KR102308332B1 - 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 장치 및 시스템 - Google Patents

가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체 오염물의 분해 산화를 위한 장치 및 시스템을 제공한다. 신규한 반응 부분은 처리 동안 유체에서 입자 형성을 감소시키고, 이에 의해 반응 부분에서 입자 축적의 결함을 개선시킨다. 또한, 본 시스템은 상기 장치를 포함하며, 모듈식 설계는 시스템이 용이한 수리 및 유지 관리의 이점을 가질 수 있도록 한다.

Description

가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 장치 및 시스템{Device and System for Decomposing and Oxidizing Gaseous Pollutant}
본 발명은 가스 오염물을 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 또는 다른 산업 제조 공정에서 가스 오염물의 분해 산화를 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 사용되는 다양한 화학 물질 및 생성될 수 있는 독성 부산물은 인체 및 환경에 심각한 해를 끼칠 수 있다. 이들 화학 물질의 예는 안티몬, 비소, 붕소, 게르마늄, 질소, 인, 규소, 셀레늄, 할로겐, 할로겐 실란 또는 퍼플루오로 화합물(PFC)을 함유하는 혼합 가스, 또는 퍼플루오로 화합물(PFC)의 분해에 의해 형성된 부산물을 포함한다.
종래 기술에서는, 유해한 혼합 가스 또는 부산물은 가스 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 장치를 통해 처리되고, 환경 피해가 더 낮은 생성물로 전환된 다음 환경으로 배출된다.
그러나, 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 종래의 장치에는 결함이 있다. 예를 들어, 현재 사용되는 장치에서는, 규소 산화물과 같은 입자가 장치의 연소실의 벽에 쉽게 형성되고 침착되어, 연소실의 막힘 및 불완전한 연소와 같은 문제를 초래한다. 상기 문제를 피하고 장치의 수명을 연장시키기 위해, 장치를 더 자주 청소하고 장치를 유지 관리하기 위한 비용을 더 많이 투입해야 한다. 그러나, 장치의 유지 관리 절차는 제조업자에게 인력 및 비용면에서 불리하다.
상기 단점과 기타 결함을 개선하기 위해 많은 연구팀이 적극적인 개발을 하였다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,985,379 B2 호에서는, 반응 동안에 생성된 입자의 축적을 감소시키기 위해 적층된(stacked) 메쉬(mesh) 세라믹 링의 구조로 설계된 열 반응 챔버를 개시한다. 공기가 메쉬 세라믹 링의 구멍을 통과할 때 경계(boundary) 유사 구조가 형성되어 입자들이 열 반응 챔버의 내벽에 침착되는 것을 방지한다. 이 특허는 또한 입자 침착을 피하는 다른 방법을 제안한다. 예를 들어, 가스 유입 통로의 내벽은 전기적으로 폴리싱되어 기계적 거칠기(Ra)를 30보다 낮게 만들어, 입자가 폐가스에 부착되기 어렵게 만든다.
상기 방법은 단지 가능한 한 많이 입자 부착을 감소시킬 수 있지만, 그 효과는 제한적이다. 다른 관점에서, 입자의 생성을 감소시키는 방법은 또한 집중될 수 있는 방향일 수 있으며, 추가 연구가 시급히 요구된다.
본 발명의 주요 목적은 종래의 배출 감소 시스템에서 연소실이 막힘으로 인해 불완전 연소되는 경향이 있는 문제를 해결하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기체 오염물의 분해 및 산화를 제어하기 위한 장치를 제공한다. 본 장치는 장치에서 입자 잔류물의 문제를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 청소 및 유지 관리가 용이하다는 장점을 갖는다.
구체적으로, 본 발명의 실시형태는 가스 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 장치를 제공한다. 본 장치는 반응 부분, 세척 부분, 유압 사이클론(hydraulic cyclone) 부분, 및 상기 반응 부분, 상기 세척 부분 및 상기 유압 사이클론 부분에 연결된 물 탱크를 포함한다. 본 장치는 상기 반응 부분이, 환형인 제 1 내벽 및 제 1 내벽과 동심으로 배열된 제 1 외벽을 포함하는 제 1 캐비티(cavity) - 상기 제 1 내벽은 제 1 챔버를 규정(define)하고, 상기 제 1 외벽에는 상기 제 1 외벽 및 상기 제 1 내벽을 관통하여 상기 제 1 챔버와 연통하는 적어도 하나의 폐가스 유입 통로가 제공되며, 상기 폐가스 유입 통로는 제 1 부재, 제 2 부재 및 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재의 양 단부는 각각 상기 제 1 부재 및 상기 제 2 부재에 연결되고, 상기 제 1 부재는 수평 방향으로 연장되고, 상기 연결 부재에 연결되지 않은 일 단부는 제 1 챔버와 연통하고, 상기 제 2 부재는 수직 방향으로 연장된다 - ; 제 1 내부 링 벽, 상기 제 1 내부 링 벽과 동심으로 배열된 제 1 외부 링 벽, 상기 제 1 내부 링 벽과 상기 제 1 외부 링 벽 사이에 배열되고 상기 제 1 챔버와 연통하여 연료를 공급하는 적어도 하나의 가스 통로, 및 상기 제 1 내부 링 벽에 제공된 파일럿(pilot) 화염 입구를 포함하는 제 1 중간 섹션 - 상기 제 1 내부 링 벽은 상기 제 1 캐비티와 연통하는 제 1 내부 공간을 규정한다 - ; 환형인 제 2 내벽 및 상기 제 2 내벽과 동심으로 배열된 제 2 외벽을 포함하는 제 2 캐비티 - 상기 제 2 내벽은 상기 제 1 중간 섹션과 연통하는 제 2 챔버를 규정하고, 상기 제 2 외벽은 가스가 상기 제 2 챔버 내로 유동하기 위한 적어도 하나의 가스 유입 통로를 포함한다 - ; 제 2 내부 링 벽 및 상기 제 2 내부 링 벽과 동심으로 배열된 제 2 외부 링 벽을 포함하는 제 2 중간 섹션 - 상기 제 2 내부 링벽은 상기 제 2 캐비티와 연통하는 제 2 내부 공간을 규정한다 - ; 및 환형인 제 2 내벽 및 상기 제 3 내벽과 동심으로 배열된 제 3 외벽을 포함하는 제 3 캐비티 - 상기 제 3 내벽은 상기 제 2 중간 섹션과 연통하는 제 3 챔버를 규정하고, 적어도 하나의 액체 통로가 상기 제 3 외벽 상에 배열되고 상기 제 3 내벽을 관통하여 상기 제 3 챔버에 액체를 도입한다 - 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태는 가스 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 장치를 제공한다. 본 장치는 반응 부분, 세척 부분, 유압 사이클론 부분, 및 상기 반응 부분, 상기 세척 부분 및 상기 유압 사이클론 부분에 연결된 물 탱크를 포함한다. 본 장치는 상기 반응 부분이, 환형인 제 1 내벽 및 상기 제 1 내벽과 동심으로 배열된 제 1 외벽을 포함하는 제 1 캐비티 - 상기 제 1 내벽은 제 1 챔버를 규정하고, 상기 제 1 외벽에는 상기 제 1 외벽 및 상기 제 1 내벽을 관통하여 상기 제 1 챔버와 연통하는 적어도 하나의 폐가스 유입 통로가 제공된다 - ; 제 1 내부 링 벽, 상기 제 1 내부 링 벽과 동심으로 배열된 제 1 외부 링 벽, 상기 제 1 내부 링 벽과 상기 제 1 외부 링 벽 사이에 배열되고 상기 제 1 챔버와 연통하여 연료를 공급하는 적어도 하나의 가스 통로, 및 상기 제 1 내부 링 벽에 제공된 파일럿 화염 입구를 포함하는 제 1 중간 섹션 - 상기 제 1 내부 링 벽은 상기 제 1 캐비티와 연통하는 제 1 내부 공간을 규정한다 - ; 환형인 제 2 내벽 및 상기 제 2 내벽과 동심으로 배열된 제 2 외벽을 포함하는 제 2 캐비티 - 상기 제 2 내벽은 상기 제 1 중간 섹션과 연통하는 제 2 챔버를 규정한다 - ; 제 2 내부 링 벽 및 상기 제 2 내부 링 벽과 동심으로 배열된 제 2 외부 링 벽을 포함하는 제 2 중간 섹션 - 상기 제 2 내부 링 벽은 상기 제 2 캐비티와 연통하는 제 2 내부 공간을 규정한다 - ; 및 환형인 제 3 내벽 및 상기 제 3 내벽과 동심으로 배열된 제 3 외벽을 포함하는 제 3 캐비티 - 상기 제 3 내벽은 상기 제 2 중간 섹션과 연통하는 제 3 챔버를 규정하고, 적어도 하나의 액체 통로가 상기 제 3 외벽 상에 배열되고 상기 제 3 내벽을 관통하여 상기 제 3 챔버 내로 액체를 도입한다 - 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기체 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 시스템을 제공한다. 본 시스템은 장비 부분 및 제어 부분을 포함하고, 상기 장비 부분이 반응 부분, 세척 부분, 유압 사이클론 부분 및 물 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 반응 부분, 상기 세척 부분 및 상기 유압 사이클론 부분은 각각 상기 물 탱크의 적어도 3개의 연통 포트(port)를 통해 물 탱크와 연통된다. 상기 제어 부분은 수직으로 상향 연장되고 상기 반응 부분, 상기 세척 부분 또는 상기 유압 사이클론 부분의 일측에 인접하여 평행하게 배열된다. 상기 제어 부분은 상기 장비 부분의 상기 반응 부분, 상기 세척 부분, 상기 유압 사이클론 부분 및 상기 물 탱크에 전기적으로 연결된 복수의 제어 스위치를 포함한다.
본 발명은 또한 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기를 제공하는 바, 이는 측벽을 포함하는 챔버, 상기 측벽을 관통하고 상기 챔버와 연통하여 상기 챔버에 폐가스를 비-길이 방향으로 도입하는 적어도 하나의 폐가스 입구, 상기 챔버 내 및 상기 폐가스 입구 아래에 형성된 화염 영역을 포함하는 열 반응 유닛 - 상기 폐가스는 상기 챔버 내로 도입되고 수직 거리만큼 하향으로 이동한 후 상기 화염 영역으로 들어간다 - , 및 상기 열 반응 유닛 아래에 배열되고, 상기 열 반응 유닛에 연결되며, 상기 열 반응 유닛으로부터 가스 스트림을 수용하도록 구성된 냉각(chilling) 유닛 - 상기 냉각 유닛은 상기 냉각 유닛의 내벽을 통하여 유동하는 워터 커튼을 포함한다 - 을 포함한다.
본 발명은 또한 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기를 제공하는 바, 이는 챔버, 상기 챔버와 연통하여 상기 챔버 내에 폐가스를 도입하는 적어도 하나의 폐가스 입구, 상기 챔버와 연통하여 상기 챔버에서 폐가스의 분해 공정에 사용되는 연료를 도입하는 적어도 하나의 연료 입구, 및 상기 챔버와 연통하여 연료를 점화시키는 파일럿 화염 입구를 포함하는 열 반응 유닛 - 상기 연료 입구 및 상기 피일럿 화염 입구는 상기 폐가스 입구 아래에 제공되고, 상기 폐가스 입구는 지연된 연소 거리만큼 상기 연료 입구 및 상기 파일럿 화염 입구와 이격된다 - , 및 상기 열 반응 유닛 아래에 배열되고, 상기 열 반응 유닛에 연결되며, 상기 열 반응 유닛으로부터 가스 스트림을 수용하도록 구성된 냉각 유닛 - 상기 냉각 유닛은 상기 냉각 유닛의 내벽을 통해 유동하는 워터 커튼을 포함한다 - 을 포함한다.
본 발명은 또한 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기를 제공하는 바, 이는 챔버 및 적어도 하나의 폐가스 입구를 포함하는 열 반응 유닛 - 상기 폐가스 입구는 상기 챔버와 연통하여 폐가스를 상기 챔버 내로 도입한다 - , 상기 열 반응 유닛 아래에 배열되고 상기 열 반응 유닛에 연결되는 점화 유닛 - 상기 점화 유닛은 상기 챔버와 연통하는 화염 챔버를 포함하고, 상기 화염 챔버는 연료 및 상기 연료를 점화하기 위한 파일럿 화염을 포함하며, 상기 폐가스는 상기 챔버로 들어가고 수직 거리를 따라 하향으로 이동한 다음 상기 화염 챔버로 들어간다 - , 및 상기 열 반응 유닛 아래에 배열되고 상기 열 반응 유닛에 연결되며 상기 열 반응 유닛으로부터 가스 스트림을 수용하도록 구성된 냉각 유닛 - 상기 냉각 유닛은 상기 냉각 유닛의 내벽을 통하여 유동하는 워터 커튼을 포함한다 - 을 포함한다.
본 발명은 또한 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기를 제공하는 바, 이는 챔버 및 적어도 하나의 폐가스 입구를 포함하는 열 반응 유닛 - 상기 폐가스 입구는 상기 챔버와 연통하여 폐가스를 상기 챔버 내로 도입한다 - , 상기 열 반응 유닛에 연결된 점화 유닛 - 상기 점화 유닛은 상기 챔버와 연통하는 화염 챔버를 포함하고, 상기 화염 챔버는 연료 및 상기 연료를 점화하기 위한 파일럿 화염을 포함하며, 수직 축을 따라 상기 폐가스 입구와 상기 파일럿 화염 사이에 점차적으로 증가하는 온도 구배가 형성된다 - , 상기 열 반응 유닛 아래에 배열되고 상기 열 반응 유닛에 연결되며 상기 열 반응 유닛으로부터 가스 스트림을 수용하도록 구성된 냉각 유닛 - 상기 냉각 유닛은 상기 냉각 장치의 내벽을 통하여 유동하는 워터 커튼을 포함한다 - 를 포함한다.
본 발명은 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기를 제공하는 바, 이는 챔버 및 적어도 하나의 폐가스 입구를 포함하는 열 반응 유닛 - 상기 폐가스 입구는 챔버와 연통하여 폐가스를 챔버 내에 도입하다 - , 상기 열 반응 유닛 아래에 배열되고 상기 열 반응 유닛에 연결된 점화 유닛 - 상기 점화 유닛은 외벽, 내벽, 상기 외벽과 상기 내벽 사이에 규정된 예비 혼합 챔버, 및 상기 내벽에 의해 규정된 화염 챔버를 포함한다 - , 상기 열 반응 유닛 아래에 배열되고 상기 열 반응 유닛에 연결되며 상기 열 반응 유닛으로부터 가스 스트림을 수용하도록 구성된 냉각 유닛 - 상기 냉각 유닛은 상기 냉각 유닛의 내벽을 통하여 유동하는 워터 커튼을 포함한다 - 을 포함한다.
본 발명은 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기를 제공하는 바, 이는 챔버 및 적어도 하나의 폐가스 입구를 포함하는 제 1 열 반응 유닛 - 상기 폐가스 입구는 상기 챔버와 연통하여 폐가스를 상기 챔버 내에 도입한다 - , 및 상기 제 1 열 반응 유닛 아래에 배열된 점화 유닛 - 상기 점화 유닛은 상기 챔버와 연통하는 화염 챔버를 포함하고, 상기 화염 챔버는 연료 및 상기 연료를 점화하기 위한 파일럿 화염을 포함한다 - , 상기 점화 유닛 아래에 배열된 제 2 열 반응 유닛 - 상기 제 2 열 반응 유닛은 경사진 내벽, 상기 경사진 내벽에 의해 규정된 원추형 챔버, 및 상기 경사진 내벽을 관통하여 가스 유동을 제공하는 적어도 하나의 가스 유입 통로를 포함하며, 상기 가스 유동은 상기 원추형 챔버 내로 비스듬히 하향으로 분사되어 상기 경사진 내벽 상에 폐가스 입자의 침착을 늦춘다 - , 및 상기 제 2 열 반응 유닛 아래에 배열되고 상기 제 2 열 반응 유닛에 연결되며 상기 제 2 열 반응 유닛으로부터 가스 스트림을 수용하도록 구성된 냉각 유닛 - 상기 냉각 유닛은 상기 냉각 유닛의 내벽을 통하여 유동하는 워터 커튼을 포함한다 - 을 포함한다.
따라서, 종래의 장치와 비교되는 본 발명에 의해 달성되는 효과는 다음과 같다:
(1) 본 발명의 2 단계 반응 부분에 의해, 폐가스가 반응 부분에 들어간 후, 폐가스는 먼저 일정 거리만큼 이동한 다음 점차 가열된다. 종래의 장치와 비교하여, 폐가스가 장치에 들어간 후 바로 연소될 때, 본 발명은 연소실을 막는 폐가스 내의 입자에 의해 야기되는 불완전 연소 문제를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
(2) 본 발명에서, 전하 결합 장치(charge coupled device, CCD) 센서가 제공되어 제 1 챔버의 온도를 직접 검출한다. 종래의 장치와 비교하여, 제 1 챔버의 온도는 또한 직접적이고 효과적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 가스 오염물의 분해 및 산화를 제어하기 위한 시스템은 하우징 상에 복수의 개구를 포함하며, 이는 그 내에 수용된 장치에 대응하여 모듈식으로 배열되어, 유지 관리가 용이하다는 장점을 갖는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 장치의 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 장치의 배면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제 1 캐비티의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제 1 캐비티의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제 1 중간 섹션의 개략도이다.
도 4b는 도 4a의 개략적인 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제 2 캐비티의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제 2 중간 섹션의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제 3 캐비티의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 세척 부분의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 물 탱크의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 시스템의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 시스템의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따라 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기의 개략도이다.
도 13은 도 12의 폐가스 입구의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기의 개략도이다.
도 15는 도 14의 A-A'의 온도 구배의 개략도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시형태에 따라 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시형태에 따라 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기의 개략도이다.
본 발명의 상세한 설명 및 기술적 내용은 아래에서 도면을 참조하여 설명된다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시형태에 따라 기체 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 장치(1)의 정면도 및 배면도이다. 장치(1)는 반응 부분(10), 세척 부분(20), 유압 사이클론 부분(30), 및 상기 반응 부분(10), 상기 세척 부분(20) 및 상기 유압 사이클론 부분(30)에 각각 연결된 물 탱크(40)를 포함한다.
상기 반응 부분(10)은 상부 및 하부를 가지며, 상부에서 하부로 순차적으로 제 1 캐비티(11), 제 1 중간 섹션(12), 제 2 캐비티(13), 제 2 중간 섹션(14) 및 제 3 캐비티(15)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 제 1 캐비티(11)는 제 1 내벽(111) 및 제 1 외벽(112)을 포함한다. 제 1 내벽(111)은 환형으로 제 1 챔버(113)를 규정한다. 제 1 외벽 (112)은 제 1 내벽 (111)을 둘러싸고 제 1 내벽 (111)과 동심으로 배열된다. 적어도 하나의 폐가스 유입 통로(114)가 제 1 외벽(112) 상에 제공된다. 폐가스 유입 통로(114)는 제 1 외벽(112) 및 제 1 내벽(111)을 관통하고 제 1 챔버(113)와 연 통하여 폐가스(또는 배출 가스)가 폐가스 유입 통로(114)를 통해 제 1 챔버(113)로 들어가도록 한다. 일 실시형태에서, 폐가스는 하나 이상의 공정 챔버로부터의 유출물 스트림이다. 이러한 공정 챔버의 비-제한적인 예는 예를 들어 반도체, 평면 패널, 광전지 또는 다른 규소 및 박막 처리 용도에 사용되는 기판 처리 시스템을 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시형태에서, 폐가스 유입 통로(114)는 제 1 부재(1141), 제 2 부재(1142) 및 연결 부재(1143)를 포함한다. 연결 부재(1143)의 양 단부는 각각 제 1 부재(1141) 및 제 2 부재(1142)에 연결된다. 지면을 기준으로 하여, 제 1 부재(1141)는 지면과 수평 방향으로 연장되고, 연결 부재(1143)에 연결되지 않은 일 단부는 제 1 챔버(113)와 연결된다. 제 2 부재(1142)는 지면과 수직 방향으로 연장되고 제 2 부재(1142)는 제 1 캐비티(11)가 배열되는 방향과 평행하다. 제 1 부재(1141)와 제 1 외벽(112) 사이의 각도는 75° 내지 135°이다. 바람직한 실시형태에서, 각도는 75° 내지 90°의 범위, 보다 구체적으로 90°이다. 따라서, 단지 챔버에 수직으로 삽입된 긴 파이프인 종래의 폐가스 유입 통로와 비교하여, 가스 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 장치(1)는 장치(1)에서 폐가스의 이동 시간을 연장시키고, 이에 의해 폐가스가 제 1 챔버(113)로 너무 빨리 들어가 연소되는 것을 방지한다. 본 발명에서, 폐가스 유입 통로(114)의 직경은 특별히 제한되지 않으며 필요에 따라 변경될 수 있다.
종래의 장치와 비교하여, 본 발명에서 반응 부분(10) 및 폐가스 유입 통로(114)의 크기는 훨씬 더 작다. 일 실시형태에서, 제 1 챔버(113)의 상부로부터 물 탱크(40)의 하부까지의 높이는 160cm 미만, 바람직하게는 150cm 미만이다. 본 발명에서 그것은 필요에 따라 변경될 수 있다.
도 3을 참조하면, H1은 제 1 외벽(112)상의 폐가스 유입 통로(114)의 위치와 제 1 외벽(112)의 상부 사이의 거리로 정의되고, H2는 제 1 외벽(112)상의 폐가스 유입 통로(114)의 위치와 제 1 외벽(112)의 하부 사이의 거리로 정의된다. 하나의 실시형태에서, H1은 H2보다 크고; 다른 실시형태들에서, H1은 필요에 따라 H2와 같거나 작을 수 있다. 따라서, H1도 H2도 0이 아니며, 특히 H2는 4 인치와 5 인치 사이이다. 폐가스가 종래 장치의 챔버에 들어가자마자 연소되는 기술과 비교하여, 본 발명의 폐가스는 폐가스가 제 1 챔버(113) 내로 도입될 때 제 1 중간 섹션(12)에서 연소되기 전에 H2의 거리를 이동할 필요가 있다. 따라서, 폐가스는 미리 가열되어, 폐가스의 과도한 온도차에 의해 초래된 입자 생성을 위한 농도 현상을 효과적으로 감소시키고, 이에 의해 입자가 제 1 챔버(113)에서 침착되거나 차단될 가능성을 감소시킨다.
일 실시형태에서, 반응 부분(10)은 상부 커버 플레이트(16)를 추가로 포함한다. 상부 커버 플레이트(16)는 제 1 캐비티(11)의 상부에 배열된다. 다른 실시형태에서, 상부 커버 플레이트(16)는 어떠한 연결 구성요소를 함유함이 없이 단지 제 1 챔버(113)의 상부에 위치되고, 이에 의해 제 1 챔버(113)와 외부 사이의 연통을 차단한다. 또한, 다른 실시형태에서, 상부 커버 플레이트(16)는 플립(flip)에 의해 개방 또는 폐쇄될 피봇 부재를 통해 제 1 캐비티(11)에 연결된다. 일 실시형태에서, 폐가스 유입 통로(114)는 상부 커버 플레이트(16) 상에 의도적으로 배열되지 않고, 제 1 캐비티(11)의 측벽 상에 배열되어, 폐가스의 연소 지연 효과를 생성하여 충분한 반응을 달성하도록 한다. 다른 실시형태에서, 폐가스 유입 통로(114)는 상부 커버 플레이트(16) 상에 배열되고, 다른 구조의 조합을 통해, 폐가스의 연소 지연 효과가 또한 달성된다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제 1 중간 섹션(12)은 제 1 캐비티(11)의 하부에 연결되고 연소가 시작되는 위치이다. 제 1 중간 섹션(12)은 제 1 내부 링 벽(121), 제 1 내부 링 벽(121)과 동심으로 배열된 제 1 외부 링 벽(122), 제 1 중간 공간(123), 제 1 가스 통로(124), 제 2 가스 통로(125) 및 냉각수 통로(126)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 제 1 중간 섹션(12)은 상부 가스 통로(127a) 및 하부 가스 통로(127b)를 추가로 포함하거나, 제 1 가스 통로(124) 및 제 2 가스 통로(125)를 대체하기 위해 상부 가스 통로(127a) 및 하부 가스 통로(127b)를 포함한다.
제 1 내부 링 벽(121)은 제 1 내부 공간(1211)을 규정하며, 이는 제 1 챔버(113)와 연통한다. 제 1 중간 공간(123)은 제 1 내부 링 벽(121)과 제 1 외부 링 벽(122) 사이에 규정된다. 제 1 내부 링 벽(121)은 복수의 노즐(1212) 및 적어도 하나의 파일럿 화염 입구(1213)를 포함한다. 제 1 가스 통로(124) 및 제 2 가스 통로(125)는 각각 제 1 외부 링 벽(122)을 통과하고 제 1 중간 공간(123)과 연통한다. 일 실시형태에서, 냉각수 통로(126)는 제 1 외부 링 벽(122)의 외부에 배열된다. 따라서, 제 1 중간 공간(123)의 온도를 제어하는 목적은 냉각수를 냉각수 통로(126)를 통해 유동시킴으로써 달성된다. 상부 가스 통로(127a) 및 하부 가스 통로(127b)는 각각 제 1 중간 섹션(12)의 상부 표면 및 하부 표면에 배열되고, 상부 가스 통로(127a), 하부 가스 통로(127b) 및 제 1 중간 공간(123)은 각각 관통 구멍(도면에 도시되지 않음)을 통해 서로 연통된다.
제 1 중간 섹션(12)에서, 2 종 이상의 가스가 연료-풍부 가스 내로 혼합되고, 이는 제 1 내부 공간(1211) 내로 도입되어 파일럿 화염 입구(1213)에 의해 제공된 파일럿 화염과 만나 제 1 내부 공간(1211)에서 고온으로 연소를 발생시킨다. 예를 들어, 제 1 내부 공간(1211)의 고온은 500℃ 초과, 예컨대 500℃ 내지 2500℃의 범위이다. 제 1 중간 섹션(12)의 가스 전달 구성과 관련하여, 다음의 유형이 있다:
일 실시형태에서, 제 1 가스는 제 1 가스 통로(124)를 통해 제 1 중간 공간(123)으로 들어가고, 제 2 가스는 제 2 가스 통로(125)를 통해 제 1 중간 공간(123)으로 들어간다. 제 1 가스 및 제 2 가스는 제 1 중간 공간(123)에서 혼합된 다음 복수의 노즐(1211)을 통해 제 1 내부 공간(1211) 내로 이송된다. 다른 실시형태에서, 제 1 가스 및 제 2 가스는 먼저 외부에서 예비 혼합된 가스로 혼합된다. 그 다음, 예비 혼합된 가스는 제 1 가스 통로(124) 및 제 2 가스 통로(125)를 통해 각각 제 1 중간 공간(123)으로 들어가고, 이는 제 1 중간 공간(123)에서 추가로 혼합된 다음 복수의 노즐(1212)을 통해 제 1 내부 공간(1211)으로 이송된다. 다른 실시형태에서, 제 1 가스는 상부 가스 통로(127a)를 통과하여 하향으로 제 1 중간 공간(123)으로 들어간다. 제 2 가스는 하부 가스 통로(127b)를 통과하여 상향으로 제 1 중간 공간(123)으로 들어간다. 제 1 가스 및 제 2 가스는 제 1 중간 공간(123)에서 혼합된 다음 복수의 노즐(1212)을 통해 제 1 내부 공간(1211) 내로 이송된다. 다른 실시형태에서, 제 1 가스 및 제 2 가스는 먼저 외부에서 예비 혼합된 가스로 혼합된다. 그 다음, 예비 혼합된 가스는 상부 가스 통로(127a) 및 하부 가스 통로(127b)를 통해 각각 제 1 중간 공간(123)으로 들어가고, 이는 제 1 중간 공간(123)에서 추가로 혼합된 다음 복수의 노즐(1212)을 통해 제 1 내부 공간(1211)으로 이송된다. 제 1 가스는 수소, 메탄, 천연 가스, 프로판, 액화 석유 가스(LPG), 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 연료일 수 있다. 제 2 가스는 산소, 오존, 공기, 압축 건조 공기(CDA), 산소-풍부 공기 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 산화제일 수 있다.
제 1 중간 섹션(12)에서 가스 파이프 라인 구성은 필요에 따라 연소-보조 가스를 링 형상으로 제 1 중간 공간(123) 내로 도입한 다음, 제 1 캐비티(11) 아래의 제 1 내부 공간(1211) 내로 도입하여 고온 연소 환경을 생성하도록 조정될 수 있으며, 이에 의해 가스 파이프 라인 구성은 전술한 구성으로 제한되지 않는다.
파일럿 화염은 제 1 중간 섹션(12)을 점화함으로써 형성되거나 특별하게 설계된 파일럿 본체에서 형성된 다음, 제 1 중간 섹션(12)으로 안내되어, 갑자기 증가된 가스에 의해 야기되는 가스 유입 통로에서의 연소정지(flameout) 문제를 감소시킨다(도면에 도시되지는 않음). 제 1 중간 공간(123)은 냉각수가 유동하도록 하는 환상 통로(1231)를 추가로 포함하고, 이에 의해 제 1 중간 공간(123)의 온도를 제어하는 목적을 달성한다.
도 1a, 도 3 및 도 4a를 함께 참조하면, 복수의 노즐(1212) 및 파일럿 화염 입구(1213)는 폐가스 유입 통로(114) 아래에 제공되고 일정 거리만큼 이격되도록 설계된다. 이러한 방식으로, 폐가스가 제 1 챔버(113)로 들어간 후, 수직 거리(H2)를 따라 하향으로 이동하여 온도 구배 영역을 통과한 다음, 제 1 중간 섹션(12)의 화염 환경으로 들어간다. 따라서, 고온 화염 환경으로 너무 빨리 바로 들어가는 폐가스에 의해 초래되는 불완전한 분해 또는 입자 침착의 문제를 피한다.
도 1a 및 도 5를 참조하면, 제 2 캐비티(13)는 산소-풍부한 반응 상태에 있어 일산화탄소를 산화시켜 이산화탄소를 형성한다. 제 2 캐비티(13)는 제 2 내벽(131) 및 제 2 내벽(131)과 동심으로 배열된 제 2 외벽(132)을 포함한다. 제 2 내벽(131)은 제 2 챔버(133)를 규정하고, 이는 제 1 내부 공간(1211) 및 제 1 챔버(113)와 연통된다. 제 2 챔버(133)는 내향으로 유동하는 가스용 탱크이며, 이는 입자 침착을 피하고 입자가 제 2 내벽(131)을 차단할 가능성을 감소시킬 수 있다. 연속적인 연소의 목적을 위해, 가스 유입 통로(1321)는 제 2 외벽(132) 상에 배열되고, 이는 제 2 내벽(131)을 통과하여 제 2 챔버(133) 내로 가스를 도입한다. 일 실시형태에서, 가스는 산소이다.
도 6을 참조하면, 제 2 중간 섹션(14)은 제 2 내부 링 벽(141) 및 제 2 내부 링 벽(141)과 동심으로 배열된 제 2 외부 링 벽(142)을 포함한다. 산화제를 도입하기 위해 적어도 하나의 산화제 통로(1421)가 제 2 외부 링 벽(142) 상에 배열된다. 제 2 내부 공간(1411)은 제 2 내부 링 벽(141)에 의해 규정되고, 제 2 중간 공간(143)은 제 2 내부 링 벽(141)과 제 2 외부 링 벽(142) 사이에 규정된다. 제 2 내부 공간(1411)은 제 2 챔버(133)와 연통한다. 산화제 통로(1421)는 제 2 내부 링 벽(141)을 통과하여 산화제를 제 2 중간 공간(143)을 통해 제 2 내부 공간(1411)으로 도입한다. 바람직한 일 실시형태에서, 도입된 산화제의 양은 제 2 챔버(133)로부터 연료-풍부한 상태의 유체를 연료-희박한 혼합물로 전환하기에 충분하다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제 3 캐비티(15)는 냉각 캐비티이며, 이는 이를 통해 유동하는 유체에 액체를 분사함으로써 냉각된다. 바람직한 일 실시형태에서, 액체는 물(water) 유동이다. 제 3 캐비티(15)는 제 3 내벽(151) 및 제 3 내벽(151)과 동심으로 배열된 제 3 외벽(152)을 포함한다. 제 3 내벽(151)은 제 3 챔버(153)를 규정하고, 제 3 챔버(153)는 제 2 내부 공간(1411) 및 제 2 챔버(133)와 연통한다. 적어도 하나의 액체 통로(154)가 제 3 외벽(152) 상에 배열되고 제 3 외벽(152)을 관통한다. 제 3 내벽(151)과 제 3 외벽(152) 사이에 저장 공간(155)이 제공된다. 따라서, 물이 액체 통로(154)로부터 도입될 때, 저장 공간(155)은 점차적으로 채워질 것이고, 최종적으로 물은 저장 공간(155)으로부터 넘쳐 흘러 폭포 유동을 형성하며, 이는 제 3 내벽(151)을 따라 아래로 유동하고, 이에 의해 반응 부분(10)에서 입자의 침착 및 응집을 감소시킨다.
기체 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 상기 장치(1)의 상기 반응 부분(10)은 2 단계 연소 반응 부분에 속한다. NOx 및 CO의 형성은 제 1 챔버(113) 및 제 2 챔버(133)의 단계별(step-by-step) 설계를 통해 최소화된다. 실험 결과에 따르면, 가스 오염물을 분해 및 산화시키기 위한 상기 장치(1)의 NOx는 15 ppm NO 및 20 ppm NO2의 검출 한계 미만이다.
도 8을 참조하면, 세척 부분(20)은 긴 원통 형상이며 복수의 충전제(도시되지 않음)를 포함하여 폐가스와 충전제 사이의 접촉 면적을 증가시킨다. 또한, 세척 부분(20)의 내벽에는 복수의 제트(jet)(도면에 도시되지 않음)가 제공되고, 복수의 충전제보다 높은 세척 부분(20)의 위치에서 복수의 드립퍼(dripper)(23)가 제공된다. 예를 들어, 복수의 충전재는 폴리비닐클로라이드(PVC)로 만들어지지만, 상기 재료에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제트는 복수의 충전제들 사이에 유출물 처리제를 제공하여 유체가 유동할 때 복수의 충전제들 사이에 잔류하는 잔류물을 제거한다. 복수의 드립퍼(23)에 대하여, 유출물 처리제는 큰 방울의 형태로 제공되어 복수의 충전제를 위에서부터 습윤시키고 헹군다. 일 실시형태에서, 입자 포획 속도는 유체의 유량을 줄이면서 세척 부분(20)의 습윤 면적을 증가시킴으로써 증가된다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 물 탱크(40)의 개략도이다. 물 탱크(40)는 전방 표면(41), 전방 표면(41)과 대향하는 후방 표면(42), 및 전방 표면과 후방 표면(42)을 연결하는 상부 표면(43)을 포함한다. 상부 표면(43)은 적어도 3개의 연통 포트(431)를 포함하며, 이들은 각각 반응 부분(10), 세척 부분(20) 및 유압 사이클론 부분(도 9에 도시되지 않음)과 연통한다. 또한, 전방 표면(41) 및/또는 후방 표(42)에는 적어도 하나의 개구 부분(44)이 제공된다. 상기 개구 부분(44)에 관하여, 물 탱크(40)는 상기 반응 부분(10) 또는 상기 세척 부분(20)과 같은 다른 구성요소를 제거하지 않고 쉽게 세정된다.
또한, 일 실시형태에서, 유체가 반응 부분(10)의 제 3 캐비티(15) 밖으로 흘러 나오는 위치에 물 분사 유닛(도시되지 않음)이 배열되고, 이에 의해 유체 중의 입자가 세척 부분(20)으로 들어가는 것을 방지한다. 다른 실시형태에서, 물 탱크(40)의 상부 표면(43) 상에 pH 센서(도면에 도시되지 않음)가 배열되어 물 탱크(40)에서 pH 농도를 모니터링하며, 그 값이 비정상일 때 실시간 경보가 제공된다. 또는, 다른 실시형태에서, 최대 허용 범위를 초과하지 않도록 물 탱크(40)에서 물의 양을 모니터링하기 위해 수량 모니터(도면에 도시되지 않음)가 사용된다.
유압 사이클론 부분(30)은 물 탱크(40)에서 입자를 포획하기 위한 필터로서 물 탱크(40)에 연결되고. 이에 의해 장치(1)의 유지관리 기간을 연장시킨다. 도 1b를 참조한다. 본 발명에서, 센서(50)가 추가로 포함되며, 센서(50)의 유형은 필요에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 반응 부분(10)이 파괴 및 제거 효율(destruction and removal efficiency, DRE)의 더 나은 성능을 얻기 위해 센서(50)를 통해 모니터링되는 것에 대하여, 연소 동안 실시간으로 온도를 검출할 수 있는 온도 센서, 예컨대 저항 온도 검출기(RTD), 열전대, 서미스터(thermistor), 적외선 센서, 반도체 센서 및 온도계가 사용될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 센서(50)는 반응 부분(10)에서 임의의 하나 이상의 챔버 내로 관통하고, 폐가스 반응의 상태를 실시간으로 검출 또는 모니터링한다.
일 실시형태에서, 센서(50)는 연소 온도를 모니터링하기 위해 사용되는 전하 결합 장치(charge coupled device, CCD)이다. 전하 결합 장치(CCD)는 상부 커버 플레이트(16) 상에 설치되며, 여기서 전하 결합 장치(CCD)의 단부는 상부 커버 플레이트(16)를 통과하여 제 1 챔버(113)로 들어간다(도 1a, 도 1b 및 도 2 함께 참조). 또는, 전하 결합 장치(CCD)는 제 1 캐비티(11)의 제 1 외벽(112) 상에 배열되고, 여기서 전하 결합 장치(CCD)의 단부는 제 1 외벽(112)을 통과하여 모니터링을 위해 제 1 챔버(113)로 들어간다(도면에 도시되지 않음). 도 10을 참조하면, 본 발명의 장치(1)는 사용자가 적절한 유선 또는 무선 장치(80)(예컨대, 스마트폰)를 통해 장치(1)를 원격으로 모니터링하고 원격으로 제어할 수 있도록 하는 인간-기계 인터페이스를 추가로 포함한다. 전하 결합 장치(CCD)와 인간-기계 인터페이스 사이의 연결은 유선 또는 무선일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명은 또한 전술한 장치(1)를 제어 부분(70)과 통합하여 가스 오염물의 분해 및 산화를 제어하기 위한 시스템으로 만든다.
도 10을 참조한다. 시스템은 장비 부분(즉, 장치(1)) 및 제어 부분(70)을 포함한다. 장비 부분의 구성 요소는 전술한 바와 같으므로 여기서 설명하지 않을 것이다. 제어 부분(70)은 수직 상방으로 연장되고, 장치(1)의 일측에 인접하여 평행하게 배열된다. 제어 부분(70)은 장치(1)를 제어하기 위해 장치(1)의 반응 부분(10), 세척 부분(20), 유압 사이클론 부분(30) 및 물 탱크(40)에 전기적으로 각각 연결되는 복수의 제어 스위치(도 10에 도시되지 않음)를 포함한다.
본 발명은 또한 도 10에 도시된 바와 같이 전술한 유선 또는 무선 장치(80)를 이용하여 제어 부분(70)를 원격으로 제어할 수 있다.
일 실시형태에서, 장치(1)는 도 11에 도시된 바와 같이 하우징(2)에 설치되며, 펌프(60)를 추가로 포함한다.
일 실시형태에서, 장치(1)의 하우징의 후측 상의 개구가 제거된 다음, 펌프(60)를 수용하는 다른 케이싱이 장치(1)와 결합된다. 따라서, 다른 제조 장치(예컨대, 상기 펌프(60))의 영역이 감소되어, 제한된 공간에 더 많은 도구가 설치될 수 있고, 상기 펌프(60)의 상호 연결 배선이 감소되고, 이에 의해 설치 비용을 줄이고 시간을 절약하는 목적을 달성할 수 있다.
본 발명은 또한 폐가스로부터 오염물을 제거하기 위한 열 반응기(90)를 제공한다. 도 12를 참조한다. 일 실시형태에서, 열 반응기(90)는 열 반응 유닛(91) 및 냉각 유닛(92)을 포함한다. 열 반응 유닛(91)은 챔버(911), 적어도 하나의 폐가스 입구(912) 및 화염 영역(913)을 포함한다. 챔버(911)는 측벽(914)을 포함하며, 폐가스 입구(912)는 상기 측벽(914)을 관통하고 상기 챔버(911)와 연통하여 폐가스(Gw)를 비-길이 방향으로 챔버(911) 내로 도입한다. 화염 영역(913)은 챔버(911)에 형성되고 폐가스 입구(912) 아래에 위치되어, 폐가스(Gw)가 챔버(911) 내로 도입된 후, 수직 거리(Dv)를 따라 하향으로 이동하여 화염 영역(913)으로 들어간다. 본 실시형태에서, 비-길이 방향은 수평 방향이다. 다른 실시형태에서, 비-길이 방향은 도 13에 도시된 바와 같이 수평면과 90도 미만의 각도를 포함하는 비-수직이고 경사진 다른 방향일 수 있다. 이러한 방식으로, 폐가스(Gw)가 챔버(911) 내로 도입될 때, 이는 화염 영역(913)과 바로 접촉하지 않을 것이다. 따라서, 열 반응기(90)는 폐가스(Gw)가 불완전 분해로 인해 챔버(911)의 내벽에 침착되는 것을 방지하는 효과를 갖는다. 냉각 유닛(92)은 상기 열 반응 유닛(91) 아래에 배열되고 이에 연결되며, 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91)으로부터 가스 스트림(Gs)을 수용하도록 구성된다. 냉각 유닛(92)은 냉각 유닛(92)의 내벽(921)을 통하여 유동하는 워터 커튼(W)을 포함한다.
본 실시형태에서, 열 반응 유닛(91)은 적어도 하나의 연료 입구(915) 및 파일럿 화염 입구(916)를 추가로 포함한다. 연료 입구(915)는 챔버(911) 내로 연료(F)를 도입한다. 파일럿 화염 입구(916)는 연료(F)의 점화를 위한 파일럿 화염(917)을 제공한다. 도 12 및 도 13에서, 연료 입구(915) 및 파일럿 화염 입구(916)는 폐가스 입구(912) 아래에 제공되지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 예에서, 연료 입구(915) 및 파일럿 화염 입구(916)는, 화염 영역(913)이 챔버(911)에 형성되고 폐가스 입구(912) 아래에 위치되는 한, 다른 위치에 선택적으로 제공될 수 있다. 또한, 일 실시형태에서, 연료(F)는 예비 혼합 챔버(918)에서 공기 또는 다른 가스와 혼합된 다음 챔버(911)로 이송될 수 있다.
다른 실시형태에서, 도 12 및 도 13을 참조한다. 열 반응기(90)는 열 반응 유닛(91) 및 냉각 유닛(92)을 포함한다. 열 반응 유닛(91)은 챔버(911), 적어도 하나의 폐가스 입구(912), 적어도 하나의 연료 입구(915) 및 파일럿 화염 입구(916)를 포함한다. 폐가스 입구(912)는 챔버(911)와 연통되어 폐가스(Gw)를 챔버(911) 내로 도입한다. 연료 입구(915)는 챔버(911)와 연통되어 연료(F)를 도입한다. 연료(F)는 챔버(911)에서 폐가스(Gw)의 분해 공정에 사용된다. 파일럿 화염 입구(916)는 챔버(911)와 연통하여 연료(F)를 점화하기 위한 파일럿 화염(917)을 제공한다. 실시형태에서, 연료 입구(915) 및 파일럿 화염 입구(916)는 폐가스 입구(912) 아래에 제공되고, 지연 연소 거리(Dd)만큼 폐가스 입구(912)로부터 분리된다. 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91) 하부에 배열되고 이에 연결되며, 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91)으로부터 가스 스트림(Gs)을 수용하도록 구성된다. 냉각 유닛(92)은 냉각 유닛(92)의 내벽(911)을 통하여 유동하는 워터 커튼(W)을 포함한다. 도 12 및 도 13에서, 폐가스 입구(912)는 챔버(911)와 연통하도록 측벽(914)을 관통하여 폐가스(Gw)를 비-길이 방향으로 챔버(911) 내로 도입한다. 그러나, 다른 실시형태에서, 폐가스 입구(912)는, 연료 입구(915) 및 파일럿 화염 입구(916)가 폐가스 입구(912) 아래에 제공되고 지연 점화의 목적을 위해 지연 연소 거리(Dd)만큼 이격되는 한, 다른 방향으로 폐가스(Gw)를 챔버(911) 내로 도입할 수 있다.
다른 실시형태에서, 도 14를 참조한다. 열 반응기(90)는 열 반응 유닛(91), 냉각 유닛(92) 및 점화 유닛(93)을 포함한다. 열 반응 유닛(91)은 챔버(911) 및 적어도 하나의 폐가스 입구(912)를 포함한다. 폐가스 입구(912)는 챔버(911)와 연통되어 챔버(911) 내로 폐가스(Gw)를 도입한다. 점화 유닛(93)은 열 반응 유닛(91)에 연결된다. 점화 유닛(93)은 화염 챔버(931)를 포함한다. 화염 챔버(931)는 챔버(911)와 연통된다. 화염 챔버(931)는 연료(F), 연료(F)를 점화하기 위한 파일럿 화염(932), 적어도 하나의 연료 입구(933) 및 파일럿 화염 입구(934)를 포함한다. 연료 입구(933)는 연료(F)를 챔버(911) 내로 도입하고, 파일럿 화염 입구(934)는 파일럿 화염(932)을 제공한다. 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91) 하부에 배열되고 이에 연결되며, 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91)으로부터 가스 스트림(Gs)을 수용하도록 구성된다. 냉각 유닛(92)은 냉각 유닛(92)의 내벽(921)을 통하여 유동하는 워터 커튼(W)을 포함한다. 본 실시형태에서, 폐가스(Gw)는 챔버(911)에 들어가 수직 거리(Dv) 동안 하향으로 간 후 화염 챔버(931)에 들어간다.
다른 실시형태에서, 수직 축을 따라 폐가스 입구(912)와 파일럿 화염(932) 사이에 온도를 점차적으로 하향으로 증가시키는 온도 구배가 형성된다. 즉, 폐가스 입구(912)에 인접한 부분(A)으로부터 화염 챔버(931)의 부분(A')까지, 온도 구배는 도 15에 도시된 바와 같이 점차적으로 증가한다. 본 실시형태에서, 폐가스 입구(912)의 각도, 연료 입구(915) 및 파일럿 화염 입구(916)의 배열 위치, 또는 화염 영역(913)의 배열 위치는 전술한 도 12, 도 13 및 도 14를 참조할 수 있다. 또는, 온도 구배가 폐가스 입구(912)와 파일럿 화염(932) 사이에 형성되는 한, 다른 설계가 또한 채택될 수 있다.
다른 실시형태에서, 도 12 또는 도 13을 참조한다. 열 반응기(90)는 열 반응 유닛(91)및 냉각 유닛(92)을 포함한다. 열 반응 유닛(91)은 챔버(911) 및 적어도 하나의 폐가스 입구(912)를 포함한다. 폐가스 입구(912)는 챔버(911)와 연통되어 챔버(911) 내로 폐가스(Gw)를 도입한다. 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91) 하부에 배열되고 이에 연결되며, 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91)으로부터 가스 스트림(Gs)을 수용하도록 구성된다. 냉각 유닛(92)은 냉각 유닛(92)의 내벽(921)을 통하여 유동하는 워터 커튼(W)을 포함한다.
다른 실시형태에서, 도 14를 참조한다. 열 반응기(90)는 열 반응 유닛(91), 냉각 유닛(92) 및 점화 유닛(93)을 포함한다. 열 반응 유닛(91)은 챔버(911) 및 적어도 하나의 폐가스 입구(912)를 포함한다. 폐가스 입구(912)는 챔버(911)와 연통되어 챔버(911) 내로 폐가스(Gw)를 도입한다. 점화 유닛(93)은 열 반응 유닛(91) 아래에 배열되고 열 반응 유닛(91)에 연결된다. 점화 유닛(93)은 외벽, 내벽, 외벽과 내벽 사이에 규정된 예비 혼합 챔버, 및 내벽에 의해 규정된 화염 챔버(931)를 포함한다. 도 4a 및 도 4b는 점화 유닛(93)의 구조를 나타낸다. 냉각 유닛(92)은 점화 유닛(93) 하부에 배열되고 이에 연결되며, 냉각 유닛(92)은 열 반응 유닛(91)으로부터 가스 스트림(Gs)을 수용하도록 구성된다. 냉각 유닛(92)은 냉각 유닛(92)의 내벽(921)을 통하여 유동하는 워터 커튼(W)을 포함한다.
다른 실시형태에서, 도 16을 참조한다. 열 반응기(90)는 제 1 열 반응 유닛(91a), 냉각 유닛(92), 점화 유닛(93), 제 2 열 반응 유닛(94) 및 산소-풍부한 가스 공급 유닛(95)을 포함한다. 제 1 열 반응 유닛(91A)은 챔버(911) 및 적어도 하나의 폐가스 입구(912)를 포함한다. 폐가스 입구(912)는 챔버(911)와 연통되어 챔버(911) 내로 폐가스(Gw)를 도입한다. 점화 유닛(93)은 화염 챔버(931)를 포함한다. 화염 챔버(931)는 챔버(911)와 연통된다. 화염 챔버(931)는 연료(F) 및 연료(F)를 점화시키기 위한 파일럿 화염(932)을 포함한다. 제 2 열 반응 유닛(94)은 점화 유닛(93) 아래에 배열된다. 제 2 열 반응 유닛(94)은 세라믹 부분(941), 내벽(942), 내벽(942)에 의해 규정된 챔버(943), 내벽(942)을 관통하여 가스 유동(A)을 제공하는 적어도 하나의 가스 입구(944), 및 가스 유동(A)을 공급하는 가스 유동 통로(945)를 포함한다. 본 실시형태에서, 가스 유동(A)은 실온 공기이다. 산소-풍부한 가스 공급 유닛(95)은 제 2 열 반응 유닛(94) 아래에 배열되고 적어도 하나의 가스 유입 구멍(951)을 포함한다. 산소-풍부한 가스 공급 유닛(95)은 산소-풍부한 가스(Go)를 가스 유입 구멍(951)으로부터 열 반응기(90)의 챔버(911)로 이송한다. 냉각 유닛(92)은 제 1 열 반응 유닛(91a) 아래에 배열되고 챔버(911)와 연통하여 제 1 열 반응 유닛(91a)으로부터 가스 스트림(Gs)을 수용한다. 냉각 유닛(92)은 냉각 유닛(92)의 내벽(921)을 통하여 유동하는 워터 커튼(W)을 포함한다.
도 17을 참조한다. 다른 실시형태에서, 제 2 열 반응 유닛(94)은 경사진 내벽(942a), 경사진 내벽(942a)에 의해 규정된 원추형 챔버(943a), 및 경사진 내벽(942a)을 관통하여 가스 유동(A)을 제공하는 적어도 하나의 경사진 가스 유입 구멍(944a)을 포함한다. 원추형 챔버(943a)는 화염 챔버(931)와 연통하는 상부 개구(9431a) 및 상부 개구(9431a)보다 큰 직경을 갖는 하부 개구(9432a)를 포함한다. 가스 유동(A)은 원추형 챔버(943a) 내로 비스듬하게 하향 분사된다. 경사진 내벽(942a)의 설계에 의해, 폐가스(Gw)의 입자는 느려지고 경사진 내벽(942a) 상에 침착된다.
도 12, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16 및 도 17의 실시형태에서 구성 요소들은 상호 참조될 수 있고, 또한 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 16의 실시형태에서의 구성 요소에 대해 상호 참조될 수 있다.

Claims (2)

  1. 장비 부분 및 제어 부분을 포함하는, 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 시스템에 있어서,
    상기 장비 부분은 반응 부분, 세척 부분, 유압 사이클론 부분 및 물 탱크를 포함하고, 상기 반응 부분, 상기 세척 부분 및 상기 유압 사이클론 부분은 각각 상기 물 탱크의 적어도 3개의 연통 포트를 통해 상기 물 탱크와 연통하고, 상기 반응 부분은 챔버, 상기 챔버의 일 측에 연결되고 상기 챔버와 연통되는 적어도 하나의 폐가스 입구, 복수의 노즐 및 적어도 하나의 파일럿 화염 입구를 포함하고, 상기 복수의 노즐 및 상기 적어도 하나의 파일럿 화염 입구는 상기 챔버와 연통되고 상기 적어도 하나의 폐가스 입구 아래에 형성되고, 상기 복수의 노즐 및 상기 적어도 하나의 파일럿 화염 입구는 지연 연소 거리만큼 상기 적어도 하나의 폐가스 입구로부터 이격되고;
    상기 제어 부분은 수직 상방으로 연장되고 상기 반응 부분, 상기 세척 부분 또는 상기 유압 사이클론 부분의 일 측에 인접하여 평행하게 배열되며, 상기 제어 부분은 상기 장비 부분의 상기 반응 부분, 상기 세척 부분, 상기 유압 사이클론 부분 및 상기 물 탱크와 전기적으로 연결된 복수의 제어 스위치를 포함하는
    것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 탱크는 전방 표면, 상기 전방 표면과 대향하는 후방 표면, 상기 전방 표면과 상기 후방 표면에 개별적으로 연결된 상부 표면을 포함하고, 적어도 하나의 개구 부분이 상기 전방 표면, 상기 후방 표면 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 상기 표면에 배열된 시스템.
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