다만, 상기 제 1 공급관(240)은 제 1 하우징(210)의 제 1 상판링(213) 또는 제 1 하판링(215)에도 결합될 수 있다. 또한, 상기 제 1 공급관(240)은 제 1 하우징(210)의 직경등 크기에 따라 복수 개로 형성되어 제 1 하우징(210)에 소정 간격으로 결합될 수 있다.
상기 제 1 공급관(240)은 연료와 공기와 산소가 혼합된 제 1 연료 가스를 공급한다. 상기 제 1 연료 가스는 산화제로 공기와 함께 산소를 포함하므로 제 1 분사링(220)의 내주면을 따라 형성되는 화염의 안정성을 증가시키며, 화염 온도를 증가시킨다.
상기 제 1 공급관(240)은 제 1 가이드링(230)의 접선에 수직인 방향으로 결합되어 제 1 연료 가스가 제 1 하우징(210)의 중심 방향을 향하도록 공급한다. 또한, 상기 제 1 공급관(240)은 제 1 하우징(210)의 제 1 가이드링(230)의 접선과 소정 각도를 이루도록 결합되어 제 1 연료 가스가 제 1 하우징(210)의 제 1 연료 공간(200b)을 따라 회전하면서 흐르도록 공급한다.
상기 제 2 버너(300)는 제 2 하우징(310)과 제 2 분사링(320)과 제 2 가이드링(330) 및 제 2 공급관(340)을 포함하여 형성된다.
상기 제 2 버너(300)는 스크러버용 버너(100)에서 제 1 버너(200)의 하부에 위치하며, 제 2 하우징(310)의 내측에 위치하는 제 2 분사링(320)의 내부에 형성되는 제 2 연소 공간(300a)을 구비한다. 상기 제 2 연소 공간(300a)은 제 1 버너(200)의 제 1 연소 공간(200a)과 연결되며, 제 1 연소 공간(200a)에서 연소되는 배기 가스가 유입되도록 한다. 상기 제 2 버너(300)는 제 2 공급관(340)으로부터 제 2 하우징(310)의 내부로 공급되는 제 2 연료 가스를 제 2 하우징(310)의 내부에서 제 2 가이드링(330)을 통하여 제 2 분사링(320)으로 분사하여 제 2 분사링(320)의 내주면을 따라 제 2 연소 공간(300a)으로 화염을 형성한다. 상기 제 2 버너(300)는 제 2 연소 공간(300a)으로 유입되는 배기 가스를 화염을 이용하여 연소시켜 처리한다. 상기 제 2 버너(300)는 연소되는 배기 가스를 하부로 배출한다.
상기 제 2 버너(300)를 구성하는 제 2 하우징(310)과 제 2 분사링(320) 및 제 2 가이드링(330)은 제 1 버너(200)를 구성하는 제 1 하우징(210)과 제 1 분사링(220) 및 제 1 가이드링(230)과 동일 또는 유사하게 형성된다. 다만, 상기 제 2 버너(300)의 제 2 분사링(320)은 제 1 버너(200)의 제 1 분사링(220)보다 높은 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제 2 버너(300)는 제 1 버너(200)보다 낮은 온도의 화염을 사용하여 배기 가스를 처리하게 되므로 배기 가스 처리 효율을 증가시키기 위하여 화염이 형성되는 제 2 분사링(320)의 높이를 높게 하여, 화염이 형성되는 제 2 분사링(320)의 내주면의 면적을 증가시켜, 화염과 배기 가스의 접촉 시간을 증가시키는 것이 바람직하다. 상기 제 2 버너(300)는 제 2 분사링(320)의 높이가 높게 형성되는 경우에, 이에 대응하여 제 2 하우징(310)과 제 2 가이드링(330)의 높이도 높게 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 2 공급관(340)은 제 1 버너(200)의 제 1 공급관(240)과 동일하게 형성된다. 따라서, 이하에서는 제 2 버너(300)에 대하여 각 구성요소 별로 도면부호를 부여하기 위하여 필요한 부분만 설명한다.
상기 제 2 하우징(310)은 제 1 하우징(210)의 제 1 하우징홀(210a)과 연결되는 제 2 하우징홀(310a)을 구비하는 링 형상으로 형성된다. 상기 제 2 하우징(310)은 제 2 외벽링(311)과 제 2 상판링(313) 및 제 2 하판링(315)을 포함하여 형성된다. 상기 제 2 외벽링(311)은 제 2 외벽홀(311a)을 포함하여 형성된다. 상기 제 2 하우징(310)은 내부에 제 2 연료 가스가 흐르는 제 2 연료 공간(300b)를 구비한다.
한편 미설명 부호인 319의 구성은 제 2 버너(200)가 제 1 버너(200)와 결합될때, 결합되는 부분을 밀동하여 폐가스가 외부로 유출되지 않도록 하는 가스켓과 같은 실링 부재이다.
상기 제 2 분사링(320)은 제 2 분사홀(320a)을 구비하여 형성된다.
상기 제 2 가이드링(330)은 제 2 가이드홀(330a)을 구비하여 형성된다. 상기 제 2 가이드링(330)은 제 2 연료 공간(300b)을 제 2 내측 연료 공간(300c)와 제 2 외측 연료 공간(300d)로 구분한다.
상기 제 2 공급관(340)은 제 2 가이드링(330)의 접선에 수직인 방향으로 결합되어 제 2 연료 가스가 제 2 하우징(310)의 중심 방향으로 공급되도록 제 2 하우징(310)에 결합된다.
상기 제 2 공급관(340)은 연료와 공기가 혼합된 제 2 연료 가스를 제 2 연료 공간(300b)으로 공급한다. 상기 제 2 연료 가스는 산화제로 공기만을 포함하므로 제 2 분사링(320)의 내주면을 따라 형성되는 화염의 화염 온도를 상대적으로 낮추게 된다. 또한, 상기 제 2 연소 가스는 제 2 분사링(320)의 내주면을 따라 형성되는 화염의 길이를 증가시켜 제 2 연소 공간(300a)으로 돌출되도록 한다.
다음은 본 발명의 일 실시예 따른 스크러버용 버너를 포함하는 스크러버에 대하여 설명한다.
도 5는 도 1의 스크러버용 버너를 포함하는 스크러버에 대한 사시도이다. 도 6은 도 5의 스크러버의 수직 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 버너(100)를 포함하는 스크러버(10)는, 도 5 및 도 6을 참조하면, 배기 가스 유입부(20)와 스크러버용 버너(100)와 연소부(30)를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 스크러버(10)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 연소부(30) 하부에 수조 탱크(미도시)가 설치되고 수조 탱크의 상부에 수처리부(미도시)가 더 설치되어 형성될 수 있다. 한편, 미설명 부호인 40은 제 1 버너의 상부에서 연료 가스를 점화시키는 점화기가 설치되는 통로이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 버너(100)는 도 5 및 도 6에 도시된 스크러버(10)외에도 전자 산업 공정에서 발생되는 배기 가스를 처리하는데 사용되는 다양한 스크러버에 사용될 수 있다.
상기 배기 가스 유입부(20)는 상부와 하부가 개방된 원통 형상으로 형성되며, 상부가 반도체 공정의 주배기 라인(미도시)에 연결되며, 하부에 스크러버용 버너(100)가 설치된다. 상기 배기 가스 유입부(20)는 상부로부터 유입되는 배기 가스를 하부의 스크러버용 버너(100)로 공급한다.
상기 스크러버용 버너(100)는 제 1 연소 공간(200a)의 상부가 배기 가스 유입부(20)의 하부에 연결되도록 배기 가스 유입부(20)에 결합된다. 상기 스크러버용 버너(100)는 유입되는 배기 가스를 가열하여 연소시킨다.
상기 연소부(30)는 상부와 하부가 개방된 원통 형상으로 형성되며, 상부가 스크러버용 버너(100)의 제 2 연소 공간(300a)의 하부에 연결되도록 스크러버용 버너(100)에 결합된다. 상기 연소부(30)는 스크러버용 버너(100)에서 연소되어 배출되는 배기 가스를 추가로 연소되는 공간을 제공한다. 상기 연소부(30)는 연소되는 배기 가스를 하부의 수조 탱크로 흘러가도록 한다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너의 구체적인 작용에 대하여 설명한다.
도 7은 스크러버용 버너의 작용을 나타내는 수직 단면도이다.
먼저, 상기 제 1 버너(200)의 제 1 공급관(240)으로 LNG와 공기 및 산소가 혼합된 제 1 연료 가스가 공급된다. 상기 제 1 연료 가스는 제 1 하우징(210)의 내부로 유입되어 제 1 가이드링(230)의 외주면에 충돌하면서 제 1 공급관(240)의 좌우측으로 제 1 외측 연료 공간(200d)을 따라 흐르면서 제 1 가이드홀(230a)을 통하여 제 1 내측 연료 공간(200c)으로 유입된다. 상기 제 1 연료 가스는 제 1 분사링(220)의 제 1 분사홀(220a)을 통하여 제 1 연소 공간(200a)으로 분사된다. 상기 제 1 연료 가스는 별도의 점화 수단에 의하여 점화되어 제 1 분사링(220)의 내주면을 따라 전체적으로 화염을 형성한다. 상기 제 1 연료 가스는 산화제로 공기와 산소를 포함하므로 형성되는 화염의 안정성이 증가되며, 화염이 유입되는 배기 가스에 의하여 소멸되거나 불안정해지지 않게 된다. 또한, 상기 제 1 연소 가스에 의한 화염은 이하에서 설명하는 제 2 버너(300)에 공급되는 제 2 연소 가스에 의한 화염이 불안정하여 소멸되는 경우에 화염의 소스 역할을 한다. 또한, 제 1 연소 가스에 의한 화염은 산소로 인하여 온도가 상대적으로 높게 되어 배기 가스의 처리 효율을 증가시킨다.
다음으로, 상기 제 2 버너(300)의 제 2 공급관(340)으로 LNG 및 공기가 혼합된 제 2 연료 가스가 공급된다. 상기 제 2 연료 가스는 제 2 하우징(310)의 내부로 유입되어 제 2 가이드링(330)의 외주면에 충돌하면서 제 2 공급관(340)의 좌우측으로 제 2 외측 연료 공간(300d)을 따라 흐르면서 제 2 가이드홀(330a)을 통하여 제 2 내측 연료 공간(300c)으로 유입된다. 상기 제 2 연료 가스는 제 2 분사링(320)의 제 2 분사홀(320a)을 통하여 제 2 연소 공간(300a)으로 분사된다. 상기 제 2 연료 가스는 별도의 점화 수단에 의하여 점화되거나, 제 1 버너(200)의 화염에 의하여 점화되어 제 2 분사링(320)의 내주면을 따라 전체적으로 화염을 형성한다. 상기 제 2 연료 가스는 산화제로 공기만을 포함하므로 형성되는 화염의 안정성이 제 1 버너(200)에 비하여 상대적으로 낮으며, 화염이 유입되는 배기 가스에 의하여 소멸되거나 불안정해질 수 있다. 그러나, 상기 제 2 연소 가스에 의한 화염은 제 2 분사링(320)의 내주면으로부터 제 2 연소 공간(300a)으로 돌출되는 길이가 제 1 연소 가스에 의한 화염보다 길게 되어 배기 가스가 화염에 직접 접촉되어 연소되도록 함으로써 배기 가스의 처리 효율을 향상시킨다. 상기 제 2 연소 가스는 제 1 산소 가스에 비하여 상대적으로 산소 농도가 낮게 되므로 연료 가스의 연소 속도가 늦게 되어 화염의 길이가 길어진다. 한편, 상기 제 2 연소 가스에 의한 화염은 공기만을 산화제로 포함하므로 온도가 상대적으로 낮아 배기 가스의 연소시에 질소산화물의 발생을 감소시킨다. 상기 제 2 버너(300)에서 연소되어 처리되는 배기 가스는 제 2 버너(300)의 하부를 통하여 연소부(30)로 유출된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너(100)는 제 1 버너(200)에서 안정성이 높은 화염을 형성하여 유지함으로써 제 2 버너(300)의 화염도 안정적으로 유지시키며 전체적으로 화염의 안정성을 증가시킨다. 또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 제 1 버너(200)에서 상대적으로 높은 온도에서 배기 가스를 1차로 처리하여 배기 가스의 처리 효율을 증가시키며, 제 2 버너(300)에서 상대적으로 낮은 온도에서 배기 가스를 2차로 처리하여 질소산화물의 발생을 저감시키고, 배기 가스가 직접 화염에 접촉되는 정도를 증가시켜 배기 가스의 처리 효율을 증가시킨다.
100: 스크러버용 버너
200: 제 1 버너
210: 제 1 하우징 220: 제 1 분사링
230: 제 1 가이드링 240: 제 1 공급관
300: 제 2 버너
310: 제 2 하우징 320: 제 2 분사링
330: 제 2 가이드링 340: 제 2 공급관

Claims (8)

  1. 공기와 산소를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 제 1 연료 가스를 내측에 형성되는 제 1 연소 공간으로 공급하여 배기 가스를 처리하는 제 1 버너 및
    상기 제 1 버너의 하부에 위치하여 상기 제 1 연소 공간과 연결되는 제 2 연소 공간을 내측에 구비하며, 공기를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 제 2 연료 가스를 내측에 형성되는 제 2 연소 공간으로 공급하여 상기 제 1 버너에서 유입되는 배기 가스를 처리하는 제 2 버너를 포함하며,
    상기 제 1 버너는 상기 제 2 버너보다 높은 온도를 갖는 화염을 이용하여 배기 가스를 처리하며,
    상기 제 1 버너는 내부에 상기 제 1 연료 가스가 흐르는 제 1 연료 공간이 형성되고 내측이 상기 제 1 연소 공간으로 개방되며, 내측에 상부에서 하부로 관통하여 상기 제 1 연소 공간을 형성하는 제 1 하우징홀을 구비하는 링 형상의 제 1 하우징 및
    제 1 하우징의 제 1 하우징홀에 결합되어 상기 제 1 연료 공간과 제 1 연소 공간을 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 제 1 분사홀을 구비하는 제 1 분사링을 포함하며,
    상기 제 2 버너는 내부에 상기 제 2 연료 가스가 흐르는 제 2 연료 공간이 형성되고 내측이 상기 제 2 연소 공간으로 개방되며, 내측에 상부에서 하부로 관통하는 제 2 하우징홀을 구비하는 링 형상의 제 2 하우징 및
    제 2 하우징의 제 2 하우징홀에 결합되어 상기 제 2 연료 공간과 제 2 연소 공간을 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 제 2 분사홀을 구비하는 제 2 분사링을 포함하며,
    상기 제 2 연소 가스에 의한 화염은 상기 제 2 분사링으로부터 제 2 연소 공간으로 돌출되는 길이가 상기 제 1 연소 가스에 의한 화염보다 길게 형성되며,
    상기 제 2 분사링은 상기 제 1 분사링보다 높은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 버너는
    상기 제 1 하우징의 제 1 외벽링과 제 1 분사링 사이에 위치하여 제 1 연료 공간을 제 1 내측 연료 공간 및 제 1 외측 연료 공간으로 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통하는 제 1 가이드홀을 구비하는 제 1 가이드링을 더 포함하며,
    상기 제 2 버너는
    상기 제 2 분사링에 대응되는 형상으로 형성되며, 제 2 하우징의 제 2 외벽링과 제 2 분사링 사이에 위치하여 제 2 연료 공간을 제 2 내측 연료 공간 및 제 2 외측 연료 공간으로 분리하며, 외주면에서 내주면으로 관통하는 제 2 가이드홀을 구비하는 제 2 가이드링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가이드홀은 전체 면적이 상기 제 1 분사홀의 전체 면적과 같거나 크고 각각의 면적이 제 1 분사홀과 같거나 크며
    상기 제 2 가이드홀은 전체 면적이 상기 제 2 분사홀의 전체 면적과 같거나 크고 각각의 면적이 제 2 분사홀과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 분사링의 제 1 분사홀과 상기 제 2 분사링의 제 2 분사홀은 1 개가 중심에 위치하고 복수 개가 방사상으로 위치하여 꽃 모양을 이루는 단위 분사 노즐이 서로 이격되어 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 버너는 상기 제 1 하우징에 결합되며, 상기 제 1 연료 공간으로 제 1 연료 가스를 공급하는 제 1 공급관을 더 포함하며,
    상기 제 2 버너는 상기 제 2 하우징에 결합되며, 상기 제 2 연료 공간으로 제 2 연료 가스를 공급하는 제 2 공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 공급관은 상기 제 1 가이드링의 접선에 수직인 방향으로 결합되어 제 1 연료 가스가 상기 제 1 하우징의 중심 방향으로 공급되도록 상기 제 1 하우징에 결합되며,
    상기 제 2 공급관은 상기 제 2 가이드링의 접선에 수직인 방향으로 결합되어 제 2 연료 가스가 상기 제 2 하우징의 중심 방향으로 공급되도록 상기 제 2 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너.
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