KR102147013B1 - 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터 구조체 - Google Patents

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Abstract

스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터 구조체가 개시된다. 본 발명의 스크러버 시스템은, 제1 단계 리액터(200)에 결합되어 상기 제1 단계 리액터(200)의 내부로 유입되는 폐가스를 연소시키는 화염을 발생하는 토치 구조체(100); 및 상기 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 제1 단계 리액터(200);를 포함하고, 상기 제1 단계 리액터(200)는, 상기 토치 구조체(100)가 일측부에 결합 되는 리액터 바디(210)를 포함하여, 상기 리액터 바디(210)의 내부에는 상기 토치 구조체(100)에서 분사되는 내측에 화염의 통로를 제공하고 폐가스가 외측 면에 접촉되는 중공의 내부 파이프(220)가 마련되어, 상기 리액터 바디(210)의 내측 면과 상기 내부 파이프(220)의 외측 면 사이의 공간부로 상기 폐가스가 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터 구조체{SCRUBBER SYSTEM AND REACTOR STRUCTURE USED THEREOF}
본 발명은, 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 및 디스플레이 등의 공정에 사용되는 폐가스를 처리하는 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터 구조체에 관한 것이다.
화학 공정이나 반도체 제조 공정 등에서 배출되는 배기 가스는 유독성, 폭발성 및 부식성이 강하기 때문에 인체에 유해할 뿐만 아니라 그대로 대기 중으로 방출될 경우에는 환경 오염을 유발하는 원인이 되기도 한다.
따라서, 이러한 배기 가스는 유해성분의 함량을 허용 농도 이하로 낮추는 정화 처리 과정이 반드시 필요하며, 이와 같은 독성물질을 제거하는 정화 처리 과정을 거친 무해 가스만이 대기 중으로 배출되도록 법적으로 의무화되어 있다.
반도체 제조 공정 등에서 배출되는 유해성 가스를 처리하는 스크러버 시스템은 버닝(burning) 방식과 습식 (Wetting) 방식이 있다. 버닝 방식은 주로 수소기 등을 함유한 발화성 가스를 고온의 연소실에서 분해, 반응 또는 연소시켜 배기 가스를 처리하는 방식이고, 습식 방식은 주로 수용성 가스를 수조에 저장된 물을 통과시키는 동안 물에 용해하여 배기 가스를 처리하는 방식이다.
버닝 방식 스크러버 시스템 중의 하나는 플라즈마를 이용하여 폐가스를 연소시켜 무해한 가스로 만들어 배출한다. 플라즈마를 이용한 스크러버 시스템은 플라즈마 토치를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 플라즈마에 폐가스를 유입시켜 폐가스를 연소시킨다.
한편, 종래의 스크러버 시스템은, 폐가스의 공급과 플라즈마 토치로 부터의 화염이 동일한 방향에서 이루어지는 구조 등으로 인하여, 폐가스와 화염의 접촉 및 반응시간이 짧으므로 폐가스가 충분히 연소되지 않아 폐가스 처리의 효율이 낮아지는 문제점을 가지고 있다.
또한, 진공 펌프와 스크러버의 장비 사이즈의 차이 및 배치 구조로 인하여 제한된 공간에서 유입 파이프의 구간 길이 및 꺽임 구간이 증가되고 배관이 복잡해져, 많은 파우더(powder)의 적체가 발생하는 문제가 있으며, 파우더(powder) 적체의 문제를 해소하기 위해, 뜨거운 N2 공급구조나 히팅 재킷(heating jacker)의 사용이 증가하고, 실제로 폐가스의 화염에 의한 연소가 이루어지는 리액터의 내부 공간은 협소하여 지는 문제를 가진다.
또한, 배관이 복잡해지고 뜨거운 N2 공급구조나 히팅 재킷(heating jacker)의 사용 증가로 인하여, 에너지 사용량이 증가하고, 설계제작 및 운영 원가 상승의 요인이 되며, 특히 대용량 폐가스 처리 시스템의 설계시에는 배관 및 입구 포트 수, 기타 구조부의 증가로 인하여 크기 및 설치 공간에 큰 제약을 갖는 단점을 가지고 있다.
따라서, 상기 종래 스크러버 시스템의 문제를 해결하는 폐가스 처리의 효율성의 문제 및 크기 및 설치 공간의 제약을 구조적으로 해소할 수 있는 새로운 구조의 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터의 개발이 절실히 요구된다.
한국등록특허공보 제10-0658374호(엄환섭) 2006. 12. 11.
따라서 본 발명은, 상술한 종래 스크러버 시스템의 문제 및 단점을 해결하여 종래 스크러버 시스템의 문제를 해결하는 폐가스 처리의 효율성 및 크기 및 설치 공간의 제약을 구조적으로 해소할 수 있는 새로운 구조의 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 측면에 따르면, 스크러버 시스템에 관한 것으로, 제1 단계 리액터(200)에 결합되어 상기 제1 단계 리액터(200)의 내부로 유입되는 폐가스를 연소시키는 화염을 발생하는 토치 구조체(100); 및 상기 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 제1 단계 리액터(200);를 포함하고, 상기 제1 단계 리액터(200)는, 상기 토치 구조체(100)가 일측부에 결합 되는 리액터 바디(210)를 포함하여, 상기 리액터 바디(210)의 내부에는 상기 토치 구조체(100)에서 분사되는 내측에 화염의 통로를 제공하고 폐가스가 외측 면에 접촉되는 중공의 내부 파이프(220)가 마련되어, 상기 리액터 바디(210)의 내측 면과 상기 내부 파이프(220)의 외측 면 사이의 공간부로 상기 폐가스가 공급되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 단계 리액터(200)의 리액터 바디(210)는 지면에 수평방향으로 설치되고, 토치 구조체(100)는 상기 리액터 바디(210)의 일측부에 상기 내부 파이프(220)의 일측과 이격되어 상기 리액터 바디(210)와 수평으로 결합된다.
또한, 바람직하게는 상기 리액터 바디(210)에는 상기 리액터 바디에는 적어도 하나의 물 공급 포트(211)가 마련되고, 상기 물 공급 포트를 통해 상기 리액터 바디의 내부로 공급된 물은 상기 내부 파이프(220)의 외측 면에 접촉되어 기화된다.
아울러, 바람직하게는 상기 리액터 바디(210)의 공간부로 공급된 상기 폐가스는 상기 공간부에서 와류 형태로 상기 토치 구조체의 방향으로 이동하여 상기 내부 파이프(220)의 일측에서 내측으로 유입된다.
나아가 바람직하게는 상기 제1 단계 리액터(200)은 상기 리액터 바디(210)에 외면에 형성된 폐가스 유입홀(212)에 결합되어 상기 리액터 바디(210)의 내면과 상기 내부 파이프의 외면 사이의 공간부로 상기 폐가스를 공급시키는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)을 포함하여, 상기 제1 단계 리액터(200)은 상기 리액터 바디(210)에 외면에 형성된 폐가스 유입홀(212)에 결합되어 상기 리액터 바디(210)의 내면과 상기 내부 파이프의 외면 사이의 공간부로 상기 폐가스를 공급시키는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)을 포함하여, 상기 리액터 바디(210)는 원통형상으로 상기 폐가스 공급 파이프(230)의 하나 이상은 상기 리액터 바디(210)의 외면에 원통형상의 접선방향으로 설치되어 폐가스가 상기 리액터 바디(210)의 내측 면의 접선 방향으로 유입된다.
한편, 바람직하게는 상기 제1 단계 리액터(200)은 상기 리액터 바디(210)에 외면에 형성된 폐가스 유입홀(212)에 결합되어 상기 리액터 바디(210)의 내면과 상기 내부 파이프의 외면 사이의 공간부로 상기 폐가스를 공급시키는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)을 포함하여, 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)는 L자 형상으로 꺽인 형태의 폐가스 유입홀(212) 결합부를 가져 상기 리액터 바디(210)와 평행하게 결합된다. 상기 리액터 바디(210)는 원통형상으로 상기 폐가스 공급 파이프(230)의 하나 이상은 상기 리액터 바디(210)의 외면에 원통형상의 접선방향으로 설치되어 폐가스가 상기 리액터 바디(210)의 내측 면의 접선 방향으로 유입되는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는 상기 제1 단계 리액터(200)로부터 공급되는 폐가스의 이동 속도를 저하시키는 제2 단계 리액터(300)를 포함하여, 제2 단계 리액터(300)는, 하부에 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스를 물에 접촉시키는 제1 수조 탱크부(310)를 포함한다.
여기서, 상기 제1 수조 탱크부(310)의 수면 상부에는 상기 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스의 흐름을 제1 수조 탱크부(310)의 표면으로 유도하는 복수의 가이드판이 형성되는 것이 바람직하다.
다른 측면에서 본 발명은 스크러버 시스템의 토치 구조체(100)의 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 리액터 구조체에 관한 것으로, 상기 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 제1 단계 리액터(200);를 포함하여, 상기 제1 단계 리액터(200)는, 상기 토치 구조체(100)가 일측부에 결합 되는 리액터 바디(210)를 포함하여, 상기 리액터 바디(210)의 내부에는 상기 토치 구조체(100)에서 분사되는 내측에 화염의 통로를 제공하고 폐가스가 외측 면에 접촉되는 중공의 내부 파이프(220)가 마련되어, 상기 리액터 바디(210)의 내측 면과 상기 내부 파이프(220)의 외측 면 사이의 공간부로 상기 폐가스가 공급되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 제1 단계 리액터(200)로부터 공급되는 폐가스의 이동 속도를 저하시키는 제2 단계 리액터(300)를 포함하여, 제2 단계 리액터(300)는, 하부에 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스를 물에 접촉시키는 제1 수조 탱크부(310)를 포함한다.
상술한 본 발명에 의하면, 상기 종래 스크러버 시스템의 문제를 해결하여 폐가스 처리의 효율성의 문제 및 크기 및 설치 공간의 제약을 구조적으로 해소할 수 있는 새로운 구조의 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 새로운 구조의 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터의 일 실시예에 의하면, 새로운 리액터 구조를 통해 폐가스와 화염의 접촉 및 반응시간이 짧으므로 폐가스가 충분히 연소되지 않아 폐가스 처리의 효율이 낮아지는 문제점을 해결하여 충분한 폐가스와 화염의 접촉 및 반응을 유도하여 폐가스 처리의 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.
아울러, 본 발명의 새로운 스크러버 시스템 및 이에 사용되는 리액터의 일 실시예에 의하면, 새로운 리액터의 구조 및 이에 유기적으로 결합되는 폐가스 유입구조를 통해 폐가스 처리의 효율을 향상시키는 동시에 파우더(powder)의 적체를 감소키고 충분한 리액터의 설치공간을 확보하고, 에너지 사용량을 감소 시키며 설계제작 및 운영 원가를 감소시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버 시스템의 주요부를 도시한 사시도다.
도 2는 도 1의 스크러버 시스템의 다른 측면을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버 시스템의 제1 단계 리액터의 구조 및 기능을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3의 제1 단계 리액터의 구조 및 주요 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단계 리액터의 사시도 및 주요 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 단계 리액터의 사시도 및 주요 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 제2 단계 리액터의 주요 구조 및 폐가스의 정화과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 제2 단계 리액터를 통과한 폐가스의 정화과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제2 수조 탱크를 포함하는 배기부 영역 및 냉각부의 개략적인 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시 예에 기초하여 설명한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있는 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 명백히 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버 시스템의 주요부를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 스크러버 시스템의 다른 측면을 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버 시스템은, 제1 단계 리액터(200)에 결합되어 상기 제1 단계 리액터(200)의 내부로 유입되는 폐가스를 연소시키는 화염을 발생하는 토치 구조체(100), 상기 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 제1 단계 리액터(200), 제1 단계 리액터로 부터 공급되는 폐가스가 연소되며 발생하는 파우더(Powder)를 제거하고 연소 가스를 냉각시켜 배출하는 제2 단계 리액터(300) 및 상기 제1 단계 리액터 및 제2 단계 리액터 및 소요부품이 결합되는 본체(400)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에 있어서, 토치 구조체(100)는 폐가스를 연소시키는 제1 단계 리액터(200)에 결합 되는 토치 본체, 상기 토치 본체의 일측부에 배치되는 양극 전극부, 상기 토치 본체의 타측부에 이격되어 배치되는 음극 전극부를 포함하며, 토치 본체의 외부에서 공급되는 플라즈마 가스는 상기 양극 전극부와 상기 간극 유지부의 사이를 통해 상기 양극 전극부의 내부로 공급된다.
본 실시예에 따라 상기 토치 본체는 상기 제1 단계(200) 리액터에 수평 방향으로 결합될 수 있다.
본 실시예의 제1 단계 리액터(200)는 상기 토치 구조체(100)가 일측부에 결합되는 리액터 바디(210), 상기 토치 구조체(100)에서 분사되는 내측에 화염의 통로를 제공하고 폐가스가 외측 면에 접촉되는 중공의 내부 파이프(220), 상기 리액터 바디(210)의 내부로 폐가스를 공급하는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)를 포함하고, 상기 리액터 바디(210)에는 적어도 하나의 물 공급 포트(211)가 마련되며, 결합부(213)을 통해 제2 단계 리액터(300)의 상부에 결합된다.
제1 단계 리액터(200)의 특징적인 구조 및 이에 따른 특징적인 폐가스 연소기능에 관하여는 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다.
제 2 단계 리액터(300)는, 본체(400)에 마련되며 상부에 제1 단계 리액터(200)가 결합되며, 제1 단계 리액터(200)로부터 공급되는 폐가스의 이동 속도를 저하시켜, 이를 통해 폐가스에 포함되거나 폐가스의 연소시 발생하는 파우더의 낙하를 유도하는 리액터 공간부(320) 및 하부에 상기 제2 단계 리액터(300)의 리액터 공간부(320)에서 발생하는 파우더를 포집하고 연소 가스를 물에 접촉시키는 제1 수조 탱크부(320)를 포함하여, 상기 파우더 및 연소 가스에 포함되어 있는 수용성 유해가스를 제거한다.
제 2 단계 리액터(300)는 제1 수조 탱크(320)를 통과한 연소 가스를 배기부(340)으로 공급하는 연결 배관(330)과, 상기 연결 배관을 통해 공급된 연소 가스를 냉각시켜 배기 파이프(341)를 통해 배출하는 배기부(340), 배기부의 하부에는 제2 수조 탱크(미도시)를 포함하여, 배기부(340)와 연결되어 배기부(340)의 내부에 냉각용 물을 공급하는 펌프(350) 및 연소 가스를 냉각시키는 냉각부(360)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 본체(400)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바닥부에 결합 되는 복수의 바퀴(410)를 포함하여 스크러버 시스템을 이동식으로 구현할 수 있으며, 독립적인 동작 및 사용이 가능하도록 전원부(미도시), 조작 패널(미도시), 열교환기(미도시)를 포하하며, 본체(400)의 전원부(미도시)는, 반도체 제조 공정실의 내부에 있는 전원과 연결될 수도 있고, 배터리가 내장되어 자체적으로 전원을 공급할 수 있도록 구성될 수 있으며, 본체(400)의 열교환기(미도시)는, 펌프(350)과 연결되어 펌프(350)의 열교환 용도로 사용될 수도 있고, 제2 단계 리액터의 제1 수조 탱크(320) 또는 제2 수조 탱크(미도시)와 선택적으로 연결되어 사용될 수 있다. 이를 통해, PM(Preventive Maintenance) 서비스를 제조 공장의 외부에서 할 수 있으므로 제조 공장의 환경을 미세 먼지, 악취 등으로부터 보다 청결하게 유지할 수 있는 이점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버 시스템의 제1 단계 리액터의 구조 및 기능을 설명하기 위한 단면도, 도 4는 도 3의 제1 단계 리액터의 구조 및 주요 기능을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단계 리액터의 사시도 및 주요 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도면을 참조하면, 본 실시예의 제1 단계 리액터(200)는, 상기 토치 구조체(100)가 일측부에 결합 되는 리액터 바디(210)를 포함하며, 상기 리액터 바디(210)의 내부에는 상기 토치 구조체(100)에서 분사되는 내측에 화염의 통로를 제공하고 폐가스가 외측 면에 접촉되는 중공의 내부 파이프(220)가 마련되어, 상기 리액터 바디(210)의 내측 면과 상기 내부 파이프(220)의 외측 면 사이의 공간부로 상기 폐가스가 공급되는 구조를 갖는다.
상기 중공의 내부 파이프의 상기 토치부와 일정한 간극으로 이격되어 상기 간극 부분을 통해 폐가스의 내측으로의 유입공간을 형성하고, 타측은 제2 단계 리액(300)에 결합되어 연소 가스를 제2 단계 리액터(300)의 리액터 공간부(310)에 공급하도록 구성된다.
이를 통해, 중공의 내부 파이프(220)의 내측으로 분사되는 토치 구조체(100)에서의 화염을 통해 가열된 중공의 내부 파이프(220)의 외면을 통해 유입되는 폐가스의 예열(Pre-Heating)을 유도하여 예열된 폐가스가 토치 구조체(100)에서의 화염과 중공의 내부 파이프(220)의 내측에서 화염과 접촉 및 반응 즉 혼합되어 이온화되도록 함으로써, 폐가스의 반응 시간을 단축시켜 처리 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 나아가, 후술하는 와류(Swirl)효과를 유도하거나 강화시키는 기능을 수행한다.
또한, 상기 제1 단계 리액터(200)의 리액터 바디(210)는 지면에 수평방향으로 설치되고, 토치 구조체(100)는 상기 리액터 바디(210)의 일측부에 상기 내부 파이프(220)의 일측과 이격되어 상기 리액터 바디(210)와 수평으로 결합될 수 있으며, 이를 통해 후술하는 각 실시예의 폐가스 공급 파이프(230)의 구조 및 설치 및 물 공급 포트(211)의 설치 특징과 연관되어 스크러버 시스템의 처리 효율의 향상과 충분한 리액터의 설치공간을 확보가 가능하도록 하는 기본 구조를 형성한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 리액터 바디(210)에는 상기 리액터 바디에는 적어도 하나의 물 공급 포트(211)가 마련되고, 상기 물 공급 포트를 통해 상기 리액터 바디의 내부로 공급된 물은 상기 내부 파이프(220)의 외측 면에 접촉되어 기화되도록 구성될 수 있다.
이를 통해, 공급되는 물은 폐가스의 성분 중 재결합의 성향이 높은 CF4 가스의 재결합을 방지하는 기능을 수행한다.
즉, 통상 CF4 가스는 고온(섭씨 2000도)에서 분해되나 분해된 후 즉시 재 결합되므로 고온의 플라즈마 토치의 화염을 이용하더라도 재 결합에 의하여 처리 효율이 낮아진다. 따라서, 본 실시예에 있어서 CF4 가스의 재 결합을 방지하기 위하여 상기 물 공급 포트를 통해 상기 리액터 바디의 내부로 물을 공급하는 구조를 가지며, 공급된 물은 기화점 이상으로 가열된 상기 내부 파이프(220)의 외측 면에 접촉되어 기화되고, 기화된 물은 하기 화학식의 형태로 CF4 가스를 가수분해하여 CF4 가스의 재 결합을 억재하도록 한다.
Figure 112018024248216-pat00001
여기서 부산물로 발생하는 HF는 후술하는 제2 단계 리액터에서의 물 접촉을 통해 물에 용해되어 제거되고 HF 수용액은 별도록 폐수처리된다.
본 실시 예에서 물 공급 포트(211)은, 도면에서와 같이 리액터 바디(210)의 상부 외벽에 3개가 마련될 수 있고, 도 3을 기준으로 최우측에 배치되는 물 주입 포트(211)는 기준으로 내부 파이프(220)의 우측 단부에 근접되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 리액터 바디(210)의 공간부로 공급된 상기 폐가스는 상기 공간부에서 와류 형태로 상기 토치 구조체의 방향으로 이동하여 상기 내부 파이프(220)의 일측에서 내측으로 유입되며, 도 4에서와 같이, 본 실시예에 있어 상기 리액터 바디(210)는 원통형상으로 상기 폐가스 공급 파이프(230)의 하나 이상은 상기 리액터 바디(210)의 외면에 원통형상의 접선방향으로 설치되어 폐가스가 상기 리액터 바디(210)의 내측 면의 접선 방향으로 유입될 수 있다.
이를 통해, 유입되는 폐가스의 와류(Swirl)효과가 유도되거나 강화된다. 즉, 도 4에서의 흐름과 같이 ① 폐가스는 폐가스 공급 파이프(230)를 통해 제1 단계 리액터(220)의 내부로 유입되고 ② 내부 파이프(220)와 리액터 바디(210)의 공간부 를 지나 ③내부 파이프(220)의 내측을 통과한 뒤 제2 단계 리액터(300)으로 흘러가며, ① 에 있어 접선방향으로 설치된 폐가스 공급 파이프(230)는 폐가스가 원통형상의 리액터 바디(210)의 내측의 접선방향으로 유입되도록 하여, ② 내부 파이프(220)와 리액터 바디(210)의 공간부에서의 와류(Swirl) 효과를 유도함으로써, 폐가스의 리액터 바디(210)의 공간부에서의 체류시간을 증가시켜 충분한 예열(Pre-heating)이 수행되도록 한다,
이후, 예열된 폐가스는 내부 파이프(220)의 내측의 좁은 관로에서 화염과 접촉 및 반응 즉 혼합되어 이온화되도록 함으로써, 폐가스의 반응 시간을 단축시켜 처리 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 상기 폐가스를 공급시키는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)는 도 5에서와 같이, L자 형상으로 굴곡된 형상으로, L 자 형상으로 꺽인 형태의 폐가스 유입홀(212) 결합부를 가져 상기 리액터 바디(210)와 평행하게 결합될 수 있으며, 폐가스 공급 파이프(230)는 제2 단계 리액터(300) 측에 설치될 수 있다.
이를 통해, 리액터 바디(210)와 폐가스 공급 파이프(230) 및 토치와 이에 소요연소가스 배관, 이에 연결되는 전체 배관고조를 수평화 시키고, 전체 시스템에 음압을 제공하는 배기 파이프(341)와의 간격을 줄여, 전체 파이프의 구간의 길이 및 꺽임 구간을 최소화 시키는 것이 가능해지므로, 파우더(powder)의 적체가 발생하는 문제 또는 파우더(powder) 적체의 문제를 해소하기 위해, 뜨거운 N2 공급구조나 히팅 재킷(heating jacker)의 사용이 증가하고, 실제로 폐가스의 화염에 의한 연소가 이루어지는 리액터의 내부 공간은 협소하여 지는 문제를 해결할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단계 리액터의 사시도 및 주요 구조를 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 단계 리액터의 사시도 및 주요 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 5의 실시예의 경우 도 1 내지 도 4의 실시예에 적용된 제1 단계 리액터(200)로서, 4개의 폐가스 공급 파이프(230)가 모두 원통형상의 리액터 바디(210)의 외면에 원통형상의 접선방향으로 설치된 경우로서, L자 형상으로 꺽인 형태의 폐가스 유입홀(212) 결합부를 가져 상기 리액터 바디(210)와 평행하게 제2 단계 리액터(300) 측에 설치된 실시예이다. 상기 공급 파이프 중 하나 이상은 바이 패스 파이프 즉, 본 스크러버 시스템의 동작 이상시등 폐가스의 처리가 불가능한 상황에서 유입되는 폐가스를 타 스크러버 시스템등으로 배출하기 위한 파이프로 구성하는 것도 가능하다.
도 6의 실시예의 제1 단계 리액터(300)는 2개의 폐가스 공급 파이프(230)가 원통형상의 리액터 바디(210)의 하부 외면에 원통형상의 접선방향으로 설치된 경우로서 중간부분의 대응하는 한쌍의 폐가스 공급 파이프(230)는 실시예에 따라 바이 패스 파이프 즉, 본 스크러버 시스템의 동작 이상시등 폐가스의 처리가 불가능한 상황에서 유입되는 폐가스를 타 스크러버 시스템등으로 배출하기 위한 파이프로 구성된 경우 이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 제2 단계 리액터의 주요 구조 및 폐가스의 정화과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예의 제2 단계 리액터를 통과한 폐가스의 정화과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 제2 단계 리액터의 주요 구조 및 폐가스의 정화과정을 설명하면, 제2 단계 리액터(300)에서는 제1 단계 리액터(200)의 내부 파이프(220)의 내측의 좁은 관로부터 ① 제2 단계 리액터(300)의 리액터 공간부(310)로 연소 가스가 유입되면 리액터 공간부(310)는 상대적으로 넓은 공간을 가져 공급되는 폐가스의 이동 속도를 저하시키게 되며, 이를 통해 폐가스에 포함되거나 폐가스의 연소시 발생하는 파우더의 낙하가 유도된다. 이어 연소 가스는 ② 하부에 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스를 물에 접촉시키는 제1 수조 탱크부(320)의 물에 접촉하여 상기 파우더 및 연소 가스에 포함되어 있는 수용성 유해가스가 제거된다.
본 실시예의 경우 상기 제1 수조 탱크부(310)의 수면 상부에는 상기 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스의 흐름 즉, 상기 파우더 및 연소 가스를 제1 수조 탱크부(310)의 표면으로 유도하는 복수의 가이드판(311)이 형성되어,연소 가스의 흐름이 물의 표면에 적절한 방향과 각도로 충돌하도록 유도한다. 이어 ③ 제1 수조 탱크(320)를 통과한 연소 가스는 연결 배관(330)에 유입되어 이를 통해 ④ 배기부(340)으로 공급되며, ⑤ 배기부(340)로 공급된 연소 가스는 고온과 수용성 가스를 포함하므로, 배기부(340)의 하부의 제2 수조 탱크(미도시)에서 수막을 형성하여 300도 이상의 고온을 50도 이하로 낮추며, 수용성 가스 제거는 경우 HF 95% 이상, HCl 90% 이상, NH3 98%이상 제거를 한다. 이를 제거하기 위해 제2 수조 탱크(미도시) 물을 순환시켜 사용할 수 있다. ⑥ 상기 냉각부(360)에 의하여 냉각된 처리 가스는 배기 파이프(341)을 통해 외부로 배출된다.
도 9는 제2 수조 탱크를 포함하는 배기부 영역 및 냉각부의 개략적인 단면도이다. 도9를 참조하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 냉각부(360)는 제2 수조 탱크를 포함하는 배기부(340) 영역의 내벽에 마련되는 하우징(361)과, 하우징(361)의 내부에 마련되어 연소 가스를 냉각시키는 한 쌍의 냉각 부재(362)를 포함한다. 본 실시 예는 냉각부(360)에 의해 연소 가스의 온도 저감 성능을 높일 수 있고 연소 가스에 함유된 수용성 가스 및 파우더의 집진에도 효과적이다.
이상과 같이, 본 발명은 본 명세서에서 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 다양한 실시 예 및 도면에 의해 설명되었다. 그러나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해 및 용이한 실시를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 토치 구조체
200 : 제1 단계 리액터
210 : 리액터 바디 211 : 물 공급 포트 212 :폐가스 유입 홀
220 : 내부 파이프
230 : 폐가스 공급 파이프
300 : 제2 단계 리액터
310 : 리액터 공간부 311 : 가이드 판
320 : 제1 수조 탱크부
330 : 연결 배관
340 : 배기부 341 : 배기 파이프
350 : 펌프
360 : 냉각부
400 : 본체부

Claims (10)

  1. 제1 단계 리액터(200)에 결합되어 상기 제1 단계 리액터(200)의 내부로 유입되는 폐가스를 연소시키는 화염을 발생하는 토치 구조체(100); 및
    상기 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 제1 단계 리액터(200);를 포함하고,
    상기 제1 단계 리액터(200)는, 상기 토치 구조체(100)가 일측부에 결합 되는 리액터 바디(210)를 포함하여, 상기 리액터 바디(210)의 내부에는 상기 토치 구조체(100)에서 분사되는 내측에 화염의 통로를 제공하고 폐가스가 외측 면에 접촉되는 중공의 내부 파이프(220)가 마련되어, 상기 리액터 바디(210)의 내측 면과 상기 내부 파이프(220)의 외측 면 사이의 공간부로 상기 폐가스가 공급되며,
    상기 제1 단계 리액터(200)의 리액터 바디(210)는 지면에 수평방향으로 설치되고, 토치 구조체(100)는 상기 리액터 바디(210)의 일측부에 상기 내부 파이프(220)의 일측과 이격되어 상기 리액터 바디(210)와 수평으로 결합되고,
    상기 리액터 바디(210)에는 적어도 하나의 물 공급 포트(211)가 마련되고, 상기 물 공급 포트를 통해 상기 리액터 바디의 내부로 공급된 물은 상기 내부 파이프(220)의 외측 면에 접촉되어 기화되며,
    상기 제1 단계 리액터(200)는 상기 리액터 바디(210)의 외면에 형성된 폐가스 유입홀(212)에 결합되어 상기 리액터 바디(210)의 내면과 상기 내부 파이프의 외면 사이의 공간부로 상기 폐가스를 공급시키는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)을 포함하여, 상기 리액터 바디(210)는 원통형상으로 상기 폐가스 공급 파이프(230)의 하나 이상은 상기 리액터 바디(210)의 외면에 원통형상의 접선방향으로 설치되어 폐가스가 상기 리액터 바디(210)의 내측 면의 접선 방향으로 유입되어, 상기 리액터 바디(210)의 공간부로 공급된 상기 폐가스는 상기 공간부에서 와류 형태로 상기 토치 구조체의 방향으로 이동하여 상기 내부 파이프(220)의 일측에서 내측으로 유입되는, 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단계 리액터(200)은 상기 리액터 바디(210)에 외면에 형성된 폐가스 유입홀(212)에 결합되어 상기 리액터 바디(210)의 내면과 상기 내부 파이프의 외면 사이의 공간부로 상기 폐가스를 공급시키는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)을 포함하여, 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)는 L자 형상으로 꺽인 형태의 폐가스 유입홀(212) 결합부를 가져 상기 리액터 바디(210)와 평행하게 결합되는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
  7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 단계 리액터(200)로부터 공급되는 폐가스의 이동 속도를 저하시키는 제2 단계 리액터(300)를 포함하여,
    제2 단계 리액터(300)는, 하부에 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스를 물에 접촉시키는 제1 수조 탱크부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 스크러버 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 수조 탱크부(310)의 수면 상부에는 상기 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스의 흐름을 제1 수조 탱크부(310)의 표면으로 유도하는 복수의 가이드판이 형성된 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
  9. 스크러버 시스템의 토치 구조체(100)의 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 리액터 구조체에 있어서,
    상기 화염에 의하여 공급되는 폐가스를 연소시키는 제1 단계 리액터(200);를 포함하고,
    상기 제1 단계 리액터(200)는, 상기 토치 구조체(100)가 일측부에 결합 되는 리액터 바디(210)를 포함하여, 상기 리액터 바디(210)의 내부에는 상기 토치 구조체(100)에서 분사되는 내측에 화염의 통로를 제공하고 폐가스가 외측 면에 접촉되는 중공의 내부 파이프(220)가 마련되어, 상기 리액터 바디(210)의 내측 면과 상기 내부 파이프(220)의 외측 면 사이의 공간부로 상기 폐가스가 공급되고,
    상기 제1 단계 리액터(200)의 리액터 바디(210)는 지면에 수평방향으로 설치되고, 토치 구조체(100)는 상기 리액터 바디(210)의 일측부에 상기 내부 파이프(220)의 일측과 이격되어 상기 리액터 바디(210)와 수평으로 결합되고,
    상기 리액터 바디(210)에는 적어도 하나의 물 공급 포트(211)가 마련되고, 상기 물 공급 포트를 통해 상기 리액터 바디의 내부로 공급된 물은 상기 내부 파이프(220)의 외측 면에 접촉되어 기화되며,
    상기 제1 단계 리액터(200)는 상기 리액터 바디(210)의 외면에 형성된 폐가스 유입홀(212)에 결합되어 상기 리액터 바디(210)의 내면과 상기 내부 파이프의 외면 사이의 공간부로 상기 폐가스를 공급시키는 하나 이상의 폐가스 공급 파이프(230)을 포함하여, 상기 리액터 바디(210)는 원통형상으로 상기 폐가스 공급 파이프(230)의 하나 이상은 상기 리액터 바디(210)의 외면에 원통형상의 접선방향으로 설치되어 폐가스가 상기 리액터 바디(210)의 내측 면의 접선 방향으로 유입되어, 상기 리액터 바디(210)의 공간부로 공급된 상기 폐가스는 상기 공간부에서 와류 형태로 상기 토치 구조체의 방향으로 이동하여 상기 내부 파이프(220)의 일측에서 내측으로 유입되는, 것을 특징으로 하는 리액터 구조체.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 단계 리액터(200)로부터 공급되는 폐가스의 이동 속도를 저하시키는 제2 단계 리액터(300)를 포함하여,
    제2 단계 리액터(300)는, 하부에 상기 제2 단계 리액터(300)의 연소 가스를 물에 접촉시키는 제1 수조 탱크부(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리액터 구조체.
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