KR102383963B1 - 가스 스트림 습식 클리닝 장치 및 방법 - Google Patents

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디에이에스 인바이런멘탈 엑스퍼트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 가스 입구 및 가스 출구가 있는 하우징을 포함하는 가스 스트림의 습식 클리닝 장치 및 방법에 관한 것으로서, 하우징 내에는, 세척액으로 가스 스트림을 클리닝하는 역할을 하고 가스 스트림의 유로 내에 배열되는 적어도 제 1 세척 세그먼트가 존재한다. 장치의 하우징 내부에는, 가스 스트림의 유로를 따라 공기 압력을 조절하는 역할을 하는 적어도 하나의 팬이 존재한다. 하나 이상의 세척 세그먼트를 통한 유로를 바이패스하기 위한 바이패스 채널 그리고 바이패스에 배치되고 바이패스 채널을 통해 이송되는 가스 스트림을 배출하는 역할을 하는 조절기가 하우징 내부에 배치된다.

Description

가스 스트림 습식 클리닝 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR WET CLEANING A GAS STREAM}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 가스 스트림의 습식 클리닝 장치 및 청구항 제 12 항의 전제부에 따른 가스 스트림의 습식 클리닝 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서 웨이퍼를 클리닝할 때, 원칙적으로 소위 습식 벤치(wet bench)가 사용되는데, 여기에는 여러 개의 웨이퍼를 포함하는 캐리어 박스가 교대로 배열된 액체 욕조에 침지된다. 각 액체 수조의 배기 공기는 배기 공기 시스템으로 공급되는데, 이 과정은 산성 화합물, 알칼리성 화합물, 휘발성 유기 화합물(VOC)을 포함하는 배기 공기와 일반 배기 공기 간에 구별이 이루어지는 과정이다.
마찬가지로, 다수의 웨이퍼가 동시에 개별적으로 처리될 수 있게 하거나 다른 챔버에서 개별 웨이퍼를 클리닝하기 위해 다양한 공정 단계가 수행될 수 있도록 하는 다수의 공정 챔버로 구성된 소위 단일 웨이퍼 습식 클리닝 시스템이 공지되어 있다. 클리닝 공정 동안, 웨이퍼는 다양한 액체 화학 물질로 교대로 분사되고, 이어서 웨이퍼를 회전시킴으로써 제거된다. 초순수 물 이외에, 다른 전형적인 세척액은 암모니아 용액, 황산, 과산화수소, 오존 처리 물, 불산 또는 이소프로판올을 포함한다. 웨이퍼의 분무 및 스피닝 동안, 액체는 작은 액적 형태로 배기 공기 채널에서 증발되거나 종료된다.
암모니아, 불산 또는 황산을 함유한 배기 공기 스트림은 증기 또는 액적이 서로 접촉할 경우 염 결정 형성으로 인해 배기 공기 채널에서 문제를 일으킬 수 있다.
이러한 문제는 가스 스트림의 습식 클리닝을 위한 일반적인 유형의 장치, 소위 습식 스크러버(wet scrubber)에 의해 해결될 수 있다. 원칙적으로 습식 스크러버는 배기 공기 스트림에서 수용성 가스를 제거하는데 적합하다. 알칼리성 또는 산성 세척액에 의한 화학적 흡수에 의해 산성 및 알칼리성 가스를 낮은 수준으로 감소시킬 수 있다.
습식 스크러버는 기체로부터 고체, 액체 또는 기체 불순물을 제거하는 역할을 하며, 불순물은 기체 스트림으로 유입된 세척액에 결합된 후 함께 분리된다.
일반적인 습식 스크러버 또는 습식 분리기의 작동 방식은 기체 또는 입자가 함유된 기체 스트림으로부터의 기체 또는 입자가 액체로 전달되도록 하는 것이다. 이를 위해, 가스와 액체 사이의 적절한 상 계면이 형성되어야 하고 이들 두 상 사이에서 상대적으로 움직임이 발생되어야 한다. 가스와 액체의 가장 철저한 혼합으로 상 계면을 얻는 한 가지 방법은 한 상을 다른 상으로 분산시키는 것이다. 다시 말해서, 예를 들어, 버블 스웜은 액체에서 생성되거나 방울 클러스터는 가스에서 생성되거나, 그렇지 않으면 액체가 다소 분산된 제트 형태로 존재하는 시스템이 생성된다. 가스와 액체를 서로 접촉시키는 또 다른 기본 방법은 액체와 습식 요소 주위를 순환시키는 것이다.
따라서, 습식 스크러버는 배기 공기 또는 배기 가스를 클리닝하는 간단한 방법을 구성하고, 여기서 클리닝될 가스가 미세하게 분산된 물방울 또는 다른 세척액과 평행 흐름 또는 역 흐름으로 접촉되어, 그에 따라 적재된 가스 스트림을 클리닝하는 공정이다.
가스 스크러버는 상 평형을 형성하면서 액체 및 기상을 반복적으로 혼합 및 분리함으로써 기능한다. 일반적으로, 액체 및 기체 상은 평행 흐름, 크로스 흐름 또는 역 흐름으로 전달될 수 있는 것으로 알려져 있고, 이는 예를 들어 Beuth Verlag, 29 페이지에 의해 공개된, 독일 엔지니어 협회(Verein Deutscher Ingenieure)의 공보 VDI 3679 시트(Sheet) 2: 2014-07 “습식 분리기: 흡수에 의한 폐가스 클리닝(스크러버)(Nassabscheider; Abgasreinigung durch Absorption(Wascher))”로부터 알 수 있다.
가스 스트림으로부터 입자를 분리하기 위한 습식 스크러버에 있어서, 발생되는 방울은 일반적으로 분리될 입자보다 상당히 커서, 따라서 방울 또는 액체 분리기를 통해 비교적 쉽게 분리될 수 있다 .
습식 스크러버는 클리닝될 가스가 형성되는 장소에서 직접 사용될 수 있다. 이러한 이유로, 습식 스크러버는 일반적으로 풋 프린트 및 높이와 관련하여 한계를 준수해야 한다. 즉, 가능한 작은 크기로 구성되어야 한다.
일반적 유형의 습식 스크러버는 서로 옆에 배치되고 역 흐름 원리에 기초하여 기능하는 2 개의 세척 단계를 갖는다. 기체의 액체 상으로의 전이는 액체의 유효 표면에 의존하기 때문에, 이러한 세척 단계는 일반적으로 패킹된 컬럼의 형태로 설계된다. 패킹된 컬럼은 일반적으로 천공된 체 트레이 상에 적합한 충전제 재료의 패킹 형태로, 또는 구조화된 재료의 큰 블록이 컬럼에 설치되는 소위 구조화된 패킹의 형태로 구성된다.
습식 스크러버 외부에 설치된 바이패스 라인은 반도체 산업에서 매우 잘 알려져 있다. 이러한 바이패스 라인은 유지 보수 목적으로 습식 스크러버를 개방해야 할 때 배기 공기 흐름을 방해하지 않도록 가스 스트림이 습식 스크러버 주위로 이송될 수 있게 한다.
물리적 크기는 이러한 시스템의 크기로 인해 대상 또는 설치 장소로 운송 및/또는 설치가 어려워지는 단점이 있다. 위에서 언급한 바이패스 라인에는 추가 설치 공간이 필요하며 설치와 관련된 작업이 늘어난다.
위에서 설명한 단점을 배경으로 하기 전에, 본 발명은 크기, 효율 및 압력 강하에 관한 특정 제한의 관점에서 최적화된 가스 스트림의 습식 클리닝 방법뿐만 아니라 장치를 제시하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 제 1 항에 따른 가스 스트림의 습식 클리닝 장치 및 제 12 항에 따른 가스 스트림의 습식 클리닝 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 가스 입구 및 가스 출구를 갖는 하우징을 포함하는 가스 스트림의 습식 클리닝 장치가 제시되고 있다. 하우징에는, 세척액으로 가스 스트림을 클리닝하는 역할을 하고 가스 스트림의 유로 내에 배열되는 적어도 제 1 세척 세그먼트가 있다. 장치의 하우징 내부에는 가스 스트림의 유로를 따라 공기 압력을 조절하는 역할을 하는 팬이 하나 이상 존재한다.
본 발명에 따르면, 세척 세그먼트를 통한 유로를 바이패스하기 위한 바이패스 채널, 및 바이패스에 배치되고 바이패스 채널을 통해 이송되는 가스 스트림을 배출하는 역할을 하는 조절기가 하우징 내부에 배치된다.
습식 스크러버의 컴팩트한 크기를 개선하기 위해, 바이패스 채널이 하우징 내부에 배열된다. 이러한 방식으로, 하우징 외부에 바이패스를 갖는 장치와 비교하여 장치의 총 높이가 크게 감소될 수 있다. 예를 들어, 이는 종래 기술 시스템에서 발견된 약 2.60 m의 총 높이가 본 발명에 따른 장치에서 총 약 1.70 m로 감소될 수 있게 한다.
바이패스 채널은 세척액을 위해 제공된 수집 탱크 옆의 하부 영역에 위치되도록 하우징 내부에 배치될 수 있다.
바이패스 채널이 두 개의 세척 세그먼트 아래로 진행하기 때문에, 배기 공기는 바닥에서 상단으로 조절기로 전달될 수 있고, 따라서 시스템의 상단에서 배기 공기 라인에 평행한 2 개의 세척 세그먼트로의 연결부로 개방될 수 있다.
이러한 설계로 인해, 공기는 바이패스 채널을 통해 그리고 매우 컴팩트한 하우징 내부의 세척 세그먼트를 통해 흐를 수 있다. 다시 말해, 하우징은 유리하게는 세척 세그먼트 및 바이패스 채널뿐만 아니라 세척 세그먼트 및 바이패스 채널에 대한 팬 및 조절기를 포함한다. 종래의 습식 스크러버의 경우와 같이 더 이상 외부 구조물을 추가할 필요가 없다. 따라서 공간 요구 사항뿐만 아니라 설치 시간도 줄어든다.
장치로부터 이어지는 배기 공기 라인은 공간 절약 방식으로 장치 하우징의 상부에 직접 연결될 수 있다. 장치의 공기 품질이 다르기 때문에(세척 세그먼트 이후의 클리닝된 가스 스트림과 바이패스 채널의 클리닝되지 않은 가스 스트림) 2 개의 다른 환기 시스템을 연결할 수 있는 것이 유리하다. 그러나, 예를 들어 Y- 피스를 통해 두 경로를 병합하는 것도 고려될 수 있다.
세척 세그먼트를 통한 가스 스트림의 유로를 따라 기압을 조절하기 위한 적어도 하나의 팬은 축 방향 팬 또는 방사형 팬으로서 구성될 수 있다. 특히, 팬이 장착된 베이스 플레이트의 개구를 통해 공기가 아래로부터 중심으로 수평 임펠러 상으로 유동하는 것이 제공될 수 있다. 임펠러는 방사형 팬과 마찬가지로 축으로부터 바깥쪽으로 공기를 가속한다. 이는 축류 팬보다 더 높은 압력을 달성할 수 있게 한다. 그런 다음 공기가 팬의 모터 주위의 전체 원주를 따라 위쪽으로 구동 축과 평행하게 전환된다.
또한, 임펠러가 설치되는 채널은 둥글지 않고 직사각형이 되도록 형성될 수 있다. 이는 시스템 하우징에서 사용 가능한 공간을 최적으로 활용한다.
중복성을 달성하기 위해 2 개의 팬을 사용할 수 있다. 세척 세그먼트를 통한 유로 상의 팬이 고장나면, 제 2 팬은 바이패스 채널을 통한 유로 상의 상류 공정 설비에서 조절된 유량을 유지할 수 있다. 세척 세그먼트 및 바이패스 채널에서의 상이한 압력 손실로 인해, 특히 상이한 팬이 장치를 통한 2 개의 경로에 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 세척 세그먼트를 위한 팬은 입구가 바닥에 있을 수 있고 출구가 상단, 즉 단일 축을 따라 있을 수 있는 방사형 팬일 수 있다. 바이패스 채널을 통해 운반되는 가스 스트림을 방출하기 위한 조절기는 축류 팬일 수 있다. 두 개의 팬의 구성 덕분에 매우 컴팩트한 구조, 즉 설치 공간과 설치 공간을 줄일 수 있다.
본 발명의 유리한 제 1 실시예에 따르면, 조절기는 바이패스 펌프 또는 자동 조절식, 특히 조절 가능한 스로틀 밸브로서 구성된다. 조절기를 사용하면 가변 압력 흐름의 경우에도 가스 출구에서 일정한 압력을 유지할 수 있다. 바이패스 채널에 연결된 배기 공기 라인에 충분히 높은 부압이 존재할 때 스로틀 밸브가 사용되는 것이 바람직하다. 바이패스 펌프는 배기 공기 시스템에서 필요한 흡입 용량을 제공할 수 없을 때 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에 따르면, 바이패스 채널을 통한 유로와 적어도 하나의 세척 세그먼트를 통한 유로 사이에서 가스 공급을 전환하기 위한 배플 요소가 제공된다. 배플 요소는, 예를 들어 드라이브에 의해 특히 회전되어 움직일 수 있다. 또한, 배플 요소는 가스 입구 부근에 배치될 수 있다. 배기 공기 스트림은 제 1 충전재 패킹 아래의 측면으로부터 공급될 수 있다. 배플 요소가 전환되면, 세척 세그먼트를 위한 유로 또는 바이패스 채널을 위한 유로가 입구 측에서 폐쇄된다. 이러한 방식으로, 단지 하나의 단일 배플 요소가 가스 스트림을 위한 상이한 유로를 개방할 수 있다.
배플 요소는 제 1 세척 세그먼트 아래에 위치될 수 있어서, 세척액은 위에서부터 적어도 하나의 세척 세그먼트를 통해 배플 요소 상으로 흐르고, 위치에 관계없이 배플 요소에 의해 세척액을 위한 제 1 수집 탱크로 편향되는 공정이다.
대조적으로, 예를 들어 종래 기술의 장치의 경우, 배기 공기는 먼저 챔버로 공급되고, 챔버로부터 챔버의 상단을 통해 바이패스로 또는 하단을 통해 습식 스크러버로 이송된다. 이를 위해 밸브를 상단 및 하단에 배치해야 한다. 두 밸브는 동기식으로 작동해야 하므로 이런 이유로 로드를 통해 서로 연결된다. 이러한 단점은 본 발명에 따른 단일 배플 요소를 사용함으로써 회피될 수 있다.
본 발명의 개선에서, 유로 내에 2 개 이상의 세척 세그먼트가 있으며, 바람직하게는 교대로 배치된다. 2 단계 습식 스크러버의 일반적인 실시에서와 같이, 2 개의 세척 세그먼트는 각각 세척액을 위한 수집 탱크에 연결될 수 있고, 여기로부터 세척액은 펌프에 의해 세척액이 적절한 세척 세그먼트로 복귀될 수 있다. 이러한 2 단계 구성은 단일 세척 세그먼트의 경우보다 가용성 가스에 대한 분리 용량이 상당히 높다.
다른 실시예에 따르면, 바이패스 채널은 본질적으로 세척 세그먼트 아래로 흐른다. 바이패스 채널의 이러한 구성은 바람직하게는 공기 스트림을 스위칭하기 위해 단일 배플 요소만을 필요로 한다. 종래 기술의 장치에서는, 가스 스트림을 안내하기 위해 몇 개의 밸브가 항상 필요하다. 더욱이, 수집 탱크의 높이에서 장치의 하부 섹션에서의 바이패스 채널의 배치는 세척 세그먼트를 통한 배기 공기의 유로를 위한 상부에 더 많은 공간을 제공한다.
본 발명의 다른 변형예에서, 배플 요소는 그 위치에 상관없이, 세척액을 제 1 세척 세그먼트로부터 수집 탱크로 운반하도록 구성된다. 또한, 배플 요소는 세척액이 바이패스 채널로 유입되는 것을 방지한다. 언급된 바와 같이, 배플 요소는 제 1 세척 세그먼트 아래에 위치되어 제 1 세척 세그먼트로부터의 세척액이 배플 요소를 통해 수집 탱크 내로 공급될 수 있다. 액체 용 개구는 배플 요소 아래에 제공될 수 있으며, 이는 배플 요소의 위치에 관계없이, 제 1 세척 세그먼트로부터 수집 탱크로 연결되는 방식으로 배열된다. 이러한 개구부는 수집 탱크에서 액체 레벨 아래로 깊게 종료되어 가스 스트림이 개구부를 통과하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 배열로 인해, 가스 스트림이 바이패스 채널을 통해 이송되는 경우에도, 제 1 세척 세그먼트로부터의 세척액이 수집 탱크 내로 자유롭게 배출될 수 있다.
유리한 개선예에 따르면, 적어도 2 개의 세척 세그먼트는 하우징 내에 나란히 배열되며, 가스 스트림은 반대 방향으로 흐른다. 가스 스트림이 반대 방향으로 흐르는 배열로 인해, 즉 먼저 세척액에 대한 역 흐름으로 위쪽으로 그리고 이어서 평행 흐름으로 아래쪽으로 흐르는 배열로 인해, 가스 스트림은 제 1 세척 세그먼트의 상단으로부터 제 2 세척 세그먼트의 상단으로 직접 전달될 수 있다. 두 세척 세그먼트에서 하단에서 상단으로 평행한 흐름 방향을 갖는 배치와 대조적으로, 이는 연결 채널 및 추가 편향이 필요하지 않으므로, 이와 관련된 압력 손실이 제거된다. 다시 말해서, 두 세척 세그먼트는 서로 바로 옆에 구축될 수 있다. 결과적으로, 장치는 두 세척 세그먼트에서 평행한 흐름 방향을 갖는 가스 스트림의 경우보다 설치 공간이 덜 필요하다.
다른 유리한 변형예에서, 하나 이상의 액체 분리기 또는 액적 분리기가 세척 세그먼트로부터 하류에 제공된다. 액체 분리기는 세척 세그먼트를 통한 유로의 편향 영역에 제공될 수 있다. 제 1 세척 세그먼트로부터 하류에서, 가스 스트림은 세척액의 혼입을 방지하기 위해 액체 분리기를 통해 흐른다. 일반적으로, 다른 세척액이 제 2 세척 세그먼트에 사용된다. 결과적으로, 제 1 세척 세그먼트에서 반응하지 않은 유해 가스의 성분은 제 2 세척 세그먼트에서 보다 잘 흡수될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 세척 세그먼트는 패킹된 컬럼으로서 구성될 수 있다. 이를 위해, 천공된 체 트레이가 세척 세그먼트 내부에 제공될 수 있고, 스프레이 노즐에 의해 위로부터 세척액으로 세척될 수 있는 충전재 패킹이 천공된 체 트레이 상에 배치된다.
본 발명의 유리한 개선예에서, 분리 가능한 연결부는 제 1 및 제 2 세척 세그먼트 사이에서 장치 상에 제공되어, 조립된 장치는 적어도 2 개의 모듈로 분해될 수 있다. 이러한 방식으로, 장치는 모듈로 나뉠 수 있어, 운반이 가능하고 좁은 접근 경로가 있는 곳에 설치될 수 있다.
본 발명의 자율 사상에 따르면, 가스의 습식 클리닝 방법이 제시되고, 여기서 클리닝될 가스 스트림은 가스의 습식 클리닝을 위한 장치 내로 공급되고, 여기서 가스 스트림은 적어도 제 1 및 제 2 세척 세그먼트를 통해 흐르고, 따라서 적어도 하나의 수성 세척액으로 세척되고, 여기서 세척 세그먼트를 통해 유로를 바이패스하기 위한 바이패스 채널이 제공되고 가스 스트림은 세척 세그먼트를 통한 유로를 통해 또는 바이패스 채널을 통한 유로를 통해 선택적으로 흐른다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예에서, 압력 손실이 두 유로에서 독립적으로 조절되도록 제공되어, 두 경로 사이에서 전환될 때 가스 입구에서의 압력 변동이 최소화될 수 있다.
본 방법의 유리한 변형예는 바람직하게는 배기 가스 농도를 감소시키는 작용을 하는 액체가 로딩된 가스 스트림으로부터 액체의 분리를 제공한다.
본 발명의 추가적인 목적, 장점, 특징 및 적용 가능성은 도면을 참조하여 이하의 실시예의 설명으로부터 발생한다. 이와 관련하여, 설명되거나 묘사된 모든 특징들은 그 자체로 또는 임의의 의미 있는 조합으로 본 발명의 주제를 구성하며, 또한 청구범위 또는 그들이 참조하는 청구범위에서의 편집에 관계없이 본 발명의 주제를 구성한다.
도 1은 2 개의 세척 세그먼트 및 바이패스 채널을 포함하는 가스 스트림의 습식 클리닝 장치를 도시한다.
도 2는 세척 세그먼트를 통한 가스 스트림의 제 1 유로의 도면이다.
도 3은 바이패스 채널을 통한 가스 스트림의 제 2 유로의 도면이다.
명확성을 위해, 동일한 구성 요소 또는 동일한 효과를 갖는 구성 요소는 실시예를 참조하여 다음 도면에서 동일한 참조 번호가 제공된다.
도 1은 소위 습식 스크러버인 가스 스트림의 습식 클리닝을 위한 장치(10)를 도시한다. 예를 들어 반도체 산업에서 습식 화학 공정에서 배기 공기를 클리닝하기 위한 시스템이다. 이와 관련하여, 생산 설비에서 이소프로필 알코올(IPA), 암모니아 및 불화수소는 폐기되어야 한다.
클리닝될 배기 공기는 장치(10)의 하우징(1)에 배열된 가스 입구(2)를 통해 장치(10)의 세척 세그먼트로 공급되어, 유해한 가스는 화학적 흡수에 의해 배기 공기로부터 제거될 수 있고, 이어서 하우징(1) 내에 배열된 가스 출구(3)를 통해 배출될 수 있다.
장치(10)는 공급 라인을 위한 최대 12 개의 개별 연결부를 갖는 가스 입구(2)에 적합한 어댑터를 구비할 수 있다. 시스템이 1000 m³/h 내지 4500 m³/h의 가스 스트림을 처리할 수 있도록 치수가 정해진 경우, 본 실시예에서 장치의 풋 프린트는 대략 1.7 m의 높이로 단지 2.5 m²에 불과하다.
유해 가스를 함유하는 가스 스트림은 먼저 사전 스크러버로 공급되고 스프레이 노즐(9)에 의해 사전 세척될 수 있다.
이어서, 가스 스트림은 가스 스트림의 유로(15)에 배열된 제 1 세척 세그먼트(4)에 도달하여 가스 스트림이 세척액으로 클리닝될 수 있다. 본 실시예에서, 제 1 세척 세그먼트(4)는 충전제 재료 패킹 또는 패킹된 컬럼(23)을 가지며, 여기서 가스 스트림은 세척 세그먼트(4)를 통해 하부에서 상부로 흐른다. 세척 세그먼트(4)에는 충전재 패킹(23) 위에 설치된 추가 스프레이 노즐(21)을 통해 제 1 세척액이 공급될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 세척액은 충전재 패킹(23)을 위에서 아래로 세게 통과시킨다. 충전재 패킹(23)은 천공된 체 트레이 상에 배치된 적절한 충전재의 패킹 형태로 구현될 수 있다. 가스 스트림은 아래에서 제 1 세척 세그먼트(4)를 통해 공급된다. 이러한 방식으로, 충전재의 넓은 표면적과 역류 원리는 가스 스트림으로부터 유해 가스의 최적 흡수를 보장한다.
가스 스트림이 제 1 세척 세그먼트(4)를 통해 흐른 후에, 이는 세척액의 혼입을 방지하기 위해 제 1 편향 영역(19)에서 제 1 세척 세그먼트(4)로부터 하류에 위치한 액적 분리기 또는 액체 분리기(17)를 통해 흐른다.
이어서, 가스 스트림은 제 2 세척 세그먼트(5)에 도달하고, 일반적으로 다른 세척액으로 세척된다. 대안으로서, 제 1 세척 세그먼트(4)와 동일한 세척액이 사용될 수 있다. 따라서, 제 1 세척 세그먼트(4)에서 반응하지 않은 유해 가스의 성분은 제 2 세척 세그먼트(5)에서 보다 잘 흡수될 수 있다. 본 실시예에서, 제 2 세척 세그먼트(5)는 마찬가지로 충전제 재료 패킹(24) 또는 제 2 세척액을 위한 추가 스프레이 노즐(22)에 의해 스프레이되는 패킹된 컬럼을 갖는다. 가스 스트림은 세척액과 동일한 방향으로 제 2 세척 세그먼트(5)를 통해 위에서 아래로 흐른다.
가스 스트림이 제 2 세척 세그먼트(5)를 통해 흐른 후에, 이는 장치(10)의 제 2 편향 영역(20)에서 제 2 세척 세그먼트(5)로부터 하류에 위치된 제 2 액체 분리기(18) 내로 공급된다.
본 실시예에서, 두 세척 세그먼트(4, 5)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 유로(15)에서 교대로 배열된다. 또한, 세척 세그먼트(4, 5)는 가스 스트림이 반대 방향으로 흐르면서 하우징(1)에 나란히 배열된다.
본 실시예에서, 장치(10)의 컴팩트한 설계를 보장하기 위해, 제 1 세척 세그먼트(4)의 가스 스트림은 세척액에 대한 역류로 상향 방향으로 흐른 다음, 제 2 세척 세그먼트(5)에서, 액체와 같은 방향으로 아래쪽으로 흐른다. 이러한 방식으로, 종래 기술의 장치에서 발견된 편향이 생략될 수 있고, 두 세척 단계(4, 5)가 컴팩트한 배열로 서로 옆에 설치될 수 있다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 장치(10)는 장치(10)의 하우징(1) 내부의 가스 스트림의 유로(15)를 따라 공기 압력을 조절하기 위한 적어도 하나의 팬(6)을 갖는다. 이러한 방식으로, 시스템 압력은 팬(6)에 의해 조절되고 일정하게 유지된다. 주파수가 바람직하게 조절되는 팬(6)은 전체 클리닝 공정 동안 ± 10 Pa의 압력 안정성을 달성할 수 있다.
적어도 하나의 세척 세그먼트(4)를 위한 팬(6)은 방사형 팬일 수 있지만, 입구는 바닥에 있을 수 있고 출구는 상단, 즉 단일 축을 따라 상단에 있을 수 있다. 특히, 가스 스트림이 팬이 장착된 베이스 플레이트의 개구를 통해 수평 임펠러 상으로 중앙에서 아래로 이송되도록 제공될 수 있다. 임펠러는 축에서 멀어지면서 위쪽으로 배출되는 가스를 가속한다. 팬의 구동은 유동 채널의 중앙에 배치되며 가스 스트림으로 둘러싸여 있다. 또한, 임펠러가 설치되는 유동 채널이 둥글지 않고 오히려 직사각형으로 형성되도록 제공될 수 있다.
또한, 세척 세그먼트(4, 5)를 통해 유로(15)를 바이패스하기 위한 바이패스 채널(7) 및 바이패스 채널(7)에 위치한 조절기(8)가 하우징(1)에 배치되어, 바이패스 채널(7)을 통해 이송되는 가스 스트림을 배출한다. 바이패스 채널(7)에서 유로(16)를 통해 흐르는 가스 스트림은 바이패스 채널(7)의 가스 출구(14)를 통해 장치(10)로부터 배출된다.
조절기(8)는 자동 조절식 스로틀 밸브로서 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 조절기는 바이패스 펌프(8)로서 구성된다.
바이패스 채널(7)을 통해 운반되는 가스 스트림을 배출하는 바이패스 펌프(8)는 예를 들어 축류 팬일 수 있다. 바이패스 펌프(8) 및 팬(6)의 형상으로 인해, 장치(10)는 매우 컴팩트한 설계를 가질 수 있다.
바이패스 채널(7)로 인해, 예를 들어 유지 보수 작업 동안 또는 장치(10)의 고장 시에도 가스 입구 측의 압력이 유지될 수 있으므로, 따라서 장치(10)의 정지에 의해 야기되는 상류 공정 시스템의 불순물이 사실상 배제된다. 유지 보수 작업 또는 오작동의 경우, 가스 스트림은 바이패스 채널(7)을 통해 2 개의 세척 세그먼트(4, 5)를 바이패스할 수 있다.
본 실시예에서, 바이패스 채널(7)은 본질적으로 세척 세그먼트(4, 5) 아래로 흐르므로, 장치(10)의 컴팩트한 설계가 훨씬 더 향상된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 바이패스 채널(7)의 세척 세그먼트(4, 5)를 위한 가스 출구(3) 및 가스 출구(14)는 하우징(1)에서 서로 나란히 배치된다; 특히, 팬(6) 및 바이패스 펌프(8)는 장치(10)의 인접 채널에 배치된다.
대안적으로, 이들 채널은 또한 도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 장치 내에서 교대로 배열될 수 있다.
도 1 내지 도 3에서도 볼 수 있듯이, 바이패스 채널(7)을 통한 가스 스트림의 유로(16)와 적어도 하나의 세척 세그먼트(4)를 통한 유로(15) 사이에서 가스 스트림을 전환하기 위한 배플 요소(11)가 제공된다.
또한, 배플 요소(11)는 가스 입구(2) 근처에 배치될 수 있다. 가스 스트림은 제 1 충전재 패킹(23) 아래의 측면으로부터 공급될 수 있다.
배플 요소(11)는 그 위치에 관계없이 제 1 세척 세그먼트(4)의 세척액을 제 1 세척액을 위한 수집 탱크(12) 내로 이송하도록 구성된다. 또한, 제 2 세척액에는 제 2 수집 탱크(13)가 제공될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 세척액이 단일 수집 탱크(12, 13) 내로 공급되는 것이 고려될 수 있다.
배플 요소(11)는 바이패스 위치와 세척 세그먼트(4, 5)의 위치 사이의 구동(여기서는 도시되지 않음)에 의해 이동될 수 있다.
도 1은 가스 스트림이 세척 세그먼트(4, 5)를 통해 이송되는 위치에 실선을 갖는 배플 요소(11)를 도시한다. 도 1의 배플 요소(11)의 점선은 배플 요소(11)의 바이패스 채널 위치를 도시한다.
도 2의 화살표는 세척 세그먼트(4, 5)를 통한 가스 스트림의 유로를 도시한다. 배플 요소(11)는 가스 입구(2)로 흐르는 가스 스트림이 제 1 세척 세그먼트(4)로 이송되는 위치에 있다. 위에서 이미 상세히 설명된 바와 같이, 가스 스트림은 제 1 편향 영역(19)에 위치한 액체 분리기(17)를 통해 흐르고 제 2 세척 세그먼트(5)로 들어간다. 이어서, 가스 스트림은 제 2 액체 분리기(18)를 통해 유동하고 가스 출구(3)를 통해 팬(6)을 통해 장치(10)로부터 배출된다.
바이패스 채널(7)은 가스 출구(3) 및 2 개의 수집 탱크(12, 13)를 갖는 출구 채널의 시야를 방해할 것이기 때문에 도 2의 장치(10)의 도시에는 도시되지 않았다.
바이패스 채널(7)을 통한 가스 스트림의 유로(16)는 도 3에 화살표로 표시되어 있다. 이 경우에도, 가스 스트림은 가스 입구(2)를 통해 장치(10)로 들어가고, 배플 요소(11)의 위치의 함수로서, 제 1 세척 세그먼트(4)로 전달되지 않고 바이패스 채널(7)로 전달되는데, 다시 말해, 세척 세그먼트(4, 5) 주위로 흐른다. 이어서 가스 스트림은 바이패스 채널(7)의 가스 출구(14)를 통해 장치(10)로부터 배출된다. 조절기(8)는 가스 스트림이 바이패스 채널(7)을 통해 유동하는데 필요한 압력을 공급한다.
팬(6) 및 가스 출구(3)의 수집 탱크(12, 13)는 바이패스 채널(7) 뒤에 위치하기 때문에 도 3에는 도시되어 있지 않다.
제 1 세척 세그먼트(4)와 제 2 세척 세그먼트(5) 사이에서 분리 가능한 연결부가 장치(10) 상에 제공되어 조립된 장치(10)가 적어도 2 개의 모듈로 분해될 수 있다. 이러한 방식으로, 구성 요소는 사전 조립될 수 있으며, 이는 설치 장소에서 장치(10)의 빠른 운송뿐만 아니라 간단한 운송을 가능하게 한다.
이 장치 덕분에, 소형 하우징(1) 내부의 세척 세그먼트(4, 5)뿐만 아니라 바이패스 채널(7)을 통해 공기가 전달될 수 있다. 가스 스트림의 습식 클리닝을 위한 종래 기술의 장치에서와 같이 더 이상 외부 구조물이 필요하지 않다. 설치 공간뿐만 아니라 설치 시간도 줄어든다.
1 하우징
2 가스 입구
3 가스 출구
4 제 1 세척 세그먼트
5 제 2 세척 세그먼트
6 팬
7 바이패스 채널
8 조절기
9 스프레이 노즐
10 장치
11 배플 요소
12 제 1 세척액을 위한 수집 탱크
13 제 2 세척액을 위한 수집 탱크
14 바이패스 채널의 가스 출구
15 세척 세그먼트의 유로
16 바이패스 채널의 유로
17 액체 분리기
18 액체 분리기
19 편향 영역
20 편향 영역
21 제 1 세척액을 위한 스프레이 노즐
22 제 2 세척액을 위한 스프레이 노즐
23 충전재 패킹
24 충전재 패킹

Claims (14)

  1. 가스 입구(2) 및 가스 출구(3)를 갖는 하우징(1)을 포함하는, 가스 스트림의 습식 클리닝을 위한 장치(10)로서, 상기 하우징(1)에는, 세척액으로 가스 스트림을 클리닝하는 역할을 하고 상기 가스 스트림의 유로(15)에 배치되는 적어도 하나의 제 1 세척 세그먼트(4)가 있고, 상기 장치(10)의 하우징(1) 내부에는, 가스 스트림의 유로(15)를 따라 기압을 조절하는 역할을 하는 적어도 하나의 팬(6)이 있는, 상기 장치에 있어서,
    적어도 하나의 세척 세그먼트(4)를 통한 유로(15)를 바이패스하기 위한 바이패스 채널(7)과, 상기 바이패스 채널(7)에 배치되고 상기 바이패스 채널(7)을 통해 이송되는 가스 스트림을 배출하는 역할을 하는 조절기(8)가 상기 하우징(1) 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절기(8)는 바이패스 펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    배플 요소(11)가 바이패스 채널(7)을 통한 유로(16)와 적어도 하나의 세척 세그먼트(4)를 통한 유로(15) 사이에서 가스 공급을 전환하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유로(15)에는 적어도 2 개의 세척 세그먼트(4, 5)가 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    바이패스 채널(7)은 세척 세그먼트(4, 5) 아래로 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    배플 요소(11)는, 그 위치에 관계없이, 세척액을 제 1 세척 세그먼트(4)로부터 수집 탱크(12)로 이송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    적어도 2 개의 세척 세그먼트(4, 5)는 하우징(1)에 나란히 배치되고, 가스 스트림은 반대 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    적어도 하나의 액체 분리기(17, 18)가 각각의 세척 세그먼트(4, 5)로부터 하류에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액체 분리기(들)(17, 18)는 세척 세그먼트(4, 5)를 통해 유로(15)의 편향 영역(19, 20)에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    세척 세그먼트(4, 5)는 각각 패킹된 컬럼(23, 24)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    제 1 세척 세그먼트(4) 및 제 2 세척 세그먼트(5) 사이에 분리 가능한 연결부가 제공되어, 조립된 장치(10)는 적어도 2 개의 모듈로 분해될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 가스 스트림의 습식 클리닝 방법으로서,
    클리닝될 가스 스트림은 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 가스 스트림의 습식 클리닝을 위한 장치(10)로 공급되고, 상기 가스 스트림은 적어도 제 1 세척 세그먼트(4) 및 제 2 세척 세그먼트(5)를 통해 흐르고, 따라서 적어도 하나의 수성 세척액으로 클리닝되고, 상기 제 1 세척 세그먼트(4) 및 제 2 세척 세그먼트(5)를 통해 상기 유로(15)를 바이패스하기 위한 바이패스 채널(7)이 제공되고, 상기 가스 스트림은 상기 제 1 세척 세그먼트(4) 및 제 2 세척 세그먼트(5)를 통한 상기 유로(15)를 통해 또는 바이패스 채널(7)을 통한 유로(16)를 통해 선택적으로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유로(15, 16)에서 압력 손실이 독립적으로 조절되므로, 유로들(15, 16) 사이에서 가스 스트림의 흐름을 전환할 때 가스 입구(2)에서의 압력 변동이 최소화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    배기 가스 농도를 감소시키는 역할을 하는 액체가 로딩된 가스 스트림으로부터 액체가 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020190138424A 2018-11-02 2019-11-01 가스 스트림 습식 클리닝 장치 및 방법 KR102383963B1 (ko)

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