KR102032788B1 - Treatmenting apparatus for harmful gas using microwave and plasma - Google Patents

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KR102032788B1 KR1020190013027A KR20190013027A KR102032788B1 KR 102032788 B1 KR102032788 B1 KR 102032788B1 KR 1020190013027 A KR1020190013027 A KR 1020190013027A KR 20190013027 A KR20190013027 A KR 20190013027A KR 102032788 B1 KR102032788 B1 KR 102032788B1
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문기학
손창호
권진홍
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for treating harmful gases using microwaves and plasma. The residual hydrofluoric acid gas entering a wet scrubber heats water particles through heating microwaves to activate a process of dissolving in hydrofluoric acid solution state. Harmful components, including odors, are removed through a carbonization process. At this time, the heated exhaust gas can be heat-exchanged with a waste gas supply pipe, thereby activating the harmful gas supplied to the waste gas supply pipe to promote the plasma reaction.

Description

마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치{TREATMENTING APPARATUS FOR HARMFUL GAS USING MICROWAVE AND PLASMA}Harmful gas treatment system using microwave and plasma {TREATMENTING APPARATUS FOR HARMFUL GAS USING MICROWAVE AND PLASMA}

본 발명은 과불화 화합물과 악취와 같은 유해성분이 포함된 유해가스를 보다 효율적으로 처리하기 위한 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응기에서 분리된 불산가스를 물에 용해시켜 제거하고, 습식 스크러버로 유입되는 잔류 불산가스는 마이크로파를 통해 물입자를 가열시킴으로서 불산수용액 상태로 용해되는 과정을 활성화시키는 한편, 악취를 포함한 유해성분은 탄화과정을 통해 제거한 후 클린 상태의 배기가스가 배출될 수 있도록 한 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for treating harmful gases using microwaves and plasma for more efficiently treating harmful gases including harmful components such as perfluorinated compounds and odors, and more particularly, dissolves hydrofluoric acid gas separated from a reactor in water. The residual hydrofluoric acid gas flowing into the wet scrubber is dissolved in the hydrofluoric acid solution by heating the water particles through the microwave, while the harmful components including the odor are removed through the carbonization process, and the clean exhaust gas is removed. It relates to an apparatus for treating harmful gases using microwaves and plasma so that the gas can be discharged.

일반적으로 과불화 화합물(Perfluoro compound)은 반도체 식각공정의 에칭제(etchant) 및 화학증착공정(chemical vapor deposition process)의 반응기(chamber) 세정제로 널리 쓰이는 가스이다.In general, a perfluoro compound is a gas widely used as an etchant in a semiconductor etching process and a chamber cleaner in a chemical vapor deposition process.

그런데, 반도체공정에 사용되는 과불화 화합물은 공정중에 전량 소비되지 않기 때문에 미 반응 가스가 잔류되는 경우가 많고, 이에 더하여 부차적으로 생성되는 가스가 발생되는 경우도 있으며, 심지어는 원료 가스가 그대로 진공 펌프에서 배출되는 경우도 있다.However, since the perfluorinated compound used in the semiconductor process is not consumed in the whole process, unreacted gas is often left, and in addition, gas generated secondaryly is generated, and even the raw material gas is vacuum pump as it is. In some cases.

이러한 용도의 과불화 화합물로는 CF4, CHF3, NF3, SF6 등이 사용될 수 있고, 더욱이 반도체 공정뿐만 아니라 종래에 사용되던 클로로-플루오로카본(chloro-fluorocarbon; CFC)을 대체하여 세정제, 에칭제, 용매, 반응원료등의 목적으로 사용되는 공정 및 작업장에서 배출되는 폐가스에도 포함될 수 있다.CF 4 , CHF 3 , NF 3 , SF 6, etc. may be used as the perfluorinated compound for this purpose, and in addition to the chloro-fluorocarbon (CFC) used in the conventional semiconductor process as well as the cleaning agent It may also be included in the waste gases emitted from processes and workplaces used for purposes such as etchant, solvent, and reaction raw materials.

비록 과불화 화합물이 종래에 사용되던 CFC보다도 안전하고 안정한 물질이지만 지구온난화 지수(global warming potential)가 이산화탄소 대비 수천∼수만 배로 매우 높다.Although perfluorinated compounds are safer and more stable than conventional CFCs, the global warming potential is very high, thousands to tens of thousands times that of carbon dioxide.

따라서, 과불화 화합물을 대기 중으로 배출하는 것은 환경 보호를 위해 규제의 대상이 되고 있고, 앞으로도 그 규제가 더욱 강화될 전망이다.Therefore, the release of perfluorinated compounds into the atmosphere is subject to regulation for environmental protection, and the regulation is expected to be strengthened in the future.

종래의 "과불화화합물 가스를 포함하는 대용량 배기가스 처리방법및 그 처리장치(대한민국 등록특허 제0766749호)"의 경우, 수용성가스 처리부가 불산을 제거하는 역할을 하게 된다.In the case of the conventional "large-capacity exhaust gas treatment method including a perfluorinated compound gas and its treatment apparatus (Korean Patent No. 0766749)", the water-soluble gas treatment unit serves to remove the hydrofluoric acid.

하지만 종래의 기술은 불산을 제거하기 위해 수용성가스 처리부는 2단으로 구성되어 있어 장치의 규모가 커지는 문제점이 있으며, 또한 수용성가스 처리부는 악취와 같은 성분은 제거하지 못하는 문제점이 있었다.However, the prior art has a problem that the water-soluble gas treatment unit is composed of two stages to remove the hydrofluoric acid, the size of the device is large, and the water-soluble gas treatment unit has a problem that can not remove components such as odor.

대한민국 등록특허 제0766749호Republic of Korea Patent No. 0766749

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 습식 스크러버로 유입되는 잔류 불산가스는 가열마이크로파를 통해 물입자를 가열시킴으로서 불산수용액 상태로 용해되는 과정을 활성화시키는 한편, 악취를 포함한 유해성분은 탄화과정을 통해 제거한 후 클린 상태의 배기가스가 배출될 수 있도록 한 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above problems, the first object of the present invention, the residual hydrofluoric acid gas flowing into the wet scrubber to heat the water particles through the heating microwave to activate the process of dissolving in the hydrofluoric acid aqueous solution state On the other hand, it is to provide a harmful gas treatment apparatus using a microwave and plasma to remove the harmful components including the odor after the carbonization process to discharge the clean gas.

본 발명의 제 2목적은, 악취를 포함한 유해성분은 탄화과정을 통해 제거하고 이 때 승온된 배기가스는 폐가스 공급관과 열교환시킴으로써, 폐가스 공급관으로 공급되는 유해가스를 활성화시켜 플라즈마 반응을 촉진시킬 수 있는 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치를 제공하는데 있다.The second object of the present invention is to remove harmful components including odor through a carbonization process, and the heated exhaust gas is heat-exchanged with the waste gas supply pipe, thereby activating the harmful gas supplied to the waste gas supply pipe, thereby promoting a plasma reaction. It is to provide an apparatus for treating harmful gases using microwaves and plasma.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제 1발명은 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에 관한 것으로, 이를 위해 과불화 화합물을 포함하는 유해가스가 공급되는 폐가스 공급관;과, 폐가스 공급관을 통해 유입된 유해가스에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부;와, 플라즈마 영역에서 분해된 불산가스를 물과 반응시켜 불산수용액을 생성하는 반응기;와, 상기 반응기의 하부에 연설되어 불산수용액을 저장하는 수조탱크;와, 상기 반응기에서 물에 용해되지 않는 불산가스에 수조탱크의 물을 분사하여 잔여 불산가스를 제거하는 습식 스크러버;와, 상기 습식 스크러버의 상부에 연설되어 배출되는 배기가스 중 탄소성분과 악취성분을 탄화시켜 제거하는 탄화부; 및 상기 폐가스 공급관으로 공급되는 유해가스를 활성화시키기 위해 상기 탄화부을 거쳐 배출되는 고온의 배기가스와 열교환시킬 수 있도록 상기 폐가스 공급관에 외장되는 열교환탱크;을 포함하여 이루어지되, 상기 수조탱크에는 내부에 격벽을 마련하여 반응기에서 유입되는 불산수용액의 불산 성분을 침전시키고, 격벽으로 월류되는 물이 습식 스크러버로 공급될 수 있도록 구성되고, 상기 습식 스크러버는 불산을 흡착하는 습식칼럼(wet packing column)과, 상기 습식칼럼의 상부에 배치되어 불산가스를 용해시키는 불산가스 처리부와, 상기 불산가스 처리부의 상부에 배치되는 제1물분사부로 구성되고, 상기 불산가스 처리부는 한쌍의 타공판과, 마이크로파를 발진시키는 마그네트론과, 상기 마이크로파를 타공판의 사이로 전달하는 도파관과, 불산가스에 물을 분사하기 위해 2개의 타공판 중 상부에 배치된 타공판의 저면으로 다수의 분사노즐이 노출되게 결합되는 제2물분사부와, 마이크로파를 난반사시켜 물입자의 가열속도 및 발열정도를 증대시키는 반사판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a feature for achieving the above object, the first invention relates to a harmful gas treatment apparatus using microwaves and plasma, for this purpose, a waste gas supply pipe supplied with a harmful gas containing a perfluorinated compound; and a waste gas supply pipe Plasma generating unit for generating a plasma to the harmful gas introduced through; and a reactor for generating a hydrofluoric acid solution by reacting hydrofluoric acid gas decomposed in the plasma region with water; and the hydrofluoric acid solution is stored in the lower portion of the reactor A water tank; and a wet scrubber that removes residual hydrofluoric acid by injecting water from the tank into hydrofluoric acid gas that is not dissolved in water in the reactor; and carbon components in the exhaust gas discharged to the upper portion of the wet scrubber and discharged. A carbonization unit for carbonizing and removing odor components; And a heat exchange tank external to the waste gas supply pipe so as to exchange heat with the high temperature exhaust gas discharged through the carbonization unit in order to activate the harmful gas supplied to the waste gas supply pipe. Prepared to precipitate the hydrofluoric acid component of the hydrofluoric acid solution flowing from the reactor, the overflowed water to the partition is configured to be supplied to the wet scrubber, the wet scrubber is a wet column (wet packing column) for adsorbing hydrofluoric acid, and A hydrofluoric acid gas treatment unit disposed above the wet column to dissolve the hydrofluoric acid gas, a first water injection unit disposed above the hydrofluoric acid gas treatment unit, wherein the hydrofluoric acid gas treatment unit includes a pair of perforated plates, a magnetron that oscillates microwaves, A waveguide for transmitting the microwaves between the perforated plates, and a hydrofluoric acid value The second water injection unit is coupled to the plurality of injection nozzles exposed to the bottom of the perforated plate disposed in the upper of the two perforated plate to inject water into the reflection plate, and the reflector to increase the heating rate and heat generation of the water particles by diffusely reflecting microwaves It is characterized in that the configuration.

제 2발명은 제 1발명에서, 상기 불산가스 처리부의 반사판은 마이크로파가 확산될 수 있도록 다수의 통공이 더 형성되고, 난반사 효율을 증대시키기 위해 2개의 타공판 중 하부에 배치된 타공판에 일정 간격을 두고 수직방향으로 다수 배치되고, 상부 타공판과 하부 타공판의 중간 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.In the second invention, in the first invention, the reflection plate of the hydrofluoric acid gas treatment unit has a plurality of through holes formed to allow microwaves to be diffused, and the perforated plates disposed below the two perforated plates are spaced apart to increase the diffuse reflection efficiency. It is arranged in the vertical direction a number, characterized in that having a middle height of the upper perforated plate and the lower perforated plate.

제 3발명은, 제 1발명에서, 상기 탄화부는 배기관의 외주면을 따라 방사상으로 다수의 화염노즐이 결합되어 구성되고, 상기 화염노즐의 방향은 배기 방향으로 경사지게 배치되어 보다 넓은 면적에 화염을 방사시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention, the carbonization portion is configured by combining a plurality of flame nozzles radially along an outer circumferential surface of an exhaust pipe, and the direction of the flame nozzle is disposed to be inclined in the exhaust direction to radiate the flame in a larger area. It is characterized in that configured to be.

제 4발명은, 제 1발명에서, 상기 폐가스 공급관은 열교환탱크와 열교환이 효율이 증대될 수 있도록 다수의 주름이 형성되고, 상기 열교환탱크와 연결되는 배기관은 열교환탱크의 접선방향으로 연결되어 배기가스가 열교환탱크의 내부에서 선회 배출되도록 하여 유해가스와 배기가스의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 구성되는 특징으로 한다.The fourth invention, in the first invention, the waste gas supply pipe is formed with a plurality of corrugations so that the heat exchange tank and the heat exchange efficiency can be increased, the exhaust pipe connected to the heat exchange tank is connected in the tangential direction of the heat exchange tank exhaust gas Is characterized in that it is configured to improve the heat exchange efficiency of the noxious gas and exhaust gas by turning the discharged inside the heat exchange tank.

본 발명의 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에 따르면,습식 스크러버로 유입되는 잔류 불산가스는 가열마이크로파를 통해 물입자를 가열시킴으로서 불산가스의 용해 효율을 향상시키고, 이에 따라 다단 설치되는 습식 스크러버를 단일개로 축소할 수 있는 효과가 있다According to the harmful gas treatment apparatus using the microwave and the plasma of the present invention, the residual hydrofluoric acid gas introduced into the wet scrubber is heated by heating the water particles through the heating microwave to improve the efficiency of dissolution of the hydrofluoric acid gas, thereby providing a wet scrubber It can be reduced to a single effect

또한 악취를 포함한 유해성분은 탄화과정을 통해 제거하고 이 때 승온된 배기가스는 폐가스 공급관과 열교환시킴으로써, 폐가스 공급관으로 공급되는 유해가스를 활성화시켜 플라즈마 반응을 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the harmful components including the odor is removed through the carbonization process, and the heated exhaust gas is heat-exchanged with the waste gas supply pipe, thereby activating the harmful gas supplied to the waste gas supply pipe, thereby promoting a plasma reaction.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치의 구성도,
도 2는 도 1에서 발췌된 습식 스크러버의 불산가스 처리부를 나타낸 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치의 작동도이다.1 is a block diagram of a harmful gas treatment apparatus using a microwave and plasma according to the present invention,
FIG. 2 is an enlarged view illustrating a hydrofluoric acid treatment unit of the wet scrubber extracted from FIG. 1;
3 is an operation of the harmful gas treatment apparatus using a microwave and plasma according to the present invention.

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.The following objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the words 'comprise' and / or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the specific embodiments below, various specific details are set forth in order to explain and understand the invention in more detail. However, a person of ordinary skill in the art can understand that the present invention can be used without these various specific contents. In some cases, it is mentioned in advance that parts of the invention which are commonly known in the description of the invention and which are not highly related to the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 습식 스크러버의 불산가스 처리부를 나타낸 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치의 작동도이다.1 is a block diagram of a harmful gas treatment apparatus using a microwave and plasma according to the present invention, Figure 2 is an enlarged view showing a hydrofluoric acid treatment unit of the wet scrubber extracted from Figure 1, Figure 3 is a microwave and This is an operation diagram of a noxious gas treatment device using plasma.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 과불화 화합물과 악취와 같은 유해성분이 포함된 유해가스를 보다 효율적으로 처리하기 위한 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치(100)에 관한 것이다.As shown in Figures 1 to 3, the present invention relates to a noxious gas treatment apparatus 100 using microwaves and plasma for more efficiently treating noxious gases containing noxious components such as perfluorinated compounds and odors.

본 발명의 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치(100)는 반응기에서 분리된 불산가스를 물에 용해시켜 제거하고, 습식 스크러버로 유입되는 잔류 불산가스는 마이크로파를 통해 물입자를 가열시킴으로서 불산수용액 상태로 용해되는 과정을 활성화시키는 한편, 악취를 포함한 유해성분은 탄화과정을 통해 제거한 후 클린 상태의 배기가스가 배출될 수 있도록 한 구성이다.The apparatus 100 for treating harmful gases using microwaves and plasma of the present invention dissolves and removes the hydrofluoric acid gas separated from the reactor in water, and the residual hydrofluoric acid gas introduced into the wet scrubber heats the water particles through the microwave to form a hydrofluoric acid aqueous solution. While activating the process of dissolving, the toxic components including odor are removed through the carbonization process so that clean exhaust gas can be discharged.

본 발명을 설명하기에 앞서, 유해가스는 "과불화 화합물"은 탄소와 불소로 이루어진 탄화수소로서 수소 대신 불소가 치환되어 과불화(-CnF2n+1)된 알킬화합물질을 총칭하는 개념이다. 구체적으로, 상기 과불화 화합물은 CF4, CHF3, C2F6, C3F8, C4F8, C4F10, C5F8, SF6, NF3 또는 이의 조합일 수 있다. 또한 유해가스는 다이옥신 및 악취를 포함한 유해성분을 포함한다.Prior to describing the present invention, the noxious gas is a "perfluorinated compound" is a hydrocarbon composed of carbon and fluorine, a generic term for a perfluoro (-CnF2n + 1) alkyl compound substituted with fluorine instead of hydrogen. Specifically, the perfluorinated compound may be CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , C 4 F 10 , C 5 F 8 , SF 6 , NF 3 or a combination thereof. . Hazardous gases also include hazardous components, including dioxins and odors.

본 발명의 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치(100)는 크게 6개 부분으로 구성되는데, 이는 플라즈마 발생부(20)와, 반응기(70)와, 수조탱크(30)와, 습식 스크러버(40)와, 탄화부(50) 및 열교환탱크(60)로 구성된다.The harmful gas treatment apparatus 100 using microwaves and plasma of the present invention is largely composed of six parts, which includes a plasma generator 20, a reactor 70, a water tank 30, and a wet scrubber 40. ), A carbonization part 50 and a heat exchange tank 60.

상기 플라즈마 발생부(20)는 플라즈마를 형성하기 위해 질소공급관(21)이 연결되고, 더불어 폐가스 공급관(10)을 통해 유입된 유해가스에 물을 분사할 수 있도록 물공급관(22)이 더 연결되는 구성이다.The plasma generation unit 20 is connected to the nitrogen supply pipe 21 to form a plasma, and further connected to the water supply pipe 22 to inject water to the harmful gas introduced through the waste gas supply pipe (10). Configuration.

상기 물은 불소(F)이온이 포함된 가스를 그대로 놓아두게 되면 플라즈마 상태에서는 분해되어있는 상태로 된다고 할 수 있지만, 플라즈마 영역을 벗어난 상태에서는 다시 탄소(C)와 황(S)과 같은 성분과 결합하여 다시 유해가스의 성상으로 되돌아가는 현상을 막고자 하는 것이다.The water is decomposed in the plasma state if the gas containing the fluorine (F) ion is left as it is, but in the state outside the plasma region again, components such as carbon (C) and sulfur (S) Combination is to prevent the phenomenon of returning to the form of harmful gas again.

상기 반응기(70)는 플라즈마가 형성되는 것으로, 이러한 반응기(70)의 내부에서는 플라즈마 영역에서 분해된 불소(F)이온이 물과 반응하여 불산(HF)가스를 형성하게 된다.In the reactor 70, a plasma is formed. In the reactor 70, fluorine (F) ions decomposed in the plasma region react with water to form hydrofluoric acid (HF) gas.

이 때 플라즈마 영역 바깥쪽에서는 불산가스가 물입자에 용해되어 제거되고, 불산이 함유된 불산수용액은 수조탱크(30)로 낙하된다.At this time, the hydrofluoric acid gas is dissolved in and removed from the water particles outside the plasma region, and the hydrofluoric acid solution containing hydrofluoric acid is dropped into the water tank 30.

한편 상기 수조탱크(30)는 내부에 물이 저장된 상태이며, 상기 반응기(70)의 하부에 연설되어 반응기(70)의 하부로 낙하되는 불산수용액을 저장하는 기능을 한다.Meanwhile, the water tank 30 is in a state in which water is stored therein, and serves to store hydrofluoric acid solution dropped into the lower portion of the reactor 70 and dropped to the lower portion of the reactor 70.

이러한 수조탱크(30)는 내부에 수위센서(31)가 형성되어 있어, 만수위(滿水位)에 의해 잔류 불산가스의 이동 경로가 차단되는 것을 방지하는 한편, 내부 수위가 고수위일 경우, 이를 배출하기 위한 배출관(32)이 형성될 수 있으며, 수조탱크(30)에 저장된 물을 습식 스크러버(40)로 공급하기 위한 펌프(33)가 연결될 수 있다.The water tank (30) has a water level sensor (31) formed therein, to prevent the residual hydrofluoric acid flow path is blocked by the full water level (한편 水位), while discharging it when the internal water level is a high water level A discharge pipe 32 may be formed, and a pump 33 for supplying water stored in the water tank 30 to the wet scrubber 40 may be connected.

또한 상기 수조탱크(30)에는 내부에 격벽(34)을 마련하여 반응기(70)에서 유입되는 불산수용액의 불산 성분을 침전시키고, 격벽(34)으로 월류되는 불산 함유량이 적은 물이 습식 스크러버(40)로 공급될 수 있도록 구성된다. In addition, the tank tank 30 is provided with a partition 34 therein to precipitate the hydrofluoric acid component of the hydrofluoric acid solution flowing from the reactor 70, and the water having a small amount of hydrofluoric acid overflowed into the partition 34 is wet scrubber 40. Configured to be supplied).

상기 습식 스크러버(40)는 상기 반응기(70)에서 물에 용해되지 않는 불산가스에 물을 분사하여 불산을 제거하는 것으로, 상기 수조탱크(30)의 상부에 연설된다.The wet scrubber 40 removes the hydrofluoric acid by spraying water on the hydrofluoric acid gas that is not dissolved in the water in the reactor 70, and is addressed to the upper portion of the tank tank 30.

이러한 상기 습식 스크러버(40)는 불산을 흡착하는 습식칼럼(wet packing column)과, 상기 습식칼럼(41)의 상부에 배치되어 불산가스를 용해시키는 불산가스 처리부(42)와, 상기 불산가스 처리부(42)의 상부에 배치되는 제1물분사부(424)로 구성된다.The wet scrubber 40 is a wet packing column for adsorbing hydrofluoric acid, a hydrofluoric acid gas treating unit 42 disposed above the wet column 41 to dissolve the hydrofluoric acid gas, and the hydrofluoric acid gas treating unit ( It is composed of a first water spray unit 424 disposed on the upper portion of (42).

상기에서 습식 스크러버(40)는 통상의 공지된 기술이고, 습식칼럼(41)은 충진되는 물질은 제한하지 않으나, 불산 등과 같은 산화성 가스의 흡착, 분해 가능한 공지의 충진제를 사용한다.The wet scrubber 40 is a conventionally known technique, and the wet column 41 is not limited to the material to be filled, but a well-known filler capable of adsorbing and decomposing an oxidizing gas such as hydrofluoric acid is used.

다만 본 발명의 습식 스크러버(40)는 불산가스를 보다 효율적으로 제거하기 위해 불산가스 처리부(42)가 더 구비되는데, 이러한 불산가스 처리부(42)는 상호 간 간격을 두고 배치되는 한쌍의 타공판(421)과, 마이크로파를 발진시키는 마그네트론(M)과, 상기 마이크로파를 상기 각 타공판(421)의 사이로 전달하는 도파관(WG)과, 불산가스에 물을 분사하기 위해 2개의 타공판(421) 중 상부에 배치된 타공판(421)의 저면으로 다수의 분사노즐(422a)이 노출되게 결합되는 제2물분사부(422)와, 마이크로파를 난반사시켜 물입자의 가열속도 및 발열정도를 증대시키는 반사판(423)으로 구성된다.However, the wet scrubber 40 of the present invention is further provided with a hydrofluoric acid gas treatment unit 42 to remove the hydrofluoric acid gas more efficiently, and the hydrofluoric acid gas treatment unit 42 has a pair of perforated plates 421 disposed at intervals therebetween. ), A magnetron (M) for oscillating microwaves, a waveguide (WG) for transferring the microwaves between the perforated plates (421), and an upper portion of the two perforated plates (421) for injecting water into the hydrofluoric acid gas. A second water spraying unit 422 to which the plurality of injection nozzles 422a are exposed to the bottom of the perforated plate 421, and a reflecting plate 423 that diffuses the microwaves to increase the heating rate and the degree of heat generation of the water particles. do.

여기서 상기 각 타공판(421)은 마이크로파를 내부로 난반사시키고, 제1물분사부(424)에서 분사되는 물이 하부로 낙하될 수 있도록 기능한다.Here, each of the perforated plates 421 diffusely reflects the microwaves to the inside, and the water sprayed from the first water spraying unit 424 may function to fall to the bottom.

그리고 반사판(423)은 마이크로파가 확산될 수 있도록 다수의 통공(423a)이 더 형성되고, 난반사 효율을 증대시키기 위해 2개의 타공판(421) 중 하부에 배치된 타공판(421)의 일정 간격을 두고 수직방향으로 다수 배치되고, 상부 타공판(421)과 하부 타공판(421)의 중간 높이를 갖는다.In addition, a plurality of through holes 423a are further formed to reflect the microwaves, and the reflecting plate 423 is vertically spaced apart from the two perforated plates 421 disposed below the two perforated plates 421 to increase the diffuse reflection efficiency. It is disposed in a plurality in the direction, and has a middle height of the upper perforated plate 421 and the lower perforated plate 421.

상술된 불산가스 처리부 기능은 다음과 같다.The above-described hydrofluoric acid gas treatment function is as follows.

상기 습식칼럼(41)을 통과한 잔류 불산가스을 제거하기 위해 제2물분사부(422)로 물을 분사하게 된다.Water is injected into the second water injection unit 422 to remove residual hydrofluoric acid gas that has passed through the wet column 41.

이 때 도파관(WG)을 통해 전달되는 마이크로파가 상기 반사판(423)과 반사판(423)의 사이에서 진행방향을 변경하면서 충돌과 난반사가 수 없이 이루어지도록 해 진폭이 증대되도록 한다. 그러면 물(전기쌍극자)은 마이크로파의 주파수와 동일한 진동을 일으켜 물(전기쌍극자)의 가열속도 및 발열정도가 상승하게 된다.At this time, while the microwave transmitted through the waveguide (WG) changes the traveling direction between the reflecting plate 423 and the reflecting plate 423, collisions and diffuse reflections are made numerous times so that the amplitude is increased. The water (electric dipole) then causes vibrations equal to the frequency of the microwaves, thereby increasing the heating rate and heat generation rate of the water (electric dipole).

이렇게 가열된 물은 입자가 활성화되어 불산가스의 용해 효율을 향상시킬 수 있게 되어 다단 설치되는 습식 스크러버를 단일개로 축소할 수 있는 효과가 있다.The heated water is effective in reducing the number of wet scrubbers installed in multiple stages by activating particles to improve the dissolution efficiency of hydrofluoric acid gas.

한편 제1물분사부(424)는 수조탱크(30)의 물을 분사함으로써 상부 타공판(421)을 거쳐 배출되는 소량의 불산가스까지 용해시켜 완벽히 제거할 수 있게 된다.Meanwhile, the first water spray unit 424 may completely remove and remove even a small amount of hydrofluoric acid gas discharged through the upper perforated plate 421 by spraying water from the tank tank 30.

상기 탄화부(50)는 상기 습식 스크러버(40)의 상부에 연설되어 배출되는 배기가스 중 악취성분을 탄화시켜 무취 무해 성분상태로 배출될 수 있도록 기능한다.The carbonization unit 50 functions to carbonize the odor component in the exhaust gas discharged to the upper portion of the wet scrubber 40 to be discharged in an odorless and harmless component state.

이러한 상기 탄화부(50)는 배기관(51)의 외주면을 따라 방사상으로 다수의 화염노즐(52)이 결합되어 구성되고, 상기 화염노즐(52)의 방향은 배기 방향으로 경사지게 배치되어 보다 넓은 면적에 화염을 방사시킬 수 있고, 이로 인해 악취성분의 제거 효율을 증대시킬 수 있게 된다.The carbonization unit 50 is composed of a plurality of flame nozzles 52 are coupled radially along the outer circumferential surface of the exhaust pipe 51, the direction of the flame nozzles 52 is inclined in the exhaust direction to a larger area It is possible to radiate the flame, thereby increasing the removal efficiency of the malodorous component.

악취성분이 제거된 배기가스는 고온으로 승온된 상태로. 이러한 고온의 배기가스는 상기 폐가스 공급관(10)에 외장되는 열교환탱크(60)를 거쳐 최종 배출된다.The exhaust gas from which the odor is removed is heated to a high temperature. This high-temperature exhaust gas is finally discharged through the heat exchange tank 60 which is external to the waste gas supply pipe 10.

그리고 상기 열교환탱크(60)와 연결되는 배기관(51)은 열교환탱크(60)의 접선방향으로 연결되어 배기가스가 열교환탱크의 내부에서 선회 배출되도록 하여 유해가스와 배기가스의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 구성된다.In addition, the exhaust pipe 51 connected to the heat exchange tank 60 may be connected in a tangential direction of the heat exchange tank 60 so that the exhaust gas is rotated and discharged inside the heat exchange tank to improve the heat exchange efficiency of the harmful gas and the exhaust gas. It is configured to be.

이 때 상기 폐가스 공급관(10) 역시 표면적으로 넓힐 수 있도록 다수의 주름(11)이 형성되어 열교환 효율을 가일층 증대시킬 수 있으며, 이에 따라 폐가스 공급관(10)으로 공급되는 유해가스를 활성화시켜 플라즈마 반응을 촉진시킬 수 있게 된다.At this time, the waste gas supply pipe 10 also has a plurality of corrugations 11 are formed to widen the surface area to further increase the heat exchange efficiency, thereby activating the harmful gas supplied to the waste gas supply pipe 10 to the plasma reaction It can be promoted.

본 발명의 마이크로파는 2Hz ~ 22MHz 정도의 주파수 대역을 갖지만, 이에 한정하지 아니하고, 전자렌지와 같은 물분자를 가열할 때 사용되는 최적화된 주파수 대역을 갖는다.The microwave of the present invention has a frequency band of about 2 Hz to 22 MHz, but is not limited thereto, and has an optimized frequency band used when heating a water molecule such as a microwave oven.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Configurations shown in the embodiments and drawings described herein are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and examples.

10: 폐가스 공급관 11: 주름
20: 플라즈마 발생부 21: 질소공급관 22: 물공급관
30: 수조탱크 31: 수위센서 32: 배출관
33: 펌프 34: 격벽
40: 습식 스크러버 41: 습식칼럼 42: 불산가스 처리부
421: 타공판 422: 제2물분사부
422a: 분사노즐 423: 반사판
423a: 통공 424: 제1물분사부
50: 탄화부 51: 배기관 52: 화염노즐
60: 열교환탱크
70: 반응기
M: 마그네트론 WG: 도파관
100: 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치10: waste gas supply line 11: corrugation
20: plasma generating unit 21: nitrogen supply pipe 22: water supply pipe
30: tank tank 31: water level sensor 32: discharge pipe
33: pump 34: bulkhead
40: wet scrubber 41: wet column 42: hydrofluoric acid gas treatment unit
421: punching plate 422: second water spray unit
422a: spray nozzle 423: reflector
423a: through-hole 424: first water spray unit
50: carbonization part 51: exhaust pipe 52: flame nozzle
60: heat exchange tank
70: reactor
M: Magnetron WG: Waveguide
100: harmful gas treatment apparatus using microwave and plasma

Claims (4)

과불화 화합물을 포함하는 유해가스가 공급되는 폐가스 공급관(10);
폐가스 공급관(10)을 통해 유입된 유해가스에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부(20);
플라즈마 영역에서 분해된 불산가스를 물과 반응시켜 불산수용액을 생성하는 반응기(70);
상기 반응기(70)의 하부에 연설되어 불산수용액을 저장하는 수조탱크(30);
상기 반응기(70)에서 물에 용해되지 않는 불산가스에 수조탱크(30)의 물을 분사하여 잔여 불산가스를 제거하는 습식 스크러버(40);
상기 습식 스크러버(40)의 상부에 연설되어 배출되는 배기가스 중 탄소성분과 악취성분을 탄화시켜 제거하는 탄화부(50); 및
상기 폐가스 공급관(10)으로 공급되는 유해가스를 활성화시키기 위해 상기 탄화부을 거쳐 배출되는 고온의 배기가스와 열교환시킬 수 있도록 상기 폐가스 공급관(10)에 외장되는 열교환탱크(60);을 포함하여 이루어지되,
상기 수조탱크(30)에는 내부에 격벽(34)을 마련하여 반응기(70)에서 유입되는 불산수용액의 불산 성분을 침전시키고, 격벽(34)으로 월류되는 물이 습식 스크러버(40)로 공급될 수 있도록 구성되고,
상기 습식 스크러버(40)는 불산을 흡착하는 습식칼럼(wet packing column)과, 상기 습식칼럼(41)의 상부에 배치되어 불산가스를 용해시키는 불산가스 처리부(42)와, 상기 불산가스 처리부(42)의 상부에 배치되는 제1물분사부(424)로 구성되고,
상기 불산가스 처리부(42)는 한쌍의 타공판(421)과, 마이크로파를 발진시키는 마그네트론(M)과, 상기 마이크로파를 타공판(421)의 사이로 전달하는 도파관(WG)과, 불산가스에 물을 분사하기 위해 2개의 타공판(421) 중 상부에 배치된 타공판(421)의 저면으로 다수의 분사노즐(422a)이 노출되게 결합되는 제2물분사부(422)와, 마이크로파를 난반사시켜 물입자의 가열속도 및 발열정도를 증대시키는 반사판(423)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
A waste gas supply pipe 10 to which a harmful gas containing a perfluorinated compound is supplied;
A plasma generator 20 generating plasma on the harmful gas introduced through the waste gas supply pipe 10;
A reactor 70 for generating hydrofluoric acid solution by reacting hydrofluoric acid gas decomposed in the plasma region with water;
A water tank (30) that is addressed to the lower portion of the reactor 70 for storing the hydrofluoric acid solution;
A wet scrubber 40 for removing residual hydrofluoric acid gas by spraying water from the tank tank 30 on hydrofluoric acid gas not dissolved in water in the reactor 70;
A carbonization unit 50 that carbonizes and removes a carbon component and an odor component from exhaust gas discharged to the upper portion of the wet scrubber 40; And
And a heat exchange tank (60) external to the waste gas supply pipe (10) so as to exchange heat with the high temperature exhaust gas discharged through the carbonization unit to activate the harmful gas supplied to the waste gas supply pipe (10). ,
The tank tank 30 may be provided with a partition 34 therein to precipitate the hydrofluoric acid component of the hydrofluoric acid solution flowing from the reactor 70, and the water flowing over the partition 34 may be supplied to the wet scrubber 40. Being configured to
The wet scrubber 40 includes a wet packing column for adsorbing hydrofluoric acid, a hydrofluoric acid gas treating unit 42 disposed above the wet column 41 to dissolve the hydrofluoric acid gas, and the hydrofluoric acid gas treating unit 42. It is composed of a first water spray unit 424 disposed on the top of,
The hydrofluoric acid gas processing unit 42 includes a pair of perforated plates 421, a magnetron M for oscillating microwaves, a waveguide WG for transmitting the microwaves between the perforated plates 421, and spraying water on the hydrofluoric acid gas. The second water injection unit 422 coupled to the plurality of injection nozzles 422a are exposed to the bottom of the perforated plate 421 disposed on the upper side of the two perforated plate 421 and the microwaves are diffusely reflected to the heating rate and Noxious gas treatment apparatus using a microwave and plasma, characterized in that consisting of a reflector plate 423 to increase the degree of heat generation.
제 1항에 있어서,
상기 불산가스 처리부(42)의 반사판(423)은 마이크로파가 확산될 수 있도록 다수의 통공(423a)이 더 형성되고, 난반사 효율을 증대시키기 위해 2개의 타공판(421) 중 하부에 배치된 타공판(421)에 일정 간격을 두고 수직방향으로 다수 배치되고, 상부 타공판(421)과 하부 타공판(421)의 중간 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
The method of claim 1,
The reflective plate 423 of the hydrofluoric acid gas processing unit 42 has a plurality of through holes 423a to further spread microwaves, and the perforated plate 421 disposed below the two perforated plates 421 to increase the diffuse reflection efficiency. ) Disposed in the vertical direction at regular intervals, and having a middle height between the upper perforated plate (421) and the lower perforated plate (421).
제 1항에 있어서,
상기 탄화부(50)는 배기관(51)의 외주면을 따라 방사상으로 다수의 화염노즐(52)이 결합되어 구성되고, 상기 화염노즐(52)의 방향은 배기 방향으로 경사지게 배치되어 보다 넓은 면적에 화염을 방사시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.
The method of claim 1,
The carbonization unit 50 is composed of a plurality of flame nozzles 52 are radially coupled along the outer circumferential surface of the exhaust pipe 51, the direction of the flame nozzles 52 are disposed to be inclined in the exhaust direction so that the flame in a larger area Noxious gas treatment apparatus using a microwave and plasma, characterized in that configured to emit radiation.
제 1항에 있어서,
상기 폐가스 공급관(10)은 열교환탱크(60)와 열교환이 효율이 증대될 수 있도록 다수의 주름(11)이 형성되고,
상기 열교환탱크(60)와 연결되는 배기관(51)은 열교환탱크(60)의 접선방향으로 연결되어 배기가스가 열교환탱크(60)의 내부에서 선회 배출되도록 하여 유해가스와 배기가스의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 구성되는 특징으로 하는 마이크로파와 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치.The method of claim 1,
The waste gas supply pipe 10 has a plurality of pleats 11 are formed so that the heat exchange tank 60 and the heat exchange efficiency can be increased,
The exhaust pipe 51 connected to the heat exchange tank 60 is connected in a tangential direction of the heat exchange tank 60 so that the exhaust gas is rotated and discharged inside the heat exchange tank 60 to improve the heat exchange efficiency of the harmful gas and the exhaust gas. Toxic gas treatment apparatus using a microwave and plasma characterized in that configured to be.
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